JP7198489B2 - Phosphorylated SARM1, antibody, SARM1 phosphorylation inhibitor, preventive or therapeutic drug for neurodegenerative disease, screening method, SARM1 variant and use - Google Patents

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Description

本発明は、リン酸化SARM1、抗体、SARM1リン酸化阻害剤、神経変性疾患の予防又は治療薬、スクリーニング方法、SARM1改変体及び使用に関する。 The present invention relates to phosphorylated SARM1, antibodies, SARM1 phosphorylation inhibitors, preventive or therapeutic agents for neurodegenerative diseases, screening methods, SARM1 variants and uses.

SARM1(Sterile alpha and TIR motif-containing protein 1)はミトコンドリア移行シグナルをもつTIRアダプタータンパク質の1つで、724アミノ酸からなっている。SARM1は主に神経系の細胞に発現が強く (非特許文献1)、虚血性の神経細胞死や神経軸索変性の原因分子となることが報告されている (非特許文献2、3)。この神経細胞死はSARM1をノックアウトすることによって著しく抑制できることから、SARM1を標的とした薬剤があれば神経細胞死を抑制し、パーキンソン病や筋萎縮性側索硬化症(ALS)など様々な神経変性疾患の治療に応用できると考えられている(特許文献1)。しかしSARM1を標的とした薬剤は現在存在しない。 SARM1 (Sterile alpha and TIR motif-containing protein 1) is one of the TIR adapter proteins with mitochondrial translocation signals and consists of 724 amino acids. SARM1 is strongly expressed mainly in cells of the nervous system (Non-Patent Document 1), and is reported to be a causative molecule for ischemic neuronal cell death and nerve axonal degeneration (Non-Patent Documents 2 and 3). Since this neuronal cell death can be significantly suppressed by knocking out SARM1, drugs that target SARM1 can suppress neuronal cell death, leading to various neurodegenerative diseases such as Parkinson's disease and amyotrophic lateral sclerosis (ALS). It is believed that it can be applied to the treatment of diseases (Patent Document 1). However, there are currently no drugs targeting SARM1.

特許文献2~5は、CDK8又はCDK19の阻害剤ががんの治療に有効であることを開示している。 Patent Documents 2 to 5 disclose that inhibitors of CDK8 or CDK19 are effective in treating cancer.

US20120328629US20120328629 WO2015/159937WO2015/159937 特表2016-501845Special table 2016-501845 特表2016-503408special table 2016-503408 特表2015-506376special table 2015-506376

J Exp Med, 204(9), 2007J Exp Med, 204(9), 2007 Science, 337(6093), 2012Science, 337(6093), 2012 J Neurosci, 33(33), 2013J Neurosci, 33(33), 2013

本発明は、SARM1の機能を抑制し、神経変性疾患を予防又は治療することを目的とする。 An object of the present invention is to prevent or treat neurodegenerative diseases by suppressing the function of SARM1.

本発明者は細胞内でのSARM1の変化や機能を解析し、SARM1がミトコンドリア呼吸鎖複合体Vに作用することによってATP合成を阻害し、細胞死を誘導することを見出した。またc-Jun N-terminal kinase (JNK)がSARM1の54番目、548番目及び622番目からなる群から選ばれる少なくとも1種のセリン残基をリン酸化することでSARM1を活性化することを見出した。SARM1の54番目、548番目及び622番目からなる群から選ばれる少なくとも1種のセリン残基のリン酸化を検出する方法を開発することで、SARM1の活性状態の確認や阻害剤開発に利用していくことが可能になる。本発明者は、さらにSARM1の中にあるARMドメイン、SAMドメイン、TIRドメインを含む領域を用いることで54番目、548番目及び622番目からなる群から選ばれる少なくとも1種のセリン残基のリン酸化を感度よく検出する方法を開発した。また本検出方法を用いて、SARM1の阻害剤を見出した。 The present inventor analyzed changes and functions of SARM1 in cells and found that SARM1 inhibits ATP synthesis and induces cell death by acting on mitochondrial respiratory chain complex V. We also found that c-Jun N-terminal kinase (JNK) activates SARM1 by phosphorylating at least one serine residue selected from the group consisting of 54th, 548th and 622nd positions of SARM1. . By developing a method for detecting phosphorylation of at least one serine residue selected from the group consisting of 54th, 548th and 622nd SARM1, it can be used to confirm the active state of SARM1 and to develop inhibitors. It becomes possible to go. The present inventors further phosphorylated at least one serine residue selected from the group consisting of 54th, 548th and 622nd by using a region containing the ARM domain, SAM domain, and TIR domain in SARM1 We have developed a method for sensitive detection of Using this detection method, we also discovered a SARM1 inhibitor.

本発明は、以下のリン酸化SARM1、抗体、SARM1リン酸化阻害剤、神経変性疾患の予防又は治療薬、スクリーニング方法、SARM1改変体及び使用を提供するものである。
項1. SARM1(Sterile alpha and TIR motif-containing protein 1)の54位、548位及び622位からなる群から選ばれる少なくとも1種のSer残基がリン酸化された、リン酸化SARM1。
項2. SARM1がヒト由来である、項1に記載のリン酸化SARM1。
項3. SARM1の54位、548位又は622位のリン酸化Ser残基を特異的に認識し、SARM1の54位、548位及び622位の非リン酸化Ser残基を認識しない、抗リン酸化SARM1抗体。
項4. サイクリン依存性キナーゼ8(CDK8)、サイクリン依存性キナーゼ19(CDK19)及びJNKからなる群から選ばれる少なくとも1種の阻害剤を有効成分とするSARM1リン酸化阻害剤。
項5. サイクリン依存性キナーゼ8(CDK8)、サイクリン依存性キナーゼ19(CDK19)及びJNKからなる群から選ばれる少なくとも1種の阻害剤を有効成分とする神経変性疾患の予防又は治療薬。
項6. 抗SARM1抗体、SARM1のデコイペプチド及びアンタゴニストからなる群から選ばれるSARM1阻害剤を有効成分とする、神経変性疾患の予防又は治療薬。
項7. 抗SARM1抗体が、SARM1の54位、548位又は622位のリン酸化を抑制可能な非リン酸化SARM1に対する抗体またはSARM1の54位、548位又は622位のリン酸化Ser残基を特異的に認識し、SARM1の54位、548位及び622位の非リン酸化Ser残基を認識しない抗リン酸化SARM1抗体である、項6に記載の神経変性疾患の予防又は治療薬。
項8. SARM1のデコイペプチドがSARM1のSer54、Ser548又はSer622を含む断片ペプチドまたはその修飾体である、項6に記載の神経変性疾患の予防又は治療薬。
項9. 神経変性疾患がパーキンソン病、筋萎縮性側索硬化症(ALS)、多発性硬化症、ニューロパチー及びアルツハイマー病からなる群から選ばれる項5~8のいずれか1項に記載の神経変性疾患の予防又は治療薬。
項10. SARM1の54位、548位及び622位からなる群から選ばれる少なくとも1種のSer残基のリン酸化を検出する工程を含む、神経変性疾患の予防又は治療薬のスクリーニング方法。
項11. SARM1の54位、548位及び622位からなる群から選ばれる少なくとも1種のSer残基のリン酸化を検出する工程を含む、SARM1阻害剤のスクリーニング方法。
項12. ヒトSARM1の54番目、548番目及び622番目からなる群から選ばれる少なくとも1種に相当するSerがGlu又はAspで置換されたSARM1改変体。
項13. 神経変性疾患のモデル細胞又はモデル動物の作成のための項12に記載のSARM1改変体の使用。
The present invention provides the following phosphorylated SARM1, antibodies, SARM1 phosphorylation inhibitors, preventive or therapeutic agents for neurodegenerative diseases, screening methods, SARM1 variants and uses.
Section 1. Phosphorylated SARM1 in which at least one Ser residue selected from the group consisting of positions 54, 548 and 622 of SARM1 (Sterile alpha and TIR motif-containing protein 1) is phosphorylated.
Section 2. Item 2. The phosphorylated SARM1 according to Item 1, wherein SARM1 is derived from human.
Item 3. An anti-phosphorylated SARM1 antibody that specifically recognizes phosphorylated Ser residues at positions 54, 548 and 622 of SARM1 and does not recognize non-phosphorylated Ser residues at positions 54, 548 and 622 of SARM1.
Section 4. A SARM1 phosphorylation inhibitor comprising, as an active ingredient, at least one inhibitor selected from the group consisting of cyclin-dependent kinase 8 (CDK8), cyclin-dependent kinase 19 (CDK19) and JNK.
Item 5. A prophylactic or therapeutic agent for neurodegenerative diseases, comprising at least one inhibitor selected from the group consisting of cyclin-dependent kinase 8 (CDK8), cyclin-dependent kinase 19 (CDK19) and JNK as an active ingredient.
Item 6. A prophylactic or therapeutic agent for neurodegenerative diseases, comprising as an active ingredient a SARM1 inhibitor selected from the group consisting of anti-SARM1 antibodies, SARM1 decoy peptides and antagonists.
Item 7. Anti-SARM1 antibody specifically recognizes the phosphorylated Ser residue at position 54, 548 or 622 of SARM1 or an antibody against non-phosphorylated SARM1 capable of suppressing phosphorylation at position 54, 548 or 622 of SARM1 7. The preventive or therapeutic drug for neurodegenerative diseases according to Item 6, which is an anti-phosphorylated SARM1 antibody that does not recognize non-phosphorylated Ser residues at positions 54, 548 and 622 of SARM1.
Item 8. Item 7. The prophylactic or therapeutic drug for neurodegenerative diseases according to Item 6, wherein the SARM1 decoy peptide is a fragment peptide containing Ser54 , Ser548 or Ser622 of SARM1 or a modification thereof.
Item 9. Prevention of neurodegenerative disease according to any one of items 5 to 8, wherein the neurodegenerative disease is selected from the group consisting of Parkinson's disease, amyotrophic lateral sclerosis (ALS), multiple sclerosis, neuropathy and Alzheimer's disease. or therapeutic agents.
Item 10. A method of screening for a preventive or therapeutic agent for neurodegenerative diseases, comprising detecting phosphorylation of at least one Ser residue selected from the group consisting of positions 54, 548 and 622 of SARM1.
Item 11. A method of screening for a SARM1 inhibitor, comprising detecting phosphorylation of at least one Ser residue selected from the group consisting of positions 54, 548 and 622 of SARM1.
Item 12. A SARM1 variant in which Ser corresponding to at least one selected from the group consisting of positions 54, 548 and 622 of human SARM1 is substituted with Glu or Asp.
Item 13. 13. Use of the SARM1 variant according to item 12 for the creation of model cells or animal models of neurodegenerative diseases.

本発明はSARM1の54番目、548番目及び622番目からなる群から選ばれる少なくとも1種のセリン残基のリン酸化と細胞生存率を測定することによって、SARM1の活性状態の検出及び神経細胞死抑制効果のある物質を探索することが可能な技術である。SARM1は虚血性の神経細胞死や神経軸索変性の原因分子となることが報告されており、SARM1の阻害剤を開発すれば神経細胞死や軸索変性が原因で起こるパーキンソン病やALSなど様々な神経変性疾患の治療に応用できる。これまではSARM1の細胞内での活性状態を測定できる技術が存在しなかったので、SARM1を標的とした薬剤は開発できなかった。本発明によってSARM1のリン酸化を指標にしたSARM1阻害剤のスクリーニングが可能になる。本発明ではSARM1の中に含まれるARMドメイン(28~405aa)、SAMドメイン(406~550aa)、TIRドメイン(551~724aa)、或いは54番目、548番目又は622番目のSer残基を含むその断片をリン酸化解析に用いることによって高感度かつ簡便にSARM1セリン54番目、548番目又は622番目のリン酸化を検出できるようになった。TIRドメインとして、S622、TIRのBB-loop及びDD-loop構造を含むコア領域(D594~E670 aa)を使用してもよい(図10B)。 The present invention detects the activation state of SARM1 and suppresses neuronal cell death by measuring the phosphorylation of at least one serine residue selected from the group consisting of 54th, 548th and 622nd positions of SARM1 and cell viability. It is a technology that can search for effective substances. It has been reported that SARM1 is a causative molecule of ischemic neuronal death and neuroaxonal degeneration. It can be applied to the treatment of various neurodegenerative diseases. Until now, there was no technology that could measure the intracellular activity state of SARM1, so it was not possible to develop drugs that target SARM1. The present invention enables screening of SARM1 inhibitors using SARM1 phosphorylation as an indicator. In the present invention, the ARM domain (28-405aa), SAM domain (406-550aa), TIR domain (551-724aa) contained in SARM1, or a fragment thereof containing the 54th, 548th or 622nd Ser residue was used for phosphorylation analysis, it became possible to detect phosphorylation of SARM1 serine 54th, 548th or 622nd with high sensitivity and simplicity. As a TIR domain, the core region (D594-E670 aa) containing S622, the BB-loop and DD-loop structures of TIR may be used (Fig. 10B).

またSARM1をリン酸化するJNK1、JNK2、JNK3およびSARM1のリン酸化を増強するCDK19、CDK8を見出したので、これらリン酸化酵素の阻害剤は有望な神経細胞死抑制剤の候補となる。また神経変性疾患患者由来iPS細胞から分化誘導した神経細胞などを用いてSARM1のセリン54番目、548番目及び622番目からなる群から選ばれる少なくとも1種のセリン残基のリン酸化状態を解析することによって、病気の進行度などの評価に応用できる。 In addition, we found JNK1, JNK2, and JNK3 that phosphorylate SARM1, and CDK19 and CDK8 that enhance SARM1 phosphorylation. Also, analyzing the phosphorylation state of at least one serine residue selected from the group consisting of 54th, 548th, and 622nd serines of SARM1 using neurons differentiated from iPS cells derived from neurodegenerative disease patients. Therefore, it can be applied to the evaluation of the progress of the disease.

SARM1の発現抑制条件下でのストレス誘導性細胞死率の測定Measurement of stress-induced cell death under SARM1 suppression conditions SARM1のミトコンドリア呼吸阻害による細胞死誘導Cell death induction by SARM1 inhibition of mitochondrial respiration SARM1のセリン548番のリン酸化Phosphorylation of SARM1 at Serine 548 CDK19、CDK8によるSARM1のリン酸化及び活性制御Phosphorylation and activity regulation of SARM1 by CDK19 and CDK8 リン酸化を指標にしたSARM1阻害剤の開発Development of SARM1 inhibitors using phosphorylation as an index JNKによるSARM1のリン酸化Phosphorylation of SARM1 by JNK SARM1-Ser548リン酸化検出を利用したSARM1リン酸化阻害剤のスクリーニング法Screening method for SARM1 phosphorylation inhibitors using SARM1-Ser 548 phosphorylation detection SARM1-Ser54、Ser548、Ser622のリン酸化Phosphorylation of SARM1-Ser 54 , Ser 548 , Ser 622 SARM1のリン酸化による結合タンパク質の変化Changes in binding proteins upon phosphorylation of SARM1 SAMドメイン、TIRドメインを利用したSARM1結合物質のスクリーニング法Screening method for SARM1-binding substances using SAM domain and TIR domain

本明細書において、SARM1はミトコンドリアに局在する724アミノ酸からなるタンパク質であり、ミトコンドリア局在配列、ARM、SAM、TIRの各ドメインを有する(図2A)。 As used herein, SARM1 is a 724-amino acid protein that localizes to mitochondria, and has a mitochondrial localization sequence, ARM, SAM, and TIR domains (Fig. 2A).

ヒトSARM1のアミノ酸配列を配列番号1に示す。ヒトSARM1のpIは6.1であり、分子量は79388である。 The amino acid sequence of human SARM1 is shown in SEQ ID NO:1. Human SARM1 has a pI of 6.1 and a molecular weight of 79,388.

SARM1には多数のリン酸化可能なThr残基、Ser残基があるが、本発明者はSer54、Ser548及びSer622、好ましくはSer548及びSer622がリン酸化部位であることを見出した。Ser54、Ser548及びSer622からなる群から選ばれる少なくとも1種、好ましくはSer548及び/又はSer622がリン酸化されることでSARM1は活性化され、ミトコンドリア呼吸を阻害し、細胞死を誘導するので、Ser54、Ser548及びSer622からなる群から選ばれる少なくとも1種、好ましくはSer548及び/又はSer622のリン酸化を阻害することで、ミトコンドリア呼吸の阻害が解除され、神経細胞死の誘導を抑制できる。したがって、Ser54、Ser548及びSer622からなる群から選ばれる少なくとも1種、好ましくはSer548及び/又はSer622のリン酸化阻害物質は、神経変性疾患の予防又は治療剤として有用である。Although SARM1 has a large number of phosphorylatable Thr and Ser residues, the present inventors found that Ser 54 , Ser 548 and Ser 622 , preferably Ser 548 and Ser 622 , are phosphorylation sites. . At least one selected from the group consisting of Ser 54 , Ser 548 and Ser 622 , preferably Ser 548 and/or Ser 622 is phosphorylated to activate SARM1, inhibit mitochondrial respiration, and induce cell death. Therefore, by inhibiting phosphorylation of at least one selected from the group consisting of Ser 54 , Ser 548 and Ser 622 , preferably Ser 548 and / or Ser 622 , the inhibition of mitochondrial respiration is released and neuronal cell death can suppress the induction of Therefore, at least one selected from the group consisting of Ser 54 , Ser 548 and Ser 622 , preferably a phosphorylation inhibitor of Ser 548 and/or Ser 622 is useful as a preventive or therapeutic agent for neurodegenerative diseases.

神経変性疾患としては、パーキンソン病、筋萎縮性側索硬化症(ALS)、多発性硬化症及びアルツハイマー病が挙げられ、特にパーキンソン病、筋萎縮性側索硬化症(ALS)が挙げられる。 Neurodegenerative diseases include Parkinson's disease, amyotrophic lateral sclerosis (ALS), multiple sclerosis and Alzheimer's disease, especially Parkinson's disease, amyotrophic lateral sclerosis (ALS).

本発明者は、SARM1のリン酸化がサイクリン依存性キナーゼ8(CDK8)及び/又はサイクリン依存性キナーゼ19(CDK19)、さらにJNK(JNK-1、JNK-2、JNK-3、特にJNK-3)により行われることを見出した。CDK8とCDK19の一方又は両方(好ましくは両方)、JNK(JNK-1、JNK-2、JNK-3、特にJNK-3)を阻害することで、SARM1の活性化を抑制することができ、神経細胞死を抑制し、神経変性疾患を予防又は治療することができる。神経細胞は、細胞死後にCDK8とCDK19の一方又は両方(好ましくは両方)、さらにJNK(JNK-1、JNK-2、JNK-3、特にJNK-3)を阻害しても再生しないので、CDK8及び/又はCDK19、さらにJNK(JNK-1、JNK-2、JNK-3、特にJNK-3)の阻害剤は、神経変性疾患の予防もしくは進行を止めるか遅らせるのに有用である。また、軸索変性の場合には、本発明の神経変性疾患の予防又は治療薬で再生可能である。 The inventors have found that phosphorylation of SARM1 is associated with cyclin-dependent kinase 8 (CDK8) and/or cyclin-dependent kinase 19 (CDK19), as well as JNK (JNK-1, JNK-2, JNK-3, especially JNK-3). I found that it is done by By inhibiting one or both of CDK8 and CDK19 (preferably both) and JNK (JNK-1, JNK-2, JNK-3, especially JNK-3), SARM1 activation can be suppressed, resulting in neuronal It can suppress cell death and prevent or treat neurodegenerative diseases. Neurons do not regenerate after cell death even if one or both of CDK8 and CDK19 (preferably both) and JNK (JNK-1, JNK-2, JNK-3, especially JNK-3) are inhibited. and/or inhibitors of CDK19, as well as JNKs (JNK-1, JNK-2, JNK-3, especially JNK-3), are useful for preventing or halting or slowing the progression of neurodegenerative diseases. In the case of axonal degeneration, it can be regenerated with the preventive or therapeutic drug for neurodegenerative diseases of the present invention.

JNKによるSARM1のリン酸化モチーフを以下に示す。
Ser54: REVSPGAG
Ser548: MLHSPLPC
Ser622: LVLSPGAL
また、神経変性疾患は、抗SARM1抗体、SARM1のデコイペプチド及びアンタゴニストからなる群から選ばれるSARM1阻害剤により予防又は治療することができる。SARM1のデコイペプチドとしては、SARM1のSer54、Ser548又はSer622を含む断片ペプチドまたはその修飾体が挙げられる。修飾体は、N末端のアミノ基がアシル化(アセチル化、プロピオニル化など)、アルキル化(メチル化、エチル化など)されたもの、C末端のカルボキシル基がエステル化、アミド化されたものが挙げられる。このようなデコイペプチドは配列番号1のヒトSARM1のアミノ酸配列から当業者であれば容易に設計できる。SARM1のアンタゴニストとしては、SAMドメイン(分子量約17000)、ARMドメイン(分子量約40000)、TIRドメイン(分子量約19000)が挙げられるが、より低分子量のアンタゴニストであってもよい。デコイペプチドはSARM1のアンタゴニストに包含される。
The phosphorylation motif of SARM1 by JNK is shown below.
Ser 54 : REV S PGAG
Ser 548 : MLH S PLPC
Ser 622 : LVL S PGAL
In addition, neurodegenerative diseases can be prevented or treated with a SARM1 inhibitor selected from the group consisting of anti-SARM1 antibodies, SARM1 decoy peptides and antagonists. SARM1 decoy peptides include fragment peptides containing Ser54 , Ser548 or Ser622 of SARM1 or modifications thereof. Modifications include acylated (acetylated, propionylated, etc.) and alkylated (methylated, ethylated, etc.) amino groups at the N-terminus, and esterified and amidated carboxyl groups at the C-terminus. mentioned. Such decoy peptides can be easily designed by those skilled in the art from the amino acid sequence of human SARM1 of SEQ ID NO:1. Antagonists of SARM1 include the SAM domain (molecular weight approximately 17,000), the ARM domain (molecular weight approximately 40,000), the TIR domain (molecular weight approximately 19,000), but may also be lower molecular weight antagonists. Decoy peptides are included in SARM1 antagonists.

神経変性疾患の予防又は治療に有効である抗SARM1抗体は、SARM1の54位、548位及び622位からなる群から選ばれる少なくとも1種、好ましくは548位及び/又は622位のSer残基のリン酸化を抑制可能な非リン酸化SARM1に対する抗体またはSARM1の54位、548位及び622位からなる群から選ばれる少なくとも1種のリン酸化Ser残基を特異的に認識し、SARM1の54位、548位及び622位の非リン酸化Ser残基を認識しない抗リン酸化SARM1抗体が挙げられる。このような抗体の作製に使用可能なペプチドとしては、
RGPREVSPGAGTEVQ(Ser(S)残基がリン酸化されたペプチドは、抗リン酸化SARM1抗体の作製に使用でき、Ser(S)残基がリン酸化されていないペプチドは、SARM1のSer54のリン酸化を抑制可能な非リン酸化SARM1に対する抗体の作製に使用できる)、
AREMLHSPLPCTGGK(Ser(S)残基がリン酸化されたペプチドは、抗リン酸化SARM1抗体の作製に使用でき、Ser(S)残基がリン酸化されていないペプチドは、SARM1のSer548のリン酸化を抑制可能な非リン酸化SARM1に対する抗体の作製に使用できる)、
NFVLVLSPGALDKCM(Ser(S)残基がリン酸化されたペプチドは、抗リン酸化SARM1抗体の作製に使用でき、Ser(S)残基がリン酸化されていないペプチドは、SARM1のSer622のリン酸化を抑制可能な非リン酸化SARM1に対する抗体の作製に使用できる)
が挙げられるが、これらに限定されず、Ser54、Ser548又はSer622を含むペプチドが使用可能である。
An anti-SARM1 antibody that is effective for the prevention or treatment of neurodegenerative diseases is at least one selected from the group consisting of positions 54, 548 and 622 of SARM1, preferably Ser residues at positions 548 and/or 622. An antibody against non-phosphorylated SARM1 capable of suppressing phosphorylation or specifically recognizing at least one phosphorylated Ser residue selected from the group consisting of positions 54, 548 and 622 of SARM1, position 54 of SARM1, Examples include anti-phosphorylated SARM1 antibodies that do not recognize non-phosphorylated Ser residues at positions 548 and 622. Peptides that can be used to generate such antibodies include:
RGPREVSPGAGTEVQ (Peptides phosphorylated on the Ser(S) residue can be used to generate anti-phosphorylated SARM1 antibodies, and peptides without phosphorylation on the Ser(S) residue inhibit phosphorylation of Ser 54 of SARM1. can be used to generate antibodies against suppressible non-phosphorylated SARM1),
AREMLHSPLPCTGGK (Peptides with phosphorylated Ser(S) residues can be used to generate anti-phosphorylated SARM1 antibodies, and peptides without phosphorylated Ser(S) residues inhibit phosphorylation of Ser 548 of SARM1.) can be used to generate antibodies against suppressible non-phosphorylated SARM1),
NFVLLVLSPGALDKCM (Peptides with phosphorylated Ser(S) residues can be used to generate anti-phosphorylated SARM1 antibodies, and peptides without phosphorylated Ser(S) residues inhibit phosphorylation of Ser 622 of SARM1. can be used to generate antibodies against suppressible non-phosphorylated SARM1)
Peptides containing Ser 54 , Ser 548 or Ser 622 can be used, including but not limited to.

本明細書で、「SARM1のSer54、Ser548及びSer622からなる群から選ばれる少なくとも1種のリン酸化を抑制可能な非リン酸化SARM1に対する抗体」とは、Ser54、Ser548又はSer622を含むエピトープを認識する抗体であってもよく、Ser54、Ser548又はSer622の近傍のエピトープを認識し、抗体結合により Ser54、Ser548及びSer622からなる群から選ばれる少なくとも1種のリン酸化を抑制可能な抗体であってもよい。As used herein, "antibody against non-phosphorylated SARM1 capable of suppressing at least one phosphorylation selected from the group consisting of Ser 54 , Ser 548 and Ser 622 of SARM1" refers to an epitope containing Ser54, Ser548 or Ser622 may be an antibody that recognizes, recognizes an epitope near Ser54, Ser548 or Ser622, and can suppress phosphorylation of at least one selected from the group consisting of Ser54 , Ser548 and Ser622 by antibody binding It may be an antibody.

CDK8及び/又はCDK19の阻害剤は、例えばWO2015/159937、US20120071477、US20120071477、WO2013/116786、特表2015-506376、特表2016-503408に記載のものが挙げられ、現在公知であるか、将来見出されるCDK8及び/又はCDK19の阻害剤は全て神経変性疾患の予防又は治療剤或いはSARM1のリン酸化阻害剤/活性化阻害剤として本発明に包含される。また、SARM1のARMドメイン、SAMドメイン、TIRドメイン或いはSer54、Ser548又はSer622を含むその断片は、SARM1のリン酸化を競合的に阻害できるので、SARM1のリン酸化阻害剤/活性化阻害剤/神経変性疾患の予防又は治療剤として有用である。CDK8 and / or CDK19 inhibitors, for example, those described in WO2015 / 159937, US20120071477, US20120071477, WO2013 / 116786, JP-T-2015-506376, JP-T-2016-503408, which are currently known or discovered in the future All CDK8 and/or CDK19 inhibitors described herein are included in the present invention as prophylactic or therapeutic agents for neurodegenerative diseases or SARM1 phosphorylation inhibitors/activation inhibitors. In addition, the ARM domain, SAM domain, TIR domain of SARM1 or a fragment thereof containing Ser 54 , Ser 548 or Ser 622 can competitively inhibit the phosphorylation of SARM1. / useful as a prophylactic or therapeutic agent for neurodegenerative diseases.

JNK(JNK-1、JNK-2、JNK-3、特にJNK-3) の阻害剤は多数知られており、現在公知であるか、将来見出されるJNK(JNK-1、JNK-2、JNK-3、特にJNK-3)の阻害剤は全て神経変性疾患の予防又は治療剤或いはSARM1のリン酸化阻害剤/活性化阻害剤として本発明に包含される。 Many inhibitors of JNKs (JNK-1, JNK-2, JNK-3, especially JNK-3) are known and currently known or discovered in the future JNKs (JNK-1, JNK-2, JNK-3). 3, especially JNK-3) inhibitors are included in the present invention as prophylactic or therapeutic agents for neurodegenerative diseases or SARM1 phosphorylation inhibitors/activation inhibitors.

SARM1の54位、548位又は622位のSerをAsp(D)又はGlu(E)に置換することで、神経細胞死の誘導作用を増強することができ、SARM1の54位、548位又は622位のSerをAlaなどのリン酸化されず、かつ、酸性でないアミノ酸に置換することでSARM1の活性化を阻害し、SARM1による神経細胞死の誘導作用を軽減もしくは消失させることができる。SARM1のAsp54又はGlu54改変体、Asp548又はGlu548改変体、Asp622又はGlu622改変体は、SARM1の神経細胞死誘導作用を増強することができるので、54位、548位及び622位からなる群から選ばれる少なくとも1種のSerをAsp(D)又はGlu(E)に改変したSARM1改変体は、神経変性疾患のモデル動物又はモデル細胞を作成するのに有用である。例えば野生型SARM1遺伝子をAsp54又はGlu54改変体遺伝子、Asp548又はGlu548改変体遺伝子、Asp622又はGlu622改変体遺伝子に置換(ノックイン)した非ヒト哺乳動物/細胞、或いは、Asp54又はGlu54改変体遺伝子、Asp548又はGlu548改変体遺伝子、Asp622又はGlu622改変体遺伝子を導入したトランスジェニック非ヒト哺乳動物/細胞は、神経変性疾患のモデル動物/モデル細胞(細胞はヒトを含む)となり得る。54位、548位、622位の2種以上を改変してもよい。By substituting Ser at position 54, 548 or 622 of SARM1 with Asp (D) or Glu (E), the effect of inducing neuronal cell death can be enhanced, and position 54, 548 or 622 of SARM1 Substitution of non-phosphorylated and non-acidic amino acids such as Ala for Ser at the position inhibits SARM1 activation, and reduces or eliminates the effect of SARM1 on inducing neuronal cell death. Asp 54 or Glu 54 variant, Asp 548 or Glu 548 variant, Asp 622 or Glu 622 variant of SARM1 can enhance the neuronal cell death-inducing action of SARM1, positions 54, 548 and 622 A SARM1 variant in which at least one Ser selected from the group consisting of Asp (D) or Glu (E) has been altered is useful for preparing model animals or model cells of neurodegenerative diseases. For example, wild-type SARM1 gene is replaced (knocked in) with Asp 54 or Glu 54 variant gene, Asp 548 or Glu 548 variant gene, Asp 622 or Glu 622 variant gene (knock-in), or Asp 54 or Transgenic non-human mammals/cells into which the Glu 54 variant gene, Asp 548 or Glu 548 variant gene, Asp 622 or Glu 622 variant gene has been introduced are model animals/model cells of neurodegenerative diseases (cells are human). including). Two or more of positions 54, 548 and 622 may be modified.

哺乳動物としては、ヒト、マウス、ラット、モルモット、ハムスター、ウサギ、ヤギ、イヌ、ネコ、サル、ウシ、ブタなどが挙げられる。これら哺乳動物のSARM1の塩基配列及びアミノ酸配列は公知であるか、公知のSARM1の塩基配列から容易に遺伝子を取得し、アミノ酸配列を決定することができる。 Mammals include humans, mice, rats, guinea pigs, hamsters, rabbits, goats, dogs, cats, monkeys, cows, pigs, and the like. The nucleotide and amino acid sequences of SARM1 of these mammals are known, or the gene can be easily obtained from the known nucleotide sequence of SARM1 and the amino acid sequence determined.

本発明の抗リン酸化SARM1抗体は、Ser54、Ser548及びSer622からなる群から選ばれる少なくとも1種のリン酸化SARM1又はリン酸化Ser54及び/又はSer548及び/又はSer622を含むその断片をマウスに免疫して得られたハイブリドーマから産生されるモノクローナル抗体又はポリクローナル抗体であり、モノクローナル抗体が好ましい。以下において、「Ser54及び/又はSer548及び/又はSer622」を「Ser54/Ser548/Ser622」と略すことがある。The anti-phosphorylated SARM1 antibody of the present invention is at least one phosphorylated SARM1 selected from the group consisting of Ser 54 , Ser 548 and Ser 622 , or a fragment thereof containing phosphorylated Ser 54 and/or Ser 548 and/or Ser 622 is a monoclonal antibody or polyclonal antibody produced from a hybridoma obtained by immunizing a mouse, preferably a monoclonal antibody. Hereinafter, "Ser 54 and/or Ser 548 and/or Ser 622 " may be abbreviated as "Ser 54 /Ser 548 /Ser 622 ".

Ser54/Ser548/Ser622リン酸化SARM1又はリン酸化Ser54/Ser548/Ser622を含むその断片でマウスなどの哺乳動物に免疫した後、いくつかのハイブリドーマが得られる。その中で必要となる抗体は、Ser54/Ser548/Ser622リン酸化SARM1に反応し、非リン酸化SARM1に反応しない抗体を産生するハイブリドーマである。After immunizing mammals such as mice with Ser 54 /Ser 548 /Ser 622 phosphorylated SARM1 or fragments thereof containing phosphorylated Ser 54 /Ser 548 /Ser 622 , several hybridomas are obtained. The antibodies required therein are hybridomas that produce antibodies that react with Ser 54 /Ser 548 /Ser 622 phosphorylated SARM1 but do not react with non-phosphorylated SARM1.

本発明の抗非リン酸化SARM1抗体は、Ser54/Ser548/Ser622非リン酸化SARM1又は非リン酸化Ser54/Ser548/Ser622を含むその断片をマウスに免疫して得られたハイブリドーマから産生されるモノクローナル抗体又はポリクローナル抗体であり、モノクローナル抗体が好ましい。Ser54/Ser548/Ser622非リン酸化SARM1又は非リン酸化Ser54/Ser548/Ser622を含むその断片でマウスなどの哺乳動物に免疫した後、いくつかのハイブリドーマが得られる。その中で必要となる抗体は、Ser54/Ser548/Ser622非リン酸化SARM1に反応し、Ser54/Ser548/Ser622リン酸化SARM1に反応しない抗体を産生するハイブリドーマである。The anti-non-phosphorylated SARM1 antibody of the present invention is obtained from a hybridoma obtained by immunizing a mouse with Ser54 / Ser548 / Ser622 non-phosphorylated SARM1 or a fragment thereof containing non-phosphorylated Ser54 / Ser548 / Ser622 . Monoclonal or polyclonal antibodies are produced, with monoclonal antibodies being preferred. After immunizing a mammal such as a mouse with Ser 54 /Ser 548 /Ser 622 non-phosphorylated SARM1 or a fragment thereof containing non-phosphorylated Ser 54 /Ser 548 /Ser 622 , several hybridomas are obtained. The antibodies required therein are hybridomas that produce antibodies that react with Ser 54 /Ser 548 /Ser 622 non-phosphorylated SARM1 but not with Ser 54 /Ser 548 /Ser 622 phosphorylated SARM1.

免疫に用いられる哺乳動物には、マウス、ラット、ウサギ、ヤギ等が挙げられるが、マウスが特に好ましい。本発明の抗体を得るためには、Ser54/Ser548/Ser622リン酸化/非リン酸化SARM1またはリン酸化/非リン酸化Ser54/Ser548/Ser622を含むその断片を免疫原としてハイブリドーマを作製した後、Ser54/Ser548/Ser622リン酸化/非リン酸化SARM1に特異的に反応する抗体を産生するハイブリドーマを選択する必要がある。免疫の惹起は、通常1ng~10mgの量の免疫原を10~14日の日数を開けて1~5回に分けて投与することで行うことができる。十分な免疫後、抗体産生能を有する器官(脾臓やリンパ節)を哺乳動物から無菌的に摘出し、細胞融合時の親株とする。なお、摘出する器官としては、脾臓が最も好ましい。細胞融合のパートナーとしては、ミエローマ細胞が用いられる。ミエローマ細胞には、マウス由来、ラット由来、ヒト由来等があるが、マウス由来が好ましい。細胞融合には、ポリエチレングリコールを用いる方法、細胞電気融合法等が挙げられる。細胞融合しなかった脾臓細胞やミエローマ細胞とハイブリドーマとの選択は、例えばHATサプリメントを添加した血清培地で培養することで行うことができる。Mammals used for immunization include mice, rats, rabbits, goats and the like, with mice being particularly preferred. In order to obtain the antibody of the present invention, a hybridoma is incubated with Ser54 / Ser548 / Ser622 phosphorylated/unphosphorylated SARM1 or a fragment thereof containing phosphorylated/unphosphorylated Ser54 / Ser548 / Ser622 as an immunogen. After production, hybridomas producing antibodies specifically reactive with Ser 54 /Ser 548 /Ser 622 phosphorylated/unphosphorylated SARM1 must be selected. Immunity can be induced by administering 1 ng to 10 mg of the immunogen in 1 to 5 divided doses at intervals of 10 to 14 days. After sufficient immunization, organs having antibody-producing ability (spleen and lymph nodes) are aseptically removed from the mammal and used as a parent strain for cell fusion. The spleen is the most preferable organ to be removed. Myeloma cells are used as cell fusion partners. Myeloma cells are derived from mice, rats, humans, and the like, and are preferably derived from mice. Cell fusion includes a method using polyethylene glycol, a cell electrofusion method, and the like. Hybridomas can be selected from unfused spleen cells and myeloma cells by, for example, culturing in a serum medium supplemented with HAT supplements.

Ser54/Ser548/Ser622リン酸化/非リン酸化SARM1に特異的に結合する抗体を産生するハイブリドーマの選択は、前述の培養上清を採取し、Ser54/Ser548/Ser622リン酸化/非リン酸化SARM1またはリン酸化/非リン酸化Ser54/Ser548/Ser622を含むその断片と非リン酸化/リン酸化SARM1を固相化したEIAプレートでの直接ELISAが好ましい。直接ELISAの結果、Ser54/Ser548/Ser622リン酸化/非リン酸化SARM1またはリン酸化/非リン酸化Ser54/Ser548/Ser622を含むその断片と強く発色し、非リン酸化/リン酸化SARM1とは発色しないウエルを選択し、そのウエルの細胞をクローニングに供する。その培養上清に対応するハイブリドーマを、Ser54/Ser548/Ser622リン酸化/非リン酸化SARM1に特異的に反応する抗体を産生するハイブリドーマとして選択する。クローニングとは、抗体産生ハイブリドーマを選別し単一化する作業であり、限界希釈法、フィブリンゲル法、セルソーターを用いる方法等があるが限界希釈法が好ましい。これにより、目的とするモノクローナル抗体を産生するハイブリドーマを獲得することができる。 上記方法により得られたハイブリドーマを培養することで、培養上清中にモノクローナル抗体を得ることができる。Selection of hybridomas producing antibodies that specifically bind to Ser 54 /Ser 548 /Ser 622 phosphorylated/unphosphorylated SARM1 was performed by collecting the aforementioned culture supernatants and quantifying Ser 54 /Ser 548 /Ser 622 phosphorylated/ Direct ELISA on an EIA plate on which non-phosphorylated SARM1 or its fragment containing phosphorylated/non-phosphorylated Ser 54 /Ser 548 /Ser 622 and non-phosphorylated / phosphorylated SARM1 are immobilized is preferred. Direct ELISA results showed intense staining with Ser 54 /Ser 548 /Ser 622 phosphorylated/unphosphorylated SARM1 or its fragments containing phosphorylated/unphosphorylated Ser 54 /Ser 548 /Ser 622 and non-phosphorylated/phosphorylated A well that does not develop color with SARM1 is selected, and the cells in that well are subjected to cloning. Hybridomas corresponding to the culture supernatant are selected as hybridomas producing antibodies that specifically react with Ser 54 /Ser 548 /Ser 622 phosphorylated/unphosphorylated SARM1. Cloning is the work of selecting and singulating antibody-producing hybridomas, and includes the limiting dilution method, fibrin gel method, and method using a cell sorter, among which the limiting dilution method is preferred. Thus, hybridomas that produce the desired monoclonal antibody can be obtained. A monoclonal antibody can be obtained in the culture supernatant by culturing the hybridoma obtained by the above method.

神経変性疾患の予防又は治療薬のスクリーニング方法としては、具体的には、健常者及び神経変性疾患患者由来iPS細胞から神経細胞を誘導し、候補薬剤または溶媒対照群を添加し、その後リン酸化SARM1抗体を用いた免疫染色、ウェスタンブロッティング、MTSアッセイでSARM1リン酸化と神経細胞生存率の評価を行うことで実施可能である。或いは、神経変性疾患モデルマウスに候補薬剤または溶媒対照群を投与し、その後脳の凍結切片を作製し、リン酸化SARM1抗体、Tyrosine hydroxylase抗体(パーキンソン病モデルの場合)を用いた組織染色でSARM1リン酸化レベルと神経細胞生存率の評価を行い、神経変性疾患の予防又は治療薬をスクリーニングすることができる。 Specifically, as a screening method for preventive or therapeutic drugs for neurodegenerative diseases, neurons are induced from iPS cells derived from healthy subjects and patients with neurodegenerative diseases, candidate drugs or solvent control groups are added, and then phosphorylated SARM1 It can be performed by evaluating SARM1 phosphorylation and neuronal viability by immunostaining using antibodies, Western blotting, and MTS assay. Alternatively, a candidate drug or vehicle control group was administered to neurodegenerative disease model mice, then brain cryosections were prepared, and histological staining using phosphorylated SARM1 antibody and Tyrosine hydroxylase antibody (for Parkinson's disease model) revealed SARM1 phosphorylation. Evaluation of oxidative level and neuronal viability can be performed to screen preventive or therapeutic drugs for neurodegenerative diseases.

SARM1を発現する細胞として、HAタグ、Hisタグ、FLAGタグなどのタグを付加したSARM1と別のタグが付加されたARMドメイン、SAMドメイン、TIRドメイン、或いは、Ser54、Ser548、Ser622を含むその断片を共発現させた細胞がより好ましい。このような細胞の培養液に候補物質を添加して細胞培養を行い、SARM1のタグに対する抗体結合ビーズを用いてタグ化SARM1の免疫沈降を行い、リン酸化されているかを、本発明の抗体或いはリン酸化セリン・スレオニン検出抗体などの抗体を用いて検出することができる。本発明のスクリーニング方法では、SARM1のリン酸化を抑制する物質を目的物質として選別することができる。As cells expressing SARM1, SARM1 tagged with a tag such as HA tag, His tag, or FLAG tag, and ARM domain, SAM domain, TIR domain, or Ser 54 , Ser 548 , or Ser 622 tagged with another tag. More preferred are cells co-expressing fragments thereof containing. A candidate substance is added to the culture medium of such cells to perform cell culture, immunoprecipitation of tagged SARM1 is performed using antibody-binding beads against the SARM1 tag, and whether phosphorylation is detected by the antibody of the present invention or It can be detected using an antibody such as a phosphorylated serine/threonine detection antibody. In the screening method of the present invention, a substance that suppresses SARM1 phosphorylation can be selected as a target substance.

以下、本発明を実施例に基づいてより詳細に説明する。 The present invention will now be described in more detail based on examples.

実施例1
(1) SARM1発現抑制による神経細胞死抑制
SARM1が神経細胞死誘導に関与するか否かを確認するために、siRNAを用いた発現抑制実験を行った。ヒト神経芽腫SH-SY5Y細胞3×105個を12 ウェルプレートにまき、コントロールもしくはSARM1に対する10 μM siRNA(QIAGEN) 4 μlにトランスフェクション試薬Lipofectamine RNAiMAX(Thermo Fisher Scientific)8 μlを混合し、最終濃度20 nMでトランスフェクションを行った。48時間後に酸化ストレス試薬でパーキンソン病様症状誘発試薬として用いられる40 μM 6-ヒドロキシドーパミン(6-OHDA)、1 mM パラコート、1 μMロテノンを添加し、24時間後にヘキスト溶液(Thermo Fisher Scientific)で染色し、細胞死誘導率を測定した(図1)。コントロール群と比較して、SARM1の発現抑制は有意に細胞死を抑制した。この結果はSARM1の発現や機能を阻害することで、ストレス誘導性の神経細胞死を抑制できる可能性があることを示している。
Example 1
(1) Suppression of neuronal cell death by suppression of SARM1 expression
In order to confirm whether SARM1 is involved in the induction of neuronal cell death, an expression suppression experiment using siRNA was performed. Seed 3 x 10 5 human neuroblastoma SH-SY5Y cells in a 12-well plate, mix 4 µl of 10 µM siRNA against control or SARM1 (QIAGEN) with 8 µl of transfection reagent Lipofectamine RNAiMAX (Thermo Fisher Scientific), Transfection was performed at a concentration of 20 nM. After 48 hours, 40 μM 6-hydroxydopamine (6-OHDA), 1 mM paraquat, and 1 μM rotenone, which are used as oxidative stress reagents to induce Parkinson's disease-like symptoms, were added. After staining, the cell death induction rate was measured (Fig. 1). Compared to the control group, suppression of SARM1 expression significantly suppressed cell death. This result indicates that stress-induced neuronal cell death may be suppressed by inhibiting SARM1 expression and function.

(2) SARM1のミトコンドリア呼吸阻害による細胞死誘導
次にSARM1の細胞死誘導機構について検討を行った。SARM1がミトコンドリア移行シグナルをもつタンパク質であることから、ミトコンドリアの機能に着目して実験を行った。その結果SARM1がミトコンドリア呼吸を阻害し、ATP合成を減少させることを見出した。SARM1は724アミノ酸からなるタンパク質でミトコンドリア移行シグナル、ARMドメイン、2つのSAMドメイン、TIRドメインを有している(図2A)。それぞれのドメインの機能を解析するためにHEK293T細胞3×105個を12 ウェルプレートにまき、全長のSARM1(1~724aa)、ミトコンドリア移行シグナルを除いたΔN(28~724aa)、TIRドメインを除いたΔT(1~550aa)、ARMドメインを含むN末端側を除いたΔA(406~724aa)をコードするpDNA 2 μgをトランスフェクション試薬FuGENE-HD(Promega)4 μlと混合しトランスフェクションを行った。8時間後に細胞をはがし、96ウェルプレートに3×104個ずつ再播種を行った。トランスフェクションから48時間後にCellTiter 96 Aqueous One Solution Cell Proliferation Assay試薬(Promega)(図2B)及びCellTiter-Glo Assay試薬(Promega)(図2C)を用いて細胞生存率とATP量を測定した。コントロールと比較してSARM1は細胞生存率を減少させた。この効果はミトコンドリア移行シグナルを除くと多少緩和され(ΔN)、ΔTで完全になくなり、ΔAでは増強された。この値に相関して細胞のATP量も変化した(図2C)。これらの結果は細胞死誘導及びATP合成の阻害にはTIRドメインが重要であり、ARMドメインを含む領域はSARM1の活性を抑制するために重要であることを示唆する。同様のトランスフェクション条件の下、フラックスアナライザーXFe96(SeahorseBioscience)を用いてミトコンドリア呼吸能(図2D)を、ROS-Glo H2O2 assay(Promega)を用いて活性酸素種の1つであるH2O2の量(図2E)を測定した。ATP量と相関して、全長のSARM1やΔAはミトコンドリア呼吸能、特に予備呼吸能を減少させ、ΔTは増加させた。またH2O2の量は全長のSARM1やΔAの発現によって増加した(図2E)。これらの結果はSARM1がミトコンドリア呼吸鎖複合体に作用してミトコンドリア呼吸を阻害し、ATP合成の減少、活性酸素種発生の誘発によって細胞死を誘導することを示している。
(2) Induction of cell death by mitochondrial respiration inhibition by SARM1 Next, we investigated the cell death induction mechanism of SARM1. Since SARM1 is a protein with a mitochondrial localization signal, we focused on mitochondrial function. As a result, we found that SARM1 inhibits mitochondrial respiration and decreases ATP synthesis. SARM1 is a 724-amino acid protein containing a mitochondrial translocation signal, an ARM domain, two SAM domains, and a TIR domain (Fig. 2A). To analyze the function of each domain, 3 × 10 5 HEK293T cells were seeded in 12 well plates, and full-length SARM1 (1-724 aa), ΔN (28-724 aa) without mitochondrial translocation signal, and TIR domain without 2 μg of pDNA encoding ΔT (1-550 aa) and ΔA (406-724 aa) excluding the N-terminal side containing the ARM domain was mixed with 4 μl of transfection reagent FuGENE-HD (Promega) for transfection. . After 8 hours, the cells were detached and replated at 3×10 4 cells in a 96-well plate. 48 hours after transfection, cell viability and ATP amount were measured using CellTiter 96 Aqueous One Solution Cell Proliferation Assay reagent (Promega) (Fig. 2B) and CellTiter-Glo Assay reagent (Promega) (Fig. 2C). SARM1 decreased cell viability compared to controls. This effect was somewhat attenuated when the mitochondrial translocation signal was removed (ΔN), completely abolished by ΔT, and enhanced by ΔA. Correlating with this value, the amount of cellular ATP also changed (Fig. 2C). These results suggest that the TIR domain is important for cell death induction and inhibition of ATP synthesis, and that the region containing the ARM domain is important for suppressing the activity of SARM1. Under similar transfection conditions, mitochondrial respiratory capacity (Fig. 2D) was measured using a flux analyzer XFe96 (SeahorseBioscience) and H2, one of the reactive oxygen species, was measured using a ROS - Glo H2O2 assay ( Promega). The amount of O2 (Fig. 2E) was measured. Correlating with ATP levels, full-length SARM1 and ΔA decreased mitochondrial respiratory capacity, particularly respiratory reserve, while ΔT increased. The amount of H 2 O 2 was also increased by expression of full-length SARM1 and ΔA (Fig. 2E). These results indicate that SARM1 acts on the mitochondrial respiratory chain complex to inhibit mitochondrial respiration, decrease ATP synthesis, and induce cell death by inducing reactive oxygen species generation.

(3) SARM1のセリン548番のリン酸化検出
次にSARM1の活性がいかにして制御されているかの解析を行った。その解析の中、SARM1の強制発現でATP合成が阻害される条件において、SARM1がリン酸化されることを見出した。HEK293T細胞(8×105個/6ウェルプレート)にコントロールもしくはSARM1-Flag(pDNA 4 μg + FuGENE-HD 8 μl)のトランスフェクションを行い、24時間後にFlag抗体結合ビーズを用いて免疫沈降を行った。その後、リン酸化セリン・スレオニン(P-Ser/Thr)検出抗体(BD Bioscience)、Flag抗体を用いてウェスタンブロッティングを行った結果、SARM1のバンドと同様の位置にP-Ser/Thr抗体で検出されるバンドが出現した(図3A)。SARM1のどの部分のセリン、スレオニンがリン酸化されているのかを確認するために、SARM1を3つの領域(ARM : 1~405aa、SAM : 406~550aa、TIR : 551~724aa)に分けて図3Aと同様の手法でリン酸化の検出を行った。図3Bに示すように3つの領域の中でSAMドメインがリン酸化されていた。SAMドメイン(406~550aa)の中にはセリンが12個、スレオニンが9個含まれている。この中のどのアミノ酸がリン酸化されているのかを特定するために、21個全てのアミノ酸を1つずつアラニンに置換して野生型(WT)のSAMドメインとの比較を行った。21個のアミノ酸のうち、セリン548番をアラニンに置換した場合のみP-Ser/Thr抗体で検出されるバンドが消失した(図3C)。これらの結果からセリン548番がSARM1のリン酸化部位であることが判明した。
(3) Detection of Phosphorylation of Serine 548 of SARM1 Next, we analyzed how the activity of SARM1 was regulated. In the analysis, we found that SARM1 is phosphorylated under the condition that forced expression of SARM1 inhibits ATP synthesis. Control or SARM1-Flag (pDNA 4 μg + FuGENE-HD 8 μl) was transfected into HEK293T cells (8×10 5 cells/6-well plate), and immunoprecipitation was performed 24 hours later using Flag antibody-conjugated beads. rice field. After that, Western blotting was performed using a phosphorylated serine/threonine (P-Ser/Thr) detection antibody (BD Bioscience) and a Flag antibody. A band appeared (Fig. 3A). In order to confirm which part of SARM1 is phosphorylated at serine and threonine, SARM1 was divided into three regions (ARM: 1-405aa, SAM: 406-550aa, TIR: 551-724aa) and shown in Fig. 3A. Phosphorylation was detected by the same method as described above. The SAM domain was phosphorylated in three regions as shown in Figure 3B. The SAM domain (406-550 aa) contains 12 serines and 9 threonines. To identify which of these amino acids are phosphorylated, all 21 amino acids were replaced one by one with alanine and compared with the wild-type (WT) SAM domain. Of the 21 amino acids, the band detected with the P-Ser/Thr antibody disappeared only when serine 548 was replaced with alanine (Fig. 3C). These results revealed that serine 548 is the phosphorylation site of SARM1.

(4) CDK19、CDK8によるSARM1のリン酸化亢進
SARM1のリン酸化を制御するリン酸化酵素を同定するために質量分析計を用いた実験を行った。HEK293T細胞(8×105個/6ウェルプレート)にコントロールもしくはSAM (406~550aa)-Flag(pDNA 4 μg + FuGENE-HD 8 μl)のトランスフェクションを行い、24時間後にFlag抗体結合ビーズを用いて免疫沈降を行った。銀染色によってSAM-Flagと共沈降したバンドを検出し(図4A)、質量分析計で結合タンパク質の解析を行った。その結果、SAMドメインと結合するタンパク質としてCyclin dependent kinase 19 (CDK19)を同定した。CDK19はCDKファミリータンパク質の1つで、よく機能が似たパラログとしてCDK8が存在することが知られている。SAMドメインとCDK19、CDK8の結合及びリン酸化制御を確認するためにHAタグを付加したCDK19及びCDK8(HA-CDK19、HA-CDK8)発現ベクターを作製した。HEK293T細胞(8×105個/6ウェルプレート)にコントロール、SAM-Flag、HA-CDK19及びHA-CDK8 (pDNA 4 μg + FuGENE-HD 8 μl)のトランスフェクションを行い、24時間後にFlag抗体結合ビーズを用いて免疫沈降を行った。図4Bに示すようにCDK19、CDK8はSAMドメインと結合し、SAMドメインのリン酸化を著しく増強した。これらの結果からCDK19、CDK8がSARM1のセリン548番のリン酸化を亢進させることが判明した。次にCDK19もしくはCDK8をSARM1と共発現させた場合の細胞生存率をMTSアッセイ(CellTiter 96 Aqueous One Solution Cell Proliferation Assay試薬)で測定した。CDK19及びCDK8の強制発現によって細胞生存率は低下し、SARM1との共発現によって細胞生存率は更に低下した(図4C)。これらの結果はCDK19、CDK8によるSARM1セリン548番のリン酸化がSARM1の活性化及び細胞死誘導に重要であることを示している。
(4) Increased phosphorylation of SARM1 by CDK19 and CDK8
Mass spectrometry experiments were performed to identify the kinases that regulate SARM1 phosphorylation. Control or SAM (406-550aa)-Flag (pDNA 4 μg + FuGENE-HD 8 μl) was transfected into HEK293T cells (8 × 10 5 cells/6-well plate), and after 24 hours the cells were transfected using Flag antibody-conjugated beads. immunoprecipitation was performed. A band co-precipitated with SAM-Flag was detected by silver staining (Fig. 4A), and the binding protein was analyzed by mass spectrometry. As a result, we identified Cyclin dependent kinase 19 (CDK19) as a protein that binds to the SAM domain. CDK19 is one of the CDK family proteins, and it is known that CDK8 exists as a paralog with similar functions. HA-tagged CDK19 and CDK8 (HA-CDK19, HA-CDK8) expression vectors were prepared to confirm binding and phosphorylation control between the SAM domain and CDK19 and CDK8. Control, SAM-Flag, HA-CDK19 and HA-CDK8 (4 μg pDNA + 8 μl FuGENE-HD) were transfected into HEK293T cells (8×10 5 cells/6-well plate), and after 24 hours, Flag antibody binding was observed. Immunoprecipitation was performed using beads. As shown in Figure 4B, CDK19 and CDK8 bound to the SAM domain and significantly enhanced the phosphorylation of the SAM domain. These results revealed that CDK19 and CDK8 enhance the phosphorylation of serine 548 of SARM1. Next, the cell survival rate when CDK19 or CDK8 was co-expressed with SARM1 was measured by MTS assay (CellTiter 96 Aqueous One Solution Cell Proliferation Assay reagent). Forced expression of CDK19 and CDK8 reduced cell viability, and co-expression with SARM1 further reduced cell viability (Fig. 4C). These results indicate that phosphorylation of SARM1 serine 548 by CDK19 and CDK8 is important for SARM1 activation and cell death induction.

(5) リン酸化を指標にしたSARM1阻害剤の開発
図4の結果から、SARM1のセリン548番のリン酸化を阻害すれば細胞死を抑制できる可能性があることが判明した。そこでSARM1のリン酸化状態を指標にしてSARM1の阻害剤開発が可能か否かの検討を行った。図3で示したようにSARM1のSAMドメイン(406~550aa)は細胞内で強力にリン酸化されることから、細胞内で全長のSARM1のリン酸化を阻害するアンタゴニストとして機能することが考えられる。HEK293T細胞(8×105個/6ウェルプレート)にコントロール、HAタグを付加したSARM1(SARM1-HA)及びSARM1-HAとSAM-Flagを共発現させる条件(pDNA 4 μg + FuGENE-HD 8 μl)でトランスフェクションを行い、24時間後にHA抗体結合ビーズ(SIGMA)を用いてSARM1-HAの免疫沈降を行った。図5Aに示すようにSARM1-HA単独の場合はSARM1のリン酸化が検出されたが、SAM-Flagを共発現させた場合はリン酸化が検出されなかった。更に同様のトランスフェクション条件でCellTiter 96 Aqueous One Solution Cell Proliferation Assay試薬を用いて細胞生存率を測定したところ、SARM1の強制発現によって誘導される細胞死の割合が、SAMドメインの共発現によって減少した(図5B)。次にSARM1のCDK19/CDK8によるリン酸化を阻害するために、CDK19/CDK8阻害剤であるSenexin A (TOCRIS)を用いてリン酸化の検討を行った。HEK293T細胞(8×105個/6ウェルプレート)にコントロールもしくはSAM-Flag(pDNA 4 μg + FuGENE-HD 8 μl)のトランスフェクションを行い、8時間後に0~10 μMのSenexin Aを添加した。トランスフェクションから24時間後にFlag抗体結合ビーズを用いて免疫沈降を行った。Senexin Aは濃度依存的にSAMドメインのリン酸化を抑制した(図5C)。次に酸化ストレス誘導性の細胞死に対するSenexin Aの効果を検証した。神経芽腫SH-SY5Y細胞3×104個を96 ウェルプレートにまき、0~20 μMのSenexin A及び1 mMパラコートを添加した。48時間後にCellTiter 96 Aqueous One Solution Cell Proliferation Assay試薬を用いて細胞生存率を測定した。図5Dに示すように、Senexin Aは濃度依存的に酸化ストレスによって誘導される細胞死を抑制した。これらの結果よりSARM1のリン酸化を阻害する物質を開発すれば、SARM1によって誘導される細胞死を抑制できることが判明した。
(5) Development of a SARM1 Inhibitor Using Phosphorylation as an Indicator From the results in FIG. 4, it was found that cell death may be suppressed by inhibiting the phosphorylation of SARM1 at serine 548. Therefore, we examined whether it is possible to develop a SARM1 inhibitor using the phosphorylation state of SARM1 as an index. As shown in Figure 3, the SAM domain (406-550 aa) of SARM1 is strongly phosphorylated in cells, suggesting that it functions as an antagonist that inhibits phosphorylation of full-length SARM1 in cells. Control, HA-tagged SARM1 (SARM1-HA), SARM1-HA and SAM-Flag co-expressed in HEK293T cells (8 x 10 5 cells/6-well plate) (pDNA 4 μg + FuGENE-HD 8 μl ), and 24 hours later, SARM1-HA was immunoprecipitated using HA antibody-bound beads (SIGMA). As shown in FIG. 5A, phosphorylation of SARM1 was detected in the case of SARM1-HA alone, but no phosphorylation was detected in the case of co-expression of SAM-Flag. Furthermore, when cell viability was measured using the CellTiter 96 Aqueous One Solution Cell Proliferation Assay reagent under similar transfection conditions, the rate of cell death induced by forced expression of SARM1 was reduced by co-expression of the SAM domain ( Figure 5B). Next, in order to inhibit CDK19/CDK8 phosphorylation of SARM1, the phosphorylation was examined using the CDK19/CDK8 inhibitor Senexin A (TOCRIS). HEK293T cells (8×10 5 cells/6-well plate) were transfected with control or SAM-Flag (4 μg pDNA + 8 μl FuGENE-HD), and 0-10 μM Senexin A was added 8 hours later. Immunoprecipitation was performed 24 hours after transfection using Flag antibody-conjugated beads. Senexin A suppressed phosphorylation of the SAM domain in a dose-dependent manner (Fig. 5C). Next, we examined the effect of Senexin A on oxidative stress-induced cell death. 3×10 4 neuroblastoma SH-SY5Y cells were plated in 96-well plates and 0-20 μM Senexin A and 1 mM paraquat were added. After 48 hours, cell viability was measured using CellTiter 96 Aqueous One Solution Cell Proliferation Assay reagent. As shown in FIG. 5D, Senexin A suppressed cell death induced by oxidative stress in a concentration-dependent manner. These results indicate that SARM1-induced cell death can be suppressed by developing a substance that inhibits SARM1 phosphorylation.

(6) JNKによるSARM1セリン548番のリン酸化誘導
図4に示したようにCDK19やCDK8の強制発現はSAMドメインのリン酸化を亢進させた。CDK19及びCDK8が直接SAMドメインのリン酸化を誘導するか否かを確かめるためにin vitro kinase assayを行った。しかしSAMドメインとCDK19もしくはCDK8をATP存在下で反応させたところ、SAMドメインのリン酸化は確認できなかった。そこでSARM1を直接リン酸化する別のキナーゼを見出すために、キナーゼ阻害剤を用いた検討を行った。HEK293T細胞(3×105個/12ウェルプレート)にSAM-Flag発現ベクター(pDNA 2μg + FuGENE-HD 4 μl)のトランスフェクションを行い、8時間後に種々のキナーゼ阻害剤(EGFR-I、MEK-I、p38-I、JNK-I、Akt-I)を添加し16時間培養後、細胞を回収しウェスタンブロッティングを行った。キナーゼ阻害剤のスクリーニングにおいてJNK阻害剤(JNK-I : JNK inhibitor VIII (Cayman))がSAMドメインのリン酸化を抑制した(図6A)。次にJNKによるSAMドメインの直接のリン酸化を確認するためにGSTタグを付加したSAMドメインとキナーゼ(p38α、JNK1、JNK2、JNK3)をATP存在下で反応させin vitro kinase assayを行った。図6Bに示すように、JNK(特にJNK3)が直接SAMドメインのセリン548番のリン酸化を誘導することを確認した。
(6) Induction of SARM1 Serine 548 Phosphorylation by JNK As shown in FIG. 4, forced expression of CDK19 and CDK8 enhanced phosphorylation of the SAM domain. In vitro kinase assay was performed to confirm whether CDK19 and CDK8 directly induce phosphorylation of SAM domain. However, when the SAM domain was reacted with CDK19 or CDK8 in the presence of ATP, phosphorylation of the SAM domain could not be confirmed. Therefore, we investigated using kinase inhibitors to find other kinases that directly phosphorylate SARM1. HEK293T cells (3 × 10 5 cells/12-well plate) were transfected with a SAM-Flag expression vector (2 µg of pDNA + 4 µl of FuGENE-HD), and 8 hours later, various kinase inhibitors (EGFR-I, MEK- I, p38-I, JNK-I, Akt-I) were added and cultured for 16 hours, after which the cells were collected and subjected to Western blotting. A JNK inhibitor (JNK-I: JNK inhibitor VIII (Cayman)) suppressed the phosphorylation of the SAM domain in the kinase inhibitor screening (Fig. 6A). Next, to confirm the direct phosphorylation of the SAM domain by JNK, an in vitro kinase assay was performed by reacting the GST-tagged SAM domain with kinases (p38α, JNK1, JNK2, JNK3) in the presence of ATP. As shown in FIG. 6B, it was confirmed that JNK (particularly JNK3) directly induces phosphorylation of serine 548 of the SAM domain.

SARM1のセリン548番のリン酸化を特異的に検出するために抗体の作製を行った。セリン548番を含むAREMLHSPLPCTGGKのリン酸化ペプチドをマウスに免疫し、ハイブリドーマを得た。ハイブリドーマから産生されたモノクローナル抗体の反応性をELISAで確認し、リン酸化ペプチドに反応し、非リン酸化ペプチドに反応性の低いクローンを選定し(図6C)、抗体の精製を行った。獲得したSARM1セリン548番リン酸化認識抗体は全長のSARM1のリン酸化を特異的に認識した。この抗体を用いてウェスタンブロッティングを行ったところ、強制発現したSARM1のリン酸化が検出され、JNK1~3の共発現によってリン酸化が更に亢進した(図6D)。また内在性SARM1のセリン548番リン酸化も検出可能であった。SH-SY5Y細胞に種々のストレス刺激を加え24時間培養を行い、細胞抽出液を回収した。細胞死が誘導されるストレス刺激(パラコート、6-OHDA、ロテノン処理)によってSARM1のセリン548番リン酸化が亢進した(図6E)。これらの結果より、JNKがSARM1セリン548番の直接のリン酸化を担っており、細胞死が誘導されるようなストレス環境下でJNKが活性化し、SARM1のリン酸化を行い、神経細胞死誘導に寄与していることが考えられた。 An antibody was prepared to specifically detect the phosphorylation of SARM1 at serine 548. Mice were immunized with a phosphorylated peptide of AREMLHSPLPCTGGK containing serine 548 to obtain hybridomas. The reactivity of the monoclonal antibodies produced from the hybridomas was confirmed by ELISA, and clones that reacted with phosphorylated peptides but had low reactivity with non-phosphorylated peptides were selected (Fig. 6C), and the antibodies were purified. The acquired SARM1 serine 548 phosphorylation-recognizing antibody specifically recognized phosphorylation of full-length SARM1. Western blotting using this antibody detected phosphorylation of forcedly expressed SARM1, which was further enhanced by co-expression of JNK1-3 (Fig. 6D). Phosphorylation of endogenous SARM1 at serine 548 was also detectable. SH-SY5Y cells were subjected to various stress stimuli and cultured for 24 hours, and cell extracts were collected. Cell death-inducing stress stimuli (paraquat, 6-OHDA, rotenone treatment) increased phosphorylation of serine 548 of SARM1 (Fig. 6E). These results suggest that JNK is responsible for the direct phosphorylation of SARM1 serine 548, and under stress conditions that induce cell death, JNK is activated, phosphorylates SARM1, and contributes to the induction of neuronal cell death. thought to have contributed.

(7) SARM1-Ser548リン酸化検出を利用したSARM1リン酸化阻害剤のスクリーニング法
図6に示したように、ストレス環境下でSARM1はリン酸化され、細胞死を誘導した。このことからSARM1のリン酸化を阻害する物質を見出せば、SARM1によって誘導される神経細胞死を抑制できる可能性がある。そこでSARM1-Ser548リン酸化検出を利用したSARM1リン酸化阻害剤のスクリーニング方法を示した。GST-SAM 1 μgを50 mM Tris-HCl (pH 7.5)、150 mM NaCl、10 mM MgCl2、1.8 mM ATP、1 mM DTTのバッファー中に加え、JNK3 100 ng及びJNK阻害剤やデコイペプチド、抗体などを加え37℃で1時間反応させた。JNK阻害剤はJNK inhibitor VIII (Cayman)、デコイペプチドはセリン548番を含むAREMLHSPLPCTGGKの配列をもつペプチド、マウスコントロールIgG(mIgG)は正常マウスIgG (Wako)、SARM1抗体はセリン548番を含むペプチドをマウスに免疫し、そこから得られたハイブリドーマから精製した抗体(No. 1、2、16、18、30及び33)を使用した。その後3 x SDSサンプルバッファーを加え反応を止め、ウェスタンブロッティングでSARM1のリン酸化レベルを評価した。JNK阻害剤(図7A)、デコイペプチド(図7B)、抗体(図7C)はそれぞれSARM1-Ser548リン酸化を抑制する効果をもっていた。特にJNK阻害剤(JNK-I)やSARM1抗体(No. 1、2、16)は強いリン酸化抑制効果をもっており、これらの物質はSARM1によって誘導される細胞死を抑制した。HEK293T細胞にSARM1 pDNAのトランスフェクションを行い、8時間後にJNK阻害剤や抗体を加え16時間培養を行った。JNK阻害剤及び抗体はリン酸化解析に使用したものと同様のものを使用した。抗体はエレクトロポレーション法(Neon transfection system, Thermo Fisher Scientific)で導入を行った。その後MTSアッセイによって細胞生存率を評価した。JNK阻害剤やSARM1抗体は細胞死抑制効果をもっており(図7D、E)、SARM1のリン酸化検出と細胞生存率評価のアッセイを組み合わせることにより、SARM1の活性化を阻害する物質のスクリーニングが可能であることを示している。
(7) Screening Method for SARM1 Phosphorylation Inhibitor Using SARM1-Ser548 Phosphorylation Detection As shown in FIG. 6, SARM1 was phosphorylated under a stress environment and induced cell death. Therefore, if we find a substance that inhibits SARM1 phosphorylation, it may be possible to suppress neuronal cell death induced by SARM1. Therefore, we presented a screening method for SARM1 phosphorylation inhibitors using SARM1-Ser548 phosphorylation detection. 1 μg of GST-SAM was added to a buffer of 50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 150 mM NaCl, 10 mM MgCl 2 , 1.8 mM ATP, and 1 mM DTT, and 100 ng of JNK3, JNK inhibitors, decoy peptides, and antibodies were added. etc. were added and reacted at 37°C for 1 hour. The JNK inhibitor is JNK inhibitor VIII (Cayman), the decoy peptide is a peptide with the sequence AREMLHSPLPCTGGK containing serine 548, the mouse control IgG (mIgG) is normal mouse IgG (Wako), and the SARM1 antibody is a peptide containing serine 548. Antibodies (Nos. 1, 2, 16, 18, 30 and 33) purified from hybridomas obtained from immunizing mice were used. Then 3x SDS sample buffer was added to stop the reaction, and the level of SARM1 phosphorylation was assessed by Western blotting. The JNK inhibitor (Fig. 7A), decoy peptide (Fig. 7B), and antibody (Fig. 7C) each had an effect of suppressing SARM1-Ser548 phosphorylation. In particular, the JNK inhibitor (JNK-I) and SARM1 antibodies (No. 1, 2, 16) had a strong inhibitory effect on phosphorylation, and these substances suppressed cell death induced by SARM1. HEK293T cells were transfected with SARM1 pDNA, and 8 hours later, JNK inhibitors and antibodies were added and cultured for 16 hours. The JNK inhibitor and antibody used were the same as those used for the phosphorylation analysis. The antibody was introduced by an electroporation method (Neon transfection system, Thermo Fisher Scientific). Cell viability was then assessed by MTS assay. JNK inhibitors and SARM1 antibodies have cell death inhibitory effects (Fig. 7D, E), and by combining assays for detecting SARM1 phosphorylation and evaluating cell viability, it is possible to screen for substances that inhibit SARM1 activation. indicates that there is

(8) JNKによるSARM1セリン54番、セリン548番、セリン622番のリン酸化誘導
JNKはSARM1セリン548番のリン酸化を誘導し、JNKの阻害はSARM1セリン548番のリン酸化を減少させ細胞死誘導を抑制した。SARM1セリン548番のリン酸化がSARM1の活性に与える影響を確認するために、セリン548番をアラニンに置換したSARM1変異体発現ベクター(S548A)を作製し、野生型SARM1との比較をMTSアッセイで行った。その結果、野生型SARM1と比較してS548Aの活性は低下するが、それほど大きな差ではないことがわかった(図7A)。そこでJNKによってSARM1の他のセリン・スレオニンもリン酸化される可能性を考え、SARM1の全配列を調査したところ、SARM1はJNKによってリン酸化される可能性のあるモチーフを3箇所(Ser54:REVSPGAG、Ser548:MLHSPLPC、Ser622:LVLSPGAL)含んでいた。そこでセリン54番、セリン548番、セリン622番を1箇所ずつもしくは複数箇所アラニンに置換した変異体発現ベクターを作製し、野生型SARM1との比較をMTSアッセイで行った。その結果、S622AがSARM1の活性を最も低下させ、次いでS548A、S54Aの順番であり、3箇所全てを変異させるとSARM1の細胞死誘導活性がほとんど消失した(図8A)。セリン54番、セリン622番のリン酸化は図3に示したリン酸化セリン・スレオニン認識抗体を用いた方法では検出できなかったことから、Phos-tag(Wako)を用いた別の方法での検出を試みた。Phos-tagはリン酸基と結合する性質がある物質で、SDS-PAGEゲルに混ぜることによってリン酸化タンパク質の泳動が非リン酸化タンパク質よりも遅くなり、リン酸化タンパク質を検出できる方法である。この方法を用いてSARM1変異体の比較を行った。図8Bの上の写真で示すように、通常のSDS-PAGEゲルを用いた検出ではSARM1のバンドは1本で検出される。しかし図8Bの下の写真で示すように、Phos-tagを含むSDS-PAGEゲルでは泳動が早い黒矢印で示すバンドと泳動が遅い白矢印で示すバンドが現れ、SARM1がリン酸化されていることが確認された(白矢印)。更にセリン548番だけでなくセリン54番、セリン622番をアラニンに置換した変異体においても野生型SARM1と比較するとバンドパターンが変化しており、これらのセリンもリン酸化されていることが示唆された。しかしセリン54番、548番、622番を全てアラニンに置換した変異体においてもリン酸化のバンドが検出されることから、これらのセリン以外にもSARM1にはリン酸化を受けるアミノ酸が存在することが示唆される。セリン54番、548番、622番がJNKによってリン酸化されていることを更に明らかにするために、SARM1をドメインごとに発現させ、JNK1~3との共発現を行い、Phos-tagを用いた検出を行った。図8Cに示すように、セリン54番を含むARMドメイン、セリン548番を含むSAMドメイン、セリン622番を含むTIRドメインそれぞれにおいてJNK(特にJNK3)の共発現によってリン酸化バンドが増加することが確認された。これらの結果より、JNKはSARM1のセリン54番、セリン548番、セリン622番のリン酸化を誘導すると考えられる。
(8) Induction of SARM1 Serine 54, Serine 548, and Serine 622 by JNK
JNK induced phosphorylation of SARM1 serine 548, and inhibition of JNK decreased phosphorylation of SARM1 serine 548 and suppressed cell death induction. In order to confirm the effect of phosphorylation of SARM1 serine 548 on SARM1 activity, we generated a SARM1 mutant expression vector (S548A) in which serine 548 was replaced with alanine and compared it with wild-type SARM1 by MTS assay. went. As a result, it was found that the activity of S548A was decreased compared with wild-type SARM1, but the difference was not so large (Fig. 7A). Considering the possibility that other serines and threonines of SARM1 may also be phosphorylated by JNK, we investigated the entire sequence of SARM1 and found that SARM1 has three motifs that may be phosphorylated by JNK (Ser 54 : REV S PGAG, Ser 548 : MLH S PLPC, Ser 622 : LVL S PGAL). Therefore, we prepared mutant expression vectors in which serine 54, serine 548, and serine 622 were substituted with alanine at one site or at multiple sites, and compared with wild-type SARM1 by MTS assay. As a result, S622A decreased SARM1 activity the most, followed by S548A and S54A in that order, and when all three sites were mutated, the cell death-inducing activity of SARM1 almost disappeared (Fig. 8A). Phosphorylation of serine 54 and serine 622 could not be detected by the method using the phosphorylated serine/threonine recognition antibody shown in Fig. 3, so detection by another method using Phos-tag (Wako) was performed. tried. Phos-tag is a substance that has the property of binding to a phosphate group, and by mixing it in an SDS-PAGE gel, phosphorylated proteins migrate slower than non-phosphorylated proteins, making it possible to detect phosphorylated proteins. A comparison of SARM1 mutants was performed using this method. As shown in the upper photograph of FIG. 8B, a single SARM1 band is detected by normal SDS-PAGE gel detection. However, as shown in the lower photograph of Fig. 8B, in the SDS-PAGE gel containing Phos-tag, a fast-migrating band indicated by a black arrow and a slow-migrating band indicated by a white arrow appeared, suggesting that SARM1 is phosphorylated. was confirmed (white arrow). Furthermore, the band pattern of mutants in which not only Serine 548 but also Serine 54 and Serine 622 were substituted with alanine changed compared to wild-type SARM1, suggesting that these serines are also phosphorylated. rice field. However, phosphorylation bands were also detected in the mutant in which serines 54, 548, and 622 were all replaced with alanines, suggesting that SARM1 contains amino acids that undergo phosphorylation in addition to these serines. It is suggested. To further clarify that serines 54, 548, and 622 are phosphorylated by JNK, SARM1 was expressed domain by domain, co-expressed with JNK1-3, and Phos-tag was used. detected. As shown in Fig. 8C, it was confirmed that co-expression of JNK (especially JNK3) increased phosphorylated bands in the ARM domain containing serine 54, the SAM domain containing serine 548, and the TIR domain containing serine 622. was done. These results suggest that JNK induces phosphorylation of SARM1 at Serine 54, Serine 548, and Serine 622.

(9) SARM1のリン酸化による結合タンパク質の変化
SARM1のリン酸化の意義を明らかにするために、SARM1変異体の結合タンパク質の比較を行った。HEK293T細胞(8×105個/6ウェルプレート)にコントロール、野生型SARM1-Flagもしくは変異体SARM1-Flag (pDNA 4 μg + FuGENE-HD 8 μl)のトランスフェクションを行った。24時間後に1% Triton-X100を含む細胞溶解液で細胞抽出液を調製し、Flag抗体結合ビーズ(SIGMA)20 μlを用いて2時間免疫沈降を行い、0.1 M グリシン溶液(pH2.5)で免疫沈降物を回収した。1 Mトリス溶液(pH 9)、SDS溶液を混合した後、SDS-PAGEで展開した。銀染色キット(Wako)によってSARM1-Flagと共沈降したバンドを検出し(図9A)、質量分析計で結合タンパク質の解析を行った。その結果、野生型や点変異を含む全長のSARM1はミトコンドリア呼吸鎖複合体complex VのサブユニットATP5B、ATP5C1、ATP5Oとの結合が確認され、その結合はS548A変異で減少していた。一方、SARM1活性が全くないΔTIRや活性がほとんどなくなるS622A変異体では70 kDa付近にSARM1との結合が増加しているバンドが検出され、このバンドはHeat shock protein 70 (HSP70)であった。この結合は免疫沈降後のウェスタンブロッティングによっても確認された(図9B)。これらの結果からSARM1はcomplex Vとの相互作用によりATP合成を阻害し(図2C)、HSP70がその作用を抑制していることが示唆される。更にセリン622番のリン酸化がHSP70との解離に重要で、セリン548番のリン酸化がcomplex Vとの結合に寄与していることが考えられる。
(9) Changes in binding proteins by phosphorylation of SARM1
To clarify the significance of SARM1 phosphorylation, we compared binding proteins of SARM1 mutants. HEK293T cells (8×10 5 /6-well plate) were transfected with control, wild-type SARM1-Flag or mutant SARM1-Flag (4 μg pDNA + 8 μl FuGENE-HD). After 24 hours, prepare a cell extract with a cell lysate containing 1% Triton-X100, perform immunoprecipitation with 20 μl of Flag antibody-conjugated beads (SIGMA) for 2 hours, and extract with a 0.1 M glycine solution (pH 2.5). Immunoprecipitates were collected. After mixing 1 M Tris solution (pH 9) and SDS solution, the mixture was developed by SDS-PAGE. A band co-precipitated with SARM1-Flag was detected with a silver staining kit (Wako) (Fig. 9A), and the binding protein was analyzed with a mass spectrometer. As a result, full-length SARM1 including wild-type and point mutations was confirmed to bind to ATP5B, ATP5C1, and ATP5O subunits of complex V of mitochondrial respiratory chain complex, and the binding was reduced by S548A mutation. On the other hand, in the ΔTIR, which has no SARM1 activity, and the S622A mutant, which has almost no SARM1 activity, a band with increased binding to SARM1 was detected at around 70 kDa, and this band was Heat shock protein 70 (HSP70). This binding was also confirmed by Western blotting after immunoprecipitation (Fig. 9B). These results suggest that SARM1 inhibits ATP synthesis through interaction with complex V (Fig. 2C), and that HSP70 suppresses its action. Furthermore, phosphorylation at serine 622 is important for dissociation with HSP70, and phosphorylation at serine 548 is considered to contribute to complex V binding.

SARM1がcomplex Vに結合しATP合成を阻害することが細胞死誘導につながると想定した場合、complex Vのサブユニットを過剰に導入し、デコイとして機能させることで、SARM1によって誘導される細胞死を抑制することができると推察される。HEK293T細胞(3×105個/12ウェルプレート)にSARM1-Flagとコントロール、ATP5B、ATP5O pDNA(pDNA 4 μg + FuGENE-HD 8 μl)の共発現を行い、24時間後にMTSアッセイによって細胞生存率を解析した。ATP5B、ATP5OのSARM1との共発現はSARM1によって誘導される細胞死を有意に抑制した(図9C)この結果から、SARM1がcomplex Vに結合しATP合成を阻害することが、SARM1による細胞死誘導に重要な作用であることが判明し、結合に重要なSARM1のリン酸化を阻害する物質を見出すことによってSARM1の機能を抑制することが可能であると考えられる。Assuming that SARM1 binds to complex V and inhibits ATP synthesis, leading to cell death induction, we introduced an excessive amount of complex V subunits to function as decoys, thereby suppressing cell death induced by SARM1. It is speculated that it can be suppressed. HEK293T cells (3 × 10 5 /12-well plate) were co-expressed with SARM1-Flag and control, ATP5B, ATP5O pDNA (pDNA 4 μg + FuGENE-HD 8 μl), and cell viability was measured by MTS assay after 24 hours. was analyzed. Co-expression of ATP5B and ATP5O with SARM1 significantly suppressed SARM1-induced cell death (Fig. 9C).These results suggest that SARM1 binds to complex V and inhibits ATP synthesis, leading to SARM1-induced cell death. Therefore, it is possible to suppress the function of SARM1 by finding a substance that inhibits the phosphorylation of SARM1, which is important for binding.

(10) SAMドメイン、TIRドメインを利用したSARM1結合物質のスクリーニング方法
図9の結果からcomplex Vとの結合に重要なセリン548番のリン酸化を抑制する化合物や、HSP70との解離に必要なセリン622番のリン酸化を抑制する化合物はSARM1の活性化を阻害し、神経細胞死を抑制するために効果のある化合物であることが想定される。このことからこれらの物質のスクリーニングのための方法を開発した。
(10) Screening method for SARM1-binding substances using SAM domain and TIR domain From the results in Fig. 9, compounds that suppress the phosphorylation of serine 548, which is important for binding to complex V, and serine necessary for dissociation with HSP70. A compound that suppresses the phosphorylation of 622 is assumed to be a compound that inhibits the activation of SARM1 and is effective in suppressing neuronal cell death. This led to the development of a method for screening these substances.

SAMドメインをT7プロモーターを有する発現ベクターpET28aにクローンし(pET28a-SAM-Flag(6His-T7-SAM-Flag))、大腸菌BL21(DE3)-RPに形質転換して作製したグリセロールストックをLB-Kan(カナマイシン 30 μg/ml)培地で37℃、10時間振盪培養し、次に、IPTGを、1 mMの最終濃度となるまで加え、25℃で16時間振盪培養してSAMドメインを発現させた。20質量%のショ糖バッファー中で超音波処理を行うことで大腸菌の破砕物を得た。この破砕物を遠心分離し、上清をコバルトカラムに添加後、PBS-T (Phsophate Buffered Saline with Tween 20)+10mMイミダゾールを洗浄液とし、PBS+500mMイミダゾールを溶離液として精製し、さらにPBSに対して透析を行うことでSAMドメインを精製した(図10A)。 The SAM domain was cloned into an expression vector pET28a with a T7 promoter (pET28a-SAM-Flag (6His-T7-SAM-Flag)) and transformed into E. coli BL21(DE3)-RP. (Kanamycin 30 μg/ml) cultured at 37° C. for 10 hours with shaking, then IPTG was added to a final concentration of 1 mM, followed by shaking culture at 25° C. for 16 hours to express the SAM domain. A lysate of E. coli was obtained by ultrasonication in a 20% by mass sucrose buffer. After centrifuging the crushed material and adding the supernatant to a cobalt column, PBS-T (Phsophate Buffered Saline with Tween 20) + 10mM imidazole was used as a washing solution, and PBS + 500mM imidazole was used as an eluent for purification, followed by dialysis against PBS. The SAM domain was purified by performing (Fig. 10A).

TIRドメインの部分領域(D594~E670 aa)をtacプロモーターを有する発現ベクターpGEX-6P-1にクローンし(pGEX-6P-1-TIR(GST-TIR))、大腸菌BL21(DE3)-RPに形質転換して作製したグリセロールストックをLB-Amp(アンピシリン 100 μg/ml)培地で37℃、10時間振盪培養し、次に、IPTGを、1 mMの最終濃度となるまで加え、25℃で16時間振盪培養してTIRドメインを発現させた。20質量%のショ糖バッファー中で超音波処理を行うことで大腸菌の破砕物を得た。この破砕物を遠心分離し、上清をSephadex-4Bカラム(GEヘルスケア)に添加後、PBS-T (Phsophate Buffered Saline with Tween 20)を洗浄液とし、50 mM Tris-HCl (pH 8)+10 mM還元型グルタチオンを溶離液として精製し、さらにPBSに対して透析を行うことでTIRドメインを精製した(図10B)。 A partial region of the TIR domain (D594 to E670 aa) was cloned into an expression vector pGEX-6P-1 with a tac promoter (pGEX-6P-1-TIR (GST-TIR)) and transformed into E. coli BL21(DE3)-RP. The glycerol stock prepared by transformation was shake-cultured in LB-Amp (ampicillin 100 µg/ml) medium at 37°C for 10 hours, then IPTG was added to a final concentration of 1 mM and incubated at 25°C for 16 hours. Shaking culture was used to express the TIR domain. A lysate of E. coli was obtained by ultrasonication in a 20% by mass sucrose buffer. This crushed product was centrifuged, the supernatant was added to a Sephadex-4B column (GE Healthcare), PBS-T (Phsophate Buffered Saline with Tween 20) was used as a washing solution, and 50 mM Tris-HCl (pH 8) + 10 mM The TIR domain was purified by purifying reduced glutathione as an eluent and dialysis against PBS (Fig. 10B).

精製したSAMドメインを用いて分子相互作用解析を行うためにBiacoreセンサーチップを作製した。PBSに溶けているSAMドメイン0.4 mg/mlを10 mM酢酸緩衝液(pH 4.5)で4倍希釈(0.1 mg/ml)し、アミンカップリング法でCM5センサーチップに固定化した。アナライトとの相互作用測定方法として、ランニング緩衝液はHBS-EP buffer(GEヘルスケア)を用い、アナライトはランニング緩衝液で20 μg/mlに希釈し使用した。SAMドメインへの分子相互作用を確認するためにSARM1抗体及びSAMドメインを添加し、解析を行った(図10C)。SAMドメインは2量体形成を行うので、SAMドメインを添加することによってSAMドメイン同士の結合が確認された。いくつかのSAMドメインのセリン548番近傍を認識する抗体はSAMドメインの結合よりも強い結合が確認され、これらの抗体はSAMドメインの2量体形成を阻害し、SARM1の機能を阻害することが示唆された。一方、コントロールIgGやSARM1の他の領域を認識する抗体ではSAMドメインとの結合は確認されなかった。これらの結果よりBiacoreによる分子相互作用解析を用いることでSARM1のドメインに結合する化合物を選定できることが示された。 A Biacore sensor chip was constructed for molecular interaction analysis using purified SAM domains. 0.4 mg/ml of the SAM domain dissolved in PBS was diluted 4-fold (0.1 mg/ml) with 10 mM acetate buffer (pH 4.5) and immobilized on the CM5 sensor chip by the amine coupling method. HBS-EP buffer (GE Healthcare) was used as the running buffer to measure the interaction with the analyte, and the analyte was diluted to 20 μg/ml with the running buffer. In order to confirm the molecular interaction with the SAM domain, SARM1 antibody and SAM domain were added and analyzed (Fig. 10C). Since SAM domains undergo dimer formation, binding between SAM domains was confirmed by adding SAM domains. Antibodies that recognize the vicinity of serine 548 of some SAM domains have been confirmed to bind more strongly than the binding of the SAM domain, and these antibodies can inhibit SAM domain dimer formation and inhibit SARM1 function. It was suggested. On the other hand, control IgG and antibodies recognizing other regions of SARM1 did not bind to the SAM domain. These results indicate that molecular interaction analysis by Biacore can be used to select compounds that bind to the domain of SARM1.

現在、神経変性疾患(パーキンソン病、ALSなど)の進行を予防、治療できる薬剤は存在しない。 Currently, there are no drugs that can prevent or treat the progression of neurodegenerative diseases (Parkinson's disease, ALS, etc.).

SARM1は神経変性疾患で観察される神経細胞死や神経軸索変性の原因となる分子の1つである。 SARM1 is one of the molecules responsible for neuronal cell death and neuroaxonal degeneration observed in neurodegenerative diseases.

SARM1の機能を阻害できれば、様々な神経変性疾患の予防、治療が可能になるかもしれない。 If the function of SARM1 can be inhibited, it may become possible to prevent and treat various neurodegenerative diseases.

しかしSARM1の細胞内での活性化機構が不明であったので、現在利用できるSARM1の阻害剤は存在しなかった。 However, since the intracellular activation mechanism of SARM1 was unclear, there were no currently available inhibitors of SARM1.

本発明者はSARM1のセリン54番、セリン548番、セリン622番がJNKによってリン酸化されることがSARM1の活性化に必要であることを見出した。 The present inventors have found that phosphorylation of Serine 54, Serine 548, and Serine 622 of SARM1 by JNK is necessary for activation of SARM1.

本発明者はSARM1のリン酸化検出と細胞生存率の測定を組み合わせることで、SARM1の活性化を阻害する薬剤のスクリーニング法を開発した。 The present inventors developed a screening method for drugs that inhibit SARM1 activation by combining detection of SARM1 phosphorylation and measurement of cell viability.

本発明を用いることによって神経変性疾患の予防、治療に有望なSARM1阻害剤の開発が可能になる。 By using the present invention, it becomes possible to develop SARM1 inhibitors that are promising for the prevention and treatment of neurodegenerative diseases.

Claims (8)

SARM1(Sterile alpha and TIR motif-containing protein 1)の548位のリン酸化Ser残基を特異的に認識し、SARM1の548位の非リン酸化Ser残基を認識しない、抗リン酸化SARM1抗体。 An anti-phosphorylated SARM1 antibody that specifically recognizes the phosphorylated Ser residue at position 548 of SARM1 (sterile alpha and TIR motif-containing protein 1) but does not recognize the non-phosphorylated Ser residue at position 548 of SARM1. SARM1(Sterile alpha and TIR motif-containing protein 1)の548位のリン酸化を抑制可能な非リン酸化SARM1に対する抗体またはSARM1の548位のリン酸化Ser残基を特異的に認識し、SARM1の548位の非リン酸化Ser残基を認識しない抗リン酸化SARM1抗体を有効成分とする、神経変性疾患の予防又は治療薬。 An antibody against non-phosphorylated SARM1 that can suppress phosphorylation at position 548 of SARM1 (Sterile alpha and TIR motif-containing protein 1) or an antibody that specifically recognizes the phosphorylated Ser residue at position 548 of SARM1 A prophylactic or therapeutic drug for neurodegenerative diseases, comprising an anti-phosphorylated SARM1 antibody that does not recognize the non-phosphorylated Ser residue of SARM1 as an active ingredient. 配列番号2に示すアミノ酸配列からなるペプチド、又は、配列番号2に示すアミノ酸配列からなるペプチドの数個のアミノ酸残基の欠失、置換、又は付加を含むペプチドであって、SARM1(Sterile alpha and TIR motif-containing protein 1)-Ser548リン酸化を抑制する効果を有するペプチドを有効成分とする、神経変性疾患の予防又は治療薬。 A peptide consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, or a peptide containing deletions, substitutions, or additions of several amino acid residues of the peptide consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, wherein SARM1 (Sterile alpha and TIR motif-containing protein 1) - A prophylactic or therapeutic agent for neurodegenerative diseases, containing a peptide having an effect of suppressing Ser548 phosphorylation as an active ingredient. SARM1(Sterile alpha and TIR motif-containing protein 1)の54位、548位及び622位からなる群から選ばれる少なくとも1種のSer残基のリン酸化を検出する工程を含む、神経変性疾患の予防又は治療薬のスクリーニング方法。 Prevention of neurodegenerative diseases comprising detecting phosphorylation of at least one Ser residue selected from the group consisting of positions 54, 548 and 622 of SARM1 (Sterile alpha and TIR motif-containing protein 1) or Methods of Screening for Therapeutic Agents. SARM1(Sterile alpha and TIR motif-containing protein 1)の54位、548位及び622位からなる群から選ばれる少なくとも1種のSer残基のリン酸化を検出する工程を含む、SARM1阻害剤のスクリーニング方法。 A method for screening a SARM1 inhibitor, comprising detecting phosphorylation of at least one Ser residue selected from the group consisting of positions 54, 548 and 622 of SARM1 (Sterile alpha and TIR motif-containing protein 1) . ヒトSARM1(Sterile alpha and TIR motif-containing protein 1)の54番目、548番目及び622番目からなる群から選ばれる少なくとも1種に相当するSerがAla、Glu又はAspで置換されたSARM1改変体。 A SARM1 variant in which Ser corresponding to at least one selected from the group consisting of positions 54, 548 and 622 of human SARM1 (Sterile alpha and TIR motif-containing protein 1) is replaced with Ala, Glu or Asp. 神経変性疾患の非ヒトモデル細胞又は非ヒトモデル動物の作成のための請求項6に記載のSARM1(Sterile alpha and TIR motif-containing protein 1)改変体の使用。 Use of the SARM1 (Sterile alpha and TIR motif-containing protein 1) variant according to claim 6 for the creation of non-human model cells or non-human model animals of neurodegenerative diseases. 神経変性疾患がパーキンソン病、筋萎縮性側索硬化症(ALS)、多発性硬化症、ニューロパチー及びアルツハイマー病からなる群から選ばれる請求項2又は3に記載の神経変性疾患の予防又は治療薬。4. The preventive or therapeutic drug for neurodegenerative diseases according to claim 2 or 3, wherein the neurodegenerative diseases are selected from the group consisting of Parkinson's disease, amyotrophic lateral sclerosis (ALS), multiple sclerosis, neuropathy and Alzheimer's disease.
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