JPH04501505A - A型人体モノアミンオキシダーゼのdnaの構造 - Google Patents
A型人体モノアミンオキシダーゼのdnaの構造Info
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- JPH04501505A JPH04501505A JP1508033A JP50803389A JPH04501505A JP H04501505 A JPH04501505 A JP H04501505A JP 1508033 A JP1508033 A JP 1508033A JP 50803389 A JP50803389 A JP 50803389A JP H04501505 A JPH04501505 A JP H04501505A
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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】
A型人体モノアミンオキシダーゼのDNAの構造発明の背景
本発明は、人体モノアミンオキシダーゼA及び組換えDNA技術に関する。
モノアミンオキシダーゼ(モノアミン: 02オキシドレダクターゼ、EC[1
,4,3,4,コ 、MAO)は、幅広く種々のダイエタリアミンや、ドーパミ
ン、ルピネフリン及びセロトニン等の神経伝達物質の酸化的脱アミノ反応を触媒
する。MOAは、ミトコンドリア外側膜において必須なタンパク質であり、全種
類の細胞に存在している。等酵素型(A型及びB型)のものが確認されており、
これらは近似してはいるが互いに異なるタンパク質がら構成されていると信じら
れている。
MAOは、数多くの神経生理系疾患の状態に関わっており、MAO抑制剤は抗欝
薬として用いられてきた。MAO−Bは、神経毒(二二一口トキシン)1−メチ
ル−4−フェニル−1,2,3,6−チトラハイドロピリジン(MPTP)を、
パーキンソン症候群を顕現させる活性状態に代謝させる(Markey eta
1..1984)。また、種々の精神異常患者において、MAO活性が正常レ
ベル以下になっていることが見いだされている。
人体MAO−A及びMAO−Bの遺伝情報は、おそらくX染色体上のそれぞれ近
接した別個の遺伝子上に存在していると見られる。顕微鏡で検出できないほどの
小さな欠失が人体X染色体上のXpH,3領域でおこると、人体内でのMAO−
A及びMAO−Bの生理活性が損なわれることになる。
発明の要約
略言すれば、本発明は、人間の完全なモノアミンオキシダーゼの遺伝情報を有す
るDNAを含むベクターに関するものである。以下の詳細な説明より明らがとな
ろうが、「人間の完全なモノアミンオキシダーゼA」とは、生理活性を示すMA
O−A分子を指す。従って、それがここで意味する範躊は広く、次のようなりN
A配列を十分に含む: 即ち、少なくとも人間の完全なMAO−Aの遺伝情報を
有し、かつ人間あるいは人間以外(例えばウシ、イーストまたはバクテリアの)
のり−ダ配列及びハイブリッドリーダ配列をもコード化可能なりNA配列(ゲノ
ムまたは、より好適にはcDNA)を十分に含むものである。
大腸菌(E、coli)にMAO−Aポリペプチドを生産させるにおいては、M
AO−Aの遺伝情報を有するDNAは、調1DNAの制御かにあるのが好ましい
。そして、それはプロモータとタンパク質を合成させる信号を作成するものであ
る。最も好適であるのは、プロモータがlacで信号がOmpAまたはph。
A1またはpelBである場合である。イーストの場合には、MAO−A DN
AはMF(アルファ)1プロモ一タ信号の制御下にある。哺乳動物の場合は、M
AO−A DNAは干渉を受ける長い繰り返し配列の制御下にある。
MAO−A DNAは、MAO−A及びMAO−B遺伝子生成物が関わった疾病
に対し、治療及び診断両面で利用可能である。例えば、MAO−A遺伝子は、精
神障害や精神病の候補遺伝子であるから、DNAまたはRNAは、診断面ではM
AO−A遺伝子変異または点突然変異の検出手段(プローブ)として使用するこ
とができる。或は、そう欝病やMAO抑制剤による処置を必要とするようなもの
を含む精神状態に伴うことのある、MAORNAレベルの変動検出手段としても
使用可能である。MAO−A遺伝子はまた、治療面においてMAO欠失を矯正す
るための遺伝子治療用としても使用できる。
本発明のベクターは、E、coli細胞やイースト細胞(好適には5accha
roivces cercvisfae)の変換、或は生物学的に活性な人体M
AO−Aの生成を目的として、NIH3T3またはBHK21細胞等の哺乳動物
細胞を感染させるためにも用いられる。MAO−Aポリペプチドは、治療面では
精神異常の治療に有効なMAO抑制剤の開発に使用することができ、また或種の
食物の消化中放出されるモノアミンを代謝するためにも用いられる。後者の場合
、モノアミンオキシダーゼが薬剤によって抑制されている患者の体内では、モノ
アミンは色伝達物質として作用する。更に、純粋再結合MAO−Aは、MAO不
全患者の治療用としても使用可能である。MAO−Aは、更にまた診断面では、
人体の疾病に伴って変動するMAO酵素レベルを調べるために有用な単クローン
抗体を生成するためにも使用できる。
本発明の他の特徴及び利点は、好適な実施例に係る以下の説明及びクレームより
明らかとなろう。
好適な実施例の説明
まず、各図面の簡単な説明する。
図面
第1図は、その派生(DEDUCED) D N A配列が合成47−serの
検出手段を生成するために使用されるペプチドである。
第2図は、人体MAO−A cDNASHMI 1の完全核酸配列及び対応アミ
ノ酸配列である。
MAO−A遺伝子複製の一般的手法
人体MAO−A cDNAは、人体肝臓cDNA及び人体胎盤cDNAのライブ
ラリーから分離され、これがその後人体の通常のゲノムライブラリーからゲノム
MAO−A遺伝子を分離するために用いられる。人体MAO−Aのゲノム及びc
DNA配列を得るための手法は次のようになる。まず、ウシのMAO−Bペプチ
ドフラグメントを精製し、配列する。この配列を用いてウシcDNAライブラリ
ーの検出手段が生成される。ウシcDNAライブラリーから、ウシcDNAが得
られる。そして、このウシcDNAは人体cDNAライブラリーをスクリーニン
グ(ふるいわけ)するために使用される。こうして得られた人体cDNAにより
、人体ゲノム配列が把握できることになる。
ウシMAOcDNAの分離
ウシMAOcDNAクローン、G1の分離は、X0B3と指定されたウシMAO
−Bの精製フラグメントから得たアミノ酸配列情報を用いて、ジョンパラエルに
より達成された。第1図はX0B3ペプチドのアミノ酸配列を示したものである
。これより、合成47−marウシ MAO−B オリゴ核酸のDNA配列が導
きだされるG47−merオリゴ核酸は、Applied Btosystem
s 380A合成機を用いた燐酸アミジン(ami d i t e)法により
合成され、PAGEにより精製される。1100nのオリゴ核酸が、T4−ポリ
核酸キナーゼ(Boehringer Manheim、Indianapol
is。
IN)を用いたY [32P] ATP (7000Ci/mMo l、NEN
、Bos ton、MA)により標識される。オリゴ核酸は、適切なアミノ酸用
の最も一般的な慣用コードを用い、変性を生じさせることなく合成される(Gr
ahthamet al、、1980.Nuclceic Ac1ds Res
、 8:49)。こうして、47−marはウシcDNAライブラリーをふるい
わけするためのプローブとして用いられることになる。
cDNAライブラリーは、ウシ副腎髄質RNAを用いて構成され、その後47−
merオリゴ核酸によりふるいわけされ、ウシMAOクローンが見い出されるこ
とになる。
ポリ(A)RNAは、ウシ副腎髄質から分離されると共に、LoMedic。
and 5aunders法に従って精製される(1976、 Nuc l e
i cAcids Res、 3: 381)、cDNAライブラリーは、Q
ubler and Hoffman法に従ってpBR322内で構成される(
1983、Gene 25: 263)、ここでは、総計的14000の異なる
コロニーがふるいわけられた。この7000の各コロニーは20X20cmのニ
トロセルロースフィルターへ転送され、そこてGrunstein and H
ogness法に従って分離される(、1975、Proc、Nat、Aca、
Sci。
72 : 3961)。
そして、各フィルターはハイブリダイゼーション(hybridizat t。
n)を行うバッファ中において37度Cで4時間に亘すハイブリダイゼーション
される(6xSSC;5xDehardt;50mM sodium phos
phate、pH6,5; 100 g/ml 煮沸へリングDNA; 20%
(v / v )脱イオン化フォーママイト; 0.Ig/mlデキストラン硫
酸塩、mol、wt、500.000)。その後、各フィルターはこのバッファ
内におNA−DNAハイブリダイゼーションされる。ニトロセルロースフィルタ
ーは、1xSSC10,1% SDS中において37度Cで30分間に亘りバッ
ファを数回取り替えながら洗浄され、−70Cで強化スクリーンを用いて一夜放
置される。そしてポジティブコロニーが抽出され、同様の条件下で、再ふるいわ
けされる。
14.000のcDNAクローンのフィールドから強力にハイブリダイゼーショ
ンされた唯一のクローン(G1)が得られる。そして、制限酵素Pstlをプラ
スミドDNAに作用させることによって、500の核酸がインサートされている
ことが明らかとなった。ウシ及び人体のMAOは約59.650ダルトンの分子
量を有しており、これは約527のアミノ酸または1581の核酸の仮想DNA
の長さに匹敵する。このように、ウシG1クローンは、ウシMAOタンパク質全
体をエンコードしなかったのである。
より長いウシMAOクローンを得るため、G1クローンノRNA転写を行った。
このRNAは、他のウシ副腎髄質cDNAライブラリーを検査するための検査手
段として使用されているものである。(Icangelo et al、−,1
986、Nature 323:82から得られ、Maniatis et a
l。
1982、Mo1ecular Cloningに従ってふるいわけされたもの
:A Laboratory Manual、 Co1d Spring Ha
rbor、NY)、500kbから成るG1のインサートはpGEM2ベクター
のPst1位置で行われ(Promega Biotec、Madison W
り、SP6フアージブロモータから下流へ移動する。そして、再結合プラスミド
は、RNAプローブのSP6ブロモータからインサート領域までの転写のための
鋳型として用いられることになる。
RNAプローブからより大きなウシcDNAライブラリーへのハイブリダイゼー
ションは、次の溶質を含有する溶液中で遂行される;即ち、20%のフォーママ
イト、6xSSC,5xDenhardt’ s 5olution、(1,1
%SDS、0.2mg/ml denatured サケ精子DNA、 0.2
mg/mlイーストtRNA、1mM EDTAである。培養は、50 Cで4
8時間に亘り行われる。各フィルターは2xSSC10,1%SDS中において
室温で各10分ずつ3度洗浄され、しかるのち龜 5xSSC10,1%SDS
中において50度Cで各30分ずつ2度洗浄される。
200.000コロニーのライブラリーから得た全8個のポジティブは、2゜7
kbまたは1.2kbのインサート領域を含有していた。レストリクンヨンマッ
ピングにより、1.2kbのクローンは2.7kbクローンのサブセットである
ことが判明した。2.7kbクローンの一つである34−3Aは、一層深い研究
のために使用された。
ウシクローンG1及び34−3AからのレストリクジョンフラグメントはM13
mp18及びM13mp19にサブクローンされ、DNA配列は35S−標識d
ATPを用いたdideoxy法にて決定される(Williams etal
、、1986.Biotechniques 4:138;Reed etal
、、1986.Bioteehniques 4:306)、Hen1kof
et ai、、1984.Gene 28:351に記載されているように、エ
キソヌクレアーゼIII処理は、配列分析のために更にクローンを発生させる目
的で使用される。47−merオリゴ核酸プローブと相補性の0. 5kbイン
サート領域は、3個のミスマツチを除き、対応するウシ肝臓MAOペプチドと同
じ配列で暗号化されていた。これら2個のウシMAOクローンからの予測された
アミノ酸配列とウシ肝臓MAO−Bにおけるトリプシンペプチドのタンパク質配
列から得られたアミノ酸配列とを比較した結果、全体として7396が一致して
いた。これにより次のようなことか推察される。即ち、G1及び34−3Aクロ
ーンはMAO−Bペプチド配列から導き出されたオリゴ核酸プローブを用いて確
認されたが、分離されたcDNAクローンはMAO−Aクローンである、という
ことである。
人体MAO−A cDNAの分離
人体MAO−A cDNAクローンを分離するために、34−3AウウシAOc
DNAクローンをプローブとして用いて、人体肝臓cDNAライブラリー(Kw
ok et al、、1985.Biochem、24:556)及び人体胎f
icDNAライブラリーがふるいわけされた。人体肝臓はMAO−A及びMAO
−B双方が存在するのに対して、人体胎盤ではMAO−Aのみである。人体肝臓
ライブラリーからは2.0キロベース(k b)インサート領域を含みポジティ
ブクローンの一種であるHMIIが得られた。一方、人体胎盤ライブラリーから
は、2.8kb、2.5kb、0.5kb及び0.2kbの各インサート領域を
含有した4個のポジティブクローンがウシcDNAプローブを用いて確認された
。これらは、これらのポジティブクローンからのインサートM13mp18のベ
クターにサブクローンされ、さらにdideoxy法により配列が決定される(
Williams et al、、5upra;Reed et al、、5u
pra)。そして、肝臓cDNAクローンの配列決定を容易化するために方位性
除去処理が施され、不明瞭領域を解読するために合成位置特定primerを用
いて解決される。
人体肝臓からの2.0kb cDNAであるHMllの完全配列を第2図に示す
。これには527のアミノ酸の開放読み出しフレーム(ope、n readi
ng frame of amino acid)が含まれている。これらのア
ミノ酸は、核酸51におけるATGから始まり、核酸1632におけるTGAで
終っている。導き出されたタンパク質における161のアミノ酸のうち156を
人体胎盤MAO−Aからのタンパク質分解ペプチドと比較してみると、その97
%が全く同じであった。更に、人体胎盤からの4個のcDNAの部分配列によっ
て、rHMllはMAO−Aクローンである」という確証が得られた:即ち、比
較された1、2領域におけるHMIIと人体胎盤クローンとの間には、99%以
上の同一性があったのである。そして、HMllとMAO−Aペプチド(Asp
−150,Asp−153,Gly 224.Gln−225及びMet−23
1)との間にミスマツチが生じた位置では、長いほうの2個の胎盤クローンとH
Mll肝臓クローンとは互いに等しいアミノ酸を含有していたのである。従って
、これらのミスマツチがDNAのクローニング及び配列技術が原因で発生したと
は殆ど考えられないのであり、そうではなくてDNAの多形性または不均質性M
AO−Aサブユニットの存在により説明がつくと思われる。
HMIコ肝臓クローンは、高等な真核細胞における翻訳の最適開始のために最適
なコンセンサス配列と同一の配列を有する核酸を含有している(Kozak。
1986、Ce1l 44:283):即ち、ヒトHMIIの第1ATG周囲の
2個の核酸、A配置された3個のベース上流(第2図における核酸48)、及び
G直下流(核酸54)である。HMllの核酸配列は、全暗号領域を通じてその
約88%がウシMAO−AのcDNAと相同である。これに対して、第1 AT
Gから上流側の配列は著しい放散状を呈しており、26の核酸の内、僅か11だ
けがマツチしている。このことは、5°の未翻訳領域の存在とも合致している。
HMllの第1フレーム内のストップコドンは、更に2個のストップコドンであ
るTGA及びTAAより下流側に約60の核酸が続いている。3の端に現れたA
のストリング(string)は、位置1870周囲においてポリアゾニレ−ジ
ョン信号(po 1 yadeny la t i ons i gna 1)
AATAAAから始まっている。導き出されたタンパク質59.677において
検出された分子量は、生化学的にめられた値と合致していた(Cawthon
et al、、1981、Neurochem、37:363)、このような特
徴は、HMIIがMAO−A用の暗号化領域を完全に含んでいることを示してい
る(E、colicells containing HMII have b
een dep。
5ited with the American Type Cu1ture
Collection、and assigned Accession Nu
mber 67740.)。
人体MAO−A ゲノムDNAの分離
MAO−Aを暗号化したゲノムクローン(A2)は、プローブとしてのHMll
から得たMAO−A暗号化インサートを用いることにより、人体ゲノムコスミド
ライブラリーから分離された。ライブラリーは、コスミドベクターC2XBに挿
入された人体ゲノムDNAから構成された(Bates et al、、198
3、Gene26:137; Bates et at、、1987.Meth
ods Enzymol、153:82)、A2クローンは約30kbのゲノム
DNAインサート領域を含み、その内部には同時にMAO−Aを暗号化するエク
ソンが配置されている(E、coli cells containingA2
have been deposited with the America
n Type Cu1ture Co11ection、and assign
ed Accession Number 67741.)。
E、coliにおける人体MAOの発現人体MAO−A遺伝子は、プラスミドの
pUC族に基づくベクターを用いることにより、バクテリアホスト細胞すなわち
、E、coltにおいて好適に発現する(Yanisch−Perron et
al、、 1985.Gene 33:103)。これらのプラスミドはla
c promoter−operator(lac Plo)を含む。これは、
イソプロピル−ベーター〇−ジオガラクトシド(IPTG)により誘引される(
Yanisch−Perron et al、、 5upra)。処理されたタ
ンパク質の膜をE、coliの原形質周囲へ転座させて培地へ分泌させるために
、次のような遺伝子のり−ダ配列が用いられる: (1)外膜タンパク質A (
ompA)(Movva e t a 1..1980、J、Biol、Che
m、255:27)、(2)アルカリンフォスファターゼ(phoA)(Ino
uye et al、、1982.J、Bact。
、149:434)、または(3)ベクターゼ リアーゼ(p、e IB) (
Le iet al、、1987.J、Bact、169:4379)、cDN
AクローンであるHMllからのMAO−A暗号領域は、標準DNA方法に従っ
てDNAフラグメントを正確に融合して信号配列を暗号化することができる。リ
ボゾーム結合位置は、効率よく翻訳開始させるために暗号領域に先行している。
結合DNAは従来の技術に従ってE、coltへ変換させることができ、再結合
プラスミドを含有する変換体は制限酵素分析により証明することができる。そし
て、人体MAO−Aポリペプチドはプラスミド担持株により生成され、培地また
は細胞ライザーテから精製される。もし人体MAO−AポリペプチドがE、co
liブロテオリティク酵素により変性することが見いだされたならば、ポリペプ
チドの有効表式は、Sung et al、、1987.Method in
Enzumology 153:385に記述されているように、抗プロテアー
ゼアミノ酸リーグ配列の形式で小さな保護「キャップ」を設定することで得るこ
とができる。
イースト中における人体MAO−Aの発現MAO−A遺伝子は、イースト中では
イーストのベクターpアルファC3を用いて発現する。pアルファC3は、MF
1構造遺伝子を含む1.7kbイーストゲノムフラグメント、そのpromo
ter、及びpBR322に基づくベクターから成る(Zsebo et al
、、1986+ J、Biol、Chem。
261 : 5858)。MAO−A (、その両端は、必要に応じて適切なア
ダプタまたはりインカー配列で変更することができる(New England
Biolabs、Beverly、MA))を暗号化するHMIIからのフラ
グメント(断片)を、ファクター下流側におけるp C3のHindlll−3
ailフラグメントの代わりに挿入することが可能である。これにより、Lys
−Argジペプチドが、MAO−Aの第1コドンの直上流側に位置することにな
る。Ly s −A r gユニットはKRエンドプロテアーゼのための認怠位
置を形成すると共に、ファクター配列がファクターペプチドと人体MAO−Aと
の間のハイブリッドタンパク質から離れられるように導入される。MAO−A遺
伝子に融合されたMF 1配列を含有するBamHIイーストフラグメントは、
イースト中における表式のため、唯一のBamHIを含むpYEベクターなどの
イーストに基づくベクターへ転写されなければならない。
再結合DNAをイースト、好ましくはSaccharomvces cerev
isiae種のイーストへ変換した後、変換体は、MF 1−人体MAO−A融
合ペプチドを生成するために適切な条件下で培養することができる。暗号化され
た生成物は、ネイティブファクター前駆物質の最初の83アミノ酸を含む。この
前駆物質は、イースト中の融合ポリペプチドを分泌するための信号ペプチド配列
を含む。この融合ポリペプチドはKRプロテアーゼ認識配列を含むので、83ア
ミノ酸前駆物質は当然細胞中においてMAO−Aポリペプチドから処理されるこ
とになる。C0OHterminusは成熟させるためのプロテオリティク処理
を必要としない。理由は、翻訳終末コドンがMAO−A遺伝子の端末に存在して
いるからである。
哺乳動物細胞における人体MAO−Aの発現人体MAO−Aは、レトロウィルス
シャトルベクター pZIP−NeoSVXなどの適切な哺乳動物細胞ベクター
を用いて、N I H3T 3またはBHK21細胞等の哺乳動物細胞内で発現
することが出来る(Cepko et al、。
1984、Ce1l 37: 1053)、更に、メタロテイオネインprom
oter (Choo et al、、1986.DNA5:529)もまたM
AO−A遺伝子の上側へ挿入可能であり、これによってMAO−A表式を誘導で
きる。
HMl、1クローンからのMAO−A暗号化抑制(制限)フラグメント(制限酵
素によってきられたフラグメント)は、適切なアダプタ配列を用いることにより
SVXベクターの長期反復配列(LTR)から下流側のBamHI位置に挿入す
ることができる。例えば、人体MAO−A遺伝子をHMII細胞から除去し、制
限酵素EcoRI、Dralを用いた第1消化(digest)によりSVXへ
挿入してMAO−A暗号化フラグメントを分離することが可能である。フラグメ
ントのEcoRI−DraI端はその後DraI/BamHIアダプタを用いて
BamHI端へ変換され、そしてBamHI MAO−AインサートはBamH
Iが作用(digest)にSVXへ結合されることとなる(HMIIクローン
またはSvXベクター内における任意の他の適切な制限位置が使用可能)。結合
DNAはE、coltへ変換(形質変換)可能である。理由は、SVXベクター
はE、coliと哺乳動物細胞との間で往復してMAO−A−8VX再結合クロ
ーンを選択し、その後NIH3T3またはBHK21細胞へ感染可能であるがら
である。10%のcalf serumにより補充されたDulbeccoの改
良されたEagleの媒体中に保持されたNIH373細胞は、Pa rke
rand 5tark (1979,J、Virol、31:360)により改
良されたGraham and van der Ebのカルシウム燐酸塩技術
を用いてMAO−A−8VXシヤトルベクターに感染させることが可能である。
同様に、BHK21細胞はWigler et al、のカルシウム燐酸塩法(
1978、Ce 1114 : 725)を用い、GIBCO媒体内の6418
抵抗を選択することにより、感染させることができる。
MOA−Aタンパク質の精製
上述したシステム内で表現(発現)された再結合MAO−Aは、Weylera
ndSa 1 achの処理方法(1985、J、Biol、Cb、em、 2
60: 13199)に従って、細胞上澄から精製することができる。
診断及び治療上の使用
人体MAO−A遺伝子またはその補足RNAは、P、IAO−ASMAO−B遺
伝子及び遺伝子生産物に関わる疾病の診断及び治療に使用できる。例えば、人体
のMAO−A遺伝子が変性すると変化したタンパク質の遺伝子表式または遺伝子
生産に変化が現れ、この結果精神障害、そう欝病、精神病などの異常や、再配列
、点突然変異、またはMAO−A RNAのレベルに変化を来す調節変異、等が
MAO−A DNA またはRNAを診断上使用することで検出できる。遺伝子
変化を検出するための3通りのシステムを次に述べる。
MAO−A プローブ
MAO−A DNAまたはRNAは放射線標識可能であり、Maniatise
t al、、5upraにより記述されているように、全人体DNA中のMAO
−A遺伝子を検出するために5outhern blotにおけるプローブとし
て使用できる(MAO−B遺伝子は、もし例えばハイブリダイゼーション温度ま
たは塩分濃度などの或種のパラメータが変化した場合にこの技術を利用して検出
することができる)。MAO−A DNAプローブを準備するため、HMllの
EcoRIフラグメントを暗号化するMAO−Aは周知の手順で分離しまたMa
niatts et al、、5upraに記載されているような方法で放射線
標識することが可能である。MAO−A RNA プローブをT$備するため、
MAO−A EcoRI DNA フラグメントはベクターSP6 (Prom
ega Biotechにより得られる)へ挿入可能であり、MAO−A DN
Aのセンス ストランドは放射性核酸の存在下における転写のための鋳型として
使用することができる。
DNAプロット分析
放射性DNAまたはRNAプローブは、−または複数の制限酵素により解析され
た全人体DNA中におけるMAO−A遺伝子の検出に使用できる。このプローブ
は、MAO−A遺伝子の一部または全部を含む−または複数の制限酵素フラグメ
ントを確認する。MAO−A遺伝子の粗再配列は、遺伝子内または近傍の2つま
たはそれ以上位置においてDNAを開裂させる制限酵素を用いても検出可能であ
る。一方、遺伝子の微小領域に関する再配列は、もし遺伝子内部またはその近傍
の多くの位置でDNAを開裂する制限酵素が使用された場合には検出される可能
性が高い。MAOに関する異常が疑われる個体からのサンプル人体DNAは健唐
な個体からの人体DNAと比較され、異常な消化パターンが現れている場合にM
AOに関わる異常が生じていることが確認されることになる。
RFLP及び結合分析
ランダムに抽出された各DNAサンプルは異なる制限酵素を用いることにより、
MAO−Aの発現配列と介在配列とにおける単一の核酸の相違を見いだすために
スクリーンすることができる。即ち、Maniatis et al、、5up
raに示されるように酵素によってDNAサンプルを開裂(digest)させ
、生じた制限フラグメントを5outhern blot 上に分離させるので
ある。MAO−A cDNAクローンは、MAO−A位置と病状との関係を調べ
るために使用されるEcoRV RFLPを検出する。MAO−Aゲノムクロー
ンは、例えばMspl RFLP等のMAO−A遺伝子中の制限フラグメント長
さポリモルフィスムス(RFLPs)を検出するためにも使用可能である。A2
ゲノムクローンは、繰り返し配列が除去された後に、プローブとして使用できる
。
繰り返し配列の除去は、まずEcoRIまたはPstl及び5au3AによりA
2クローンを消化(digest)させることにより達成できる(または、クロ
ーンからのMAO−Aインサートを除去可能な酵素とこれをフラグメント状態に
消化する酵素との適切な組み合せでもよい)。消化されたMAO−A暗号化DN
Aは、その後EeoRIまたは(PstI)及BamH1が消化されたpBR3
22ヘサブクローン化される。そして、サブクローン化されたフラグメントは放
射性人体DNAによりスクリーンされる。繰り返しDNAを含むサブクローンは
強力に交雑され、排除されることになる:ネガティブサブクローンはHMIIク
ローンにより再スクリーンされ、これにより得られたポジティブサブクローンが
保持され、RFLPプローブとして用いられることになる。RFLP処理は、D
rayna et al、、1986.Biotechniques 4: 4
12 and Watktns et al、、1988. Biotechn
iques 6: 31.0に記載されているような方法で遂行可能である。
リボヌクレアーゼ A 分裂アッセイ
MAO−A遺伝子の欠失、挿入、転位等の変異や、5outhern bl。
ttingでは検出不可能な点突然変異でも、MAO−A RNA:DNA ま
たはRNA:RNAの各二重鎖におけるミスマツチしたベース対(塩基対)での
りボヌクレアーゼA(RNase A)により、検出可能である。人体皮膚の繊
維芽細胞やリンパ細胞は、それぞれMAO−A及びMAO−Bの各RNAの源と
して使用することができる。RNase Aの分裂アッセイは、RNA中におけ
るRNAまたはDNAとのハイブリダイゼーションのミスマツチ位置がRNas
eAにより分裂(cleavage)されるという事実に基づくものである。
単一のRNAプローブはベース交換の存在を確認するために用いることが出来、
あるいはまた一対のオーバーラツププローブは変異位置を明瞭に設定するために
使用できる。RNase Aの攻撃に対する感応性のための正確や必要条件は未
だ明らかではないが、ミスベアリングした潜在単一ベースの30−50%が分裂
(開裂)することではないかと見られている。欠失、挿入、または再配列に起因
するミスマツチの場合に、RNase A分裂が生じる可能性が大幅に高くなる
。
理由は、交雑中の単一ストランド領域が大きく拡張されるからである。RNas
eA分裂アッセイ(Gibbs et al、、により1987、Sc i e
nce236:303に詳述された)は、HMII MAO−A cDNAから
の人体MAO−A遺伝子を含む放射線標識された制限フラグメントまたはこのD
NAから合成され標識されたアンチセンスRNAにより、次のように実行される
。
アンチセンスRNAは、まずMAO−A制限フラグメントをpSP6ベクター及
びセンスストランドからの転写RNAへ挿入することにより合成可能である。
DNAは、DNaseを施す処置により除去される。放射線標識されたMAO−
Aプローブは、周知の方法にて分離されたpo l y (A)−RNAに交雑
される(Maniatis et al、、5upra)o交雑体は、その後R
NaseAが施されて単一ストランド領域及び内部ミスマツチ位置が消化される
。そして、これにより生じたフラグメントは、変性ポリアクリルアミドゲル電気
泳動及び放射線写真により分析される。RNa s e アッセイの更に進めた
改良は、Winter et al、、1985.Proc、Nat、Aca、
Sci。
82: 7575.及びMyers et at、1985.5cience
230:1242に開示されている。
ゲノムDNAの配列
MAO−A cDNA配列は、MAO−A領域における変異を走査するために用
いられる。まず、5aLki et al、(1985,5cience 23
0 :1350)のDNAポリメラーゼ チェーン反応(P CR)及びこれを
更に改良したLee et al、(1988,5cience 239:12
88)は、primerであるHMIIからのオリゴ核酸配列を用いて、ゲノム
DNAからのMAO−A暗号化配列を酵素作用で増幅するために使用可能である
。
−のprimerはMAO−A遺伝子の(−)ストランドへそして他方のpri
merは(+)ストランンドへそれぞれ補足しなければならない。第2に、増幅
されたDNAは、dideoxy法により配列される(Sawyer、1977
PNAS 74:5463;Read et al、1986.Biotech
niques4:306)。一旦MAO−A内の変異位置における配列が決まる
と、この変異位置にわたっている合成オリゴ核酸が合成され、これが、ゲノムプ
ロットを選択的にハイブリダイゼーションすることにより同様の変異に対するル
ーティンなスクリーニングを行うためのプローブとして用いることが可能となる
。
制限位置プローブ
もし変異した配列が制限酵素認識位置内に存在しているならば、サンプルDNA
は以下に述べるようにスクリーンされ得る。ゲノムDNAまたは細胞RNA内に
生じるMAO−A変異は、まずDNAまたはRNAをハイブリダイゼーションす
ることで、その配列がMAO−A配列だけに固有である合成オリゴ核酸prir
nerに増幅される。野生型MAO−A遺伝子に補足する放射線標識された合成
オリゴ核酸プローブ、またはDNAフラグメントは、次いで増幅DNAに/Xイ
ブリダイゼーションされる。プローブ配列は、遺伝子変異をスパンするように選
択される。第2の参照制限酵素分裂位置もまたプローブ配列内にあるが、ここに
は遺伝子変異は含まれていない。プローブが野生型DNAによってハイブリダイ
ゼーションを形成した時、2個の各酵素分裂部位はそれぞれの対応酵素により消
化され、ポリアクリルアミドまたはアガローゼゲル上で視ることができるフラグ
メントが生成される。しかし、プローブが変異DNAとの間でハイブリダイゼー
ションした時には、このハイブリダイゼーションにはミスマツチが含まれること
となり、ミスマツチを含む制限部位は制限酵素により分裂されることはなく、参
照部位だけが分裂(開裂)する。このようにして、変異ハイブリダイゼーション
の消化(digest)により生成された制限フラグメントは、野生型のフラグ
メントにみられるものとは違った視覚パターンをゲル上に形成することとなる。
RNAプロット分析
MAO−A DNAまたはRNAプローブは、またMantatis etal
、、5upraに示されているように、Nothernプロットを用いて異常M
AO−A遺伝子発現を検出するために使用して、MAO−Aを暗号化するRNA
を確認することができる(ハイブリダイゼーション温度または溶液濃度が調整さ
れれば、MAO−B RNAもまたこの技術を用いたMAO−A RNAII:
より検出され得る)。レギュレートリー変異または遺伝子再配列などのMAO−
A遺伝子異常は、異常サンプルと正常サンプルにおけるMAO−A−固有RNA
量を比較するか、または変化した転写サイズを検出することにより把握できる。
MAO制限のアッセイ
上述したように発現し精製されるMAO−Aポリペプチドは、成極の精神障害治
療に潜在的にを効なMAO抑制剤としてのテスト合成物として使用することがで
きる。このような合成物は、アミンの酸化脱アミノ作用のMAO促進触媒に関わ
る反応が生じるような条件下で、サンプルに付加することができる。この方法は
、Edelstein and Breakefield、 1986. Ce
11.Mo1.Neurobiol、6:121に記載されている。
MAOのアッセイ
MAO−Aもまた診断用として使用可能であり、MAO−Aタンパク質またはタ
ンパク質フラグメントから単クローン抗体を生成し、人体の疾病に伴う変化MA
O酵素レベルを調べることができる。MAO−A及びMAO−B、またはMAO
−A単独の検出が可能な単クローン抗体は、Kohler and Milst
ein、1976、Euro、J、Immunol、6:511に開示されてい
るような周知の方法で準備することができる。単クローン抗体は従来のELIS
Aに用いられ、血球や皮膚細胞等人体組織サンプルにおけるMAO酵素レベルを
検出し量子化するために用いることができる。MAOレベルが異常に高かったり
低かったりするような場合には、MAO遺伝子に関わる遺伝子異常や成極のMA
Oにともなう疾病の徴候であると考えられる。
MAO−Aの治療用投薬
MAO−Aポリペプチドは、例えば胃など局部における食物から放出されたモノ
アミンの脱アミノ化に触媒として作用し得、いわゆる「偽伝達体」と呼ばれる。
MAO抑制剤投薬による治療をうけている患者には異常に低いMAO活性レベル
が確認されており、これのために治療中はモノアミンを脱アミノ化することはで
きない。この結果、モノアミンを含む食品に対する欲求が高まる。
MAO−Aは、0.1 5mg/kg体重の範囲で、必要とする患者に対して抗
酸性カプセルに充填して経口投与あるいは静脈内注射により投与できる。
MAO−A遺伝子または再結合MAO−Aポリペプチドは、例えばそう欝病或は
Norrie病を煩う患者等のMAO不全の治療のために使用できる。Norr
ie病においては、MAO−A及びMAO−B遺伝子の双方が完全に欠落してし
まっている症例がみられることがある。人体MA、O−A用のcDNAクローン
を、No r r i e病を患っている2人の男性いとこから対応遺伝子を除
去するために使用した。その結果、彼らの繊維芽細胞からは全(MAO−A活性
が検出されなかった。また、MOA−B活性に関しては、これら両患者の血小板
及び繊維芽細胞から検出されなかった。更に、バニリルマンデリック酸(VMA
)、ホモバニリック酸(HVA)及び3−メトキシ−4−ハイドロキシフェニル
グリコール(MHP G)を含有する主カテコルアミン代謝産物の彼らの尿中で
低減していたのである。このような発見により、MOA−A及びMOA−B活性
に必要な遺伝子は、患者から除去されていることが確認された。この遺伝子除去
作用は、X染色体のXpH,3領域において生じるものと信じられている。再結
合人体MAO−Aポリペプチドは、MOA−A不全の患者に対して投与可能であ
る。或はまた、人体MAO−A遺伝子をMAO−A源として、遺伝子治療に使用
することも出来る。MAO−A不全に伴う病気を引き起こし得る代謝障害が継続
して再発することに対処するため、遺伝子配列は、組織を増殖または再生するに
十分な活力をもつ細胞の内部へ発現状態で導入されなければならない。
遺伝子の形質転換(Gene Transfer )生きている動物の遺伝子形
質転換においては、非常に多くの数のセル(細胞)を効率よく形質転換する方法
が要求される。DNA仲介(メゾイエイト)による遺伝子形質転換技術は、培養
された細胞における遺伝子形質転換実験に有用であるが、この技術は、いきてい
る動物、初期培養の細胞(primary cerus cultures)の
実験には不適当である。このため、他の非常に効率的な技術が開発された。すな
わち、組み替え遺伝子は工学的ビールス個体(エンジニアード・ビールス・パー
ティクル)内にパッケージされる。そして、組み替えビールスの感染(Inre
ctIon )によって細胞内に導入される。この技術は、ビールス仲介遺伝子
形質転換と呼ばれ、組み替えビールスはビールスベクターと呼ばれる。特定のケ
ースにおいては、形質転換される遺伝子の特定のティッシュ(組織)にのみ発現
することが有利であり、また遺伝子の発現のレベルを調節(レギュレート)する
ことが、有利である。発現ベクターは、すべてのセルにおいて機能するプロモー
タまたは選択されたセルにおいて機能可能なプロモータ、すなわちシミアンビー
ルス40、またはアデノビールス プロモータなど実質上すべてのセルにおいて
ハイレベルの転写を指揮することができる(ダイレクトできる)プロモータを用
いてデザインすることができる。いくつかのプロモータは、もともと組織特定方
式(tissue−speclflc manner)において、発現を指揮す
る。ヘモグロビン遺伝子からのプロモータは、ある種の骨髄からのセルにおいて
のみ転写を指揮する。一方、神経繊維、チイクジンQyrosine) 、ハイ
ドロキシラーゼ(hydroxylase ) 、グリアルフィプリラリイ ア
シディック プロティン軸11alribrlllary acidic pr
oteinGFAP)遺伝子からのプロモータは、神経システムのある種のセル
においてのみ転写を指揮する。他のプロモータは、種々のホルモンや薬剤の存在
下でのみ活動する。このようなプロモータの発現ベクターにおける使用は、組み
替え遺伝子の転写が生体(vivo)において調節(レギュレート)されている
ことを許す。MAO−A欠失の患者治療法としては、MAO−A遺伝子を含むビ
ールスによって、感染されている培養セルを対象領域(部位)へ移植するとよい
。
デポジット(寄託)
HMllおよびA2を含む大腸菌(E、colt)細胞は、1988年6月30
日にアメリカン タイプ カルチャー コレクション ATCC(ロックビル、
メリーランド)に寄託された。ATCCN0受は付は番号は、67740および
67741である。この寄託ブダペスト条約に基づくものである。
特表千4−501505 (7)
Claims (12)
- (1)人体モノアミンオキシダーゼA型を暗号化する精製されたDNA。
- (2)請求項(1)のDNAであって、前記DNAはゲノミックDNAを起源と する。
- (3)請求項(1)のDNAであって、前記DNAはcDNAを起源とする。
- (4)人体モノアミンオキシダーゼA型を暗号化するDNAを含むベクター。
- (5)請求項(4)のベクターであって、前記DNAはブロモ−タおよびシグナ ルペプチド暗号化シーケンスを含む調節DNAのコントロールの下にある。
- (6)請求項(5)のベクターにより形質転換された細胞。
- (7)請求項(6)の細胞であって、細胞は細菌の細胞である。
- (8)請求項(6)の細胞であって、細胞は哺乳動物の細胞である。
- (9)請求項(6)細胞であって、細胞は酵母の細胞である。
- (10)組み替え人体モノアミンオキシダーゼA型を生産する方法であって、請 求項(6)の細胞を用意する工程と、培地内において、前記細胞を培養する工程 と、前記培地または培養細胞空組み替え人体モノアミンオキシダーゼA型を分離 する工程と、 を有する。
- (11)ATCC受け付け番号67740である請求項(4)のベクターによっ て、形質転換された細菌細胞。
- (12)ATCC受け付け番号67741である請求項(4)のベクターによっ て、形質転換された細菌細胞。
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