JP6068347B2 - 筋機能を増強させる短ペプチド - Google Patents
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Description
Φ1−Φ2−Φ3−Φ4−X5−Ψ6−L7−[T/A]8−Ψ9−Ψ10
の4個〜9個の連続するアミノ酸からなり、少なくともコアモチーフΦ4−X5−Ψ6−L7(式中、Φ及びΨはそれぞれ独立して選択される疎水性の非芳香族アミノ酸であり、Xは任意のアミノ酸である)を含み、該ペプチドが最大100アミノ酸の完全長を有し、該ペプチドが陽性変力作用を示す、陽性変力ペプチドを提供する。
Φ1−Φ2−Φ3−Φ4−X5−Ψ6−L7−[T/A]8−Ψ9−Ψ10
の7個〜9個の連続するアミノ酸からなり、少なくともコアモチーフΦ4−X5−Ψ6−L7(式中、Φ及びΨはそれぞれ独立して選択される疎水性の非芳香族アミノ酸であり、Xは任意のアミノ酸である)を含むが、ただし、7個〜9個の連続するアミノ酸からなる上記S100Aタンパク質由来のドメインのN末端アミノ酸がΦ1であり、該ペプチドが最大100アミノ酸の完全長を有する、陽性変力ペプチドを提供する。
Φ1−Φ2−Φ3−Φ4−X5−Ψ6−L7−[T/A]8−Ψ9−Ψ10
の4個〜9個の連続するアミノ酸からなり、少なくともコアモチーフΦ4−X5−Ψ6−L7(式中、Φ及びΨはそれぞれ独立して選択される疎水性の非芳香族アミノ酸であり、Xは任意のアミノ酸である)を含み、該ペプチドが最大100アミノ酸、好ましくは最大10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90又は95アミノ酸の完全長を有し、該ペプチドが陽性変力作用を示す、陽性変力ペプチドを提供する。
Φ1−Φ2−Φ3−Φ4−X5−Ψ6−L7−[T/A]8−Ψ9−Ψ10
の7個〜9個の連続するアミノ酸からなり、少なくともコアモチーフΦ4−X5−Ψ6−L7(式中、Φ及びΨはそれぞれ独立して選択される疎水性の非芳香族アミノ酸であり、Xは任意のアミノ酸である)を含むが、ただし、9個の連続するアミノ酸からなる上記S100Aタンパク質由来のドメインのN末端アミノ酸がΦ1であり、該ペプチドが最大100アミノ酸、好ましくは最大7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90又は95アミノ酸の完全長を有する、陽性変力ペプチドを提供する。第2の態様の陽性変力ペプチドは好ましくは陽性変力作用を示す。さらに、S100A1タンパク質由来のドメインが9個の連続するアミノ酸からなる実施形態では、アミノ酸はΦ1−Φ2−Φ3−Φ4−X5−Ψ6−L7−[T/A]8−Ψ9である。第2の態様の更に好ましい実施形態では、7個又は8個の連続するアミノ酸からなる上記S100Aタンパク質由来のドメインのN末端アミノ酸がΦ1である、すなわち、S100A1タンパク質由来のドメインがΦ1−Φ2−Φ3−Φ4−X5−Ψ6−L7−[T/A]8又はΦ1−Φ2−Φ3−Φ4−X5−Ψ6−L7からなることが好ましい。したがって、この条件が7個〜9個の連続するアミノ酸からなるS100A1タンパク質由来のドメインに適用されることが好ましい。
(配列番号239)、V−I−L−V−G−A−L−A−V−A(配列番号240)、V−I−L−V−G−A−L−T−A−A(配列番号241)、V−I−L−V−G−A−L−T−I−A(配列番号242)、V−I−L−V−G−A−L−T−V−M(配列番号243)、V−I−L−V−G−A−L−T−V−V(配列番号244)、V−I−L−V−S−A−L−A−V−A(配列番号245)、V−I−L−V−S−A−L−T−A−A(配列番号246)、V−I−L−V−S−A−L−T−I−A(配列番号247)、V−I−L−V−S−A−L−T−V−M(配列番号248)、V−I−L−V−S−A−L−T−V−V(配列番号249)、V−I−L−V−A−V−L−A−V−A(配列番号250)、V−I−L−V−A−V−L−T−A−A(配列番号251)、V−I−L−V−A−V−L−T−I−A(配列番号252)、V−I−L−V−A−V−L−T−V−M(配列番号253)、V−I−L−V−A−V−L−T−V−V(配列番号254)、V−I−L−V−A−A−L−A−A−A(配列番号255)、V−I−L−V−A−A−L−A−I−A(配列番号256)、V−I−L−V−A−A−L−A−V−M(配列番号257)、V−I−L−V−A−A−L−A−V−V(配列番号258)、V−I−L−V−A−A−L−T−A−M(配列番号259)、V−I−L−V−A−A−L−T−A−V(配列番号260)、V−I−L−V−A−A−L−T−I−M(配列番号261)、V−I−L−V−A−A−L−T−I−V(配列番号262)、V−V−M−I−G−A−L−T−V−A(配列番号263)、V−V−M−I−S−A−L−T−V−A(配列番号264)、V−V−M−I−A−V−L−T−V−A(配列番号265)、V−V−M−I−A−A−L−A−V−A(配列番号266)、V−V−M−I−A−A−L−T−A−A(配列番号267)、V−V−M−I−A−A−L−T−I−A(配列番号268)、V−V−M−I−A−A−L−T−V−M(配列番号269)、V−V−M−I−A−A−L−T−V−V(配列番号270)、V−V−M−M−G−A−L−T−V−A(配列番号271)、V−V−M−M−S−A−L−T−V−A(配列番号272)、V−V−M−M−A−V−L−T−V−A(配列番号273)、V−V−M−M−A−A−L−A−V−A(配列番号274)、V−V−M−M−A−A−L−T−A−A(配列番号275)、V−V−M−M−A−A−L−T−I−A(配列番号276)、V−V−M−M−A−A−L−T−V−M(配列番号277)、V−V−M−M−A−A−L−T−V−V(配列番号278)、V−V−M−V−G−V−L−T−V−A(配列番号279)、V−V−M−V−G−A−L−A−V−A(配列番号280)、V−V−M−V−G−A−L−T−A−A(配列番号281)、V−V−M−V−G−A−L−T−I−A(配列番号282)、V−V−M−V−G−A−L−T−V−M(配列番号283)、V−V−M−V−G−A−L−T−V−V(配列番号284)、V−V−M−V−S−V−L−T−V−A(配列番号285)、V−V−M−V−S−A−L−A−V−A(配列番号286)、V−V−M−V−S−A−L−T−A−A(配列番号287)、V−V−M−V−S−A−L−T−I−A(配列番号288)、V−V−M−V−S−A−L−T−V−M(配列番号289)、V−V−M−V−S−A−L−T−V−V(配列番号290)、V−V−M−V−A−V−L−A−V−A(配列番号291)、V−V−M−V−A−V−L−T−A−A(配列番号292)、V−V−M−V−A−V−L−T−I−A(配列番号293)、V−V−M−V−A−V−L−T−V−M(配列番号294)、V−V−M−V−A−V−L−T−V−V(配列番号295)、V−V−M−V−A−A−L−A−A−A(配列番号296)、V−V−M−V−A−A−L−A−I−A(配列番号297)、V−V−M−V−A−A−L−A−V−M(配列番号298)、V−V−M−V−A−A−L−A−V−V(配列番号299)、V−V−M−V−A−A−L−T−A−M(配列番号300)、V−V−M−V−A−A−L−T−A−V(配列番号301)、V−V−M−V−A−A−L−T−I−M(配列番号302)、V−V−M−V−A−A−L−T−I−V(配列番号303)、V−V−L−I−G−V−L−T−V−A(配列番号304)、V−V−L−I−G−A−L−A−V−A(配列番号305)、V−V−L−I−G−A−L−T−A−A(配列番号306)、V−V−L−I−G−A−L−T−I−A(配列番号307)、V−V−L−I−G−A−L−T−V−M(配列番号308)、V−V−L−I−G−A−L−T−V−V(配列番号309)、V−V−L−I−S−V−L−T−V−A(配列番号310)、V−V−L−I−S−A−L−A−V−A(配列番号311)、V−V−L−I−S−A−L−T−A−A(配列番号312)、V−V−L−I−S−A−L−T−I−A(配列番号313)、V−V−L−I−S−A−L−T−V−M(配列番号314)、V−V−L−I−S−A−L−T−V−V(配列番号315)、V−V−L−I−A−V−L−A−V−A(配列番号316)、V−V−L−I−A−V−L−T−A−A(配列番号317)、V−V−L−I−A−V−L−T−I−A(配列番号318)、V−V−L−I−A−V−L−T−V−M(配列番号319)、V−V−L−I−A−V−L−T−V−V(配列番号320)、V−V−L−I−A−A−L−A−A−A(配列番号13)、V−V−L−I−A−A−L−A−I−A(配列番号321)、V−V−L−I−A−A−L−A−V−M(配列番号322)、V−V−L−I−A−A−L−A−V−V(配列番号323)、V−V−L−I−A−A−L−T−A−M(配列番号324)、V−V−L−I−A−A−L−T−A−V(配列番号325)、V−V−L−I−A−A−L−T−I−M(配列番号326)、V−V−L−I−A−A−L−T−I−V(配列番号327)、V−V−L−M−G−V−L−T−V−A(配列番号328)、V−V−L−M−G−A−L−A−V−A(配列番号329)、V−V−L−M−G−A−L−T−A−A(配列番号330)、V−V−L−M−G−A−L−T−I−A(配列番号331)、V−V−L−M−G−A−L−T−V−M(配列番号332)、V−V−L−M−G−A−L−T−V−V(配列番号333)、V−V−L−M−S−V−L−T−V−A(配列番号334)、V−V−L−M−S−A−L−A−V−A(配列番号335)、V−V−L−M−S−A−L−T−A−A(配列番号336)、V−V−L−M−S−A−L−T−I−A(配列番号337)、V−V−L−M−S−A−L−T−V−M(配列番号338)、V−V−L−M−S−A−L−T−V−V(配列番号339)、V−V−L−M−A−V−L−A−V−A(配列番号340)、V−V−L−M−A−V−L−T−A−A(配列番号341)、V−V−L−M−A−V−L−T−I−A(配列番号342)、V−V−L−M−A−V−L−T−V−M(配列番号343)、V−V−L−M−A−V−L−T−V−V(配列番号344)、V−V−L−M−A−A−L−A−A−A(配列番号345)、V−V−L−M−A−A−L−A−I−A(配列番号346)、V−V−L−M−A−A−L−A−V−M(配列番号347)、V−V−L−M−A−A−L−A−V−V(配列番号348)、V−V−L−V−G−V−L−A−V−A(配列番号349)、V−V−L−V−G−V−L−T−A−A(配列番号350)、V−V−L−V−G−V−L−T−I−A(配列番号351)、V−V−L−V−G−V−L−T−V−M(配列番号352)、V−V−L−V−G−V−L−T−V−V(配列番号353)、V−V−L−V−G−A−L−A−A−A(配列番号354)、V−V−L−V−G−A−L−A−I−A(配列番号355)、V−V−L−V−G−A−L−A−V−M(配列番号356)、V−V−L−V−G−A−L−A−V−V(配列番号357)、V−V−L−V−G−A−L−T−A−M(配列番号358)、V−V−L−V−G−A−L−T−A−V(配列番号359)、V−V−L−V−G−A−L−T−I−M(配列番号360)、V−V−L−V−G−A−L−T−I−V(配列番号361)、V−V−L−V−S−V−L−A−V−A(配列番号362)、V−V−L−V−S−V−L−T−A−A(配列番号363)、V−V−L−V−S−V−L−T−I−A(配列番号364)、V−V−L−V−S−V−L−T−V−M(配列番号365)、V−V−L−V−S−V−L−T−V−V(配列番号366)、V−V−L−V−S−A−L−A−A−A(配列番号367)、V−V−L−V−S−A−L−A−I−A(配列番号368)、V−V−L−V−S−A−L−A−V−M(配列番号369)、V−V−L−V−S−A−L−A−V−A−V(配列番号370)、V−V−L−V−S−A−L−T−A−M(配列番号371)、V−V−L−V−S−A−L−T−A−V(配列番号372)、V−V−L−V−S−A−L−T−I−M(配列番号373)、V−V−L−V−S−A−L−T−I−V(配列番号374)、V−V−L−V−A−V−L−A−A−A(配列番号375)、V−V−L−V−A−V−L−A−I−A(配列番号376)、V−V−L−V−A−V−L−A−V−M(配列番号377)、V−V−L−V−A−V−L−A−V−V(配列番号378)、V−V−L−V−A−V−L−T−A−M(配列番号379)、V−V−L−V−A−V−L−T−A−V(配列番号380)、V−V−L−V−A−V−L−T−I−M(配列番号381)、V−V−L−V−A−V−L−T−I−V(配列番号382)、V−V−L−V−A−A−L−A−A−M(配列番号383)、V−V−L−V−A−A−L−A−A−V(配列番号384)、V−V−L−V−A−A−L−A−I−M(配列番号385)、V−V−L−V−A−A−L−A−I−V(配列番号386)、V−V−L−M−A−A−L−T−A−M(配列番号390)、V−V−L−M−A−A−L−T−A−V(配列番号391)、V−V−L−M−A−A−L−T−I−M(配列番号392)、V−V−L−M−A−A−L−T−I−V(配列番号393)、及びI−V−L−V−A−A−L−T−V−A(配列番号394)からなる群から選択されたアミノ酸配列を含む。これらのアミノ酸配列は、本発明によるペプチドに含まれる変力モチーフの好ましい特定の実施形態である。
成体ウサギ心室心筋細胞を、以前に記載されたように4匹の異なる動物から単離し(Loughrey C.M. et al., 2004, J. Physiol. 556:919-934)、β−エスチン(0.1mg/ml)を使用して透過処理した。透過処理した細胞を、ローダミン標識したヒトS100A1タンパク質(0.1μM)、又は親水性リンカーと融合したFITC標識したS100A1のC末端の20merペプチド(0.1μM)(親水性要素D−K−D−D−P−P(配列番号17)と融合したヒトS100A1のアミノ酸75〜94)とともに1分間インキュベートした。細胞を、Bio−Rad2000レーザー走査型共焦点顕微鏡(LSCM)を使用してモニタリングした。リアノジン染色パターンに類似する線状の染色パターンを観察することができる(図4)。
全ての動物を、ハイデルベルク大学の動物実験委員会(animal care committee)の指針に従って取り扱った。雄性BALB/cマウス(3ヶ月齢〜6ヶ月齢)を二酸化炭素の過剰投与により屠殺し、以前に記載された(Fink R.H. and Stephenson D.G., 1987, Pflugers Arch. Eur. J. Physiol.409:374-380、Makabe M. etal., 1996, Pflugers Arch. Eur. J. Physiol. 432: 717-726)ように筋線維調製を実施した。EDL(長指伸筋)又はヒラメ筋を単離し、2つ〜4つの単線維(直径80μm〜150μm及び長さ3mm〜4mm)を含有する小線維束をパラフィン油中で切り出した。線維調製物を、力変換ピン(force transducer pin)(AE801、Senso-Noras、Horton, Norway)とマイクロメートル加減ネジ(micrometer-adjustablescrew)との間に接着した(glued)。全ての実験を室温(23℃〜25℃)で実施した。全ての溶液をpH7.0に調整した。遊離イオン濃度を、G. L. Smith(Glasgow, Scotland)からのコンピュータプログラムREACT(バージョン2.0)を用いて算出した。表Iは実験に使用した溶液の濃度を示す。
全長S100A1タンパク質及びC末端断片の両方が、透過処理したマウス骨格筋線維において等尺性単収縮力を増強する効力を有することが示された(図7)。ヘリウム−ネオンレーザーの回折パターンを使用してサルコメア長を2.6μm±0.1μmに調整しつつ、筋線維をスキニング溶液中で5分間スキニングした。SRをローディング溶液(pCa6.4)により1分間ローディングする前に、線維を、放出溶液及び高弛緩溶液中に短時間浸漬し、その後低弛緩溶液中で2分間平衡化した。その後、調製物を高弛緩溶液中に1秒間、更に低弛緩溶液中に2分間浸した。初期の力の過渡応答が静止時の(resting)力のレベルに戻るまで、線維を5mMのカフェインを含有する放出溶液に曝露した。最大の力は、pCa4.28の高活性化溶液及び5mMのカフェイン下で測定された。その後線維を、Ca2+を緩衝するために高弛緩溶液中で1分間弛緩させた。幾つかの対照過渡応答を記録した後、線維をS100A1タンパク質又はS100A1ペプチド混合物(N/H/C)又はC末端20merに単独で曝露し、実験を上で概説したように繰り返した。S100A1タンパク質又はペプチドを、放出前及び放出時に低弛緩溶液に、並びに高活性化溶液に添加した。S100A1処置(0.001μM〜10μM)への応答におけるpCa−力の関係を、6つの異なるCa2+濃度(EDL、pCa9.07、5.91、5.72、5.49、5.17及び4.28)(各々が5mMのカフェインを含有する)で測定した。EC50及びヒル係数を、ヒル型フィッティング(Hilltype fit)から得た。EC50値は、収縮装置のCa2+感受性の尺度としての、最大値の半分の等尺性力の活性化に必要とされるCa2+濃度を示す。ヒル係数は、シグモイド曲線の最大の峻度の指標を与える。相関係数を、フィッティングの精度を決定するために算出した。力の過渡応答を、以前に記載されたようにCa2+の指標として個々のpCa2+−力の関係を使用すること、及び力の過渡応答の各点を対応する遊離Ca2+レベルへと変換すること(reversing)により、対応する遊離Ca2+過渡応答へと変換した。Ca2+調節タンパク質の感受性、及び対応する力の発生により直接、遊離の筋原線維Ca2+の尺度が得られるという事実に基づき、pCa−力の関係は、遊離Ca2+と力とを関連付けるものである。したがって、SRからのCa2+放出に由来するかなり緩やかな力の過渡応答を見掛けのCa2+過渡応答へと変換するpCa−力の関係を、バイオアッセイとして使用することができる。
ローダミン標識したS100A1タンパク質も、親水性モチーフ、例えばD−K−D−D−P−P(配列番号17)を有する又は有しないFITC標識したS100A1のC末端の20merペプチドも、未処理の成体の心筋細胞の細胞膜に浸透することができない。しかしながら、本発明者らは驚くべきことに、S100A1ct6/11と称される配列D−K−D−D−P−P−Y−V−V−L−V−A−A−L−T−V−A(配列番号42)を有するペプチドが細胞透過性を有することを見出した。FITC標識したS100A1ct6/11を未処理のラット心室心筋細胞とともに15分間インキュベートした後、細胞を共焦点レーザー走査型顕微鏡法を使用してモニタリングした。内在性S100A1タンパク質を、従来の免疫蛍光プロトコルを使用して染色した。FITC標識したS100A1ct6/11の細胞内染色パターンは、内在性S100A1の細胞内染色パターンに類似している(図8)。
S100A1ct6/11ペプチドの機能的特性決定のために行った全ての実験を、未処理の、すなわち透過処理していない心筋細胞(正:cardiomyocytes)に対して行った。S100A1ct6/11ペプチドは刺激した単離心室心筋細胞に対して陽性変力効果を発揮する(図9)が、その断片(図10)、又はS100A4若しくはS100Bのカルボキシ末端由来の対応するペプチド(図11)はこの能力を示さないことが示された。カルシウム過渡応答を、落射蛍光デジタル化顕微鏡法を利用してFURA2−AMを負荷し電場刺激した心筋細胞において評価し、筋小胞体のカルシウム負荷を決定した(図12)。
マウス心室心筋細胞の細胞内Ca2+過渡応答を、以前に記載されたように較正及び測定した(Remppis A. et al., 2002, Basic Res. Cardiol. 97: I/56-I/62)。簡潔に述べると、単離した細胞を、HEPES改変培地199(M199)(Sigma)中で洗浄し、2μMのFura2−AMを含む1mlのM199(2mM [Ca2+]e)中で室温で20分間インキュベートした。較正及び蛍光測定を、モノクロメータ(Polychrome II、T.I.L.L. Photonics GmbH、Germany)と接続されたUVフィルタを備えたオリンパス株式会社の倒立(inverse)顕微鏡(Ix70)を使用して実施した。細胞を、1Hzで電気刺激し、340nm/380nmで励起させた。蛍光放出を、510nmで検出し、デジタル化し、T.I.L.L.のVISIONソフトウェア(バージョン3.3)で解析した。5つの連続する定常状態の過渡応答由来のベースラインデータを、過渡振幅(Ca2+振幅(nM))、ピークとなる時間(ミリ秒)、及び50%低下する時間(ミリ秒)の解析のために平均化した。50個の細胞に対するFura2−AMを負荷したマウス心室筋細胞に関する較正により最小の比(Rmin)0.38±0.05、及び最大の比(Rmax)3.36±0.21が得られ、β及びKdはそれぞれ5.21±0.24nM及び236±29nMの量と推測された。遊離細胞内Ca2+濃度[Ca2+]iを、Grynkiewicz et al.の式(Grynkiewicz G. et al.,1985, J. Biol. Chem. 260:3440-3450)により算出した。Ca2+過渡応答を、1Hzの電気刺激及び2mM [Ca2+]e(M199中)下において、ベースラインで及び段階的に増大するイソプロテレノール濃度(10−9M〜10−5M)に対して調査した。SRのCa2+負荷を、標準カフェインパルスプロトコルを使用して評価した。2分の電気刺激(1Hz)の後、筋細胞を、カフェイン(10mM)を含む0Na+/0Ca2+溶液に急遽曝露した。カフェイン誘導性Ca2+過渡応答のピークを、SRのCa2+負荷の指標として使用した。
単離した心室筋細胞の収縮性研究を、ビデオエッジ検出システム(Crescent Electronics、Sandy, UT)を用いて、近年記載されたように行った(Most P. et al., 2001, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 98:13889-13894)。簡潔に述べると、筋細胞をM199中、室温で、1Hzで電気刺激して収縮させた。エッジ検出の測定値を、基本条件下及び漸増イソプロテレノール濃度(10−9M〜10−5M)下で取得した。5つの連続する定常状態の単収縮のデータを、細胞の短縮率(%CS(%))、短縮速度(−dL/dt(μm/s))及び再伸長速度(+dL/dt(μm/s))の解析のために平均化した。
S100A1ct6/11の変力効果は、β−アドレナリン刺激に対して相加的でありかつこれと独立している(図13)。心室心筋細胞を上で記載したように単離し、カルシウム過渡振幅を、イソプロテレノールの存在下及び非存在下で、並びにS100A1ct6/11ペプチドの存在下又は非存在下で、それぞれ評価した。
心臓におけるS100A1ct6/11ペプチドの機能的特性決定。
S100A1ct6/11ペプチドは、基本条件及びβAR刺激条件下で収縮能力の増強をもたらす有意なin vivoでの血行動態効果を発揮する(図18)。これらの血行動態効果は、β1AR遮断薬メトプロロールへの応答に効果的である(図19及び図20)。さらに、S100A1ct6/11ペプチドは、実験的心不全マウスモデルにおいて血行動態機能を回復させ(図21)、上記マウスモデルにおいて不全心筋におけるアポトーシス細胞死を防止する(図22)in vivoでの有意な治療効果を発揮する。さらに、S100A1ct6/11ペプチドは、βARに誘発される致死性の心室性頻脈性不整脈から心不全マウスを保護する(図22)。
2次元誘導(guided)M−モード及びドップラー心エコー検査を、以前に記載されたように、覚醒マウスにおいてHDI5000心エコー検査装置(ATL、Bothell, WA)を使用して実施した(Kohout et al., 2001, Circulation 104:2485-2491)。3回の独立した心エコー検査の測定値を、両方のモードで取得した。収縮終期の左室腔直径(LVESD)、及び拡張終期の左室腔直径(LVEDD)、心室中隔厚(IVSth)、拡張終期の左室後壁厚(LVPth)、並びにLV短縮率(FS%)を、乳頭筋のレベルで短軸M−モードビュー(M-modeview)において決定した。FS%=[(LVEDD−LVESD)/LVEDD]×100(%)。LV駆出時間(LVET)、及び大動脈弁ドップラー測定から取得した心拍数(bpm)を使用して、心拍数で補正した円周方向線維短縮の平均速度を評価した:平均Vcfc=FS%/ET×√60/bpm×10(周(circ)/秒)。
自発呼吸する軽く麻酔した(anesthesized)マウス(トリブロモエタノール/アミレン水和物;アバチン;2.5%(wt/vol)、8μl/g(IP))における経胸壁2次元心エコー検査(TTE)を、偽マウス及び梗塞マウスの両方において12MHzプローブを用いて行った。MモードでのTTEを、外科処置の前後(7日及び28日)に傍胸骨の短軸において実施して、LV直径及び引き続き短縮率(FS%=[(LVEDD−LVESD)/LVEDD]×100)を評価した。同じ麻酔下で、1.4フレンチマイクロマノメータが先端に付いたカテーテル(SPC−320、Millar instruments, Inc.)を、右頚動脈中に挿入した後、LV中まで進めた。心拍数(回/分)、LV拡張終期圧(LVEDP)、並びにLV圧の最大一次導関数(LV +dp/dtmax)及び最小一次導関数(LV dp/dtmin)を含む血行動態解析を行った。
LV組織を、凍結して切り出し(cryosectioned)(5μm)、ヘマトキシリン−エオシン(HE)で染色して、LVの遠隔の非梗塞性領域において筋細胞の幅を測定し、NIH画像ソフトウェア(ImageJ 1.34、http:/rsb.info.nih.gov/ij)を使用して、長軸方向に切り出した筋細胞において核のレベルでの尺度を取得した。末端デオキシヌクレオチジルトランスフェラーゼ媒介性dUTPニック末端標識(TUNEL)染色を、製造業者のプロトコル(Roche、11684795001)に従って実施した。遠隔領域におけるTUNEL陽性心筋細胞核の数を、オリンパス株式会社のIX70倒立顕微鏡(T.I.L.L. Visionソフトウェア、バージョン3.3)を用いて計測し、同じ切片においてHE染色により特定された105個の総核数当たりの数値に正規化した。心臓起源の細胞又は物体(bodies)を特定するために、切片を、心臓特異的抗トロポニンC抗体(SantaCruz、sc−8117、希釈率1:50)、及びロバ抗ヤギアレクサフルオル568(MolecularProbes、1:100)の対応する対で二重染色した(データは示していない)。心筋組織におけるカスパーゼ3活性を、カスパーゼ−Gloアッセイキット(Promega)を使用して測定した。簡潔に述べると、発光前(proluminescent)基質がカスパーゼ3により切断される。カスパーゼによる切断の後、ルシフェラーゼに対する基質(アミノルシフェリン)が放出され、ルシフェラーゼ反応、及び発光シグナルの産生をもたらす。心臓組織由来の細胞質抽出物を、プロテアーゼ阻害剤混合物(1錠/5ml)(Roche;MiniコンプリートEDTAフリープロテアーゼ阻害剤)を含有する低張抽出緩衝液(25mM HEPES(pH7.5)、5mM MgCl2、1mM EGTA)中における均質化により調製した後、遠心分離した(15分、13000rpm、4℃)。上清のタンパク質濃度を、抽出緩衝液により1mg/mlに調整し、−80℃で保存した。等体積の試薬、及び10μg/mlの細胞質タンパク質を、白色の壁の96ウェルプレートに添加し、室温で1時間インキュベートした。各試料の発光を、プレートリーディングルミノメーターにおいて三連で測定した。
S100A1ct6/11ペプチドは、正常な及び罹患した骨格筋において等尺性単収縮力を有意に増強する(図24)。骨格筋線維における等尺性単収縮力を評価するのに使用したプロトコルを、実施例1に記載している。S100A1ct6/11ペプチドの実験のために、未処理の(透過処理していない)長指伸筋(EDL)骨格筋線維を使用した。単離した筋線維の単収縮力は、ペプチドを単離した筋線維とともにインキュベートしたかどうか(図24A)、又は筋線維を単離する前にペプチドを全身投与したかどうか(図24B)に関係なく、S100A1ct6/11処理により増強された。
親水性要素(D−K−D−D−P−P、配列番号17)と融合したヒトS100A1のアミノ酸76〜85からなるペプチドは、S100A1ct6/11ペプチドと同じ変力機能を発揮する(図25)。カルシウム過渡振幅を評価するためのプロトコルを、上に記載している。疎水性要素単独、ビヒクル単独、又はアミノ酸76以降の(morethan)アミノ酸を欠くアミノ末端欠失ペプチドは、変力効果を示さない。この実験により、76位のチロシンがS100A1ct6/11ペプチドの変力機能及び細胞透過性のために必須ではないことが実証される。
ラット心室心筋細胞を、本発明者らにより以前に公開されたような標準手順(Most et al., J Clin Invest. 2004; 114(11):1550-63)を用いて単離し、培養した。20mMのTRIS−HCL(pH7.0)と50%のDMSOとの混合物に溶解したペプチドを、FURA2−AMを負荷した細胞に、カルシウム過渡応答の評価の30分前に添加した。2Hzでの電界刺激カルシウム過渡応答の測定を行い、本発明者らにより詳細に記載されたように解析した(Pleger and Most et al., Circulation. 2007 May15;115(19):2506-15)。
図1
SEQ ID NO: 配列番号
protein タンパク質
peptide ペプチド
EF-Hand EFハンド
図2
Kyte-Doolittle Scale (hydrophobicity) カイト・ドーリトル尺度(疎水性)
Hydrophobicity 疎水性
C-terminus C末端
Amino Acid Number アミノ酸番号
Window Size ウインドウサイズ
図4
Transmission 透過
C-terminus C末端
図5
control 対照
protein タンパク質
Events/μm/sec 事象/μm/秒
sec 秒
図6
control 対照
Events/μm/sec 事象/μm/秒
sec 秒
図7
M. ext. dig. longum 長指伸筋
rel. force 相対力
arbitrary units 任意単位
protein タンパク質
control 対照
time(s) 時間(秒)
peptide ペプチド
図8
transmission 透過
Endogenous S100A1 内在性S100A1
図9
calcium カルシウム
sec 秒
min 分
time 時間
図10
SEQ ID NO: 配列番号
Calcium transient amplitude カルシウム過渡振幅
FURA 340/380 ratio counts FURA 340/380のカウント比
control 対照
inotropic effect 変力効果
図11
Calcium transient amplitude カルシウム過渡振幅
FURA 340/380 ratio counts FURA 340/380のカウント比
control 対照
SEQ ID NO: 配列番号
図12
Calcium amplitude カルシウム振幅
FURA 340/380 ratio, 0.15 arbitrary units FURA 340/380比、0.15任意単位
control 対照
caffeine カフェイン
図13
control 対照
Calcium transient amplitude カルシウム過渡振幅
FURA 340/380 ratio counts FURA 340/380のカウント比
図14
control 対照
Events/μm/sec 事象/μm/秒
図15
Isoproterenol イソプロテレノール
caffeine カフェイン
control 対照
normal diastolic Ca 正常な拡張期Ca
Events/μm/sec 事象/μm/秒
図16
caffeine カフェイン
control 対照
Dead cells/total cells ratio norm. to K0 K0に対して正規化した(norm.)死細胞/総細胞の比
図17
min 分
図18
LV contractile performance LVの収縮能力
Control 対照
min 分
Heart rate 心拍数
beats/min 拍動数/分
図19
Control 対照
awake 覚醒
Metoprolol メトプロロール
min 分
図20
LV contractile performance LVの収縮能力
min 分
Metoprolol メトプロロール
Heart rate 心拍数
beats/min 拍動数/分
Control 対照
図21
control (vehicle i.p.) 対照(ビヒクルi.p.投与)
Pre-MI MI前
7d post-MI MIの7日後
14d post-MI MIの14日後
% death in HF mice 2 weeks after myocardialischemia 心筋虚血の2週間後のHFマウスの死亡率(%)
control 対照
図22
control 対照
TUNEL positive nuclei/HPF TUNEL陽性核/HPF
図23
control 対照
Epinephrin エピネフリン
Caffeine カフェイン
% HF mice with VF after epinephrin/caffeineinjection エピネフリン/カフェイン注射後におけるVFを有するHFマウス(%)
図24
EDL (normal mice)/extracellular S100A1ct 6/11application EDL(正常なマウス)/S100A1ct6/11の細胞外適用
Specific isometric twitch force 比等尺性単収縮力
control 対照
Specific tetanic force 比強縮性単収縮力
EDL (HF mice)/systemic i.p. S100A1ct6/11application EDL(HFマウス)/S100A1ct6/11の全身(i.p.)適用
図25
Calcium transient amplitude in FURA2 AMloaded cells FURA2 AMを負荷した細胞におけるカルシウム過渡振幅
340/380 ratio counts 340/380のカウント比
Control 対照
linker リンカー
vehicle ビヒクル
図26
Calcium transient amplitude カルシウム過渡振幅
control 対照
Claims (20)
- 親水性ドメイン、及び/又は1つ又は複数の膜浸透増強ドメイン、及びS100A1タンパク質由来のドメインを含む、又はそれからなる陽性変力ペプチドであって、前記S100A1タンパク質由来のドメインが、アミノ酸配列V−V−L−V−A−A−L−T−V(配列番号18)、V−V−L−V−A−A−L−T(配列番号19)、V−V−L−V−A−A−L(配列番号20)、V−L−V−A−A−L−T−V−A(配列番号21)、及びV−A−A−L−T−V−A(配列番号29)からなる群から選択され、前記ペプチドが、S100A1タンパク質の20アミノ酸C末端領域に含まれる9個以下の連続するアミノ酸を含有し、該ペプチドが最大20アミノ酸の完全長を有し、該ペプチドが陽性変力作用を示す、陽性変力ペプチド。
- S100A1タンパク質由来のドメインを含む、又はそれからなる陽性変力ペプチドであって、前記S100A1タンパク質由来のドメインが、アミノ酸配列V−V−L−V−A−A−L−T−V(配列番号18)、V−V−L−V−A−A−L−T(配列番号19)、V−V−L−V−A−A−L(配列番号20)、V−L−V−A−A−L−T−V−A(配列番号21)、及びV−A−A−L−T−V−A(配列番号29)からなる群から選択され、前記ペプチドが、S100A1タンパク質の20アミノ酸C末端領域に含まれる9個以下の連続するアミノ酸を含有し、該ペプチドが最大20アミノ酸の完全長を有する、陽性変力ペプチド。
- 親水性ドメイン、膜浸透増強ドメイン、1つ又は複数のエピトープタグ、及びペプチド標的化ドメインからなる群から選択される要素のうちの1つ又は複数を更に含む、請求項1又は2に記載のペプチド。
- 前記親水性ドメインのC末端が、直接又は間接的に前記変力ドメインのN末端に連結し、該N末端に連結するアミノ酸が疎水性の非芳香族アミノ酸ではない、請求項1又は3に記載のペプチド。
- 前記親水性ドメインが酸性の、塩基性の、及び/又はそうでなくとも負に若しくは正に荷電したアミノ酸を含む、請求項1又は3〜4のいずれか一項に記載のペプチド。
- 前記親水性ドメインが、親水性アミノ酸モチーフ:
Λ−Λ−Λ−Λ−Θ−Θ
(式中、Λはアスパラギン酸、グルタミン酸、リジン及びアルギニンからそれぞれ独立して選択され、Θはα−ヘリックス遮断因子であり、又はプロリン若しくはグリシンからそれぞれ独立して選択される)を含む、又はそれからなる、請求項1又は3〜5のいずれか一項に記載のペプチド。 - 前記親水性ドメインが、アミノ酸配列:
[D/E]−[K/R]−[D/E]−[D/E]−[P/G]−[P/G](配列番号3)を含む、又はそれからなる、請求項1又は3〜6のいずれか一項に記載のペプチド。 - 前記親水性ドメインが、アミノ酸配列:
D−K−D−D−P−P(配列番号17)を含む、又はそれからなる、請求項1又は3〜7のいずれか一項に記載のペプチド。 - 前記膜浸透増強ドメインが、タンパク質形質導入ドメイン又は両親媒性ペプチドに由来する膜浸透増強ドメインを含む、請求項1又は3〜8のいずれか一項に記載のペプチド。
- 前記膜浸透増強ドメインが、HIV Tatペプチド、ペネトラチンペプチド、トランスポータンペプチド、MPG/Pepファミリーの成員のペプチド、又はアルギニンリッチペプチドに由来する膜浸透増強ドメインを含む、請求項1又は3〜9のいずれか一項に記載のペプチド。
- 前記ペプチドが、アミノ酸配列D−K−D−D−P−P−V−L−V−A−A−L−T−V−A(配列番号32)、D−K−D−D−P−P−V−A−A−L−T−V−A(配列番号34)、D−K−D−D−P−P−V−V−L−V−A−A−L−T−V(配列番号35)、D−K−D−D−P−P−V−V−L−V−A−A−L−T(配列番号36)、及びD−K−D−D−P−P−V−V−L−V−A−A−L(配列番号37)からなる群から選択されるアミノ酸配列を含む、又はそれからなる、請求項1〜10のいずれか一項に記載のペプチド。
- 前記S100A1タンパク質由来のドメインが前記ペプチドのC末端に位置する、請求項1〜11のいずれか一項に記載のペプチド。
- 膜浸透増強ドメイン、1つ又は複数のエピトープタグ、及びペプチド標的化ドメインからなる群から選択される要素のうちの1つ又は複数を更に含む、請求項1〜12のいずれか一項に記載のペプチド。
- マーカー部分を更に含む、請求項1〜13のいずれか一項に記載のペプチド。
- 医学的使用のための、請求項1〜14のいずれか一項に記載のペプチド。
- 後天性又は先天性の心臓障害又は骨格筋障害の治療又は予防における使用のための請求項1〜15のいずれか一項に記載のペプチド、又は請求項1〜15のいずれか一項に記載のペプチドと、薬学的に許容可能な添加物、担体及び/又は希釈剤とを含む医薬組成物。
- 前記心臓障害が、虚血後収縮機能不全、急性及び慢性の心臓収縮機能不全及び心臓拡張機能不全、うっ血性心不全、細胞生存障害及び電気的興奮性亢進、心原性ショック、敗血症ショック、心筋梗塞、心筋症、心臓弁の機能不全、並びに心室障害からなる群から選択される、請求項16に記載のペプチド又は医薬組成物。
- 前記骨格筋障害が、筋ジストロフィー、心不全関連の骨格筋機能不全、筋力低下、筋萎縮症、筋炎、セントラルコア病、ネマリン桿状体筋症、中心核筋細管筋症、眼の眼筋麻痺、ミトコンドリア筋症からなる群から選択される、請求項17に記載のペプチド又は医薬組成物。
- 請求項1〜16のいずれか一項に記載のペプチドと、薬学的に許容可能な添加物、担体及び/又は希釈剤とを含む医薬組成物。
- カテコールアミン、β−アドレナリン受容体作動薬及びβ−アドレナリン受容体遮断薬からなる群から選択される活性成分を更に含む、請求項19に記載の医薬組成物。
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