JP6987825B2 - 診断的および治療的使用を有するタンパク質 - Google Patents

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Description

本発明は、補体因子Hと相互作用し、その活性を調節することができるタンパク質に関
する。本発明はまた、治療、診断および他の用途におけるこうしたタンパク質の使用方法
に関する。
補体系は、感染に対する防御の最前線となる血液中の40〜50個のタンパク質のセッ
トである。不適切に調節された補体系は、細菌細胞だけでなく、宿主または自己細胞を損
傷し得る。これはよって多数の疾患の症状を引き起こし、または悪化させ得る。したがっ
て補体系のタンパク質をモニターまたは調節する試薬の開発には大きな関心がある。
ヒト補体因子(H)(CFH)は、補体系媒介損傷から保護するため、自己表面に対し
て選択的に作用するタンパク質である。しかし多くの病原体がそれらの独自の目的のため
宿主CFHを利用し得る。CFH(20個の補体制御タンパク質(CCP)モジュール、
別称ショートコンセンサスリピート(SCR)またはスシドメインからなる)がどのよう
に関連微生物タンパク質と相互作用するかの研究は、どのようにCFHを捕捉し、実験室
で生成されたポリペプチドによりその活性を調節することができるかの手がかりを提供し
た。
PspCは、その遺伝子がすべてのストレプトコッカス・ニューモニエ(Strept
ococcus pneumoniae)株の約75%中に存在する肺炎球菌表面タンパ
ク質の4つ名称のうちの1つである。SpsAの名称では、タンパク質は分泌型免疫グロ
ブリンAに結合することが示された(S.Hammerschmidt,S.R.Tal
ay,P.Brandtzaeg,and G.S.Chhatwal,Mol.Mic
robiol.25:1113−1124,1997)。CbpAの名称では、タンパク
質はヒト上皮および内皮細胞と相互作用することが示された(C.Rosenow et
al.,Mol.Microbiol.25:819−829,1997)。その遺伝
子はS・ニューモニエ中のPspA遺伝子とパラロガスであり、よってPspCと称され
た(A.Brooks−Walter,R.C.Tart,D.E.Briles,an
d S.K.Hollingshead,Abstracts of the 97th
General Meeting of the American Society
for Microbiology 1997)。HICの名称では、タンパク質はヒ
ト因子Hと相互作用することが示された(Janulczyk R.,Iannelli
F.,Sjoholm A.G.,Pozzi G.,Bjorck L.J.Bio
l.Chem.275:37257−37263,2000)。PspCの詳細な説明は
、Brooks−Walter et al.,“The pspC Gene of
Streptococcus pneumoniae Encodes a Polym
orphic Protein, PspC, Which Elicits Cros
s−Reactive Antibodies to PspA and Provid
es Immunity to Pneumococcal Bacteremia”I
nfect Immun.1999 December;67(12):6533-65
42.PMCID:PMC97064において提供される。この論文において、5つの発
表済みおよび7つの新規対立遺伝子の配列比較は、この遺伝子がモザイク構造を有し、モ
ジュラードメインが進化中の遺伝子多様性の一因であったことを明らかにする。2つの主
要なクレードが存在する:クレードA対立遺伝子はより大きく、多くのPspA対立遺伝
子と共有される追加のモジュールを含有し;クレードB対立遺伝子はより小さく、このP
spA様ドメインを欠く。すべての対立遺伝子は、PspAタンパク質中の同様のドメイ
ンからの0%の相違度を示す、プロリンリッチドメインおよびコリン結合リピートドメイ
ンを有する。
本発明者らは、主にCCP8〜10との相互作用によってCFHに(生物学的タイムス
ケールで)不可逆的に結合する、ストレプトコッカス・ニューモニエPspC切断物(P
spCN)を生成した。PspCNに捕捉されたCFHは、化学架橋剤がそのCCP5お
よびCCP18、ならびにそのCCP7およびCCP20を結合させることができる構造
をとり;CCP7および20が自己表面認識を媒介し、多数の他のCFH相互作用細菌の
二重結合部位であることが興味深い。
表面プラズモン共鳴を用いて行われた実験において、PspCN:CFH複合体は、固
定化C3b、補体成分C3の活性化バージョンに、CFHより少なくとも3倍良好に結合
することが見出された。PspCN:CFH複合体は、タンパク質分解C3b断片、C3
dに、CFHより数倍良好に結合した。PspCN:CFH複合体は、C3コンバターゼ
、C3b.Bb(C3をC3aおよびC3bに開裂する酵素)をCFHより最大10倍効
率的に解離した。これらの観察結果は、複合体形成の際の、CFHのCCP19〜20内
の塞がれた表面相互作用およびC3d/C3b結合部位の露出に起因すると推測された。
この概念を支持して、C3d/C3b:CCP19界面内の必須残基を欠き、腎臓疾患
、非典型溶血性尿毒症症候群に関連するCFH(D1119G)は、CFH(野生型)と
同程度に効果的に、表面プラズモン共鳴チップ上に固定されたC3bに結合し、同様に固
定されたC3b.Bbを崩壊させることが見出され;しかしこの変異体はシアル酸を有す
る赤血球の補体媒介溶血を防止せず、CCP19〜20が、表面プラズモン共鳴チップ上
でのC3b結合には関わらなくても、自己表面上でのCFHの調節作用に用いられること
を示した。
重要なことには、PspCN:CFH(D1119G)はC3dにPspCN:CFH
(野生型)より数倍弱く結合し、CFH(D1119G)単独に対して、C3b.Bb崩
壊促進の向上をほとんど示さなかった。よって、本発明者らは、CFHは細菌による利用
を回避するため調節部位を「隠す」が、PspCはそれらを露出すると仮定した。同様の
FH構造変化が自己表面上で起こり得る。
補体成分、とくにCFHを固体支持体に選択的に結合し、補体活性を調節するための方
法および組成物の必要性は満たされていない。補体活性を調節する能力は、とくに、異常
な補体活性に関連する疾患を治療する機会を広げる。
本発明の第1態様によると、補体因子H(CFH)に結合し、これにより結合CFHに
よる未結合CFHと比較して向上したC3dおよびC3bの結合を誘導することができる
、組換えタンパク質が提供される。
組換えタンパク質は、CFHに結合し、これにより結合CFHによる未結合CFHと比
較して向上したC3dおよびC3bに対する親和性を誘導することができ得る。
本発明のタンパク質はよって、CFHとのそれらの相互作用を通して、代替補体経路に
おけるC3b増幅の阻害剤として作用することができる。
好適には前記タンパク質は、野生型CFHに結合し、1×10−10M以下、より好適
には1×10−11M以下、さらにより好適には1×10−12M以下、もっとも好適に
は1×10−13M以下の解離定数Kを有する複合体を形成することができる。
いずれかのタンパク質のこの要件を達成する能力を評価するのに適したアッセイについ
ては後述する。
適切にはタンパク質は細菌タンパク質に由来する。例えば、タンパク質は細菌タンパク
質の断片とすることができる。
因子Hをリクルートすることが示された病原体としては:アスペルギルス属(Aspe
rgillus spp.);ボレリア・ブルグドルフェリ(Borrelia bur
gdorferi);B・ダットニイ(B.duttonii);B・レカレンチス(B
.recurrentis);カンジダ・アルビカンス(Candida albica
ns);フランシセラ・ツラレンシス(Francisella tularensis
);ヘモフィルス・インフルエンザ(Haemophilus influenzae)
;ナイセリア・メニンジティディス(Neisseria meningitidis)
;ストレプトコッカス・ピオゲネス(Streptococcus pyogenes)
;およびストレプトコッカス・ニューモニエが挙げられる。
したがって、前記病原体からのタンパク質は本発明によるタンパク質を開発するのに用
いることができる。
本発明の好適な実施形態において、タンパク質は細菌病原性因子に由来し、例えばこれ
は病原性因子の断片または変異体に対応する。
本発明の好適な実施形態において、本発明のタンパク質は肺炎球菌表面タンパク質、と
くにストレプトコッカス・ニューモニエからの肺炎球菌表面タンパク質C(PspC)に
由来する。
PspCの各種形態、例えばS・ニューモニエの異なる株に由来する変異体が知られる
。これらの変異体のいずれも本発明に用いることができる。D39およびTIGR4株由
来のPspCはとくによく研究されている変異体であり、後述する具体的な実験の中心で
ある。
したがって、本発明の好適な実施形態において、本発明のタンパク質は、S・ニューモ
ニエのD39(NCTC no7466)株のPspC由来とすることができる。本発明
の別の好適な実施形態において、本発明のタンパク質はTIGR4(NCTC no74
65)株のCbpA由来とすることができる。しかしながら、CFHに結合し、その補体
調節活性を向上させることができる限り、その他の株からのPspCタンパク質を用いる
ことができる。
各種異なる株からのPspCのヌクレオチド配列についてのGenBank/EMBL
受託番号は次のとおりである:D39、AF068646;EF6796、U72655
;DBL6A、AF068645;E134、AF068647;BG8090、AF0
68648;L81905、AF068649;およびBG9163、AF068650
適切には本発明のタンパク質はPspCの断片を含み、前記断片はPspCのN末端領
域の部分を含む。
本発明の1つの実施形態において、本発明のタンパク質は、N末端から数えてPspC
の最初の250個のアミノ酸の部分を含むPspCの断片、またはその機能的変異体を含
む。好適には本発明のタンパク質はPspCからの追加の配列を含まない。すなわち、タ
ンパク質はPspCの最初の250個のアミノ酸の部分を含み、これに加えて他の配列を
含有し得るが、これらの配列は好適にはPspC由来の配列ではない。
適切にはタンパク質は、70〜150個のアミノ酸残基長、適切には80〜130個の
アミノ酸残基長、一般的には90〜120個のアミノ酸長である、PspCの断片、また
はその変異体を含む。
適切には本発明によるタンパク質全体は、70〜150個のアミノ酸残基長、適切には
80〜130個のアミノ酸残基、任意で90〜120個のアミノ酸残基であるが、多くの
場合、例えば融合タンパク質では、より長くなり得る。
いくつかの実施形態において、本発明のタンパク質は、生理的環境において、例えば血
清において可溶性である。他の場合において、不溶性または表面に結合もしくは吸着し得
る。
好適な実施形態において、本発明のタンパク質は配列:
ATENEGSTQAATSSNMAKTEHRKAAKQVVDEYIEKMLREI
QLDRRKHTQNVALNIKLSAIKTKYLRELNVLEEKSKDELP
SEIKAKLDAAFEKFKKDTLKPGEK(配列番号1)
またはその機能的変異体もしくは断片を含む。
この特定の配列はPspCのアミノ酸残基37〜140を含み、以降PspCNと称す
る。アミノ酸番号はGenbank受託番号AF068646において示されるPspC
の全長配列に基づく。
PspCNは、CFHに極めて強く結合し、これを活性化する能力を有する、N末端領
域に由来する、PspCの断片を表す。実際、これはどこから見ても不可逆的と思われる
ほど強くCFHに結合する。
別の好適な実施形態において、本発明のタンパク質は配列:
KQVVDEYIEKMLREIQLDRRKHTQNVALNIKLSAIKTKYL
RELNVLEEKSKDELPSEIKAKLDAAFEKFKKDTLKPGEK(
配列番号2)
またはその機能的変異体もしくは断片を含む。
この特定の配列は、PspCNと比較して、PspCのさらなる切断形態を表し、Ps
pCのアミノ酸62〜140を含み、PspCN(62〜140)と称する。PspCN
(62〜140)は、高い親和性でCFHに結合することができるPspCの最小限の、
またはほぼ最小限の断片を表すと考えられる。
別の好適な実施形態において、本発明によるタンパク質は配列:
ATENEGATQVPTSSNRANESQAEQGEQPKKLDSERDKARK
EVEEYVKKIVGESYAKSTKKRHTITVALVNELNNIKNEYL
NKIVESTSESQLQILMMESRSKVDEAVSKFEKDSSSSSSS
DSSTKPEASDTAKPNKPTEPGEK(配列番号9)
またはその機能的変異体もしくは断片を含む。
PspCのやや小さな断片も高い親和性でCFHに結合することができ得ると考えられ
るが、PspCN(62〜140)のNまたはC末端をアミノ酸10個分短縮することは
CFH結合親和性にひどく悪影響を及ぼすことが示された。
よって、本発明の好適な実施形態において、タンパク質はPspCの、その機能的変異
体の、少なくともアミノ酸残基68〜136、より好適には65〜138、さらにより好
適には62〜140を含む。
当然ながら、PspCN(62〜140)内の部分は、タンパク質の機能性に悪影響を
及ぼすことなく、除去または置換することができると考えられ、どの領域を除去または置
換することができるかの決定は当業者の通常の技術の範囲内である。アミノ酸62〜14
0内の部分が除去または置換されたが、機能的なままであるタンパク質は、以下で詳述す
るように、本発明の範囲内である。
本発明のタンパク質のとくに興味深い特性は、それらがCFHについて高度に選択的で
あると考えられることである。例えば、本発明によるタンパク質は、関連タンパク質、C
FH様タンパク質1または他のCFH関連タンパク質より優先してCFHに選択的に結合
することができると考えられる。これはタンパク質の治療的、診断的および他の使用に関
して影響を有する。
本発明のタンパク質は好適には、主にCFHのCCP8および15の間内の位置で、好
適にはCCP8〜10内の位置でCFHに結合する。
さらに、上述した断片はより大きなタンパク質の一部であり、(例えば融合タンパク質
またはPspCのより大きな断片の一部として)その結合特性を保持し得る。
よって、本発明が配列番号1または2の正確な配列に限定されず、PspCNの生物学
的活性を保持する、すなわちCFH結合および活性化に関して機能的なままである、その
変異体または断片も本発明の範囲内に含まれることは、当業者には明らかとなるだろう。
とくに、野生型CFHと複合体化した場合、10nM以下、より好適には1nM以下、
より好適には100pM以下、より好適には10pM以下、もっとも好適には1pM以下
のKを有する変異体または断片は、本発明の好適な実施形態である。驚くべきことには
、PspCNおよびPspCN(62〜140)のようなタンパク質は5×10−14
ほどの低いKを有すると測定され、よって、本発明のとくに好適なタンパク質は1×1
−13M以下のKにより表される親和性を有する。より高い親和性がより低いK
対応することは言うまでもない。
本明細書において用いられる場合、「タンパク質」の語は「ペプチド」または「ポリペ
プチド」と互換的に用いることができ、ぺプチジル結合により結合した少なくとも2つの
共有結合αアミノ酸残基を意味する。タンパク質の語は、精製天然生成物、または組換え
もしくは合成技術を用いて部分的もしくは全体的に生成され得る、化学生成物を含む。タ
ンパク質の語は、二量体もしくは他の多量体、融合タンパク質、タンパク質変異体、また
はその誘導体のような、2つ以上のポリペプチドの複合体を指し得る。その用語は修飾タ
ンパク質、例えば、グリコシル化、アセチル化、リン酸化、ペグ化、ユビキチン化、等に
より修飾したタンパク質も含む。タンパク質は核酸コドンによりコードされないアミノ酸
を含み得る。
配列中に少しの修飾を有するタンパク質は、機能的である限り、等しく有用であること
が明らかとなり、本発明はよって、配列番号1において示されるアミノ酸配列との少なく
とも50%の類似性を示すアミノ酸配列を含むタンパク質またはその機能的断片も提供す
る。本発明は好適には、配列番号1における配列に対して少なくとも60%、または好適
には少なくとも70%、より好適には80%、より好適には90%、より好適には少なく
とも99%、もっとも好適には100%の類似性を有するポリペプチド配列を含むタンパ
ク質、またはその機能的断片を提供する。
「類似性」の語は、アミノ酸の違いからタンパク質間の類似性の程度を指すが、ほぼ等
しいサイズ、親油性、酸性、等からどの異なるアミノ酸が機能的に類似しているかが考慮
される。類似性パーセントは、Henikoff S.and Henikoff J.
G.,P.N.A.S.USA 1992,89:10915−10919に記載される
Blosum62マトリックスのような類似性スコアリングマトリックスを用いて配列の
最適アラインメントにより計算することができる。Blosum62類似性マトリックス
およびNeedleman and Wunsch(J.Mol.Biol.1970,
48:443−453)のアルゴリズムを用いる2つの配列の類似性パーセントおよび最
適アラインメントの計算は、Genetics Computer Group(GCG
、米国ウィスコンシン州マディソン)のGAPプログラムを用い、プログラムのデフォル
トパラメータを用いて行うことができる。
本発明におけるアミノ酸比較のための例となるパラメータは、GAPプログラムの次の
設定と併せてBlosum62マトリックス(Henikoff and Heniko
ff、上記)を用いる:
−ギャップペナルティ:8
−ギャップ長ペナルティ:2
−末端ギャップペナルティなし
PspCの多形形態は本発明に含まれる。同様に本発明の一部を形成するタンパク質の
変異体は、配列における1つ以上のアミノ酸残基の欠失、置換、挿入、反転もしくは付加
による、またはタンパク質に化学的に結合した部分の変化により、アミノ酸残基配列中に
変異を含有し得る天然または合成変異体である。例えば、タンパク質変異体はタンパク質
に結合した変化炭化水素またはPEG構造であり得る。本発明のタンパク質は少なくとも
1つのこうしたタンパク質修飾を含み得る。
タンパク質の置換性変異体は、アミノ酸配列中の少なくとも1つのアミノ酸残基が除去
され、その位置に異なるアミノ酸残基が挿入されたものである。本発明のタンパク質は保
存的または非保存的置換を含有することができる。
「保存的置換」の語は、1つ以上のアミノ酸残基の同様の生化学的特性を有するアミノ
酸残基での置換に関する。一般的には、保存的置換は得られるタンパク質の活性に対して
ほとんどまたはまったく影響を及ぼさない。例えば、本発明のタンパク質における保存的
置換は、CFHに結合し、これを活性化するタンパク質の能力に実質的に影響を及ぼさな
いアミノ酸残基置換であり得る。本発明のタンパク質の変異体のスクリーニングは、どの
アミノ酸残基がアミノ酸残基置換を許容することができるかを同定するのに用いることが
できる。1つの例において、修飾タンパク質の関連生物学的活性は、1つ以上の保存的ア
ミノ酸残基置換が行われる場合、PspCNと比較して、25%超、好適には20%以下
、とくに10%以下で減少していない。
1つ以上の保存的置換を本発明のタンパク質に含めることができる。1つの例では、1
0以下の保存的置換がタンパク質に含まれる。本発明のタンパク質はしたがって1、2、
3、4、5、6、7、8、9、10以上の保存的置換を含んでもよい。ポリペプチドは、
例えば、部位特異的変異誘発、遺伝子合成、またはPCRのような標準的な手順を用い、
そのポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を操作することにより、1つ以上の保存
的置換を含有するように生成することができる。あるいは、ポリペプチドは、例えば当技
術分野において知られるような、ペプチド合成方法を用いることにより、1つ以上の保存
的置換を含有するように生成することができる。
タンパク質中のもとのアミノ酸残基を置換し得、保存的置換とみなされるアミノ酸残基
の例としては:AlaについてのSer;ArgについてのLys;AsnについてのG
lnまたはHis;AspについてのGlu;GlnについてのAsn;Gluについて
のAsp;GlyについてのPro;HisについてのAsnまたはGln;Ileにつ
いてのLeuまたはVal;LeuについてのIleまたはVal;LysについてのA
rgまたはGln;MetについてのLeuまたはIle;PheについてのMet、L
euまたはTyr;SerについてのThr;ThrについてのSer;Trpについて
のTyr;TyrについてのTrpまたはPhe;およびValについてのIleまたは
Leuが挙げられる。1つの実施形態において、置換は、Ala、Val、Leuおよび
Ile間;SerおよびThr間;AspおよびGlu間;AsnおよびGln間;Ly
sおよびArg間;ならびに/またはPheおよびTyr間である。保存的置換について
のさらなる情報は、とりわけ、Ben−Bassat et al.,(J.Bacte
riol.169:751−7,1987)、O‘Regan et al.,(Gen
e 77:237−51,1989)、Sahin−Toth et al.,(Pro
tein Sci.3:240−7,1994)、Hochuli et al.,(B
io/Technology 6:1321−5,1988)、国際公開第WO00/6
7796号(Curd et al.)ならびに遺伝学および分子生物学の標準的なテキ
ストを参照することができる。
他の変異体は、例えば、塩、アミド、エステル、とくにC末端エステル、およびN−ア
シル誘導体のような機能的変異体とすることができる。例えば、グリコシル化、アミド化
、カルボキシル化またはリン酸化により、インビボまたはインビトロで修飾されるペプチ
ドも含まれる。
本発明によるタンパク質は、さまざまな化学技術により修飾し、非修飾ペプチドと本質
的に同じ活性を有し、任意で他の所望の特性を有する誘導体を生成することができる。例
えば、タンパク質のカルボン酸基は、カルボキシル末端でも側鎖でも、医薬的に許容可能
なカチオンの塩の形態でもたらされ、または例えばC1〜C6アルキルエステルを形成す
るようにエステル化され、または例えばR1およびR2がそれぞれ独立してHもしくはC
1〜C6アルキルである式CONR1R2の、アミドに変換され、または5員もしくは6
員環のような、複素環を形成するように組み合わされ得る。ペプチドのアミノ基は、アミ
ノ末端でも側鎖でも、HCl、HBr、酢酸、安息香酸、トルエンスルホン酸、マレイン
酸、酒石酸および他の有機塩のような、医薬的に許容可能な酸付加塩の形態であり得、ま
たはC1〜C6アルキルもしくはジアルキルアミノに修飾またはアミドにさらに変換され
得る。ペプチド側鎖のヒドロキシル基は、周知の技術を用い、アルコキシまたはエステル
基、例えばC1〜C6アルコキシまたはC1〜C6アルキルエステルに変換され得る。ペ
プチド側鎖のフェニルおよびフェノール環は、F、Cl、BrもしくはIのような、1つ
以上のハロゲン原子で、またはC1〜C6アルキル、C1〜C6アルコキシ、カルボン酸
およびそのエステル、もしくはこうしたカルボン酸のアミドで置換され得る。ペプチド側
鎖のメチレン基は相同なC2〜C4アルキレンまで拡大することができる。チオールは、
アセトアミド基のような、多数の周知の保護基のいずれか1つで保護することができる。
当業者であれば、向上した安定性をもたらす構造に対する構造的制約を選択および提供す
るため、本開示のペプチド中に環状構造を導入する方法も認識するだろう。
PspCNの機能的断片のみを含むタンパク質またはその変異体も本発明の一部を形成
する。機能的断片は、タンパク質がCFHに結合し、これを活性化する働きをするのに必
須である、タンパク質の1又は複数の部分を少なくとも表す断片であり、例えば、単独ま
たはマルチサブユニット形態で用いられる場合、この機能を果たすことができる。よって
、こうした機能的断片はそれ自体が機能的であるポリペプチドであり得、または断片は、
例えばキメラタンパク質を得るため、他のポリペプチドに結合させた場合、機能的であり
得る。こうした機能的断片は本発明の範囲内に含まれると理解される。断片が機能的であ
るかどうかは、本明細書に記載される各種バイオアッセイを用いて決定することができる
断片は、とくに、DNAに制限エンドヌクレアーゼおよびポリペプチドにプロテアーゼ
を用いる、前駆体分子の酵素開裂により生成することができる。他の方法としては、断片
の化学合成またはDNAによりコードされるペプチド断片の生成が挙げられる。
本発明のタンパク質は融合タンパク質とすることができる。2つ以上のサブユニットを
結合して融合タンパク質を形成する多数の手段が当業者には周知である。こうした融合タ
ンパク質はリンカーを含むことができ、またはリンカーを有さなくてもよい。適切なリン
カーは当技術分野において周知であり、関連情報は、とくに、George RA an
d Heringa J.‘An analysis of protein doma
in linkers:their classification and role
in protein folding’.Protein Eng,2002 No
v;15(11)871−9を参照することができる。
本発明によるタンパク質の生物活性は、適切なバイオアッセイを用いてインビトロで測
定することができる。適切なバイオアッセイは以下で詳述し、CFHへのタンパク質の結
合を測定する表面プラズモン共鳴(SPR)の使用、および他の関連補体成分と相互作用
する(例えばC3bもしくはC3dに結合する、またはC3b.Bbの崩壊を誘発する)
タンパク質結合CFHの能力の測定を含む。
一般的には本発明のタンパク質は組換えタンパク質である。例えば、タンパク質は酵母
菌または大腸菌のような適切な細胞株における発現によって製造することができる。
さらなる態様において、本発明は、CFHに結合した本発明のタンパク質を含む複合体
であって、CFHがCFH単独で用いられる構造より活性な構造で保持される複合体を提
供する。こうした複合体は、対象におけるCFH活性のレベルを増加させる治療剤として
有用であり得る。
本発明のさらなる態様において、本発明のタンパク質をコードする核酸が提供される。
別の態様において、本発明はしたがって、本発明によるポリヌクレオチドを含む組換え
ベクターを提供する。適切なベクターとしては、細菌または酵母菌プラスミド、コスミド
、ファゲミド、フォスミド、広宿主域プラスミドならびにプラスミドおよびファージまた
はウイルスDNAの組み合わせに由来するベクターが挙げられる。複製起点および/また
は優性選択マーカーは適切にはベクター中に存在することができる。
本発明によるベクターは宿主細胞を形質転換するのに適している。適切なクローニング
ベクターの例としては、pBR322、各種pUC、pEMBLおよびBluescri
ptプラスミドのようなプラスミドベクター、またはウイルスベクターがある。
本発明のタンパク質をコードする遺伝子の発現に用いられる場合、本発明によるベクタ
ーは一般的には、関連ポリヌクレオチドの発現を制御するため、タンパク質をコードする
核酸配列に操作可能に結合した発現制御配列を含む。こうした発現制御配列は一般的には
、プロモーター配列ならびに転写および翻訳を調節および/または発現レベルを向上する
追加の配列を含む。適切な発現制御配列は当技術分野において周知であり、真核生物、原
核生物もしくはウイルスのプロモーターまたはポリAシグナルを含む。発現制御および他
の配列は、もちろん、選択される宿主細胞に応じて変動し、構成的であり得、または誘導
的となり得る。有用なプロモーターの例としては、SV−40プロモーター(Scien
ce 1983,222:524−527)、メタロチオネインプロモーター(Natu
re 1982,296:39−42)、ヒートショックプロモーター(Voellmy
et al.,P.N.A.S.USA 1985,82:4949−4953)、P
RV gXプロモーター(Mettenleiter and Rauh,J.Viro
l.Methods 1990,30:55−66)、ヒトCMV IEプロモーター(
米国特許第5,168,062号明細書)、ラウス肉腫ウイルスLTRプロモーター(G
orman et al.,P.N.A.S.USA 1982,79:6777−67
81)、またはヒト伸長因子1αもしくはユビキチンプロモーターがある。多くの他の適
切な制御配列は当技術分野において知られ、用いられる発現系に適した配列を選択するこ
とは当業者には通常の作業であるだろう。
ポリヌクレオチドが適切なベクターにクローニングされた後、構成物は、エレクトロポ
レーション、CaClトランスフェクションまたはリポフェクションのような、適切な
方法により細胞(例えば動物細胞、細菌、または酵母菌)に導入され得る。バキュロウイ
ルス発現系が用いられる場合、ポリヌクレオチドを含有するトランスファーベクターは全
バキュロゲノムとともにトランスフェクトされ得る。
これらの技術は当技術分野において周知であり、分子生物学的材料の製造業者(例えば
Clontech、Stratagene、Promega、および/またはInvit
rogen)は適切な試薬およびそれらの使用説明書を提供する。さらに、これについて
のさらなる情報を提供する多数の標準的な参照テキスト、例えば、Rodriguez,
R.L.and D.T.Denhardt,ed.,“Vectors:A surv
ey of molecular cloning vectors and thei
r uses”,Butterworths,1988;Current protoc
ols in Molecular Biology,eds.:F.M.Ausube
l et al.,Wiley N.Y.,1995;Molecular Cloni
ng:a Laboratory Manual,supra;およびDNA Clon
ing,Vol. 1−4,2nd edition 1995,eds.:Glove
r and Hames,Oxford University Pressがある。
さらなる態様において、本発明は、発現する組換えタンパク質をコードする本発明によ
るポリヌクレオチドを含むことを特徴とする、組換えタンパク質を発現することができる
細胞も提供する。適切には細胞は上述したようにポリヌクレオチドまたはベクターを用い
て形質転換された宿主細胞である。本発明によるポリヌクレオチドもしくはベクターは、
細胞のゲノム材料中に安定に組み込むことができ、または自律複製ベクターの一部とする
ことができる。この文脈における「組換え」とは、自然状態の細胞では発現されないタン
パク質を指す。
したがって、細胞は組換えタンパク質を産生することができ得る。
宿主細胞は、例えば転写の適切な選択、増幅または誘導およびよって組換えタンパク質
の発現のため、修飾することができる従来の栄養培地において培養することができる。
宿主細胞は原核または真核とすることができる。適切な原核細胞としては、例えば、大
腸菌、コリネバクテリウム(Corynebacterium)またはシュードモナス・
フルオレッセンス(Pseudomonas fluorescens)が挙げられる。
適切な真核細胞としては、例えば、ピキア・パストリス(Pichia pastori
s)、昆虫細胞、HeLa、BHK、HEK−293T、CHO、またはCOS−7細胞
が挙げられる。
各種適切な細胞タイプに適した培養条件は当業者には周知である。
さらなる態様において、本発明は本発明による細胞を含む細胞培養物を提供する。
本発明のさらなる態様において、疾患の治療または予防に有用な本発明によるタンパク
質が提供される。
本発明のさらなる態様において、対象または補体活性の低減が有益である場合における
異常な補体調節活性に関連する疾患(症状)または他の内科的合併症の治療または予防に
有用な本発明によるタンパク質が提供される。
本発明のタンパク質は、補体が不適切に活性である、例えば過活性である疾患の治療に
とくに有用である。
本発明のタンパク質は、代替補体経路が不適切に活性である疾患の治療にとくに有用で
ある。
本発明のタンパク質は、例えば血漿中のCFHまたは変異またはCFH産生もしくは調
節活性を低減するCFHをコードする遺伝子(もしくはその調節領域)内のSNPのレベ
ルの低下のため、または例えば加齢もしくは病状に伴って起こり得るような自己表面マー
カーにおける変化のため、またはCFH関連タンパク質からのCFHによる表面結合との
競合のため、CFHが補体活性化を適切に調節することができない疾患の治療にとくに有
用である。また、本発明のタンパク質は、補体の調節機構がその他の理由でオーバーラン
された場合、例えば他の補体調節剤がいくつかの点でまたは異物および宿主細胞損傷もし
くは死の産物の両方を含む補体活性化のトリガーが豊富である場合に不足している場合、
有用であり得る。こうした疾患は当技術分野に精通した者には周知である。当技術分野に
おいて知られるように、CFHは、因子I媒介C3b開裂の補因子活性、および代替経路
C3コンバターゼ、C3b.Bbに対する崩壊促進活性の両方を有することにより、流体
相における、ならびに自己細胞および表面上での補体活性化を調節する。
適切には疾患は:
−発作性夜間ヘモグロビン尿症(PNH);
−非典型溶血性尿毒症症候群(aHUS);
−密沈積症(DDD);
−加齢性黄斑変性症(AMD);
−全身性紅斑性狼瘡(SLE);
−敗血症;および
−アルツハイマー病
の1つ以上である。
この疾患群からとくに関心があるのは、本発明のタンパク質がとくに有用であると考え
られる、PNH、aHUS、DDDおよびAMDである。
適切には上記疾患はCFHにおける変異に関連し、またはこれに影響を及ぼす。しかし
ながら、上記疾患のいくつか(例えばPNH)にはCFHにおける変異もSNPも関与せ
ず、CFHにおける変異もSNPも関与しない疾患について、上記疾患の発症のすべてが
こうしたCFHにおける変異またはSNPにより(全体的にも部分的にも)引き起こされ
るわけではない。本発明のタンパク質はCFHが直接関与する例に明らかによく適合して
いる。しかしながら、CFHにおける変異またはSNPが存在しない例においても、本発
明のタンパク質は依然として症状の治療に有用であり得る。
本発明のタンパク質はCFHの活性を向上させ、このようなものとして、CFHの不適
切な活性が症状の病理の一因となる条件で、CFHの活性を増強するのに用いることがで
きる。
疾患がプロファイルされ、プロファイルに基づき適切な療法が選択される層別化/個別
化医療の到来を鑑みると、本発明のタンパク質は、疾患、例えば上記疾患の1つに異常な
CFHレベルもしくは活性が関与する場合、または代替補体経路が過活性である場合、投
与することができる。これは本発明のタンパク質での治療を好ましい効果をもたらしやす
い条件に集中させることを可能にする。
本発明のさらなる態様によると、本発明のタンパク質または本発明のタンパク質をコー
ドする核酸を含む医薬製剤が提供される。
医薬組成物は適切には医薬的に許容可能な担体を含むことができる。
本明細書において用いられる場合、「医薬的に許容可能な担体」は、生理的に相溶性で
ある、いずれかまたはすべての溶媒、分散媒、コーティング、抗細菌および抗真菌剤、等
張および吸収遅延剤、等を含む。1つの実施形態において、担体は非経口投与に適してい
る。担体は、静脈内、皮下、腹腔内または筋肉内投与に適し得る。別の実施形態において
、担体は経口投与に適している。医薬的に許容可能な担体としては、無菌水溶液または分
散液および無菌注射可能溶液または分散液の即時調製用の無菌粉末が挙げられる。医薬的
に活性な物質のこうした媒体および薬剤の使用は当技術分野において周知である。いずれ
かの従来の媒体または薬剤が本発明の融合タンパク質と非相溶性でない限り、本発明の医
薬組成物におけるその使用が考慮される。組成物は、所望に応じて、少量の湿潤もしくは
乳化剤、またはpH緩衝剤も含有することができる。補助活性化合物も組成物中に組み込
むことができる。
通常、こうした医薬組成物の調製は、活性剤の緩衝剤、アスコルビン酸のような抗酸化
剤、低分子量(約10残基未満)ポリペプチド、タンパク質、アミノ酸、グルコース、ス
クロースまたはデキストリンを含む炭水化物、EDTAのようなキレート剤、グルタチオ
ン、ならびに他の安定剤および/または賦形剤との組み合わせを伴う。中性緩衝生理食塩
水または同種血清アルブミンと混合した生理食塩水は、タンパク質治療剤の例となる適切
な希釈剤である。
1つの好適な実施形態において、組成物は、適切な賦形剤溶液(例えば、スクロース)
を希釈剤として用い、凍結乾燥物として製剤される。
組成物は、溶液、懸濁液、乳濁液、タブレット、ピル、カプセル、粉末、徐放性製剤等
の形態をとることができる。経口製剤は、医薬品グレードのマンニトール、ラクトース、
デンプン、ステアリン酸マグネシウム、ナトリウムサッカリン、セルロース、炭酸マグネ
シウム、等のような標準的な担体を含むことができる。
各種参考文献は、医薬的に許容可能な担体または賦形剤の選択を容易にするのに利用可
能である。例えば、Remington’s Pharmaceutical Scie
nces and US Pharmacopeia:National Formul
ary,Mack Publishing Company,Easton,PA(19
84);Hardman et al.(2001)Goodman and Gilm
an’s The Pharmacological Basis of Therap
eutics,McGraw−Hill,New York,NY;Gennaro(2
000)Remington:The Science and Practice o
f Pharmacy,Lippincott,Williams,and Wilki
ns,New York,NY;Avis et al.(Eds.)(1993)Ph
armaceutical Dosage Forms:Parenteral Med
ications,Marcel Dekker,NY;Lieberman,et a
l.(Eds.)(1990)Pharmaceutical Dosage Form
s:Tablets, Marcel Dekker,New York,NY;Lie
berman,et al.(Eds.)(1990)Pharmaceutical
Dosage Forms:Disperse Systems,Marcel Dek
ker,NY;Weiner,Wang,E.,Int.J.Pharm.185:12
9−188(1999)and Wang W.Int.J.Pharm.203:1−
60(2000),and Kotkoskie(2000)Excipient To
xicity and Safety,Marcel Dekker,New York
,NYを参照されたい。
こうした組成物は、患者に適切な投与の形態を提供するため、治療効果的な量の本発明
のタンパク質を、好適には精製形態で、適切な量の担体とともに含有するだろう。製剤は
投与様式に適するべきである。
いくつかの実施形態において、本発明のタンパク質はCFHとの複合体として提供され
る。こうした複合体は、治療される対象が機能的CFHを産生する能力が低減し、よって
対象中にタンパク質が結合および活性化するのに不適切なCFHが存在し得る場合、とく
に価値がある。
好適な実施形態において、組成物は、通常の手順に従って、ヒトへの静脈内投与に適合
した医薬組成物として製剤される。一般的には、静脈内投与用の組成物は無菌等張水性緩
衝液中の溶液である。必要に応じて、組成物は可溶化剤および注射部位の痛みを和らげる
リドカインのような局所麻酔剤も含み得る。一般的には、成分は別々に、または単位剤形
に混合して、例えば、活性剤の量を示すアンプルまたはサシェットのような密封容器中の
乾燥した凍結乾燥粉末または無水濃縮物として供給される。組成物が点滴により投与され
る場合、無菌の医薬品グレードの水または生理食塩水を含有する点滴ボトルで調合するこ
とができる。組成物が注射により投与される場合、注射用の無菌水または生理食塩水のア
ンプルは成分が投与前に混合され得るように用意することができる。
本発明の組成物は、中性または塩形態として製剤することができる。医薬的に許容可能
な塩としては、塩酸、リン酸、酢酸、シュウ酸、酒石酸、等から誘導されるもののような
遊離カルボキシル基で形成されるもの、イソプロピルアミン、トリエチルアミン、2−エ
チルアミノエタノール、ヒスチジン、プロカイン、等から誘導されるもののような遊離ア
ミン基で形成されるもの、ならびに水酸化ナトリウム、カリウム、アンモニウム、カルシ
ウム、および第二鉄、等から誘導されるものが挙げられる。
各種送達システム、例えば、リポソーム、マイクロ粒子、およびマイクロカプセル中へ
のカプセル化;本発明のタンパク質を発現することができる組換え細胞の使用;受容体媒
介エンドサイトーシス(Wu and Wu,1987,J.Biol.Chem.26
2:4429−4432)の使用;レトロウイルスまたは他のベクターの一部としての治
療的核酸の構成、等が知られ、本発明のタンパク質を投与するのに用いることができる。
別の実施形態において、本発明の医薬組成物はベシクル、とくにリポソーム中で送達す
ることができる(Langer,1990,Science 249:1527−153
3;Treat et al.,1989,In:Liposomes in the
Therapy of Infectious Disease and Cancer
,Lopez−Berestein and Fidler,eds.,Liss,Ne
w York,pp.353−365;Lopez−Berestein,同書,pp.
317−327;一般的には同書を参照されたい)。
また別の実施形態において、本発明の医薬組成物は制御放出システムによって送達する
ことができる。
本発明の医薬組成物がタンパク質をコードする核酸である特定の実施形態において、核
酸は、そのコードタンパク質の発現を促進するため、適切な核酸発現ベクターの一部とし
て構成し、細胞内となるように投与することにより、例えば、レトロウイルスベクター(
米国特許第4,980,286号明細書)の使用により、または直接注射により、または
マイクロ粒子衝突(例えば、遺伝子銃;Biolistic、Dupont)の使用によ
り、または脂質、細胞表面受容体またはトランスフェクション剤でのコーティングにより
、または核に入ることが知られるホメオボックス様ペプチドとの結合中での投与(例えば
、Joliot et al.,1991,Proc.Natl.Acad.Sci.U
SA 88:1864−868)、等により、インビボで投与することができる。あるい
は、核酸は発現のため細胞内に導入し、相同組換えにより宿主細胞DNA内に組み込むこ
とができる。
特定の障害または症状の治療に効果的であるだろう本発明の医薬組成物の量は障害また
は症状の性質によって異なり、標準的な臨床技術により決定することができる。適切な用
量は治験で決定することができる。適切な産業標準に従って、ベンジルアルコールのよう
な、防腐剤も添加され得る。投与量および回数は、もちろん、治療下の適応症の性質およ
び重症度、所望の反応、患者の状態、等のような要素によって異なるだろう。加えて、最
適な用量範囲の同定を補助するため、任意でインビトロアッセイを用いてもよい。製剤中
に用いられる正確な用量も、投与経路、および疾患または障害の重篤度によって異なり、
医療従事者の判断および各患者の状況に応じて決定されるべきである。しかしながら、静
脈内投与の適切な用量範囲は、一般的には体重1キログラム当たり活性化合物約1〜50
0マイクログラムである。効果的な用量は、インビトロまたは動物モデル試験システムか
ら誘導される用量反応曲線から推定され得る。
本発明はまた、本発明の医薬組成物の成分の1つ以上が充填された1つ以上の容器を含
む医薬パックまたはキットを提供する。
こうした容器と任意で関連づけられるものとして、医薬品または生物学的製品の製造、
使用または販売を規制する政府機関により規定された形態の注意書きを挙げることができ
、この注意書きはヒト投与用の製造、使用または販売の機関による承認を反映する。
本発明は、効果的な量の本発明の医薬組成物の対象への投与による、対象における疾患
の治療または予防方法を提供する。とくに、本発明は、対象における異常な補体活性に関
連する疾患の治療または予防を提供する。
対象は好適には動物、好適には哺乳類、もっとも好適にはヒトである。
適切には疾患は:
−発作性夜間ヘモグロビン尿症(PNH);
−非典型溶血性尿毒症症候群(aHUS);
−密沈積症(DDD);
−加齢性黄斑変性症(AMD);
−全身性紅斑性狼瘡(SLE);
−敗血症;および
−アルツハイマー病
の1つ以上である。
この疾患群からとくに関心があるのは、本発明のタンパク質がとくに有用であると考え
られる、PNH、aHUS、DDDおよびAMDである。
本発明は、本発明のタンパク質および医薬的に許容な希釈剤または担体を含む医薬組成
物の形態の本発明のタンパク質の、それを必要とする対象(例えば、哺乳類とくにヒト)
への投与を考慮する。本発明はこうした組成物でのヒト疾患の治療方法も提供する。
導入方法は、これらに限定されないが、皮内、筋肉内、腹腔内、静脈内、皮下、鼻腔内
、硬膜外、および経口経路を含む。化合物はいずれかの便利な経路により、例えば点滴に
より、ボーラス注射により、上皮または皮膚粘膜内層(例えば、口腔、直腸および腸粘膜
、等)を介する吸収により投与してもよく、他の生物学的に活性な薬剤とともに投与して
もよい。
投与は全身または局所とすることができる。経肺投与は、例えば、吸入器または噴霧器
、およびエアロゾル化剤を含む製剤の使用により、用いることができる。
一般的には、本発明の方法は、医薬的に効果的な量の本発明のタンパク質を含む医薬組
成物、または医薬的に効果的な量の本発明のタンパク質を発現することができる核酸を含
む組成物のインビボ投与を含むだろう。用いられる医薬的に効果的な量は、個体の疾患状
態、年齢、性別、および体重のような要素に応じて変動し得る。
本発明のタンパク質の医薬的に効果的な量は、タンパク質約1μg/対象の体重1kg
〜タンパク質約500mg/対象の体重1kg、またはタンパク質約10μg/対象の体
重1kg〜タンパク質約500mg/対象の体重1kg、またはタンパク質約10mg/
対象の体重1kg〜タンパク質約500mg/対象の体重1kg、またはタンパク質約1
00mg/対象の体重1kg〜タンパク質約500mg/対象の体重1kg、またはタン
パク質約10mg/対象の体重1kg〜タンパク質約500mg/対象の体重1kg、ま
たはタンパク質約100mg/対象の体重1kg〜タンパク質約500mg/対象の体重
1kg、またはタンパク質約100μg/対象の体重1kg〜タンパク質約25mg/対
象の体重1kg、またはタンパク質約1mg/対象の体重1kg〜タンパク質約25mg
/対象の体重1kg、またはタンパク質約5mg/対象の体重1kg〜タンパク質約25
mg/対象の体重1kg、またはタンパク質約10mg/対象の体重1kg〜タンパク質
約25mg/対象の体重1kg、またはタンパク質約15mg/対象の体重1kg〜タン
パク質約25mg/対象の体重1kg、またはタンパク質約100μg/対象の体重1k
g〜タンパク質約10mg/対象の体重1kg、またはタンパク質約1mg/対象の体重
1kg〜タンパク質約10mg/対象の体重1kg、またはタンパク質約2.5mg/対
象の体重1kg〜タンパク質約10mg/対象の体重1kg、またはタンパク質約5mg
/対象の体重1kg〜タンパク質約10mg/対象の体重1kg、またはタンパク質約7
.5mg/対象の体重1kg〜タンパク質約10mg/対象の体重1kgであり得る。
いくつかの実施形態において、本発明のタンパク質の医薬的に効果的な量は、タンパク
質0.5mg/対象の体重1kg、タンパク質1mg/対象の体重1kg、タンパク質2
mg/対象の体重1kg、タンパク質3mg/対象の体重1kg、タンパク質4mg/対
象の体重1kg、タンパク質5mg/対象の体重1kg、タンパク質6mg/対象の体重
1kg、タンパク質7mg/対象の体重1kg、タンパク質8mg/対象の体重1kg、
タンパク質9mg/対象の体重1kg、またはタンパク質約10mg/対象の体重1kg
であり得る。
単位剤形とは治療される哺乳類の対象用の単一用量として適した物理的に不連続な単位
を指し;各単位は必要な医薬担体に関連した所望の治療効果をもたらすように計算された
所定の量の本発明のタンパク質を含有する。本発明のタンパク質の単位剤形は、約1mg
〜約1000mg、約25mg〜約1000mg、約50mg〜約1000mg、約10
0mg〜約1000mg、約250mg〜約1000mg、約500mg〜約1000m
g、約100mg〜約500mg、約200mg〜約500mg、約300mg〜約50
0mg、または約400mg〜約500mgであり得る。本発明のタンパク質の単位用量
は、約100mg、200mg、300mg、400mg、500mg、600mg、ま
たは700mgであり得る。
本発明の組成物は、本発明のタンパク質を、組成物の総重量の約0.1wt%〜約20
wt%、約0.1wt%〜約18wt%、約0.1wt%〜約16wt%、約0.1wt
%〜約14wt%、約0.1wt%〜約12wt%、約0.1wt%〜約10wt%、約
0.1wt%〜約8wt%、約0.1wt%〜約6wt%、約0.1wt%〜約4wt%
、約0.1%〜約2wt%、約0.1wt%〜約1wt%、約0.1wt%〜約0.9w
t%、約0.1wt%〜約0.8wt%、約0.1wt%〜約0.7wt%、約0.1w
t%〜約0.6wt%、約0.1wt%〜約0.5wt%、約0.1wt%〜約0.4w
t%、約0.1wt%〜約0.3wt%、または約0.1wt%〜約0.2wt%のレベ
ルで含み得る。
本発明の医薬組成物は、1つ以上の本発明のタンパク質を、組成物の総重量の約1wt
%〜約20wt%、約1wt%〜約18wt%、約1wt%〜約16wt%、約1wt%
〜約14wt%、約1wt%〜約12wt%、約1wt%〜約10wt%、約1wt%〜
約9wt%、約1wt%〜約8wt%、約1wt%〜約7wt%、約1%〜約6wt%、
約1wt%〜約5wt%、約1wt%〜約4wt%、約1wt%〜約3wt%、または約
1wt%〜約2wt%のレベルで含み得る。本発明の医薬組成物は、1つ以上の本発明の
タンパク質を、組成物の総重量に対して約0.1wt%、約0.2wt%、約0.3wt
%、約0.4wt%、約0.5wt%、約0.6wt%、約0.7wt%、約0.8wt
%、約0.9wt%、約1wt%、約2wt%、約3wt%、約4wt%、約5wt%、
約6wt%、約7wt%、約8wt%、または約9wt%のレベルで含み得る。
用法は最適な治療反応をもたらすように調節され得る。例えば、単一のボーラスを投与
してもよく、時間をかけていくつかの分割した用量を投与してもよく、または用量を治療
状況の危急性により示されるように比例的に低減もしくは増加させてもよい。非経口組成
物を投与しやすさおよび用量均一性のための単位剤形に製剤することはとくに有利である
。本発明の組成物は製剤し、静脈内、筋肉内、または皮下注射により投与してもよい。い
くつかの実施形態において、本発明の組成物は皮下または筋肉内投与してもよい。
いくつかの実施形態において、用法は、用量の反復投与、例えば、用量の週1回投与を
伴ってもよい。治療計画は、ある期間(例えば、4週間)の週1回投与、その後のより頻
度の少ない(例えば、1か月に1回または2か月に1回の)「維持」用法を伴ってもよい
。用法は所望の治療結果を達成するように調節され得る。
適切には本方法は、本発明のタンパク質の対象における特定の部位または組織への標的
化を含む。標的化方法は当技術分野において周知であり、標的化部分またはそうでなけれ
ば結合標的化部分を含む融合タンパク質の用意を含むことが多い。一般的な標的化部分は
抗体または受容体のリガンドである。例えば、PspCNのIV型コラーゲンに対する抗
体断片との融合は、PspCNを糸球体に標的化し、これはaHUSの治療に有用である
だろう。
本発明の別の態様において、表面上に固定された本発明によるタンパク質が提供される
。表面はいずれかの適切な表面とすることができ、例えば、ビーズ、容器、医療機器、マ
イクロカプセル、または生物学的組織の表面を含む。
本発明のタンパク質を表面に結合させることにより、表面がCFHに結合することを可
能にする。これは多数の異なる用途において有用であり得る。例えば、結合CFHは表面
をC3b増幅の影響から保護するのに用いることができる。あるいは、表面は、診断目的
でCFHに選択的に結合、混合物からCFHを抽出もしくは精製、または捕捉されたCF
Hと相互作用およびよって結合する分子を同定するためCFHに結合するのに用いること
ができる。
適切には本発明によるタンパク質は表面に共有結合させることができる。当業者が共有
結合を達成するのに利用可能な適切な技術は多数ある。例えば、そのNまたはC末端側の
いずれかへのCys残基の付加は、血液または血清と接触する表面への便利な結合方法を
提供するだろう。CFH結合および活性化特性を保持する、本発明の各種Cys修飾タン
パク質については後述する。
あるいは、タンパク質は、非共有結合的手段、例えば受動吸着、タンパク質間相互作用
、イオン性相互作用、等によって結合させることができる。例えば、表面はビオチン/ア
ビジンでコーティングすることができ、本発明のタンパク質は表面への結合を可能にする
対応するビオチン/アビジン分子との融合体とすることができる。
タンパク質コーティングを促進するため医療機器の表面を修飾する既知の方法としては
、物理的修飾、化学的修飾、光化学的修飾、およびプラズマ処理が挙げられ;例えば、V
asita,Rajesh;Shanmugami,K;Katt,DS(2008).
“Improved biomaterials for tissue engine
ering applications:surface modification
of polymers”.Current Topics in Medicinal
Chemistry 8(4):341−353、およびMorra,M.;Cass
inelli,C.(2006).“Biomaterials surface ch
aracterization and modification”.The Int
ernational Journal of Artificial Organs
29(9):824−833を参照されたい。
本発明のさらなる態様において、その表面が本発明によるタンパク質で少なくとも部分
的にコーティングされた、医療機器が提供される。
適切には機器(すなわち体組織および/または体液と接触するもの)の外面の実質的に
すべてがタンパク質でコーティングされる。
医療機器は、対象の体の組織に露出した、本質的にすべての医療機器、例えば幹細胞送
達用マイクロカプセル、ステント、ステントグラフト、整形外科用インプラント、カテー
テル、ガイドワイヤー、心臓弁修復装置および体外循環装置であり得る。
本発明は、埋め込み型医療機器、例えばマイクロカプセル、ステント、血管グラフト、
整形外科用インプラント、ペースメーカー等、ならびに血液透析、血漿交換、体外膜型酸
素供給および関連手順に用いられる装置のような体外循環装置にとくに適している。
血液に露出した埋め込み型医療機器の表面へのタンパク質の吸着および結果として起こ
る補体活性化はよくある問題であり、炎症反応を引き起こす。
こうした医療機器の表面の少なくとも一部を本発明によるタンパク質でコーティングす
ることにより、こうした表面に関連する補体活性/活性化は低減すると期待されるだろう
。本発明による固定化タンパク質は、血液/血清から因子Hをリクルートし、表面上での
、またはこれに関連する補体活性化を減少させるだろう。
別の実施形態において、機器はCFHに結合した本発明のタンパク質の複合体でコーテ
ィングすることができる。
本発明の関連態様において、
−医療機器を用意するステップ;
−本発明によるタンパク質を用意するステップ;および
−前記タンパク質を医療機器の表面の少なくとも一部に結合させるステップ
を含む医療機器の処理方法が提供される。
本発明によるタンパク質の医療機器への結合は、もちろん、上述したものを含む、いず
れかの適切な方法により行うことができる。
本発明のさらなる態様において、
−試料を用意するステップ;
−本発明によるタンパク質を用意するステップ;
−試料を本発明のタンパク質と接触させるステップ;および
−試料中に存在するCFHへのタンパク質の結合を検出するステップ
を含む、試料中のCFHの存在または量の検出方法が提供される。
適切には本発明によるタンパク質は、従来の「ELISA」に類似した方法で、表面上
に固定し、CFHを吸着するように用いることができる。PspCNは、高い親和性およ
び選択性により、CFHのレベルの定量化に用いられる魅力的な薬剤である。正常ヒト血
清中のCFHレベルを定量化するのに用いられる本発明によるタンパク質の例は以下に記
載する。
標識/検出(おそらくシステイン残基の導入もしくは他の手段による蛍光タグの結合に
よる、または遺伝子発現およびタンパク質産生のレベルでの酵素との融合による)を促進
するため、PspCNの修飾、例えば共有結合修飾と組み合わせる場合、これにより標識
PspCNはCFHレベルの定量化の理想的な選択肢となる。
本方法は適切には診断方法であり得、よって対象からの生物学的試料、例えば血液の試
料または血漿のような血液分画中のCFHの存在の検出を含むことができる。例えば、C
FHおよびPspCN−ホースラディッシュペルオキシダーゼ融合タンパク質は複合体を
形成することが可能であり、これはその後抗体により捕捉され、定量化される。あるいは
、CFHとの複合体の形成が熱泳動または別の適切な手段によりモニターされるアッセイ
において、蛍光標識PspCNを用いることができる。
本発明のさらなる態様において、
−試料を用意するステップ;
−CFHを用意するステップ;
−試料をCFHと接触させるステップ;および
−試料中に存在するCFHへのPspCNの結合を検出するステップ
を含む、試料中のPspCNの存在または量の検出方法が提供される。
本方法は表面上のPspCNの存在の検出方法であり得る。表面は細菌膜であり得る。
したがって、本方法は、細菌、例えばストレプトコッカス・ピオゲネスまたはストレプト
コッカス・ニューモニエの存在の検出方法であり得る。
本発明のさらなる態様において、
−表面上に固定された本発明によるタンパク質を用意するステップ;
−試料を用意するステップ;
−試料を表面上に通すステップ;および
−表面に結合したCFHを回収するステップ;ならびに/または
−CFHを失った試料を回収するステップ
を含む、試料からのCFHの精製または分離方法が提供される。
表面は、例えば、容器、導管、マトリックス(例えば多孔質または繊維質マトリックス
)、ビーズ、ゲル、またはクロマトグラフィーに用いられるいずれかの充填材料の表面と
することができる。
本発明のさらなる態様において、
−表面上に固定されたCFH、またはCFHの切断構成物を用意するステップ;
−試料を用意するステップ;
−試料を表面上に通すステップ;および
−表面に結合したPspC、PspCNもしくはPspCNを含有する融合タンパク質を
回収するステップ;ならびに/または
−PspCを失った試料を回収するステップ
を含む、試料からのPspC、PspCNまたはPspCNを含有する融合タンパク質の
精製または分離方法が提供される。
表面は、例えば、容器、導管、マトリックス(例えば多孔質または繊維質マトリックス
)、ビーズ、ゲル、またはクロマトグラフィーに用いられるいずれかの充填材料の表面と
することができる。
本発明のさらなる態様において、
−適切なマイクロカプセルを用意するステップ;および
−本発明によるタンパク質を前記マイクロカプセル上に固定するステップ
を含む、埋め込み型マイクロカプセルの本発明によるタンパク質でのコーティング方法が
提供される。
したがって、こうしてコーティングされたマイクロカプセルは、補体活性化およびその
後の拒絶反応の可能性が低い。こうしたマイクロカプセルの例としては、これらに限定さ
れないが、1型糖尿病の患者へその後埋め込むための膵島細胞のような細胞のカプセル化
用に設計された各種アルギン酸マイクロカプセルが挙げられる。
本方法は、マイクロカプセルをコーティングするタンパク質に結合させるCFHまたは
その機能的変異体を用意するステップをさらに含んでもよい。
下記の定義は本発明の適切な範囲を理解するのに役立つ。
「アミノ酸配列」とは、本明細書において用いられる場合、オリゴペプチド、ペプチド
、ポリペプチド、またはタンパク質配列、およびその断片または部分を指し、自然発生ま
たは合成分子を指す。「アミノ酸配列」および本明細書に記載される「ポリペプチド」ま
たは「タンパク質」のような類似語は、アミノ酸配列を記載されるタンパク質分子に関連
する完全な天然のアミノ酸配列に限定することを意図しない。
「細胞培養物」とは、本明細書において用いられる場合、未分化または分化状態のいず
れかであり得る、増殖する細胞集団を指す。
「融合タンパク質」とは、本明細書において用いられる場合、2つの異なるタンパク質
のそれぞれからのアミノ酸配列を含有するタンパク質を指し;これは2つのコード配列を
それらのリーディングフレームが一致するように結合した組換え遺伝子の発現により形成
される。このタイプのハイブリッド遺伝子は、特定の遺伝子の産物をより容易にアッセイ
することができるタンパク質で標識するため、インビトロで構成され得る(例えば、β−
ガラクトシダーゼ活性を有する融合タンパク質を得るため大腸菌中のlacZと融合した
遺伝子)。あるいは、タンパク質は、細胞によるその分泌を可能にするシグナルペプチド
に結合し得る。あるいは、タンパク質は、精製を促進するペプチドに結合し得る(例えば
ポリヒスチジンタグ)。あるいは、タンパク質は、宿主細胞における発現を向上させるペ
プチドに結合し得る(例えばSUMOタンパク質との融合体)。
「分離」の語は、それが天然に存在する生物の細胞中の他の生物学的成分、すなわち、
他の染色体および染色体外DNAおよびRNA、ならびにタンパク質から実質的に分離ま
たは精製された生物学的成分(例えば核酸分子またはタンパク質)を意味する。「分離」
された核酸およびタンパク質は、標準的な精製方法により精製された核酸およびタンパク
質を含む。この語は、宿主細胞における組換え発現により調製される核酸およびタンパク
質、ならびに化学合成核酸、タンパク質およびペプチドも含む。
「核酸」または「核酸配列」とは、本明細書において用いられる場合、1つのヌクレオ
チド糖の3’位が次の5’位にホスホジエステル架橋により結合したヌクレオチドのポリ
マーを指す。線状核酸鎖において、一端は一般的には遊離5’ホスフェート基、他端は遊
離3’ヒドロキシル基を有する。核酸配列は、本明細書において、オリゴヌクレオチド、
またはポリヌクレオチド、およびこれらの断片もしくは部分、ならびに一本もしくは二本
鎖であり、センスもしくはアンチセンス鎖を表し得るゲノムもしくは合成由来のDNAも
しくはRNAを指すのに用いられ得る。
本発明の特定の態様、実施形態または実施例と併せて記載される機構、整数、特徴、化
合物、化学部分または基は、これらと非適合性でない限り、本明細書において記載される
いずれかの他の態様、実施形態または実施例に適用可能であると理解されるべきである。
本明細書(いずれかの添付の特許請求の範囲、要約および図面を含む)において開示され
る機構のすべて、ならびに/またはこうして開示されるいずれかの方法もしくはプロセス
のステップのすべては、こうした機構および/またはステップの少なくともいくつかが相
互に排他的である組み合わせを除き、いずれの組み合わせで組み合わせてもよい。本発明
はいずれの前記実施形態の詳細にも限定されない。本発明は、本明細書(いずれかの添付
の特許請求の範囲、要約および図面を含む)において開示される機構のいずれかの新規の
1つ、もしくはいずれかの新規の組み合わせ、またはこうして開示されるいずれかの方法
もしくはプロセスのステップの、いずれかの新規の1つ、もしくはいずれかの新規の組み
合わせまで拡大する。
読者の注意を本出願において記載され、公衆の閲覧に供されるすべての論文および文献
に向け、すべてのこうした論文および文献の内容を本明細書に参照により組み入れる。
本発明の実施形態について、非限定的な例により、添付の図面を参照しながら、ここで
説明する。
この研究において調査されるタンパク質および複合体。(上):C3コンバターゼ、C3b.Bb(C3b:CFBプロコンバターゼ複合体のCFD触媒タンパク質分解により形成)は、C3をC3bおよびC3aに開裂し;C3bはそのチオエステルドメイン(TED)を介して表面に結合する。これはCFHまたは他の(膜結合)補因子を要する反応において補体因子I(CFI)によりiC3bおよびC3fに、次にC3cおよび3Cd(g)に分解され得る。C3d(g)はC3dに分解され、これはC3bのTEDに対応する。(中央):ヒトCFH(楕円として示される20個のCCP)は血漿から精製されたが、組換え(r)CFH(およびrCFH(D1119G))は、示される各種rCFH断片と同様に、ピキア・パストリスから生成された。すべてのP・パストリス由来の糖タンパク質は最終精製前にEndo Hで処理された。いくつかのリガンドのCFH上の結合部位が示される(点線は本文で記載されるようにそれらが塞がれていることを示す)。(下):組換え(大腸菌由来)sPspCNおよびsPspCNR1は、それぞれPspCの残基37〜140および37〜292に対応するポリペプチドのN末端にhexaHisのタグをつけたSUMO融合体であり;開裂バージョンはPspCNと称される(R1およびR2はリピート1および2であり;CBDはコリン結合ドメインである)。 PspCNはCFHとの安定な複合体を形成する。(A)血漿精製CFH、(B)組換えCFH(D1119G)、および(C)組換えCFH(wt)は示される濃度で、すべて固定化sPspCN(NTA/Ni2+センサーチップ上で144RU)に結合し、明らかに25分間は解離しない安定な複合体を形成する。センサーチップは個別の測定間で除去および再装填された。計算K値は表1に示される。 PspCNは主にCCP8および9に結合する。sPspCNを有するセンサーチップは図2と同様に用意された。(A)50nMの血漿精製CFH、CFH8〜9、CFH8〜15、CFH10〜15(ベースライン近く)およびCFH19〜20(ベースライン近く)について得られた結合曲線の比較。(B)CFH19〜20、およびCFH10〜15について得られた非常に低い反応を明らかにする(A)におけるセンサーグラムの拡大部分。(C)一連の濃度のCFH8〜9が固定化PspCN上に通され、(平衡法による)K値の推定を可能にした(表1参照)。 CFH8〜9のPspCNとの複合体における大きな接触表面は、H、N HSQC(NMR)スペクトルの比較により示される。(A)遊離PspCNは化学シフトの分散が小さい折り畳まれていないタンパク質を示すスペクトルを示す。(B)AにおけるCFH8〜9のPspCN試料への付加は、CFH8〜9に結合した場合、PspCNのスペクトルにおける大きな変化を引き起こす。この複合体のスペクトルはコンパクトな折り畳まれたタンパク質を示す十分に分散した鋭いピークを示す。多数の化学シフトの摂動は遊離CFH8〜9(C)およびPspCN結合CFH8〜9(D)のスペクトルの間で明らかである。両方のCFH8〜9スペクトルはコンパクトな折り畳まれたタンパク質を示す十分に分散した鋭いピークを示すが、スペクトル間の大きな変化は多数のCFH8〜9アミノ酸残基がPspCNとの相互作用に関与することを示す。 PspCNはCFHの新たな構造を安定させる。(A)質量分析を行うバンド(s1〜s5)を示す、CFHおよび架橋剤、BS3を含むCFH:PspCNについて行ったSDS−PAGEの結果。MWM=示される分子量マーカー(kD);レーン1および2:0.5:1のBS3:CFHは、架橋単量体CFHおよび架橋CFH二量体/多量体のラダーに対応する2つのバンドを生成し;レーン3および4:4:1のBS3:CFHは単量体CFHの欠如を示し、推定されるCFH二量体(s3)および多量体の表示の増加を示す。レーン5および6:4:1比のBS3:(CFH+PspCN)はPspCとの複合体における単量体CFHの単一バンド(s4)、および未定数のPspCN分子と複合体化したCFHの二量体(s5)、三量体等に対応するより高いバンドをもたらす。(B)s1〜s5におけるクラスター化した架橋のマップ。CFH内の架橋を表す弧は、(i)より希薄に、またはPspCN結合の際に検出可能でなくなったCFHにおける架橋;(ii)より一般的に、または二量体化および/もしくはPspCN結合の際に新たに検出可能になる架橋;(iii)s1〜s5において変化を示さなかった架橋;(iv)二量体に特有の架橋;(v)CFH:PspCN複合体に特有の架橋を示すように、(キーに従って)カラーコードされる。 CFH単独およびCFH:PspCN複合体によるC3bおよびC3d結合の比較。(A)血漿精製CFHは固定化C3bについて血漿精製CFH:PspCN複合体より低い親和性を有するというSPRによる例示。(B)血漿精製CFHはC3d(C3bのTEDに等しい)について非常に低い親和性を有するが、PspCNとの複合体である場合、C3dによく結合する。計算された親和定数は表2にまとめる。 PspCNはCFHの崩壊促進活性を増強する。2.5nMのCFH:PspCNは、少量のC3bが充填されたCM5チップ上にC3、CFBおよびCFDを通すことにより形成される、C3b.Bbの、10nMのCFHより良好な崩壊促進剤である(本文参照)。 CFH(D1119G)の特性。(A)還元および非還元条件下でPspCN、rCFH(D1119G)、ならびに血漿精製CFH(Complement Technologies)およびrCFHの純度を示すSDS−PAGE。(B)rCFH(D1119G)はC3b.Bbの崩壊を促進するのにCFHと等しく有用であり;PspCNはCFHの崩壊促進活性をrCFH(D1119G)のそれより実質的に増強する。(C)CFHもrCFH(D1119G)も(または2つの混合物も)(シアル酸を含有しない)ウサギ赤血球を保護せず;PspCNはCFHおよび1:1のCFH:rCFH(D1119G)混合物のいくらかの保護能力を誘発する。(D)rCFH(D1119G)は、CFHと比較して、(シアル化され、したがってヒト赤血球の代替となる)ヒツジ赤血球の、希釈ヒト血漿(x座標)による(y座標上の放出されたヘモグロビンに比例する吸光度測定値により示される)溶血からの保護が不十分である。PspCNの付加はCFH(D1119G)の保護力を向上させる。1μM:1μMのCFHおよびrCFH(D1119G)の混合物は、PspCNが付加されない限り、十分な保護をもたらさない。 本発明のタンパク質を用いる発作性夜間ヘモグロビン尿症(PNH)の治療を示すグラフを示す。赤血球はAETで処理され、「PNH様」細胞が生成された。PNH様細胞はPNH赤血球と同様に酸性化血清溶解の影響を受けやすい。グラフA:増加する濃度の因子Hの付加はPNH様赤血球の溶解を阻害する。グラフB:増加する濃度のPspCNの付加はPNH様赤血球の溶解を28nMのIC50で阻害する。PspCNは血清中にすでに存在するCFHを活性化し、溶解を効果的に防止する。 断片PspC(52〜140)(A)、PspC(62〜140)(B)、PspC(72〜140)(C)、PspC(37〜130)(D)、PspC(37〜120)(E)、およびPspC(37〜110)(F)の結合親和性を示すセンサーグラムを示す。 野生型PspCNの場合と同様に、Cys−PspCN(A)およびPspCN−Cys(B)の両方がCFHにほぼ不可逆的に結合する能力を有することを示し、検出可能なオフレートを示さないセンサーグラムを示す。 SDS−PAGE下での移動度のシフトによってわかるように、メトキシ−PEG−マレイミドが穏やかな条件下でCys−PspCNに効率的に結合することを示すゲルを示す。 標準曲線を作成するのに用いられるようなPBS中の精製CFHを定量化するため(A)、および正常ヒト血清の希釈液中に存在するCFHを定量化するため(B)の、PspCNベースのサンドイッチELISAの使用を示す。 本発明によるSUMO融合タンパク質を発現するのに用いられた、プラスミドpE−SUMO Kan(http://www.lifesensors.com)の概略を示す。 システインタグをつけたPspCNが、それらのチオールを通して結合される場合、それらのCFH結合能力を保持することを示す。 システインタグをつけたPspCNがシステインタグなしのPspCNと同様のCFHの崩壊促進活性を示すことを示す。 固定されたシステインタグをつけたPspCNを一段階方法で用いることにより、高度精製CFHを生成することができることを示す。 マレイミド活性化ポリスチレン上に固定されたシステインタグをつけたPspCNが、正常ヒト血清への露出の際の結合密度に応じて、表面を補体からある程度保護することを示す。 ELISAタイプアッセイにおいてFHをポリスチレンプレートに結合するのにPspCNを用いる抗FH自己抗体の検出を示す。精製IgGは、正常ヒト血清からの精製IgGとともに抗FH自己抗体について陽性であることが以前示された患者から用いられた。グラフは、陽性試料中、アッセイにおいて用いられる精製IgGの濃度に依存するレベルで、対照中より顕著に多いシグナルが検出されることを明確に示す。 FHに結合するTIGR4株からの固定化PspCNを示すSPRセンサーグラムを示す。A:固定化TIGR4残基37〜179のセンサーグラム。B:固定化TIGR4残基68〜148のセンサーグラム。各例において、センサーグラムはD39株と同様の不可逆性を示し、1×10−16Mおよび8×10−16MのKは、それぞれTIGR4残基37〜179および68〜148について計算され、同様の結合メカニズムを示す。 TIGR4残基37〜179または残基68〜148からのPspCNとの複合体におけるFHの崩壊促進活性の増加を示す。TIGR4は、D39のように、内因性の崩壊促進活性を含まないことも明らかである。 S・ニューモニエからのPspCN(CbpA)が、C3bおよびC3dについてのFH:PspCN複合体の親和性を増加させることにより、CFHを活性化する能力を有することを示すセンサーグラム。A:結合C3bに結合するFHおよびFH:TIGR4(残基37〜179)を示すセンサーグラム;B:結合C3dに結合するFHおよびFH:TIGR4(残基37〜179)を示すセンサーグラム;C:結合C3bに結合するFHおよびFH:TIGR4(残基68〜148)を示すセンサーグラム;ならびにD:結合C3dに結合するFHおよびFH:TIGR4(残基68〜148)を示すセンサーグラム。S・ニューモニエD39株からのPspCNの例と同様に、C3dへの非複合体化FHの結合は無視できるほどであるが、PspCNと複合体化したFHはC3b親和性の顕著な増加およびC3d親和性の大幅な増加をもたらすことが明らかである。これらの相互作用のKは表3に挙げる。
本発明者らは、本発明のタンパク質が、補体活性化の代替経路の重要な調節剤、ヒト補
体因子H(CFH)に、生物学的なタイムスケール(時間〜日)で事実上不可逆的に結合
する能力を有することを発見した。さらにPspCN結合CFHは、その天然リガンドC
3bについて少なくとも3倍高い親和性を有し、C3d(C3bの重要な分解生成物)に
ついて非常により大きな親和性を有する。
CFHおよびPspCNの間の親和性は、PspCNを因子Hに事実上永久的に結合す
るほど強い。おそらくこれは補体媒介破壊に対してそれ自体を保護するためのS・ニュー
モニエによるPspCの使用を説明する(以下参照)。CFHを活性化するPspCの能
力により、これは自己保護のさらにより効果的な手段となる。
よってPspCNおよび本発明による他のタンパク質は、CFHを高度に生物活性な形
態で捕捉する洗練された方法を表す。PspCNが固定された場合、血清のような複合混
合物からCFHを分離するのに用いることができる。
CFHに結合し、またそのリガンドについてのその親和性、およびよってその調節活性
を向上させる、このPspCNの両方の能力は、主な病因がCFHの活性低下である症状
の治療剤としてのその潜在的使用も示す。こうした症状としては非典型溶血性尿毒症症候
群(aHUS)、密沈積症(DDD)および加齢性黄斑変性症(AMD)が挙げられる。
標識/検出タグの結合の促進または共有表面結合のため、この配列を修飾することがで
きる。
(実施例1:ヒト因子Hの「活性」構造はストレプトコッカス・ニューモニエタンパク質
PspCによるこの不可逆的捕捉の際に安定化される)
はじめに
補体系とは、異種細胞ならびにアポトーシスおよび酸化損傷の産物のような潜在的に危
険な物質を認識し、タグづけし、除去するため、それ自体で、および他の免疫成分と協働
する脊椎動物中の40〜50個の血液タンパク質のセットに与えられた名称である(1)
。補体系を回避するのに細菌が用いる戦略は、新規抗生物質およびワクチンの潜在的標的
であり、補体系の治療的調節は広範囲の臨床状況において積極的に研究されている(2)
補体系を活性化するすべての経路の中核をなすのは、オプソニンおよび炎症誘発性タン
パク質分子、C3bが、C3の分子を酵素開裂し、アナフィラトキシンC3aおよび追加
のC3bを形成するC3b.Bb複合体の形成を通して増幅される、ポジティブフィード
バックループの珍しい例である(図1)(3)。新生C3bは、チオエステル含有ドメイ
ン(TED)を介して、いずれかの局所表面に共有結合する一時的な能力を有する(4)
。よって宿主(または「自己」)および異種(または「非自己」)表面の両方には、C3
b分子でコーティングされる潜在的なリスクがある。
20個のCCP(9、10)からなる補体因子H(5〜8)は、C3bへの結合につい
て補体因子B(CFB、Bbの前駆体)と競合し、C3b.Bb複合体の不可逆的な解離
(崩壊としても知られる)を促進し、CFBに結合することはできないが(さらなる連続
表面結合タンパク質分解生成物、C3dgおよびC3dのように)オプソニンとして機能
し続けるのに関わるiC3bを形成するC3bの補体因子I(CFI)触媒開裂の補因子
であるので、この重要事象の重要な可溶性調節剤である。最終開裂生成物、C3dは、C
3bのTED(図1)に等しく、長期間表面に化学的に結合したままである。B細胞上で
の補体受容体タイプ2のライゲーションによって、iC3bまたはC3d(g)の存在は
抗体産生の閾値を低下させる(11)。よってCFHは、流体相中および自己表面上両方
でのC3b増幅を防止し、iC3b/C3d(g)産生を促進するが、オプソニン化、ア
ナフィラトキシンの放出、および細胞溶解を他の場所で進行させるので、補体系による自
己と非自己との区別には重要である。
C3b増幅の調節のためのCFHの重要性は、CFH遺伝子における対立遺伝子変異お
よび不適切に調節された補体系と関連するさまざまな疾患のリスクの関連性により強調さ
れる(12)。CFHのよくある(対立遺伝子の3つに1つの)「ハプロタイプ2」は加
齢性黄斑変性症のリスクの推定50%の原因であり(13);CFHによる自己表面に特
異的な分子マーカー(例えばGAG鎖およびシアル酸クラスター)の認識に関与するCC
P7における位置402でのヒスチジンのチロシンでの置換を含む(14−17)。死に
至る可能性の高い腎臓疾患、非典型溶血性尿毒症症候群(aHUS)に関連する変異はC
FH全体で発生するが、同様に表面認識に関与し、C3bおよびその分解生成物の結合部
位も含む(15)CCP19および20においてクラスター化される(18)。CFHの
N末端の4つのCCPはC3b(iC3bでもC3dでもない)に結合し、補因子および
崩壊促進活性の両方に必要であり(19)、加齢性黄斑変性症(AMD)、aHUSおよ
びII型膜性増殖性糸球体腎炎に関連する変異およびSNPを抱える(20)。CCP1
〜4(21)、またはCCP1〜4およびCCP19〜20(22、23)の両方を組み
込むように設計された、可能性のある治療的タンパク質は、開発のさまざまな段階にある
補体系の主要な可溶性調節剤として、CFHは微生物ハイジャックに不可避的に影響さ
れやすい。多数の細菌表面タンパク質が血漿CFHに結合することは驚くにあたらない
24、25)。例えば、鼻咽頭の常在菌、ストレプトコッカス・ニューモニエ(別称Sp
sA、CbpA、およびHic)からの莢膜下タンパク質PspCは、カプシド表面上で
宿主由来CFHを捕捉する(26〜28)。S・ニューモニエによる下気道または血液の
侵襲は、肺炎、髄膜炎および敗血症を引き起こし得る。ワクチン耐性株が鼻咽頭管に定着
し、その莢膜血清型がワクチン中に存在する株に取って代わり得るという心配な認識が広
まっている[Weinberger DM,Malley R,Lipsitch M.
Serotype replacement in disease after pn
eumococcal vaccination.Lancet.2011 Dec 3
;378(9807):1962−73.doi:10.1016/S0140−673
6(10)62225−8]。よって血清型侵襲性が主にCFHへの結合能力により決定
されると考えられることは非常に興味深い。PspCの産生レベル、または対立遺伝子変
異の違いが、CFH捕捉におけるこれらの多様性の原因であると考えられる(29)
CFHの魅力的な態様は、その調節特性がC3bの状況に従って調節されることである
。流体相において、CFHはC3b産生を(いずれかの局所表面に共有結合する新生C3
bの一時的な能力による)免疫監視に必要なレベルまで制限するが、重要なことには、血
漿C3および因子Bを欠乏させる暴走活性化を防止する(3、30)。健康な宿主組織の
表面上で、CFHは膜結合制御剤(31)と協働し、C3b増幅をほぼ完全に停止する。
他方で、適度なレベルのC3b沈着およびiC3b形成は、老化または損傷細胞および細
胞破片の場合CFHにより促進され、非炎症性クリアランスをもたらす(32〜34)
最後に、CFHは、(CFH結合タンパク質または他の対補体手段を欠く)細菌細胞上で
のC3b増幅を抑制せず、これにより非常に急速なオプソニン化、炎症誘発性C3aおよ
びC5aの放出、ならびに細胞溶解を含む、侵入する微生物に対する補体系による本格的
な猛攻撃を可能にする。
なぜCFH活性はC3b(およびC3b.Bb)の状況に従って変動するのだろうか。
こうしたメカニズムはCFHを微生物による利用に対して非常に脆弱にするので、これは
単に保護を必要とするそれらの表面でのCFH濃度の選択的増加の問題であるとは考えに
くい。本発明者らは、宿主および病原体の間の進化的軍拡競争がCFHの構造およびC3
b増幅の自己表面に特異的な調節剤としてのその機能の間のあまり理解されていない関係
を解明することができるかどうか実験を試みた。1つの仮説によると、そのNおよびC末
端側の両方に位置する、CFH分子中の合計20個のCCPのうち6または7個のみがリ
ガンドと直接関与するという事実(15)は、残りの13または14個のCCPのほとん
どまたはすべてがCFHを細菌タンパク質により成功裏にハイジャックされにくくするよ
うに作用するのであれば、容易に説明される。よって、この概念によると、細菌表面(ま
たは宿主表面)での単なる濃度の増加は、効果的な細菌(または宿主細胞)保護には不十
分であるだろう。それよりも、CFHの完全な潜在的調節能力は、特定の自己表面分子署
名、または細菌表面上のそれらの模倣体との相互作用によってもたらされる構造的再配置
後にのみ明らかになり得る。この仮説を試すため、本発明者らはCFHおよびPspCの
間の相互作用を調査した。これはPspCがCFHに極めて密接に結合し、そのC末端の
近くに位置する以前塞がれたC3b/C3d結合部位を露出するCCPの再配置物を安定
させることを明らかにした。本発明者らは、他の細菌タンパク質、実際には宿主表面分子
マーカーも、CFHのこの「活性化」形態を安定させるように作用し得ることを示す。
材料および方法
タンパク質の用意
プール血漿から精製された、ヒト補体タンパク質は、Complement Tech
nologies Inc.(テキサス州タイラー)から入手し、供給業者の指示に従っ
て保存し、希釈する前に新しく解凍し、さらなる精製なく使用した。組換えCFHモジュ
ール切断変異体(「断片」、図1参照)のライブラリーはピキア・パストリスから調製さ
れ、以前記載された(35)ように特徴分析され、−80℃で保存された。
野生型配列(CFH(wt))を有する、全長組換えヒトCFHは、発酵槽において増
殖させた組換えP・パストリス中で産生し、以前記載された(35)ように酵素的脱グリ
コシル化形態で精製した。CFHのD1119G変異体(CFH(D1119G))をコ
ードする発現最適化DNAは、Geneart−LifeTechにより合成され、P・
パストリス発現ベクター、pPICZαBにサブクローニングされた。CFH(D111
9G)の産生および精製はその後CFH(wt)について以前記載されたように行った。
PspC(D39)の残基37〜140を表す遺伝子は、大腸菌中での発現について最
適化され(以下の配列番号4参照)、GeneArt−LifeTechから購入された
。得られた構成物は次にpE−SumoProKan大腸菌発現ベクター(LifeSe
nsors、ペンシルベニア州マルバーン、図14参照)にクローニングされ、溶原性ブ
ロス(LB)において大腸菌BL21(DE3)株中で発現させた。タンパク質産生は、
一晩25℃で、0.25mMのイソプロピルβ−D−1−チオガラクトピラノシド(IP
TG)の添加により誘発した。得られたhexaHis−SUMOタグをつけたタンパク
質は「sPspCN」と称され、HisTrap固定化Ni2+親和性カラム(GE H
ealthcare)上で捕捉し、0〜0.5Mのイミダゾールの直線勾配で溶出した。
sPspCNの試料は、リン酸緩衝生理食塩水(PBS)で平衡化したHiPrep S
uperdex 75カラム(GE Healthcare)上でのサイズ排除クロマト
グラフィーによりさらに精製した。同様の手順を用い、sPspCNR1と称される、隣
接するR1ドメイン(図1参照)(残基37〜292)を含む、より長い構成物を調製し
た。
ほとんどの実験について、SUMO特異的プロテアーゼ、ULP1からの触媒ドメイン
を用い、hexaHis−SUMOタグを(ベクター由来残基を含まない)sPspCN
(またはsPspCNR1)から除去し、次にタグを第2Ni2+アフィニティークロマ
トグラフィーステップにより除去した。開裂した物質、PspCN(またはPspCNR
1)は、次に上記のようなPBS中のHiPrep Superdex 75カラム上で
さらに精製した。タンパク質はSDS−PAGEにより同種であると判断され、タンパク
質の完全性および同一性は質量分析により確認された(図示せず)。
sPspCNへのCFH結合のSPR誘導測定
すべての表面プラズモン共鳴実験は、25℃、Biacore T200装置(GE
Healthcare)上で、50μMのエチレンジアミン四酢酸(EDTA)を補充し
た、10mMのHEPES、150mMのNaCl、0.05%v/vの界面活性剤P2
0、pH7.4(HBS−P)を用いて行った。Ni2+(51RU)およびその後(
そのN末端hexaHis−SUMOタグを介して)sPspCN(144)をBiac
oreNTAセンサーチップ上に固定した。(血漿または組換えP・パストリスからの)
全長CFH、またはCFH断片の溶液のアリコートは示される濃度で180秒間、100
μl/分でチップ上を通し、次に1500秒の解離フェーズを行った。CFHによる不可
逆的結合のため、センサーチップは、1MのNaCl中の350mMのEDTAの30秒
注入2回、その後の50mMのNaOH、次に0.5(w/v)%のドデシル硫酸ナトリ
ウム(SDS)の30秒注入により、測定の間で再生した。データはBiacore評価
ソフトウェアを用いて分析し、曲線をあてはめ、1:1結合モデルに基づき動的パラメー
タを推定した。
sPspCNについてのCFHの親和性を測定するためのNTAセンサーチップの使用
は、その関連するタンパク質の異種沈着の可能性およびリガンド認識部位をマスキングす
る危険性を伴う、アミン結合の必要性を回避した。また、測定間でのSPRセンサーチッ
プ表面の比較的簡単な再生を可能にした。この方法の不利点は、hexaHisタグをつ
けた分析物のチップ表面からの漸進的な浸出、ならびにCFHおよびその断片がNi2+
に直接結合する可能性であった(Nan R,Gor J,Lengyel I,Per
kins SJ.Uncontrolled zinc− and copper−in
duced oligomerisation of the human compl
ement regulator factor H and its possibl
e implications for function and disease.
J Mol Biol.2008 Dec 31;384(5):1341−52)。実
際には我々は、Ni2+充填NTAセンサーチップ表面(PspCNが存在しない)への
CFHの弱い結合、およびこの表面へのCFH6〜8の密接な結合を観察した(データ記
載せず)。これらの問題点は大部分を背景差分により回避した。
C3b、C3cおよびC3d結合親和性のSPR測定
実験は、C3b(272RU);C3c(166RU);およびC3d(69RU)を
、標準的なアミン結合を用い、Biacore C1センサーチップの3つの異なるフロ
ーセル上に固定した(第4のフローセルは背景差分に用いた)以外、上記のとおり行った
。(2倍モル過剰のPspCN有りまたは無しでプレインキュベートした)因子Hを指示
濃度でチップ上に注入(90秒、30μl/分)した後、400秒の解離フェーズを行っ
た。センサーチップは1MのNaClの2回×30秒注入により再生した。データはBi
acore評価ソフトウェアを用いて分析し、平衡親和性パラメータは1:1結合親和性
モデルを用いて計算した。
崩壊促進アッセイ
CFHまたはCFH:PspCNの崩壊促進活性は、以前記載された(参考文献)SP
Rに基づくアッセイにおいて測定した。簡潔には、C3bの535RUを標準的なアミン
結合によってBiacoreCM5センサーチップ上に固定した。その後、C3コンバタ
ーゼ(C3b.Bb)を、CFBおよびCFD(それぞれ500nM+50nM)の12
0秒、10μl/分での注入により、チップ上で組み立てた。C3b.Bb(〜145R
U)の形成、その後の初期解離フェーズ(200秒)を(SPRにより)観察し、内因性
C3コンバターゼ崩壊(Bbの離脱)の速度のモニタリングを可能にした。この後、CF
HまたはCFH:PspCN複合体を指示濃度で注入(120秒、10μl/分)し、次
にさらなる解離フェーズを行った。チップはサイクル間で、0.2μMのCFHの30秒
注入、その後の1MのNaClの2回の30秒注入により再生した。
溶血アッセイ
ヒツジおよびウサギ全血はTCS Biosciences(英国、バッキンガム)か
ら購入し、CFH欠乏血清はComplement Technologyから購入した
。溶血アッセイは96ウェルプレートにおいて、より従来的なベローナル緩衝液(37)
の代わりにHEPESを用いた以外、Pangburn(36)により記載された方法に
基づいて行った。5mlの全血からの赤血球を20mMのHEPES;145mMのNa
Cl;10mMのEDTA;0.1%(w/v)のゼラチン(ブタ皮膚、Fluka)、
pH7.3(緩衝液H1)で3回、20mMのHEPES;145mMのNaCl;10
0μMのEDTA;0.1%(w/v)のゼラチン、pH7.3(緩衝液H2)でさらに
3回洗浄した。CFH欠乏血清はCFH構成物で2μMまで再構成し、最終指示濃度で使
用した。赤血球は、水で完全に溶解される場合、1(ウサギ)または1.2(ヒツジ)の
最終A412をもたらす濃度で用いた。CFHで再構成された血清は次に氷上で、最終指
示濃度まで、赤血球および緩衝液H2と組み合わせ、45μlの最終体積を得た。溶解は
50mMのMg2+、50mMのエチレングリコール四酢酸、pH7.3の溶液5μlの
添加により開始した。反応物は37℃で30分間インキュベートし、すぐに200μlの
緩衝液H1の添加によりクエンチした。未溶解細胞をその後1500g、10分間、4℃
での遠心分離によりペレット化し、次に100μlの浮遊物を除去し、A412を記録し
た。
ヘパリンアフィニティークロマトグラフィー
タンパク質試料(〜0.5μM)を、20mMのリン酸カリウム、pH7.5中の1m
lのHiTrap Heparinクロマトグラフィーカラム(GE Healthca
re)に適用し、1MのNaClの直線勾配で20のカラム体積にわたり溶出した。
核磁気共鳴分光分析
NMRスペクトルは5mmのTCI CryoProbe(Bruker)を備えるA
vance II 800MHz分光計(Bruker)上で得た。NMRデータはTo
pSpin3.1(Bruker)を用いて処理し、CCPNMR分析ソフトウェアスイ
ートを用いて分析した[Vranken WF,Boucher W,Stevens
TJ,Fogh RH,Pajon A,Llinas M,Ulrich EL,Ma
rkley JL,Ionides J,Laue ED.The CCPN data
model for NMR spectroscopy:development
of a software pipeline.Proteins.2005 Jun
1;59(4):687−96]。15N標識FH8〜9および15N標識PspCN
の試料を用い、NaCl濃度を0〜150mM、pHを4〜6.5、および温度を15℃
〜70℃と変動させることにより条件を最適化した。その後、20mMのリン酸カリウム
、pH6.2中の40μMの15N標識FH8〜9の試料を用い、H、15N HSQ
Cスペクトルを310Kで記録し、次にPspCNを100μMの最終濃度に付加し、ス
ペクトルを記録した。別の実験において、20mMのリン酸カリウム、pH6.0中の3
0μMの15N標識PspCNの試料を用い、H、15N HSQCスペクトルを29
8Kで記録し、次にFH8〜9を40μMの最終濃度に付加し、スペクトルを再度記録し
た。
架橋および質量分析(MS)
血漿精製CFH(20μg)または血漿精製CFHおよびPspCN(20μgのCF
H、対PspCN1:1.15のモル比)のいずれかの新しく解凍した試料を、ビス(ス
ルホスクシニミジル)スベラート(BS3)で、タンパク質対BS3の1:4の質量比、
および反応混合物中の最終[CFH]=0.56μg/μlを用いて架橋した。架橋生成
物にドデシル硫酸ナトリウム−ポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS−PAGE)[
(NuPAGE4〜12%、Bis−Trisゲル、MOPS泳動用緩衝液(Invit
rogen)]を行った。ゲルバンドをInstantBlue(Expedeon)で
染色し、5つの異なる架橋生成物に対応するバンド(図5A参照)を選択し、ポリアクリ
ルアミドゲルから切断した。これらに記載されたようなゲル内トリプシン消化を行った[
Chen ZA,Jawhari A,Fischer L,Buchen C,Tah
ir S,Kamenski T,Rasmussen M,Lariviere L,
Bukowski−Wills JC,Nilges M,Cramer P,Rapp
silber J.Architecture of the RNA polymer
ase II−TFIIF complex revealed by cross−l
inking and mass spectrometry.EMBO J.2010
Feb 17;29(4):717−26]。各試料について、架橋ペプチドはSCX
−StageTipを用いて画分し[Ishihama Y,Rappsilber J
,Mann M.Modular stop and go extraction t
ips with stacked disks for parallel and
multidimensional Peptide fractionation i
n proteomics.J Proteome Res.2006 Apr;5(4
):988−94];非架橋ペプチドは主に低塩(60mMの酢酸アンモニウム)で溶出
すべきであるが、架橋ペプチドは高塩画分(500mMの酢酸アンモニウム)で濃度増加
すべきである。高塩画分は、Q Exactive装置(Thermo Fisher
Scientific)を用いる液体クロマトグラフィー−MS/MSを用いて分析した
。ペプチドはC18材料(ReproSil−Pur C18−AQ 3μm;Dr M
aisch GmbH、ドイツ)を充填した分析カラム上でPicoTipエミッタ(N
ew Objective、マサチューセッツ州ウーバン)に分離した。直線勾配を1.
6%(v/v)の水性アセトニトリルから32%(v/v)の水性アセトニトリルまで1
09分かけて適用した後、76%(v/v)のアセトニトリルまで急速に増加させた。質
量分析データ取得はデータ依存設定で行った:各MS1スキャン後、10個のもっとも強
いイオンを高エネルギーCトラップ解離により分離および断片化した。MS1およびMS
2スペクトルの両方をオービトラップ分析計において、MS1スキャンは70000、M
S2スキャンは35000の解像度で記録した。「動的排除」を60秒に設定し、「繰り
返し回数」を1とした。
架橋ペプチドはインハウスで書かれたソフトウェアを用いて同定した。これらの5つの
試料から合計50個の結合を同定した。次の結合レベルでラベルフリー定量を行った。そ
れぞれの特異的な結合について、すべての対応する架橋ペプチドの質量分析クロマトグラ
フィー信号強度はPinpointソフトウェア(Thermo Fisher Sci
entific)を用いて回収し、合計した。試料にわたる公正な比較を確実に達成する
ため、個別の結合対の信号強度は、5つの試料すべてにおいて観察された23個の架橋お
よび29個の非架橋CFHペプチドの合計信号強度を用いて正規化した。5つの試料にわ
たる架橋の強度変動はこれにより、各試料内のその相対強度において反映され、これは5
つの試料におけるこの架橋の観察された強度を平均強度で割った商の底5の対数として計
算された。さらに、Cluster 3.0を用い[de Hoon MJ,Imoto
S,Nolan J,Miyano S.Open source clusteri
ng software.Bioinformatics.2004 Jun 12;2
0(9):1453−4]、50個の観察された架橋は、それらの強度変動および位置の
間の相関を明確にするため、5つの試料におけるそれらの相対強度に基づきクラスター化
した。これらの架橋はCFHの配列に沿って均一には分布されず、それらの位置における
バイアスは全長CFHの構造およびPspCNとの相互作用後のその構造変化に価値のあ
る洞察を与えた。
結果
PspCNのN末端領域はCFHに不可逆的に結合する
S・ニューモニエ(D39株)からのPspCのN末端領域(図1)は以前示され(D
ave S,et al.Indian J Med Res.2004 May;11
9 Suppl:66−73、およびHammerschmidt S,et al.T
he host immune regulator factor H intera
cts via two contact sites with the PspC
protein of Streptococcus pneumoniae and
mediates adhesion to host epithelial cel
ls.J Immunol.2007 May 1;178(9):5848−58)、
CFH結合部位を含有するが、その正確な境界は十分に定義されないままであった。我々
は大腸菌において、PspC残基37〜140(sPspCN)および37〜292(s
PspCNR1)(すなわちR1ドメイン、図1を含む)に対応する2つのN末端hex
aHis−SUMOタグをつけたタンパク質を産生した。SPRを用い、我々はSUMO
融合パートナー(データ記載せず)もR1ドメインの存在(データ記載せず)もCFHま
たはCFH断片への結合には顕著に影響を及ぼさなかったことを見出した。SUMO自体
はCFHに結合しなかった(データ記載せず)。我々は一連の濃度を用意し、SPRを用
い、ニトリロ三酢酸(NTA)で予め固定し、Ni2+を充填したカルボキシメチル化デ
キストランでコーティングしたチップ上に固定したsPspCNについての、血漿精製C
FHおよび(P・パストリスからの)組換えCFH(35)の親和性を測定した(図2、
表1)。両方の例において、結合は測定するには遅すぎるオフレートおよびサブpM K
で事実上不可逆的であった。結合CFHは高塩洗浄により除去することができず;NT
AチップをEDTA、NaOHおよびSDS溶液の連続処理で除去することによってのみ
、sPspCNコーティング表面は測定間で再生することができた。それにもかかわらず
、再生sPspCNコーティング表面は、2つの反応単位内で再生可能であった。
Figure 0006987825
Figure 0006987825
PspCNはCFHにおいて中央部位に結合する
PspCは、CCP8〜11、13〜15および19〜20を含むCFHのさまざまな
部位に結合すると以前報告された(Dave S,et al.2004 Mayand
Hammerschmidt S,et al..2007;Duthy TG,et
al.Infect Immun.2002 Oct;70(10):5604−11
)。我々は、我々のライブラリー(15)からの関連組換えCFH断片を有するPspC
N(図1)を用い、この問題について再考した。CFH6〜8(すなわち、CFH CC
P6〜8に対応する組換え構成物)は、NTAチップ上のNi2+に、全長CFHまたは
その他の試験断片より強く結合したことがわかった(図示せず)が、これはそれ以上調査
されなかった。
我々は、sPspCN:CFH複合体ほど安定ではないが、CFH8〜15がsPsp
CNに非常に密接に(K=1−2nM)結合し、PspCN:CFH8〜15複合体が
非常にゆっくり解離することを見出した(図3、表1)。他方で、CFH10〜11(デ
ータ記載せず)およびCFH10〜15はsPspCNについて無視できる親和性を有し
、CCP8および9が結合にとって重要であることを示した。実際に二重モジュールCF
H8〜9も比較的遅いオフレートで密接に(K=〜26nM)結合した。CFH6〜8
によるsPspCN結合の証拠はなかったが(Ni2+充填NTAセンサーチップ表面に
ついてのその親和性を考慮後、データ記載せず)、CFH19〜20は一時的かつCFH
8〜9またはCFH8〜15よりかなり弱く結合した(図3)。
そのPspCNはCCP8〜9と密接に相互作用し、複合体形成の際の実質的な分子間
界面の埋没を示した。さらに調査するため、我々は、未標識PspCNを含む、および含
まない、15N CFH8〜9のH、15N HSQC NMRスペクトルを記録した
。これは予想された非常に多数のHおよび15N化学シフトの摂動(図4A)を明らか
にした。興味深いことに、同位体標識PspCNのH、15N HSQCスペクトルは
、CFH8〜9付加前の折り畳まれたタンパク質と一致しなかった。PspCNのモルテ
ン・グロビュールのような特徴は、8−アニリノ−1−ナフタレンスルホン酸結合(デー
タ記載せず)についてのその傾向により確認された。FH8〜9との複合体形成の際、結
合PspCNは、十分に分散および分解した比較的鋭いクロスピークにより特徴づけられ
H、15N HSQCスペクトルをもたらした。PspCNは、CFH8〜9との複
合体である場合、折り畳まれたタンパク質として存在すると考えられる(図4B)。
PspCNおよび全長CFHにより形成された複合体の構造を調査するため、我々は化
学架橋および質量分析(MS)の組み合わせを用いた。PspCNと混合した血漿精製C
FHの試料に、我々は、ホモ二官能性であり、11.4Åまで離れた第一級アミン間の架
橋を形成する、BS3を添加した。我々は次に架橋生成物をSDS−PAGEにより分解
し、バンドを切断し、これらにトリプシン消化を行った。次に我々はMS/MSを適用し
、架橋ペプチド対を同定した。1:1のPspCN:CFH複合体に対応する分子量(M
W)を有するようにSDS−PAGE上で移動した架橋生成物(バンドs4、図5A)内
では、5つの分子間架橋はPspCN中のペプチドおよびCFH中のペプチドの間で同定
され;これらはすべてCCP9または10に位置した(図5B)。この結果はCFH断片
を用いる我々の研究(上記)と完全に一致する。
これらの実験は他のCCPの直接関与を除外しないが、まとめて考慮すると、それらは
CCP8、9および10がCFHおよびPspCNの間の相互作用の主な原因であること
を示す。PspCNは、その小さなサイズ(12kDa)に見合って、(それぞれ〜7k
Daを有する)ほんのいくつかの中央CCPに直接結合し得るが、そのCFHとの顕著に
密接な複合体は、新たな分子内モジュール間相互作用により安定された、他のCCPの協
働空間的再配置により好まれ得る。この仮説を試すため、我々はPspCN付加前後のC
FH内の化学架橋データを比較した。
架橋および質量分析によるCFH構成の分析
架橋剤の非存在下、血漿精製CFH試料のSDS−PAGE後、予想どおり単一のバン
ドを検出した。同じCFH試料(0.56μg/μL)を3.9mMBS3と60分のイ
ンキュベーション後、ともに単量体CFHの候補である2つのSDS−PAGEバンドが
現れた(図5A)。よりゆっくり移動するバンドはより多くのヘッド−テイル(例えばC
CP20−CCP4およびCCP19−CCP20)架橋(図5B)を含有し、CFHの
折り畳み構造の捕捉を反映した。もとの試料におけるこうした構造の相対存在量は、比較
的希少である場合でも時間とともに蓄積するので、不明である。
0.56μg/μLのCFHへの1.15:1のモル比でのPspCNの付加、次の3
.9mMのBS3とのインキュベーション後、これらの2つのバンドは1つにまとまった
(図5B)。このバンドは、上述したように、PspCNおよびCFHの両方を含有した
。分析により、架橋はPspCNの非存在下で捕捉されたものと比較してCFHの異なる
コンパクトな構造を捕捉したことが明らかとなった。重要なことには、PspCNの付加
後、CCP20−CCP7およびCCP18−CCP5架橋が得られたが、CCP20−
CCP4およびCCP19−CCP5架橋はそれ以上検出されなかった(図5B)。加え
て、CFHのPspCNおよび架橋剤とのインキュベーション後、突出した新規バンドが
出現し、これは二量体CFHのMWと一貫して移動した。この推定されるPspCN誘発
性CFH二量体に特異的な架橋は、CCP5−CCP7およびCCP18−CCP20を
含んだ。
我々は、これらの研究から、中央CFHへのPspCNの結合がCFHの新規安定構造
の採用を促進し、二分子複合体の無視できる解離速度の説明に役立つと推量した。CFH
のPspCN安定化構造は、架橋剤による二量体捕捉の増加を説明する新生露出自己結合
部位を有し得る。しかしサイズ排除クロマトグラフィー−多角度光散乱(SEC−MAL
S)による分析(架橋剤の非存在下)は、主に1:1の血漿精製CFH:PspCNの複
合体を示し、PspCN付加前(710μg/mlで充填)または後(520μg/ml
で充填)にいずれのCFH二量体も検出しなかった。意外なことに、CFHとの混合前に
SEC−MALSのために提出された試料において少量の二量体PspCNが形成され、
対応するFH:PspCN複合体の出現があった。しかしこれらの種は少量で存在し、
ほぼ確実にアーティファクトである。より重要なことには、我々はCFHのPspCN安
定化構造には新たに露出したリガンド結合部位があると仮定し、我々は機能アッセイを通
してこの仮説を試験することにした。
CFHへのPspCN結合により露出したTED/C3dの新規結合部位
市販の血漿精製ヒトC3b、C3cおよびC3dは、標準的なアミン結合を用い、同じ
C1 SPRチップ(Biacore)の異なるチャネルに固定した。その後、PspC
NがC3b、C3cまたはC3dに結合しないことを示した(データ記載せず)ので、C
3bおよびその各種分解生成物について、CFH、またはCFH:PspCN複合体の親
和性を同じ実験で測定した(図6)。固定化C3bについて顕著に一致した親和性は、0
.5〜0.6mMの文献K値とよく一致する、組換えおよび血漿精製CFHについて得
られた(表1)。興味深いことには、CFH:PspCN複合体はC3bに、K=0.
15〜0.2mMで、一貫して3倍良好に結合した。実質的に同じ結果をPspCNR1
について得た(データ記載せず)。
我々は、CFH(単独)がSPRチップ上でC3cまたはC3dに十分に結合しなかっ
たことを見出した(図6)。これは他の最近のレポート(22、23、38)とよく一致
する。他方で、組換え断片CFH19〜20がC3dおよびC3bの両方に等しく良好に
(および同じアミノ酸残基を用いて)〜2μMのKで結合することは確立されてきた
15、39)。明らかに、CCP19〜20に位置するC3b/C3d結合部位は、この
SPRベースアッセイにおいて無傷CFH内に完全にはアクセス可能でない。したがって
、CFH:PspCNがC3dにCFH単独より数百倍良好に結合したことは驚きである
(図6、表2)。この相互作用についてのK(2μM)はC3dまたはC3bへのCF
H19〜20結合のそれと同等であった。この結果は、PspCN結合が新たなリガンド
結合部位を露出するCFHの構造的再配置をもたらすという我々の仮説と一致する。
CFH:PspCNの機能アッセイ
PspCNがCFHに非常に密接に結合し、その構造を修飾する能力を発達させたとし
て、PspCN結合はC3b増幅の阻害剤としてCFHの機能的特性に対して何の効果を
有するのかという疑問が出てくる。我々は、SPRチップ上でコンバターゼを組み立て、
これがCFH(またはCFH:PspCN)付加前後でその成分に解離するのを観察する
ことにより、崩壊促進活性に対するその効果を試験した(図7)。10nMのCFHは(
予想どおり)崩壊に対して明らかな促進効果を有することがわかるが、これは2.5nM
のCFHおよび2.5nMのPspCNの混合物により約2倍超となる。
PspCNはCFHにおける疾患関連変異の隠れた影響を明らかにする
我々はP・パストリスにおいて変異体CFH(D1119G)を産生した(図8A)。
CCP19内のこのaHUS関連変異は、精製全長CFHの状況では、以前は完全には特
徴分析されていなかった。他方でC末端の断片、CFH19〜20の状況では、D111
9GはC3dおよびC3b結合のほぼ全損失を引き起こすことが報告された(39)。ま
た、CFH19〜20:C3d複合体内で、D1119は分子間界面における主要な位置
を占める(39)。興味深いことには、我々は、CFH(D1119D)がSPRチップ
表面上でC3bに、CFH(wt)とほとんど同じ親和性で結合することを見出した(表
2)。予想どおり、CFH(D1119G)はiC3bまたはC3dについて顕著な親和
性を有さなかった。
我々はPspCN:CFH(D1119G)複合体を生成し、C3bおよびC3dへの
その結合を試験した。複合体は、C3b結合においてCFH(D1119G)単独と比較
していくらかの向上を示した(表2)が、CFH(wt):PspCN複合体とは異なり
、C3d結合の向上を示さなかった。よってPspCN結合は、SPRチップ上でPsp
CNの非存在下で行ったC3b/C3d結合実験からは明らかではなかった、CFH(w
t)およびCFH(D1119G)の間の目立つ相違を明らかにした。これはPspCN
がCFHの部分的または完全に埋没したC末端C3d/C3b結合部位を掘り出すことが
できるという我々の仮説を再確認する。
我々は次に、PspCNにより脱マスキングすることができる、C3bのTEDドメイ
ンに結合するCFH(D1119G)の能力の隠れた欠如が、この変異体の能力がC3b
.Bbの崩壊を促進する結果を有するかどうかを問うた。我々は、CFH(D1119G
)がそれ自体により、CFH(wt)とほぼ程度に良好に、C3b.Bbの解離を促進す
ることを見出した(図8B)。この結果は、変異CFHにおける、(SPRチップ上での
)ほぼ野生型C3b結合親和性の保持と一致する。CFH変異体は、しかしながら、Ps
pCNとの複合体である場合、CFH(wt)とは目立って異なって挙動し;PspCN
結合時の野生型CFHの例において観察された約10倍の向上とは反対に、崩壊促進速度
においてわずかな向上のみが記録された。
次に我々は、代替宿主細胞表面に対する作用から、D1119G変異がCFHを混乱さ
せる程度を調べた。血漿精製ヒトCFHは、CFH欠乏ヒト血清に付加した場合、補体媒
介溶血からヒツジ赤血球(ヒト赤血球のように、シアル酸に富む表面を有する)を保護す
る(図8C)が、ウサギ赤血球(シアル酸に乏しい表面を有する)を保護せず(図7D)
;これは以前示されたもの(40)と一致する。他方で、CFH(D1119G)(単独
)は、非典型溶血性尿毒症症候群における因果的な役割と一致して、ウサギまたはヒツジ
赤血球のいずれも保護することができない。これは、SPRセンサーチップ表面上でのC
3bへのCFH(wt)のようなCFH(D1119G)結合にかかわらず、この疾患関
連変異体は、自己表面上でのCFH(wt)と同程度に良好に機能しないことを示す。P
spCNの付加は、PspCN:CFH(D1119G)のC3b結合におけるCFH(
D1119G)と比較した上記のわずかな向上と一致して、ヒツジ赤血球を保護するCF
H(D1119G)の能力をわずかに向上させた(図8C)。CFH:PspCN複合体
は、血漿精製CFH単独と比較した場合、(シアル酸に乏しい)ウサギ赤血球の保護のわ
ずかな向上のみを示す(図8D)。よって、CFHにおけるC末端C3d/TED結合部
位のPspCN誘導可用性にかかわらず、ウサギ赤血球上でのC3b増幅の制御は不適切
なままである。明らかに、PspCN:CFH複合体におけるCFHによる活性化構造の
採用は十分ではなく、無傷PspCのコレステロール結合ドメインを介する細胞表面への
結合、または、宿主表面上での、シアル酸へのCFHの結合(例えば)も要件である。
最後に、我々は、1μMのCFH(wt)および1μMのCFH(D1119G)の混
合物を用いて同じ溶血アッセイを行うことにより、CFH(D1119G)変異を有する
ヘテロ接合型個体のシナリオを部分的に再生することを試みた(図8CおよびD)。この
1:1の例では、同様の高レベルの溶血が、驚くことなく、2μMのCFH(wt)につ
いての観察と同様にウサギ赤血球について得られ;PspCNの存在下、ウサギ赤血球溶
血の同様のわずかな減少が、1:1混合物およびCFH(wt)の両方について得られた
。興味深いことには、しかしながら、1:1「ヘテロ接合型」混合物は、反応にPspC
Nも含まれるまで、ヒツジ赤血球を補体媒介溶血から完全に保護することができなかった
。PspCNは、したがって、溶解を阻害するのに十分に(ヘテロ接合型個体に等しい)
1:1混合物中のCFHを活性化することができた。
議論
CFHは補体系の作動における中心的な事象であるC3b増幅の制御に重要である。C
FHは宿主細胞上および異種細胞上のC3b間で区別することが不可欠である。保護を必
要とする表面でのCFHの選択的な濃度増加のみの問題である可能性は低く;これは微生
物によるCFHの非常に容易なハイジャックを可能にし、補体系を感染に対する防御の最
前線として実質的に無用にする。よってCFHはその補体調節部位のいくつかを「隠し」
、それらを特定の分子マーカーの存在下でのみ明らかにするように進化し得た。我々は、
こうした仮説戦略が、なぜCFHがリガンドに直接結合するとは考えられないこれほど多
数のCCPモジュールを有するのかを説明することができると推量した。それらはCFH
に異なる構造をとらせ、表面特異的な分子署名に応えて、異なるリガンド結合部位を露出
することができた。ここで示される我々の結果は、PspCNおよびCFHの間で形成さ
れた複合体の研究に基づき、こうしたモデルを強く支持する。
我々は、SPRを用い、S・ニューモニエ(D39)のN末端の104アミノ酸残基(
予備処理したタンパク質の残基37〜140)が、血液から精製したヒトCFHと同様に
組換えヒトCFHに、生物学的タイムスケールで、不可逆的に結合するのに十分であるこ
とを示した。この観察は、等温滴定熱量測定を用いて溶液中で評価され、測定するには密
接すぎる(<1nM)ことがわかった、PspCNの同様の長さのN末端の構成物への、
血漿精製CFHの以前報告された結合(Lu L,Ma Y,Zhang JR.Str
eptococcus pneumoniae recruits complemen
t factor H through the amino terminus of
CbpA.J Biol Chem.2006 Jun 2;281(22):154
64−74)と一致する。我々のPspCN:CFHの複合体は、わずかに拡大したPs
pC構成物(残基39〜152)を用いて以前行われたSPRベースの実験において観察
された複合体(Hammerschmidt S,Agarwal V,Kunert
A,Haelbich S,Skerka C,Zipfel PF.The host
immune regulator factor H interacts via
two contact sites with the PspC protein
of Streptococcus pneumoniae and mediate
s adhesion to host epithelial cells.J Im
munol.2007 May 1;178(9):5848−58)より顕著に安定で
ある。他方で、我々は顕著に長い構成物(残基39〜259)についての親和性のいずれ
の増減も観察せず、PspCNは全長PspC内のCFH結合部位の全体を含むと考えら
れる。
血漿由来CFHは、二シアル酸化二分岐グリカンが占める、主に中央CCPにおいて、
9つの潜在的N−グリコシル化部位のうち8つを有する(Fenaille F,Le
Mignon M,Groseil C,Ramon C,Riande S,Sire
t L,Bihoreau N.Site−specific N−glycan ch
aracterization of human complement facto
r H.Glycobiology.2007 Sep;17(9):932−44)。
この実験に用いられた組換えCFH(野生型およびD1119G両方)は酵素的に脱グリ
コシル化した。CFHのすべてのこれらのバージョンがPspCNについて同等の親和性
を有することは、血漿CFHのN−グリカンがPspCN結合において顕著な役割を果た
さないことを示す。それらはまた、C3bへの結合またはインビトロで行われるさまざま
なアッセイへの関与には不可欠でないと考えられた(Jouvin MH,Kazatc
hkine MD,Cahour A,Bernard N.Lysine resid
ues,but not carbohydrates,are required f
or the regulatory function of H on the a
mplification C3 convertase of complement
.J Immunol.1984 Dec;133(6):3250−4)。
細菌表面上のPspCNがCFHについてPspCNと同様の親和性を有すると仮定す
ると、細菌は、おそらく血流中に滞留するその時間中に、その表面を表示するPspCN
分子のそれぞれに結合したCFH分子を取得および保持するだろう。S・ニューモニエは
、C3b増幅の回避のためだけでなく、侵襲の準備の、CFHのリガンドを有する宿主細
胞の表面での局所化のためにも、この分子を利用することが示された(Agarwal
V,Asmat TM,Luo S,Jensch I,Zipfel PF,Hamm
erschmidt S.Complement regulator Factor
H mediates a two−step uptake of Streptoc
occus pneumoniae by human cells.J Biol C
hem.2010 Jul 23;285(30):23486−95;Quin LR
,Onwubiko C,Moore QC,Mills MF,McDaniel L
S,Carmicle S.Factor H binding to PspC of
Streptococcus pneumoniae increases adhe
rence to human cell lines in vitro and e
nhances invasion of mouse lungs in vivo.
Infect Immun.2007 Aug;75(8):4082−7)。したがっ
てこの顕著に密接な複合体の構造的および機能的特性についてより多くを知ることは興味
深かった。
3つの直交するアプローチ、切断変異体の結合親和性、NMR化学シフト摂動および化
学架橋に基づき、我々は、PspCNがCFHの中央領域にCCP8〜10内の部位で非
常に密接に結合することを見出した。我々は他のCCPの顕著な直接関与の証拠を得なか
った。それにもかかわらず全長CFHはPspCNに、FH8〜15よりかなり密接に結
合するので、他のCCPが、さらに後述するように、複合体形成において、間接的でなも
のはあるが、役割を果たすことは明らかである。我々の結果は、CCP6〜10のいくつ
かまたはすべてが、PspCNのN末端の225個のアミノ酸による、14個の異なる株
の肺炎球菌分離株への、CFHの結合にとって重要であることを示した、フローサイトメ
トリー研究(Dave S,et al.2004)と一致する。我々の結果はまた、S
H2と称されたATCC33400株(セロタイプ1)からのPspCの250残基セグ
メントを用いた、Hammerschmidt et al(Hammerschmid
t S,et al.2007)と大部分一致する。彼らは、ドットブロットにより、お
よびSPR(K値は報告されなかったが)により、CCP8〜11はSH2に結合する
が、FH1〜7、FH11〜15およびFH16〜20はSH2への結合をまったくまた
はほとんど示さなかったことを示した。これらの著者は、(CFHのCCP7および20
と相互作用するが、我々の観察によるとPspCNにも結合する)ヘパリンはSH2−C
FH相互作用を阻害するが、CCP19〜20に対するモノクローナル抗体はSH2のF
H8〜20への結合を阻害することを示した。これは著者らに、第2の直接PspCN結
合部位がC末端モジュール上に位置するはずであることを示した。我々の研究は(非常に
弱いFH19〜20:PspCN相互作用を示すが)、これらの阻害剤が、さらに後述す
るように、二元複合体の分子内成分を阻害することにより、間接的に作用する可能性が高
いことを示す。別の研究(Duthy TG,et al.2002)も、我々のデータ
と一致して、PspCへの、FH1〜7、FH10〜12またはFH16〜20ではなく
、FH8〜13はもちろんFH8〜15の結合を(ELISAにより)報告した。彼らは
、しかしながら、FH8〜14への弱い結合のみでFH8〜12について結合を検出する
ことができず、彼らはよって結合部位をFH13〜15とした。すべてのそれらの構成物
は、本研究におけるもののように、P・パストリスにおいて組換え切断変異体として生成
したが、収率は非常に低かったので、認証は困難となるだろう。要するに、ここでC3b
、GAGまたは他の既知のリガンドについて結合部位を含まないCFHにおけるモジュー
ル8〜10のPspCによる直接の関与を支持する複数の証拠がある。これはこれらの部
位を利用可能にしておくのは細菌に有利となるという概念と一致するだろう。
CFH:PspCN複合体の無視できるオフレートおよびよって顕著に高い親和性は、
複合体形成時の両タンパク質パートナーによる安定な相互依存的な新構造の採用から誘導
され得る。よって、そのMWはたった11kDであり、よって同時にいくつかのCCPの
みに接触し得るが、PspCNはCFH(155kD)に極めて密接に結合し、このドメ
インはプロセスにおいて折り畳まれたタンパク質となる(我々は、このドメインが、Ps
pCタンパク質の一部である場合、折り畳まれているかどうかを調査していない)。
全長CFHはPspCNに、CFH8〜9より約10000倍密接に、CFH8〜15
より1000倍密接に結合する。これは8、9および10以外のCCPがPspCN結合
に直接関与するという我々の研究からの証拠の欠如にかかわらずである。架橋により我々
はPspCN結合がより大きなタンパク質の構造に大きな変化をもたらすことがわかる。
その拡大した柔軟な構造、および結果としての非隣接CCPモジュール間の相互作用の可
能性により、遊離CFHは複数の構造的可能性を有し;我々の結果は、これらのいくつか
が他より安定であるが、比較的高い活性化エネルギー障壁により互いに分離することを示
す。PspcN結合は、PspCNの非存在下でCFHに動的にアクセス可能でない安定
な構造体の形成を誘導し得る。こうした構造の存在は、自己表面特異的分子マーカー(例
えばGAGおよびシアル酸)も同様の戦略によってCFH構造体間の変化を促進するよう
に作用し得ることを示す。宿主表面分子マーカー(Schmidt CQ,Herber
t AP,Kavanagh D,Gandy C,Fenton CJ,Blaum
BS,Lyon M,Uhrin D,Barlow PN.A new map of
glycosaminoglycan and C3b binding sites
on factor H.J Immunol.2008 Aug 15;181(4
):2610−9)と同様に、他の細菌タンパク質が(PspCとは異なり)CFHの同
じ領域(CCP7および20)に直接結合するという興味深い観察(Ferreira
VP,Pangburn MK,Cortes C.Complement contr
ol protein factor H:the good,the bad,and
the inadequate.Mol Immunol.2010 Aug;47(
13):2187−97)は、それらもこのように作用し得ることを示す。
これまで議論された結果は、1:1のPspCN:CFH複合体において観察される架
橋に関する。これはSEC−MALS(500mgmL−1または〜3mMでサイズ排除
カラム上に充填)による分析によるとCFHおよびPspCNの混合物において優勢な種
である。しかし架橋データは、PspCNが、CFHが(おそらく異なる単量体からの)
CCP5および7を密接させ、CCP18および20の間に二量体特異的架橋もある、二
量体を形成する傾向を増加させたことを示した。CFHの2つの分子は同じPspCN分
子と直接相互作用し得るが、これはPspCNの小さなサイズ、およびNMR試料中で観
察された1:1複合体であると考えられるものにおけるCCP8〜9とのその大きな相互
作用表面を考慮すると起こりそうにないと思われる。他方で、PspCNにより安定させ
たCFH構造変化は、架橋により捕捉することができる弱い自己結合に関与するCFHの
以前埋没した領域の露出をもたらすことが可能であり;観察された二量体特異的架橋に基
づき、これらはCCP5〜7、場合によってはCCP18〜20を含む可能性が高い。こ
の効果は2つの可溶性PspCN:CFH複合体間の(架橋により捕捉される)遭遇の生
成物であり得る。この結果は、ヘパリンのような、可溶性GAG代替物が、同じGAGに
結合する複数のCFH分子により説明することができず、新生露出部位を介して自己結合
する可溶性CFH:GAG複合体からも生じ得た、可溶性CFHの多量体化を誘導したと
いう以前のレポートと一致する。CFH/PspC二量体が細菌表面上で形成されるかど
うかは知られていない。
この研究において我々は、センサーチップのカルボキシメチル化表面上に化学的に固定
したC3bについてのFHおよびFH:PspCNの親和性を測定するのにSPRを用い
た。この実験設定はおそらく自己表面の非常に劣ったモデルであり、よってSPRの例で
観察される親和性は、「ランダムな」補体活性化表面(例えば微生物)上で観察されるだ
ろうものと同様であり得る。本研究において、組換えおよび血漿精製CFHの両方は、他
の報告値と一致するK(0.6mM)で、SPRセンサーチップの表面上に固定した、
C3bと相互作用した。これはFH1〜4(K=〜10mM)またはFH19〜20(
=2〜3mM)と比較して、それぞれ、15倍および4倍強い(Schmidt C
Q,Herbert AP,Kavanagh D,Gandy C, Fenton
CJ,Blaum BS,Lyon M,Uhrin D,Barlow PN.A n
ew map of glycosaminoglycan and C3b bind
ing sites on factor H.J Immunol.2008 Aug
15;181(4):2610−9)。我々はまた、全長CFHが、C3bへのCFH
もしくはCFH19〜20結合、またはC3dへのCFH19〜20結合と比較した場合
、SPRセンサーチップ上に固定したC3bに不十分に結合するという我々の観察におい
て以前の研究(38および22)の著者らと同意した。以前の研究において、C3bを、
そのチオエステルを介するものを含む、さまざまな方法でチップ上に沈着させ、同様の結
果を得た(39)ことは注目すべきである。よって無傷CFHのC末端のC3b/TED
結合部位は、CFHがSPRチップ表面上にC3dを含む場合、完全には利用可能でない
これは、C3dに結合するのに利用不可能である、CFHのC末端のC3b/d結合部
位が、それにもかかわらずCFHおよびC3bの間の遭遇後に展開されるかについての重
要な質問を回避する。興味深いことには、本研究において、CFH(D1119G)は、
断片CFH19〜20(D1119G)がC3bまたはC3dについての親和性を実質的
にまったく有さないという事実(39)にもかかわらず、SPRセンサーチップ上でC3
bにCFH(wt)とほぼ同程度に良好に結合する。これは、C3bへのCFH結合のS
PRベースのアッセイ(およびC3dへの結合を測定するもの)において、C末端部位は
効果的にはまったく関与しないことを示す。他方で、CFH(D1119G)は(CFH
(wt)同様)CFH1〜4より15倍強く結合する。追加のCCP(すなわちCCP5
〜18)は分子間相互作用に関与する場合があり得、実際に組換えCFH6〜8はC3b
に非常に弱く結合することが以前示され(15)、補体因子H上の3つの結合部位のそれ
ぞれはC3b上の異なる部位と相互作用する(Jokiranta TS,Hellwa
ge J,Koistinen V,Zipfel PF,Meri S,J Biol
Chem.2000 Sep 8;275(36):27657−62)。あるいは、
CFH:C3b複合体は(CFH:PspCN複合体との類似により)遊離CFH中には
存在しない分子内相互作用により好まれ得る。いずれの例でも、我々は、全長CFH中の
C末端のC3b/C3d結合部位がデフォルトによりマスキングまたは塞がれていると結
論し得る。
対照的に、これは、FH19〜20のC3d結合親和性と等しい、未変性CFHと比較
して、>50倍良好なそのC3d結合についての唯一の理路整然とした説明であるので、
C3b/C3d結合部位がCFH:PspCN複合体において利用可能であることは明ら
かである。また、C3bへのCFH:PspCNの2部位結合も、C3bについてのその
比較的高い(FH1〜4単独より60倍高く、FH19〜20単独より18倍高い)親和
性を説明するのに役立つ。CFHおよびCFH:PspCNの間の(C3bについての)
親和性の差は「わずか」4倍であるが、これは細菌にとってはかなり顕著であり得る。C
FHがその「隠れた」構造中に捕捉される場合、(C3b:CFH複合体についての)0
.6μMのKは、C3b集団閾値を超えると制御剤を圧倒することができる二元オンオ
フプロセスであるC3b増幅の制御には不適切であり得;他方でCFH:PspCN−C
3b複合体についての0.15μMのKは、表面上の結合C3b分子数を暴走活性化の
閾値未満に維持するのに十分であり得る。こうした概念は、崩壊促進活性の10倍の向上
とともに、本研究において観察されたPspCN結合CFHの顕著に向上した溶血防止特
性と一致する。CFH(野生型)およびCFH(D1119G)の1:1混合物を補充し
たCFH欠乏血清において溶血保護を回復するPspCNの能力はその治療的可能性を示
す。
これらの観察は、他の細菌タンパク質がPspCNの結合により誘導されるものと同一
または類似のCFHの活性化構造を誘導することを強く示す。細菌タンパク質の大部分は
CFHに他の場所で結合するが、それらはそれにもかかわらず類似構造を安定させ得る。
架橋は、CCP7および20がPspCN複合体において密接し、多数の細菌タンパク質
がこれらの部位両方に関与し、それらを結合させる可能性があることを示す。したがって
本研究において我々が用いたものと同様の方法を用い、他の細菌タンパク質:CFH複合
体の構造を調査することは重要であるだろう。興味深いさらなる可能性は、自己表面上の
分子マーカーがCFHの同じ活性化構造を安定させることである。ポリアニオン性マーカ
ー(ヘパリンにより実験的モデル化)がCCP7および20に結合し(15)、より最近
では、(CFHを損傷細胞にリクルートするのに重要であると考えられる)酸化特異的エ
ピトープもこれらの2つのCCPと相互作用する(34)ことは注目すべきである。この
可能性は、本明細書において我々のCFH(D1119G)のC3b結合研究で例示した
ように、そうでなければいくつかが見逃されるので、疾患関連SNPおよびCFHにおけ
る変異の機能的影響を評価するために生体模倣表面を用いる重要性を強調する。
結論としては、ここでCFHが隠れた形態で循環し、そのC3b結合能力のいくらかが
封じられ、C3b増幅の非常に効果的な制御剤となることが阻まれ、したがって補体活性
化をまとめて自発的に停止することを示す強力な証拠がある。因子Hは、そのC3b結合
部位が利用可能であり、そのC3b(またはC3b.Bb)標的に二価で、したがって密
に結合するように隣接する「活性」形態でも存在し得る。細菌タンパク質PspCはこの
活性構造を誘導することができ、他の細菌タンパク質が(CFHとの異なる関与形態によ
ってではあるが)同じ戦略を用いることが可能である。こうした構造が存在し、細菌によ
り利用されることは、これが自己表面上の活性構造でもあることを大いに示す。これが実
際に脊椎動物の補体系の重要な可溶性調節剤による自己と非自己の区別のための分子基盤
であるかを試験するさらなる研究がここで必要となる。
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(実施例2−PspCNおよび関連タンパク質のさらなる調査)
さらなる実験を行い、PspCNの特性、PspCNの変異体およびこうしたタンパク
質の治療的使用を調査した。
方法:
PNH様赤血球の溶血に対する保護
PNH様ヒト赤血球はEzzell et al.(1991)の修正版に従って用意
した。簡潔には、ヒト全血はドナーから静脈切開により入手し、アルセバー液中に4℃で
保存した。細胞はRBC洗浄緩衝液(20mMのHEPES;145mMのNaCl;1
0mMのEDTA;0.1%w/vのゼラチン、pH7.3)で3回洗浄し、PBS中で
最終洗浄後に再懸濁させた。各洗浄ステップ後、細胞ペレットの上部10%を吸引し、白
血球含有バフィーコートを除去した。1mlアリコートの充填細胞を、HClを用いてp
H8.0まで滴定した臭化2−アミノエチルイソチオウロニウム(AET、Sigma−
Aldrich)溶液の8%w/v溶液に添加した。細胞懸濁液を9分間37℃で、一定
に撹拌しながらインキュベートし、この時間後EDTAを含有しないRBC洗浄緩衝液で
3回細胞を洗浄した。
PNH様細胞は次に20mMのHEPES;145mMのNaCl;0.1%w/vの
ゼラチン、pH6.4で1回洗浄した。これらの細胞は次に、37℃で、酸性化正常ヒト
血清、5mMのマグネシウムEGTA、および適切な濃度の血漿精製CFH(Compl
ement Technology)または精製組換えPspCNで、50μlの合計反
応体積でインキュベートした。30分後、反応物を200μlの氷冷クエンチ緩衝液(2
0mMのHEPES;145mMのNaCl;10mMのEDTA;0.1%w/vのゼ
ラチン;pH7.3)の添加によりクエンチした。細胞および細胞破片を3,000xg
、10分間、4℃での遠心分離により除去し、この後100μlアリコートを除去し、そ
の吸光度を410nmで記録した。
因子H結合に必要な最小限のPspCN配列の決定
PspC(52〜140)、PspC(62〜140)、PspC(72〜140)、
PspC(37〜130)、PspC(37〜120)およびPspC(37〜110)
のコード配列を含有する構成物を、PspCN(37〜140)配列を生成するのに用い
た方法に従って生成した。次に、CFH結合を、PspCN(37〜140)タンパク質
のCFH結合親和性を決定するように開発された同じSPRアッセイを用いて評価した。
PspCNの修飾
PspCNのNおよびC末端を、システインおよび柔軟なペプチドリンカーセグメント
を含有するように修飾した。N末端でCys修飾したPspCN(Cys−PspCN)
の例では、含まれる追加の残基は:CGSGSGSGSGG−PspCN(配列番号7)
であり、C末端でCys修飾したPspCN(PspCN−Cys)の例では、含まれる
追加の残基は:PspCN−GSGSGSGSGGC(配列番号8)であった。Psp
CNのこれらの修飾バージョンをクローニングし、PspCNのために開発されたものと
同じ方法を用いて大腸菌においてSUMO融合タンパク質として発現させた。これらのタ
ンパク質の精製も、システイン残基のチオール基を保存するための精製の全ステップ中に
トリス(2−カルボキシエチル)ホスフィン(TCEP)を含んだ以外、PspCNに用
いたものと同様であった。
Cys変異タンパク質がFH結合能力を保持するかを決定するSPR実験
His−SUMO−Cys−PspCNおよびHis−SUMO−PspCN−Cys
をSPR実験におけるリガンドとして、ならびに市販の血漿精製CFH(Complem
ent Technology、テキサス州タイラー)を用い、sPspCNのCFH結
合能力を評価するのに用いたものと同じ方法を用いてSPRを行った。
Cys−PspCNのPEG化
Cys−PspCNを20倍モル過剰のメトキシ−PEG−マレイミド(Sigma−
Aldrich)と混合し、2.5時間室温で、1mMのTCEPを補充したPBS中で
撹拌しながらインキュベートした。推定PEG化Cys−PspCNのアリコートに還元
条件下でSDS−PAGEを行った。うまくPEG化したタンパク質は未処理のタンパク
質に対するバンドシフトを示したものであると判断された。
正常ヒト血清中のCFHレベルの定量化
正常ヒト血清中のCFHレベルを定量化するELISA型アッセイを標準的な平底96
ウェルプレートにおいて行った。ウェルはsPspCN(100μl;8μg/ml)で
一晩、4℃でコーティングし、その後5%w/vの乾燥無脂肪乳粉末を補充したリン酸緩
衝生理食塩水(PBS)を用いてブロックした。ウェルは0.05%v/vのTween
20を補充したPBSで3回洗浄した。ウェルは次に1時間室温で、一次抗体(OX24
−Biotin(Lifespan Biosciences LS−C62878))
の1:800希釈物とインキュベートした。ウェルは次に0.05%v/vのTween
20を補充したPBSで3回洗浄した。ウェルは次に1時間室温で、ストレプトアビジン
−ペルオキシダーゼ超感受性ポリマー(Sigma−Aldrich S−2438)の
1:250希釈物とインキュベートした。ウェルは次に0.05%v/vのTween2
0を補充したPBSで3回洗浄した。ウェルを次に20分間、O−フェニレンジアミン二
塩酸塩(OPD)基質とインキュベートした後、等体積の2.5MのHSOを添加し
た。ウェルの吸光度を490nmで読み取った。
結果:
PspCNは酸性化血清による「PNH様」赤血球の溶血を阻害することができる。図
9AおよびBにおける溶血アッセイの結果は、CFHの添加により溶血を効果的に阻害す
ることができることを示す。また、反応物へのPspCNの添加は溶血をさらにより効果
的に阻害した(IC50値は28nMであると計算された)。この観察のもっとも可能性
のある説明は、C3bおよびC3dへのCFHの結合のアッセイの結果と組み合わせた場
合、PspCNの添加が血清中の内因性CFHを活性化するということである。
野生型因子H結合に必要な最小限の配列は62〜140である
図10A〜Fにおいて示されるセンサーグラムは、C末端からのPspCN(残基37
〜140)の切断が少なくとも1000倍の結合親和性の低下をもたらすが、N末端から
少なくとも24個の残基を除去し、依然として非常に高いCFH結合親和性を保持するこ
とが可能であることを示す。他方で、PspC(71〜140)タンパク質は少なくとも
1000倍の結合低下を示す。62〜140構成物もCFHを活性化構造で安定させる能
力を保持することはまだ確認されていない。
Cys修飾PspCNは因子Hに天然配列PspCNと同様の親和性で結合する
図11において示される曲線の形状は、野生型PspCNの例と同様に、Cys−Ps
pCN(図10A)およびPspCN−Cys(図10B)の両方がCFHに事実上不可
逆的に結合する能力を有し、検出可能なオフレートを示さないことを示す。Biacor
e評価ソフトウェアを用いて行ったCys−PspCNおよびPspCN−Cysの相互
作用の動的分析は、(相互作用はSPRを用いて正確なKを計算するには強すぎたが)
相互作用のKが約10−13Mであることを示した。この計算されたKは未修飾Ps
pCNについて計算されたものと同じ桁数である。
さらに、図15はシステインタグをつけたPspCNの表面へのチオール基を介した結
合がそれらのCFH結合親和性を損なわないことを示す。
また、図16を参照すると、システインタグをつけたPspCNタンパク質は、システ
インタグを含まないPspCNと同様の崩壊促進活性を示す。したがって、PspCN上
のシステインタグの存在は、PspCNおよびCFHの間の相互作用に対して最小限の効
果を有することが示された。
Cys−PspCNはメトキシ−PEG−マレイミドで効果的にPEG化することがで
きる
メトキシ−PEG−マレイミドは、図12においてSDS−PAGE下での移動度シフ
トにより見ることができるように、穏やかな条件下でCys−PspCNに効果的に結合
する。15kDaおよび20kDaマーカーの間を移動する下方バンドは未修飾PspC
Nを表す。PEG化反応後、依然として顕著な量のPspCNがPEG化されずに残る。
25kDaマーカーのすぐ上を移動する上方バンドは、他方でうまくPEG化されたPs
pCNを表す。PspCNジスルフィド結合二量体、または複数のPEG部分を含むPs
pCN種の形成の証拠はほとんどない。全体的にこのPspCNのPEG化方法は、約5
0%収率のPEG化PspCNをもたらし;収率パーセントをより正確に決定するにはよ
り多くの定量的研究が必要となるだろう。
CFHは「ELISA型」アッセイにおいてPspCNを用いて効果的に定量化するこ
とができる
既知の濃度で、血漿精製CFH(Complement Technology)を用
いて標準曲線(図13)を構築し、これは少なくとも二桁にわたる良好な直線検出をもた
らした。標準曲線と比較した場合、正常ヒト血清中のCFHレベルを決定することができ
、現在許容される基準範囲内であることがわかった。
PspCNアフィニティークロマトグラフィー樹脂の調製
N末端のCys残基および残基GSGSGSGSGG(Cys−PspCN)からなる
リンカーを含有するように修飾したPspCN(37〜140)を、Ultralink
Iodoacetylクロマトグラフィー樹脂(Thermo Scientific
)にそのN末端のCys残基を介して結合した。結合は製造業者の指示に基づいて行った
。Ultralink Iodoacetyl樹脂(10ml)は、50mlの結合緩衝
液(50mMのTris、5mMのEDTA、pH8.5)で、重力供給式クロマトグラ
フィーカラムを用いて洗浄した。2.5mMのTCEPを補充した結合緩衝液中のCys
−PspCN(2mg/mlで20ml)の溶液を、重力供給式クロマトグラフィーカラ
ムにおいてUltralink Iodoacetyl樹脂と15分間室温で混合した。
カラムを次に直立させ、さらに30分間室温でインキュベートした。次に流体相を排出し
、カラムを30mlの結合緩衝液で洗浄することにより、未結合Cys−PspCNを除
去した。樹脂上の未反応ヨードアセチル基をブロックするため、樹脂を次に結合緩衝液中
の50mMのL−システイン.HCl20mlと15分間室温で混合した。カラムを次に
直立させ、さらに30分間室温でインキュベートした。樹脂は次に1MのNaCl60m
l、その後0.05%のNaNを補充したリン酸緩衝生理食塩水(PBS)60mlで
洗浄した。この方法を用い、各1mlの樹脂に約1〜1.5mgのCys−PspCNを
結合した。
ヒト血漿からのFHの精製
アルセバー液中のヒト血漿(正常混合プール)をTCS Biosciencesから
購入した。PspCN樹脂(5ml)を100mlのヒト血漿と4℃で1時間インキュベ
ートした。インキュベーション後、混合物を空の重力供給式クロマトグラフィーカラムに
適用し、血漿を排出した。樹脂を次に3×50mlのHBS(20mMのHEPES;1
50mMのNaCl;pH7.5)で洗浄し、その後2×50mlの4MのNaClでの
さらなる洗浄を行った。高度に精製したFHをカラムから0.1Mのグリシン緩衝液、p
H2.5を用いて溶出した。
FHをヒト血漿からうまく分離したことは図17のゲルにおいて示され、明確なCFH
バンドを上記精製プロセスの各段階について観察することができる。
表面を保護するためのPspCNの使用
図18を参照すると、システインタグをつけたPspCNを、製造業者の指示に従い、
示されるような結合緩衝液中の異なる濃度のCys−PspCNを用いてマレイミド活性
化ポリスチレン96ウェルプレート(Pierce)上に固定した。ウェルをその後新鮮
な正常ヒト血清と室温でインキュベートし、補体沈着を引き起こした。表面へのC3bの
沈着は従来のELISAプロトコルに類似した方法で抗C3抗体を用いて検出した。沈着
したC3bは結合緩衝液中のPspCNの濃度の関数として測定した。N末端およびC末
端でシステインタグをつけたPspCNの両方について、C3bの沈着は100μg/m
lのPspCNをコーティングした表面上で約50%減少した。
よって、表面でのPspCNコーティングの存在は、その表面上でのC3bの沈着を顕
著に低減、したがってその表面への免疫反応を低減し得る。
抗FH自己抗体の存在を検出するための診断としてのPspCNの使用
図19を参照すると、Cys−PspCNを、製造業者の指示に従い、50μg/ml
の結合緩衝液中のある濃度のPspCNを用いてマレイミド活性化96ウェルプレート(
Pierce)上に固定した。プレートをその後精製ヒト因子Hとインキュベートした後
、抗FH自己抗体について陽性であることが知られる患者または正常な対照に由来する精
製IgGとインキュベートした。その後、ビオチンに結合した抗ヒトIgG特異的抗体、
次にストレプトアビジンペルオキシダーゼを標準的なELISAに類似した方法で用い、
抗FH自己抗体を検出した。その後のインキュベーション間でウェルはリン酸緩衝生理食
塩水で3回洗浄した。
TIGR4株
ここではTIGR4 PspCと称される、ストレプトコッカス・ニューモニエのTI
GR4株のPspCタンパク質の断片は、CFHに強く結合することが示された。TIG
R4 PspC(37〜179)はCFHに10−16MのKで結合し、TIGR4
PspC(68〜148)はCFHに10−15MのKで結合する。
(S・ニューモニエTIGR4株からのPspCN(CbpN)のCFHに結合してこれ
を活性化する能力)
図20を参照すると、S・ニューモニエのTIGR4株からのPspCNは、D39株
からのPspCNを試験するのに用いたものと同一の方法で、Biacore NTAチ
ップに結合した。残基37〜179または残基68〜148からなるTIGR4株からの
PspCNの断片への結合を示すセンサーグラムを取得した。各例において、TIGR4
由来のPspCN配列へのFHの結合は、各例で計算された10−16M台のKDでの、
D39株について観察されたものと同様に強い結合をもたらした。
図21を参照すると、FHへのPspCN(TIGR4)結合の崩壊促進活性に対する
効果を試験するため、Biacoreベースの崩壊促進アッセイをD39株由来のPsp
CN断片を試験するのに用いたものと同一の方法で行った。PspCN(TIGR4残基
37〜179)およびPspCN(TIGR4残基68〜148)の両方の例において、
FHへのPspCN断片の結合は、C3コンバターゼ(C3bBb)の崩壊を促進するF
Hの能力の増加をもたらした。PspCN断片単独では内因性の崩壊促進活性を示さなか
った。
図22および表3を参照すると、FHへのPspCN(TIGR4)結合がC3bおよ
びC3dについてのFHの親和性に対して有する効果を試験するため、Biacoreベ
ースの結合アッセイをD39株由来のPspCN断片を試験するのに用いたものと同一の
方法で行った。各例において、CFHへのPspCN(TIGR4残基37〜179)ま
たはPspCN(TIGR4残基68〜148)いずれかの結合は、C3b結合の顕著な
増加およびそうでなければ検出不能なCFHのC3b結合親和性の大きな増加をもたらし
た。
Figure 0006987825
実施例2の参考文献:
−Brooks-Walter et al. (1999) Infect Immun. 1999 December; 67(12): 6533-6542.
−Ezzell, JL et al. (1991) Blood 77:2764-2773
関連配列
D39PspC遺伝子配列−完全CDS(配列番号3)
1 atgcttgtca ataatcacaa atatgtagat catatcttgt ttaggacagt aaaacatcct
61 aattactttt taaatattct tcctgagttg attggcttga ccttgttgag tcatgcttat
121 gtgacttttg ttttagtttt tccagtttat gcagttattt tgtatcgacg aatagctgaa
181 gaggaaaagc tattacatga agttataatc ccaaatggaa gcataaagag ataaatacaa
241 aattcgattt atatacagtt catattgaag taatatagta aggttaaaga aaaaatatag
301 aaggaaataa acatgtttgc atcaaaaagc gaaagaaaag tacattattc aattcgtaaa
361 tttagtattg gagtagctag tgtagctgtt gccagtcttg ttatgggaag tgtggttcat
421 gcgacagaga acgagggaag tacccaagca gccacttctt ctaatatggc aaagacagaa
481 cataggaaag ctgctaaaca agtcgtcgat gaatatatag aaaaaatgtt gagggagatt
541 caactagata gaagaaaaca tacccaaaat gtcgccttaa acataaagtt gagcgcaatt
601 aaaacgaagt atttgcgtga attaaatgtt ttagaagaga agtcgaaaga tgagttgccg
661 tcagaaataa aagcaaagtt agacgcagct tttgagaagt ttaaaaaaga tacattgaaa
721 ccaggagaaa aggtagcaga agctaagaag aaggttgaag aagctaagaa aaaagccgag
781 gatcaaaaag aagaagatcg tcgtaactac ccaaccaata cttacaaaac gcttgaactt
841 gaaattgctg agttcgatgt gaaagttaaa gaagcggagc ttgaactagt aaaagaggaa
901 gctaaagaat ctcgaaacga gggcacaatt aagcaagcaa aagagaaagt tgagagtaaa
961 aaagctgagg ctacaaggtt agaaaacatc aagacagatc gtaaaaaagc agaagaagaa
1021 gctaaacgaa aagcagatgg taagttgaag gaagctaatg tagcgacttc agatcaaggt
1081 aaaccaaagg ggcgggcaaa acgaggagtt cctggagagc tagcaacacc tgataaaaaa
1141 gaaaatgatg cgaagtcttc agattctagc gtaggtgaag aaactcttcc aagctcatcc
1201 ctgaaatcag gaaaaaaggt agcagaagct gagaagaagg ttgaagaagc tgagaaaaaa
1261 gccaaggatc aaaaagaaga agatcgccgt aactacccaa ccaatactta caaaacgctt
1321 gaccttgaaa ttgctgagtc cgatgtgaaa gttaaagaag cggagcttga actagtaaaa
1381 gaggaagcta aggaacctcg agacgaggaa aaaattaagc aagcaaaagc gaaagttgag
1441 agtaaaaaag ctgaggctac aaggttagaa aacatcaaga cagatcgtaa aaaagcagaa
1501 gaagaagcta aacgaaaagc agcagaagaa gataaagtta aagaaaaacc agctgaacaa
1561 ccacaaccag cgccggctac tcaaccagaa aaaccagctc caaaaccaga gaagccagct
1621 gaacaaccaa aagcagaaaa aacagatgat caacaagctg aagaagacta tgctcgtaga
1681 tcagaagaag aatataatcg cttgactcaa cagcaaccgc caaaaactga aaaaccagca
1741 caaccatcta ctccaaaaac aggctggaaa caagaaaacg gtatgtggta cttctacaat
1801 actgatggtt caatggcaac aggatggctc caaaacaacg gttcatggta ctatctaaac
1861 gctaatggtg ctatggcgac aggatggctc caaaacaatg gttcatggta ctatctaaac
1921 gctaatggtt caatggcaac aggatggctc caaaacaatg gttcatggta ctacctaaac
1981 gctaatggtg ctatggcgac aggatggctc caatacaatg gttcatggta ctacctaaac
2041 agcaatggcg ctatggcgac aggatggctc caatacaatg gctcatggta ctacctcaac
2101 gctaatggtg atatggcgac aggatggctc caaaacaacg gttcatggta ctacctcaac
2161 gctaatggtg atatggcgac aggatggctc caatacaacg gttcatggta ttacctcaac
2221 gctaatggtg atatggcgac aggttgggtg aaagatggan atacctggta ctatcttaaa
2281 gcatcaggtg ctatgaaagc aagccaatgg ttcaaagtat cagataaatg gtactatgtc
2341 aatggctcag gtgcccttgc agtcaacaca actgtagatg gctatggagt caatgccaat
2401 ggtgaatggg taaactaaac ctaatataac tagttaatac tgacttcctg taagaacttt
2461 ttaaagtatt ccctacaaat accatatcct ttcagtagat aatataccct tgtaggaagt
2521 ttagattaaa aaataactct gtaatctcta gccggattta tagcgctaga gactacggag
2581 tttttttgat gaggaaagaa tggcggcatt caagagactc tttaagagag ttacgggttt
2641 taaactatta agccttctcc aattgcaaga gggcttcaat ctctgctagg gtgctagctt
2701 gcgaaatggc tccacggagt ttngc
配列番号3から転写したアミノ酸配列(配列番号4)−PspCN配列(アミノ酸37
〜140)を太字(本明細書では下線)で示す:
MFASKSERKVHYSIRKFSIGVASVAVASLVMGSVVHATENEGSTQAATSSNMAKTEHRKAAKQVVDEYIEKMLREIQLDR
RKHTQNVALNIKLSAIKTKYLRELNVLEEKSKDELPSEIKAKLDAAFEKFKKDTLKPGEKVAEAKKKVEEAKKKAEDQKE
EDRRNYPTNTYKTLELEIAEFDVKVKEAELELVKEEAKESRNEGTIKQAKEKVESKKAEATRLENIKTDRKKAEEEAKRK
ADGKLKEANVATSDQGKPKGRAKRGVPGELATPDKKENDAKSSDSSVGEETLPSSSLKSGKKVAEAEKKVEEAEKKAKDQ
KEEDRRNYPTNTYKTLDLEIAESDVKVKEAELELVKEEAKEPRDEEKIKQAKAKVESKKAEATRLENIKTDRKKAEEEAK
RKAAEEDKVKEKPAEQPQPAPATQPEKPAPKPEKPAEQPKAEKTDDQQAEEDYARRSEEEYNRLTQQQPPKTEKPAQPST
PKTGWKQENGMWYFYNTDGSMATGWLQNNGSWYYLNANGAMATGWLQNNGSWYYLNANGSMATGWLQNNGSWYYLNANGA
MATGWLQYNGSWYYLNSNGAMATGWLQYNGSWYYLNANGDMATGWLQNNGSWYYLNANGDMATGWLQYNGSWYYLNANGD
MATGWVKDGXTWYYLKASGAMKASQWFKVSDKWYYVNGSGALAVNTTVDGYGVNANGEWVN
PspCNの発現に用いた合成コドン最適化DNA配列を以下に示す(配列番号5):
GCAACCGAAAATGAAGGTAGCACCCAGGCAGCAACCAGCAGCAATATGGCAAAAACCGAACATCGTAAAGCAGCCAAACA
GGTTGTGGATGAGTATATCGAAAAAATGCTGCGTGAAATTCAGCTGGATCGTCGTAAACATACCCAGAATGTTGCACTGA
ACATTAAACTGAGCGCCATCAAAACCAAATATCTGCGTGAACTGAATGTGCTGGAAGAGAAAAGCAAAGATGAACTGCCG
AGCGAAATTAAAGCAAAACTGGATGCAGCCTTTGAAAAATTCAAAAAAGATACCCTGAAACCGGGTGAGAAATAA
ヒトCFHアミノ酸配列−シグナルペプチド下線−未処理形態(配列番号6):
10 20 30 40 50 60
MRLLAKIICL MLWAICVAED CNELPPRRNT EILTGSWSDQ TYPEGTQAIY KCRPGYRSLG

70 80 90 100 110 120
NVIMVCRKGE WVALNPLRKC QKRPCGHPGD TPFGTFTLTG GNVFEYGVKA VYTCNEGYQL

130 140 150 160 170 180
LGEINYRECD TDGWTNDIPI CEVVKCLPVT APENGKIVSS AMEPDREYHF GQAVRFVCNS

190 200 210 220 230 240
GYKIEGDEEM HCSDDGFWSK EKPKCVEISC KSPDVINGSP ISQKIIYKEN ERFQYKCNMG

250 260 270 280 290 300
YEYSERGDAV CTESGWRPLP SCEEKSCDNP YIPNGDYSPL RIKHRTGDEI TYQCRNGFYP

310 320 330 340 350 360
ATRGNTAKCT STGWIPAPRC TLKPCDYPDI KHGGLYHENM RRPYFPVAVG KYYSYYCDEH

370 380 390 400 410 420
FETPSGSYWD HIHCTQDGWS PAVPCLRKCY FPYLENGYNQ NYGRKFVQGK SIDVACHPGY

430 440 450 460 470 480
ALPKAQTTVT CMENGWSPTP RCIRVKTCSK SSIDIENGFI SESQYTYALK EKAKYQCKLG

490 500 510 520 530 540
YVTADGETSG SITCGKDGWS AQPTCIKSCD IPVFMNARTK NDFTWFKLND TLDYECHDGY

550 560 570 580 590 600
ESNTGSTTGS IVCGYNGWSD LPICYERECE LPKIDVHLVP DRKKDQYKVG EVLKFSCKPG

610 620 630 640 650 660
FTIVGPNSVQ CYHFGLSPDL PICKEQVQSC GPPPELLNGN VKEKTKEEYG HSEVVEYYCN

670 680 690 700 710 720
PRFLMKGPNK IQCVDGEWTT LPVCIVEEST CGDIPELEHG WAQLSSPPYY YGDSVEFNCS

730 740 750 760 770 780
ESFTMIGHRS ITCIHGVWTQ LPQCVAIDKL KKCKSSNLII LEEHLKNKKE FDHNSNIRYR

790 800 810 820 830 840
CRGKEGWIHT VCINGRWDPE VNCSMAQIQL CPPPPQIPNS HNMTTTLNYR DGEKVSVLCQ

850 860 870 880 890 900
ENYLIQEGEE ITCKDGRWQS IPLCVEKIPC SQPPQIEHGT INSSRSSQES YAHGTKLSYT

910 920 930 940 950 960
CEGGFRISEE NETTCYMGKW SSPPQCEGLP CKSPPEISHG VVAHMSDSYQ YGEEVTYKCF

970 980 990 1000 1010 1020
EGFGIDGPAI AKCLGEKWSH PPSCIKTDCL SLPSFENAIP MGEKKDVYKA GEQVTYTCAT

1030 1040 1050 1060 1070 1080
YYKMDGASNV TCINSRWTGR PTCRDTSCVN PPTVQNAYIV SRQMSKYPSG ERVRYQCRSP

1090 1100 1110 1120 1130 1140
YEMFGDEEVM CLNGNWTEPP QCKDSTGKCG PPPPIDNGDI TSFPLSVYAP ASSVEYQCQN

1150 1160 1170 1180 1190 1200
LYQLEGNKRI TCRNGQWSEP PKCLHPCVIS REIMENYNIA LRWTAKQKLY SRTGESVEFV

1210 1220 1230
CKRGYRLSSR SHTLRTTCWD GKLEYPTCAK R

Claims (9)

  1. その表面が、補体因子H(CFH)に結合し、これにより未結合CFHと比較して、結合CFHによる向上したC3dおよびC3bの結合を誘導することができる組換えタンパク質で少なくとも部分的にコーティングされ、前記組み換えタンパク質が、CFHの補体制御タンパク質(CCP)8〜10内でCFHに結合し、
    前記タンパク質が、配列:
    ATENEGSTQAATSSNMAKTEHRKAAKQVVDEYIEKMLREIQLDRRKHTQNVALNIKLSAIKTKYLRELNVLEEKSKDELPSEIKAKLDAAFEKFKKDTLKPGEK(配列番号1)、もしくはその機能的変異体もしくは断片;
    KQVVDEYIEKMLREIQLDRRKHTQNVALNIKLSAIKTKYLRELNVLEEKSKDELPSEIKAKLDAAFEKFKKDTLKPGEK(配列番号2)、もしくはその機能的変異体もしくは断片;もしくは
    ATENEGATQVPTSSNRANESQAEQGEQPKKLDSERDKARKEVEEYVKKIVGESYAKSTKKRHTITVALVNELNNIKNEYLNKIVESTSESQLQILMMESRSKVDEAVSKFEKDSSSSSSSDSSTKPEASDTAKPNKPTEPGEK(配列番号9)、もしくはその機能的変異体もしくは断片;に対して少なくとも90%の類似性を有するポリペプチド配列を含む、または
    PspC、もしくはその機能的変異体の少なくともアミノ酸68〜136を含む、医療機器。
  2. 機器(すなわち体組織および/または体液と接触するもの)の外面の実質的にすべてが前記タンパク質でコーティングされた、請求項1に記載の医療機器。
  3. 前記医療機器が、埋め込み型医療機器、マイクロカプセル、ステント、血管グラフト、整形外科用インプラント、ペースメーカー、及び体外循環装置である、請求項1又は2に記載の医療機器。
  4. 前記機器が、CFHに結合した前記組み換えタンパク質の複合体でコーティングされた、請求項1〜3のいずれか1項に記載の医療機器。
  5. 前記タンパク質が、70〜150個のアミノ酸長である、PspCの断片、またはその変異体を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の医療機器。
  6. 前記組み換えタンパク質が、CFHに結合したタンパク質を含む複合体であり、CFHがCFH単独で用いられる構造より活性な構造で保持される、請求項1〜5のいずれか1項に記載の医療機器。
  7. −医療機器を用意するステップ;
    −補体因子H(CFH)に結合し、これにより未結合CFHと比較して、結合CFHによる向上したC3dおよびC3bの結合を誘導することができる組換えタンパク質を用意するステップ、ここで前記組み換えタンパク質が、CFHの補体制御タンパク質(CCP)8〜10内でCFHに結合する;および
    −前記タンパク質を医療機器の表面の少なくとも一部に結合させるステップ
    を含み、
    前記タンパク質が、配列:
    ATENEGSTQAATSSNMAKTEHRKAAKQVVDEYIEKMLREIQLDRRKHTQNVALNIKLSAIKTKYLRELNVLEEKSKDELPSEIKAKLDAAFEKFKKDTLKPGEK(配列番号1)、もしくはその機能的変異体もしくは断片;
    KQVVDEYIEKMLREIQLDRRKHTQNVALNIKLSAIKTKYLRELNVLEEKSKDELPSEIKAKLDAAFEKFKKDTLKPGEK(配列番号2)、もしくはその機能的変異体もしくは断片;もしくは
    ATENEGATQVPTSSNRANESQAEQGEQPKKLDSERDKARKEVEEYVKKIVGESYAKSTKKRHTITVALVNELNNIKNEYLNKIVESTSESQLQILMMESRSKVDEAVSKFEKDSSSSSSSDSSTKPEASDTAKPNKPTEPGEK(配列番号9)、もしくはその機能的変異体もしくは断片;に対して少なくとも90%の類似性を有するポリペプチド配列を含む、または
    PspC、もしくはその機能的変異体の少なくともアミノ酸68〜136を含む医療機器の処理方法。
  8. 補体因子H(CFH)に結合し、これにより未結合CFHと比較して、結合CFHによる向上したC3dおよびC3bの結合を誘導することができ、前記組み換えタンパク質が、CFHの補体制御タンパク質(CCP)8〜10内でCFHに結合し、
    前記タンパク質が、配列:
    ATENEGSTQAATSSNMAKTEHRKAAKQVVDEYIEKMLREIQLDRRKHTQNVALNIKLSAIKTKYLRELNVLEEKSKDELPSEIKAKLDAAFEKFKKDTLKPGEK(配列番号1)、もしくはその機能的変異体もしくは断片;
    KQVVDEYIEKMLREIQLDRRKHTQNVALNIKLSAIKTKYLRELNVLEEKSKDELPSEIKAKLDAAFEKFKKDTLKPGEK(配列番号2)、もしくはその機能的変異体もしくは断片;もしくは
    ATENEGATQVPTSSNRANESQAEQGEQPKKLDSERDKARKEVEEYVKKIVGESYAKSTKKRHTITVALVNELNNIKNEYLNKIVESTSESQLQILMMESRSKVDEAVSKFEKDSSSSSSSDSSTKPEASDTAKPNKPTEPGEK(配列番号9)、もしくはその機能的変異体もしくは断片;に対して少なくとも90%の類似性を有するポリペプチド配列を含む、または
    PspC、もしくはその機能的変異体の少なくともアミノ酸68〜136を含む、表面上に固定された組換えタンパク質。
  9. 前記表面が、ビーズ、容器、医療機器、マイクロカプセル、または生物学的組織の表面である、請求項8に記載の組み換えタンパク質。
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