JPH01132388A - reg遺伝子および該遺伝子にコードされる蛋白質 - Google Patents

reg遺伝子および該遺伝子にコードされる蛋白質

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JPH01132388A
JPH01132388A JP7167188A JP7167188A JPH01132388A JP H01132388 A JPH01132388 A JP H01132388A JP 7167188 A JP7167188 A JP 7167188A JP 7167188 A JP7167188 A JP 7167188A JP H01132388 A JPH01132388 A JP H01132388A
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codon
reg
cdna
protein
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宏 岡本
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は哺乳類のreg遺伝子および該遺伝子にコード
きれる蛋白質に関する。更に詳細には、ラット再生ラン
ゲルハンス島B細胞で特異的に発現される27810g
遺伝子、該27810g遺伝子をプローブとして得られ
るヒトreg遺伝子およびそれらにコードきれる蛋白質
に関する。
更米久弦遭 従来、インスリンを産生ずる膵うンゲルハンス島B細胞
は極めて再性能に乏しく、これが、−旦B細胞が傷害さ
れ壊死に陥るとインスリン不足から糖尿病が発症するこ
との主要因と考えられてきた。1984年、開本らは9
0%膵切除ラットにニコチン酸アミドなどのポリADP
−リボース合成酵素阻害物質を連日投与することにより
膵うンゲルハンス島B細胞の再生を誘導することに初め
て成功した( Yonemura、 Y、 et al
、、 Diabetes 33、401 (1984)
)。また、最近ニコチン酸アミドの大量経口投与により
ヒトインスリン依存性糖尿病の寛解期が延長されること
も報告されてきている( Ph、 Vague、 at
 al、 Lancet Vol、 I No、 85
33、619−620.1987)。
本発明で用いるデイファレンシ〜ルハインリダイゼイシ
ョンに必要な技術はTakasawaらによって既に確
立されている(rakasawa、 S、 et al
、 Diabetes 35.1178.1986)。
即ち、ラット膵B細胞腫から作成したcDNAライブラ
リーを、膵B細胞腫poly(A>”RNAから調製し
たcDNAと正常群ランゲルハンス島poly(A)”
RNAから調製したcDNAをプローブとしたディファ
レンシャルハイプリダイゼイションによりスクリーニン
グし、膵B細胞腫で特異的に発現する遺伝子の単離に成
功している。
明が解決しようとする問題点 従来、糖尿病の治療法としては、インスリン投与という
対症的療法しかない。−時有効性が期待すしたスルホニ
ルウレアなどの経口糖尿病薬は長期投与によりかえって
膵B細胞のインスリン産生能を障害し、冠動脈硬化症を
誘発するなどの副作用がある。
上記の通りニコチン酸アミドなどのポリADP−リボー
ス合成酵素阻害物質を連日投与することにより膵うンゲ
ルハンス島B細胞が再生することが知られているが、そ
の原因の遺伝子レベルでの解明は全く為きれていなかっ
た。
問題点を解決するだめの手段 本発明者は、膵うンゲルハンス島B細胞の再生増殖機構
を遺伝子レベルで解明するため、ラット再生膵うンゲル
ハンス島B細胞で特異的に発現される遺伝子を探索し、
ラッhreg遺伝子と命名する遺伝子を見出し、さらに
該27810g遺伝子をプローブとしてヒトにおけるr
eg遺伝子を探索し、ヒト膵cDNAライブラリーから
ヒトreg遺伝子を見出し、本発明を完成するに至った
まず、再生膵B細胞を得るために90%膵切除ラットを
調製する。この方法は、Foglia、 V、 G。
(Rev、 Soc、 Argent、 Biol、 
20.21−37.1944>により確立されている。
90%膵切除をうけたラットは1ケ月以内に糠床病状態
に陥るが、ニコチン酸アミドを90%膵切除約1週間前
から約3ケ月後まで連日投与(約o、5g/kg体重)
することにより、残存群中でランゲルハンス島の再生が
誘導きれる。再生群ランゲルハンス島は公知のコラゲナ
ーゼ法(Okamoto、 H,et al、 FEB
S Lett54、103 (1975);由来博、開
本宏内分泌実験講座第3巻、278 (1982L講談
社サイエンティフィク)により分離する。
得られた分離再生ランゲルハンス島をホモジネートシ、
濃度勾配遠心分離などによってRNAを回収する。これ
はChirgwinらの方法(Biochemistr
y1979; ts: 5294−99)に従えばよい
回収されたRNAから、公知のオリゴ(dT)セルロー
スクロマトグラフィーによりpoly(A)”RNAを
分離した。これは、1AvivとP、 Lederの方
法(Pr。
c、 Natl、 Acad、 Sci、 U、S、A
、 69.1408−1412.1972〉 に従う。
分離したpoly(A)”RNAを鋳型として、逆転写
酵素によってcDNAを合成し、CDNARNAのハイ
ブリッドをRNaselとDNAポリメラーゼで処理し
て2本鎖CDNAを得る。これは基本的にU、 Gub
lerらの方法(Gene荏、 263−269.19
83)による。また、市販のCDNA調製用のキット(
例えば、Amersh、am社製cDNA合成システム
)を用いれば容易にcDNAが調製できる。
得られた2本鎖CDNAは適当なりローニゲベクターに
挿入し、得られたベクターを適当な宿主に導入して増殖
させ、ラット再生ランゲルハンス島ONAライブラリー
とする。適切なりローニゲベクターとしては、λgtl
oなどのファージベクター、pN01523、pKBl
ll、pBR322、pUc、 Okayama−Be
rg。
Co1E1、Heidecker−Messingなど
のプラスミドベクターが挙げられ、適切な宿主としては
、p:、coliK−12HB101株、C600株、
L87株、NM514株などがか挙げられる。上記のベ
クターおよび宿主は市販されており容易に入手できる。
また、市販のcDNAクローニングシステム(Amer
sham社)などを用いれば容易にcDNAがクローニ
ングできる。
再生群B細胞で特異的に発現きれる遺伝子を見出すため
には、まずcDNAライブラリーから、インスリンcD
NAクローンを除いておくことが好ましい。なぜならば
、B細胞中に存在するmRNAの多くはインスリンmR
NAであり、これは再生群B細胞で特異的に発現きれる
遺伝子のスクリーニングの障害になる。よって、まず各
cDNAライブラリーの一部をニトロセルロースフィル
ターに固定し、ラットインスリンcDNA(代謝VOL
、 17 No。
7、1185 (1980))とハイブリダイズさせ、
ハイブリダイズしなかった非インスリンcDNAクロー
ンを以下のスクリーニングに供する。
再生ランゲルハンス島B細胞で特異的に発現きれる遺伝
子をスクリーニングするためには、公知のディファレン
シャルスクリーニング法(Takasawa、 S、 
et al、 Diabetes 35.1178 (
1986)などで用いられている)を適応すればよい。
即ち、cDNAライブラリーから、それぞれのサンプル
を2組のニトロセルロースフィルターに固定スる。1組
のフィルターはラット再生ランゲルハンス島poly(
A)”RNAから調製したcDNAをプローブとし、他
の1組は正常ランゲルハンス島1)01y(A)”RN
Aから調製したcDNAをプローブとしてハイブリダイ
ズさせる。2組のフィルターのオートラジオダラムを比
較して、再生ランゲルハンス島から調製したプローブの
みがハイブリダイズしたクローンを選択し、再生ランゲ
ルハンス島B細胞で特異的に発現される遺伝子のcDN
Aクローンを得る。
本発明を追試する時には、このスクリーニングは第1図
に示される塩基配列を参照してプローブを作成し使用す
れば、容易に行ない得る。
本発明においては、1種類のラット再生ランゲルハンス
島B細胞で特異的に発現される遺伝子のcDNAクロー
ンが得られた。この遺伝子はランゲルハンス島B細胞の
再生(regeneration )に深く関与してい
るものと考えられreg遺伝子と命名された。
このcDNAの塩基配列を公知のM13ヘクター系を用
いたSangerらの方法(Methods in E
nzymologylol、 20−78.1983)
により決定した(第1図)。
この塩基配列および推定きれるアミノ酸配列に関して各
種のホモジネートを行なったが、50%以上のホモロジ
ーを示すものは無く、全く新規なりNAおよび蛋白質で
あることが判明した。また、ラットreg遺伝子mRN
Aの発現レベルを、ラット正常ランゲルハンス島、肝臓
、腎臓、脳、インスリノーマで分析したところ、極めて
低かった。
、本発明のラットreg蛋白質は、第1図に示されるア
ミノ酸配列を有する蛋白質に限定されるものではなく、
多少のアミノ酸残基の置換、脱離、挿入、付加によって
も、またその一部でも、その活性は保持されるものと考
えられ、そのような同等の活性を有する蛋白質も、本発
明の範囲内である。また、ラットreg遺伝子に関して
も、第1図に示される塩基配列を有するものに限定され
るものではなく、上記のような種々の蛋白質をコードす
る種々の遺伝子も本発明の範囲内と考えられる。
さらに、ラットreg蛋白質はそのN末端が疎水性のア
ミノ酸に富み、シグナルシーケンスであると推定される
。すなわち、本発明のラットreg遺伝子にコードされ
る成熟蛋白質は、第1図中の22番目のアミノ酸残基G
lnに始まり165番目のAlaで終わる配列からなる
。また、N末端のM e tは細胞中で除去され、re
g蛋白質の活性には直接関係しない可能性があるため、
第1図中のM e t (1番目)、Thr(2番目)
またはGln(22番目)に始まりAla(165番目
)で終わる配列を有する蛋白質と同等の活性を有する蛋
白質も、本発明に包含される。同様に、本発明は、上記
3種の蛋白質をコードする遺伝子すなわち、第1図中の
第1番目のコドンATG。
2番目のコドンACTまたは22番目のコドンCAGに
始まり165番目のコドンGCCまたは終止コドンで終
わる塩基配列を包含する。ラットreg蛋白質を遺伝子
工学的に製造する場合には、5′末端に開始コドンAT
G(Metをコードする)を有する配列を用いるのが好
ましい場合があり、よって、上記の種々の遺伝子の5′
末端にさらにATGが連結された遺伝子も、本発明の範
囲内である。同様に、上記の種々の蛋白質のN末端にさ
らにM e tが付加された蛋白質も本発明に包含され
る。
ヒトregは上記のラットregの塩基配列の一部また
は全部をプローブとして利用することによりヒト膵cD
NAライブラリーから調製することができる。
ヒトPI#cDNAライブラリーは以下のようにして調
製される。
ヒト手術摘出群をホモジネートし、濃度勾配遠心分離な
どによってRNAを回収する。これはChirgwin
らの方法(Biochemistry 1979: 1
8: 5294−99)に従えばよい。
回収されたRNAから、公知のオリゴ(dT)セルロー
スクロマトグラフィーによりpoly(A)”RNAを
分離した。これは、H,AvivとP、 Lederの
方法(Proc、 Natl、 Acad、 Sci、
 69.1408−1412.1972)に従う。
分離したpoly(A)″RNAを鋳型として、逆転写
酵素によってcDNAを合成し、cDNA・RNAのノ
ーイプリ・ンドをRNase)IとDNAポリメラーゼ
で処理して2本鎖CDNAを得る。これは基本的にU、
 Gublerらの方法(Gene 25.263−2
69.1983>による。また、市販のcDNA調製用
のキット(例えば、Amarsham社製ωNA合成シ
ステム)を用いれば容易にcDNAが調製できる。
得られた2本鎖CDNAは適当なりローニゲベクターに
挿入し、得られたベクターを適当な宿主に導入して増殖
させ、ヒト膵cDNAライブラリーとする。適切なりロ
ーニゲベクターとしては、λ匹10などのファージベク
ター、pN01523、pKBlll、pBR322、
pUc、 Okayama−Berg、 Co1E1、
Heidecker−1iessingなどのプラスミ
ドベクターが挙げられ、適切な宿主としては、E、co
li K−12H8101株、C600株、L87株、
NM514株などがが挙げられる。上記のベクターおよ
び宿主は市販きれており容易に入手できる。また、市販
のcDNAクローニングシステム(Amersham社
)などを用いれば容易にcDNAがクローニングできる
得られたcDNAライブラリーから上記のラットreg
遺伝子を用いたプローブによりヒトreg遺伝子を検出
する。該プローブは、上記で得られたラットreg遺伝
子を適当に制限酵素などを用いて切断したり、適当な部
分をDNA自動合成機により作製して得られたDNA断
片をT4ポリヌクレオチドキナーゼなどを用いて標識す
ることにより調製できる。このプローブを上記のcDN
Aライブラリーとハイブリダイズさせる。陽性のクロー
ンのうち最長のDNAインサートを含むクローンからD
NAを分離し、塩基配列を決定したところ、該遺伝子は
ラットreg遺伝子と77%のホモロジーを示し、ヒト
reg遺伝子であると確認された。両遺伝子から推定さ
れるアミノ酸配列も68%のホモロジーを示した。該ヒ
トreg遺伝子の塩基配列およびそれから推定きれるア
ミノ酸配列を第3図に示す。
ヒトreg遺伝子から推定されるアミノ酸配列は、その
N末端付近が疎水性アミノ酸に富み、シグナルシーケン
スであると推定される。よって、該ヒhreg遺伝子が
コードする成熟蛋白質は、第3図に示されるアミノ酸配
列のうち、N末端から21番目のGly、22番目のG
ln、24番目のAla、25番目のGln、30番目
のGlnまたは31番目のAlaからはじまるものであ
ると考えられる。従って、本発明はこれら成熟蛋白質を
も提供するものである。またこれらの蛋白質を遺伝子組
換技術を用いて製造する場合、そのN末端に開始コドン
由来のM e tが付随することがある。よって本発明
はさらに上記蛋白質のN末端にM e tを有する蛋白
質を包含する。
同様に、本発明は、第3図に示されるアミノ酸配列のう
ち、N末端から1番目のAla、21番目のGly、2
2番目のGln、24番目のAla、25番目のGln
、30番目のGlnまたは31番目のAlaから始まり
165番目のAsnで終わるアミノ酸配列をコードする
遺伝子、もしくは、該遺伝子の5°末端に開始コドンお
よび/または3゛末端に終止コドンを接続した遺伝子、
およびこれらの遺伝子を含む発現ベクターなどの遺伝子
を包含する。きらに詳しくは、第3図に示詐れる塩基配
列のうち、5°末端から工番目のコドンGCT、21番
目のコピ2000122番目のコドンCAA、24番目
のコドンGCC,25番目のコドンCAG、30番目の
コドンCAGまたは31番目のコドンGCCから始まり
165番目のコドンAACで終わる塩基配列からなる遺
伝子、もしくは、該遺伝子の5゛末端に開始コドンおよ
び/または3′末端に終止コドンを接続した遺伝子、お
よびこれらの遺伝子を含む遺伝子を提供するものである
が、上記蛋白質の発現においては、上記アミノ酸配列を
コードしているものであれば使用でき、これらの特定の
遺伝子に限定されるものではない。
周知の通り、本明細書中でいう開始コドンはATGを、
終止コドンはTAA、TAGまたはTGAを意味する。
また、本発明のreg遺伝子にコードきれるre’g蛋
白質は、第3図に示されるアミノ酸配列を有する蛋白質
に限定されるものではなく、多少のアミノ酸残基の置換
、脱離、挿入、付加によっても、またその一部でも、そ
の活性は保持されるものと考えられ、そのような同等の
活性を有する蛋白質も、本発明の範囲内である。また、
reg遺伝子に関しても、第3図に示される塩基配列を
有するものに限定詐れるものではなく、上記のような種
々の蛋白質をコードする種々の遺伝子も本発明の範囲内
と考えられる。
得られたcDNAは、公知の方法により発現できる。例
えば、該cDNAを適切なプロモーター(lac、 T
ac、 Trps PLなど)の制御下に適切な発現ベ
クター(pKK223−3、pBs、 pDR540、
pDR720、pPL−1ambdaなど)に挿入し、
宿主(E、coli K−12AG−1、MM294、
D)+1、)IBIOI、C600など)に導入して発
現させればよい。reg遺伝子にコードきれるreg蛋
白質が糖鎖を有している場合には、宿主として酵母や猿
細胞などの真核細胞を用いるのが好ましい。例えば、酵
母を用いる場合には、発現ベクタ〜とじてpGPD−1
、pMFα8、AAR6、ABade8、A)15、Y
Ep52、pAcF301、pAM82など様々な公知
のべフターが使用可能である。CoS猿細脳細胞用する
場合には、pKsV−10などの発現ベクターが使用で
きる。上記の宿主−ベクター系に限らず公知の宿主−ベ
クター系はほとんどreg蛋白質の発現に適応できるも
のと考えられる。
発現されたreg蛋白質は、従来の精製法に従い、遠心
分離、クロマトグラフィー、透析、塩析などを適当に組
み合わせて精製すれば良い。
さらに、本発明は、上記のヒトまたはラットregおよ
びその遺伝子産物に限定されるものではなく、ヒトre
gとラットregが、また、それらがコードする蛋白質
が高い相同性を示すことを考慮すれば、当然他種の哺乳
類にもreg様遺伝子が存在すると推定され、特にその
膵臓において発現されインスリン産生ランゲルハンス島
の再生増殖に関与している可能性がある。よって、本発
明は、そのような他種の哺乳類のregおよびその産物
も包含する。言い換えれば、本発明は、本明細書中で特
定されるヒトまたはラットregの塩基配列を参照して
調製きれるプローブとハイブリダイズする遺伝子を含む
。即ち、本発明のヒトregの調製法と同様にして、ヒ
トまたはラットregまたはその一部をプローブすれば
、他種の哺乳類の膵臓のcDNAライブラリーから、ヒ
トまたはラッ)regに高い相同性を示す遺伝子を調製
することができる。使用するプローブとしては、ヒトま
たはラットregの全部または一部(20〜100塩基
が好ましい)からなるラベルされたヌクレオチドが望ま
しい。本発明は、当然そのような遺伝子にコードきれる
蛋白質も包含する。
従って、本明細書中、reg遺伝子およびreg蛋白質
とは、ヒトおよびラットだけでなく全ての哺乳類のもの
を意味する。
衷及■ユ ■、ラット再生膵ランゲルハンス島の分離(1)90%
膵切除 体重200〜300gのWistar系雄ラットをエー
テル麻酔下に開腹後、帝胆管分節(parabilia
ry sagment)を除く膵(群全体の90%に相
当)を切除して開腹した。この90%膵切除術は、Fo
glia、 v、 G、 (Rev、 Soc、 Ar
gent、 Biol、 20、21−37.1944
)により確立され、インスリン依存性糖尿病モデルの作
製に広く用いられている。
90%膵切除をうけたラットは1ケ月以内に糖尿病状態
に陥る。
(2)  ニコチン酸アミドの投与 90%膵切除7日前より術後3ケ月まで、0゜5g/k
g体重のニコチン酸アミド(50mg/m+生理食塩水
)を−日一回腹腔内に投与した。
このニコチン酸アミド投与により90%膵切除ラットの
糖尿病状態が予防改善される。
■)再生ランゲルハンス島の分離 上記(1)、(2)により、残存群中でランゲルハンス
島の再生が誘導され、膵単位体積あたりの数、ランゲル
ハンス島1個あたりのサイズとも増加する。増加した細
胞の大部分はインスリン産生B細胞であり、グルカゴン
産生A細胞およびソマトスタチン産生り細胞の数は不変
である( Yonemura。
Y、 et al、 Diabetes 33.401
 (1984))。術後3ケ月目に、90%膵切除・ニ
コチン酸アミド投与ラットを、ネンプタール麻酔下に開
腹し、残存膵をハンクス液で膨化きせた後摘出した。摘
出群を、2残存膵当り5mlのハンクス液中で細切後、
150mgの牛血清アルブミン(Sigma。
Type V )および40 m gのコラゲナーゼ(
Type■、和光純薬製)を加え、37°Cで3〜5分
間振とうして消化した。消化後50m1のハンクス液中
テ懸濁し、5分間静置させてランゲルハンス島を沈降さ
せた後、上層の半量を捨て、新たに25m1のハンクス
液を加え再懸濁した。この懸濁・静置操作を8回繰り返
した後、実体顕微鏡下で再生ランゲルハンス島を採取し
た。32匹の90%膵切除・ニコチン酸アミド投与ラッ
トから1355個の再生ランゲルハンス島が回収された
。上記の方法は、基本的に白木と開本の方法(内分泌実
験講座第3巻、278 (1982) 、講談社サイエ
ンティフィック)に従う。
■、ラット再生膵ランゲルハンス島 complementary DNA (cDNA)ラ
イブラリーの作製(1)  RNAの分離 分離再生ランゲルハンス島を4Mチオシアン酸グアニジ
ン、10mMクエン酸ナトリウム(pH7,0)、0.
5%ラウリルサルコシンナトリウム、0.1M2−メル
カプトエタノールAntifoam A (Sigma
)中で超音波によりホモジネート後、密i1.6 4の
セシウムトリプルオロ酢酸( Pharmacia )
上に重着し、25″′C、44.00Orpmで工4〜
16時間遠心した。遠心後、RNA沈殿を回収した。1
355個の再生ランゲルハンス島から885μgのRN
Aが得られた( Chirgwin, J. M.ら、
Biochemistry 1979; 18:529
4−99参照)。
(2)  Poly(A)“RNAの分離(1)で得ら
れたRNAからオリゴ(dT)セルロースカラムクロマ
トグラフィーにより17.2μgのpoly(A)”R
NAを分離した( H. Aviv & P. Led
er。
Proc. Natl. Acad. Sci. Ll
.S.A. 69. 1408−1412。
1972参照)。
(3)  cDNAライブラリーの作製2μgの再生ラ
ンゲルハンス島pO1y(A)”RNAを鋳型とし、オ
リゴ(dT)をブライマーとして、40単位の逆転写酵
素と42℃、1時間反応させて182ngのcDNA 
(first ’strand)を合成した。得られた
cDNA−RNAハイブリッドを0.75単位のRNa
seH,46単位のDNAポリポリーゼL 4.#f位
のT4DNAポリメラーゼで処理し、284ngの2末
鎖C[)NAを得た。上記のcDNAの合成は基本的に
U. Gublerらの方法(Gene 25, 26
3−269 (1983))による。
cDNA(2本鎖)を15jlt位のEcoRIメチラ
ーゼ(New England BioLabs)で処
理後、EcoRIリンカ− (450ng)と175単
位のT4DNAリガーゼ(宝酒造)で13°C45時間
反応許せ連結した。
上記産物を76単位のEcoRI (宝酒造)で37℃
2時間消化後、セファクリルs−1000(Pharm
acia )にかけ、cDNAと消化リンカ−とを分離
した。ここまでのステップで214ngのEco RI
メチラーゼ処理EcoRI断片・2末鎖cDNAが回収
された。
上記のcDNAのうち20ngを1.23μgのλgt
lo arms (EcoRI消化後ア消化リアルカリ
フォスファターゼを脱リン酸化したもの. Strat
agene社製)とT4DNAリガーゼ(宝酒造、11
6単位)で、13℃15時間で連結させた。連結したλ
匹1〇ー再生うンゲルハンス島cDNAを、Gigap
ack(Stratagene社製)を用いてパッケー
ジング後、E.coli K12由来のY1089 (
DNA cloning. vol. L49−78.
 1985, URL Press)に感染させ、総計
2、8X10’の形質転換体を得た。
■.再生ラうゲルハンス島cDNAライブラリーのディ
ファレンシャルスクリーニング:再生ランゲルハンス島
で特異的に発現される遺伝子の単離上記■で作製したラ
ット再生ランゲルハンス島cDNAライブラリーのうち
任意に選んだ5000個の独立プラークから、個々にフ
ァージをマイクロタイタープレート(96穴)中の0.
50Daoo相当のY1089を含むNZY−0.2%
マルトース培地(1%NZアミン、0.5%バクトイ−
ストエキストラクト、0.5%塩化ナトリウム、0.2
%マルトース)につまようじを用いて接種し、37℃で
1夜インキユベートして増殖させた。
得られたファージ液を2μmずっニトロセルロースフィ
ルター( Schleicher and Schue
1社、BaB4)にスポットし、ニックトランスレーシ
ョン法によI)s!Pで標識したラットインスリンI[
 cDNA トハインリダイズさせた。この結果、16
%のクローンがインスリンcDNAクローンとして同定
され、残る84%の非インスリンcDNAクローンを以
下のスクリーニングに供した。
ラット再生ランゲルハンス島または無処置ラット正常ラ
ンゲルハンス島poly(A)”RNA( 1 5 0
 ng)を41ngのオリゴ(dT)+*−1m, 2
 0 mM dATP,20mMdTTP,20mMd
GTP。
2  μ MdcTP,  60  μ c−i  [
 a−”P  コ dCTP ( Amersham社
)の存在下に15単位の逆転写酵素(生化学工業)と、
37°Cで2時間インキュベートスル。0.3N水酸化
ナトリウムでRNA鎖ヲ分解(100’C,2分ン後、
生成きれた31p標識l末鎖cDNAをエタノール沈殿
法で回収した。この方法により1〜2 X 10 ’c
pm/μg poly(A)”RNAの比活性を有する
プローブが得られた。
非インスリンcDNAクローンのファージ液を2μIf
つ2組のニトロセルロースフィルターにスポットし、フ
ィルターを0.5M水酸化ナトリウム/1.5M塩化ナ
トリウム、次いで0.5Mトリス塩酸(pH8,0)/
1.5M塩化ナトリウムで、室温で各5分間処理後、2
XSSC(tXsSC:0.15M塩化ナトリウム、0
.015Mクエン酸ナトリウム)に浸した後、80℃で
2時間固定した。
DNAを固定したニトロセルロースフィルターを3XS
SC中で65℃30分、3XSSCおよびI X F 
B P (Denhardt’s 5olution、
 0.02%Fico11400.0.02%牛血清ア
ルブミン、0.02%ポリビニルピロリドン)中で65
℃1時間反応させた後、1M塩化ナトリウム、50mM
トリス塩酸(pH7,4)、10mMEDTA、0.1
%SDS、IXFBP、10μg / m 1サケ皐丸
DNA、  250μg/ml poly(U) (7
フルマシア)中で、65℃1時間プレハイブリダイゼー
ションさせた。1組のフィルターはラット再生ランゲル
ハンス島poly(A)″RNAから調製したcDNA
(1゜5X10’cpm)をプローブ(前記)とし、他
の1組は無処置ラットから分離した正常ランゲルハンス
島poly(A)”RNAから調製したcDNA (1
、5X10’cpm)をプローブ(前記)として、1M
塩化ナトリウム、50mMトリス塩酸(pH7゜4)、
10mMEDTA(pH8,0)、o、i%SDS、2
50μg / m I poly(U)中で、65℃で
16時間ハイブリダイズさせた。
ハイブリダイゼーション後、フィルターを2×SSCで
室温で1〜2分間2回洗浄し、0.1×5SC10,1
%SDS中で65℃、40分、4回洗浄後、80°Cで
1時間乾燥許せた後、−80℃で1夜オートラジオグラ
フイーを行なった。
その結果、再生ランゲルハンス島cDNAと特異的にハ
イブリダイズする1種類のクローンが得られた。
■、再生ラうゲルハンス島B細胞で特異的に発現される
遺伝子の構造決定 上記■で得られた再生ランゲルハンス島で特異的に発現
される遺伝子のcDNAクローンからファージDNAを
精製後(Mo1ecular cloning参照)、
EcoR工で消化し、1%アガロースゲル電気泳動でc
DNA挿入物をファージベクターarmsから分離した
分離したcDNAの塩基配列をM13ベクター系(mp
18、mp19.7フルマシア)を用いたSanger
法(Methods in Enzymology 1
01.20−78.1983)により決定した。
その結果、再生ランゲルハンス島で特異的に発現される
転写物は、ポリ(A)部分を除き、全長749ヌクレオ
チドで、メチオニンに始まりアラニンに終わる165ア
ミノ酸残基からなる蛋白質をコードしていた。全塩基配
列および推定されるアミノ酸配列を第2図に示す。
European Mo1ecular Biolog
y Laboratory()Ieiderberg)
 、GenBank (Cambridge。
Massachusetts) 、National 
BiomedicalResearch Founda
tion (Washington、 DC)の核酸・
蛋白質データベースのコンピューター探索(Wibur
、劉J、 & Lipman、 D、 J、、Proc
、 Natl。
Acad、 Sci、 USA 1983.80.72
6−730の方法による)の結果、今回クローン化され
たcDNAの塩基配列および推定されたアミノ酸配列は
いずれの既知の遺伝子・遺伝子産物とも異なっており、
50%以上のhomologyを示す遺伝子・遺伝子産
物はデータベース中に見出されなかった。
従って、今回再生ランゲルハンス島cDNAライブラリ
ーからクローン化きれたcDNAは従来報告きれていな
い全く新しい遺伝子と対応するものと考えられ、この遺
伝子をreg(regenerating  gene
)と命名した。
V、reg  mRNAの検討 ラット再生ランゲルハンス島、正常ランゲルハンス島か
らI[−(1)の方法でRNAを分離し、各4μgを1
,1Mホルマリンで変性後、1.1Mホルマリンを含む
1.5%アガロース電電気泳動ユニトロセルロースフィ
ルター移した。フィルターヲ80°Cで2時間固定後、
50%ホルムアミド、5XFBP、5XSSPE(lX
5SPE: 0.18M塩化ナトリウム、10mMリン
酸ナトリウム緩衝液(pH7,7)、1mMEDTA)
、250yg/m+サケ率丸DNA、0.1%SDS中
で42℃、4時間プレハイブリダイズし、次いでニック
トランスレーションでstp標識したreg cDNA
(20Dg/ml)を含む50%ホルムアミド、IXF
BP、5XSSPE、、0.1%SDS、1008g 
/ m 1サケ率丸DNA溶液中で42℃20時間ハイ
ブリダイズし、2XSSC10,1%SDS中で室温3
0分2回、0.lX5SC10,1%SDS中で37°
C1時間2回洗浄後、オートラジオグラフィー(−80
°C)を行なった。
その結果、reg mRNAは鎖長約900ヌクレオチ
ドで、その含量は再生ランゲルハンス島で高く、正常ラ
ンゲルハンス島では極めて低かった。
上記と同じ方法で、ラット肝臓、腎臓、脳、インスリノ
ーマ(Streptozotocin誘発)のmRNA
を分析した結果、これらの組織でのreg mRNAレ
ベルは極めて低かった。
衷厘里1 a)ヒトで再生ランゲルハンス島を調製することは困難
であるため、ヒト手術摘出群からcDNAライブラリー
を作製した。ラットでは膵組織中にregmRNAが検
出されている。
b)RNAの分離 手術摘出膵を4Mチオシアン酸グアニジン、10mMク
エン酸ナトリウム(pH7,0)、0.5  ・%ラウ
リルサルコシンナトリウム、0.1M2−メルカプトエ
タノール、1%Antifoam A(Sigma)中
でポリトロンによりホモジネート後、密度1.64のセ
シウムトリフルオロ酢酸(Pharmacia )上に
重層し、25℃、44.00 Orpmで14〜16時
間遠心した。遠心後、RNA沈殿を回収した。500m
gの膵組織から2゜526mgのRNAが得られた( 
Chirgwin、 J。
毘ら、Biochemistry 1979; 18:
5294−99参照)。
c ) Po1y(A)”RNAの分離b)で得られた
RNAからオリゴ(dT’)セルロースカラムクロマト
グラフィーにより17.56μgのpo ly (A 
) ” RNAを分離した( H,Aviv & P、
 Leder。
Proc、 Natl、 Acad、 Sci、 U、
S、A、 69.1408−1412、1972参照)
d)cDNAライブラリーの作製 1μgのヒト膵poly(AνRNAを鋳型とし、オリ
ゴ(dl)をブライマーとして、40単位の逆転写酵素
と42℃、1時間反応きせて約1100nの♂NA (
first 5trand)を合成した。得られたCD
NA・RNAハイブリッドを0.75単位のRNase
H146単位のDNAポリポリーゼI、4単位のI 4
DNAポリメラーゼで処理し、約150ngの2木鎖c
DNAを得た。上記のcDNAの合成は基本的にU、 
Gublerらの方法(Gene 25.263−26
9 (1983))による。
cDNA(2本鎖)を15単位の):coRIメチラー
ゼ(New England Biolabs)で処理
後、ECoR1リンカ(450ng)と175単位のT
4DNAリガーゼ(宝酒造)で13°C45時間反応さ
せ連結した。
上記産物を76単位のEcoRI (宝酒造)で37’
C2時間消化後、セファクリルS−1005−1O00
(Phar )にかけ、cDNAと消化リンカ−とを分
離した。ここまでのステップで17.6 n gのEc
oRIメチラーゼ処理EcoRI断片・2木鎖cDNA
が回収きれた。
上記のcDNAを1.0ygのλgtlo arms 
(EcoRI消化後ア消化リアルカリフォスファターゼ
を脱リン酸化したもの、Stratagene社製)と
T4DNAリガーゼ(宝酒造、116単位)で、13℃
15時間で連結させた。連結した入gtlO−ヒト膵c
DNAを、Gigapack (Stratagene
社製)を用いてパッケージング後、E、coli K1
2由来のY1089 (DNA cloning。
vol、 1.49−78.1985. URL Pr
ess)に感染させ、総計6X10’の形質転換体を得
た。
a)ヒト膵cDNAライブラリーを0.50D、。。
相当の大腸菌Y1089を含むマルトース培地(0,2
%マルトース、1%NZアミン、0.5%バクトイ−ス
トエキストラクト、0.5%塩化ナトリウム)中で37
℃にて1晩増殖させた後、直径150mmの寒天培地に
106個のプラークを発育許セニトロセルロースフィル
ターに移した。
b)ラットregの塩基番号76−135(第1図参照
)に相当する60塩基のオリゴデオキシリボヌクレオチ
ドをアプライドバイオシステムズモデル380B  D
NA合成機で人工合成し、その5′末端を[7Sapコ
ATPとT4ポリヌクレオチドキナーゼを用いて3!P
標識した。
C)a)のフィルターを、0.5N水酸化ナトリウム/
1.5M塩化ナトリウム、0.5Mトリス−塩酸(pH
8,0)/1.5M塩化ナトリウムで室温で各5分間処
理後、2XSSC(lX5SC;0.15M塩化ナトリ
ウム、0.015Mクエン酸ナトリウム)に浸した後、
80℃で2時間焼結した。このフィルターを6XSSC
,5XFBP(IXFBP; 0.02%フィコール4
00.0゜02%牛血清アルブミン、0.02%ポリポ
リルヒロリドン)、0.1%SDS、20011g/m
1大腸菌tRNA溶液中で50°Cで4時間プレハイブ
リダイズさせた後、2ng/mlのSIP標識オリゴデ
オキシリボヌクレオチドを含む6XSSC,IXFBP
、0.1%SDS、100μg/m1大腸菌tRNA溶
液中で50℃で12〜16時間ハイブリダイズさせ、6
XSSC,0,1%SDSで50℃にて30分間4回洗
浄した。
d)その結果、108個のヒト膵cDNAクローン中5
8個のクローンが60塩基のラットregプローブとハ
イブリダイズした。
e)これら陽性クローンのうち最長のcDNAi n5
ert(約900ヌクレオチド)を有するクローンから
DNAを分離し、EcoRIで消化後、pBsベクター
(Stratagene社製)のEc。
R1部位にサブクローニングした。
■、ヒトre   cDNA塩基配列の決定a)pBs
ベクターにサブクローニングしたcDNAの塩基配列を
Sanger法(Methods inEnzymol
ogy lot、 20−78.1983)により決定
した。
b)その結果、ヒトreg  cDNAはポリ(A)を
除き、全長749ヌクレオチドで、メチオニンにはじま
りアスパラギンで終わる166アミノ酸残基からなる蛋
白質をコードしていた。
C)ヒトreg遺伝子がコードする蛋白質はラットre
g遺伝子がコードする165アミノ酸残基の蛋白質より
1アミノ酸残基分長く、コード域のホモロジーは塩基配
列で75%、アミノ酸配列で68%であった。
d)ヒトreg蛋白質のN末端には、疎水性アミノ酸に
富む配列が存在しており、これは分泌蛋白質にみられる
シグナルペプチドに特徴的なものである。即ち、ヒトr
eg蛋白質に於ては、Met(−1)に始まりGln(
20)、Gly(21)、Glu(23)、Ala(2
4)、Pr。
(29)または5et(30)までの配列がシグナルペ
プチドであると推定された。
発明の効果 本発明のreg遺伝子はインスリン産生群B細胞の再生
に密接に関与すると考えられ、この遺伝子のコードする
蛋白質を大量生産し、投与可能な医薬として開発するこ
とにより、糖尿病患者自身の膵B細胞の再生賦活という
、従来のインスリン投与法に優る糖尿病治療の断方向が
開かれる。
また、膵B細胞の再生増殖機構については全く不明であ
ったが、reg遺伝子が単離きれたことにより、これを
細胞レベル、分子レベルで明らかにする手がかりが得ら
れた。
本発明のreg遺伝子をプローブとして利用すれば、ヒ
トおよびラット以外の哺乳類の同等の遺伝子を得て、さ
らにその遺伝子産物を得ることも可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図はラットreg遺伝子の塩基配列および該塩基配
列から推定されるアミノ酸配列を示す。 第2図はラッhreg遺伝子cDNAの全塩基配列およ
び該塩基配列から推定されるアミノ酸配列を示す。第3
図はヒトreg遺伝子cDNAの塩基配列および該塩基
配列から推定されるアミノ酸配列を示す。

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1図または第3図に示すアミノ酸配列をコード
    する塩基配列の全部または一部からなるプローブとハイ
    ブリダイズする遺伝子。
  2. (2)該塩基配列が第1図または第3図に示す塩基配列
    からなることを特徴とする請求項1に記載の遺伝子。
  3. (3)該遺伝子が哺乳類の膵臓で発現されることを特徴
    とする請求項1または2に記載の遺伝子。
  4. (4)該哺乳類がヒトまたはラットであることを特徴と
    する請求項3に記載の遺伝子。
  5. (5)第1図に示されるアミノ酸配列の一部または全部
    を有する蛋白質と同等の活性を有する蛋白質をコードす
    る遺伝子。
  6. (6)第1図に示されるアミノ酸配列の一部または全部
    を有する蛋白質をコードすることを特徴とする請求項5
    に記載の遺伝子。
  7. (7)該アミノ酸配列が第1図中のMet(1位)、T
    hr(2位)、Gln(22位)またはMet−Gln
    (22位)に始まりAla(165位)に終わることを
    特徴とする請求項5または6に記載の遺伝子。
  8. (8)第1図に示される塩基配列の一部または全部を有
    することを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載の
    遺伝子。
  9. (9)該塩基配列が第1図中のコドンATG(1位)、
    コドンACT(2位)、コドンCAG(22位)または
    コドンATG−CAG(22位)に始まりコドンGCC
    (165位)または終止コドンで終わることを特徴とす
    る請求項8に記載の遺伝子。
  10. (10)第3図に示されるアミノ酸配列の一部または全
    部を有する蛋白質と同等の活性を有する蛋白質をコード
    する遺伝子。
  11. (11)第3図に示されるアミノ酸配列の一部または全
    部を有する蛋白質をコードすることを特徴とする請求項
    10に記載の遺伝子。
  12. (12)該アミノ酸配列が第3図中のAla(1位)、
    Gly(21位)、Gln(22位)、Ala(24位
    )、Gln(25位)、Gln(30位)またはAla
    (31位)から始まりAsn(165位)で終わること
    を特徴とする請求項10または11に記載の遺伝子。
  13. (13)該遺伝子が、第3図に示される塩基配列の5’
    末端から1番目のコドンGCT、21番目のコドンGG
    C、22番目のコドンCAA、24番目のコドンGCC
    、25番目のコドンCAG、30番目のコドンCAGま
    たは31番目のコドンGCCから始まり165番目のコ
    ドンAACで終わる塩基配列からなることを特徴とする
    請求項10〜12のいずれかに記載の遺伝子。
  14. (14)請求項10〜13のいずれかに記載の遺伝子の
    5’末端に開始コドンおよび/または3’末端に終止コ
    ドンを接続した遺伝子。
  15. (15)請求項1〜14のいずれかに記載の遺伝子にコ
    ードされる蛋白質。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1994012203A1 (en) * 1992-12-01 1994-06-09 Shionogi Seiyaku Kabushiki Kaisha DRUGS CONTAINING reg PROTEIN AS ACTIVE INGREDIENT
EP1167974A1 (en) * 1999-04-07 2002-01-02 Hitachi Chemical Company, Ltd. METHOD FOR JUDGING AUTOIMMUNE DISEASE, METHOD FOR DETECTING ANTI-Reg PROTEIN AUTOANTIBODY AND DIAGNOSTICS FOR AUTOIMMUNE DISEASES

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