JP5146944B2 - Regulation of intracellular target molecules by IP3 receptor binding protein - Google Patents

Regulation of intracellular target molecules by IP3 receptor binding protein Download PDF

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Description

本発明は、哺乳動物細胞における生物学的機能を制御するための組成物および方法に関する。さらに具体的には、本発明は、IP受容体結合タンパク質(IRBIT)およびその細胞内標的分子が関与する該生物学的機能を制御するための組成物および方法に関する。 The present invention relates to compositions and methods for controlling biological functions in mammalian cells. More specifically, the present invention relates to compositions and methods for controlling the biological function of IP 3 receptor binding protein (IRBIT) and its intracellular target molecule is involved.

本発明はまた、前記生物学的機能の制御を利用する物質のスクリーニング方法を提供する。   The present invention also provides a method for screening a substance utilizing the control of the biological function.

細胞膜上の受容体の活性化に伴いホスファチジルイノシトール4,5−ビスホスフェート(phosphatidylinositol 4,5−bisphosphate)が加水分解されると、細胞内セカンドメッセンジャーであるイノシトール1,4,5−三リン酸(inositol 1,4,5−trisphosphate (IP))が生成する。IPはIP受容体(IPR)に結合することにより、細胞内カルシウム貯蔵オルガネラ(主に小胞体)からのCa2+放出を誘導する。このIP/Ca2+シグナル経路において、IP受容体は、IPのシグナルをCa2+のシグナルへ変換する役割を担っている。 When phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate is hydrolyzed with activation of a receptor on the cell membrane, the intracellular second messenger inositol 1,4,5-triphosphate ( inositol 1,4,5-trisphosphate (IP 3 )). IP 3 induces Ca 2+ release from intracellular calcium storage organelles (mainly endoplasmic reticulum) by binding to the IP 3 receptor (IP 3 R). In this IP 3 / Ca 2+ signal pathway, the IP 3 receptor plays a role in converting an IP 3 signal into a Ca 2+ signal.

IP受容体は、4量体の細胞内IP誘導性Ca2+放出チャネル(IP−gated Ca2+ release channel)である。哺乳動物では、3種の異なるIP受容体が存在する。IP受容体タイプ1(IPR1)は、中枢神経系、特に小脳において高発現している。マウスIPR1は、2749アミノ酸からなり、3つの機能的に異なる領域に分かれている。すなわち、N末端近傍にIP結合ドメイン、C末端近傍に6回膜貫通領域を有するチャネル形成ドメイン、およびこれら2つの領域の間に制御領域が存在する。IP結合ドメインの欠失突然変異体解析より、IP受容体のアミノ酸226〜578残基が特異的かつ高親和性のリガンド結合に必要な最小領域であることが示され、IP結合コアと呼ばれている。 The IP 3 receptor is a tetrameric intracellular IP 3 -induced Ca 2+ release channel (IP 3 -gate Ca 2+ release channel). In mammals, there are three different IP 3 receptors. IP 3 receptor type 1 (IP 3 R1) is highly expressed in the central nervous system, particularly in the cerebellum. Mouse IP 3 R1 consists of 2749 amino acids and is divided into three functionally different regions. That is, there is an IP 3 binding domain near the N-terminus, a channel-forming domain having a 6-transmembrane region near the C-terminus, and a control region between these two regions. From deletion mutant analysis of IP 3 binding domain it has been shown amino 226-578 residues of IP 3 receptor is the minimum region required for ligand binding specificity and high affinity, IP 3 binding core is called.

IP受容体の活性化による細胞質Ca2+濃度の増加によって、多種多様な下流標的分子の活性が制御される。これら下流標的分子は、受精、発生、増殖、分泌、シナプス可塑性など多岐に渡る細胞応答において重要な役割を担っている。 Increased cytoplasmic Ca 2+ concentration by activation of the IP 3 receptor controls the activity of a wide variety of downstream target molecules. These downstream target molecules play an important role in a variety of cellular responses such as fertilization, development, proliferation, secretion, and synaptic plasticity.

本発明者らは、先に、新規のIP受容体結合タンパク質を見出し、IRBIT( inding protein released with nositol 1,4,5−risphosphate)と命名した(特許文献1)。IP受容体は、ヒト、マウスなどの哺乳動物の例えば脳、心臓、肝臓、腎臓、膵臓、胸腺などの種々の組織や細胞に広く分布することから、IRBITもそのような組織や細胞に存在すると推定される。ヒトおよびマウスIRBITのアミノ酸および塩基配列は、本発明者らによって決定された(非特許文献1、特許文献1)。これらのIRBITは530アミノ酸からなり、ヒトおよびマウス間の同一性は100%である。IP受容体との結合領域は、IRBITのN末端領域(ヒトおよびマウスにおいて、アミノ酸1〜104)に存在する。 The present inventors have previously found a novel IP 3 receptor binding protein, IRBIT (I P 3 R - b inding protein released with i nositol 1,4,5- t risphosphate) was named (Patent Document 1 ). IP 3 receptor, present humans, mammals such as brain, such as a mouse, heart, liver, kidney, pancreas, since widely distributed in various tissues and cells such as the thymus, to such tissues and cells IRBIT It is estimated that. The amino acid and base sequences of human and mouse IRBIT were determined by the present inventors (Non-patent Document 1, Patent Document 1). These IRBITs consist of 530 amino acids and have 100% identity between humans and mice. Binding region of the IP 3 receptor (in humans and mice, the amino acid 1 to 104) N-terminal region of IRBIT present in.

IRBITは、(1)中性タンパク質である(推定pI値:6.48)が、N末端領域は比較的酸性である(推定pI値:4.98)、(2)N末端領域に複数のリン酸化部位が集中的に局在しており、リン酸化がIPR1との相互作用に必要であると推測される、(3)IPR1のIPとの結合に必須である508番目のリジン残基がIRBITとの相互作用においても必須である、(4)IPによりIPR1との相互作用から解離する、および(5)高塩濃度により、IPR1との相互作用から解離し、かつ粗ミクロソーム画分から抽出されることから、IPR1との相互作用は静電気的結合によると推測される、などの特徴を有する(特許文献1)。 IRBIT is (1) a neutral protein (estimated pI value: 6.48), but the N-terminal region is relatively acidic (estimated pI value: 4.98), (2) multiple N-terminal regions phosphorylation sites are localized centrally, presumably phosphorylation is required for interaction with IP 3 R1, (3) 508 th is essential for binding to IP 3 of IP 3 R1 lysine residue is also essential in the interaction with IRBIT, (4) dissociates from interaction with IP 3 R1 by IP 3, and (5) by high salt concentrations, the interaction with IP 3 R1 Since it is dissociated and extracted from the crude microsomal fraction, it has a feature that the interaction with IP 3 R1 is presumed to be due to electrostatic binding (Patent Document 1).

IRBITは、IP受容体のIP結合領域に結合し、in vitroでIPによりIP受容体から解離するという性質をもつ。このため、IRBITは、IP受容体のIP結合を抑制することにより、IP受容体の活性を抑制する機能をもつことも明らかになっている(特許文献1)。 IRBIT binds to IP 3 binding region of IP 3 receptor, has a property that dissociates from IP 3 receptor by IP 3 in in vitro. Therefore, IRBIT is, IP 3 by inhibiting IP 3 receptor binding, it is also revealed to have a function of suppressing the activity of IP 3 receptor (Patent Document 1).

本発明者らは、今回、以下に説明するように、IRBITの標的分子を明らかにし、さらにIRBITが三次メッセンジャーとして重要な生物学的機能をもつことを明らかにした。   The present inventors have now clarified a target molecule of IRBIT and further revealed that IRBIT has an important biological function as a third messenger as described below.

特開2004−129612JP2004-129612A H. Andoら,J.Biol.Chem.2003,278:10602−10612H. Ando et al. Biol. Chem. 2003, 278: 10602-10612

本発明の目的は、IRBITとその分子標的との相互作用を利用して細胞内の生物学的機能の制御を可能にする組成物および方法を提供することである。   It is an object of the present invention to provide compositions and methods that allow the control of biological functions in cells using the interaction between IRBIT and its molecular target.

本発明の別の目的は、細胞内においてIRBITとその分子標的との間の結合を抑制または亢進することによって、前記生物学的機能の制御を可能にする物質のスクリーニング方法を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a method for screening a substance that enables control of the biological function by suppressing or enhancing the binding between IRBIT and its molecular target in a cell. .

本発明者らは、今回、上記課題を解決するために鋭意研究を行い、IRBITの標的が、タンパク質合成を制御する分子、イノシトールリン脂質を制御する分子、および細胞内のpHを制御する分子であることを見出した。また、IRBITが、細胞内代謝を制御する重要な分子の1つとして、今回見出された3種類の標的分子と結合して該標的分子の働きを制御する三次メッセンジャーとしての役割を有することを証明している。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted intensive research. IRBIT targets are molecules that control protein synthesis, molecules that control inositol phospholipids, and molecules that control intracellular pH. I found out. In addition, as one of the important molecules that control intracellular metabolism, IRBIT has a role as a third messenger that binds to the three types of target molecules found this time and controls the function of the target molecules. Prove that.

発明の概要
したがって、本発明は、要約すると、以下の特徴を有する。
本発明は、第1の態様において、 IP受容体結合タンパク質(IRBIT)、IRBITの発現/翻訳を制御する核酸、またはIRBITに対する抗体を含む組成物であって、
(1)タンパク質合成、
(2)イノシトールリン脂質代謝、および
(3)細胞内pH、
からなる群から選択される少なくとも1つの細胞内生物学的機能の制御のための上記組成物を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, in summary, the present invention has the following features.
The present invention, in a first aspect, IP 3 receptor binding protein (IRBIT), a composition comprising an antibody to a nucleic acid or, IRBIT controlling the expression / translation IRBIT,
(1) Protein synthesis,
(2) inositol phospholipid metabolism, and (3) intracellular pH,
The above composition for the control of at least one intracellular biological function selected from the group consisting of:

一の実施形態において、前記タンパク質合成が、切断/ポリアデニレーション特異性因子(CPSF)による細胞質のmRNAポリアデニレーションが関与するものである。   In one embodiment, the protein synthesis involves cytoplasmic mRNA polyadenylation by cleavage / polyadenylation specificity factor (CPSF).

別の実施形態において、前記イノシトールリン脂質代謝が、細胞内でのPIP合成酵素(PIPKII)が関与するものである。 In another embodiment, the inositol phospholipid metabolism involves intracellular PIP 2 synthase (PIPKII).

別の実施形態において、前記細胞内pHが、細胞内でのp型Na/HCO共トランスポーター1(pNBC1)が関与するものである。 In another embodiment, the intracellular pH involves p-type Na / HCO 3 cotransporter 1 (pNBC1) in the cell.

別の実施形態において、前記制御が、抑制または亢進である。
別の実施形態において、前記IRBITが、ヒトまたはマウス由来のものである。
In another embodiment, the control is suppression or enhancement.
In another embodiment, the IRBIT is from a human or mouse.

別の実施形態において、前記IRBITが、配列番号1または配列番号3に示されるアミノ酸配列からなるタンパク質、あるいは該アミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含みかつIRBITと同等の生物学的活性を有するタンパク質である。   In another embodiment, the IRBIT comprises a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3, or an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence and is equivalent to IRBIT It is a protein that has an active activity.

別の実施形態において、前記組成物が、in vivo、in vitroまたはex vivoのいずれかで使用されるものである。
別の実施形態において、前記組成物が、疾患の治療用である。
In another embodiment, the composition is used either in vivo, in vitro, or ex vivo.
In another embodiment, the composition is for treatment of a disease.

本発明はまた、第2の態様において、in vitroまたはex vivoでの細胞内のタンパク質合成の制御におけるIRBITの使用方法を提供する。   The present invention also provides, in a second aspect, a method of using IRBIT in controlling intracellular protein synthesis in vitro or ex vivo.

その実施形態において、前記IRBITがCPSFに結合しCPSFの機能を制御する。   In the embodiment, the IRBIT is coupled to the CPSF to control the function of the CPSF.

本発明はまた、第3の態様において、in vitroまたはex vivoでの細胞内のイノシトールリン脂質代謝の制御におけるIRBITの使用方法を提供する。
その実施形態において、前記IRBITがPIPKII活性を抑制する。
The present invention also provides, in a third aspect, a method of using IRBIT in controlling intracellular inositol phospholipid metabolism in vitro or ex vivo.
In that embodiment, the IRBIT suppresses PIPKII activity.

本発明はまた、第4の態様において、in vitroまたはex vivoでの細胞内pHの制御におけるIRBITの使用方法を提供する。   The present invention also provides, in the fourth aspect, a method of using IRBIT in controlling intracellular pH in vitro or ex vivo.

その一の実施形態において、前記IRBITがpNBC1を活性化する。
別の実施形態において、前記pNBC1の活性化が前記IRBITのリン酸化を必要とする。
In one embodiment thereof, the IRBIT activates pNBC1.
In another embodiment, activation of the pNBC1 requires phosphorylation of the IRBIT.

本発明はまた、第5の態様において、候補物質の存在下で、IRBITとCPSF、PIPKIIまたはpNBC1との結合を測定し、該結合を抑制または亢進する物質を同定することを含む、物質のスクリーニング方法を提供する。   In the fifth aspect, the present invention also provides a screening for a substance, comprising measuring the binding between IRBIT and CPSF, PIPKII, or pNBC1 in the presence of a candidate substance, and identifying a substance that suppresses or enhances the binding. Provide a method.

その実施形態において、前記物質が治療用または診断用である。
別の実施形態において、前記結合が哺乳動物細胞内で行われる。
In that embodiment, the substance is therapeutic or diagnostic.
In another embodiment, the binding is performed in a mammalian cell.

さらに別の実施形態において、前記物質が、細胞内のタンパク質合成、イノシトールリン脂質代謝および細胞内pHからなる群から選択される少なくとも1つの細胞内生物学的機能を制御するものである。   In still another embodiment, the substance controls at least one intracellular biological function selected from the group consisting of intracellular protein synthesis, inositol phospholipid metabolism, and intracellular pH.

定義
本明細書中で使用する「IRBIT」なる用語は、哺乳動物由来のIP受容体結合タンパク質であり、該受容体のIP結合部位に結合しており、IPの該受容体への結合とともに細胞質に放出されるタンパク質である。本発明では、IRBITは、CPSF(cleavage/polyadenylation specificity factor)、PIPKII(phosphatidylinositol−5−phosphate 4−kinase)、またはpNBC1(pancreas type Na/HCO cotransporter 1)と結合するが、これらのIRBIT標的タンパク質はIRBITとの結合を介してそれぞれタンパク質合成、イノシトールリン脂質代謝、細胞内pHの維持に関与する重要な生物学的機能を細胞内で果たしている。したがって、IRBITは、これらの生物学的機能の制御を担っている。
Definition The term "IRBIT" as used herein are IP 3 receptor binding protein derived from a mammal are bound to the IP 3 binding site of the receptor, to the receptor of IP 3 A protein released into the cytoplasm upon binding. In the present invention, IRBIT is, CPSF (cleavage / polyadenylation specificity factor ), PIPKII (phosphatidylinositol-5-phosphate 4-kinase), or pNBC1 (pancreas type Na / HCO 3 cotransporter 1) and binds these IRBIT target proteins Plays an important biological function involved in protein synthesis, inositol phospholipid metabolism, and maintenance of intracellular pH through binding to IRBIT. IRBIT is therefore responsible for the control of these biological functions.

本明細書で使用する「タンパク質合成」なる用語は、細胞内での遺伝子の転写と翻訳の一連の過程をいい、本発明では、細胞質でのmRNAポリアデニレーションの制御が関与する。また、イノシトールリン脂質代謝は、IPを含むリン脂質の代謝を指す。 As used herein, the term “protein synthesis” refers to a series of gene transcription and translation processes in a cell, and the present invention involves the regulation of mRNA polyadenylation in the cytoplasm. Moreover, inositol phospholipid metabolism refers to the metabolism of phospholipids containing IP 3.

本明細書で使用する「抑制」なる用語は、上記生物学的機能の減少、低下または阻害をいう。   As used herein, the term “suppression” refers to a reduction, reduction or inhibition of the biological function.

本明細書で使用する「亢進」なる用語は、上記生物学的機能の増加、上昇または増進をいう。   As used herein, the term “enhancement” refers to an increase, elevation or enhancement of the biological function.

本明細書で使用する「ex vivo」なる用語は、一旦生体外に取り出された細胞や組織を本発明の組成物で処理した後、生体内に戻すことをいう。   As used herein, the term “ex vivo” means that cells or tissues once taken out of a living body are treated with the composition of the present invention and then returned to the living body.

本明細書で使用する「患者」なる用語は、ヒト、マウス、ラット、イヌ、ネコ、家畜動物(例えばウシ、ウマ、ブタ、ヒツジ、ヤギなど)などの哺乳動物、好ましくはヒトを指す。   As used herein, the term “patient” refers to a mammal, preferably a human, such as a human, mouse, rat, dog, cat, livestock animal (eg, cow, horse, pig, sheep, goat, etc.).

本発明の組成物および方法は、IRBITが、哺乳動物細胞内でCPSF、PIPKIIまたはpNBC1との結合を介してそれぞれ、タンパク質合成、イノシトールリン脂質代謝、または細胞内pHの維持に関与しているため、このような生物学的機能を制御するIRBIT、IRBITの発現/翻訳を制御する核酸、またはIRBITに対する抗体は、該機能の異常に伴う疾患の治療に有用である。   The compositions and methods of the present invention are such that IRBIT is involved in protein synthesis, inositol phospholipid metabolism, or maintenance of intracellular pH via binding to CPSF, PIPKII, or pNBC1, respectively, in mammalian cells. Such IRBIT that controls biological functions, nucleic acids that control the expression / translation of IRBIT, or antibodies to IRBIT are useful for the treatment of diseases associated with abnormalities in the functions.

以下、本発明をさらに詳細に説明する。
1.組成物
本発明は、第1の態様により、IRBIT、IRBITの発現/翻訳を制御する核酸、またはIRBITに対する抗体を含む組成物を提供する。本発明の組成物は、(1)タンパク質合成、(2)イノシトールリン脂質代謝、および(3)細胞内pHからなる群から選択される少なくとも1つの細胞内生物学的機能の制御のために使用される。
以下に、上記3つの生物学的機能の制御について説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
1. Composition According to the first aspect, the present invention provides a composition comprising IRBIT, a nucleic acid that controls the expression / translation of IRBIT, or an antibody against IRBIT. The composition of the present invention is used for control of at least one intracellular biological function selected from the group consisting of (1) protein synthesis, (2) inositol phospholipid metabolism, and (3) intracellular pH. Is done.
Hereinafter, control of the above three biological functions will be described.

タンパク質合成の制御
本発明において、前記タンパク質合成の制御は、細胞内でのIRBITとCPSFとの結合を介するmRNAポリアデニレーションの制御である。
Control of protein synthesis In the present invention, the control of protein synthesis is control of mRNA polyadenylation through binding of IRBIT and CPSF in cells.

CPSFは、CPSF160、CPSF100、CPSF73およびCPSF30の4つのサブユニットからなる複合タンパク質である。本発明者らは、今回、COS細胞での共発現と免疫沈降による共沈試験から、IRBITがCPSF、特にCPSF160に結合することを見出した(図1)。   CPSF is a complex protein composed of four subunits, CPSF160, CPSF100, CPSF73 and CPSF30. The present inventors have now found that IRBIT binds to CPSF, in particular CPSF160, from co-precipitation tests by co-expression in COS cells and immunoprecipitation (FIG. 1).

CPSFは、核内でのmRNAのポリアデニレーション反応に必須の分子であるが、細胞質でポリ(A)の長さを伸長することによるタンパク質合成を調節する働きを有すること、また、CPSF160のmRNA結合部位は、CPSFがポリ(A)を付加するmRNAを認識する際に必須の領域であること、などが知られている(C. Barnard Daronら,Cell 2004,119:641−651、およびE. Klannら, “Synaptic Plasticity and Translation Initiation”, Learning & Memory 2004, 11:365−372, Cold Spring Harbor Laboratory Press)。具体的には、E. Klannら(上記)の「細胞質ポリアデニレーションとCPEB」(367〜368頁)の項には、ポリアデニレーションは、mRNAの3'非翻訳領域中の2つの配列、すなわち細胞質ポリアデニル化要素(CPE)およびAAUAAA、によって調節されており、ポリアデニレーションの重要な調節タンパク質であるCPE結合タンパク質(CPEB)が、特定のプロテインキナーゼ(Aurora)によってリン酸化されるが、該キナーゼが、CPEBを誘導して該AAUAAA配列上のCPSFとCPEBが相互作用することによって、ポリ(A)ポリメラーゼ(PAP)を救済しmRNAのポリ(A)尾部を伸長させることが記載されている。   CPSF is an essential molecule for the polyadenylation reaction of mRNA in the nucleus, but has the function of regulating protein synthesis by extending the length of poly (A) in the cytoplasm, and CPSF160 mRNA It is known that the binding site is an essential region when CPSF recognizes mRNA adding poly (A) (C. Barnard Daron et al., Cell 2004, 119: 641-651, and E Klann et al., “Synthetic Plasticity and Translation Initiation”, Learning & Memory 2004, 11: 365-372, Cold Spring Harbor Laboratory Press). Specifically, E.I. In Klann et al. (Supra), “Cytoplasmic polyadenylation and CPEB” (pages 367-368), polyadenylation includes two sequences in the 3 ′ untranslated region of mRNA, namely cytoplasmic polyadenylation element (CPE). ) And AAUAAAA, CPE binding protein (CPEB), an important regulatory protein of polyadenylation, is phosphorylated by a specific protein kinase (Aurora), which induces CPEB It is described that CPSF and CPEB on the AAUAAAA sequence interact to rescue poly (A) polymerase (PAP) and extend the poly (A) tail of mRNA.

上記の知見を考慮すると、IRBITがCPSF160のmRNA結合部位に結合することによって、CPSFの機能が制御されると考えられる(図2)。   Considering the above findings, it is considered that the function of CPSF is controlled by binding of IRBIT to the mRNA binding site of CPSF160 (FIG. 2).

さらにまた、本発明者らは今回、IRBITが、PAP及びFip1(CPSFのサブユニット)の存在下でのポリアデニレーション活性(I. Kaufmannら,EMBO J.(2004)23:616−626)を抑制させる働きがあるという知見を得た。この知見から、IRBITを抑制することによってタンパク質合成を亢進することが可能になる。 Furthermore, the present inventors have now demonstrated that IRBIT has polyadenylation activity (I. Kaufmann et al., EMBO J. (2004) 23: 616-626) in the presence of PAP and Fip1 (subunit of CPSF). The knowledge that it has the function to suppress was obtained. From this finding, it is possible to enhance protein synthesis by suppressing IRBIT.

このように、IRBITは、CPSFとの結合を介して、mRNAポリアデニレーションの制御、したがってタンパク質合成の制御に関わっている。   Thus, IRBIT is involved in the regulation of mRNA polyadenylation, and hence protein synthesis, through binding to CPSF.

したがって、IRBIT、あるいはその生成および機能を抑制または亢進する物質は、CPSFが関連するタンパク質合成の制御を可能にする。   Thus, IRBIT, or a substance that suppresses or enhances its production and function, allows for control of CPSF-related protein synthesis.

イノシトールリン脂質代謝の制御
IRBITはまた、PIPKIIと結合して、該酵素の活性を抑制する(実施例2)。
PIPKIIは、ホスファチジルイノシトール5リン酸(PI(5)P)からホスファチジルイノシトール4,5−二リン酸(PI(4,5)P)を合成する酵素であり、さらにPIPの加水分解によりIP3が産生される。IPは、IP受容体のリガンドであり、該受容体に結合することによって、カルシウムイオン(Ca2+)とIRBITがともに細胞質内に放出されるという事実を考慮すると、IRBITは、イノシトールリン脂質代謝の制御に関わっているということができる(Katja A. Lamiaら,Mol. Cell Biol.2004,24:5080−5087)。
Regulation of inositol phospholipid metabolism IRBIT also binds to PIPKII and suppresses the activity of the enzyme (Example 2).
PIPKII is an enzyme that synthesizes phosphatidylinositol 4,5-diphosphate (PI (4,5) P 2 ) from phosphatidylinositol pentaphosphate (PI (5) P), and further IP3 by hydrolysis of PIP 2 Is produced. Considering the fact that IP 3 is a ligand for the IP 3 receptor and binding to the receptor releases both calcium ions (Ca 2+ ) and IRBIT into the cytoplasm, IRBIT is an inositol phospholipid. It can be said that it is involved in the control of metabolism (Katja A. Lamia et al., Mol. Cell Biol. 2004, 24: 5080-5087).

したがって、IRBIT、あるいはその生成および機能を抑制または亢進する物質は、PIPKIIが関係するイノシトールリン脂質代謝の制御を可能にする(図3)。   Thus, IRBIT, or substances that suppress or enhance its production and function, allow for control of inositol phospholipid metabolism involving PIPKII (FIG. 3).

例えば、PIPKIIは、哺乳動物において、PIPKIIα、βおよびγの3種類のイソフォームを含むが、IRBITはそのいずれの酵素にも結合する。特にPIPKIIβについては、その酵素をノックアウトしたトランスジェニックマウスが高いインスリン感受性をもつことから、該酵素の阻害が2型糖尿病の治療に有用であることが示されている(Katja A. Lamiaら,上記)。IRBITがPIPKII活性を抑制するという、本発明者らによる知見は、IRBITが2型糖尿病の治療に使用しうることを示している。   For example, PIPKII contains three isoforms, PIPKII α, β and γ, in mammals, but IRBIT binds to any of these enzymes. In particular, for PIPKIIβ, since transgenic mice knocked out of the enzyme have high insulin sensitivity, inhibition of the enzyme has been shown to be useful for the treatment of type 2 diabetes (Katja A. Lamia et al., Supra). ). The findings by the inventors that IRBIT suppresses PIPKII activity indicates that IRBIT can be used to treat type 2 diabetes.

細胞内pHの制御
IRBITはさらに、pNBC1に結合し、それを活性化する。
具体的には、アフリカツメガエル卵母細胞にIRBITのcRNAとNBC1のcRNAを注入することにより細胞内pH変化で検出するpNBC1の応答が、約6〜7倍高い応答が得られた(図14)。この結果は、IRBITがpNBC1活性を顕著に増強することを示した。
Control of intracellular pH IRBIT further binds to and activates pNBC1.
Specifically, by injecting IRBIT cRNA and NBC1 cRNA into Xenopus oocytes, the response of pNBC1 detected by intracellular pH change was about 6 to 7 times higher (FIG. 14). . This result indicated that IRBIT significantly enhanced pNBC1 activity.

NBC1は、細胞膜上に存在する10回膜貫通型タンパク質であり、ナトリウムイオンと重炭酸イオンとを一定の割合で細胞膜を横切って同じ方向に運ぶ働きをする。生体内のpHは重炭酸イオンと炭酸ガスとの濃度バランスによって巧妙に調節されているので、NBC1は生体内のpHの調節に関与していると考えられる(E. GrossとI. Kurtz,Am. J. Physiol. Renal Physiol. 2002,283:F876−F887)。特に、血液のpHが酸性に傾く酸血症の一種である近位尿細管型アシドーシスの原因遺伝子としてNBC1が同定されたことは、NBC1による重炭酸イオンの輸送が生体内のpHの維持に欠くことのできない役割を果たしていることを示している。   NBC1 is a 10-transmembrane protein existing on the cell membrane, and functions to carry sodium ions and bicarbonate ions in the same direction across the cell membrane at a certain ratio. Since the pH in the living body is skillfully adjusted by the concentration balance between bicarbonate ions and carbon dioxide, NBC1 is considered to be involved in the adjustment of the pH in the living body (E. Gross and I. Kurtz, Am J. Physiol.Rental Physiol.2002,283: F876-F887). In particular, NBC1 was identified as a causative gene of proximal tubular acidosis, a kind of acidemia in which the pH of blood tends to be acidic. The transport of bicarbonate ions by NBC1 is lacking in maintaining pH in vivo. It shows that it plays a role that cannot be done.

NBC1には、これまでに腎臓型(kidney type:kNBC1)と膵臓型(pancreas type:pNBC1)の2つのスプライシング変異体が報告されており、kNBC1は主に腎臓に、pNBC1は膵臓を中心として脳神経系を含めた比較的多くの組織に、それぞれ発現している。本発明者らはIRBITがどちらのNBC1のどの部分と結合するのか明らかにするために、NBC1の細胞質領域を大腸菌に組換え型タンパク質として発現させて精製し、培養細胞に強制発現したIRBITとの結合をプルダウン(pull−down)アッセイで検討した。その結果、IRBITはpNBC1に特異的なN末側85アミノ酸と特異的かつ強力に結合することがわかった(図10)。更に特定の塩の濃度変化によってIRBITとpNBC1の結合が制御されていることもわかった。   Two splicing variants of kidney type (kidney type: kNBC1) and pancreas type (pNBC1) have been reported so far in NBC1, kNBC1 is mainly in the kidney, and pNBC1 is mainly in the pancreas. It is expressed in a relatively large number of tissues including the system. In order to clarify which part of NBC1 binds to IRBIT, the present inventors expressed the cytoplasmic region of NBC1 as a recombinant protein in E. coli and purified it, and then forcedly expressed it in cultured cells. Binding was examined in a pull-down assay. As a result, IRBIT was found to bind specifically and strongly to the N-terminal 85 amino acids specific to pNBC1 (FIG. 10). Furthermore, it was also found that the binding between IRBIT and pNBC1 was controlled by changing the concentration of a specific salt.

これらの結果は、種々の臓器におけるpNBC1によるpH調節をIRBITが細胞内の状況依存的に制御している可能性を強く示唆している。また、近位尿細管型アシドーシス患者は緑内障や白内障といった眼の疾患、低身長、精神遅滞、膵臓炎といった様々な症状を呈することから、NBC1によるpHの調節が腎臓以外の臓器でも重要な役割を果たしていると考えられる。それゆえ、IRBITは、pNBC1を介して緑内障や白内障などの眼の疾患、低身長、精神遅滞、膵臓炎などの疾患の治療法としても有用である(Seth L. Alper, Annu. Rev. Physiol. 2002,64:899−923)。   These results strongly suggest that IRBIT may control pH adjustment by pNBC1 in various organs depending on intracellular conditions. In addition, patients with proximal tubular acidosis present various symptoms such as eye diseases such as glaucoma and cataract, short stature, mental retardation, pancreatitis, etc. Therefore, pH regulation by NBC1 plays an important role in organs other than kidney It is considered to have played. Therefore, IRBIT is also useful as a therapeutic method for diseases such as eye diseases such as glaucoma and cataract, short stature, mental retardation, pancreatitis and the like (Seth L. Alper, Annu. Rev. Physiol.) Via pNBC1. 2002, 64: 899-923).

したがって、IRBIT、あるいはその生成および機能を抑制または亢進する物質は、pNBC1が関係する細胞内pHの制御を可能にする。   Therefore, IRBIT, or a substance that suppresses or enhances its production and function, enables control of the intracellular pH associated with pNBC1.

IP 受容体結合タンパク質(IRBIT)
本発明で使用するIRBITは、哺乳動物由来のものである。IRBITは、哺乳動物の脳、心臓、肝臓、腎臓、膵臓、胸腺などの組織の細胞内小胞体に存在していることが知られている(特開2004−129612号公報)。好ましいIRBITの例は、ヒトIRBITおよびマウスIRBITである(特開2004−129612号公報、H. Andoら,J.Biol.Chem.2003,278:10602−10612)。特にヒトIRBITが好ましい。ヒトおよびマウスIRBITのアミノ酸および塩基配列は、GenBankにそれぞれNM_006621(配列番号1、2参照)およびNM_145542(配列番号3、4参照)として登録されている。
IP 3 receptor binding protein (IRBIT)
IRBIT used in the present invention is derived from a mammal. IRBIT is known to be present in intracellular endoplasmic reticulum of tissues such as mammalian brain, heart, liver, kidney, pancreas and thymus (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-129612). Examples of preferred IRBIT are human IRBIT and mouse IRBIT (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-129612, H. Ando et al., J. Biol. Chem. 2003, 278: 10602-10612). Human IRBIT is particularly preferable. The amino acid and base sequences of human and mouse IRBIT are registered in GenBank as NM_006621 (see SEQ ID Nos. 1 and 2) and NM_145542 (see SEQ ID Nos. 3 and 4), respectively.

また、好ましいIRBITの別の例は、配列番号1または配列番号3に示されるアミノ酸配列と90%以上、好ましくは95%以上、より好ましくは98%以上、もっとも好ましくは99%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含みかつIRBITと同等の生物学的活性を有するタンパク質である。ここで、生物学的活性は、S−アデノシルホモシステインのアデノシンとホモシステインへの可逆的加水分解を触媒するS−アデノシルホモシステインヒドロラーゼ様活性に加えて、タンパク質合成におけるCPSFとの結合を介するmRNAポリアデニレーションの制御、PIPKIIとの結合を介するイノシトールリン脂質代謝の制御、およびpNBC1との結合を介する細胞内pHの制御を含む生物学的機能の制御に関わる活性をいう。   Another preferred example of IRBIT is that it has 90% or more, preferably 95% or more, more preferably 98% or more, and most preferably 99% or more identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3. A protein having an amino acid sequence having a biological activity equivalent to that of IRBIT. Here, biological activity includes binding to CPSF in protein synthesis in addition to S-adenosylhomocysteine hydrolase-like activity that catalyzes the reversible hydrolysis of S-adenosylhomocysteine to adenosine and homocysteine. Refers to activities involved in the control of biological functions, including control of mRNA polyadenylation, control of inositol phospholipid metabolism through binding to PIPKII, and control of intracellular pH through binding to pNBC1.

同様に、好ましいIRBITをコードするDNAの例は、配列番号2または配列番号4に示される塩基配列と90%以上、好ましくは95%以上、より好ましくは98%以上、もっとも好ましくは99%以上の同一性を有するDNA、あるいは、ストリンジェントな条件下で該配列番号2または配列番号4の塩基配列とハイブリダイズ可能なDNAである。ここで、ストリンジェントな条件とは、以下のものに限定されないが、約45〜50℃で2〜6×SSC(塩化ナトリウム/クエン酸ナトリウム)中でのハイブリダイゼーションと、それに続く、約50〜65℃での0.2〜2×SSC/0.1〜1%SDSによる洗浄からなるか、あるいは60〜65℃で6×SSC、Denhardt溶液、0.2%SDS中でのハイブリダイゼーションののち、60〜65℃での0.2×SSC、0.1%SDSによる洗浄からなる(例えば、F. M. Ausbelら, Short Protocols in Molecular Biology (3版) A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology, 1995年, John Wiley & Sons, Inc.)。   Similarly, examples of preferable DNA encoding IRBIT include 90% or more, preferably 95% or more, more preferably 98% or more, and most preferably 99% or more of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4. DNA having identity, or DNA capable of hybridizing with the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4 under stringent conditions. Here, stringent conditions are not limited to the following, but hybridization at about 45-50 ° C. in 2-6 × SSC (sodium chloride / sodium citrate), followed by about 50- After washing with 0.2-2 × SSC / 0.1-1% SDS at 65 ° C. or after hybridization in 6 × SSC, Denhardt solution, 0.2% SDS at 60-65 ° C. , Consisting of washing with 0.2 × SSC, 0.1% SDS at 60-65 ° C. (e.g. FM Ausbel et al., Short Protocols in Molecular Biology (3rd edition) A Compendium of Methods from Current Protocols). Biolog , 1995, John Wiley & Sons, Inc.).

他の哺乳動物由来のIRBITもまた、本発明において使用可能である。そのようなIRBITは、例えばラット、ハムスター、ウサギなどの実験動物のIRBIT、イヌ、ネコなどのペット動物のIRBIT、ウシ、ウマ、ブタ、ヒツジ、ヤギなどの家畜動物のIRBITなどを含む。これらのIRBITの作製については、文献、データバンク等に記載のアミノ酸または塩基配列に基づいて、あるいはヒトまたはマウスIRBITの公知の配列に基づいて、プローブおよび/またはプライマーを作製し、DNAクローニング法、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)などの慣用の手法によって、例えば市販のまたは調製された動物組織からのライブラリーを用いて、IRBIT cDNAをクローン化および/または増幅し、さらに、得られたIRBITをコードするDNAを、適当な制御配列を有する例えば市販の発現ベクター(例えばプラスミド)に組み込み、適当な宿主細胞に形質転換またはトランスフェクションし、得られた細胞を、適当な培地にて培養してIRBIT DNAを発現させ、生成したIRBITタンパク質を回収することができる。これらの一連の手法については、例えばJ. Sambrookら, Molecular Cloning A Laboratory Manual, 1989年, Cold Spring Harbor Laboratory Press、F. M. Ausbelら, Short Protocols in Molecular Biology (3版) A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology, 1995年, John Wiley & Sons, Inc.、実験医学別冊4版松村正實ら編「新遺伝子工学ハンドブック」(2003年)羊土社、東京、日本などに記載されており、ここに記載されるような手法に従って、種々の哺乳動物由来のIRBITホモログを得ることが可能である。   IRBITs from other mammals can also be used in the present invention. Such IRBIT includes, for example, IRBIT of laboratory animals such as rats, hamsters and rabbits, IRBIT of pet animals such as dogs and cats, IRBIT of domestic animals such as cows, horses, pigs, sheep and goats. Regarding the preparation of these IRBITs, probes and / or primers are prepared based on amino acid or base sequences described in literatures, data banks, etc., or based on known sequences of human or mouse IRBIT, DNA cloning method, IRBIT cDNA is cloned and / or amplified by conventional techniques such as polymerase chain reaction (PCR), for example using libraries from commercially available or prepared animal tissue, and the resulting IRBIT is encoded. The DNA is incorporated into a commercially available expression vector (for example, a plasmid) having an appropriate control sequence, transformed or transfected into an appropriate host cell, and the resulting cell is cultured in an appropriate medium to obtain IRBIT DNA. IRBIT protein produced and expressed Quality can be recovered. For a series of these methods, see, for example, J.A. Sambrook et al., Molecular Cloning A Laboratory Manual, 1989, Cold Spring Harbor Laboratory Press, F.M. M.M. Ausbel et al., Short Protocols in Molecular Biology (3rd Edition) A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology, 1995, John Wisley. The 4th edition of Experimental Medicine, edited by Masamura Matsumura et al., “New Genetic Engineering Handbook” (2003) is described in Yodosha, Tokyo, Japan, and the like. It is possible to obtain IRBIT homologues.

IRBIT遺伝子を含む哺乳動物組織をホモゲナイザーを用いて均質化し、約10,000rpmで遠心分離して上清を得た後、例えばグアニジン・酸性フェノール法で全RNAを回収し、定法に従いcDNAを合成し、このcDNAからIRBITをコードするDNAを得ることができる。RNAの抽出のためのキット、例えば日本ジーン社のISOGEN(商標)、が市販されているので、それを利用してもよい。   The mammalian tissue containing the IRBIT gene is homogenized using a homogenizer, centrifuged at about 10,000 rpm to obtain a supernatant, and then total RNA is collected, for example, by the guanidine / acidic phenol method, and cDNA is synthesized according to a conventional method. From this cDNA, DNA encoding IRBIT can be obtained. A kit for RNA extraction, for example, ISOGEN (trademark) manufactured by Nippon Gene Co., Ltd., is commercially available.

IRBITをコードするDNAを検出するためのプローブのサイズは、通常30塩基以上、好ましくは50〜100塩基またはそれ以上である。プローブには、通常、蛍光標識(例えばフルオレサミン、ローダミンまたはそれらの誘導体)、放射性同位元素標識(例えば32P)などの標識を結合し、これによって目的のIRBITをコードするDNAとプローブとの結合を検出することができる。   The size of the probe for detecting the DNA encoding IRBIT is usually 30 bases or more, preferably 50 to 100 bases or more. Usually, a label such as a fluorescent label (for example, fluorescamine, rhodamine or a derivative thereof) or a radioisotope label (for example, 32P) is bound to the probe, thereby detecting the binding between the DNA encoding the target IRBIT and the probe. can do.

IRBITをコードするDNAを増幅するためのプライマーのサイズは、通常15〜30塩基、好ましくは20〜25塩基である。プライマーは、IRBITをコードするDNAのセンス鎖およびアンチセンス鎖の3'末端側に相補的な配列を有しているべきである。しかし、増幅すべきIRBITをコードするDNAの配列が不明の場合には、公知のIRBIT配列に基づいて複数のプライマーを準備し、PCRによって鋳型DNAを増幅し、さらに、増幅された鋳型DNAに基づいて正式のプライマーを作製し、PCRによって目的の鋳型DNAを増幅することができる。   The size of the primer for amplifying the DNA encoding IRBIT is usually 15 to 30 bases, preferably 20 to 25 bases. The primer should have a complementary sequence on the 3 ′ end side of the sense strand and antisense strand of DNA encoding IRBIT. However, when the sequence of the DNA encoding IRBIT to be amplified is unknown, a plurality of primers are prepared based on the known IRBIT sequence, the template DNA is amplified by PCR, and further, based on the amplified template DNA Thus, a formal primer can be prepared, and the target template DNA can be amplified by PCR.

PCRは、一般に、DNAの変性、プライマーのアニーリングおよび伸長反応を1サイクルとして約20〜40サイクル行うことからなる。DNAの変性は、二本鎖DNAを一本鎖のDNAに解離するための工程であり、通常94℃で約15秒〜1分の処理を行う。プライマーのアニーリングは、プライマーと、相補的な一本鎖鋳型DNAとを対合させる工程である。アニーリングに至適な温度や時間はプライマーの塩基配列や長さに依存するが、通常約55〜60℃で約30秒〜1分の処理を行う。伸長反応は、4種類のdNTPと耐熱性DNAポリメラーゼの存在下で鋳型DNAを伸長する工程であり、通常72℃で約30秒〜10分の処理を行う。サイクルを開始する前に、94℃で約1〜5分加熱し完全にDNAを変性することもできる。また、全サイクルの終了後に、72℃で約1〜5分の加熱処理を行うこともできる。耐熱性DNAポリメラーゼは、市販されており、例えばThermus aquatics(Taq)ポリメラーゼ(TaKaRa、パーキンエルマー、ファルマシアなどから販売)を使用することができる。PCRの手法については、例えば蛋白質核酸酵素「PCR法最前線 基礎技術から応用まで」第41巻第5号1996年4月増刊号、共立出版、東京、日本を参照することができる。   In general, PCR consists of about 20 to 40 cycles of DNA denaturation, primer annealing, and extension reaction as one cycle. Denaturation of DNA is a process for dissociating double-stranded DNA into single-stranded DNA, and is usually treated at 94 ° C. for about 15 seconds to 1 minute. Primer annealing is a process of pairing a primer with a complementary single-stranded template DNA. The optimum temperature and time for annealing depend on the base sequence and length of the primer, but the treatment is usually performed at about 55 to 60 ° C. for about 30 seconds to 1 minute. The extension reaction is a step of extending a template DNA in the presence of four types of dNTPs and a heat-resistant DNA polymerase, and is usually treated at 72 ° C. for about 30 seconds to 10 minutes. Before starting the cycle, the DNA can be completely denatured by heating at 94 ° C. for about 1-5 minutes. Further, after the completion of all the cycles, a heat treatment can be performed at 72 ° C. for about 1 to 5 minutes. The thermostable DNA polymerase is commercially available, and for example, Thermus aquatics (Taq) polymerase (sold from TaKaRa, PerkinElmer, Pharmacia, etc.) can be used. As for the PCR method, for example, protein nucleic acid enzyme “From the Forefront of PCR Method to Basic Application,” Volume 41, Volume 5, Issue, April 1996, Kyoritsu Publishing, Tokyo, Japan can be referred to.

発現ベクターは、原核生物または真核生物由来の細胞で使用可能な任意のベクターである。ベクターは、プロモーター、複製開始点、リボソーム結合部位、マルチクローニング部位、ターミネーターなどの制御配列を含むことができる。発現ベクターとしては、プラスミド、ウイルスなどのベクター、特に市販のベクター、例えばpGEX−4T−1(アマーシャム・ファルマシア・バイオテック社)、pBluescript II SK、pHS19、pHS15、pG−1およびpXT1(ストラタジーン社)、pMALおよびpTYBシリーズ(第一化学薬品)、pQEシリーズ(キアゲン社)、pETシリーズ(ノバジェン社)、pSVK3およびpSVL SV40(ファルマシア社)、pcDNA1およびpcDM8(フナコシ)、pHB6、pVB6、pHM6、pVM6およびpXM(ロシュダイアグノスティック社)などを適宜選択して使用することができる。   An expression vector is any vector that can be used in prokaryotic or eukaryotic cells. The vector can contain regulatory sequences such as a promoter, an origin of replication, a ribosome binding site, a multiple cloning site, a terminator, and the like. As expression vectors, vectors such as plasmids and viruses, particularly commercially available vectors such as pGEX-4T-1 (Amersham Pharmacia Biotech), pBluescript II SK, pHS19, pHS15, pG-1 and pXT1 (Stratagene) ), PMAL and pTYB series (first chemical), pQE series (Qiagen), pET series (Novagen), pSVK3 and pSVL SV40 (Pharmacia), pcDNA1 and pcDM8 (Funakoshi), pHB6, pVB6, pHM6, pVM6 And pXM (Roche Diagnostics) can be appropriately selected and used.

宿主細胞としては、大腸菌などのエシェリヒア属、枯草菌などのバチルス属、シュードモナス属、コリネバクテリウム属などの細菌類、サッカロマイセス属、ピチア属、シゾサッカロマイセス属などの酵母類、昆虫細胞、植物細胞、CHO、COS、HEK293などの哺乳動物細胞などを挙げることができる。   Host cells include Escherichia genus such as E. coli, Bacillus genus such as Bacillus subtilis, Pseudomonas genus, Corynebacterium genus bacteria, Saccharomyces genus, Pichia genus, Schizosaccharomyces genus yeast, insect cells, plant cells And mammalian cells such as CHO, COS, HEK293, and the like.

IRBITをコードするDNAを宿主細胞に導入する方法には、リン酸カルシウム法、リポフェクション法、エレクトロポレーション法、アデノウイルス、レトロウイルスなどのウイルス感染による方法などが含まれる(実験医学別冊4版松村正實ら編「新遺伝子工学ハンドブック」(2003年)羊土社、東京、日本)。   Methods for introducing DNA encoding IRBIT into host cells include methods such as calcium phosphate method, lipofection method, electroporation method, adenovirus, retrovirus and other viral infections (Masamura Matsumura et al. Ed. "New Genetic Engineering Handbook" (2003) Yodosha, Tokyo, Japan).

より具体的には、マウスIRBITについて、成熟マウス小脳からのIRBITの精製、cDNAクローニングおよび発現が特開2004−129612号公報に記載されており、それらの開示を参照可能である。   More specifically, for mouse IRBIT, the purification, cDNA cloning and expression of IRBIT from mature mouse cerebellum are described in JP-A No. 2004-129612, and the disclosure thereof can be referred to.

IRBITの生物学的活性は、IRBITが、S−アデノシルホモシステインのアデノシンとホモシステインへの可逆的加水分解を触媒するS−アデノシルホモシステインヒドロラーゼと相同性を有するため、類似のアッセイ法に基づいて測定することができる。このアッセイ法は、例えばC.−S. Yuanら(J.Biol.Chem.1996,271:28009−28016)の方法に準ずることができる。簡単に説明すると、IRBIT(約3μg)およびウサギS−アデノシルホモシステインヒドロラーゼ(シグマ社)(約2.5μg)を用いて上記の加水分解反応を行ない、その生成産物(ホモシステイン)を5,5'−ジチオビス(2−ニトロ安息香酸)(シグマ社)と反応させて得られる発色を、412nmで分光光度計にて測定し吸光度を求めることを含む。   The biological activity of IRBIT is similar to that of IRBIT because it has homology to S-adenosylhomocysteine hydrolase, which catalyzes the reversible hydrolysis of S-adenosylhomocysteine to adenosine and homocysteine. Can be measured based on. This assay is described, for example, in C.I. -S. The method of Yuan et al. (J. Biol. Chem. 1996, 271: 28809-28016) can be applied. Briefly, the above hydrolysis reaction was performed using IRBIT (about 3 μg) and rabbit S-adenosylhomocysteine hydrolase (Sigma) (about 2.5 μg), and the product (homocysteine) was converted to 5, This includes measuring the color developed by reacting with 5′-dithiobis (2-nitrobenzoic acid) (Sigma) at 412 nm using a spectrophotometer to determine the absorbance.

IRBITの発現/翻訳を制御する核酸
本発明において、IRBITの発現/翻訳を制御する核酸には、IRBITをコードするDNA、IRBITをコードするmRNAのアンチセンスRNAもしくはその断片、IRBITをコードするmRNAの切断を可能にするリボザイム、siRNA(small interfering RNA)などの機能的RNA、あるいは、それらのDNAもしくはRNA(実際的には、RNAをコードするDNA)を含むベクターDNAが包含される。
Nucleic acid that controls the expression / translation of IRBIT In the present invention, the nucleic acid that controls the expression / translation of IRBIT includes DNA encoding IRBIT, antisense RNA of mRNA encoding IRBIT, or a fragment thereof, and mRNA encoding IRBIT. A ribozyme that enables cleavage, a functional RNA such as siRNA (small interfering RNA), or a vector DNA containing such DNA or RNA (actually, DNA encoding RNA) is included.

IRBITをコードするDNAは、ヒト、マウスなどの哺乳動物由来のIRBITをコードするDNAであり、上記の「IP受容体結合タンパク質(IRBIT)」の項で説明したような手法で作製することができる。好ましいIRBITをコードするDNAは、配列番号1または配列番号3に示されるアミノ酸配列をコードする塩基配列を含むDNAであり、さらに好ましいDNAは、配列番号2または配列番号4に示される塩基配列からなるヒトまたはマウスIRBITをコードするDNAである。 DNA encoding IRBIT is human, a DNA encoding the IRBIT from a mammal such as a mouse, can be prepared in the manner described in the "IP 3 receptor binding protein (IRBIT)" above it can. A preferred IRBIT-encoding DNA is a DNA comprising a base sequence encoding the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3, and a more preferred DNA consists of the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4. DNA encoding human or mouse IRBIT.

IRBITをコードするDNAは、発現ベクター(例えばプラスミドまたはウイルスベクター)に挿入されて、細胞内でのIRBITの発現のために使用可能である。   The DNA encoding IRBIT can be inserted into an expression vector (eg, a plasmid or viral vector) and used for expression of IRBIT in cells.

IRBITをコードするDNAを発現するためのプラスミドベクターは、IRBITをコードするDNA配列及びプロモーターの他に、薬剤耐性遺伝子(例えば、ネオマイシン耐性遺伝子、アンピシリン耐性遺伝子、ピューロマイシン耐性遺伝子、ハイグロマイシン耐性遺伝子など)、ターミネーター、マルチプルクローニングサイト、複製開始点、リボソーム結合部位などの制御配列を含むことができる。   In addition to the DNA sequence encoding IRBIT and the promoter, the plasmid vector for expressing the DNA encoding IRBIT is a drug resistance gene (for example, neomycin resistance gene, ampicillin resistance gene, puromycin resistance gene, hygromycin resistance gene, etc. ), Terminators, multiple cloning sites, replication origins, ribosome binding sites, and other regulatory sequences.

また、IRBITをコードするDNAを発現するためのウイルスベクターは、たとえばアデノウイルスベクター、アデノ随伴ウイルスベクター、レンチウイルスベクター、レトロウイルスベクター(白血病ウイルスベクターなど)、ヘルペスウイルスベクターなどを使用することができる。ウイルスベクターは、ヒトに使用する際に疾病を引き起こさないように例えば自己複製能を欠損したタイプのものが好ましい。たとえばアデノウイルスベクターの場合には、E1遺伝子及びE3遺伝子を欠失した自己複製能欠損型アデノウイルスベクター(例えばInvitrogen社のpAdeno−X)を使用することができる。ウイルスベクターの構築は、文献記載の方法を利用することができる(米国特許第5252479号、国際公開WO94/13788など)。   Moreover, as a viral vector for expressing DNA encoding IRBIT, for example, an adenovirus vector, an adeno-associated virus vector, a lentivirus vector, a retrovirus vector (such as a leukemia virus vector), a herpes virus vector, or the like can be used. . The viral vector is preferably of a type lacking, for example, self-replication ability so as not to cause disease when used in humans. For example, in the case of an adenovirus vector, a self-replication ability-deficient adenovirus vector lacking the E1 gene and E3 gene (for example, pAdeno-X manufactured by Invitrogen) can be used. Viral vectors can be constructed by methods described in the literature (US Pat. No. 5,252,479, International Publication WO94 / 13788, etc.).

プロモーターは、哺乳動物細胞内で外来DNAの発現が可能なプロモーターを使用することができる。プロモーターの例は、サイトメガロウイルス(CMV)プロモーター、SV40プロモーター、EFプロモーターなどを含む。   As the promoter, a promoter capable of expressing foreign DNA in mammalian cells can be used. Examples of promoters include cytomegalovirus (CMV) promoter, SV40 promoter, EF promoter and the like.

プラスミドベクターは、例えばリポフェクタミン、リポフェクチン、セルフェクチン、正電荷コレステロールなどの正電荷リポソームと複合体を形成しカプセル化された状態で患者の体内に導入することができる(例えば、中西守ら,蛋白質核酸酵素,44巻11号,48〜54頁,1999年,共立出版、東京、日本;Clinical Cancer research 59:4325−4333,1999;Wuら,J.Biol.Chem.1987,262:4429)。また、ウイルスベクターは患部に導入し細胞感染させることによって細胞内に遺伝子導入することができる(L.Zenderら,Proc.Natl. Acad.Sci.USA(2003),100:77797−7802;H.Xiaら,Nature Biotech.(2002),20:1006−1010;X.F.Qinら,Proc.Natl.Acad.Sci.USA(2003),100:183−188;G.M.Bartonら,Proc.Natl.Acad.,Sci.USA(2002),99:14943−14945;J.D.Hommelら,Nature Med.(2003),9:1539−1544)。特にアデノウイルスベクター又はアデノ随伴ウイルスベクターは種々の細胞種に非常に高い効率で遺伝子導入可能であることが確認されている。このベクターはまた、ゲノム中に組み込まれることがないため、その効果は一過性であり安全性も他のウイルスベクターと比べて高いと考えられる。   The plasmid vector can be introduced into a patient in a state of being encapsulated in a form of a complex with a positively charged liposome such as lipofectamine, lipofectin, cellfectin, or positively charged cholesterol (for example, Mamoru Nakanishi, protein nucleic acid enzyme, 44, 11, 48-54, 1999, Kyoritsu Shuppan, Tokyo, Japan; Clinical Cancer research 59: 4325-4333, 1999; Wu et al., J. Biol. Chem. 1987, 262: 4429). In addition, a viral vector can be introduced into a cell by introducing it into an affected area and infecting the cell (L. Zender et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA (2003), 100: 77797-7802; Xia et al., Nature Biotech. (2002), 20: 1006-1010; XF Qin et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA (2003), 100: 183-188; Natl.Acad., Sci.USA (2002), 99: 14943-14945; JD Hommel et al., Nature Med. (2003), 9: 1539-1544). In particular, it has been confirmed that adenovirus vectors or adeno-associated virus vectors can be introduced into various cell types with very high efficiency. Since this vector is not integrated into the genome, the effect is transient and the safety is considered to be higher than that of other viral vectors.

さらに、IRBITをコードするmRNAのアンチセンスRNAもしくはその断片は、IRBIT遺伝子のIRBITタンパク質への翻訳を阻害することが可能である。   Furthermore, the antisense RNA of mRNA encoding IRBIT or a fragment thereof can inhibit the translation of the IRBIT gene into the IRBIT protein.

前記断片は、IRBIT遺伝子又はmRNAの配列において連続する約30塩基以上、50塩基以上、70塩基以上、100塩基以上、150塩基以上、20塩基以上又は250塩基以上から全長以下の塩基数からなる配列を含むことができる。   The fragment is a sequence consisting of about 30 bases or more, 50 bases or more, 70 bases or more, 100 bases or more, 150 bases or more, 20 bases or more, or 250 bases or more to the full length or less in the IRBIT gene or mRNA sequence. Can be included.

アンチセンスRNAもしくはその断片は、ハロゲン(フッ素、塩素、臭素又はヨウ素)、メチル、カルボキシメチル又はチオ基などの修飾基を含むことができる。   The antisense RNA or fragment thereof can contain a modifying group such as halogen (fluorine, chlorine, bromine or iodine), methyl, carboxymethyl or thio group.

上記アンチセンス核酸は、周知のDNA/RNA合成技術又はDNA組換え技術を用いて合成することができる。DNA組換え技術によって合成する場合、IRBITの塩基配列を含むベクターDNAを鋳型にして、増幅しようとする配列を挟み込むプライマーを用いてポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を行って標的配列を増幅し、必要に応じてベクター中にクローニングして、アンチセンスDNAを生成することができる。あるいは、このようにして得られた増幅標的配列を有するDNAをベクターに挿入し、該ベクターを真核又は原核細胞に導入し、その転写系を利用してアンチセンスRNAを得ることができる。   The antisense nucleic acid can be synthesized using a well-known DNA / RNA synthesis technique or a DNA recombination technique. When synthesizing by DNA recombination technology, a target sequence is amplified by performing polymerase chain reaction (PCR) using a vector DNA containing the IRBIT base sequence as a template and a primer sandwiching the sequence to be amplified. Accordingly, it can be cloned into a vector to produce antisense DNA. Alternatively, the thus obtained DNA having an amplified target sequence can be inserted into a vector, the vector is introduced into a eukaryotic or prokaryotic cell, and an antisense RNA can be obtained using the transcription system.

同様の阻害はまた、IRBITをコードするmRNAの切断を可能にするリボザイム、siRNAなどの機能的RNAによっても可能である。   Similar inhibition is also possible with functional RNAs such as ribozymes, siRNAs that allow cleavage of mRNA encoding IRBIT.

siRNAは、例えば配列番号2(ヒトIRBIT)または配列番号4(マウスIRBIT)の塩基配列によってコードされるmRNA配列からの連続する約18〜30、好ましくは約19〜25、さらに好ましくは約20〜23ヌクレオチドのセンス鎖配列と、その相補的配列であるアンチセンス鎖配列とを含むことができる。ここで、センス鎖配列とは、前記mRNAの標的サイトと同一の塩基配列をいい、また、アンチセンス鎖配列とは、このセンス鎖配列に相補的な塩基配列をいう。センス鎖とアンチセンス鎖は互いに対合して二本鎖のsiRNAを形成することができる。siRNAはさらに、センス鎖およびアンチセンス鎖の各3’末端に1〜5個の塩基からなるオーバーハング、例えばUUを含むことができる。   The siRNA is, for example, about 18 to 30, preferably about 19 to 25, more preferably about 20 to 20 consecutive from the mRNA sequence encoded by the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2 (human IRBIT) or SEQ ID NO: 4 (mouse IRBIT). It can comprise a 23 nucleotide sense strand sequence and its complementary sequence, an antisense strand sequence. Here, the sense strand sequence refers to the same base sequence as the target site of the mRNA, and the antisense strand sequence refers to a base sequence complementary to the sense strand sequence. The sense strand and the antisense strand can pair with each other to form a double-stranded siRNA. The siRNA can further comprise an overhang consisting of 1 to 5 bases, eg, UU, at each 3 'end of the sense and antisense strands.

siRNAのセンス鎖配列を選択するためには、例えば標的IRBIT mRNAの標的サイトの選択のための公知の知識、例えば、(a)GC含量が約30〜70%、好ましくは約50%である、(b)すべてのヌクレオチドが均等であり、またGが連続していない、(c)アンチセンス鎖の5'末端のヌクレオチドがA、Uである、などの基準を使用することができる(D.M.Dykxhoornら,Nature Rev.Mol.Cell Biol.(2003),77:7174−7181;A.Khvorovaら,Cell(2003),115:209−216)。また、RNA二次構造予測プログラムであるmfoldを用いて上記siRNAの標的サイトであるIRBIT mRNA上の候補遺伝子部位を推定することもできる(J.A.Jaegerら,Methods in Enzymology 1989,183:281−306;D.H.Mathewsら,J.Mol.Biol.1999,288:911−940)。例えば、siRNAが標的とすることができる配列は、上記の知見に基づいて推定し、実際にその効果を確認することによって決定することができる。本発明で使用可能なsiRNAは、非限定的な例として以下の配列を挙げることができる。
IRBIT siRNA-1: AAAUCCAGUUUGCUGAUGACA(配列番号5)
IRBIT siRNA-2: AACUCAGAAUGAAGUAGCUGC(配列番号6)
In order to select the sense strand sequence of siRNA, for example, known knowledge for selection of target site of target IRBIT mRNA, for example, (a) GC content is about 30-70%, preferably about 50%. Criteria such as (b) all nucleotides are equal and G is not contiguous, (c) the 5 ′ terminal nucleotide of the antisense strand is A, U, etc. can be used (D. M. Dykxhoorn et al., Nature Rev. Mol. Cell Biol. (2003), 77: 7174-7181; A. Khvorova et al., Cell (2003), 115: 209-216). Moreover, the candidate gene site | part on IRBIT mRNA which is a target site of said siRNA can also be estimated using mfold which is a RNA secondary structure prediction program (JA Jaeger et al., Methods in Enzymology 1989, 183: 281). -306; DH Mathews et al., J. Mol. Biol. 1999, 288: 911-940). For example, the sequence that can be targeted by siRNA can be determined by estimating based on the above findings and actually confirming the effect. Non-limiting examples of siRNA that can be used in the present invention include the following sequences.
IRBIT siRNA-1: AAAUCCAGUUUGCUGAUGACA (SEQ ID NO: 5)
IRBIT siRNA-2: AACUCAGAAUGAAGUAGCUGC (SEQ ID NO: 6)

siRNAは、周知の化学合成技術を用いて合成することができる。例えば、慣用のDNA/RNA自動合成装置を使用して化学的に合成するか、あるいは、siRNA関連の受託合成会社(例えばフナコシ株式会社(東京、日本)、Dharmacon社、Ambion社など)に合成を委託することによって入手可能である。   siRNA can be synthesized using well-known chemical synthesis techniques. For example, chemically synthesized using a conventional DNA / RNA automatic synthesizer, or synthesized by a contract synthesis company related to siRNA (eg Funakoshi Co., Ltd. (Tokyo, Japan), Dharmacon, Ambion, etc.) It is available by entrusting.

siRNAを細胞または組織内に導入するときには、siRNAを直接細胞または組織内に注入するか、又はsiRNAの発現が可能なベクターを使用することが好ましい。あるいは、siRNA又はベクターを、リポソーム、例えばリポフェクタミン、リポフェクチン、セルフェクチン及びその他の正電荷リポソーム(例えば、正電荷コレステロール)、又はマイクロカプセル、と複合体形成し、これを使用することもできる(例えば、中西守ら,蛋白質核酸酵素,44巻11号,48〜54頁,1999年,共立出版、東京、日本;Clinical Cancer research 59:4325−4333,1999;Wuら,J.Biol.Chem.1987,262:4429)。   When introducing siRNA into a cell or tissue, it is preferable to inject siRNA directly into the cell or tissue, or to use a vector capable of expressing siRNA. Alternatively, siRNA or vectors can be complexed with liposomes, such as lipofectamine, lipofectin, cellfectin and other positively charged liposomes (eg, positively charged cholesterol), or microcapsules and used (eg, Nakanishi). Mamori et al., Protein Nucleic Acid Enzyme, Vol. 44, No. 11, pp. 48-54, 1999, Kyoritsu Shuppan, Tokyo, Japan; Clinical Cancer research 59: 4325-4333, 1999; Wu et al., J. Biol. 4429).

siRNAを発現するためのベクターでは、siRNAまたはその前駆体をコードするDNA配列をプロモーターの調節下に含む。   A vector for expressing siRNA contains a DNA sequence encoding siRNA or a precursor thereof under the control of a promoter.

発現ベクターの1つの例は、ヘアピン型ベクターである。このベクターは、前記センス鎖RNA配列と前記アンチセンス鎖RNA配列とが一本鎖ループ配列を介して共有結合されているヘアピン型RNAをコードするDNAを含み、ここで該DNAは、細胞内で転写により該ヘアピン型RNAを形成し、ダイサーによりプロセシングされて前記siRNAを形成するベクターである。siRNAをコードするヘアピン型DNAの3'末端には、転写停止シグナル配列として、あるいはオーバーハングのために、1〜6個、好ましくは1〜5個のTからなるポリT配列が連結される。ベクターDNAから転写されたsiRNA前駆体としてのショートヘアピンRNA(shRNA)は、そのアンチセンス鎖の3'末端に2〜4個のUからなるオーバーハングを有することが望ましく、オーバーハングの存在によって、センス鎖RNA及びアンチセンス鎖RNAはヌクレアーゼによる分解に対して安定性を増すことができる。ヒトには内在性のダイサーが1つ存在し、これが長鎖dsRNAや前駆体マイクロRNA(miRNA)をそれぞれsiRNAと成熟miRNAに変換する役割をもつ。プロモーターの例は、pol IIIプロモーター、例えばヒトもしくはマウス由来のU6プロモーター又はH1プロモーター、pol IIプロモーター、或いはサイトメガロウイルスプロモーターである。   One example of an expression vector is a hairpin vector. The vector includes DNA encoding a hairpin RNA in which the sense strand RNA sequence and the antisense strand RNA sequence are covalently bonded via a single-stranded loop sequence, wherein the DNA is intracellularly This is a vector which forms the hairpin RNA by transcription and is processed by Dicer to form the siRNA. A poly-T sequence consisting of 1 to 6, preferably 1 to 5, T is linked to the 3 ′ end of the hairpin DNA encoding siRNA as a transcription termination signal sequence or for overhang. Short hairpin RNA (shRNA) as a siRNA precursor transcribed from vector DNA preferably has an overhang consisting of 2 to 4 U at the 3 ′ end of its antisense strand, and due to the presence of the overhang, Sense strand RNA and antisense strand RNA can increase stability against degradation by nucleases. There is one endogenous dicer in humans, which has the role of converting long dsRNA and precursor microRNA (miRNA) into siRNA and mature miRNA, respectively. Examples of promoters are pol III promoters, such as U6 promoter or H1 promoter from human or mouse, pol II promoter, or cytomegalovirus promoter.

発現ベクターの別の例は、タンデム型ベクターである。このベクターは、前記siRNAを構成するセンス鎖RNA配列をコードするDNA配列とアンチセンス鎖RNA配列をコードするDNA配列とを連続して含み、かつ各鎖の5’末端にプロモーターが、また各鎖の3’末端にポリT配列がそれぞれ連結されたDNAを含み、ここで該DNAは、細胞内で転写後に該センス鎖RNAと該アンチセンス鎖RNAとがハイブリダイズして前記siRNAを形成するベクターである。   Another example of an expression vector is a tandem vector. This vector includes a DNA sequence encoding a sense strand RNA sequence constituting the siRNA and a DNA sequence encoding an antisense strand RNA sequence, and a promoter at each 5 ′ end and each strand. A DNA in which a poly T sequence is linked to the 3 ′ end of each of the DNAs, wherein the sense strand RNA and the antisense strand RNA hybridize to form the siRNA after transcription in a cell. It is.

タンデム型ベクターにおけるプロモーターの例は、pol IIIプロモーター、例えばヒトもしくはマウス由来のU6プロモーター又はH1プロモーター、或いはサイトメガロウイルスプロモーターである。また、ポリT配列は、1〜6個、好ましくは1〜5個のTからなるポリT配列である。タンデム型ベクターは、細胞内に導入されたのち、センス鎖とアンチセンス鎖に相当するRNAに転写され、互いにハイブリダイズして目的のsiRNAを生成することができる。   An example of a promoter in a tandem type vector is a pol III promoter, for example, U6 promoter or H1 promoter derived from human or mouse, or cytomegalovirus promoter. The poly T sequence is a poly T sequence composed of 1 to 6, preferably 1 to 5 Ts. A tandem vector can be introduced into a cell, transcribed into RNA corresponding to a sense strand and an antisense strand, and hybridized with each other to generate a target siRNA.

上記ヘアピン型及びタンデム型ベクターは、プラスミドベクター又はウイルスベクターである。プラスミドベクターは、後述の実施例に記載の手法又は文献記載の方法を用いて調製してもよいし、或いは市販のベクター系、たとえばpiGENETMU6系ベクター及びpiGENETMH1系ベクター(タカラバイオ株式会社、京都、日本)を利用することもできる(T.R.Brummelkampら,Science(2002),296:550−553;N.S.Leeら,Nature Biotech.(2002),20:500−505;M.Miyagishiら,Nat.Biotechnol.(2002),20:497−500;P.J.Paddisonら,Genes&Dev.(2002),16:948−958;T.Tusch,Nature Biotech(2002),20:446−448;C.P.Paulら,Nature Biotech.(2002),20:505−508;多比良和誠ら編、RNAi実験プロトコル、羊土社(東京、日本)、2003年)。   The hairpin type and tandem type vectors are plasmid vectors or viral vectors. Plasmid vectors may be prepared using the methods described in the examples below or the methods described in the literature, or commercially available vector systems such as piGENETMU6 and piGENETMH1 vectors (Takara Bio Inc., Kyoto, Japan). (TR Brummelkamp et al., Science (2002), 296: 550-553; NS Lee et al., Nature Biotech. (2002), 20: 500-505; M. Miyagishi et al.). , Nat.Biotechnol. (2002), 20: 497-500; PJ Paddison et al., Genes & Dev. (2002), 16: 948-958; T. Tusch, Nature Biotech (2002), 20: 446-44. 8; CP Paul et al., Nature Biotech. (2002), 20: 505-508; edited by Yoshikazu Tahira, RNAi experimental protocol, Yodosha (Tokyo, Japan), 2003).

本発明の組成物の有効成分である別の核酸は、リボザイムである。リボザイムは、触媒活性をもつRNAであり、本発明の標的IRBIT遺伝子に対応するmRNAを切断する活性を有している。この切断によって該遺伝子の発現が阻害又は抑制される。   Another nucleic acid that is an active ingredient of the composition of the present invention is a ribozyme. Ribozyme is RNA having catalytic activity and has an activity of cleaving mRNA corresponding to the target IRBIT gene of the present invention. This cleavage inhibits or suppresses the expression of the gene.

リボザイムの切断可能な標的配列は、一般にはNUX(N=A,G,C,U; X=A,C,U)、例えばGUCトリプレットを含む配列であることが知られている。このようなリボザイムには、ハンマーヘッド型リボザイムが含まれる。ハンマーヘッド型リボザイムは、センサー部位を構成するヌクレオチド配列、センサー部位にRNAが結合したときのみ安定にMg2+イオンを捕捉する空洞を形成しうる領域を含むヌクレオチド配列、及び標的RNAの切断部位周辺の配列に相補的である領域を含むヌクレオチド配列を含むことができる。   It is known that a ribozyme-cleavable target sequence is generally a sequence containing NUX (N = A, G, C, U; X = A, C, U), for example, a GUC triplet. Such ribozymes include hammerhead ribozymes. The hammerhead ribozyme has a nucleotide sequence that constitutes a sensor site, a nucleotide sequence that includes a region that can form a cavity that stably captures Mg2 + ions only when RNA is bound to the sensor site, and a sequence around the target RNA cleavage site. A nucleotide sequence comprising a region that is complementary to can be included.

本発明のリボザイムを細胞内または患者体内に送達するために、リボザイムをリポソーム(好ましくは、正電荷リポソーム)に封入する(特開平9−216825号公報(1997年))、アデノ随伴ウイルスなどのウイルスベクターに組み込む(特表2002−542805号公報)などの方法によってドラッグデリバリー系を構築することができる。   In order to deliver the ribozyme of the present invention into a cell or a patient, a ribozyme is encapsulated in a liposome (preferably a positively charged liposome) (Japanese Patent Laid-Open No. 9-216825 (1997)), and a virus such as an adeno-associated virus. A drug delivery system can be constructed by a method such as incorporation into a vector (Japanese Patent Publication No. 2002-542805).

リボザイムは、それが発現可能なようにベクターに組み込むことができる。リボザイムを発現するためのプロモーターには、pol II又はpol IIIプロモーターが含まれる。好ましいプロモーターは、pol IIIプロモーター、例えば哺乳動物由来のtRNAプロモーター、より好ましくはtRNAValプロモーターである(S.Kosekiら,J.Virol.,73:1868−1877,1999)。   The ribozyme can be incorporated into a vector so that it can be expressed. Promoters for expressing ribozymes include pol II or pol III promoters. A preferred promoter is a pol III promoter, such as a tRNA promoter from a mammal, more preferably a tRNAVal promoter (S. Koseki et al., J. Virol., 73: 1868-1877, 1999).

抗体
IRBITに対する抗体又はその断片もまた、上記生物学的機能の制御のために使用できる。
Antibodies against the antibody IRBIT or fragments thereof can also be used for the control of the biological function.

このような抗体には、ポリクローナル抗体、モノクローナル抗体、組換え型抗体、ヒト抗体、ヒト化抗体、キメラ抗体、単鎖抗体、Fab断片、F(ab')断片、Fv、scFv、二重特異抗体、合成抗体などが含まれる。 Such antibodies include polyclonal antibodies, monoclonal antibodies, recombinant antibodies, human antibodies, humanized antibodies, chimeric antibodies, single chain antibodies, Fab fragments, F (ab ′) 2 fragments, Fv, scFv, bispecific Antibodies, synthetic antibodies and the like are included.

抗体のクラス、サブクラスは任意のタイプでよく、例えばIgG,IgM,IgE,IgD,IgA、IgG1,IgG2,IgG3,IgG4,IgA1,IgA2などが含まれる。   The antibody class and subclass may be of any type, and include, for example, IgG, IgM, IgE, IgD, IgA, IgG1, IgG2, IgG3, IgG4, IgA1, and IgA2.

抗体はまた、ペグ化、アセチル化、グリコシル化、アミド化などによって誘導体化されていてもよい。   An antibody may also be derivatized by pegylation, acetylation, glycosylation, amidation, and the like.

ポリクローナル抗体の作製は、IRBITを免疫原(約1μg〜100μg)として、必要に応じてFreundの完全もしくは不完全アジュバント、水酸化アルミニウム(alum)、ムラミルジペプチド、リピドAなどのアジュバントを含む油中水型乳濁液を、ウサギ、モルモット、マウス、ラット、ヒツジ、ヤギなどの非ヒト動物に皮内もしくは静脈内に免疫注射し、約2〜4週間後に、アジュバント非含有のIRBITを1〜2回注射し、ブーストを行う。試験的に採血し、抗体価が十分に上がったことを確認したあとで、動物から採血し、遠心分離により抗血清を回収する。必要に応じて、硫安分画、DEAEイオン交換クロマトグラフィーなどにより精製しIgGを得ることができる。   Polyclonal antibodies are prepared in oil containing IRBIT as an immunogen (about 1 μg to 100 μg) and adjuvants such as Freund's complete or incomplete adjuvant, aluminum hydroxide (alum), muramyl dipeptide, and lipid A as necessary. The water emulsion is immunized intradermally or intravenously into non-human animals such as rabbits, guinea pigs, mice, rats, sheep, goats, etc., and after about 2 to 4 weeks, 1 to 2 IRBIT without adjuvant is added. Inject once and boost. After experimentally collecting blood and confirming that the antibody titer has sufficiently increased, blood is collected from the animal, and antiserum is collected by centrifugation. If necessary, IgG can be obtained by purification by ammonium sulfate fractionation, DEAE ion exchange chromatography or the like.

モノクローナル抗体を分泌するハイブリドーマの作製は、ケラーとミルシュタインの方法(Nature 1975, 256:495−497)に準じて行うことができる。すなわち、ハイブリドーマは、免疫感作された動物から脾臓またはリンパ節を取り出し、それに含まれる抗体産生細胞と、マウス、ラット、モルモットなどの哺乳動物に由来のミエローマ細胞との細胞融合、HAT選択によって得ることができる。細胞融合は、例えばポリエチレングリコール(例えば分子量1500〜6000)を用いて行うことができる。目的の抗体の産生は、ハイブリドーマの培養上清の免疫抗原に対する反応性を酵素免疫測定法、放射性免疫測定法、蛍光抗体法などの慣用の方法を用いて測定することができる。   Hybridomas that secrete monoclonal antibodies can be prepared according to the method of Keller and Milstein (Nature 1975, 256: 495-497). That is, a hybridoma is obtained by removing spleen or lymph node from an immunized animal, cell fusion of antibody-producing cells contained therein and myeloma cells derived from mammals such as mice, rats, guinea pigs, etc., and HAT selection. be able to. Cell fusion can be performed using, for example, polyethylene glycol (for example, molecular weight 1500 to 6000). Production of the antibody of interest can be determined by measuring the reactivity of the hybridoma culture supernatant to the immunizing antigen using conventional methods such as enzyme immunoassay, radioimmunoassay, and fluorescent antibody method.

また、ハイブリドーマからのモノクローナル抗体の作製は、ハイブリドーマをin vitroで培養してその培養上清から単離してもよいし、あるいはマウス、ラット、モルモットなどの腹水等でin vivoで培養し、腹水から単離してもよい。   Alternatively, monoclonal antibodies can be produced from hybridomas by culturing the hybridomas in vitro and isolating them from the culture supernatant, or by culturing in vivo in ascites of mice, rats, guinea pigs, etc. It may be isolated.

あるいは、ハイブリドーマ等の抗体産生細胞からモノクローナル抗体をコードする遺伝子をクローニングしたのち、これをベクターに組み込み、哺乳動物細胞(例えばCHO)などに導入し、組換え型抗体を作製することもできる(P.J.Delvesら,ANTIBODY PRODUCTION ESSENTIAL TECHNIQUES.,1997,John Wiley&Sons)。   Alternatively, after cloning a gene encoding a monoclonal antibody from an antibody-producing cell such as a hybridoma, the gene can be incorporated into a vector and introduced into a mammalian cell (for example, CHO) to produce a recombinant antibody (P J. Delves et al., ANTIBODY PRODUCTION ESSENTIAL TECHNIQUES., 1997, John Wiley & Sons).

ヒト抗体は、例えばファージジスプレイライブラリー(pharge display library)法(T.C.Thomasら,Mol.Immunol.33:1389−1401,1996)又はヒト抗体産生動物(例えばマウス、ウシなど)を用いる方法(I. Ishidaら,Cloning Stem Cell 4:91−102,2002)によって製造できる。   As the human antibody, for example, a phage display library method (TC Thomas et al., Mol. Immunol. 33: 1389-1401, 1996) or a human antibody-producing animal (eg, mouse, cow, etc.) is used. It can be produced by the method (I. Ishida et al., Cloning Stem Cell 4: 91-102, 2002).

例えば、ヒト抗体産生マウスは、ヒト人工染色体にヒト抗体産生遺伝子を含むヒト染色体断片を導入したのち、ミクロセル法を用いて例えばマウス胚性幹細胞ゲノムに人工染色体を組み込み、組換え胚性幹細胞を胚盤胞に注入し、仮親マウスの子宮に移植し、キメラマウスを出産し、雌雄のキメラマウス、またはキメラマウスと野生型マウス、の交配を通して、ヒト抗体遺伝子を含み、したがってヒト抗体の産生が可能である、ホモ接合型の子孫マウスを作出するなどの方法によって作製することができる(例えば、再表02/092812号公報、国際公開WO 98/24893、WO 96/34096など)。このヒト抗体産生トランスジェニックマウスに、本発明のIRBITタンパク質を抗原として免疫したのち、脾臓を摘出し、この脾臓細胞とマウスミエローマ細胞とを融合してハイブリドーマを形成し、目的のモノクローナル抗体を選抜することができる。   For example, in a human antibody-producing mouse, a human chromosome fragment containing a human antibody-producing gene is introduced into a human artificial chromosome, and then the artificial chromosome is incorporated into, for example, the mouse embryonic stem cell genome by using the microcell method. Can be injected into blastocysts, transplanted into the uterus of foster mother mice, give birth to chimeric mice, and contain human antibody genes through crossbreeding of male and female chimeric mice or chimeric and wild-type mice, thus allowing human antibody production Can be produced by a method such as producing a homozygous offspring mouse (for example, RE 02/092812, International Publication WO 98/24893, WO 96/34096, etc.). The human antibody-producing transgenic mouse is immunized with the IRBIT protein of the present invention as an antigen, and then the spleen is removed, and the spleen cell and mouse myeloma cell are fused to form a hybridoma, and the target monoclonal antibody is selected. be able to.

ファージディスプレイライブラリー法は、未処置のヒトリンパ細胞から直接手に入れた免疫グロブリン遺伝子のライブラリーから、目的の抗体をコードするDNAをスクリーニングし、このDNAと、抗体鎖との間に、ファージ粒子を用いて物理的会合を確立し、これによって、標的に親和性をもつ抗体を提示するファージを親和性スクリーニングによって富化することを含む。この方法を用いて、標的に対する結合親和性をもつ抗体を、通常の手法によって大量に合成することができる(例えば、特表2003−527832号公報)。
本発明の組成物は、疾患または障害の治療のために用いることができる。
In the phage display library method, DNA encoding an antibody of interest is screened from a library of immunoglobulin genes obtained directly from untreated human lymphocytes, and phage particles are placed between this DNA and the antibody chain. Is used to establish a physical association, thereby enriching the phage displaying antibodies with affinity for the target by affinity screening. By using this method, an antibody having a binding affinity for a target can be synthesized in a large amount by an ordinary technique (for example, JP-T-2003-527832).
The compositions of the invention can be used for the treatment of a disease or disorder.

治療用組成物
本発明において、該疾患または障害とは、タンパク質合成、イノシトールリン脂質代謝、および細胞内pHの異常によって引起されるものである。
Therapeutic Composition In the present invention, the disease or disorder is caused by protein synthesis, inositol phospholipid metabolism, and abnormal intracellular pH.

タンパク質合成の場合、CPSFに対するIRBITの結合に伴うタンパク質合成の制御が挙げられる。この場合、IRBITはタンパク質合成を抑制し、IRBITの働きを抑制する物質(上記の核酸または抗体)はタンパク質合成を亢進することができる。CPSFが関与するタンパク質合成の異常には、例えば腫瘍がある。 In the case of protein synthesis, control of protein synthesis accompanying the binding of IRBIT to CPSF can be mentioned. In this case, IRBIT suppresses protein synthesis, and a substance that suppresses the action of IRBIT (the above nucleic acid or antibody) can enhance protein synthesis. An example of protein synthesis abnormality involving CPSF is a tumor.

イノシトールリン脂質代謝の場合、PIPKIIの異常な活性化に伴う疾患、例えば2型糖尿病が挙げられる。IRBITはPIPKII活性を抑制する作用があるため、2型糖尿病の治療のために使用できる。   In the case of inositol phospholipid metabolism, diseases associated with abnormal activation of PIPKII, for example, type 2 diabetes can be mentioned. Since IRBIT has an action of suppressing PIPKII activity, it can be used for the treatment of type 2 diabetes.

細胞内pHの場合、細胞内のpHの維持にpNBC1が重要な働きをしているが、特にpHが酸性に傾くことによる疾患に、緑内障や白内障などの眼の疾患、低身長症、精神遅滞、膵臓炎などの疾患が含まれる。IRBITは、pNBC1と結合し、細胞内pHの正常な状態への調節を可能にする。   In the case of intracellular pH, pNBC1 plays an important role in maintaining the intracellular pH, but it is particularly useful for diseases caused by the inclination of the pH to acid, eye diseases such as glaucoma and cataract, short stature, mental retardation, etc. And diseases such as pancreatitis. IRBIT binds to pNBC1 and allows the intracellular pH to be adjusted to a normal state.

本発明の組成物中の有効成分の含有量は、制限されないが、約1μg〜100mgである。その含有量は、有効成分の種類に応じて変化しうる。   The content of the active ingredient in the composition of the present invention is not limited, but is about 1 μg to 100 mg. Its content can vary depending on the type of active ingredient.

本発明の組成物中のIRBITの用量は、1投与単位あたり約1μg〜1mg、好ましくは約50μg〜500μgであるが、この範囲に限定されない。   The dose of IRBIT in the composition of the present invention is about 1 μg to 1 mg, preferably about 50 μg to 500 μg per dosage unit, but is not limited to this range.

本発明の組成物中の核酸の用量は、siRNA、アンチセンス核酸、又はリボザイムに換算すると、以下のものに限定されないが、1投与単位あたり、約1nM〜100μM、好ましくは約10nM〜50μMである。   The dose of the nucleic acid in the composition of the present invention is not limited to the following in terms of siRNA, antisense nucleic acid, or ribozyme, but is about 1 nM to 100 μM, preferably about 10 nM to 50 μM per dosage unit. .

本発明の組成物中の抗体又はその断片の用量は、以下のものに限定されないが、1投与単位あたり、約1〜100mg/ml、好ましくは約5〜70mg/mlである。   The dose of the antibody or fragment thereof in the composition of the present invention is not limited to the following, but is about 1-100 mg / ml, preferably about 5-70 mg / ml per dosage unit.

しかし、上記の用量又は投与量は、患者の状態、年齢、性別、重篤度などに応じて変化しうるものであり、専門医の判断により用量又は投与量が決定されるべきである。   However, the dose or dose described above can vary depending on the patient's condition, age, sex, severity, etc., and the dose or dose should be determined by the judgment of a specialist.

本発明の組成物は、通常、製薬上許容可能な担体(すなわち、賦形剤又は希釈剤)、例えば滅菌された水、生理食塩水、緩衝液、非水性液体(例えば、アーモンド油、植物油、エタノールなど)などを含むことができる。該組成物にはさらに、製薬上許容可能な安定剤(例えばメチオニンなどのアミノ酸類)、保存剤(p-ヒドロキシ安息香酸メチル、ソルビン酸)、等張化剤(例えば塩化ナトリウム)、乳化剤(例えばレシチン、アラビアガム)、懸濁化剤(例えばセルロース誘導体)などを含有させることができる。
好ましい医薬製剤は、溶液剤、懸濁液剤、乳剤などである。
The compositions of the present invention are typically pharmaceutically acceptable carriers (ie, excipients or diluents) such as sterile water, saline, buffers, non-aqueous liquids (eg, almond oil, vegetable oil, Ethanol) and the like. The composition further includes pharmaceutically acceptable stabilizers (eg amino acids such as methionine), preservatives (methyl p-hydroxybenzoate, sorbic acid), isotonic agents (eg sodium chloride), emulsifiers (eg Lecithin, gum arabic), a suspending agent (for example, a cellulose derivative), and the like.
Preferred pharmaceutical preparations are solutions, suspensions, emulsions and the like.

本発明の組成物の投与方法は、経口投与、非経口投与、例えば静脈内投与、局所投与などを含む。局所投与には、外科手術又は内視鏡下で患部に直接注射する方法などが含まれる。また、専門医が決定した治療計画に基づいて、一定の時間間隔、例えば1週間、2週間、3週間、1ヶ月、2ヶ月、6ヶ月、1年などの間隔で、患者に対して、本発明の組成物を1〜数回に分けて投与することができる。   The administration method of the composition of the present invention includes oral administration and parenteral administration, for example, intravenous administration, topical administration and the like. Local administration includes methods such as direct injection into the affected area under surgery or endoscopy. In addition, the present invention is applied to a patient at a certain time interval, for example, one week, two weeks, three weeks, one month, two months, six months, one year, etc., based on a treatment plan determined by a specialist. The composition can be administered in 1 to several divided doses.

また、患者への抗体又はその断片の送達は、単独か又は例えばリポソーム(好ましくは、正電荷リポソーム)、マイクロカプセル又はナノ粒子中に抗体又はその断片を封入した形態で、通常は適当な担体(賦形剤又は希釈剤)と組み合わせて、経口経路、非経口経路(例えば、静脈内投与又は局所投与)にて行うことができる。   The antibody or fragment thereof can be delivered to the patient either alone or, for example, in a form in which the antibody or fragment thereof is encapsulated in liposomes (preferably positively charged liposomes), microcapsules or nanoparticles. In combination with excipients or diluents), oral and parenteral routes (for example, intravenous administration or topical administration) can be used.

本発明の組成物は、in vitro、in vivoまたはex vovoで使用可能である。   The composition of the present invention can be used in vitro, in vivo, or ex vivo.

in vitroでは、治療用物質のスクリーニングのために、本発明の組成物を利用することができる(下記参照)。   In vitro, the composition of the present invention can be used for screening for therapeutic substances (see below).

ex vovoでは、一旦患者から生体外に取り出された細胞や組織を、本発明の有効成分で処理した後、体内に戻すことができる。これによって、タンパク質合成、イノシトールリン脂質代謝または細胞内pHの異常が生じた細胞や組織を正常に復することが可能となる。   In ex vivo, cells and tissues once removed from a patient from a living body can be treated with the active ingredient of the present invention and then returned to the body. This makes it possible to restore cells and tissues in which protein synthesis, inositol phospholipid metabolism, or intracellular pH abnormality has occurred to normal.

2.IRBITの使用例
本発明はまた、IRBITをin vitroまたはex vivoで使用する下記の方法を提供する。
2. Examples of use of IRBIT The present invention also provides the following methods of using IRBIT in vitro or ex vivo.

第1に、本発明は、in vitroまたはex vivoでの細胞内のタンパク質合成の制御におけるIRBITの使用方法を提供する。
この方法は、IRBITがCPSFに結合してCPSFの機能を制御するという作用をもつことに基づく。
First, the present invention provides a method of using IRBIT in controlling intracellular protein synthesis in vitro or ex vivo.
This method is based on the effect that IRBIT binds to CPSF to control the function of CPSF.

第2に、本発明は、in vitroまたはex vivoでの細胞内のイノシトールリン脂質代謝の制御におけるIRBITの使用方法を提供する。
この方法は、IRBITがPIPKII活性を抑制するという作用をもつことに基づく。
Second, the present invention provides a method of using IRBIT in controlling intracellular inositol phospholipid metabolism in vitro or ex vivo.
This method is based on the effect that IRBIT suppresses PIPKII activity.

第3に、本発明は、in vitroまたはex vivoでの細胞内pHの制御におけるIRBITの使用方法を提供する。
この方法は、IRBITがpNBC1を活性化するという作用をもつことに基づく。また、pNBC1の活性化には、IRBITのリン酸化が必要である。
Third, the present invention provides a method for using IRBIT in controlling intracellular pH in vitro or ex vivo.
This method is based on the fact that IRBIT has the effect of activating pNBC1. In addition, activation of pNBC1 requires phosphorylation of IRBIT.

上記のとおりIRBITは、in vitroでは、細胞内でのタンパク質合成、イノシトールリン脂質代謝または細胞内pHの制御を可能にする物質のスクリーニングのために使用できるし、また、ex vivoでは、タンパク質合成、イノシトールリン脂質代謝または細胞内pHの異常が生じた細胞や組織を正常な状態に戻すために使用することができる。   As described above, IRBIT can be used in vitro to screen for substances that allow control of intracellular protein synthesis, inositol phospholipid metabolism or intracellular pH, and ex vivo, protein synthesis, It can be used to return cells or tissues in which inositol phospholipid metabolism or intracellular pH abnormality has occurred to a normal state.

3.スクリーニング
本発明はさらに、候補物質の存在下で、IRBITとCPSF、PIPKIIまたはpNBC1との結合を測定し、該結合を抑制または亢進する物質を同定することを含む、物質のスクリーニング方法を提供する。
3. Screening The present invention further provides a method for screening a substance comprising measuring the binding between IRBIT and CPSF, PIPKII, or pNBC1 in the presence of a candidate substance, and identifying a substance that suppresses or enhances the binding.

上記結合は、試験管内で、あるいは細胞(特に哺乳動物細胞)内で、候補物質の存在下でIRBITとCPSF、PIPKIIまたはpNBC1との結合を測定することができる。哺乳動物細胞には、例えばCHO、COS、HEK293、HeLa、NIH3T3などが含まれる。   The above binding can be performed by measuring the binding between IRBIT and CPSF, PIPKII, or pNBC1 in the presence of a candidate substance in a test tube or in a cell (particularly a mammalian cell). Mammalian cells include, for example, CHO, COS, HEK293, HeLa, NIH3T3, and the like.

同定された物質は、例えば治療用または診断用として使用できる。特に、該物質は、細胞内のタンパク質合成、イノシトールリン脂質代謝および細胞内pHからなる群から選択される少なくとも1つの細胞内生物学的機能を制御するものである。   The identified substance can be used for therapeutic or diagnostic purposes, for example. In particular, the substance controls at least one intracellular biological function selected from the group consisting of intracellular protein synthesis, inositol phospholipid metabolism, and intracellular pH.

上記結合を試験管内で実施するときには、例えば、適当なバッファ中に、IRBITとCPSF、PIPKIIまたはpNBC1とを存在させ、これに候補物質を加え、IRBITとCPSF、PIPKIIまたはpNBC1との結合のレベルを、SDS−PAGEおよびイッムノブロット法で検出することができる。この系は、上記結合を抑制または阻害する物質の検出に有効である。IRBIT、CPSF、PIPKIIまたはpNBC1の組換えタンパク質の作製は、上記のIRBITの項で記載したと同様の手法で行うことができる。   When the above binding is performed in a test tube, for example, IRBIT and CPSF, PIPKII or pNBC1 are present in a suitable buffer, a candidate substance is added thereto, and the level of binding between IRBIT and CPSF, PIPKII or pNBC1 is determined. , SDS-PAGE and immunoblotting. This system is effective in detecting a substance that suppresses or inhibits the binding. Preparation of a recombinant protein of IRBIT, CPSF, PIPKII or pNBC1 can be performed by the same method as described in the above IRBIT section.

上記結合を細胞内で実施するときには、IRBITとCPSF、PIPKIIまたはpNBC1とを同時にまたは別個に発現させうるように、それぞれのタンパク質をコードするDNAを同一のまたは異なるベクターに組込み、該ベクターで哺乳動物細胞を形質転換またはトランスフェクションする。翻訳されたタンパク質は細胞内、特に細胞質に存在するように、好ましくは、ベクターDNAは分泌シグナル配列を含まないようにするのがよい。   When the above binding is carried out intracellularly, DNAs encoding the respective proteins are incorporated into the same or different vectors so that IRBIT and CPSF, PIPKII or pNBC1 can be expressed simultaneously or separately, Cells are transformed or transfected. Preferably, the vector DNA does not contain a secretory signal sequence so that the translated protein is present in the cell, particularly in the cytoplasm.

CPSF、PIPKIIまたはpNBC1のアミノ酸および塩基配列は、GenBankや文献などから入手可能であり、それぞれ例えば(AB092504)、(AF030558、AF033355)、(NM_003759、NM_018760)の登録番号が付与されている。IRBITのアミノ酸および塩基配列については、上記のとおりである。   The amino acid and base sequence of CPSF, PIPKII, or pNBC1 can be obtained from GenBank and literatures, and are assigned, for example, (AB092504), (AF030558, AF033355), and (NM_003759, NM_018760), respectively. The amino acid and base sequence of IRBIT is as described above.

発現ベクターは、好ましくは哺乳動物細胞で使用可能な任意のベクターである。ベクターは、プロモーター、エンハンサー、複製開始点、リボソーム結合部位、マルチクローニング部位、ターミネーター、ポリAシグナルなどの制御配列を含むことができる。発現ベクターとしては、pSG5、pXT1(ストラタジーン社)、pSVK3、pBPV、pMSGおよびpSVL SV40(ファルマシア社)、pHM6、pVM6およびpXM(ロシュダイアグノスティック社)などの市販のベクターを適宜選択して使用することができる。   The expression vector is preferably any vector that can be used in mammalian cells. The vector can contain regulatory sequences such as a promoter, enhancer, origin of replication, ribosome binding site, multiple cloning site, terminator, poly A signal and the like. As an expression vector, commercially available vectors such as pSG5, pXT1 (Stratagene), pSVK3, pBPV, pMSG and pSVL SV40 (Pharmacia), pHM6, pVM6 and pXM (Roche Diagnostics) are appropriately selected and used. can do.

プロモーターには、例えばCMVプロモーター、SV40プロモーター、EFプロモーターなどが含まれる。   Examples of the promoter include CMV promoter, SV40 promoter, EF promoter and the like.

IRBIT、CPSF、PIPKIIまたはpNBC1をコードするDNAを宿主細胞に導入する方法には、リン酸カルシウム法、リポフェクション法、エレクトロポレーション法、アデノウイルス、レトロウイルスなどのウイルス感染による方法などが含まれる(実験医学別冊4版松村正實ら編「新遺伝子工学ハンドブック」(2003年)羊土社、東京、日本)。   Methods for introducing DNA encoding IRBIT, CPSF, PIPKII or pNBC1 into host cells include calcium phosphate methods, lipofection methods, electroporation methods, methods using viral infections such as adenoviruses and retroviruses (experimental medicine). 4th edition, Masaaki Matsumura et al., “New Genetic Engineering Handbook” (2003) Yodosha, Tokyo, Japan).

或いは、公知の手法により非ヒト動物の卵母細胞または胚性幹細胞を使用してIRBIT遺伝子を外来的にゲノムに組込み、強制的に発現可能にしたトランスジェニック非ヒト動物(例えばマウス)、ならびに、CPSF、PIPKIIまたはpNBC1遺伝子を外来的にゲノムに組込み、強制的に発現可能にしたトランスジェニック非ヒト動物(例えばマウス)をそれぞれ作製し、両動物を交配して、IRBIT遺伝子と、CPSF、PIPKIIまたはpNBC1遺伝子とを発現可能にしたキメラ非ヒト動物およびその子孫を作製することができる。   Alternatively, a transgenic non-human animal (for example, a mouse) in which the IRBIT gene is exogenously integrated into the genome using a non-human animal oocyte or embryonic stem cell according to a known technique to enable forced expression, and A transgenic non-human animal (for example, a mouse) in which CPSF, PIPKII or pNBC1 gene is exogenously integrated into the genome and allowed to be expressed compulsorily is produced, and both animals are crossed to form IRBIT gene and CPSF, PIPKII or Chimeric non-human animals and their progeny capable of expressing the pNBC1 gene can be produced.

細胞内またはトランスジェニック非ヒト動物内で強制的に発現されたIRBITと、CPSF、PIPKIIまたはpNBC1との結合が、細胞内または動物内に取り込んだ候補物質の存在下でどのように影響を受けるかを、該結合をプルダウン法、免疫沈降法などによって測定することによって調べる。同時に、ある特定のタンパク質の細胞内合成に及ぼす影響、イノシトールリン脂質代謝に及ぼす影響、細胞内のpHに及ぼす影響を調べる。   How the binding of IRBIT, which is forcibly expressed in cells or transgenic non-human animals, to CPSF, PIPKII or pNBC1 is affected in the presence of candidate substances incorporated into cells or animals Is determined by measuring the binding by a pull-down method, immunoprecipitation method or the like. At the same time, the effect on the intracellular synthesis of a specific protein, the effect on inositol phospholipid metabolism, and the effect on the intracellular pH are examined.

タンパク質の細胞内合成に及ぼす影響は、例えば、特定のタンパク質に対する抗体を用いたウェスタンブロット法などによって測定することができる。   The influence on the intracellular synthesis of a protein can be measured by, for example, Western blotting using an antibody against a specific protein.

イノシトールリン脂質代謝に及ぼす影響は、例えば[H]ラベル、あるいはPIP結合タンパク質を用いたPIP量定量などによって測定することができる。 Effects on phosphatidylinositol metabolism may, for example, [3 H] label or be measured, such as by PIP 2 weight quantification using PIP 2 binding protein.

細胞内のpHに及ぼす影響は、例えば蛍光pH指示薬を用いた細胞内pH測定などによって測定することができる。   The effect on intracellular pH can be measured, for example, by measuring intracellular pH using a fluorescent pH indicator.

候補物質は、有機小分子、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、ヌクレオシド、オリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド、核酸(DNA又はRNA)などを含むが、これらに限定されない。   Candidate substances include, but are not limited to, small organic molecules, peptides, polypeptides, proteins, nucleosides, oligonucleotides, polynucleotides, nucleic acids (DNA or RNA), and the like.

上で説明したように、IRBITは、細胞内での代謝、pH変化、イオンバランス、リン脂質代謝の調節、タンパク質合成の制御、Ca2+放出の制御などを調節する上で大変重要な意義を全ての細胞で有している。IRBITの濃度や発現パターンを制御することにより、上記の様々な生物学的機能を制御しうることが今回判明した。本発明のスクリーニング法で同定される物質は、このような制御のために有用である。 As explained above, IRBIT has all very important significance in regulating intracellular metabolism, pH change, ion balance, regulation of phospholipid metabolism, control of protein synthesis, control of Ca 2+ release, etc. Have cells. It has now been found that the various biological functions described above can be controlled by controlling the concentration and expression pattern of IRBIT. Substances identified by the screening methods of the present invention are useful for such control.

本発明を以下の実施例によってさらに具体的に説明するが、本発明の範囲は、これらの実施例によって限定されないものとする。   The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. However, the scope of the present invention is not limited by these examples.

<実施例1>
細胞質内poly(A)付加反応へのIRBITの関与
CPSFは、CPSF160、CPSF100、CPSF73およびCPSF30の4つのサブユニットからなる複合タンパク質群であるため、まず、この4つのサブユニットの内、どのサブユニットに結合するのかを明らかにするために、各サブユニットにmycタグを付けたcDNAを様々のコンビネーションで、IRBITと共にCOS細胞等に発現し、IRBITまたはCPSFを免疫沈降した時の共沈のされ方を調べた。
<Example 1>
Participation of IRBIT in cytoplasmic poly (A) addition reaction CPSF is a complex protein group consisting of four subunits of CPSF160, CPSF100, CPSF73 and CPSF30. In order to elucidate whether or not it binds to COS cells, etc., in which various subunits of myc-tagged cDNA are expressed in various combinations with IRBIT, and IRBIT or CPSF is coprecipitated I investigated.

CPSFは、マウス由来のCPSFであり、GenBank登録番号AB092504の全長および4つの各サブユニットの塩基配列に基づき、RT−PCRによってクローニングした(H. Andoら, 2003,上記)。また、IRBITは、マウス由来のIRBITであり、GenBank登録番号NM_145542の塩基配列に基づき、RT−PCRによってクローニングした(H. Andoら, 2003,上記)。   CPSF is a mouse-derived CPSF and was cloned by RT-PCR based on the full length of GenBank accession number AB092504 and the base sequence of each of the four subunits (H. Ando et al., 2003, supra). IRBIT is a mouse-derived IRBIT, which was cloned by RT-PCR based on the base sequence of GenBank accession number NM — 145542 (H. Ando et al., 2003, supra).

CPSFの全長または各サブユニットをコードするcDNAに、mycタグをコードするDNAを融合したDNAを作製し、哺乳動物用ベクターに挿入した。一方、IRBITをコードするcDNAもまた、同じベクターに挿入した。作製されたベクターを、COS細胞に形質転換し、上記DNAを共発現した。   A DNA was prepared by fusing the DNA encoding the full length of CPSF or each subunit to the DNA encoding the myc tag, and inserted into a mammalian vector. On the other hand, the cDNA encoding IRBIT was also inserted into the same vector. The prepared vector was transformed into COS cells to co-express the DNA.

細胞を遠心分離によって分離し、細胞を溶解し、細胞質画分を回収し、IRBITとCPSFとの結合を、抗IRBIT抗体(特開2004−129612号公報)および抗myc抗体を用いて検出した。   The cells were separated by centrifugation, the cells were lysed, the cytoplasmic fraction was collected, and the binding between IRBIT and CPSF was detected using an anti-IRBIT antibody (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-129612) and an anti-myc antibody.

その結果、IRBITは、CPSF160サブユニットを介して、CPSFと結合することが判明した(図1)。   As a result, it was found that IRBIT binds to CPSF via the CPSF160 subunit (FIG. 1).

さらにまた、CPSF160の欠失変異体を使った同様の実験から、IRBITはCPSF160のmRNA結合部位に結合することが判明した(図2)。   Furthermore, a similar experiment using a deletion mutant of CPSF160 revealed that IRBIT binds to the mRNA binding site of CPSF160 (FIG. 2).

CPSF160のmRNA結合部位は、CPSFがpoly(A)を付加するmRNAを認識する際に必須の領域であることから、IRBITがこの領域に結合することは、IRBITがCPSF機能を阻害する可能性があり、これを確かめるために、精製蛋白質を用いたin vitro再構成系で、IRBITとCPSFとの結合、及びそれによるポリアデニレーション反応への影響を調べた。   Since the mRNA binding site of CPSF160 is an essential region when CPSF recognizes mRNA that adds poly (A), binding of IRBIT to this region may cause IRBIT to inhibit CPSF function. In order to confirm this, the in vitro reconstitution system using the purified protein was used to examine the binding between IRBIT and CPSF and the effect on the polyadenylation reaction.

CPSFは、mRNAのポリアデニレーション反応に必須の分子であるが、それが働く場所は主に核の中であり、DNAから転写されたばかりのRNAに対して、それがmRNAとなって核外へ出て行くまでの成熟反応の一つとして、働く。しかし例外的に、卵母細胞の成熟過程、あるいは、神経細胞の局所での新たなタンパク質合成といった局面では、細胞質でmRNAのポリアデニレーションに関与し、poly(A)の長さを調節することで、目的分子のタンパク質合成を調節する(Daron C. Barnardら,Cell 2004,119:641−651)。この細胞質内ポリアデニレーション反応は、例外的現象であるが、卵母細胞の成熟、神経可塑性を成立させる上では、必須の現象となっている。IRBITの細胞内分布を調べてみると、核内には殆ど存在しないことから、本発明者らは、IRBITの細胞質内ポリアデニレーション反応への関与に焦点を絞って検討した。   CPSF is an essential molecule for the polyadenylation reaction of mRNA, but the place where it works is mainly in the nucleus, and for RNA just transcribed from DNA, it becomes mRNA and goes out of the nucleus. It works as one of the maturity reactions before leaving. However, exceptionally, in the maturation process of oocytes, or in the aspect of new protein synthesis locally in nerve cells, it is involved in polyadenylation of mRNA in the cytoplasm and regulates the length of poly (A) To regulate protein synthesis of the molecule of interest (Daron C. Barnard et al., Cell 2004, 119: 641-651). This cytoplasmic polyadenylation reaction is an exceptional phenomenon, but it is an indispensable phenomenon for establishing oocyte maturation and neuroplasticity. When investigating the intracellular distribution of IRBIT, it hardly exists in the nucleus. Therefore, the present inventors focused on the involvement of IRBIT in the cytoplasmic polyadenylation reaction.

細胞質内ポリアデニレーション反応を調べる上で、Xenopus卵母細胞の系が優れていることから、本発明者らは、先ず、Xenopus卵母細胞からのIRBIT cDNAのクローニングおよび単離を、定法に従って行った。Xenopus卵母細胞には、哺乳動物細胞とは異なり、3種類のIRBIT mRNAが発現しており、この3種類とも、CPSF160と結合することが判明した。   Since the Xenopus oocyte system is superior in examining the cytoplasmic polyadenylation reaction, the present inventors first performed cloning and isolation of IRBIT cDNA from the Xenopus oocyte according to a conventional method. It was. In Xenopus oocytes, unlike mammalian cells, three types of IRBIT mRNA were expressed, and these three types were found to bind to CPSF160.

IP受容体mRNAの3'末端は、細胞質内ポリアデニレーション反応を受ける可能性のある配列を有しており、実際、小脳Purkinje細胞では、樹状突起内にこのmRNAが存在している。このことは、IP受容体から放出されたIRBITがCPSFとの結合を介して、IP受容体自身のタンパク質合成を制御している可能性を示している。 The 3 ′ end of the IP 3 receptor mRNA has a sequence that may undergo an intracytoplasmic polyadenylation reaction. In fact, this mRNA is present in dendrites in the cerebellar Purkinje cells. This is, IRBIT released from IP 3 receptor via binding to CPSF, shows the possibility of controlling the protein synthesis of the IP 3 receptor itself.

さらに、本発明者らは、IRBITが、PAP及びFip1(CPSFのサブユニット)の存在下でのポリアデニレーション活性(I. Kaufmannら,EMBO J.(2004)23:616−626)を抑制させる働きがあることを見出した。
Furthermore, we have IRBIT suppresses polyadenylation activity (I. Kaufmann et al., EMBO J. (2004) 23: 616-626) in the presence of PAP and Fip1 (subunit of CPSF). I found that there was work.

上記の結果から、IRBITが、細胞内でCPSFとの結合を介して、タンパク質合成を制御していることが示された。   From the above results, it was shown that IRBIT regulates protein synthesis through binding with CPSF in cells.

<実施例2>
IRBITとPIPキナーゼII型(PIPKII)との相互作用
本発明者らはさらに、IRBITと相互作用する分子を探索した。
実施例1と同様の手順で、HEK293細胞にFLAG−IRBITを過剰発現し、抗FLAG抗体で免疫沈降してIRBITと共沈してくるタンパク質を、質量分析器で解析した。その結果、リン脂質リン酸化酵素であるphosphatidylinositol−5−phosphate 4−kinaseγ (PIPKIIγ)が同定された。PIPKIIファミリー(PIPKIIα,PIPKIIβ,PIPKIIγ)はPIPを合成する酵素であり、PIP2の加水分解によりIPが産生されることを考えると、IP受容体、IRBIT、PIPKIIγからなる情報伝達機構が存在する可能性が考えられる(図3)。
<Example 2>
Interaction between IRBIT and PIP Kinase Type II (PIPKII) We further searched for molecules that interact with IRBIT.
In the same procedure as in Example 1, FLAG-IRBIT was overexpressed in HEK293 cells, and the protein that was immunoprecipitated with anti-FLAG antibody and coprecipitated with IRBIT was analyzed with a mass spectrometer. As a result, phospholipid phosphorylase phosphatidylinositol-5-phosphate 4-kinaseγ (PIPKIIγ) was identified. PIPKII Family (PIPKIIα, PIPKIIβ, PIPKIIγ) is an enzyme that synthesizes a PIP 2, considering that IP 3 is produced by the hydrolysis of PIP2, IP 3 receptor, IRBIT, information transmission mechanism consisting PIPKIIganma present There is a possibility of this (FIG. 3).

さらに、次の実験を行い、同時にその結果も以下に示す。
(1)マウスIRBITとMyc−PIPKIIα, β, γをCOS−7に過剰発現し、免疫沈降を行った。具体的には、Lysisバッファー(10mM Hepes,100mM NaCl,2mM EDTA,1%P−40,pH7.4)で細胞を可溶化し、遠心(20000×g,30分)して上清を回収後、抗Myc抗体あるいは抗IRBIT抗体を添加し、1時間反応させた。さらにプロテインGセファロースを添加して1時間反応後、免疫複合体をLysisバッファーで洗浄し、SDS−PAGEサンプルバッファーで溶出した。その後、抗Myc抗体あるいは抗IRBIT抗体を用いてウェスタンブロッティングを行った。その結果、IRBITはMyc−PIPKIIα, β, γのいずれとも共沈した(図4)。
Furthermore, the following experiment was performed, and the results are also shown below.
(1) Mouse IRBIT and Myc-PIPKIIα, β, γ were overexpressed in COS-7 and immunoprecipitation was performed. Specifically, the cells were solubilized with Lysis buffer (10 mM Hepes, 100 mM NaCl, 2 mM EDTA, 1% P-40, pH 7.4), and centrifuged (20000 × g, 30 minutes) to recover the supernatant. Anti-Myc antibody or anti-IRBIT antibody was added and allowed to react for 1 hour. Further, protein G sepharose was added and reacted for 1 hour, and then the immune complex was washed with Lysis buffer and eluted with SDS-PAGE sample buffer. Thereafter, Western blotting was performed using an anti-Myc antibody or an anti-IRBIT antibody. As a result, IRBIT co-precipitated with all of Myc-PIPKIIα, β, and γ (FIG. 4).

(2)マウス小脳から抗IRBIT抗体で免疫沈降を行ったところ、PIPKIIαが共沈した(図5)。その結果から、in vivoでのIRBITとPIPKIIとの結合が確認された。   (2) When immunoprecipitation was performed from mouse cerebellum with anti-IRBIT antibody, PIPKIIα was co-precipitated (FIG. 5). The result confirmed the binding of IRBIT and PIPKII in vivo.

(3)マウスIRBITとMyc−PIPKIIγをCOS−7に過剰発現し、免疫染色を行った。具体的には、4%パラフォルムアルデヒドで固定、0.1%Triton X−100で膜透過処理、2%ヤギ血清でブロッキング処理を行った後、マウス抗Myc抗体およびウサギ抗IRBIT抗体を添加し、室温で1時間反応させた。Alexa488結合抗マウスIgG抗体およびAlexa594結合抗ウサギIgG抗体を二次抗体として添加し、37℃で45分反応させた。その結果、IRBITとMyc−PIPKIIγのいずれも細胞質に局在することが判かった(図6)。   (3) Mouse IRBIT and Myc-PIPKIIγ were overexpressed in COS-7 and immunostained. Specifically, after fixation with 4% paraformaldehyde, membrane permeation treatment with 0.1% Triton X-100, blocking treatment with 2% goat serum, mouse anti-Myc antibody and rabbit anti-IRBIT antibody were added. And allowed to react at room temperature for 1 hour. Alexa488-conjugated anti-mouse IgG antibody and Alexa594-conjugated anti-rabbit IgG antibody were added as secondary antibodies and allowed to react at 37 ° C. for 45 minutes. As a result, it was found that both IRBIT and Myc-PIPKIIγ were localized in the cytoplasm (FIG. 6).

(4)マウスIRBITの欠失変異体(配列番号3のアミノ酸配列における60−530,78−530,105−530,1−277,1−104,1−90および1−77)は対応する配列をPCRで増幅し、GFP融合タンパク発現ベクターpEGFP−C1(Clontech)にクローニングして作製し、これらの変異体の各々とPIPKIIαとの結合を調べたところ、IRBITのN末端領域にあるセリンに富む領域が上記結合に重要であることが明らかになった(図7)。   (4) Deletion mutants of mouse IRBIT (60-530, 78-530, 105-530, 1-277, 1-104, 1-90 and 1-77 in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3) correspond to the sequences Was amplified by PCR, cloned into the GFP fusion protein expression vector pEGFP-C1 (Clontech), and the binding of each of these mutants to PIPKIIα was examined to be rich in serine in the N-terminal region of IRBIT. It became clear that the region is important for the binding (FIG. 7).

(5)マウスIRBITのセリンに富む領域の点突然変異体(配列番号3のアミノ酸配列におけるT52A,T58A,S62A,S64A,S66A,S68A,S70A,S71A,T72A,S74A,S76G,S77A,S80A,D83A,S90AおよびT97A)は、部位特異的変異体作成キット(Stratagene)を用いて作製し、これらの変異体の各々とPIPKIIαとの結合を調べた。その結果、IRBITのSer68及びSer71が上記結合に重要であった(図8)。   (5) Mouse IRBIT serine-rich region point mutant (T52A, T58A, S62A, S64A, S66A, S68A, S70A, S71A, T72A, S74A, S76G, S77A, S80A, D83A in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3) , S90A and T97A) were generated using a site-specific mutant preparation kit (Stratagene) and the binding of each of these mutants to PIPKIIα was examined. As a result, IRBIT Ser68 and Ser71 were important for the binding (FIG. 8).

以上の結果より、IRBITがPIPKIIファミリーに結合することが確認された。さらに予備的データから、IRBITはPIPKII活性を抑制することを見いだしているため、IRBITはイノシトールリン脂質代謝の活性制御をおこなっていると結論づけられた。   From the above results, it was confirmed that IRBIT binds to the PIPKII family. Furthermore, from the preliminary data, it was concluded that IRBIT regulates the activity of inositol phospholipid metabolism because it has found that IRBIT suppresses PIPKII activity.

<実施例3>
IRBITによるNBC1 (Na/HCO cotransporter 1)の活性化
本発明者らはさらに、IRBITに結合する蛋白質として、細胞膜上でナトリウムイオンと重炭酸イオンの輸送を行うNBC1(sodium bicarbonate co−transporter1)蛋白質を同定した。
<Example 3>
Activation of NBC1 (Na / HCO 3 transporter 1) by IRBIT The present inventors further provide NBC1 (sodium bicarbonate co-transporter 1) protein that transports sodium ions and bicarbonate ions on the cell membrane as a protein that binds to IRBIT. Was identified.

NBC1には、p型とk型の2つのスプライシング変異体が存在することが知られているが(Seth L.Alper,Annu.Rev.Physiol.2002,64:899−923)、IRBITは、そのうちp型のNBC1(pNBC1という)と結合すること、また、IRBITにおけるいくつかのセリン残基のリン酸化がpNBC1との結合に必要であることが明らかになった。以下に、具体的に実験および結果を示す。   NBC1 is known to have two splicing variants, p-type and k-type (Seth L. Alper, Annu. Rev. Physiol. 2002, 64: 899-923), of which IRBIT It became clear that binding to p-type NBC1 (referred to as pNBC1) and phosphorylation of several serine residues in IRBIT were required for binding to pNBC1. Specific experiments and results are shown below.

(1)pNBC1におけるIRBIT結合領域の同定
pNBC1のp型特異的なN末端配列(1−85アミノ酸)がIRBITとの結合に必要不可欠であった。この85アミノ酸内に更なる欠失変異体を作製し、それら変異体とIRBITとの結合をプルダウンアッセイ(pull down assay)を用いて検討した。具体的には、以下の実験を行った。
(1) Identification of IRBIT binding region in pNBC1 The p-type specific N-terminal sequence (1-85 amino acids) of pNBC1 was essential for binding to IRBIT. Further deletion mutants were prepared within the 85 amino acids, and the binding between these mutants and IRBIT was examined using a pull down assay. Specifically, the following experiment was conducted.

COS−7細胞にHA−IRBITを過剰発現し、細胞抽出液を調製した。MBP−pNBC1の欠失変異体のリコンビナントタンパク質を添加し、反応後、結合したタンパク質をamyloseレジンでプルダウンした。HA−IRBITを抗HA抗体を用いたウェスタンブロッティングで検出した。   HA-IRBIT was overexpressed in COS-7 cells to prepare a cell extract. MBP-pNBC1 deletion mutant recombinant protein was added, and after the reaction, the bound protein was pulled down with an amylose resin. HA-IRBIT was detected by Western blotting using an anti-HA antibody.

その結果、p型特異的な配列のうちN末端62アミノ酸があればIRBITと結合しうることが示された(図9、図10)。しかしこの62アミノ酸から更にN末側やC末側を削ると、IRBITとの結合が見られなくなり、これ以上IRBIT結合領域を狭めるのは難しいと考えられた。この結果からIRBITとの結合にはpNBC1の特定の数アミノ酸の配列が関与しているのではなく、数十アミノ酸からなる三次元的な構造が必要である可能性が示唆された。   As a result, it was shown that the N-terminal 62 amino acids in the p-type specific sequence can bind to IRBIT (FIGS. 9 and 10). However, when the N-terminal side or C-terminal side was further cut from these 62 amino acids, binding to IRBIT was not observed, and it was considered difficult to narrow the IRBIT binding region further. From these results, it was suggested that the binding to IRBIT does not involve the sequence of a specific number of amino acids of pNBC1, but may require a three-dimensional structure consisting of several tens of amino acids.

(2)IRBITにおけるpNBC1結合領域の同定
次に、マウスIRBIT(全長530アミノ酸;配列番号3)の各種欠失変異体をCOS7細胞に発現させ、それぞれの変異体のpNBC1結合能をプルダウンアッセイで調べた。具体的には、以下の実験を行った。
(2) Identification of pNBC1 binding region in IRBIT Next, various deletion mutants of mouse IRBIT (full length 530 amino acids; SEQ ID NO: 3) are expressed in COS7 cells, and the pNBC1 binding ability of each mutant is examined by pull-down assay. It was. Specifically, the following experiment was conducted.

COS−7細胞にGFP−IRBITの欠失変異体を過剰発現し、細胞抽出液を調整した。MBP−pNBC1(1−85)のリコンビナントタンパク質を添加し、反応後、結合したタンパク質をamyloseレジンでプルダウンした。GFP−IRBITの欠失変異体を抗GFP抗体を用いたウェスタンブロッティングで検出した。   A GFP-IRBIT deletion mutant was overexpressed in COS-7 cells to prepare a cell extract. A recombinant protein of MBP-pNBC1 (1-85) was added, and after the reaction, the bound protein was pulled down with an amylose resin. A deletion mutant of GFP-IRBIT was detected by Western blotting using an anti-GFP antibody.

その結果を図11に示す。図から、IP受容体との結合が確認されているIRBITのN末側を発現する欠失変異体(1−104、1−277)ですらpNBC1とは結合できないことがわかった。またIP受容体と結合できないことが既に確認されているIRBITのC末側を発現する欠失変異体(105−530)もまたpNBC1とは結合できなかった。pNBC1との結合に必要であることが示されているセリンリン酸化部位は1−104に全て含まれることから、1−104の中に短いpNBC1結合配列が存在するにも関わらず何らかの立体構造によってpNBC1との結合が阻害されている可能性も考えられた。そこで、1−104を更に細かく欠失させた欠失変異体を作製しpNBC1との結合を解析したが、いずれもpNBC1との結合は見られなかった。 The result is shown in FIG. FIG from the deletion mutant (1-104,1-277) even pNBC1 expressing N-terminal side of IRBIT binding have been identified with the IP 3 receptor was found to not bind. The deletion mutant expressing C-terminal of IRBIT which can not bind to IP 3 receptors have already been confirmed (105-530) also includes a pNBC1 failed to bind. Since all serine phosphorylation sites that have been shown to be necessary for binding to pNBC1 are included in 1-104, pNBC1 has some conformation in spite of the presence of a short pNBC1 binding sequence in 1-104. There was also a possibility that the binding to was inhibited. Thus, a deletion mutant in which 1-104 was further deleted was prepared and analyzed for the binding to pNBC1, but no binding to pNBC1 was observed.

以上の結果から、IRBITのN末側とC末側を含む全体の構造がpNBC1との結合に必要であることが明らかとなり、IRBITのN末側だけで十分であるとされるIRBITとIP受容体との結合様式との違いが明らかとなった。 From the above results, it is clear that the entire structure including the N-terminal side and the C-terminal side of IRBIT is necessary for the binding to pNBC1, and IRBIT and IP 3 are considered to be sufficient only for the N-terminal side of IRBIT. The difference with the binding mode with the receptor became clear.

(3)内在性IRBITとNBC1との結合
次に、内在性のIRBITとNBC1との結合を、免疫沈降法を用いて確認する実験を行った。
(3) Binding between endogenous IRBIT and NBC1 Next, an experiment was conducted to confirm the binding between endogenous IRBIT and NBC1 using immunoprecipitation.

そもそもNBC1は小脳の膜画分におけるIRBIT結合蛋白質として同定されたので、まず小脳膜画分抽出液を用いて免疫沈降を行った。また小脳膜画分においてIRBITはIP受容体とも結合していることがわかっているので、NBC1、IRBIT、IP受容体からなる三者複合体を形成しうるか否かを検討した。具体的には、以下の実験を行った。 Since NBC1 was originally identified as an IRBIT-binding protein in the cerebellar membrane fraction, immunoprecipitation was first performed using the cerebellar membrane fraction extract. In addition, since IRBIT is known to bind to the IP 3 receptor in the cerebellar membrane fraction, it was examined whether or not a ternary complex composed of NBC1, IRBIT, and IP 3 receptor could be formed. Specifically, the following experiment was conducted.

小脳膜画分を界面活性剤で可溶化後、抗IRBIT抗体、抗NBC抗体、あるいはコントロール抗体を添加して反応させた。さらにプロテインGセファロースを添加して免疫複合体を抽出した。その後、抗IRBIT抗体、抗NBC抗体あるいは抗IPR抗体を用いてウェスタンブロッティングを行った。 After solubilizing the cerebellum membrane fraction with a surfactant, anti-IRBIT antibody, anti-NBC antibody, or control antibody was added and reacted. Furthermore, protein G sepharose was added to extract the immune complex. Thereafter, Western blotting was performed using anti-IRBIT antibody, anti-NBC antibody or anti-IP 3 R antibody.

その結果、抗NBC1抗体免疫沈降物中に内在性のIRBITが、また抗IRBIT抗体免疫沈降物中に内在性のNBC1が、それぞれ含まれることがわかり、内在性のIRBITとNBC1が小脳膜画分で複合体を形成することが確認された(図12)。一方で、既にAndoら(2003,上記)によって報告されているように、抗IRBIT免疫沈降物中にはIP受容体が検出されたが、抗NBC1沈降物中にはIP受容体が検出できなかった。この結果から、内在性NBC1の多くがIRBITとIP受容体を含む三者複合体を形成していないことが示された。 As a result, it was found that endogenous IRBIT was contained in the anti-NBC1 antibody immunoprecipitate and endogenous NBC1 was contained in the anti-IRBIT antibody immunoprecipitate, and that endogenous IRBIT and NBC1 were contained in the cerebellar membrane fraction. To form a complex (FIG. 12). On the other hand, already Ando et al (2003, supra) as reported by, but during an anti IRBIT immunoprecipitates was detected IP 3 receptor, during anti NBC1 precipitate IP 3 receptors detected could not. This result, many endogenous NBC1 it was shown that does not form a ternary complex comprising IRBIT and IP 3 receptor.

さらにIRBITとNBC1との結合が普遍的であることを確認するために、COS7細胞の抽出液を用いて内在性のIRBITとNBC1との結合を、先ほどと同様の免疫沈降法を用いて検討した。具体的には、以下の実験を行った。   Furthermore, in order to confirm that the binding between IRBIT and NBC1 is universal, the binding between endogenous IRBIT and NBC1 was examined by using the same immunoprecipitation method as described above using the extract of COS7 cells. . Specifically, the following experiment was conducted.

COS−7細胞の細胞抽出液に抗IRBIT抗体、抗NBC抗体、あるいはコントロール抗体を添加して反応させた。さらにプロテインGセファロースを添加して免疫複合体を抽出した。その後、抗IRBIT抗体あるいは抗NBC抗体を用いてウェスタンブロッティングを行った。   Anti-IRBIT antibody, anti-NBC antibody, or control antibody was added to the cell extract of COS-7 cells for reaction. Furthermore, protein G sepharose was added to extract the immune complex. Thereafter, Western blotting was performed using an anti-IRBIT antibody or an anti-NBC antibody.

その結果を図13に示す。図から、小脳膜画分の抽出液を調製する時に用いたものと同じバッファーでCOS7細胞を抽出した場合、内在性のIRBITとNBC1の結合が検出されないことがわかった。しかし、このバッファーに2mM CaClを加えて同様の実験を行ったところ、内在性のIRBITとNBC1の結合が検出された。このバッファーは既に2mMのEDTAを含んでいることから、2mM CaClを加えた時のカルシウムイオン濃度は数μMであると考えられる。これらの結果から、内在性のNBC1とIRBITとの結合が小脳膜画分とCOS7細胞とでは異なった様式で制御されている可能性が示唆された。 The result is shown in FIG. From the figure, it was found that when COS7 cells were extracted with the same buffer used when preparing the extract of the cerebellar membrane fraction, the binding between endogenous IRBIT and NBC1 was not detected. However, when 2 mM CaCl 2 was added to this buffer and the same experiment was conducted, binding between endogenous IRBIT and NBC1 was detected. Since this buffer already contains 2 mM EDTA, the calcium ion concentration when 2 mM CaCl 2 is added is considered to be several μM. These results suggested that the binding between endogenous NBC1 and IRBIT may be regulated in a different manner in the cerebellar membrane fraction and COS7 cells.

(4)IRBITによるNBC1の活性化
アフリカツメガエル卵母細胞(Xenopuse Oocyte)の培養細胞にマウスIRBITのcRNAとヒトpNBC1またはkNBC1のcRNAを同時注入し、膜電位を−25mVにし、ND96溶液(96mM NaCl,2mM KCl,1mM MgCl,5mM HEPES,pH7.4)からND96+HCO 溶液に変えた時の電流変化を測定した。コントロールには、IRBIT、pNBC1、kNBC1を使用した。
(4) Activation of NBC1 by IRBIT A mouse IRBIT cRNA and a human pNBC1 or kNBC1 cRNA were co-injected into cultured cells of Xenopus Ocyte to bring the membrane potential to -25 mV, and an ND96 solution (96 mM NaCl) , 2 mM KCl, 1 mM MgCl 2 , 5 mM HEPES, pH 7.4) to ND96 + HCO 3 solution was measured. IRBIT, pNBC1, and kNBC1 were used as controls.

その結果、pNBC1活性のみが、IRBITの同時注入によって約6〜7倍増強された(図14A)。同様に、ND96+HCO 溶液中で膜電位を−160mVから+60mVの範囲で変化させたときにも、pNBC1活性のみが、IRBITの同時注入によって顕著に増強された(図14B)。 As a result, only pNBC1 activity was enhanced about 6-7 times by IRBIT co-injection (FIG. 14A). Similarly, when the membrane potential was changed in the range of −160 mV to +60 mV in the ND96 + HCO 3 solution, only pNBC1 activity was significantly enhanced by simultaneous injection of IRBIT (FIG. 14B).

さらにまた、IRBITのリン酸化部位をアラニン(A)に置換したIRBIT変異体(S68A,S71A,S74AまたはS77A)を作製し、上記と同様に、アフリカツメガエル卵母細胞にIRBIT変異体のcRNAとヒトpNBC1のcRNAを同時注入し、膜電位を−25mVにし、ND96溶液からND96+HCO 溶液に変えた時の電流変化を測定した。 Furthermore, an IRBIT mutant (S68A, S71A, S74A or S77A) in which the phosphorylation site of IRBIT is substituted with alanine (A) is prepared, and the cRNA of IRBIT mutant and human are introduced into Xenopus oocytes in the same manner as described above. pNBC1 cRNA was co-injected, the membrane potential was set to −25 mV, and the change in current when the ND96 solution was changed to the ND96 + HCO 3 solution was measured.

その結果、リン酸化部位をアラニンに置換したすべてのIRBIT変異体において、IRBITのpNBC1活性への増強作用は消失した(図15)。このことは、IRBITのリン酸化がpNBC1の活性化に必要であることを示している。   As a result, in all IRBIT mutants in which the phosphorylation site was substituted with alanine, the enhancing action of IRBIT on pNBC1 activity disappeared (FIG. 15). This indicates that phosphorylation of IRBIT is necessary for the activation of pNBC1.

本発明により、IRBITは、細胞内での代謝、pH変化、イオンバランス、リン脂質代謝の調節、タンパク質合成の制御、Ca2+放出の制御などを調節する上で大変重要な意義を全ての細胞で有していることが判明した。IRBITの濃度や発現パターンを制御することにより、このような様々な生物学的機能を制御しうる。IRBITは、例えば脳神経系では脈絡叢(choroid plexus)や神経細胞、グリア細胞で強く発現しており、脳神経系の機能制御にも貢献している。また、IRBITは、細胞内のpHの維持に重要なpNBC1の働き活性化して、特にpHが酸性に傾くことによる疾患、例えば緑内障や白内障などの眼の疾患、低身長症、精神遅滞、膵臓炎などの疾患の治療に有用である。さらにまた、IRBITは、PIPKIIの活性を抑制または阻害する働きがあるため、2型糖尿病の治療に使用することができる。このように、本発明により、IRBITが標的とする3つのタンパク質が特定されたことによって、IRBITおよびその抑制剤、亢進剤が、標的タンパク質が生体内で果たす生物学的機能の制御のために役立つ。 According to the present invention, IRBIT has a very important significance in all cells in regulating intracellular metabolism, pH change, ion balance, regulation of phospholipid metabolism, control of protein synthesis, control of Ca 2+ release, etc. It turned out to have. Various biological functions can be controlled by controlling the concentration and expression pattern of IRBIT. For example, IRBIT is strongly expressed in choroid plexus, nerve cells, and glial cells in the cerebral nervous system, and contributes to functional control of the cerebral nervous system. In addition, IRBIT activates the action of pNBC1, which is important for maintaining intracellular pH, and particularly diseases caused by acidic pH, for example, eye diseases such as glaucoma and cataract, short stature, mental retardation, pancreatitis It is useful for the treatment of diseases such as Furthermore, IRBIT can be used to treat type 2 diabetes because it has a function of suppressing or inhibiting the activity of PIPKII. Thus, by identifying three proteins targeted by IRBIT according to the present invention, IRBIT and its inhibitors and enhancers are useful for controlling biological functions performed by the target protein in vivo. .

図1は、IRBITとCPSF160との結合を示すウエスタンブロット図である。図中、I.B.はウエスタンブロッティングを表し、I.P.は免疫沈降を表わし、HAはタグとしてのヘマグルチニンを表し、loadは細胞抽出液を表す。FIG. 1 is a Western blot showing the binding of IRBIT and CPSF160. In FIG. B. Represents Western blotting. P. Represents immunoprecipitation, HA represents hemagglutinin as a tag, and load represents cell extract. 図2は、IRBITがCPSFのCPSF160サブユニットのmRNA結合部位に結合することを示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing that IRBIT binds to the mRNA binding site of CPSF160 subunit of CPSF. 図3は、IP受容体、IRBIT、PIPKII、IPが関与するイノシトールリン脂質代謝を示す模式図である。図中、PLCはホスホリパーゼCを表す。FIG. 3 is a schematic diagram showing inositol phospholipid metabolism involving the IP 3 receptor, IRBIT, PIPKII, and IP 3 . In the figure, PLC represents phospholipase C. 図4は、マウスIRBITとMyc−PIPKIIα, β, γとの結合を示す。(A)は抗Myc抗体による免疫沈降を示す。(B)は抗IRBIT抗体による免疫沈降を示す。図中、inputは細胞抽出液を表し、IPは免疫沈降を表し、対照IgG(陰性対照)はこれを用いて免疫沈降を行ったサンプルを表す。FIG. 4 shows the binding of mouse IRBIT to Myc-PIPKIIα, β, γ. (A) shows immunoprecipitation with anti-Myc antibody. (B) shows immunoprecipitation with anti-IRBIT antibody. In the figure, input represents a cell extract, IP represents immunoprecipitation, and control IgG (negative control) represents a sample subjected to immunoprecipitation using this. 図5は、マウス小脳のPIPKIIαが抗マウスIRBIT抗体と免疫沈降で共沈したことを示す。inputは、図4と同じである。FIG. 5 shows that mouse cerebellum PIPKIIα co-precipitated with anti-mouse IRBIT antibody by immunoprecipitation. The input is the same as in FIG. 図6は、IRBITとMyc−PIPKIIγがともに細胞質に局在することを示す。MergeはPIPKIIの染色像とIRBITの染色像の重ね合わせを示し、重なっている部分が黄色となる。FIG. 6 shows that both IRBIT and Myc-PIPKIIγ are localized in the cytoplasm. Merge shows the overlapping of the stained image of PIPKII and the stained image of IRBIT, and the overlapping portion is yellow. 図7は、IRBIT欠失変異体を用いて、PIPKIIと結合するIRBITの結合部位の特定を示す。(A)はIRBITの欠失変異体の模式図を示す。(B)はIRBITのN末端側からの欠失変異体とMyc−PIPKIIαとの結合を示す。(C)はIRBITのC末端側からの欠失変異体とMyc−PIPKIIαとの結合を示す。FIG. 7 shows the identification of IRBIT binding sites that bind to PIPKII using IRBIT deletion mutants. (A) shows a schematic diagram of a deletion mutant of IRBIT. (B) shows the binding between the deletion mutant from the N-terminal side of IRBIT and Myc-PIPKIIα. (C) shows the binding between the deletion mutant from the C-terminal side of IRBIT and Myc-PIPKIIα. 図8は、IRBITのSer68及びSer71がPIPKIIと結合することを示す。図中、inputは細胞抽出液を表し、IPは免疫沈降を表し、IBはウエスタンブロッティングを表す。FIG. 8 shows that IRBIT Ser68 and Ser71 bind to PIPKII. In the figure, input represents a cell extract, IP represents immunoprecipitation, and IB represents Western blotting. 図9Aは、IRBITとNBC1との結合を示すウエスタンブロット図(上図)である。pNBC1(膵臓型)に特異的な部分を含む組換え型タンパク質2と5にのみIRBIT(黒三角)が結合する。各組換え型タンパク質(1、2、3、4、5、6または7)は、SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動図(図9Aの下図)中、黒丸で示し、かつ、図9Bに、pNBC1およびkNBC1(腎臓型)の構造とともに、それらの構造を模式的に示した。図中、MBPは精製のために用いたマルトース結合タンパク質タグを示す。また、CBBはクマシーブリリアントブルーを表す。FIG. 9A is a Western blot diagram (upper diagram) showing the binding of IRBIT and NBC1. IRBIT (black triangles) binds only to recombinant proteins 2 and 5 containing a portion specific to pNBC1 (pancreatic type). Each recombinant protein (1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7) is indicated by a black circle in the SDS polyacrylamide gel electrophoresis diagram (bottom of FIG. 9A), and in FIG. 9B, pNBC1 and kNBC1 Along with the structure of (kidney type), these structures are shown schematically. In the figure, MBP represents the maltose binding protein tag used for purification. CBB represents Coomassie Brilliant Blue. 図10は、NBC1の欠失変異体とIRBITとの結合能を示す。図10Aは、pNBC1の欠失変異体をそれぞれ大腸菌で発現精製し、COS7細胞に強制発現したHA−IRBIT(ここで、HAはヘマグルチニンを表わす)との結合(または、相互作用)をプルダウンアッセイ(pull down assay)で検討した結果を示す。また、図10Bの上図は、プルダウンしたサンプルをSDS−PAGEしCBBで染色した結果を示す。図10Bの下図は、プルダウンしたサンプルを抗HA抗体でウエスタンブロッティングした結果を示す。黒三角はHA−IRBITの泳動位置を、黒点は各欠失変異体タンパク質の泳動位置をそれぞれ示している。FIG. 10 shows the binding ability of NBC1 deletion mutants to IRBIT. FIG. 10A shows a pull-down assay of binding (or interaction) with HA-IRBIT (where HA represents hemagglutinin) that was expressed and purified in Escherichia coli and each of the deletion mutants of pNBC1 was expressed in COS7 cells. The result examined by pull down assay) is shown. The upper diagram in FIG. 10B shows the result of SDS-PAGE of the pulled-down sample and staining with CBB. The lower diagram of FIG. 10B shows the result of Western blotting of the pulled-down sample with an anti-HA antibody. The black triangle indicates the migration position of HA-IRBIT, and the black dot indicates the migration position of each deletion mutant protein. 図11は、IRBITの欠失変異体とpNBC1との結合能を示す。IRBITの各種欠失変異体をGFP(緑色蛍光タンパク質)との融合タンパク質としてCOS7細胞に強制発現し、pNBC1との結合をプルダウンアッセイで検討した。図11A、図11Bともに、それぞれの欠失変異体を発現した細胞抽出液(lysate)もしくはプルダウンサンプル(pull−down)をSDS−PAGEし抗GFP抗体でウエスタンブロッティングした結果を示す。黒三角は各欠失変異体の泳動位置を示している。全長(FL)以外のIRBITがいずれもpNBC1と結合しなくなっていることがわかる。FIG. 11 shows the binding ability of IRBIT deletion mutants to pNBC1. Various deletion mutants of IRBIT were forcibly expressed in COS7 cells as fusion proteins with GFP (green fluorescent protein), and binding to pNBC1 was examined by pull-down assay. Both FIG. 11A and FIG. 11B show the results of SDS-PAGE of a cell extract (lysate) or pull-down sample (pull-down) expressing each deletion mutant and Western blotting with an anti-GFP antibody. The black triangle indicates the migration position of each deletion mutant. It can be seen that all IRBITs other than the full length (FL) are no longer bound to pNBC1. 図12は、小脳膜画分における内在性IRBITとNBC1との結合を示す。小脳膜画分の抽出液から、コントロールとなる免疫前の抗体(対照)、抗NBC1抗体、抗IRBIT抗体でそれぞれ免疫沈降(IP)を行い、沈降物をSDS−PAGEして、抗IRBIT抗体、抗NBC1抗体、抗IP受容体抗体でウエスタンブロッティング(IB)を行った。黒三角はそれぞれのタンパク質の泳動位置を示している。FIG. 12 shows the binding of endogenous IRBIT and NBC1 in the cerebellar membrane fraction. From the extract of the cerebellar membrane fraction, immunoprecipitation (IP) was performed with a pre-immune antibody (control), anti-NBC1 antibody, and anti-IRBIT antibody as controls, and the precipitate was subjected to SDS-PAGE to obtain anti-IRBIT antibody, anti NBC1 antibody, Western blotting with anti-IP 3 receptor antibody (IB) was conducted. The black triangle indicates the migration position of each protein. 図13は、COS7細胞抽出液中の内在性IRBITとNBC1との結合を示す。COS7細胞の抽出液からコントロールとなる免疫前の抗体(対照)、抗IRBIT抗体、抗NBC1抗体でそれぞれ免疫沈降(IP)を行い、沈降物をSDS−PAGEして、抗NBC1抗体もしくは抗IRBIT抗体でウエスタンブロッティング(IB)を行った。黒三角はそれぞれのタンパク質の泳動位置を示している。左三列はCaCl非存在下で、右三列はCaCl存在下でそれぞれ免疫沈降を行った沈降物を用いている。FIG. 13 shows the binding of endogenous IRBIT and NBC1 in COS7 cell extract. From the COS7 cell extract, immunoprecipitation (IP) is performed with a pre-immune antibody (control), anti-IRBIT antibody, and anti-NBC1 antibody as controls, and the precipitate is subjected to SDS-PAGE to obtain anti-NBC1 antibody or anti-IRBIT antibody. Western blotting (IB) was performed. The black triangle indicates the migration position of each protein. Left three rows in CaCl 2 absence right three rows are used sediment was respectively immunoprecipitated with CaCl 2 presence. 図14は、電圧クランプ法によって測定された、IRBITによるpNBC1の活性化を示す。図14Aは、膜電位を−25mVに固定したときの電流値(μA)である。また、図14Bは、膜電位を−160mV〜+60mVの間で変化させたときの電流変化をI−V曲線で示した。FIG. 14 shows the activation of pNBC1 by IRBIT, measured by the voltage clamp method. FIG. 14A shows the current value (μA) when the membrane potential is fixed at −25 mV. FIG. 14B shows the change in current when the membrane potential is changed between −160 mV to +60 mV as an IV curve. 図15は、IRBITのリン酸化がpNBC1の活性化に必要であることを示す。FIG. 15 shows that IRBIT phosphorylation is required for activation of pNBC1.

Claims (5)

IP受容体結合タンパク質(IRBIT)、またはIRBITをコードするDNAを発現可能に含むベクター、を含む、哺乳動物細胞内でのタンパク質合成を抑制するための組成物であって、前記タンパク質合成が、切断/ポリアデニレーション特異性因子(CPSF)による細胞質のmRNAポリアデニレーションが関与するものである、組成物。 IP 3 receptor binding protein (IRBIT), or IRBIT containing a vector, which can contain expressing DNA encoding a composition for inhibiting protein synthesis in mammalian cells, the protein synthesis, A composition that involves cytoplasmic mRNA polyadenylation by a cleavage / polyadenylation specificity factor (CPSF). 前記IRBITが、ヒトまたはマウス由来のものである、請求項に記載の組成物。 The composition according to claim 1 , wherein the IRBIT is derived from a human or a mouse. 前記IRBITが、配列番号1または配列番号3に示されるアミノ酸配列からなるタンパク質、あるいは該アミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含みかつIRBITと同等の生物学的活性を有するタンパク質である、請求項1または2に記載の組成物。 The IRBIT is a protein comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3, or a protein comprising an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence and having a biological activity equivalent to IRBIT The composition according to claim 1 or 2 , wherein 前記組成物が、in vitroで使用される、請求項1〜のいずれか1項に記載の組成物。 The composition according to any one of claims 1 to 3 , wherein the composition is used in vitro. 前記IRBITがCPSFに結合してCPSFの機能を阻害し、それによって前記タンパク質合成が抑制される、請求項1〜のいずれか1項に記載の組成物。 The composition according to any one of claims 1 to 4 , wherein the IRBIT binds to CPSF and inhibits the function of CPSF, thereby suppressing the protein synthesis.
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