JPH04502454A - Methods for identifying active domains and amino acid residues of polypeptides and hormone variants - Google Patents

Methods for identifying active domains and amino acid residues of polypeptides and hormone variants

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JPH04502454A
JPH04502454A JP2500631A JP50063190A JPH04502454A JP H04502454 A JPH04502454 A JP H04502454A JP 2500631 A JP2500631 A JP 2500631A JP 50063190 A JP50063190 A JP 50063190A JP H04502454 A JPH04502454 A JP H04502454A
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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。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 ポリペプチドおよびホルモン変異体の 活性ドメインおよびアミノ酸残基の同定法本出願は1988年lO月28日の米 国特許出願番号第07/264.611号の継続出願である。[Detailed description of the invention] of polypeptide and hormone variants Method of Identification of Active Domains and Amino Acid Residues This application was filed on This is a continuation of National Patent Application No. 07/264.611.

(技術分野) 本発明はポリペプチド中の活性ドメインおよびアミノ酸残基の同定法に関する。(Technical field) The present invention relates to methods for identifying active domains and amino acid residues in polypeptides.

また本発明はホルモン変異体に関する。The invention also relates to hormone variants.

(背景技術) ポリペプチドすなわちペプチドおよびたん白質には各々特異的アミノ酸配列、構 造および機能を有する広範囲の生物学的分子が含まれる。はとんどのポリペプチ ドは特異的基質と相互作用しそのポリペプチドの機能を遂行する。したがってズ ブチリシン、アミラーゼ、組織プラスミノーゲン活性化因子などの酵素は特異的 基質と相互作用を起こし、その特定の切断部位で加水分解を起こす一方、ヒト成 長ホルモン、インシュリンなどのたん0賓性ホルモンは特異的レセプターと相互 作用を起こし成長や代謝を調節する。別にポリペプチドと免疫原性レセプターな ど該ポリペプチドの主要標的ではない物質との相互作用もある。多くのポリペプ チドは別個の生物学的効果を産む別々のりガントまたはレセプターと相互作用す る別個の領域を含む点で多機能的である。たとえばヒト成長ホルモン(hGH) は成人において糖代謝および脂質代謝に関係し、子供においては長管の成長を誘 導する。(Background technology) Polypeptides, or peptides, and proteins each have specific amino acid sequences and structures. It includes a wide range of biological molecules with structure and function. Hatondo Polypepti The polypeptide interacts with a specific substrate to carry out the function of the polypeptide. Therefore Enzymes such as butyricin, amylase, and tissue plasminogen activator are specific interacts with the substrate and causes hydrolysis at its specific cleavage site, while human Sex hormones such as long hormones and insulin interact with specific receptors. and regulate growth and metabolism. In particular, polypeptides and immunogenic receptors There are also interactions with substances that are not the primary target of the polypeptide. many polypeps molecules that interact with separate receptors or receptors that produce distinct biological effects. It is multifunctional in that it contains distinct regions. For example, human growth hormone (hGH) is related to sugar and lipid metabolism in adults, and induces long tube growth in children. guide

アミノ酸配列を修正による天然のポリペプチドの機能の改変について努力がはら れれてきている。1つの方法はポリペプチドのアミノ酸配列中の1つ以上のアミ ノ酸を別のアミノ酸に置換することである。インビトロ突然変異誘発やクローン 化遺伝子の発現によるたん白質工学が種々のたん白質の熱的または酸化的安定性 の改善に応用された例が報告されている。ビラフラン力(Villafranc a ) + J、 E、等、(1983) 5cience 222.782− 788.ベリー(Perry ) + L、 J、等(1984)Scienc e 226.555−557;エステル(Estell )+ D、^。Efforts are being made to modify the function of natural polypeptides by modifying their amino acid sequences. It's getting worse. One method is to modify one or more amino acids in the amino acid sequence of a polypeptide. It is the substitution of one amino acid with another. In vitro mutagenesis and cloning Protein engineering through the expression of oxidative genes can improve the thermal or oxidative stability of various proteins. Examples have been reported where it has been applied to the improvement of Villafranc power (Villafranc power) a) + J, E, et al. (1983) 5science 222.782- 788. Perry + L, J. et al. (1984) Science e 226.555-557; Estell + D, ^.

等(1985) J、 Biol、 Chew、 260−16518−652 1 iロゼンバーグ(Rosenberg )+ S、等(1985) Nat ure (ロンドン)1土2,77−80:コート二一(Courtr+ey  )+ M、等(1985) Nature (ロンドン)、1土↓、149−1 57.さらにこのような方法を応用して基質特異性を変化させた酵素を生成させ たことも報告されている。エステル(Estell ) 、 D、 A。(1985) J, Biol, Chew, 260-16518-652 1 Rosenberg + S. et al. (1985) Nat ure (London) 1 Sat 2, 77-80: Courtr+ey ) + M, et al. (1985) Nature (London), 1 Sat↓, 149-1 57. Furthermore, we have applied this method to generate enzymes with altered substrate specificity. It has also been reported that. Estell, D, A.

等(1986) 5cience 223.655−663;クレイク(Cra ik ) + C,S、等(1985)Science、 228.291−2 97;ファースト(Farsht ) 、 A、 R,等(1985) Nat ure(ロンドン)1土土、235−238;ウインサ−(N1nther L J、R,(1985) Carlsberg Res、Common、50、  273− 284 iウェルス(He11g )、 J、^0等(1987)  Proc、 Natl、Acad。(1986) 5science 223.655-663; ik) + C, S, et al. (1985) Science, 228.291-2 97; Farsht, A, R, et al. (1985) Nat ure (London) 1 Sat., 235-238; Winther (N1nther L) J, R, (1985) Carlsberg Res, Common, 50, 273-284 i-Wealth (He11g), J, ^0 etc. (1987) Proc, Natl, Acad.

Sci、工↓、1219−1223.修正すべきアミノ酸の決定は主にポリペプ チドの結晶構造、ポリペプチドの機能に関する化学的修正の効果および、または ポリペプチドの作用モードを確認するための種々の基質とポリペプチドとの相互 作用に基づいて行なわれる。ある場合には、たとえば異なる基質特異性を有する ズブチリシン類の基質結合領域におけるアミノ酸配列の差異など関連ポリペプチ ドの特異的アミノ酸残基の差異に基づいてアミノ酸置換を誘導する場合もある。Sci, Eng↓, 1219-1223. Determination of amino acids to be corrected is mainly based on polypeptide the crystal structure of Tide, the effect of chemical modification on the function of the polypeptide, and/or Interaction of polypeptides with various substrates to confirm the mode of action of polypeptides It is done on the basis of action. In some cases, e.g. Related polypeptides such as amino acid sequence differences in the substrate binding region of subtilisins Amino acid substitutions may also be induced based on differences in specific amino acid residues.

ウエルス(Ilellg )、 J、^0等(1987)Proc、 Natl 、Acad、 Sci、 USA 8工、5767.別の場合、分子の既知活性 領域のアミノ酸配列を第2の分子の既知活性領域のアミノ酸配列となるよう修正 することも報告されている。ワートン(賀harton ) R,P、等(19 85) Nature 316.601−605、およびワートン(l1har ton )、 R,P、等(1984)Ce1138.36m−369(ファー ジレセプターの認識へリソクスの別のレセプター認識へりマウスによる置換)  ;ジツーンズ(Jones )+ P、 T、等(1986) Nature  321.522−525 (ヒトミエローマたん白質の可変領域のマウス抗体の 相当領域による置換)、この方法は置換により変化する性質に関しいくらかの予 想を提供し得るが特定の性質を決定する全ての領域および残基の評価を保証する 方法ではない、せいぜい置換残基の分子接触力に関するエネルギーの実験的見積 りが行なわれるぐらいである。特異的な修正残基に対する水素結合(ファースト (Farsht )+^、R1等(1985) Nature 3土↓、235 ;ブライアン(Bryan L P、等(1986) Proc、 Natl、 Acad、 Sci。Wells (Ilellg), J.^0 et al. (1987) Proc, Natl. , Acad, Sci, USA 8th Engineering, 5767. In other cases, the known activity of the molecule Modify the amino acid sequence of the region to match the amino acid sequence of the known active region of the second molecule It has also been reported that Wharton (Harton) R, P, etc. (19 85) Nature 316.601-605, and Wharton (l1har ton), R, P, et al. (1984) Ce1138.36m-369 (fur Replacement of one receptor by another receptor (mouse) ; Jones + P, T, et al. (1986) Nature 321.522-525 (mouse antibody of human myeloma protein variable region) (replacement by corresponding region), this method makes some predictions about the properties that change due to the replacement. Ensures evaluation of all regions and residues that can provide insight but determine specific properties Experimental estimates of energies for molecular contact forces of substituted residues, not methods at best The extent to which this is done is that Hydrogen bonding (first (Farsht) + ^, R1 etc. (1985) Nature 3 Sat ↓, 235 ; Bryan LP, et al. (1986) Proc, Natl. Acad, Sci.

USA83.3743iウエルス(llellg )、 J、^2等(1986 )Philos、 Trans、 R,Soc、 London A、3土1. 415)、静電相互作用(ウェルス(He11g )、 J、^、4等(19B  ? ) Proc、 Natl。USA83.3743i Wealth (llellg), J, ^2 etc. (1986 ) Philos, Trans, R, Soc, London A, 3 Sat 1. 415), electrostatic interaction (Wells (He11g), J, ^, 4 etc. (19B ? ) Proc, Natl.

Acad、 Sci、 USA 8↓、1219;クロニン(Cronin ) + C。Acad, Sci, USA 8↓, 1219; Cronin + C.

N、1等(1987) J、 Am、 Chew、 Soc、土09.2222 )および疎水的および立体的効果(エステル(Estell )+ D−^0等 (1986) 5cience 233.659;チェノ(Cken )+ J 、 T。N, 1st class (1987) J, Am, Chew, Soc, Sat 09.2222 ) and hydrophobic and steric effects (Estell + D-^0 etc. (1986) 5science 233.659; Cken + J , T.

等(1987) Bioches+1stry 26.4093)の強さが見積 られた。これらの報告および別の報告(ラスコラスキー(Laskowski)  +■0等(1987) Co1d Spring Harbor Symp、  Quant、 Biol。(1987) Bioches+1try 26.4093) strength is estimated It was done. These reports and another (Laskolaski) +■0 etc. (1987) Co1d Spring Harbor Symp, Quant, Biol.

■、545:ウエルス(He1ls )、 J、 A、等(1987) Pro c。■, 545: He1ls, J, A, etc. (1987) Pro c.

Natl、 Acad、 Sci、 USA 84.5167;ジーンズ(Jo nes) +P、 T、等(1986)Nature 321,522;ワート ン(WharLon )+ R,P、等(1985) Nature 316. 601)は既知の接触残基の突然変異誘発は結合に大きな効果を引き起こすが一 方非接触残基の突然変異誘発は比較的小さい効果しかないと結論づけた。Natl, Acad, Sci, USA 84.5167; Jeans (Jo nes) + P, T, et al. (1986) Nature 321, 522; WharLon + R, P. et al. (1985) Nature 316. (601) showed that mutagenesis of known contact residues causes large effects on binding; We conclude that mutagenesis of non-contact residues has a relatively small effect.

アミノ酸配列と機能との関係を理解するための第2の方法には、関連遺伝子間の インビボ相同的組換を利用したハイブリッドポリペプチドをコードするハイブリ ッドDNA配列の生成によるものである。このようなハイブリッドポリペプチド は大腸菌およびサルモネラ・ティフィムリウム(Salmonella typ himuriam )由来のtrpBおよびtrpA(シュナイダ−(5chn eider )+ L P。A second way to understand the relationship between amino acid sequence and function is to analyze the relationship between related genes. Hybrids encoding hybrid polypeptides using in vivo homologous recombination This is due to the generation of red DNA sequences. Such a hybrid polypeptide are Escherichia coli and Salmonella typhimurium (typ. trpB and trpA (Schneider (5chn eider) + LP.

等(1981) Proc、 Na11.Acad、 Sci、 USA 78 −12169−2173)iアルファ1およびアルファ2白血球インターフェロ ン(ウニバー(l1eber )+ IA、およびワイズマン(Weissma nn )+C,(1983) Nuc、 Ac1ds Res、1土、5661 )i大腸菌に−12の外膜ポアたん白質ompCおよびphoE ()マセン( Thosmassen L J、等 (1985) EMBO4、1583−1 587);およびバチルスステアロサーモフィラス(Bacillusstea rother+5ophilus )およびバチlレスリテニホルミス(Bac illuslichiniformis )由来の好熱性アルファーアミラーゼ (グレー(Gray )+ G、 L、等(1986) J、 Bacteri ol、月i6,635−643)の相同的組換えにより得られると報告されてい る。このような方法はハイブリッドアルファアミラーゼについて報告されている ようにアミノ酸配列や機能の他に有用なハイブリッドポリペプチドに関する有用 な情報を提供し得るが所定のポリペプチドを系統的に研究し標的勧賞の1つに活 性を示すポリペプチド中の詳細な領域やアミノ酸残基を測定するのにこれらの方 法を利用するのは難かしい、このことはそのハイブリッドのDNAおよびアミノ 酸配列を規定する交叉組換えの部位が基本的に目的遺伝子のDNA配列および宿 主細胞の組換えメカニズムに依存することからくる。これらの方法は遺伝子の5 ′または3′末端付近で交叉が起こる偶然的環境以外1つのポリペプチドをコー ドするDN^の比較的小さいセグメントの別の遺伝子由来の相当するセグメント による所定のかつ方法論的に必然的な置換を提供することはない。(1981) Proc, Na11. Acad, Sci, USA 78 -12169-2173) i alpha 1 and alpha 2 leukocyte interferon Univer + IA, and Weissma nn)+C, (1983) Nuc, Ac1ds Res, 1 Sat, 5661 ) i Escherichia coli -12 outer membrane pore proteins ompC and phoE () Masen ( Thosmassen LJ, et al. (1985) EMBO4, 1583-1 587); and Bacillus stearothermophilus (Bacillus stearothermophilus); rother+5ophilus) and Bacillus litheniformis (Bac thermophilic alpha-amylase derived from P. illus lichiniformis (Gray) + G, L, etc. (1986) J, Bacteri It has been reported that it can be obtained by homologous recombination of Ru. Such a method has been reported for hybrid alpha-amylase useful information regarding useful hybrid polypeptides in addition to amino acid sequences and functions, such as It is important to systematically study a given polypeptide and use it as one of the target selection methods. These methods are useful for measuring detailed regions and amino acid residues in polypeptides that indicate sex. method is difficult to use, which means that the DNA and amino acids of the hybrid The site of cross-recombination that defines the acid sequence is basically the DNA sequence of the target gene and host. This is due to its dependence on the recombination mechanism of the principal cell. These methods Coding one polypeptide except in the fortuitous environment where crossover occurs near the ' or 3' end. A corresponding segment from another gene of a relatively small segment of the DN^ does not provide a predetermined and methodologically necessary replacement for .

たん白質性ホルモンとそれらのレセプターとの相互作用をいくつかの方法で研究 した報告がなされている。1つの方法ではホルモンペプチドフラグメントを用い ホルモン上のレセプター結合部位の位置を決定した。別の方法では中和モノクロ ーナル抗体とペプチドフラグメント間の競争を利用しエピトープマンピングによ りレセプター結合部位の位置を決定した。これらの方法の例にはヒト成長ホルモ ン(hGH)について報告された研究がある。Studying the interaction of protein sex hormones and their receptors in several ways There have been reports that One method uses hormone peptide fragments. The location of the receptor binding site on the hormone was determined. otherwise neutralized monochrome Epitope mapping utilizes competition between natural antibodies and peptide fragments. The location of the receptor binding site was determined. Examples of these methods include human growth hormone There are studies reported on hGH.

ヒト成長ホルモン(hGH)は正常なヒトの成長および発達における多くの調節 に関与している。この22000ダルトンの脳下垂体ホルモンは線型成長(体発 達)、泌乳、マクロファージの活性化、他のインシュリン様および糖尿病誘発効 果を含む多くの生物学的効果を示す、チツウラ(Chawla )、 R,K、  (1983)Ann、 Rev、 Med、34.519;エドワーズ(Ed wards )+ C,K。Human growth hormone (hGH) plays a role in many regulations in normal human growth and development. is involved in This 22,000 Dalton pituitary hormone is responsible for linear growth (body development). ), lactation, macrophage activation, and other insulin-like and diabetogenic effects. Chawla, R, K, which exhibits many biological effects including fruits. (1983) Ann, Rev. Med, 34.519; Edwards (Ed. wards)+C,K.

等(1988) 5cience 239.769;ソーナー(Thorner  )+H001等(1988) J、 Cl1n、 Invest、B土、74 5参照、子供の成長ホルモン欠乏症は小人症を引き起こすがこれは十年以上前か らhGHの投与によりうまく治療し得るようになっている。(1988) 5science 239.769; Thorner )+H001 etc. (1988) J, Cl1n, Invest, B Sat, 74 See 5. Growth hormone deficiency causes dwarfism in children, but this was over a decade ago. It has become possible to successfully treat this disease by administering hGH.

またhGHの遺伝的および翻訳後修正型を区別し臨床的に投与されたときのhG Hに対する免疫学的応答を調べたり、またこのホルモンの循環レベルを定量した りするためにhGHの抗原性にも興味が持たれる(ルイス(Lswis )+  u、 J、 (1984) Ann。We also distinguish between genetically and post-translationally modified forms of hGH, and We investigated the immunological response to H and quantified the circulating levels of this hormone. There is also interest in the antigenicity of hGH in order to u, J. (1984) Ann.

Rev、Physiol、 46.33) ahGHは胎盤ラクトゲン、プロラ クチンおよび他の成長ホルモンの遺伝子および種的変異体を含む相同的ホルモン 群の一員である。ニコル(Nichol)、 C,S、等(1986) End ocrine Reviews7.169゜hGHは広い種特異性を示し、かつ 単量体的に各クローン化ソマトジエ−−−/り(ラング(Leung)、 D、  II、、等(19g?)合する点でこれらの群の中で異常である。hGHのク ローン化遺伝子は大腸菌中分泌型として発現され(チャン(Chang、 C, K等(1987)Gene 55.189)、かつそのDNAおよびアミノ酸配 列も報告されている(ゴーデル(Goeddel)等(1979)かし、ブタの 成長ホルモンの三次元折りたたみパターンは中位の分解能と精度で報告されてい る(アブブルーメグラド(Abdel−Meguid)、 S、S、等(198 7) Proc、 Natl、 Acad、 Sci、 us^84.6434 )。Rev, Physiol, 46.33) ahGH is placental lactogen, prola Homologous hormones, including genes and species variants of cutin and other growth hormones A member of a group. Nichol, C.S., et al. (1986) End ocrine Reviews 7.169゜hGH shows broad species specificity and Monomerically each cloned somatothetica ---/li (Leung, D. II, etc. (19g?) It is unusual among these groups in that it matches. hGH The lonning gene was expressed as a secretory form in E. coli (Chang, C. K et al. (1987) Gene 55.189), and its DNA and amino acid sequence. Columns have also been reported (Goeddel et al. (1979)). Three-dimensional folding patterns of growth hormone have been reported with moderate resolution and precision. (Abdel-Meguid, S., et al. (198 7) Proc, Natl, Acad, Sci, us^84.6434 ).

hGH由来のペプチドフラグメントがhGHのレセプター結合部位の位置決定に 使用された。リ (Li >、 c、 H,(1982)シ成長ホルモンのたん 白質分解後、残基96〜133のフラグメントが単離された。ヤマサキン(Ya a+asakin )等(1970)Biochemistry 9.1107 oL、かし残基1133を含むより大きいフラグメントを組換え法で作ったとき は検出可能な結合活性は観測されなかった。クリビ(Krivi)、 G、 G 、等InternationalSys+poslus on Growth  llormone ; Ba5ic and Cl1nical Aspect s。Peptide fragments derived from hGH help determine the location of hGH receptor binding sites used. Li, C, H, (1982) Growth hormone protein. After white matter degradation, a fragment of residues 96-133 was isolated. Yamasakin (Ya a+asakin) et al. (1970) Biochemistry 9.1107 oL, when a larger fragment containing residue 1133 was recombinantly produced. No detectable binding activity was observed. Krivi, G, G , etc. InternationalSys+poslus on Growth llormone; Ba5ic and Cl1nical Aspect s.

アブストラクトl−18、最終プログラム、七ロノシンボジア(5erono  Symposia )提供、USA、1987年6月14−18日、明らかにこ れらの結果は矛盾しており、かつ、たん白質性ホルモン、特にその結合部位が2 つ以上の不連続なエピトープおよび、または構造依存エピトープからなるものに 関するレセプター結合部位の位置決めにペプチドフラグメントを使用するのは信 鯨性に欠けることを示している。Abstract l-18, Final Program, Seven Ronosymbosia (5erono) Provided by Symposia, USA, June 14-18, 1987. These results are contradictory and suggest that proteinaceous hormones, especially their binding sites, are consisting of two or more discontinuous epitopes and/or structure-dependent epitopes The use of peptide fragments to locate receptor binding sites for It shows that he lacks cetacean nature.

エピトープマツピングによるレセプター結合部位の位置決定に中和モノクローナ ル抗体を使用することは同様の制限がある。たとえばモノクローナル抗体をレセ プター結合検定中hGHの残基98−128からなるペプチドに対しhGHレセ プターと競合するのに使用した報告がある。たとえhGHホルモンのペプチド9 B−128のみが中和モノクローナル抗体と結合しても、この領域がこれらの競 争実験に基づくレセプター結合部位を含むことが捷唱された。レテジン(Ret egin )、 L、^、1等(1982)Endocrinolog! 11 1 、668 mhGHホルモンの抗原部位を同定する試みに同様の方法が使用 されてきた。報告によると競合結合によるhGHに対する異なる24個のモノク ローナル抗体のエピトープマフピングでは該ホルモン上の抗原部位はわずか4種 に分類された。スロウイー(Surowy )+ T、 K、等(1984)  Mol、 lm5uno1.21.345;アストン(^5ton )+ R− 等(1985) Pharmac、 Ther、27−1403、Lかしこの戦 術は該ホルモンのアミノ酸配列上のエピトープの位置は決められなかった。Neutralizing monoclonal for receptor binding site localization by epitope mapping Similar limitations apply to the use of dual antibodies. For example, monoclonal antibodies hGH receptor binding assay for a peptide consisting of hGH residues 98-128. There are reports of it being used to compete with printers. Even if hGH hormone peptide 9 Even if only B-128 binds to the neutralizing monoclonal antibody, this region Based on competitive experiments, it was suggested that it contains a receptor binding site. Retedine (Ret) egin), L, ^, 1st prize (1982) Endocrinolog! 11 1, 668 A similar method was used in an attempt to identify the antigenic site of mhGH hormone. It has been. According to reports, 24 different monochromes against hGH due to competitive binding. In epitope muffing of local antibodies, there are only 4 types of antigenic sites on the hormone. It was classified as Surowy + T, K, et al. (1984) Mol, lm5uno1.21.345; Aston (^5ton) + R- (1985) Pharmac, Ther, 27-1403, L Kashiko Sentai The location of the epitope on the amino acid sequence of the hormone could not be determined.

抗原部位を限定する別の方法には目的たん白質上の短かい線状ペプチドに対する 抗体の結合テストがある。ゲイセン(Geysen) +H,M、等(1984 ) Proc、 Natl、 Acad、 Sci、 USA 81.3998 iゲイセン(Geysen )+ H,M、 (1985) 11111111 101゜Today 6.364゜しかしこの方法はレセプター結合部位の位置 を決めるには線状ペプチドフラグメントを用いるのと同じ制限を受ける。有用と なるためにはこの線状配列はそれを認識するのにこの抗体の抗原中にみられる構 造が保持されていなければならない、さらにX線結晶学から明らかになった抗体 エピトープの部位に基づき(シェリフ(5cheriff )+ S−等(19 87) Proc。Another way to localize antigenic sites is to target short linear peptides on the protein of interest. There are antibody binding tests. Geysen + H, M, et al. (1984 ) Proc, Natl, Acad, Sci, USA 81.3998 i Geysen + H, M, (1985) 11111111 101゜Today 6.364゜However, this method depends on the location of the receptor binding site. is subject to the same limitations as using linear peptide fragments. useful and This linear sequence requires a structure found in the antigen of this antibody to recognize it. Antibody structure must be preserved, further revealed by X-ray crystallography Based on the site of the epitope (5 Cheriff + S- et al. (19 87) Proc.

^、G、1等(1986) 5cience 233.747)事実1全ての抗 体結合部位は部分的に不連続であり(バーロー(Barlow )+ D、J。^, G, 1st class (1986) 5science 233.747) Fact 1 All anti- The body binding site is partially discontinuous (Barlow + D, J.

等(1986) Nature 322.747)かつ結果として線状フラグメ ントはこれらの構造をうまく真僚ることができないことが推定されてきた。また hGHのペプチドフラグメントはこれらのフラグメントの非共有結合的結合によ り研究されてきた。数人の研究者はヒト成長ホルモンの天然のアミノ酸配列また は化学修飾ペプチドを含む比較的長いフラグメントを結合せた分析を報告してい る。バースタイン(Burstein )+ S、等(1979)J、ofEn do、 Net、48.964 (アミノ末端フラグメントhGH−(1−13 4>とカルボキシル末端フラグメントhGH−(141−191)の組合せ)) ;す(Li )+ c、 n、等(1982) Mol。(1986) Nature 322.747) and as a result, the linear fragment It has been assumed that individuals are unable to successfully manipulate these structures. Also Peptide fragments of hGH are produced by non-covalent binding of these fragments. has been studied. Several researchers have determined that the natural amino acid sequence of human growth hormone or reported the combined analysis of relatively long fragments containing chemically modified peptides. Ru. Burstein + S, et al. (1979) J, ofEn do, Net, 48.964 (amino terminal fragment hGH-(1-13 4> and carboxyl-terminal fragment hGH-(141-191))) ;S(Li)+c,n, et al. (1982) Mol.

Ce11. Biochem、土工、31iミリス(Mllls )、 J、  B、、等(1980) Endocrinology土工1.391(hGHの ズブチリシン切断二本鎖型)、同様に、化学修飾フラグメン)hGH−(1−1 34)およびヒト絨毛性ソマトマモトロビン(胎盤ラクトゲンとも呼ばれる)由 来の化学修飾カルボキシ末端フラグメント(hC3−(141−191))も化 学修飾フラグメントhcs−(1−133)およびhGH−(141−191) 同様非共有的に結合させた。米国特許4,189,426 、これらの研究者は 肝臓成長ホルモンレセプターへの結合決定基が成長ホルモンの最初の134個の アミノ末端残基であると誤って報告した(バースタイン(Burstein ) + 等(1978) Proc、 Natl、 Acad、 Sci、 USA ■、5391−5394)、明らかにこれらの方法は間違った結果を導く、さら に2個の大きいフラグメントを使用することによりこの方法では潜在的には特定 の相互作用に実際に関与する特異的残基または領域を同定することなしにこれら の組合せで使用される2個のフラグメントのどちらかにその機能を割振ることが 可能である。hGHに関する上述の方法および実験のレビューが報告されている 。ニコル(N1chol L C,S−等(1986)Endocrine R ev、7.169−203゜hGHの1欠失ペプチド(hGH−32−46)由 来の7残基ペプチドフラグメントを他の哺乳類の成長ホルモンの類(以セグメン ト由来のアミノ酸残基を含むよう修正した別の方法が報告されている。しかしそ のような置換の効果はあったとしても報告されてはいない、米国特許4,699 ,897参考、それにもかかわらず短かいペプチドフラグメントを使用する短所 は、それらのフラグメントの線型配列が本来の成長ホルモンにみられる構造をイ ンビトロでもインビボでも認識されるよう取り込れなければならないことから明 白である。Ce11. Biochem, Earthwork, 31i Mills, J, B, et al. (1980) Endocrinology Earthwork 1.391 (hGH hGH-(1-1 34) and human chorionic somatomamotolobin (also called placental lactogen). The chemically modified carboxy-terminal fragment (hC3-(141-191)) was also modified. chemically modified fragments hcs-(1-133) and hGH-(141-191) Similarly, they were bound non-covalently. U.S. Patent 4,189,426, these researchers The first 134 binding determinants of growth hormone to the liver growth hormone receptor erroneously reported that it was an amino-terminal residue (Burstein). + etc. (1978) Proc, Natl, Acad, Sci, USA ■, 5391-5394), clearly these methods lead to wrong results, and By using two large fragments, this method potentially without identifying the specific residues or regions actually involved in the interaction. The function can be assigned to either of the two fragments used in the combination of It is possible. A review of the above-mentioned methods and experiments on hGH is reported. . Nichol (N1chol L C, S- et al. (1986) Endocrine R ev, 7.169-203゜ hGH 1 deletion peptide (hGH-32-46) This 7-residue peptide fragment was used to synthesize other mammalian growth hormones (hereinafter referred to as “segments”). Another method has been reported that has been modified to include amino acid residues derived from But that U.S. Pat. No. 4,699, which has not reported any effect of substitutions such as , 897 references, nevertheless disadvantages of using short peptide fragments The linear sequence of these fragments imitates the structure found in native growth hormone. It is clear that it must be able to be incorporated to be recognized both in vitro and in vivo. It is white.

多くの天然のhGH変異体が同定されている。この中にはhGH−V(シーバー ブ(Seeberg )、 P、 H,(1982) DNA上。Many natural hGH variants have been identified. This includes hGH-V Seeberg, P. H. (1982) On DNA.

239;米国特許第4.446.235号、4,670.393号および4,6 65,180号)およびhGHの残基32−46の欠失を含む20K hGH( コスチオ(にostyo )+ J、 L−等(1987) Biochemi ca etBiophysica Acta 925−1314;ルイス(Le wis Lυ、J、5等(197B) J、 Biol、 Chew、253. 2679)が含まれる。239; U.S. Patent Nos. 4.446.235, 4,670.393 and 4,6 65,180) and 20K hGH (No. 65,180), which contains a deletion of residues 32-46 of hGH ( Kostyo + J, L-et al. (1987) Biochemi ca et Biophysica Acta 925-1314; Lewis (Le wis Lυ, J, 5 etc. (197B) J, Biol, Chew, 253. 2679) is included.

ある研究者は、hGH中部位165のシスティンをアラニンに置換した通常Cy s−53とCys−165の間で生成するジスルフィド結合の破壊を報告した。Some researchers have developed a conventional Cy reported the disruption of the disulfide bond formed between s-53 and Cys-165.

トクナガ(Tokunaga )+ T、、等(1985) Eur、 J、  Biochew、上】主、445.この単一置換は明らかにhGHの三次構造を 維持し、かつhGHのレセプターにより認識される変異体を生じた。Tokunaga + T, etc. (1985) Eur, J, et al. Biochew, top] Lord, 445. This single substitution clearly changes the tertiary structure of hGH. Mutants were generated that were maintained and recognized by the receptor for hGH.

他の研究者は固体樹脂サポート上でのhGHのインビトロ合成を報告した。この 研究者の第1の報告はhGHの正しくない188個のアミノ酸配列を公表した。Other researchers have reported in vitro synthesis of hGH on solid resin supports. this The researchers' first report published the incorrect 188 amino acid sequence of hGH.

リ (Li )t c、 H,等(1966)J、^−,Chew、 Soc、 88.2050 ;および米国特許第3.853,832号、第2の報告は19 0個のアミノ酸配列を公表した。米国特許第3,853,833号、この後者の 配列も正しくないものである。特にhGHの配列は部位68の後にグルタミンが 入っており、部位73はグルタミンではなくグルタミン酸、部位106はアスパ ラキンではなくアスパラギン酸、部位108はアスパラギン酸ではなくアスパラ ギンである。(Li)tc, H, et al. (1966) J, ^-, Chew, Soc, 88.2050; and U.S. Patent No. 3.853,832, second report 19 0 amino acid sequences were published. No. 3,853,833, this latter The arrangement is also incorrect. In particular, the hGH sequence has glutamine after position 68. The site 73 is not glutamine but glutamic acid, and site 106 is aspa. Aspartic acid instead of lachin, position 108 is asparagus instead of aspartic acid. It's Gin.

先に示したものに加え特定のモノクローナル抗体への結合が変化したハイブリッ ドインターフェロンも報告されている。キャンプル(Cawble )+ R, 等、“ペプチド;構造と機能”合成遺伝子から生成したインターフェロン−α2 類位物の性質、Proceedingsof the N1nth ^meri can Peptide Symposium 、(1985) デバ−(De her )等線、ピアスケミカル社、シカコ、Ill、、375−384、該文 献に公表されているようにα−1インターフエロンのアミノ酸残基101−11 4またはγ−インターフェロンの残基98−114がα−2インターフエロンへ と置換されている。In addition to those listed above, hybrids with altered binding to specific monoclonal antibodies are also available. Interferon has also been reported. Cawble + R, et al., “Peptide; Structure and Function” Interferon-α2 produced from a synthetic gene Properties of analogues, Proceedings of the N1nth ^meri can Peptide Symposium, (1985) De her) isoline, Pierce Chemical Co., Chicago, Ill., 375-384, text Amino acid residues 101-11 of α-1 interferon as published in 4 or residues 98-114 of γ-interferon to α-2 interferon has been replaced with

α−2インターフエロンはNK−2モノクローナル抗体を結合するがα−1イン ターフエロンは結合しない、α−2インターフエロン中のこの特定の領域はα− 1およびα−2インターフエロン間の27個のアミノ酸の相異中の7個がこの領 域中に存在することから選択された。報告されているようにこのようにして得た ハイブリッドはNK−2モノクローナル抗体との活性が実質的に減少している。α-2 interferon binds NK-2 monoclonal antibody, but α-1 interferon binds NK-2 monoclonal antibody. This particular region in α-2 interferon does not bind α- Seven of the 27 amino acid differences between α-1 and α-2 interferons are in this region. It was selected because it exists throughout the region. Obtained in this way as reported The hybrid has substantially reduced activity with the NK-2 monoclonal antibody.

抗ウィルス活性をテストしてみるとこれらのハイブリッドは野生型のα−2イン ターフエロンの活性と同程度の抗ウィルス活性を示した。この領域内のより小さ いセクションの置換も報告された。また3〜7個のアラニン残基クラスターの連 続約1も報告された。しかし、唯1つの類憤体(Ala −30,32,33) rFN−α2が公表されている。When tested for antiviral activity, these hybrids were found to be more susceptible to wild-type α-2 in It showed antiviral activity comparable to that of Turferon. smaller within this area Replacement of new sections was also reported. Furthermore, a series of clusters of 3 to 7 alanine residues Continuation 1 was also reported. However, only one indigestion body (Ala-30, 32, 33) rFN-α2 has been published.

ニワトリ卵白リゾチームの小ペプチドフラグメント内のアラニン置換および2A 11または3A9細胞の刺激に関するこれらの置換の効果も報告されている。ア レン(^1len )+ P、 M、等(1987) Nature 327. 713−715゜抗原結合ループを含む二次構造ユニ7)の全ユニット(ジジー ンズ(Jones L P、 T、等(1986) Nature 321.5 22−525>またはDNA認ffiへリソクス(ワートン(Wharton  )+R,P、等(1985) Nature 3上工、601−605)の置換 による結合性の操作に関する別の報告もある。Alanine Substitution and 2A within the Small Peptide Fragment of Chicken Egg White Lysozyme The effects of these substitutions on stimulation of 11 or 3A9 cells have also been reported. a Len (^1len) + P, M, et al. (1987) Nature 327. 713-715° Secondary structure including the antigen-binding loop Jones LP, T, et al. (1986) Nature 321.5 22-525> or DNA-certified ffi lysox (Wharton ) + R, P, et al. (1985) Nature 3 Upper Work, 601-605) replacement There are other reports on the manipulation of connectivity by

上述の文献は単に本出願の登録期日前の公表のため提供したものであり先の発明 または以前に登録された出願に基づく優先権によりこれらの公開期日が早いこと から本発明の権利を失うという告白として解釈されるものはなにもない。The above-mentioned documents are merely provided for publication before the registration date of this application, and are not related to the earlier invention. or earlier publication dates due to priority rights based on previously registered applications. Nothing herein shall be construed as an admission that there is no right in the invention.

上述の参考文献により示される状況があるならば構造と機能との関係を明らかに するためポリペプチドの有効な系統的分析法が必要なことは明白である。したが ってここでの目的はポリペプチドの機能活性に寄与するポリペプチド内の活性ド メインの同定法を提供することである。Clarify the relationship between structure and function, given the situation indicated by the above references. There is a clear need for effective systematic analysis of polypeptides. However, The purpose here is to identify active molecules within a polypeptide that contribute to the functional activity of the polypeptide. The main purpose is to provide an identification method.

さらに本目的は機能活性を決定する活性アミノ酸の測定法を提供することである 。Furthermore, the present objective is to provide a method for measuring active amino acids to determine functional activity. .

さらに本発明の目的はポリペプチド内の生物学的活性ドメインを系統的に同定す る方法を提供することである。A further object of the present invention is to systematically identify biologically active domains within polypeptides. The objective is to provide a method for

さらに本目的は本来のホルモンとは異なる望ましい生物学的、生化学的および免 疫原的性質を有するホルモン変異体を提供することである。Additionally, the objective is to develop desirable biological, biochemical and immunological The objective is to provide hormone variants with epidemiogenic properties.

さらに本目的は1つの生物学的機能については減少した活性を有しかつ第2の標 的物質については実質的または増加した活性を有するホルモン変異体を提供する ことである。Furthermore, the objective is to have reduced activity for one biological function and for a second target. provide hormonal variants with substantial or increased activity for That's true.

さらに本目的はhGHに対するソマトジェニックレセプターに関する変化した結 合活性および、または生物学的活性を有し、かつ有効性を増したhGH変異体を 提供することである。Furthermore, the present objective is to demonstrate the altered consequences of somatogenic receptors for hGH. hGH variants with synthetic and/or biological activity and increased efficacy. It is to provide.

さらに本目的は1つ以上の望ましい生物学的性質は保持しているが糖尿病誘発活 性は減少しているhGH変異体を提供することである。Furthermore, the present objective is to provide a method that retains one or more desirable biological properties but exhibits diabetogenic activity. The purpose of this invention is to provide a reduced hGH variant.

さらに本目的はhGHのソマトジェニックレセプターに関する結合活性を増加し たhPRLおよびhPLを提供することである。Furthermore, the present objective is to increase the binding activity of hGH for somatogenic receptors. The purpose of the present invention is to provide hPRL and hPL.

さらに本目的はhGH変異体を含むポリペプチド変異体のクローニングおよび発 現に使用するDNA配列、ベクターおよび該ベクターを含む発現宿主を提供する ことである。Furthermore, the present objective is to clone and develop polypeptide variants, including hGH variants. Provides DNA sequences, vectors, and expression hosts containing the vectors currently in use. That's true.

(本発明の概要) 1つの特徴として本発明は第1の標的物質に関するポリペプチドの活性に影響す る未知の活性ドメインを同定することによるボリペプチドの構造と機能の系統的 分析法を提供する。これらの未知活性ドメインは該ポリペプチドの一次アミノ酸 配列中に少なくとも2個の不連続アミノ酸セグメントを含む、活性ドメインは該 ポリペプチド(親ポリペプチドと呼ぶ)の選択されたアミノ酸セグメントを該ポ リペプチドのl1位体に由来する類似アミノ酸セグメントと置換することにより 決定される。この類似体は標的物質に関し親ペプチドと異なる活性を有している 。このようにして生成した各セグメント置換ポリペプチドの標的物質に関する活 性を検定する。これらの活性を親ポリペプチドの活性と比較する。この構造的に 1s像するアミノ酸セグメントは標的物質に関し異なる相互作用を起こす類似体 に由来することからこのような活性の比較は親ポリペプチド中の活性ドメインの 位置の指標を提供する。(Summary of the present invention) One feature of the present invention is that the present invention provides methods for influencing the activity of a polypeptide with respect to a first target substance. Systematic study of polypeptide structure and function by identifying unknown active domains Provide analytical methods. These unknown active domains contain the primary amino acids of the polypeptide. The active domain comprises at least two discontinuous amino acid segments in its sequence. Selected amino acid segments of a polypeptide (referred to as the parent polypeptide) are By substituting a similar amino acid segment derived from the l1 position of the lipeptidase. It is determined. This analog has a different activity than the parent peptide with respect to the target substance. . The activity of each segment-substituted polypeptide thus generated regarding the target substance Test gender. These activities are compared to those of the parent polypeptide. This structure Amino acid segments that image 1s are analogs that interact differently with the target substance. This activity comparison is based on the active domain in the parent polypeptide. Provide an indication of location.

さらに本方法は親ポリペプチドの活性ドメイン中の活性アミノ酸の同定も含んで いる0本方法は親ポリペプチドの活性ドメイン内のアミノ酸残基1個の各アミノ 酸への置換、および該残基置換ポリペプチドの標的物質に関する検定を含んでい る。各残基置換ポリペプチドの活性を親ポリペプチドの活性と比較する。活性ア ミノ酸残基が同定されるまで活性ドメイン中の種々のアミノ酸についてこれらの ステップを繰り返す。The method further includes identifying active amino acids in the active domain of the parent polypeptide. This method uses each amino acid residue within the active domain of the parent polypeptide. including substitution with acid and assay for the target substance of the residue-substituted polypeptide. Ru. The activity of each residue-substituted polypeptide is compared to that of the parent polypeptide. Active a These tests are performed for various amino acids in the active domain until the amino acid residues are identified. Repeat steps.

本発明の別の特徴として、種々の標的物質に関し種々の活性ドメインおよび活性 アミノ酸残基を同定する方法が提供される。これらの方法には第2の標的に関し 上述の方法の反復が含まれる。Another feature of the invention is that different active domains and activities can be used for different target substances. Methods of identifying amino acid residues are provided. These methods involve This includes repeating the method described above.

上述の方法に従かい1つ以上の標的物質に関し親ポリペプチドと比較して異なる 活性を有するポリペプチド変異体を同定する。different compared to the parent polypeptide with respect to one or more target substances according to the method described above. Identify polypeptide variants that have activity.

これらの変異体は標的物質に関し親ポリペプチドの活性を決定する活性ドメイン または活性ドメイン中の活性アミノ酸残基の同定に基づき作られる。These variants contain active domains that determine the activity of the parent polypeptide with respect to the target substance. or based on the identification of active amino acid residues in the active domain.

さらに本発明は少なくとも3つの部分からなる成長ホルモン、プロラクチンおよ び胎盤ラクトゲン変異体を含む、第1部分は親ホルモンのアミノ酸の少なくとも 1部に対応し、第3部分は同親ホルモンの少なくとも1部に対応し、かつ第2部 分は親ホルモンの1s像体のアミノ酸配列に対応するや第2部分はポリペプチド 変異体の第1および第3部分の間には含まれない親ホルモンのアミノ酸残基の! !4gJ体である。Furthermore, the present invention provides a growth hormone consisting of at least three parts, prolactin and and placental lactogen variants, the first portion contains at least one of the amino acids of the parent hormone. the third portion corresponds to at least one portion of the parent hormone; and the third portion corresponds to at least one portion of the parent hormone; The second part corresponds to the amino acid sequence of the 1s form of the parent hormone, and the second part corresponds to the polypeptide. Of the amino acid residues of the parent hormone that are not included between the first and third parts of the variant! ! It is a 4gJ body.

また本発明にはhGHのセグメント置換および残基置換変異体を含む特定のヒト 成長ホルモン、ヒトプロラクチンおよびヒト胎盤ラクトゲン変異体を含む。The present invention also provides specific human, including segment substitution and residue substitution variants of hGH. Contains growth hormone, human prolactin and human placental lactogen variants.

図面の簡単な説明 第1図は活性ドメインの同定に使用する戦術を示している。Brief description of the drawing Figure 1 illustrates the strategy used to identify active domains.

第2図はhGH,hPL、pGHおよびhPRLのアミノ酸配列中の保存性およ び可変性アミノ酸残基を示している。Figure 2 shows the conservation and amino acid sequences of hGH, hPL, pGH and hPRL. and variable amino acid residues are shown.

第3図はhGHの推定される低分解能構造および各ヘリックスに対しN末端開始 残基から見たラセン投影図を示している。疎水性、中性および荷電残基は各々○ 、■および・で示されている。Figure 3 shows the predicted low-resolution structure of hGH and the N-terminal beginning for each helix. A helical projection view from the residue is shown. Hydrophobic, neutral and charged residues are each ○ , ■ and .

第4図は可溶性hGHレセプターに対する種々のセグメント置換hGH変異体の 結合に関する相対的減少を示す棒グラフである。Figure 4 shows various segment substitution hGH mutants for soluble hGH receptor. Figure 2 is a bar graph showing the relative reduction in binding.

第5図はソマトジェニックhGHレセプターと相互作用する活性ドメインA、C およびFにおける類似アミノ酸を示す。Figure 5 shows active domains A and C that interact with somatogenic hGH receptors. Similar amino acids in and F are shown.

第6図はソマトジェニックレセプターの相対的結合位置およびhGHに対する8 個のモノクローナル抗体を示す。Figure 6 shows the relative binding positions of somatogenic receptors and 8 to hGH. Monoclonal antibodies are shown.

第7図は種々のアラニン置換hGH変異体の可溶性hGHツマジェニックレセプ ターに対する結合の相対的増減を示す棒グラフである。T175の斜線棒はアラ ニンではなくセリンが置換していることを示している。R178の編棒はアラニ ンではなくアスパラギンが置換されていることを示している。Figure 7 shows soluble hGH tumagenic receptors of various alanine-substituted hGH mutants. 2 is a bar graph showing the relative increase/decrease in binding to the The diagonal bar of T175 is around This indicates that serine is substituted instead of nin. The R178 knitting rod is Arani. This indicates that asparagine is substituted instead of .

第8図は実施例で用いているhGH遺伝子のDNAおよびアミノ酸配列を示して いる。Figure 8 shows the DNA and amino acid sequence of the hGH gene used in the examples. There is.

第9図は合成hGH遺伝子を含むベクターpB0475の構築を示している。Figure 9 shows the construction of vector pB0475 containing the synthetic hGH gene.

第10図はhGHのアミノ酸配列を示すpB0475のDNA配列である。FIG. 10 is the DNA sequence of pB0475 showing the amino acid sequence of hGH.

第11図はベクターpJ1446の構築を示している。Figure 11 shows the construction of vector pJ1446.

第12図は肝臓由来のソマトジェニックレセプターの可溶性部分のアミノ酸配列 を示すpJ1446のDNA配列である。Figure 12 shows the amino acid sequence of the soluble portion of the liver-derived somatogenic receptor. This is the DNA sequence of pJ1446.

第13図から第20図は8個の異なるモノクローナル抗体各々に対するhGH上 のエピトープ結合部位を示している。Figures 13 to 20 show the results of hGH assays for each of eight different monoclonal antibodies. The epitope binding site of is shown.

第21図はhGH中のソマトジェニックレセプターに対する結合に関与する活性 アミノ酸およびヘリックスlおよび4に関するラセン投影図を示している。Figure 21 shows the activity involved in binding to somatogenic receptors in hGH. A helical projection for amino acids and helices 1 and 4 is shown.

第22図はhGHおよびhGH変異体を50マイクログラム/kg/日で投与し たラットの経時的体重増加を示している。Figure 22 shows hGH and hGH variants administered at 50 micrograms/kg/day. The figure shows the weight gain of rats over time.

第23図は野生型hGHと比較したhGH変異体の活性に対するKd比のセミロ グプロットである。Figure 23 shows the semi-lower Kd ratio for the activity of hGH mutants compared to wild-type hGH. This is a graph plot.

第24図はヒト血清(○)またはプラスミドphGHr (1−238)を発現 する大腸菌KS330培養物から単離したhGH結合たん白質に対する(”5I )hGHおよび未標glhGHの競合結合曲線である。棒は平均値からの標準偏 差を示す、挿入図は競合結合曲線から導びいたスキ十ソチャードプロフトを示し ている。ヒト血清および大腸菌由来の結合たん白質の濃度は各々0.1部Mおよ び0.08nMであった。Figure 24 expresses human serum (○) or plasmid phGHr (1-238) against hGH-binding protein isolated from E. coli KS330 culture (“5I ) Competition binding curve of hGH and unlabeled glhGH. Bars are standard deviations from the mean. The inset shows the difference derived from the competitive binding curve. ing. The concentrations of human serum and E. coli-derived binding proteins were 0.1 part M and 0.1 part M, respectively. and 0.08 nM.

第25図は2.8人分解能のX線構造から決定したpGHの構造に基づ(hGH の構造モデルである。パネルAはhGHレセプターエピトープの機能性等高線地 図を示しパネルBはhPRLレセプターエピトープについて測定された同地図を 示している。黒丸の大きさは各残基のアラニン置換に関する破壊効果の大きさを 示している。小さな丸は2倍以上の破壊を示し、大きい丸は10倍以上の破壊を 示す。hGHレセプターエピトープにおけるムは(パネルA)結合親和性が4倍 以上増加させるE174Aの位置を示している。Figure 25 is based on the structure of pGH determined from the X-ray structure at 2.8 human resolution (hGH This is a structural model of Panel A is functional contours of hGH receptor epitopes. Panel B shows the same map determined for hPRL receptor epitopes. It shows. The size of the black circle indicates the magnitude of the destructive effect regarding alanine substitution of each residue. It shows. Small circles indicate more than twice the destruction, and large circles indicate more than 10 times the destruction. show. (Panel A) 4-fold higher binding affinity for hGH receptor epitopes The position of E174A to be increased above is shown.

第26図は大腸菌におけるhPRLの細胞内発現に使用したプラスミドpBO7 60を示している。Figure 26 shows plasmid pBO7 used for intracellular expression of hPRL in E. coli. 60 is shown.

第27図はh G H結合たん白質に対する結合に強く影響するhGH中の残基 の位置を示している。結合親和性の10倍以上の減少(○)、4〜lO倍の減少 (■)または4倍以上の増加(ム)を引き起こすアラニン置換(T l 75ま たはR178の場合は各々セリンまたはアスパラギン)が示されている。α−へ リックスHMAのラセン投影図はそれらの両親媒性およびヘリックス4において 最も重要な決定因子は親水性面(影部分)に存在するという事実を明らかにして いる。Figure 27 shows residues in hGH that strongly influence binding to hG H-binding proteins. It shows the position of. 10-fold or more decrease in binding affinity (○), 4-10-fold decrease (■) or an alanine substitution that causes a 4-fold or more increase (mu) (Tl 75 or more) or in the case of R178, serine or asparagine, respectively). to α- The helical projection of helix HMA shows their amphipathic properties and in helix 4 It was revealed that the most important determining factor exists on the hydrophilic surface (shaded area). There is.

第28図はhGH(−) 、野生型hPRL (−−)およびhPRL変異体D  (−−−−)の遠紫外(パネルA)または近紫外(パネルB)における円二色 スペクトルを示している。Figure 28 shows hGH (-), wild type hPRL (--) and hPRL mutant D. Circular dichroism in the far UV (Panel A) or near UV (Panel B) of (----) Showing the spectrum.

第29図は同類およびアラニンスキャニング突然変異誘発により限定された結合 に重要な領域に関するhGHとhPRLの配列比較を示している。同一残基は影 を付け、またその番号はhGH配列に基づいている。変異したとき結合親和性が 4倍以上変化する残基には丸を付けた。残基の上のアステリスクは変異が結合親 和性を2〜4倍減少させる部位を示している。Figure 29. Binding limited by homologous and alanine scanning mutagenesis. A sequence comparison of hGH and hPRL with respect to regions important for Identical residues are shadows and the numbering is based on the hGH sequence. When mutated, the binding affinity is Residues that change by 4-fold or more are circled. The asterisk above the residue indicates the parent to which the mutation binds. Sites that reduce compatibility by 2-4 times are shown.

(発明の詳細な説明) 1つの態様において本発明の方法は親ポリペプチドと標的物質との相互作用に関 するポリペプチド中の1つ以上の活性ドメインを決定するための、ヒト成長ホル モンまたはヒトプロラクチンなどの親ポリペプチドの系統的分析を提供する0本 発明の方法を採用するにあたり目的とする標的物質に異なる活性を示す該ポリペ プチドに対する1つ以上のllfD体がなければならない。(Detailed description of the invention) In one embodiment, the method of the invention relates to an interaction between a parent polypeptide and a target substance. human growth hormone to determine one or more active domains in a polypeptide that 0 books providing a systematic analysis of parent polypeptides such as mono or human prolactin In employing the method of the invention, the polypeptides exhibiting different activities toward the desired target substance may be used. There must be one or more llfD forms for putide.

したがって本明細書で用いられているように“親ポリペプチド”とは親ポリペプ チドとは異なる標的物質への活性を示す“am体”が存在するポリペプチドを意 味する。このようなポリペプチド、類似体および標的物質の例を第1表に示す。Therefore, as used herein, "parent polypeptide" refers to the parent polypeptide. A polypeptide that has an “am” form that exhibits activity toward a target substance different from that of tide. Taste. Examples of such polypeptides, analogs and target substances are shown in Table 1.

第 1 表 mご<−f−f l二 ’!L−−−11−−−−t1 的または を むアッ セイヒト成長ホルモ ヒト胎盤ラクト ソマトジェニック、ラクン ジエン、ヒ トデ トジェニフク、ジアベタロラクチンおよ ジェニック、脂買分解、びブタ 成長ホル 窒素遅延、マクロファーモン ジ活性化およびhGHの インシュリン様効果に対 するレセプター;ラット 体重法;ラフト体重増ア ッセイ、0B10Bマウス又 はイヌにおけるインシュ リン耐性アッセイ、ヒト 肝臓、アジボーズ、リン パ球、胸腺細胞および卵 巣組織上のレセプター 第1表(つづき) hPRL pGHヒトプロラクチンレセプターに対する結合 ウサギGHレセ ヒトGHレセブ ウサギGHへの結合ブタ−ター α−インターフ 関連ヒトインタ α1インターフエロンレエロン −フェロン およ セプターへの結合び動物インター フェロン ヒト組織成長因 ヒ)TGF−β3 ヒト造血細胞増殖調節子(TGF−β1)  またはインヒビ 表皮増殖因子 TGF−α カロチンサイト増殖(EGF) マウス組織壊死 ヒト組織壊死図 マウスTNFレセプター因子(mTNF)  子(hTNF) 活性ヒト顆粒球マク マウス顆粒球マ ヒト骨髄幹細胞の増殖 おロファージコロ クロファージコ よび分化ニー刺激因子 ロー−刺激因子 ヒトCD−47ウスCD−4HIVウイに:J、0)gp−第1表(つづき) レセプター レセプター 120 ズブチリシン ズブチリシン サクシニル−ala−ala −(バチルスアミ  (バチルスアミ Pro−glu−P−ニトロアリルクイフェイ エニホルミ ス) ニリドシャンス) ヒトT−インク 関連ヒトインク ヒトインターフェロンレープ10ン −フェ ロンおよ セプターの活性化び動物インター インシュリン成 インシュリン IGF−ルセブター成長因子(IGF−1)  長成長調節レセプター組織プラスミノ トリブシンウロ プラスミノーゲン(切 断)−ゲン活性化因 キナーゼ フィブリン(結合)子(tPA ) もちろん第1表の親ポリペプチド、類似体および標的物質は単に例である。また 親ポリペプチドにはたとえばスクシニルコエンザイムAシンセターゼ、ミトコン ドリアATPa s e、アミノアシルtRNAシンセターゼ、グルタミンシン セターゼ、グリセルアルデヒド−3−ホスフェートデヒドロゲナーゼおよびアス パラチー+−トランスカルバモラーゼなどの1つ以上のサブユニットを含むたん 白質性物質が含まれる(ハング(Huang)等(1982)Ann、 Rev 、 Biochem、5↓、935−971参照)。このような多重サブユニッ ト親ポリペプチドの場合、活性ドメインは親ポリペプチドの2つ以上のサブユニ ットにまたがっている。したがって後により詳細に述べる方法は特定のポリペプ チドの各サブユニットを探り、部分的には1つのサブユニット上に含まれかつ部 分的には1つ以上の他のサブユニット上に含まれる特定の標的物質に対する活性 ドメインおよび活性アミノ酸を確定するのに用い得る。Table 1 mgo<-f-f l2 ’! L---11---t1 target or up Seihito Growth Hormone Human Placental Lacto Somatogenic, Lacun Diene, Human Sea lion sea lion, diabetalolactin and genic, fat buying and disassembly, bibuta Growth hormonal nitrogen delay, macropheron activation and hGH Against insulin-like effects receptor; rat Weight method: Raft weight gain Yes, 0B10B mouse is insulin in dogs. Phosphorus tolerance assay, human liver, ajibose, phosphorus paocytes, thymocytes and eggs receptors on nest tissue Table 1 (continued) hPRL pGH binding to human prolactin receptor Rabbit GH Receipt Human GH Receipt Pigter binding to rabbit GH α-interf related human interferon α1 interferon leeron - feron and binding to the scepter and animal interface Felon Human tissue growth factor (H) TGF-β3 Human hematopoietic cell growth regulator (TGF-β1) or inhibit Epidermal growth factor TGF-α carotene cell proliferation (EGF) Mouse tissue necrosis Human tissue necrosis diagram Mouse TNF receptor factor (mTNF) (hTNF) Activated human granulocytic cells Mouse granulocytic cells Proliferation of human bone marrow stem cells Orophage colo, Chlophagico and differentiation knee stimulating factor, rho-stimulating factor Human CD-47 to mouse CD-4 HIV: J, 0) gp - Table 1 (continued) Receptor Receptor 120 subtilisin subtilisin succinyl-ala-ala-(Bacillus ami (Bacillus Ami Pro-glu-P-nitroallylquifei Anyformi (S) Nirid Shans) Human T-Ink Related Human Ink Human Interferon Rape 10-Fe Activation of Ron and Scepter and Animal Interface Insulin composition Insulin IGF-Rusebuter growth factor (IGF-1) Long growth regulatory receptor tissue plasmino tribusinuro plasminogen (cut ) - Gen activator Kinase Fibrin (binding) molecules (tPA) Of course, the parent polypeptides, analogs and target substances in Table 1 are merely examples. Also Parent polypeptides include, for example, succinyl coenzyme A synthetase, mitochondrial Doria ATPase, aminoacyl-tRNA synthetase, glutaminesin Cetase, glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase and As Paraty + - Proteins containing one or more subunits such as transcarbamorase contains white matter (Huang et al. (1982) Ann, Rev. , Biochem, 5↓, 935-971). Such multiple subunits In the case of a parent polypeptide, the active domain comprises two or more subunits of the parent polypeptide. It spans over a wide range of sites. Therefore, the method described in more detail later is Explore each subunit of the titanium, partially contained on one subunit and partially Activity toward a specific target substance that is partially contained on one or more other subunits It can be used to define domains and active amino acids.

一般的に親ポリペプチドおよび類似体は機能に関する1つのポリペプチド群に属 する。さらに通常このような親ポリペプチドおよび類似体はあるアミノ酸配列、 すなわち保存残基を持つ。これらの配列ホモロジーは90%以上のこともあるが 約15%〜20%と低いこともある。Parent polypeptides and analogs generally belong to one group of polypeptides with respect to function. do. Furthermore, such parent polypeptides and analogs usually have certain amino acid sequences, That is, it has conserved residues. Although these sequence homology can be over 90%, It can be as low as about 15% to 20%.

一次配列ホモロジーに加え、親ポリペプチドの類似体はポリペプチドおよびその 類似体の三次元的枠組みでも限定される。したがって類似体はアミノ酸配列にお いて親ポリペプチドからの多様性を示す場合もその分子の三次構造の全て、また は一部の比較に基づき親ポリペプチドと構造的にホロモジ−をもつこともある。In addition to primary sequence homology, analogs of a parent polypeptide are The three-dimensional framework of analogs is also limited. Therefore, analogs are Even if the molecule shows diversity from the parent polypeptide, all of the tertiary structure of the molecule, or may have structural homology with the parent polypeptide based on some comparisons.

チョシア (Chothia)、 C,等(1986) Embo、 J、 5 . 8 :23゜一般に三次構造類似体は、その類似体の三次元構造が親ポリペ プチドの構造と一緒であることが知られている場合同一と見なし得る。α−炭素 軸の二乗平均分析(RMS)を行うことにより(たとえばサクリフ (Sutc lirfe)、 M、J、等(1987) Protein似性をもつ領域の重 なりが同定される。テスト類似体配列の好ましくは60%以上に関し、もしα− 炭素軸が親ポリペプチドのα−炭素軸と重っているかまたは約2人〜約3.5人 RMSの内にある場合、そのテスト類似体は親ポリペプチドと三次元的に類似し ている。もちろんこのことは2つの配列の間に存在する挿入または欠失を除外す る。Chothia, C., et al. (1986) Embo, J., 5 .. 8:23゜In general, tertiary structural analogs are those whose three-dimensional structure is similar to that of the parent polypeptide. If the structure is known to be the same as that of a putide, it can be considered the same. α-carbon By performing root mean square analysis (RMS) of the axes (e.g. Sutc (1987) Importance of regions with protein similarity is identified. Preferably for more than 60% of the test analog sequences, if α- The carbon axis overlaps the alpha-carbon axis of the parent polypeptide, or about 2 to about 3.5 carbon axes. If within the RMS, the test analog is three-dimensionally similar to the parent polypeptide. ing. This of course excludes insertions or deletions that exist between the two sequences. Ru.

上述の親ポリペプチドおよび類似体は天然の分子の公開であるにもかかわらず、 親ポリペプチドおよび類似体にはインビトロ組換え法で導入される配列中に天然 の変異を含む変異体が含まれると理解すべきである。このように親ポリペプチド または類似体として用いる変異体はその親ポリペプチドまたは類似体において1 つ以上のアミノ酸残基の置換、挿入および、または欠失を含む変異体を含む。こ のような変異体は本発明の方法を実行し活性ドメインおよび、または活性アミノ 酸の同定または本発明のポリペプチド変異体の調製に使用し得る。したがってh GHの天然の変異体またはCys−165のAla置換を含む組換え変異体はそ れらが標的に対して活性をもつ限り親ポリペプチドまたは類似体として使用し得 る。このような天然および組換え変異体には他の親ポリペプチド中の特異的残基 と等価の異なるアミノ酸残基が含まれ得る。これらの異なるアミノ酸はそれらの 残基が一次配列または三次構造により構造的に類似している、またはそれらが機 能的に等価であるならば等価であると云える。Although the parent polypeptides and analogs described above are natural molecular disclosures, Parent polypeptides and analogues include naturally occurring sequences introduced by in vitro recombinant techniques. It should be understood that variants containing mutations in are included. In this way the parent polypeptide or a variant used as an analogue has 1 in its parent polypeptide or analogue. Includes variants containing substitutions, insertions and/or deletions of one or more amino acid residues. child Variants such as active domain and/or active amino acid It can be used to identify acids or to prepare polypeptide variants of the invention. Therefore h Natural mutants of GH or recombinant mutants containing the Ala substitution of Cys-165 are may be used as parent polypeptides or analogs as long as they have activity against the target. Ru. Such natural and recombinant variants include specific residues in other parent polypeptides. may include different amino acid residues equivalent to. These different amino acids are their The residues are structurally similar by primary sequence or tertiary structure, or they are functionally similar. If they are functionally equivalent, they can be said to be equivalent.

さらに、多くの親ポリペプチドおよび類似体はその役割を交換し得ることは明白 である。したがって非ヒト成長ホルモンおよびそれらの関連類似体群はそれぞれ 親ポリペプチドとして使用できかつ同等にその活性ドメインを探ることができる 。さらに、旧Vウィルスに対するCD−/lレセプターなどの標的物質もCD− 4レセプター類似体に関する親ポリペプチドとしてHIV結合に寄与する活性ド メインおよび活性アミノ酸の同定やCD−4変異体の調製に使用される。Furthermore, it is clear that many parent polypeptides and analogs can interchange their roles. It is. Therefore, each group of non-human growth hormones and their related analogues is Can be used as a parent polypeptide and equally probe its active domain . Furthermore, target substances such as the CD-/l receptor for the old V virus are also CD- As a parent polypeptide for 4 receptor analogs, active molecules that contribute to HIV binding Used for identification of main and active amino acids and preparation of CD-4 variants.

本明細書で使用しているように“標的”とは親ポリペプチドと相互作用する物質 である。標的物質にはたん白質性ホルモン、酵素基質、たん白質性レセプターに 対するホルモン、たん白質性結合たん白質に対する一般的リガントおよびポリペ プチドに接触し得る免疫系などが含まれる。ホルモンレセプターの例にはhGH に対するソマトジェニックおよびラクトジェニックレセプターおよびhPRLに 対するレセプターが含まれる。他の標的物質には抗体、プロテアーゼのインヒビ ター、たん白質性レセプターに結合するホルモンおよび組織プラスミノーゲン活 性化因子(1−PA)に結合するフィブリンが含まれる。As used herein, a "target" is a substance that interacts with a parent polypeptide. It is. Target substances include proteinaceous hormones, enzyme substrates, and proteinaceous receptors. hormones, common ligands and polypeptides for proteinaceous binding proteins. These include the immune system, which can come into contact with the putido. An example of a hormone receptor is hGH somatogenic and lactogenic receptors for and hPRL Contains receptors for Other target substances include antibodies and protease inhibitors. hormones that bind to proteinaceous receptors and tissue plasminogen activity. It includes fibrin that binds to sexualizing factor (1-PA).

一般に標的物質は親ポリペプチド上の“活性ドメイン”と接触することにより親 ポリペプチドと相互作用を起こす。一般にこのような活性ドメインは該ポリペプ チドの表面上に存在するか、もしくは三次元構造の変化によりそのポリペプチド の表面に導き出される。ポリペプチドの表面とは、生理的条件下、すなわちイン ビボまたはインビトロで発現した時と同様の条件下に存在する本来の構造につい て規定される。そのアミノ酸セグメントおよびアミノ酸残基はいくつかの方法で 確認される。もしその三次元結晶構造が十分な分解能で分っているなら、そのポ リペプチドの表面にあるアミノ酸残基は“表面接近可能”なアミノ酸残基である 。In general, a target substance targets a parent polypeptide by contacting the "active domain" on the parent polypeptide. Interacts with polypeptides. Generally, such active domains are associated with the polypeptide. The polypeptide is present on the surface of the polypeptide or due to a change in its three-dimensional structure. is brought to the surface of The surface of a polypeptide is defined as The native structure exists under conditions similar to those under which it was expressed in vivo or in vitro. stipulated. Its amino acid segments and amino acid residues can be It is confirmed. If the three-dimensional crystal structure is known with sufficient resolution, the point Amino acid residues on the surface of lipeptides are “surface-accessible” amino acid residues. .

これら表面接近可能残基にはその三次元構造の表面上に“転がる”理論上の水分 子と接触する残基である。These surface-accessible residues have theoretical water content that “rolls” over the surface of their three-dimensional structure. It is the residue that contacts the child.

ポリペプチドの表面上の活性ドメインはそのポリペプチドの一次アミノ酸配列の 単一のセグメントに含まれる。しかしながら多くの場合天然型のポリペプチドの 活性ドメインは親ポリペプチドの一次アミノ酸配列中の2つ以」二のアミノ酸セ グメントから構成される。たとえばヒト成長ホルモンのソマトジェニフクレセブ ターへの活性ドメインを第5図に示す。示されているように活性ドメインのドメ イン^、CおよびFは各々hGH分子の不連続なアミノ酸セグメント上に存在す る。これらのアミノ酸セグメントは第4図中A、C,Fという文字で示されてい る。活性ドメインを構成する不連続なアミノ酸セグメントは活性ドメインおよび 標的物質の間の相互作用に有意に関係しない多くのアミノ酸残基により分離され ている。一般に不連続アミノ酸セグメント間の間隔は少なくともアミノ酸5残基 分である。The active domain on the surface of a polypeptide consists of the primary amino acid sequence of the polypeptide. Contained in a single segment. However, in many cases the natural polypeptide An active domain consists of two or more amino acid sequences in the primary amino acid sequence of a parent polypeptide. consists of components. For example, human growth hormone somatogenic fucreseb The active domain for the target is shown in FIG. The domain of the active domain as shown. In^, C and F each exist on a discontinuous amino acid segment of the hGH molecule. Ru. These amino acid segments are indicated by letters A, C, and F in Figure 4. Ru. The discontinuous amino acid segments that make up the active domain are separated by many amino acid residues that are not significantly involved in interactions between target substances. ing. Generally, the spacing between discontinuous amino acid segments is at least 5 amino acid residues. It's a minute.

本発明の方法は親ポリペプチドのアミノ酸配列中の未知活性ドメインの検出を目 的としている。1的物質に関するポリペプチドの三次元結晶構造が入手できる場 合、たとえばインヒビターまたは転移状am+a体に関する酵素の結晶構造が人 手できる場合は除いて多くのポリペプチドのほとんどの活性ドメインは未知のま まである。The method of the invention aims to detect unknown active domains in the amino acid sequence of a parent polypeptide. It has been the target. If a three-dimensional crystal structure of a polypeptide for a single substance is available, If, for example, the crystal structure of the enzyme for the inhibitor or the transitional am+a form is Most active domains of many polypeptides remain unknown, except where available. There is even.

本明細書で使用している“!1位ポリペプチドセグメント”または“lll上セ グメント1は親ポリペプチド中の対応する配列と置換して“セグメント置換ポリ ペプチド”とするアミノ酸配列を意味する。一般的に[41セグメントは親ポリ ペプチドにおいて1つ以上の異なるアミノ酸残基の置換、挿入または欠失を起こ すが親ポリペプチド中で置換する選択されたセグメント中の他の残基の相対的ア ミノ酸配列は維持される配列を有している。一般にl1位セグメントは親ポリペ プチドと114g1体の全アミノ酸配列を両配列間の配列同一性が最大となるよ う整列させることにより同定される。この配列整列に基づく類似セグメントは親 ポリペプチドの対応する配列への置換用に選択される。同様に三次構造ホモロジ ーを示すlfR体由来の類似セグメントは構造ホモロジーを示すこれらの領域か ら誘導し得る。このような類似セグメントは親ポリペプチド中の対応する配列と 置換される。さらにたとえば構造的類似領域の隣接領域などの三次構造相同体の 他の領域も類似セグメントとして用いられる。As used herein, "!1 polypeptide segment" or "llll superposition polypeptide segment" Segment 1 replaces the corresponding sequence in the parent polypeptide to create a “segment replacement polypeptide”. 41 segment refers to the amino acid sequence of the parent polypeptide. Substitutions, insertions or deletions of one or more different amino acid residues in the peptide However, the relative affinities of other residues in the selected segment that are substituted in the parent polypeptide are The amino acid sequence has a maintained sequence. Generally, the l1st segment is the parent polype The entire amino acid sequences of 114g1 and 114g1 were determined in such a way that the sequence identity between both sequences was maximized. They are identified by aligning them. Similar segments based on this sequence alignment are parent selected for replacement of the polypeptide with the corresponding sequence. Similarly, tertiary structure homology The similar segments derived from the lfR body showing - are these regions showing structural homology? It can be induced from Such similar segments are similar to the corresponding sequence in the parent polypeptide. Replaced. Furthermore, tertiary structural homologs, such as adjacent regions of structurally similar regions, Other regions are also used as similar segments.

もし可能ならば類似セグメントを選択してセグメント置換ポリペプチド中への不 安定化アミノ酸残基の導入は避けるべきである。If possible, select similar segments and include them in the segment replacement polypeptide. Introduction of stabilizing amino acid residues should be avoided.

このような置換にはかさ高側鎖や疎水コア領域中へ親水性側鎖を導入するものが 含まれる。Such substitutions include those that introduce bulky side chains or hydrophilic side chains into the hydrophobic core region. included.

一般的に親ポリペプチドおよび類似体のアミノ酸配列は知られており、またある 場合にはその3次元結晶構造も入手可能である。Generally, the amino acid sequences of parent polypeptides and analogs are known and In some cases, its three-dimensional crystal structure is also available.

1つ以上の類似体と親ポリペプチドのアミノ酸配列の整列化により少なくとも予 備分析で変化を受けていない配列中の保存されているアミノ酸残基を容易に見つ けることができる。また配列整列化は1つ以上のアミノ酸残基の置換、挿入また は欠失を含む配列変化領域も明らかにする。このような変化を含む領域により親 ポリペプチド中のどのセグメントが類似セグメントと置換したかが決定される。Alignment of the amino acid sequences of one or more analogs and the parent polypeptide to at least predict Easily find conserved amino acid residues in unaltered sequences by preparative analysis. can be used. Sequence alignment also involves substitutions, insertions or insertions of one or more amino acid residues. also reveals regions of sequence variation, including deletions. The region containing such changes It is determined which segments in the polypeptide have been replaced with similar segments.

それゆえ類似体の類似セグメントの置換はアミノ酸残基の置換だけでなく、アミ ノ酸残基の挿入および、または欠失も起こし得る。Therefore, substitution of similar segments of analogs is not only a substitution of amino acid residues; Insertions and/or deletions of amino acid residues may also occur.

もし3次元構造の情報が入手可能な場合は類似セグメントと置換すべきではない 親ポリペプチド中の領域を同定することが可能となる。たとえば親ポリペプチド 中の両親媒性ヘリックスの疎水性表面において過密領域が同定された場合は類似 セグメントと置換すべきではない。そのように同定された残基はポリペプチド変 異体中に保持されるべきでかつ表面残基のみが類似残基と置換されるべきである 。If 3D structure information is available, it should not be replaced with similar segments. It becomes possible to identify regions in the parent polypeptide. For example, the parent polypeptide If overcrowded regions are identified on the hydrophobic surface of the amphipathic helices in the Should not be replaced with a segment. Residues so identified can be used to modify polypeptides. should be retained in the variant and only surface residues should be replaced with similar residues .

一般に類似セグメントは長さがアミノ酸3〜30残基、好ましくは約3〜15残 基、もっとも好ましくは約3〜15残基である。ある場合、11A4mセグメン トの好ましい長さは相同または親、ポリペプチドと比べて1141セグメントの 1つ以上のアミノ酸残基の挿入および、または欠失のため変化ものもある。もし 親ポリペプチドの3次元構造が入手できないときは一般に全部ではないにしろ親 ポリペプチドのほとんどをカバーする類(以セグメントに関するセグメント置換 ポリペプチドを作る必要がある。しかし全アミノ酸配列のセグメント置換は必ず しも必要ではない、たとえば全アミノ酸配列の1部のみをカバーする偶然セグメ ント置換は特定標的物質に対する活性ドメインを同定するのに十分な情報を提供 する。しかしほとんどの場合アミノ酸配列の約15%以上が活性ドメイン同定の ためセグメント置換を受けることが必要である。Generally similar segments are 3 to 30 amino acid residues in length, preferably about 3 to 15 amino acid residues in length. groups, most preferably about 3 to 15 residues. If so, 11A4m segment The preferred length of the polypeptide is 1141 segments compared to the homologous or parent polypeptide. Some changes may be due to insertions and/or deletions of one or more amino acid residues. if When the three-dimensional structure of the parent polypeptide is not available, it is generally A class that covers most of the polypeptides (segment substitutions for the following segments) We need to make polypeptides. However, segment substitution of the entire amino acid sequence is always If it is not necessary, for example, a chance segmentation that covers only part of the entire amino acid sequence Substitutions provide sufficient information to identify active domains for specific targets. do. However, in most cases, approximately 15% or more of the amino acid sequence cannot be identified as an active domain. Therefore, it is necessary to undergo segment replacement.

一般に約50%、好ましくは約60%、より好ましくは約75%、もっとも好ま しくは100%のアミノ酸配列がntiit情報がない場合にセグメント置換さ れる。Generally about 50%, preferably about 60%, more preferably about 75%, most preferably Or segment replacement if 100% of the amino acid sequence does not have ntiit information. It will be done.

ここで使用している“類似性アミノ酸残基゛または“類似残基”とは親ポリペプ チドの対応セグメント中の対応アミノ酸残基とは異なる類似セグメント中のアミ ノ酸残基を意味する。したがってもしM4Hセグメントの置換が1つのアミノ酸 置換を起こすならそのアミノ酸残基は類似残基である。1度親ポリペプチドおよ び1つ以上のall(14体が同定されたならば1つ以上の類偵体由来の類似セ グメントを親ポリペプチド中の選択されたセグメントと置換し多くのセグメント 置換ポリペプチドを作る。このような置換は組換えDNA技術を用い簡単に行な われる。一般に親ポリペプチドをコードするDNA配列は簡便な宿主で発現され るようにクローン化およびその他の処理が行なわれる。親ポリペブチトコー゛ド DNAは親ポリペプチドを発現する細胞のmRNAから誘導されるか、または化 学合成的にDNA配列を構築することによるゲノムライブラリーから入手し得る (マニアチス(Maniatis) +↑1等(1982) Mo1ecula r Cloning 、コールドスプリングハーバ−ラボラトリ−1N、Y、) それからこの!llDNAを適当なプラスミドまたはベクターに挿入し宿主細胞 のトランスホームに使用される。DNA配列のクローニングおよび発現により親 ポリペプチド、セグメント置換ポリペプチド、残基置換ポリペプチドおよびポリ ペプチド変異体を作るのには原核生物が好ましい、たとえば大腸菌k12294 株(ATCCNo、31446) 、大腸菌B株、大腸@X1116株(ATC CNo、 31537)および大腸菌C600株およびc600hfj株、大腸 菌W3110 (F−、γ−1独立栄養型、ATCCNo、27325) 、枯 草菌などのバチルス類およびサルモネラティフィムリウム(Salwonell a typhimurlus)またはセラチアマルセサンス(Serratia  marcesans)などその他の腸内細菌および種々のシュードモナス種が 用いられる。好ましい原核生物は大111[W3110 (ATCC27325 ) テア4. Ill核生物中で発現したとき一般にポリペプチドはN−末端メ チオニンまたはホルミルメチオニンを含みかつグリコジル化されていない、もち ろんこれらの例は制限することでなく説明を意図したものである。As used herein, “similar amino acid residues” or “analogous residues” refer to parent polypeptides. Amino acid residues in similar segments that differ from the corresponding amino acid residues in the corresponding segment of refers to a noic acid residue. Therefore, if the substitution in the M4H segment is one amino acid If a substitution occurs, the amino acid residues are similar residues. once the parent polypeptide and and one or more all (if 14 were identified, similar segments from one or more analogues) segment with a selected segment in the parent polypeptide. Create a replacement polypeptide. Such substitutions can be easily made using recombinant DNA technology. be exposed. Generally, the DNA sequence encoding the parent polypeptide can be expressed in a convenient host. Cloning and other processing is performed as described below. Parent polypeptide code The DNA is derived from the mRNA of cells expressing the parent polypeptide or can be obtained from genomic libraries by synthetically constructing DNA sequences. (Maniatis +↑1st prize (1982) Mo1ecula r Cloning, Cold Spring Harbor Laboratory 1N, Y,) Then this! Insert the llDNA into a suitable plasmid or vector and insert it into host cells. used for the transformation of The cloning and expression of DNA sequences polypeptides, segment substitution polypeptides, residue substitution polypeptides and polypeptides Prokaryotes are preferred for making peptide variants, e.g. E. coli k12294. strain (ATCC No. 31446), Escherichia coli B strain, large intestine@X1116 strain (ATC CNo, 31537) and Escherichia coli C600 strain and c600hfj strain, large intestine Fungus W3110 (F-, γ-1 autotrophic type, ATCC No. 27325), withered Bacilli such as grass fungi and Salmonella typhimurium (Salwonell) a typhimurlus) or Serratia marcesans (Serratia marcesans) Other intestinal bacteria such as P. marcesans and various Pseudomonas species used. A preferred prokaryote is large 111 [W3110 (ATCC 27325 ) Thea 4. When expressed in Illkaryotes, polypeptides generally have an N-terminal Mochi containing thionine or formylmethionine and not glycosylated Of course, these examples are intended to be illustrative rather than limiting.

原核生物に加え、イースト培養物や多細胞生物由来の細胞などの真核生物も使用 される。原則としてこのような細胞の培養物も使用可能である。しかしを椎細胞 が最も興味深く、培養中(組織培養)のを椎細胞の増殖は、反復が可能であるじ 組織培養”アカデミツクブレス版、クルーズ(Kruse)およびバダーリン( Pat−terson) HA (1973) )−これらの有用な宿主細胞系 列の例にはVEROおよびHeLa @胞、チャイニーズハムスター卵巣(CH O)細胞系列、W+38、BHK、CO5−7およびMDCK細胞系列がある。In addition to prokaryotes, eukaryotes such as yeast cultures and cells from multicellular organisms are also used. be done. In principle, cultures of such cells can also be used. However, the vertebral cells The most interesting thing is that the growth of vertebral cells in culture (tissue culture) can be repeated. "Tissue Culture" Academic Press Edition, Kruse and Baderlin ( Patterson) HA (1973) - These useful host cell lines Examples of columns include VERO and HeLa cells, Chinese hamster ovary (CH O) Cell lineages include W+38, BHK, CO5-7 and MDCK cell lines.

一般に宿主細胞に適合する種由来の複製およびコントロール配列を含むプラスミ ドベクターがこれらの宿主と合せて使用される。Plasmids that generally contain replication and control sequences from a species compatible with the host cell vectors are used in conjunction with these hosts.

通常このベクターは複製部位およびトランスホーム細胞に発現型選択を提供し得 るたん白質をコードする配列を有している。たとえば大腸菌は大腸菌由来のプラ スミドであるpBR322でトランスホームする(マンデル(Mandel)、  M、等(1970) J、Mol。Typically, this vector can provide phenotypic selection for the replication site and transformed cells. It has a sequence that encodes a protein. For example, E. coli is a plastic derived from E. coli. transform with pBR322 (Mandel, M, et al. (1970) J, Mol.

Biol、53. 154)。プラスミドpBR322はアンピシリンおよびテ トラサイクリン耐性遺伝子を含んでおり、そのため容易な選択手段を提供してい る。好ましいベクターはpBO475である。Biol, 53. 154). Plasmid pBR322 contains ampicillin and Contains a tracycline resistance gene and therefore provides an easy means of selection. Ru. A preferred vector is pBO475.

実施例1参照。このベクターは宿主間での移動を可能にし、それにより突然変異 誘発および発現を容易にするファージおよび大腸菌の複製オリジンを含んでいる 。See Example 1. This vector allows movement between hosts, thereby allowing mutations Contains phage and E. coli replication origins to facilitate induction and expression .

“発現ベクター”とは適当な宿主中のDNAの発現を可能にする適当なコントロ ール配列に機能的に結合する該DNA配列を含むDNA構築物を意味する。これ らのコントロール配列には転写を可能にするプロモーター、そのような転写をコ ントロールするオペレーター配列、適当なmRNAリボゾーム結合部位をコード する配列および転写および翻訳の停止をコントロールする配列が含まれる。ベク ターはプラスミドでもファージ粒子でも、または単に潜在的ゲノム挿入物でもよ い。1度適当な宿主にトランスホームすればそのベクターは宿主ゲノムとは独立 に複製しかつ機能するかまたはある場合にはゲノムそれ自身の中に組込まれる。"Expression vector" means a suitable control system that enables the expression of DNA in a suitable host. refers to a DNA construct comprising said DNA sequence operably linked to a target sequence. this These control sequences include a promoter that enables transcription, a promoter that controls such transcription. control operator sequence, which encodes the appropriate mRNA ribosome binding site. and sequences that control transcription and translation termination. Baek The target can be a plasmid, a phage particle, or simply a potential genomic insert. stomach. Once transformed into a suitable host, the vector becomes independent of the host genome. or, in some cases, become integrated into the genome itself.

本明細書において“プラスミドおよび“ベクター”はプラスミドが現在もっとも 一般的に用いられているベクターであることからしばしば同義語的に使用される 。しかし、本発明は同様に機能し、かつ本分野でよく知られている他の形の発現 ベクターも包含する。In this specification, “plasmid” and “vector” refer to plasmid, which is currently the most commonly used term. Because they are commonly used vectors, they are often used synonymously. . However, the present invention is capable of other forms of expression that function similarly and are well known in the art. Also includes vectors.

2つのDNAまたはポリペプチドの関係を述べるときの“機能的に結合した”と いう言葉はそれらが互いに機能的に関係することを意味する。たとえばおそらく シグナル配列の切断によりたん白質成熟型を分泌するプロセスにおいてシグナル 配列として機能するなら該前記列はペプチドと機能的に結合している。プロモー ターはコード配列の転写をコントロールするならその配列と機能的に結合してい る。リボゾーム結合部位は翻訳を可能とする位置にあるならそれはコード配列と 機能的に結合している。"Functionally linked" when describing the relationship between two DNAs or polypeptides The term means that they are functionally related to each other. For example perhaps The signal is released in the process of secreting the mature protein by cleavage of the signal sequence. The sequence is operably linked to the peptide if it functions as a sequence. promo A vector must be operably linked to a coding sequence if it controls the transcription of that sequence. Ru. If the ribosome binding site is in a position that allows translation, it is part of the coding sequence. Functionally connected.

1度本ポリペプチドがクローン化されればそのクローン化親DNAについて部位 特異的突然変異誘発(カーター(CarterL P。Once the polypeptide has been cloned, the cloned parent DNA Specific mutagenesis (Carter LP.

フト突然変異誘発(ウェルス(Ilells)、 J、^0等(1985)Ge ne 34,315) 、制限選択突然変異誘発(ウェルス(Hells)+J 、 A、等(1986) Philog+ Trans、 R,Soc、 Lo ndon Ser^。Futo mutagenesis (Illells, J. et al. (1985) Ge ne 34, 315), restriction selection mutagenesis (Hells + J , A, et al. (1986) Philog+ Trans, R, Soc, Lo ndon Ser^.

317.415)または他の技術をほどこし置換した11(Hセグメントにより 規定されるアミノ酸配列の変化をコードする゛セグメント置換DNA配列が作ら れる。適当な発現ベクターに機能的に結合しているとき、セグメント置換ポリペ プチドが得られる。ある場合、親ポリペプチドまたはセグメント修正ポリペプチ ドの回収は親ポリペプチドまたはセグメント修正ポリペプチドをコードするDN A配列に機能的に結合する適当なシグナル配列を用いることにより発現宿主から それらの分子を発現かつ分泌させることで可能となる。これらの技術は当分野で よく知られている。もちろん望ましいポリペプチドのインビトロ化学合成などそ れらのポリペプチドおよびセグメント置換ポリペプチドの生成に別の方法も使用 し得る(バラニー (Barany)、 G、等(1979) “ペプチド″  (E、グロス(Gross)およびJ、メイエンホーファー(Meienhof er) &1)アカデミツクブレス版、N、 Y、2%、3〜254頁)。317.415) or 11 (by H segment) with other techniques A segment replacement DNA sequence is created that encodes a change in the defined amino acid sequence. It will be done. When operably linked to an appropriate expression vector, the segment replacement polypeptide A petite is obtained. Parent polypeptide or segment modified polypeptide, if any. Recovery of the DN encoding the parent polypeptide or the segment-modified polypeptide from the expression host by using an appropriate signal sequence operably linked to the A sequence. This is possible by expressing and secreting these molecules. These techniques are in our field. well known. Of course, there are also in vitro chemical synthesis of desired polypeptides. Alternative methods were also used to generate these polypeptides and segment replacement polypeptides. (Barany, G., et al. (1979) “Peptides”) (E, Gross and J, Meienhof er) &1) Academic Press Edition, N, Y, 2%, pp. 3-254).

1度種々のセグメント置換ポリペプチドが生成されればそれらを標的物質に接触 させ、もし、標的物質と各セグメント置換ポリペプチドとの相互作用があればそ れを測定する。同し標的物質に関するこれらの活性を親ポリペプチドの活性と比 較する。もしそのam体が親ポリペプチドと比べその標的物質に関し異なる活性 を有しているなら、それらのセグメント置換ポリペプチドは親ポリペプチド中の 活性ドメインを規定する類似セグメントを含んでいると推定される。Once various segment-substituted polypeptides are generated, they are brought into contact with the target substance. If there is an interaction between the target substance and each segment replacement polypeptide, Measure the Compare these activities with those of the parent polypeptide for the same target substance. Compare. If the am form has different activity with respect to its target substance compared to the parent polypeptide, in the parent polypeptide, those segment replacement polypeptides have It is presumed to contain similar segments that define the active domain.

もし1つの類似体が親ポリペプチドより大きい活性を有しているなら、複数のセ グメント置換ポリペプチドがその標的物質に関し活性の増加を示す可能性がある 。このような場合、類似体の活性ドメインおよびその標的物質に関する活性を増 加するように修正し得る親ポリペプチドの適当な領域を効果的に同定できる。そ の標的との相互作用にかかわる1i4H体の領域が主に1つの連続するアミノ酸 セグメント内に存在するとき、このような事象が起こりやすい、もしIt(1体 の“活性ドメイン”が1IlU体アミノ酸配列の不連続領域に含まれるなら、活 性の増加はセグメント置換ポリペプチドへ、11412体からの全ての活性ドメ インを同時に導入しなければならないからそのセグメント置換ポリペプチドの活 性の増加は起こりそうもない。If one analog has greater activity than the parent polypeptide, multiple ment-substituted polypeptides may exhibit increased activity with respect to their target substances. . In such cases, the active domain of the analog and its activity with respect to the target substance may be increased. Suitable regions of the parent polypeptide that can be modified to add to the polypeptide can be effectively identified. So The region of the 1i4H body involved in interaction with the target of Such an event is likely to occur when it exists in a segment, if It(one body If the “active domain” of “active domain” is included in a discontinuous region of the 1IlU amino acid sequence, The increase in sex is due to segment replacement polypeptides, all active domains from 11412 bodies. The activity of the segment-replacing polypeptide must be introduced at the same time. An increase in sex is unlikely.

したがって、lllfJ体は標的物質に対し親ポリペプチドよりも小さい活性を もつことが好ましい、このような場合、セグメント置換ポリペプチドには活性の ロスがみられる。しかし、1度親ポリペプチド中の活性ドメインが決定されたら 、このポリペプチドは連続的にまたは同時にそのような活性ドメインを置換して 標的物質に関して第1親ポリペプチドの活性を欠いた第2vLポリペプチドとす る類似体として使用できる。Therefore, the lllfJ body has less activity against the target substance than the parent polypeptide. In such cases, the segment replacement polypeptide preferably has an active Loss can be seen. However, once the active domain in the parent polypeptide has been determined, , this polypeptide may sequentially or simultaneously replace such active domains. a second vL polypeptide lacking the activity of the first parent polypeptide with respect to the target substance; It can be used as an analog for

ポリペプチド中の活性ドメインは標的物質に関するセグメント置換ポリペプチド の活性を親ポリペプチドのそれと比較することにより同定される。多くの分析測 定が可能であるが標的物質の非触媒的結合についてはセグメント置換ポリペプチ ドと標的物質量に形成される複合体の解離定数Kdを親ポリペプチドに関するK dと比べる方法が簡便なものの1つである。セグメント置換により類似置換残基 あたり、約1.5、好ましくは約2.0のKd値の増減は、置換セグメントがそ の標的物質と親ポリペプチドの相互作用の活性ドメインであることを示している 。The active domain in the polypeptide is a segment-replacement polypeptide related to the target substance. is identified by comparing the activity of the parent polypeptide with that of the parent polypeptide. Many analytical measurements However, for non-catalytic binding of target substances, segment-substituted polypeptides The dissociation constant Kd of the complex formed between polypeptide and target substance amount is expressed as Kd with respect to the parent polypeptide. One of the simplest methods is to compare it with d. Similar replacement residues by segment substitution An increase or decrease in the Kd value of about 1.5, preferably about 2.0 per This indicates that this is the active domain for the interaction between the target substance and the parent polypeptide. .

標的物質との触媒的相互作用の場合粗酵素に対する活性を測定する適当なパラメ ーターはKcat/に一比を比較することである。In the case of catalytic interactions with target substances, appropriate parameters are used to measure the activity against crude enzymes. The meter is to compare the ratio to Kcat/.

親酵素に対し置換類位残蟇当り約1.5、好ましくは2.0のK ea t/K m値の増減は活性ドメインの置換を示す。Keat/K of about 1.5, preferably 2.0 per substituted position residue relative to the parent enzyme An increase or decrease in m value indicates displacement of the active domain.

本明細書で使用している“スキャニングアミノ酸”とは親ポリペプチド内の活性 アミノ酸を同定するのに用いられるアミノ酸のことである。°残基置換ポリペプ チド”はスキャニングアミノ酸に関する親ポリペプチド中のアミノ酸の少なくと も単一置換を含むポリペプチド変異体である。“残基置換DNA配列”は残基置 換ポリペプチドをコードする。このようなりNAおよびポリペプチドはセグメン ト置換DNAおよびポリペプチドの調製で述べた方法で調製される。As used herein, "scanning amino acids" refer to the activity within the parent polypeptide. An amino acid used to identify an amino acid. °Residue substituted polypep "Tide" is the least of the amino acids in the parent polypeptide for scanning amino acids. are also polypeptide variants that contain a single substitution. “Residue substitution DNA sequence” is a residue position encodes a converted polypeptide. In this way, NA and polypeptide are segmented. It is prepared by the method described for the preparation of substituted DNA and polypeptides.

アミノ酸スキャンで同定した“活性アミノ酸残基”は一般的に標的物質と直接接 触するものである。しかし、活性アミノ酸は他の残基またはH,Oのような小分 子またはNa”、Ca”、Mg”またはZn+″などのイオン種で形成される塩 橋を介して間接的に標的物質に接触するこきもある。“Active amino acid residues” identified through amino acid scanning generally come into direct contact with the target substance. It is something that can be touched. However, the active amino acids are other residues or subdivisions such as H,O. salts formed with ionic species such as Na'', Ca'', Mg'' or Zn+'' Some insects come into contact with the target substance indirectly through bridges.

ある場合には、スキャニングアミノ酸は親ポリペプチドの活性ドメイン中に同定 されるアミノ酸と置換される。一般的に多くの残基置換ポリペプチドが調製され 、その各々は活性ドメイン内の種々のアミノ酸残基の位置でスキャニングアミノ 酸の単一置換を含んでいる。特定の標的物質に関するそのような残基置換ポリペ プチドの活性を親ポリペプチドの活性と比較し、標的物質との相互作用に関係す る活性ドメイン中のアミノ酸残基を決定する。このような分析に用いられるスキ ャニングアミノ酸は置換したものとは異なるアミノ酸、すなわちその他の19種 の天然のアミノ酸である。In some cases, scanning amino acids are identified in the active domain of the parent polypeptide. is substituted with the amino acid that is Many residue-substituted polypeptides are commonly prepared. , each of which scans amino acids at various amino acid residue positions within the active domain. Contains a single acid substitution. Such residue substitution polypeptides for specific target substances Compare the activity of the peptide with that of the parent polypeptide to determine the interaction with the target substance. Determine the amino acid residues in the active domain. The skills used in such analysis The replacing amino acid is a different amino acid than the substituted one, i.e., the other 19 amino acids. It is a natural amino acid.

藁■表 Ala Ser、 Gly Glu Gln、 Asp Gln Asn、 Glu Asp Asn、 Glu Asn Aln、 Asp Leu Met、l1e Gly Pro、 Ala Lys Met、 Arg Ser Thr、 Ala Val I Ie、 Thr fi、rg Lys、 Met、 AsnThr Ser、Met 第 ■ 表 (続き) I Is Met、 Leu、 ValMet Ile、 Leu Cys Ser、 Ala Trp Phe His Asn、 Gln この表は各アミノ酸について以下の記号を使用している。Straw table Ala Ser, Gly Glu Gln, Asp Gln Asn, Glu Asp Asn, Glu Asn Aln, Asp Leu Met, l1e Gly Pro, Ala Lys Met, Arg Ser Thr, Ala Val I Ie, Thr fi, rg Lys, Met, AsnThr Ser, Met Chapter ■Table (continued) I Is Met, Leu, ValMet Ile, Leu Cys Ser, Ala Trp Phe His Asn, Gln This table uses the following symbols for each amino acid.

アミノ はその −謝 二叉主y号 アラニン Ala A グルタミン酸 Glu E グルタミン Gin Q アスパラギンi!l! Asp D アスパラギン Asn N ロイシン Lea L グリシン cry G リジン Lys K セリン Ser S バリン Val V アルギニン Arg R スレオニン Thr T プロリン Pro P イソロイシン Ile I メチオニン Met M アミノ はその 旦文主起豆 ユ文主E号フェニルアラニン Phe F チロシン Tyr Y システィン Cys C トリプトファン Trp W ヒスチジン His H 残基置換ポリペプチドの活性の効果がある場合、それを一様のスキャンニングア ミノ酸残基への天然のアミノ酸残基の変化に系統的に帰着させることができるの でスキャンニングアミノ酸は各残基置換ポリペプチドと同しであることが最も望 ましい。Amino is that - Xie two-pronged master y Alanine Ala A Glutamic acid Glu E Glutamine Gin Q Asparagine i! l! Asp D Asparagine Asn N Roisine Lea L Glycine cry G Lysine Lys K Serin Ser S Valin Val V Arginine Arg R Threonine Thr T Proline Pro P Isoleucine Ile I Methionine Met M Amino is the origin of Yu Bunshu E Phenylalanine Phe F Tyrosine Tyr Y Cystine Cys C Tryptophan Trp W Histidine His H If there is an effect on the activity of the residue-substituted polypeptide, it is can be systematically attributed to changes of natural amino acid residues to amino acid residues. Most preferably, the scanning amino acids are the same for each residue in the substituted polypeptide. Delicious.

ある場合、1つ以上の残基におけるスキャンニングアミノ酸置換は標的物質に関 する活性の分析を行うのに十分な量の単離を可能にするレベルで発現しない残基 置換ポリペプチドを生ずる。このような場合種々のアミノ酸、好ましくはアイソ ステリンクなアミノ酸が用いられる。In some cases, scanning amino acid substitutions at one or more residues are Residues that are not expressed at levels that allow isolation in sufficient quantities to perform assays for activity resulting in a replacement polypeptide. In such cases, various amino acids, preferably iso- Steric amino acids are used.

最も好ましいスキャンニングアミノ酸は比較的小さい中性のアミノ酸である。こ のようなアミノ酸残基にはアラニン、グリシン、セリンおよびシスティンが含ま れる。アラニンはベータ炭素がらとび出た側鎖をもたず、かっ残基置換ポリペプ チドの主鎖構造が変化しにくいことからこのグループの中でも好ましいスキャン ニングアミノ酸である。またアラニンはもっとも一般的なアミノ酸であることか らも好ましい、さらにそれは、埋った形でも露出した形でも存在する(クレイト ン(Creighton)、 T、 E、 、”たん白質” (L H,フリー マン社版、N、 Y、 ) 、チオシア(Chothia)、 C。The most preferred scanning amino acids are relatively small, neutral amino acids. child Amino acid residues like include alanine, glycine, serine and cysteine. It will be done. Alanine does not have a protruding side chain from the beta carbon and is a polypeptide with a bracket substitution. This is the preferred scan among this group because the main chain structure of Tido is difficult to change. It is a ning amino acid. Alanine is also the most common amino acid. are also preferable; moreover, it exists in both buried and exposed forms (crates Creighton, T, E, “Protein” (LH, Free Mann Publishing Edition, N, Y, ), Chothia, C.

(1976) J、 Mo1. Biol、 150. 1) 、もしアラニン 置換が適当な量の残基置換ポリペプチドを生じない場合、アイソステリックアミ ノ酸が使用される。別に優先性が減る順番に以下のアミノ酸が使用される: S er+ AsnおよびLeu。(1976) J, Mo1. Biol, 150. 1) If alanine If the substitution does not result in an adequate amount of residue-substituted polypeptide, isosteric amino acids No acids are used. The following amino acids are used in order of decreasing preference: S er+ Asn and Leu.

スキャンニングアミノ酸の使用はセグメント置換ポリペプチドの分析により確認 される活性ドメイン中の活性アミノ酸の同定に限定されるわけではない、たとえ ば親ポリペプチド中の1つ以上のアミノ酸が分っている場合が、または標的物質 との相互作用に関っていると考えられる場合、その残基およびその囲りのアミノ 酸残基を探るのにスキャンニングアミノ酸を使用することができる。さらにもし 親ポリペプチドが小さいペプチド、すなわち約3〜50アミノ酸残基であるなら 、全分子にわたってスキャンニングアミノ酸分析を行ないうる。Use of scanning amino acids confirmed by analysis of segment replacement polypeptides is not limited to the identification of active amino acids in active domains that are If one or more amino acids in the parent polypeptide are known, or if the target substance If the residue and surrounding amino acids are thought to be involved in an interaction with Scanning amino acids can be used to search for acid residues. Furthermore, what if If the parent polypeptide is a small peptide, i.e. about 3-50 amino acid residues , scanning amino acid analysis can be performed over the entire molecule.

1度活性アミノ酸残基が同定されたならアイソステリンクアミノ酸に置換される 。このアイソステリンク置換は全ての場合に行う必要はないしまた活性アミノ酸 が同定される前にも行なわれる。Once an active amino acid residue is identified, it is replaced with an isosteric amino acid. . This isosteric substitution does not need to be made in all cases and is also necessary for active amino acids. This is also done before the identification.

このアイソステリックアミノ酸置換はい(っがの置換が起こし得る構造への潜在 的破壊効果が最小となるように行なわれる。アイソステリンクアミノ酸を第■表 に示す。This isosteric amino acid substitution can cause structural potential. This is done in such a way that destructive effects are minimized. Table ■ Isosteric amino acids Shown below.

活性アミノ酸残基は標的物質に関する残基置換ポリペプチドの活性を親ポリペプ チドと比較することにより同定し得る。一般に、Kd値の2倍の増減は置換残基 が標的物質との相互作用に活性があることを示している。同様に標的物質との触 媒的相互作用の場合、親酵素に対してKcat/l(−値の2倍の増減は活性残 基の置換を示している。Active amino acid residues alter the activity of the residue-substituted polypeptide with respect to the target substance compared to the parent polypeptide. It can be identified by comparing it with Tido. Generally, a two-fold increase or decrease in Kd value is due to the substitution of residues. This indicates that there is activity in interaction with the target substance. Similarly, contact with the target substance In the case of mediated interactions, a two-fold increase or decrease in the value of Kcat/l (−) indicates the residual activity of the parent enzyme. Indicates substitution of groups.

推定上の、または既知の活性アミノ酸残基をスキャンニングアミノ酸分析にかけ るとき、その残基に隣接するアミノ酸残基をスキャンするべきである。その結果 3残基置換ポリペプチドができる。1つは推定上または既知活性アミノ酸である 部位Nにスキャンニングアミノ酸、好ましくはアラニンを含んでいる。他の2っ は部位N+1およびN−1にスキャンニングアミノ酸を含んでいる。各置換ポリ ペプチドが標的物質に対しKdまたはKcat/Km値に約2倍以上の効果を起 こすならばそのスキャンニングアミノ酸は部位N+2およびN−2で置換されて いる。このことをKdまたはKcat/Km値への効果が2倍以下となる少なく とも1個、好ましくは4個の残基が両方向について同定されるまでか、または観 ポリペプチドの末端に到達するまでくり返す、このようにして、特定の標的物質 との相互作用に関係する連続するアミノ酸配列に沿って1つ以上のアミノ酸が同 定され得る。Putative or known active amino acid residues are subjected to scanning amino acid analysis. When searching, the amino acid residues adjacent to that residue should be scanned. the result A 3-residue substituted polypeptide is created. One is a putative or known active amino acid Site N contains a scanning amino acid, preferably alanine. The other two contains scanning amino acids at positions N+1 and N-1. Each replacement poly The peptide has an effect of approximately twice or more on the Kd or Kcat/Km value for the target substance. If you rub, the scanning amino acids are substituted at sites N+2 and N-2. There is. This means that the effect on Kd or Kcat/Km value is less than double. until one, preferably four, residues are identified in both directions, or Repeat until the end of the polypeptide is reached. one or more amino acids are the same along the contiguous amino acid sequence involved in the interaction with can be determined.

本発明の方法は特定の親ポリペプチドの1つ以上の標的物質に関する活性ドメイ ンの検出に使用される。さらに種々の活性ドメイン内の活性アミノ酸もこの方法 により同定される。1度27以上の活性ドメインおよび活性アミノ酸残基が特定 のポリペプチドの種々の標的物質に関して同定されたならその親ポリペプチドに 対して種々の修正を行って該ポリペプチドと1つ以上の標的物質間の相互作用を 修正できる。たとえばhGH表面上の2つの活性ドメインはソマトジェニックレ セプターおよびプロラクチンレセプターについても同定された。この特殊な場合 の活性ドメインは重複している。したがってソマトジェニックおよびプロラクチ ンレセプターと相互作用する多くの共通する活性アミノ酸残基が存在する。hG Hに対する種々の修正は以後より詳しく説明する情報に基づム、)て行なわれる 。The methods of the present invention utilize active domains for one or more targets of a particular parent polypeptide. used for detection of Furthermore, active amino acids within various active domains can also be determined using this method. Identified by More than 27 active domains and active amino acid residues identified at once If a polypeptide has been identified for various target substances, its parent polypeptide Various modifications are made to the polypeptide to enhance the interaction between the polypeptide and one or more target substances. It can be fixed. For example, the two active domains on the hGH surface are The receptor and prolactin receptor were also identified. this special case have overlapping active domains. Therefore somatogenic and prolactic There are many common active amino acid residues that interact with receptors. hG Various modifications to H are made based on information described in more detail below. .

ある場合に種々の標的物質に関する活性ドメインは重複していない、このような 状況で1つのレセプターに関する親ポリペプチド中の活性アミノ酸の修正は種々 のアミノ酸による置換で行なわれ、その結果その標的物質との活性ドメインの相 互作用は減少または増加し、それらの変異体の生理作用が変化することになる。In some cases the active domains for different target substances are non-overlapping, such Modifications of active amino acids in the parent polypeptide for one receptor may vary in different situations. This is done by substituting an amino acid in The interaction will be decreased or increased and the physiology of these variants will be altered.

本明細書で使用している“相互作用変化”とは1つ以上の活性ドメインが修正さ れ標的物質とその変異体との相互作用が親ポリペプチドと比べて変化しているポ リペプチド変異体について用いられる。相互作用変化とは親ポリペプチドと特定 の標的物質との相互作用に比ベポリペプチド変異体の相互作用が少なくとも2倍 増減することで定義される。As used herein, an "interactive change" is one in which one or more active domains are modified. This is a polypeptide whose interaction between the target substance and its variant is changed compared to the parent polypeptide. Used for lipeptidic variants. Interaction changes are identified with the parent polypeptide The interaction of the polypeptide variant is at least twice that of the target substance. Defined by increasing or decreasing.

標的物質と親ポリペプチド、ポリペプチド変異体、セグメント置換ポリペプチド および、または残基置換ポリペプチドとの相互作用はインビトロまたはインビボ の簡便なアッセイで測定し得る。Target substances and parent polypeptides, polypeptide variants, and segment replacement polypeptides and/or interactions with residue-substituted polypeptides in vitro or in vivo. can be measured using a simple assay.

インピトロアンセイは標的物質とポリペプチド、たとえば酵素と基質、ホルモン とホルモンレセプター、抗体と抗原などの検出可能な相互作用を測定するのに用 いられる。このような検出には色変化、放射性変化、溶解度変化、ゲル電気泳動 法および、またはゲル排除法による分子量変化の測定などが含まれる。インビボ アッセイには生理作用、たとえば体重変化、電解質バランスの変化、凝血時間の 変化、血絣分解の変化および抗原応答の誘導などを検出するアッセイが含まれる が、以上に示したものに限定されるわけではない、一般に標的物質と目的ポリペ プチド間の相互作用変化を測定する可変パラメーターが存在するかぎりインビト ロアンセイが使用される。In vitro assays involve target substances and polypeptides, such as enzymes, substrates, and hormones. used to measure detectable interactions such as hormone receptors and antibodies and antigens. I can stay. Such detection includes color changes, radioactivity changes, solubility changes, and gel electrophoresis. and/or measurement of molecular weight changes by gel exclusion methods. in vivo Assays include physiological effects, such as changes in body weight, changes in electrolyte balance, and changes in clotting time. Includes assays to detect changes in blood smear resolution and induction of antigenic responses. However, in general, the target substance and the target polypeptide are not limited to those listed above. in vitro as long as there are variable parameters to measure interaction changes between peptides. Roansei is used.

本発明の例としてはヒト成長ホルモンのソマトジェニックレセプターに関する該 ホルモンの活性を決定する該ホルモンの活性ドメインおよび活性アミノ酸を同定 する態様がある0本発明のこの態様を実施する場合、セグメント置換および残基 置換hGH変異体を含むヒト成長ホルモン変異体で成長ホルモンのソマトジェニ ックレセプターとの結合相互作用が天然のヒト成長ホルモンとは異なるものが調 製または同定される。これらのヒト成長ホルモン変異体の少な(とも1つはソマ トジェニックレセプターに関しより高いアフィニティーを有し、かつラットのソ マトジェネシスに対しより高い能力を有している。他のものはソマトジェニック レセプターについて低い活性を有している。このようなhGH変異体はhGHア ゴニストまたはアンタゴニストとして有用であり、かつそれらの変異体はソマト ジェニックレセプターとの実質的相互作用がないことからヒト成長ホルモンの他 のレセプターを刺激するより高い能力を有している。さらにこれらの変異体はh GH標準またはトレーサーとしてhGHのイムノアッセイにおいても有用である 。たとえば抗hGHポリクローナル抗体を含むヒトおよびマウス血清との反応性 が有意に低い変異体が同定されている。Examples of the present invention include those related to somatogenic receptors for human growth hormone. Identification of active domains and active amino acids of hormones that determine their activity There is an embodiment in which segment substitutions and residues are used when practicing this embodiment of the invention. Growth hormone somatogenetics with human growth hormone mutants, including substitutional hGH mutants The binding interaction with the human growth hormone is different from that of natural human growth hormone. manufactured or identified. A small number of these human growth hormone variants (one is soma has a higher affinity for togenic receptors and is It has a higher ability for matogenesis. others are somatogenic Has low activity for receptors. Such hGH mutants are useful as agonists or antagonists, and their variants are somatotropic. Since there is no substantial interaction with the genetic receptor, human growth hormone and other has a higher ability to stimulate the receptors of Furthermore, these mutants h Also useful in immunoassays for hGH as a GH standard or tracer . Reactivity with human and mouse sera containing e.g. anti-hGH polyclonal antibodies Mutants with significantly lower levels have been identified.

別のものにはhGHと同じソマトジェニックレセプタに対する結合アフィニティ を有するが成長を刺激する能力がより高いものがある。Another has binding affinity for the same somatogenic receptors as hGH. However, some are more capable of stimulating growth.

肝臓由来のソマトジェニックレセプターと相互作用するヒト成長ホルモンの活性 ドメインを測定する方法を第1図に示した。この方法では、hGHのセグメント を、クローン化hGH肝臓レセプターおよびhGHに対するモノクローナル抗体 に鮒して非常にアフィニティーの小さいことが知られているhcH1I位体由来 のam配列と系統的に置換した。このようなhGH414E1体にはヒト胎盤ラ クトゲン(pPL)、ブタ成長ホルモン(pGH)およびヒトプロラクチン(h  P RL)がある、これらの類似体はソマトジェニックhGHレセプター(h GHr)と比ベクローン化hGHレセプターに対しては約100〜10000倍 も小さい結合アフィニティーを有する(バリントン(llarrington) 、^、C0等(1986)J、 ClIn、 Invest、77. 1817  ;バウマン(Bausann)、 G、を等(1986) J、 Cl1n、  Endocrinol、 Metab、 62.137) 。Activity of human growth hormone interacting with liver-derived somatogenic receptors The method for measuring domains is shown in FIG. In this method, segments of hGH , a cloned hGH liver receptor and a monoclonal antibody against hGH Derived from the hcH1I position, which is known to have a very low affinity for carp. was systematically replaced with the am sequence of Such hGH414E1 body contains human placenta. ctogen (pPL), porcine growth hormone (pGH) and human prolactin (h These analogs have somatogenic hGH receptors (h GHr) and approximately 100 to 10,000 times the cloned hGH receptor. also has a small binding affinity (Llarington , ^, C0 et al. (1986) J, ClIn, Invest, 77. 1817 ; Bausann, G., et al. (1986) J., Cl1n, Endocrinol, Metab, 62.137).

相同たん白質はそれらが大きな配列多様性を有するときでさえ同様な三次元構造 を有することが知られていることからこれらの11位体が使用される (チ町シ ア(Chothia)、 C1等(1986)FMBOJ、5,823)、その ように行うと、**配列置換をその分子の本来の構造を大きく破壊することなし に容易に適用できるという見込みが増す、ヒト成長ホルモンおよびその類似体h PL、pGl(およびhPRLのアミノ酸配列を第2図に示す。Homologous proteins have similar three-dimensional structures even when they have large sequence diversity These 11 positions are used because they are known to have Chothia, C1 et al. (1986) FMBOJ, 5,823), When done in this manner, **sequence substitutions can be made without significantly destroying the original structure of the molecule. Human growth hormone and its analogues have increasing promise of being readily applicable to The amino acid sequences of PL, pGl (and hPRL) are shown in FIG.

これらのうち最後の3個の類似体は各々85%、68%および23%のレベルで hGHとの配列同一性を共有する。The last three of these analogs were at levels of 85%, 68% and 23%, respectively. Shares sequence identity with hGH.

第1図を参照すると、ヒトの成長ホルモンに対するソマトジェニックレセプタ− (hGHに対する“標準物質”)と相互作用するヒト成長ホルモン中の1つ以上 の活性ドメインを同定する全戦術が示されている。示されているように、hGH は標的レセプター、この場合のソマトジェニックレセプターに対し正の結合活性 を有している。しかしhPRL、hPLおよびpGH@億体はマイナス記号で示 されているようにその標的物質に関し著しく活性が低い0文字入からFで示され ている6個のセグメント置換成長ホルモンはhGHの選択されたアミノ酸セグメ ントをhpRt、II位体の頻位アミノ酸セグメントによる置換で生成する。こ れらの選択されたセグメント各々は互いに異なり、これらを選択してhGHの全 アミノ酸配列または活性ドメインを含むことが期待される領域を探る。セグメン ト置換ヒト成長ホルモンの調製後各hGHソマトジェニックレセプターに関する 検定を行ないその活性を測定する。hGHと比較したこれらの結果は第1図のセ グメント修正ヒト成長ホルモンの下の+または−の記号で示した。第1図から分 るように、この図中のセグメント置換ヒト成長ホルモンCおよびFはソマトジェ ニックレセプターと結合しない、これらの結果に基づき、成長ホルモン変異体C およびF中の1141J体由来のlI位上セグメント対応する成長ホルモン中の 領域はhGHのソマトジェニッタレセブター結合に関する活性ドメインであると 同定される。Referring to Figure 1, the somatogenic receptor for human growth hormone one or more of the human growth hormones that interact with (the “standard” for hGH) The entire strategy for identifying the active domain of is shown. As indicated, hGH is positive avidity for the target receptor, in this case the somatogenic receptor. have. However, hPRL, hPL and pGH@billions are shown with a minus sign. As shown in the figure, substances with extremely low activity with respect to the target substance are indicated by 0 to F. The six segment-substituted growth hormones contain selected amino acid segments of hGH. hpRt, is generated by substitution with a frequent amino acid segment of the II position. child Each of these selected segments is different from each other and can be selected to represent the entire hGH Explore regions expected to contain amino acid sequences or active domains. segment Regarding each hGH somatogenic receptor after preparation of substituted human growth hormone Perform an assay to measure its activity. These results compared with hGH are shown in the section of Figure 1. indicated with a + or - sign below the component-modified human growth hormone. Minutes from Figure 1 As shown, segment replacement human growth hormone C and F in this figure are somatogeats. Based on these results, growth hormone mutant C, which does not bind to nick receptors, and the lI suprasegment from the 1141J body in F in the corresponding growth hormone. This region is the active domain for hGH binding to somatogenital receptors. Identified.

示されているように、もし構造の情報または他のデータがある場合は必ずしもヒ ト成長ホルモンの全アミノ酸配列または他の親ポリペプチドを試験する必要はな い、したがって結晶学からの低分解能または高分解能情報は類似物から選択され るアミノ酸セグメントの不賓定化置換を避けるための重要な情報を提供し得る。As shown, if there is structural information or other data, There is no need to test the entire amino acid sequence of growth hormone or other parent polypeptides. therefore, low-resolution or high-resolution information from crystallography is selected from analogs. This can provide important information to avoid inadvertent substitutions of amino acid segments.

たとえばヒト成長ホルモンのX線座標は得られていないがpGHの低分解能X線 結晶構造に基づ<pGH構造モデルからのへリソクス投影図は4本のヘリックス のうちの3本(ヘリ7クス1.3および4)は強い疎水性モーメントをもつ両親 媒性であることを明らかにした。第3図参照、アイゼンバーブ(Elsenbe rg)、 D、等(19B4)J、Mol Biol、179,125.ポリペ プチド中の疎水性コアは非常に密に存在するので(ボンダー(Ponder)、  J。For example, although the X-ray coordinates of human growth hormone are not available, the low-resolution X-ray coordinates of pGH Based on the crystal structure <The helisox projection diagram from the pGH structure model shows four helices. Three of them (helices 1.3 and 4) have parents with strong hydrophobic moments. It was revealed that it is mediated. See Figure 3, Elsenbe rg), D, et al. (19B4) J, Mol Biol, 179, 125. polype Since the hydrophobic core in putidos is very densely packed (Ponder, J.

−9等(1987) J、 Mo1. Biol、上主主、775)、それらの 埋没したアミノ酸残基の変化は一般に不安定化を招く (アルバー(八1ber )+ 丁0等(1987)Biol、Chem、26.3754;レイダールー オルソン(Reidhaar−01son)+J、 F、 (198B ) 5 cience241.53>。-9 etc. (1987) J, Mo1. Biol, Kamishushisu, 775), those Changes in buried amino acid residues generally lead to destabilization (Alber ) + Ding 0 etc. (1987) Biol, Chem, 26.3754; Raider Lou Olson (Reidhaar-01son) + J, F, (198B) 5 science241.53>.

さらにポリペプチド群たとえばヒト成長ホルモン群の中のアミノ酸が非常によく 保存されている領域は少なくとも最初に調べる必要はない、これはそのような保 存配列の破壊はその分子の構造を破壊すると考えられるからである。さらに他の データは親ポリペプチドのある領域は特定の標的物質との相互作用に関係しない ことを示している場合がある。たとえば突然変異誘発によるhGIIのN末端1 3残基アミノ酸の欠失(アシュケナジ(^5hkenaziL A。Furthermore, amino acids within polypeptide groups, such as the human growth hormone group, are highly The saved area does not need to be examined, at least not first, as this This is because destruction of the existing sequence is considered to destroy the structure of the molecule. still other Data show that certain regions of the parent polypeptide are not implicated in interactions with specific target substances It may indicate that. For example, the N-terminus of hGII by mutagenesis Deletion of 3 amino acid residues (Ashkenazi (^5hkenaziL A).

等(1987) Endocrinology)↓1土、414)および残基3 2〜46を欠失したhGHの中立変異体(20Kd変興体;ルイス(Lewis )、u、J、等 (1980) Bioche−、Biophys、Res、C om−un。(1987) Endocrinology)↓1 soil, 414) and residue 3 Neutral mutant of hGH deleted from 2 to 46 (20Kd mutant; Lewis ), u, J, et al. (1980) Bioche-, Biophys, Res, C om-un.

92.5111)はソマトジェニックレセプターに対する結合性に大きく影響し ないことが報告されている。さらに残基134と149の間の残基の一部または 全てを欠失した制限たん白質分解によるhGHの2本鎖誘導体の生成もソマトジ ェニックレセプターに対する結合に著しい影響を示さなかった。リ (Li)、  C,H。92.5111) significantly affects binding to somatogenic receptors. It is reported that there is no. Additionally, some of the residues between residues 134 and 149 or The production of two-chain derivatives of hGH by restricted proteolysis with all deletions is also a somatotropy. showed no significant effect on binding to genic receptors. Li (Li), C, H.

(1982) Mo1. Ce11. Bioche+s、46. 31: ミ ルス (Mills)。(1982) Mo1. Ce11. Bioche+s, 46. 31: Mi Mills.

J、 B、等(1980) Endoerinology 107.391゜こ の情報に基づき、hGHのアミノ酸配列の6個のセグメントとが多くのhcul 141J体由来の対応する114m1アミノ酸セグメントとの置換に選ばれた。J, B, et al. (1980) Endoerinology 107.391° Based on the information of 6 segments of the amino acid sequence of hGH and many hcul was chosen for replacement with the corresponding 114m1 amino acid segment from the 141J body.

これらの選択されたセグメントは第2図のAからFに対応する。これらのセグメ ントをジスルフィド結合、二次構造の境界(第4図参照)、成長ホルモン群中に 高度に保存される配列の領域、またはそのソマトジェニックレセプターへの結合 に関与しないことが以前に同定された領域によって分離した。These selected segments correspond to A to F in FIG. These segments disulfide bonds, secondary structure boundaries (see Figure 4), and growth hormone groups. Regions of highly conserved sequences or their binding to somatogenic receptors separated by regions previously identified not to be involved.

hGHの191残基中の85残基を集合的に置換した17個のセグメント置換h GH変異体をtiW1シた。第2図のAからFに割り当てた領域および各領域内 のセグメントを置換したhGH変異体を第■表にまとめた。17 segmental substitutions that collectively replaced 85 of the 191 residues of hGH The GH mutant was tiW1. Areas allocated to A to F in Figure 2 and within each area The hGH mutants in which the segment was replaced are summarized in Table 2.

第 ■ 表 hcn ナシ 0.34 1.0 All−33hPL(12−25) N12H,F25L r、s、:/ 1. 44.1第 m 表 (続き) C54−74hPL (56−64) E56D、R64M カセフ)1030 第 ■ 表 (続き) 17制限遍択−ウェルズ(Ilellg)、 J、^3等(1986)Phil os、 Trans、 [1,Soc、 London Ser A 317+  415゜27力セント突然変異誘発−ウェルズ01ells)、 J、^0等 (1985) Gene 34.315゜31組換え突然変異誘発−グレー(G ray)、 G、 L、等(1986)J、 Bacteriol、 166、 635゜一般にセグメント置換hGH変異体はヒト成長ホルモン配列へ置換され る類似セグメントにより決まる。しかしある場合には置換類似セグメント中の類 似残基のすべてがその構築物中に維持されるわけではない、このように第m表の hPL (12−25)はヒト胎盤ラクトゲン(hPL)のアミノ酸12〜25 が1lhGHのアミノ酸残基12〜25と置換したセグメント置換hGH変異体 のことである。このI!憤上セグメント置換した効果は、第2図のこの領域中の hGHとhPLのアミノ酸配列を比較することにより決定することができる。h pt、(12−25)変異体では4個のアミノ酸置換が生じているがなんの変化 も起こらない、 hPL(12−25)の場合のこれらの残基は12.16.2 0および25である。■Table hcn None 0.34 1.0 All-33hPL (12-25) N12H, F25L r, s, :/ 1. 44.1 Table m (continued) C54-74hPL (56-64) E56D, R64M Kasef) 1030 Chapter ■Table (continued) 17 Restricted Choice - Ilellg, J., et al. (1986) Phil os, Trans, [1, Soc, London Ser A 317+ 415゜27 force cent mutagenesis - Wells 01ells), J, ^0 etc. (1985) Gene 34.315°31 Recombinant mutagenesis - Gray (G ray), G, L, et al. (1986) J, Bacteriol, 166, 635° In general, segment substitution hGH variants substitute human growth hormone sequences. Determined by similar segments. However, in some cases the kind in the replaced similar segment Not all of the similar residues are retained in the construct, thus hPL (12-25) is amino acid 12-25 of human placental lactogen (hPL) Segment substitution hGH mutant in which is substituted with amino acid residues 12 to 25 of 1lhGH It is about. This I! The effect of exasperated segment replacement is in this region of Figure 2. It can be determined by comparing the amino acid sequences of hGH and hPL. h pt, (12-25) mutant has four amino acid substitutions, but what changes are there? These residues in the case of hPL(12-25) are 12.16.2 0 and 25.

hPL (12−25)変異体中の実際のアミノ酸置換および他のセグメント置 換変異体を第■表に示した。各置換は数字の前後に文字を付けて表わされる。第 1の文字および数字は未修正hGHの残基番号におけるアミノ酸を示している。Actual amino acid substitutions and other segment locations in the hPL(12-25) variant The conversion mutants are shown in Table Ⅰ. Each permutation is represented by a letter before and after the number. No. The letter 1 and number indicate the amino acid at the residue number of unmodified hGH.

最後の文字はその位置で置換したアミノ酸を示している。したがってNl 2H はhGllの12番のアスパラギンがhPL (12−25)変異体ではヒスチ ジンに置換していることを示している。The last letter indicates the amino acid substituted at that position. Therefore, Nl 2H In the hPL (12-25) mutant, asparagine 12 of hGll is histyl. This shows that it is substituted with gin.

したがって導入された実際の置換のいくつかは第2図における対応するセグメン トで示される置換とは対応していない、このようにhPL (12−25)は全 hPL (12−25)セグメントが置換された場合4個の置換N12H,R1 6Q、L20AおよびF25Lを含むことになる。しかし、実際の変異体はR1 6およびL20は維持しており、導入される置換は第■表に示されているように 4個の置換のうちの2個、すなわちN12HおよびF25Lだけである。親hG Hの1つ以上の残基を維持する他のセグメント置換変異体には領域AおよびEを 含むものおよびセグメント置換変異体hPL (46−52)およびpGH(1 67−181)が含まれる。Some of the actual permutations introduced therefore correspond to the corresponding segments in Figure 2. In this way, hPL (12-25) does not correspond to the substitution shown in If hPL (12-25) segment is replaced, 4 substitutions N12H, R1 It will include 6Q, L20A and F25L. However, the actual mutant is R1 6 and L20 are maintained, and the introduced substitutions are as shown in Table ■ There are only two of the four substitutions: N12H and F25L. ParenthG Other segment substitution mutants that retain one or more residues of H include regions A and E. and segment substitution mutants hPL (46-52) and pGH (1 67-181) are included.

各々のセグメント置換ヒト成長ホルモン変異体をクローン北回溶性hGHレセプ ターの細胞外領域からの(”’I)hGHの置換を用いたインビトロシステムで 検定しそのソマトジェニックレセプターに対するセグメント置換変異体の相対的 アフィニティーを定置した。レンゲ(Leung)、 o、 w、等(1987 ) Nature 33G。Cloning each segment replacement human growth hormone mutant into a soluble hGH receptor In an in vitro system using displacement of (''I)hGH from the extracellular region of the Assay of segment substitution mutants relative to their somatogenic receptors Affinity was placed in place. Leung, o, w, et al. (1987 ) Nature 33G.

537、この短縮型のソマトジェニックレセプターは間膜型レセプターと比べ若 干結合アフィニティーは小さいが(Kd−0,3n M )同程度の活性を示す (スペンサー(Spencer)、 s、 A、等(198B)J、Biol、 Chem、263.7862)。537, this truncated somatogenic receptor is younger than the mesenchymal receptor. Although the binding affinity is smaller (Kd-0,3nM), it shows similar activity. (Spencer, s, A, et al. (198B) J, Biol, Chem, 263.7862).

実施例に詳細に述べられているように各々残基11−19゜54−74および1 64−191を含む選択セグメントA、CおよびFはソマトジェニックレセプタ ーと相互作用するhGH分子の活性ドメインである。このことはこれらの領域内 のhcH11位体に関し10倍以上も低いKd値が観測されたことに基づく、第 4図参照、もちろんこのことはこれらの活性ドメイン内の各アミノ酸残基がその ソマトジェニックレセプターの結合残基であることは意味しない、むしろそれら のドメインはそのような活性残基を見い出し得るアミノ酸配列を規定している。Residues 11-19°54-74 and 1, respectively, as detailed in the Examples. Selected segments A, C and F containing 64-191 are somatogenic receptors. It is the active domain of the hGH molecule that interacts with This means that within these areas Based on the observation of a Kd value that is more than 10 times lower for the hcH11 position, See Figure 4, this of course means that each amino acid residue within these active domains It does not mean that they are binding residues of somatogenic receptors, but rather that they The domain defines the amino acid sequence in which such active residues can be found.

さらに活性ドメインA、CおよびFの位置が決められた。たとえば変異体hPR L(12−33)をアミノおよびカルボキシ末端変異体hPRL(12−19) およびhPRL (22−33)に分断した。この実験結果はhGHの活性ドメ インを残基12〜19にしぼり込んだ、同様に領域F (pGH(167−18 1))のアミノ末端領域は結合アフィニティーの著しい低下を示した。最も著し い効果にはたった2個の突然変異E56DおよびR56Mが導入されたhPL  (56−64)の結合よりも30倍も小さいものがあった。Additionally, the positions of active domains A, C and F were determined. For example, mutant hPR L(12-33) to amino and carboxy terminal mutant hPRL(12-19) and hPRL (22-33). The results of this experiment indicate that the active domain of hGH Similarly, region F (pGH(167-18 The amino-terminal region of 1)) showed a significant decrease in binding affinity. most notable hPL with only two mutations E56D and R56M introduced for good effect (56-64) was found to be 30 times smaller than the binding.

領域A、CおよびFはhGHの一次配列上では非常に離れているが、そのホルモ ンの三次構造はそれらを非常に接近させている。Regions A, C, and F are very distant on the primary sequence of hGH, but the hormone The tertiary structure of the molecules makes them very close together.

第5図参照、これらの活性ドメインはへリフクスlのアミノ末端(活性ドメイン A)、Cys−53からヘリックス2の開始までのループ(活性ドメインC)お よびヘリックス4の中央領域(活性ドメインF)を含むパッチを形成している。See Figure 5, these active domains are located at the amino terminus of heliphus l (the active domain A), the loop from Cys-53 to the start of helix 2 (active domain C) and and the central region of helix 4 (active domain F).

さらにhGHに対する8個のMabをセグメント置換hGH変異体に対して検定 しhGHのエピトープの地図を作った。さらにそのMabはhGHおよびhGH 変異体を用いた競争検定に用いhGHに対するhGHレセプター結合を阻害する 各Mabの能力を評価した。Eight additional Mabs against hGH were assayed against segment-substituted hGH mutants. We created a map of hGH epitopes. In addition, the Mab is useful for hGH and hGH Used in competitive assays using mutants to inhibit hGH receptor binding to hGH The performance of each Mab was evaluated.

これらの実験結果を合せるとhGHへの類位セグメントの置換は分子本来の構造 を著しく破壊しないという証拠および観測され!活性はソマトジェニックレセプ ターとレセプター置換hGH変異体との相互作用に関する直接的効果によるもの であるという証拠をいくつか提供している。まずセグメント置換変異体はそのソ マトジェニックレセプターまたはMabに対する結合を破壊することに関し非常 に選択的である。第2にソマトジェニックレセプターおよびMabは配列同様構 造も認識する。該レセプターおよび少なくとも4個のMabは該たん白質三次構 造感受性の不連続エピトープを認識する。第3に精製変異体全ての円二色スペク トルは実際に野生型hGHと同じである。第4にpGH(164−190)を除 いて全ての変異体は基本的に野生型と同量発現した。Combining these experimental results, it can be concluded that the substitution of the analogous segment to hGH is due to the original structure of the molecule. Evidence and observation that it does not significantly destroy! Activity is somatogenic receptor Direct effect on the interaction between the receptor and the receptor-substituted hGH mutant provides some evidence that it is. First, segment substitution mutants are Very important in disrupting binding to matogenic receptors or Mab. be selective. Second, somatogenic receptors and Mab have similar structures. I also recognize the structure. The receptor and at least four Mabs are located in the protein tertiary structure. Recognizes discontinuous epitopes of anti-inflammatory sensitivity. Third, circular dichroic spectra of all purified mutants. Tol is actually the same as wild type hGH. Fourth, pGH (164-190) is excluded. All mutants expressed essentially the same amount as the wild type.

インビボのたん白質分解耐性が構造完全性のスクリーニングに用いられている。In vivo proteolytic resistance has been used to screen for structural integrity.

ヘクト(Hecbt)、 M、 H1+等(1984) Proc。Hecbt, M. H1+ et al. (1984) Proc.

Natl、^cad、 Sc1. [ISA 81. 5685 ;シリ−トル (Shortle)、 D。Natl, ^cad, Sc1. [ISA 81. 5685 ;Siritle (Shortle), D.

等(1985) Genetics 110.539セグメント置換hGH変異 体の結合活性変化は必ずしもそれら変異体中の置換残基が直接ソマトジェニック レセプターと接していることを示しているとは限ぎらない、破壊的突然変異は好 ましい相互作用がなくなるだけでなく、不都合なものも誘導する。たとえばhP RL (12−19)セグメント置換hGH変異体中のNl 2R変異体はAs n12の水素結合するアミド基を変化させるばかりでなく、Arg置換は正に荷 電したより大きい側鎖を導入する。さらに多くの結合性接触がその類似体間に保 存されるのでその結果全ての接触ではないにしろある領域をセグメント置換hG H変異体で探ることができる。(1985) Genetics 110.539 segment substitution hGH mutations Changes in binding activity of the body do not necessarily indicate that the substituted residues in these mutants are directly somatogenic. Disruptive mutations that do not necessarily indicate contact with receptors are favored. This not only eliminates desirable interactions, but also induces undesirable interactions. For example hP The Nl 2R mutant in the RL (12-19) segment substitution hGH mutant is As In addition to changing the hydrogen bonding amide group of n12, the Arg substitution also changes the positive charge. Introducing larger side chains. Even more binding contacts are maintained between the analogs. As a result, some regions, if not all contacts, are replaced by segment hG. This can be investigated using the H mutant.

第2図の活性ドメインA、CおよびF内の特定の活性アミノ酸を同定するためこ れらの活性ドメインの精密構造分析を行った。To identify specific active amino acids within active domains A, C, and F of FIG. We performed precise structural analysis of their active domains.

この分析ではこれら3個の活性ドメインの残基を順番にアラニンと置換した。6 3個の単一アラニン変異体を作り、各々の可溶性hGHレセプター(s hGH r)に対する結合定数を測定した。In this analysis, these three active domain residues were sequentially replaced with alanine. 6 Three single alanine mutants were created and each soluble hGH receptor (s hGH The binding constant for r) was determined.

レンゲ(Leung)+ D、 II、等(198B) J、 Biol、 C hew、 263゜7862゜ この分析に基づき第■表にリストしたアミノ酸残基はソマトジェニックレセプタ ーとの相互作用に関して活性なhGH分子内の残基を構成している。これは、そ れらの残基のアラニン置換により誘導される相対的解離定数が野生型hGHに比 べ4倍以上になることに基づいている。第7図参照。Leung + D, II, etc. (198B) J, Biol, C hew, 263°7862° Based on this analysis, the amino acid residues listed in Table ■ are somatogenic receptors. constitutes the residues within the hGH molecule that are active for interaction with -. This is that The relative dissociation constants induced by alanine substitution of these residues compared to wild-type hGH This is based on the fact that it will more than quadruple. See Figure 7.

hGH変異体を作るのに好ましいこれらの残基のアミノ酸置換を示す。Preferred amino acid substitutions of these residues to create hGH variants are shown.

第 ■ 表 hGH残基 好ましいアミノ酸置換 FIOG[!MARQSnlLIV P54 G[!MARQSnlLrV F55 GMPARQSDNKLH 第 ■ 表 (続き) +58 GIuMP八RQSへT R64G[!MPAQSH,に口N Q68 GEMPARSHKDN ロ171 GEMFARQSIIにN に172 GEMFARQSHロN E174 GMFARO3HDNKI。■Table hGH residue preferred amino acid substitution FIOG [! MARQSnlLIV P54 G[! MARQSnlLrV F55 GMPARQSDNKLH Chapter ■Table (continued) +58 T to GIuMP8RQS R64G [! MPAQSH, Niguchi N Q68 GEMPARSHKDN B171 N to GEMFARQSII 172 GEMFARQSH RoN E174 GMFARO3HDNKI.

Tl75 GEMFARQSvI F176 GEM八RへSYWt、IVR178GEMF^QSHに口N C182GEMPARQS V185 G[!Ml’A11OSITLY11ソマトジェニックレセプターに 対しあまり活性でないその他のアミノ酸残基を第V表に示す。一般にこれらの残 基はアラニンと置換したとき相対的Kd値が2倍以下の増加を示す。Tl75 GEMFARQSvI SYWt to F176 GEM8R, mouth N to IVR178GEMF^QSH C182GEMPARQS V185 G [! Ml’A11OSITLY11 somatogenic receptor Table V shows other amino acid residues that are less active. Generally these residues The group shows a ~2-fold increase in relative Kd value when substituted with alanine.

第 V 表 14 N12 S55 B66 Q181P5 N14357 K70 R18 3L6 Li2 R59S71 G18737 R16S62 K168 R8R19N631179 マドジエニツクレセプターに対してはより大きいアフィニティーを示す)hGH 中のアミノ酸残基を第■表にリストする。Table V 14 N12 S55 B66 Q181P5 N14357 K70 R18 3L6 Li2 R59S71 G18737 R16S62 K168 R8R19N631179 hGH (showing greater affinity for Maddzienic receptors) The amino acid residues in are listed in Table 2.

第 ■ 表 R2B65 3184 T3 Q69 B186 LIOI、73 5188 R18R167R191 R64B174 1残基置換hGH変異体、B174A、は驚くべきことにソマトジェニックレセ プターに対する解離定数が有意に(はぼ5倍)に減少する。ソマトジェニックレ セプターに対する結合アフィニティを示すことに加え、この変異体はラットの体 重検定においてhGHと比ベソマトジェニック能の増加を示した。この置換およ び1.4倍以上のソマトジェニック結合の増加を示す他の特定の残基置換を第■ 表に示す。■Table R2B65 3184 T3 Q69 B186 LIOI, 73 5188 R18R167R191 R64B174 A single-residue substitution hGH mutant, B174A, is surprisingly a somatogenic receptor. The dissociation constant for the protein is significantly (almost 5-fold) reduced. somatogenic In addition to showing binding affinity for the receptor, this mutant In multiple assays, it showed an increase in besomatogenic ability relative to hGH. This replacement and and other specific residue substitutions that showed a 1.4-fold or greater increase in somatogenic binding. Shown in the table.

第 ■ 表 ソマトジェニック結合の増加を示すhGH変異体R64K E65 A L73 A E174 A、N、Q、S、G El 86 A 3188 A F ]、 91 A 第7図には示されていないアラニン置換を含む他の変異体を第1表にリストする 。■Table hGH variant R64K showing increased somatogenic binding E65 A L73 A E174 A, N, Q, S, G El 86 A 3188 A F], 91 A Other variants containing alanine substitutions not shown in Figure 7 are listed in Table 1. .

第 ■ 表 □ Ka (mM) Kg(var)/Ki(wt)821^ NU − に172^/F176^ 201 543N47A O,842,3 P48A NE − Q49八 〇、36 1.0 750A 0.38 1.0 51A Q46^ ME − V173A NE − 注:NE−振とうフラスコ中容易に単離し得るほど発現されなかったもの(すな わち、野生型発現レベルの約5%以下)同定後、hGH中のソマトジェニソタレ セプターに対する活性アミノ酸残基を予備分析で行ったスキャンニングアミノ酸 以外の種々のアミノ酸で置換することにより分析を行う、第■表にその残基置換 変異体を示した。■Table □ Ka (mM) Kg(var)/Ki(wt)821^ NU - ni172^/F176^ 201 543N47A O,842,3 P48A NE - Q49 80, 36 1.0 750A 0.38 1.0 51A Q46^ ME - V173A NE - Note: NE - those that were not easily isolated in shake flasks (i.e. (i.e., approximately 5% or less of the wild-type expression level) Scanning amino acids for preliminary analysis of active amino acid residues for receptors The analysis is carried out by substituting various amino acids other than mutants were shown.

第 ■ 表 □ Ka(nM) Kg(var)/に4(wt)R77V O,441,3 L80D O,782,3 P176Y 3.2 8.6 第 ■ 表(続き) !174G O,150,43 [!1740 ME E174HO,431,2 E174K 1.14 3.1 E174L 2.36 6.4 E174N 0.26 0.7 E174Q O,210,6 E174S O,110,3 E174V O,280,8 E174RNE 964K O,210,6 E65K NB [!658 Ml! に17211 N[! 158L NE F25S N[! 026E XE Q29S N!! !300 NB R178K NE R1787Nil! R1780Nl! 1179M NE DI69N 3.6 10.5 注:NE−振とうフラスコ中容易に単離し得るレベルまで発現しなかったもの( すなわち、野生型発現レベルの約5%以下)調製したhGH変異体に加え、第X 表にはhGH中の特定のアミノ酸残基と、生物学的機能が変化した変異体を生成 することが予想される置換アミノ酸を示した。■Table □ Ka (nM) Kg (var) / 4 (wt) R77V O, 441, 3 L80D O,782,3 P176Y 3.2 8.6 Chapter ■ Table (continued) ! 174G O, 150, 43 [! 1740 ME E174HO,431,2 E174K 1.14 3.1 E174L 2.36 6.4 E174N 0.26 0.7 E174Q O,210,6 E174S O, 110, 3 E174V O,280,8 E174RNE 964K O, 210, 6 E65K NB [! 658 Ml! 17211 N [! 158L NE F25S N[! 026E XE Q29S N! ! ! 300 NB R178K NE R1787Nil! R1780Nl! 1179M NE DI69N 3.6 10.5 Note: NE - those that were not expressed to easily isolated levels in shake flasks ( i.e., approximately 5% or less of the wild type expression level), in addition to the prepared hGH mutants, The table shows specific amino acid residues in hGH and the generation of variants with altered biological functions. The expected substituted amino acids are shown.

第 X 表 5 4 3 G[!MF八Rへll口にNF 44 GBMARO3YIILI VH18GEMFARQSKDNY E 6 5 GEFARQSIIDNKLL73 GEMFAROSIVY E l 8 6 GMPARO5HDNKしS 1 8 8 GEMFAROI I口NKYF l 91 GEMARQSYIILIVF 97 GBMARO SYIIILIVA 9 8 GEMPRO3口NHに N 9 9 GEMFARQS口KY 3 1 0 0 GBMF八ROへDNKYL 1 0 1 GEMFAROS IVYV 102 GEMFAllOSITLY?1Y ] 03 GBMPA ROSIILIVG 104 EMf+^RQSP R19GBMP^QSIIKN口 Q 2 2 GEMFARSにKON D26 GEMFAROSIIKN Q29 GEMFARSKKDN E 3 0 GMPARQSII口NKLE 3 3 GMFARQSII口N KL別の態様においてはプロラクチンレセプターに対するhGHの結合エピトー プを決定した。h G Hは成長ホルモンレセプターにもプロラクチン(PRL )レセプターにも結合し得る。本明細書に示されているようにこれらのレセプタ ーはhG、Hへの結合に関し互いに競争し、このことはそれらの結合部位が重復 していることを示している。スキャンニング突然変異誘発データはh PRLレ セプターに対するhGHのエピトープはヘリックス1の中央部(残基Phe25 および/11sp26を含む)、ループ領域(Ile58およびArg64を含 む)およびヘリックス4の中央部(残基に168.に172.EI74およびF 176を含む)にある決定基から成る。これらの残基はhGHの構造モデル地図 を作ったときのバッチを形成する。この結合バッチは本明細書で述べられ、かつ B、 C,カニンガム(Cunningham)およびJ、 A、ウェルズ(I lells)(1989) 5ceince 244. 1081−1085) により公表されたh G Hレセプターについて決定されたものと重復するが同 一のものではない。hGHに関するこれらのレセプター結合部位の非重複領域に 突然変異を起こすことにより、hGHの選択性が各レセプターへの結合アフィニ ティーを損失することなく、hGHレセプター側へ2000倍以上またはhPR Lレセプター側へ20倍以上シフトした。同様に重複領域に突然変異を起こすこ とにより、両レセプターに対し同時に500倍以上結合を減少させ得た。このよ うなhGHのレセプター選択的変異体は、線型成長または泌乳などのhGHの種 々の生物学的活性と特異的レセプター結合現象を結びつける有用な分子プローブ となる。Table X 5 4 3 G[! MF 8R to ll mouth NF 44 GBMARO3YIILI VH18GEMFARQSKDNY E 6 5 GEFARQSIIDNKLL73 GEMFAROSIVY E l 8 6 GMPARO5HDNKS 1 8 8 GEMF AROI I mouth NKYF l 91 GEMARQSYIILIVF 97 GBMARO SYIIILIVA 9 8 GEMPRO 3 mouths NH N 9 9 GEMFARQS口KY 3 1 0 0 DNKYL to GBMF 8RO 1 0 1 GEMFAROS IVYV 102 GEMFAllOSITLY? 1Y] 03 GBMPA ROSIILIVG 104 EMf+^RQSP R19GBMP^QSIIKN口 Q2 2 KON to GEMFARS D26 GEMFAROSIIKN Q29 GEMFARSKKDN E 3 0 GMPARQSII NKLE 3 3 GMFARQSII N In another embodiment, the binding epitope of hGH to the prolactin receptor We have decided on the next step. h G H is also a growth hormone receptor and prolactin (PRL ) may also bind to receptors. These receptors as shown herein - compete with each other for binding to hG and H, indicating that their binding sites overlap. It shows that you are doing it. Scanning mutagenesis data are available at hPRL level. The hGH epitope for the receptor is located in the middle of helix 1 (residues Phe25 and /11sp26), loop region (including Ile58 and Arg64), ) and the middle of helix 4 (residues 168. to 172.EI74 and F 176). These residues are shown in the structural model map of hGH. Form a batch when making. This combined batch is described herein and B. C. Cunningham and J. A. Wells (I. (1989) 5ceince 244. 1081-1085) This overlaps with that determined for the hGH receptor published by It's not the same thing. The non-overlapping regions of these receptor binding sites for hGH By causing mutations, the selectivity of hGH can be adjusted by binding affinity to each receptor. 2000 times more or hPR to hGH receptor side without loss of tea It was shifted more than 20 times to the L receptor side. Similarly, mutations can occur in overlapping regions. As a result, binding to both receptors could be reduced by more than 500 times simultaneously. This way Receptor-selective mutants of eel hGH can be used in hGH species such as linear growth or lactation. Useful molecular probes linking various biological activities and specific receptor binding phenomena becomes.

別の態様ではヒト成長ホルモン(hGH)のレセプター結合決定基を通常の非結 合類似体、ヒトプロラクチン(hPRL)中に入れた。本明細書およびカニンガ ム(Cunningham)、 B、 C,およびウェルズ(Ilellg)、  J、^、((1989) 5ceince 2土↓、1081−1085)で 公表されたアラニンスキャンニング突然変異誘発は、ヒト肝臓からクローン化し たhGHレセプターに対する結合を調節するhGH中の重要な残基を同定した。In another embodiment, human growth hormone (hGH) receptor binding determinants are A synthetic analog was placed in human prolactin (hPRL). This specification and Kaninga Cunningham, B., C., and Ilellg. J, ^, ((1989) 5ceince 2nd Sat↓, 1081-1085) Published alanine scanning mutagenesis cloned from human liver We identified key residues in hGH that modulate its binding to hGH receptors.

hPRL由来の別の突然変異がhGHに導入され、hGHレセプター結合部位内 のhPRL置換は結合能をほとんど破壊することを明らかにした。Another mutation derived from hPRL was introduced into hGH and within the hGH receptor binding site. revealed that substitution of hPRL almost abolished the binding ability.

その後hPRLのcDNAをクローン化し大腸菌で発現させた。Thereafter, hPRL cDNA was cloned and expressed in E. coli.

それからレセプター結合に非常に重要と思われるhGHからの置換を順次導入し 突然変異を起こした1部位指定突然変異誘発を7回くり返した後、その会合定数 がhGHレセプターの10000倍以上に強化された8個の突然変異を含むhP RL変異体を同定した。このhPRL変異体は野生型よりもわずか6倍結合が弱 く、一方hGHとの配列−成性はわずか26%であった。これらの結果はhGH およびhPRLとの構造類似性を示し、hGHレセプターエピトープの同一性を 確証している。さらに一般にこれらの実験はアゴニストまたはアンタゴニストな どの新しい性質をもつハイブリッドホルモンを設計するのに有効であることが分 っている近緑でかつ機能的に多様なホルモン類からレセプター結合性を容易に借 し得ることを示している。Then, we sequentially introduced substitutions from hGH that seemed to be very important for receptor binding. After repeating one-site directed mutagenesis seven times, the association constant hP containing eight mutations that enhance the hGH receptor by more than 10,000 times. RL mutants were identified. This hPRL mutant binds only 6 times weaker than the wild type. However, the sequence identity with hGH was only 26%. These results indicate that hGH and hPRL, indicating the identity of the hGH receptor epitope. It is confirmed. Furthermore, these experiments generally involve the use of agonists or antagonists. It has been shown to be useful in designing hybrid hormones with new properties. It is easy to borrow receptor binding properties from near-green and functionally diverse hormones. It shows what is possible.

以下に示すものは例であって本発明の範囲を制限するものではない。What follows is an example and is not intended to limit the scope of the invention.

実施例1 hGH突然変異誘発および発現ベクター効率的な突然変異誘発を行うためhGH コード配列を変えることなく均等に分布する18個の単独の制限部位をもつ合成 hGH遺伝子を作った。この合成hGHDNA配列を各々およそ60塩基対長で 隣接するカセットと10bρ重復する7個の合成りNAカセットをライゲーショ ンすることにより組立てN5ilからBglIIで示される4 05 bpのD NAフラグメントを作った。Example 1 hGH mutagenesis and expression vectors for efficient mutagenesis Synthesis with 18 single restriction sites evenly distributed without changing the coding sequence Created the hGH gene. The synthetic hGH DNA sequences were each approximately 60 base pairs long. Ligation of seven synthetic NA cassettes with 10 bρ overlap with adjacent cassettes The 405 bp D indicated by BglII was assembled from N5il by I made an NA fragment.

この連結フラグメントをポリアクリルアミドゲルで精製し、これから溶出してア ルカリホスファターゼプロモーターおよび5i11シグナル配列(チ+7 (C hang)、 C,N、等(1987) Gene 55゜189)、ファージ flの複製オリジンおよび複製オリジンおよびβ−ラクタマーゼ遺伝子を含むb p1205から4361までのpBR322の領域を含む受容ベクターpB04 75を同様に切断したものにクローン化した。この配列はダイデオキシ分析によ り確認した(サンガー (Sanger)、 P、等(1977) Proc。This ligated fragment was purified on a polyacrylamide gel and eluted from it. Lucari phosphatase promoter and 5i11 signal sequence (Chi+7 (C Hang), C, N, et al. (1987) Gene 55゜189), Phage fl replication origin and b containing the replication origin and β-lactamase gene Recipient vector pB04 containing the region of pBR322 from p1205 to 4361 75 was similarly cut and cloned. This sequence was determined by dideoxy analysis. (Sanger, P. et al. (1977) Proc.

Natl、 Acad、 Sci、 USA 74. 5463)。Natl, Acad, Sci, USA 74. 5463).

第9図に示したようにpBo 475を構築した。長さ475bpのDral、 R5B1フラグメント上に含まれる繊維上ファージ由来のf1由来のDNAをp BR322の単独のPvu11部位にクローン化しプラスミドp652を作った 。テトラサイクリン耐性遺伝子のほとんどはp652をNhelおよびNarl を制限切断し、DNAポリメラーゼとdNTPを用いてその粘着末端を充填し、 かつ大きい方の3850 bpのフラグメントそれ自体をライゲーションするこ とにより欠失させてプラスミドpΔ652を構築した。pΔ652をEcoR1 ,EcoRVで切断し、■3690 bpのフラグメントをアルカリホスファタ ーゼプロモーター、5TIIシグナル配列および中立hGH遺伝子を含むρhG 11411(チャン(Chang)、 C,No等(1987) Gene、  55.189)由来の1300 bp EcoR1,EcoRV7ラグメントと ライゲーションした。この構築物をpBO473と命名した。合11i、DNA を3種の様式でpBo 473にクローン化した。ベクターpBO473をN5 i1. Gg1IIで切断し、両方とも合成りNA由来の240bp N5i1 . Hind u[フラグメントおよび1170bpHjndll。pBo475 was constructed as shown in FIG. Dral of length 475 bp, The f1-derived DNA from the fiber phage contained on the R5B1 fragment was p was cloned into the single Pvu11 site of BR322 to create plasmid p652. . Most of the tetracycline resistance genes contain p652 as Nhel and Narl. restriction cut and fill in its sticky ends using DNA polymerase and dNTPs, and ligation of the larger 3850 bp fragment itself. Plasmid pΔ652 was constructed by deletion. pΔ652 to EcoR1 , EcoRV, and the 3690 bp fragment was digested with alkaline phosphatase. ρhG containing the enzyme promoter, 5TII signal sequence and neutral hGH gene. 11411 (Chang, C. No. et al. (1987) Gene, 1300 bp EcoR1, EcoRV7 fragment derived from 55.189) Ligated. This construct was named pBO473. 11i, DNA was cloned into pBo473 in three ways. Vector pBO473 N5 i1. 240bp N5i1 cut with Gg1II and both synthesized from NA .. Hind u [Fragment and 1170bpHjndll.

Bgll[フラグメントにライゲーションした。この構築物pBO475はhG Hの中立ポリペプチドをコードするDNAを含むがhGH遺伝子の突然変異誘発 やその後の操作を可能にする多くの新しい単独制限部位を有している。hGHア ミノ酸配列配列もにpB0475の全DNA配列を第10図に示す。pBO47 5中のhGH配列内の単独制限部位は類億体pGH,hPLおよびhPRL由来 の類似セグメントをコードするDNA配列を含む変異原カセットの挿入を可能に する(ウェルス(Hells)、 J、^6等(1985) Gene 3土、 315)、別にhGH配列を一本鎖ベクターpBO475の部位指定突然変異誘 発により修正し、つづいて単独制限部位の1つについての制限選択を行った(ウ ェルズ(−ells)、 J、^1等(1986) Ph1los、 Tran s、 R,Sac、 LondonSerA3エエ、415) 第1表にあげた17種類のセグメント置換hGH変異体を調製した。各々は野生 型hGHと同様のレベルおよび後に述べるhGll−hGHハイブリッドをはる かに越えるレベルで大腸菌の細胞周辺腔に分泌された。hGHおよびhGH変異 体は低リン酸最小培地で生育した大腸菌W3110.tonA株(A T CC 27325)で発現させた(チャン(Chang)、 C,N、等(19B ? )Gene 55゜189)。Bgll [ligated into fragment. This construct pBO475 is hG Mutagenesis of the hGH gene, which contains DNA encoding a neutral polypeptide of H. It has many new single restriction sites that allow for further manipulation. hGH a The entire DNA sequence of pB0475, including the amino acid sequence, is shown in FIG. pBO47 The single restriction site within the hGH sequence in 5 is derived from the analogue pGH, hPL and hPRL. allows the insertion of a mutagen cassette containing a DNA sequence encoding a similar segment of (Hells, J. 6 et al. (1985) Gene 3 Sat. 315), the hGH sequence was separately subjected to site-directed mutagenesis of the single-stranded vector pBO475. modification by a single restriction site followed by restriction selection for one of the single restriction sites (U. -ells, J, ^1 etc. (1986) Ph1los, Tran s, R, Sac, LondonSerA3ee, 415) Seventeen segment substitution hGH mutants listed in Table 1 were prepared. each wild hGll-hGH hybrid as described later. It was secreted into the periplasmic space of E. coli at levels exceeding 50%. hGH and hGH mutations The body is E. coli W3110. grown in low phosphate minimal medium. tonA strain (AT CC 27325) was expressed in (Chang, C, N, et al. (19B?)). ) Gene 55゜189).

hGHおよびhGH変異体は以下のように精製した。細胞ペレット200gに4 倍容(800m1)の10sM)リス(pH8,0)を加えた。この混合物をペ レットが溶解するまで室温でシェーカーにより振とうした。この混合物をホモジ ナイズして低温室で1時間攪拌した後、7000gで15分間遠心した。その上 清をデカンチーシランしてから45%飽和となるように硫酸アンモニウムを加え (277g/jり、室温で1時間攪拌した。hGH and hGH mutants were purified as follows. 4 to 200g cell pellet Double volume (800 ml) of 10 sM) Lith (pH 8.0) was added. Pipe this mixture The mixture was shaken at room temperature until the pellets were dissolved. Homogenize this mixture After enlarging and stirring in a cold room for 1 hour, the mixture was centrifuged at 7000 g for 15 minutes. On top of that After decanting the supernatant, ammonium sulfate was added to make it 45% saturated. (277 g/j) and stirred at room temperature for 1 hour.

11000g30分間の遠心後、そのペレットを40wjの10mM)リス(p H8,0)に懸濁した。この溶液を21の10−Mトリス(pH8,0)に対し 一晩透析し、この試料を遠心または0.45ミクロンメンブレンで濾過した。そ の後試料を100曽lのDEARセルロース(ファーストフロー、ファルマシア 製)カラムにかけた。カラム容量の8〜IO倍の10+sM)リス(pH8,0 )中ゼロから300mM NaC1の勾配を用いてカラムの溶出を行った。PA GEで同定したhGHフラクシぢンを集めてlo−Mトリス−H(1(pH8, 0>に対し一晩透析した。この試料をCentri−Prep 10限外濾過に よりおよそlag/mfになるまで濃縮した。After centrifugation at 11,000g for 30 minutes, the pellet was incubated with 40wj of 10mM) H8,0). This solution was added to 21 of 10-M Tris (pH 8,0). Dialyzed overnight, the sample was centrifuged or filtered through a 0.45 micron membrane. So After that, the sample was added to 100 liters of DEAR cellulose (Fast Flow, Pharmacia). Co., Ltd.) column. 10+sM (8 to IO times the column volume) (pH 8.0) ) The column was eluted using a gradient from zero to 300 mM NaCl. P.A. The hGH fluxin identified by GE was collected and diluted with lo-M Tris-H (1 (pH 8, 0> overnight. This sample was subjected to Centri-Prep 10 ultrafiltration. It was concentrated to approximately lag/mf.

実施例2 hGHおよびhGHの相同組換え体 ブタの成長ホルモンのC末端領域に結合したhGHの種々の長さのN末端領域を 含むランダムハイブリッドライブラリを直列に結合した遺伝子のランダム組換え 法により構築した。グレー(Gray)、 G、 L、等(1986) J、  Bacterlol、月i6.635゜pBO475のEcoR1部位を該プラ スミドのEcoRI制限処理により除去し、DNAポリメラーゼとdNTPを添 加することにより粘着末端を充填した後、このプラスミドをライゲーションした 。つぎにhGH遺伝子の3′末端の直前に新しいEcoR1部位を導入した。こ れはEcoR1部位を含むhGH−4Rの345bp BglU、EcoRVフ ラグメントをEcoRドpBO475構築物由来の同様の制限レフターにサフリ ローニングすることにより行った。それからpGH遺伝子(シーバーブ(See burg)P、H,等末端直後に導入した。これは先に述べた構築物のEcoR I。Example 2 hGH and homologous recombinants of hGH The N-terminal region of various lengths of hGH was conjugated to the C-terminal region of porcine growth hormone. Random recombination of genes by serially combining random hybrid libraries containing Constructed by law. Gray, G, L, et al. (1986) J, Bacterol, the EcoR1 site of i6.635°pBO475 was Removed by EcoRI restriction treatment of Sumid and added with DNA polymerase and dNTPs. This plasmid was ligated after filling in the sticky ends by adding . Next, a new EcoR1 site was introduced just before the 3' end of the hGH gene. child This is the 345bp BglU of hGH-4R containing the EcoR1 site, and the EcoRV fragment. Safri fragment into a similar restriction lefter from the EcoR de pBO475 construct. This was done by rowing. Then the pGH gene (See Barb) burg) P, H, etc. were introduced immediately after the end. This is the EcoR of the construct mentioned earlier. I.

EcoRV消化物の大きい方のフラグメントにpGHcDNAを含むEcoRI  、 H3nd m (充填)フラグメントを導入することにより行った。この プラスミドpBO509は3′末端に単独のEcoR1部位をもつ本来のhGH 遺伝子と、それに同じ方向でつづく本来のpGH遺伝子を含む、hGH遺伝子と pGH遺伝子のホモロジーのためpB0509の一部は大腸菌rec” MM  294(ATCC31446)にトランスホームしたときインビボ組換えを起こ しハイブリッドh G H/ p G Hを生ずる。これらの組換え体は集めた DNAをEcoRIで制限処理し、EcoR1部位を失うような組換えを行わな かったプラスミドを線状にすることにより濃縮した。2回の制限選択および大腸 菌rec’ MM 294へのトランスホーメーシッンの後、はとんど全てのク ローンがハイブリッドh G H/ p G H組換え体となった。22個のク ローンの配列分析は、hGH/pGHハイブリッドがアミノ末端hGH配列とそ れにつづくアミノ酸残基+19.+29.+48.+94゜+105.+123 および+164で始まるpGH配列を含んでいることを示した。EcoRI containing pGH cDNA in the larger fragment of EcoRV digest , H3nd m (filling) fragment was introduced. this Plasmid pBO509 contains native hGH with a single EcoR1 site at the 3' end. hGH gene and the original pGH gene following it in the same direction. Due to the homology of the pGH gene, a part of pB0509 is derived from E. coli rec” MM. 294 (ATCC31446) caused in vivo recombination. and generates a hybrid hGH/pGH. These recombinants were collected Restrict the DNA with EcoRI to avoid recombination that would result in the loss of the EcoR1 site. The isolated plasmids were concentrated by linearization. 2 limit selections and large intestine After transformation into the bacteria rec' MM 294, almost all clones The loan became a hybrid hGH/pGH recombinant. 22 cubes Sequence analysis of the clone shows that the hGH/pGH hybrid has an amino-terminal hGH sequence and its Amino acid residue following +19. +29. +48. +94°+105. +123 and the pGH sequence starting at +164.

hGH遺伝子に均等に分布する交叉点を有する7個のhG)(−pGHハイブリ ッドが得られた。しかし極端なカルボキシ末端)1イブリツド(hGH(1−1 03)−pGH(164−191))のみが精製および分析に十分なレヘルで大 腸菌から分泌された。7 hGs with crossover points evenly distributed among hGH genes) (-pGH hybrids) obtained. However, the extreme carboxy terminal) 1 hybrid (hGH (1-1 Only 03)-pGH(164-191)) is available at sufficient levels for purification and analysis. Secreted by enterobacteria.

このhGH−pGHハイブリッドはヘリックス4の疎水面上に存在する3個の置 換(M170L、V173AおよびV180M)を導入する。したがって第2図 のへリソクス領域A、D、EおよびFにおける配列変化のほとんどはへリフクス の疎水面上の残基の突然変異を避けるよう設計した。たとえば上述の71イプリ ・ノドhGH−pGH変異体は、M170.V173.F176およびV180 を維持するよう修正した。なぜならこれらの残基はへリックス4の疎水面上内に 存在するからである。This hGH-pGH hybrid consists of three positions on the hydrophobic face of helix 4. (M170L, V173A and V180M). Therefore, Figure 2 Most of the sequence changes in the helical regions A, D, E, and F of the helical was designed to avoid mutation of residues on the hydrophobic face of . For example, the 71 Ipri mentioned above - Nodo hGH-pGH mutant is M170. V173. F176 and V180 Modified to maintain. Because these residues are located on the hydrophobic face of helix 4 Because it exists.

実施例3 可溶性ヒト成長ホルモンレセプターの大腸菌からの発現および精製 可溶性ヒト成長ホルモンレセプター5hGHrをコードするクローン化DNA配 列(レンゲ(Leung) + ロ W、等(1987)Nature 330 . 537)をpBo 475にサブクローンしpJ1466を作った(第11 図および第12図参照)。Example 3 Expression and purification of soluble human growth hormone receptor from E. coli Cloned DNA sequence encoding soluble human growth hormone receptor 5hGHr Leung + Lo W, et al. (1987) Nature 330 .. 537) was subcloned into pBo 475 to create pJ1466 (11th (see Figure and Figure 12).

ベクターpcls、25HGHR(レンゲ(Leung)、ロ W、等(198 7) Nature 330. 537)をXbalおよびKpnlで消化し、 hGHの分泌シグナルおよび246コドンの細胞外領域をコードする1、Obp フラグメントを精製した(マニアチス(Maniatis)、 T、等(198 2)モレキュラークローニング、コールドスプリングハーバ−ラボラトリ−、N 、Y、 )。このフラグメントを同様に切断したM13mp18にライゲーショ ンし組換え体用に一本鎖DNAを精製した(メリック(Messing)、 J 。Vector pcls, 25HGHR (Leung, W. et al. (198 7) Nature 330. 537) was digested with Xbal and Kpnl, 1, Obp, which encodes the secretion signal and 246-codon extracellular region of hGH. The fragment was purified (Maniatis, T. et al. (198 2) Molecular Cloning, Cold Spring Harbor Laboratory, N. , Y, ). This fragment was ligated to similarly cut M13mp18. single-stranded DNA was purified for recombinants (Messing, J. .

(1983) Methods inEnzysology、101!%20頁 )0部位指定突然変異誘発(カーター(Carter)、 P、等(1986) Nucleic Ac1ds Res、13. 4331)をIgset、ジゴ ヌクレオチド5’ −A−AGT−GAT−GCA−TTT−TCT−GG−3 ′により行ないコドン+lにN5ilを導入した。変異配列はダイデオキシ配列 分析(サンガー(Sanger)、 P、等Proc、Natl。(1983) Methods in Enzysology, 101! %20 pages ) 0-site directed mutagenesis (Carter, P., et al. (1986) Nucleic Ac1ds Res, 13. 4331) to Igset, Gigo Nucleotide 5' -A-AGT-GAT-GCA-TTT-TCT-GG-3 ' to introduce N5il at codon +l. The mutant sequence is a dideoxy sequence Analysis (Sanger, P. et al. Proc. Natl.

Acad、 Sci、 USA74. 5463)により確認した。変異体の二 本鎖DNAを精製しN5ilおよび5ealで切断した。hGHレセプターの2 46コドン細胞外領域を含む900 bpフラグメントを単離した。pBo 4 75をN5ilおよびEcoRVで切断し4.1 kbフラグメント(合成hG H遺伝子を欠く)を精製した。Acad, Sci, USA74. 5463). mutant two The double-stranded DNA was purified and cut with N5il and 5eal. hGH receptor 2 A 900 bp fragment containing the 46 codon extracellular region was isolated. pBo 4 75 was cut with N5il and EcoRV to create a 4.1 kb fragment (synthetic hG (lacking the H gene) was purified.

レセプターの900bρフラグメントおよび4.lKbベクターフラグメントを ライゲーションし、その組換えクローン(pJ1446)を制限地図により確認 した。これを大腸菌KS303にトランスホームしくストローチ (Strau ch)、に1等(1988)Proc、 Natl、 Acad、 Sci、  USA 85. 1576) 、ついで、低リン酸培地(チ+7 (Chang )、 C,N、(1987) Gene 55゜189)中30℃で生育した。900 bρ fragment of the receptor and 4. lKb vector fragment ligation, and the recombinant clone (pJ1446) was confirmed by restriction map. did. This was transformed into E. coli KS303 using a straw. ch), 1st prize (1988) Proc, Natl, Acad, Sci, USA 85. 1576), then low phosphate medium (Chang +7) ), C, N, (1987) Gene 55° 189) at 30°C.

レセプターフラグメントたん白質をhGHアフィニティークロマトグラフィーで 精製した(スペンサー(Spencer)、 S、 A、等(1988) J、  Biol、 Chew、263゜7862 ;レンゲ(Leung) D、  w、等(1987) Nature 330゜537)。pJ1446の配列を クローン化レセプターのアミノ酸配列とともに第12図に示す。Receptor fragment proteins are analyzed using hGH affinity chromatography. Purified (Spencer, S., A., et al. (1988) J. Biol, Chew, 263°7862; Leung D, (1987) Nature 330°537). The sequence of pJ1446 The cloned receptor is shown in FIG. 12 along with its amino acid sequence.

大腸菌W3110. degP株(ストローチ(Strauch)、 K、 L 等(1988)PNAS USA 旦5.1576)をρJ1446でトランス ホームし、ファーメンタ−中低リン酸培地(チャン(Chang)、 C,N、  (1987) Gene 55. 189)を用い30℃で生育させた。24 6アミノ酸のhGHrを用い予備データをとった。アミノ酸1〜238番を含む わずかに短かいhGHrを本明細書の実施例1で用いた。このレセプターについ て得られた結果は246アミノ酸hGHrで得た値と区別できなかった。Escherichia coli W3110. degP strain (Strauch, K, L (1988) PNAS USA Dan 5.1576) with ρJ1446 Fermentor Medium Low Phosphate Medium (Chang, C,N, (1987) Gene 55. 189) and grown at 30°C. 24 Preliminary data were obtained using 6 amino acid hGHr. Contains amino acids 1-238 A slightly shorter hGHr was used in Example 1 herein. About this receptor The results obtained were indistinguishable from the values obtained with the 246 amino acid hGHr.

カルボキシル末端異質性の問題を避けるためにGIn238の後に停止コドンを 入れたプラスミドphGHr (1−238)を構築した。phGHr (1− 238)を含むKS330培養物からは結合たん白質がphGHr (+−24 6)を含む培養物からよりもわずかに高い収率でかつより均一なものが生成した (データ示さず)、湿重量0.2kgの細胞ペレットから始め70〜80パーセ ントの収率で20〜40−gの高純度結合たん白質がルーチンに単離された(2 1の高密度細胞培養物から)、N末端シーケンシングおよび質量スペクトル分析 と組合せたペプチドマツピングでその生成物は残基lから238に及んでいるこ とが確認された。A stop codon was placed after GIn238 to avoid carboxyl-terminal heterogeneity issues. The plasmid phGHr (1-238) was constructed. phGHr (1- From KS330 cultures containing phGHr (+-24 6) was produced in slightly higher yields and more uniformly than from cultures containing (data not shown), starting from cell pellets with a wet weight of 0.2 kg, 70-80% 20-40-g of high-purity bound protein was routinely isolated in yields of 1), N-terminal sequencing and mass spectrometry analysis Peptide mapping combined with It was confirmed that

phGHr (1−246)テンプレートの部位指定突然変異誘発をオリゴヌク レオチド を用いて行ない(カーター(Carter) +等(1986) Nuclei cAcids Res、 13. 4431−4443) PhGHr (1− 240゜C241R)を作った(式中アステリスクはphGHr (1−246 )とのミスマツチを示し、下線は新しい単独のMlu1部位であり、CGT−T AGはC241R突然変異とそれにつづく停止コドンを示す(第X表A)。Oligonucleotide site-directed mutagenesis of phGHr (1-246) template leotide (Carter + et al. (1986) Nuclei cAcids Res, 13. 4431-4443) PhGHr (1- 240°C241R) (in the formula, the asterisk stands for phGHr (1-246 ), underlined is a new single Mlu1 site, and CGT-T AG indicates the C241R mutation followed by a stop codon (Table XA).

第 X 表 hGH結合たん白質構築物のアミノ末端およびカルボキシ末端配列 へ世ニー」1 たん /DNA / sil 第 X 表 (続き) Gin−^H プラスミドphGHr (1−238)をMlu1部位(第X表(A))に対す るwIII!選択(ウェルズ(Wel Is)等(1986)Phil、 Tr ans、 R,Soc、 Lond、^、317,415−423)を用いたp hGHr (1−240,C241R) テアプレートの部位指定突然変異誘発 により生成した。簡単に云うとオリゴヌクレオチド はG I n 238 (CAA )リブレント)の後に翻訳停止コドンを誘導 しかつMlul制限部位(下線)を修正した。ヘテロ二本鎖による最初のトラン スフエフシランから二本鎖DNAを回収した後、再トランスホームしてDNAシ ーケンシングの前に目的とするphGHr (1−238)プラスミドを増やし た。Table X Amino- and carboxy-terminal sequences of hGH-binding protein constructs Hesei” 1 Tan / DNA / sil Table X (continued) Gin-^H Plasmid phGHr (1-238) was inserted into the Mlu1 site (Table X (A)) RuwIII! Selection (Wel Is et al. (1986) Phil, Tr. ans, R, Soc, Lond, ^, 317, 415-423) Site-directed mutagenesis of hGHr (1-240, C241R) tear plate Generated by. Simply put, oligonucleotides induces a translation stop codon after G I n 238 (CAA) librent) and the Mlul restriction site (underlined) was corrected. First trans by heteroduplex After recovering double-stranded DNA from Sufufusilan, it is re-transformed and the DNA sequence is - Increase the target phGHr (1-238) plasmid before sequencing. Ta.

最終的にPhGHr (1−238)中にクローン化したhGH結合たん白質が cDNA変異体またはクローニングアーチファクトを生じさせるT51A突然変 異を含むことはDNAシーケンシングで確認された。それゆえA31Tリバータ ントは報告されている配列と同じである(レンゲ(Leung)等(1987)  Nature(London) 330 、 537−543゜部位5IにT hrまたはAlaを含むたん白質の精製および結合性は区別できない(データ示 さず)。Ala51結合たん白質変異体は特性が明らかになっているのでひきつ づく全ての分析用に選択された。Finally, the hGH-binding protein cloned into PhGHr (1-238) T51A mutation resulting in cDNA variants or cloning artifacts This difference was confirmed by DNA sequencing. Therefore A31T Reverter The sequence is the same as the reported sequence (Leung et al. (1987)). Nature (London) 330, 537-543°T at site 5I Purification and binding of proteins containing hr or Ala are indistinguishable (data not shown). Sazu). The characteristics of Ala51-binding protein mutants have been clarified, so selected for all analyses.

ヒト血清から単離した天然の産物と大腸菌由来の組換えhGH結合たん白質の特 異性を比較するため野生型と種々のhGH変異体のアフィニティーを測定した。Characteristics of natural products isolated from human serum and recombinant hGH-binding proteins from E. coli In order to compare the isomers, the affinities of the wild type and various hGH mutants were measured.

第X表(B) hGH結合たん白質のK d” (nM )±S、D。Table X (B) K of hGH-binding proteins (nM) ± S, D.

wt O,55±0.07 0.40+0.03 − 1.4158^ 21± 2 38±6 14±1 36±51.5R64A 12±1 22±4 11 +1 28±5 1.1E174A 0127±0.04 0.49±0.11  0.16±0.01 0.4±0.1 1.7P176A 71±7130± 2048±5120±20 1.5a、Kd値およびその標準偏差(SD)は、 野生型h G H(wt)および多くのhGH変異体を用いた競争結合分析(第 24図)により測定した。wt O,55±0.07 0.40+0.03 - 1.4158^ 21± 2 38±6 14±1 36±51.5R64A 12±1 22±4 11 +1 28±5 1.1E174A 0127±0.04 0.49±0.11 0.16±0.01 0.4±0.1 1.7P176A 71±7130± 2048±5120±20 1.5a, Kd value and its standard deviation (SD) are: Competitive binding analysis using wild-type hGH (wt) and many hGH mutants (Part 1) Figure 24).

b、 各1tGH結合たん白質に対するhGH変異体および野生型h G H( wt)の解離定数の比から計算される結合アフィニティーの減少。b, hGH mutant and wild type hGH for each 1tGH binding protein ( The decrease in binding affinity calculated from the ratio of the dissociation constants of wt).

C1所定のhGH型の2つのhGH結合たん白質の解離定数の比。C1 Ratio of dissociation constants of two hGH binding proteins for a given hGH type.

両たん白質はhGHと特定の化学量論比の複合体を形成した(第24図)、これ から分るように野生型hGHおよびその変異体のアフィニテ4−は2つの結合た ん白質間でほぼ同じであった(上述、右側欄)、11換えhGH結合たん白質は ヒト血清由来の中立たん白質と比べ非常に高いアフィニティーを有している。こ のことは、その組換えたん白質の純度および均一性を反映している。hGH結合 たん白質に対する結合能を破壊するhGHの4つのアラニン変異体に対する結合 アフィニティーの変化によって示されるように両たん白質は同じ特異性を有して いる(上述Kd(変異体) / Kd (wt)) 、 Tyr246にまで及 び結合たん白質に対するhGHのアフィニティー(Kd−0,36±0.08れ M)は実質的にG1n23Bの後で終っているものと同じであり(0,40±0 .03nM)、このことは、その分子の7個目のシスティンを含む最後の8残基 はhGHの結合に関し重要ではないことを示している。Both proteins formed a complex with hGH in a specific stoichiometry (Figure 24), which As can be seen, the affinity 4- of wild-type hGH and its mutants has two bonds. The 11-change hGH-binding protein was almost the same among proteins (above, right column). It has a very high affinity compared to neutral proteins derived from human serum. child This reflects the purity and homogeneity of the recombinant protein. hGH binding Binding to four alanine mutants of hGH that destroy its ability to bind to proteins Both proteins have the same specificity as shown by changes in affinity. (Kd (mutant) / Kd (wt)), which extends to Tyr246. The affinity of hGH for binding proteins (Kd-0.36±0.08) M) is essentially the same as that ending after G1n23B (0,40±0 .. 03nM), which means that the last eight residues of the molecule, including the seventh cysteine, indicates that it is not important for hGH binding.

実施例4 レセプターおよびモノクローナル抗体結合検定精製したhGHまたはhGH変異 体(95%以上の純度)について、実施例3の可溶性hGHレセプターへの結合 に関する検定を行った。5DS−PAGE後のコーマージ染色ゲルのレーザーデ ンシトメータスキャンニングにより精製ホルモンの濃度を定置した。これらの値 は280n−の吸光度による濃度(6□、。・1%−〇、93)とよく一致した 。解離定数(Kd )は25℃における可溶性hGHレセプターに結合する[” ’I)hGHの競合置換に関するスキャッチャード分析から計算した。この[” ’I)hGHはスペンサー(Spencer)、 S、A、等(1988) 、  J、 Bioches。Example 4 Receptor and monoclonal antibody binding assays Purified hGH or hGH mutants Binding of Example 3 to soluble hGH receptors (>95% purity) We conducted a test regarding. Laser decoding of combage-stained gel after 5DS-PAGE The concentration of purified hormone was determined by cytometer scanning. these values was in good agreement with the concentration determined by absorbance at 280n- (6□,.1%-〇, 93) . The dissociation constant (Kd) of binding to soluble hGH receptor at 25°C [” 'I) Calculated from Scatchard analysis for competitive displacement of hGH. this[" 'I) hGH is described by Spencer, S. A., et al. (1988), J, Bioches.

l且3.7862)の方法に従って調製した。3.7862).

酵素結合免疫吸着検定法(ELISA)を用い種々のセグメント置倹および残基 置換hGH変異体に対する8個のモノクローナル抗体の結合を検定した。以下の Mabを使用した。Different segment placements and residues were detected using enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). The binding of eight monoclonal antibodies to substituted hGH mutants was assayed. below Mab was used.

Mab 名 称 起源/方法 I MabA (*) 2 33.2 ハイプリチク社 3 Catt H−299−01メゾ4”)クスバイオテク社4 72.3 ハ イプリチク社 5 [atj H−299−02メゾ4”Jクスバ付チク社6 Mab 653  ’r ミニ17 ? MabD (*) 8 MabB (*) * カーボン(Carbone)、 P、 R,等(1985) J、 Ian unol。Mab name origin/method I MabA (*) 2 33.2 Hypurichiksha 3 Catt H-299-01 Mezzo 4”) Cusbiotech 4 72.3 Ha Iprichik company 5 [atj H-299-02 Mezzo 4” J with Kusuba Chikusha 6 Mab 653 'r Mini 17 ? MabD (*) 8 MabB (*) *Carbone, P, R, et al. (1985) J, Ian unol.

135.2609゜ hGHに対するウサギポリクローナル抗体をアフィニティー精製し、0.005 M炭酸ナトリウム(pH10)中最終2μg/會lの濃度、24℃、16〜20 hでマイクロプレート(Nuncプレート、インターメト社、デンマーク)をコ ーティングした。このプレートをバッファB中(50mM)リス[pH7,5]  、0.15MNaCff1,2mM EDTA、5+ag/5IBsA、0. 05%トウィーン20.0.02%アジ化ナトリウム)0.1agomlの各h GHと25℃、2時間反応させた。プレートを洗浄後バッファBで150〜0. 002nMに段階的に希釈した指示Mabとインキュベートした。2時間後プレ ートを洗浄し、ホースラディツシュパーオキシダーゼ結合抗マウス抗体で染色し て検定した。得られた値は各hGH変異体への最高結合量の半値を与えるのに必 要な各Mabの濃度を表わしている。135.2609° Rabbit polyclonal antibody against hGH was affinity purified and 0.005 Final concentration of 2 μg/l in M sodium carbonate (pH 10), 24°C, 16-20 Coat the microplate (Nunc plate, Intermet, Denmark) at h. I started. The plate was washed in buffer B (50mM) with lysate [pH 7,5]. , 0.15M NaCff1, 2mM EDTA, 5+ag/5IBsA, 0. 0.05% Tween 20.0.02% Sodium Azide) 0.1agoml each h It was reacted with GH at 25°C for 2 hours. After washing the plate, incubate with buffer B at 150-0. The indicated Mab was serially diluted to 0.002 nM. 2 hours later play cells were washed and stained with horseradish peroxidase-conjugated anti-mouse antibody. It was tested. The obtained value is necessary to give half the maximum binding amount to each hGH variant. The concentration of each Mab required is shown.

抗h’GHMabによるhGHからのhGHレセプターの競合置換は以下のよう に測定した。この検定は先に述べたように抗Gi(ウサギポリクローナル抗体を コートしたマイクロプレートにおける野生型hGHの固定化により行った。レセ プター(10nMで固定)および所定の抗hGHMab (150〜0゜002 nMの範囲で希釈)をhGHコートマイクロプレートに入れ25℃で16〜20 時間インキュベー1・し、その後未結合成分を洗浄した。結合レセプター量はh GHと該レセプターとの結合を阻害しないホースラディツシュパーオキシダーゼ に結合させた抗レセプターMabを加えることにより定量した。標準化置換値は プレート上のhGIIを飽和するのに必要なMabfi度の半値に対する該レセ プターの50%を置換するのに必要なMab1度の比から計算した。この値は各 Mabの該レセプター置換能の比較に用いた。Competitive displacement of hGH receptor from hGH by anti-h’GHMab is as follows. was measured. This assay was performed using anti-Gi (rabbit polyclonal antibody) as described above. This was done by immobilization of wild-type hGH in coated microplates. Receipt (fixed at 10 nM) and the designated anti-hGHMab (150-0°002 (diluted in nM range) into hGH-coated microplates at 25°C for 16-20 min. After incubation for 1 hour, unbound components were washed away. The amount of bound receptor is h Horseradish peroxidase that does not inhibit the binding of GH to its receptor Quantification was performed by adding an anti-receptor Mab conjugated to. The standardized replacement value is The receptor for half the Mabfi degree required to saturate hGII on the plate. Calculated from the ratio of 1 degree of Mab required to displace 50% of the protein. This value is It was used to compare the ability of Mab to replace the receptor.

実施例5 ソマトジェニックレセプター結合の活性ドメイン実施例3の可溶性ソマトジェニ ックレセプターおよび実施例4で述べたモノクローナル抗体への結合に関し、実 施例1および2で述べた17個のセグメント置換hGH変異体を検定した。ソマ トジェニックレセプターに対する結合検定の結果を第■表に示す。Example 5 Soluble Somatogenic Somatogenic Receptor Binding Active Domain Example 3 Regarding binding to the monoclonal antibody described in Example 4, The 17 segment substitution hGH variants described in Examples 1 and 2 were assayed. Soma The results of the binding assay for togenic receptors are shown in Table 2.

これから分るように結合能をほとんど破壊するセグメント置換は第4図および第 5図の領域A、 CおよびF内のものである。さらにこれらの領域をさらに小さ いセグメントにしぼり込みソマトジェニックレセプターへの結合に関係するhG H分子の活性ドメインの位置を決定した。第■表からの最も重要な結果を第4図 に示す、この図は、類似体hPRL、hPLおよびpGH由来のH僚配列の置換 による可溶性hGHレセプターへの結合における相対的減少を示した棒グラフで ある。各々アミノ酸残基12−19.54−74および164−190を含む3 つの活性ドメイン領域A、 CおよびFが同定された。これらの領域は第5図の hGH分子の3次元表示に示されている。As can be seen, segment substitutions that almost destroy binding ability are shown in Figures 4 and 4. These are the areas A, C, and F in Figure 5. Furthermore, these areas can be made even smaller. hG involved in binding to somatogenic receptors The location of the active domain of the H molecule was determined. Figure 4 shows the most important results from Table ■. This figure shows the replacement of the H sequence from the analogs hPRL, hPL and pGH. Bar graph showing the relative decrease in binding to soluble hGH receptor by be. 3 containing amino acid residues 12-19, 54-74 and 164-190, respectively. Three active domain regions A, C and F were identified. These areas are shown in Figure 5. Shown in a three-dimensional representation of an hGH molecule.

これから分るように、3つの活性ドメインA、CおよびFはhGHのアミノ酸配 列中では不連続であるけれどもhGHに関するソマトジェニンク結合部位を規定 する分子構造においては連続領域を形成している。As can be seen, the three active domains A, C and F are the amino acid sequences of hGH. Defines the somatogenic link binding site for hGH, although it is discontinuous within the column. In the molecular structure, a continuous region is formed.

実施例6 hGHエピトープマツピング 特定のセグメント置換hGH変異体に対する8種のモノクローナル抗体の結合を 第XI表に示す。Example 6 hGH epitope mapping The binding of eight monoclonal antibodies to specific segment-substituted hGH variants was determined. Shown in Table XI.

第XI表 wthGl(0,40,40,10,050,20,2G、080.1hPL( 12−25) 0.40.4 >75 >500.2 0.2 0.080.1 pGH(11−33) 0.4 >1001.50.050.2 0.2 0. 080.1hPRL(12−33) 0.4 >100 >75 >500.2  0.2 0.0B 0.1hPRL(12−19) 0.4 >12 >75  >500.2 0.2 0.080.1hPRL(22−33) 0.40. 40.10.050.2 0.2 0.0B 0.1hpL(46−52) 0 .40.40.10.050.2 0.2 θ、400.1pGH(4B−52 ) 0.40.40.10.050.2 0.2 0.080.1第 xl 表  (続き) hPL(56−64) 0.4 0.4 0.1 0.05 0.2 0.8  0.08 0.1pGH(57−73) 0.4 0.4 0.1 0.05> 200 >200 0.08 0.1hPRL(54−74) 0.4 0.4  0.1 0.05 0.2 0.6 0,08 0,1hPRL(88−95 ) >400 0.4 0.1 0.05 0.2 0.2 0.08 0.1 hPRL(97−104>>400 >12 0.1 0,05 0.2 0. 2 0.08 0.1hPL(109−112)>12 0.4 >75 15  0.2 0.2 0.08 0.1hPRL(111−129)>12 0. 4 >75 >50 0.2 0.2 0,08 0.1hPRL(126−1 36>0.4 0.4 0.1 0.05 0.2 0.2 0.08 0.1 pGII(164−190> 0.4 0.4 0.5 0.03>25 12 .5 0.20 0.4pGH(167−182) hGII (Δ32−46) 0.4 0.4 0.1 0.05 0.2 0 .2 >100>100N12A O,40,4>75 >50 0.2 0. 2 0.0g 0.1C182^ 0.4 0.4 0.1. 0.05 2. 0 0.2 0.08 0.1pGH(167−190>変異体は除いて各モノ クローナル抗体に対する結合能の破壊は著しくかつ非常に選択的である。第13 〜20図はh G Hの3次元構造内の各Mabに対するエピトープの位置を示 してる。第6図はソマトジェニックレセプターに対する結合部位に対するエピト ープを示している。Table XI wthGl(0,40,40,10,050,20,2G,080.1hPL( 12-25) 0.40.4 >75 >500.2 0.2 0.080.1 pGH(11-33) 0.4 > 1001.50.050.2 0.2 0. 080.1hPRL (12-33) 0.4 >100 >75 >500.2 0.2 0.0B 0.1hPRL (12-19) 0.4>12>75 >500.2 0.2 0.080.1hPRL (22-33) 0.40. 40.10.050.2 0.2 0.0B 0.1hpL (46-52) 0 .. 40.40.10.050.2 0.2 θ, 400.1pGH (4B-52 ) 0.40.40.10.050.2 0.2 0.080.1 Table xl (continuation) hPL (56-64) 0.4 0.4 0.1 0.05 0.2 0.8 0.08 0.1pGH (57-73) 0.4 0.4 0.1 0.05> 200>200 0.08 0.1hPRL (54-74) 0.4 0.4 0.1 0.05 0.2 0.6 0.08 0.1hPRL (88-95 )>400 0.4 0.1 0.05 0.2 0.2 0.08 0.1 hPRL (97-104>>400>12 0.1 0,05 0.2 0. 2 0.08 0.1hPL (109-112)>12 0.4>75 15 0.2 0.2 0.08 0.1hPRL (111-129)>12 0. 4>75>50 0.2 0.2 0.08 0.1hPRL (126-1 36>0.4 0.4 0.1 0.05 0.2 0.2 0.08 0.1 pGII (164-190>0.4 0.4 0.5 0.03>25 12 .. 5 0.20 0.4pGH (167-182) hGII (Δ32-46) 0.4 0.4 0.1 0.05 0.2 0 .. 2>100>100N12A O, 40, 4>75>50 0.2 0. 2 0.0g 0.1C182^ 0.4 0.4 0.1. 0.05 2. 0 0.2 0.08 0.1pGH (each monoton except 167-190> mutant) The destruction of binding capacity for clonal antibodies is significant and highly selective. 13th Figure ~20 shows the location of the epitope for each Mab within the three-dimensional structure of hGH. I'm doing it. Figure 6 shows epitopes for binding sites for somatogenic receptors. It shows a loop.

たとえばhPRL (88−95)、hl’RL (97−104)。For example, hPRL (88-95), hl'RL (97-104).

hPL (109−112)およびhPRL、(111−129)変異体はMa blに結合しないが、それらの領域以外の他のセグメント置換hGHは野生型h  G Hと同様の効率で結合した。Mab2゜3、 4. 5iiよσGへの結 合は一次配列の不連続であるが、ホルモン3次元構造においては近接している領 域の突然変異により阻害された(第6図および第14〜19図参照)、これと対 照的にMabl、7および8は第13図、第19図および第20図に示したよう に連続的配列で規定される突然変異により阻害された。さらに所定のモノクロー ナル抗体への結合を阻害する領域を、特定のセグメント置換hGH8i域のサブ ドメインへの細分化または特定のMabにすでに結合した共通の置換を有する変 異体の分析により解析した。たとえばpGH(11−33)はMab4への強固 な結合を維持しているがhPRL (12−33)は結合能を失っていた。した がって、hPRL (12−33)変異体における破壊的突然変異はpGH(1 1−33)では変異していない残基:N12.Li2.R16,D26およびR 30に限定し得る。さらにhPRL (12−19)変異体は結合能を失ったが hPRL(22−23)は失なわなかったことから(第16図参照)、これはN 12.L12およびR16に限定される。N12H突然変異がpGH(11−3 3)とは共通しない変異であることからこれでMab4への結合の阻害を説明し 得る。このことをAsn−12のアラニン置換でテストした。N12A残基置換 hGH変異体へのMab3またはMab4の結合は100倍以上も減少したが他 のMabへの結合は影響を受けなかった。hPL (109-112) and hPRL, (111-129) mutants are Ma Other segment substituted hGHs that do not bind to bl but outside those regions are wild-type hGH It bound with similar efficiency to GH. Mab2゜3, 4. 5ii and the conclusion to σG This is a discontinuity in the primary sequence, but in the three-dimensional structure of the hormone, there are regions that are close to each other. (see Figure 6 and Figures 14-19). In contrast, Mabl, 7 and 8 are as shown in Figures 13, 19 and 20. was inhibited by mutations defined in contiguous sequences. In addition, a predetermined monochrome The region that inhibits binding to the null antibody is created by substituting a specific segment of the hGH8i region. subdivision into domains or variants with common substitutions already bound to a particular Mab. This was analyzed by variant analysis. For example, pGH(11-33) has a strong binding to Mab4. hPRL (12-33) had lost its binding ability. did Therefore, the disruptive mutation in the hPRL (12-33) mutant Residues not mutated in 1-33): N12. Li2. R16, D26 and R may be limited to 30. Furthermore, the hPRL (12-19) mutant lost its binding ability; Since hPRL(22-23) was not lost (see Figure 16), this is N. 12. Limited to L12 and R16. The N12H mutation causes pGH (11-3 3), this mutation explains the inhibition of binding to Mab4. obtain. This was tested with an alanine substitution at Asn-12. N12A residue substitution Binding of Mab3 or Mab4 to hGH mutants was reduced by more than 100-fold, but other Binding to Mab was not affected.

このセントのhGHjij異体を用いることにより、8個のMabのほとんどの 結合が共通セットの突然変異により阻害されたとしてもこれらのMab全てのエ ピトープを解明し得る。たとえばhPRL(12−19)はMab2.3および 4への結合を示さないが、他の変異体はこれらのMabが種々の構造を認識する ことを示した。By using this cent hGHjij variant, most of the eight Mab The effects of all these Mabs even if binding is inhibited by a common set of mutations. Pitope can be elucidated. For example, hPRL(12-19) is associated with Mab2.3 and 4, but other mutants show that these Mabs recognize different structures. It was shown that

特にMab2および3はpGH(11−33)により阻害されるがMab4は影 響を受けなかった。Mab3および4の結合はhPL(12−25)により阻害 されたがMab2への結合は影響を受けなかった、このように8個の抗体は重複 するが完全に重ならないエピトープを有する。結合を乱す突然変異はヘリックス およびループの両方に存在し、かつ常にホルモン構造において近接している。In particular, Mab2 and 3 are inhibited by pGH(11-33), but Mab4 is unaffected. It didn't resonate. Binding of Mab3 and 4 is inhibited by hPL(12-25) binding to Mab2 was not affected, thus the eight antibodies overlapped. However, they have epitopes that do not overlap completely. Mutations that disrupt binding are helical and loops and are always close in the hormone structure.

合せて考えてみると、8個のMabセットのエピトープはこのホルモンのほとん どをカバーする。しかしなおMabが結合しない領域がある。たとえば20個の 変異体のうちの3個はテストしたMab(hPRL(2233)、pGH(48 52)およびhPRL (126−136))のいずれに対する結合もを意に乱 さなかった。Taken together, most of the epitopes in the eight Mab sets are for this hormone. to cover. However, there are still regions where Mab does not bind. For example, 20 Three of the mutants were tested Mab (hPRL (2233), pGH (48 52) and hPRL (126-136)). I didn't.

抗体エピトープとレセプター結合部位には有意な差がある。第1に阻害的突然変 異により規定されるパンチはどのMabに関してよりもレセプターに関するもの の方が大きい、第2の差はレセプターがMabよりもホルモンの阻害的置換に対 しより耐性が強い。There are significant differences between antibody epitopes and receptor binding sites. First, inhibitory mutations The punch defined by the difference is more about the receptor than about any Mab. The second difference is that the receptor is more sensitive to inhibitory displacement of the hormone than the Mab. It is more resistant.

これはどの変異体のレセプターへの結合に関してもその最大の減少は約70倍で あるがほとんど全ての抗体にはN12Aなどの単一置換の結果の場合のように1 000倍の結合の減少をひき起こす少なくとも1つの変異体がある。This means that the maximum decrease in binding of any mutant to the receptor is approximately 70 times. However, almost all antibodies contain 1 as is the result of a single substitution such as N12A. There is at least one variant that causes a 1,000-fold decrease in binding.

実施例7 Mabおよび5hGHrの競合的結合 レセプター結合を乱す多くの変異体は1つ以上のMabの結合も乱す、それゆえ 、hGHに対するhGHレセプターの結合を阻害する8個のMabの各々の能力 を評価した。この検定の結果を第XI夏表に示す。Example 7 Competitive binding of Mab and 5hGHr Many mutants that disrupt receptor binding also disrupt binding of one or more Mab, thus , the ability of each of the eight Mabs to inhibit hGH receptor binding to hGH. was evaluated. The results of this test are shown in the XI Summer Table.

第Xl1表 1 0.4 >150 >375 2 0.4 0.8 2 3 0.1 150 1500 4 0.05 150 3000 5 0.2 0.2 1 6 0.2 0.2 1 7 0.08 0.4 5 8 0.1 >150° >1500 (*)Mab8の結合はhGHへのレセプターの結合をわずかに促進するようで ある。Table Xl1 1 0.4 > 150 > 375 2 0.4 0.8 2 3 0.1 150 1500 4 0.05 150 3000 5 0.2 0.2 1 6 0.2 0.2 1 7 0.08 0.4 5 8 0.1 >150° >1500 (*) Mab8 binding appears to slightly promote receptor binding to hGH. be.

+ hGHの各Mabの結合に関する第X表からのデータ。+ Data from Table X regarding the binding of each Mab of hGH.

表から分るようにMab5および6はhGHレセプターの結合を阻害する上で最 も効率がよい、このことはそれらのMabがレセプターに対する決定基と密接に 重復する残基54−74までのレープおよびヘリックス4内に存在する抗原決定 基を有することによる(第5図、第6図、第17図および第18図参照)、Ma b2は次に競合的な抗体であり、かつレセプターと共通する阻害的突然変異を共 有する(hPRL (12−19))、これに対しMab3および4はMab2 に比べおおよそ1000倍競争力が小さいがそれらはまたヘリックス1中にレセ プターと重復する阻害的突然変異を共有している。As can be seen from the table, Mab 5 and 6 are the most effective in inhibiting hGH receptor binding. are also efficient, indicating that these MAbs are in close contact with the determinants for the receptor. Determination of antigens present within repeating residues 54-74 and helix 4 By having a group (see FIGS. 5, 6, 17 and 18), Ma b2 is then a competitive antibody and shares a common inhibitory mutation with the receptor. (hPRL (12-19)), whereas Mab3 and 4 have Mab2 Although they are roughly 1000 times less competitive than It shares a recurrent inhibitory mutation with the protein.

第15図および第16図参照、Mab3および4を乱すヘリックスl中の突然変 異がMab2またはレセプターへの結合を乱す残基と異な第 XIV 表 (続 き) +58A 5.6 17.0 P59A O,651,9 T60^ 肛 f’61^ NB 562A O,952,8 N63^ 1.12 3.3 R64^ 7.11 21.0 [165八 O,200,6 E66A 0.71 2.1 T67A NB (168A 18 5.2 069^ 0.3] 0.9 に70^ 0.82 2.4 S71A 0.68 2.0 N72^ NE L73A O,240,70 [!74A NE 第x■表 hGH中の部位16’l−191のアミノ酸スキャンニング変異体 K、(nM ) Kd変異体/ K a IITWT 0.34 1 R167^ 0.26 0.75 KI68A O,371,1 D169A NU 第 XrV 表 (続き) M170A N11i 口171A 2.4 7.1 に172^ 4.6 14 V173A Nl! [+174A O,0750,22 T175^ NB T175S 5.9 16 P176^ 5.4 16 L177^ NE −+ R178A NE R178N ]、 4 4.2 1179^ 0.92 2.7 V180A 0.34 1.0 0181A 0.54 1.6 C182A 1.9 5.7 R183A O,712,1 S184A O,310,90 V185A 1.5 t 5 8186八 〇、 27 0.80 6187八 〇、 61 1.8 3188^ 0.24 0.7 C189^ NU G190^ Nl! R191A 0820 0.60 アミノ末端残基位置の不明確さのためアラニン置換は残基2−19を含むように 行った(アブデルーメギド(Abdel−Meguid)、S、 S、等(19 87) Proc、 Natl、^cad、 Sci、 USA 84.643 4)。See Figures 15 and 16, mutations in helix l that disrupt Mab 3 and 4. Residues that disrupt binding to Mab2 or receptors Table XIV (continued) tree) +58A 5.6 17.0 P59A O,651,9 T60^ Anal f’61^ NB 562A O,952,8 N63^ 1.12 3.3 R64^ 7.11 21.0 [1658 O,200,6 E66A 0.71 2.1 T67A NB (168A 18 5.2 069^ 0.3] 0.9 70^ 0.82 2.4 S71A 0.68 2.0 N72^ NE L73A O,240,70 [! 74A NE Table x ■ Amino acid scanning variant K of site 16'l-191 in hGH (nM ) Kd variant/Ka IITWT 0.34 1 R167^ 0.26 0.75 KI68A O,371,1 D169A NU Table XrV (continued) M170A N11i Mouth 171A 2.4 7.1 172^ 4.6 14 V173A Nl! [+174A O,0750,22 T175^ NB T175S 5.9 16 P176^ 5.4 16 L177^ NE -+ R178A NE R178N], 4 4.2 1179^ 0.92 2.7 V180A 0.34 1.0 0181A 0.54 1.6 C182A 1.9 5.7 R183A O,712,1 S184A O,310,90 V185A 1.5 t 5 8186 80, 27 0.80 6187 80, 61 1.8 3188^ 0.24 0.7 C189^ NU G190^ Nl! R191A 0820 0.60 Alanine substitutions include residues 2-19 due to ambiguity in the amino-terminal residue position. (Abdel-Meguid, S., et al. (1999)) 87) Proc, Natl, ^cad, Sci, USA 84.643 4).

実際に結合のもっとも著しい減少はFIOA(6倍)でつづいてヘリックスlの N末端の残基4−6のアラニン置換で起こった(第21図参照)、結合に関して 実質的により大きい効果(20倍以上)は残基54〜74のループおよびカルボ キシ末端配列167−191内の特異的アラニン置換で起った。いくつかのアラ ニン変異体の結合は4.5倍に増加した。最も劇的な例は多くの破壊的アラニン 突然変異の中間に位置するR174Aであった。In fact, the most significant decrease in binding was in FIOA (6-fold) followed by helix l. With regard to binding, which occurred with an alanine substitution of residues 4-6 at the N-terminus (see Figure 21), Substantially larger effects (more than 20 times) were observed in the loop and carboxylate residues 54-74. A specific alanine substitution within the x-terminal sequence 167-191 occurred. some ara Binding of the nin mutant was increased 4.5-fold. The most dramatic example is the destructive alanine It was R174A, which is located in the middle of the mutations.

第4図、第7図および第21図参照。See FIGS. 4, 7 and 21.

はとんどの破壊的アラニン置換はFIOからR64および0171からv185 に広がる約25人角のバッチをホルモン上に形成する(第21図参照)。さらに これらの側鎖はその分子の同じ方向を向いているようである。たとえばヘリック ス4に関する結合に最も影響する全てのアラニン変異体(r)171A、に17 2A。The most destructive alanine substitutions are FIO to R64 and 0171 to v185. Form a batch of approximately 25 human squares on the hormone (see Figure 21). moreover These side chains appear to be oriented in the same direction on the molecule. For example, Herrick All alanine mutants (r)171A, which most affect binding with respect to 2A.

R174A、R176A、+179A、C182AおよびR1B3A)はこのヘ リックスの3回半に限られまたそれらの側鎖はこのヘリ7クスの同じ面から突き 出ている(第21図参照)・。R174A, R176A, +179A, C182A and R1B3A) are It is limited to three and a half times of helix, and those side chains protrude from the same side of this helix. It is out (see Figure 21).

このモデルに基づいて、T175およびR17Bは、第21図で示されているよ うに中央位置を占めていることから結合に関与していることが予想される。Based on this model, T175 and R17B are Since it occupies a central position in the sea urchin, it is expected to be involved in binding.

Tl 75A変異体は振とうフラスコ中検定するのに十分な収率で発現されない けれども、より保存的変異体(T175S)であった、したがってTl 753 変異体はレセプター結合が16倍減少した。同様に、R178Aはあまり発現さ れないにもかかわらすR178[は分析可能な収量で発現した。R178Nは結 合アフィニティが4倍以上減少した。Tl75A mutant is not expressed in sufficient yield to assay in shake flasks However, it was a more conservative variant (T175S), thus Tl753 The mutant had a 16-fold reduction in receptor binding. Similarly, R178A is less expressed. Although not present, R178 was expressed in analyzable yields. R178N is The binding affinity decreased by more than 4 times.

カルボキシ末端における次に破壊的変異体はV185Aであった。■185Δは ヘリックス4の外にあるけれども、このモデルによりヘリックス4内の破壊的突 然変異と同じ方向を向いていることが予想される。これに対し結合パッチ外のア ラニン突然変異またはその中にあり上述のものと反対を向いているアラニン突然 変異(R167A、に168A、V180A、C181A、5184A、R18 6A、5188A)は一般にレセプター結合に関して影響しないか、またはほと んど影響しない。The next disruptive mutant at the carboxy terminus was V185A. ■185Δ is Although outside of helix 4, this model allows for destructive projections within helix 4. It is expected that this will be in the same direction as the natural mutation. In contrast, Lanine mutations or alanine mutations therein pointing opposite to those mentioned above Mutations (R167A, 168A, V180A, C181A, 5184A, R18 6A, 5188A) generally have no or little effect on receptor binding. It has no effect.

ヘリックス1におけるアラニン変異体は並みの効果しかもたないがこれにも同様 の分析を行った。このヘリックス内でもっとも結合を破壊するアラニン置換はこ のヘリックスの同じ面に存在する残基6,10および14のものであった。もっ とも小さい破壊的アラニン突然変異(L9A、N12AおよびL15A)ヘリッ クス1の反対の面に存在する。さらにこのことはhGHに対する結合をレセプタ ーと競合しない抗hGHMab3および4の両方がAsn−12に結合するとい う事実により確認される。wxvi表参照。Alanine mutants in helix 1 have only modest effects, but this also We conducted an analysis of The most bond-disrupting alanine substitution within this helix is of residues 6, 10 and 14, which are on the same side of the helix. More Both small disruptive alanine mutations (L9A, N12A and L15A) helical It exists on the opposite side of Kusu 1. Furthermore, this suggests that binding to hGH is Both anti-hGHMabs 3 and 4 bind to Asn-12, which does not compete with This is confirmed by the fact that See wxvi table.

第 xvi 表 8種の抗hGHモノクローナル抗体(Mab)に対するhGHおよびアラニン変 異体の結合 ab ホルモン 1234 567 8 hGHO,40,40,10,050,20,20,0B 0.IPIG^ 0 .4 0.4 0.1 0.05 0.2 0.2 0.08 0.lNl2^  0.4 0.4 >75 >50 0.2 0.2 0.0B 0.1158 ^ 0.4 0.4 0.1 0.05 0.2 0.2 0.0B 0.1R 64^ 0.4 0.4 0.1 0.05 0.2 1.6 0.08 G、 IC68^ 0.4 0.4 0.1 0.05 0.2 0.2 0.0B  0.1筐168A O,40,40,10,050,20,20,080,10 171^ 0.4 0.4 0.1 0.05 0.2 0.2 0.08 0 .lK172A O,40,40,10,050,20,20,080,1!1 74^ 0.4 0.4 0.1 0.05 0.2 0.2 0.08 0. IF176A O,40,40,10,050,20,20,0B 0.IC1 82^ 0.4 0.4 0.1 0.05 2.0 0.2 0.0B 0. IC182^ O,40,40,10,050,20,20,0B 0.154 −74ループ内の側鎖の相対的位置はそれらがヘリックス1および4内の側鎖の ようには固定し得ない、しかし偶数残基の突然変異は奇数残基に比べ結合を大き く阻害するという結合において著しい周期性がある。特にこのことはこの領域の 最初の部分によくあてはまり(54−59)かつ偶数残基はレセプターの方に突 き出ておりかつ奇数残基は反対を向いているという構造を反映している。Table xvi hGH and alanine modification for 8 anti-hGH monoclonal antibodies (Mab) combination of variants ab Hormone 1234 567 8 hGHO, 40, 40, 10,050, 20, 20, 0B 0. IPIG^ 0 .. 4 0.4 0.1 0.05 0.2 0.2 0.08 0. lNl2^ 0.4 0.4 >75 >50 0.2 0.2 0.0B 0.1158 ^ 0.4 0.4 0.1 0.05 0.2 0.2 0.0B 0.1R 64^ 0.4 0.4 0.1 0.05 0.2 1.6 0.08 G, IC68^ 0.4 0.4 0.1 0.05 0.2 0.2 0.0B  0.1 housing 168A O, 40, 40, 10,050, 20, 20, 080, 10 171^ 0.4 0.4 0.1 0.05 0.2 0.2 0.08 0 .. lK172A O,40,40,10,050,20,20,080,1!1 74^ 0.4 0.4 0.1 0.05 0.2 0.2 0.08 0. IF176A O,40,40,10,050,20,20,0B 0. IC1 82^ 0.4 0.4 0.1 0.05 2.0 0.2 0.0B 0. IC182^ O, 40, 40, 10,050, 20, 20, 0B 0.154 The relative positions of the side chains within the -74 loop are such that they are of the side chains within helices 1 and 4. However, mutations in even-numbered residues result in greater binding than odd-numbered residues. There is a remarkable periodicity in the binding that is inhibited. This is especially true in this area. The first part fits well (54-59) and even-numbered residues project toward the receptor. This reflects the structure in which the odd-numbered residues are exposed and facing in opposite directions.

実施例9 アラニン置換hGH変異体の構造完全性および結合エネルギーいくつかの証拠は レセプター結合を乱すアラニン置換は分子の構造をゆがめることによりそれを起 こすのではないことを示している。第1に8種のMabはhGHに関して同様レ セプターへの結合の破壊を起こすほとんどすべてのアラニン変異体と反応する。Example 9 Some evidence suggests that the structural integrity and binding energies of alanine-substituted hGH mutants Alanine substitutions that disrupt receptor binding do so by distorting the structure of the molecule. This shows that it is not rubbing. First, the eight Mabs have similar levels of hGH. Reacts with almost all alanine mutants that cause disruption of binding to the receptor.

先の第X■表参照。See Table X■ above.

例外は各々抗hGHMab6および5への結合を選択的に破壊するR64Aおよ びC182Aである。これら2つのMabは以前にhGHへの結合に関しソマト ジェニックレセプターと競合することが示された。さらにレセプター結合に影響 しない2つのアラニン変異体を作った。1つは2つのMabの結合に影響しくN 12^)、もう1つはMabのいずれにも影響しない(K168A)、このデー タはMabもしくはレセプターへの結合が変異体構造の非常に局所的なゆらぎに より破壊されることを示している。さらに全てのhGH変異体の連票外円二色ス ペクトルは野生型hGHと実質的に同じであった。The exceptions are R64A and R64A, which selectively abolish binding to anti-hGHMabs 6 and 5, respectively. and C182A. These two Mabs have previously been shown to be somatotropic for binding to hGH. It was shown to compete with the genetic receptor. Further affects receptor binding We created two alanine mutants that did not. One is N which affects the binding of two Mab. 12^), the other does not affect any of the Mab (K168A), this data binding to the Mab or receptor is due to very local fluctuations in the mutant structure. It shows that it will be more destroyed. In addition, all hGH mutants have a circular dichroism pattern. The spectrum was virtually identical to wild type hGH.

振とうフラスコ中、アラニン変異体の約20%(DIIA、T60A、R61A 、T67A、N72A、R74A、D169A。Approximately 20% of the alanine variants (DIIA, T60A, R61A , T67A, N72A, R74A, D169A.

M170A、V173A、T175A、LL77A、に178A。M170A, V173A, T175A, LL77A, and 178A.

C189A、G190A)は単離および分離するのに十分なレベルで分泌されな かった。このような変異体をコードする遺伝子は同じベクターで発現され、かつ その発現は特定のアラニンコドンとは独立しているので定常的発現レベルの変化 は、おそらく分泌レベルの差および、またはhGH変異体のたん白質分解を反映 したものである。ヘリックス4における非発現性アラニン変異体のいくつかはヘ リックスの疎水性側面を白で示した第21図に示されている疎水性面上に存在す る(MI7OA、V173AおよびL177A)。しかしいくつかのアラニン置 換がヘリックス1(L6A、L9AおよびFIOA)およびヘリックス4 (F 176AおよびV180A)の疎水性面内で容認されていることからこのことは 一般的な効果ではない。C189A, G190A) are not secreted at sufficient levels to be isolated and separated. won. Genes encoding such variants are expressed in the same vector and Its expression is independent of specific alanine codons, so there are constant changes in expression levels. probably reflects differences in secretion levels and/or proteolysis of hGH variants. This is what I did. Some of the non-expressing alanine mutants in helix 4 are The hydrophobic side of the lix is shown in Figure 21, where the hydrophobic side is shown in white. (MI7OA, V173A and L177A). But some alanine placement The changes occur in helix 1 (L6A, L9A and FIOA) and helix 4 (F This is because it is accepted within the hydrophobic plane of 176A and V180A). It's not a general effect.

さらにhGH変異体の発現の減少は荷電または中性アミノ酸がアラニンとI!換 したときにしばしば観察される(DlIA、T60A、T67A、N72A、R 74A、D169A、T175A。Furthermore, decreased expression of hGH mutants indicates that charged or neutral amino acids are alanine and I! exchange (DlIA, T60A, T67A, N72A, R 74A, D169A, T175A.

R178A)。水素結合基をその部位に保存するT175SおよびR178Nの ような突然変異はたとえあったとしても野生型よりも低いレベルで発現される。R178A). T175S and R178N that preserve the hydrogen bonding group at that site. Such mutations, if any, are expressed at lower levels than the wild type.

非発現性のC189A変異体はカルボキシ末端スルフィドを破壊し、かつその相 対物(CI82A)も野生型よりもはるかに低いレベルで発現する。他のいくつ かの非発現性アラニン変異体(T60A、T61AおよびT67A)はループ構 造内に存在する。したがって低レベル発現または非発現は多くの構造効果に由来 するが単一構造的または単一機能的置換によって回避し得る。The nonexpressing C189A mutant destroys the carboxy-terminal sulfide and its phase The counterpart (CI82A) is also expressed at much lower levels than wild type. how many others The non-expressing alanine mutants (T60A, T61A and T67A) have a loop structure. Exists within the structure. Therefore, low level expression or non-expression results from many structural effects. However, it can be avoided by single structural or single functional substitutions.

結合に10倍以上の効果を示ず置換(158A、R64A。Substitutions (158A, R64A) that showed no more than 10-fold effect on binding.

K172A、T175S1F176S、F176A)は直接結合に関与している ようである。天然に存在する(ファーシュド87;マリバー(Malivor) 、 R,等(1973) J、 Mo1. Bio+。K172A, T175S1F176S, F176A) are involved in direct binding. It seems so. Naturally occurring (Farshed 87; Malivor) , R, et al. (1973) J, Mo1. Bio+.

225;ブライアン(Bryan)、 p、等(1986) Proc、 Na tl。225; Bryan, p., et al. (1986) Proc, Na tl.

^cad、 Sci、 USA−83,3743;ウェルズ(Hells)、  J、^9等2222 iグラフ(Graf)、 t、、等(1988) Pro c、 Natl、^cad。^cad, Sci, USA-83, 3743; Hells, J, ^9 etc. 2222 i-Graph (Graf), t, etc. (1988) Pro c, Natl, ^cad.

Sci、 USA 85. 4961)水素結合または塩橋の強さは微環境に依 存して1〜5 Kcal/sol の範囲に広く分布している。 hGHに関す る結合自由エネルギーの減少はK56.C68,DI71゜K172およびR6 4の各アラニン置換に対し0.8.1.0.1.2.1.6および1.8 Kc al/mol (ΔΔG結合−+R,InKd (変異体) /Kd (wt) )であった、疎水性側鎖のたん白質中への埋没のエネルギーはエタノール中への 転移の自由エネルギーに対応する傾向がある(エステル(Estell)、 D 、^9等(1986) 5cience233.659;ノザキ(Nozaki )、 Y、等(1980)’疎水性効果” (ウィリー版、N、Y、4〜21頁 )。Sci, USA 85. 4961) The strength of hydrogen bonds or salt bridges depends on the microenvironment. It is widely distributed in the range of 1 to 5 Kcal/sol. Regarding hGH The decrease in binding free energy due to K56. C68, DI71°K172 and R6 0.8.1.0.1.2.1.6 and 1.8 Kc for each alanine substitution of 4 al/mol (ΔΔG binding-+R, InKd (mutant)/Kd (wt) ), the energy of burying the hydrophobic side chain in the protein is the same as that in ethanol. tends to correspond to the free energy of transition (Estell, D , ^9 etc. (1986) 5science233.659; Nozaki ), Y, et al. (1980) 'Hydrophobic effect' (Willey edition, N, Y, pp. 4-21 ).

したがってF175A、FIOA、R54A、158AおよびV185A+7) 結合自由エネルギーの減少は各々1.6.1.0.0.9.1.7および0.9  Kcal/molであった。これらの値はPhe+ 夏1eまたはVatから Alaへの置換における疎水性自由エネルギーの予想値、各々2.0.2.4お よびl、 Q 1((al/solよりもわずかに小さい、この分析により、T 175S変異体の効果(ΔΔG結合−1、6Kcal/mol )はガンマメチ ル基の損失に期待される効果(ΔΔG疎水性= 0.7 Kcal/mol ) よりも大きい、hGHとそのソマトジェニックレセプターとの分子接触の性質を 十分把握するためには直接的構造の情報が必要である。しかし、これらアラニン 変異体の結合エネルギーはそれらが全く別のシステムにおける接触残基について 行った以前の測定の範囲内にあることを示している。事実、レセプター結合に最 も破壊的であるC 182 A、を除いたアラニン置換変異体の結合自由エネル ギーの総和は(−13,2Kcal/■ol) 、hGHとそのレセプター間の 緩結合自由エネルギーと一敗している( −13Kcal/5ol) 。Therefore F175A, FIOA, R54A, 158A and V185A+7) The decrease in binding free energy is 1.6.1.0.0.9.1.7 and 0.9 respectively It was Kcal/mol. These values are from Phe+ Summer 1e or Vat Expected values of hydrophobic free energy for substitution with Ala, 2.0.2.4 and 2.0.2.4 respectively. and l, Q1 ((slightly smaller than al/sol, this analysis shows that T The effect of the 175S mutant (ΔΔG binding-1, 6 Kcal/mol) is Effect expected from loss of group (ΔΔG hydrophobicity = 0.7 Kcal/mol) The nature of the molecular contact between hGH and its somatogenic receptor is greater than Direct structural information is necessary for a thorough understanding. However, these alanine The binding energies of the mutants are the same as those for contacting residues in completely different systems. It shows that it is within the range of previous measurements taken. In fact, the best for receptor binding. Binding free energy of alanine substitution mutants excluding C182A, which is also destructive The total amount of energy is (-13.2Kcal/■ol) between hGH and its receptor. It is inferior to the loose binding free energy (-13Kcal/5ol).

実施例10 hGH変異体の抗hGHポリクローナルとの反応性hGH変異体hPRL (2 2−23)、E174AおよびhPRL (88−95>をラットの体重検定で テストした。この検定の結果を第22図に示す、これから分るようにhPRL( 22−33)以外の変異体は生育約14日後減少能を有している。成長のレベル ダウンは生物学的効果を中和する種々の成長ホルモンに対する抗体の発現に寄因 する。hPRL (22−33)変異体が成長しつづけたという事実はそれが野 生型hGHまたは使用した他の変異体と同じ免疫原性をもたないことを示してい る。Example 10 Reactivity of hGH mutant with anti-hGH polyclonal hGH mutant hPRL (2 2-23), E174A and hPRL (88-95>) in a rat body weight assay. Tested. The results of this test are shown in Figure 22, and it can be seen that hPRL ( Mutants other than 22-33) have a decreasing ability after about 14 days of growth. level of growth down is due to the expression of antibodies against various growth hormones that neutralize the biological effects do. The fact that the hPRL (22-33) mutant continued to grow indicates that it demonstrated that it does not have the same immunogenicity as native hGH or other variants used. Ru.

hGHに対する種々のhGH変異体の反応性をポリクローナル抗体を含むヒトお よびマウスの血清と比較した結果を第XνII表に示す。The reactivity of various hGH mutants to hGH was evaluated using human and polyclonal antibodies. Table XvII shows the results of comparison with serum from mice and mice.

第 XVII 表 hGH変異体への血清抗hGH抗体の結合部 XVII 表 (続き) 表から分るように残基22〜33の領域内に置換を含む変異体は野生型hGHに 対し各ヒトおよびマウス抗血清との結合活性が実質的に減少しているか、または ある場合には活性をもたない。Table XVII Binding site of serum anti-hGH antibodies to hGH variants Table XVII (continued) As can be seen from the table, mutants containing substitutions within the region of residues 22-33 differ from wild-type hGH. has substantially decreased binding activity with each human and mouse antiserum, or In some cases, it has no activity.

変異体pGH5?−73を除いて、他の領域の置換を含む変異体は有意な反応性 の減少を示さない、残基11および33の間のセグメント置換変異体はソマトジ ェニックレセプターへの結合能を維持しているので、このような変異体はソマト ジェネシスの推進能は維持しているが他の性質、この場合抗hGHポリクローナ ル抗体への反応性を変化させた変異体の生成を示している。Mutant pGH5? Except for −73, mutants containing substitutions in other regions showed significant reactivity. Segment substitution mutants between residues 11 and 33 that do not show a decrease in somatodi These mutants are somatotropic because they retain the ability to bind to genetic receptors. Genesis maintains propulsion but has other properties, in this case anti-hGH polyclonal This shows the generation of mutants with altered reactivity to the antibody.

実施例1I Kdと能力の関係 特定のhGH変異体のKd(変異体) /Kd (野生型)の比とラット体重検 定におけるこれら変異体の能力のセミログプロットを第23図に示す、これから 分るように線型関係の存在はソマトジェニックレセプターへの結合アフィニティ ーの減少は能力の減少を示している。Example 1I Relationship between Kd and ability Kd (mutant)/Kd (wild type) ratio of specific hGH mutants and rat body weight test A semilog plot of the performance of these mutants in the test is shown in Figure 23, from which As can be seen, the existence of a linear relationship indicates binding affinity to somatogenic receptors. A decrease in - indicates a decrease in capacity.

図から分るように、hGH変異体E174Aはソマトジェニックレセプターに関 し野生型hGHよりも高い結合アフィニティーを有している。また、この能力は 野生型hGHよりも約12%大きい。As can be seen, hGH mutant E174A is associated with somatogenic receptors. It has a higher binding affinity than wild-type hGH. Also, this ability Approximately 12% larger than wild type hGH.

さらに変異体pPRL (94−104)は基本的に野生型と同じ結合定数を有 しているが能力は約2.7倍大きい。Furthermore, the mutant pPRL (94-104) has basically the same binding constant as the wild type. However, the capacity is about 2.7 times greater.

実施例12 プロラクチンレセプター結合に関するhGHの活性ドメインヒト成長ホルモン( hGH)は線型成長、泌乳、窒素遅延、糖尿病誘発性およびインシュリン様効果 およびマクロファージ活性化など多くの生理効果を示す。闘、に、チョウラ ( Chawla)、 J、 S。Example 12 The active domain of hGH for prolactin receptor binding Human Growth Hormone ( hGH) has linear growth, lactation, nitrogen retardation, diabetic and insulin-like effects. It exhibits many physiological effects, including macrophage activation. Battle, Ni, Chaura ( Chawla), J, S.

バークス (Parks)および口、ラドマン(Rudsan)、^nnu、  1lev。Parks and Mouth, Rudsan, ^nnu, 1lev.

Med、34.519−547 (1983) ; ロ、 G、 P、イサクソ ン(Isaksson)、等(1985) 、 Annu、 Rev、 Phy siol、 47゜483−499 ;c、に、エドワーズ(Edwards) 等(1988)Science 239 、 769−771゜これらの効果は 各々hGHと特異的細胞レセプターとの相互作用で始まる。J、 P、 /1イ ス(HLIghs) 等 (1985) Ainu、Rev、 Physiol 、 4どj、469−482゜これまでのh G Hと結合する生成物を作るク ローン化遺伝子の肝臓のhGHレセプター(A、 If、レンゲ(Leung) 、等(1987) Nature (oンドン)330,537−543)およ び乳腺のヒトプロラクチン(hPRL)レセプター(J、 M、ブーチン(Bo utin)等、(1988) Ce1153.’ 69−77)のみであった。Med, 34.519-547 (1983); L., G., P., Isaxo. Isaksson, et al. (1985), Annu, Rev, Phy siol, 47°483-499; c, Edwards (1988) Science 239, 769-771゜These effects are Each begins with the interaction of hGH with a specific cellular receptor. J, P, /1i HLIghs et al. (1985) Ainu, Rev, Physiol , 4 Doj, 469-482゜Creating a product that combines with hGH Leung gene liver hGH receptor (A, If, Leung) (1987) Nature (ondon) 330, 537-543) and Human prolactin (hPRL) receptor (J, M, Boutin (Bo (1988) Ce1153. ’69-77).

hPRLレセプターへのhGHのレセプター1スピルオーバー”は高レベルのh  G Hを生産する先端巨大症が、通常レベルのhPRLを有するにもかかわら ず過プロラクチン症となる場合(D臨床的rll候である(J、 E、 7ラド キ7 (Pradkin)等(1989)NewBngl、 J、 Med、3 20. 640−644> 、しかしhGHと結合する他のレセプターが存在し 、これらには胎盤ラクトゲン(PL)tzセプター(M、フリーマーク (Fr eemark)等(1987)Bndocr inology)120.186 5−1872)、これらのレセプターに関するhGH上の結合部位が同一のもの であるかどうか、またはどのレセプター(レセプター群)が薬学効果を担ってい るかは分っていなかった。これらの問題を解くためにhGHおよびhPRLレセ プター結合部位の位置決めがなされた。得られた結果はこれらのレセプター結合 部位は重複しているが、同一のものではないことを示している。このことはh  G Hのレセプター特異的変異体の合理的設計を可能にする。Receptor 1 spillover of hGH to hPRL receptors is associated with high levels of h Although GH-producing acromegaly patients have normal levels of hPRL, If hyperprolactinosis occurs (D clinical rll syndrome (J, E, 7 rad) Ki7 (Pradkin) et al. (1989) NewBngl, J, Med, 3 20. 640-644>, but there are other receptors that bind hGH. , these include placental lactogen (PL) tz receptor (M, free mark (Fr (eemark) et al. (1987) Bndocr inology) 120.186 5-1872), the binding site on hGH for these receptors is the same or which receptor (receptor group) is responsible for the pharmaceutical effect. Ruka didn't know. To solve these problems, hGH and hPRL receptors The protein binding site was located. The results obtained indicate that these receptor binding This shows that although the parts overlap, they are not the same. This is h Enables rational design of receptor-specific mutants of GH.

hGHおよびhPRLレセプターには32%の配列ホモロジーをもつ細胞外ホモ ロジー結合ドメイン、単一のトランスメンブレンドメインおよび配列も長さも様 々である細胞質内ドメインがある。hGHレセプターの細胞外結合ドメインは大 腸菌中で発現され、かつ可溶性血清結合たん白質など天然に見られるものと同一 の結合性を有する(S、 A、スペンサー(Spencer)等(1988)J 、Biol、 Che+*、263. 7862−7867) 、同様にhPR Lレセプターの細胞外ドメインは大腸菌内で発現されかつ精製された。hPRL レセプターフラグメントは残基G1n1からThr 211にわたり、単一のト ランスメンブレンドメインの直前で終っている。それは完全な長さのレセプター と実質的に同じ高い結合アフィニティーおよび特異性を有している。この実験で 用いているhPRLレセプターをコードする遺伝子はカナダ、モントリオーた。The hGH and hPRL receptors have extracellular homologs with 32% sequence homology. binding domain, a single transmembrane domain and a variety of sequences and lengths. There are several intracytoplasmic domains. The extracellular binding domain of hGH receptor is large. Expressed in enterobacteria and identical to those found in nature, such as soluble serum-binding proteins (S, A, Spencer et al. (1988) J , Biol, Che+*, 263. 7862-7867), similarly hPR The extracellular domain of the L receptor was expressed in E. coli and purified. hPRL The receptor fragment spans residues G1n1 to Thr 211 and has a single target. It ends just before the lance membrane main. it is a full length receptor has virtually the same high binding affinity and specificity as In this experiment The gene encoding the hPRL receptor used was derived from Montréal, Canada.

このDNA配列はヒト乳腺cDNAライブラリーから入手し、プロラクチンレセ プター群の交叉種メンバーのうち既知の保存領をカバーするプローブで同定され た。たとえばダビエス(口avies)J、 A、等(1989)闘吐Endr ocrinology 3.674−680 ;エデリー(Edery)等(1 989) Proc、 Natl、^cad、 Sci、tlsAで高純度のレ セプターはhGH変異体の結合アフィニティーの迅速かつ正確な検定に非常に有 用な試薬である。This DNA sequence was obtained from a human mammary gland cDNA library and Cross-species members of the Pter group identified with probes covering known conserved regions. Ta. For example, Davies J, A, et al. (1989) Endr. ocrinology 3.674-680; Edery et al. (1 989) Proc, Natl, ^cad, Sci, tlsA with high purity Scepter is very useful for rapid and accurate assay of binding affinity of hGH variants. It is a useful reagent.

hPRLおよびhGHレセプ − 人 のhGHおよびhPRLレセプターのエ ピトープが重複しているかg゛うかを測定するため我々はhPRLレセプターフ ラグメントがhG)I由来のhGHレセプターフラグメントと置換し得るがどう か分析した(データ示さず)、事実、hPRLレセプターフラグメントはhGH レセプター結合部位に関し見かけ上のKd値1nMで競合する。これはhGHに 対するhPRLレセプターの直接的結で測定されたアフィニティーと実質的に同 じである(結果示さず)。hPRL and hGH receptors - Human hGH and hPRL receptors To determine whether the pitopes overlap or not, we use hPRL receptor fragment could replace the hGH receptor fragment derived from hG)I. (data not shown); in fact, the hPRL receptor fragment is hGH It competes for receptor binding sites with an apparent Kd value of 1 nM. This is hGH substantially the same affinity as measured by direct binding of the hPRL receptor to The results are the same (results not shown).

第1表のセグメント置換hGH変異体のうちの7つを用いhPRLレセプターに 関するhGH上のエピトープの位置を決定した。この実験にはhGHΔ32−4 6変異体を用いた。方法はhGHsの代りにhPRLrをレセプターとして用い たこと以外光に述べたhGHレセプターに対するhGH上のエピトープの決定に 用いいた方法、すなわちhGH変異体の結合への影響により行った。hPRL receptor using seven of the segment substitution hGH variants in Table 1. The relevant epitope on hGH was located. For this experiment, hGHΔ32-4 6 mutants were used. The method uses hPRLr as a receptor instead of hGHs. In addition to the above-mentioned determination of epitopes on hGH for the hGH receptor, This was done by the method used, namely the effect on binding of hGH variants.

上述の12個のセグメント置換hGH変異体の結果を第XVIII表に示す。The results for the 12 segment substitution hGH variants described above are shown in Table XVIII.

第XVIII表 hPRLレセプター(hPRLr)の細胞外ドメインに対するホモログースキャ ンニング突然変異誘発により調製したhGH変異体の結合、変異体は種々のhG H類位体:pGH,hPL、またはhPRLから置換したセグメントに従って命 名した。導入された突然変異の正確な記述はコンマで区切られた一連の単一変異 体で与えられる。各単一変異体は野生型残基の1文字コードとそれにつづく成熟 hGH中のそのコドンの位置および変異体残基で示される。hGHの変異体を先 に述べた方法で生産し、精製した。Table XVIII Homologue scan for the extracellular domain of hPRL receptor (hPRLr) Binding of hGH mutants prepared by mutagenesis; H analogue: Life according to the segment substituted from pGH, hPL, or hPRL. I named it. The exact description of the introduced mutations is a series of single mutations separated by commas. given by the body. Each single mutant has a one-letter code for wild-type residues followed by maturation. Its codon position and variant residues in hGH are indicated. hGH mutants first It was produced and purified as described in .

hPRLrへの結合は基本的にhGHrについて述べた方法で測定した(スペン サー(Spencer>、 S、 A、等(1988) J、 []iol。Binding to hPRLr was measured essentially as described for hGHr (Spen. Spencer, S, A, et al. (1988) J, []iol.

Chem、263.7862−7867)、もっともこの方法1まhPRLrに 対するアフィニティ精製ウサギポリクローナル抗体を用いキャリヤ〜たん白質と してギブコ製BSA (粗)を使ってhPRLrv1合体を沈殿させた。一般に に、値の標準偏差は報告されている値の20%以下であった。hGHrに対する 結合アフィニティーの相対的減少(K、(変異体)/に、(hGH))は第1表 から得られたものである。レセプター選択性の変化はhGHrに対する結合アフ ィニティーをhPRLrと比較した相対的減少比で計算した。WT=野生型。Chem, 263.7862-7867), but this method 1 is not suitable for hPRLr. Using an affinity-purified rabbit polyclonal antibody against the carrier-protein Then, the hPRLrv1 complex was precipitated using Gibco's BSA (crude). in general In addition, the standard deviation of the values was less than 20% of the reported values. against hGHr The relative decrease in binding affinity (K, (mutant)/to, (hGH)) is shown in Table 1. It was obtained from. Changes in receptor selectivity affect binding to hGHr. The affinity was calculated as the relative reduction ratio compared to hPRLr. WT = wild type.

111T hGHなL 2.3 (1) (1) (1)(つづき) wT hPRL な L 7.6 3.3 >100,000 −表から分るよ うにpGH(11−33)およびpGH(57−73)はhPRLレセプター結 合アフィニティーに大きな影響を及ぼす一方pGH(48−52>は影響をもた ない。hGHレセプターとは異なりhPRLレセプターはhPRLおよびhPL とは結合するがpGHとは結合しない。予想されるように、結合競合ホルモンh PRLまたはhPL由来の実質的に全ての置換は結合に影響しなかった。唯一の 例外はhPRLレセプターへの結合アフィニティーが70倍以上減少するhPR L (22−33)である。このようにhPRLレセプターはh G f(中ヘ リックスIの中央領域および残基57および73の間のループ付近の突然変異に 非常に敏感である。111T hGH L 2.3 (1) (1) (1) (continued) wT hPRL L 7.6 3.3 > 100,000 - It can be seen from the table Sea urchin pGH(11-33) and pGH(57-73) are linked to hPRL receptors. pGH(48-52> had a large effect on the binding affinity. do not have. Unlike the hGH receptor, the hPRL receptor is similar to hPRL and hPL. but not pGH. As expected, the binding competing hormone h Virtually all substitutions from PRL or hPL did not affect binding. the only The exception is hPR, which has a >70-fold reduction in binding affinity to hPRL receptors. L (22-33). In this way, the hPRL receptor Mutations in the central region of Rix I and near the loop between residues 57 and 73 Very sensitive.

またホモログ−スキャンデータによりhPRLおよびhGHレセプターエピトー プはいくつかのセグメント置換変異体がレセプター結合選択性に大きな変化を与 えることから同一ではないことが示すレタ(第XVIII表)。たとえばpGH (11−33)またはhpRL (22−33)により引き起こされる結合への 影響はhGHレセプターに対してよりもhPRLレセプターに対しての方が約1 00倍大きい。一方、hPL (56−64)およびhPRL (54−74) はhPRLレセプターに関してほきんど影響しない一方それらは各々17倍およ び69倍hGHレセプターへの結合が弱くなった。さらにこれらの選択的結合効 果(先に議論したモノクローナル抗体の結合とともに)はレセプター結合アフィ ニティーの減少はhGHの変異体における局所的であり、全体的構造変化によら ないことを実証している。Homolog-scan data also revealed hPRL and hGH receptor epitopes. Several segment substitution mutants cause large changes in receptor binding selectivity. Letters (Table XVIII) that show that they are not identical because of their differences. For example, pGH (11-33) or to the binding caused by hpRL (22-33). The effect is approximately 1 more on hPRL receptors than on hGH receptors. 00 times bigger. On the other hand, hPL (56-64) and hPRL (54-74) have little effect on hPRL receptors, while they are 17-fold and The binding to the hGH receptor was 69 times weaker. Furthermore, these selective binding effects The effect (along with monoclonal antibody binding discussed earlier) is the receptor binding affinity. The decrease in the identity is local in the hGH mutant and may be due to global structural changes. It has been proven that there is no.

hPRLレセプターへの結合を強く調節するhGH中の特定の側鎖をアラニンス キャンニング突然変異誘発および相同的置換により同定した。第x■表に示した hGH変異体を調製した。hPRL置換、F25SおよびD26Eはヘリックス lにおける結合アフィニティーの最も大きい減少を引き起こした(各々21およ び4,5倍)。これらの残基はヘリックス1の親水性面から突き出ており、かつ 結合に緩やかな効果を与えるヘリックス1中の他の突然変異(主にR18Aおよ びFIOA)と同じ側に存在する。Alanine is a specific side chain in hGH that strongly regulates binding to hPRL receptors. Identified by canning mutagenesis and homologous substitution. Shown in Table x■ hGH mutants were prepared. hPRL substitutions, F25S and D26E are helical caused the greatest decrease in binding affinity at l (21 and 1, respectively). and 4.5 times). These residues protrude from the hydrophilic face of helix 1 and Other mutations in helix 1 (mainly R18A and and FIOA).

hGHレセプターの結合に影響することが知られているループ領域(54〜68 )中の4個の残基ならびに近接しているがhGHレセプター結合に影響しないこ の領域に先行する2つの残基(Q49AおよびT50A)をテストした。最も破 壊的な変異体はl58AおよびR64Aであり、これらは各々結合アフィニティ が32倍および6倍減少している。他の4個の突然変異の影響は無視できる。A loop region known to affect hGH receptor binding (54-68 ) and four residues in close proximity that do not affect hGH receptor binding. Two residues (Q49A and T50A) preceding the region were tested. most broken The disruptive mutants are l58A and R64A, which each have a binding affinity of decreased by 32 times and 6 times. The effects of the other four mutations are negligible.

ヘリックス1およびループ領域(58−64>がhPRLレセプターに対する強 力な結合決定基を含むという事実はへリックス4と関係する。というのはこのヘ リックスはこれら2つの構造の間に押し込まれているためである(第25図B) 。事実、0165〜V185に結合するジスルフィド間のへリックス4gl域の アラニンスキャンニングは強力な結合決定基を明らかにした(第XIX表)。最 も破壊的突然変異はほとんど4個のへリックスターン、R167〜R178に分 布しており、かつ同じ親水性面に存在する。Helix 1 and loop region (58-64>) are potent against hPRL receptor. The fact that it contains strong binding determinants is associated with helix 4. This is because This is because the lix is wedged between these two structures (Figure 25B). . In fact, the helix 4gl region between the disulfides bonded to 0165 to V185 Alanine scanning revealed strong binding determinants (Table XIX). most Most of the disruptive mutations are in four helical turns, R167 to R178. cloth and are present on the same hydrophilic side.

第XIX表 hPRLまたはhGHレセプターフラグメント (hPRLrまたはhGHr  )に対するh G Hの単一変異体の結合。部位指定突然変異誘発で作ったQ2 2N、F25S、D26E、Q29SおよびR33に以外のh G Hの変異体 は先に述べたように調鰍び精製した(カニンガム (Cunningham)、  B、 C,およびウェルズシラー(Zoller)、 M、 J、およびスミ ス (Sm寵th)、 M、 (1982)NucleicAcidsRes、 10. 6487−6499)o レセプター結合アッセイおよび変異体の名称 を第XVI11に示す。hGHrに対する結合アフィニティーの減少のデータは 第■表からとった。Table XIX hPRL or hGH receptor fragment (hPRLr or hGHr Binding of single mutants of hGH to ). Q2 created by site-directed mutagenesis Variants of hGH other than 2N, F25S, D26E, Q29S and R33 was prepared and purified as described above (Cunningham), B., C., and Zoller, M., J., and Sumi. Sm (1982) Nucleic Acids Res, 10. 6487-6499) o Receptor binding assay and variant names is shown in No. XVI11. Data on decreased binding affinity for hGHr Taken from Table ■.

NDは測定しなかったことを示す。ND indicates not measured.

第XIX表(つづき) 機能地勢図はhGHおよびhPRLレセプターの位置に基づいて導びいた(第2 8図)、hPRLレセプターに対する最高のエピトープ部分は(第25図B)、 結合アフィニティーの2倍以上の減少を示す突然変異が割り振られる。この基準 によりhPRLレセプターのエピトープは基本的にFIO〜Q29のへリソクス 1の前面、F54〜Q6BのループおよびR167からR178のへリソクス4 の親水性面に限定される。一方、hGHレセプターエピトープ(第25図A)は アミノ末端領域から14〜M14のへす7クス4の前面、F54から371のヘ リックス1の前面およびD171からv185のヘリックス4の親水性面の残基 を含む、さらに変異分析がhPRLエピトープに残存するギャップを満たすのに 必要であるがこのエピトープがhGHレセプターのエピトープと重複するが同一 のものではないことは明らかである。Table XIX (continued) A functional topography was derived based on the location of hGH and hPRL receptors (second Figure 8), the highest epitope portion for the hPRL receptor (Figure 25B) is Mutations that exhibit a 2-fold or greater decrease in binding affinity are assigned. This standard Therefore, the epitope of the hPRL receptor is basically located in the helisox of FIO to Q29. 1 front, loops from F54 to Q6B and helisox from R167 to R178 4 limited to the hydrophilic side of On the other hand, the hGH receptor epitope (Figure 25A) From the amino terminal region to the front of hex 7x4 from 14 to M14, from F54 to 371 hex. Residues on the front face of helix 1 and the hydrophilic face of helix 4 from D171 to v185 Further mutational analysis will fill remaining gaps in hPRL epitopes, including This epitope overlaps with, but is identical to, the hGH receptor epitope. It is clear that this is not the case.

これらのデータはhG)(を認識する結合決定基の全てがhGHおよびhPRL レセプターに関しその細胞外結合ドメインと32%のホモロジーを持つにもかか わらず同一のものではないことを示している。These data indicate that all of the binding determinants that recognize hG) (hGH and hPRL) Despite having 32% homology with the extracellular binding domain of the receptor, This shows that they are not the same.

レセプター結合アフィニティーに大きな変化を起こす残基は間接的な構造効果に よってそれを行っている。しかしこれら破壊的効果のほとんどがテストした全て の単一変異体が8個のhGHモノクローナル抗体群に対し完全な結合アフィニテ ィーを維持しており、かつしばしばレセプター選択性の変化に導くがレセプター アフィニティーに均一な影響を与えないことから局所的な効果によるものと考え られている(第xIx表および以下参照)。Residues that cause large changes in receptor binding affinity may be due to indirect structural effects. So that's what we're doing. But most of these destructive effects have all been tested. A single mutant showed complete binding affinity for a group of eight hGH monoclonal antibodies. maintains the receptor activity and often leads to changes in receptor selectivity. It is thought that this is due to a local effect as it does not have a uniform effect on affinity. (see Table xIx and below).

hGHのレセプター特異的変異体の設計多くの単−hGH変異体はレセプター結 合選択性に多くの変化を起こす(第XIX表)、最も顕著なのはhGHレセプタ ーに対するアフィニティーの4倍増加を導くがhPRLレセプターへの結合は2 0倍以上減少するE174Aである。このことはレセプター選択性の120倍の 変化を示している。別の突然変異は(主にR178Nおよび1179M)はhG Hを選択的にhPRLレセプターに結合させる。一般的にレセプター特異性を最 も変化させる変異体は2つのレセプターエピトープの非重複領域に存在する。Design of receptor-specific mutants of hGH Many single-hGH mutants are undergoes many changes in synthetic selectivity (Table XIX), most notably the hGH receptor. binding to the hPRL receptor led to a 4-fold increase in affinity for E174A decreases by more than 0 times. This is 120 times the receptor selectivity. It shows change. Another mutation (mainly R178N and 1179M) is hG H selectively binds to the hPRL receptor. In general, receptor specificity is Variants that also change are located in non-overlapping regions of the two receptor epitopes.

レセプター結合の自由エネルギー変化が加算的であるなられずかな突然変異をも つhGHの非常に特異的な変異体を設計することができると考えられた。事実2 つの最もhGHレセプター選択的な単一変異体(K168AおよびE174A) を合せると、その二重変異体はhGHレセプターへの結合に関し2300倍の選 択性を示す(第XX表)、先に指摘したようにhPL (56−64)の結合選 択性はわずか2つの突然変異B56DおよびR64Mを含むhPL (56−6 4)によりほぼ20倍増加し得る(第xi表)、これらのhGH変異体(K16 8A、、E174AまたはE56D、R64M)は実質的に好ましいレセプター 、各々hGIlまたはhPRLに対する選択性を減少していない。また同時に両 レセプターへの結合を減らすこともできる。Even small mutations can occur if the free energy change in receptor binding is additive. It was believed that highly specific variants of hGH could be designed. Fact 2 The two most hGH receptor selective single mutants (K168A and E174A) Together, the double mutant has a 2300-fold selectivity for binding to the hGH receptor. (Table XX), and as pointed out earlier, the binding selectivity of hPL (56-64) The selectivity of hPL containing only two mutations B56D and R64M (56-6 4) (Table xi), these hGH mutants (K16 8A, , E174A or E56D, R64M) are substantially preferred receptors. , did not reduce selectivity for hGII or hPRL, respectively. Also both at the same time Binding to receptors can also be reduced.

第XX表 hGHおよびhPRLレセプター(hGHrおよびhPRLr)を識別するよう 設計されたhGHの二重変異体の結合、hGH変異体は部位指定突然変異誘発に より調製し、精製し、かつ第xm表に述べた方法でhGHrまたはhPRLrへ の結合を検定した。Table XX to identify hGH and hPRL receptors (hGHr and hPRLr). Binding of engineered double mutants of hGH, hGH mutants amenable to site-directed mutagenesis to hGHr or hPRLr by the method described in Table xm. binding was assayed.

K、測定値の標準偏差は報告されている値の1100%であった10M以上の値 以外報告されている値の20%以下であった。K, the standard deviation of the measured values was 1100% of the reported value. This was less than 20% of the reported value.

たとえば個々にhGHおよびhPRLレセプターへの結合アフィニティーを大き く減少させるに172AおよびF176Aを合せると各々550および1500 0倍のアフィニティーの破壊を生む。For example, the binding affinity for hGH and hPRL receptors individually can be increased. The total reduction of 172A and F176A is 550 and 1500 respectively. Produces 0x affinity destruction.

全ての場合において結合自由エネルギー変化(ΔΔG結合)は驚くべきほどに加 算的である(第XXI表)、突然変異の加算的効果は酵素−基賞相互作用にもみ られ(P、 J、カーター(Carter)5167−5171)、プロテアー ゼ−プロテアーゼインヒビター相互・作用(M、ラスコラスキ−(Laskow ski )等、1プロテアーゼインヒビター:医学および生化学的特徴” (+ 983)、N、カツヌマ(Katunuwa) VIE、ジャパンサイエンスソ サイアティー版、東京、55〜68)およびたん白質の安定性(D、シラートル (Shortle)等、(1986) Protein、 1.81−89 ( 1986) ;M、 H,ラクト(Mecht ) 、J、 M、スターチバン ト(Sturtevant)およびR,T、ソーアー(Sawer) Prot ein 1.43−46)にもみられ、またこれらの参考文献で公表されている ように変異残基が独立に機能しかつ互いに接しているときは一般に見うけられる 。In all cases the binding free energy change (ΔΔG bond) is surprisingly additive. (Table XXI), the additive effects of mutations can be seen on enzyme-group interactions. (P, J, Carter 5167-5171), Protea Ze-Protease Inhibitor Interactions (M, Laskow) 1 protease inhibitors: medical and biochemical characteristics” (+ 983), N. Katunuwa VIE, Japan Science Society Cyater Edition, Tokyo, 55-68) and protein stability (D, Cyratol). (Shortle) et al., (1986) Protein, 1.81-89 ( 1986); M, H, Mecht, J, M, Starchban Sturtevant and R.T. Sawer Prot. ein 1.43-46) and published in these references. It is commonly observed that the mutated residues function independently and are in contact with each other, as in .

このことは多くのhGH変異体中で対を作っている残基は独立に機能しているこ とを示している。このような加算性は望ましいレセプター結合アフィニティーお よび特異性をもつhGH変異体を作る上で非常に予想可能な状況を作り出してい る。This suggests that the paired residues in many hGH variants function independently. It shows. Such additivity increases the desired receptor binding affinity and This creates a very predictable situation for creating hGH mutants with specificity and specificity. Ru.

第XXI表 hGHまたはhPRLレセプター(hGHrまたはhPRLr)への結合に関す るhGH中の変異の加算的効果。野生型hGHに対する変異体の結合自由エネル ギー変化(ΔΔG結合)はΔΔG結合=RT 1 n (CKD(変異体)/K  e(h G H))に従い結合アフィニティーの減少から計算した。単一また は多重変異ホルモンのKo(変異体)/に、(hGH)値は第x■表−第xx表 から得た。Table XXI Regarding binding to hGH or hPRL receptor (hGHr or hPRLr) Additive effects of mutations in hGH. Binding free energy of mutants to wild-type hGH The energy change (ΔΔG bond) is ΔΔG bond = RT 1 n (CKD (mutant) / K e(hGH)) was calculated from the decrease in binding affinity. single also is the Ko (mutant)/of the multiple mutant hormone, and the (hGH) value is in Tables x■-Table xx Obtained from.

hGHと同様にアドレナリンレセプター(R,J、レフコウィソツ(Lefko witz )およびM、 G、キャロン(Caron ) (198B)J、  Biol、 Chem、1工1.4993−4996) 、ICF−ルセプター (M、^、カサイエリ (Cascieri)等、(1989)J。Similar to hGH, adrenergic receptors (R, J, Lefko Wisoc) witz) and M, G, Caron (198B) J, Biol, Chem, 1 engineering 1.4993-4996), ICF-Luceptor (M, ^, Cascieri et al. (1989) J.

Biol、 Chew、264.2199−2202)、IL−2レセプター  (11,J、ロブ(Robb)等(1984) J、 Exp、 Med、 1 60.1126−1146iR,J、ロブ(Robb)等(198B ) Pr oc、 Mail。Biol, Chew, 264.2199-2202), IL-2 receptor (11, J, Robb et al. (1984) J, Exp, Med, 1 60.1126-1146iR, J, Robb et al. (198B) Pr oc, Mail.

^cad、Sci、USA85,5654−5658)およびANPレセプター (D、ロー(Lowe)およびり、ゴーデル(Goeddel ) 、非公開) など2つ以上のレセプターまたはレセプターサブタイプが存在する多くの例があ る。これらの場合、特定のレセプター機能を特定の薬学的効果と結びつけるのは 難しい、しかしレセプター特異的ホルモンII(H体の使用でこの仕事を非常に 簡便化できる。たとえばカテコーJレアミン頬(以体はβ−アドレナリンレセプ ターサブタイプの特性を明らかにし、かつレセプター機能を生理的応答に結びつ けるのに使いられる(R,J、レフコウィッツ(Lefkowi tz)等、( 1983)^nnu、 Rev、 Biochem、 52.159−186) 。^cad, Sci, USA85, 5654-5658) and ANP receptor (D. Lowe and Goedel, private) There are many examples where more than one receptor or receptor subtype exists, such as Ru. In these cases, what links specific receptor functions to specific pharmaceutical effects is Difficult, but the use of receptor-specific hormone II (H-form) greatly facilitates this task. It can be simplified. For example, catechol J reamine cheek (beta-adrenergic receptor) elucidate the characteristics of receptor subtypes and link receptor function to physiological responses. (R, J, Lefkowitz, etc.) 1983)^nnu, Rev, Biochem, 52.159-186) .

同様に、hGHのレセプター特異的変異体はhGHの他のレセプターの同定やh GHの複合体薬理学におけるhGHおよびhPRLレセプターの働きを探る上で の重要な道具を提供する。この研究はレセプター特異的変異体の合理的設計を可 能にするホルモンにおけるレセプター結合部位を同定するための系統的方法を示 している。Similarly, receptor-specific mutants of hGH are useful for the identification of other receptors for hGH and for hGH. Investigating the functions of hGH and hPRL receptors in the complex pharmacology of GH provide important tools for This study allows for the rational design of receptor-specific mutants. We present a systematic method for identifying receptor binding sites in hormones that are doing.

実施例13 ヒト成長ホルモンに結合するヒトプロラクチンの作製プロラクチン(P RL) は成長ホルモン(GH) 、胎盤ラクトゲン(PL)およびプロリフニリンを含 む相同ホルモン群の1員である。ニコル(Nicolり 、C,So等(198 6) Endocrinol。Example 13 Production of human prolactin that binds to human growth hormone Prolactin (PRL) contains growth hormone (GH), placental lactogen (PL) and prolifniline. It is a member of the homologous hormone group. Nicol, C, So, etc. (198 6) Endocrinol.

Rev、 7.169−203.集合的にこのグループのホルモンは成長、分化 、電解質バランスなどに関する巾広い生理効果を調節する。チツウラ(Chaw la) 、R,K、等(1983)Ann、 1lev、 Med。Rev, 7.169-203. Collectively this group of hormones promotes growth, differentiation , regulate a wide range of physiological effects such as electrolyte balance. Chituura (Chaw) la), R, K, et al. (1983) Ann, 1lev, Med.

↓↓、519−547;イサクソン(Isaksson) 0. G、 P、等 (1985) Ann、 Rev、 Physiol、土工、483−499. これらの薬理学的効果は特定の細胞レセプターへの結合で始まる。たとえばhP RLはラクトジェニックレセプターには結合するがソマトジェニックレセプター には結合せず、また泌乳は活性化するが骨成長は活性化しない、hGHはラクト ジェニックレセプターおよびソマトジェニックレセプターの両方と結合し、かつ 泌乳および骨成長の両方を活性化する。レセプター結合特異性の差の分子的基礎 はまだ理解されていない。↓↓, 519-547; Isaksson 0. G, P, etc. (1985) Ann, Rev. Physiol, Earthwork, 483-499. These pharmacological effects begin with binding to specific cellular receptors. For example hP RL binds to lactogenic receptors but not somatogenic receptors hGH does not bind to lactobacillus, and activates lactation but not bone growth. binds to both somatogenic and somatogenic receptors, and Activates both lactation and bone growth. Molecular basis of differences in receptor binding specificity is still not understood.

hPRLのクローニングと発現 hPRLのcDNAをλgtlO中のヒトの脳下垂体cDNAライブラリーから (バイン(Huynh ) 、 T、 V、等(1985)” DNAクローニ ング技術一方法°1巻、D、 M、グローバー(Glover) kla (オ ックスフォードIRLプレス) 、49−78)公表されたDNA配列の5′お よび3′末端に対応するオリゴヌクレオチドを用いた(コーク(Cooke )  、N、 !、等(1981)J、 Biol、 Chew、 256.400 ?−4016)ハイプリダイゼーシッンにより(マニアチス(Maniatis ) 、?、等Mi(1982)“モレキエラークローニング、ラボラトリ−マニ ュアル(コールドスプリングハーバ−ラボラトリ−、コールドスプリングハーバ −1NY))クローニングした。はぼ全長のcDNAクローンが同定され、また コドン22から停止コドンの下流55bpまでの720bpBstIl−旧nd nlフラグメントをpJc118にサブクローン化した。この配列をダイデオキ シ法(サンガー(Sanger) 、P、等(1977) Proc、 Na1 l、^cad、 Sci、USA 74.5463−5467)により決定した ところ以前に報告されていたものと全く一致した(コーク ([:ooke)、 K、 E、 等(1981) J、 Riot。Cloning and expression of hPRL hPRL cDNA was extracted from the human pituitary cDNA library in λgtlO. (Huynh, T., V., et al. (1985)” DNA cloning Engineering Techniques Volume 1, D, M, Glover KLA (Author) Oxford IRL Press), 49-78) The 5' and and oligonucleotides corresponding to the 3′ end (Cooke) ,N,! , et al. (1981) J, Biol, Chew, 256.400 ? -4016) due to hyperdigestion (Maniatis) ),? , Mi (1982) “Moleki Error Cloning, Laboratory Manufacturer” manual (Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor -1NY)) was cloned. A full-length cDNA clone was identified, and 720 bp BstIl from codon 22 to 55 bp downstream of the stop codon - old nd The nl fragment was subcloned into pJc118. Decode this array Proc (Sanger), P. et al. (1977) Proc, Na1 l, ^cad, Sci, USA 74.5463-5467) However, it was completely consistent with what had been reported previously (Coke ([:ooke), K, E, et al. (1981) J, Riot.

Ches、256.4007−4016)。Ches, 256.4007-4016).

標準法により細胞内発現ベクターpBO760(第26図)を作った(マニアチ ス(Maniatis) 、T、等線(1982)モレキュラークローニングラ ボラトリ−マニュアル(コールドスプリングバーt<−ラボラトリ−、コールド スプリングハーバ−1NY)。Intracellular expression vector pBO760 (Fig. 26) was constructed using standard methods (Maniaci Maniatis, T. (1982) Molecular Cloning Laboratory Laboratory Manual (Cold Spring Bar t<- Laboratory, Cold Spring Harbor-1NY).

hPRL遺伝子の転写にpHGH20’l−1由来の大腸菌trpプ0−t−− ターを用いた(デボア(deBoer) 、H0^0等(1982)“プロモー ターの構造と機能”ロドリゲス(Rodr iguez)、R,L右よびチャン ベリン(Chasberlin) 、M、J、編(プラガー版、ニューヨーク> 、462−481)。hPRLコード配列は47bρXbal−BstEII合 成りNAカセットおよびhPRL cDNA由来の? 20 bpBstE l l−HlndII[フラグメントを含んでいる。p成りNAカセットは という配列であり、開始コドンはアステリスクで示しである。ファージ「1オリ ジン、pBR複製オリジンおよびpBR322β−ラクタマーゼ遺伝子はpBO 475に由来する(カニンガムpB0760を含む大腸菌(MM294)を15 μg/■lカルベニシリン添加M9ハイケース培地100m1を含む0.5L振 とうフラスコ中37℃で4時間増殖させたく初期対数期;A55@=0.1〜0 .3) (ミラー(Miller) 、J、 H,(1972) ”分子遺伝学 実験” (コールドスプリングハーバ−ラボラトリ−、コールドスプリングハー バ−1NY)。インドルアクリル酸を添加しく最終50μg/vbl) trp プロモーターを誘導した。細胞をさらに6〜8h増殖した後遠心で収穫した。細 胞分画実験はhPRLはほとんど排他的に包含粒子中に存在し、5DS−PAG Eで分析してみると全細胞たん白質中の2〜5%にあたることを示した(データ 示さず)。Escherichia coli trp0-t-- derived from pHGH20'l-1 was used for hPRL gene transcription. (deBoer, H0^0 et al. (1982)) “Structure and function of tar” by Rodríguez, R, L and Chan. Chasberlin, M. J., ed. (Prager edition, New York) , 462-481). The hPRL coding sequence is a 47bρXbal-BstEII combination. NA cassette and hPRL cDNA derived? 20 bpBstE l l-HlndII [contains fragment. p NA cassette The start codon is indicated by an asterisk. Phage “1ori” pBR322β-lactamase gene, pBR replication origin and pBR322β-lactamase gene are pBO 475 (derived from E. coli (MM294) containing Cunningham pB0760). 0.5L shake containing 100ml of M9 high case medium supplemented with μg/■l carbenicillin. Early logarithmic phase; A55@=0.1-0 .. 3) (Miller, J. H. (1972) “Molecular Genetics Experiment” (Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor Laboratory) bar-1NY). Add indole acrylic acid (final 50 μg/vbl) trp The promoter was induced. Cells were grown for an additional 6-8 h before harvesting by centrifugation. Thin Cell fractionation experiments showed that hPRL was almost exclusively present in the inclusion particles and that 5DS-PAG When analyzed with E, it was shown that it accounts for 2-5% of the total cell protein (data (not shown).

hPRLの精製および再生。hPRLを含む包含粒子を基本的トリス(pH8, 0) 、1gM EDTA (TEバッファ)に懸濁し、激しい超音波処理で細 胞を分解した。不溶性の物質でmb(10,000Xg 15分間)で集め25 m1のTEバッファに懸濁した。このサスペンションを50%グリセリン0.2 リツトルのクッション上に重層し、9000xg25分間の遠心によりhPRL 包含粒子をベレット化した。この包含粒子由来のhPRL (純度的20%)を 5sfのTEバッファに懸濁した。Purification and regeneration of hPRL. Encapsulated particles containing hPRL were treated with basic Tris (pH 8, 0), suspended in 1 gM EDTA (TE buffer) and finely divided by vigorous sonication. The cells were broken down. Insoluble substances collected with mb (10,000 x g for 15 minutes)25 ml of TE buffer. Add this suspension to 50% glycerin 0.2 hPRL was layered on a Little Cushion and centrifuged at 9000xg for 25 minutes. The included particles were pelletized. hPRL derived from this inclusion particle (purity 20%) Suspended in 5sf of TE buffer.

TEバッファ中0.3 gの還元グルタチオン(シグマ)を含む8NGnHC1 溶液156m1に包含粒子を溶かすことによりpPRLを再生した。室温で30 分分間中かに撹拌した後この混合物を0℃に冷やし、0.6gの酸化グルタチオ ンを含む冷TEバッファ844111で希釈した。この溶液を4℃で一晩ゆっく りと撹拌した後、24時間に3回外液を変える41のTEバッフTを用いた透析 を行った。不溶性物質を遠心で除去した(10.000x g 20分間)。8NGnHC1 containing 0.3 g reduced glutathione (Sigma) in TE buffer pPRL was regenerated by dissolving the included particles in 156 ml of solution. 30 at room temperature After stirring briefly for a minute, the mixture was cooled to 0°C and 0.6 g of oxidized glutathione was added. diluted with cold TE buffer 844111 containing Leave this solution at 4°C overnight. Dialysis using 41 TE buffer T, changing the external solution 3 times in 24 hours after stirring thoroughly. I did it. Insoluble material was removed by centrifugation (10.000 x g for 20 minutes).

さらに再生し可溶化したhPRLを45%飽和の(NIIJ tsO4の添加お よび室温2,5時間の攪拌による沈殿化で精製した。この沈殿を遠心(12,O OOxg30分間)で集め5 wjのTEバフファに溶解した。室温30分後こ の溶液を清澄化した後(10,OOOxglO分間)、ミリポアフィルタ−で濾 過した(0.45μm)。Furthermore, the regenerated and solubilized hPRL was added to 45% saturation (NIIJ with the addition of tsO4). and purification by precipitation by stirring at room temperature for 2.5 hours. This precipitate was centrifuged (12,0 OOxg for 30 minutes) and dissolved in 5 wj of TE buffer. After 30 minutes at room temperature After clarifying the solution (10,00 x glO minutes), filter it with a Millipore filter. (0.45 μm).

この溶液を4℃で一晩0.5リットルのTEバッファに対して透析した。最後に このhPRL (純度85%)を基本的にhGHの精製について述べた方法と同 じDEAE高速マトリクスを用いたFPLCにより均一となるまで(〉95%) 精製した(カニンガム(Cunningham) % B、 C,等(1989 ) 5cience 、 24ユ、1330−1335)。This solution was dialyzed against 0.5 liters of TE buffer overnight at 4°C. lastly This hPRL (purity 85%) was basically purified using the same method as described for the purification of hGH. until homogeneous (>95%) by FPLC using the same DEAE fast matrix. Purified (Cunningham) % B, C, et al. (1989 ) 5science, 24U, 1330-1335).

hGHおよびh PRL変異体の突然変異誘発および結合性部位指定突然変異誘 発(シラー(Zoller) 、阿、Jo等(1982)Nucleic Ac 1ds Res、+ 10.64B?−6500)は大腸菌のメチル化修復欠損 株Mut Lを用いて行った(クレーマー(Ilrawer)、B1等(198 4)Ce113B、879−887)、変異体クローンの濃縮化は、インビボ生 成へテロ二本鎖のトランスホーメーシツン後に得られた最初のプラスミドDNA プールに制限精製または制限選択を応用し得るように各々単独制限部位を導入ま たは除外する変異原オリゴヌクレオチドを設計することにより行った(ウェルス (llIells ) 、J、^1等(1986) Ph11. Trans、  R,Sac。Mutagenesis and binding site-directed mutagenesis of hGH and hPRL variants (Zoller), A, Jo et al. (1982) Nucleic Ac 1ds Res, +10.64B? -6500) is a methylation repair defect in E. coli. strain Mut L (Ilrawer, B1 et al. (198 4) Ce113B, 879-887), enrichment of mutant clones Initial plasmid DNA obtained after transformation of a heteroduplex Each introduces a single restriction site so that the pool can be subjected to restriction purification or restriction selection. or by designing mutagenic oligonucleotides to exclude (llIells), J, ^1 et al. (1986) Ph11. Trans, R, Sac.

Lond、^主土工、415−423)、全てのオリゴヌクレオチドはもっとも 上流のミスマツチの5′側に正確に77チする12bpおよびもっとも下流のミ スマツチの3′側に正確にマツチする10bPを有するよう設計する。hGHの 突然変異誘発の場合、先に述べたhGH合成遺伝子は多くの制限部位を含んでお り、これをプラスミドpBO475にクローン化した。hGHの変異体は大腸菌 の細胞周辺腔に分泌され(チャン(Chang ) 、C,M、等(1987) Gene55,189 196)先に述べたように精製した。Lond, ^Lord, 415-423), all oligonucleotides are most 12 bp with exactly 77 matches 5' of the upstream mismatch and the most downstream mismatch. Designed to have 10 bP for an exact match on the 3' side of the match. of hGH In the case of mutagenesis, the hGH synthesis gene mentioned above contains many restriction sites. This was cloned into plasmid pBO475. Mutants of hGH are E. coli secreted into the pericellular space of the cells (Chang, C.M., et al. (1987)). Gene55, 189 196) Purified as previously described.

各類領体のKd値は本明細書およびスペンサー(Spencer) S、^。The Kd values for each congener are given herein and in Spencer S, ^.

等(1988) 、J、 Biol、 Chew、 263.7862−786 7に述べられている精製組換えhGH結合たん白質に結合した(+xsB hG Hの競合的置換により測定した。先に述べたhGH結合たん白質(クローン化ヒ ト肝臓レセプターの残基1〜238を含む)をマー(Fuh ) 、G、等11 989)、提出)により述べられている方法により大腸菌から分泌させ精製した 。置換曲線を3回作成し、またKd値の標準偏差は一般に報告値の20%以下で あり、Kd値が10μM以上となる場合を除いて報告値の50%を越えることは なかった。(1988), J. Biol, Chew, 263.7862-786. (+xsB hG It was determined by competitive displacement of H. The previously mentioned hGH-binding protein (cloned human mer (Fuh), G, etc. 11 It was secreted from Escherichia coli and purified by the method described in 989), submitted by . Displacement curves were constructed in triplicate, and the standard deviation of Kd values was generally less than 20% of the reported value. Yes, the Kd value cannot exceed 50% of the reported value, except in cases where the Kd value is 10 μM or more. There wasn't.

hPRLおよびhPRL変異体の濃度は吸光係数+S(0,1%、280)−0 ,9(ウェトローフy −(WeLIaufer ) 、D、 B。Concentrations of hPRL and hPRL variants are extinction coefficient + S (0,1%, 280) - 0 , 9 (WeLIaufer), D, B.

(1962)^dv、 In Prot、 Chew、土1.303−390) を用いたAwesで測定した。これは変異体が芳香族残基における突然変異を含 む場合はそれに応じて調整した。吸光度により測定した濃度値は5DS−PAG EとhGHのコマ−ジブルーによる染色を用いたレーザーデンシトメトリーによ って測定した値と10%以内の誤差で一致していた0円二色スペクトルはアビブ キャリー60スペクトロポーラリメータ−を用いて測定した。(1962)^dv, In Prot, Chew, Sat. 1.303-390) Measured using Awes. This means that the mutant contains mutations in aromatic residues. If so, adjustments were made accordingly. Concentration values measured by absorbance are 5DS-PAG Laser densitometry using staining with combage blue for E and hGH The 0 circle dichroic spectrum that matched the measured value with an error of less than 10% was the Aviv Measurements were made using a Cary 60 Spectropolarimeter.

hPRL中どの残基がhGHレセプターへの結合にもっとも破壊的であるかを探 るため(第27図)、まず多くのhPRL残基をhGH中に導入した(第xxn 表)。Find out which residues in hPRL are most disruptive to binding to the hGH receptor. (Figure 27), we first introduced many hPRL residues into hGH (Figure xxn). table).

第XX11表 hGHに導入したhPRLおよびアラニン置換の比較hGH中部位58.64. 176および178の単一アラニン置換はレセプター結合を著しく破壊するが、 これらの部位におけるhPRL残基の置換はほとんど影響しなかった。hPRL 置換の最も大きい効果は部位176および178を含むヘリックス4残基中に存 在した。これらのデータはhPRLのヘリックス411域における残基がhGH レセプターへの結合の欠除を最もよく説明し得ることを示している。Table XX11 Comparison of hPRL introduced into hGH and alanine substitution at site 58.64 in hGH. Single alanine substitutions at 176 and 178 significantly disrupt receptor binding; Substitution of hPRL residues at these sites had little effect. hPRL The greatest effect of the substitution is in helix 4 residues containing positions 176 and 178. There was. These data indicate that the residues in the helix 411 region of hPRL are It is shown that the best explanation is the lack of binding to the receptor.

組換えhPRLは天然様の構造および機能性を維持していた。Recombinant hPRL maintained native-like structure and functionality.

まず近および遠紫外線CDスペクトル(第28図)は天然のhPRLのスペクト ルと同じであった(ビューリー(Bewley) 、、丁、^。First, the near and far UV CD spectra (Figure 28) are the spectra of natural hPRL. It was the same as Le (Bewley,, Ding, ^.

(1979)’ホルモン研究の最近の進歩”351!、155〜213頁、アカ デミ−プレス、N、 Y、 ) 、遠紫外線スペクトルはhGHと同じであり、 このことは208n胃および224n請における平均残基だ円率の重要な差が知 られているが同様の4−へリックス束構造の存在を示している。これらのホルモ ンの芳香族残基の敗や微環境の差を反映する近紫外CDは著しく異なる。別の研 究で組換えhPRLはhPRL ELISAにおいて十分な免疫学約交叉反応性 を維持しており(データ示さず)、またラットのリンパ1lNb2細胞を増殖さ せることにおいてhGHと等価であった(タナ力(Tanaka) 、T、等( 1980) J、 Cl1n、 Er+do。(1979) 'Recent advances in hormone research' 351!, pp. 155-213, Demi-Press, N, Y, ), the far ultraviolet spectrum is the same as hGH, This indicates that there is an important difference in the average residue ellipticity in the 208n stomach and 224n stomach. This indicates the existence of a similar 4-helix bundle structure. These hormones The near-UV CD, which reflects the loss of aromatic residues and differences in the microenvironment, is markedly different. another lab In our study, recombinant hPRL showed sufficient immunological cross-reactivity in hPRL ELISA. (data not shown), and also proliferated rat lymphoid 11Nb2 cells. It was equivalent to hGH in causing 1980) J, Cl1n, Er+do.

Metab、 S上、105B−1063)、還元すると精製hPRLは5DS −PAGEにおける移動度の著しい減少を起こしくhGHでもみられる)、この ことはジスルフィド結合の形成を示している(ボリット(Pollitt )  、S、等(1983) J、 Bacterlol。Metab, S., 105B-1063); upon reduction, purified hPRL becomes 5DS -Also observed for hGH, which causes a significant decrease in mobility on PAGE), this This indicates the formation of disulfide bonds (Pollitt) , S. et al. (1983) J. Bacterol.

工53.27−32)、アミノ末端配列分析は細胞内発現hPRLはアミノ末端 メチオニンを維持していることを示した。しかし、メチオニルhGHと同様この ことは見かけ上その構造や機能に影響しない。53.27-32), amino-terminal sequence analysis revealed that intracellularly expressed hPRL has an amino-terminal It was shown that methionine was maintained. However, like methionyl hGH, this This apparently does not affect its structure or function.

hGH結合たん白質へのhPRLの結合はhGHと比較して10’倍以上も減少 しく第xX■表)、これは結合アンセイの検出限界以下である。Binding of hPRL to hGH-binding proteins is reduced by more than 10' compared to hGH. (Table XX), which is below the detection limit of the binding assay.

第XXI[表 hGH結合たん白質1への結合を可能にするhPRL中の作製残基 第XXI表 (続き) 1、先に述べたようにhPRL変異体を生成、精製および分析した。多くの変異 体はコロンで区切られた一連の単一変異体で示される(第xx■表)、コドン番 号はhGH配列に基づいている(第2図)。Chapter XXI [Table Engineered residues in hPRL that allow binding to hGH-binding protein 1 Table XXI (continued) 1. hPRL mutants were generated, purified and analyzed as previously described. many mutations The body is represented by a series of single mutants separated by colons (Table xx■), with codon numbers The number is based on the hGH sequence (Figure 2).

2、平均標準誤差は、それが50%はどになるKd値が18Mを越える場合を除 いて報告値の20%以下であった。この誤差はI[d値が10MMを越えるとさ らに大きくなる。2. The average standard error is calculated except when the Kd value exceeds 18M, where it falls by 50%. It was less than 20% of the reported value. This error occurs when the I[d value exceeds 10MM. It gets even bigger.

hGH由来のヘリックス4中の3つの残基を組合せて(H171D、N175T およびY176F) 、hPRLに導入した。アラニンスキャンニング突然変異 誘発およびhPRL置換(第Xx■表)はこれらの残基がhGHのhGHレセプ ターへの結合に非常に重要であることを示している。hPRLのこの三重変異体 はhGHよりは14000倍も弱いがhGH結合たん白質に検出可能な結合を起 こした。さらにテトラ変異体を作るため他の重要なへりックス4残基(K178 R)を導入すると、これは野生型よりわずか660倍低いだけのレベルの結合に 強められた(第xn+表の変異体B)、hPRL変異体BへのhGH残基1B4 〜188の導入はhGH結合たん白質への結合を強化しなかった。しかしhPR L変興体Cを与えるE174A(7)導入(第xxm表)はE174AがhGH に組込まれたときと同じようにhGH結合たん白質への結合アフィニティーをさ らに3.5倍増加した。Combining three residues in helix 4 from hGH (H171D, N175T and Y176F) were introduced into hPRL. alanine scanning mutation Induction and hPRL substitution (Table Xx) indicates that these residues are It has been shown to be very important for binding to the target. This triple mutant of hPRL produces detectable binding to hGH-binding proteins, although it is 14,000 times weaker than hGH. I strained it. Furthermore, to create tetra-mutants, other important helix 4 residues (K178 R), this resulted in a level of binding that was only 660 times lower than in the wild type. hGH residue 1B4 to hPRL variant B, enhanced (variant B in Table xn+) Introduction of ~188 did not enhance binding to hGH-binding proteins. However, hPR E174A(7) introduction (Table xxm) gives the L-transformant C. E174A is hGH It has the same binding affinity to hGH-binding proteins as when incorporated into Furthermore, it increased by 3.5 times.

ヘリックス4領域への結合力をもつことがら残基54〜74を含むループ領域を 分析した。hPRL中のループ領域をhGH由来の配列(第xI1表のhGH( 54−74))で完全に置換することはhGH結合たん白質へのかろうじて検出 可能な結合を与える。この変異体を変異体Bと合せたとき結合アフィニティーが 実質的に増加する。しかし、この新しい変異体(B+hGH(54−74))の 結合アフィニティーは変異体B単独のときよりもほとんど10倍減少する。した がって54−74ループ中のいくつかのhGH残基はヘリックス4中のhGH置 換と適合しなかった。The loop region containing residues 54 to 74 has binding strength to the helix 4 region. analyzed. The loop region in hPRL was replaced with the hGH-derived sequence (hGH (Table xI1)). Complete substitution with 54-74) results in barely detectable impact on hGH-binding proteins. Give possible combinations. When this mutant is combined with mutant B, the binding affinity is increase substantially. However, this new mutant (B+hGH(54-74)) Binding affinity is almost 10-fold reduced compared to Mutant B alone. did Therefore, some hGH residues in the 54-74 loop replace hGH positions in helix 4. It was not compatible with the exchange.

我々はhGHの54−74ループからアラニンスキャンニング突然変異誘発によ りもっとも結合に影響することが示された7個の残基を選択した。hGHのR6 4A突然変異は結合アフィニティーを20倍以上減少させるが、hGHのR64 に変異体(hPRL置換)はhGH結合たん白質への結合がわずかに多い(第X X11表)。We performed alanine scanning mutagenesis from the 54-74 loop of hGH. We selected seven residues that were shown to affect binding the most. R6 of hGH The 4A mutation reduces binding affinity more than 20-fold, but R64 of hGH mutant (hPRL substitution) has slightly more binding to hGH-binding proteins (factor X X11 table).

それゆえhPRL中のLyss4は変化しないままであった。結果としてhGH においてアラニンへの変化が最も破壊的であった7個の置換のうちの6個をhP RLへ組込んだ、この新しい変異体(B+H65F:556E:L581 :E 56S:D68N:Q66B)はB+hGH(54−74)よりも50倍も強く 結合するが野生型hGHの結合アフィニティーよりもわずかに110倍小占いだ けである。しかし、これは変異体B単独よりもわずかな改善を示したのみで(6 倍)、先にhGHのループ領域において観察された強い相互作用に期待されるほ どではなかった。それゆえ、ループ内の6個の突然変異をさらに分断し、H54 F:556E:L581+変異体Bの組合せが変異体B単独よりも3倍も結合が 弱いことが明らかになった。最後に変異体Cへの突然変異E62S:D63N: Q66Eの組込みは(変異体D)はhGHに比べ結合アフィニティーがわずかに 6倍低いだけの最も高いアフィニティーをもつIIfU体を生ずる。別の単一突 然変異(854F、356E、L581.A39P、N71SおよびL1791 )はhGH結合たん白質へのhPRL変異体りの結合アフィニティーを高めるこ とはなかった。変異体りの構造は事実上CDスペクトル分析(第28図)または EL I SA活性(データ示さず)によって天然のhPRLと区別できなかっ た。Therefore Lyss4 in hPRL remained unchanged. As a result hGH Six of the seven substitutions in which changes to alanine were most disruptive in hP This new mutant (B+H65F:556E:L581:E 56S:D68N:Q66B) is 50 times more potent than B+hGH (54-74) It binds, but the binding affinity is only 110 times smaller than that of wild-type hGH. That's it. However, this showed only a slight improvement over mutant B alone (6 ), as expected from the strong interaction previously observed in the loop region of hGH. It wasn't what. Therefore, we further disrupted the 6 mutations within the loop and H54 The combination of F:556E:L581 + mutant B binds 3 times more than mutant B alone. It turned out to be weak. Finally mutation E62S:D63N to variant C: Incorporation of Q66E (mutant D) has slightly lower binding affinity than hGH. This yields the IIfU body with the highest affinity, which is only 6 times lower. another single butt Natural mutations (854F, 356E, L581.A39P, N71S and L1791 ) increases the binding affinity of hPRL mutants to hGH-binding proteins. There was no such thing. The structure of the mutant was virtually determined by CD spectral analysis (Figure 28) or EL I Indistinguishable from native hPRL by SA activity (data not shown) Ta.

これらの研究は部位指定突然変異誘発実験由来の機能情報のみを用いた違い関係 のl[4GJ体の結合性を回復させ得る可能性を示した。hGHのアラニンスキ ャンニング突然変異誘発はhGHのレセプターへの結合を調節するのに重要な側 鎖の系統的分析を提供した(第27図)、この情報はhGHレセプターに結合し 得ないことを説明するhPRL中の多くの残基を浮き立たせた(第29図)、シ かしさらに分析することでhGH中のアラニン置換がhGH中のhPRL置換よ りもより破壊的であることが示された(第xxn表)、さらにいくつかのhPR L置換は、特にh PRL中により大きい側鎖が存在するとき結合アフィニティ ーに関し他のものよりかなり破壊的であった。たとえばhGH中の保存的(しか しより大きい)F176YWt#I!はhGHレセプターに関する結合アフィニ ティーに8倍の減少を引き起こすが、一方より小さいR64に置換は結合アフィ ニティーのわずかな増加を示した。These studies use only functional information derived from site-directed mutagenesis experiments to This study demonstrated the possibility of restoring the binding properties of l[4GJ bodies. Alaninski of hGH Canning mutagenesis is an important aspect of regulating hGH binding to its receptor. provided a systematic analysis of the chains (Figure 27); this information is linked to the hGH receptor. Many residues in hPRL were highlighted (Fig. 29), which explains that However, further analysis showed that the alanine substitution in hGH was similar to the hPRL substitution in hGH. (Table xxn), as well as some hPR L substitutions can improve binding affinity, especially when larger side chains are present in hPRL. - were considerably more destructive than others. For example, conservative (only) hGH (bigger than that) F176YWt#I! is the binding affinity for the hGH receptor. a smaller R64 substitution causes an 8-fold decrease in binding affinity. showed a slight increase in nitty.

このようにhGH中の破壊的hPRL置換の分析は最初にhPRLへの結合アフ ィニティーを遂行するヘリックス4中の残基クラスターの導入を示している。こ のことは野生型hPRLによるhGHレセプターへの結合が観察されないことか ら非常に重要であり、使用した検定の範囲内の結合アフィニティーをもたらすた め(Kdニ50μM)hPRL中に同時にいくつかのhGH置換を導入すること が必要である。Thus, analysis of disruptive hPRL substitutions in hGH first focused on binding to hPRL. Figure 2 shows the introduction of a cluster of residues in helix 4 that carries out the identity. child Does this mean that no binding to the hGH receptor by wild-type hPRL is observed? is very important and yields binding affinities within the range of the assay used. Introducing several hGH substitutions simultaneously into hPRL (Kd 50 μM) is necessary.

ヘリックス゛4に機能的に重要な残基を導入することによりhPRLに容易に検 出可能な結合アフィニティーを導入された。しかし、54−74間のループ領域 を作り出すことはより困鍼であることが分った。hGHの全ループをhPRLに 組込むことによる結合の増加は期待されたよりも小さく、至適化されたヘリック ス4変異体Bと組合せたときは結合に封して破壊的であった。我々のデータはh PRLのΔ4−74ループ構造はこのたん白質中の他の相互作用により支持され ることを示している。この問題は段階的に解決された。まず、hGH中のhPR L置換を伴アラニン置換で重要であると同定されたhGH由来の6個のループ残 基をhPRLに導入した。これはその状況を改善したにもかかわらずいくつかの hGH突然変異(H54F、356BおよびL581にしぼった)の組合せはh PRLに対して破壊的であった。これらのデータはループ中のいくつかの残基が その構造に重要でありそのまま残した方がより安定であることを示している。By introducing functionally important residues into helix 4, hPRL can be easily detected. Introduced possible binding affinities. However, the loop region between 54-74 It turned out to be more difficult to create. The entire loop of hGH to hPRL The increase in coupling due to incorporation is smaller than expected, and the optimized helical When combined with S4 Mutant B, the binding was blocked and destructive. Our data is h The Δ4-74 loop structure of PRL is supported by other interactions in this protein. Which indicates that. This problem was resolved in stages. First, hPR in hGH Six loop residues from hGH identified as important for alanine substitutions accompanied by L substitutions. group was introduced into hPRL. Although this improved the situation some The combination of hGH mutations (limited to H54F, 356B and L581) is h It was destructive to PRL. These data indicate that some residues in the loop This shows that it is important to the structure and is more stable if left as is.

突然変異誘発の多くの反復サイクルがhPRLのhGHレセプターへの堅い結合 を可能する残基の組合せを一本化するのに必要であった。この戦術は変異効果が 実際に観察されるように加算的であるという仮定に依存している。たとえばE1 74A突然変異がhPRL変興体CまたはhGHに加えられたとき結合を3〜5 倍増加した。さらに変異体りに対するH54F、356g、およびL581単一 変異体の破壊的効果は(4,4倍)変異体Bに付加された3つの全ての突然変異 の組合せによって引き起こされる破壊とほぼ同じであった(3倍)。Many repeated cycles of mutagenesis result in tight binding of hPRL to the hGH receptor. It was necessary to unify the combination of residues that made it possible. This tactic has a mutation effect. It relies on the assumption that it is additive as observed in practice. For example E1 When the 74A mutation was added to hPRL variant C or hGH, binding decreased by 3 to 5. doubled. Furthermore, H54F, 356g, and L581 single against mutants The destructive effect of the mutant is (4,4 times) all three mutations added to mutant B. was approximately the same (3 times more) as the destruction caused by the combination of

変異体りの結合アフィニティーはわずか6倍減少するだけであるにもかかわらず 変異体りに組込んでさらに結合を改善する試みを行いうるV14NおよびH18 5Vなどいくつかの他の残基がある。すなわちhGH中のアラニン置換がhGH の結合を2〜3倍の減少を起こす部位がある(第29図)、高分解能の構造が設 計過程の助けとなるが、それは明らかに基本的なものではない。Although the binding affinity of the mutant RI is only reduced by 6-fold V14N and H18 can be incorporated into mutants to further improve binding. There are several other residues such as 5V. In other words, alanine substitution in hGH There is a site that causes a 2-3 times decrease in binding (Figure 29); It helps with the planning process, but it is clearly not fundamental.

突然変異効果の累積性は天然の変化および淘汰サイクルによるたん白質進化と同 じ様式で結合性を収れんさせうる。The cumulative effect of mutations is similar to protein evolution due to natural changes and cycles of selection. Connectivity can be converged in the same manner.

従来のたん白質工学実験は高分解能構造分析を用いて基質接触残基による天然の 変異体酵素の基質特異性の実際的変換が可能であることを示した(ウェルズ0t ells ) J、A4等(1987)Proc、 Natl、 Acad、  Sci、 U S A 84.5167−5171iウイルクス(Illilk g ) 、H,M、等(198B) 5cience 242.1541−15 44)、同様に他のものは結合性は抗原結合ループ(ジツーンズ(Jones  ) 、P、 T、等(1986) Nature321.522−525)また はDNAレセプターへりマウス(ワートン(llharton ) 、R,P、 等(1985)NaLure316.601−605)を含む二次構造ユニット の全ユニットの置換により産み出し得ることを示した。しかし、hPRLにhG Hレセプター結合性を与えるにはhPRLの構造枠組内の選択的残基置換を必要 とする。さらにCDスペクトルデータはhPRL変異体りの全構造はそれがhG Hと同様の結合性は維持しているにもかかわらず、hPRLの構造には非常によ (似ているがhGHには似ていない。Traditional protein engineering experiments use high-resolution structural analysis to determine the natural We showed that it is possible to practically change the substrate specificity of mutant enzymes (Wells 0t ells) J, A4, etc. (1987) Proc, Natl, Acad, Sci, U S A 84.5167-5171i Wilkes (Illilk g), H, M, etc. (198B) 5science 242.1541-15 44), similarly others have binding properties due to the antigen-binding loop (Jones ), P, T, et al. (1986) Nature 321.522-525) and is a DNA receptor mouse (Wharton, R, P, (1985) NaLure 316.601-605) It was shown that it can be produced by replacing all units of . However, hG in hPRL Selective residue substitutions within the structural framework of hPRL are required to confer H receptor binding. shall be. Furthermore, CD spectral data indicate that the entire structure of the hPRL mutant is hG. Although it maintains similar binding properties to H, the structure of hPRL is very different. (It is similar, but not similar to hGH.

hGHレセプターへの結合特異性がhPRLに組込まれ得るという事実はソマト ジェニックレセプター結合に対する特定の残基の機能的重要性を確認している。The fact that binding specificity for hGH receptors can be incorporated into hPRL suggests that somatic Confirms the functional importance of specific residues for genetic receptor binding.

またこれらの研究はhGHとhPRLがわずか23%の一致しかもたないにもか かわらず両者の構造的関係に対する動かぬ証拠を提供する。これは成長ホルモン 、プロラクチン、プロリフニリンまたは胎盤ラクトゲン構造を始めとするこのホ ルモン群内に含まれる新しいレセプター結合機能に近づく合理的方法を提供する 。このような/1イブリッドはレセプターサブタイプの薬理学的重要性とともに レセプター結合および活性化を区別する上で有用である。これらの類位体はアゴ ニストまたはアンタゴニストとしてより有用な性質をもつ新しいレセプター特異 的ホルモンの設計に導く。These studies also show that hGH and hPRL have only a 23% concordance. Nevertheless, it provides irrefutable evidence for the structural relationship between the two. this is growth hormone This protein, including prolactin, prolifnilin or placental lactogen structures, Provides a rational way to approach novel receptor binding functions contained within the lumon group . Such /1 hybrids are associated with the pharmacological importance of receptor subtypes. Useful in distinguishing between receptor binding and activation. These analogs are chin New receptor specificities with more useful properties as antagonists or antagonists This will lead to the design of targeted hormones.

実施例14 ヒト胎盤ラクトゲンへのヒト成長ホルモンの結合性の付与ヒト胎盤ラクトゲン( h P L)のhGHレセプターに対する結合アフィニティーはhGHに比べ3 0倍小さい(G、バウマン(Bausann)等(1986) J、 Cl1n 、 !!ndocrino1. Metab、 62.134;^ C,ヘリン トン(Herington ) 、等(1986)J。Example 14 Imparting binding properties of human growth hormone to human placental lactogen Human placental lactogen ( The binding affinity of hP L) to the hGH receptor is 3 higher than that of hGH. 0 times smaller (G, Bausann et al. (1986) J, Cl1n ,! ! ndocrino1. Metab, 62.134; ^ C, Herin Herington, et al. (1986) J.

Cl1n、 Invest、77.1817)、以前の変異実験はhGHレセプ ターに対するhGHの結合部位は基本的にアミノ末端(残基4−14)付近のい くつかのマイナーな決定基とともに2つの領域(残基54−74および171− 185を含む)内に存在する。Cl1n, Invest, 77.1817), previous mutation experiments The binding site of hGH to the protein is basically located near the amino terminus (residues 4-14). Two regions (residues 54-74 and 171- 185).

hPLの全配列はhGHと85%が同じである。hGH上のレセプター結合エピ トープを広く構成している3つの領域内でhPLはわずか7個所で異なり以下の 置換を含む:P2Q、14V。The entire sequence of hPL is 85% identical to hGH. Receptor binding epi on hGH Within the three regions that broadly constitute the tope, the hPL differs in only seven locations: Contains substitutions: P2Q, 14V.

N12H,R16Q、E56D、R64M、および1179M。N12H, R16Q, E56D, R64M, and 1179M.

(この命名法では野生型hGHの残基を1文字コードで示し、つづいて成熟hG Hの部位番号およびhPL中の残基を示した)。(This nomenclature uses a one-letter code for residues in wild-type hGH, followed by residues in mature hGH. H site numbers and residues in hPL are indicated).

これら7個の各部位においてhGHの単一アラニン置換を作った。Single alanine substitutions of hGH were made at each of these seven sites.

これらのうち、4つのアラニン置換、I 4A、E56A、R64A。Among these, four alanine substitutions, I4A, E56A, R64A.

および1179Aは結合アフィニティーの2倍以上の減少を引き起こすことが分 った。一般にアラニン置換は結合に関しヒトプロラクチン由来の相同的置換より も大きい効果を有している。それゆえ、hGHに導入されたhPL由来の置換の いくつかの効果をこした一方、1179Mはわずか1.7倍の効果しか示さなか った。and 1179A were found to cause a more than two-fold decrease in binding affinity. It was. In general, alanine substitutions are more binding than homologous substitutions derived from human prolactin. It also has a great effect. Therefore, of the hPL-derived substitutions introduced into hGH. While 1179M showed some effects, it was only 1.7 times more effective. It was.

しかし、R64AおよびR64M置換は結合アフィニティーの同一およびより大 きい減少(約20倍を引き起こした。さらに、hGHの二重変異体(E5611 1R64M)のアフィニティーはさらに計30倍の減少を示した(第1表)、こ のようにE56DおよびR64Mは基本的にhGHとhPLのレセプター結合ア フィニティーの差を決定する。それゆえhPLの二重変異体D56E、M64R は実質的にhGHレセプターへの結合アフィニティーが増加している。M179 1およびV41のような付加的修正もhPLのhGHレセプターへの結合を高め る。However, R64A and R64M substitutions have identical and larger binding affinities. In addition, the hGH double mutant (E5611 1R64M) showed a further decrease of 30 times in total (Table 1); E56D and R64M basically act as receptor binding agents for hGH and hPL. Determine the difference in finity. Therefore, the double mutant D56E, M64R of hPL has substantially increased binding affinity to the hGH receptor. M179 Additional modifications such as 1 and V41 also enhance binding of hPL to hGH receptors. Ru.

実施例15 ヒト成長ホルモンへの結合に関する部位174でのアミノ酸置換の効果 先に示されているように、Glu174のAlaによる置換(E174A)はヒ ト成長ホルモンのそのレセプターへのアフィニティーを4倍以上増加させる0部 位174における至適置換残基を決めるため他の12個の残基で置換したhGH 変異体を作りhGH結合たん白質とのアフィニティーを測定した(第XXIV表 )。Example 15 Effect of amino acid substitution at site 174 on binding to human growth hormone As shown previously, substitution of Glu174 by Ala (E174A) 0 parts that increase the affinity of growth hormone to its receptor by more than 4 times hGH substituted with other 12 residues to determine the optimal replacement residue at position 174 Mutants were created and their affinity with hGH-binding proteins was measured (Table XXIV) ).

荷電ではなく側鎖の大きさが結合アフィニティーを決定する主要Asn 、 G lu %旧s 、Lya 、Leu 、そしてTyrの順でつづいている。Main Asn, G where side chain size determines binding affinity rather than charge It continues in the order of lu%olds, Lya, Leu, and Tyr.

第XXIV表 側 鎖 Kd(nut) a、 突然変異はpB0475にクローン化した部位178にKpn1部位を含 むhGH遺伝子の変異体に部位指定突然変異誘発を行うことにより生成させた( カーター(Carter) 、、 P、等(1986)Nucl@tc Ac1 ds Res、 13.4431−4443>、突然変異誘発に用いたオリゴヌ クレオチドは、 で表わされる配列を有している。ここでNNNは部位174の新しいコドンを表 わし、またアステリスクはコドン17Bで始まるKpn1部位を除外するミスマ ツチを示している。変異コドンは次に示すものである; Gln、CAG ;  AIL AAC; Ser+AGC;Lys、AAAHArg、AGG;H4s 、CAC;Gly。Table XXIV Side chain Kd (nut) a, The mutation includes a Kpn1 site at site 178 cloned into pB0475. Mutant hGH gene was generated by site-directed mutagenesis ( Carter, P. et al. (1986) Nucl@tc Ac1 ds Res, 13.4431-4443>, oligonucleotide used for mutagenesis Creotide is It has an array represented by . Here NNN represents the new codon at position 174. Also, the asterisk indicates a mistake that excludes the Kpn1 site starting at codon 17B. It shows Tutsi. The mutated codons are as follows; Gln, CAG; AIL AAC; Ser+AGC; Lys, AAAHArg, AGG; H4s ,CAC;Gly.

GGG i Vat、GTG ; Leu、CTG、ヘテロ二本鎖合成につづい て野生型配列のバックグランドを減少させるためのKpnlによる制限処理でプ ラスミドブールの突然変異を濃縮した。全ての変異体配列はダイデオキシ配列分 析で確認した(サンガー(Sanger) 、F、等(1977) Proc、  Natl、^cad、 Sci、 U S A1土、5463−5467)。GGG i Vat, GTG; Leu, CTG, following heteroduplex synthesis PCR was performed by restriction treatment with Kpnl to reduce the background of wild-type sequences. Enriched rasmidobule mutations. All mutant sequences are dideoxy sequences Confirmed by analysis (Sanger, F. et al. (1977) Proc. Natl, ^cad, Sci, U S A1 Sat, 5463-5467).

b、 側鎖パフキング値はC,コチア(Chotia) ((1984)^nn u。b, side chain puffing value is C, Chotia ((1984)^nn u.

Rev、 Bloches、53.537)のデータによる。Based on data from Rev. Bloches, 53.537).

c、%l離定数は先に述べたようなhGH結合たん白質による(+*s 1)  h G Hの競合的置換により測定した。NFは変異ホルモンが単離および検定 するには低くすぎるレベルで発現することを示している。c, %l separation constant depends on the hGH binding protein as mentioned earlier (+*s 1) Determined by competitive displacement of h G H. NF is a mutant hormone isolated and assayed. This indicates that it is expressed at a level that is too low for

実施例16 第XXV表に示したhGH変異体を構築した。野生型hGHに対するこれらの相 対的能力を示す。Example 16 The hGH mutants shown in Table XXV were constructed. These phases for wild-type hGH Demonstrate interpersonal skills.

第XXV表 本発明の好ましい態様を述べてきたがこれら公開した態様を種々に変化させうろ こと、およびこのような修正は本発明の範囲内にあることは当業者にとって明白 である。Table XXV Although preferred embodiments of the present invention have been described, it is possible to make various changes to these disclosed embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that such modifications are within the scope of this invention. It is.

FIG、−3 Kd(mut) / Kd(wt) 浄書(内容に変更なし) 浄書(内容に変更なし) ;#):招::h:e翁? h hPnL(97・1Il141 結合強 ◆→−一結合弱 の 浄書(内容に変更ない 浄1!7(内容に変更なし) FIG、−II ・禰■× ・〉禰 ・(〉■× (〉■× ・ (■・ 禰■ 浄書(内容に変更なし) FIG、−22 浄書(内容に変更なし) 処理8日後のラットのGH類似体の能力0.1 1.0 10.0 100.0  1000.OKd変異体/Kd野性型 FIG、−23 浄書(内容に変更ない hGHrに対する結合決定基 hPRLrに対する結合決定基 1 ori 浄書(内容に変更なし) 波 長 (nm) FIG、−28A 波 長 (nm) FIG、−288 くψ α」 蓑葛 −Σ> CD2 〜;≠2.−二Cコミ覧舛 手続補正書(方式) %式% 3、補正をする者 事件との関係 出願人 名 称 ジエネンテック インコーポレーテット′5、補正命令の日付 自 発 国際調査報告 ′11911110amaeelc711e、、、〒、、、q、q、i、、、。FIG.-3 Kd (mut) / Kd (wt) Engraving (no changes to the content) Engraving (no changes to the content) ;#):Invitation::h:e-old man? h hPnL(97・1Il141 Strong bond ◆→−1 bond weak of Engraving (no changes to the content) Jyo 1!7 (no change in content) FIG.-II ・Neko× ・〉Ne ・(〉■× (〉■× ・ (■・ Nene■ Engraving (no changes to the content) FIG.-22 Engraving (no changes to the content) Capacity of GH analogs in rats 8 days after treatment 0.1 1.0 10.0 100.0  1000. OKd mutant/Kd wild type FIG.-23 Engraving (no changes to the content) Binding determinants for hGHr Binding determinants for hPRLr 1 ori Engraving (no changes to the content) Wave length (nm) FIG, -28A Wave length (nm) FIG. -288 kuψ α” Minokuzu -Σ>CD2 ~;≠2. -2C Comic View Procedural amendment (formality) %formula% 3. Person who makes corrections Relationship to the case: Applicant Name: Genentech Incorporated '5, date of amendment order: Self-issued international search report '11911110amaeelc711e,,,〒,,,q,q,i,,,.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1.親ポリペプチドのアミノ酸配列中の第1の標的物質と相互作用する少なくと も1つの第1の未知活性ドメインを同定する方法で、 a)該親ポリペプチドに対する類似体由来の第1の類似性ポリペプチドセグメン トで該親ポリペプチドの第1の選択されたアミノ酸セグメントを置換し第1のセ グメント置換ポリペプチドを生放すること。ここで該親ポリペプチドおよび該類 似体は該第1標的物質に対して異なる相互作用を有する。 b)該第1セグメント置換ポリペプチドを該第l標的物質と接触させ、該第1標 的物質と該セグメント置換ポリペプチドとの相互作用を測定すること。 c)該親ポリペプチドに対する類似体由来の第2の類似ポリペプチドセグメント を用いステップa)およびb)を反復することにより該第1セグメント置換ポリ ペプチドとは違う類似アミノ酸セグメントを含む少なくとも1つの第2のセグメ ント置換ポリペプチドを生成すること。 d)該親ポリペプチドおよび該第1および第2セグメント置換ポリペプチドの該 第1標的物質に対する活性の差を比較して該親ポリペプチド中の該第1活性ドメ インの位置を確認すること。 以上a)〜d)のステップを含む方法。 2.前記未知活性ドメインが前記親ポリペプチドの一次アミノ酸配列中の少なく とも2つの不連続のアミノ酸セグメントを含む請求の範囲1記載の方法。 3.少なくとも前記親ポリペプチドの前記第1選択アミノ酸セグメントが該親ポ リペプチドの天然型構造の表面に存在する少なくとも1つのアミノ酸残基を含む 請求の範囲1記載の方法。 4.請求の範囲3記載の方法で、さらに前記親ポリペプチドの前記表面上の実質 的に全てのアミノ酸残基が前記類似アミノ酸セグメントによって置換するまで、 ステップa)およびb)を反復することを含む方法。 5.請求の範囲1記載の方法で、さらに前記親ポリペプチドのアミノ酸配列の約 15〜100%が前記類似アミノ酸セグメントで置換されるまでステップa)お よびb)を反復することを含む方法。 6.請求の範囲1記載の方法で、さらに前記親ポリペプチドのアミノ酸配列の約 60〜100%が前記類似アミノ酸セグメントで置換されるまでステップa)お よびb)を反復することを含む方法。 7.請求の範囲1記載の方法で、さらに前記親ポリペプチドの第2の標的物質を 相互作用する第2の未知活性ドメインを同定することを含み、かつ該第2標的物 質を用いてステップa)〜d)を反復することを含む方法。 8.請求の範囲1記載の方法で前記第1活性ドメイン内の少なくとも1つの第1 活性アミノ酸残基を同定することを含み、かつe)該第1活性ドメイン内の種々 の第1アミノ酸残基をスキャンニングアミノ酸で置換することにより第1残基置 換ポリペプチドを生成すること。 f)該第1残基ポリペプチドを前記第1標的物置と接触させ該標的物質と該残基 置換ポリペプチドとの相互作用を測定すること。 g)ステップe)とf)を反復することにより該第1活性ドメイン内の少なくと も1つの第2アミノ酸残基をスキャンニングアミノ酸で置換することにより少な くとも1つの第2残基置換ポリペプチドを生成すること。 h)親ポリペプチドおよび各該第1および第2残基置換ポリペプチドの該第1標 的物質に対する活性の差を比較して該第1活性ドメイン内の活性アミノ酸の位置 を確認すること。 以上ステップe)〜h)を含む方法。 9.請求の範囲8記載の方法で、さらに第2標的物質を用いてステップa)〜h )を反復し第2活性ドメインおよび該第2活性ドメイン内の少なくとも1つの活 性アミノ酸残基を同定することを含む方法。 10.請求の範囲9記載の方法で、さらに前記第1活性ドメイン内の少なくとも 1つの前記活性アミノ酸残基を種々のアミノ酸で置換するステップを含み、前記 第1標的物質との相互作用は変化するが、前記親ポリペプチドの前記第2標的物 質との全ての相互作用を維持しているポリペプチド変異体を生成する方法。 11.請求の範囲10記載の方法で、さらに前記第2活性ドメイン中の少なくと も1つの前記活性アミノ酸残基を種々のアミノ酸で置換し前記第1および第2標 的物質との相互作用を変化したポリペプチド変異体を生成することを含む方法。 12.前記第1および第2活性ドメインが少なくとも1つの共通する活性アミノ 酸残基を有する請求の範囲9記載の方法で、さらに少なくとも1つの該共通活性 アミノ酸残基を種々のアミノ酸で置換することにより各該第1および第2標的物 質との相互作用を変化させたポリペプチド変異体を生成することを含む方法。 13.前記第1および第2活性ドメインが少なくとも1個の共通活性アミノ酸を 有する請求の範囲9記載の方法で、さらに少なくとも1つの共通活性アミノ酸残 基を含まない前記第1活性ドメイン中の少なくとも1つのアミノ酸残基を種々の アミノ酸で置換することにより前記第1標的物質との相互作用が変化したポリペ プチド変異体を生成することを含む方法。 14.成長ホルモン変異体を生成する方法で、親成長ホルモン中の少なくとも1 つの活性アミノ酸残基を少なくとも1つの種々のアミノ酸で置換し該親成長ホル モンの活性と比較して特定の標識物質に対し異なる活性を有する成長ホルモンを 生成することを含む方法。 15.成長ホルモン変異体を生成する方法で、親成長ホルモンの活性ドメイン中 の少なくとも1つの活性アミノ酸を少なくとも1つの種々のアミノ酸で置換し、 該親成長ホルモンの活性と比較し特定の標的物質に対し異なる活性を有する成長 ホルモン変異体を生成することを含む方法。 16.親ポリペプチド中の少なくとも1つの活性アミノ酸残基を同定する方法で 、 (a)該親ポリペプチド内の残基番号Nの第1アミノ酸残基をスキャンニングア ミノ酸で置換しN−置換ポリペプチドを生成すること、 (b)該第1残基に対し残基番号N+1およびN−1の各アミノ酸残基をスキャ ンニングアミノ酸で置換し各々N+1−およびN−1−置換ポリペプチドを生成 すること、(c)該各置換ポリペプチドを標的物置と接触させ該標的物質と該置 換ポリペプチドとの相互作用を測定すること、(d)親ポリペプチドおよび置換 ポリペプチドの該標的物質に対する活性の差を比較すること、 (e)もし該標的物置と該N+1置換ポリペプチドとの間の該活性差が2倍以上 のときは残基数を増やし、また該標的物質と該N−1−置換ポリペプチドとの該 活性差が2倍以上のときは残基数を減らすためにステップ(b)から(d)を反 復すること、以上(a)〜(e)を含む方法。 17.4個の連続する残基においてスキャンニングアミノ酸の置換を含む少なく とも4個の置換ポリペプチドで前記親ポリペプチドに比べ2倍以下の活性差を有 するものが同定されるまでステップ(b)から(d)を反復する請求の範囲16 記載の方法。 18.前記親ポリペプチドがヒト成長ホルモン、ヒトプロラクチン、α−インタ ーフェロン、γ−インターフェロン、組織プラスミノーゲン活性化因子、IGF −1、TGH−β1、EGF、CD−4、TNF、GMGSF、TGF、卵胞刺 激ホルモン、リユーデナイシングホルモン、アトリアルネイチヤティックペプチ ドおよび胎盤ラクトゲンからなる群から選択される請求の範囲1、8または16 記載の方法。 19.親ポリペプチドがヒト成長ホルモン、ヒト胎盤ラクトゲンおよびヒトプロ ラクチンである請求の範囲18記載の方法。 20.前記親ポリペプチドがヒト成長ホルモンであり、かつ前記類似体がヒト胎 盤ラクトゲン、プタ成長ホルモンおよびヒトプロラクチンからなる群から選択さ れる請求の範囲1記載の方法。 21.前記スキャンニングアミノ酸が等立体的アミノ酸である請求の範囲8また は16記載の方法。 22.前記スキャンニングアミノ酸が中性アミノ酸である請求の範囲8または1 6記載の方法。 23.前記中性アミノ酸をアラニン、セリン、グリシンおよびシスティンからな る群から選択する請求の範囲22記載の方法。 24.前記スキャンニングアミノ酸がアラニンである請求の範囲23記載の方法 。 25.前記活性がインビトロまたはインビボのアッセイで測定される請求の範囲 1、8または16記載の方法。 26.前記親ポリペプチドがホルモンであり、かつ前記活性が可溶性ホルモンレ セプターを用いたインビトロアッセイで測定される請求の範囲25記載の方法。 27.前記ホルモンがヒト成長ホルモンであり、かつ前記可溶性ホルモンレセプ ターがShGHLrである請求の範囲26記載の方法。 28.前記ホルモンがヒト成長ホルモンであり、かつ前記可溶性ホルモンレセプ ターがShPRLrである請求の範囲26記載の方法。 29.前記活性が前記標的物質の前記親ポリペプチドヘの結合または該標的物質 の該親ポリペプチドによる触媒作用を示す請求の範囲29記載の方法。 30.前記標的物質および前記置換ポリペプチド間活性が前記親ポワペプチドに 比べて増加している請求の範囲29記載の方法。 31.前記標的物質および前記置換ポリペプチド間の活性が前記親ポリペプチド に比べて減少している請求の範囲29記載の方法。 32.N末端から順番に少なくとも第1、第2および第3部分からなる成長ホル モン変異体で、該第1部分は親成長ホルモンのアミノ酸配列の少なくとも1部に 対応し、該第3部分は該親成長ホルモンのアミノ酸配列の少なくとも別の部分に 対応し、かつ該第2部分は該親成長ホルモンの天然の類似体のアミノ酸配列の類 似部分に対応する成長ホルモン変異体。 33.前記親成長ホルモンがhGHであり、かつ前記天然の類似体がヒト胎盤ラ クトゲン、ヒトプロラクチンおよびブタ成長ホルモンからなる群から選択される ものである請求の範囲32記載の成長ホルモン変異体。 34.前記親成長ホルモンがhGHであり、かつ前記第2部分がhPL(12− 25)、pGH(11−33)、hPRL(12−33)、hPRL(12−1 9)、hPRL(22−33)、hPL(46−52)、pGH(48−52) 、hPL(56−64)、pGH(57−73)、hPRL(54−74)、h PRL(88−95)、hPRL(97−104)、hPL(109−112) 、pGH(108−127)、hPRL(111−129)、hPRL(126 −136)、pGH(164−190)、およびpGH(167−181)から なる類似アミノ酸配列群から選択される請求の範囲32記載の成長ホルモン変異 体。 35.前記第2部分がhPRL(97−104)、hPRL(54−74)およ びhPL(56−64)からなる群から選択される請求の範囲34記載の成長ホ ルモン変異体。 36.前記第2部分がhPRL(22−33)である請求の範囲34記載の成長 ホルモン変異体。 37.前記親成長ホルモンがヒト成長ホルモンであり、かつ前記第2部分がhG Hの残基11−33、46−52、54−74、88−104、108−136 および164−190の類似配列からなる群から選択されるアミノ酸配列を含む 請求の範囲32記載の成長ホルモン変異体。 38.天然には存在しないアミノ酸配列を有し、かつヒト成長ホルモンの少なく とも1つのアミノ酸残基の種々のアミノ酸による置換によって誘導されるヒト成 長ホルモン変異体で、該アミノ酸残基がF10、F54、E56、158、R6 4、Q68、D171、K172、E174、T175、F176、R178、 C182、V185、14、P5、L6、S7、R8、N12、M14、L15 、R16、R19、S55、S57、P59、S62、N63、E66、K70 、S71、K168、I179、C182、R183、G187、P2、T3、 L10、H18、R64、E65、Q69、L73、R167、E174、S1 84、E186、S188、F191、H21、N47、P48、Q49、T5 0、S57、Q46、V173、R77、L80、F25、D26、Q29、E 30、D169、S43、F44、F97、A98、N99、S100、L10 1、V102、Y103、G104、Q22、E33およびこれらの等価物から なるヒト成長ホルモンのアミノ酸残基群から選ばれたものであるヒト成長ホルモ ン変異体。 39.前記種々のアミノ酸が等立体的アミノ酸である請求の範囲38記載の成長 ホルモン変異体。 40.前記アミノ酸残基がF10、F54、E56、I58、R64、Q68、 D171、K172、E174、T175、F176、R178、C182、V 185およびこれらの等価物からなるヒト成長ホルモンのアミノ酸残基群から置 ばれたものである請求の範囲38記載の成長ホルモン変異体。 41.前記置換がF10.GEMARQSYWLIおよびV、F54GEMAR QSYWLIおよびV、E56GMFARQSDNKLおよびV、158GEM FARQSVおよびT、R64GEMFAQSH、KDおよびN、Q68GEM FARSHKDおよびN、D171GEMFARQSHKおよびN、K172G EMFARQSHDおよびN、E174GMFARQSHDNKおよびL、T1 75GEMFARQSVおよびI、F176GEMARQSYWLIおよびV、 R178GEMFAQSHKDおよびN、C182GEMFARQおよびS、お よびV185GEMFARQSITLYおよびWからなる群から選ばれる請求の 範囲40記載の成長ホルモン変異体。 42.前記置換がE174Aである請求の範囲41記載の成長ホルモン変異体。 43.前記アミノ酸残基がI4、P5、L6、S7、R8、N12、M14、L 15、R16、R19、S55、S57、P59、S62、N63、E66、K 70、S71、K168、I179、C182、R183、G187およびこれ らの等価物からなるヒト成長ホルモンのアミノ酸残基群から選ばれる請求の範囲 38記載の成長ホルモン変異体。 44.前記アミノ酸残基がP2、T3、L10、H18、R64、E65、Q6 9、L73、R167、E174、S184、E186、S188、F191お よびこれらの等価物からなるヒト成長ホルモンのアミノ酸残基群から選ばれる請 求の範囲38記載の成長ホルモン変異体。 45.前記アミノ酸残基がH18、R64、E65、L73、E174、E18 6、S188、F191およびこれらの等価物からなるヒト成長ホルモンのアミ ノ酸残基群から選ばれる請求の範囲38記載の成長ホルモン変異体。 46.前記置換がH18A、R64K、E65A、L73A、El74ANQS およびG、E186A、S188AおよびF191Aからなる群から選ばれる請 求の範囲45記載の成長ホルモン変異体。 47.前記アミノ酸残基がH21、K172、F176、N47、P48、Q4 9、T50、S51、Q46、V173およびこれらの等価物からなるヒト成長 ホルモンのアミノ酸残基群から選ばれる請求の範囲38記載の成長ホルモン変異 体。 48.前記種々のアミノ酸がアラニンである請求の範囲47記載の成長ホルモン 変異体。 49.前記変異体がK172A/F176Aからなる二重アミノ酸置換を含む請 求の範囲48記載の成長ホルモン変異体。 50.前記アミノ酸残基がS43、F44、H18、E65、L73、E186 、S188、F191、F97、A98、N99、S100、L101、V10 2、Y103、G104、R19、Q22、D26、Q29、E30、E33お よびこれらの等価物からなるヒト成長ホルモンのアミノ酸残基群から選ばれる請 求の範囲38記載の成長ホルモン変異体。 51.前記アミノ酸残基がF97、A98、N99、Sl00、L101、V1 02、Y103、G104およびこれらの等価物からなる群から選ばれる請求の 範囲50記載の成長ホルモン変異体。 52.前記種々のアミノ酸がF97GEMARQSYWLIおよびV、A98G EMFRQSDNHおよびK、N99GEMFARQSDKおよびY、S100 GEMFARQHDNKおよびY、L101GEMFARQSIVおよびY、V 102GEMFARQSITLYおよびW、Y103GEMFARQSWLIお よびV、G104EMFARQSおよびPからなる群から選ばれる請求の範囲5 1記載の成長ホルモン変異体。 53.前記アミノ酸残基がQ22、F25、D26、Q29、E33、Q49、 T50、R64、R167、K168、158、F176、R178からなる群 から選ばれる請求の範囲38記載の成長ホルモン変異体。 54.前記置換がQ22N、F25S、D26E、Q29E、Q29S、E33 K、Q49A、TsOA、R167A、K168A、I58LおよびA、R64 KおよびA、F176YおよびA、R179KおよびNからなる群から選ばれる 請求の範囲53記載の成長ホルモン変異体。 65.前記変異体がK168A:E174A、R178N:I179MおよびK 172A:F176Aからなる群から選ばれる二重アミノ酸置換を含む請求の範 囲38記載の成長ホルモン変異体。 56.天然には存在しないアミノ酸配列を有し、かつヒト成長ホルモンの少なく とも1つのアミノ酸残基の種々のアミノ酸による置換により誘導されるヒト成長 ホルモン変異体で、該アミノ酸がF10、F25、D26、R167、K168 、K172、B174、F176、158、R64およびこれらの等価物からな るヒト成長ホルモンのアミノ酸残基群から選ばれたものであるヒト成長ホルモン 変異体。 57.天然には存在しないアミノ酸配列を有し、かつヒト成長ホルモンの少なく とも1つのアミノ酸残基の種々のアミノ酸による置換により誘導されるヒト成長 ホルモン変異体で、該アミノ酸がF97、S100、L101、V102、Y1 03、T175およびこれらの等価物からなるヒト成長ホルモンのアミノ酸残基 群から選ばれたものであるヒト成長ホルモン変異体。 58.前記置換がF97A、S100A、L101A、V102A、Y103A およびT175Sからなる群から選ばれる請求の範囲57記載の成長ホルモン変 異体。 59.ヒト成長ホルモンのアミノ酸配列中のアミノ酸残基の置換、挿入または挿 入からなる1つ以上のアミノ酸変化を含む該配列を有するヒト成長ホルモン変異 体で、該成長ホルモンのソマトジェニックレセプターに対する活性ドメインは変 化していないヒト成長ホルモン変異体。 60.前記成長ホルモンがヒト成長ホルモンであり、かつ前記活性ドメインが残 基2−33、54−74および167−191を含む請求の範囲59記載の変異 体。 61.前記活性ドメインが残基6−14、56−68および171−191を含 む請求の範囲60記載の変異体。 62.ヒト成長ホルモンのアミノ酸配列中のアミノ酸残基の置換、挿入または欠 失からなる1つ以上のアミノ酸変化を含む該配列を肴する成長ホルモン変異体で 該成長ホルモンのソマトジェニックレセプターに対する活性アミノ酸が変化して いない成長ホルモン変異体。 63.前記成長ホルモンがヒト成長ホルモンhGHであり、かつ前記活性アミノ 酸がF10、F54、E56、158、K64、Q68、D171、K172、 E174、T175、F176、R178、C182およびV185を含む請求 の範囲62記載の変異体。 64.前記成長ホルモンはヒト成長ホルモンhGHであり、かつ前記活性アミノ 酸が14、P5、L6、S7、R8、S55、S57、P59、S62、N63 、E66、K70、S71、K168、1179、C182、R183およびG 187を含む請求の範囲63記載の変異体。 65.天然には存在しないアミノ酸配列を有し、かつヒトプロラクチンホルモン の少なくとも1つ以上のアミノ酸残基の種々のアミノ酸による置換により誘導さ れるヒトプロラクチンホルモン変異体で、該アミノ酸残基がH171、N175 、Y176、K178、H54、S56、L58、A59、E62、D63、Q 66、N71、L179、T55、K64、A67、M70、Q72、K73、 D74からなるヒトプロラクチンのアミノ酸残基群から選ばれるヒトプロラクチ ンホルモン変異体。 66.前記置換がH171D:N175T:Y176Fを含む請求の範囲65記 載のヒトプロラクチン変異体。 67.請求の範囲66記載のヒトプロラクチン変異体で、さらに置換K178R を含む変異体。 68.請求の範囲67記載のヒトプロラクチン変異体で、さらに該変異体への類 似性アミノ酸配列hGH(54−74)による置換を含む変異体。 69.請求の範囲67記載のヒトプロラクチン変異体で、さらに該変異体への類 似アミノ酸配列hGH(184−188)による置換を含む変異体。 70.請求の範囲67記載のヒトプロラクチン変異体で、さらに置換H54F: S56E:L581:E62S:D63N:Q66Eを含む変異体。 71.請求の範囲67記載のヒトプロラクチン変異体で、さらに置換H54F: S56E:L581を含む変異体。 72.請求の範囲67記載のヒトプロラクチン変異体で、さらに置換E174A を含む変異体。 73.請求の範囲72記載のヒトプロラクチン変異体で、さらに置検E62S: D63N:Q66Eを含む変異体。 74.請求の範囲74記載のヒトプロラクチン変異体で、さらに置換E54Fを 含む変異体。 75.請求の範囲74記載のヒトプロラクチン変異体で、さらに置換S56Eを 含む変異体。 76.請求の範囲74記載のヒトプロラクチン変異体で、さらに置換L58Iを 含む変異体。 77.請求の範囲74記載のヒトプロラクチン変異体で、さらに置換A59Pを 含む変異体。 78.請求の範囲74記載のヒトプロラクチン変異体で、さらに置換N71Sを 含む変異体。 79.請求の範囲74記載のヒトプロラクチン変異体で、さらに置換L179I を含む変異体。 80.天然には存在しないアミノ酸配列を有し、かつ胎盤ラクトゲンの少なくと も1つのアミノ酸残基の種々のアミノ酸による置換により誘導されるヒト胎盤ラ クトゲン変異体で、該アミノ酸残基がQ2、V2、H12、Q16、D56、M 64、M179およびこれらの等価物からなる群から選ばれたヒト胎盤ラクトゲ ン変異体。 81.前期置換がQ2P、V4I、H12N、Q16R、D56E、M64Rお よびM1791からなる群から選ばれる請求の範囲80記載の胎盤ラクトゲン変 異体。 82.前記置換がV4A、D56A、M64AおよびM179Aからなる群から 選ばれる請求の範囲80記載の胎盤ラクトゲン変異体。 83.前記置換がD56EおよびM64Rを含む請求の範囲80記載の胎盤ラク トゲン変異体。 84.請求の範囲32、33、38、65および80記載の変異体をコードする DNA配列。 85.請求の範囲84記載のDNA配列を含む発現ベクター。 86.請求の範囲85記載の発現ベクターでトランスホームした発現宿主。 [Claims] 1. at least one that interacts with the first target substance in the amino acid sequence of the parent polypeptide. a) a first similar polypeptide segment derived from an analog to the parent polypeptide; substituting the first selected amino acid segment of the parent polypeptide with 2. Releasing the segment-replaced polypeptide live. wherein the parent polypeptide and the like Mimics have different interactions with the first target substance. b) contacting the first segment replacement polypeptide with the first target substance; measuring the interaction between a target substance and the segment-substituted polypeptide. c) repeating steps a) and b) with a second analogous polypeptide segment derived from an analog to the parent polypeptide to obtain at least one first segment comprising a similar amino acid segment different from the first segment replacement polypeptide; 2nd segment producing an agent-substituted polypeptide. d) comparing the difference in activity of the parent polypeptide and the first and second segment replacement polypeptides toward the first target substance; Check the location of the inn. A method comprising steps a) to d) above. 2. The unknown active domain is present in the primary amino acid sequence of the parent polypeptide. 2. The method of claim 1, wherein both segments include two discontinuous amino acid segments. 3. At least the first selected amino acid segment of the parent polypeptide is 2. The method of claim 1, comprising at least one amino acid residue present on the surface of the native structure of the repeptide. 4. 4. The method of claim 3, further comprising repeating steps a) and b) until substantially all amino acid residues on the surface of the parent polypeptide have been replaced by the analogous amino acid segment. . 5. 2. The method of claim 1, further comprising step a) or until about 15-100% of the amino acid sequence of said parent polypeptide is replaced with said similar amino acid segment. and b). 6. 2. The method of claim 1, further comprising step a) and until about 60-100% of the amino acid sequence of said parent polypeptide is replaced with said similar amino acid segment. and b). 7. 2. The method of claim 1, further comprising identifying a second unknown active domain that interacts with a second target substance of the parent polypeptide; A method comprising repeating steps a) to d) using the quality. 8. identifying at least one first active amino acid residue within the first active domain by the method of claim 1, and e) scanning for various first amino acid residues within the first active domain. the first residue position by substituting with a ning amino acid. producing a converted polypeptide. f) Bringing the first residue polypeptide into contact with the first target container and measuring the interaction between the target substance and the residue-substituted polypeptide. g) repeating steps e) and f) to at least is also reduced by replacing one second amino acid residue with a scanning amino acid. Producing at least one second residue substituted polypeptide. h) the first standard of the parent polypeptide and each of the first and second residue substituted polypeptides; and confirming the position of the active amino acid within the first active domain by comparing the difference in activity against the target substance. A method comprising steps e) to h). 9. 9. The method according to claim 8, further comprising repeating steps a) to h) using a second target substance to obtain a second active domain and at least one activity within the second active domain. 1. A method comprising identifying a sex amino acid residue. 10. 10. The method of claim 9, further comprising the step of substituting at least one of the active amino acid residues in the first active domain with various amino acids, the interaction with the first target substance being altered; the second target of the parent polypeptide A method of generating polypeptide variants that retain all interactions with the protein. 11. 11. The method of claim 10, further comprising at least one of said second active domains. also replace one of the active amino acid residues with various amino acids and replace the first and second targets. A method comprising producing a polypeptide variant that has an altered interaction with a target substance. 12. wherein the first and second active domains have at least one common active amino acid 10. The method of claim 9, wherein each of the first and second target substances has an acid residue, further substituting at least one of the common active amino acid residues with various amino acids. A method comprising producing a polypeptide variant that has an altered interaction with a substance. 13. 10. The method of claim 9, wherein the first and second active domains have at least one common active amino acid residue, and wherein at least one amino acid in the first active domain does not contain at least one common active amino acid residue. Polypeptides whose interaction with the first target substance has been changed by substituting residues with various amino acids A method comprising producing a peptide mutant. 14. A method of producing a growth hormone variant comprising replacing at least one active amino acid residue in a parent growth hormone with at least one different amino acid. A method that involves producing a growth hormone that has a different activity towards a particular labeling substance compared to the activity of the hormone. 15. A method of producing a growth hormone variant in which at least one active amino acid in the active domain of a parent growth hormone is replaced with at least one different amino acid, the activity of which differs toward a particular target substance as compared to that of the parent growth hormone. A method comprising producing an active growth hormone variant. 16. A method for identifying at least one active amino acid residue in a parent polypeptide, comprising: (a) scanning a first amino acid residue with residue number N in the parent polypeptide; (b) scanning each amino acid residue with residue numbers N+1 and N-1 for the first residue; (c) contacting each of the substituted polypeptides with a target substance and the target substance to produce N+1- and N-1-substituted polypeptides, respectively; (d) comparing the difference in activity of the parent polypeptide and the substituted polypeptide against the target substance; (e) determining the interaction between the target compound and the N+1 substituted polypeptide; When the difference in activity between the target substance and the N-1-substituted polypeptide is two times or more, the number of residues is increased, and when the difference in activity between the target substance and the N-1-substituted polypeptide is two times or more, the number of residues is decreased. Reverse steps (b) to (d). and (a) to (e) above. 17. Less than or equal to scanning amino acid substitutions in 4 contiguous residues In both cases, the four substituted polypeptides have an activity difference of less than twice that of the parent polypeptide. 17. The method of claim 16, wherein steps (b) to (d) are repeated until one is identified. 18. The parent polypeptide may be human growth hormone, human prolactin, alpha-interactive -feron, γ-interferon, tissue plasminogen activator, IGF-1, TGH-β1, EGF, CD-4, TNF, GMGSF, TGF, follicular stimulation Geki Hormone, Rejuvenating Hormone, Atreal Naturalistic Peptide 17. The method of claim 1, 8 or 16, wherein the method is selected from the group consisting of lactogen and placental lactogen. 19. The parent polypeptide is human growth hormone, human placental lactogen, and human protein. The method according to claim 18, which is lactin. 20. the parent polypeptide is human growth hormone and the analogue is human fetal growth hormone; selected from the group consisting of disc lactogen, protein growth hormone and human prolactin. The method according to claim 1. 21. Claim 8 or 8, wherein the scanning amino acid is an isosteric amino acid. is the method described in 16. 22. 17. The method according to claim 8 or 16, wherein the scanning amino acid is a neutral amino acid. 23. The neutral amino acids are selected from alanine, serine, glycine and cysteine. 23. The method of claim 22, wherein the method is selected from the group consisting of: 24. 24. The method according to claim 23, wherein the scanning amino acid is alanine. 25. 17. The method of claim 1, 8 or 16, wherein said activity is measured in an in vitro or in vivo assay. 26. the parent polypeptide is a hormone and the activity is a soluble hormone level 26. The method according to claim 25, wherein the method is determined by an in vitro assay using Scepter. 27. said hormone is human growth hormone, and said soluble hormone receptor 27. The method according to claim 26, wherein the target is ShGHLr. 28. said hormone is human growth hormone, and said soluble hormone receptor 27. The method of claim 26, wherein the target is ShPRLr. 29. 30. The method according to claim 29, wherein said activity indicates binding of said target substance to said parent polypeptide or catalysis of said target substance by said parent polypeptide. 30. 30. The method according to claim 29, wherein the activity between the target substance and the substituted polypeptide is increased compared to the parent polypeptide. 31. 30. The method according to claim 29, wherein the activity between the target substance and the substituted polypeptide is decreased compared to the parent polypeptide. 32. A growth molecule consisting of at least first, second and third parts in order from the N-terminus. wherein the first portion corresponds to at least a portion of the amino acid sequence of the parent growth hormone, the third portion corresponds to at least another portion of the amino acid sequence of the parent growth hormone, and the second portion corresponds to at least another portion of the amino acid sequence of the parent growth hormone. is the amino acid sequence analog of the natural analogue of the parent growth hormone. Growth hormone mutants corresponding to similar parts. 33. said parent growth hormone is hGH and said natural analogue is human placental hormone. 33. The growth hormone variant of claim 32, which is selected from the group consisting of lactogen, human prolactin, and porcine growth hormone. 34. The parent growth hormone is hGH, and the second portion is hPL(12-25), pGH(11-33), hPRL(12-33), hPRL(12-19), hPRL(22-33). , hPL(46-52), pGH(48-52), hPL(56-64), pGH(57-73), hPRL(54-74), hPRL(88-95), hPRL(97-104) , hPL(109-112), pGH(108-127), hPRL(111-129), hPRL(126-136), pGH(164-190), and pGH(167-181). 33. The growth hormone variant according to claim 32, which is selected. 35. The second part is hPRL (97-104), hPRL (54-74) and and hPL(56-64). Rumon mutant. 36. 35. The growth hormone variant of claim 34, wherein said second portion is hPRL(22-33). 37. The parent growth hormone is human growth hormone, and the second portion consists of a similar sequence of residues 11-33, 46-52, 54-74, 88-104, 108-136 and 164-190 of hGH. 33. The growth hormone variant of claim 32, comprising an amino acid sequence selected from the group. 38. It has an amino acid sequence that does not exist in nature and contains less human growth hormone. Both are human derivatives derived by substitution of one amino acid residue with various amino acids. In the long hormone variant, the amino acid residues are F10, F54, E56, 158, R6 4, Q68, D171, K172, E174, T175, F176, R178, C182, V185, 14, P5, L6, S7, R8, N12, M14, L15, R16, R19, S55, S57, P59, S62, N63, E66, K70, S71, K168, I179, C182, R183, G187, P2, T3, L10, H18, R64, E65, Q69, L73, R167, E174, S1 84, E186, S188, F191, H21, N47, P48, Q49, T5 0, S57, Q46, V173, R77, L80, F25, D26, Q29, E 30, D169, S43, F44 , F97, A98, N99, S100, L101, V102, Y103, G104, Q22, E33 and equivalents thereof. mutant. 39. 39. The growth hormone variant of claim 38, wherein said various amino acids are isosteric amino acids. 40. The amino acid residues are substituted from the human growth hormone amino acid residue group consisting of F10, F54, E56, I58, R64, Q68, D171, K172, E174, T175, F176, R178, C182, V185 and equivalents thereof. 39. The growth hormone variant according to claim 38, which has been discovered. 41. The above substitution is F10. GEMARQSYWLI and V, F54GEMAR QSYWLI and V, E56GMFARQSDNKL and V, 158GEM FARQSV and T, R64GEMFAQSH, KD and N, Q68GEM FARSHKD and N, D171GEMFARQSHK and N, K172G EMFARQSHD and N, E174GMFARQSHDNK and L, T1 75GEMFARQSV and I, F176GEMARQSYWLI and V , R178GEMFARQSHKD and N, C182GEMFARQ and S, 41. The growth hormone variant of claim 40, which is selected from the group consisting of V185GEMFARQSITLY and W. 42. 42. The growth hormone variant of claim 41, wherein said substitution is E174A. 43. The amino acid residues are I4, P5, L6, S7, R8, N12, M14, L15, R16, R19, S55, S57, P59, S62, N63, E66, K70, S71, K168, I179, C182, R183 , G187 and this 39. The growth hormone variant according to claim 38, which is selected from the group of amino acid residues of human growth hormone consisting of equivalents of the following. 44. The amino acid residues are P2, T3, L10, H18, R64, E65, Q69, L73, R167, E174, S184, E186, S188, F191 and and their equivalents. The growth hormone variant according to claim 38. 45. Human growth hormone amino acids in which the amino acid residues are H18, R64, E65, L73, E174, E186, S188, F191 and equivalents thereof. 39. The growth hormone variant according to claim 38, which is selected from the group of amino acid residues. 46. The substitution is selected from the group consisting of H18A, R64K, E65A, L73A, El74ANQS and G, E186A, S188A and F191A. The growth hormone variant according to claim 45. 47. 39. The growth hormone of claim 38, wherein said amino acid residue is selected from the group of human growth hormone amino acid residues consisting of H21, K172, F176, N47, P48, Q49, T50, S51, Q46, V173 and equivalents thereof. Hormone variant. 48. 48. The growth hormone variant according to claim 47, wherein the various amino acids are alanine. 49. The variant contains a double amino acid substitution consisting of K172A/F176A. The growth hormone variant according to claim 48. 50. The amino acid residues are S43, F44, H18, E65, L73, E186, S188, F191, F97, A98, N99, S100, L101, V102, Y103, G104, R19, Q22, D26, Q29, E30, E33 and and their equivalents. The growth hormone variant according to claim 38. 51. 51. The growth hormone variant of claim 50, wherein said amino acid residue is selected from the group consisting of F97, A98, N99, SlOO, L101, V102, Y103, G104 and equivalents thereof. 52. The various amino acids are F97GEMARQSYWLI and V, A98G EMFRQSDNH and K, N99GEMFARQSDK and Y, S100 GEMFARQHDNK and Y, L101GEMFARQSIV and Y, V 102GEMFARQSITLY and W, Y103GEMFA RQSWLI and V, G104EMFARQS and P. 53. 39. The growth hormone variant according to claim 38, wherein the amino acid residue is selected from the group consisting of Q22, F25, D26, Q29, E33, Q49, T50, R64, R167, K168, 158, F176, and R178. 54. Claim 53 wherein said substitution is selected from the group consisting of Q22N, F25S, D26E, Q29E, Q29S, E33K, Q49A, TsOA, R167A, K168A, I58L and A, R64 K and A, F176Y and A, R179K and N. Growth hormone variants described. 65. Claims: said variant comprises a double amino acid substitution selected from the group consisting of K168A:E174A, R178N:I179M and K172A:F176A. The growth hormone variant according to Box 38. 56. It has an amino acid sequence that does not exist in nature and contains less human growth hormone. Both are human growth hormone variants derived by substitution of one amino acid residue with various amino acids, such as F10, F25, D26, R167, K168, K172, B174, F176, 158, R64 and equivalents thereof. Karana A human growth hormone variant selected from a group of human growth hormone amino acid residues. 57. It has an amino acid sequence that does not exist in nature and contains less human growth hormone. Both are human growth hormone variants derived by substitution of one amino acid residue with various amino acids, the amino acids of human growth hormone consisting of F97, S100, L101, V102, Y103, T175 and equivalents thereof. A human growth hormone variant selected from the residue group. 58. 58. The growth hormone variant of claim 57, wherein said substitution is selected from the group consisting of F97A, S100A, L101A, V102A, Y103A and T175S. A different body. 59. Substitutions, insertions or insertions of amino acid residues in the amino acid sequence of human growth hormone a human growth hormone variant having the sequence containing one or more amino acid changes consisting of A human growth hormone variant that does not undergo conversion. 60. 60. The variant of claim 59, wherein said growth hormone is human growth hormone and said active domain comprises residues 2-33, 54-74 and 167-191. 61. The active domain comprises residues 6-14, 56-68 and 171-191. 61. The variant according to claim 60. 62. A growth hormone variant that contains one or more amino acid changes consisting of substitution, insertion, or deletion of amino acid residues in the amino acid sequence of human growth hormone, in which the active amino acid for the somatogenic receptor of the growth hormone is changed. do No growth hormone mutant. 63. the growth hormone is human growth hormone hGH, and the active amino acid 63. The variant of claim 62, wherein the acids include F10, F54, E56, 158, K64, Q68, D171, K172, E174, T175, F176, R178, C182 and V185. 64. The growth hormone is human growth hormone hGH, and the active amino acid 64. The variant of claim 63, wherein the acid comprises 14, P5, L6, S7, R8, S55, S57, P59, S62, N63, E66, K70, S71, K168, 1179, C182, R183 and G187. 65. It has an amino acid sequence that does not exist in nature and is derived by substituting at least one or more amino acid residues of human prolactin hormone with various amino acids. A human prolactin hormone variant in which the amino acid residues are H171, N175, Y176, K178, H54, S56, L58, A59, E62, D63, Q66, N71, L179, T55, K64, A67, M70, Q72, Human prolactin selected from the amino acid residue group of human prolactin consisting of K73 and D74 hormone mutants. 66. Claim 65, wherein said substitution comprises H171D:N175T:Y176F. human prolactin mutants. 67. 67. The human prolactin mutant according to claim 66, further comprising the substitution K178R. 68. The human prolactin mutant according to claim 67, further comprising analogues to the mutant. A variant containing a substitution with a similar amino acid sequence hGH (54-74). 69. The human prolactin mutant according to claim 67, further comprising analogues to the mutant. Variants containing substitutions with the similar amino acid sequence hGH (184-188). 70. 68. The human prolactin variant according to claim 67, further comprising the substitution H54F: S56E:L581:E62S:D63N:Q66E. 71. 68. The human prolactin variant according to claim 67, further comprising the substitution H54F: S56E:L581. 72. 68. The human prolactin mutant according to claim 67, further comprising the substitution E174A. 73. 73. The human prolactin mutant according to claim 72, further comprising the substitution E62S: D63N:Q66E. 74. 75. The human prolactin mutant according to claim 74, further comprising the substitution E54F. 75. 75. The human prolactin mutant according to claim 74, further comprising the substitution S56E. 76. 75. The human prolactin mutant according to claim 74, further comprising the substitution L58I. 77. 75. The human prolactin mutant according to claim 74, further comprising the substitution A59P. 78. 75. The human prolactin mutant according to claim 74, further comprising the substitution N71S. 79. 75. The human prolactin variant according to claim 74, further comprising the substitution L179I. 80. It has an amino acid sequence that does not exist in nature and contains at least one placental lactogen. human placental tissue induced by substitution of one amino acid residue with various amino acids. a human placental lactogen variant in which the amino acid residue is selected from the group consisting of Q2, V2, H12, Q16, D56, M64, M179 and equivalents thereof. mutant. 81. Early replacement is Q2P, V4I, H12N, Q16R, D56E, M64R and and M1791. A different body. 82. 81. The placental lactogen variant of claim 80, wherein said substitution is selected from the group consisting of V4A, D56A, M64A and M179A. 83. 81. The placental gland of claim 80, wherein said substitutions include D56E and M64R. togen mutant. 84. DNA sequences encoding the variants according to claims 32, 33, 38, 65 and 80. 85. An expression vector comprising the DNA sequence according to claim 84. 86. An expression host transformed with the expression vector according to claim 85.
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