JP6535960B2 - アンジオテンシン変換酵素2活性を有するポリペプチド、前記ポリペプチドをコードする遺伝子、前記遺伝子を含有する発現プラスミド、前記発現プラスミドで形質転換された形質転換体及び前記酵素の製造法 - Google Patents
アンジオテンシン変換酵素2活性を有するポリペプチド、前記ポリペプチドをコードする遺伝子、前記遺伝子を含有する発現プラスミド、前記発現プラスミドで形質転換された形質転換体及び前記酵素の製造法 Download PDFInfo
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Description
アンジオテンシンIは、主に肺循環中において、アンジオテンシン変換酵素やキマーゼによりアンジオテンシンIIに変換される。生じたアンジオテンシンIIは、AT1受容体に作用し、血管収縮、細胞増殖、肥大などを引き起こす。また、アンジオテンシンIIは、AT2受容体にも作用し、血管拡張、増殖抑制などを引き起こす。
一方、アンジオテンシン変換酵素2は、アンジオテンシンIまたはアンジオテンシンIIに作用して、それぞれアンジオテンシン(1−9)またはアンジオテンシン(1−7)を遊離する。また、アンジオテンシン(1−9)はACEの働きでアンジオテンシン(1−7)に変換される。
なお、図3において、枠線内の二段表記の上段はホルモンの名称、下段はそのアミノ酸配列、二重枠線内は反応を触媒する酵素の名称を示す。ACEはアンジオテンシン変換酵素、ACE2はアンジオテンシン変換酵素2の略である。
アンジオテンシン(1−7)はMas受容体に作用し、血管拡張、増殖抑制等の作用を引き起こす。これらの作用は血圧降下を惹起するのみではなく、急性呼吸促迫症候群(ARDS)発症時における炎症を抑制する効果ももたらす。例えば、呼吸不全(非特許文献1)や心不全のモデルマウス(非特許文献2及び非特許文献3)にアンジオテンシン変換酵素2を投与すると症状が改善することが報告されている。
なお、ヒトアンジオテンシン変換酵素2のアミノ酸配列は、他の哺乳類のアンジオテンシン変換酵素2のアミノ酸配列と非常に類似しており、例えば、ゴリラ(Gorilla gorilla gorilla)とは99%の類似性があり(以下、カッコ内の数字は類似の割合を示す)、チンパンジー(Pan troglodytes、99%)、オラウータン(Pongo abelii、98%)、ヤギ(Capra hircus、82%)、ブタ(Sus scrofa、81%)、イヌ(Canis lupus familiaris、84%)、ヒツジ(Ovis aries、82%)、アライグマ(Procyon lotor、84%)、ヤク(Bos mutus、81%)、シャチ(Orcinus orca、81%)、ハンドウイルカ(Tursiops truncatus、81%)、ゴールデンハムスター(Mesocricetus auratus、84%)、ウシ(Bos taurus、81%)、ウサギ(Oryctolagus cuniculus、85%)、ウマ(Equus caballus、87%)、アルパカ(Vicugna pacos、83%)、ネコ(Felis catus、85%)、マウス(Mus musculus、82%)、ラット(Rattus norvegicus、82%)と80%以上の高い類似性を示している。したがって、人以外の哺乳動物においても、血圧降下剤や急性呼吸促迫症候群発症時における炎症抑制剤などの動物医薬として利用することが考えられる。
具体的な例として、配列番号2の遺伝子配列がある。しかし、本ポリペプチドをコードする遺伝子は、配列番号2の遺伝子配列に限定されるものではなく、配列番号2記載の塩基配列に相補的な塩基配列と、ストリンジェントな条件でハイブリダイズする遺伝子配列であれば良い。
また、配列番号2の遺伝子検索によって得られる配列番号2に該当する遺伝子配列または、合成遺伝子配列であっても良い。
遺伝子検索によって得られる遺伝子配列には、例えば、Paenibacillus durus (ATCC 35681)、Paenibacillus polymyxa (ATCC 15970)、Bacillus coagulans DSM1株(ATCC 7050)などの原核微生物の配列番号2に該当する遺伝子配列を挙げることができる。
大腸菌とpET−32aとの組合せ以外に、例えば以下のものを用いることができる。
宿主として大腸菌を用いる場合:発現プラスミドとしてpETシリーズ、pUCシリーズ、M13mpシリーズ、pCAMBIAシリーズ、pKK223、pACYC184、pBR322、pMALシリーズ、pGEXシリーズ、pColdシリーズなど。
宿主として枯草菌(Bacillus subtilis)を用いる場合:発現プラスミドとしてpHTシリーズ、pALシリーズ、pBE-Sなど。
宿主としてブレビバチルス菌(Brevibacillus)を用いる場合:発現プラスミドとしてpBICシリーズ、pNCシリーズ、pNIシリーズ、pNY326、pNCMO2など。
Paenibacillus sp. B38株(独立行政法人製品評価技術基盤機構特許微生物寄託センターにARIF-B38(FERM P-20321)として寄託されている)からゲノムDNAを単離した。つぎに、得られたゲノムDNAの塩基配列をシークエンサーにより解析した。ACE2はカルボキシペプチダーゼ活性を有していることから、Basic Local Alignment Search Tool(BLAST)を用いて、解析したゲノムDNA塩基配列の中からカルボキシペプチダーゼをコードすると推定される領域(推定領域)を検索した。推定領域の塩基配列から設計したプライマー(塩基配列3及び4)を用いて、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)法により推定領域のDNAを増幅した。増幅したDNAの塩基配列を配列番号5に示す。
増幅したDNAを大腸菌用発現プラスミドpET−32aのマルチクローニングサイトに挿入し、推定領域の発現プラスミドを構築した。得られた発現プラスミドにより大腸菌BL21(DE3)株を形質転換し、これをLB培地中で培養することにより、推定領域にコードされたタンパク質を発現させた。
ACE2活性の測定は非特許文献4に従って行った。すなわち、消光性蛍光基質2−メチルアミノベンゾイル(Nma)−ヒスチジン(His)−プロリン(Pro)−[Nε−(2, 4−ジニトロフェニル)−リシル][Lys(Dnp)]を用いて、これを分解する活性を有するタンパク質を、大腸菌により発現したタンパク質からスクリーニングした。その結果、配列番号1のアミノ酸配列を有するタンパク質を発見した。また、このタンパク質をコードする塩基を配列番号2に示す。
大腸菌用発現プラスミドpET−32aのマルチクローニングサイトに配列番号2に示した原核微生物由来ACE2をコードするDNA全長を組み込み、発現プラスミドを構築した。得られた発現プラスミドにより大腸菌BL21(DE3)株を形質転換し、これをLB培地中で培養することにより、原核微生物由来ACE2を発現させた。超音波破砕機により大腸菌を破砕し、遠心分離により菌体破砕液上清を取得した。陰イオン交換クロマトグラフィー、並びにゲルろ過クロマトグラフィーにより、単一酵素を取得した(図1)。図1中、符号1は分子量マーカー、符号2は精製タンパク質を電気泳動したレーンである。
精製タンパク質の分子量は約57kDaであり、アミノ酸配列から計算した分子量57,597と一致した。また、培養液1L(リットル)あたり約100mgの原核微生物由来ACE2が得られた。
精製酵素の基質Nma-His-Pro-Lys(Dnp)に対する動力学定数を非特許文献4に基づき測定した。表1にその結果を示す。なお、動力学定数は、実験を3回繰り返して行って得られた平均値である。本実施例で使用したヒトACE2はコスモ・バイオ株式会社から購入した。
動力学定数は、ヒトACE2と近似な値を示した。
なお、ヒトACE2の動力学定数値は、非特許文献4から引用した値である。
原核微生物由来ACE2によるアンジオテンシンIIの加水分解実験を行ったところ、ヒトACE2と同様にアンジオテンシンIIからアンジオテンシン(1−7)を生成した。結果を図2に示す。
HPLCの測定条件は、溶媒AからBへのリニアグラジエント(溶媒A:0.1%トリフルオロ酢酸、溶媒B:50%アセトニトリル、0.1%トリフルオロ酢酸)、分析時間20分、検出波長:210nm、カラム:TSKgel Super-ODS(10cm)とした。
また、各種ペプチドの加水分解実験の結果を表2に示す。
↓(下向き矢印):切断部位、○:切断される、×:切断されない。
なお、ヒトACE2のデータは、非特許文献5から引用した値である。
表2中、Neurotensin 1-8のアミノ酸配列に記載されたpEは、ピログルタミン酸残基を表し、配列表17では、pEを除くアミノ酸配列のみを記載している。
表2に示すように、原核微生物由来ACE2、すなわち、本発明のポリペプチドは、ヒトACE2と同じ酵素活性を示すことがわかる。
原核微生物由来ACE2も既知のヒトACE2阻害剤であるニコチアナミンによる阻害を受けた(IC50: 原核微生物由来ACE2 74nM, ヒトACE2 84nM)。
2:精製タンパク質の電気泳動レーン
Claims (10)
- 配列番号1記載のアミノ酸配列を含むアンジオテンシン変換酵素2活性を有するポリペプチド。
- 配列番号6、8及び10から17記載のアミノ酸配列を有するポリペプチドのうち、すくなくとも1種類のポリペプチドのC末端アミノ酸残基を1残基切断する活性を有することを特徴とする、請求項1記載のアンジオテンシン変換酵素2活性を有するポリペプチド。
- 請求項1記載のアンジオテンシン変換酵素2活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子。
- 配列番号2記載のアンジオテンシン変換酵素2活性を有するポリペプチドをコードする遺伝子。
- 請求項3に記載の遺伝子を含有する発現プラスミド。
- 請求項5記載の発現プラスミドにより形質転換された形質転換体。
- 前記形質転換体が原核微生物由来である、請求項6記載の形質転換体。
- 請求項6記載の形質転換体を培地で培養し、培養物からアンジオテンシン変換酵素2活性を有するポリペプチドを採取することを特徴とする、アンジオテンシン変換酵素2活性を有するポリペプチドの製造法。
- 配列番号1記載のアミノ酸配列を含むポリペプチドを有効成分とする、アンジオテンシン変換酵素2活性を有する酵素剤。
- 配列番号6、8及び10から17記載のアミノ酸配列を有するポリペプチドのうち、すくなくとも1種類のポリペプチドのC末端アミノ酸残基を1残基切断する活性を有することを特徴とする、請求項9記載のアンジオテンシン変換酵素2活性を有する酵素剤。
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