JP4694563B2 - ヒューマニン受容体又はヒュ−マニン様ポリペプチド受容体 - Google Patents
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Description
[態様1]gp130又は少なくとも細胞内ドメインの1-133番目のアミノ酸配列を有するgp130の部分ポリペプチド、CNTF−R及びWSX−1から構成されるヒューマニン受容体。
[態様2]gp130、CNTF−R及びWSX−1がヒト由来の蛋白質である、態様1記載のヒューマニン受容体。
[態様3]態様1又は2記載のヒューマニン受容体を使用する、該ヒューマニン受容体に結合する化合物のスクリーニング方法。
[態様4]ヒューマニン受容体に結合する化合物が、該受容体の細胞外ドメインに結合する、態様3記載のスクリーニング方法。
[態様5]ヒューマニン受容体に結合する化合物が、該受容体の細胞内ドメインに結合する、態様3記載のスクリーニング方法。
[態様6]ヒューマニン受容体に結合する化合物が、該受容体アゴニストである、態様3記載のスクリーニング方法。
[態様7]ヒューマニン受容体に結合する化合物が、該受容体アンタゴニストである、態様3記載のスクリーニング方法。
[態様8]態様3〜7のいずれか一項に記載のスクリーニング方法であって、
(a) ヒューマニン受容体に試験試料を接触させる工程、
(b)該受容体と該試験試料に含まれる化合物との結合特性を測定する工程、及び
(c)該受容体に結合する化合物を選択する工程、を含む前記方法。
[態様9]ヒューマニンの存在下で、ヒューマニン受容体に試験試料を接触させることを特徴とする、態様8記載のスクリーニング方法。
[態様10]ヒューマニン受容体が細胞で強制発現されているものである、態様8又は9に記載のスクリーニング方法。
[態様11]ヒューマニン受容体が、該受容体を構成するタンパク質をコードする遺伝子を含む発現ベクターによって形質転換された細胞で強制発現されているものである、態様8又は9に記載のスクリーニング方法。
[態様12]該受容体と化合物との結合特性を、神経細胞死に対する拮抗作用又は抑制作用の変化を検出することにより測定する、態様8〜11のいずれか一項に記載のスクリーニング方法。
[態様13]該受容体と化合物との結合特性を、SATAT3の705番目のチロシンのリン酸化の亢進又は抑制を検出することにより測定する、態様8〜11のいずれか一項に記載のスクリーニング方法。
[態様14]無細胞系において実施する態様3〜8のいずれか一項に記載のスクリーニング方法。
Pro−Xn1−(Cys/bXaa)−(Leu/Arg)−Xn2−Leu−Thr−(Gly/Ser)−Xn3−Pro (I)
(式中、「Cys/bXaa」はCysまたは塩基性アミノ酸、「(Leu/Arg)」はLeuまたはArg、「(Gly/Ser)」はGlyまたはSerであり、Xn1、Xn2、およびXn3はそれぞれ独立に10残基以下の任意のアミノ酸を表す)
で示されるアミノ酸配列を有するポリペプチドである。
(a) ヒューマニン受容体又はヒューマニン様ポリペプチド受容体又はそれを構成する少なくとも1つのタンパク質に試験試料を接触させる工程、
(b)該受容体と該試験試料に含まれる化合物との結合特性を測定する工程、及び
(c)該受容体に結合する化合物を選択する工程、を含む前記方法。
ここで、上記工程 (a)を適当量のヒューマニン又はヒューマニン様ポリペプチドの存在下で行うことによって、該化合物の結合特性をヒューマニン又はヒューマニン様ポリペプチドとの間の競合反応を利用して該化合物の結合特性を測定することが出来る。
細胞株と遺伝子
神経ハイブリッド株F11細胞及びV642I-APP、K595N/M596L-APP (NL-APP)、M146L-PS1、N141-I-PS2 cDNAをコードする pcDNA3ベクターについてはすでに記述された通りに調製した(Hashimoto et al., 2000, 2001a, 2003)。 PCAG-human gp130とpCAG-human gp130 ED(細胞外ヒトgp130)については報告に従った(Kumanogoh et al., 1997)。gp130の細胞膜ドメインと種々の細胞内ドメイン部分にG-CSFリセプターの細胞外ドメインを融合したpcDNAベクターについては報告に従い調製した(Fukuda et al., 1996)。gp130の細胞内ドメインはC端から短縮された。G277と称するキメラタンパクはgp130の細胞内ドメイン全長277アミノ酸を含み、G-195、G-133、G-68、G-25は細胞内ドメインアミノ酸1-195、1-133、1-68、1-25を含む。C末端にmycHisタグをつけたヒトWSX-1、mycHisタグをつけたマウスCREME9はヒトおよびマウス胚cDNA(BioChain)よりセンス、アンチセンスプライマのセットをもちい、ヒトWSX-1には(5’-ACTAGTACCATGCGGGGAGGCAGGGG-3’ と 5’-GAATTCGGCCAGAACCTGTGGCCTGG-3’)、マウスCREM9には (5’-GGATCCACCATGAAGGGCGCGATGGAGCC-3’ と 5’-GAATTCAAATACCAGCACTTTCCATCCAGG-3’)を用いてPCRにより増幅した。C端にV5タグをつけたヒトCNTF-R(V5-CNTF-R)とラットIL-6R(pUCM18-rat IL-6R) をコードするプラスミドはインヴィトロジェンとアメリカンタイプカルチャーコレクションから各々購入した。家族性ALS(FALS)遺伝子G85R-SOD1をpEFBosベクターにコードするプラスミドは辻省次博士より贈与されたものである(Hashimoto et al., 2001a, Kanekura et al, 2004)。ヒト野生型gp130のコスミドは全長gp130をpAxCAwt(TaKaRa)のSwaIサイトに挿入することにより構築した。
マウスカルディオトロピン1(CT1),ラットIL-6、マウスLIF、マウスIL11、可溶性ラットIL-6R、可溶性ヒトCNTF-R,リコンビナントマウスgp130/Fcキメラとリコンビナントヒト可溶性CNTF-RはR&Dシステム(ミネアポリス、ミネソタ、USA)から得た。ヒトIL-6、ヒトオンコスタティンM、ラットCNTF、ヒトGCSFはペプロテックEC Ltd (ロンドン、UK)から得た。ヒトCNTFはR&Dシステム或いはペプロテックEC Ltd.から得た。ヒトIL-27はR&D社から入手した。
抗マウスAPP抗体(22C11)と抗マウスPS1抗体はケミコン(Ternecula, CA, USA)より、抗PS2抗体とphoshoSTAT3(Tyr705)抗体はセルシグナリングテクノロジー(Beverly, MA, USA)より購入した。HRP結合或いは非結合抗mycモノクローナル抗体はバイオモル(Plymouth Meeting, PA)より購入した。HRP結合或いは非結合抗V5抗体はインヴィトロジェンから購入した。ラビットポリクローナル抗HN抗体PO4は報告したように作成した(Tajimaet al., 2002)。抗G-CSFR, gp130, CNTF-R, LIFR, SOD1, STAT3, IL-6R抗体はサンタクルツバイオテクノロジー(サンタクルツ、USA)から購入した。抗リン酸化チロシンモノクローナル抗体、4G10はアップステートUSA(チャーロテスヴィレ、バージニア、USA)から購入した。ふたつのラビットポリクローナル抗体、抗マウスWSX-1抗体はWSX-1のN末16アミノ酸に相当する合成ペプチドMNRLRVARLTPLELLL(mWSX-1-N)とC末16アミノ酸に相当する合成ペプチドYSGYEKHFLPTPEELGLLV(mWSX-1-C)をキーホールリンペットヘモシアニン(Sigma)に共有結合した物を免疫して得た。また、同様にしてふたつのラビットポリクローナル抗ヒトWSX-1抗体はWSX-1のN末17アミノ酸に相当する合成ペプチドMRGGRGAPFWLWPLPKC(hWSX-1-N)とC末20アミノ酸に相当する合成ペプチドLPTPEELGLLGPPRPQVLAC(hWSX-1-C)をキーホールリンペットヘモシアニン(Sigma)に共有結合した物を免疫して得た。抗マウスgp130中和抗体、抗マウスLIFR中和抗体、抗マウスIL-11R中和抗体、抗ヒトCNTF-R中和抗体、抗ラットCNTF-R中和抗体はR&Dシステムから購入した。他のモノクローナル抗体、抗マウスgp130、RX435は慶應義塾大学医学部、福田博士より贈呈された。Baxに対する抗体はサンタクルツバイオテクノロジーより購入した(P-19)。
合成HN、合成S14G-HN(HNG)、C8A-HN (HNA)、ヒトアミロイド-β(1−42)ペプチドはペプチド研(箕面、大坂)から購入した。Biotin-HN, Biotin-HNGは神戸天然物化学株式会社より購入した。
トランスフェクションの方法は以前報告した(Hashimoto et al., 200, 2001a, 2003)。F11細胞を7x104/wellで6wellディッシュにまき、指示されたベクターを導入した。導入効率はこのプロトコールで一定して約70%であった。導入後72時間で、トリパンブルー除外アッセイ及びLDHアッセイにより細胞死率をもとめ、WST-8アッセイにより細胞生存率を求めた(Hashimoto et al., 2000, 2001a, 2003)。通常トランスフェクション開始後5時間後よりHNを添加したが、HN効果はほぼ同様のため、一部の実験ではHNを添加する時間を24時間後にした。
初代培養マウス皮質ニューロン(PCN)は以前報告した方法で準備した(Sudo et al., 2000)。簡単に述べると、初代培養皮質ニューロンはICRマウス14日胚(E14)より得、ポリLリジンを表面処理した96穴プレート(住友ベークライト)にニューロン培地を使い2.5或いは5x104/wellで播種した、或いは6穴プレートに1.0x106/wellで播種し、ニューロンメディア(住友ベークライト)を用いた。(Hashimoto et al., 2003, Niikura et al., 2004)。3日後、細胞培地をN2サプリメントを含むDMEMに交換した。4日目にヴィトロで25μMのAβ1-43を示した濃度のHN或いはサイトカインと加え、可溶性サイトカインリセプター、あるいは中和抗体の存在下、非存在下でその影響をみた。処理後72時間でWST-8又はカルセイン蛍光法で細胞生存率を、トリパンブルー排除アッセイ又はLDHアッセイにより細胞死亡率を求めた(Hashimoto et al., 2000, 2001a,b, 2003)。
F11細胞(6穴プレートに7x104/well)に示された量のV5-CNTF-RかmycHis-WSX-1をコードする発現プラスミドを必要に応じてPCAG-human gp130と一緒に導入し、その24時間後に96穴プレート(7x103/well)に播き直した。導入後36時間目で、100nMのビオチンを標識したHNG-FLAGを10μMのHNG(S14G-HN)あるいはHNA(C8A-HN)存在下あるいは非存在下で添加した(Hashimoto et al., 2001a)。6時間の反応後細胞を4%パラフォルムアルデヒド/PBSで30分間固定した。PBSで洗浄後細胞をFITCを結合させたアビディン(モレキュラープローブ、ユージン、オレゴン、USA)で染色した。免疫蛍光強度を(励起=485nm,放出=535nm)蛍光吸収測定器(Wallac1420 ARVOsx Multi Label Counter)で測定して得た。免疫ヒストケミカル解析がレーザースキャニング共焦点顕微鏡LSM(Carl Seiss, Germany)によりなされた。
F11細胞(6穴プレートに7x104/well)に示された量のV5-CNTF-RかmycHis-WSX-1をコードする発現プラスミドを必要に応じてPCAG-human gp130と一緒に導入し、その24時間後にpoly-L-lysineコートした96穴プレート(7x103/well)に播き直した。導入後36時間目で、表示された濃度のビオチンを標識したHNあるいはHNGを表示された濃度のHNG(S14G-HN)あるいはHNA(C8A-HN)存在下あるいは非存在下で添加した(Hashimoto et al., 2001a)。6時間の反応後細胞をPBSで洗浄後FITCを結合させたアビディン(モレキュラープローブ、ユージン、オレゴン、USA)で染色した。免疫蛍光強度を(励起=485nm,放出=535nm)蛍光吸収測定器(Wallac1420 ARVOsx Multi Label Counter)で測定して得た。免疫ヒストケミカル解析がレーザースキャニング共焦点顕微鏡LSM(Carl Seiss, Germany)によりなされた。
F11細胞(6穴プレートで7x104/well)にmycHis-WSX-1、V5-CNTF-RあるいはラットIL-6R(V6タグ)をコードするプラスミドを導入した。導入後48時間で細胞溶解液(セルライセート)をセファロース4B-HN或いはHNAでプルダウンアッセイをするために採取した。セファロース4BとHNあるいはHNAの結合反応は製造会社(Amersham Pharmacia Biotech, アプサラ、スエーデン)の指示どおり3mlのCNBr-活性化セファロース4Bと5mgのHN或いはHNAとをカップリングバッファー中(0.1M NaHCO30.5M NaCl, pH8.3)4℃で一晩反応させた。ビーズは非特異的結合を防ぐためブロッキングバッファー(0.2M グリシン、pH8.0)に2時間室温で反応させその後カップリングバッファーで洗浄し、プルダウンアッセイまで4℃で保存した。各プルダウンアッセイにおいて、100μlの細胞溶解液にたいして20μlの1:1セファローススラリーを用いた。
セルライセート(10-20μg/lane)或いはプルダウン沈殿物をすでに報告したようにSDS-PAGEに処し、ゲル上で分画されたタンパクをPVDF膜に移した(Hashimoto et al., 2000)。免疫反応を起こしたタンパクバンドをECL法(Amsharm Pharmacia Biotech, Uppsala, Sweden)により可視化した。
マウスFPR2、マウスCNTF-R、マウスWSX-1、マウスIL-6R、及びマウスLIFRに対する小インターフェアリングRNA(sRNAi)をコードするプラスミドベクターを以下のように構築した。
マウスFPR2
センスDNA断片:
5’-AGGATCCCGTAACTACCACTAAGCAATGTCTTGATATCCGGACATTGCTTAGTGGTAGTTATTTTTTCCAAAAGCTTGCA-3’、
アンチセンスDNA断片:5’-TGCAAGCTTTTGGAAAAAATAACTTACCACTAAGCAATGTCCGGATATCAAGACATTGCTTAGTGGTAGTTACGGGATCCT-3。
マウスCNTF-R
センスDNA断片:5’-TTGGATCCCGTGTGTGCTGTGCCATCCGAGATTGATATCCGTCTCGGATGGCACAGCACACATTTTTTCCAAGGTACCTT-3’、
アンチセンスDNA断片:
5’-AAGGTACCTTGGAAAAAATGTGTGCTGTGCCATCCGAGACGGATATCAATCTCGGATGGCACAGCACACGGGATCCAA-3’。
マウスWSX-1
センスDNA断片:5’-TTGGATCCCATATCCACTTGAGAGAAGATCTTGATATCCGGATCTTCTCTCAAGGGATATTTTTTTCCAAGGTACCTT-3’、
アンチセンスDNA断片:5’-AAGGTACCTTGGAAAAAAATATCCACTTGAGGAAGATCCGGATATCAAGATCTTCTCTCAAGTGGATATGGGATCCAA-3’。
マウスIL-6R
センスDNA断片:5’-GCGGATCCCGTTTAAGCTGTGAAACGCTTCGTTGATATCCGCGAAGCGTTTCACAGCTTAAATTTTTTCCAAAAGCTTGC-3’、
アンチセンスDNA断片:5’-GCAAGCTTTTGGAAAAAATTTAAGCTGTGAAACGCTTCGCGGATATCAACGAAGCGTTTCACAGCTTAAACGGGATCCGC-3’。
マウスLIFR
センスDNA断片:5’-TTGGATCCCATATCCACTTGAGAGAAGATCTTGATATCCGGATCTTCTCTCAAGGGATATTTTTTTCCAAGGTACCTT-3’、
アンチセンスDNA断片:5’-AAGGTACCTTGGAAAAAAATATCCACTTGAGGAAGATCCGGATATCAAGATCTTCTCTCAAGTGGATATGGGATCCAA-3’
マウスBax
センスDNA断片:5’- CGGGATCCCATGATCTGTTCAGAGCTGGTGTTGATATCCGCACCAGCTCTGAACAGATCATTTTTTTCCAAGGTACCCC-3’
アンチセンスDNA断片:5’-GGGGTACCTTGGAAAAAAATGATCTGTTCAGAGCTGGTGCGGATATCAACACCAGCTCTGAACAGATCATGGGATCCCG-3’ 。
これらのDNA断片は製造元の指示にしたがって加熱、加冷によりアニールさせた。これらアニールしたプライマーとpRNAU6.1/Shuttle空ベクター(GenScript, NJ, USA)をBamH1とKpnlを用い一晩37℃で消化反応させた。切られたDNA断片と空ベクターはGENE CLEAN IIキット(Q BIOgene, USA)で精製した。ライゲーションはLigation Convenience キット(NIPPON GENE, Tokyo, Japan)を用いてキットの指示にしたがって行った。これらのsiRNAベクター配列は直接配列を測定して確認し、siRNAプラスミドの効果は以下に述べるリアルタイムPCRによって確かめた。
内在性のmRNAを査定するためリアルタイムPCRを実施した。ISOGEN試薬(NIPPON Gene, Toyama, Japan)でRNAを抽出し、つづいて、リアルタイムPCRを行った。First strand cDNAをSensiscript逆転写酵素(QIAGEN, Germany)により0.5mgのトータルRNAから合成した。リアルタイムPCRはQuantiTect SYBR Green PCRキット(QIAGEN)を使って実施し、つづいてABI PRISM7700 (Applied Biosystems, Foster City CA)で分析した。センスプライマーとアンチセンスプライマーのセットを以下のように作成した。マウスCNTF-Rには5’-TTCCACCGTGACTCCTGCACCTG-3’、5’-GAGGGCTGGGTCCTTCTCACAGAC-3’,マウスWSX-1には5’-CCGCAGAAAGCTCTCACCTGTCAG-3’, 5’-CCATGGATATCCGTTCTCCACCTG-3’、マウスLIFRには5’-GTGGAAGATACGTCGGCAGACTCG-3’, 5’-ACCCTGAAGGTCAGCAATCCTCAG-3’、マウス IL-6Rには(5’-CCCTGCCAGTATTCTCAGCAGCTG-3’, 5’-CGGCCTTCCAGGTATGGCTGATAC-3’)、マウス IL-6Rには5’-CCCTGCCAGTATTCTCAGCAGCTG-3’, 5’-CGGCCTTCCAGGTATGGCTGATAC-3’、マウス Baxには5’- GGAATTCACCATGGACGGGTCCGGGGAGCAG-3’, 5’-GGGGTACCGCCCATCTTCTTCCAGATGGTGAG-3’,ヒト及びマウスG3PDHには5’-TCCACCACCCTGTTGCTGTA-3’と5’-ACCACAGTCCATGCCATCAC-3’である。データ解析はSequence Detection System ver. 1.9.1(Applied Biosystem)でおこなった。各mRNA発現レベルを調整するためにG3PDH mRNAをコントロールとして用いた。
すべての細胞死実験、細胞生存実験、リアルタイムPCR、はn=3で行った。ヴィトロ実験の図におけるすべての値は平均値+SDである。Varianceの分析による統計処理がなされ、つづいてp<0.05で有意とされるpost hocテストがなされた。
ある種のタイロシンキナーゼやSTAT3がHNを介する神経保護作用シグナル経路に含まれている(Hashimoto et al., 2005)ということを考慮すると、HNリセプターがサイトカインリセプターファミリーに属すると考えられる。gp130はIL6Rリセプターファミリーに属するサイトカインリセプターに共通のサブユニットであるが、その細胞外ドメイン及び細胞膜ドメインを(gp130tr)を強制発現するか、あるいは、ヒトgp130の細胞外ドメイン(gp130ED)から成るリコンビナント可溶性ヒトgp130を添加すると、図1Aと図1Bに示すように、V642I-APPの過剰発現による毒性(A)及び25μMのAβによる毒性(B)にたいする、HNを介する神経保護作用を完全に抑制する。gp130EDとgp130trはドミナントネガティブ型として働くことが示されているので(Kumanogoh et al., 1997; Jostock et al., 1998)、この結果はHNを介する神経保護作用のシグナルはgp130を介していることを意味している。我々はさらにこの結果を確認するため、抗gp130中和抗体を反応させてこのシグナルにどう影響するかを調べた。この抗マウスgp130抗体(RX435)はマウスgp130の機能を阻害し、ヒトgp130の機能は阻害しないことがすでに示されているが、この抗体はF11細胞においてHNを介する神経保護作用を抑制し(図1C)、一方、その抑制はこの抗体に対して感受性のないヒトgp130の同時発現により抑えられている(図1D)。この結果は明らかにこのHNシグナルにgp130が関与することを意味している。
さらにHNの神経保護作用シグナルにおけるgp130の介入を確認するために、種々のキメラタンパク、すなわち細胞外ドメインをG-CSF、細胞膜ドメインをgp130、細胞内ドメインを種々の長さにC端を短縮したヒトgp130を構築した(Fukuda et al., 1996)。G277と称するキメラタンパクはgp130の細胞内のすべてのドメインを、G-195、G-133, G-68, G-25、は各々、細胞内の1-195, 1-133, 1-68, 1-25番目のアミノ酸を含むものである(細胞内ドメインのN末端アミノ酸を1番目とする)。まず、最初にこれらのキメラタンパク質の発現を確認した(図2A)。G-277を発現させ100nM G-CSFで刺激するとV642I-APP発現により誘導される神経細胞死を抑制する。ところが、G-25あるいはG-68を発現させて同様に刺激してもその細胞死を抑制することはできなかった(図2B)。G-133が発現している場合は、同様の刺激は中間的にその細胞死を抑制した(図2B)。以前の研究でgp130の細胞内ドメインの3番目のチロシンが(これはG-133に含まれている)プロB細胞(proBcells)における抗アポプトーシス効果に必須であることが示されているので(Fukudaet al., 1996)、134-277に相当するドメインが介在する別のシグナルがAD関連の傷害による神経細胞死を100%保護するためには必要であることが推測された。同様に、G-277が発現されていると100nMのG-CSFによる刺激でNL-APP, M146L-PS1, N141I-PS2による神経細胞死を防御するが、一方、G-25が発現されたときは防御しなかった(図2C)。これらAD関連神経細胞死と対照的に100nMのG-CSFは家族性筋萎縮性側索硬化症の原因遺伝子として今までに示されたCu/Zn-SOD1変異体遺伝子が引き起こす神経細胞死を防御しなかった(図2D)。また、HN処理によりgp130のリン酸化レベルの増加が見られた(図2E)。
HNリセプターの分子的基盤を探究するため、今まで知られているIL-6ファミリーのサイトカインがHNを介する神経保護作用を模倣できるかどうか調べた。図3Aに示されるように、マウスカルディオトロピン−1(CT-1)、ラットIL-6、マウスIL-11、ヒトOSM、マウスLIF、マウスのCNTF-Rに結合可能であるヒトCNTFのどれもが生理的レベル(100ng/mlまで)でAβが誘導するF11の細胞死を抑制しなかった。このことはV642I-APP過剰発現による神経細胞死に対しても同様であった(データを示さず)。
IL-6が介するシグナルを増大させるため、我々は可溶性IL-6リセプターα(sIL-6R)或いは可溶性CNTF-R(100 ng/ml)を添加し、それぞれのリガンドIL-6およびCNTF(100 ng/ml)で刺激しAβによる神経細胞死にたいする影響を調べた(図3B)。予想通りIL-6はsIL-6Rを発現させておくとgp130のホモ二量体化を誘導し、HNと同様の活性を示した。これに反してCNTFは可溶性CNTF-R(sCNTF-R)を過剰発現させてもHN様の活性を示すことはなかった。CNTFのCNTF-Rへの結合はgp130とLIF-Rとのヘテロ二量体化により細胞内シグナルを伝達することを考慮するとLIF-RはHNを介する神経保護作用には関与していないと推測される。
gp130結合受容体に対する中和抗体を用いて我々はさらに既知のgp130にカップルするリセプターがHNを介した神経保護作用に関与しているかどうかを調べた。その結果、抗ラットCNTF-R中和抗体はマウスCNTF-Rも認識すると考えられているが、このCNTF-Rに対する抗体がHN活性を消去することを見い出した(図3C)。図3BにおけるCNTF/可溶性CNTF-Rについての結果と合わせて考えると、CNTF-RがリガンドCNTFと会合しgp130とLIFRとのヘテロ二量体化を導く本来の形と全く違った形でHNシグナルに関与していると考えられる。さらに、IL-6RとLIF-Rに対する特異的なsiRNAをコードしたベクターを作成した(図3D)。これらベクターをF11細胞に発現させ内在性IL-6RあるいはLIF-R発現を低下させることで、HNを作用させたときのSTAT3のリン酸化を減弱させることはできなかった(図3E)。このことはHNがIL-6RやLIF-Rを介して細胞生存シグナルを伝えていないことを裏づけている。
更に、HNリセプター(HNR)分子基盤を探索するために、gp130とリセプター複合体を形成する(Pflanz et al., 2004)IL-27受容体であるWSX-1( Specher et al., 1998)、CNTF-R、及び、gp130と複合体を形成すると予測されるが未だあまり調べられていないリセプターCREME9(CRL4) (Boulay et al., 2003)をF11細胞株に過剰発現させることにより免疫蛍光HNとの結合アッセイを内在レベルのHNRとHNの結合が反映されない条件(免疫蛍光を基盤とした結合アッセイ(1))で行った。
HNを介する神経保護作用シグナルにCNTF-RとWSX-1の関与を確認するために、プラスミドsiRNA法をもちいて、これらタンパクの発現をF11細胞株においてノックダウンした。この方法の効率はリアルタイムPCRによるmRNAとウェスタン法による蛋白定量により検討した(Sui et al., 2001, Kanekura et al., 2004)(図5A)。ネガティブコントロールとして、最近発表されたHN受容体であるマウスFPR-2(Ying et al., 2004)のsiRNAを用いた。図5Bに示すように、内在性WSX-1発現を阻止すると、V642I-APP過剰発現による神経細胞死に対するHN活性が完全に消滅した。CNTF-R発現を抑制すると、HN活性がコントロールにくらべ30%減少した。ところが、FPR-2発現を抑制してもHN活性は減少しなかった。更に、ヒトCNTF-RあるいはヒトWSX-1を各々発現させるとマウスのCNTF-RおよびWSX-1のsiRNAによって抑制されていたHN活性は完全に回復した(図5C)。以上の結果はCNTF-RとWSX-1がHNのリセプターの成分であることを強く支持するものである。CNTF-Rの中和抗体がHN活性を完全に阻害すること(図3C)、一方siRNAによるCNTF-Rの発現抑制がWSX-1の場合に比べて不完全であることを考えると(図5A)、CNTF-R発現の不完全な抑制の為に、図5BにおいてHN活性を完全に押さえられなかったと考えられた。
CNTF-RがWSX-1と複合体を形成し得るかを調べた。mycタグをヒトWSX-1に付け、V5タグをヒトCNTF-RにつけてCOS7細胞に過剰発現し、共免疫沈降実験により、解析した。図6Aに示されるように、WSX-1の免疫沈降はCNTF-Rを共沈させCNTF-Rの免疫沈降はWSX-1を共沈させた。このことはWSX-1がCNTF-Rと結合していることを示唆している。
HN処理によりCNTF-RとWSX-1、あるいはWSX-1とgp130の結合が誘導される。図6Bで示すように、 F11細胞に10nMのHNGあるいはHNA処理をして、0、1、3、6時間後に細胞回収し、gp130抗体及びCNTF-R抗体で免疫沈降し、その沈降物をmWSX-1抗体で免疫ブロット解析を行った。その結果、HNG処理により特異的に内在レベルの発現において、CNTF-RとWSX-1、あるいはWSX-1とgp130の結合が誘導されることが明らかになった。
IL-27はWSX-1/gp130をその受容体とすることが報告されている。従って、IL-27はHNと同様な効果を示す可能性がある。予想通り、F11細胞に対して、IL-27を処理すると、高濃度領域(1-10μM)でHN様効果を示した。しかも同時に、100nM以下のIL-27処理は逆にHNの効果を抑制することが判明した(図7)。
さらに、より感度の高い免疫蛍光を基盤とした結合アッセイ(2)を開発し、内在レベルのHN受容体との結合を検出することに成功した。このアッセイ方法を用いて、HNあるいはHNGとHNRの結合の強さを内在レベルのHNRをもつF11細胞(図8、左の2パネル)とCNTF-R/WSX-1/gp130をトランスフェクッションにより高発現させたF11細胞(右の2パネル)を用いて結合アッセイを行った。上2パネルはHN、下2パネルはHNGの結合を検討した。その結果、HNとHNGは各々、10μMと10nMの濃度で飽和する濃度依存性の結合を示し、各々のKDは1-10μMと1-10nMの範囲にあることが判明した。結合の特異性はビオチンラベルのしていないHNとHNGを過剰量添加することで結合がほぼ完全に抑制されることで確認された。以上で得られたHNあるいはHNGとHNRの結合のパラメーターは以前の研究で報告した(Hashimoto et al., 2001 a, b) HNあるいはHNGの神経細胞死抑制活性のパラメーターとほぼ完全に合致した(図8A)。
また、HNあるいはHNGと内在レベルHNRの結合がCNTF-RとWSX-1発現に依存することをsiRNAの手法を用いて、内在性のCNTF-RとWSX-1発現を低下させたF11細胞で各々の活性が影響をうけるかどうかを検証することにより、確認した(図8B)。図8Bに示すように内在性のCNTF-RあるはWSX-1発現を低下させたF11細胞では著明に両者の結合が低下し、CNTF-RとWSX-1両者を同時に発現低下させるとほぼ完全にHNあるいはHNGとF11細胞との結合が阻止された。FPR2あるいはLIFRの発現低下により、結合は影響を受けなかった。これらの事実は、HNあるいはHNGとF11細胞との結合はCNTF-RとWSX-1発現に依存することを意味している。
さらに、より生理的な神経細胞であるPCNを用いて、F11細胞で既に観察した(図7)と同じく、高濃度IL-27,CNTF処理がHNとPCN細胞の結合を阻害するかどうか検討した。F11細胞での結果と同じように、100nM-1μMのIL-27処理はHNのPCNへの結合を抑制することが判明した(図9A)。また、同濃度のCNT-FもIL-27と同じくHNのPCNへの結合を抑制するが、IL-6にはそのような効果がないことが明らかになった。
結合阻害実験の結果に合致するように、F11細胞と同じパターンで、PCN細胞においても高濃度IL-27はHN様効果をもち、かつ、HNの機能を抑制することが示された(図9B)。また、CNT-FもIL-27と同様にHNの機能を抑制すること、さらに、HNの機能はWSX-1抗体(mWSX-1-N)処理で抑制されることも判明した。これらの結果はPCNにおいてもF11細胞と同じく、HNはCNTF-R/WSX-1/gp130を受容体として機能していることを支持している。
実際 PCNにはF11細胞と同じく、WSX-1の発現が確認された(図10A及びB)。
F11細胞においてCNT-FやIL-27処理はSTAT3の705番目のチロシンリン酸化を亢進させるが、HNやHNGもSTAT3をリン酸化することをみいだした(図11A)。さらに、siRNAを用いて内在性CNTF-RあるいはWSX-1発現を低下させるとHNGによるSTAT3の705番目のチロシンリン酸化はほぼ完全に抑制された(図11B)。この結果はHNあるいはHNGはCNTF-RあるいはWSX-1依存的にSTAT3の705番目のチロシンリン酸化を引き起こしていることを意味している。
マウスBaxに対する特異的なsiRNA(siRNA-Bax)を作成した。このsiRNAをF11細胞に発現させると内在性の Bax mRNA量と蛋白量が著明に減少した(図12A, B)。さらに、スタウロスポリン誘導性のF11細胞アポトーシスに対してsiRNA-Baxは著明な抑制効果示したため、このsiRNA-Bax は有効に機能していると判断された(図12C)。そこで、 F11細胞の内在性Baxの発現をsiRNA-Baxで抑制し、HNによるV642I-APPやM146L-PS1高発現誘導性F11神経細胞死の抑制効果に如何なる変化が出るか調べた。陽性コントロールとしてWSX-1に対するsiRNAの効果を同時に検討した。まず、V642I-APPによる神経細胞死自体にsiRNA-Bax が抑制効果をもつことが判明したため、V642I-APPによる神経細胞死を検出する系ではHN作用に対するsiRNA-Bax の効果を検証することはできなかった。一方、M146L-PS1誘導性神経細胞死に対してはsiRNA-Bax が抑制効果をもつことはなく、従ってHN作用に対するsiRNA-Bax の効果を検証することが可能であった。図12Dで示すように、内在性のBax発現を抑制しても、HNのM146L-PS1誘導性神経細胞死に対する抑制効果は全く影響を受けなかった。従って、HNの細胞死抑制効果はBaxの機能を抑制することで発揮されているのではないことが結論された。また、図12Eで示すように内在性WSX-1とCNTFR、発現を同時に抑制した場合と異なり、内在性Bax発現を抑制しても、HNのF11細胞に対する結合活性は全く抑制できなかった。以上の2つの結果は少なくともF11細胞においてはHNのターゲットが細胞内のBaxではないことを支持している。
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Claims (14)
- gp130又は少なくとも細胞内ドメインの1-133番目のアミノ酸配列を有するgp130の部分ポリペプチド、CNTF−R及びWSX−1から構成されるヒューマニン受容体。
- gp130、CNTF−R及びWSX−1がヒト由来の蛋白質である、請求項1記載のヒューマニン受容体。
- 請求項1又は2記載のヒューマニン受容体を使用する、該ヒューマニン受容体に結合する化合物のスクリーニング方法。
- ヒューマニン受容体に結合する化合物が、該受容体の細胞外ドメインに結合する、請求項3記載のスクリーニング方法。
- ヒューマニン受容体に結合する化合物が、該受容体の細胞内ドメインに結合する、請求項3記載のスクリーニング方法。
- ヒューマニン受容体に結合する化合物が、該受容体アゴニストである、請求項3記載のスクリーニング方法。
- ヒューマニン受容体に結合する化合物が、該受容体アンタゴニストである、請求項3記載のスクリーニング方法。
- 請求項3〜7のいずれか一項に記載のスクリーニング方法であって、
(a) ヒューマニン受容体に試験試料を接触させる工程、
(b)該受容体と該試験試料に含まれる化合物との結合特性を測定する工程、及び
(c)該受容体に結合する化合物を選択する工程、を含む前記方法。 - ヒューマニンの存在下で、ヒューマニン受容体に試験試料を接触させることを特徴とする、請求項8記載のスクリーニング方法。
- ヒューマニン受容体が細胞で強制発現されているものである、請求項8又は9に記載のスクリーニング方法。
- ヒューマニン受容体が、該受容体を構成するタンパク質をコードする遺伝子を含む発現ベクターによって形質転換された細胞で強制発現されているものである、請求項8又は9に記載のスクリーニング方法。
- 該受容体と化合物との結合特性を、神経細胞死に対する拮抗作用又は抑制作用の変化を検出することにより測定する、請求項8〜11のいずれか一項に記載のスクリーニング方法。
- 該受容体と化合物との結合特性を、SATAT3の705番目のチロシンのリン酸化の亢進又は抑制を検出することにより測定する、請求項8〜11のいずれか一項に記載のスクリーニング方法。
- 無細胞系において実施する請求項3〜8のいずれか一項に記載のスクリーニング方法。
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