JPH05507201A - 新規な化学的生成物 - Google Patents

新規な化学的生成物

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JPH05507201A JP91510382A JP51038291A JPH05507201A JP H05507201 A JPH05507201 A JP H05507201A JP 91510382 A JP91510382 A JP 91510382A JP 51038291 A JP51038291 A JP 51038291A JP H05507201 A JPH05507201 A JP H05507201A
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Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 新規な化学的生成物 発明の分野 本発明は、新規なりNA配列、このようなりNA配列によってコードされる新規 な蛋白質およびこの蛋白質の以下に述べるような使用に関する。本発明はまた、 このDNA配列から構成され、所望の酵素を発現できるプラスミド構築体のよう なベクターも包含する。本発明はまた、この構築体でトランスフェクトされた宿 主生物、たとえば細菌、酵母、哺乳動物細胞およびトランスジェニック動物も包 含する。本発明はまた、本発明の新規な生成物の製造方法を包含する。本発明の 新規な蛋白質は、と(にヒト胆汁酸塩刺激リパーゼとして知られている酵素に関 連するものである。
発明の背景 ヒトの授乳中乳腺は、胆汁酸塩刺激リパーゼ(B55L)を合成し乳汁とともに 分泌する〔1〕。これは、−次胆汁酸塩によって特異的に活性化されC2,57 ,58]、母乳で補育される乳児の腸内脂肪消化の内因性能力に寄与することに なる〔3〜5〕。総乳蛋白質のほぼ1%に達する[6〕この酵素は非特異的リパ ーゼであって、in vitroにおいて、トリー、ジーおよびモノアシルグリ セロールのみでなく、コレステリル−およびレチニルエステル、ならびにリゾホ スファチジルグリセロールも加水分解する〔7〜10〕。しかも、その活性は乳 化された基質に限定されず、ミセル化および可溶性基質も類似の速度で加水分解 される〔11〕。
B55Lは乳汁とともに胃内を通過する間は分解されることなく、十二指腸内容 物中では、胆汁酸塩によって、膵臓プロテアーゼたとえばトリプシンおよびキモ トリプシンによる不活性化から保護される[2 、111゜しかしながら、乳汁 がたとえば62.5℃に30分加熱されて滅菌された場合には不活性化される〔 12〕。in vHroにおけるモデル実験では、トリアジルグリセロール消化 の最終産物はB55Lが存在すると異なることが示唆されている(5,7)。
新生児期には管腔内胆汁酸塩濃度が低いので(13,14)、これは生成物の吸 収に有利と考えられる(5.15)。
ヒト膵液のカルボン酸エステルヒドラーゼ(CEH) [16)はB55Lと機 能的に同一であるかまたは少なくともきわめて類似しているものと思われる〔6 〕。これらはまた、共通のエピトープを有し[8,17] 、同一のN末端アミ ノ酸配列をもっていて[17]、セリンエステラーゼインヒビター、たとえばエ セリンおよびジイソプロピルフルオロホスフェートによって阻害される(6 、 8 、16)。2つの酵素は同一遺伝子の産物であると仮定されている〔18゜ 19〕。観察される分子サイズの差[8、19]は、最近示唆されているように 、グリコシレージョンパターンの差によって説明できるものと思われる〔17〕 。
食物からの脂質は重要なエネルギー源である。エネルギーに富むトリアジルグリ セロールがこれらの脂質の95%以上を構成している。脂質の一部、たとえばあ る種の脂肪酸および脂溶性ビタミンは必須の食物成分である。
胃腸から吸収する前に、トリアジルグリセロールならびに微量成分すなわちエス テル化脂溶性ビタミンおよびコレステロール、さらにはジアシルホスファチジル グリセロールは、エステル結合が加水分解されて疎水性の低い吸収性の生成物を 生じる必要がある。これらの反応はリパーゼと呼ばれる特定の群の酵素によって 触媒される。
ヒト成人では、関連する必須のリパーゼとしては胃リパーゼ、膵コリパーゼ依存 性リパーゼ(トリーおよびジアシルグリセロール加水分解)、膵ホスホリパーゼ 12(ジアシルホスファチジルグリセロール)およびカルボン酸エステルヒドロ ラーゼ(コレステリル−および脂溶性ビタミンエステル)が考えられる。母乳で 噛育されている新生児の胆汁酸塩刺激リパーゼは、上述の脂質のいくつかの加水 分解に必須の役割を果たしている。胆汁酸塩とともに脂質消化の生成物は混合ミ セルを形成し、これから吸収が起こる〔3〜5〕。
脂質の吸収不良、したがって栄養不良に共通の原因は、膵コリパーゼ依存性リパ ーゼおよび/または胆汁酸塩の管腔内レベルの低下である。このようなリパーゼ 欠乏の典型的な例には、患者のほぼ80%に終生の欠乏を生じる共通の遺伝的障 害、嚢胞性線維症患者および多(の場合慢性アルコール症による慢性膵炎がある 。
出産時には、とくに満期前出産児の場合、膵臓および肝臓機能は完全には発達し ていない。生理学的理由による脂肪の吸収不良はよくみられる所見であって、管 腔内膵コリパーゼ依存性リパーゼおよび胆汁酸塩の低濃度によって生じるものと 考えられる[3.4.13〜15〕。しかしながら、B55Lにより、このよう な吸収不良は、母乳で噛育されている乳児の方が乳児用製品の滅菌人乳を与えら れた乳児よりも、はるかに少ない〔3〜5 、12.59.60.611゜自身 の母親の乳汁での噛育が不可能な新生児とくに満期前出産児は、他の母親の非滅 菌乳汁で晴育すべきと言われる一つの理由はここにある〔12〕。
膵リパーゼ欠乏に罹患している患者の現在の治療は、ブタ膵臓酵素の粗製剤の著 しい大用量の経口投与である。
コリパーゼ依存性膵リパーゼは低pt[で不活性化される。
このような条件は胃内に通常認められ、したがって経口的に投与された膵リパー ゼは胃を通過して腸に達する際に事実上完全に不活性されてしまう。すなわち、 この影響は大用量の酵素を使用しても克服することはできない。
大用量の投与は大部分の患者に不適切であり、しかも製剤は不純で口当りが悪い 。胃の酸性領域は通過し、比較的アルカリ性環境の空隔でのみ酵素を放出するあ る種の錠剤も処方されている。しかしながら、膵臓障害に罹患している患者の多 (では、空隔は異常な酸性を示し、このような錠剤も酵素の放出は果せず、した がって無効である。しかも、現在市販されている製剤はヒト起源のものではない ので、患者に有害な結果や治療効果の低下を引き起こす可能性がある免疫反応の 危険がある。現在の製剤のもつ他の欠点には、コリパーゼ依存性リパーゼ以外の 他の脂質分解活性成分が表示されていないことがある。実際、大部分の製剤は、 きわめて低レベルのCEH/B55I、−活性しか含んでいない。これが、嚢胞 性線維症罹患患者の多くは、補給療法にもかかわらず、脂溶性ビタミンおよび必 須脂肪酸の欠乏を起こしている一つの理由である。
したがって、ヒトリパーゼ由来の性質と構造および広い基質特異性を有し、膵臓 脂質分解酵素の1種もしくは数種の欠乏症患者に経口投与できる製品の大きな必 要性があったのである。本発明の製品は、それ自体で、または他のリパーゼ含有 製剤と組み合わせて、この要求を満たすものである。さらに、慣用の乳児用ミル ク製品またはいわゆるミルクバンクがらの滅菌ヒト乳汁の脂肪の利用を改善する ために、一部の乳児におけるその必要性は自明である。
B55Lは、それを置換または補給療法に最適とする独特の、いくつかの性質を 有する。それは本来、軽口投与用に設計されている。すなわち、それは胃の通過 に抵抗し、小腸の内容物中で活性化される。その特異的な活性化機構が、貯蔵時 またはその作用部位への通過時における食品または組織脂質の有害な脂質分解を 防止することになる。その広い基質特異性により、独自で、脂溶性ビタミンエス テルを包含する大部分の食物中脂質の完全な消化を仲介する能力を有する。
B55Lは、長鎖多不飽和脂肪酸を含むエステル結合の加水分解には、膵臓コリ パーゼ依存性リパーゼより優れていると思われる。胃リパーゼの存在下およびコ リパーゼ依存性リパーゼの不存在下またはその低レベル下には、B55Lは、新 生児の場合のように胆汁酸塩レベルが低くても、in vftroにおいても完 全なトリアジルグリセロール消化を達成できる。B55Lの存在下には、トリア ジルグリセロール消化の最終生成物は、他の2種のリパーゼによって生成する遊 離脂肪酸とモノアシルグリセロールではなくて、遊離脂肪酸と遊離グリセロール になる〔5〕。
これは、とくに管腔内胆汁酸塩レベルが低い場合、生成物の吸収に有利である( 3 、15)。歴史的にみて、乳児用調合孔は、その組成を可能な限り人乳の組 成に近づけなければならないという考え方で開発され、改良されてきた。このよ うな調合孔への補給が望ましい。
胆汁酸塩刺激リパーゼ゛(B55L)またはB55Lの必須機能をもつ蛋白質の 、補給、置換または治療のための利用には、しかしながら、大きな技術的規模で の大量の生成物の獲得が必要である。出発原料を工業的規模でたとえば乳汁のよ うな天然原料に頼ることは不可能である。滅菌時におけるB55Lの不活性化に ついての上述の問題に加えて、天然からの材料には、ウィルスたとえばHIVウ ィルスおよびCXVのような感染源による汚染の危険がある。
したがって、B55Lの性質をもつ生成物を大規模に獲得する方法がめられてい る。本発明はこのような生成物およびその製造方法を提供するものである。
従来技術に関しての引用文献は本明細書の末尾に掲げる。
発明 本発明は、ヒト乳腺由来のB55LをコードするcDNAのクローニングに基づ くものである。本発明者らはまた、ヒト膵臓から、CEHをコードする部分cD N^を単離した。ヒトcDN^から帰納されたアミノ酸配列および他の種からの CEHとの比較の結果、B55LとCEHは同一であるとの解釈が支持された。
以下にさらに詳述するように、cDN^DNA配列納された蛋白質の構造は、驚 くべきことに、他のリパーゼの構造とは全く異なることが見出されたのである。
その構造は、予期に反して、典型的なエステラーゼ、たとえばコリンエステラー ゼの構造にむしろ類似することが明らかにされた。
図2および図7を参照して、本発明の生成物は、a)図7のアミノ酸配列1〜7 22によって定義される蛋白質、 b)図7のアミノ酸配列1〜535によって定義される蛋白質、 C)図7のアミノ酸配列1〜278によって定義される蛋白質、 d)図7のアミノ酸配列1〜341によって定義される蛋白質、 e)図7のアミノ酸配列1〜409によって定義される蛋白質、 f)図7のアミノ酸配列1〜474によって定義される蛋白質、 g) b)〜f)に定義された蛋白質たとえば位置1〜278.279〜341 .279〜409.279〜474.342〜409.342〜474および5 36〜722のアミノ酸配列によって定義される蛋白質の混合物、 h) b)〜g)に定義された蛋白質を図5のリピートの1個または2個以上と 組み合わせた蛋白質の混合物、i) さらにN末端アミノ酸、すなわちメチオニ ンを有するa)〜h)で定義される蛋白質、ならびに上記a)〜i)で定義され た蛋白質の機能均等変異体および突然変異体である。
上記a、b1c、d、e、fShおよびiの蛋白質は天然に存在するB55Lと はすべての点で同一ではないが天然のB55Lに必須の機能の1つまたは2以上 を表すものであることに留意すべきである。必須な機能は以下に示す。
j)上記a、b、c、dXeSfShおよびiに定義される蛋白質をコードする DNA配列、k)図2において以下のヌクレオチド番号で定義される図2のDN A配列、すなわち、 a)図7のアミノ酸配列1〜722で定義される蛋白質をコードする図2のDN A配列151〜2316、b)5U7のアミノ酸配列1〜535で定義される蛋 白質をコードする図2のDNA配列151〜1755、C)図7のアミノ酸配列 1〜278で定義される蛋白質をコードする図2のDNA配列151〜985、 d)図7のアミノ酸配列1〜341で定義される蛋白質をコードする図2のDN A配列151〜1172、e)図7のアミノ酸配列1〜409で定義される蛋白 質をコードする図2のDNA配列151〜1376、f)図7のアミノ酸配列1 〜474で定義される蛋白質をコードする図2のDNA配列151〜1574、 g)図7のアミノ酸配列279〜341によって定義される蛋白質をコードする 図2のDNA配列986〜1172、h)ff17のアミノ酸配列279〜40 9によって定義される蛋白質をコードする図2のDNA配列986〜1376、 i)図7のアミノ酸配列279〜474によって定義される蛋白質をコードする 図2のDNA配列986〜1574、j)図7のアミノ酸配列342〜409に よって定義される蛋白質をコードする図2のDNA配列1173〜1376、k )図7のアミノ酸配列342〜474によって定義される蛋白質をコードする図 2のDNA配列1173〜1574である。
本発明の蛋白質の重要な機能は、 a)経口投与に対する適性、 b)特定の胆汁酸塩による活性化、 C)小腸の内容物中における非特異的リパーゼとしての作用。その化学的構造お よび物理的状態(乳化、ミセル化、可溶性)に比較的無関係に脂質を加水分解す る能力、 d)様々な鎖長および様々な不飽和度の脂肪酸を有するトリアジルグリセロール の加水分解能、e) ジアシルグリセロール、モノアシルグリセローノペコレス テリルエステル、リゾホスファチジルアシルグリセロール、ならびにレチニルお よび他の脂溶性ビタミンエステルをも加水分解する能力、 f)トリアジルグリセロールにおける5n−1(3)エステル結合のみでなく  、 5n−2エステル結合も加水分解する能力、 g)−次胆汁酸塩のみでなく二次胆汁酸塩とも相互作用する能力、 h)至適活性の胆汁酸塩に対する依存性、i)胃内容物はその触媒効率に実質的 な程度は作用しない安定性、 j)胆汁酸塩が存在する限り、膵臓プロテアーゼたとえばトリプシンによる不活 性化に対する安定性、k)ヘパリンおよびヘパリン誘導体たとえばヘパリン硫酸 への結合能、 ■)脂質〜水界面への結合能、 m) 凍結乾燥が可能な安定性、 n)人乳または調合孔のような食品成分と混合した場合の安定性 である。
補給、置換または治療に必須の機能は、上述のa)、C)、d)、e)、f)、 i)、j)およびl)である。他の目的においては必須機能のすべては必ずしも 必要ではない。
上述の蛋白質の発現には、上述の適当なりNA配列を適当なベクター中に挿入し 、ついでこれを適当な宿主生物に導入する。上記ベクターはまた、所望の蛋白質 を生物が発現できるように、適当なシグナルおよび他の配列を含有しなければな らない。
適当な発現生物体: 組換えDNA技術によれば、様々な原核および真核宿主生物体中に興味ある蛋白 質をクローニングして発現させることができる。使用可能な発現生物体は、バク テリア、単純真核生物(酵母)、動物培養細胞、昆虫培養細胞、植物培養細胞、 植物およびトランスジェニック動物がある。それぞれの各県にはそれ自体に特有 の利点と欠点がある。率直な結論としては、発現される各遺伝子は独特の問題点 があって、標準的な解決法があるわけではない。
一般に使用されるバクテリア系はE、 Co11. BacillusSubt ilis、 Streptomycesである。一般に使用される酵母は5ac charoa+ycesおよびPLchia Pa5torisである。一般に 使用される動物細胞はCIO細胞およびCO3細胞である。一般に使用される昆 虫培養細胞はDrosophila由来の細胞である。一般に使用される植物は タバコ植物である。使用できるトランスジェニック動物にはヤギおよびウシがあ る。
使用できるバクテリアベクターの例にはpUCおよびプロティンA−ベクターが ある。使用できる酵母ベクターの例にはpM^ 91がある。使用できる昆虫ベ クターはBaculo−ウィルスから誘導される。使用できる動物細胞ベクター はSV/ 40から誘導される。使用できる植物ベクターはTi−リブラスミド から誘導される。いずれの系でも、天然および合成の両プロモーターおよびター ミネータ−が使用できる。
発現系の選択に応じて、発現される蛋白質は、付加的なN末端アミノ酸(メチオ ニン)を含有し、数個の余分のアミノ酸を含有し、また異種蛋白質(たとえばプ ロティンA)に融合し、また天然に存在する蛋白質とはグリコレ−ジョンに関し て異なる場合があることを理解すべきである。さらに、ベクターには、蛋白質を 周辺質または培養培地に放出させるためにシグナル配列を含有させることもでき る。
したがって、本発明は他の態様として、a)上に特定した蛋白質をコードするD NA配列からなるベクター、 b)上に特定したDNA配列からなる宿主生物体、C)上記a)に特定したベク ターを含有する宿主生物体を増殖させ、その蛋白質を単離することによる、上に 特定した蛋白質の製造方法 を包含する。
製造方法は、引用文献6の記載のように、使用された発現系(たとえばプロティ ンA/TgG)および/または天然に存在する酵素の精製に用いられた方法に基 づくものである。
本発明のさらに他の態様は、 一上に特定した蛋白質からなる医薬組成物、−外分泌膵不全に関連した病態の治 療用医薬の製造のための上に特定した蛋白質の使用、 −嚢胞性線維症の治療用医薬の製造のための上に特定した蛋白質の使用、 一小児用調合食品への添加物としての上に特定した蛋白質の使用、 一慢性膵炎の治療用医薬の製造のための上に特定した蛋白質の使用、 一任意の病因による脂肪吸収不全の治療用医薬の製造のための上に特定した蛋白 質の使用、 −脂溶性ビタミンの吸収不全の治療用医薬の製造のための上に特定した蛋白質の 使用、 一生理的理由によるたとえば新生児における脂肪吸収不全の治療用医薬の製造の ための上に特定した蛋白質の使用 である。
図2の位置151から位置2316を含めてまでのDNA配列は全蛋白質をコー ドする配列である。位置2317から位置2415を含めてまでの配列は蛋白質 には翻訳されないが、以下の表2に示すエキソンdに包含される。
本発明の一実施態様においては、上記a)〜i)の各項に定義された蛋白質が単 離型および/または実質的に純粋な型で提供される。
上記a)〜k)の各項に定義されたDNA配列は、本発明の一実施態様において 、単離型および/または実質的に純粋な型で提供される。
aa、アミノ酸、 bp、塩基対; B55L、胆汁酸塩刺激リパーゼ:C−へ MP、環状アデノシンモノホスフェート、 CEH。
カルボン酸エステルヒドロラーゼ;Da、ダルトン;C’GTP、7−ジアザ− 2−ブオキシグアノシン5′トリホスフエートr EDTA、エチレンジアミン 四酢酸、 kb、キロベース; MOPS、3− N −4ルホリノーブロバン スルホン酸; nt、ヌクレオチド; PAGE、ポリアクリルアミドゲル電気 泳動、 SDS、ドデシル硫酸ナトリウム; SSC,NaClクエン酸塩、  xGal、 5−ブロモ−4−クロロ−3−インドリル−β−D−ガラクトピラ ノシド。
酵素 胆汁酸塩刺激リパーゼEC3,1,1,3カルボン酸エステルヒドロラーゼEC 3,1,1,1材料および方法 A、 酵素および抗体の調製 B55Lはすでに記載された方法により〔6〕、ヒト乳汁から精製した。抗体産 生に使用する場合には、酵素5O3−PAGEでさらに精製した。リパーゼに相 当する蛋白バンドは、クーマシーブリリアントブルーで染色後に、ゲルから電気 溶出した。精製酵素25ayを等容量のフロイント完全アジュバントとともに、 最初のi、c、注射に使用し、同量の酵素と不完全アジュバントを以後の1月お きのブースター注射に使用した。各ブースター投与から約2週後にウサギから採 血して血清を調製し、−20℃で保存した。
B、)リブシン分解フラグメントの調製およびアミノ酸配列分析 精製B55L 3冨すを11の、6Mグアニジニウム塩酸塩および2mM ED TA含有0.1M Tris−CI緩衝液、pH8,5i:溶解した。37℃で 2時間インキュベートしたのち、50mMヨードアセテート300μlを加えた 。暗所、25℃で90分間インキュベートしたのち、還元され、カルボキシメチ ル化された酵素を、0.5M炭酸水素アンモニウム平衡化5ephadex G −25カラム上で脱塩した。トシル−し−フェニルアラニンクロロメタン処理ウ シトリプシン(llorthington diagnostics syst em Inc、、 Freehold、 NJ。
USA)30μ9を加えたのち、凍結乾燥した。凍結乾燥蛋白質を4冨lの0. 1M炭酸水素アンモニウムに溶解し、さらに90μ9のトリプシンを添加した。
37℃で5時間インキュベートしたのち、蛋白質を再び凍結乾燥した。トリプシ ン消化物を0.1%トリフルオロ酢酸(2sg/i+/)に溶解した。
トリプシン処理B55L 300μすをC−18逆相カラムを用い、0.1%ト リフルオロ酢酸中0〜5o%アセトニトリルの勾配で溶出するHPLCでクロマ トグラフィーに付した。ペプチドの収集は215nmlこおける吸収の連続記録 によってモニタリングした。配列決定するペプチドは同一カラムと調整勾配を用 いる再クロマトグラフィーによってさらに精製した。配列決定するペプチドフラ グメントのサンプルは窒素下に乾燥してアセトニトリルを除き、シクエンサーに 適用した。N末端配列分析のためには、ネイティブなりSSLを0.1%酢酸に 溶解した。配列分析は、Applied Biosystems Inc、の4 77A型パルス液相シクエンサーおよびオンラインPTH120Aアナライザー により、製造業者からの標準サイクルプログラムおよび化学試薬を用いて実施し た。配列決定標準蛋白、β−ラクトグロブリンから計算し、た初期および反復収 率はそれぞれ47および97%であった。
C,RNAの単離 ヒト膵臓アジポースおよび授乳中の乳腺組織は外科的に採取し、直ちにグアニジ ニウムチオシアネート(50*1中1〜5g)中に入れた。総RNAはChir gvfnの記載〔2o〕ニ従って抽出した。ポリ(A) −RNAはオリゴーデ オキシチミジレートー(オリゴ(DT))−セルロースカラム上クロマトグラフ ィーによって調製した〔21〕。
D、cDNAライブラリーの構築およびスクリーニングヒト膵臓からのポリアデ ニル化RNA約15μ9を水酸化メチル水銀で変性し〔22〕、オリゴ(dT)  1□〜18プライマー(Pharmacia、 Uppsala、 Swed en)でプライミングし、標準操作〔23〕を用いて逆転写した。第二の鎖の合 成は、DNAリガーゼとβ−NADを省略し、反応温度は15℃にセットしたほ かは、Gubler & t!offman[24]に従ッテ実施した。過剰の RNAをRNアーゼA(50μg/厘Iりで消化し、二本鎖cDN^はEcoR Iメチラーゼで処理した〔25〕。末端はフレノウ酵素でプラント化した。Ec oRIリンカ−へのリゲーンaンおよびEcoRIでの切断後、cDNAを5e pharose4B−Clカラム上で分画化した。空隙容量分画をエタノールで 沈殿させ、cDNAをホスファターゼ処理gtllベクターのEcoRI部位に リゲートさせた〔26〕。in vitroバッキングにより7 X 10’個 以上の組換え体が生成した。
妊娠8力月の女性より得た組織由来のヒト乳腺からのcDN^ライブラリーはC 1ontech Laboratories、Inc、(Pal。
Alto、 CA、USA)から購入した。
cDNAライブラリーからのファージを120−amディツシュあたり5X10 ’プラ一ク形成単位の割合でブレーティングした。抗血清は1:3200の比に 希釈し、Young &Davi、5(27)の方法に従ってスクリーニングを 実施した。
第二の抗体としてはアルカリホスファターゼ接合ヤギ−抗ウサギ抗体を使用した (Bio−Rad、 Richmond、 CA、 USA)。
mRNAの5′末端に相当するクローンの単離には、免疫陽性クローンの一つか らのサブクローン化フラグメントをプローブとして用い、標準条件下に〔23〕 核酸ハイブリダイゼーシゴンを行った。
E、RNA分析 電気泳動は、グリオキザールおよびジメチルスルホキシドによる変性後、4hM  MOPS緩衝液al17.0中1%アガロースゲルを用いて実施した〔28〕 。グリオキザール化総RN^をついでニトロセルロース濾紙に移した〔29〕。
プロットはオリゴ標識法〔30〕で標識したB55LおよびCEB組換え体のサ ブクローンで検出した。プレハイブリダイゼーションおよびハイブリダイゼーシ ョンは50%ホルムアミド中46℃で行った〔23〕。ハイブリダイゼーション 後の洗浄は高緊縮条件(0,1%SDSおよび0.1 x SSC,60℃)で 実施した( 1 xssc、 0.1.5M NaCA’、 0.00+、5M クエン酸三ナトリウム、 pH7,6)。
F、 ヌクレオチド配列 B55LおよびCEH組換え体からのcDNA挿入体は超音波処理およびサイズ 分割後直接M 3 mp18およびap19にクローン化するか、その一部はP st I 、 BstXI、 Nar I 、Sma Iおよび^halIで消 化したのちさらにpTZ19R中にサブクローン化した。ヌクレオチド配列はジ デオキシチェーンターミネーション法〔31〕で決定した。GCに富むリピート (下記参照)の配列もTaq Iポリメラーゼおよびdc”GTPを用いて決定 した。両鏡について配列を決定した。配列情報はオートラジオグラムから、Sj Qbergら〔55〕によって報告されたソフトウェア、MS−EdSeqを用 いて検索した。
G、 アミノ酸配列の予測とホモロジーcDNA挿入体の相当するアミノ酸配列 を予測するためには、各読み取り枠のコドン利用を5tadenに従って比較し 、一つの読み取り枠を与えた〔32〕。ホモロジーはUWGCG ソフトウェア パッケージのプログラムを用いて調べた〔33〕。
結果および考察 A、B55Lのトリプシン分解フラグメントおよびN末端の配列 精製B55Lのトリプシン消化では、1lPLc−クロマトグラフィ一時に得ら れたピーク数(図1)から判断して、約50個のフラグメントが生成した。ピー クを集め、高い精製状態で十分な量が単離できた指定のピークについて、配列決 定を行った。得られた配列を表1に示す。さらに、30個の大部分のN末端残基 について配列を決定しく図2)、AbouakHら〔17〕によって以前に報告 されている配列(30残基)が確認された。
rang &Johnson[34)によって報告された22残基長のN末端配 列は、我々の記録ではグリシンであり、fang &Johnsonの記録では リジンである。
B、B55Lのヌクレオチド配列 λgtll cDN^ライブラリーの構築にはヒト膵臓からのポリアデニル化R N^を使用した。最初に4個の免疫陽性クローンが単離され、ついでこの膵臓発 現cDN^ライブラリーをB55Lに対する抗血清でスクリーニングした。4個 のクローンのヌクレオチド配列のヌクレオチド配列分析から、それらは完全に一 致し、閣RN^の3′末端に相当することが明らかにされた。それらはすべてポ リAテールに始まり、長さのみが相違する。最長の挿入体は^CEHと命名され 、996bpに及ぶ。
ヒト乳腺からのcDNAライブラリーは、抗血清により、また膵臓クローン^C EHをプローブとしてスクリーニングした。両スクリーニングから陽性クローン が単離され、それらはすべて3′末端に由来する。最長の乳腺クローンはABS SLと命名され、2100bp上流に達する。それは4個の配列決定されたトリ プシン分解フラグメントを含有する(図2)が、N末端アミノ酸配列は包含され ていない。
配列を翻訳開始部を越えて延長するために、ABSSLの5′最近位部から誘導 された118塩基長のプローブで乳腺cDNAライブラリーを再スクリーニング した。さらに328ヌクレオチド上流を接続する1個のクローンが単離された。
それはN末端アミノ酸配列に合致し、残りのトリプシン分解フラグメントを含有 する。図2に示すように、cDNAは2428ヌクレオチド長で、最初の^TG コドンから81塩基上流を含有する。ポリアデニル化シグナルの^AT^^^は ポリAテールから13ヌクレオチド上流に位置し、ターミネーシコンコドンTA Gはヌクレオチド2317に見出され、続いて112b9の3′非翻訳領域が続 いた。33塩基の16リビートからなるGCに富んだ領域は塩基1756と22 83の間の配列の3′末端に見出された。図3に示すヌクレオチド配列の反復は 、数回の重複後に生じたと考えられる様々な数の置換をもつ10個の反復によっ て囲まれた6個の同一の反復から構成される装置換数が低いことはこれらの反復 が進化の後期に現れたものであることを示唆している。
C1発現の組織分布 授乳中のヒト乳腺、膵臓、脂肪組織からおよびヒト肝癌細胞系(HepG2)か らのRNAをノザンブロッティングで分析した。メツセンジャーのサイズはζ授 乳中乳腺および膵臓のいずれにおいても、約2.5kbと測定された。
BepG2または脂肪組織から抽出されたRNAのレーンにはシグナルは検出で きなかった(図4)。乳腺ライブラリーに使用したmRNAは妊娠8力月の女性 から得られたので、これは分娩前におけるB55Lの分泌の従前の所見〔35〕 に一致して、B55L遺伝子の転写および多分翻訳は分娩前に始まっていたこと が明白である。図4参照。
D、B55Lのアミノ酸配列 5O3−PAGEで評価して分子量は107〜125kDa(8、363、分析 超遠心によって105kDa(37)と報告されている。cDNAから帰納され た酵素は722個のアミノ酸残基からなり(図2)、分子量は76、271Da となるが、これはこの酵素が少なくとも15〜20%の炭水化物を含むことを示 している。
リーダー配列は23残基長である。活性部位と考えられるセリン残基はセリン− 217に位置する(図5)。このセリンの周囲の配列はセリンヒドロラーゼのコ ンセンサス活性部位配列〔38〕に合翠する。最近、活性部位セリンの近傍に見 出される塩基性残基がリパーゼによるアシルグリセロールのエステル結合の切断 に関与する可能性が提案されている〔39〕。B55Lにはこのような残基が存 在しないことは興味深い。N−グリコジル化部位と考えられるものはセリンから 7つの残基にただ1個あるにすぎない。
グリコジル化の程度(6,16)はこの酵素が〇一連結炭水化物を含むことを示 唆している。このようなグリコジル化が起こりつる部位は多数ある。精製酵素に 基づくアミノ酸組成はプロリン残基の高含量を示している〔6〕。
cDNAから得られたアミノ酸配列でもこれが確認されている。しかもプロリン 残基の大部分は、この酵素のC末端側の半分の主要部を構成する各11残基の1 6個のリピート中に存在する。
E、 乳腺(BSSL)および膵臓(CEH)における酵素の比較ヒト乳汁のB 55Lおよびヒト膵CE■は以前に、同一ではないにしても類似していることが 示されている。このデータは、この2つの酵素が同じ遺伝子の産物であることを 強く示唆するものである。cDN^クローンのヌクレオチド配列は、膵臓クロー ン八CEHが乳腺クローン^B55Lと、ポリAテールから5′末端方向に99 6塩基が同一であることを示していて、ここにはプロリンに富んだリピートが含 まれている。膵臓および授乳中乳腺からのRNAのノザンプロットでは2.5k bの単一のバンドが得られた(図4)。
ゲノムのサザンプロットによりさらに、ただ1つの遺伝子がB55LおよびCE FIをコードしているとの考え方を支持している。5DS−PAGEにおけるB 55LとCEflの移動度の差は、グリコシレージョンの差またはスプライシン グの差の結果として説明できる。
B55Lのラットおよびウシ酵素に対する類似性(下記参照)およびゲノムのプ ロットからの結果の類似性は、スプライシングの差で移動度の差を説明できる可 能性を支持しない。C末端配列は蛋白質のレベルで確認されていないことから、 C末端における蛋白分解によってCEHがプロセッシングを受けている可能性も 小さいように思われる。
我々の知る限りでは、明らかにCEHに相当する膵臓酵素は多くの場合、種およ びそれぞれの活性の測定に用いられた特定の基質に因んで命名されてきた。たと えば、リゾホスホリパーゼ、コレステリルエステラーゼ、ステロールエステルヒ ドロラーゼ、非特異的リパーゼ、カルボン酸エステルリパーゼおよびコレステリ ルエステルヒドロラーゼのようにである。現存のデータは、これらの記述された 活性のすべてが一つの同じ機能実体に由来するとの考え方と矛盾しないC42, 43]。これは、広い基質特異性とそれらの非特異的リパーゼとしての命名の関 係によ7て例示される。ヒ1−BSSL/CEIIの配列をラット膵臓からのり ゾホスホリバーゼ〔40〕およびウシ膵臓からのコレステロールエステラーゼ〔 41〕の配列と比較すると、N末端から約530残基に及ぶ広範囲の類似性が認 められる(図5)が、リピートが生じる分子部分ではそれらは異なっている。ラ ット酵素は4個のリピートしかもたないし、ウシの場合は3個しかない。従って 、ヒト酵素はもつとかなり長いペプチドである。
さらに、B55Lと多数の典型的なエステラーゼ、たとえばヒトおよびDros ophilaを含めた数種からのアセチルコリンエステラーゼ、ならびにカルボ キシルエステラーゼの間には著しい類似性が見出された(図6)。これらの類似 性は、活性部位候補のセリン残基を含めたB55LのN末端300残基に限定さ れていた。アセチルコリンエステラーゼに対する類似性は、B55Lが典型的な コリンエステラーゼインヒビターによって阻害される事実から予想されていた( 6.8.16)。多分ラット肝カルボキシルエステラーゼの場合の例外〔45〕 を除いて、これらの類似酵素のどれにもB55Lと同じ胆汁酸塩依存性をもつこ とは示されていない。これはこの性質の構造的基盤はその蛋白質のC末端部分に あることを示唆している。しかも、B55Lは乳化された基質を効率的に攻撃す ることが可能で、これは類似のエステラーゼには知られていない性質である。こ の活性には胆汁酸塩は先行条件として欠(ことができない。
ヒトB55Lについて予測された配列が、性質がよく解っている他の哺乳動物の リパーゼと比較された。活性部位セリンの周囲のコンセンサス配列(G−X−3 −X−G)を除いて、他の明白な類似性は認められなかった〔44〕。
他の酵素との類似性に加えて、Dictyosteliumdiscoideu mからの1種のCAMP依存性プロティン[46]ならびに数種からのサイログ ロブリン(図6)[47〜49〕に対する有意な類似性もみられる。活性部位領 域を包含するが活性部位自体ではないB55Lとサイログロブリンの間の類似性 は、これらの高度に保存されたアミノ酸領域は、エステラーゼの酵素活性の単な る支持ではなく、もっと一般的な重要性にかかっていることを示している。
結論として、ヒト乳汁B55Lは722個のアミノ酸残基から構成される。これ までに得られたデータは、そのペプチド鎖が膵臓のCEHの場合と同一であり、 それらは同一の遺伝子によってコードされていることを示している。
最も強力な証拠は、それらの3′末末端ヌクレオチド列およびそれらのN末端ア ミノ酸配列が同一なことである。
ラット膵臓リゾホスホリパーゼとウシ膵臓コレステロールエステラーゼの間の顕 著なホモロジーは、これらの酵素も機能的に同一であるとの仮説を支持する。し かしながら、これまで示唆されてきたように、種の間に認められる分子サイズの 差は単にグリコジル化の差によるものではなく、11個のアミノ酸リピートの数 の変動を反映するものである。これらのエステラーゼの間の活性部位配列の類似 性は、これらの蛋白質が共通の祖先遺伝子に由来するものであることを示唆する 。
以下に図1〜7について説明する。
図1 : B55Lのトリプシン消化物のl’1PLcによる分離材料および方 法の項に記載したようにして、精製B55Lをトリプシンで処理し、■PLc上 クロマトグラフィーに付した。指示したピークを集め、再クロマトグラフィーに よってさらに精製し、それらのアミノ酸配列を決定した。
cDNAは2428塩基長である。ATGに始まるN末端23コドンの配列(n t 82〜150)は、成熟蛋白質のN末端アミノ酸配列がコドン24(nt  151 Ala)に始まることから、リーダーペプチドと解釈される。リーダー ペプチドには下線を付す。*の印はエキソンの開始点を示す。#の印は反復部分 の開始点を示す。
置換は*印によって示す。
図4:ノザンブロットハイブリダイゼーションヒトの授乳中乳腺、膵臓、脂肪組 織およびヒト肝癌細胞系(HepG2)から単離された総RNAのノザンプロッ ト分析。授乳中乳腺(レーンA)、膵臓(レーンB)、脂肪組織(レーンC)お よびHepG2 (レーンD)からの総RNA(1h9)を、1Mグリオキザー ル、50%ジメチルスルホキシドおよび40mM MOPS中でl?NAを変性 したのち、40mMM0PS緩衝液pf17.0中1%アガロースゲルで電気泳 動した。
グリオキザール化1?NAをついでニトロセルロース濾紙に移し、(32p)標 識B55L cDNA(ABSSL)とハイブリダイズさく Rat 1 pi ) [40)およびウシ膵臓コレステロールエステラーゼ(Bovceh) ( 41〕からの推定アミノ酸配列の比較活性部位に包含されるセリン残基は*印で 示し、#印はその蛋白質の単一の可能性あるN−グリコシレージョンシグナルを 示す。アミノ酸配列の直接リピートは箱で囲む。マツチした配列は大文字で、2 種の酵素間でマツチした配列は小文字で、ミスマツチは点で示す。
図5 : B55Lと、他のエステラーゼ、サイログロブリンおよびDicty osteliua+ discotdeumからの1種のcAMP依存性酵素の 一次構造の比較 B55L :ヒトからの胆汁酸塩刺激リパーゼ、Cheshum :ヒト胎児組 織からのコリンエステラーゼ(501、Torpace:Torpedo ma rmorataからのアセチルコリンエステラーゼ〔5]〕、Drosceh  : Drosopliila melaogasterからのカルボン酸エステ ルヒドロラーゼ〔52〕、I?atlivce :ラット肝がらのカルボキシル エステラーゼ〔53〕、Drosace : Droso−phHa mela ogasterからのアセチルコリンエステラーゼ〔54〕、ThyrhuIl l:ヒトからのサイログロブリン〔49〕、およびDict、 Di : Di ctyosteliua+ dfscoideumからのcAMP依存性酵素〔 46〕。酵素間で類似性を示す7つの異なるドメインがある。同一の残基は箱で 囲む。コンセンサス配列中の小文字は1つを除き他の全酵素間で同一の残基を示 す。点はミスマツチを示す。活性部位に含まれるセリン残基は*印で示す。右隅 の図はドメインの配置の仕方を全蛋白質のアミノ酸配列1〜722(−文字コー ド)を掲げ、エキソンa1b1cおよびdを示す。#印は反復部分の開始点を示 している。
表 1 BSSLペプチドのアミノ酸配列 干渉ピークにより、ペプチド番号26の場合は、配列決定のサイクル1および2 における残基の明確な同定はできなかった。ペプチド番号は図1のピークを指す 。
トリプシン分解フラグメント TP16 : LysValThrG1uG1uAspPheTyrLysTP 20 : LeuValSerG1uPheThr11eThrLysTP24  : ThrTyrAl、aTyrLeuPheSer■isProSerAr gTP26 : PheAspValTyrThrGluSerTrpAlaG InAspProSerGl nG1uAsnLys表 2 a986〜1172 279〜341 b 1173〜1376 342〜409C1377〜1574 410〜47 4d 1575〜2415 475〜722全蛋白質 151〜2316 1〜 722反復領域を除<151〜1755 1〜535全蛋白質 引用文献 1、BBlllckber、 L、、 Xngquist、 K、A、 gt  Hernell、 O。
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国際調査報告

Claims (37)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.図7に示した位置1から位置722までの蛋白質。
  2. 2.図7に示した位置1から位置535までの蛋白質。
  3. 3.図7に示した位置1から位置278までの蛋白質。
  4. 4.図7に示した位置1から位置341までの蛋白質。
  5. 5.図7に示した位置1から位置409までの蛋白質。
  6. 6.図7に示した位置1から位置474までの蛋白質。
  7. 7.図7に示した位置1から位置278まで、位置279から位置341、位置 279から位置409まで、位置279から位置474まで、位置342から位 置409まで、位置342から位置474まで、または位置536から位置72 2までの蛋白質。
  8. 8.図5の反復配列1個または2個以上と組み合わせた請求項1〜7のいずれか に記載の蛋白質。
  9. 9.さらにN末端アミノ酸としてメチオニンを有する請求項1〜8のいずれかに 記載の蛋白質。
  10. 10.天然に存在する胆汁酸塩刺激リパーゼの必須機能の1または2以上を示す 請求項1〜9のいずれかに記載の蛋白質。
  11. 11.請求項1〜9のいずれかに記載の蛋白質の機能的均等変異体または突然変 異体。
  12. 12.請求項1記載のアミノ酸配列を有する蛋白質をコードするDNA配列。
  13. 13.請求項2記載のアミノ酸配列を有する蛋白質をコードするDNA配列。
  14. 14.請求項3〜11のいずれかに記載のアミノ酸配列を有する蛋白質をコード するDNA配列。
  15. 15.図2において以下のヌクレオチド番号:151〜2316 151〜1755 151〜985 151〜1172 151〜1376 151〜1574 986〜1172 986〜1376 986〜1574 1173〜1376 1173〜1574 によって定義されるDNA配列。
  16. 16.請求項1〜11に記載の蛋白質をコードするDNA配列からなるベクター 。
  17. 17.請求項12〜15に記載のDNA配列からなるベクター。
  18. 18.請求項16または17に記載のベクターで形質転換された宿主生物。
  19. 19.請求項16または17に記載のベクターを含有する宿主生物を増殖させ、 その蛋白質を単離することによる請求項1〜11に記載の蛋白質の製造方法。
  20. 20.請求項1〜11のいずれかに記載の蛋白質からなる医薬組成物。
  21. 21.請求項1〜11のいずれかに記載の蛋白質をリパーゼまたはリパーゼ含有 製剤と配合してなる医薬組成物。
  22. 22.膵外分泌不全に関連する病的状態の治療用医薬を製造するための請求項1 〜11のいずれかに記載の蛋白質の使用。
  23. 23.膵嚢胞性線維症の治療用医薬を製造するための請求項1〜11のいずれか に記載の蛋白質の使用。
  24. 24.小児用調合食品への添加物としての請求項1〜11のいずれかに記載の蛋 白質の使用。
  25. 25.慢性膵炎の治療用医薬を製造するための請求項1〜11のいずれかに記載 の蛋白質の使用。
  26. 26.脂肪吸収不全の治療用医薬の製造のための請求項1〜11のいずれかに記 載の蛋白質の使用。
  27. 27.脂溶性ビタミン吸収不全の治療用医薬の製造のための請求項1〜11のい ずれかに記載の蛋白質の使用。
  28. 28.生理学的原因による脂肪吸収不全の治療用医薬の製造のための請求項1〜 Hのいずれかに記載の蛋白質の使用。
  29. 29.1種もしくは2種以上のリパーゼまたは1種もしくは2種以上のリパーゼ を含有する製剤と請求項1〜11のいずれかに記載の蛋白質との配合物の請求項 22〜28のいずれかに記載の使用。
  30. 30.請求項1〜11のいずれかに記載の蛋白質を補給した小児用調合食品。
  31. 31.実質的に純粋な形態の請求項1〜11記載の蛋白質。
  32. 32.単離された形態の請求項1〜11記載の蛋白質。
  33. 33.実質的に純粋な形態の請求項12〜15記載のDNA配列。
  34. 34.単離された形態の請求項12〜15記載のDNA配列。
  35. 35.請求項1〜11、31または32に記載の蛋白質を医薬的に許容される担 体中に配合することによる請求項20または21に記載の医薬組成物の製造方法 。
  36. 36.経口投与用医薬組成物を製造する請求項35記載の方法。
  37. 37.小児用調合食品に請求項1〜11、31または32に記載の蛋白質を補給 することによる請求項30記載の小児用調合食品の製造方法。
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