JP4530387B2 - プロテアーゼ活性を測定するために有用な融合タンパク質、dna分子、ベクター、および宿主細胞 - Google Patents
プロテアーゼ活性を測定するために有用な融合タンパク質、dna分子、ベクター、および宿主細胞 Download PDFInfo
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Description
(発明の分野)
本発明は、融合タンパク質、その融合タンパク質をコードするDNA分子、そのDNA分子を含むベクター、そのベクターで形質転換された宿主細胞、ならびにプロテアーゼ活性を測定するためにそれらを使用するための方法およびキットに関する。詳細には、本発明は、プロテアーゼ切断部位、リガンド結合ドメイン、およびDNA結合ドメインを有する融合タンパク質に関し、ここで、(1)この融合タンパク質のリガンド結合ドメインとのリガンドの結合は、この融合タンパク質のDNA結合ドメインの、レポーター遺伝子に作動可能に連結されるリガンド応答エレメント(「LRE」)への結合を媒介し;そしてここで、(2)この融合タンパク質は、発現モジュレータードメインを含むか、発現モジュレータードメインを有する第2のタンパク質と結合し、ここで、この発現モジュレータードメインは、レポーター遺伝子の転写を調節する。本発明はまた、この融合タンパク質をコードするDNA分子、適切なリガンド、ならびにプロモーター−レポーター遺伝子構築物およびこの融合タンパク質のDNA結合ドメインによって認識される少なくとも1つのLREを含むDNA分子を含む、プロテアーゼ活性をアッセイするためのキットに関する。これらのキット中のDNA分枝は、単離されうるか、または宿主細胞中に存在し得る。
【0002】
(発明の背景)
プロテアーゼは、細菌からウイルスそして哺乳動物までのほとんど全ての生存形態における生物学的プロセスの調節において、重要な役割を果たす。プロテアーゼは、例えば、消化、血液凝固、アポトーシス、免疫応答の活性化、酵素原活性化、ウイルス成熟、タンパク質分泌およびタンパク質輸送において、重要な機能を果たす。
【0003】
プロテアーゼは、アルツハイマー病、嚢胞性線維症、気腫、高血圧、腫瘍の浸潤および転移、ならびにウイルス関連疾患のような、いくつかの疾患の要因または原因として関連付けられている[例えば、Kim,T.W.ら、(1997)「Altternative Cleavage of Alzheimer−associated Presinilins During Apotosis by a Caspase−3 Family Protease」、Science 277:373−6;Lacana,Eら、(1997)「Disassociation of Apoptosis and Activation of IL−1 beta−converting Enzyme/Ced−3 Proteases by ALG−2 and Truncated Alzheimer’s gene ALG−3」、J.Immunol.158;5129−35;Birrer、P.,(1995)「Proteases and Antiprotease in Cystic Fibrosis:Pathogenic Considearations and Therapeutic Strategies」、Respiration 62:25−8;Patel,T.ら、(1996)「The Role of Proteases During Apoptosis」、FASEB J.10:587−97]。
【0004】
いくつかのウイルスゲノムもまた、ウイルス成熟プロセスにおいて重要であるプロテアーゼをコードする。例えば、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)のウイルスアスパルチルプロテアーゼは、Gagポリタンパク質およびPolポリタンパク質を含むHIVポリペプチドを切断する。
【0005】
別の例において、C型肝炎ウイルス(HCV)は、長いポリペプチド翻訳産物である、NH2−C−E1−E2−p7−NS2−NS3−NS4A−NS4B−NS5A−NS5B−COOHを生成し、これは、切断されて少なくとも10タンパク質を生成する。C、E1およびE2は、推定構造タンパク質であり、そして残りは、非構造(NS)タンパク質として公知である。これらのタンパク質のうちの1つは、セリンプロテアーゼ活性を有する70キロダルトンのタンパク質である、NS3である。NS3のプロテアーゼ活性は、この酵素のN末端の180アミノ酸中に唯一存在することが示されている。NS3プロテアーゼは、HCVポリペプチド(3/4A、4A/4B、4B/5A、および5A/5B)の非構造領域における4つの部位で切断する。別のタンパク質であるNS4Aは、54アミノ酸を有し、そしてNS3プロテアーゼの補因子として特徴付けられている[C.Faillaら、(1994)J.Virology 68:3753−3760]。NS4AのC末端の33アミノ酸は、3/4A部位および4B/5A部位での切断に必要であり、そして5A/5B部位での切断速度を加速する。いくつかの他のNS3セリンプロテアーゼ依存性切断部位配列は、HCVの種々の株において同定されている[A.Grakouiら、(1993)J.Virology 67:2832−2843(本明細書中に参考として援用される)]。
【0006】
ウイルスプロテアーゼ、細胞性プロテアーゼ、または微生物プロテアーゼの活性を、迅速かつ簡単なアッセイにおいて検出するための能力は、これらのプロテアーゼの生化学的特徴付け、ウイルス感染の検出、ならびに潜在的なインヒビターのスクリーニングおよび同定において重要である。
【0007】
いくつかのプロテアーゼアッセイは、当該分野で公知である。T.A.Smithら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA,88,5159−62頁(1991);B.Dasmahapatraら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA,89,4159−62(1992);およびM.G.Murrayら、Gene、134、123−128頁(1993)の各々は、酵母GAL4タンパク質を利用するプロテアーゼアッセイ系を記載する。これらの文献の各々は、GAL4のDNA結合ドメインと転写活性化ドメインとの間にプロテアーゼ切断部位を挿入することを記載する。共発現されたプロテアーゼによるこの部異の切断は、GAL4を転写不活性化にし、これは、この形質転換された酵母がガラクトースを代謝することを不可能にさせる。
【0008】
Y.Hirowatariら、Anal.Biochem.,225,113−120頁(1995)は、HCVプロテアーゼ活性を検出するためのアッセイを記載する。このアッセイにおいて、基質、HCVプロテアーゼおよびレポーター遺伝子が、COS細胞に同時トランスフェクトされる。この基質は、(HCV NS2)−(DHFR)−(HCV NS3切断部位)−Tax1からなる融合タンパク質である。このレポーター遺伝子は、HTLV−1長末端反復配列(LTR)の制御下のクロラムフェニコールトランスフェラーゼ(CAT)であり、発現後にその細胞核に存在する。未切断の基質は、HCV NS2部分に起因する小胞体の表面上の膜結合タンパク質として発現される。切断の際に、放出されるTax1タンパク質は、核に移行し、そしてHTLC−1 LTRに結合することによってCAT発現を活性化する。プロテアーゼ活性は、細胞溶解物中のCAT活性を測定することによって決定される。
【0009】
上記のアッセイの各々は、(1)活性プロテアーゼおよび基質の発現、ならびに(2)レポーター遺伝子構築物の転写を、同時に必要とする。これらのアッセイの構成的性質はしばしば、制御不可能な、所望しない効果を生じ得る。これらの効果は、このプロテアーゼの活性に関わる、誤誘導されたか、または不適切な結論を生じ得る。従って、誘導性であるか、または使用者によって容易に制御され得る、高感度かつ定量的なプロテアーゼアッセイの必要性が存在する。
【0010】
(発明の要旨)
本発明は、プロテアーゼの活性を測定するための融合タンパク質リガンド依存性転写アッセイにおいて有用な、新規な融合タンパク質、その融合タンパク質をコードするDNA分子、そのDNA分子を含むベクター、およびそのベクターを含む宿主細胞を提供することによって、この必要性を満たす。
【0011】
この新規な融合タンパク質は、プロテアーゼ切断部位、リガンド結合ドメイン、およびDNA結合ドメインをを含み、ここで、(1)リガンドの、この融合タンパク質のリガンド結合ドメインとの結合は、この融合タンパク質のDNA結合ドメインの、レポーター遺伝子に作動可能に連結されるLREへの結合を媒介し;そしてここで、(2)この融合タンパク質は、発現モジュレータードメインを含むか、発現モジュレータードメインを有する第2のタンパク質と結合し、ここで、この発現モジュレータードメインは、このレポーター遺伝子の転写を調節する。
【0012】
本発明の方法に従って、未切断の融合タンパク質のリガンド結合ドメインへのリガンドの結合は、別々の時点で、このレポーター遺伝子の転写活性化または抑制を開始する。この誘導可能性は、このアッセイをより良好に制御されるものにし、従って、より正確な結果を生じる。
【0013】
プロテアーゼ切断部位でのこの融合タンパク質の切断は、この発現モジュレータードメインが転写をポジティブまたはネガティブに調節することを妨げることによって、このレポーター遺伝子に転写を調節解除する。切断された融合タンパク質の量は、レポーター遺伝子のトランス活性化における増加または減少をアッセイすることによって定量され、このレポーター遺伝子の発現は、この融合タンパク質の発現調節ドメインによって調節されるプロモーターによって駆動される。
【0014】
本発明はまた、プロテアーゼに対する化合物の阻害活性を測定するための方法に関し、この方法は、その活性が試験される化合物の存在下または非存在下で融合タンパク質をプロテアーゼとともにインキュベートする工程、そのインキュベーションにリガンドを添加する工程、およびレポーター遺伝子から生成された遺伝子産物を定量する工程を包含する。
【0015】
本発明のなお別の実施態様は、2つのプロテアーゼまたは同じ切断部位を認識するプロテアーゼの変異体の活性を比較するための方法に関する。
【0016】
本発明はまた、プロテアーゼ活性をアッセイするためのキットに関し、このキットは、融合タンパク質をコードするDNA分子、そのDNA分子を含む融合タンパク質または宿主細胞を含み、ここでこのキットは、必要に応じて、プロテアーゼをコードするDNA分子、その発現がその融合タンパク質によって調節されるレポーター遺伝子を含むDNA分子、その融合タンパク質に会合し、その活性を調節するリガンド、およびこのキットを使用するための説明書を備える。好ましくは、キット中のDNA分子は、その発現を可能にするベクターに操作されている。本発明に従うキットは、以下からなる群から選択される、単一宿主細胞に形質転換される以下のDNA分子のいずれか1つまたは全てを含み得る:本発明の融合タンパク質をコードするDNA分子、プロテアーゼをコードするDNA分子、融合タンパク質についてのタンパク質結合パートナーをコードするDNA分子、およびプロモーター−レポーター遺伝子構築物を含むDNA分子。
【0017】
(発明の詳細な説明)
本発明は、プロテアーゼ活性を測定するための新規なツールおよび方法を提供する。プロテアーゼの活性は、転写アッセイにおいて、基質として新規な融合タンパク質を使用することによって測定され、ここで転写は、プロテアーゼおよび本発明の融合タンパク質がともにインキュベートされた後に、リガンドの添加により、不連続の時点にて活性化または抑制される。
【0018】
本発明は、以下を含む融合タンパク質を提供する:プロテアーゼ切断部位、リガンド結合ドメイン、およびDNA結合ドメイン、ここで(1)リガンドとこの融合タンパク質のリガンド結合ドメインとの会合は、この融合タンパク質のDNA結合ドメインの、レポーター遺伝子に作動可能に連結されたリガンド応答エレメント(「LRE」)への結合を媒介する;そしてここで、この融合タンパク質は、発現モジュレータードメインを含むか、または発現モジュレータードメインを有する第2のタンパク質と会合し、ここでこの発現モジュレータードメインは、レポーター遺伝子の転写を調節する。
【0019】
本発明に従うプロテアーゼ切断部位(本明細書中以後、「PCS」)は、本発明の融合タンパク質の一次配列に組み込まれたペプチドである。この部位は、タンパク質の任意のDNA結合ドメイン、リガンド結合ドメイン、または必要に応じて、発現モジュレータードメイン(存在する場合)に、そして任意の2つのこれらのドメインの間に位置し得る。
【0020】
タンパク質における切断部位の存在は、融合タンパク質のDNA結合ドメイン、リガンド結合ドメイン、または発現モジュレータードメイン(存在する場合)の活性を実質的に妨害しないべきである。
【0021】
プロテアーゼ切断部位が、融合タンパク質の上記のドメインの活性を実質的に妨害しないことを確実にするために、PCSを有する融合タンパク質の活性を、PCSを有しない同じ融合タンパク質の活性と、DNA結合を評価するためのゲルシフトアッセイまたは転写アッセイによって比較し得る(例えば、D.Latchman,(1995)Eukaryotic Transcription Factors,第2版、Academic Press:London)。
【0022】
また、プロテアーゼ切断部位は、切断した場合に、得られる融合タンパク質フラグメントは標的遺伝子の発現もレポーター遺伝子の発現も調節し得ないように、融合タンパク質に操作されるべきである。
【0023】
好ましくは、融合タンパク質基質内に位置する標的プロテアーゼ切断部位が1つのみ存在する。
【0024】
好ましい実施態様に従って、プロテアーゼ切断部位は、DNA結合ドメインと、融合タンパク質のエフェクターモジュレータードメインとの間に位置する。
【0025】
本発明の好ましい実施態様において、PCSは、HIV gagおよびgag/polポリタンパク質またはHCVタンパク質タンパク質においてプロセシング/プロテアーゼ切断部位を含むアミノ酸配列を有する。本発明のより好ましい実施態様において、HIV PCS部位は、配列番号1〜10からなる群より選択される(S.Pichuantesら、(1989)「Recombinant HIV1 Protease Secreted by Saccharomyces cerevisiae Correctly Processes Myristylated gag polyprotein」,Proteins: Structure,Function,and Genetics 6:324−337を参考として援用する)。本発明のより好ましい実施態様において、PCSは、HCV NS3セリンプロテアーゼまたはHIVアスパルチルプロテアーゼについての切断部位のアミノ酸配列を有する。本発明のなおより好ましい実施態様において、PCSは、HCV 5A/5Bプロテアーゼ切断部位のアミノ酸配列を有する。本発明のなおより好ましい実施態様において、5A/5Bプロテアーゼ切断部位は、配列番号10である。
【0026】
本発明の融合タンパク質の次の部分は、リガンド結合ドメイン(本明細書中以後、「LBD」)である。LBDは、リガンドに結合するペプチドドメインであり、ここでこのリガンド結合は、この融合タンパク質が、(1)LREに結合する(ここで、このエレメントは、レポーター遺伝子に作動可能に連結される);および/または(2)LREに対する得られる融合タンパク質−タンパク質結合パートナー複合体の結合の前の中間工程として、タンパク質結合パートナーに結合するために必要とされる。従って、融合タンパク質リガンド結合ドメインへのリガンド結合は、このレポーター遺伝子の発現の転写調節に必須である。
【0027】
本発明における使用に適切なリガンド結合ドメインは、リガンド結合の際に転写を開始または抑制する転写因子のリガンド結合ドメインに由来し得る。このような転写因子としては、以下が挙げられる:ホルモンレセプター(Freedman,L.P.,1998、「Molecular Biology of Steroid and Nuclear Hormone Receptors」,Progress in Gene Expression,Boston:Birkhauser;Tsai,M−J.,1994、「Mechanism of Steroid Hormone Regulation of Gene Transcription」,Molecular Biology Intelligence Unit,Austin:R.G.Landes Co.;Eggert,M.ら、「The Glucocorticoid Hormone Receptor」,Inducible Gene Expression,第2巻(1995)Birkhauser:Boston,Massachusetts,P.A.Baeuerle編、131−156頁;Piedrafita,F.J.およびM.Pfahl,「The Thyroid Hormone Receptors」,Inducible Gene Expression、第2巻(1995)Birkhauser:Boston,Massachusetts,P.A.Baeuerle編、157−185頁;Keaveney M.およびH.G.Stunneberg,「Retinoic Acid Receptors」,Inducible Gene Expression、第2巻(1995)Birkhauser:Boston,Massachusetts,P.A.Baeuerle編、187−242頁(これらの各々を、本明細書中で参考として援用する);炭水化物応答性転写因子;メタロチオネイン(MT)遺伝子;オーファンレセプター;テトラサイクリン誘導性転写因子;IPTG誘導性転写因子;ダイオキシンレセプター;およびアリール炭水化物レセプター。
【0028】
本発明の好ましい実施態様において、リガンド結合ドメインは、ステロイド/甲状腺ホルモンレセプタースーパーファミリーのリガンド結合ドメインに由来する。ステロイドおよび核レセプターリガンド結合ドメインをコードするアミノ酸配列は、当該分野で周知である(例えば、S.Simons,(1998)「Structure and Function of the Steroid and Nuclear Receptor Ligand Binding Domain」,Molecular Biology of Steroid and Nuclear Hormone Receptors:Progress in Gene Expression,Birkhauser:Boston,MA.(この開示を本明細書中で参考として援用する)を参照のこと)。より好ましい実施態様において、リガンド結合ドメインは、エクジソンレセプターに由来する。
【0029】
本発明のさらなる実施態様において、転写因子由来のリガンド結合ドメインは、異なるリガンドに結合するように、本発明の融合タンパク質において改変され得る。例えば、ヒトプロゲステロンレセプターリガンド結合ドメインは、抗プロゲステロン化合物RU486(Wang,Y.ら、(1997)「Positive and Negative Regulation of Gene Expression in Eukaryotic Cells with an Inducible Transcriptional Regulator」,Gene Ther. 4:432−41(その開示を、本明細書中で参考として援用する))を結合し得るように変異され得る。このようなRU486誘導性GAL4 DNA結合ドメイン融合タンパク質は、本発明における使用が意図される。
【0030】
DNA結合ドメイン(本明細書中以後、「DBD」)とは、特定のヌクレオチド配列(例えば、DNAエレメントまたはLRE)を認識し、かつそれに結合する、本発明に従う融合タンパク質におけるペプチド配列をいう。本発明に従って有用なDNA結合ドメインは、DNA結合タンパク質(例えば、転写因子)のDNA結合ドメインに由来し得る。
【0031】
好ましい実施態様において、これらのDNA結合タンパク質は、DNAを直接結合しかつ転写を開始または抑制する転写因子である。このような転写因子は、当該分野で周知である(McKnight,S.L.およびK.R.Yamamoto,1992、「Transcriptional Regulation」、Cold Spring Harbor Monograph Series,Plainview,New York:Cold Spring Harbor Laboratory Press;Latchman,D.S.,1995、Eukaryotic Transcription Factors,San Diego:Academic Press,第2版;Latchman,D.S.,1993,「Transcription Factors:A Practical Approach」、The Practical Approach Series,New York:IRL Press at Oxford University Press;Papavassiliou,A.,(1997)「Transcription Factors in Eukaryotes」、Molecular Biology Intelligence Unit,New York:Chapman&Hall;Eckstein,F.およびD.M.J.Lilley,1997,「Mechanisms of Transcription」、Nucleic Acids and Molecular Biology,第11巻、New York:Springer−Verlag(これらの開示を、本明細書中で参考として援用する)。
【0032】
本発明における使用が意図される好ましいDNA結合ドメインとしては、以下の転写因子のDNA結合ドメインが挙げられる:ホメオボックスタンパク質、ジンクフィンガータンパク質(Sluyser,M.,1993,Zinc Finger Proteins in Oncogenesis:DNA Binding and Gene Regulation,New York:New York Academy of Science)、ヘリックス−ターン−ヘリックスタンパク質、ヘリックス−ループ−ヘリックスタンパク質(例えば、Littlewood,Trevor D.,1998、Helix−Loop−Helix Transcription Factors,第3版、New York:Oxford University Press)、ロイシンジッパータンパク質(例えば、Hurst、H.C.,1996,Leucine Zippers:Transcription Factors,第3版、San Diego:Academic Press)、GAL4タンパク質、ホルモンレセプター、オーファンレセプター、およびE.coli転写因子(例えば、ラクトースオペロンリプレッサー)、テトラサイクリン制御トランスアクチベーター、およびFadR。
【0033】
本発明はまた、メタロチオネイン(MT)遺伝子の転写を調節する金属結合DNA結合タンパク質のDBDの使用を意図する。このような金属結合DNA結合タンパク質としては、MTF−1、ACE1、およびAMT1が挙げられる(Heuchel,R.ら、「Transcriptional Regulation by Heavy Metals,Exemplified at the Metallothionein Genes」、Inducible Gene Expression,第1巻(1995)Brikhauser:Boston,Massachusetts.P.A.Baeuerle編、206−240頁)。
【0034】
本発明の好ましいより実施態様において、DNA結合ドメインは、レセプターのステロイド/甲状腺スーパーファミリーのメンバーから得られる。レセプターのステロイド/甲状腺スーパーファミリーのメンバーは、リガンド依存性転写因子として機能するホルモン結合タンパク質として当該分野で公知である。そのメンバーとしては、特異的天然のリガンドがまだ同定されていないレセプターのステロイド/甲状腺スーパーファミリーの同定されたメンバーが挙げられる(本明細書中で「オーファンレセプター」といわれる)(B.M.Forman,(1998)「Orphan Nuclear Receptors and Their Ligands」、Molecular Biology of Steroid and Nuclear Hormone Receptors,L.P.Freedman編、Birhauser:Boston,281−305頁)。
【0035】
本発明における使用に有用なオーファンレセプターのメンバーとしては、HNF4、COUPファミリーのレセプターおよびCOUP様レセプター、ペルオキシソーム増殖因子活性化レセプター(PRAR)、昆虫に由来するKnirpsおよびKnirps関連レセプター、ならびにそれらの様々なアイソフォームが挙げられる。
【0036】
このようなDBDをコードするアミノ酸配列は、当該分野で周知である(F.Rastinejad,(1998)「Structure and Function of the Steroid and Nuclear Receptor DNA Binding Domains」、Molecular Biology of Steroid and Nuclear Hormone Receptors:Progress in Gene Expression Birkhauser:Boston,MA.(この開示を本明細書中で参考として援用する)。
【0037】
本発明の融合タンパク質において使用されるLBDと同様に、本発明のDNA結合ドメインは、ソース転写因子に存在する配列から、異なるLREを認識するように改変され得る。例えば、ステロイド/甲状腺ファミリーメンバーのDNA結合ドメインのアミノ酸配列は、DNA結合ドメインが別のステロイド/甲状腺ファミリーのメンバーによって認識されるLREに結合するように改変され得る。例えば、ステロイド/甲状腺ファミリーのメンバーの「Pボックス」アミノ酸配列(すなわち、代表的には、第1のジンクフィンガーとリンカー領域との接合部に位置するDNA結合ドメインにおける領域)の改変が、本発明によって意図される(Umesonoら、(1989)Cell 57:1139−1146、特に図2および表1;この開示を本明細書中で参考として援用する)。
【0038】
好ましい実施態様において、DNA結合ドメインは、Drosophilaエクジソンレセプターに由来し、ここでアミノ酸配列EGCKG(配列番号23)を有するエクジソンレセプターのPボックスは、アミノ酸配列GSCKV(配列番号24)と置換される。新たなPボックス配列GSCKVは、エクジソンレセプターにLRE−AGGTCA−の代わりにLRE−AGAACAを認識させる。
【0039】
本発明の融合タンパク質のLBDおよび/またはDBDを提供するに特に有用なレセプターのステロイド/甲状腺スーパーファミリーのメンバーとしては、以下のようなステロイドレセプターが挙げられる:グルココルチロイドレセプター(GR)、ミネラルコルチコイドレセプター(MR);エストロゲンレセプター(ER);hPR−AまたはhPR−Bのようなプロゲステロンレセプター(PR);アンドロゲンレセプター(AR);ビタミンD3レセプター(VDR);レチノイン酸レセプター(例えば、RARα、RARβ、またはRARγ)およびレチノイドXレセプター(例えば、RXRα、RXRβ、またはRXRγ)のようなレチノイドレセプター;TRαおよびTRβのような甲状腺レセプター(TR);エクジソンレセプターのような昆虫に由来するレセプター;ならびにそれらのアイソフォーム。
【0040】
1つの好ましい実施態様に従って、本発明の融合タンパク質は、リガンド結合ドメインの付近もしくは隣に操作されるDNA結合ドメインを含み、そしてこの2つのドメインはいずれもPCSを含まず、この2つのドメイン間に位置するPCSでもない。
【0041】
本発明の融合タンパク質の任意成分は、発現モジュレータードメインである。上記のように、発現モジュレータードメインが融合タンパク質上に存在しない場合、発現モジュレータードメインは、融合タンパク質と会合するタンパク質上に存在しなければならない。
【0042】
本発明における使用が意図される発現モジュレータードメイン(融合タンパク質の一部または融合タンパク質と会合する別のタンパク質のいずれかとして)は、代表的には、DNA結合タンパク質(例えば、転写因子)に由来する。これらの配列は、転写に必要な他の転写因子との相互作用を介して、転写を活性化または抑制することが、当該分野で公知である。
【0043】
発現モジュレータードメインが融合タンパク質に結合する第2のタンパク質内に存在する実施態様において、その第2のタンパク質は、本発明の融合タンパク質およびそのリガンドの非存在下で転写を増加または減少させるべきである。発現モジュレータードメインが融合タンパク質内に存在する実施態様において、発現モジュレータードメインは、好ましくは、DNA結合ドメインの位置と反対の末端に配置される。
【0044】
本発明の好ましい実施態様において、発現モジュレータードメインは、その活性を抑制するのとは反対に、転写を活性化する。このような活性化ドメインとしては、以下が挙げられる:ステロイド/甲状腺スーパーファミリーのレセプターにおいて活性化ドメインをコードするN末端領域、ウイルス転写因子の活性化ドメイン、酵母GCN4活性化ドメインまたはGAL4活性化ドメイン(K.Struhl,「Yeast GCN4 Transcriptional Activator Protein」、Transcriptional Regulation,S.L.McKnightおよびK.R.Yamamoto編、Cold Spring Harbor Laboratory Press(1992)、833−859頁;A.A.F.Gannら、「GAL11,GAL11P,and the Action of GAL4」、Transcriptional Regulation,S.L.McKnightおよびK.R.Yamamoto編、Cold Spring Harbor Laboratory Press(1992)、931−946頁;K.J.MartinおよびM.R.Green,「Transcriptional Activation by Viral Immediate−Early Proteins:Variations on a Common Theme」、Transcriptional Regulation,S.L.McKnightおよびK.R.Yamamoto編、Cold Spring Harbor Laboratory Press(1992)、695−725頁;これらの開示を本明細書中で参考として援用する)。
【0045】
別の好ましい実施態様では、この発現調節ドメインは、融合タンパク質の一部である。ましてなおさら好ましいのは、発現調節ドメインが、VP16タンパク質のN末端活性化ドメインである場合である。
【0046】
リガンド結合ドメイン、DNA結合ドメインおよび発現モジュレータードメインが、同じ転写因子に由来する必要がないことが理解されるべきである。
【0047】
例えば、レチノイン酸レセプターのDNA結合ドメイン、およびビタミンDレセプター(VDR)のリガンド結合ドメインを含むキメラが、作製され得る(Pemrick,S.,ら、(1998)「Characterization of the Chimeric Retinoic Acid Receptor RARα/VDR」、Leukemia 12:554−562)か、またはJun DNA結合ドメインを含むキメラは、エストロゲンレセプターリガンド結合ドメインおよび発現モジュレーター活性化ドメインに融合され得る(Kruse,U.ら、(1997)「Hormone−regulatable Neoplastic Transformation Induced by a Jun−Estrogen Receptor Chimera」、PNAS USA 94:12396−12400)。
【0048】
他の例は、lacR DNA結合ドメインとVP16活性化ドメインとの融合を含む。これは、LRE、lacOに結合するためにIPTGを必要とする融合タンパク質を作製する[Labow,M.ら、(1990)Mol.Cell.Biol.10:3343−3356]。別の例では、tetRタンパク質とVP16活性化ドメインとの融合は、細胞中およびトランスジェニック動物中においてテトラサイクリンの存在下で、LRE、tetOから放出する融合タンパク質を作製する[Gossen,M.およびH.Bujard,(1992)[Tight Control of Gene Expression in Mammalian Cells by Tetracycline−Responsive Promoters」、PNAS USA 89:5547−5551;Furth,P.A.ら、(1994)「Temporal Control of Gene Expression in Transgenic Mice by a Tetracycline−Responsive Promoter」PNAS USA 89:9302−9306]。本発明に従うtetR−VP16融合タンパク質は、そのDNA結合ドメイン中にプロテアーゼ切断部位を含み得る。その結果、PCSが切断される場合に、DNA結合が排除される。従って、テトラサイクリンの添加の際に、未切断融合タンパク質は、tetOからトランス活性化し続け、一方切断された融合タンパク質は、不活化する。
【0049】
本発明の好ましい実施態様は、単純ヘルペスウイルスのVP16活性化ドメインと、ステロイド/甲状腺レセプタースーパーファミリーのメンバーのリガンド結合ドメインと、ステロイド/甲状腺レセプタースーパーファミリーのメンバーのDBDとの融合である。より好ましい実施態様では、ステロイド/甲状腺レセプタースーパーファミリーのメンバーは、エクジソンレセプターである。
【0050】
上記のように、本発明はまた、DNAを結合するために、あるいはそのLREへの融合タンパク質の結合の特異性または結合の親和性を増加させるために、タンパク質結合パートナー(「PBP」)との接触を必要とする融合タンパク質を意図する。従って、本発明に従うタンパク質結合パートナーは、本発明の融合タンパク質に結合し、そして融合タンパク質のDNA結合ドメインの結合の特定のLREへの親和性または特異性を増加させるタンパク質である。タンパク質結合パートナーは、レポーター遺伝子に作動可能に連結される特定のDNAエレメントにもまた結合するタンパク質である。本発明の融合タンパク質が、DNA結合の親和性または特異性を増加させるためにタンパク質結合パートナーを必要とする場合、それは、融合タンパク質がPBPと相互作用するために二量体化ドメインを含むことを保証することが望ましい。
【0051】
本発明の融合タンパク質の二量体化ドメインと相互作用するために適切であり得るタンパク質結合パートナーは、当該分野で公知である。「例えば、T.D.LittlewoodおよびG.I.Evan(1998)「Structure/Function Relationships of HLH Proteins」、Helix−Loop−Helix Transcription Factors、第3版、New York:Oxford University Press,27−41頁;Hurst,H.C.,1996,Leucine Zippers:Transcription Factors、第3版、San Diego:Academic Press、27−29頁;およびL.P.Freedman編、(1998)Molecular Biology of Steroid an Nuclear Hormon Receptors:Progress in Gene Expression,Birkhauser:Boston,MA.]。
【0052】
例えば、いくつかの塩基性(basic)−へリックス−ループ−へリックス(bHLH)転写因子のヘテロ二量体パートナーは、当該分野で公知である。[Littlewood,Trevor D.,1998,Helix−Loop−Helix Transcription Factors、第3版、New York:Oxford University Press)37−41頁]。より詳細な例では、bHLH転写因子(例えば、リガンド依存性ダイオキシンレセプターおよびアリール炭化水素レセプター(AHR))は、AHR核トランスロケータータンパク質(ARNT)とへテロ二量体化する。[Whitelaw,M.L.ら、(1994)「Identification of Transactivation and Repression Function of the Dioxin Receptor and Its Basic Helix−Loop−Helix/PAS Partner Factor Arnt:Inducible Versus Constitutive Modes of Regulation」、Mol.Cell.Bio.14:8343−8355]。
【0053】
別の例は、ステロイド/甲状腺ファミリーのレセプターをお互いに、または他の非ステロイド/甲状腺ファミリーのメンバーと、二量体化する能力を有するステロイド/甲状腺ファミリーのレセプターである(例えば、Rheeら、(1995)「Retinoid X−Receptor−alpha and Apolipoprotein AI Regulatory Protein 1 Differentially Modulate 3,5,3’−Triiodothyronine−Induced Transcription」,Endocrinology 136:2697−704;Liら、(1997)「Coexpression of Nuclear Receptors Partners Increases Their Solubility and Biological Activities」,PNAS USA 94:2278−83)」。
【0054】
なお別の例は、いくつかの他のタンパク質と二量体化するbZIP因子である。[例えば、H.C.Hurst,Leucine Zippers:Transcription Factors、第3版、London:Academic Press,(1996),28頁]。
【0055】
本発明のタンパク質を含むこのようなヘテロ二量体およびホモ二量体が意図される。
【0056】
本発明の好ましい実施態様では、P−ボックス修飾エクジソンレセプターは、哺乳動物RXRとヘテロ二量体化する。
【0057】
細胞転写アッセイにおける使用のための本発明の融合タンパク質は、宿主細胞の核に局在するべきである。本発明の融合タンパク質のドメイン内に既に存在する核局在化シグナルは、核局在化シグナルを提供し得る。あるいは、当該分野で公知の核局在化シグナルは、核局在化を保証するように融合タンパク質へと操作され得る。[例えば、D.B.DeFranco,(1998)「Subcellular and Subnuclear Trafficking of Steroid Receptors」,Molecular Biology of Steroid and Nuclear Hormone Receptors:Progress in Gene Expression,Birkhauser:Boston,MA;Guiochon−Mantel Aら、(1996)、「The Ernst Schering Poster Award.Intracellular Traffic of Steroid Hormone Receptors」,J.Steroid Biochem.Mol.Biol.56:3−9,これらの開示は、本明細書中で参考として援用される]。
【0058】
本発明の方法の代替的実施態様では、融合タンパク質は、リガンド結合ドメインを欠く。詳細には、この実施態様では、融合タンパク質は、(1)DNA結合ドメインおよび(2)プロテアーゼ切断部位を含む。これらの方法では、融合タンパク質の転写活性は、転写環境の温度を変化させることか、または転写事象が生じる細胞にストレスを引き起こすことによって誘導し得る。例えば、熱ショック因子(「HSF」)の、その応答エレメントであるHSEに対する高親和性結合は、熱ショック刺激に依存する。[例えば、J.LisおよびC.Wu、「Heat Shock Factor」,Transcriptional Regulation,S.L.McKnightおよびK.R.Yamamoto編、Cold Spring Harbor Laboratory Press(1992)、907−930頁;D.S.Latchman,「Transcription Factors and Inducible Gene Expression」,Eukaryotic Transcription Factors、第2版、London:Academic Press Limited,(1995)71−78頁]。
【0059】
目的のプロテアーゼ切断部位は、HSFタンパク質へと操作され得、その結果切断されたHSF融合タンパク質の転写活性は、熱による刺激後の切断されないHSF融合タンパク質と比べてより低いかまたは無視できる。
【0060】
本発明の方法によって意図される本発明の融合タンパク質の使用、DNA分子およびベクターは、細胞性転写反応およびインビトロ転写反応を含む。
【0061】
細胞において転写アッセイを行うための方法は公知である[例えば、R.WhiteおよびM.Parker,「Analysis of Cloned Factors」、Transcription Factors:A Practical Approach,D.S.Latchman編、IRL Press:Oxford(1993)145−152頁;F.M.Ausbelら編、Current Protocols in Molecular Biology,Greene Publishing Associates & Wiley−Interscience:New York(1991);Sambrookら、Molecular Cloning:A Laboratory Manual 第2版、Cold Spring Harbor Laboratory Press(1989)]。簡単には、本発明の融合タンパク質をコードするDNA、レポータープラスミド、プロテアーゼ、および、必要に応じて、発現モジュレータードメインを有する第2のタンパク質が細胞へと導入される。次いで、融合タンパク質の転写活性は、リガンドを添加することによってか、または細胞の環境を変化させる(例えば、細胞の環境の温度を変化させる)ことによって誘導される。mRNAの量、レポータータンパク質の量、またはレポータータンパク質の活性は、当該分野で公知の標準的な技術を用いて測定される。プロテアーゼの非存在下での転写は、プロテアーゼの存在下での転写と比較され得る。
【0062】
インビトロでの転写反応を行うための方法もまた公知である[Sierra,F.ら、「In vitro Transcription with Nuclear Extracts from Differentiated Tissues,「Gene Transcription:A Practical Approach(1993),Oxford University Press:Walton Street,Oxford,D.HamesおよびS.Higgins編、125−152頁;Snoek,R.ら、(1996)「Induction of Cell−Free,In Vitro Transcription by Recombinant Androgen Receptor Peptides」,J.Steroid Biochem.Molec.Biol.59:243−250;Dignam,J.D.ら、(1992)「Preparation of Nuclear and Cytoplasmic Extracts from Mammalian Cells」、Current Protocols in Molecular Biology(F.A.Ausubelら編)Jhon Wiley and Sons:New York 12.1.1−12.1.9頁;Klein−Hitpass,L.ら、(1990)「The Progesterone Receptor Stimulates Cell−Free Transcription by Enhancing the Formation of a Stable Preinitiation Complex」,Cell 60:247−257]。
【0063】
簡単には、インビトロでの転写反応を補助することが示されているプロトコルにより調製された細胞抽出物が調製される。精製タンパク質または部分的精製タンパク質は、レポータープラスミドと共に細胞抽出物に添加される。このような精製タンパク質または部分的精製タンパク質(例えば、本発明の融合タンパク質)は、融合タンパク質をコードするDNAを導入された細胞(例えば、バキュロウイルス感染によるSF9細胞、植物細胞、酵母細胞、哺乳動物細胞、および細菌細胞)中での過剰発現によって産生され得る。タンパク質(例えば、プロテアーゼ)および、必要に応じて、発現調節ドメインおよび/またはタンパク質結合パートナーを有する第2のタンパク質はまた、これらを精製する当該分野で公知の方法を用いてこれらの本来の供給源から調製され得る。
【0064】
次いで、融合タンパク質の転写活性は、リガンドを添加することによって誘導される。産生されたmRNAの量、産生されたレポータータンパク質の量、またはレポータータンパク質の活性は、当該分野で公知の標準的な技術を用いて測定される。プロテアーゼの存在下での転写は、プロテアーゼの非存在下での転写と比較され得る。
【0065】
本発明はまた、阻害性のプロテアーゼ活性について化合物をスクリーニングするための方法を提供する。スクリーニングされるべき化合物は、リガンドが添加されるのと同時に添加され得るか、または融合タンパク質とプロテアーゼの最初の発現/インキュベーションの間に添加され得る。このプロテアーゼの最高の阻害を達成するために必要な化合物の最適なレベルは、化合物の滴定によって決定され得る。
【0066】
本発明はまた、同一のプロテアーゼ切断部位を認識する2つのプロテアーゼの活性を比較するための方法を提供する。この方法は、変異体プロテアーゼの活性と非変異体プロテアーゼ(例えば、患者由来のHIVアスパルチルプロテアーゼ)の活性を比較するために有用である。
【0067】
本発明はまた、異なるプロテアーゼ切断部位に対するプロテアーゼの活性を比較するための方法を提供する。この方法は、所定のプロテアーゼの基質特異性を決定するために有用である。
【0068】
本発明はまた、プロテアーゼ活性をアッセイするためのキットを提供する。このキットが、レポーター遺伝子のインビトロでの転写アッセイに用いられる場合、このキットは、インビトロでの転写抽出物、レポーター遺伝子を含む上記のようなベクター、リガンドの供給、および使用説明書を含み得る。必要に応じて、これは本発明の融合タンパク質、発現モジュレータードメインを含む第2のタンパク質、および/または細菌、昆虫細胞、哺乳動物細胞、および酵母を含む供給源から発現されるプロテアーゼの供給を提供し得る。
【0069】
このキットが、細胞転写アッセイに用いられる場合、このキットは、本発明の融合タンパク質をコードするDNA配列および上記のようなレポータープラスミドをコードするベクター、そのタンパク質のDNA配列によりコードされる上記融合タンパク質と会合しかつその活性を調節するリガンド;ならびにプロテアーゼ活性をアッセイするために上記キットを使用するための使用説明書を含み得る。
【0070】
本発明の方法において特に有用であるプロテアーゼは、症状または疾患の発症に寄与するプロテアーゼである。例えば、消化、血液凝固、アポトーシス、免疫応答の活性化、チモーゲン活性、ウイルス成熟、タンパク質分泌およびタンパク質輸送に関与するプロテアーゼ。本発明の1つの実施態様では、目的のプロテアーゼは、アルツハイマー病、嚢胞性線維症、気腫、高血圧症、腫瘍の侵襲および転移ならびにウイルス関連疾患に関与するものである。本発明の好ましい実施態様に従って、このプロテアーゼは、HIVアスパルチルプロテアーゼおよびHCV NS3プロテアーゼ、ならびにそれらの活性フラグメントまたは融合タンパク質である。
【0071】
本発明の1つの実施態様では、融合タンパク質をコードするDNA分子、PBP、プロテアーゼ、および発現モジュレータードメインを含む第2のタンパク質のいずれか1つまたは全ては、タンパク質の精製またはその発現の同定を容易にするための、さらなるポリペプチド配列を提供するように、さらに改変され得る。例えば、このようなポリペプチド配列は、抗体を結合するためのエピトープ、タンパク質Aビーズを結合するための抗体のFc部分、グルタチオンSトランスフェラーゼ、マルトース結合タンパク質、His(n)、FLAG、およびStrep−タグを含み得る。これらのスクリーニング可能なタグは、当該分野で全て周知であり、そして当業者に完全に利用可能である。
【0072】
本発明のタンパク質の過剰発現に有用ないくつかのベクターは、酵母、昆虫細胞、細菌、酵母、植物細胞、および哺乳動物細胞における発現について市販されているか、または公知である。
【0073】
本発明の方法に従って有用な宿主細胞は、当該分野で周知である。外来のプロテアーゼの活性が研究される場合、宿主細胞は、標的とされるプロテアーゼ切断部位を認識する高レベルの内在性のプロテアーゼを発現しないことが望ましい。適切な宿主細胞としては、CHO細胞;HeLa細胞;肝臓細胞;CV−1細胞;P19細胞;NT2/D1細胞;マウスL細胞;アフリカミドリザル(African Green monkey)腎臓細胞(例えば、COS−7細胞または他のCOS細胞);ヒト胎児性腎臓細胞(例えば、HEK 293);DG44細胞、ltk細胞、マウスNIH 3T3細胞および酵母細胞が挙げられ得る。この宿主細胞は、一過性のトランスフェクト細胞株または安定な形質転換細胞株であり得る。本発明の好ましい実施態様では、この宿主細胞は、肝臓細胞株由来のCOS細胞である。
【0074】
本発明の方法における使用のために適切なリガンドは、当該分野で周知である。このリガンドは、融合タンパク質のリガンド結合ドメインが由来する転写因子のリガンド結合ドメイン、または改変されたそれらのリガンド結合ドメイン(上記を参照のこと)に結合すべきである。好ましくは、このリガンドは、融合タンパク質についてのLREが、プロモーターおよびレポーター遺伝子を含むベクターに、スプライスまたは挿入されない(ここで、LREは、プロモーターに、リガンドに機能的に応答するようにプロモーターからの転写活性を作る様式で、連結される)限り、プロモーターからの転写を実質的に増強しないか、または抑制しない。
【0075】
使用するリガンドの選択は、使用される融合タンパク質のリガンド結合ドメインに必然的に依存する。例えば、金属結合DNA融合タンパク質と共に使用するために適切なリガンドとしては、亜鉛、カドミウム、および銅が挙げられ得る。
【0076】
例えば、ステロイド結合融合タンパク質、または改変されたステロイド結合融合タンパク質と共に使用するために適切なリガンドは、アンドロゲン、糖質コルチコイド、鉱質コルチコイド、甲状腺ホルモン、エストロゲン、プロゲステロン、プロゲストゲン、レチノイン酸、ビタミンD3、20−ヒドロキシ−エクジソン、ポナステロン(ponasterone)A、26−ヨードポナステロンA、ミュリステロン(muristeron)A、イノステロン、26−メシリノコステロン、ミフェプリストン(RU 486)およびそれらのアナログを含み得る。
【0077】
本明細書中で用いられる場合、アンドロゲンは、ジヒドロキシテストステロンおよびメチルトリエノロンを含むそれらのアナログを含む。
【0078】
本明細書中で用いられる場合、糖質コルチコイドホルモンは、コルチゾール、ヒドロコルチゾン、およびコルチコステロン、ならびにデキサメタゾン、デオキシコルチコステロン、およびトリアムシノロンアセトニドを含むそれらのアナログを含む。
【0079】
本明細書中で用いられる場合、鉱質コルチコイドは、アルドステロン、コリコステロン(coricosterone)およびデオキシコルチコステロンを含む。
【0080】
本明細書中で用いられる場合、甲状腺ホルモンは、サイロキシン(T4)およびトリヨードサイロニン(triodothyronine)(T3)を含む。
【0081】
本明細書中で用いられる場合、エストロゲンは、エストラジオール−17β、およびジエチルスチルベストロールを含むそれらのアナログを含む。
【0082】
本明細書中で用いられる場合、プロゲストゲンは、プロメゲストロン(promegestrone)を含むプロゲステロンのアナログを含む。
【0083】
テトラサイクリン誘導性融合タンパク質に適切なリガンドは、テトラサイクリンおよびそれらのアナログを含む。
【0084】
糖質誘導性融合タンパク質に適切なリガンドは、アラビノース、ラクトース、およびイソプロピルβ−D−チオガラクトシド(IPTG)を含む。
【0085】
アリール炭化水素誘導性融合タンパク質に適切なリガンドは、ダイオキシンを含む。
【0086】
オーファンレセプターに適切なリガンドは、以下を含む:RXRレセプターについてフィチン酸、9−シスレチノイン酸、およびLG100268;PPARαレセプターについて8S−HETEおよびWy14,643;PPARγレセプターについて15−デオキシ−Δ12,14−PGJ2およびBRL 49653;PPARδレセプターについてリノール酸およびカルバ−プロスタサイクリン(carba−prostacyclin);FXRレセプターについてファルネソール;ならびにLXRレセプターについて24(S),25−エポキシコレステロール。[B.M.Forman,(1998)「OrphanNuclear Receptors and Ligands」,Molecular Biology of Steroid and Nuclear Hormone Receptors」,L.P.Freedman編、Birhauser:Boston,281−305頁]。
【0087】
本発明におけるLREおよびPBP−DNAエレメントは、それぞれ、融合タンパク質およびタンパク質結合パートナーについてのDNA結合部位を提供する核酸分子である。両方のエレメントは、レポーター遺伝子の転写の活性化または抑制を制御するために、プロモーターに作動可能に連結されるべきである。句「作動可能に結合される」とは、核酸分子が、宿主細胞へと導入される(例えば、トランスフェクトされるか、形質転換されるか、形質導入されるか、結合体化されるか、または組換えによってか、もしくは感染によって)場合に、発現される得るような様式で、核酸分子(例えば、レポータータンパク質をコードするレポーター遺伝子)を、LREエレメントおよびPBP−DNAエレメント(PBP結合が転写に必要な場合)に、ならびに転写制御配列に連結することをいう。
【0088】
転写制御配列は、転写の開始、伸長、そして停止を制御する配列である。特に重要な転写制御配列は、プロモーターのような転写の開始を制御するものである。好ましくは、このプロモーターは、最小プロモーターである。用語「最小プロモーター」は、転写されるべき結合配列についての転写開始部位を定義するが、それ自身では、特定の細胞環境において、あったとしても効率的には転写を開始し得ない、部分的プロモーター配列を記載することを意図する。従って、このような最小プロモーターの活性は、本発明の融合タンパク質の結合に依存する。
【0089】
好ましい実施態様では、最小プロモーターは、ショウジョウバエの熱ショックプロモーター由来であり、そして融合タンパク質に対する標的LREは、PCT/US97/05330(本明細書中で参考として援用される)に記載されるように生成されるAGAACAである。
【0090】
本発明に従うLREは、リガンドに応答性を与えるように作動すべきである。さらなる実施態様では、本発明のPBPに結合するDNAエレメントはまた、用いられるPBPが、リガンド結合タンパク質である場合に、リガンド応答性であり得る。LREエレメントおよびDNAエレメント(必要な場合)の選択、ならびにお互いについてのこれらのエレメントの配置は、用いられる融合タンパク質またはPBPに依存する。例えば、融合タンパク質のDNA結合ドメインが、塩基性へリックス−ループ−へリックスタンパク質に由来する場合、LREは、コンセンサスDNAヘキサマーCANNTG(「Eボックス」としてもまた公知である)を含むようである(例えば、Littlewoodら、前出、31頁)。
【0091】
多くの転写因子についての好ましいDNA結合部位(すなわち、LREおよびDNAエレメント)は公知である。[D.J.MangelsdorfおよびR.M.Evans,(1992)「Retinoid Receptors as Transcription Factors」,Transcriptional Regulation,S.L.McKnightおよびK.R.Yamamoto編、1137−1167頁、;L.P.Freedman編、(1998)Molecular Biology of Steroid and Nuclear Hormone Receptors:Progress in Gene Expression,Birkhauser:Boston,MA.,111−113頁;およびPCT/US97/05330(本明細書中で参考として援用される)]。
【0092】
哺乳動物細胞中で融合タンパク質、PBP、およびプロテアーゼの発現を制御するプロモーターは、サイトメガロウイルス(CMV)プロモーター、SV40初期プロモーター、およびラウス肉腫ウイルス(RSV)プロモーターのように構成的であり得る。添加されるコントロールについて、融合タンパク質、PBP、およびプロテアーゼは、誘導性プロモーターの制御化にあり得る。誘導性プロモーターは、レポーター遺伝子の転写を駆動するプロモーターと同じではないことが望ましい。
【0093】
本発明の方法に従って有用であるレポーター遺伝子は、当該分野で周知である。このようなレポーター遺伝子は、ルシフェラーゼ遺伝子、グリーン蛍光タンパク質遺伝子(US 5,491,084)、β−ガラクトシダーゼ、分泌アルカリホスファターゼ遺伝子、およびクロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ遺伝子を含む。また、本発明は、細胞外の分泌のためのシグナル配列を有するマーカータンパク質をコードするレポーター遺伝子(例えば、IL−1β遺伝子)を意図する。
【0094】
LREエレメントおよびDNAエレメントに作動可能に連結されるレポーター遺伝子を含むベクター(すなわち、レポータープラスミド)は、当該分野で利用可能な材料から調製され得る。このようなレポータープラスミドはまた、好ましくは、例えば、以下を含む:複製起点および選択マーカー。このレポータープラスミドはまた、必要に応じて、細胞株のゲノムへのベクターの挿入を生じるために、長末端反復配列(「LTR」)のような他のDNA配列を含み得る。
【0095】
細菌または哺乳動物細胞中で融合タンパク質、PBP発現モジュレータードメインを有するタンパク質もしくはプロテアーゼの発現のために適切なベクターは、当該分野で周知である。このようなベクターは、例えば、以下を含み得る:複製起点、選択マーカーおよび転写制御配列(例えば、プロモーターおよびポリアデニル化配列)。従って、融合タンパク質、PBP、発現モジュレータードメインを有するタンパク質およびプロテアーゼは、上記のように、構成性または誘導性プロモーターと作動可能に連結されているはずである。このベクターは、以下のタンパク質の2つ以上が同じベクター中に存在するように構築され得る:融合タンパク質、プロテアーゼ、ならびに必要に応じて、PBPおよび/または発現モジュレーターを有するタンパク質(融合タンパク質の機能にとって必要であれば)。これらの遺伝子の転写は、同じプロモーターまたは異なるプロモーターによって制御され得る。例えば、各遺伝子は、異なる誘導性プロモーターによって制御されてもよいし、各遺伝子は、同じ構成性プロモーターによって制御されてもよい。
【0096】
融合タンパク質、PBP、プロテアーゼおよび発現モジュレータードメインを含む第2のタンパク質を発現するためのレポータープラスミドおよびベクターは、選択マーカーを含み得る−一方は、原核生物細胞(例えば、細菌)における増殖を付与し、そしてもう一方は、特定の化合物の存在下で真核生物細胞(例えば、酵母、哺乳動物細胞または植物細胞)における増殖を付与する。本発明において有用な選択マーカーは、薬物(例えば、アンピシリン、カナマイシン、ハイグロマイシン、ネオマイシンまたはG418)に対する耐性を付与しうる。
【0097】
本発明の好ましい実施態様において、このベクターは、DNA配列である配列番号19を有する融合タンパク質をコードする。本発明のさらに好ましい実施態様において、DNA配列である配列番号21を有する融合タンパク質をコードするベクターは、コントロールとして使用される。本発明の好ましい実施態様において、レポータープラスミドは、InvitrogenのpINDに由来する。
【0098】
このベクターおよびレポータープラスミドが細胞における転写アッセイにおいて使用されるべき場合、それらは、当該分野で公知の技術(例えば、トランスフェクション、リポフェクチン、サイトフェクチン、粒子ビーズボンバードメント、エレクトロポレーション、マイクロインジェクションまたはウイルス感染)により宿主細胞へ導入され得る(例えば、F.M.Ausubelら編、Current Protocols in Molecular Biology,Greene Publishing Associates & Wiley−Interscience:New York(1991);Sambrookら、Molecular Cloning:A Laboratory Manual第2版,Cold Spring Harbor Laboratory Press(1989))。
【0099】
ウイルス感染の場合において、目的のDNAは、レトロウイルスを生成するために使用される2つのレトロウイルスLTRの間のウイルスベクターへクローニングされ得、そしてウイルスで細胞を感染させ得る。本発明に従う有用な他のウイルスとしては、アデノウイルス、アデノ随伴ウイルス、およびワクシニアウイルスが挙げられる。
【0100】
レポーター遺伝子産物の存在をアッセイするための方法は、当該分野で周知である。例えば、レポーター遺伝子の転写から得られるmRNAをアッセイするための方法は公知である(Sambrookら,(1989) Molecular Cloning:A Laboratory Manual(Cold Spring Harbor Lab.Press:Plainview,N.Y.),第2版;F.M.Ausubelら編,(1991)Current
Protocols in Molecular Biology(John Wiley&Sons:New York,第5版)。レポーター遺伝子によりコードされるタンパク質をアッセイするための方法もまた公知であり、そしてこのタンパク質を測定するためのキットが会社から市販される(例えば、Promega)。
【0101】
本明細書および特許請求の範囲全体を通して、語句「含む(comprise)」またはそのバリエーション「含む(comprise)」もしくは「含む(含んでいる)(comprising)」は、述べられた完全なもの(integer)または完全なものの群の包含を暗に含むが、任意の他の完全なものまたは完全なものの群の排除が暗示されないことが理解される。
【0102】
本明細書中に記載される本発明は、より十分に理解され得るために、以下の実施例が記載される。これらの実施例は、例示目的にすぎず、そしていずれの様式においても本発明を制限すると見なされるべきではない。
【0103】
(実施例1:DNAベクターの構築)
(A.材料)
(1)ベクター
プラスミドpVgRXRは、Invitrogenから得た。pVgRXRは、改変エクジソンレセプター(VgEcR)およびレチノイドXレセプター(RXR)の両方を発現して、ヘテロダイマー核レセプターを形成する、8728kbのベクターである(図1)。VgEcR遺伝子の転写は、サイトメガロウイルス(CMV)前初期プロモーターにより駆動される。RXR遺伝子の転写は、ラウス肉腫ウイルス(RSV)プロモーターにより駆動される。これらの遺伝子を発現する安定な細胞株は抗生物質ZeocinTMでの選択により作製され得る。pVgRXRベクターおよびエクジソンシステムキットの特徴および維持管理に関する製品情報は、Invitrogen技術マニュアルからの参考として援用される。
【0104】
プラスミドpINDは、Invitrogenから得た(図3)。プラスミドpINDは、pcDNA3.1ベクターに基づいた5024bpのベクターである。このベクターは、5つのハイブリッドLRE(すなわち、5つのエクジソン/グルココルチコイド応答エレメント(E/GRE))および熱ショック最小プロモーターを有する。このE/GREは、pVgRXRから発現される改変エクジソンレセプターにより認識され得る。プラスミドpIND−Lucを、別のプラスミドからのルシフェラーゼ遺伝子(コザック配列およびメチオニン開始部位を含む)を消化し、そしてpINDのポリリンカー(すなわち、最小熱ショックプロモーターの下流)にこれをクローニングすることにより作製した(図3)。両方のプラスミドは、選択目的でネオマイシンおよびアンピシリンの耐性遺伝子を有する。pINDおよびpIND−Lucベクターの特徴および維持管理に関する製品情報は、Invitrogen技術マニュアルからの参考として援用される。
【0105】
哺乳動物発現プラスミドpSRαは、当該分野で記載されている(本明細書中に参考として援用される、Y.Takebeら,Mol.Cell.Biol.,8,466−72頁(1988))。このプラスミドは、シミアンウイルス40(SV40)初期プロモーターならびにヒトT細胞白血病ウイルス1型(HTLV−1)のRセグメントおよび長末端反復のU5配列(R−U5’)の一部から構成されるプロモーター系を含む。プラスミドはまた、16S スプライス接合部、SV40ポリアデニル化シグナルおよびアンピシリン耐性遺伝子を含む。HTLV LTRエンハンサー/プロモーター配列は、下流にクローニングされた遺伝子の高レベル発現を駆動する。目的の遺伝子を、16S スプライス接合部に対して3’に位置づけされるPstIおよびEcoRI部位にクローニングし得る。
【0106】
(2)プライマー
VP16/5A5BFプライマー(配列番号12)は、pVgRXRプラスミドのVP16コード領域の上流にあるXbaI部位にハイブリダイズするように設計された28マーである。
【0107】
VP16/5A5BRプライマー(配列番号13)は、pVgRXRプラスミドのVP16活性化ドメインをコードするDNAの3’領域中のアンチセンス鎖に一部ハイブリダイズするように設計された86マーである。
このプライマーはまた、HCV NS3−4Aプロテアーゼの5A/5B切断部位およびXbaI部位についてのコード配列に相補的なヌクレオチドを含む。
【0108】
VP16/5A**5BRプライマー(配列番号14)はpVgRXRプラスミドのVP16活性化ドメインをコードするDNAの3’領域中のアンチセンス鎖に一部ハイブリダイズするように設計された92マーである。このプライマーはまた、HCV NS3−4Aプロテアーゼの5A/5B切断部位についてのコード配列に相補的なヌクレオチド配列を有する。しかし、5A/5B切断部位をコードするDNAはさらに、システインおよびセリンコドンをコードするDNA配列の間に6つのヌクレオチド挿入を有する。この6つのヌクレオチド挿入は、2つの停止コドンをコードする。
【0109】
NS3−4AFプライマー(配列番号15)は、NS3コード領域(HCVポリペプチドにおけるアミノ酸番号1027〜1032に対応する)の開始部位に一部結合するように設計された47マーである。このオリゴヌクレオチドの残余部分は、クローニングを容易にするための複数の制限部位を含む。
【0110】
NS3−4ABプライマー(配列番号16)は、NS4Aコード領域(HCVポリペプチドにおけるアミノ酸番号1705〜1711に対応する)の3’末端に一部結合するように設計された44マーである。このオリゴヌクレオチドの残余部分は、クローニングを容易にするための複数の制限部位を含む。
【0111】
各プライマーを、オリゴヌクレオチド合成機を用いて、当該分野で公知の標準的条件下で合成した。
【0112】
B.ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)およびクローニングストラテジー
PCR反応を、標準の条件下(Sambrook,J.,Fritsch,E.F.,およびManiatis,T.(1989).Molecular Cloning:A Laboratory Manual.第2版、Plainview,New.York.:Cold Spring Harbor Laboratory Press)で行った。
【0113】
(1)pVgRXR−5A/5BベクターおよびpVgRXR−5A**5Aベクター
VgRXR−5A/5B(配列番号19)をコードする発現ベクターを調製することに関する最初の工程は、VP16/5A5BFプライマー(配列番号12)、VP16/5A5BRプライマー(配列番号13)およびpVgRXRプラスミドをテンプレートとして用いるPCR反応を包含した。次いで、このPCR産物を、XbaIで消化した。pVgRXRベクターをXbaIで消化して、VP16活性化ドメインをコードするDNAを除去することにより、このPCR産物と連結するためのベクターを調製した。このベクター骨格を単離し、そして消化したPCR挿入物を、この骨格のXbaI部位に連結した。この連結物を、この挿入物の適切な配向およびそのヌクレオチド配列の正確さを確実にするために配列決定することによりスクリーニングした。
【0114】
VgRXR−5A**5B(配列番号21)をコードする発現ベクターを調製することに関する最初の工程は、VP16/5A5BFプライマー(配列番号12)、VP16/5A**5BRプライマー(配列番号14)およびpVgRXRプラスミドをテンプレートとして用いるPCR反応を包含した。次いで、このPCR産物をXbaIで消化した。pVgRXRベクターをXbaIで消化して、VP16活性化ドメインをコードするDNAを除去することにより、このPCR産物と連結するためのベクターを調製した。このベクター骨格を単離し、そして消化したPCR挿入物をこの骨格のXbaI部位に連結した。この連結物を、この挿入物の適切な配向およびそのヌクレオチド配列の正確さを確実にするために配列決定することによりスクリーニングした。
【0115】
(2)pSRα−NS3−4AおよびpSRα−NS3−4A(S1165A)
NS3−4A切断部位をコードするpSRα−NS3−4Aベクター(配列番号10)を調製することに関する最初の工程は、NS3−4AFプライマー(配列番号15)、NS3−4ABプライマー(配列番号16)および全長HCV H株cDNAをテンプレートとして使用するPCR反応を包含した(本明細書中に参考として援用されるInchauspeら,(1991),PNAS USA 88:10292−10296)。次いで、このPCR産物をPstIおよびEcoRIで消化した。pSRαベクターをPstIおよびEcoR1で消化することにより、このPCR産物と連結するためのベクターを調製した。このベクター骨格を単離し、そしてこのPCR挿入物をこの骨格のPstI−EcoRI部位に連結した。
【0116】
NS3−4A変異プロテアーゼをコードするpSRα−NS3−4A(S1165A)(S1165A)ベクターを調製することに関する最初の工程は、NS3−4AFプライマー(配列番号15)、NS3−4ABプライマー(配列番号16)およびNS3活性部位変異S1165AのcDNAを用いるPCR反応を包含した(本明細書中に参考として援用されるA.Grakouiら,(1993)J.Virology 67:2832−43)。次いで、このPCR産物をPstIおよびEcoRIで消化した。pSRαベクターをPstIおよびEcoRIで消化することにより、PCR産物と連結するためのベクターを調製した。このベクター骨格を単離し、そしてPCR挿入物をこの骨格のPstI−EcoRI部位に連結した。NS3−4A(S1165A)は、アミノ酸番号1165でセリンからアラニンへの置換(これは、このプロテアーゼを不活性にする)を有する。配列番号10と配列番号11とを比較のこと。
【0117】
(実施例2:NS3−4Aプロテアーゼ エクジソン−誘導性ルシフェラーゼアッセイ)
HCV NS3−4Aプロテアーゼ エクジソン−誘導性ルシフェラーゼアッセイを、一般に、以下に記載の通り行った。
【0118】
COSアフリカミドリザル腎臓細胞を、約150,000細胞/ウェルで、6ウェルプレート中にプレートした。翌日、約3.6μgのプラスミドDNAを、29μlのSuperfect試薬(Qiagen)と合わせたダルベッコ改変イーグル培地−Gibco BRL(DMEM)100μl中に溶解し、次いで、ピペッティングして混合した。この混合物を、室温で10分間インキュベートした。
【0119】
各実験で代表的に使用されたDNAの量は、以下のとおりである:0.6μgのpIND−Luc、0.6μgのpVgRXR−5A/5BもしくはpVgRXR−5A**5B、および0〜2.4μgのpSRα−NS3−4AもしくはpSRα−NS3−4A(S1165A)もしくはpSRα。
【0120】
次いで、v/v 10% ウシ胎仔血清を含むDMEM(10% FBS−DMEM)600μlを、DNA混合物に添加し、そしてピペッティングして混合した。6ウェルプレート中の細胞を、2.5mlのリン酸緩衝化生理食塩水(PBS)で洗浄した。このPBSを細胞から取り除き、そしてDNA混合物と置き換えた。この細胞を、5% CO2インキュベーターの中で、DNA混合物中、37℃で3時間インキュベートした。
【0121】
インキュベーション後、この細胞をPBSで洗浄した。PBSを取り除き、そして細胞に10% FBS−DMEMを添加した。この細胞を、5% CO2インキュベーターの中で、10% FBS−DMEM中、37℃で一晩インキュベートした。
【0122】
その翌日、外因性リガンドをこの細胞に添加して、レポーター遺伝子の転写を誘導した。具体的には、10% FBS−DMEMを細胞から吸引し、そして1〜10μM ムリステロン(muristeron)Aまたは1〜10μM ポナステロン(ponasterone)A(Invitrogen,United Kingdom)の濃度を含む10% FBS−DMEM溶液と置き換えた。いくつかの場合には、ジメチルスルホキシド(DMSO)中に溶解したプロテアーゼインヒビターもまた1〜40μMの終濃度で細胞に添加した。細胞をムリステロンAまたはポナステロンAとともに、5% CO2インキュベーターの中で、37℃で24時間インキュベートした。
【0123】
翌日、細胞をPBSで洗浄した。ルシフェラーゼタンパク質の活性を、ルシフェラーゼアッセイキット(Promega)を用いて測定した。具体的には、細胞を250μlの細胞培養物溶解試薬で溶解した。これらの細胞をプレートから掻き取り、そして微量遠心チューブに移した。抽出物を、12,000×gで5秒間遠心分離した。20μlの各サンプルを、100μlのルシフェラーゼアッセイ試薬に添加した。ルシフェラーゼと試薬との反応によって生じた光を、ルミノメーターで測定し、そして相対的光単位(relative light units;RLU)として報告した。
【0124】
実験のほとんどを、三連で数回行った。データ点の標準偏差を反映するエラーバーは、図面に中に含まれている。
【0125】
(実施例3:活性化ドメインとDNA結合ドメインとの間の5A/5B接合部の挿入は、ムリステロンA誘導トランス活性化を妨げない)
融合タンパク質(VgRXR、VgRXR−5A/5BまたはVgRXR−5A(Stop)5B)ならびにpIND−Lucをコードするベクターを、上記(実施例2)に記載されるように、COS細胞にトランスフェクトした。翌日に、これらの細胞のいくつかを、1μMのムリステロンとともに24時間インキュベートした。この細胞を溶解し、そして以前に記載されたようにルシフェラーゼ活性をアッセイした。結果を図4に示す。
【0126】
pVgRXR−5A(Stop)5B(これは、エクジソンDNA結合ドメインを欠く)によって発現されたコントロール融合タンパク質は、ごくわずかな活性を示す。VgRXRおよびVgRXR−5A/5B発現融合タンパク質の活性の間には、ほとんどまたは全く差異がなかった。これらの結果は、VgRXR発現タンパク質における5A/5B接合部の挿入が、ムリステロンAが誘導した活性を妨げないことを示す。
【0127】
(実施例4:漸増量のpSRαNS3−4AとpVgRXR−5A/5Bとの同時トランスフェクションは、ムリステロンA誘導性トランス活性化の用量依存減少を導く)
レポータープラスミドpIND−Lucを、図5に示されるように、pVgRXR−5A/5BまたはpVgRXRのいずれかと、プロテアーゼNS3−4AをコードするDNAの漸増量(μg)とともに同時トランスフェクトした。翌日に、細胞を、1μM ムリステロンAとともにインキュベートした。次いで、細胞を溶解し、以前に記載したように、ルシフェラーゼ活性をアッセイした。結果を図5に示す。
【0128】
哺乳動物RXRおよびエクジソンレセプター/VP16融合タンパク質をコードするVgRXR構築物で同時トランスフェクトした場合のルシフェラーゼレポーター構築物の転写は、プロテアーゼNS3−4Aで同時発現させた場合と、ほとんどまたは全く変化しないことを示した。対照的に、VgRXR−5A/5Bコードタンパク質は、NS3−4Aタンパク質で同時発現させた場合、ルシフェラーゼ活性の用量依存的減少を生じた。これらの結果は、プロテアーゼNS3−4Aが、5A/5B接合部を切断するが、活性に必要な融合タンパク質の他の領域を切断しないことを示唆する。
【0129】
(実施例5:漸増量のpSRαNS3−4A(S1165A)とpVgRXR−5A/5Bとの同時トランスフェクションは、ムリステロンA誘導性トランス活性化に影響を及ぼさない)
本発明者らは、図6に示すように、0.6μgのpVgRXR−5A/5Bおよび0.6μgのpIND−Lucを用いて、NS3プロテアーゼまたはそれらの不活性変異体をコードする可変量(μg)のベクターで同時トランスフェクトした。各トランスフェクションに使用したDNAの総量は、pSRαと足して3.6μgであった。翌日に、細胞を1μMのムリステロンA中でインキュベートした。細胞を溶解し、そして以前に記載したように、ルシフェラーゼ活性をアッセイした。結果を図6に示す。
【0130】
前の結果においてみられるように(実施例4)、VgRXR−5A/5Bによってコードされるこの融合タンパク質は、NS3−4Aプロテアーゼの非存在下で高レベルの活性を示した。VgRXR−5A/5B媒介ルシフェラーゼ活性の活性は、変異型プロテアーゼNS3−4A(S1165A)をコードするDNAではなく、NS3−4AプロテアーゼをコードするDNAでの同時トランスフェクションに伴う用量依存性様式で減少した。これは、おそらく、変異体NS3−4Aプロテアーゼがエクジソン/VP16融合タンパク質を切断できないことに起因する。
【0131】
実施例4および5のような用量依存研究は、融合タンパク質をコードするDNAと、将来のアッセイにおいて使用するためのプロテアーゼをコードするDNAとの最適比を決定するために有用であった。
【0132】
(実施例6:ポナステロンA用量応答)
プラスミドpIND−Luc(0.6μg)を、1.8μgのpSRαNS3−4Aの非存在下または存在下でpVgRXR−5A/5B(0.6μg)とともに同時トランスフェクトした。翌日に、細胞を可変量のポナステロンA、エクジソンレセプターと哺乳動物レチノイン酸レセプター(RXR)とのヘテロダイマー化を誘導するリガンドとともにインキュベートした。細胞を溶解し、そして以前に記載したように、ルシフェラーゼ活性をアッセイした。結果を図7に示す。
【0133】
この結果は、ポナステロンAが、プロテアーゼNS3−4Aの非存在下で融合タンパク質EdR5A/5B(すなわち、VgRXR−5A/5Bによってコードされるタンパク質)を活性化するにおいて有効であることを示す。これらの実験の目的については、ポナステロンAが3.3〜10μMの間の濃度で存在した場合に、融合タンパク質の最も大きな活性化が生じた。一般には、ポナステロンAは、これらのアッセイにおいて転写を誘導するにおいてムリステロンAと等しく有効であることが分かった。
【0134】
(実施例7:ポナステロンA誘導および%DMSO制御)
プラスミドpIND−Luc(0.6μg)を、1.8μgのpSRαNS3−4Aの存在下または非存在下で、pVgRXR−5A/5B(0.6μg)と同時トランスフェクトした。翌日、細胞を5μM ポナステロンAとともにインキュベートした。ジメチルスルホキシド(DMSO)を、0〜1% DMSOの終濃度(v/v)まで細胞に添加した。細胞を溶解し、そして以前に記載したように、ルシフェラーゼ活性をアッセイした。結果を図8に示す。
【0135】
このコントロール実験において、DMSOを細胞に加えて、その存在が、ポナステロンAによる融合タンパク質の活性化を妨げるか否かを決定した。DMSOは、これらのアッセイに添加する前に、プロテアーゼインヒビター化合物を溶解するためにときおり使用された溶媒である。大部分の実験で、細胞培養物中のDMSO濃度は、0.1%を超えなかった。これらの結果は、1%までのDMSO濃度が、このアッセイにおいてポナステロンA誘導ルシフェラーゼ活性に対する影響をほとんどまたは全く有さないことを示す。
【0136】
以下の実施例は、プロテアーゼのインヒビターとして潜在的に有用な化合物をスクリーニングするために、このアッセイがどの程度有用であり得るかを示す。
【0137】
(実施例8:VRT−25,531によるNS3−4A活性の用量依存的阻害)
プラスミドpIND−Luc(0.6μg)を、1.8μgのpSRαNS3−4A(1:3の比)の存在下でpVgRXR−5A/5B(0.6μg)と同時トランスフェクトした。翌日に、細胞を、図9に記載されるように、5μM ポナステロンAおよび可変量の化合物VH−25531とともにインキュベートした。細胞を溶解し、そして以前に記載したように、ルシフェラーゼ活性をアッセイした。結果を図9に示す。
【0138】
この結果は、NS3−4Aプロテアーゼの非存在下でのVH−25531が融合タンパク質の活性を有意には増加も減少もさせないことを示す(図9のレーン1および3を比較のこと)。しかし、VH−25531は、特に20μMでNS3−4Aプロテアーゼの活性を阻害しない。(請求項2に伴うレーン4〜11(図9)を比較のこと)。事実、これらの結果は、VH−25531が、20μM濃度で、NS3−4Aプロテアーゼを55.5%ほど阻害し得ることを示す。20μM VH−25531でのプロテアーゼ活性の阻害%を、レーン3の値からレーン2の値を差し引くこと(19900−5177=14732)、レーン4の値からレーン2の値を差し引くこと(13356−5177=8179)、次いで、2つの値を用いて除算すること(8179/14723=0.555)により概算した。
【0139】
本発明者らは、本明細書中前記に本発明の多くの実施態様を提示したが、本発明者らの基本的な構築物が、本発明の方法を利用する他の実施態様を提供するように改変され得ることは明らかである。従って、本発明の範囲が、本明細書中で例示される特定の実施態様ではなく、むしろ特許請求の範囲および明細書により規定されるべきことが理解される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、ベクターpVgRXR、pVgRXR−5A/5B、およびpVgRXR−5A(停止)5Bの構造を示す。pVgRXR−5A/5Bにコードされるタンパク質のシステインとセリンとの間に位置するバックスラッシュは、切断が生じる場所を示す。pVgRXR−5A(停止)5Bにコードされるタンパク質の切断部位付近の2つのアスタリスクは、2つの停止コドンの位置を示す。
【図2】 図2は、HCV NS3−4AプロテアーゼをコードするDNAベクターであるpSRα−NS3−4Aの構造を示す。
【図3】 図3は、コントロールベクターpINDおよびエクジソン誘導性ルシフェラーゼ発現のためのレポーターベクターであるpIND−lucの構造を示す。用語「5XE/GRE」とは、エクジソン/グルココルチコイド応答エレメントをいう。用語「PΔHSP」とは、熱ショック最小プロモーターをいう。用語「BGH pA」とは、ウシ成長ホルモンポリアデニル化シグナルをいう。
【図4】 図4は、以下のいずれか1つを用いるCOS細胞へのトランスフェクション実験の結果をグラフで示す:(1)哺乳動物RXRレセプタータンパク質、および単純ヘルペスウイルスVP16タンパク質(pVgRXR)の活性化ドメインに融合されたDrosophilaエクジソンレセプターのDNA結合ドメインを含む融合タンパク質をコードするDNAベクター;(2)RXRレセプタータンパク質、およびVP16タンパク質(pVgRXR−5A/5B)の活性化ドメインに融合されたHCVの5A/5Bタンパク質分解性切断部位に融合されたDrosophilaエクジソンレセプターのDNA結合ドメインを含む融合タンパク質をコードするDNAベクター;ならびに(3)RXRレセプタータンパク質、および上記の融合タンパク質(5A/5B切断部位をコードするDNAが、その切断部位におけるタンデム停止コドンを含むように改変されていることを除く)をコードするDNAベクター(pVgRXR−5A(停止)5B)。ルシフェラーゼレセプター遺伝子を含むプラスミドを、各トランスフェクションにおいて含ませた(pIND−luc)。トランスフェクション後、レポーター遺伝子の転写を、1μMのミュリステロン(muristerone)A(エクジソンアナログ)をトランスフェクトした細胞に投与することによって誘導した。このデータを、実施例1に記載のように、トランスフェクトした細胞からの溶解物に存在するルシフェラーゼ活性を測定することによって得た。
【図5】 図5は、HCV NS3−4Aプロテアーゼをコードする漸増量のプラスミド(pSRαNs3−4A)または漸増量のコントロールプラスミド(pSRα)を用いた、COS細胞へのプラスミドpVgRXR−5A/5BおよびpIND−lucの同時トランスフェクトの結果を示す。トランスフェクション後、レポータープラスミドの転写を、1μMのミュリステロンAをトランスフェクトした細胞に投与することによって誘導した。
【図6】 図6は、HCV NS3−4Aプロテアーゼをコードする漸増量のプラスミドまたは漸増量のその不活性変異体(それぞれ、pSRαNs3−4AまたはpSRα3−4A(S1165A))を用いた、COS細胞へのプラスミドpVgRXR−5A/5BおよびpIND−lucの同時トランスフェクトの結果をグラフで示す。トランスフェクション後、レポーター遺伝子の転写を、1μMのミュリステロンAをトランスフェクトした細胞に投与することによって誘導した。
【図7】 図7は、1、3.3、10、33または100μMのいずれかのポナステロンA(エクジソンアナログ)を、HCV−NS3−4Aプロテアーゼをコードするプラスミド(pSRαNs3−4A)の存在下または非存在下でプラスミドpVgRXR−5A/5BおよびpIND−Lucで同時トランスフェクトした後のCOS細胞に投与した結果をグラフで示す。
【図8】 図8は、DMSO寛容性を実証するコントロール実験の結果をグラフで示す。プラスミドpVgRXR−5A/5BおよびpIND−Lucを、HCV−NS3−4Aプロテアーゼをコードするプラスミド(pSRαNs3−4A)ありまたはなしで、COS細胞に同時トランスフェクトした。トランスフェクション後、レポータープラスミドの転写を、漸増濃度のジメチルスルホキシド(DMSO)の存在下で5μMのポナステロンAを投与することによって誘導した。
【図9】 図9は、プラスミドpVgRXR−5A/5B、pIND−LucおよびpSRαNS3−4AをCOS細胞に同時トランスフェクトし、次いで5μMのポナステロンAおよび変動量のプロテアーゼインヒビター(VH−25531)を投与した結果をグラフで示す。
【配列表】
Claims (25)
- 以下を含む、融合タンパク質であって:
a.プロテアーゼ切断部位;
b.リガンド結合ドメイン;および
c.DNA結合ドメイン;
ここで、該融合タンパク質とのリガンドの結合は、レポーター遺伝子に作動可能に連結されたリガンド応答性エレメント(「LRE」)への該融合タンパク質の結合を媒介し;そして
ここで、該融合タンパク質はまた、該レポーター遺伝子の転写を調節する発現モジュレータードメインを含み、ここで、該プロテアーゼ切断部位は、該発現モジュレータードメインと該DNA結合ドメインとの間にあり、そして、該プロテアーゼ切断部位は、切断した場合に、得られる融合タンパク質のいずれもが、該レポーター遺伝子の発現を調節し得ないように切断され得る、
融合タンパク質。 - 前記プロテアーゼ切断部位が、HCV NS3プロテアーゼによって認識される、請求項1に記載の融合タンパク質。
- 前記プロテアーゼ切断部位が、HIVアスパルチルプロテアーゼによって認識される、請求項1に記載の融合タンパク質。
- 前記DNA結合ドメインが、ステロイド/甲状腺スーパーファミリーレセプターのDNA結合ドメインから選択される、請求項1に記載の融合タンパク質。
- 前記DNA結合ドメインが、エクジソンレセプター由来であり、そしてここで、該エクジソンレセプターは、DNAに結合し得るためにタンパク質結合パートナーとの結合を必要とする、請求項1に記載の融合タンパク質。
- 前記DNA結合ドメインが、そのP−box領域が、配列番号24のアミノ酸配列を有するように改変される、請求項5に記載の融合タンパク質。
- 前記発現モジュレータードメインは、VP16タンパク質の活性化ドメインである、請求項1に記載の融合タンパク質。
- 前記プロテアーゼ切断部位のアミノ酸配列が、配列番号1〜10からなる群より選択される、請求項1に記載の融合タンパク質。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の融合タンパク質をコードする、DNA分子。
- 請求項9に記載のDNA分子を含む、ベクター。
- 請求項10に記載のベクターで形質転換された、宿主細胞。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の融合タンパク質を生成する方法であって、請求項11に記載の宿主細胞を該融合タンパク質の発現を引き起こす条件下で培養する工程を包含する、方法。
- 請求項11に記載の宿主細胞であって、該宿主細胞は、以下:
a.前記融合タンパク質の前記DNA結合ドメインに結合するLREであって、ここで、該結合は、リガンドの存在によって調節され、そして該融合タンパク質のタンパク質結合パートナーの存在によって必要に応じて調節される、LRE;
b.該融合タンパク質の前記発現調節ドメインによって調節される、プロモーター;および
c.その発現が該プロモーターによって制御される、レポーター遺伝子
を含むDNA分子をさらに含む、宿主細胞。 - 前記プロモーターが、哺乳動物熱ショックプロモーターである、請求項13に記載の宿主細胞。
- 前記レポーター遺伝子が、ルシフェラーゼ遺伝子である、請求項13に記載の宿主細胞。
- 請求項13に記載の宿主細胞であって、該宿主細胞は、前記融合タンパク質の前記DNA結合ドメインを活性化するために必要なタンパク質結合パートナーをコードするDNA分子をさらに含む、宿主細胞。
- インビトロでプロテアーゼ活性をアッセイするための方法であって、該方法は、以下の工程:
a.インビトロ転写抽出物中の請求項1〜5のいずれか1項に記載の融合タンパク質を、該融合タンパク質を前記プロテアーゼ切断部位で切断し得るプロテアーゼ、およびDNA分子と共にインキュベートする工程であって、ここで、該DNA分子は、(i)該融合タンパク質の前記DNA結合ドメインに結合するLRE;(ii)該融合タンパク質の前記発現調節ドメインによって調節されるプロモーター;および(iii)その発現が該プロモーターによって制御される、レポーター遺伝子を含み、ここで、該融合タンパク質の該プロテアーゼ切断部位は、該プロテアーゼによって切断され得、該プロテアーゼの活性がアッセイされる、工程;
b.該インキュベーションに該融合タンパク質と結合するリガンドを添加する工程であって、ここで、該リガンドは、(i)該LREに結合するか、またはタンパク質結合パートナーに結合して;そして(ii)該レポーター遺伝子の転写を調節するために、該融合タンパク質に必要とされる、工程;ならびに
c.該レポーター遺伝子から生成される遺伝子産物を定量する工程、
を包含する、方法。 - 細胞中のプロテアーゼ活性をアッセイするための方法であって、該方法は、以下の工程:
a.請求項13〜16のいずれか1項に記載の宿主細胞を、前記融合タンパク質、および存在する場合には、前記タンパク質結合パートナーの発現を引き起こす条件下で培養する工程であって、ここで、該宿主細胞は、該アッセイされるプロテアーゼを発現し、そしてここで、該融合タンパク質の前記プロテアーゼ切断部位は、該プロテアーゼによって切断され得る、工程;
b.該宿主細胞培養物に、該融合タンパク質に結合し、そして該融合タンパク質の活性を調節するリガンドを添加する工程であって、ここで、該リガンドは、(i)レポーター遺伝子に作動可能に連結される前記LREに結合するか、またはタンパク質結合パートナーに結合して;そして(ii)該レポーター遺伝子の転写を調節するために、該融合タンパク質に必要とされる、工程;ならびに
c.該レポーター遺伝子から生成される遺伝子産物を定量する工程、
を包含する、方法。 - プロテアーゼに対する、化合物の阻害活性を測定するための方法であって、該方法は、以下の工程:
a.請求項13〜16のいずれか1項に記載の宿主細胞を、前記融合タンパク質の発現を引き起こす条件下で、該化合物の非存在下の第1の培養物中で培養する工程であって、ここで、該宿主細胞は、該アッセイされるプロテアーゼを発現し、そしてここで、該融合タンパク質の前記プロテアーゼ切断部位は、該プロテアーゼによって切断され得る、工程;
b.工程aで用いた該宿主細胞を、前記融合タンパク質の発現を引き起こす条件下、該化合物の存在下の第2の培養物中で培養する工程;
c.該第1および第2の宿主細胞培養物に、リガンドを添加する工程であって、ここで、該リガンドは、(i)レポーター遺伝子に作動可能に連結される前記LREに結合するか、またはタンパク質結合パートナーに結合して;そして(ii)該融合タンパク質に結合する該レポーター遺伝子の転写を調節するために、該融合タンパク質に必要とされる、工程;ならびに
d.該第1の宿主細胞培養物および該第2の宿主細胞培養物中の該レポーター遺伝子から生成される遺伝子産物の量を比較する工程、
を包含する、方法。 - 請求項19に記載の方法であって、該方法は、以下のさらなる工程:
a.請求項13〜16のいずれか1項に記載の宿主細胞を、前記融合タンパク質の発現を引き起こす条件下で、第3の培養物中で培養する工程であって、そしてここで、該宿主細胞は、該融合タンパク質における前記プロテアーゼ切断部位を認識するプロテアーゼを発現しない、工程;および、工程dの一部として、
該宿主細胞培養物中の前記レポーター遺伝子から生成される遺伝子産物の量を、前記第1の宿主細胞培養物および前記第2の宿主細胞培養物中の前記レポーター遺伝子から生成される遺伝子産物の量と比較する工程、
を包含する、方法。 - 同じ切断部位を認識する2つのプロテアーゼの活性を比較する方法であって、該方法は、以下の工程:
a.請求項13〜16のいずれか1項に記載の第1の宿主細胞を、前記融合タンパク質、および存在する場合には、前記タンパク質結合パートナーの発現を引き起こす条件下で培養する工程であって、ここで、該第1の宿主細胞は、該融合タンパク質の該プロテアーゼ切断部位を切断し得る第1のプロテアーゼを発現する、工程;
b.請求項13〜16のいずれか1項に記載の第2の宿主細胞を、前記融合タンパク質、および存在する場合には、前記タンパク質結合パートナーの発現を引き起こす条件下で培養する工程であって、ここで、該第2の宿主細胞は、該融合タンパク質の該プロテアーゼ切断部位を切断し得る第2のプロテアーゼを発現する、工程;
c.該第1および第2の宿主細胞培養物に、リガンドを添加する工程であって、ここで、該リガンドは、(i)レポーター遺伝子に作動可能に連結される前記LREに結合するか、またはタンパク質結合パートナーに結合して;そして(ii)該レポーター遺伝子の転写を調節するために、該融合タンパク質に必要とされる、工程;ならびに
d.該第1の宿主細胞培養物および該第2の宿主細胞培養物中の該レポーター遺伝子から生成される遺伝子産物の量を比較する工程、
を包含する、方法。 - 前記第1のプロテアーゼおよび前記第2のプロテアーゼが、HIVプロテアーゼの形態である、請求項21に記載の方法。
- 以下を含む、プロテアーゼ活性をアッセイするためのキット:
a.請求項9に記載のDNA分子、あるいは請求項10に記載のベクター;
b.以下を含む、DNA分子:
i.aのDNA分子によってコードされる前記融合タンパク質の前記DNA結合ドメインに結合され得る、LRE;
ii.aのDNA分子によってコードされる該融合タンパク質の前記発現調節ドメインによって調節され得る、プロモーター;および
iii.その発現が該プロモーターによって制御される、レポーター遺伝子;
c.リガンドであって、ここで、該リガンドは、(i)レポーター遺伝子に作動可能に連結される該LREに結合するか、またはタンパク質結合パートナーに結合して;そして(ii)該レポーター遺伝子の転写を調節するために、該融合タンパク質に必要とされる、リガンド;ならびに
d.プロテアーゼ活性をアッセイするための該キットを使用するための説明書。 - 前記a.のDNA分子および前記b.のDNA分子の両方が、宿主細胞中に存在する、請求項23に記載のキット。
- 前記融合タンパク質のタンパク質結合パートナーをコードするDNA分子または該DNA分子を含むベクターをさらに含む、請求項24に記載のキット。
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