JP4512222B2 - Betacellulin variant - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はベータセルリン(BTC)の膵臓β細胞への分化促進活性(BTC活性)を保持したまま平滑筋細胞等の上皮細胞の増殖促進活性(EGF活性)を低減させたムテイン(以下、改変体または改変分子と称することもある)及びその製造法などに関する。
【0002】
【従来の技術】
ヒトベータセルリンは、178アミノ酸からなる前駆体より切り出された80アミノ酸からなる蛋白性因子でその全アミノ酸配列が明らかにされている〔Sasadaら;バイオケミカル・アンド・バイオフィジカル・リサーチ・コミュニケーションズ(Biochem. Biophys. Res. Commun.),190:1173(1993)〕。生体内に存在するベータセルリンは極めて微量で、これを取得するのは困難であったが、遺伝子組換え技術を用いた製造法が特開平6−87894号公報などに記載されている。ベータセルリンは当初マウス3T3細胞に対する増殖促進活性を持つ因子として見出されたが、その後、血管平滑筋細胞、網膜色素上皮細胞に対しても増殖促進活性(EGF活性)を有することが明らかとなった[Shingら;サイエンス(Science),259:1604(1993)]。さらに、ベータセルリンは膵臓未分化肝細胞に作用して、インシュリンを産生する膵臓β細胞への分化を促進する作用(BTC活性)を有する〔Mashimaら;ジャーナル オブ クリニカル インビスティゲーション(J. Clin. Invest.),97:1647(1996)〕ことより、糖尿病(例えば、インスリン依存性糖尿病)、糖尿病における膵臓機能障害などの予防・治療剤として有用であるものと考えられる[Miyagawaら、1997年日本糖尿病学会 講演要旨集,125]。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらベータセルリンは前述のような血管平滑筋細胞、網膜色素上皮細胞に対する増殖促進活性を併せ持つため、糖尿病治療剤として応用する場合にはこれらの増殖活性が問題である。
そのため膵臓β細胞への分化促進作用を維持したまま、血管平滑筋細胞等に対する増殖促進活性を低減することが可能であるならば、より医薬品としての可能性を高めることができるが、これまでそのようなベータセルリン改変体については知られていない。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明者らはベータセルリンの改変体について種々の検討を重ねた結果、ベータセルリンの改変により膵臓β細胞への分化促進活性を保持したまま平滑筋細胞等の増殖促進活性を低減させることを可能たらしめるベータセルリン改変体であって、生体内に投与した場合に抗原性の問題を生じない改変体を初めて見出し、さらに研究を続けた結果、本発明を完成させた。すなわち、本発明はベータセルリンの改変体及びその改変体を取得する方法などに関する。
【0005】
すなわち、本発明は、
(1)膵臓β細胞の分化促進活性が保持され、上皮細胞増殖促進活性が低減されたベータセルリンムテインまたはその塩;
(2)上皮細胞増殖促進活性に対する膵臓β細胞の分化促進活性の比が、ベータセルリンのそれに比べて2倍以上である前記(1)記載のベータセルリンムテインまたはその塩;
(3)ベータセルリンのN末端から1ないし40個のアミノ酸残基が欠失していてもよく、C末端から1ないし4番目のアミノ酸残基において、C末端から3番目のアミノ酸残基LeuもしくはC末端から4番目のアミノ酸残基Aspを含む1ないし4個のアミノ酸残基が欠失または他のアミノ酸残基もしくは他のペプチド鎖に置換された前記(1)記載のベータセルリンムテインまたはその塩;
(4)N末端から1ないし40個のアミノ酸残基が欠失した前記(3)記載のベータセルリンムテインまたはその塩;
(5)▲1▼配列番号:1で表されるアミノ酸配列、▲2▼配列番号:1で表されるアミノ酸配列のN末端から1ないし40個のアミノ酸が欠失したアミノ酸配列、▲3▼配列番号:2で表されるアミノ酸配列または▲4▼配列番号:2で表されるアミノ酸配列のN末端から1ないし40個のアミノ酸が欠失したアミノ酸配列を含有する前記(3)記載のベータセルリンムテインまたはその塩;
(6)▲1▼配列番号:1で表されるアミノ酸配列、▲2▼配列番号:2で表されるアミノ酸配列、▲3▼配列番号:3で表されるアミノ酸配列または▲4▼配列番号:4で表されるアミノ酸配列を含有する前記(3)記載のベータセルリンムテインまたはその塩;
(7)▲1▼配列番号:37で表されるアミノ酸配列または▲2▼配列番号:38で表されるアミノ酸配列を含有する前記(3)記載のベータセルリンムテインまたはその塩;
(8)ベータセルリンのN末端の1ないし30個のアミノ酸残基が欠失していてもよく、C末端から第22番目のアミノ酸残基と第23番目のアミノ酸残基との間に1ないし5個のアミノ酸残基が挿入された前記(1)記載のベータセルリンムテインまたはその塩;
(9)ベータセルリンのN末端の1ないし30個のアミノ酸残基が欠失した前記(8)記載のベータセルリンムテインまたはその塩;
(10)配列番号:44で表されるアミノ酸配列を有する前記(8)記載のベータセルリンムテインまたはその塩;
(11)配列番号:45で表されるアミノ酸配列を有する前記(8)記載のベータセルリンムテインまたはその塩;
(12)前記(1)記載のベータセルリンムテインをコードするDNAを含有する組換えベクターで形質転換された形質転換体を培養し、該ベータセルリンムテインを生成せしめることを特徴とする前記(1)記載のベータセルリンムテインまたはその塩の製造法;
(13)前記(1)記載のベータセルリンムテインまたはその塩を含有してなる医薬組成物;および
(14)組成物が糖尿病予防・治療薬である前記(9)記載の医薬組成物などに関する。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明のベータセルリン改変体(ベータセルリンムテイン)は、上述のとおり、BTC活性が保持されたまま、EGF活性が低減あるいは減弱されている。
ここで、ベータセルリンとは、Sasadaら;バイオケミカル・アンド・バイオフィジカル・リサーチ・コミュニケーションズ(Biochem. Biophys. Res. Commun.), 190:1173(1993)に記載のとおり、Asp Gly Asn Ser Thr Arg Ser Pro Glu Thr Asn Gly Leu Leu Cys Gly Asp Pro Glu Glu Asn Cys Ala Ala Thr Thr Thr Gln Ser Lys Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val Asp Leu Phe Tyr(配列番号:35)で表されるアミノ酸配列を含有するポリペプチドのことを意味する。
BTC活性が保持されたベータセルリンムテインとしては、ベータセルリンのBTC活性の20%以上、好ましくは50%以上の活性を有するベータセルリンムテインが挙げられる。
EGF活性が低減されたベータセルリンムテインとしては、ベータセルリンのEGF活性の約20%以下、好ましくは15%以下の活性を有するベータセルリンムテインが挙げられる。
【0007】
BTC活性を保持したまま、EGF活性が低減された本発明のベータセルリンムテインとしては、上皮細胞増殖促進活性に対する膵臓β細胞の分化促進活性の比が、ベータセルリンのそれに比べて2倍以上であるベータセルリンムテインまたはその塩が好ましい。
BTC活性を保持したまま、EGF活性が低減された本発明のベータセルリンムテインとして具体的には、ベータセルリンのN末端から1ないし40個のアミノ酸残基が欠失していてもよく、C末端から1ないし4番目のアミノ酸残基において、C末端から3番目のアミノ酸残基LeuもしくはC末端から4番目のアミノ酸残基Aspを含む1ないし4個のアミノ酸残基が欠失または他のアミノ酸残基もしくは他のペプチド鎖に置換されたベータセルリンムテインまたはその塩などがあげられ、さらに具体的には、N末端から1ないし40個または1ないし20個のアミノ酸残基が欠失した前述のベータセルリンムテインなどがあげられる。
【0008】
上記の「他のアミノ酸残基もしくは他のペプチド鎖に置換されたベータセルリンムテイン」中の他の「他のアミノ酸残基もしくは他のペプチド鎖に置換」とは、BTC活性を保持したまま、EGF活性が減弱された本発明のベータセルリンムテインの「BTC活性を保持したまま、EGFが減弱される」という特徴を損なわない範囲での置換であれば、特にアミノ酸残基またはペプチド鎖の種類は問わない。上記の「他のアミノ酸」の具体例として、非極性(疎水性)アミノ酸(例、アラニン、ロイシン、イソロイシン、バリン、プロリン、フェニルアラニン、トリプトファン、メチオニンなど)、極性(中性)アミノ酸(例、グリシン、セリン、スレオニン、システイン、チロシン、アスパラギン、グルタミンなど)、陽電荷をもつ(塩基性)アミノ酸(例、アルギニン、リジン、ヒスチジンなど)、負電荷をもつ(酸性)アミノ酸(例、アスパラギン酸、グルタミン酸など)などがあげられる。上記の「他のペプチド鎖」の具体例としては、上記の「他のアミノ酸」が2個以上結合してなるペプチド鎖のことをいい、好ましくは2ないし4個のアミノ酸残基からなるペプチド鎖などがあげられる。
【0009】
「ベータセルリンのN末端から1ないし40個のアミノ酸残基が欠失していてもよくC末端から1ないし4番目のアミノ酸残基において、C末端から3番目のアミノ酸残基LeuもしくはC末端から4番目のアミノ酸残基Aspを含む1ないし4個のアミノ酸残基が欠失または他のアミノ酸残基もしくは他のペプチド鎖に置換されたベータセルリンムテイン」の具体的な例としては、
(1)ベータセルリンのN末端から76番目までのアミノ酸配列(Asp Gly Asn Ser Thr Arg Ser Pro Glu Thr Asn Gly Leu Leu Cys Gly Asp Pro Glu Glu Asn Cys Ala Ala Thr Thr Thr Gln Ser Lys Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val)を保持し、C末端から1ないし4番目のアミノ酸残基(Asp Leu Phe Tyr)において、C末端から3番目のアミノ酸残基LeuもしくはC末端から4番目のアミノ酸残基Aspを含む1ないし4個のアミノ酸残基が欠失または他のアミノ酸残基もしくは他のペプチド鎖に置換されたベータセルリンムテイン、例えば、
▲1▼ Asp Gly Asn Ser Thr Arg Ser Pro Glu Thr Asn Gly Leu Leu Cys Gly Asp Pro Glu Glu Asn Cys Ala Ala Thr Thr Thr Gln Ser Lys Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val(配列番号:2)で表されるアミノ酸配列を含有するベータセルリンムテイン、
▲2▼ Asp Gly Asn Ser Thr Arg Ser Pro Glu Thr Asn Gly Leu Leu Cys Gly Asp Pro Glu Glu Asn Cys Ala Ala Thr Thr Thr Gln Ser Lys Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val Asp(配列番号:1)で表されるアミノ酸配列を含有するベータセルリンムテイン、
▲3▼ Asp Gly Asn Ser Thr Arg Ser Pro Glu Thr Asn Gly Leu Leu Cys Gly Asp Pro Glu Glu Asn Cys Ala Ala Thr Thr Thr Gln Ser Lys Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val Leu Phe Tyr(配列番号:5)で表されるアミノ酸配列を含有するベータセルリンムテイン、
▲4▼ Asp Gly Asn Ser Thr Arg Ser Pro Glu Thr Asn Gly Leu Leu Cys Gly Asp Pro Glu Glu Asn Cys Ala Ala Thr Thr Thr Gln Ser Lys Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val Leu Phe (配列番号:6)で表されるアミノ酸配列を含有するベータセルリンムテイン、
▲5▼ Asp Gly Asn Ser Thr Arg Ser Pro Glu Thr Asn Gly Leu Leu Cys Gly Asp Pro Glu Glu Asn Cys Ala Ala Thr Thr Thr Gln Ser Lys Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val Leu(配列番号:7)で表されるアミノ酸配列を含有するベータセルリンムテイン、
▲6▼ Asp Gly Asn Ser Thr Arg Ser Pro Glu Thr Asn Gly Leu Leu Cys Gly Asp Pro Glu Glu Asn Cys Ala Ala Thr Thr Thr Gln Ser Lys Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val Asp Phe Tyr(配列番号:8)で表されるアミノ酸配列を含有するベータセルリンムテイン、
▲7▼ Asp Gly Asn Ser Thr Arg Ser Pro Glu Thr Asn Gly Leu Leu Cys Gly Asp Pro Glu Glu Asn Cys Ala Ala Thr Thr Thr Gln Ser Lys Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val Asp Phe (配列番号:9)で表されるアミノ酸配列を含有するベータセルリンムテイン、および
▲8▼ ベータセルリンのC末端から3番目のアミノ酸残基(Leu)が他のアミノ酸残基で置換されたベータセルリンムテインなどがあげられる。
なかでも、配列番号:1で表されるアミノ酸配列を含有するベータセルリンムテインまたは配列番号:2で表されるベータセルリンムテインが特に好ましい例としてあげられる。
【0010】
(2)ベータセルリンのN末端から1ないし40番目までのアミノ酸残基(Asp Gly Asn Ser Thr Arg Ser Pro Glu Thr Asn Gly Leu Leu Cys Gly Asp Pro Glu Glu Asn Cys Ala Ala Thr Thr Thr Gln Ser Lys Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys)が欠失していてもよく、
N末端から41番目ないし76番目のアミノ酸配列(Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val)を保持し、C末端から1ないし4番目のアミノ酸残基(Asp Leu Phe Tyr)において、C末端から3番目のアミノ酸残基LeuもしくはC末端から4番目のアミノ酸残基Aspを含む1ないし4個のアミノ酸残基が欠失または他のアミノ酸残基もしくは他のペプチド鎖に置換されたベータセルリンムテイン、好ましくは、
(i)ベータセルリンのN末端から1ないし37番目までのアミノ酸残基(Asp Gly Asn Ser Thr Arg Ser Pro Glu Thr Asn Gly Leu Leu Cys Gly Asp Pro Glu Glu Asn Cys Ala Ala Thr Thr Thr Gln Ser Lys Arg Lys Gly His Phe Ser Arg)が欠失していてもよく、
N末端から38番目ないし76番目のアミノ酸配列(Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val)を保持し、C末端から1ないし4番目のアミノ酸残基(Asp Leu Phe Tyr)において、C末端から3番目のアミノ酸残基LeuもしくはC末端から4番目のアミノ酸残基Aspを含む1ないし4個のアミノ酸残基が欠失または他のアミノ酸残基もしくは他のペプチド鎖に置換されたベータセルリンムテイン、
(ii)ベータセルリンのN末端から1番目のアミノ酸残基(Asp)が欠失していてもよく、
N末端から2番目ないし76番目のアミノ酸配列(Gly Asn Ser Thr Arg Ser Pro Glu Thr Asn Gly Leu Leu Cys Gly Asp Pro Glu Glu Asn Cys Ala Ala Thr Thr Thr Gln Ser Lys Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val)を保持し、C末端から1ないし4番目のアミノ酸残基(Asp Leu Phe Tyr)において、C末端から3番目のアミノ酸残基LeuもしくはC末端から4番目のアミノ酸残基Aspを含む1ないし4個のアミノ酸残基が欠失または他のアミノ酸残基もしくは他のペプチド鎖に置換されたベータセルリンムテイン、
(iii)ベータセルリンのN末端から1ないし23番目のアミノ酸残基(Asp Gly Asn Ser Thr Arg Ser Pro Glu Thr Asn Gly Leu Leu Cys Gly Asp Pro Glu Glu Asn Cys Ala)が欠失していてもよく、
N末端から24番目ないし76番目のアミノ酸配列(Ala Thr Thr Thr Gln Ser Lys Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val)を保持し、C末端から1ないし4番目のアミノ酸残基(Asp Leu Phe Tyr)において、C末端から3番目のアミノ酸残基LeuもしくはC末端から4番目のアミノ酸残基Aspを含む1ないし4個のアミノ酸残基が欠失または他のアミノ酸残基もしくは他のペプチド鎖に置換されたベータセルリンムテインなどが挙げられ、例えば、
【0011】
(a) Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val(配列番号:4)で表されるアミノ酸配列を含有するベータセルリンムテイン、
(b) Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val Asp(配列番号:3)で表されるアミノ酸配列を含有するベータセルリンムテイン、
(c) Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val Leu Phe Tyr(配列番号:10)で表されるアミノ酸配列を含有するベータセルリンムテイン、
(d) Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val Leu Phe (配列番号:11)で表されるアミノ酸配列を含有するベータセルリンムテイン、
(e) Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val Leu(配列番号:12)で表されるアミノ酸配列を含有するベータセルリンムテイン、
(f) Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val Asp Phe Tyr(配列番号:13)で表されるアミノ酸配列を含有するベータセルリンムテイン、
(g) Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val Asp Phe(配列番号:14)で表されるアミノ酸配列を含有するベータセルリンムテイン、
(h) ベータセルリンのN末端から31ないし80番目のアミノ酸配列で表される部分ペプチドにおいて、C末端から3番目のアミノ酸残基(Leu)が他のアミノ酸残基で置換されたベータセルリンムテイン、
(i) Gly Asn Ser Thr Arg Ser Pto Glu Thr Asn Gly Leu Leu Cys Gly Asp Pro Glu Glu Asn Cys Ala Ala Thr Thr Thr Gln Ser Lys Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val(配列番号:37)で表されるアミノ酸配列を含有するベータセルリンムテイン、および
(j) Ala Thr Thr Thr Gln Ser Lys Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val(配列番号:38)で表されるアミノ酸配列を含有するベータセルリンムテインなどがあげられる。
【0012】
なかでも、配列番号:3、配列番号:4、配列番号:37または配列番号:38で表されるアミノ酸配列を含有するベータセルリンムテインが好ましく、さらに好ましくは、配列番号:37または配列番号:38で表されるアミノ酸配列を含有するベータセルリンムテインである。最も好ましくは配列番号:38で表されるアミノ酸配列を含有するベータセルリンムテインである。
上記(1)、(2)に記載の本発明のベータセルリンムテインの好ましい例中、特に好ましいものとしては、▲1▼配列番号:1で表されるアミノ酸配列、▲2▼配列番号:1で表されるアミノ酸配列のN末端から1ないし40個のアミノ酸が欠失したアミノ酸配列、▲3▼配列番号:2で表されるアミノ酸配列、▲4▼配列番号:2で表されるアミノ酸配列のN末端から1ないし40個のアミノ酸が欠失したアミノ酸配列、▲5▼配列番号:37で表されるアミノ酸配列または▲6▼配列番号:38で表されるアミノ酸配列を含有するベータセルリンムテインである。
さらに好ましくは、▲1▼配列番号:1で表されるアミノ酸配列、▲2▼配列番号:2で表されるアミノ酸配列、▲3▼配列番号:3で表されるアミノ酸配列、▲4▼配列番号:4で表されるアミノ酸配列、▲5▼配列番号:37で表されるアミノ酸配列または▲6▼配列番号:38で表されるアミノ酸配列を含有するベータセルリンムテインがあげられる。特に好ましくは配列番号:38で表されるアミノ酸配列を含有するベータセルリンムテインである。
【0013】
BTC活性を保持したまま、EGF活性が低減された本発明のベータセルリンムテインとして具体的には、(1)ベータセルリンのN末端の1ないし30個のアミノ酸残基が欠失していてもよく、C末端から第22番目のアミノ酸残基と第23番目のアミノ酸残基との間に1ないし5個のアミノ酸残基が挿入されたベータセルリンムテインまたはその塩、(2)配列番号:45で表されるアミノ酸配列を有するベータセルリンムテインまたはその塩なども挙げられる。
上記「アミノ酸残基が挿入されたベータセルリンムテイン(改変分子)」の「アミノ酸」の具体例としては、非極性(疎水性)アミノ酸(例、アラニン、ロイシン、イソロイシン、バリン、プロリン、フェニルアラニン、トリプトファン、メチオニンなど)、極性(中性)アミノ酸(例、グリシン、セリン、スレオニン、システイン、チロシン、アスパラギン、グルタミンなど)、陽電荷をもつ(塩基性)アミノ酸(例、アルギニン、リジン、ヒスチジンなど)、負電荷をもつ(酸性)アミノ酸(例、アスパラギン酸、グルタミン酸など)などがあげられる。アスパラギン、プロリン、セリンが好ましい。該「ペプチド鎖」としては、上記「アミノ酸」が2ないし5個結合してなるペプチド鎖のことをいい、好ましくは2ないし4個のアミノ酸残基からなるペプチド鎖などがあげられる。
【0014】
「N末端の1ないし30個のアミノ酸残基が欠失していてもよいベータセルリン」としては、たとえば(1)上記配列番号:35で表されるアミノ酸配列を有するポリペプチド、(2)N末端の1ないし30個のアミノ酸残基が欠失したベータセルリン改変分子、(3)ベータセルリンのN末端の第1番目から第30番目のアミノ酸配列中にアミノ酸残基(例、1ないし5個のアミノ酸残基)が挿入されたベータセルリン改変分子などが含まれる。
該「N末端の1ないし30個のアミノ酸残基が欠失したベータセルリン改変分子」には、(1)ベータセルリンのN末端側の1ないし30個のアミノ酸残基が欠失したもの、(2)ベータセルリンのN末端側の1ないし30個のアミノ酸残基が欠失し、アミノ酸残基(例、1ないし5個のアミノ酸残基)が付加したものなどが含まれる。
【0015】
「ベータセルリンのN末端の1ないし30個のアミノ酸残基が欠失していてもよく、C末端から第22番目のアミノ酸残基(すなわち、配列番号:35で表されるアミノ酸配列のN末端から第58番目のアミノ酸残基:Gln)と第23番目のアミノ酸残基(すなわち、配列番号:35で表されるアミノ酸配列のN末端から第59番目のアミノ酸残基:Thr)との間に1ないし5個のアミノ酸残基が挿入されたベータセルリン改変分子」は、ベータセルリンのN末端の1ないし30個のアミノ酸残基のどの部分のアミノ酸が欠失していてもよい、C末端から第22番目のアミノ酸残基と第23番目のアミノ酸残基との間に1ないし5個のアミノ酸残基が挿入されたベータセルリン改変分子であればよく、具体例としては、
▲1▼ Asp Gly Asn Ser Thr Arg Ser Pro Glu Thr Asn Gly Leu Leu Cys Gly Asp Pro Glu Glu Asn Cys Ala Ala Thr Thr Thr Gln Ser Lys Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Asn Pro Ser Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val Asp Leu Phe Tyr(配列番号:46)で表されるアミノ酸配列を含有するベータセルリン改変分子、
▲2▼ ベータセルリンのN末端から1ないし30番目までのアミノ酸残基(Asp Gly Asn Ser Thr Arg Ser Pro Glu Thr Asn Gly Leu Leu Cys Gly Asp Pro Glu Glu Asn Cys Ala Ala Thr Thr Thr Gln Ser Lys)が欠失していて、かつ
C末端から第22番目のアミノ酸残基と第23番目のアミノ酸残基との間に1ないし5個のアミノ酸残基が挿入されたベータセルリン改変分子、例えば、 Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Asn Pro Ser Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val Asp Leu Phe Tyr (配列番号:44)で表されるアミノ酸配列を含有するベータセルリン改変分子などがあげられる。
本発明の「ベータセルリン改変分子」として、好ましくは、配列番号:44または配列番号:45で表されるアミノ酸配列を含有するベータセルリン改変分子などがあげられる。
【0016】
本明細書におけるベータセルリンムテインはペプチド標記の慣例に従って左端がN末端(アミノ末端)、右端がC末端(カルボキシル末端)である。またこれらのベータセルリンムテインはC末端が通常カルボキシル基(−COOH)またはカルボキシレート(−COO-)であるが、C末端がアミド(−CONH2)またはエステル(−COOR)であってもよい。エステルのRとしては、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピルまたはn−ブチルなどのC1-6アルキル基、シクロペンチル、シクロヘキシルなどのC3-8シクロアルキル基、フェニル、α−ナフチルなどのC6-12アリール基、ベンジル、フェネチル、ベンズヒドリルなどのフェニル−C1-2アルキル、もしくはα−ナフチルメチルなどのα−ナフチル−C1-2アルキルなどのC7-14アラルキル基、ピバロイルオキシメチル基などがあげられる。
また、本発明のベータセルリンムテインにはN末端にMetが付加したものも含まれる。
【0017】
本発明のベータセルリンムテインの塩としては、生理学的に許容される塩基(例えばアルカリ金属など)や酸(有機酸、無機酸)との塩が用いられるが、とりわけ生理学的に許容される酸付加塩が好ましい。このような塩としては例えば無機酸(例えば、塩酸、リン酸、臭化水素酸、硫酸)との塩、あるいは有機酸(例えば、酢酸、ギ酸、プロピオン酸、フマル酸、マレイン酸、コハク酸、酒石酸、クエン酸、リンゴ酸、シュウ酸、安息香酸、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸)との塩などが用いられる。
本発明のベータセルリンムテインは、例えば、特開平6−87894に記載の遺伝子工学的又はベータ腫瘍細胞の培養により得られたベータセルリンを自体公知のプロテアーゼ処理、好ましくはカルボキシペプチダーゼ処理さらに好ましくはウシ膵臓カルボキシペプチダーゼA処理することによっても調製する事が可能である。また、後述のペプチド合成法に準じて製造することもできる。また、後述するベータセルリンムテインをコードするDNAを含有する形質転換体を培養することによっても製造することができる。
ベータセルリンをヒトや温血動物の組織または細胞から製造する場合、ヒトや温血動物の組織または細胞をホモジナイズした後、酸などで抽出を行い、該抽出液を、塩析、透析、ゲル濾過、逆相クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィーなどのクロマトグラフィーを組み合わせることにより精製単離することができる。
【0018】
ペプチドの合成法としては、例えば固相合成法、液相合成法のいずれによっても良い。すなわち、本発明のベータセルリンムテインを構成し得る部分ペプチドもしくはアミノ酸と残余部分とを縮合させ、生成物が保護基を有する場合は保護基を脱離することにより目的のベータセルリンムテインを製造することができる。公知の縮合方法や保護基の脱離としてはたとえば、以下の▲1▼〜▲5▼に記載された方法が挙げられる。
▲1▼ M. Bodanszky および M.A. Ondetti、ペプチド シンセシス (Peptide Synthesis), Interscience Publishers, New York (1966年)▲2▼ Schroeder および Luebke、ザ ペプチド(The Peptide), Academic Press, New York (1965年)
▲3▼ 泉屋信夫他、ペプチド合成の基礎と実験、 丸善(株) (1975年)
▲4▼ 矢島治明 および榊原俊平、生化学実験講座 1、 タンパク質の化学IV、 205、(1977年)
▲5▼ 矢島治明監修、続医薬品の開発 第14巻 ペプチド合成 広川書店
また、反応後は通常の精製法、たとえば、溶媒抽出・蒸留・カラムクロマトグラフィー・液体クロマトグラフィー・再結晶などを組み合わせて本発明のポリペプチドを精製単離することができる。上記方法で得られるポリペプチドが遊離体である場合は、公知の方法によって適当な塩に変換することができるし、逆に塩で得られた場合は、公知の方法によって遊離体に変換することができる。
【0019】
ベータセルリンムテインのアミド体は、アミド形成に適した市販のペプチド合成用樹脂を用いることができる。そのような樹脂としては例えば、クロロメチル樹脂、ヒドロキシメチル樹脂、ベンズヒドリルアミン樹脂、アミノメチル樹脂、4−ベンジルオキシベンジルアルコール樹脂、4−メチルベンズヒドリルアミン樹脂、PAM樹脂、4−ヒドロキシメチルメチルフェニルアセトアミドメチル樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、4−(2’,4’−ジメトキシフェニル−ヒドロキシメチル)フェノキシ樹脂、4−(2’,4’−ジメトキシフェニル−Fmocアミノエチル)フェノキシ樹脂などを挙げることができる。このような樹脂を用い、α−アミノ基と側鎖官能基を適当に保護したアミノ酸を、目的とするペプチドの配列通りに、自体公知の各種縮合方法に従い、樹脂上で縮合させる。反応の最後に樹脂からペプチドを切り出すと同時に各種保護基を除去し、必要に応じて高希釈溶液中で分子内ジスルフィド結合形成反応を実施し、目的のアミド体を取得する。
上記した保護されたアミノ酸の縮合に関しては、ペプチド合成に使用できる各種活性化試薬を用いることができるが、特に、カルボジイミド類がよい。カルボジイミド類としてはDCC、N,N’−ジイソプロピルカルボジイミド、N−エチル−N’−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミドなどが挙げられる。これらによる活性化にはラセミ化抑制添加剤(例えば、HOBt、HOOBtなど)とともに保護されたアミノ酸を直接樹脂に添加するかまたは、対称酸無水物またはHOBtエステルあるいはHOOBtエステルとしてあらかじめ保護されたアミノ酸の活性化を行ったのちに樹脂に添加することができる。保護されたアミノ酸の活性化や樹脂との縮合に用いられる溶媒としては、ペプチド縮合反応に使用しうることが知られている溶媒から適宜選択されうる。たとえばN,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドンなどの酸アミド類、塩化メチレン、クロロホルムなどのハロゲン化炭化水素類、トリフルオロエタノールなどのアルコール類、ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド類、ピリジンなどの三級アミン類、ジオキサン、テトラヒドロフランなどのエーテル類、アセトニトリル、プロピオニトリルなどのニトリル類、酢酸メチル、酢酸エチルなどのエステル類あるいはこれらの適宜の混合物などが用いられる。反応温度はペプチド結合形成反応に使用され得ることが知られている範囲から適宜選択され、通常約−20℃〜50℃の範囲から適宜選択される。活性化されたアミノ酸誘導体は通常1.5ないし4倍過剰で用いられる。ニンヒドリン反応を用いたテストの結果、縮合が不十分な場合には保護基の脱離を行うことなく縮合反応を繰り返すことにより十分な縮合を行うことができる。反応を繰り返しても十分な縮合が得られないときには、無水酢酸またはアセチルイミダゾールを用いて未反応アミノ酸をアセチル化して、後の反応に影響を及ぼさないようにすることができる。
【0020】
原料アミノ酸のアミノ基の保護基としては、たとえば、Z、Boc、ターシャリーペンチルオキシカルボニル、イソボルニルオキシカルボニル、4−メトキシベンジルオキシカルボニル、Cl−Z、Br−Z、アダマンチルオキシカルボニル、トリフルオロアセチル、フタロイル、ホルミル、2−ニトロフェニルスルフェニル、ジフェニルホスフィノチオイル、Fmocなどが挙げられる。カルボキシル基の保護基としては、たとえばRとして上記したC1-6アルキル基、C3-8シクロアルキル基、C7-14アラルキル基の他、2−アダマンチル、4−ニトロベンジル、4−メトキシベンジル、4−クロロベンジル、フェナシル基およびベンジルオキシカルボニルヒドラジド、ターシャリーブトキシカルボニルヒドラジド、トリチルヒドラジドなどが挙げられる。
セリンおよびスレオニンの水酸基は、たとえばエステル化またはエーテル化によって保護することができる。このエステル化に適する基としては例えばアセチル基などの低級アルカノイル基、ベンゾイル基などのアロイル基、ベンジルオキシカルボニル基、エトキシカルボニル基などの炭素から誘導される基などが挙げられる。また、エーテル化に適する基としては、たとえばベンジル基、テトラヒドロピラニル基、ターシャリーブチル基などである。
チロシンのフェノール性水酸基の保護基としては、たとえばBzl、Cl2−Bzl、2−ニトロベンジル、Br−Z、ターシャリーブチルなどが挙げられる。
ヒスチジンのイミダゾールの保護基としては、Tos、4−メトキシ−2,3,6−トリメチルベンゼンスルホニル、DNP、ベンジルオキシメチル、Bum、Boc、Trt、Fmocなどが挙げられる。
【0021】
原料のカルボキシル基の活性化されたものとしては、たとえば対応する酸無水物、アジド、活性エステル[アルコール(たとえば、ペンタクロロフェノール、2,4,5−トリクロロフェノール、2,4−ジニトロフェノール、シアノメチルアルコール、パラニトロフェノール、HONB、N−ヒドロキシスクシミド、N−ヒドロキシフタルイミド、HOBt)とのエステル]などが挙げられる。原料のアミノ基の活性化されたものとしては、たとえば対応するリン酸アミドが挙げられる。
保護基の除去(脱離)方法としては、たとえばPd黒あるいはPd炭素などの触媒の存在下での水素気流中での接触還元や、また、無水フッ化水素、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、トリフルオロ酢酸あるいはこれらの混合液などによる酸処理や、ジイソプロピルエチルアミン、トリエチルアミン、ピペリジン、ピペラジンなどによる塩基処理、また液体アンモニア中ナトリウムによる還元なども挙げられる。上記酸処理による脱離反応は一般に−20℃〜40℃の温度で行われるが、酸処理においてはアニソール、フェノール、チオアニソール、メタクレゾール、パラクレゾール、ジメチルスルフィド、1,4−ブタンジチオール、1,2−エタンジチオールのようなカチオン捕捉剤の添加が有効である。また、ヒスチジンのイミダゾール保護基として用いられる2,4−ジニトロフェニル基はチオフェノール処理により除去され、トリプトファンのインドール保護基として用いられるホルミル基は上記の1,2−エタンジチオール、1,4−ブタンジチオールなどの存在下の酸処理による脱保護以外に、希水酸化ナトリウム、希アンモニアなどによるアルカリ処理によっても除去される。
反応に関与すべきでない官能基への保護基の導入法およびその保護基の脱離法、反応に関与する官能基の活性化法などは、自体公知の方法またはそれに準じた方法に従って行えばよい。
【0022】
また、ベータセルリンムテインのアミド体を得る別の方法としては、まず、カルボキシル末端アミノ酸のα−カルボキシル基をアミド化した後、アミノ基側にペプチド鎖を所望の鎖長まで延ばした後、該ペプチド鎖のN末端のα−アミノ基の保護基のみを除いたペプチドとC末端のカルボキシル基の保護基のみを除いたペプチド(またはアミノ酸)とを製造し、この両ペプチドを上記したような混合溶媒中で縮合させる。縮合反応の詳細については上記と同様である。縮合により得られた保護ペプチドを精製した後、上記方法によりすべての保護基を除去し、所望の粗ポリペプチドを得ることができる。この粗ポリペプチドは既知の各種精製手段を駆使して精製し、主要画分を凍結乾燥することで所望のポリペプチドのアミド体を得ることができる。
ベータセルリンムテインのエステル体を得るにはカルボキシ末端アミノ酸のα−カルボキシル基を所望のアルコール類と縮合しアミノ酸エステルとした後、ポリペプチドのアミド体と同様にして所望のポリペプチドのエステル体を得ることができる。
【0023】
本発明のベータセルリンムテインをコードするDNAとしては、(1)ベータセルリンのN末端から1ないし40個のアミノ酸残基が欠失していてもよく、C末端から1ないし4番目のアミノ酸残基において、C末端から3番目のアミノ酸残基LeuもしくはC末端から4番目のアミノ酸残基Aspを含む1ないし4個のアミノ酸残基が欠失または他のアミノ酸残基もしくは他のペプチド鎖に置換されたベータセルリン、(2)ベータセルリンのN末端の1ないし30個のアミノ酸残基が欠失していてもよく、C末端から第22番目のアミノ酸残基と第23番目のアミノ酸残基との間に1ないし5個のアミノ酸残基が挿入されたベータセルリンムテイン、(3)配列番号:45で表されるアミノ酸配列を有するベータセルリンムテインをコードするDNAを含有するDNAであればいかなるものであってもよい。具体的には、本発明の配列番号:1ないし配列番号:14、配列番号37、配列番号38、配列番号:44、配列番号:45、配列番号:46で表されるアミノ酸配列を含有するベータセルリンムテインをコードする塩基配列を含有するものがあげられる。
より具体的には、(1)配列番号:1ないし配列番号:14で表されるアミノ酸配列を含有するベータセルリンムテインをコードするDNAとしては、配列番号:15ないし配列番号:28で表される塩基配列を有するDNAを含有するDNA、(2)配列番号37および配列番号38で表されるアミノ酸配列を含有するベータセルリンムテインをコードするDNAとしては、配列番号:42および配列番号:43で表される塩基配列を有するDNAを含有するDNA、(3)配列番号:47ないし配列番号:49で表される塩基配列を有するDNAを含有するDNA、(4)ストリンジェントな条件下で上記(1)ないし(3)で規定された配列とハイブリダイズする哺乳動物由来のDNA、(5)遺伝コードの縮重のため上記(1)ないし(4)に定められている配列とハイブリッド形成しないが、同一アミノ酸配列をもつポリペプチドをコードするDNAなどが用いられる。ハイブリダイゼーションは、自体公知の方法あるいはそれに準じた方法に従って行うことができる。上記ストリンジェントな条件としては、例えば42℃、50%ホルムアミド、4×SSPE(1×SSPE=150mM NaCl,10mM NaH2PO4・H2O,1mM EDTA pH7.4)、5×デンハート溶液、0.1%SDSである。
【0024】
本発明のベータセルリンムテインを、ベータセルリンムテインをコードするDNAを含有する形質転換体を培養することによって製造する場合に用いられる本発明のベータセルリンムテインの発現ベクターは、例えば、(1)本発明のベータセルリンムテインをコードするDNAから目的とするDNA断片を切り出し、(2)該DNA断片を適当な発現ベクター中のプロモーターの下流に連結することにより製造することができる。
ベクターとしては、大腸菌由来のプラスミド(例、pBR322,pBR325,pUC12,pUC13)、枯草菌由来のプラスミド(例、pUB110,pTP5,pC194)、酵母由来プラスミド(例、pSH19,pSH15)、λファージなどのバクテリオファージ、レトロウイルス,ワクシニアウイルス,バキュロウイルスなどの動物ウイルスなどが用いられる。
本発明で用いられるプロモーターとしては、遺伝子の発現に用いる宿主に対応して適切なプロモーターであればいかなるものでもよい。
形質転換する際の宿主が動物細胞である場合には、SV40由来のプロモーター、レトロウイルスのプロモーター、メタロチオネインプロモーター、ヒートショックプロモーター、サイトメガロウイルスプロモーター、SRαプロモーターなどが利用できる。宿主がエシェリヒア属菌である場合は、trpプロモーター、T7プロモーター、lacプロモーター、recAプロモーター、λPLプロモーター、lppプロモーターなどが、宿主がバチルス属菌である場合は、SPO1プロモーター、SPO2プロモーター、penPプロモーターなど、宿主が酵母である場合は、PHO5プロモーター、PGKプロモーター、GAPプロモーター、ADH1プロモーター、GALプロモーターなどが好ましい。宿主が昆虫細胞である場合は、ポリヘドリンプロモーター、P10プロモーターなどが好ましい。
【0025】
発現ベクターには、以上の他に、所望によりエンハンサー、スプライシングシグナル、ポリA付加シグナル、選択マーカー、SV40複製オリジン(以下、SV40oriと略称する場合がある)などを含有しているものを用いることができる。選択マーカーとしては、例えば、ジヒドロ葉酸還元酵素(以下、dhfrと略称する場合がある)遺伝子〔メソトレキセート(MTX)耐性〕、アンピシリン耐性遺伝子(以下、Amprと略称する場合がある)、ネオマイシン耐性遺伝子(以下、Neoと略称する場合がある、G418耐性)等が挙げられる。特に、CHO(dhfr-)細胞を用いてDHFR遺伝子を選択マーカーとして使用する場合、チミジンを含まない培地によっても選択できる。
また、必要に応じて、宿主に合ったシグナル配列を、ベータセルリンムテインのN端末側に付加する。宿主がエシェリヒア属菌である場合は、phoA・シグナル配列、OmpA・シグナル配列などが、宿主がバチルス属菌である場合は、α−アミラーゼ・シグナル配列、サブチリシン・シグナル配列などが、宿主が酵母である場合は、メイテイングファクターα(MFα)・シグナル配列、インベルターゼ・シグナル配列など、宿主が動物細胞である場合には、例えばインシュリン・シグナル配列、α−インターフェロン・シグナル配列、抗体分子・シグナル配列などがそれぞれ利用できる。
このようにして構築されたベータセルリンムテインをコードするDNAを含有するベクターを用いて、形質転換体を製造することができる。
【0026】
宿主としては、たとえばエシェリヒア属菌、バチルス属菌、酵母、昆虫または昆虫細胞、動物細胞などが用いられる。
エシェリヒア属菌としては、エシェリヒア・コリ(Escherichia coli)K12・DH1〔プロシージングズ・オブ・ザ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエンシイズ・オブ・ザ・ユーエスエー(Proc. Natl. Acad. Sci. USA),60巻,160(1968)〕,JM103〔ヌクイレック・アシッズ・リサーチ,(Nucleic Acids Research),9巻,309(1981)〕,JA221〔ジャーナル・オブ・モレキュラー・バイオロジー(Journal of Molecular Biology)〕,120巻,517(1978)〕,HB101〔ジャーナル・オブ・モレキュラー・バイオロジー,41巻,459(1969)〕,C600〔ジェネティックス(Genetics),39巻,440(1954)〕,MM294〔プロシージングズ・オブ・ザ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエンシイズ・オブ・ザ・ユーエスエー(Proc. Natl. Acad. Sci. USA),73巻,4174(1976)〕などが用いられる。
バチルス属菌としては、たとえばバチルス・サチルス(Bacillus subtilis)MI114〔ジーン,24巻,255(1983)〕,207−21〔ジャーナル・オブ・バイオケミストリー(Journal of Biochemistry),95巻,87(1984)〕などが用いられる。
酵母としては、たとえばサッカロマイセス セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)AH22,AH22R-,NA87−11A,DKD−5D,20B−12などが用いられる。
昆虫としては、例えばカイコの幼虫などが用いられる〔前田ら、ネイチャー(Nature),315巻,592(1985)〕。
昆虫細胞としては、例えば、ウイルスがAcNPVの場合は、夜盗蛾の幼虫由来株化細胞(Spodoptera frugiperda cell;Sf細胞)、Trichoplusia ni の中腸由来のMG1細胞、Trichoplusia ni の卵由来の High FiveTM 細胞、Mamestra brassicae 由来の細胞または Estigmena acrea 由来の細胞などが用いられる。ウイルスがBmNPVの場合は、蚕由来株化細胞(Bombyx mori N;BmN細胞)などが用いられる。該Sf細胞としては、例えば、Sf9細胞(ATCC CRL1711)、Sf21細胞〔以上、Vaughn, J.L.ら、イン・ヴィトロ(in Vitro),13巻,213−217頁(1977年)〕などが用いられる。
【0027】
動物細胞としては、たとえばサルCOS−7細胞、Vero細胞、チャイニーズハムスター細胞CHO、DHFR遺伝子欠損チャイニーズハムスター細胞CHO(dhfr-CHO細胞)、マウスL細胞、マウス3T3細胞、マウスミエローマ細胞,ヒトHEK293細胞、ヒトFL細胞、293細胞、C127細胞、BALB3T3細胞、Sp−2/O細胞などが用いられる。
エシェリヒア属菌を形質転換するには、たとえばプロシージングズ・オブ・ザ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエンジイズ・オブ・ザ・ユーエスエー(Proc. Natl. Acad. Sci. USA),69巻,2110(1972)、ジーン(Gene),17巻,107(1982)などに記載の方法に従って行なわれる。
バチルス属菌を形質転換するには、たとえばモレキュラー・アンド・ジェネラル・ジェネティックス(Molecular & General Genetics),168巻,111(1979)などに記載の方法に従って行われる。
酵母を形質転換するには、たとえばプロシージングズ・オブ・ザ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエンシイズ・オブ・ザ・ユーエスエー(Proc. Natl. Acad. Sci. USA),75巻,1929(1978)に記載の方法に従って行なわれる。
昆虫細胞または昆虫を形質転換するには、たとえばバイオ/テクノロジー(Bio/Technology),6巻,47−55頁(1988年)などに記載の方法に従って行なわれる。
動物細胞を形質転換するには、たとえばヴィロロジー(Virology),52巻,456(1973)に記載の方法に従って行なわれる。
【0028】
発現ベクターの細胞への導入方法としては、例えば、リポフェクション法〔Felgner, P.L. et al. プロシージングズ・オブ・ザ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエンジイズ・オブ・ザ・ユーエスエー(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America),84巻,7413頁(1987年)〕、リン酸カルシウム法〔Graham, F. L. and van der Eb, A. J.ヴィロロジー(Virology),52巻,456−467頁(1973年)〕、電気穿孔法〔Nuemann, E. et al. エンボ・ジャーナル(EMBO J.),1巻,841−845頁(1982年)〕等が挙げられる。
このようにして、本発明のベータセルリンムテインをコードするDNAを含有する発現ベクターで形質転換された形質転換体が得られる。
なお、動物細胞を用いて、本発明のベータセルリンムテインを安定に発現させる方法としては、上記の動物細胞に導入された発現ベクターが染色体に組み込まれた細胞をクローン選択によって選択する方法がある。具体的には、上記の選択マーカーを指標にして形質転換体を選択する。さらに、このように選択マーカーを用いて得られた動物細胞に対して、繰り返しクローン選択を行なうことにより本発明のベータセルリンムテイン等の高発現能を有する安定な動物細胞株を得ることができる。また、dhfr遺伝子を選択マーカーとして用いた場合、MTX濃度を徐々に上げて培養し、耐性株を選択することにより、dhfr遺伝子とともに、本発明のベータセルリンムテインをコードするDNAを細胞内で増幅させて、さらに高発現の動物細胞株を得ることもできる。
【0029】
上記の形質転換体を本発明のベータセルリンムテインをコードするDNAが発現可能な条件下で培養し、本発明のベータセルリンムテインを生成、蓄積せしめることによって、本発明のベータセルリンムテインを製造することができる。
宿主がエシェリヒア属菌、バチルス属菌である形質転換体を培養する際、培養に使用される培地としては液体培地が適当であり、その中には該形質転換体の生育に必要な炭素源、窒素源、無機物その他が含有せしめられる。炭素源としては、たとえばグルコース、デキストリン、可溶性澱粉、ショ糖など、窒素源としては、たとえばアンモニウム塩類、硝酸塩類、コーンスチープ・リカー、ペプトン、カゼイン、肉エキス、大豆粕、バレイショ抽出液などの無機または有機物質、無機物としてはたとえば塩化カルシウム、リン酸二水素ナトリウム、塩化マグネシウムなどが挙げられる。また、酵母、ビタミン類、生長促進因子などを添加してもよい。培地のpHは約5〜8が望ましい。
エシェリヒア属菌を培養する際の培地としては、例えばグルコース、カザミノ酸を含むM9培地〔ミラー(Miller),ジャーナル・オブ・エクスペリメンツ・イン・モレキュラー・ジェネティックス(Journal of Experiments in Molecular Genetics),431−433,Cold Spring Harbor Laboratory, New York 1972〕が好ましい。ここに必要によりプロモーターを効率よく働かせるために、たとえば3β−インドリルアクリル酸のような薬剤を加えることができる。
宿主がエシェリヒア属菌の場合、培養は通常約15〜43℃で約3〜24時間行い、必要により、通気や撹拌を加えることもできる。
宿主がバチルス属菌の場合、培養は通常約30〜40℃で約6〜24時間行ない、必要により通気や撹拌を加えることもできる。
【0030】
宿主が酵母である形質転換体を培養する際、培地としては、たとえばバークホールダー(Burkholder)最小培地〔Bostian, K. L. ら、「プロシージングズ・オブ・ザ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエンシイズ・オブ・ザ・ユーエスエー(Proc. Natl. Acad. Sci. USA),77巻,4505(1980)〕や0.5%カザミノ酸を含有するSD培地〔Bitter, G. A.ら、プロシージングズ・オブ・ザ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエンシイズ・オブ・ザ・ユーエスエー(Proc. Natl. Acad. Sci. USA),81巻,5330(1984)〕が挙げられる。培地のpHは約5〜8に調整するのが好ましい。培養は通常約20℃〜35℃で約24〜72時間行い、必要に応じて通気や撹拌を加える。
宿主が昆虫細胞である形質転換体を培養する際、培地としては、Grace's Insect Medium(Grace, T.C.C.,ネイチャー(Nature),195,788(1962)に非動化した10%ウシ血清等の添加物を適宜加えたものなどが用いられる。培地のpHは約6.2〜6.4に調整するのが好ましい。培養は通常約27℃で約3〜5日間行い、必要に応じて通気や撹拌を加える。
宿主が動物細胞である形質転換体を培養する際、培地としては、たとえば約5〜20%の胎児牛血清を含むMEM培地〔サイエンス(Science),122巻,501(1952)〕,DMEM培地〔ヴィロロジー(Virology),8巻,396(1959)〕,RPMI 1640培地〔ジャーナル・オブ・ザ・アメリカン・メディカル・アソシエーション(The Journal of the American Medical Association)199巻,519(1967)〕,199培地〔プロシージング・オブ・ザ・ソサイエティ・フォー・ザ・バイオロジカル・メディスン(Proceeding of the Society for the Biological Medicine),73巻,1(1950)〕などが用いられる。pHは約6〜8であるのが好ましい。培養は通常約30℃〜40℃で約15〜60時間行い、必要に応じて通気や撹拌を加える。
特にCHO(dhfr-)細胞およびdhfr遺伝子を選択マーカーとして用いる場合には、チミジンをほとんど含まない透析ウシ胎児血清を含むDMEM培地を用いるのが好ましい。
【0031】
上記培養物から本発明のベータセルリンムテインを分離精製するには、例えば下記の方法により行なうことができる。
本発明のベータセルリンムテインを培養菌体あるいは細胞から抽出するに際しては、培養後、公知の方法で菌体あるいは細胞を集め、これを適当な緩衝液に懸濁し、超音波、リゾチームおよび/または凍結融解などによって菌体あるいは細胞を破壊したのち、遠心分離やろ過によりポリペプチドの粗抽出液を得る方法などが適宜用い得る。緩衝液の中に尿素や塩酸グアニジンなどのたんぱく変性剤や、トリトンX−100(登録商標。以下、TMと省略することがある。)などの界面活性剤が含まれていてもよい。
培養液中にベータセルリンムテインが分泌される場合には、培養終了後、自体公知の方法で菌体あるいは細胞と上清とを分離し、上清を集める。
このようにして得られた培養上清、あるいは抽出液中に含まれる本発明のポリペプチドの精製は、自体公知の分離・精製法を適切に組み合わせて行なうことができる。これらの公知の分離、精製法としては、塩析や溶媒沈澱法などの溶解度を利用する方法、透析法、限外ろ過法、ゲルろ過法、およびSDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動法などの主として分子量の差を利用する方法、イオン交換クロマトグラフィーなどの荷電の差を利用する方法、アフィニティークロマトグラフィーなどの特異的親和性を利用する方法、逆相高速液体クロマトグラフィーなどの疎水性の差を利用する方法、等電点電気泳動法やクロマトフォーカシングなどの等電点の差を利用する方法などが用いられる。
【0032】
かくして得られる本発明のベータセルリンムテインが遊離体で得られた場合には、自体公知の方法あるいはそれに準じる方法によって塩に変換することができ、逆に塩で得られた場合には自体公知の方法あるいはそれに準じる方法により、遊離体または他の塩に変換することができる。
なお、組換え体が産生する本発明のベータセルリンムテインを、精製前または精製後に適当な蛋白修飾酵素を作用させることにより、任意に修飾を加えたり、ベータセルリンムテインを部分的に除去することもできる。蛋白修飾酵素としては、例えば、トリプシン、キモトリプシン、アルギニルエンドペプチダーゼ、プロテインキナーゼ、グリコシダーゼなどが用いられる。
得られるベータセルリンムテインは、例えば、特開平10−191989号公報等に記載のリフォールディング工程に付してもよい。また、N末端にMetが付加したベータセルリンムテインを特開平10−191989号公報等に記載のN末端のMetの除去反応に付すことにより、 N末端のMetを除去することもできる。
かくして生成する本発明のベータセルリンムテインの存在は特異抗体を用いたエンザイムイムノアッセイなどにより測定することができる。
【0033】
本発明のベータセルリンムテインをコードするDNAまたは本発明のベータセルリンムテインもしくはその塩は、糖尿病(例えば、インシュリン依存性糖尿病(I型糖尿病)など)、糖尿病における膵臓機能障害、老人性のインシュリン分泌低下に伴う膵臓機能低下症などの改善剤および未分化型膵臓ガンなど(特に糖尿病(例えば、インシュリン依存性糖尿病など)の予防・治療薬など)の医薬の開発に用いることができる。
さらに、本発明のベータセルリンムテインもしくはその塩またはそれをコードするDNAはEGF活性が減弱されていることおよび抗原性の問題がないことから、安全で低毒性な医薬として有用である。本発明のベータセルリンムテインもしくはその塩またはそれをコードするDNAは、糖尿病(例えば、インシュリン依存性糖尿病)、糖尿病における膵臓機能障害、老人性のインシュリン分泌低下に伴う膵臓機能低下症などの改善剤および未分化型膵臓ガンなどの疾病の治療・予防剤として用いることができる。
【0034】
本発明のベータセルリンムテインもしくはその塩またはそれをコードするDNAを上述の医薬として使用する場合、常套手段に従って実施することができる。例えば、必要に応じて糖衣や腸溶性被膜を施した錠剤、カプセル剤、エリキシル剤、マイクロカプセル剤などとして経口的に、あるいは水もしくはそれ以外の薬学的に許容し得る液との無菌性溶液、または懸濁液剤などの注射剤の形で非経口的に使用できる。例えば、該化合物またはその塩を生理学的に認められる担体、香味剤、賦形剤、ベヒクル、防腐剤、安定剤、結合剤などとともに一般に認められた製剤に要求される単位用量形態で混和することによって製造することができる。これら製剤における有効成分量は指示された範囲の適当な用量が得られるようにするものである。
錠剤、カプセル剤などに混和することができる添加剤としては、例えばゼラチン、コーンスターチ、トラガントガム、アラビアゴムのような結合剤、結晶性セルロースのような賦形剤、コーンスターチ、ゼラチン、アルギン酸などのような膨化剤、ステアリン酸マグネシウムのような潤滑剤、ショ糖、乳糖またはサッカリンのような甘味剤、ペパーミント、アカモノ油またはチェリーのような香味剤などが用いられる。調剤単位形態がカプセルである場合には、前記タイプの材料にさらに油脂のような液状担体を含有することができる。注射のための無菌組成物は注射用水のようなベヒクル中の活性物質、胡麻油、椰子油などのような天然産出植物油などを溶解または懸濁させるなどの通常の製剤製造法にしたがって処方することができる。
注射用の水性液としては、例えば、生理食塩水、ブドウ糖やその他の補助薬を含む等張液(例えば、D−ソルビトール、D−マンニトール、塩化ナトリウムなど)などがあげられ、適当な溶解補助剤、たとえばアルコール(たとえばエタノール)、ポリアルコール(たとえばプロピレングリコール、ポリエチレングリコール)、非イオン性界面活性剤(たとえばポリソルベート80(TM)、HCO−50)などと併用してもよい。油性液としてはゴマ油、大豆油などがあげられ、溶解補助剤として安息香酸ベンジル、ベンジルアルコールなどと併用してもよい。
また、緩衝剤(例えば、リン酸塩緩衝液、酢酸ナトリウム緩衝液)、無痛化剤(例えば、塩化ベンザルコニウム、塩酸プロカインなど)、安定剤(例えば、ヒト血清アルブミン、ポリエチレングリコールなど)、保存剤(例えば、ベンジルアルコール、フェノールなど)、酸化防止剤などと配合してもよい。調製された注射液は通常、適当なアンプルに充填される。
【0035】
このようにして得られる製剤は安全で低毒性であるので、例えばヒトや哺乳動物(例えば、マウス、ラット、モルモット、ウサギ、ヒツジ、ブタ、ウシ、ネコ、イヌ、サル、マントヒヒ、チンパンジーなど)に対して投与することができる。
本発明のベータセルリンムテインもしくはその塩の投与量は、症状などにより差異はあるが、経口投与の場合、一般的に成人の糖尿病患者(体重60kgとして)においては、一日につき約0.1から100mg、好ましくは約1.0から50mg、より好ましくは約1.0から20mgである。非経口的に投与する場合は、その1回投与量は投与対象、対象臓器、症状、投与方法などによっても異なるが、たとえば注射剤として、成人の糖尿病患者(体重60kgとして)に対し、一日につき約0.01から30mg程度、好ましくは約0.1から20mg程度、より好ましくは約0.1から10mg程度を静脈注射により投与するのが好都合である。他の動物の場合も、60kg当たりに換算した量を投与することができる。
【0036】
本明細書および図面において、塩基やアミノ酸などを略号で表示する場合、IUPAC−IUB Commission on Biochemical Nomenclatureによる略号あるいは当該分野における慣用略号に基づくものであり、その例を下記する。またアミノ酸に関し光学異性体があり得る場合は、特に明示しなければL体を示すものとする。
DNA :デオキシリボ核酸
cDNA :相補的デオキシリボ核酸
A :アデニン
T :チミン
G :グアニン
C :シトシン
EDTA :エチレンジアミン四酢酸
APMSF:(p−アミジノフェニル)メタンスルホニルフルオライド塩酸塩
SDS :ドデシル硫酸ナトリウム
TFA :トリフルオロ酢酸
Gly :グリシン
Ala :アラニン
Val :バリン
Leu :ロイシン
Ile :イソロイシン
Ser :セリン
Thr :スレオニン
Cys :システイン
Met :メチオニン
Glu :グルタミン酸
Asp :アスパラギン酸
Lys :リジン
Arg :アルギニン
His :ヒスチジン
Phe :フェニルアラニン
Tyr :チロシン
Trp :トリプトファン
Pro :プロリン
Asn :アスパラギン
Gln :グルタミン
NMP :N−メチルピロリドン
【0037】
また、本明細書中で繁用される置換基、保護基および試薬を下記の記号で表記する。
Me :メチル基
Et :エチル基
Bu :ブチル基
Ph :フェニル基
TC :チアゾリジン−4(R)−カルボキサミド基
Bom :ベンジルオキシメチル
PAM :フェニルアセトアミドメチル
Tos :p−トルエンスルフォニル
HONB:N−ヒドロキシ−5−ノルボルネンー2,3−ジカルボキシイミド
Bzl :ベンジル基
Z :ベンジルオキシカルボニル基
Br−Z:2−ブロモベンジルオキシカルボニル基
Cl−Z:2−クロルベンジルオキシカルボニル基
Boc :t−ブチルオキシカルボニル基
HOBt:1−ヒドロキシベンズトリアゾール
DCC :N,N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド
TFA :トリフルオロ酢酸
Fmoc:N−9−フルオレニルメトキシカルボニル基
DNP :ジニトロフェニル基
Bum :ターシャリーブトキシメチル基
Trt :トリチル基
【0038】
本願明細書の配列表の配列番号は、以下の配列を示す。
〔配列番号:1〕
本発明のベータセルリンムテイン(BTC1−77)のアミノ酸配列を示す。
〔配列番号:2〕
本発明のベータセルリンムテイン(BTC1−76)のアミノ酸配列を示す。
〔配列番号:3〕
本発明のベータセルリンムテイン(BTC31−77)のアミノ酸配列を示す。
〔配列番号:4〕
本発明のベータセルリンムテイン(BTC31−76)のアミノ酸配列を示す。
〔配列番号:5〕
本発明のベータセルリンムテイン(BTC1−76、78−80)のアミノ酸配列を示す。
〔配列番号:6〕
本発明のベータセルリンムテイン(BTC1−76、78、79)のアミノ酸配列を示す。
〔配列番号:7〕
本発明のベータセルリンムテイン(BTC1−76、78)のアミノ酸配列を示す。
〔配列番号:8〕
本発明のベータセルリンムテイン(BTC1−77、79、80)のアミノ酸配列を示す。
〔配列番号:9〕
本発明のベータセルリンムテイン(BTC1−77、80)のアミノ酸配列を示す。
〔配列番号:10〕
本発明のベータセルリンムテイン(BTC31−76、78−80)のアミノ酸配列を示す。
【0039】
〔配列番号:11〕
本発明のベータセルリンムテイン(BTC31−76、78、79)のアミノ酸配列を示す。
〔配列番号:12〕
本発明のベータセルリンムテイン(BTC31−76、78)のアミノ酸配列を示す。
〔配列番号:13〕
本発明のベータセルリンムテイン(BTC31−77、79、80)のアミノ酸配列を示す。
〔配列番号:14〕
本発明のベータセルリンムテイン(BTC31−77、79)のアミノ酸配列を示す。
〔配列番号:15〕
配列番号:1で表されるアミノ酸配列で表されるベータセルリンムテインをコードするcDNAの塩基配列を示す。
〔配列番号:16〕
配列番号:2で表されるアミノ酸配列で表されるベータセルリンムテインをコードするcDNAの塩基配列を示す。
〔配列番号:17〕
配列番号:3で表されるアミノ酸配列で表されるベータセルリンムテインをコードするcDNAの塩基配列を示す。
〔配列番号:18〕
配列番号:4で表されるアミノ酸配列で表されるベータセルリンムテインをコードするcDNAの塩基配列を示す。
〔配列番号:19〕
配列番号:5で表されるアミノ酸配列で表されるベータセルリンムテインをコードするcDNAの塩基配列を示す。
〔配列番号:20〕
配列番号:6で表されるアミノ酸配列で表されるベータセルリンムテインをコードするcDNAの塩基配列を示す。
【0040】
〔配列番号:21〕
配列番号:7で表されるアミノ酸配列で表されるベータセルリンムテインをコードするcDNAの塩基配列を示す。
〔配列番号:22〕
配列番号:8で表されるアミノ酸配列で表されるベータセルリンムテインをコードするcDNAの塩基配列を示す。
〔配列番号:23〕
配列番号:9で表されるアミノ酸配列で表されるベータセルリンムテインをコードするcDNAの塩基配列を示す。
〔配列番号:24〕
配列番号:10で表されるアミノ酸配列で表されるベータセルリンムテインをコードするcDNAの塩基配列を示す。
〔配列番号:25〕
配列番号:11で表されるアミノ酸配列で表されるベータセルリンムテインをコードするcDNAの塩基配列を示す。
〔配列番号:26〕
配列番号:12で表されるアミノ酸配列で表されるベータセルリンムテインをコードするcDNAの塩基配列を示す。
〔配列番号:27〕
配列番号:13で表されるアミノ酸配列で表されるベータセルリンムテインをコードするcDNAの塩基配列を示す。
〔配列番号:28〕
配列番号:14で表されるアミノ酸配列で表されるベータセルリンムテインをコードするcDNAの塩基配列を示す。
〔配列番号:29〕
後述の実施例1および実施例4で用いられたプライマー1の塩基配列を示す。
〔配列番号:30〕
後述の実施例1および実施例4で用いられたプライマー2の塩基配列を示す。
【0041】
〔配列番号:31〕
後述の実施例10および実施例27で用いられたプライマーRI−1の塩基配列を示す。
〔配列番号:32〕
後述の実施例10および実施例27で用いられたプライマーRI−3の塩基配列を示す。
〔配列番号:33〕
後述の実施例10および実施例27で用いられたプライマーRI−1Claの塩基配列を示す。
〔配列番号:34〕
後述の実施例10および実施例27で用いられたプライマーRI−3Xhoの塩基配列を示す。
〔配列番号:35〕
ベータセルリンのアミノ酸配列を示す。
〔配列番号:36〕
ベータセルリンをコードするcDNAの塩基配列を示す。
〔配列番号:37〕
本発明のベータセルリンムテイン(BTC2−76)のアミノ酸配列を示す。
〔配列番号:38〕
本発明のベータセルリンムテイン(BTC24−76)のアミノ酸配列を示す。
〔配列番号:39〕
後述の実施例13で用いられたプライマー3の塩基配列を示す。
〔配列番号:40〕
後述の実施例13および実施例16で用いられたプライマー4の塩基配列を示す。
【0042】
〔配列番号:41〕
後述の実施例16で用いられたプライマー5の塩基配列を示す。
〔配列番号:42〕
配列番号:37で表されるアミノ酸配列で表されるベータセルリンムテインをコードするcDNAの塩基配列を示す。
〔配列番号:43〕
配列番号:38で表されるアミノ酸配列で表されるベータセルリンムテインをコードするcDNAの塩基配列を示す。
〔配列番号:44〕
本発明のベータセルリン改変分子(BTC31−58,Asn,Pro,Ser,59−80)のアミノ酸配列を示す。
〔配列番号:45〕
本発明のベータセルリン改変分子(Asn,Ser,Asp,Ser,Glu,BTC38−80)のアミノ酸配列を示す。
〔配列番号:46〕
本発明のベータセルリン改変分子(BTC1−58,Asn,Pro,Ser,59−80)のアミノ酸配列を示す。
〔配列番号:47〕
配列番号:46に示されるアミノ酸配列で表されるベータセルリン改変分子をコードするcDNAの塩基配列を示す。
〔配列番号:48〕
配列番号:44に示されるアミノ酸配列で表されるベータセルリン改変分子をコードするcDNAの塩基配列を示す。
〔配列番号:49〕
配列番号:45に示されるアミノ酸配列で表されるベータセルリン改変分子をコードするcDNAの塩基配列を示す。
〔配列番号:50〕
後述の参考例1および実施例22で用いられたプライマーBT−95hの塩基配列を示す。
〔配列番号:51〕
後述の参考例1および実施例23で用いられたプライマーBT−94hの塩基配列を示す。
〔配列番号:52〕
後述の実施例22で用いられたプライマーPET−1の塩基配列を示す。
〔配列番号:53〕
後述の実施例22で用いられたプライマーBTC−1の塩基配列を示す。
〔配列番号:54〕
後述の実施例22で用いられたプライマーBTC−2の塩基配列を示す。
〔配列番号:55〕
後述の実施例22で用いられたプライマーBTC−3の塩基配列を示す。
〔配列番号:56〕
後述の実施例23で用いられたプライマーBTC−7の塩基配列を示す。
【0043】
後述の実施例1で得られた形質転換体大腸菌[エシェリヒア コリ(Escherichia coli)]MM294(DE3)/pTCIIBTC77は、受託番号FERM BP−6584として1998年11月24日付で通産省工業技術院生命工学工業技術研究所(NIBH)に寄託されている。また1998年11月2日付で受託番号IFO 16214として財団法人発酵研究所(IFO)に寄託されている。
後述の実施例4で得られた形質転換体大腸菌[エシェリヒア コリ(Escherichia coli)]MM294(DE3)/pTCIIBTC76は、受託番号FERM BP−6583として1998年11月24日付で通産省工業技術院生命工学工業技術研究所に寄託されている。また1998年11月2日付で受託番号IFO 16213として財団法人発酵研究所(IFO)に寄託されている。
【0044】
後述の実施例13で得られた形質転換体大腸菌[エシェリヒア コリ(Escherichia coli)]MM294(DE3)/pTCIIBTC2−76は、受託番号FERM BP−6948として1999年11月24日付で通産省工業技術院生命工学工業技術研究所に寄託されている。また1999年11月9日付で受託番号IFO 16334として財団法人発酵研究所(IFO)に寄託されている。
後述の実施例16で得られた形質転換体大腸菌[エシェリヒア コリ(Escherichia coli)]MM294(DE3)/pTCIIBTC24−76は、受託番号FERM BP−6949として1999年11月24日付で通産省工業技術院生命工学工業技術研究所に寄託されている。また1999年11月9日付で受託番号IFO 16335として財団法人発酵研究所(IFO)に寄託されている。
後述の参考例1で用いられたプラスミドpTB1516を保持するEscherichia coli MM294(DE3)/pLysS,pTB1516は、通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所(NIBH)に1992年(平成4年)4月21日から受託番号FERM BP−3836として寄託され、また財団法人発酵研究所に1992年(平成4年)4月16日から受託番号IFO15282として寄託されている。
【0045】
【実施例】
以下に実施例および参考例を示し、本発明をより詳細に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。
【0046】
実施例1
77残基型(C末端3残基欠失型)ベータセルリン発現株の構築
77残基型(C末端3残基欠失型)ベータセルリン発現プラスミドを、以下のように構築した〔図1〕。
77残基型(C末端3残基欠失型)ベータセルリンの構造遺伝子を、ベータセルリン発現プラスミドpBO41[Senoら;Growth Factors, 13:181(1996)]より、構造遺伝子の上流に隣接してNde I切断部位及び開始コドンを持つプライマー1(5'−CATATGGATGGGAATTCCACCAGAAGTCCTG)、及び77番目のアスパラギン酸の後に終止コドン及びBam HI切断部位を持つプライマー2(5'−GGATCCCTAGTCAACTCTCTCACACCTTGCTCC)を用いて、PCRで増幅した。PCRにより増幅した遺伝子を、TA original cloning kit(インヴィトロジェン社製)を用いてpCR2.1ベクターに連結し、pCR2.1/BTC77を作製した。これを大腸菌JM109に導入し、アンピシリン耐性とβ−ガラクトシダーゼ活性を指標として形質転換体を選択した。pCR2.1/BTC77を有する形質転換体を培養し、QIAprep8 Miniprep kit(キアゲン社製)を用いてpCR2.1/BTC77を調製した。
pBR322をNde Iで切断、T4 DNAポリメラーゼ(DNA Blunting kit,宝酒造株式会社製)で末端を平滑化し、再度連結する事によって、Nde I認識部位を欠損させたpBRdesNdeを作製した。pET3cをBgl II−Eco RVで切断し、約0.26kbpの断片を回収した後、T4 DNAポリメラーゼで末端を平滑化し、pBRdesNdeのSca I断片と連結して、pBR/T7 desNdeを作製した。また、部位特異的変異導入(Quick Change,STRATAGENE社製)により、pBR322のBam HI認識部位を欠損させたpBR322desBamを作製した。pBR322desBamのSph I−Eco RV断片をpBR/T7 desNdeのSph I−Eco RV断片と連結して、テトラサイクリン耐性発現ベクターpTCIIを作製した。pCR2.1/BTC77をNdeI及びBam HIで切断してアガロース電気泳動を行い、約240 bpの77残基型ベータセルリン構造遺伝子をQIAquick Spin Purification Kit(キアゲン社製)を用いて回収した。発現ベクターpTCIIをNde I及びBam HIで切断してアガロース電気泳動を行い、同様に約4.6 kbpのバンドを回収した。77残基型ベータセルリン構造遺伝子を発現ベクターpTCIIのNde I−Bam HI断片と連結した後、大腸菌JM109に導入してテトラサイクリン耐性で形質転換株を選択し、その株より再度プラスミドを回収して、発現プラスミドpTCIIBTC77とした。
このpTCIIBTC77を大腸菌MM294(DE3)に導入して、テトラサイクリン耐性で形質転換株を選択し、77残基型ベータセルリン発現株MM294(DE3)/pTCIIBTC77を取得した。
【0047】
実施例2
77残基型ベータセルリン発現株の培養
77残基型ベータセルリン発現株MM294(DE3)/pTCIIBTC77を10mg/Lのテトラサイクリンを含むLB培地(1% ペプトン、0.5% 酵母エキス、0.5% 塩化ナトリウム)1リットルで30℃16時間培養した。得られた培養液150mLを主発酵用培地(1.68% リン酸一水素ナトリウム、0.3% リン酸二水素ナトリウム、0.1% 塩化アンモニウム、0.05% 塩化ナトリウム、0.024% 硫酸マグネシウム、0.02% ニューポールLB−625、0.0005% 塩酸チアミン、1.5% ブドウ糖、1.0% カザミノ酸、1.0% イーストエキス)1.5リットルを仕込んだ2L容ジャーファーメンターに移植して、37℃、通気量 2L/min、撹拌回転数 500rpmで通気撹拌培養を開始した。培養液の濁度が約1200クレット単位になった時点で、5.95mg/L分のイソプロピル−β−D−チオガラクトピラノシド(IPTG)を添加した。IPTG添加時、添加後1,2.5時間に0.75%のグルコースを添加し培養開始9時間後まで培養を行った。培養液を10000rpmで30分間遠心分離を行い、菌体を集めた。
【0048】
実施例3
Met−77残基型ベータセルリンの精製
実施例2で得られた菌体5gに1mM EDTA、1mM APMSF及び7M グアニジン塩酸塩を含む0.1M Tris−HCl(pH8.0)10mLを加え、4℃で一晩攪拌し抽出を行った後、遠心分離(10000rpm、20分間)を行った。得られた上清液10mLに0.5mM 酸化型グルタチオン、1mM 還元型グルタチオン、1mM EDTA、0.1M アルギニン塩酸塩及び2M 尿素を含む50mM Tris−HCl(pH8.0)250mLを加え、4℃で一晩リフォールディングを行った後。遠心分離(10000rpm、20分間)を行い、遠心上清液260mLを得た。この遠心上清液をYM3膜(分画分子量:3000、ミリポア社)を用いて濃縮を行った。濃縮脱塩液80mLに2M尿素を120mL加えた後、塩酸でpH5.0に調整した。遠心分離(10000rpm、20分間)を行い、得られた遠心上清液を50mM酢酸ナトリウム緩衝液(pH5.0)で平衡化したSP−トヨパール650Mカラム(2.2cm×12cm、東ソー社)に毎分10mLの流速で吸着させ、平衡化に用いた緩衝液でよく洗浄した後、0Mから1.0Mの塩化ナトリウム直線濃度勾配により溶出を行った。Met−77残基型ベータセルリンを含む画分を集め、その1/3量を0.1 %トリフルオロ酢酸で平衡化したC4P−50カラム(1.0cm×25cm、昭和電工社)に吸着させ、13.5%から21.2%のアセトニトリル直線濃度勾配によりMet−77残基型ベータセルリンを溶出した。同じ操作をさらに2回行い得られた溶出液を0.02 %トリフルオロ酢酸で透析し、凍結乾燥を行った。凍結乾燥粉末を蒸留水10mLで溶解し、酢酸型にしたAG1−X8カラム(1.0cm×10cm、日本バイオラッド社)を通過させた後、再度凍結乾燥を行いMet−77残基型ベータセルリン8mgを得た。
【0049】
実施例4
76残基型(C末端4残基欠失型)ベータセルリン発現プラスミドの構築
76残基型(C末端4残基欠失型)ベータセルリンの発現プラスミドは以下のように構築した〔図2〕。
76残基型(C末端4残基欠失型)ベータセルリンの構造遺伝子を、実施例1で構築したpTCII/BTC77より、構造遺伝子の上流に隣接してNde I切断部位及び開始コドンを持つプライマー1(5'−CATATGGATGGGAATTCCACCAGAAGTCCTG)及び76番目のバリンの後に終止コドン及びBam HI切断部位を持つプライマー2(5'−GGATCCCTAAACTCTCTCACACCTTGCTCCAATG)を用いて、PCRで増幅した。PCRにより増幅した遺伝子を、TA original cloning kit(インヴィトロジェン社製)を用いてpCR2.1ベクターに連結し、pCR2.1/BTC76を作製した。これを大腸菌JM109に導入し、アンピシリン耐性とβ−ガラクトシダーゼ活性を指標として形質転換体を選択した。 pCR2.1/BTC76を有する形質転換体を培養し、QIAprep8Miniprep kit(キアゲン社製)を用いてpCR2.1/BTC76を調製した。
pCR2.1/BTC76をNde I及びBam HIで切断してアガロース電気泳動を行い、約240 bpの76残基型ベータセルリン構造遺伝子をQIAquick Spin Purification Kit(キアゲン社製)を用いてを回収した。実施例1で調製した発現ベクターpTCIIをNde I及びBam HIで切断してアガロース電気泳動を行い、同様に約4.6kbpのバンドを回収した。76残基型ベータセルリン構造遺伝子を発現ベクターpTCIIのNde I−Bam HI断片と連結した後、大腸菌JM109に導入してテトラサイクリン耐性で形質転換株を選択し、その株より再度プラスミドを回収して、発現プラスミドpTCIIBTC76とした。
このpTCIIBTC76を大腸菌MM294(DE3)に導入して、テトラサイクリン耐性で形質転換株を選択し、76残基型ベータセルリン発現株MM294(DE3)/pTCIIBTC76を取得した。
【0050】
実施例5
76残基型ベータセルリン発現株の培養
76残基型ベータセルリン発現株MM294(DE3)/pTCIIBTC76を10mg/Lのテトラサイクリンを含むLB培地(1% ペプトン、0.5% 酵母エキス、0.5% 塩化ナトリウム)1リットルで30℃16時間培養した。得られた培養液を主発酵用培地(1.68% リン酸一水素ナトリウム、0.3% リン酸二水素ナトリウム、0.1% 塩化アンモニウム、0.05% 塩化ナトリウム、0.024% 硫酸マグネシウム、0.02% ニューポールLB−625、0.0005% 塩酸チアミン、1.5% ブドウ糖、1.0% カザミノ酸、1.0% イーストエキス)20リットルを仕込んだ50L容発酵槽に移植して、37℃、通気量20L/min、撹拌回転数210rpmで通気撹拌培養を開始した。培養液の濁度が約1200クレット単位になった時点で、5.95mg/Lのイソプロピル−β−D−チオガラクトピラノシド(IPTG)を添加した。IPTG添加時、添加後2及び3.5時間にそれぞれ0.75%のグルコースを添加し培養開始11時間後まで培養を行った。培養液を10000rpmで30分間遠心分離を行い、菌体540gを集めた。
【0051】
実施例6
Met−76残基型ベータセルリンの精製
実施例5で得られた菌体375gに1mM EDTA、1mM APMSF及び7M グアニジン塩酸塩を含む0.1M Tris−HCl(pH8.0) 1.0Lを加え、4℃で一晩攪拌し抽出を行った後、遠心分離(10000rpm、20分間)を行った。得られた上清液1.0Lに0.5mM 酸化型グルタチオン、1mM 還元型グルタチオン、1mM EDTA、0.1M アルギニン塩酸塩及び2M 尿素を含む50mM Tris−HCl(pH8.0)19Lを加え、4℃で一晩リフォールディングを行った後、遠心分離(10000rpm、20分間)を行い、遠心上清液20Lを得た。この遠心上清液をペリコンカセットシステム(分画分子量:5000、ミリポア社)を用いて濃縮を行った。濃縮脱塩液3.3Lに2M 尿素を13.2L加えた後、塩酸でpH5.0に調整した。50mM 酢酸ナトリウム緩衝液(pH5.0)で平衡化したPOROS 50HSカラム(2.2cm×12cm、日本パーセプティブ社)に毎分30mLの流速で吸着させ、平衡化に用いた緩衝液でよく洗浄した後、0.3Mから1.3Mの塩化ナトリウム直線濃度勾配により溶出を行った。76残基型ベータセルリンを含む画分を集め、蒸留水で3倍に希釈した後、50 mM酢酸ナトリウム緩衝液(pH4.5)で平衡化したTSKgel CM−5PWカラム(2.15cm×15cm、東ソー社)に添加した。 Met−76残基型ベータセルリンが吸着したTSKgel CM−5PWカラムを、0.24Mから0.44Mの塩化ナトリウム直線濃度勾配により溶出を行った。Met−76残基型ベータセルリンを含む画分を集め、0.1 %トリフルオロ酢酸で平衡化したTSKgel ODS−120Tカラム(2.15cm×30cm、東ソー社)に吸着させ、17%から24%のアセトニトリル直線濃度勾配によりMet−76残基型ベータセルリンを溶出した。溶出液を0.02% トリフルオロ酢酸で透析し、凍結乾燥を行った。凍結乾燥粉末を蒸留水10mLで溶解し、酢酸型にしたAG1−X8カラム(1.0cm×10cm、日本バイオラッド社)を通過させた後、再度凍結乾燥を行いMet−76残基型ベータセルリン93mgを得た。
【0052】
実施例7
ベータセルリン改変体の特徴の決定
実施例3で得られたMet−77残基型ベータセルリン及び実施例6で得られたMet−76残基型ベータセルリンの特徴を以下のように決定した。
a)SDS−ポリアクリルアミド電気泳動を用いた分析
ベータセルリン改変体及び特開平10−191989号に記載の方法により調製したMet−80残基型ベータセルリンをサンプルバッファー(125mM Tris−HCl、1% ドデシル硫酸ナトリウム、15% グリセロール、5% 2−メルカプトエタノール、0.005% ブロムフェノールブルー)で懸濁し、マルチゲル15/25(第一化学薬品)で電気泳動を行った。泳動後のゲルをラピッド CBB KANTO(関東化学社)で染色を行ったところ、いずれもほぼ単一バンドであった〔図3〕。
b)アミノ酸組成分析
ベータセルリン改変体を4%チオグリコール酸を含む6N塩酸で110℃、24及び48時間気相加水分解を行い、アミノ酸分析計(日立L−8500AAmino Acid Analyzer)を用いてアミノ酸組成を決定した。その結果、いずれの改変体も開始コドンATGに由来するメチオニンを含み、cDNA塩基配列から予想されるアミノ酸組成と一致した〔表1,表2〕。
【0053】
【表1】
【0054】
【表2】
【0055】
c)N末端アミノ酸配列分析
N末端アミノ酸配列分析を気相プロテインシーケンサー(アプライドバイオシステムズ モデル477A)を用いて決定した。その結果、いずれの改変体もcDNA塩基配列から予想されるアミノ酸組成と一致した。いずれの改変体も80残基型と同様に開始コドンATGに由来するメチオニンをN末端に有していた〔表3,表4〕。
【0056】
【表3】
【0057】
【表4】
【0058】
d)C末端アミノ酸分析
気相ヒドラジン分解法(100℃、6時間)により、C末端アミノ酸をアミノ酸分析計(日立L−8500AAmino Acid Analyzer)を用いて決定した。Met−77残基型ベータセルリンではアスパラギン酸が、Met−76残基型ベータセルリンではバリンが検出された〔表5,表6〕。
【表5】
【表6】
【0059】
実施例8
3T3細胞を用いた増殖促進活性の測定
モレキュラー・セル・バイオロジー、8巻、588(1988)に記載のごとく、静止状態の3T3 A31−714クローン4(インターナショナル・ジャーナル・オブ・キャンサー、12巻、463(1973))中への3H−チミジンの取り込みによって増殖促進活性を測定した。
すなわち、5% ウシ血清を含むダルベッコ改変イーグルMEM培地を用いて、1000細胞/mLになるように懸濁した3T3 A31−714クローン4を96ウェルプレートに100μLづつ播き、炭酸ガスインキュベーター内(5%炭酸ガス、95%空気)において37℃で1日培養した。上清75μLを抜き取り、血清を含まないダルベッコ改変イーグルMEM培地を100μL加える事により血清濃度を1%にした。さらに2日間培養した後、種々の濃度の実施例3で調製したMet−77残基型ベータセルリン、実施例6で調製したMet−76残基型ベータセルリン及び特開平10−191989号に記載の方法により調製したMet−80残基型ベータセルリンを添加した。添加16時間後に3H−チミジン[アマーシャム・ファルマシア・バイオテク]を0.25μCi/well加え、その4時間後に細胞をPBSで3回洗浄した後、5% SDSを100μL加え細胞を溶解した。細胞溶解液をシンチレーションバイアルに移し、シンチレーターA(和光純薬社)を1mL加え、シンチレーションカウンターで3H−チミジンの細胞への取り込みを測定した〔図4〕。
【0060】
実施例9
AR42J細胞を用いたβ細胞分化促進活性の測定
化学発癌剤で誘発された膵臓癌由来細胞株AR42J[Chiristophe;アメリカン・ジャーナル・オブ・フィジオロギー(Am.J.Physiol.),266:G963(1994)]を、実施例3で調製したMet−77残基型ベータセルリン、実施例6で調製したMet−76残基型ベータセルリンまたは特開平10−191989号に記載の方法により調製したMet−80残基型ベータセルリン及び10%ウシ胎児血清を含むダルベッコ改変イーグルMEM培地を用いて105細胞/mLになるように懸濁し、500μLをチャンバースライドに播き、炭酸ガスインキュベーター内(5% 炭酸ガス、95%空気)において37℃で5日間培養した。5日後に細胞をPBSで1回洗浄した後に、10%ホルムアルデヒドで固定し、0.1% トライトンX−100で5分間処理した後に、ブロックエース(雪印、日本)を添加し室温で40分間ブロッキングを行った。10% ブロックエースで希釈した抗インスリン抗体(アドバンスド・イムノ・ケミカル社)を添加し室温、40分間反応した。0.1% トライトンX−100を添加し室温5分間放置した後、PBSで3回洗浄した。10%ブロックエースで希釈したFITC(Fluorescein Isothiocyanate)標識抗マウスIgG抗体(カッペル社)を添加し、室温で40分間反応した。0.1%トライトンX−100を添加し室温5分間放置した後、PBSで3回洗浄し、蛍光顕微鏡で観察した。いずれのベータセルリンを添加した場合においても、蛍光染色された細胞、すなわちインスリンを産生するβ細胞に分化した細胞が観察された〔図5〕。
【0061】
実施例10
ヒト胎盤アルカリフォスファターゼ遺伝子発現ベクターの構築
β細胞への分化促進活性はインスリンプロモーターの下流にレポーターとしてアルカリフォスファターゼを連結したものにより形質転換されたAR42J細胞を用いても実施した。すなわちベーターセルリンによりβ細胞へと分化した細胞はアルカリフォスファターゼを産生し、このアルカリフォスファターゼの活性を測定することによりβ細胞への分化促進活性を定量的に測定することが可能である。
ラット尾から常法に従ってゲノムDNAを調製した。このDNAをテンプレートとして、既報のラットインスリンII遺伝子プロモーターの塩基配列(GenBank:Accession No.J00748)をもとに合成したプライマーRI−1[5’−AGAGTCAAGGATCCCCCAACCACT−3’]およびRI−3[5’−AGCTGGTCACTTAGGGCTGGGG−3’]を用いてPCR法によりインスリンプロモーター領域0.75Kbを増幅した。さらに、このPCR産物をテンプレートとしてプライマーRI−1Cla[5’−GAATCGATAGAGTCAAGGATCCCCCA−3’]およびRI−3Xho[5’−GACTCGAGCTGGTCACTTAGGG−3’]を用いてPCRを行った。増幅された0.75Kb DNA断片を単離し、pT7Blueベクター(Novagen 69820−1)に組み込んで得られたプラスミドpTB1881を用いてクローニングされた断片の塩基配列を決定し、ラットインスリンプロモーターであることを確認した。プラスミドpTB1881をXho I−Cla Iで切断してラットインスリンプロモーターである0.73kb DNA断片を得た。次にヒト胎盤アルカリフォスファターゼ(PLAP)をコードする2.0 kb cDNA(J.Bergerら、Gene 66,1(1988))の発現プラスミドpTB1330をXho I−Hind IIIで切断して得られた2.7kb DNA断片(PLAPcDNA、SV40由来スプライシング部位およびポリA付加部位、pBR322由来oriおよびアンピシリン耐性遺伝子を含む)を単離し、前述のラットインシュリンプロモーター領域0.73kb Xho I−Cla I断片をT4 DNAリガーゼ反応によって連結してプラスミドpTB1898を得た。
【0062】
実施例11
PLAP発現AR42J細胞の構築
AR42J細胞にPLAP発現プラスミドpTB1898とTn5のneor遺伝子を含むプラスミドpMCneopoly A(STRATAGENE)をトランスフェクション試薬TransITTM−LT1(Mirus、PenVera Corporation)を用いて同時に導入した。導入後の細胞は10%牛胎児血清を加えたDMEMで2日間培養した後、G418(ゲネテシン、GIBCO BRL)800 μg/mLを添加した選択培地に加えて培養を続けた。G418耐性となって生育した細胞を限界希釈法によりクローンを単離した。
各クローンの細胞を24穴プレートに播き、Met−80残基型ベータセルリンを20 ng/mL添加および無添加で4日間培養し、培養上清を集めて65℃30分間熱処理を行った後、培地中のアルカリフォスファターゼ活性を測定した。80残基型ベータセルリン添加時にアルカリフォスファターゼ活性の上昇が認められるクローンを選択した。いくつかのクローンの結果を以下の〔表7〕に示す。
【表7】
【0063】
実施例12
PLAP発現AR42J細胞を用いたβ細胞分化促進活性の測定
実施例11で構築したPLAP発現AR42J細胞を、各種濃度の実施例3で調製したMet−77残基型ベータセルリン、実施例6で調製したMet−76残基型ベータセルリンまたは特開平10−191989号に記載の方法により調製したMet−80残基型ベータセルリン及び10%ウシ胎児血清を含むダルベッコ改変イーグルMEM培地を用いて105細胞/mLになるように懸濁し、100μLを96ウェルプレートに播き、炭酸ガスインキュベーター内(5% 炭酸ガス、95% 空気)において37℃で5日間培養した。5日後に培養上清をサンプリングし、65℃で30分間処理した後、50μLをあらかじめ50μLの2XSEAP(2M ジエタノールアミン、1mM MgCl2、20mM ホモアルギニン)を添加した96ウェルマイクロプレートに加えた。37℃で10分間保った後、20mg/mLのp−ニトロフェニルリン酸(シグマ社)を10 μL添加し37℃で16時間反応を行った〔図6〕。Met−77残基型ベータセルリンおよびMet−76残基型ベータセルリンはMet−80残基型ベータセルリンとほぼ同じ分化誘導促進活性を示した。
【0064】
実施例13
2−76残基型(N末端1残基、C末端3残基欠失型)ベータセルリン発現株の構築
2−76残基型(N末端1残基、C末端3残基欠失型)ベータセルリンの発現プラスミドは以下のように構築した〔図7〕。
2−76残基型(N末端1残基、C末端3残基欠失型)ベータセルリンの構造遺伝子を、76残基型(C末端3残基欠失型)ベータセルリン発現プラスミドpTCIIBTC76[実施例4]より、2番目のグリシンの上流に隣接してNde I切断部位及び開始コドンを持つプライマー3(5'−CAGCATATGGGGAATTCCACCAGAAGTCCT)、およびC末端のバリンの後に終止コドン及びBam HI切断部位を持つプライマー4(5' −GGATCCCTAAACTCTCTCACACCTTGCTCCAATG)を用いて、PCRで増幅した。PCRにより増幅した遺伝子を、TA original cloning kit(インヴィトロジェン社製)を用いてpCR2.1ベクターに連結し、pCR2.1BTC2−76を作製した。これを大腸菌JM109に導入し、アンピシリン耐性を指標として形質転換体を選択した。pCR2.1BTC2−76を有する形質転換体を培養し、QIAprep8 Miniprep kit(キアゲン社製)を用いてpCR2.1BTC2−76を調製した。
pCR2.1BTC2−76をNde I及びBam HIで切断してアガロース電気泳動を行い、約230 bpの2−76残基型ベータセルリン構造遺伝子をQIAGEN gel extraction kit(キアゲン社製)を用いて回収した。発現ベクターpTCII[実施例1]をNde I及びBam HIで切断してアガロース電気泳動を行い、同様に約4.6kbpのバンドを回収した。2−76残基型ベータセルリン構造遺伝子を発現ベクターpTCIIのNde I−Bam HI断片と連結した後、大腸菌JM109に導入してテトラサイクリン耐性で形質転換株を選択し、その株より再度プラスミドを回収して、発現プラスミドpTCIIBTC2−76とした。
このpTCIIBTC2−76を大腸菌MM294(DE3)に導入して、テトラサイクリン耐性で形質転換株を選択し、2−76残基型ベータセルリン発現株MM294(DE3)/pTCIIBTC2−76を取得した。
【0065】
実施例14
2−76残基型ベータセルリン発現株の培養
2−76残基型ベータセルリン発現株MM294(DE3)/pTCIIBTC2−76を10mg/Lのテトラサイクリンを含むLB培地(1% ペプトン、0.5% 酵母エキス、0.5% 塩化ナトリウム)30mLで30℃、16時間培養した。得られた培養液を主発酵用培地(1.68% リン酸一水素ナトリウム、0.3% リン酸二水素ナトリウム、0.1% 塩化アンモニウム、0.05% 塩化ナトリウム、0.012% 硫酸マグネシウム、0.0007% 塩酸チアミン、1.5% ブドウ糖、1.5% ハイケース)200mLを入れた1L容マイヤー6本に10mlずつ移植して、37℃、撹拌回転数200rpmで撹拌培養を開始した。培養液の濁度が約160クレット単位になった時点で、5.95 mg/L分のイソプロピル−β−Dーチオガラクトピラノシド(IPTG)を添加した。IPTG添加後4時間後まで培養を行った。培養液を9000rpmで30分間遠心分離を行い、菌体5.1gを集めた。
【0066】
実施例15
2−76残基型ベータセルリンの精製
実施例14で得られた菌体5gに1mM EDTA、1mM APMSF及び7M グアニジン塩酸塩を含む0.1M Tris−HCl(pH8.0)15mLを加え、4℃で一晩撹拌し抽出を行った後、遠心分離(9000rpm、10分間)を行った。得られた上清液15mLに0.5mM 酸化型グルタチオン、1mM 還元型グルタチオン、1mM EDTA、0.1M アルギニン塩酸塩及び2M 尿素を含む50mM Tris−HCl(pH8.0)250mLを加え、4℃で一晩リフォールディングを行った後、遠心分離(10000rpm、10分間)を行い、遠心上清液265mLを得た。この遠心上清液に2M 尿素を1L加えた後、酢酸でpH5.0に調整し、4℃で一晩静置した。遠心分離(10000rpm、10分間)を行い、得られた遠心上清液を50mM酢酸ナトリウム緩衝液(pH5.0)で平衡化したPOROS 50HSカラム(2.2cm×12cm、日本パーセプティブ社)に毎分30mLの流速で吸着させ、平衡化に用いた緩衝液でよく洗浄した後、0.3Mから1.3Mの塩化ナトリウム直線濃度勾配により溶出を行った。2−76残基型ベータセルリンを含む画分を集め、50 mM酢酸ナトリウム緩衝液(pH4.5)で3倍に希釈した後、この緩衝液で平衡化したTSKgel CM−5PWカラム(0.75cm×7.5cm、東ソー社)に添加した。2−76残基型ベータセルリンが吸着したTSKgel CM−5PWカラムを、0.3Mから0.5Mの塩化ナトリウム直線濃度勾配により溶出を行った。2−76残基型ベータセルリンを含む画分を集め、0.1% トリフルオロ酢酸で平衡化したTSKgel ODS−120Tカラム(2.15cm×30cm、東ソー社)に吸着させ、20%から44%のアセトニトリル直線濃度勾配により2−76残基型ベータセルリンを溶出した。溶出液を凍結乾燥した後、蒸留水5mLで溶解し、酢酸型にしたAG1−X8カラム(1.0cm×10cm、日本バイオラッド社)を通過させた後、再度凍結乾燥を行い2−76残基型ベータセルリン0.7mgを得た。
【0067】
実施例16
24−76残基型(N末端23残基、C末端3残基欠失型)ベータセルリン発現株の構築
24−76残基型(N末端23残基、C末端3残基欠失型)ベータセルリンの発現プラスミドは以下のように構築した〔図8〕。
24−76残基型(N末端23残基、C末端3残基欠失型)ベータセルリンの構造遺伝子を、実施例4で調製した76残基型(C末端3残基欠失型)ベータセルリン発現プラスミドpTCIIBTC76より、24番目のアラニンの上流に隣接してNde I切断部位及び開始コドンを持つプライマー5(5’−CAGCATATGGCTACCACCACACAATCAAAG)、およびC末端のバリンの後に終止コドン及びBam HI切断部位を持つプライマー4(5’−GGATCCCTAAACTCTCTCACACCTTGCTCCAATG)を用いて、PCRで増幅した。PCRにより増幅した遺伝子を、TA original cloning kit(インヴィトロジェン社製)を用いてpCR2.1ベクターに連結し、pCR2.1BTC24−76を作製した。これを大腸菌JM109に導入し、アンピシリン耐性を指標として形質転換体を選択した。pCR2.1BTC24−76を有する形質転換体を培養し、QIAprep8 Miniprep kit(キアゲン社製)を用いてpCR2.1BTC24−76を調製した。
pCR2.1BTC24−76をNde I及びBam HIで切断してアガロース電気泳動を行い、約160bpの24−76残基型ベータセルリン構造遺伝子をQIAGEN gel extraction kit(キアゲン社製)を用いて回収した。実施例1で調製した発現ベクターpTCIIをNde I及びBam HIで切断してアガロース電気泳動を行い、同様に約4.6kbpのバンドを回収した。24−76残基型ベータセルリン構造遺伝子を発現ベクターpTCIIのNde I−Bam HI断片と連結した後、大腸菌JM109に導入してテトラサイクリン耐性で形質転換株を選択し、その株より再度プラスミドを回収して、発現プラスミドpTCIIBTC24−76とした。
このpTCIIBTC24−76を大腸菌MM294(DE3)に導入して、テトラサイクリン耐性で形質転換株を選択し、24−76残基型ベータセルリン発現株MM294(DE3)pTCIIBTC24−76を取得した。
【0068】
実施例17
24−76残基型ベータセルリン発現株の培養
24−76残基型ベータセルリン発現株MM294(DE3)/pTCIIBTC24−76を10mg/Lのテトラサイクリンを含むLB培地(1% ペプトン、0.5% 酵母エキス、0.5% 塩化ナトリウム)30mLで30℃、16時間培養した。得られた培養液を主発酵用培地(1.68% リン酸一水素ナトリウム、0.3% リン酸二水素ナトリウム、0.1% 塩化アンモニウム、0.05% 塩化ナトリウム、0.012% 硫酸マグネシウム、0.0007% 塩酸チアミン、1.5% ブドウ糖、1.5% ハイケース)150mLを入れた1L容マイヤー5本に移植して、37℃、撹拌回転数200rpmで撹拌培養を開始した。培養液の濁度が約160クレット単位になった時点で、5.95mg/L分のイソプロピル−β−D−チオガラクトピラノシド(IPTG)を添加した。IPTG添加後4時間後まで培養を行った。培養液を10000rpmで30分間遠心分離を行い、菌体3.9gを集めた。
【0069】
実施例18
24−76残基型ベータセルリンの精製
実施例5で得られた菌体3.9gに1mM EDTA、1mM APMSF及び7M グアニジン塩酸塩を含む0.1M Tris−HCl(pH8.0)12mLを加え、4℃で一晩撹拌し抽出を行った後、遠心分離(9000rpm、10分間)を行った。得られた上清液12mLに0.5mM 酸化型グルタチオン、1mM 還元型グルタチオン、1mM EDTA、0.1M アルギニン塩酸塩及び2M 尿素を含む50mM Tris−HCl(pH8.0)200mLを加え、4℃で一晩リフォールディングを行った後、遠心分離(10000rpm、10分間)を行い、遠心上清液212mLを得た。この遠心上清液に2M尿素を0.8L加えた後、酢酸でpH5.0に調整し、4℃で一晩静置した。遠心分離(10000rpm、10分間)を行い、得られた遠心上清液を50mM酢酸ナトリウム緩衝液(pH5.0)で平衡化したPOROS 50HSカラム(2.2cm×12cm、日本パーセプティブ社)に毎分30mLの流速で吸着させ、平衡化に用いた緩衝液でよく洗浄した後、0.3Mから1.3Mの塩化ナトリウム直線濃度勾配により溶出を行った。24−76残基型ベータセルリンを含む画分を集め、50mM酢酸ナトリウム緩衝液(pH4.5)で3倍に希釈した後、この緩衝液で平衡化したTSKgel CM−5PWカラム(0.75cm×7.5cm、東ソー社)に添加した。24−76残基型ベータセルリンが吸着したTSKgel CM−5PWカラムを、0.3Mから0.5Mの塩化ナトリウム直線濃度勾配により溶出を行った。24−76残基型ベータセルリンを含む画分を集め、0.1% トリフルオロ酢酸で平衡化したTSKgel ODS−120Tカラム(2.15cm×30cm、東ソー社)に吸着させ、20%から44%のアセトニトリル直線濃度勾配により24−76残基型ベータセルリンを溶出した。溶出液を凍結乾燥した後、蒸留水5mLで溶解し、酢酸型にしたAG1−X8カラム(1.0cm×10cm、日本バイオラッド社)を通過させた後、再度凍結乾燥を行い24−76残基型ベータセルリン0.4mgを得た。
【0070】
実施例19
ベータセルリン改変体の特徴の決定
実施例3で得られた2−76残基型ベータセルリン及び実施例6で得られた24−76残基型ベータセルリンの特徴を以下のように決定した。
a)SDS−ポリアクリルアミド電気泳動を用いた分析
ベータセルリン改変体及び実施例6で調製した76残基型ベータセルリンをサンプルバッファー(125mM Tris−HCl、1% ドデシル硫酸ナトリウム、15% グリセロール、5% 2−メルカプトエタノール、0.005% ブロムフェノールブルー)で懸濁し、マルチゲル15/25(第一化学薬品)で電気泳動を行った。泳動後のゲルをラピッド CBB KANTO(関東化学社)で染色を行ったところ、いずれもほぼ単一バンドであった〔図9〕。
b)アミノ酸組成分析
ベータセルリン改変体を4%チオグリコール酸を含む6 N塩酸で110℃、24及び48時間気相加水分解を行い、アミノ酸分析計(日立L−8500A Amino Acid Analyzer)を用いてアミノ酸組成を決定した。その結果、いずれの改変体もcDNA塩基配列から予想されるアミノ酸組成と一致した〔表8,表9〕。
【0071】
【表8】
【0072】
【表9】
【0073】
c)N末端アミノ酸配列分析
N末端アミノ酸配列分析を気相プロテインシーケンサー(アプライドバイオシステムズ モデル477A)を用いて決定した。その結果、いずれの改変体もcDNA塩基配列から予想されるアミノ酸配列と一致した〔表10,表11〕。
【0074】
【表10】
【0075】
【表11】
【0076】
d)C末端アミノ酸分析
気相ヒドラジン分解法(100℃、6時間)により、C末端アミノ酸をアミノ酸分析計(日立L−8500A Amino Acid Analyzer)を用いて決定した。いずれの改変体もバリンが検出された〔表12,表13〕。
【表12】
【表13】
【0077】
実施例20
1)A431細胞を用いたEGFバインディングアッセイ
EGFレセプター高発現株であるヒト扁平上皮癌細胞A431細胞を用いた125I−EGFに対する結合阻害活性によって細胞増殖促進活性を測定した。
すなわち、10% ウシ胎児血清を含むダルベッコ改変イーグルMEM(DMEM)培地を用いて、105細胞/mLになるように懸濁したA431細胞を96ウェルプレートに100μLずつ播き、炭酸ガスインキュベーター内(5%炭酸ガス、95%空気)において37℃で2日間培養した。2日後に20mM HEPESおよび0.1% ウシ血清アルブミンを含む、DMEMとF−12を等量混合した結合培地200μL/ウェルで3回洗浄した後、各種濃度の標識されていないEGF、実施例15で調製した2−76残基型ベータセルリン、実施例18で調製した24−76残基型ベータセルリン、実施例6で調製したMet−76残基型ベータセルリン、または特開平10−191989号に記載の用法により調製したMet−80残基型ベータセルリン及び0.25nM 125I−EGF(アマシャム・ファルマシア・バイオテク)を含む結合培地100μLを添加した。4℃、90分静置した後に結合培地200μLで3回洗浄し、1% SDSを含む0.1N 水酸化ナトリウム水溶液200μLで細胞を溶解した。細胞溶解液をシンチレーションバイアルに移し、シンチレーターA(和光純薬社)を1mL加え、シンチレーションカウンターで125I−EGFに対する結合阻害活性を測定した。
2)ヒト胎盤アルカリフォスファターゼ発現AR42J細胞を用いたβ細胞分化促進活性の測定
PLAP発現AR42J細胞を、各種濃度の実施例15で調製した2−76残基型ベータセルリン、実施例18で調製した24−76残基型ベータセルリン、実施例6で調製したMet−76残基型ベータセルリン、または特開平10−191989号に記載の用法により調製したMet−80残基型ベータセルリン及び10% ウシ胎児血清を含むダルベッコ改変イーグルMEM培地を用いて105細胞/mLになるように懸濁し、100μLを96ウェルプレートに播き、炭酸ガスインキュベーター内(5%炭酸ガス、95% 空気)において37℃で5日間培養した。5日後に培養上清をサンプリングし、65℃で30分間処理した後、50μLをあらかじめ50μLの2xSEAP(2M ジエタノールアミン、1mM MgCl2、20mM ホモアルギニン)を添加した96ウェルマイクロプレートに加えた。20mg/mLのp−ニトロフェニルリン酸(シグマ社)を10μL添加し37℃で16時間反応を行った。いずれの改変体もEGF活性対BTC活性の比がMet−80残基型ベータセルリンの5%ほどに低下し、Met−76残基型ベータセルリンと同程度でありN末欠失による影響は認められなかった。
3)上記1)および2)の結果を〔表14〕にまとめ示す。
【表14】
【0078】
実施例21
Cys3−Cys4間にヘレギュリン(Her)に由来する3残基が挿入されたhBTC50改変分子A発現プラスミドpTB1985の構築
pTB1976をテンプレートとして、(1)5'側プライマーPET−1:5'−GAAATAATTTTGTTTAACTTTAAGAAGGAG−3'および3'側プライマーBTC−1:5'−AGGAGGGCGTCGAGGGGTTCTGCTCGGCCA−3'、(2)5'側プライマーBTC−2:5'−TGGCCGAGCAGAACCCCTCGACGCCCTCCT−3'および3'側プライマーBTC−3:5'−TCTATGCGCACCCGTTCTCGGAGCACTGTC−3'を用いて、それぞれPCRを行った。
次に(1)と(2)のPCR産物の混合物をテンプレートとして、5'側プライマーBT−95h、3’側プライマーBT−94hを用いてPCRを行い、hBTC50のCys3−Cys4間にHerの配列中の3アミノ酸(Asn,Pro,Ser)を挿入した改変分子AをコードするDNA断片を得た。このDNA断片をNdeIおよびBamHIで消化後、pET−3cのNdeI−BamHI部位に組み込み、pTB1985を作製した。
【0079】
実施例22
N末7残基をその部位に相当する上皮成長因子(EGF)の5残基で置換されたhBTC50改変分子B発現プラスミドpTB1987の構築
pTB1976をテンプレートとして、5'側プライマーBTC−7:5'−TATACATATGAACAGCGACTCTGAGTGCCCCAAGC−3'および3'側プライマーBT−94hを用いてPCRを行い、hBTC50のN末7残基を相当するEGFの5残基に置換した改変分子BをコードするDNA断片を得た。このDNA断片をNdeIおよびBamHIで消化後、pET3cのNdeI−BamHI部位に組み込み、pTB1987を作製した。
【0080】
実施例23
大腸菌での発現
T7ファージのΦ10プロモーターの支配下に、後述の参考例および上記の実施例で得られたプラスミドpTB1976、プラスミドpTB1985およびプラスミドpTB1987を、発現用大腸菌BL21(DE3)/pLysS(Novagen)に導入した。それぞれの大腸菌組換え体を100μg/mlアンピシリンおよび10μg/mlクロラムフェニコールを含むLB培地を用いて37℃で培養した。クレットユニット160の時点でイソプロピル β−D−チオガラクトピラノシドを最終濃度0.4mMになるように添加し、さらに37℃で4時間培養を継続した。培養後遠心により集菌し、抽出操作まで−80℃で保存した。
【0081】
実施例24
hBTC50、改変分子Aおよび改変分子Bの精製
4−1)大腸菌封入体の調製
400mlの培養液から集めた菌体を20mlの10mM Tris−HCl(pH8.0)、10% sucrose、10mM EDTAに懸濁して、凍結・融解した後、氷中に30分間静置して完全に細胞を溶かした。氷冷下で超音波破砕(10sec,3回)後、遠心(9000rpm,15min,4℃:Beckman)して再度沈殿を集めた。この洗浄操作を3回繰り返して封入体を調製した。
4−2)タンパクの抽出およびリフォールデイング
4−1)で得られた封入体を8mlの7M guanidine−HCl、0.1M Tris−CH3COOH(pH8.0)、1mM EDTAに懸濁して4℃、1時間スターラーで穏やかに撹拌し、組換えタンパクを抽出した。次に還元型グルタチオンを0.1Mになるように添加して、NaOH溶液でpHを8.4に合わせた後、抽出液中に窒素ガスを吹き込み空気と置換した。室温で2時間静置した後、20倍容量の10mM Tris−CH3COOH(pH8.0)、0.5mM フェニルメチルスルホニルフルオリド、1mM ベンズアミジンで稀釈した。遠心(9000rpm,15min,25℃)して不溶物を除いた上清に、酸化型グルタチオンを0.5mMになるように添加し、室温で16時間静置した。次いで、遠心(9000rpm,15min,25℃)上清を凍結乾燥して濃縮後、4℃で50mM Tris−CH3COOH(pH5.5)、1mMEDTAに透析(Spectra por:MWCO 1,000)した。透析後、遠心(9000rpm,15min,4℃)上清を酢酸セルロース膜(Millex GV,0.22 um:Millipore)で濾過して、不溶物を除いた。
4−3)タンパクの精製
リフォールデイングしたタンパクを含む溶液を50mM 酢酸ナトリウム(pH5.5)で平衡化した陽イオン交換HPLCカラム(250×4.1mm I.d.,Synchrom CM300,Synchropak)にかけ、0−1MのNaCl濃度勾配でタンパクを溶出、分画した。OD280でモニターした溶出画分を、0.1% HCl、1% CH3CNで平衡化したC4逆相HPLCカラム(150×4.6mm I.d.,Ultron 300 C4:Chromatopacking Center)にかけて、1−40%のCH3CN濃度勾配で溶出した。次にカラムクロマトグラフィーで得たピーク画分を凍結乾燥した。改変分子AおよびBの収量は、各々78.7μgおよび103.1μgであった。
4−4)タンパクの純度検定
精製標品の純度検定の目的で、C18逆相HPLCカラム(150×4.6mmi.d.,ODS120T,Tosoh)にかけて、15〜30%のCH3CN濃度勾配で溶出し、改変分子AおよびBのピークパターンの単一性を確認した。両タンパクの純度は94%以上であることが分かった。
【0082】
実施例25
3T3細胞を用いた細胞増殖促進活性の測定
モレキュラー・アンド・セルラー・バイオロジー、8巻、588頁、1988年に記載の方法に準じ、静止状態の3T3 A31−714クローン4(インターナショナル・ジャーナル・オブ・キャンサー、12巻、463頁、1973年)中への3H−チミジンの取り込みによって細胞増殖促進活性を測定した。
5% ウシ血清を含むダルベッコ改変イーグルMEM培地を用いて、1000細胞/mLになるように懸濁した3T3 A31−714クローン4を96ウェルプレートに100μLづつ播き、炭酸ガスインキュベーター内(5%炭酸ガス、95%空気)において37℃で1日培養した。上清75μLを抜き取り、血清を含まないダルベッコ改変イーグルMEM培地を100μL加えることにより血清濃度を1%にした。さらに2日間培養した後、種々の濃度の上記の実施例で調製したhBTC50、改変分子Aまたは改変分子Bを添加した。添加16時間後に3H−チミジン[アマーシャム・ファルマシア・バイオテク]を0.25μCi/well加え、その4時間後に細胞をPBSで3回洗浄した後、5% SDSを100μL加え細胞を溶解した。細胞溶解液をシンチレーションバイアルに移し、シンチレーターA(和光純薬社)を1mL加え、シンチレーションカウンターで3H−チミジンの細胞への取り込みを測定した。
この測定結果より、80残基型ベータセルリン(標準品)の最大取り込み値を100%として、50%の活性を示した時のhBTC50および改変分子の濃度(ED50)を求めた結果を〔表15〕に示す。
【表15】
【0083】
実施例26
AR42J細胞を用いたβ細胞分化誘導活性の測定
上記で調製したhBTC50、改変分子A、改変分子Bおよび特開平10−191989号に記載の方法により調製した80残基型ベータセルリン(hBTC80)から選ばれる1種と、10% ウシ胎児血清とを含むダルベッコ改変イーグルMEM培地に、化学発癌剤で誘発された膵臓癌由来細胞株AR42J[Chiristophe; アメリカン・ジャーナル・オブ・フィジオロギー(Am. J. Physiol.),266巻、G963頁、1994年]を105細胞/mLになるように懸濁し、500 μLをチャンバースライドに播き、炭酸ガスインキュベーター内(5% 炭酸ガス、95% 空気)において37℃で5日間培養した。5日後に細胞をPBSで1回洗浄した後に、10% ホルムアルデヒドで固定し、0.1% トリトンX−100で5分間処理した後に、ブロックエース(雪印、日本)を添加し、室温で40分間ブロッキングを行った。10% ブロックエースで希釈した抗インスリン抗体(アドバンスド・イムノ・ケミカル社)を添加し室温、40分間反応した。0.1% トリトンX−100を添加し室温5分間放置した後、PBSで3回洗浄した。10% ブロックエースで希釈したFITC(Fluorescein Isothiocyanate)標識抗マウスIgG抗体(カッペル社)を添加し、室温で40分間反応した。0.1%トリトンX−100を添加し室温5分間放置した後、PBSで3回洗浄し、蛍光顕微鏡で観察した。
その結果、hBTC80を添加した場合と同様に、hBTC50、改変分子Aおよび改変分子Bを添加した場合においても、蛍光染色された細胞、すなわちインスリンを産生するβ細胞に分化した細胞が観察された。
また、インスリン産生細胞の出現頻度は、hBTC80、hBTC50、改変分子Aおよび改変分子B間で差が見られなかった。
【0084】
実施例27
PLAP発現AR42J細胞を用いたβ細胞分化誘導活性の測定
3−1) ヒト胎盤アルカリフォスファターゼ遺伝子発現ベクターの構築
β細胞への分化促進活性はインスリンプロモーターの下流にレポーターとしてアルカリフォスファターゼ遺伝子を連結したものにより形質転換されたAR42J細胞を用いても実施した。すなわちベーターセルリンによりβ細胞へと分化した細胞はアルカリフォスファターゼを産生し、このアルカリフォスファターゼの活性を測定することによりβ細胞への分化促進活性を定量的に測定することが可能である。
ラット尾から常法に従ってゲノムDNAを調製した。このDNAをテンプレートとして、既報のラットインスリンII遺伝子プロモーターの塩基配列(GenBank:Accession No. J00748)をもとに合成したプライマーRI−1:5'−AGAGTCAAGGATCCCCCAACCACT−3'およびプライマーRI−3:5'−AGCTGGTCACTTAGGGCTGGGG−3'を用いてPCR法によりインスリンプロモーター領域0.75 Kbを増幅した。さらに、このPCR産物をテンプレートとしてプライマーRI−1Cla:5'−GAATCGATAGAGTCAAGGATCCCCCA−3'およびプライマーRI−3Xho:5'−GACTCGAGCTGGTCACTTAGGG−3'を用いてPCRを行った。増幅された0.75 Kb DNA断片を単離し、pT7Blueベクター(Novagen 69820-1)に組み込んで得られたプラスミドpTB1881を用いてクローニングされた断片の塩基配列を決定し、ラットインスリンIIプロモーターであることを確認した。プラスミドpTB1881をXho I−Cla Iで切断してラットインスリンプロモーターである0.73kb DNA断片を得た。次にヒト胎盤アルカリフォスファターゼ(PLAP)をコードする2.0 kb cDNA(J. Bergerら、Gene 66, 1(1988))の発現プラスミドpTB1330をXho I−Hind IIIで切断して得られた2.7kb DNA断片(PLAP cDNA、SV40由来スプライシング部位およびポリA付加部位、pBR322由来oriおよびアンピシリン耐性遺伝子を含む)を単離し、前述のラットインシュリンプロモーター領域0.73kb Xho I−Cla I断片をT4 DNAリガーゼ反応によって連結してプラスミドpTB1898を得た。
【0085】
3−2)PLAP発現AR42J細胞の構築
AR42J細胞にPLAP発現プラスミドpTB1898とTn5のneor遺伝子を含むプラスミドpMCneopoly A(STRATAGENE)をトランスフェクション試薬TransITTM−LT1(Mirus、PenVera Corporation)を用いて同時に導入した。導入後の細胞は10%牛胎児血清を加えたDMEMで2日間培養した後、G418(ゲネチシン、GIBCO BRL)800μg/mLを添加した選択培地にかえて培養を続けた。G418耐性となって生育した細胞を限界希釈法によりクローンを単離した。
各クローンの細胞を24穴プレートに播き、80残基型BTCを20ng/mL添加および無添加で4日間培養し、培養上清を集めて65℃、30分間熱処理を行った後、培地中のアルカリフォスファターゼ活性を測定した。80残基型ベータセルリン添加時にアルカリフォスファターゼ活性の上昇が認められるクローンを選択し、その中の1クローンAR71−104を以下の検討に用いた。
3−3)PLAP発現AR42J細胞を用いたβ細胞分化誘導活性の測定
各種濃度の上記で調製したhBTC50、改変型分子Aおよび改変型分子Bから選ばれる1種と、10%ウシ胎児血清とを含むダルベッコ改変イーグルMEM培地に、上記3−2)で構築したPLAP発現AR42J細胞を3×104細胞/mLになるように懸濁し、100μLを96ウェルプレートに播き、炭酸ガスインキュベーター内(5% 炭酸ガス、95%空気)において37℃で5日間培養した。5日後に培養上清をサンプリングし、65℃で30分間処理した後、50μLをあらかじめ50μLの2XSEAP(2M ジエタノールアミン、1mM MgCl2、20mM ホモアルギニン)を添加した96ウェルマイクロプレートに加えた。37℃で10分間保った後、20mg/mLのp−ニトロフェニルリン酸(シグマ社)を10μL添加し37℃で16時間反応を行い、405nmの吸光度A405を測定した。
hBTC50添加時の最大吸光度を100%とした際の50%の活性を示すのに必要なタンパク濃度(ED50)を〔表16〕に示す。
【表16】
【0086】
参考例1
50残基型ヒトベータセルリン(hBTC50)発現プラスミドpTB1976の構築
80残基型hBTC cDNAを組み込んだプラスミドpTB1516(特開平6−87894号公報記載;受託番号FERM BP−3836,受託番号IFO 15282)をテンプレートとして、プライマーBT−95h:5'−AGCATATGCGGAAAGGCCACTTCTCTAGGT−3'およびBT−94h:5'−CTGGATCCTAGTAAAACAAGTCAACTCTCT−3'を用いてPCRを行った。hBTCのC末50残基型の5'末端に翻訳開始コドンおよびNdeIサイトを、3'末端に終止コドンおよびBamHIサイトをそれぞれ挿入したPCR産物をNdeIおよびBamHIで消化し、T7ファージのΦ10プロモーターを保持する発現用プラスミドpET−3c(Novagen)のNdeI−BamHI部位に DNA Ligation Kit Ver.2(Takara)を用いて組み込み、hBTC50の発現プラスミドpTB1976を作製した。組み込んだcDNAの塩基配列はABI社のDNAシーケンサー(ABI377 DNA Sequencer)により確認した。
プラスミドpTB1976の構築の概略を〔図10〕に示す。
【0087】
【発明の効果】
本発明のベータセルリンムテインまたはその塩は、BTC活性を保持したまま、EGF活性が減弱されており、抗原性の問題もないことから、優れた糖尿病治療薬として有用である。
【0088】
【配列表】
【0089】
【図面の簡単な説明】
【図1】77残基型(C末端3残基欠失型)ベータセルリン発現プラスミドの構築図を示す。
【図2】76残基型(C末端4残基欠失型)ベータセルリン発現プラスミドの構築図を示す。
【図3】実施例7で行われたベータセルリンムテインの電気泳動の結果を示す図を示す。
【図4】実施例8で行われた3H−チミジンの細胞への取り込み結果を示す図を示す。
【図5】実施例9に記載のβ細胞に分化した細胞に関する蛍光顕微鏡写真図を示す。
【図6】実施例12で行われたβ細胞分化促進活性の結果を示す図を示す。
【図7】2−76残基型(N末端1残基、C末端4残基欠失型)ベータセルリンの発現プラスミドの構築図を示す。
【図8】24−76残基型(N末端23残基、C末端4残基欠失型)ベータセルリンの発現プラスミドの構築図を示す。
【図9】実施例19で行われた泳動後のゲルの染色結果を示す図を示す。
【図10】参考例1記載のプラスミドpTB1976の構築の概略を示す。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a mutein (hereinafter referred to as a variant) having reduced proliferation promoting activity (EGF activity) of epithelial cells such as smooth muscle cells while retaining the differentiation promoting activity (BTC activity) of betacellulin (BTC) into pancreatic β cells. Or a modified molecule) and a production method thereof.
[0002]
[Prior art]
Human betacellulin is a protein factor consisting of 80 amino acids excised from a precursor consisting of 178 amino acids, and its entire amino acid sequence has been clarified [Sasada et al .; Biochemical and Biophysical Research Communications (Biochem). Biophys. Res. Commun.), 190: 1173 (1993)]. Although the amount of betacellulin present in the living body is extremely small and difficult to obtain, a production method using a gene recombination technique is described in JP-A-6-87894. Betacellulin was initially found as a factor having a growth promoting activity on mouse 3T3 cells, but later became known to have a growth promoting activity (EGF activity) on vascular smooth muscle cells and retinal pigment epithelial cells. [Shing et al .; Science, 259: 1604 (1993)]. Further, betacellulin has an action (BTC activity) that acts on undifferentiated hepatocytes of the pancreas and promotes differentiation into pancreatic β cells that produce insulin [Mashima et al .; Journal of Clinical Immobilization (J. Clin. Invest.), 97: 1647 (1996)], it is considered useful as a preventive / therapeutic agent for diabetes (eg, insulin-dependent diabetes) and pancreatic dysfunction in diabetes [Miyagawa et al., 1997 Japan Diabetes Society Abstracts, 125].
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, since betacellulin has the above-mentioned proliferation promoting activity on vascular smooth muscle cells and retinal pigment epithelial cells, these proliferation activities are problematic when applied as a therapeutic agent for diabetes.
Therefore, if it is possible to reduce the proliferation promoting activity against vascular smooth muscle cells, etc. while maintaining the differentiation promoting action to pancreatic β cells, the potential as a pharmaceutical can be increased. Such betacellulin variants are not known.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
As a result of various studies on the modified betacellulin, the present inventors can reduce the proliferation promoting activity of smooth muscle cells and the like while maintaining the differentiation promoting activity into pancreatic β cells by modifying the betacellulin. As a result of the first discovery of a modified betacellulin variant that does not cause antigenic problems when administered in vivo and continued research, the present invention was completed. That is, the present invention relates to a modified form of betacellulin and a method for obtaining the modified form.
[0005]
That is, the present invention
(1) Betacellulin mutein or a salt thereof that retains the differentiation promoting activity of pancreatic β cells and has reduced epithelial cell proliferation promoting activity;
(2) Betacellulin mutein or a salt thereof according to (1) above, wherein the ratio of pancreatic β cell differentiation promoting activity to epithelial cell proliferation promoting activity is twice or more that of betacellulin;
(3) 1 to 40 amino acid residues may be deleted from the N-terminus of betacellulin, and in the 1st to 4th amino acid residues from the C-terminus, the third amino acid residue Leu or The betacellulin mutein or salt thereof according to (1) above, wherein 1 to 4 amino acid residues including the 4th amino acid residue Asp from the C-terminal are deleted or substituted with another amino acid residue or another peptide chain ;
(4) The betacellulin mutein or salt thereof according to (3) above, wherein 1 to 40 amino acid residues are deleted from the N-terminus;
(5) (1) amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, (2) amino acid sequence in which 1 to 40 amino acids have been deleted from the N-terminal of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, (3) The beta according to (3) above, which comprises an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 or (4) an amino acid sequence from which 1 to 40 amino acids have been deleted from the N-terminus of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2. Serulin mutein or a salt thereof;
(6) (1) amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, (2) amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, (3) amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3, or (4) SEQ ID NO: : Betacellulin mutein or a salt thereof according to (3) above, which contains an amino acid sequence represented by 4;
(7) The betacellulin mutein or a salt thereof according to (3), which comprises (1) the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 37 or (2) the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 38;
(8) 1 to 30 amino acid residues at the N-terminus of betacellulin may be deleted, and 1 to 30 amino acid residues between the 22nd and 23rd amino acid residues from the C-terminus The betacellulin mutein or salt thereof according to (1), wherein 5 amino acid residues are inserted;
(9) The betacellulin mutein or salt thereof according to (8) above, wherein 1 to 30 amino acid residues at the N-terminus of betacellulin are deleted;
(10) The betacellulin mutein or a salt thereof according to (8), which has the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 44;
(11) The betacellulin mutein or a salt thereof according to (8), which has the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 45;
(12) The transformant transformed with the recombinant vector containing DNA encoding the betacellulin mutein according to (1) is cultured to produce the betacellulin mutein (1) A process for producing the described betacellulin mutein or a salt thereof;
(13) A pharmaceutical composition comprising the betacellulin mutein or a salt thereof according to (1);
(14) The pharmaceutical composition according to (9) above, wherein the composition is a diabetes preventive / therapeutic agent.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As described above, the modified betacellulin of the present invention (betacellulin mutein) has reduced or attenuated EGF activity while maintaining BTC activity.
Here, betacellulin means Asp Gly Asn Ser Thr Arg as described in Sasada et al .; Biochemical and Biophysical Research Communications (Biochem. Biophys. Res. Commun.), 190: 1173 (1993). Ser Pro Glu Thr Asn Gly Leu Leu Cys Gly Asp Pro Glu Glu Asn Cys Ala Ala Thr Thr Thr Gln Ser Lys Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val Asp Leu Phe Tyr (SEQ ID NO: 35) Means a polypeptide containing the amino acid sequence represented by (SEQ ID NO: 35).
Examples of betacellulin muteins that retain BTC activity include betacellulin muteins having an activity of 20% or more, preferably 50% or more of the BTC activity of betacellulin.
Examples of betacellulin muteins with reduced EGF activity include betacellulin muteins having an activity of about 20% or less, preferably 15% or less of the EGF activity of betacellulin.
[0007]
In the betacellulin mutein of the present invention in which the EGF activity is reduced while maintaining the BTC activity, the ratio of the differentiation promoting activity of pancreatic β cells to the epithelial cell proliferation promoting activity is more than twice that of betacellulin. Betacellulin mutein or a salt thereof is preferred.
Specifically, the betacellulin mutein of the present invention with reduced EGF activity while retaining BTC activity may specifically have 1 to 40 amino acid residues deleted from the N-terminus of betacellulin, 1 to 4 amino acid residues from 1 to 4 amino acid residues including the third amino acid residue Leu from the C terminus or the fourth amino acid residue Asp from the C terminus are deleted or other amino acid residues Β-cellulin mutein substituted with a group or other peptide chain, or a salt thereof, and more specifically, the aforementioned beta in which 1 to 40 or 1 to 20 amino acid residues are deleted from the N-terminus Cellulin mutein.
[0008]
Other “substitution with other amino acid residues or other peptide chains” in the above-mentioned “betacellulin mutein substituted with other amino acid residues or other peptide chains” means that EGF is maintained while retaining BTC activity. The amino acid residue or the type of peptide chain is not particularly limited as long as the substitution does not impair the characteristic that EGF is attenuated while retaining the BTC activity of the betacellulin mutein of the present invention with reduced activity. Absent. Specific examples of the above “other amino acids” include nonpolar (hydrophobic) amino acids (eg, alanine, leucine, isoleucine, valine, proline, phenylalanine, tryptophan, methionine, etc.), polar (neutral) amino acids (eg, glycine) , Serine, threonine, cysteine, tyrosine, asparagine, glutamine, etc.) positively charged (basic) amino acids (eg, arginine, lysine, histidine), negatively charged (acidic) amino acids (eg, aspartic acid, glutamic acid) Etc.). As a specific example of the above “other peptide chain”, it means a peptide chain formed by combining two or more of the above “other amino acids”, preferably a peptide chain composed of 2 to 4 amino acid residues. Etc.
[0009]
“1 to 40 amino acid residues may be deleted from the N-terminus of betacellulin, and in the 1st to 4th amino acid residues from the C-terminus, the third amino acid residue Leu from the C-terminus or from the C-terminus Specific examples of “betacellulin mutein in which 1 to 4 amino acid residues including the fourth amino acid residue Asp are deleted or substituted with other amino acid residues or other peptide chains”
(1) Amino acid sequence from the N-terminal to the 76th position of betacellulin (Asp Gly Asn Ser Thr Arg Ser Pro Glu Thr Asn Gly Leu Leu Cys Gly Asp Pro Glu Glu Asn Cys Ala Ala Thr Thr Thr Gln Ser Lys Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val) In the first to fourth amino acid residues (Asp Leu Phe Tyr), 1 to 4 amino acid residues including the third amino acid residue Leu from the C terminus or the fourth amino acid residue Asp from the C terminus are deleted. Or betacellulin muteins substituted with other amino acid residues or other peptide chains, for example,
▲ 1 ▼ Asp Gly Asn Ser Thr Arg Ser Pro Glu Thr Asn Gly Leu Leu Cys Gly Asp Pro Glu Glu Asn Cys Ala Ala Thr Thr Thr Gln Ser Lys Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val (SEQ ID NO: 2)
▲ 2 ▼ Asp Gly Asn Ser Thr Arg Ser Pro Glu Thr Asn Gly Leu Leu Cys Gly Asp Pro Glu Glu Asn Cys Ala Ala Thr Thr Thr Gln Ser Lys Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val Asp (SEQ ID NO: 1)
▲ 3 ▼ Asp Gly Asn Ser Thr Arg Ser Pro Glu Thr Asn Gly Leu Leu Cys Gly Asp Pro Glu Glu Asn Cys Ala Ala Thr Thr Thr Gln Ser Lys Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val Leu Phe Tyr (SEQ ID NO: 5) ,
▲ 4 ▼ Asp Gly Asn Ser Thr Arg Ser Pro Glu Thr Asn Gly Leu Leu Cys Gly Asp Pro Glu Glu Asn Cys Ala Ala Thr Thr Thr Gln Ser Lys Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val Leu Phe (SEQ ID NO: 6)
▲ 5 ▼ Asp Gly Asn Ser Thr Arg Ser Pro Glu Thr Asn Gly Leu Leu Cys Gly Asp Pro Glu Glu Asn Cys Ala Ala Thr Thr Thr Gln Ser Lys Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val Leu (SEQ ID NO: 7)
▲ 6 ▼ Asp Gly Asn Ser Thr Arg Ser Pro Glu Thr Asn Gly Leu Leu Cys Gly Asp Pro Glu Glu Asn Cys Ala Ala Thr Thr Thr Gln Ser Lys Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val Asp Phe Tyr (SEQ ID NO: 8) ,
▲ 7 ▼ Asp Gly Asn Ser Thr Arg Ser Pro Glu Thr Asn Gly Leu Leu Cys Gly Asp Pro Glu Glu Asn Cys Ala Ala Thr Thr Thr Gln Ser Lys Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val Asp Phe (SEQ ID NO: 9) and
(8) Betacellulin mutein in which the third amino acid residue (Leu) from the C-terminal of betacellulin is substituted with another amino acid residue.
Among these, a betacellulin mutein containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 or a betacellulin mutein represented by SEQ ID NO: 2 is particularly preferable.
[0010]
(2)
The 41st to 76th amino acid sequence from the N-terminus (Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val) 1 to 4 amino acid residues (Asp Leu Phe Tyr) from the C terminus, including the third amino acid residue Leu from the C terminus or the fourth amino acid residue Asp from the C terminus Betacellulin muteins in which amino acid residues have been deleted or replaced with other amino acid residues or other peptide chains, preferably
(I)
38th to 76th amino acid sequence from the N-terminus (Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg
(Ii) the first amino acid residue (Asp) from the N-terminus of betacellulin may be deleted;
N-terminal 2nd to 76th amino acid sequence (Gly Asn Ser Thr Arg Ser Pro Glu Thr Asn Gly Leu Leu Cys Gly Asp Pro Glu Glu Asn Cys Ala Ala Thr Thr Thr Gln Ser Lys Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val) In the amino acid residue (Asp Leu Phe Tyr), 1 to 4 amino acid residues including the third amino acid residue Leu from the C terminus or the fourth amino acid residue Asp from the C terminus are deleted or other amino acid residues Betacellulin muteins substituted with groups or other peptide chains,
(Iii) The 1st to 23rd amino acid residues from the N-terminus of betacellulin (Asp Gly Asn Ser Thr Arg Ser Pro Glu Thr Asn Gly Leu Leu Cys Gly Asp Pro Glu Glu Asn Cys Ala) may be deleted ,
24th to 76th amino acid sequence from the N-terminus (Ala Thr Thr Thr Gln Ser Lys Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val) In the first to fourth amino acid residues (Asp Leu Phe Tyr) from the C terminus, the third amino acid residue Leu or Examples include betacellulin muteins in which 1 to 4 amino acid residues including the 4th amino acid residue Asp from the C-terminal are deleted or substituted with other amino acid residues or other peptide chains.
[0011]
(a) Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val ( Betacellulin mutein containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4),
(b) Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val Asp Betacellulin mutein containing the amino acid sequence represented by (SEQ ID NO: 3),
(c) Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val Leu Betacellulin mutein containing the amino acid sequence represented by Phe Tyr (SEQ ID NO: 10),
(d) Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val Leu Betacellulin mutein containing the amino acid sequence represented by Phe (SEQ ID NO: 11),
(e) Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val Leu Betacellulin mutein containing the amino acid sequence represented by (SEQ ID NO: 12),
(f) Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val Asp Betacellulin mutein containing the amino acid sequence represented by Phe Tyr (SEQ ID NO: 13),
(g) Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val Asp Betacellulin mutein containing the amino acid sequence represented by Phe (SEQ ID NO: 14),
(h) a betacellulin mutein in which the third amino acid residue (Leu) from the C-terminus is substituted with another amino acid residue in the partial peptide represented by the amino acid sequence 31 to 80 from the N-terminus of betacellulin;
(i) Gly Asn Ser Thr Arg Ser Pto Glu Thr Asn Gly Leu Leu Cys Gly Asp Pro Glu Glu Asn Cys Ala Ala Thr Thr Thr Gln Ser Lys Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val (SEQ ID NO: 37)
(j) Ala Thr Thr Thr Gln Ser Lys Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Examples thereof include betacellulin mutein containing the amino acid sequence represented by Ala Arg Cys Glu Arg Val (SEQ ID NO: 38).
[0012]
Among them, betacellulin mutein containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 37 or SEQ ID NO: 38 is preferable, and more preferably SEQ ID NO: 37 or SEQ ID NO: 38. It is a betacellulin mutein containing the amino acid sequence represented by these. Most preferred is a betacellulin mutein containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 38.
Among the preferred examples of the betacellulin mutein of the present invention described in (1) and (2) above, particularly preferred are (1) the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, and (2) SEQ ID NO: 1. An amino acid sequence in which 1 to 40 amino acids are deleted from the N-terminus of the amino acid sequence represented, (3) an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, and (4) an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2. An amino acid sequence in which 1 to 40 amino acids have been deleted from the N-terminal, (5) an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 37, or (6) a betacellulin mutein comprising an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 38 is there.
More preferably, (1) the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, (2) the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, (3) the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3, (4) sequence No. 4 amino acid sequence, (5) amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 37, or (6) betacellulin mutein containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 38. Particularly preferred is a betacellulin mutein containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 38.
[0013]
Specifically, the betacellulin mutein of the present invention in which EGF activity is reduced while retaining BTC activity, (1) 1 to 30 amino acid residues at the N-terminus of betacellulin may be deleted. , Betacellulin mutein or a salt thereof in which 1 to 5 amino acid residues are inserted between the 22nd amino acid residue and the 23rd amino acid residue from the C-terminus, (2) SEQ ID NO: 45 Examples also include betacellulin mutein having the amino acid sequence represented or a salt thereof.
Specific examples of the “amino acid” of the above-mentioned “betacellulin mutein (modified molecule) with an inserted amino acid residue” include nonpolar (hydrophobic) amino acids (eg, alanine, leucine, isoleucine, valine, proline, phenylalanine, tryptophan) ), Polar (neutral) amino acids (eg, glycine, serine, threonine, cysteine, tyrosine, asparagine, glutamine, etc.), positively charged (basic) amino acids (eg, arginine, lysine, histidine, etc.), Examples include negatively charged (acidic) amino acids (eg, aspartic acid, glutamic acid, etc.). Asparagine, proline and serine are preferred. The “peptide chain” refers to a peptide chain formed by bonding 2 to 5 “amino acids”, preferably a peptide chain composed of 2 to 4 amino acid residues.
[0014]
Examples of “betacellulin from which 1 to 30 amino acid residues at the N-terminus may be deleted” include (1) a polypeptide having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 35, (2) N A betacellulin-modified molecule in which 1 to 30 amino acid residues at the terminal have been deleted; (3) an amino acid residue (for example, 1 to 5 amino acids) in the 1st to 30th amino acid sequences at the N-terminus of betacellulin; Betacellulin-modified molecules into which amino acid residues are inserted).
The “betacellulin-modified molecule lacking 1 to 30 amino acid residues at the N-terminal” includes (1) a molecule lacking 1 to 30 amino acid residues on the N-terminal side of betacellulin; 2) Examples include those in which 1 to 30 amino acid residues on the N-terminal side of betacellulin are deleted and amino acid residues (eg, 1 to 5 amino acid residues) are added.
[0015]
“1 to 30 amino acid residues at the N-terminal of betacellulin may be deleted, and the 22nd amino acid residue from the C-terminal (that is, the N-terminal of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 35) To the 58th amino acid residue: Gln) and the 23rd amino acid residue (that is, the 59th amino acid residue: Thr from the N-terminal of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 35) “A betacellulin-modified molecule having 1 to 5 amino acid residues inserted” means that any part of the 1 to 30 amino acid residues at the N-terminal of betacellulin may be deleted. It may be a betacellulin modified molecule in which 1 to 5 amino acid residues are inserted between the 22nd amino acid residue and the 23rd amino acid residue.
▲ 1 ▼ Asp Gly Asn Ser Thr Arg Ser Pro Glu Thr Asn Gly Leu Leu Cys Gly Asp Pro Glu Glu Asn Cys Ala Ala Thr Thr Thr Gln Ser Lys Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Asn Pro Ser Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val Asp Leu Phe Tyr (SEQ ID NO: 46) A betacellulin-modified molecule,
(2) 1 to 30 amino acid residues from the N-terminus of betacellulin (Asp Gly Asn Ser Thr Arg Ser Pro Glu Thr Asn Gly Leu Leu Cys Gly Asp Pro Glu Glu Asn Cys Ala Ala Thr Thr Thr Gln Ser Lys) Is missing and
A betacellulin-modified molecule in which 1 to 5 amino acid residues are inserted between the 22nd amino acid residue and the 23rd amino acid residue from the C-terminal, for example, Arg Lys Gly His Phe Ser Arg Cys Pro Lys Gln Tyr Lys His Tyr Cys Ile Lys Gly Arg Cys Arg Phe Val Val Ala Glu Gln Asn Pro Ser Thr Pro Ser Cys Val Cys Asp Glu Gly Tyr Ile Gly Ala Arg Cys Glu Arg Val Asp Leu Phe Tyr (SEQ ID NO: 44) And a betacellulin-modified molecule containing the amino acid sequence represented by
The “betacellulin-modified molecule” of the present invention is preferably a betacellulin-modified molecule containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 44 or SEQ ID NO: 45.
[0016]
In the present specification, betacellulin mutein has the N-terminus (amino terminus) at the left end and the C-terminus (carboxyl terminus) at the right end according to the convention of peptide designation. In addition, these betacellulin muteins are usually carboxyl groups (—COOH) or carboxylates (—COO) at the C-terminus. - ) But the C-terminus is an amide (-CONH 2 ) Or ester (—COOR). Examples of R in the ester include C such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl or n-butyl. 1-6 C such as alkyl group, cyclopentyl, cyclohexyl, etc. 3-8 C such as cycloalkyl group, phenyl, α-naphthyl, etc. 6-12 Phenyl-C such as aryl group, benzyl, phenethyl, benzhydryl 1-2 Alkyl or α-naphthyl-C such as α-naphthylmethyl 1-2 C such as alkyl 7-14 Examples thereof include an aralkyl group and a pivaloyloxymethyl group.
Further, the betacellulin muteins of the present invention include those in which Met is added to the N-terminus.
[0017]
As the salt of betacellulin mutein of the present invention, a salt with a physiologically acceptable base (such as an alkali metal) or an acid (organic acid, inorganic acid) is used. Salts are preferred. Examples of such salts include salts with inorganic acids (eg, hydrochloric acid, phosphoric acid, hydrobromic acid, sulfuric acid), or organic acids (eg, acetic acid, formic acid, propionic acid, fumaric acid, maleic acid, succinic acid, Salts with tartaric acid, citric acid, malic acid, oxalic acid, benzoic acid, methanesulfonic acid, benzenesulfonic acid) and the like are used.
The betacellulin mutein of the present invention can be obtained by, for example, treating a betacellulin obtained by genetic engineering or beta-tumor cell culture described in JP-A-6-87894 with a known protease treatment, preferably a carboxypeptidase, more preferably bovine pancreas It can also be prepared by treating with carboxypeptidase A. Moreover, it can also manufacture according to the below-mentioned peptide synthesis method. It can also be produced by culturing a transformant containing DNA encoding betacellulin mutein, which will be described later.
When betacellulin is produced from tissues or cells of humans or warm-blooded animals, the tissues or cells of humans or warm-blooded animals are homogenized and then extracted with acid, etc., and the extract is subjected to salting out, dialysis, gel filtration , And can be purified and isolated by combining chromatography such as reverse phase chromatography, ion exchange chromatography, affinity chromatography and the like.
[0018]
As a peptide synthesis method, for example, either a solid phase synthesis method or a liquid phase synthesis method may be used. That is, to produce the desired betacellulin mutein by condensing the partial peptide or amino acid that can constitute the betacellulin mutein of the present invention and the remaining part, and removing the protecting group when the product has a protecting group Can do. Examples of known condensation methods and protecting group removal include the methods described in (1) to (5) below.
▲ 1 ▼ M. Bodanszky and MA Ondetti, Peptide Synthesis, Interscience Publishers, New York (1966) ▲ 2 ▼ Schroeder and Luebke, The Peptide, Academic Press, New York (1965)
(3) Nobuo Izumiya et al., Basics and Experiments of Peptide Synthesis, Maruzen Co., Ltd. (1975)
(4) Haruaki Yajima and Shunpei Sugawara,
▲ 5 ▼ Supervision by Yajima Haruaki, Development of follow-up medicines Volume 14 Peptide synthesis Hirokawa Shoten
Further, after the reaction, the polypeptide of the present invention can be purified and isolated by a combination of usual purification methods such as solvent extraction, distillation, column chromatography, liquid chromatography, recrystallization and the like. When the polypeptide obtained by the above method is a free form, it can be converted to an appropriate salt by a known method. Conversely, when it is obtained as a salt, it can be converted to a free form by a known method. Can do.
[0019]
As the amide form of betacellulin mutein, a commercially available resin for peptide synthesis suitable for amide formation can be used. Examples of such resins include chloromethyl resin, hydroxymethyl resin, benzhydrylamine resin, aminomethyl resin, 4-benzyloxybenzyl alcohol resin, 4-methylbenzhydrylamine resin, PAM resin, 4-hydroxymethylmethylphenyl. Examples include acetamidomethyl resin, polyacrylamide resin, 4- (2 ′, 4′-dimethoxyphenyl-hydroxymethyl) phenoxy resin, 4- (2 ′, 4′-dimethoxyphenyl-Fmocaminoethyl) phenoxy resin, and the like. . Using such a resin, an amino acid having an α-amino group and a side chain functional group appropriately protected is condensed on the resin in accordance with the sequence of the target peptide according to various condensation methods known per se. At the end of the reaction, the peptide is cut out from the resin and at the same time, various protecting groups are removed, and if necessary, intramolecular disulfide bond forming reaction is performed in a highly diluted solution to obtain the desired amide form.
For the above-mentioned condensation of protected amino acids, various activating reagents that can be used for peptide synthesis can be used, and carbodiimides are particularly preferable. Examples of carbodiimides include DCC, N, N′-diisopropylcarbodiimide, N-ethyl-N ′-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide and the like. For activation by these, a protected amino acid together with a racemization inhibitor (eg, HOBt, HOBt, etc.) is added directly to the resin, or a pre-protected amino acid such as a symmetric anhydride or HOBt ester or HOBt ester is added. It can be added to the resin after activation. The solvent used for the activation of the protected amino acid and the condensation with the resin can be appropriately selected from solvents that are known to be usable for the peptide condensation reaction. For example, acid amides such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone, halogenated hydrocarbons such as methylene chloride and chloroform, alcohols such as trifluoroethanol, and sulfoxides such as dimethyl sulfoxide. , Tertiary amines such as pyridine, ethers such as dioxane and tetrahydrofuran, nitriles such as acetonitrile and propionitrile, esters such as methyl acetate and ethyl acetate, or an appropriate mixture thereof. The reaction temperature is appropriately selected from a range that is known to be usable for peptide bond formation reaction, and is usually selected from the range of about -20 ° C to 50 ° C. The activated amino acid derivative is usually used in an excess of 1.5 to 4 times. As a result of the test using the ninhydrin reaction, when the condensation is insufficient, sufficient condensation can be performed by repeating the condensation reaction without removing the protecting group. When sufficient condensation is not obtained even after repeating the reaction, the unreacted amino acid can be acetylated with acetic anhydride or acetylimidazole so as not to affect the subsequent reaction.
[0020]
Examples of the protecting group for the amino group of the raw material amino acid include Z, Boc, tertiary pentyloxycarbonyl, isobornyloxycarbonyl, 4-methoxybenzyloxycarbonyl, Cl-Z, Br-Z, adamantyloxycarbonyl, trifluoro Acetyl, phthaloyl, formyl, 2-nitrophenylsulfenyl, diphenylphosphinothioyl, Fmoc and the like can be mentioned. Examples of the protecting group for the carboxyl group include C described above as R. 1-6 Alkyl group, C 3-8 A cycloalkyl group, C 7-14 In addition to the aralkyl group, 2-adamantyl, 4-nitrobenzyl, 4-methoxybenzyl, 4-chlorobenzyl, phenacyl group and benzyloxycarbonyl hydrazide, tertiary butoxycarbonyl hydrazide, trityl hydrazide and the like can be mentioned.
The hydroxyl groups of serine and threonine can be protected, for example, by esterification or etherification. Examples of groups suitable for esterification include lower alkanoyl groups such as acetyl groups, aroyl groups such as benzoyl groups, groups derived from carbon such as benzyloxycarbonyl groups and ethoxycarbonyl groups. Examples of groups suitable for etherification include a benzyl group, a tetrahydropyranyl group, and a tertiary butyl group.
As a protecting group for the phenolic hydroxyl group of tyrosine, for example, Bzl, Cl 2 -Bzl, 2-nitrobenzyl, Br-Z, tertiary butyl and the like.
Examples of the protecting group for imidazole of histidine include Tos, 4-methoxy-2,3,6-trimethylbenzenesulfonyl, DNP, benzyloxymethyl, Bum, Boc, Trt, Fmoc and the like.
[0021]
Examples of the activated carboxyl group of the raw material include the corresponding acid anhydride, azide, active ester [alcohol (eg, pentachlorophenol, 2,4,5-trichlorophenol, 2,4-dinitrophenol, cyano Methyl alcohol, paranitrophenol, HONB, N-hydroxysuccinimide, N-hydroxyphthalimide, ester with HOBt)] and the like. Examples of the activated amino group of the raw material include the corresponding phosphoric acid amide.
Examples of the method for removing (eliminating) the protecting group include catalytic reduction in a hydrogen stream in the presence of a catalyst such as Pd black or Pd carbon, and anhydrous hydrogen fluoride, methanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid. And acid treatment with trifluoroacetic acid or a mixture thereof, base treatment with diisopropylethylamine, triethylamine, piperidine, piperazine, etc., reduction with sodium in liquid ammonia, and the like. The elimination reaction by the acid treatment is generally performed at a temperature of −20 ° C. to 40 ° C. In the acid treatment, anisole, phenol, thioanisole, metacresol, paracresol, dimethyl sulfide, 1,4-butanedithiol, 1 It is effective to add a cation scavenger such as 1,2-ethanedithiol. The 2,4-dinitrophenyl group used as the imidazole protecting group of histidine is removed by thiophenol treatment, and the formyl group used as the indole protecting group of tryptophan is the above 1,2-ethanedithiol, 1,4-butane. In addition to deprotection by acid treatment in the presence of dithiol or the like, it can also be removed by alkali treatment with dilute sodium hydroxide, dilute ammonia or the like.
The method for introducing a protecting group into a functional group that should not participate in the reaction, the method for removing the protecting group, and the method for activating the functional group involved in the reaction may be carried out according to a method known per se or a method analogous thereto. .
[0022]
As another method for obtaining an amide form of betacellulin mutein, first, the α-carboxyl group of the carboxyl terminal amino acid is amidated, then the peptide chain is extended to the desired chain length on the amino group side, and then the peptide A peptide in which only the protecting group of the α-amino group at the N-terminus of the chain is removed and a peptide (or amino acid) in which only the protecting group of the carboxyl group at the C-terminus is removed are prepared, and both peptides are mixed as described above. Condense in. The details of the condensation reaction are the same as described above. After purifying the protected peptide obtained by the condensation, all the protecting groups are removed by the above-described method to obtain the desired crude polypeptide. This crude polypeptide can be purified using various known purification means, and the main fraction can be freeze-dried to obtain an amide of the desired polypeptide.
To obtain an ester of betacellulin mutein, the α-carboxyl group of the carboxy terminal amino acid is condensed with a desired alcohol to form an amino acid ester, and then an ester of the desired polypeptide is obtained in the same manner as the amide of the polypeptide. be able to.
[0023]
As DNA encoding the betacellulin mutein of the present invention, (1) 1 to 40 amino acid residues from the N-terminus of betacellulin may be deleted, and the 1st to 4th amino acid residues from the C-
More specifically, (1) DNA encoding betacellulin mutein containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 14 is represented by SEQ ID NO: 15 to SEQ ID NO: 28. DNA containing DNA having a base sequence, and (2) DNA encoding betacellulin mutein containing the amino acid sequences represented by SEQ ID NO: 37 and SEQ ID NO: 38 are represented by SEQ ID NO: 42 and SEQ ID NO: 43. (3) DNA containing a DNA having the base sequence represented by SEQ ID NO: 47 to SEQ ID NO: 49, (4) DNA containing the DNA having the base sequence shown in (4) above under stringent conditions (1) ) To (3) DNA derived from a mammal that hybridizes with the sequence defined in (3), (5) No (1) above due to degeneracy of the genetic code (4) no sequence hybridize which are defined, but a DNA encoding a polypeptide having the same amino acid sequence is used. Hybridization can be performed according to a method known per se or a method analogous thereto. Examples of the stringent conditions include 42 ° C., 50% formamide, 4 × SSPE (1 × SSPE = 150 mM NaCl, 10 mM NaH). 2 PO Four ・ H 2 O, 1 mM EDTA pH 7.4), 5 × Denhart solution, 0.1% SDS.
[0024]
The expression vector for betacellulin mutein of the present invention used when the betacellulin mutein of the present invention is produced by culturing a transformant containing DNA encoding betacellulin mutein is, for example, (1) the present invention The desired DNA fragment can be excised from the DNA encoding betacellulin mutein, and (2) the DNA fragment can be ligated downstream of the promoter in an appropriate expression vector.
Examples of the vector include plasmids derived from E. coli (eg, pBR322, pBR325, pUC12, pUC13), plasmids derived from Bacillus subtilis (eg, pUB110, pTP5, pC194), plasmids derived from yeast (eg, pSH19, pSH15), λ phage, and the like. Animal viruses such as bacteriophage, retrovirus, vaccinia virus and baculovirus are used.
The promoter used in the present invention may be any promoter as long as it is suitable for the host used for gene expression.
When the host for transformation is an animal cell, SV40-derived promoters, retrovirus promoters, metallothionein promoters, heat shock promoters, cytomegalovirus promoters, SRα promoters and the like can be used. When the host is Escherichia, trp promoter, T7 promoter, lac promoter, recA promoter, λP L When the host is Bacillus, the promoter, lpp promoter, etc. are SPO1, SPO2, promoter, etc. When the host is yeast, the PHO5 promoter, PGK promoter, GAP promoter, ADH1 promoter, GAL promoter, etc. Is preferred. When the host is an insect cell, polyhedrin promoter, P10 promoter and the like are preferable.
[0025]
In addition to the above, an expression vector containing an enhancer, a splicing signal, a poly A addition signal, a selection marker, an SV40 replication origin (hereinafter sometimes abbreviated as SV40ori) and the like is used as desired. it can. Examples of selection markers include dihydrofolate reductase (hereinafter sometimes abbreviated as dhfr) gene [methotrexate (MTX) resistance], ampicillin resistance gene (hereinafter Amp). r And neomycin resistance gene (hereinafter sometimes abbreviated as Neo, G418 resistance) and the like. In particular, CHO (dhfr - ) When using the DHFR gene as a selection marker using cells, it can also be selected by a medium not containing thymidine.
If necessary, a signal sequence suitable for the host is added to the N-terminal side of the betacellulin mutein. When the host is Escherichia, phoA signal sequence, OmpA, signal sequence, etc., and when the host is Bacillus, α-amylase signal sequence, subtilisin signal sequence, etc. are used in yeast. In some cases, mating factor α (MFα) signal sequence, invertase signal sequence, etc. When the host is an animal cell, for example, insulin signal sequence, α-interferon signal sequence, antibody molecule / signal sequence, etc. Can be used respectively.
A transformant can be produced using the vector containing the DNA encoding the betacellulin mutein thus constructed.
[0026]
As the host, for example, Escherichia, Bacillus, yeast, insect or insect cells, animal cells, and the like are used.
Examples of the genus Escherichia include Escherichia coli K12 / DH1 [Proc. Natl. Acad. Sci. USA], 60, 160 (1968)], JM103 [Nucleic Acids Research, 9, 309 (1981)], JA221 [Journal of Molecular Biology], 120, 517 (1978)], HB101 [Journal of Molecular Biology, 41, 459 (1969)], C600 [Genetics, 39, 440 (1954)], MM294 [Procedure] Of the National Academy of Sciences of The USA (Proc. Natl. Acad. Sci. USA), 73 volumes, and 4174 (1976)] is used.
Examples of the genus Bacillus include Bacillus subtilis MI114 [Gen, 24, 255 (1983)], 207-21 [Journal of Biochemistry, 95, 87 (1984). ] Is used.
Examples of yeast include Saccharomyces cerevisiae AH22, AH22R. - NA87-11A, DKD-5D, 20B-12, etc. are used.
Examples of insects include silkworm larvae [Maeda et al., Nature, 315, 592 (1985)].
Insect cells include, for example, when the virus is AcNPV, larvae-derived cell lines (Spodoptera frugiperda cells; Sf cells), MG1 cells derived from the midgut of Trichoplusia ni, High Five derived from eggs of Trichoplusia ni TM Cells, cells derived from Mamestra brassicae or cells derived from Estigmena acrea are used. When the virus is BmNPV, silkworm-derived cell lines (Bombyx mori N; BmN cells) and the like are used. Examples of the Sf cells include Sf9 cells (ATCC CRL 1711), Sf21 cells [Vaughn, JL et al., In Vitro, Vol. 13, 213-217 (1977)].
[0027]
Examples of animal cells include monkey COS-7 cells, Vero cells, Chinese hamster cells CHO, DHFR gene-deficient Chinese hamster cells CHO (dhfr). - CHO cells), mouse L cells, mouse 3T3 cells, mouse myeloma cells, human HEK293 cells, human FL cells, 293 cells, C127 cells, BALB3T3 cells, Sp-2 / O cells and the like.
In order to transform Escherichia, for example, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 69, 2110 (1972), Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA ), Gene, Vol. 17, 107 (1982).
In order to transform Bacillus genus bacteria, for example, the method described in Molecular & General Genetics, 168, 111 (1979), etc. is performed.
For transforming yeast, see, for example, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 75, 1929 (1978), Proc. Of the National Academy of Sciences of the USA. This is done according to the method described.
Insect cells or insects are transformed according to the method described in, for example, Bio / Technology, Vol. 6, pp. 47-55 (1988).
Animal cells are transformed according to the method described in, for example, Virology, Vol. 52, 456 (1973).
[0028]
Examples of methods for introducing an expression vector into cells include the lipofection method [Felgner, PL et al. Proceedings of the National Academy of Sciences of the National Academy of Sciences of the United States of America), 84, 7413 (1987)], calcium phosphate method [Graham, FL and van der Eb, AJ Virology, 52, 456-467 (1973)], Electroporation (Nuemann, E. et al. Embo Journal (EMBO J.), Vol. 1, pp. 841-845 (1982)).
Thus, a transformant transformed with an expression vector containing DNA encoding the betacellulin mutein of the present invention is obtained.
In addition, as a method of stably expressing the betacellulin mutein of the present invention using animal cells, there is a method of selecting a cell in which the expression vector introduced into the animal cell is incorporated into a chromosome by clone selection. Specifically, a transformant is selected using the above selection marker as an index. Furthermore, stable animal cell lines having high expression ability such as the betacellulin mutein of the present invention can be obtained by repeatedly selecting clones for the animal cells obtained using the selection marker in this way. In addition, when the dhfr gene is used as a selection marker, the MTX concentration is gradually increased and cultured, and a resistant strain is selected to amplify DNA encoding the betacellulin mutein of the present invention together with the dhfr gene in the cell. Thus, animal cell lines with higher expression can be obtained.
[0029]
Producing the betacellulin mutein of the present invention by culturing the above transformant under conditions capable of expressing the DNA encoding the betacellulin mutein of the present invention, and generating and accumulating the betacellulin mutein of the present invention. Can do.
When cultivating a transformant whose host is an Escherichia bacterium or Bacillus genus, a liquid medium is suitable as a medium used for the culture, including a carbon source necessary for the growth of the transformant, Nitrogen sources, inorganic substances, etc. are contained. Examples of the carbon source include glucose, dextrin, soluble starch, and sucrose. Examples of the nitrogen source include ammonium salts, nitrates, corn steep liquor, peptone, casein, meat extract, soybean meal, potato extract, and the like. Or as an organic substance and an inorganic substance, calcium chloride, sodium dihydrogen phosphate, magnesium chloride etc. are mentioned, for example. In addition, yeast, vitamins, growth promoting factors and the like may be added. The pH of the medium is preferably about 5-8.
As a medium for culturing Escherichia, for example, M9 medium containing glucose and casamino acids [Miller, Journal of Experiments in Molecular Genetics, 431-433, Cold Spring Harbor Laboratory, New York 1972]. Here, in order to make the promoter work efficiently if necessary, a drug such as 3β-indolylacrylic acid can be added.
When the host is Escherichia, the culture is usually performed at about 15 to 43 ° C. for about 3 to 24 hours, and if necessary, aeration or agitation can be added.
When the host is Bacillus, the culture is usually performed at about 30 to 40 ° C. for about 6 to 24 hours, and if necessary, aeration or agitation can be added.
[0030]
When culturing a transformant whose host is yeast, examples of the medium include a Burkholder minimal medium [Bostian, KL et al., “Procedures of the National Academy of Sciences of Sciences. The USA (Proc. Natl. Acad. Sci. USA), 77, 4505 (1980)] and SD medium containing 0.5% casamino acid [Bitter, GA et al., Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA (Proc. Natl. Acad. Sci. USA), 81, 5330 (1984)] The pH of the medium is preferably adjusted to about 5-8. The culture is usually performed at about 20 ° C. to 35 ° C. for about 24 to 72 hours, and aeration and agitation are added as necessary.
When cultivating a transformant whose host is an insect cell, an appropriate medium such as Grace's Insect Medium (Grace, TCC, Nature, 195,788 (1962), 10% bovine serum) The pH of the medium is preferably adjusted to about 6.2 to 6.4 The culture is usually performed at about 27 ° C. for about 3 to 5 days, and aeration and agitation are added as necessary. .
When cultivating a transformant whose host is an animal cell, examples of the medium include a MEM medium containing about 5 to 20% fetal bovine serum [Science, Vol. 122, 501 (1952)], DMEM medium [ Virology, 8, 396 (1959)], RPMI 1640 medium [The Journal of the American Medical Association 199, 519 (1967)], 199 medium [Journal of the American Medical Association Vol. Proceeding of the Society for the Biological Medicine, Vol. 73, 1 (1950)]. The pH is preferably about 6-8. The culture is usually performed at about 30 ° C. to 40 ° C. for about 15 to 60 hours, and aeration and agitation are added as necessary.
Especially CHO (dhfr - ) When using cells and the dhfr gene as selectable markers, it is preferable to use a DMEM medium containing dialyzed fetal bovine serum that contains little thymidine.
[0031]
Separation and purification of the betacellulin mutein of the present invention from the culture can be performed, for example, by the following method.
When the betacellulin mutein of the present invention is extracted from cultured cells or cells, the cells or cells are collected by a known method after culturing, suspended in an appropriate buffer, and subjected to ultrasound, lysozyme and / or freezing. A method of obtaining a crude polypeptide extract by centrifugation or filtration after disrupting cells or cells by thawing or the like can be used as appropriate. The buffer may contain a protein denaturing agent such as urea or guanidine hydrochloride, or a surfactant such as Triton X-100 (registered trademark, hereinafter may be abbreviated as TM).
When betacellulin mutein is secreted into the culture solution, after completion of the culture, the cells or cells and the supernatant are separated by a method known per se, and the supernatant is collected.
Purification of the polypeptide of the present invention contained in the thus obtained culture supernatant or extract can be performed by appropriately combining per se known separation and purification methods. These known separation and purification methods include mainly molecular weights such as methods utilizing solubility such as salting out and solvent precipitation, dialysis, ultrafiltration, gel filtration, and SDS-polyacrylamide gel electrophoresis. Method using difference in charge, method using difference in charge such as ion exchange chromatography, method using specific affinity such as affinity chromatography, and difference in hydrophobicity such as reverse phase high performance liquid chromatography A method using a difference in isoelectric point such as a method, isoelectric focusing method or chromatofocusing is used.
[0032]
When the betacellulin mutein of the present invention thus obtained is obtained in a free form, it can be converted into a salt by a method known per se or a method analogous thereto, and conversely when it is obtained as a salt, it is known per se. It can be converted into a free form or other salt by a method or a method analogous thereto.
In addition, the betacellulin mutein of the present invention produced by the recombinant may be arbitrarily modified or partially removed by allowing an appropriate protein modifying enzyme to act before or after purification. it can. Examples of the protein modifying enzyme include trypsin, chymotrypsin, arginyl endopeptidase, protein kinase, glycosidase and the like.
The obtained betacellulin mutein may be subjected to a refolding step described in, for example, JP-A-10-191989. Alternatively, N-terminal Met can also be removed by subjecting beta-cellulin mutein with Met added to the N-terminal to the N-terminal Met removal reaction described in JP-A-10-191989.
The presence of the betacellulin mutein of the present invention thus produced can be measured by an enzyme immunoassay using a specific antibody.
[0033]
The DNA encoding the betacellulin mutein of the present invention or the betacellulin mutein of the present invention or a salt thereof is used for diabetes (for example, insulin-dependent diabetes mellitus (type I diabetes), etc.), pancreatic dysfunction in diabetes, senile insulin secretion decrease It can be used for the development of pharmaceuticals for improving agents such as pancreatic hypofunction associated with cancer and undifferentiated pancreatic cancer (especially prophylactic / therapeutic agents for diabetes (eg, insulin-dependent diabetes)).
Furthermore, the betacellulin mutein of the present invention or a salt thereof, or a DNA encoding the same is useful as a safe and low-toxic pharmaceutical because EGF activity is attenuated and there is no antigenic problem. The betacellulin mutein of the present invention or a salt thereof or a DNA encoding the same is used as an agent for improving diabetes (eg, insulin-dependent diabetes), pancreatic dysfunction in diabetes, pancreatic dysfunction associated with senile decrease in insulin secretion, and the like. It can be used as a therapeutic / preventive agent for diseases such as undifferentiated pancreatic cancer.
[0034]
When the betacellulin mutein of the present invention or a salt thereof or a DNA encoding the same is used as the above-mentioned pharmaceutical, it can be carried out according to conventional means. For example, tablets, capsules, elixirs, microcapsules or the like with sugar coating or enteric coating as necessary, or aseptic solution with water or other pharmaceutically acceptable liquid, Alternatively, it can be used parenterally in the form of an injection such as a suspension. For example, mixing the compound or salt thereof with a physiologically acceptable carrier, flavoring agent, excipient, vehicle, preservative, stabilizer, binder, etc. in the unit dosage form required for the generally accepted formulation. Can be manufactured by. The amount of active ingredient in these preparations is such that an appropriate dose within the indicated range can be obtained.
Additives that can be mixed into tablets, capsules and the like include binders such as gelatin, corn starch, gum tragacanth and gum arabic, excipients such as crystalline cellulose, corn starch, gelatin, alginic acid and the like A swelling agent, a lubricant such as magnesium stearate, a sweetening agent such as sucrose, lactose or saccharin, a flavoring agent such as peppermint, red oil, or cherry are used. When the dispensing unit form is a capsule, a liquid carrier such as fats and oils can be further contained in the above-mentioned type of material. Sterile compositions for injection may be formulated according to conventional pharmaceutical manufacturing methods such as dissolving or suspending active substances in vehicles such as water for injection, naturally occurring vegetable oils such as sesame oil, coconut oil, etc. it can.
Examples of aqueous solutions for injection include isotonic solutions (eg, D-sorbitol, D-mannitol, sodium chloride, etc.) containing physiological saline, glucose and other adjuvants, and appropriate solubilizing agents. For example, you may use together with alcohol (for example, ethanol), polyalcohol (for example, propylene glycol, polyethylene glycol), a nonionic surfactant (for example, polysorbate 80 (TM), HCO-50), etc. Examples of the oily liquid include sesame oil and soybean oil, which may be used in combination with benzyl benzoate, benzyl alcohol and the like as a solubilizing agent.
Buffers (eg, phosphate buffer, sodium acetate buffer), soothing agents (eg, benzalkonium chloride, procaine, etc.), stabilizers (eg, human serum albumin, polyethylene glycol, etc.), storage You may mix | blend with an agent (for example, benzyl alcohol, phenol, etc.), antioxidant, etc. The prepared injection solution is usually filled in a suitable ampoule.
[0035]
Since the preparation thus obtained is safe and has low toxicity, it is suitable for humans and mammals (for example, mouse, rat, guinea pig, rabbit, sheep, pig, cow, cat, dog, monkey, baboon, chimpanzee, etc.). Can be administered.
The dose of betacellulin mutein or a salt thereof of the present invention varies depending on symptoms, but in the case of oral administration, it is generally from about 0.1 per day in adult diabetic patients (with a body weight of 60 kg). 100 mg, preferably about 1.0 to 50 mg, more preferably about 1.0 to 20 mg. In the case of parenteral administration, the single dose varies depending on the administration subject, target organ, symptom, administration method, etc., but for example, as an injection, for adult diabetic patients (weight 60 kg) It is convenient to administer about 0.01 to 30 mg per dose, preferably about 0.1 to 20 mg, more preferably about 0.1 to 10 mg by intravenous injection. In the case of other animals, an amount converted per 60 kg can be administered.
[0036]
In the present specification and drawings, when bases, amino acids, and the like are indicated by abbreviations, they are based on abbreviations by IUPAC-IUB Commission on Biochemical Nomenclature or conventional abbreviations in the field, and examples thereof are described below. In addition, when there is an optical isomer with respect to an amino acid, the L form is shown unless otherwise specified.
DNA: Deoxyribonucleic acid
cDNA: complementary deoxyribonucleic acid
A: Adenine
T: Thymine
G: Guanine
C: cytosine
EDTA: Ethylenediaminetetraacetic acid
APMSF: (p-amidinophenyl) methanesulfonyl fluoride hydrochloride
SDS: sodium dodecyl sulfate
TFA: trifluoroacetic acid
Gly: Glycine
Ala: Alanine
Val: Valine
Leu: Leucine
Ile: Isoleucine
Ser: Serine
Thr: Threonine
Cys: Cysteine
Met: Methionine
Glu: Glutamic acid
Asp: Aspartic acid
Lys: Lysine
Arg: Arginine
His: Histidine
Phe: Phenylalanine
Tyr: Tyrosine
Trp: Tryptophan
Pro: Proline
Asn: Asparagine
Gln: Glutamine
NMP: N-methylpyrrolidone
[0037]
In addition, substituents, protecting groups and reagents frequently used in the present specification are represented by the following symbols.
Me: methyl group
Et: ethyl group
Bu: butyl group
Ph: phenyl group
TC: thiazolidine-4 (R) -carboxamide group
Bom: benzyloxymethyl
PAM: Phenylacetamidomethyl
Tos: p-toluenesulfonyl
HONB: N-hydroxy-5-norbornene-2,3-dicarboximide
Bzl: benzyl group
Z: benzyloxycarbonyl group
Br-Z: 2-bromobenzyloxycarbonyl group
Cl-Z: 2-chlorobenzyloxycarbonyl group
Boc: t-butyloxycarbonyl group
HOBt: 1-hydroxybenztriazole
DCC: N, N′-dicyclohexylcarbodiimide
TFA: trifluoroacetic acid
Fmoc: N-9-fluorenylmethoxycarbonyl group
DNP: dinitrophenyl group
Bum: Tertiary butoxymethyl group
Trt: Trityl group
[0038]
The sequence numbers in the sequence listing in the present specification indicate the following sequences.
[SEQ ID NO: 1]
1 shows the amino acid sequence of betacellulin mutein (BTC1-77) of the present invention.
[SEQ ID NO: 2]
1 shows the amino acid sequence of betacellulin mutein (BTC1-76) of the present invention.
[SEQ ID NO: 3]
3 shows the amino acid sequence of betacellulin mutein (BTC31-77) of the present invention.
[SEQ ID NO: 4]
1 shows the amino acid sequence of betacellulin mutein (BTC31-76) of the present invention.
[SEQ ID NO: 5]
The amino acid sequence of the betacellulin mutein (BTC1-76, 78-80) of this invention is shown.
[SEQ ID NO: 6]
The amino acid sequence of the betacellulin mutein (BTC1-76, 78, 79) of this invention is shown.
[SEQ ID NO: 7]
The amino acid sequence of the betacellulin mutein (BTC1-76, 78) of this invention is shown.
[SEQ ID NO: 8]
The amino acid sequence of the betacellulin mutein (BTC1-77, 79, 80) of this invention is shown.
[SEQ ID NO: 9]
The amino acid sequence of the betacellulin mutein (BTC1-77, 80) of the present invention is shown.
[SEQ ID NO: 10]
The amino acid sequence of the betacellulin mutein (BTC31-76, 78-80) of this invention is shown.
[0039]
[SEQ ID NO: 11]
The amino acid sequence of the betacellulin mutein (BTC31-76, 78, 79) of this invention is shown.
[SEQ ID NO: 12]
The amino acid sequence of the betacellulin mutein (BTC31-76, 78) of the present invention is shown.
[SEQ ID NO: 13]
The amino acid sequence of the betacellulin mutein (BTC31-77, 79, 80) of this invention is shown.
[SEQ ID NO: 14]
The amino acid sequence of the betacellulin mutein (BTC31-77, 79) of this invention is shown.
[SEQ ID NO: 15]
1 shows the base sequence of cDNA encoding betacellulin mutein represented by the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1.
[SEQ ID NO: 16]
This shows the base sequence of cDNA encoding the betacellulin mutein represented by the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2.
[SEQ ID NO: 17]
This shows the base sequence of cDNA encoding betacellulin mutein represented by the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3.
[SEQ ID NO: 18]
This shows the base sequence of cDNA encoding betacellulin mutein represented by the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4.
[SEQ ID NO: 19]
This shows the base sequence of cDNA encoding betacellulin mutein represented by the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 5.
[SEQ ID NO: 20]
This shows the base sequence of cDNA encoding betacellulin mutein represented by the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6.
[0040]
[SEQ ID NO: 21]
This shows the base sequence of cDNA encoding betacellulin mutein represented by the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 7.
[SEQ ID NO: 22]
This shows the base sequence of cDNA encoding betacellulin mutein represented by the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8.
[SEQ ID NO: 23]
This shows the base sequence of cDNA encoding betacellulin mutein represented by the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 9.
[SEQ ID NO: 24]
This shows the base sequence of cDNA encoding betacellulin mutein represented by the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 10.
[SEQ ID NO: 25]
This shows the base sequence of cDNA encoding betacellulin mutein represented by the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 11.
[SEQ ID NO: 26]
This shows the base sequence of cDNA encoding betacellulin mutein represented by the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 12.
[SEQ ID NO: 27]
This shows the base sequence of cDNA encoding betacellulin mutein represented by the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 13.
[SEQ ID NO: 28]
This shows the base sequence of cDNA encoding betacellulin mutein represented by the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 14.
[SEQ ID NO: 29]
The base sequence of
[SEQ ID NO: 30]
The base sequence of primer 2 used in Examples 1 and 4 described later is shown.
[0041]
[SEQ ID NO: 31]
The base sequence of primer RI-1 used in Example 10 and Example 27 described later is shown.
[SEQ ID NO: 32]
The base sequence of primer RI-3 used in Example 10 and Example 27 described later is shown.
[SEQ ID NO: 33]
The base sequence of primer RI-1Cla used in Example 10 and Example 27 described later is shown.
[SEQ ID NO: 34]
The base sequence of primer RI-3Xho used in Example 10 and Example 27 described later is shown.
[SEQ ID NO: 35]
The amino acid sequence of betacellulin is shown.
[SEQ ID NO: 36]
The base sequence of cDNA encoding betacellulin is shown.
[SEQ ID NO: 37]
1 shows the amino acid sequence of betacellulin mutein (BTC2-76) of the present invention.
[SEQ ID NO: 38]
1 shows the amino acid sequence of betacellulin mutein (BTC24-76) of the present invention.
[SEQ ID NO: 39]
The base sequence of
[SEQ ID NO: 40]
The base sequence of
[0042]
[SEQ ID NO: 41]
The base sequence of
[SEQ ID NO: 42]
This shows the base sequence of cDNA encoding betacellulin mutein represented by the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 37.
[SEQ ID NO: 43]
This shows the base sequence of cDNA encoding betacellulin mutein represented by the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 38.
[SEQ ID NO: 44]
The amino acid sequence of the betacellulin modified molecule (BTC31-58, Asn, Pro, Ser, 59-80) of the present invention is shown.
[SEQ ID NO: 45]
The amino acid sequence of the betacellulin modification molecule | numerator (Asn, Ser, Asp, Ser, Glu, BTC38-80) of this invention is shown.
[SEQ ID NO: 46]
The amino acid sequence of the betacellulin modification molecule | numerator (BTC1-58, Asn, Pro, Ser, 59-80) of this invention is shown.
[SEQ ID NO: 47]
This shows the base sequence of cDNA encoding the betacellulin-modified molecule represented by the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 46.
[SEQ ID NO: 48]
This shows the base sequence of cDNA encoding the betacellulin-modified molecule represented by the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 44.
[SEQ ID NO: 49]
This shows the base sequence of cDNA encoding the betacellulin-modified molecule represented by the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 45.
[SEQ ID NO: 50]
The base sequence of primer BT-95h used in Reference Example 1 and Example 22 described later is shown.
[SEQ ID NO: 51]
The base sequence of primer BT-94h used in Reference Example 1 and Example 23 described later is shown.
[SEQ ID NO: 52]
The base sequence of primer PET-1 used in Example 22 described later is shown.
[SEQ ID NO: 53]
The base sequence of primer BTC-1 used in Example 22 described later is shown.
[SEQ ID NO: 54]
The base sequence of primer BTC-2 used in Example 22 described later is shown.
[SEQ ID NO: 55]
The base sequence of primer BTC-3 used in Example 22 described later is shown.
[SEQ ID NO: 56]
The base sequence of primer BTC-7 used in Example 23 described later is shown.
[0043]
Transformant Escherichia coli [Escherichia coli] MM294 (DE3) / pTCIIBTC77 obtained in Example 1 to be described later has the accession number FERM BP-6684 as of November 24, 1998, METI Biotechnology Industry. Deposited at the Technical Research Institute (NIBH). In addition, it was deposited with the Fermentation Research Institute (IFO) under the accession number IFO 16214 on November 2, 1998.
Transformant Escherichia coli [Escherichia coli] MM294 (DE3) / pTCIIBTC76 obtained in Example 4 to be described later has the accession number FERM BP-6583 dated November 24, 1998, METI Biotechnology Industry. Deposited at the Technical Research Institute. In addition, it was deposited with the Fermentation Research Institute (IFO) under the accession number IFO 16213 on November 2, 1998.
[0044]
Transformant Escherichia coli [Escherichia coli] MM294 (DE3) / pTCIIBTC2-76 obtained in Example 13, which will be described later, has the accession number FERM BP-6948, dated November 24, 1999, by the Ministry of International Trade and Industry. Deposited at the Institute of Engineering and Industrial Technology. It was deposited with the Fermentation Research Institute (IFO) as deposit number IFO 16334 on November 9, 1999.
Transformant Escherichia coli [Escherichia coli] MM294 (DE3) / pTCIIBTC24-76 obtained in Example 16 to be described later has the accession number FERM BP-6949 as of November 24, 1999. Deposited at the Institute of Engineering and Industrial Technology. Also, it was deposited with the Fermentation Research Institute (IFO) under the accession number IFO 16335 on November 9, 1999.
Escherichia coli MM294 (DE3) / pLysS, pTB1516, which retains the plasmid pTB1516 used in Reference Example 1 described later, was established in 1992 by the Institute of Biotechnology, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (NIBH). It has been deposited under the accession number FERM BP-3836 from May 21 and has been deposited under the accession number IFO15282 from April 16, 1992 (Heisei 4).
[0045]
【Example】
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to examples and reference examples below, but these do not limit the scope of the present invention.
[0046]
Example 1
Construction of 77-residue type (C-
A 77-residue (C-terminal 3-residue-deleted) betacellulin expression plasmid was constructed as follows [FIG. 1].
A 77-residue (C-terminal 3-residue-deleted) betacellulin structural gene is located adjacent to the upstream of the structural gene from the betacellulin expression plasmid pBO41 [Seno et al; Growth Factors, 13: 181 (1996)]. Amplified by PCR using Primer 1 (5′-CATATGATGGGGAATTCCACCAGAAGTCCTTG) with Nde I cleavage site and initiation codon, and Primer 2 (5′-GATCCCTAGTAGCAACTCTCTCACACTCTTGCTCC) with stop codon and Bam HI cleavage site after 77th aspartic acid did. The gene amplified by PCR was ligated to the pCR2.1 vector using TA original cloning kit (manufactured by Invitrogen) to prepare pCR2.1 / BTC77. This was introduced into Escherichia coli JM109, and a transformant was selected using ampicillin resistance and β-galactosidase activity as indicators. A transformant having pCR2.1 / BTC77 was cultured and pCR2.1 / BTC77 was prepared using QIAprep8 Miniprep kit (Qiagen).
pBRdesNde lacking the NdeI recognition site was prepared by cleaving pBR322 with NdeI, blunting the ends with T4 DNA polymerase (DNA Blunting Kit, manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.), and religating. pET3c was cleaved with Bgl II-Eco RV, and a fragment of about 0.26 kbp was recovered. The ends were blunted with T4 DNA polymerase, and ligated with the Sca I fragment of pBRdesNde to prepare pBR / T7 desNde. Moreover, pBR322desBam in which the BamHI recognition site of pBR322 was deleted was prepared by site-directed mutagenesis (Quick Change, manufactured by STRATAGENE). The Sph I-Eco RV fragment of pBR322desBam was ligated with the Sph I-Eco RV fragment of pBR / T7 desNde to prepare a tetracycline resistant expression vector pTCII. pCR2.1 / BTC77 was cleaved with NdeI and BamHI and subjected to agarose electrophoresis, and an approximately 240 bp 77-residue betacellulin structural gene was recovered using QIAquick Spin Purification Kit (Qiagen). The expression vector pTCII was cleaved with Nde I and Bam HI and subjected to agarose electrophoresis. Similarly, a band of about 4.6 kbp was recovered. After ligating the 77-residue betacellulin structural gene with the Nde I-Bam HI fragment of the expression vector pTCII, it was introduced into Escherichia coli JM109, a transformant was selected with tetracycline resistance, and the plasmid was recovered from the strain again. The expression plasmid was pTCIIBTC77.
This pTCIIBTC77 was introduced into Escherichia coli MM294 (DE3), a transformant was selected with resistance to tetracycline, and a 77-residue betacellulin-expressing strain MM294 (DE3) / pTCIIBTC77 was obtained.
[0047]
Example 2
Culture of 77-residue betacellulin-expressing strain
77-residue betacellulin-expressing strain MM294 (DE3) / pTCIIBTC77 in LB medium (1% peptone, 0.5% yeast extract, 0.5% sodium chloride) containing 10 mg / L tetracycline for 16 hours at 30 ° C. Cultured. 150 mL of the obtained culture broth was used as a main fermentation medium (1.68% sodium monohydrogen phosphate, 0.3% sodium dihydrogen phosphate, 0.1% ammonium chloride, 0.05% sodium chloride, 0.024% Magnesium sulfate, 0.02% Newpol LB-625, 0.0005% Thiamine hydrochloride, 1.5% glucose, 1.0% casamino acid, 1.0% yeast extract) 2L jar charged with 1.5 liters After transplantation to a fermenter, aeration and agitation culture was started at 37 ° C., an aeration rate of 2 L / min, and an agitation speed of 500 rpm. When the turbidity of the culture reached about 1200 kret units, 5.95 mg / L isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG) was added. When IPTG was added, 0.75% glucose was added 1,2.5 hours after the addition, and the culture was continued until 9 hours after the start of the culture. The culture solution was centrifuged at 10,000 rpm for 30 minutes to collect bacterial cells.
[0048]
Example 3
Purification of Met-77 residue betacellulin
After adding 10 mL of 0.1 M Tris-HCl (pH 8.0) containing 1 mM EDTA, 1 mM APMSF and 7 M guanidine hydrochloride to 5 g of the microbial cells obtained in Example 2, the mixture was stirred overnight at 4 ° C. and extracted. And centrifugation (10000 rpm, 20 minutes). To 10 mL of the obtained supernatant, 250 mL of 50 mM Tris-HCl (pH 8.0) containing 0.5 mM oxidized glutathione, 1 mM reduced glutathione, 1 mM EDTA, 0.1 M arginine hydrochloride and 2 M urea was added at 4 ° C. After overnight refolding. Centrifugation (10000 rpm, 20 minutes) was performed to obtain 260 mL of a centrifugal supernatant. The centrifugal supernatant was concentrated using a YM3 membrane (fractionated molecular weight: 3000, Millipore). 120 mL of 2M urea was added to 80 mL of concentrated desalted solution, and then adjusted to pH 5.0 with hydrochloric acid. Centrifugation (10000 rpm, 20 minutes) was performed, and the obtained supernatant was equilibrated with an SP-Toyopearl 650M column (2.2 cm × 12 cm, Tosoh Corporation) equilibrated with 50 mM sodium acetate buffer (pH 5.0). After adsorbing at a flow rate of 10 mL per minute and thoroughly washing with the buffer used for equilibration, elution was carried out with a sodium chloride linear concentration gradient from 0 M to 1.0 M. Fractions containing Met-77 residue type betacellulin were collected, and 1/3 of the fraction was adsorbed onto a C4P-50 column (1.0 cm × 25 cm, Showa Denko) equilibrated with 0.1% trifluoroacetic acid. Met-77 residue betacellulin was eluted with a linear gradient of acetonitrile from 13.5% to 21.2%. The eluate obtained by carrying out the same operation twice more was dialyzed against 0.02% trifluoroacetic acid and freeze-dried. The freeze-dried powder was dissolved in 10 mL of distilled water, passed through an acetic acid-type AG1-X8 column (1.0 cm × 10 cm, Nippon Bio-Rad), and then freeze-dried again to form Met-77 residue betacellulin. 8 mg was obtained.
[0049]
Example 4
Construction of 76-residue (C-terminal 4-residue-deleted) betacellulin expression plasmid
A 76-residue (C-terminal 4-residue-deleted) betacellulin expression plasmid was constructed as follows [FIG. 2].
Primer having a 76-residue (C-terminal 4-residue-deleted) betacellulin structural gene adjacent to the upstream of the structural gene from pTCII / BTC77 constructed in Example 1 and having an initiation codon PCR was performed using 1 (5′-CATATGATGGGGAATTCCACCCAGAAGTCTG) and primer 2 (5′-GGATCCCTAAACTCTCTCACACTTGTCCCAATG) having a stop codon and a Bam HI cleavage site after the 76th valine. The gene amplified by PCR was ligated to the pCR2.1 vector using TA original cloning kit (manufactured by Invitrogen) to prepare pCR2.1 / BTC76. This was introduced into Escherichia coli JM109, and a transformant was selected using ampicillin resistance and β-galactosidase activity as indicators. A transformant having pCR2.1 / BTC76 was cultured, and pCR2.1 / BTC76 was prepared using QIAprep8Miniprep kit (manufactured by Qiagen).
pCR2.1 / BTC76 was cleaved with Nde I and Bam HI and subjected to agarose electrophoresis, and about 240 bp of 76-residue betacellulin structural gene was recovered using QIAquick Spin Purification Kit (Qiagen). The expression vector pTCII prepared in Example 1 was cleaved with Nde I and Bam HI and subjected to agarose electrophoresis. Similarly, a band of about 4.6 kbp was recovered. After ligating the 76-residue betacellulin structural gene with the Nde I-Bam HI fragment of the expression vector pTCII, it was introduced into Escherichia coli JM109, a transformant was selected for tetracycline resistance, and the plasmid was recovered from the strain again. The expression plasmid was pTCIIBTC76.
This pTCIIBTC76 was introduced into Escherichia coli MM294 (DE3), a transformant was selected with resistance to tetracycline, and a 76-residue betacellulin-expressing strain MM294 (DE3) / pTCIIBTC76 was obtained.
[0050]
Example 5
Culture of 76-residue betacellulin-expressing strain
76-residue betacellulin-expressing strain MM294 (DE3) / pTCIIBTC76 in LB medium (1% peptone, 0.5% yeast extract, 0.5% sodium chloride) containing 10 mg / L tetracycline for 16 hours at 30 ° C. Cultured. The obtained culture broth was used as the main fermentation medium (1.68% sodium monohydrogen phosphate, 0.3% sodium dihydrogen phosphate, 0.1% ammonium chloride, 0.05% sodium chloride, 0.024% sulfuric acid. Magnesium, 0.02% Newpol LB-625, 0.0005% Thiamine hydrochloride, 1.5% glucose, 1.0% casamino acid, 1.0% yeast extract) transplanted to a 50L fermentor containing 20 liters Then, aeration and agitation culture was started at 37 ° C., an aeration rate of 20 L / min, and an agitation speed of 210 rpm. When the turbidity of the culture reached about 1200 kret units, 5.95 mg / L isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG) was added. When IPTG was added, 0.75% glucose was added 2 and 3.5 hours after the addition, and the culture was continued until 11 hours after the start of the culture. The culture solution was centrifuged at 10,000 rpm for 30 minutes, and 540 g of bacterial cells were collected.
[0051]
Example 6
Purification of Met-76 residue betacellulin
To 375 g of the bacterial cells obtained in Example 5, 1.0 L of 0.1 M Tris-HCl (pH 8.0) containing 1 mM EDTA, 1 mM APMSF and 7 M guanidine hydrochloride was added, followed by extraction at 4 ° C. overnight. Then, centrifugation (10000 rpm, 20 minutes) was performed. To 1.0 L of the obtained supernatant, 19 L of 50 mM Tris-HCl (pH 8.0) containing 0.5 mM oxidized glutathione, 1 mM reduced glutathione, 1 mM EDTA, 0.1 M arginine hydrochloride and 2 M urea was added. After refolding overnight at 0 ° C., centrifugation (10000 rpm, 20 minutes) was performed to obtain 20 L of a centrifugal supernatant. The centrifugal supernatant was concentrated using a Pellicon cassette system (fractionated molecular weight: 5000, Millipore). After adding 13.2 L of 2M urea to 3.3 L of concentrated desalted solution, the pH was adjusted to 5.0 with hydrochloric acid. After adsorbing to a POROS 50HS column (2.2 cm × 12 cm, Nippon Perceptive) equilibrated with 50 mM sodium acetate buffer (pH 5.0) at a flow rate of 30 mL / min and thoroughly washing with the buffer used for equilibration The elution was performed with a linear sodium chloride concentration gradient from 0.3 M to 1.3 M. Fractions containing 76-residue betacellulin were collected, diluted 3-fold with distilled water, and then equilibrated with 50 mM sodium acetate buffer (pH 4.5) (TSKgel CM-5PW column (2.15 cm × 15 cm, Added to Tosoh Corporation). The TSKgel CM-5PW column adsorbed with Met-76 residue betacellulin was eluted with a sodium chloride linear gradient from 0.24M to 0.44M. Fractions containing Met-76 residue betacellulin were collected and adsorbed onto a TSKgel ODS-120T column (2.15 cm × 30 cm, Tosoh Corp.) equilibrated with 0.1% trifluoroacetic acid, 17% to 24% Met-76 residue betacellulin was eluted with a linear gradient of acetonitrile. The eluate was dialyzed against 0.02% trifluoroacetic acid and lyophilized. The freeze-dried powder was dissolved in 10 mL of distilled water, passed through an acetic acid-type AG1-X8 column (1.0 cm × 10 cm, Nippon Bio-Rad), and then freeze-dried again to form Met-76 residue betacellulin. 93 mg was obtained.
[0052]
Example 7
Determination of the characteristics of betacellulin variants
The characteristics of Met-77 residue type betacellulin obtained in Example 3 and Met-76 residue type betacellulin obtained in Example 6 were determined as follows.
a) Analysis using SDS-polyacrylamide electrophoresis
The betacellulin variant and Met-80 residue betacellulin prepared by the method described in JP-A-10-191989 were prepared using a sample buffer (125 mM Tris-HCl, 1% sodium dodecyl sulfate, 15% glycerol, 5% 2-mercapto). (Ethanol, 0.005% bromophenol blue) and electrophoresed with Multigel 15/25 (Daiichi Kagaku). When the gel after electrophoresis was stained with Rapid CBB KANTO (Kanto Chemical Co., Inc.), all were almost single bands [FIG. 3].
b) Amino acid composition analysis
The betacellulin variant was subjected to gas phase hydrolysis with 6N hydrochloric acid containing 4% thioglycolic acid at 110 ° C. for 24 and 48 hours, and the amino acid composition was determined using an amino acid analyzer (Hitachi L-8500Amino Acid Analyzer). As a result, all the variants contained methionine derived from the start codon ATG, which was consistent with the amino acid composition predicted from the cDNA base sequence [Tables 1 and 2].
[0053]
[Table 1]
[0054]
[Table 2]
[0055]
c) N-terminal amino acid sequence analysis
N-terminal amino acid sequence analysis was determined using a gas phase protein sequencer (Applied Biosystems model 477A). As a result, all the variants were in agreement with the amino acid composition predicted from the cDNA base sequence. All of the variants had methionine derived from the start codon ATG at the N-terminus as in the 80-residue type (Tables 3 and 4).
[0056]
[Table 3]
[0057]
[Table 4]
[0058]
d) C-terminal amino acid analysis
The C-terminal amino acid was determined by the gas phase hydrazine decomposition method (100 ° C., 6 hours) using an amino acid analyzer (Hitachi L-8500 AAmino Acid Analyzer). Aspartic acid was detected in Met-77 residue type betacellulin, and valine was detected in Met-76 residue type betacellulin [Table 5, Table 6].
[Table 5]
[Table 6]
[0059]
Example 8
Measurement of proliferation promoting activity using 3T3 cells
Into the stationary 3T3 A31-714 clone 4 (International Journal of Cancer, Vol. 12, 463 (1973)) as described in Molecular Cell Biology, Vol. 8, 588 (1988). Three Growth-promoting activity was measured by H-thymidine incorporation.
That is, using Dulbecco's modified Eagle's MEM medium containing 5% bovine serum, 3T3 A31-714
[0060]
Example 9
Measurement of β cell differentiation promoting activity using AR42J cells
Met- prepared in Example 3 was a pancreatic cancer-derived cell line AR42J [Chiristophe; American Journal of Physiology, 266: G963 (1994)] induced by a chemical carcinogen. 77-residue betacellulin, Met-76-residue betacellulin prepared in Example 6 or Met-80-residue betacellulin and 10% fetal bovine serum prepared by the method described in JP-A-10-191989 10 containing Dulbecco's modified Eagle MEM medium Five The cells were suspended to a cell / mL, 500 μL was seeded on a chamber slide, and cultured at 37 ° C. for 5 days in a carbon dioxide incubator (5% carbon dioxide, 95% air). After 5 days, the cells were washed once with PBS, fixed with 10% formaldehyde, treated with 0.1% Triton X-100 for 5 minutes, then added with Block Ace (Snow Brand, Japan) and blocked at room temperature for 40 minutes. Went. Anti-insulin antibody (advanced immunochemical) diluted with 10% Block Ace was added and reacted at room temperature for 40 minutes. 0.1% Triton X-100 was added and allowed to stand at room temperature for 5 minutes, and then washed 3 times with PBS. FITC (Fluorescein Isothiocyanate) -labeled anti-mouse IgG antibody (Cappel) diluted with 10% Block Ace was added and reacted at room temperature for 40 minutes. 0.1% Triton X-100 was added and allowed to stand at room temperature for 5 minutes, then washed 3 times with PBS, and observed with a fluorescence microscope. When any betacellulin was added, cells that were fluorescently stained, that is, cells differentiated into β-cells producing insulin were observed [FIG. 5].
[0061]
Example 10
Construction of human placental alkaline phosphatase gene expression vector
Differentiation-promoting activity into β cells was also performed using AR42J cells transformed with alkaline phosphatase linked as a reporter downstream of the insulin promoter. That is, cells differentiated into β-cells by betacellulin produce alkaline phosphatase, and the activity of promoting differentiation into β-cells can be quantitatively measured by measuring the activity of this alkaline phosphatase.
Genomic DNA was prepared from the rat tail according to a conventional method. Using this DNA as a template, primers RI-1 [5′-AGAGTCCAAGATCCCCCAACCACT-3 ′] and RI-3 [5 ′ synthesized based on the previously reported nucleotide sequence of the rat insulin II gene promoter (GenBank: Accession No. J00748) -AGCTGGTCACTTAGGGCTGGGG-3 ′] was used to amplify the insulin promoter region 0.75 Kb by the PCR method. Furthermore, PCR was performed using the PCR product as a template and using primers RI-1Cla [5′-GAATCGATATAGTCAAGGATCCCCA-3 ′] and RI-3Xho [5′-GACTCGAGCTGGTCACTTAGGG-3 ′]. The amplified 0.75 Kb DNA fragment was isolated and the base sequence of the cloned fragment was determined using the plasmid pTB1881 obtained by integration into the pT7Blue vector (Novagen 69820-1) and confirmed to be the rat insulin promoter. did. Plasmid pTB1881 was digested with Xho I-Cla I to obtain a 0.73 kb DNA fragment which is a rat insulin promoter. Next, an expression plasmid pTB1330 of a 2.0 kb cDNA (J. Berger et al., Gene 66, 1 (1988)) encoding human placental alkaline phosphatase (PLAP) was digested with Xho I-Hind III. A 7 kb DNA fragment (including PLAP cDNA, SV40-derived splicing site and poly A addition site, pBR322-derived ori and ampicillin resistance gene) was isolated, and the aforementioned rat insulin promoter region 0.73 kb Xho I-Cla I fragment was subjected to T4 DNA ligase reaction. To obtain plasmid pTB1898.
[0062]
Example 11
Construction of PLAP-expressing AR42J cells
Placing PLAP expression plasmids pTB1898 and Tn5 neo in AR42J cells r Plasmid pMCneopoly A (STRATAGENE) containing the gene is transfected with TransIT TM -Simultaneous introduction using LT1 (Mirus, PenVera Corporation). After the introduction, the cells were cultured in DMEM supplemented with 10% fetal bovine serum for 2 days, and then added to a selective medium supplemented with 800 μg / mL G418 (Genethecin, GIBCO BRL), and the culture was continued. Clones were isolated from cells that had grown to be G418 resistant by the limiting dilution method.
Cells of each clone were seeded in a 24-well plate, cultured for 4 days with and without addition of 20 ng / mL of Met-80 residue betacellulin, and the culture supernatant was collected and heat-treated at 65 ° C. for 30 minutes, Alkaline phosphatase activity in the medium was measured. A clone was selected that showed an increase in alkaline phosphatase activity upon addition of 80-residue betacellulin. The results of several clones are shown in [Table 7] below.
[Table 7]
[0063]
Example 12
Measurement of β-cell differentiation promoting activity using PLAP-expressing AR42J cells
PLAP-expressing AR42J cells constructed in Example 11 were prepared from various concentrations of Met-77 residue-type betacellulin prepared in Example 3, Met-76 residue-type betacellulin prepared in Example 6, or JP-A-10-191989. 10 using Dulbecco's modified Eagle MEM medium containing Met-80 residue betacellulin and 10% fetal bovine serum prepared by the method described in No. Five The cells were suspended to a cell / mL, 100 μL was seeded in a 96-well plate, and cultured in a carbon dioxide incubator (5% carbon dioxide, 95% air) at 37 ° C. for 5 days. After 5 days, the culture supernatant was sampled and treated at 65 ° C. for 30 minutes, and then 50 μL of 50 μL of 2 × SEAP (2M diethanolamine, 1 mM MgCl 2 , 20 mM homoarginine) was added to a 96-well microplate. After maintaining at 37 ° C. for 10 minutes, 10 μL of 20 mg / mL p-nitrophenyl phosphoric acid (Sigma) was added and reacted at 37 ° C. for 16 hours [FIG. 6]. Met-77 residue type betacellulin and Met-76 residue type betacellulin exhibited almost the same differentiation-inducing promoting activity as Met-80 residue type betacellulin.
[0064]
Example 13
Construction of 2-cell residue type (N-
A 2-76 residue type (N-
2-cell residue type (N-
pCR2.1BTC2-76 was cleaved with Nde I and Bam HI and subjected to agarose electrophoresis, and an approximately 230 bp 2-76 residue betacellulin structural gene was recovered using QIAGEN gel extraction kit (Qiagen). . The expression vector pTCII [Example 1] was cleaved with Nde I and Bam HI and subjected to agarose electrophoresis, and a band of about 4.6 kbp was similarly collected. After ligating the 2-76-residue betacellulin structural gene with the Nde I-Bam HI fragment of the expression vector pTCII, it was introduced into Escherichia coli JM109, a transformant was selected for resistance to tetracycline, and the plasmid was recovered from that strain again. The expression plasmid was pTCIIBTC2-76.
This pTCIIBTC2-76 was introduced into Escherichia coli MM294 (DE3), and a transformant was selected with resistance to tetracycline to obtain a 2-76 residue betacellulin expression strain MM294 (DE3) / pTCIIBTC2-76.
[0065]
Example 14
Culture of 2-76-residue betacellulin-expressing strain
30-mL of LB medium (1% peptone, 0.5% yeast extract, 0.5% sodium chloride) containing 10 mg / L tetracycline of 2-76-residue betacellulin-expressing strain MM294 (DE3) / pTCIIBTC2-76 The culture was performed at 0 ° C. for 16 hours. The obtained culture broth was used as the main fermentation medium (1.68% sodium monohydrogen phosphate, 0.3% sodium dihydrogen phosphate, 0.1% ammonium chloride, 0.05% sodium chloride, 0.012% sulfuric acid. Magnesium, 0.0007% thiamine hydrochloride, 1.5% dextrose, 1.5% high case) Grafted into 6 ml of 1L Meyer containing 200mL and started agitation culture at 37 ° C and agitation speed of 200rpm did. When the turbidity of the culture reached about 160 kret units, 5.95 mg / L isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG) was added. Culturing was performed until 4 hours after the addition of IPTG. The culture solution was centrifuged at 9000 rpm for 30 minutes to collect 5.1 g of bacterial cells.
[0066]
Example 15
Purification of 2-76 residue betacellulin
After adding 15 mL of 0.1 M Tris-HCl (pH 8.0) containing 1 mM EDTA, 1 mM APMSF and 7 M guanidine hydrochloride to 5 g of the microbial cell obtained in Example 14, the mixture was stirred overnight at 4 ° C. and extracted. And centrifugation (9000 rpm, 10 minutes). To 15 mL of the obtained supernatant, 250 mL of 50 mM Tris-HCl (pH 8.0) containing 0.5 mM oxidized glutathione, 1 mM reduced glutathione, 1 mM EDTA, 0.1 M arginine hydrochloride and 2 M urea was added at 4 ° C. After refolding overnight, centrifugation (10000 rpm, 10 minutes) was performed to obtain 265 mL of a centrifugal supernatant. 1 L of 2M urea was added to the centrifugal supernatant, adjusted to pH 5.0 with acetic acid, and allowed to stand at 4 ° C. overnight. Centrifugation (10000 rpm, 10 minutes) was performed, and the obtained supernatant was equilibrated on a POROS 50HS column (2.2 cm × 12 cm, Nippon Perceptive) equilibrated with 50 mM sodium acetate buffer (pH 5.0) every minute. After adsorbing at a flow rate of 30 mL and thoroughly washing with the buffer used for equilibration, elution was performed with a 0.3 M to 1.3 M sodium chloride linear concentration gradient. Fractions containing 2-76-residue betacellulin were collected, diluted 3-fold with 50 mM sodium acetate buffer (pH 4.5), and then equilibrated with this buffer TSKgel CM-5PW column (0.75 cm X 7.5 cm, Tosoh Corporation). The TSKgel CM-5PW column adsorbed with 2-76 residue betacellulin was eluted with a 0.3 M to 0.5 M sodium chloride linear gradient. Fractions containing 2-76 residue betacellulin were collected and adsorbed onto a TSKgel ODS-120T column (2.15 cm × 30 cm, Tosoh Corp.) equilibrated with 0.1% trifluoroacetic acid, 20% to 44% The 2-76 residue betacellulin was eluted with a linear gradient of acetonitrile. The eluate was lyophilized, dissolved in 5 mL of distilled water, passed through an acetic acid-type AG1-X8 column (1.0 cm × 10 cm, Nippon Bio-Rad), and then lyophilized again to leave 2-76 residue. 0.7 mg of basic betacellulin was obtained.
[0067]
Example 16
Construction of 24-cell residue type (N-terminal 23 residues, C-
A 24-cell residue type (N-terminal 23 residues, C-
24-76 residue type (N-terminal 23 residues, C-
pCR2.1BTC24-76 was cleaved with Nde I and Bam HI and subjected to agarose electrophoresis, and an approximately 160 bp 24-76 residue type betacellulin structural gene was recovered using QIAGEN gel extraction kit (Qiagen). The expression vector pTCII prepared in Example 1 was cleaved with Nde I and Bam HI and subjected to agarose electrophoresis. Similarly, a band of about 4.6 kbp was recovered. After ligating the 24-76-residue betacellulin structural gene with the Nde I-Bam HI fragment of the expression vector pTCII, it was introduced into Escherichia coli JM109, a transformant was selected for resistance to tetracycline, and the plasmid was recovered again from that strain. The expression plasmid was pTCIIBTC24-76.
This pTCIIBTC24-76 was introduced into Escherichia coli MM294 (DE3), a transformant was selected with resistance to tetracycline, and a 24-76 residue betacellulin expression strain MM294 (DE3) pTCIIBTC24-76 was obtained.
[0068]
Example 17
Culturing of 24-cell residue type betacellulin expression strain
30 to 30 mL of LB medium (1% peptone, 0.5% yeast extract, 0.5% sodium chloride) containing 10 mg / L tetracycline of the 24-76 residue betacellulin expression strain MM294 (DE3) / pTCIIBTC24-76 The culture was performed at 0 ° C. for 16 hours. The obtained culture broth was used as the main fermentation medium (1.68% sodium monohydrogen phosphate, 0.3% sodium dihydrogen phosphate, 0.1% ammonium chloride, 0.05% sodium chloride, 0.012% sulfuric acid. (Magnesium, 0.0007% thiamine hydrochloride, 1.5% glucose, 1.5% high case) transplanted to five 1 L Mayer containing 150 mL, and started stirring culture at 37 ° C. and stirring speed of 200 rpm. When the turbidity of the culture reached about 160 kret units, 5.95 mg / L isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG) was added. Culturing was performed until 4 hours after the addition of IPTG. The culture solution was centrifuged at 10,000 rpm for 30 minutes to collect 3.9 g of bacterial cells.
[0069]
Example 18
Purification of 24-cell residue betacellulin
To 3.9 g of the microbial cells obtained in Example 5, 12 mL of 0.1 M Tris-HCl (pH 8.0) containing 1 mM EDTA, 1 mM APMSF and 7 M guanidine hydrochloride was added, followed by extraction at 4 ° C. overnight. Thereafter, centrifugation (9000 rpm, 10 minutes) was performed. To 12 mL of the obtained supernatant, 200 mL of 50 mM Tris-HCl (pH 8.0) containing 0.5 mM oxidized glutathione, 1 mM reduced glutathione, 1 mM EDTA, 0.1 M arginine hydrochloride and 2 M urea was added at 4 ° C. After refolding overnight, centrifugation (10000 rpm, 10 minutes) was performed to obtain 212 mL of a centrifugal supernatant. After adding 0.8 L of 2M urea to this centrifugal supernatant, it was adjusted to pH 5.0 with acetic acid and allowed to stand at 4 ° C. overnight. Centrifugation (10000 rpm, 10 minutes) was performed, and the obtained supernatant was equilibrated on a POROS 50HS column (2.2 cm × 12 cm, Nippon Perceptive) equilibrated with 50 mM sodium acetate buffer (pH 5.0) every minute. After adsorbing at a flow rate of 30 mL and thoroughly washing with the buffer used for equilibration, elution was performed with a 0.3 M to 1.3 M sodium chloride linear concentration gradient. Fractions containing 24-76-residue betacellulin were collected, diluted 3-fold with 50 mM sodium acetate buffer (pH 4.5), and then equilibrated with this buffer, a TSKgel CM-5PW column (0.75 cm × 7.5 cm, Tosoh Corporation). The TSKgel CM-5PW column adsorbed with 24-76 residue betacellulin was eluted with a 0.3 M to 0.5 M sodium chloride linear gradient. Fractions containing 24-76 residue betacellulin were collected and adsorbed onto a TSKgel ODS-120T column (2.15 cm × 30 cm, Tosoh) equilibrated with 0.1% trifluoroacetic acid, 20% to 44% The 24-cell residue type betacellulin was eluted with an acetonitrile linear concentration gradient. The eluate was freeze-dried, dissolved in 5 mL of distilled water, passed through an acetic acid-type AG1-X8 column (1.0 cm × 10 cm, Nippon Bio-Rad), and then freeze-dried again to leave 24-76 residue. 0.4 mg of basic betacellulin was obtained.
[0070]
Example 19
Determination of the characteristics of betacellulin variants
The characteristics of 2-76 residue type betacellulin obtained in Example 3 and 24-76 residue type betacellulin obtained in Example 6 were determined as follows.
a) Analysis using SDS-polyacrylamide electrophoresis
The betacellulin variant and the 76-residue betacellulin prepared in Example 6 were mixed with a sample buffer (125 mM Tris-HCl, 1% sodium dodecyl sulfate, 15% glycerol, 5% 2-mercaptoethanol, 0.005% bromophenol blue. ), And electrophoresis was performed with Multigel 15/25 (first chemical). When the gel after electrophoresis was stained with Rapid CBB KANTO (Kanto Chemical Co., Inc.), all were almost single bands [FIG. 9].
b) Amino acid composition analysis
The betacellulin variant was subjected to gas phase hydrolysis with 6N hydrochloric acid containing 4% thioglycolic acid at 110 ° C. for 24 and 48 hours, and amino acid composition was determined using an amino acid analyzer (Hitachi L-8500A Amino Acid Analyzer). did. As a result, all the variants were in agreement with the amino acid composition predicted from the cDNA base sequence [Tables 8 and 9].
[0071]
[Table 8]
[0072]
[Table 9]
[0073]
c) N-terminal amino acid sequence analysis
N-terminal amino acid sequence analysis was determined using a gas phase protein sequencer (Applied Biosystems model 477A). As a result, all the variants were in agreement with the amino acid sequence predicted from the cDNA base sequence [Tables 10 and 11].
[0074]
[Table 10]
[0075]
[Table 11]
[0076]
d) C-terminal amino acid analysis
The C-terminal amino acid was determined by the gas phase hydrazine decomposition method (100 ° C., 6 hours) using an amino acid analyzer (Hitachi L-8500A Amino Acid Analyzer). In all the variants, valine was detected [Table 12, Table 13].
[Table 12]
[Table 13]
[0077]
Example 20
1) EGF binding assay using A431 cells
Human squamous cell carcinoma cell A431 cells, which are EGF receptor high expression strains, were used. 125 Cell growth promoting activity was measured by binding inhibitory activity against I-EGF.
That is, using Dulbecco's Modified Eagle MEM (DMEM) medium containing 10% fetal bovine serum, Five A431 cells suspended to a cell / mL were seeded in 100 μL each in a 96-well plate and cultured at 37 ° C. for 2 days in a carbon dioxide incubator (5% carbon dioxide, 95% air). Two days later, after washing three times with 200 μL / well of a binding medium containing 20 mM HEPES and 0.1% bovine serum albumin mixed in equal amounts of DMEM and F-12, various concentrations of unlabeled EGF, Example 15 2-76 residue betacellulin prepared in Example 18, 24-76 residue betacellulin prepared in Example 18, Met-76 residue betacellulin prepared in Example 6, or JP-A-10-191989. Met-80 residue betacellulin and 0.25 nM prepared by the described
2) Measurement of β-cell differentiation promoting activity using human placental alkaline phosphatase-expressing AR42J cells
PLAP-expressing AR42J cells were prepared from various concentrations of 2-76 residue betacellulin prepared in Example 15, 24-76 residue betacellulin prepared in Example 18, and Met-76 residue prepared in Example 6. Type betacellulin or Dulbecco's modified Eagle's MEM medium containing Met-80 residue betacellulin and 10% fetal bovine serum prepared by the method described in JP-A-10-191989. Five The cells were suspended to a cell / mL, 100 μL was seeded in a 96-well plate, and cultured for 5 days at 37 ° C. in a carbon dioxide incubator (5% carbon dioxide, 95% air). After 5 days, the culture supernatant was sampled and treated at 65 ° C. for 30 minutes, and then 50 μL was added in advance to 50 μL of 2 × SEAP (2M diethanolamine, 1 mM MgCl 2 2 , 20 mM homoarginine) was added to a 96-well microplate. 10 μL of 20 mg / mL p-nitrophenyl phosphoric acid (Sigma) was added and reacted at 37 ° C. for 16 hours. In all the variants, the ratio of EGF activity to BTC activity decreased to about 5% of Met-80 residue type betacellulin, which was the same as that of Met-76 residue type betacellulin, and the effect of N-terminal deletion was observed. I couldn't.
3) The results of 1) and 2) are summarized in [Table 14].
[Table 14]
[0078]
Example 21
Construction of hBTC50 modified molecule A expression plasmid pTB1985 in which three residues derived from hereregulin (Her) are inserted between Cys3-Cys4
Using pTB1976 as a template, (1) 5′-side primer PET-1: 5′-GAAATAATTTTGTTTACTACTTAAGAAGGGAG-3 ′ and 3′-side primer BTC-1: 5′-AGGAGGGGCGTCGAGGGGGTCTGCTCGCGCCA-3 ′, (2) 5′-side primer BTC-2 : 5'-TGGCCGAGCAGAACCCCTCGACGCCCCTCCT-3 'and 3'-side primer BTC-3: 5'-TCTATGCGCACCCGTTCTCGAGCACTGTTC-3' was used for PCR.
Next, PCR was performed using the mixture of the PCR products of (1) and (2) as a template and using the 5 ′ primer BT-95h and the 3 ′ primer BT-94h, and the sequence of Her between Cys3-Cys4 of hBTC50 A DNA fragment encoding modified molecule A in which three amino acids (Asn, Pro, Ser) were inserted was obtained. This DNA fragment was digested with NdeI and BamHI and then incorporated into the NdeI-BamHI site of pET-3c to prepare pTB1985.
[0079]
Example 22
Construction of hBTC50 modified molecule B expression plasmid pTB1987 in which N-
Using pTB1976 as a template, PCR was performed using 5 ′ primer BTC-7: 5′-TATACATAGAGAGCGCACTCTGAGTGCCCCAAGC-3 ′ and 3 ′ primer BT-94h, and 5 residues of EGF corresponding to the N-
[0080]
Example 23
Expression in E. coli
Under the control of the Φ10 promoter of T7 phage, plasmid pTB1976, plasmid pTB1985 and plasmid pTB1987 obtained in Reference Examples described later and in the above Examples were introduced into E. coli BL21 (DE3) / pLysS (Novagen) for expression. Each E. coli recombinant was cultured at 37 ° C. in LB medium containing 100 μg / ml ampicillin and 10 μg / ml chloramphenicol. At the time of the cret unit 160, isopropyl β-D-thiogalactopyranoside was added to a final concentration of 0.4 mM, and the culture was further continued at 37 ° C. for 4 hours. After incubation, the cells were collected by centrifugation and stored at −80 ° C. until extraction.
[0081]
Example 24
Purification of hBTC50, modified molecule A and modified molecule B
4-1) Preparation of E. coli inclusion bodies
The cells collected from 400 ml of the culture solution are suspended in 20 ml of 10 mM Tris-HCl (pH 8.0), 10% sucrose, 10 mM EDTA, frozen and thawed, and then placed in ice for 30 minutes to completely Cells were lysed. After sonication (10 sec, 3 times) under ice-cooling, the precipitate was collected again by centrifugation (9000 rpm, 15 min, 4 ° C .: Beckman). This washing operation was repeated three times to prepare inclusion bodies.
4-2) Protein extraction and refolding
The inclusion body obtained in 4-1) was added to 8 ml of 7M guanidine-HCl, 0.1M Tris-CH. Three The recombinant protein was extracted by suspending in COOH (pH 8.0), 1 mM EDTA, and gently stirring with a stirrer at 4 ° C. for 1 hour. Next, reduced glutathione was added to 0.1 M and the pH was adjusted to 8.4 with a NaOH solution, and then nitrogen gas was blown into the extract to replace the air. After standing at room temperature for 2 hours, 20 volumes of 10 mM Tris-CH Three Diluted with COOH (pH 8.0), 0.5 mM phenylmethylsulfonyl fluoride, 1 mM benzamidine. Oxidized glutathione was added to 0.5 mM to the supernatant after centrifugation (9000 rpm, 15 min, 25 ° C.) to remove insoluble matters, and the mixture was allowed to stand at room temperature for 16 hours. Subsequently, the centrifugation (9000 rpm, 15 min, 25 ° C.) supernatant was lyophilized and concentrated, followed by 50 mM Tris-CH at 4 ° C. Three Dialyzed against COOH (pH 5.5) and 1 mM EDTA (Spectra por: MWCO 1,000). After dialysis, the supernatant was centrifuged (9000 rpm, 15 min, 4 ° C.) through a cellulose acetate membrane (Millex GV, 0.22 um: Millipore) to remove insoluble matters.
4-3) Protein purification
The solution containing the refolded protein was applied to a cation exchange HPLC column (250 × 4.1 mm Id, Synchrom CM300, Synchropak) equilibrated with 50 mM sodium acetate (pH 5.5), and a NaCl concentration of 0 to 1M was applied. Protein was eluted and fractionated with a gradient. OD 280 Elution fractions monitored with 0.1% HCl, 1% CH Three C equilibrated with CN Four Reversed phase HPLC column (150 × 4.6 mm Id, Ultron 300 C Four : Chromatopacking Center), 1-40% CH Three Elute with a CN concentration gradient. Next, the peak fraction obtained by column chromatography was freeze-dried. The yields of modified molecules A and B were 78.7 μg and 103.1 μg, respectively.
4-4) Protein purity test
For the purpose of the purity test of the purified standard, C 18 15-30% CH over a reverse phase HPLC column (150 x 4.6 mm, ODS120T, Tosoh) Three Elution was performed with a CN concentration gradient, and the singleness of the peak patterns of the modified molecules A and B was confirmed. It was found that the purity of both proteins was 94% or more.
[0082]
Example 25
Measurement of cell growth promoting activity using 3T3 cells
According to the method described in Molecular and Cellular Biology, 8, 588, 1988, 3T3 A31-714
Using a Dulbecco's modified Eagle MEM medium containing 5% bovine serum, 100 μL of 3T3 A31-714
From this measurement result, the maximum uptake value of 80-residue betacellulin (standard product) is taken as 100%, and the concentration of hBTC50 and modified molecule (ED) when 50% activity is shown (ED 50 ) Is shown in [Table 15].
[Table 15]
[0083]
Example 26
Measurement of β-cell differentiation inducing activity using AR42J cells
One type selected from hBTC50, modified molecule A, modified molecule B prepared above and 80-residue betacellulin (hBTC80) prepared by the method described in JP-A-10-191989, and 10% fetal bovine serum A pancreatic cancer-derived cell line AR42J induced by a chemical carcinogen [Chiristophe; American Journal of Physiol., 266, G963, 1994] in a Dulbecco's modified Eagle MEM medium containing 10 Five The cells were suspended to a cell / mL, 500 μL was seeded on a chamber slide, and cultured at 37 ° C. for 5 days in a carbon dioxide incubator (5% carbon dioxide, 95% air). After 5 days, the cells were washed once with PBS, fixed with 10% formaldehyde, treated with 0.1% Triton X-100 for 5 minutes, Block Ace (Snow Brand, Japan) was added, and room temperature was maintained for 40 minutes. Blocking was performed. Anti-insulin antibody (advanced immunochemical) diluted with 10% Block Ace was added and reacted at room temperature for 40 minutes. 0.1% Triton X-100 was added and allowed to stand at room temperature for 5 minutes, and then washed 3 times with PBS. FITC (Fluorescein Isothiocyanate) labeled anti-mouse IgG antibody (Cappel) diluted with 10% Block Ace was added and reacted at room temperature for 40 minutes. 0.1% Triton X-100 was added and allowed to stand at room temperature for 5 minutes, then washed 3 times with PBS, and observed with a fluorescence microscope.
As a result, in the same manner as when hBTC80 was added, when hBTC50, modified molecule A, and modified molecule B were added, cells that were fluorescently stained, that is, cells differentiated into β-cells producing insulin were observed.
In addition, there was no difference in the appearance frequency of insulin-producing cells among hBTC80, hBTC50, modified molecule A, and modified molecule B.
[0084]
Example 27
Measurement of β cell differentiation inducing activity using PLAP-expressing AR42J cells
3-1) Construction of human placental alkaline phosphatase gene expression vector
The differentiation promoting activity into β cells was also carried out using AR42J cells transformed with an alkaline phosphatase gene linked as a reporter downstream of the insulin promoter. That is, cells differentiated into β-cells by betacellulin produce alkaline phosphatase, and the activity of promoting differentiation into β-cells can be quantitatively measured by measuring the activity of this alkaline phosphatase.
Genomic DNA was prepared from the rat tail according to a conventional method. Primer RI-1: 5′-AGAGTCAAGGATCCCCCAACCACT-3 ′ and primer RI-3: 5 ′ synthesized based on the previously reported nucleotide sequence of the rat insulin II gene promoter (GenBank: Accession No. J00748) using this DNA as a template -Insulin promoter region 0.75 Kb was amplified by PCR using AGCTGGTCACTTAGGGCTGGGG-3 '. Furthermore, PCR was performed using this PCR product as a template and using a primer RI-1Cla: 5′-GAATCGATAGAGCCAAGGATCCCCA-3 ′ and a primer RI-3Xho: 5′-GACTCGAGCTGGTCACTTAGGG-3 ′. The amplified 0.75 Kb DNA fragment is isolated, the nucleotide sequence of the cloned fragment is determined using the plasmid pTB1881 obtained by integrating into the pT7Blue vector (Novagen 69820-1), and it is a rat insulin II promoter It was confirmed. Plasmid pTB1881 was digested with Xho I-Cla I to obtain a 0.73 kb DNA fragment which is a rat insulin promoter. Next, an expression plasmid pTB1330 of 2.0 kb cDNA (J. Berger et al., Gene 66, 1 (1988)) encoding human placental alkaline phosphatase (PLAP) was digested with Xho I-Hind III. A 7 kb DNA fragment (including PLAP cDNA, SV40-derived splicing site and poly A addition site, pBR322-derived ori and ampicillin resistance gene) was isolated, and the aforementioned rat insulin promoter region 0.73 kb Xho I-Cla I fragment was isolated from T4 DNA ligase. Ligation by reaction yielded plasmid pTB1898.
[0085]
3-2) Construction of PLAP-expressing AR42J cells
Placing PLAP expression plasmids pTB1898 and Tn5 neo in AR42J cells r Plasmid pMCneopoly A (STRATAGENE) containing the gene is transfected with TransIT TM -Simultaneous introduction using LT1 (Mirus, PenVera Corporation). The cells after introduction were cultured in DMEM supplemented with 10% fetal bovine serum for 2 days, and then the culture was continued in place of a selective medium supplemented with 800 μg / mL of G418 (Geneticin, GIBCO BRL). Clones were isolated from cells that had grown to be G418 resistant by the limiting dilution method.
Cells of each clone were seeded in a 24-well plate and cultured for 4 days with and without the addition of 20 ng / mL of 80-residue BTC. The culture supernatant was collected and heat-treated at 65 ° C. for 30 minutes, Alkaline phosphatase activity was measured. A clone in which an increase in alkaline phosphatase activity was observed when 80-residue betacellulin was added was selected, and one clone AR71-104 was used for the following examination.
3-3) Measurement of β-cell differentiation inducing activity using PLAP-expressing AR42J cells
PLAP expression constructed in 3-2) above in Dulbecco's modified Eagle MEM medium containing various concentrations of hBTC50 prepared above, modified molecule A and modified molecule B, and 10% fetal bovine serum 3x10 AR42J cells Four The cells were suspended to a cell / mL, 100 μL was seeded in a 96-well plate, and cultured in a carbon dioxide incubator (5% carbon dioxide, 95% air) at 37 ° C. for 5 days. After 5 days, the culture supernatant was sampled and treated at 65 ° C. for 30 minutes, and then 50 μL of 50 μL of 2 × SEAP (2M diethanolamine, 1 mM MgCl 2 , 20 mM homoarginine) was added to a 96-well microplate. After maintaining at 37 ° C. for 10 minutes, 10 μL of 20 mg / mL p-nitrophenyl phosphoric acid (Sigma) was added and reacted at 37 ° C. for 16 hours. Absorbance A at 405 nm 405 Was measured.
Protein concentration required to show 50% activity when the maximum absorbance at the time of hBTC50 addition is 100% (ED 50 ) Is shown in [Table 16].
[Table 16]
[0086]
Reference example 1
Construction of 50-residue human betacellulin (hBTC50) expression plasmid pTB1976
Using plasmid pTB1516 (described in JP-A-6-87894; accession number FERM BP-3836, accession number IFO 15282) into which 80-residue hBTC cDNA has been incorporated as a template, primer BT-95h: 5'-AGCATATCGCGGAAAGCCCACTTCTCTAGGT-3 'and PCR was performed using BT-94h: 5′-CTGGATCCTAGTAAAAACAAGTCAACTCTCT-3 ′. A PCR product in which a translation initiation codon and an NdeI site were inserted at the 5 ′ end of the C-terminal 50 residue type of hBTC and a stop codon and a BamHI site were inserted at the 3 ′ end was digested with NdeI and BamHI, respectively, and the Φ10 promoter of T7 phage was The DNA Ligation Kit Ver. 2 (Takara) was used to construct the expression plasmid pTB1976 of hBTC50. The nucleotide sequence of the incorporated cDNA was confirmed by an ABI DNA sequencer (ABI377 DNA Sequencer).
An outline of the construction of plasmid pTB1976 is shown in FIG.
[0087]
【The invention's effect】
The betacellulin mutein of the present invention or a salt thereof is useful as an excellent therapeutic agent for diabetes because EGF activity is attenuated while maintaining BTC activity and there is no antigenic problem.
[0088]
[Sequence Listing]
[0089]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows the construction of a 77-residue type (C-
FIG. 2 shows the construction of a 76-residue type (C-terminal 4-residue deletion type) betacellulin expression plasmid.
FIG. 3 shows a diagram showing the results of electrophoresis of betacellulin mutein performed in Example 7.
FIG. 4 was performed in Example 8 Three The figure which shows the uptake | capture result to the cell of H-thymidine is shown.
FIG. 5 shows a fluorescence micrograph of cells differentiated into β-cells described in Example 9.
6 shows the results of the β cell differentiation promoting activity performed in Example 12. FIG.
FIG. 7 shows the construction of a 2-76 residue type (N-
FIG. 8 shows the construction of an expression plasmid for 24-cell residue type (N-terminal 23 residues, C-
FIG. 9 is a diagram showing the results of gel staining after electrophoresis performed in Example 19.
FIG. 10 shows an outline of the construction of plasmid pTB1976 described in Reference Example 1.
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