JPH06510427A - Tau/ニューロフィラメント蛋白質キナーゼpk40及びpk36 - Google Patents

Tau/ニューロフィラメント蛋白質キナーゼpk40及びpk36

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JPH06510427A JP5503575A JP50357593A JPH06510427A JP H06510427 A JPH06510427 A JP H06510427A JP 5503575 A JP5503575 A JP 5503575A JP 50357593 A JP50357593 A JP 50357593A JP H06510427 A JPH06510427 A JP H06510427A
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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】 TAU/ニューロフィラメント蛋白質キナーゼPK40及びPK36本発明は新 規TAU/ニューロフィラメント蛋白質キナーゼ、そのためのDNA配列及びそ れに関連する細胞系、ならびにキナーゼの阻害剤及びキナーゼに関する免疫検定 に関する。
発明の背景 神経細胞に特異的な中間フィラメント(IF)であるニューロフィラメント(N F)は、5DS−PAGE上の見掛けのM、が68kD、160kD及び200 kDのそれぞれNF−LSNF−M及びNF−Hと名付けられた3個のサブユニ ットの集合体である。3個のサブユニットはすべて高度に保存されたヘリカルロ ッドドメインを含む。重い方の2個のサブユニットは伸ばされたC−末端尾部ド メインも有し、それは重度にリン酸化されている。2個の重いNF−サブユニッ トのcDNA由釆配列により、ラットNF−M、ヒトNF−M及びヒトNF−H のC−末端ドメインにそれぞれ5.12及び40個のLys−3er−Pr。
(Va L A] aSX)の繰り返しが存在することが明らかになった(Na politano et al、、1987;Myers etal、、198 7及びLees et al、、1988)oこれらの配列は数個のホスホエピ トープ−特異的抗−NF−mAbのエピトープを形成する(Lee e t a  1..1988)、NF及びそのリン酸化の生理学的重要性はまだ良く理解さ れていない(Matusにより精査、1988)。それらに関連する証拠が軸索 直径の調節に含まれることを示唆している(Hoffman et al、、1 987;PIesaure et al、、1989)o抗体修飾と組み合わせ た電子顕微鏡研究(Hi rokawa et al、、1984)及び生化学 的証拠(Minami et al、、1983)は、NF−HをNFと微小管 ネットワークの相互作用における成分とする傾向がある。NFのリン酸化状態と チューブリンの重合を促進する能力は試験管内で関連している(Minami  et al、、1985)。
共通の第2メツセンジヤーにより活性化されないNF−キナーゼの存在及び予想 されるそれらに性質のいくつかが、イカ(Pant etal、、1978.1 986)及びミクシコラ(Myx i co I a)(Shecket et  al、、1982)の巨大軸索の押し出された軸索漿についての生体内リン酸 化研究から仮定された。NF−細胞骨格と共精製し、高塩条件下で解離すること ができる精製NF−キナーゼの試験管内特性化は、これまで活性に集中していた (Runge etal、、1981;Toru−Delbauffe et  al、。
1983)。現在これらのいずれかの活性が第2メツセンジヤー依存性である証 拠はない。そのようなキナーゼの混合物から67kDの1つの活性が精製され、 見掛は上均質にされた(Wible et al、。
1989)。このキナーゼは基質としてNF−Hを選ぶが、完全に脱リン酸化さ れている場合のみである。微小管と共精製されるcAMP−依存性キナーゼはN F−トリブレット中のNF−Mを優先的にリン酸化することが示された(Lat errier et al、、1981)。
いずれの場合もリン酸化の化学量論又は部位は未知であり、5DS−PAGE上 のNF−M及びNF−Hの見掛けのM、の変位(shift)も示されていない 。脱リン酸化サブユニットにリン酸基が高い化学量論比で挿入されるとそのよう な変位が予想される。NF−MのKSP−リン酸化の不均質な状態を伴う予想よ り小さいゲル変位が、ヒトNF−Mクローンでトランスフェクションしたマウス L細胞中の特性化されていないキナーゼによって起こる(Pleasure e t al、、1990)。
抗−ラット−NF mAb 07−5(Jarretsville。
MD、 U、 S、 AのSternberger−MeyerからSMI−3 4として商業的に入手可能)はアルツハイマー病患者からの脳組織の神経原繊維 タンゲルを染色するが(Sternberger et al、、1985)  、60才の患者の小脳篭細胞軸索及びある種の運動ニューロン軸索を除いて正常 なヒトの脳組織を染色しない(Blanchard & Ingram、198 9)ことが見いだされると、異常なNF−リン酸化に可能な病原的役割が考えら れた。他方、SMI−34エピトープが排他的に核層部に局在するが、NF−ホ スホエピトープと反応する他のほとんどのmAbは優先的に軸索を染色するとい う報告がある(Sternberger et al、、1983)。
しかし一連のmAbとNF、微小管付属蛋白質TAU及びタンゲルならびにらせ んフィラメント対(paired helical filaments)(P IF)の主成分の交差反応性に関する免疫化学的証拠(Grundke−1qb al et al、、 1986;Kosik et al、、1986;Wo od et al、、1986;Nukina et al、、1987)はP HFの主成分としてTAUを指摘している。この推論はPHFからTAU−由来 ペプチドが単離されたが(Wischik et al、、1988)NF−由 来ペプチドは得られない(Kondo et a 1..1988)ことにより 強化される。TAUと交差反応する多くの抗−NF mAb、その中でもSMI −31(Sternberger−Meyer Immunochemical から商業的に入手可能)及びRT97は、NF蛋白質中のリン酸化KSP−配列 繰り返しを認識する(Lee et al、。
1988)。PHFはRT97と強く反応するがSDSで長時間処理した後のみ であり、このリン酸化エピトープがPHF中で非周辺位置に存在することを示唆 している(Rasool et al、、1984)。
証拠の数本の線は、アルツハイマー病(AD)のTAU分子のC−末端部分にお けるリン酸化の異常な量又は異常な部位を示している(Grundke−1qb al et al、、1986;Kondo etal、、1988;Iqba l et al、、1989)。TAUの異常リン酸化の形態が、神経原繊維タ ンゲルにおけるPHFを特徴とする神経学的状態の発生に責任があるか、又は含 まれるなら、そのリン酸化を起こす因子の同定が非常に重要であることは明白で ある。
発明の概略 本発明は単離され、基本的に純粋な非骨格−付属キナーゼ(nonskelet al−associated kinases)を含む組成物を提供し、そのキ ナーゼは5DS−PAGE上で脱リン酸化NF−Mの見掛けのM、を天然のNF −MのM、に向かって変位させるのに十分な程度まで脱リン酸化NF−Mをリン 酸化することができる。さらにキナーゼは脱リン酸化TAU及び天然のTAUの 両方をリン酸化することができ、完全に脱リン酸化されたNF−トリブレット及 び精製された脱リン酸化NF−Mをリン酸化し、その上にホスホ−エピトープを 再構築することができる。キナーゼは過剰のATPによって阻害もされる。
1つのキナーゼ、PK40は見掛けの分子量が43kDであり、見掛けの分子量 を完全に脱リン酸化されたNF−Mの分子量から天然のNF−Mの分子量に完全 に変位させるのに十分な程度まで、完全に脱リン酸化されたNF−Mをリン酸化 することができる。このキナーゼはTAUの場合に完全な変位、及びNF−Hの 場合に部分的な変位を起こすこともできる。特にそれはPIFから抽出されたヒ トTAU蛋白質に特有の別のTAUを模する程度までTAUをリン酸化すること ができる。それはさらにTAUの両KSP部位をリン酸化することができ、TA U−1エピトープを排除することができる。
もう1つのキナーゼ、PK36は見掛けの分子量が35kDであり、見掛けの分 子量を完全に脱リン酸化されたNF−Mの分子量から天然のNF−Mの分子量に 向かって少なくとも部分的に変位させるのに十分な程度まで、完全に脱リン酸化 されたNF−Mをリン酸化することができる。
本発明の他の態様では、新規検定法を提供する。検定法の1つは哺乳類キナーゼ の検出法を含む。哺乳類由来であり、問題のキナーゼを含むかどうかが未知であ る生物材料の両分を調製する。画分はリン酸化蛋白質に特徴的で試験抗体と反応 性のエピトープを実質的に含まない。画分を、キナーゼが存在すると蛋白質のリ ン酸化を許す条件下でエピトープを含まない脱リン酸化蛋白質と接触させる。そ の後画分を、試験抗体を用いてエピトープの存在に関して調べる。画分は完全に 脱リン酸化された神経蛋白質と接触させるのが好ましい。エピトープの存在(ま 、1ノン酸化神経蛋白質に関連するエピトープと反応性の抗体、例えばSMI− 31抗体又はSMI−34抗体を用いて検出することができ、抗体とエピトープ の免疫沈降複合体の存在下で発色する試薬を用いることができる。
その後錯体の存在の定量的尺度として発色を測定することができる。
類似の免疫検定法において、哺乳類由来であり、問題のキナーゼを含むかどうか が未知の生物材料の画分を調製する。画分は、リン酸化の特定の状態の蛋白質に 特徴的で試験抗体と反応性のエピトープを実質的に含まない。(リン酸化の特定 の状態には完全に脱リン酸化された状態が含まれる。)画分を、哺乳類キナーゼ が存在すると蛋白質のリン酸化を許す条件下でエピトープを特徴とする蛋白質と 接触させる。抗体を用いて調べているエピトープの存在に関して調べる。エピト ープが消えていたら、キナーゼが存在する。有用な抗体の例にはSMI−33及 びTAU−1が含まれる。好ましい基質には前記の抗体と反応性の神経蛋白質、 例えばリン酸化TAUが含まれる。
本発明の他の新規免疫検定法は、蛋白質のリン酸化の特定の状態に特徴的なエピ トープと反応性の抗体の利用、及び抗体と結合しないリン酸化の状態の蛋白質の 利用を含む。そのような免疫検定法は、抗体を含む第1容器及び蛋白質を含む第 2容器を有する容器を含むキットの形態であることができる。蛋白質は神経蛋白 質であることが好ましい、蛋白質は脱リン酸化TAt)であることが最も好まし い。
本発明のさらに別の新規免疫検定法は脱リン酸化NFを用いる。好ましい具体例 は、完全に脱リン酸化されたNF−トリブレット、完全に脱リン酸化されたNF −M及び完全に脱リン酸化されたNF−Hを用いる検定法を含む。
本発明の他の特徴に従い、本発明の新規キナーゼに対する抗体を提供する。PK 40及びPK36と結合することができ、好ましくは選択的に特異的なモノクロ ーナル及びポクローナル抗体を提供する。抗体はPK40又はPK36のいずれ かのキナーゼ活性を阻害することができるのが最も好ましい。これらの抗体は中 でも、PK40又はPK36の存在を検出するために用いることができる。
本発明は、PK40又はPK36のリン酸化活性の阻害に十分な量のPK40又 はPK36の阻害剤を細胞中に導入することにより、細胞の神経蛋白質リン酸化 活性を阻害する方法も提供する。好ましい阻害剤には、PK40又はPK36の 基質のフラグメント、PK40又はPK36に選択的に特異的な抗体及びATP 又はATP類似体が含まれる。阻害剤はニューロフィラメントタンゲルの形成を 妨げるのに十分な量で投与するのが最も好ましい。
さらに別の本発明の態様に従い、PK40又はそのユニークフラグメント及びP K36又はそのユニークフラグメントをコードするオリゴヌクレオチドを含むベ クターを提供する。同様にPK40又はそのユニークフラグメントあるいはPK 36又はそのユニークフラグメントをコードするオリゴヌクレオチドを用いて形 質転換又はトランスフェクションされた細胞系を提供する。細胞系の生産物も提 供する。
本発明のこれらの、及び他の特徴を好ましい具体例に関する詳細な記載と共に下 記にさらに詳細に記載する。
図面の簡単な説明 図1はPK36及びPK40の存在を示している染色ゲル(12%5DS−PA GE)の写真である。
好ましい態様の詳細な説明 本発明は1つの特徴において新規キナーゼ、PK40及びPK36の同定を含む 。PK40及びPK36は実施例1−4に記載の通りウシ脳から単離され、基本 的に純粋である。“基本的に純粋”という用語は組成物中の材料の少なくとも4 0%が問題のキナーゼであることを意味する。キナーゼは組成物中の材料の少な くとも80%に相当するのが好ましく、少なくとも90%に相当するのが最も好 ましい。いずれの場合も本発明の組成物は従来の方法でアミノ酸配列決定をする のに十分純粋であり、さらに問題のキナーゼに対する抗体の生成及び同定をする のに十分純粋にすることができる。PK40及びPK36は5DS−PAGE上 の見掛けの分子量(M、)がそれぞれ40kD及び36kDである。
PK40の独特の性質は、本発明の精製法の間に見掛けの分子量がわずかに変位 する(C<1)ことである。これは精製の間にPK40がリン酸化されるためで あると思われる。キナーゼは非細胞骨格−付属である。“非細胞骨格−付属”と いう用語は、キナーゼが高−塩抽出条件下でNF−細胞骨格と共精製されないこ とを意味する。PK40は通常チロシンリン酸化形態で単離されるが、PK36 はそうではない。
キナーゼは脱リン酸化された多様な天然の基質をリン酸化することができる。天 然の基質は5DS−PAGE上で特徴的な移動度を有し、それは基質が脱リン酸 化されると変化する。これらの脱リン酸化基質を、基質のリン酸化を許す条件下 で本発明のキナーゼを用いて処理すると、5DS−PAGEにおいて、選ばれた 特定の基質及びキナーゼならびに適用条件に依存して脱リン酸化基質の見掛けの M、が天然の基質のそれに向かって移動度変位する。“変位”は移動度の検出可 能な変化である。
″完全変位”は、前に脱リン酸化されていた基質の移動度が本発明のキナーゼで 処理した後に天然の基質の移動度と同一となることを意味する。
“部分的変位”は移動度が脱リン酸化基質の移動度と天然の基質の移動度の間で 動いたことを意味する。“変位なし”は、本発明のキナーゼで脱リン酸化基質を 処理した後に検出できる移動度の変化がないことを意味する。
PK40は完全−説リン酸化NF−M (cdNF−M)をリン酸化し、5DS −PAGE上でcdNF−Mの見掛けのM、を天然のNF−MのM、に完全に変 位させることができる。PK40は完全−説リン酸化NF−H(cdNF−H) の部分的変位を起こす。さらにPK40は完全−説リン酸化された天然のウシT AU、又はクローンHtau40(Goedert et al、1989)か らE、コリ(E、coli)中で発現された純粋なヒトTAUイソ型の完全変位 を起こすことができる。これに関し、PK40は飽和リン酸化条件下でイソ型パ ターンを変化させ、それはPHFから抽出されたヒトTAU蛋白質のパターンと 非常に類似している。この、及び他のパターン変化は下記にてさらに詳細に議論 する。PK40は又、TAUの両KSP部位をリン酸化し、TAU1エピトープ を排除する。
PK36はcdNF−Mをリン酸化し、5DS−PAGE上でcdNF −Mの 見掛けのM、を天然のNF−MのM、まで、少なくとも部分的に変位させること ができる。これは又、TAUに関して部分的変位を起こすこともできる。
両キナーゼは通常の第2メツセンジヤー、すなわち細胞膜の外側がペプチドホル モンなどのソゲナル又は刺激を受けた時に細胞内で生産される小分子(例えばc AMP、cGMP、カルシウム、Ca◆ホスファチジルセリン及びCa/CAM )により活性化されない。
PK40及びPK36の活性のATP依存性及び阻害を実施例6に記載の通りに 決定した。ATPに関するPK40の見掛けのに、は93±12μMであり、P K36は50μMである。これらの値は比較的高いATP濃度の必要性を反映し ている。しかし両キナーゼは過剰のATPにより、すなわちATPがMg2+に 対して比較的小過剰の場合に強く阻害される。さらにPK36はWalsh阻害 剤により阻害されるがPK40は阻害されない。
これらの新規キナーゼの同定は、本明細書に記載の新規キナーゼ免疫検定法を用 いることにより可能になった。この免疫検定法はmAb 5M1−31及び5M l−34との免疫反応性のないNF蛋白質を必要としており、検定によりこれら の抗体により認識されるエピトープ、すなわち繰り返しリン酸化KSP配列に特 異的なキナーゼ活性が測定される。
そのような免疫反応性をな(すために、NF蛋白質は実施例1に記載の通りに完 全に脱リン酸化される。かくして“完全脱リン酸化”は5Ml−31及び5Ml −34抗体と非反応性であることを意味する。そのような脱リン酸化基質を用い 、5Ml−31及び5Ml−34との免疫反応性の再出現を測定することにより キナーゼ活性、すなわちKSP配列の再リン酸化を検定することができる。かく して完全−脱リン酸化NF蛋白質をウシ脳上澄み液からの異なる硫酸アンモニウ ム画分と共にインキュベートし、実施例2に記載の通りに5Ml−31及び5M l−36エビトープの再構築を異なる両分において検定した。
やはり実施例2に記載されている比色免疫検定法を用い、リン酸化活性のレベル を定量的に測定することができる。そのような検定法の場合、リン酸化NF蛋白 質に特徴的なエピトープの存在を、5Ml−31又は5Ml−34などの抗体と リン酸化NF蛋白質の間の免疫沈降鎖体の存在下で発色する試薬を用いて調べる ことができる。発色の量を決定し、かくして形成された錯体の量の定量的尺度と する。そのような測定値は調べた試料中に存在するKSP−特異的リン酸化活性 と関連している。
この場合も完全−説リン酸化神経蛋白質を基質として用いることができるが、必 ずしも基質として完全−説リン酸化材料を必要しない場合もある。
本発明はウシPK40及びPK36に対応するヒトキナーゼをコードする核酸、 及びヒトキナーゼをコードするDNA配列のクローニングの方法にも関する。精 製ウシキナーゼを実施例11に記載の通りに配列決定する。配列に関するこの情 報を用いてオリゴヌクレオチドプローブを構築し、cDNAライブラリにおいて ヒトキナーゼをコードする遺伝子を同定するために用いる。遺伝コードの縮重の ために、はとんどのアミノ酸は1個より多いコドンにより表される。従ってプロ ーブにおいて、ゲノム中のコドンに実際に対応するコドンの割合を増加させるた めに、ウシキナーゼから選ばれて対応するオリゴヌクレオチドプローブの合成に 用いられるアミノ酸配列は縮重が最少量である領域からの配列である。
特に各キナーゼPK40及びPK36の場合のペプチド配列の最少縮重コドン配 列に対応する放射性標識合成オリゴヌクレオチドノ1イブ井ソド形成プローブ配 列が製造され、実施例12に記載の通りにヒト細胞からのcDNAライブラリを スクリーニングするために用いられる。PK40の場合、ユニークフラグメント に対応するコドン配列、配列番号:1及び2を用いるのが好ましい。
コドン類が各キナーゼのアミノ酸配列と一致するクローンが得られる。
か(して重複した部分的クローンから、ウシPK40及びPK36に対応する各 ヒトキナーゼに関する全長cDNA配列が同定され、全cDNA配列を含む組み 替えベクター分子が得られる。対応するヒトキナーゼのそれぞれがウシPK40 又はPK36のいずれかに実質的相同性を有するオリゴヌクレオチドによりコー ドされるので、そのようなりローユング法を用いることができる。従って十分な 相同性があり、本明細書に記載のハイブリッド形成法によりヒトcDNAを同定 することができる。
オリゴヌクレオチドを含むベクターは、cDNA配列を含むが必ずしもそれを発 現しないベクターを意味する。cDNAの発現のためには、それを真核又は原核 発現調節DNA配列に作用的に(operably)結合しなければならない。
そのような組み替え分子は当該技術における熟練者により日常的技術を用い不必 要な実験を行うことな(容易に製造され、同定される。これらの組み替えベクタ ー分子を用いて形質転換又はトランスフェクションされた細胞はヒトキナーゼ又 はそのフラグメントを発現することができる。別の場合、ウシPK40及びPK 36の単離に用いられた本実施例に記載の方法に従ってヒトキナーゼを単離する ことができる。
ヒトPK40及びPK36キナーゼは過剰のATPにより阻害され、脱リン酸化 ニューロフィラメント及びTAU蛋白質をリン酸化し、特にこれらの蛋白質のK SP配列をリン酸化する。本明細書でヒトキナーゼは、本発明の記載の通りに同 定される非骨格−付属キナーゼを意味し、ヒ)PK40及びヒ14’に36を含 む。実施例の場合を除き、本明細書及び請求の範囲で用いられるPK40及びP K36は、天然に存在する、及びクローニングされた哺乳類PK40及びPK3 6を意味する。実施例の場合は、他に特に言及されていなければPK40及びP K36はウシPK40及びPK36を意味する。ヒトPK40及びPK36はウ シPK40及びPK36に対応するヒトキナーゼを意味する。
本発明の他の特徴に従い、ポリクローナル及びモノクローナルの両抗体を本発明 のキナーゼに対して誘起し、その後必要ならキナーゼのリン酸化活性を阻害する その能力に基づいて選択することができる。モノクローナル抗体はMilste in及びKohlerによ′り記載の方法で得られる。その方法は動物に免疫原 を注射し、動物の膵臓から細胞を取り出し、それらを骨髄腫細胞と融合させて/ %イブリドーマと呼ばれるハイブリッド細胞を形成し、それを試験管内で再生産 することを含む。ハイブリドーマの集団をスクリーニングし、免疫原上の特定の 抗原部位(こ対する1個の抗体種を分泌する各クローンを単離する。モノクロー ナル抗体はPK40又はPK36キナーゼの存在又は不在を検出するの1ご有用 である。さらにモノクローナル又はポリクローナル抗体はPK40及びPK36 キナーゼの阻害剤として有用である。
PK40はEPKキナーゼとの配列相同性を有するので、そのようなEPKキナ ーゼと反応しないようにある好ましい抗体を選択すること力(理解されるであろ う。そのような抗体の製造は十分に当該技術における熟練者の程度内である。
本発明はPK40及び/又はPK36の阻害剤の同定を含む。PK40又はPK 36の阻害剤は、PK40又はPK36のリン酸化活性を阻害するような方法で PK40又はPK36に結合すること力(できる分子である。本発明は、PK4 0及びPK36が過剰のATPにより強(阻害されることを明らかにする。他の 阻害剤は、本明細書に記載の検定を用いて、例えば推定阻害剤をキナーゼに加え 、混合物につき実施例2に記載の定量比色免疫検定法を行うことにより、当該技 術における熟練者が同定することができる。かくして種々のATPの類似体及び 複合体を、PK40又はPK36のリン酸化活性を阻害する能力に関してスクリ ーニングすることができる。類似体の例は文献において容易に得られ、全文特許 データベースを含む種々のデータベースを用いて評価することができる。従つて 阻害剤は、特に帯電基の分布においてATPの分子構造と類似し得る。阻害剤は 種々の方法でそれが神経細胞に入ることができるように修飾することができる。
例えばATP類似体の帯電基をジブチリル−サイクリック−AMPと同様にして エステル化により修飾することができる。
何千個の推定阻害剤中何十個を、最初は例えば1000個の候補を含む混合物中 で、その後混合物による阻害が確立された後に例えば100個を含む二次混合物 中で、その後10個、そして1個の阻害剤をスクリーニングすることができる。
他の阻害剤には、KSP結合部位蛋白質又は本発明のキナーゼの1つに結合する 蛋白質、例えば基質、基質のフラグメント、抗体、抗体のフラグメント及びこれ らのいずれかの1本鎖抗体構築物又は構築類似体などのペプチドが含まれるが、 これらに限られるわけではない。PK40又はPK36の基質は生体内でPK4 0及び/又はPK36が作用する蛋白質である。本明細書で用いられるPK40 及び/又はPK36の基質の阻害フラグメントは、基質の少なくとも1部の構造 的類似体であり、PK40及び/又はPK36に結合して本来の基質に関するP K40及び/又はPK36のリン酸化活性を消滅させる(t i t ra t e out)ことができるペプチドである。そのようなフラグメントは例えばニ ューロフィラメント又はTAU蛋白質などのPK40及び/又はPK36の基質 を切断し、それにより作られたフラグメントの、本来の基質に関するキナーゼの リン酸化活性を妨げる能力を調べることにより同定し、製造することができる。
別の場合、少なくとも1個のKSP部位を含み、細胞質の蛋白質分解酵素による 分解に抵抗性であるPK40又はPK36基質の構造的類似体を製造することが できる。そのようなフラグメントは日常的技術を用い、不必要な実験を行うこと な(当該技術における熟練者が容易に製造し、同定することができる。例えばそ れらは本発明のキナーゼの基質の既知の配列に関する情報から製造することがで きる。
本発明の利用は、本発明のキナーゼの1つの阻害剤を細胞に投与することである 。これは細胞中のリン酸化活性を低下させ、又らせんフィラメント対又はタンゲ ルの形成を減少あるいは妨げるように作用することができる。これにより例えば 細胞保持ならびに神経退行疾患及び老化へのそのようなリン酸化活性の寄与の分 析が可能になる。
本発明の治療的利用は、アルツハイマー病及び正常な老化に特徴的な神経退行状 態を処置するために、本発明のキナーゼの1つの阻害剤をそのような処置を必要 としている患者に投与することである。そのような阻害剤はらせんフィラメント 対の形成を減少させることができる。
阻害剤は治療的に許容し得る量で患者に投与される。“患者”という用語は哺乳 類を含むものとする。“治療的に許容し得る量”は、患者の疾、轡又は退行状態 の進行を改善するあるいは遅延させることができる量である。治療的に許容し得 る量は、患者に基づいて決定することができ、少なくとも部分的に患者の大きさ 、処置するべき症候の重度、求める結果及び用いる特定の阻害剤に関する考慮に 基づくであろう。治療的に許容し得る量は、そのような因子を用いて日常的実験 程度で当該技術における熟練者が決定することができる。
本明細書にて議論される通り、阻害剤にはATP、ATP類似体、KSP結合部 位蛋白質又は本発明のキナーゼの1つに結合する蛋白質、例えば基質、基質のフ ラグメント、抗体、抗体のフラグメント及び1本鎖抗体構築物などのペプチドが 含まれるが、これらに限られるわけではない。
本発明の阻害剤の投与は、阻害剤が標的細胞に達することを可能にするいずれの 方法によっても行うことができる。典型的方法には阻害剤の経口的、直腸内、腹 膜内、皮下、静脈内及び局所的投与が含まれる。他のデリバリ−系には持続性放 出デリバリ−系が含まれる。好ましい持続性放出デリバリ−系は、持続性放出ペ レット又はカプセル中で本発明の阻害剤を放出することができる系である。多く の種類の持続性放出デリバリ−系を利用することができる。これらには(a)阻 害剤がマトリックス内の形態で含まれている腐食系(erosional sy stem)、米国特許第4,452,775号(kent)及び第4. 667 ゜014号(Nestor et al、)明細書に記載:及び(b)活性成分 が制御された速度でポリマー中を浸透する拡散系、米国特許第3゜832.25 2号(Higuchi et al、、)及び第3,854.480号(Za  f f a ron i)明細書に記載、が含まれるがこれらに限られるわけで はない。さらに、ポンプに基づくハードウェア(hardware)デリバリ− 系を用いることができ、そのいくつかは脳中に直接埋植するように適合させられ ている。
血流を介して阻害剤をプリバーするこれらの系のために克服しなければならない 特別の問題は、血漿と中枢神経系の間の物質交換を制御している血液脳関門を横 切ることである。多くの物質はこの関門を通過することができない。血液脳関門 を横切って阻害剤を輸送する1つの方法は、阻害剤を第2の分子、担体にカップ リングさせる方法であり、担体はペプチド又は非蛋白質部分である。担体は血液 脳関門に浸透できるように選ばれる。担体の例は脂肪酸、イノシトール、コレス テロール及びグルコース誘導体である。別の場合担体は、脳内皮細胞中の特別な 輸送系、例えばインスリン又はインスリン一様成長因子I及びIIの移動のため の輸送系を通って脳に入る化合物であることができる。阻害剤と担体のこの組み 合わせは、プロドラッグと呼ばれる。中枢神経系に入ると、プロドラッグはその ままで残ることができ、あるいは担体と阻害剤の間の化学的結合が加水分解され 、それにより阻害剤から担体を分離することもできる。
血液脳関門を横切って阻害剤を輸送する別の方法は、リポソームの利用である。
リポソームは脂質が水性懸濁液に分散された時に得られる単−又は多区分体であ る。壁又は膜は連続脂質二重層を含み、それが内部水空間を封入している。その ような小胞は治療薬を封入し、デリノく−するのに用いることができる。国際公 開第W0 91104014号(Co11ins et al、)明細書は、治 療薬がリポソーム内に封入され、リポソームの外層に通常血液脳関門を横切って 輸送される分子が付加されているリポソームデリバリ−系につき記載している。
そのようなリポソームは、それに限られるわけではないがインスリン及びインス リン一様成長因子I及びIIの輸送を含み、血液脳関門を横切って特殊なリガン ドを輸送する内在性脳輸送系を標的とすることができる。別の場合そのようなり ガントのための脳内皮細胞レセプターに対する抗体をリポソーム外層に付加する ことができる。米国特許第4. 704. 355号(Bernstein)明 細書は抗体をリポソームにカップリングする方法も記載している。さらに米国特 許第4,704.355号明細書はATPを封入するリポソームの製造につき記 載している。
本発明は初期アルツハイマー病のための診断試験として用いることができる新規 検定法についても記載する。検定法ではPK40及びPK36に対応するヒトキ ナーゼによるヒト細胞中の神経蛋白質リン酸化活性のレベルを測定する。正常な 、及び試験患者からの皮膚線維芽細胞を試験管内で成育する。ATP製造からの 酸化的リン酸化の脱共役剤を異なる濃度で皮膚線維芽細胞に加え、リン酸化神経 蛋白質と関連する免疫学的エピトープの存在を決定する。アルツハイマー病から の線維芽細胞は、正常な患者からの線維芽細胞より低濃度の脱共役剤でこの効果 を示す。
そのようなエピトープの出現はキナーゼPK40及びPK36の阻害からの解放 を意味する。
PK40又はPK36に選択的に特異的な抗体も、組織試料中に存在するPK4 0又はPK36の量を定量することにより、神経蛋白質リン酸化活性のレベルの 評価に用いることができる。疾患状態は、キナーゼが多量に存在することが特徴 であると思われる。
実施例1 新規キナーゼ免疫検定法はmAb 5Ml−31及び5Ml−34との免疫反応 性のないNF蛋白質を必要とする。これらの免疫検定法ではこれらのエピトープ 、すなわち繰り返しKSP配列に関して特異的なキナーゼ活性を測定する。粗編 抽出物は非常に多数の蛋白質キナーゼを含むので、そのような特異性が必要であ った。そのような免疫反応性をなくすために、NF蛋白質は完全に脱リン酸化し なければならない。NF−トリブレット蛋白質及び各NF−サブユニットを調製 し、それを以下の要領で脱リン酸化する。
NF−トリブレット蛋白質を“天然”又は“再構築“の2通りの方法の1つによ り調製した。“天然”のNF−トリブレットの調製は、以前に記載された方法の 修正法であった(Tokutake et al、。
1983;Lee et al、、1987)。新しく得たウシを髄(100− 150g、Arena & 5ons、 Hopkinton、 MA)から鞘 を除去し、かみそりの刃で細かく刻み、4℃にて31の10mM TrisSp H7,0150mM NaC1,2mM EGTA。
1mM DTT、0.1mM PMSF中に2時間放置し、膨潤させた。
上澄み液をデカンテーションし、膨潤した組織を150mM NaClを含む同 様の緩衝液(等張緩新液)200ml中でUltra−Turaxを用い、2/ 3速で1分間均質化した。12.000xgで15分間遠心した後、沈澱を20 0m1の等張緩新液中で、全速にて1分間、2回再均質化した。遠心の上澄み液 を合わせ、固体スクロースを加えることにより(1モル/1)スクロース中で0 .85Mとした。100゜000xgで4時間遠心すると、約200mgのゼラ チン状沈澱が得られ、それを100m1の吸着緩衝液:10mM リン酸カリウ ム、pH7,4,8M ウレア(混合床イオン交換体AG 501−X8 (D )、Bio−Rad上で1−2時間脱イオン)、0.5% β−メルカプト−エ タノール(β−ME)中に溶解した(遅いUltra Turax均質化を用い て)。この溶液を、吸着緩衝液中で予備平衡化したヒドロキシアパタイト(HT P、40g、乾燥重量、Bio−Rad)と共に4℃にて10分間振ることによ り、NFを吸着した。吸着剤を15,000xgで10分間沈降させ、その後1 00m1の吸着緩衝液、85m1の130mM KPO4、pH7,0,8M  ウレア、0,5% β−MEで3回、及び50m1の300mMならびに250  mM K P O4、pH7,0,8M ウレア、0.5% β−MEで1回 づつ洗浄した(各回10分間)。最後の2回の洗浄の上澄み液は多量のNF−L SNF−M及びNF−Hを含み、それらを合わせ、ILのlQmM MES。
pH6,8,100mM NaC1,1mM MgCl2及び1mMEGTAに 3回透析することによりNF−トリブレットを再構築した。
37℃で30分間インキュベートし、120.OOOxgで6時間遠心した後、 40 60mgのNF−トリブレット蛋白質が得られた。ゼラチン状沈澱をガラ ス−テフロンホモジナイザーを用いて40%グリセロール中で再均質化し、2. 5−3mg/mlの懸濁液を形成し、−20℃で保存した。
各NF−サブユニットの分離の場合は、以前に記載された方法(T。
kutake、1984)を修正した。天然のNF−トリブレット沈澱をlQm M リン酸ナトリウム、pH6,8,6M ウレア、0.5%β−ME(出発緩 衝液)中に取り上げ(0,5−1m1/mg NF蛋白質)、100,000x gで1時間遠心し、40x1.5cm DEAE−セファ0−スカラム(Pha rmacia)上に負荷した。NFサブユニットは室温で、出発緩衝液及び40 0mM リン酸ナトリウム、pH6,8,6M ウレア、0.5% β−MEに より形成された直線勾配を600m1用いて1010−l5/時間で溶離した。
画分を集め(120画分、各5m1)、画分41−48.71−80及び85− 94をプールした。これらは5DS−PAGE分析によりそれぞれ純粋なNF− H,NF−M及びNF−Lを含んだ。3種の画分を真空透析により2−3m1に 濃縮し、水中に透析した。100,000xgで1時間遠心した後NF−Lが透 明なゼラチン状沈澱として得られ、NF−M及びNF−Hは硫酸アンモニウムに より沈澱した。−20℃で保存するために、純粋なサブユニットを40%グリセ ロール中で均質化(NF−L)又は溶解(NF−M、NF−H)L、約1mg/ mlの蛋白質の保存濃厚液を形成した。別の場合NF−サブユニットはMono Q515カラム上のFPLCにより分離した(Karlsson etal、、 1987)。
“再構築”NF−トリブレットは、適したカラム画分を再度組み合わせた後に“ 天然”のNF−トリブレット蛋白質の再構築に関して上記で記載した方法と同様 にして3種の精製サブユニットから再構築した。
NF−1−リブレットの脱リン酸化はE コリ アルカリ性ホスファターゼを用 いて行った。1ml (2,5−3mg)のNF−トリブレット保存溶液を、5 0mM Tris、pH8,5,100mM NaCl、0.5mM Mg5O <、領5mM ZnSO4,1mM PMSF及び5μgのロイペプチンを含む 合計2ml中で10単位(約400μg)のE コリ アルカリ性ホスファター ゼ(III−N型、SigmaChemi ca I s)と共に37°Cで5 日間インキュベートした。NF−トリブレット蛋白質を4℃及び100,000 xgで1時間遠心することによりホスファターゼから分離した。ペレットを2m lの水中で再均質化することにより2回洗浄した。最終的ペレット(収率40− 50%)をガラス−テフロンホモジナイザーにより40%のグリセロール中に再 懸濁し、約0.5mg/mlの保存溶液を形成し、−20℃で保存した。脱リン 酸化されたNF−トリブレットは数週間保存する間に凝集する傾向がある。脱リ ン酸化反応の分析5DS−PAGEの後に、染色の前にゲルにつき5DS−非含 有緩衝液中の“ウェスタン−プロット電気泳動”を6時間行うことによりホスフ ァターゼ及び伴う不純物を除去した。
サブユニットNF−M(7)脱リン酸化は、NF−M (0,5g) をNF− トリブレットの場合に用いた条件と同一の緩衝条件下の合計体積1ml中で2単 位(80μg)のE、コリ アルカリ性ホスファターゼと共に5日間インキュベ ートすることにより行った。10mM B15Tris、pH7,0,100m M NaClで平衡化した50xlN5cm 5ephadex G200カラ ム(50−12(bzm、流量10m1/時間)上で混合物をゲル濾過すること によりホスファターゼを除去した。排除容積の回りのNF−M含有画分をプール しく4m])、水中に透析し、5peedVac中で濃縮し、40%グリセロー ルを含む0.3mg/ml保存溶液として一20℃で保存した。収量は270g g(54%)であった。
サブユニットNF−Hの脱リン酸化は、50mM Tris、pH85,1m  M M g S O4,1mM PMSF及び15μg ロイペプチンを含む合 計体積1.5ml中の37℃で120ggのコウシ腸アルカリ性ホスファターゼ と共にNF−H(1,05mg)を6日間インキュベートすることにより行った 。ホスファターゼからの分離、濃縮及び保存はNF−Mの場合の記載と同様であ った。収量は700μg(67%)であった。
両NF−サブユニットの脱リン酸化反応は、1−1.5μgのNF−蛋白質をニ トロセルロース上にスポットすることにより監視した。遮蔽、SMI−31及び SMI−34を用いた染色、ならびにプロットの発色は、イムノ−ドツトプロッ ト検定法に関する記載と同様にして行った。
“天然“のトリブレットにおけるNF−M及びNF−Hの脱リン酸化に伴う5D S−PAGE (1,5mmゲル(Laemml i、1970)、7.5%ア クリルアミド)上の見掛けのM、の変位は実際に数分以内で完了した。しかしS MI−31及びSMI−34免疫反応性を完全に排除して本発明の免疫検定法に 適した基質を形成するのに5日間インキュベートすることが必要であった。ホス ファターゼは脱リン酸化トリブレットの沈降を繰り返すことにより定量的に除去 された。FPLC−精製サブユニットから°゛再構築”されたNF−1−リブレ ットにおけるNF−M及びMF−Hサブユニットの脱リン酸化は、ゲル変位、S MI−31反応性の除去及びSMI−33エピトープの精製により監視すると、 ずっとゆっくり起こった。mAb SMI−33(Sternberger−M eyer Immunochemicals)は非−リン酸化KSP配列に特異 的である、Lee et al、、1988゜SMI−31反応性の消失は5日 間インキュベートした後でさえ完了しなかった。
FPLC−精製NF−Mは、NF−トリブレットの場合に用いた条件と類似の条 件下でE コリ アルカリ性ホスファターゼにより脱リン酸化され、SMI−3 1及びSMI−34に対して非反応性となったがFPLC−精製NF−Hはなラ ナかった。FPLC−精製NF−H(7)場合、5DS−PAGE上ノ見掛け( 7)M、(7)変位及びSMI−31ならびニ5Ml−34免疫反応性の除去は 、高濃度のE、コリ アルカリ性ホスファターゼを用いて5日間インキュベート した後でさえ不完全なままであった。しかしFPLC−精製NF−H(7)SM I−31及びSMI−34との免疫反応性は、コウシ腸アルカリ性ホスファター ゼ(特殊分子生物学等級(special molecular biolog y grade)、Boehringer Mannheim Biochem icals)と共に5日間インキュベートした後に除去された。NF−Mはどち らのホスファターゼを用いても完全に脱リン酸化された。ホスファターゼはゲル 濾過により除去した。NFの熱処理及び凍結は、蛋白質が凝集する傾向があるの で避けた。
実施例2 KSP−リン酸化キナーゼの検出のための免疫検定法の好ましい方法は以下の通 りである。脱リン酸化NF−トリブレット蛋白質を脳上澄み液の35−45%硫 酸アンモニウム画分と共にインキュベートした(B章を参照)。合計体積30μ lの50mM HEPESSpH7,012mM MgCl2.1mM ATP 、2mM DTT中で、5μgの脱リン酸化された天然のNF−1−リブレット 又は1゜2μgの脱リン酸化された純粋なサブユニットNF−M又はNF−Hを 基質として用い、NFを含まない標準検定と共にイムノ−ドツトプロット検定法 を行った。
37°Cで18時間インキュベートした後、10mM PBS、pH7゜2を用 いて検定液を100μlに希釈し、50μmのアリコートをニトロセルロース( 0,22μm5Schleicher and Sch[111)上にスポット した。10mM PBS、pH7,2中で3%BSAと共に1時間インキュベー トすることによりプロットを遮蔽し、0.5% Triton−X100/10 mM PBS中で1回洗浄した。抗体を、滅菌された10mM PBS、 pH 1,2,0,5% Tr i ton−X100.10% ウシ胎児血清中で希 釈した。プロットをSMI mAbと共に少なくとも2時間インキュベートした 。その後プロットを5回洗浄した。マウス mAbは、1:200希釈のホース ラディツシュ−パーオキシダーゼ−結合ヒツジ−抗−マウス抗体(Cappel  Co、)と反応させ、50mM TBSSpH7,5,33% エタノール中 で0.05% 4−クロロ−1−ナフトール(Sigma)及び領 05% H 2O,を用いて5−20分間染色することにより検出した。すべてのインキュベ ーション及び洗浄は室温で行った。インキュベーションは50μm溶液/cm2 膜にてプラスチックバッグ中で密閉した。
SMI−31及びSMI−34エピトープを再構築した。脱リン酸化NF−トリ ブレットを含まない標準免疫検定が陰性なので、反応性はNF−特異的であった 。しかしこれらの部位特異的キナーゼ免疫検定法は、半定量的ではあるが、粗形 態の間にキナーゼの性質のいくつかを評価することができる。
前記の方法はパラメーターを含み、それらは以下のように最適化された。所望の 活性を含む両分の決定のために、イムノ−ドツトプロット−検定法(0,5mM  Mg”、0.5mM ATP)を脳上澄み液全体の種々の硫酸アンモニウム画 分を用いて行った。標準検定はNF蛋白質を含まなかった。35−45%画分が 再構築5Ml−31及びSMI−34エピトープに関する最も強い反応性を含む ことが見いだされた。脱リン酸化された天然のNF−トリブレットを含まない対 応する標準免疫検定がこの両分に関してほとんど陰性なので、この活性はNF− 特異的であった。0.8M KCIを含む細胞骨格抽出物の40−55%及び5 5−70%AS−画分において、永久性の低いNF−特異的活性が追加して検出 されたが、この場合主要NF−キナーゼ活性が予想されていた。
35−45%画分におけるキナーゼの可溶性は、リン酸化された天然のNF−1 −リブレットと共に37℃で15分間、又は5m Mg/ATPの不在下又は存 在下で5helanski et al (1973)の方法に従い[4M グ リセロール、1mM GTP、37°0130分間]、集合され、可溶化された 冷微小管と共にインキュベートした後に、低塩濃度(10mM HEPES緩衝 液、pH7)下で活性が共沈降しなかった時に確認された。
検定を行うための最適インキュベーション時間、pH及びNaC+濃度は、35 −45%画分を用いて決定した。検定は0.5mM Mg”を用いて行った(他 に指示がなければ)。1mMのATP濃度にて18時間のインキュベーション時 間が最適であった。pH及びNaC1に関する検定は18時間のインキュベーシ ョン時間で行った。検定応答はpH7,0、低塩条件(50mM又はそれ以下; 10.20.50.75及び100mMを調べた)及び1mM ATPで最適で あった。
最適Mg”及びATP濃度の決定のために、SMI−31及びSMI−34抗体 を用いてイムノ−ドツトプロット−検定法を行った。酵素の量は以下の通りに変 化させた+0.04、領 09.0.13.0.18.022.0.33及び0 44μgの粗酵素。標準検定は0.4マイクログラムの粗酵素を用いてNFを用 いずに行った。M g 2÷及びATP濃度は1.0.2.0及び4.0mMで あった。
最適Mg2+及びATP濃度はそれぞれ2mM及び1mMであることが見いださ れた。ATP [5mM]はキナーゼ活性を阻害した。Mn”1はMg 2−の 約2倍有効であった。GTPはATPに代わることはできなかった。20mMよ り高いNaC1の濃度は検定応答を減少させた。(N H4) 2SO4を同程 度のイオン強度で用いた場合も同一の減少が観察されたので、この効果はナトリ ウム又は塩素イオンに特異的なものではなく、イオン強度に帰せられる。
別の場合PK40及びPK36の定量的比色免疫検定法を用いることができる。
そのような検定法ではmAbの、脱リン酸化ヒト又は他の種のニューロフィラメ ント、TAU蛋白質あるいは組み替えTAU蛋白質への結合をPK40及びPK 36により測定する。キナーゼPK40及びPK36は単独で、又は−緒にして 、−次抗体としてのmAb 3μm−31,5μm−34(Sternberg er−Meyer Immunochemicals、Jarretsvil  Ie、MD)に基づく定量的ELI SA−型検定法により検定した。第2抗体 はホースラディツシュ−パーオキシダーゼ−結合ヒツジ抗−マウス抗体(Ca  p pelco、)であり、その後8202及び“ABTS” (2,2° − アジノービス−(3−エチルベンズチアゾリン−6−スルホン酸)・2N■]4 )を用いて発色させ、色の抽出(color extracti。
n)及び測定を行う。異なる量のPK40及び/又はPK36を6μlの250 mM HEPES緩衝液、pH7,0/10mM MgSO4,12μmの25 mM ATP及び40−160ggの脱リン酸化ウシニューロフィラメントトリ ブレット蛋白質と共に合計体積30μm中でインキュベートした。37℃で18 時間インキュベートし、10mMPBSを用いて150μlに希釈した。各検定 液(20μl)をニトロセルロース膜にドツトとして適用し、膜をウシ血清アル ブミンで遮蔽し、各ドツトを打ち出した。次にそれらを5μm−31mAb(1 :500.100μm)と共に25°Cで6時間インキュベートした。各ドツト をTr i tonX−100を含む1mlのPBSを用いて5回洗浄した。
ヒツジ抗−マウス Ab、1 : 200を用いて25℃で6時間、2回目のイ ンキュベーションを行い、1mI PBS/TritonX−100を用いて5 回洗浄した。各ドツトを個別にクエン酸塩pH4,010゜03% H2O2中 で0,1% ABTSを用い、室温で30分間振ることにより発色させた。反応 により上澄み液中に可溶性の色が得られ、それを415nmで測定した。
実施例3 キナーゼのリン酸化活性の検定のための別の方法は、32p検定による方法であ った。免疫検定法の場合と同一の緩衝系における放射性検定法には基質として5 μgのHTP−精製された天然のNF−1−リプレット(NF以外に3μgの基 質蛋白質)、及び1l50−250cp/ピコモルのガンマ−32P−ATPを 含んだ。約1ピコモル/分/検定までの活性の場合、検定応答は15分間隔内で 直線的なのでインキュベーション時間は37°Cで15分であった。検定は、氷 上で冷却し、20μlの25mM EDTAを加え、直後に10% TCA/2 % ピロリン酸ナトリウム(PPA)で湿潤させたガラスフィルター(What manGF/A)上に混合物を移すことにより停止させた。ガラスフルイタ−を 10% TCA/2% PPA中で1時間にて2回、及び少な(とも3時間にて 1回洗浄し、最後にエタノール中で洗浄し、空気乾燥した。
5mlのLiquiscint” (National Diagn。
5tics)を用いて20分間シンチレーション計数(BeckmanLS 2 30)することにより放射性を評価した。検定は、いくつかの明記された場合に 二重におこなった以外は日常的に三重に行い、NFを含まない標準検定を平均値 から引き去った。
この検定法のための好ましい基質は、下記実施例9の方法に記載されている通り に調製されたTAUである。
5DS−PAGE上で分析する検定液は、等量の試料緩衝液を用いて停止し、3 分間煮沸し、7.5%ゲル上で移動させた。クーマシーブルーで染色シタ後、脱 色し、Whatman 3MM紙上で乾燥し、DuPont Cronexスク リーン強調装置(screen 1ntesifier)を用いて一70℃でオ ートラジオグラフィーを行った。
定量測定のために各NF−サブユニットの放射性バンドを切り出し、20m1の 水中に浸したEppendorfバイアル中に入れ、試料のCerenkov放 射を計数した。計数効率は約30%であった。
実施例4 キナーゼ精製法は、4℃で35−45% AS−画分を多様なりロマトグラフィ ー媒体にさらすことにより最適化した。はとんどすべての場合にSMI抗体を用 いて検定される活性は失われた。これらの損失は4M NaC1の存在下でさえ 起こり、NaClはそれだけで標準実験における酵素の残存に影響しなかった。
(NaC1はキナーゼ又は可能な必須のサブユニットのクロマトグラフィー媒体 への結合を防ぐために加えた。)しかし溶液中にMg−ATPが含まれるとい( っがの媒体への活性が安定化されることが見いだされた。活性の残存を減少させ るために、5ephadex Agarose、CM−3epharose及び 第4アンモニウムイオン交換体がMg−ATPの存在下で有用なりロマトグラフ ィー媒体であることが見いだされた。
KSP−リン酸化キナーゼの精製のための好ましい方法は以下の通りである。段 階I:新しいウシ脳(湿潤重量350−450g)から髄膜及び血管を除去し、 350m1の均質化緩衝液(10mM Bis Tr i s、pH7,0,1 50mM NaC1,2mM EGTA、1mM DTT、0.1mM PMS F、5μg/ml oイペブチン)中の4°CにてUl traturax又は 5orvall Omni−mixerを用いて3分間均質化した。20.OO Oxgで20分間遠心した後、ペレットを300m1の均質化緩衝液で2回抽出 した。100゜000xgで1時間遠心することにより濁った上澄み液を透明に した。
アンモニアでpHを8. 0−8. 5に保ちながら固体硫酸アンモニウムを約 1時間かけてゆっくり加えた。35%−45%飽和の間で得られた沈澱を、20 .OOOxgで20分間遠心することにより集め、20m1の10mM HEP ES、pH7,0,1mM MgCL、1mM EGTA及び1mM DTT中 に再溶解し、この緩衝液に対して粗< (extensively)透析し、約 20mg/mlの蛋白質の“粗酵素”保存溶液を形成し、これは活性をほとんど 失わずに4℃で数週間保存することができた。
段階4 I : 20m1の粗酵素をCM−3epharose出発緩衝液(5 mM 酢酸マグネシウム、5mM ATP、1mM DTT、10% グリセロ ール、領 02% ナトリウムアジド、B15TrisでpH6,0に調節)中 に透析し、出発緩衝液で平衡化した3x2.5cmのCM−3epharose カラム上に負荷した。カラムを60m1の出発緩衝液を用い、約50m1/時間 で洗浄し、その後キナーゼを1段階で85mM 酢酸マグネシウム、5mM A TP、1mM DTT。
10% グリセロール、0.02% ナトリウムアジド、pH6,0を用いて1 5m1の容積の両分として溶離した。
段階III:多量の活性を含む、CM−Sepharoseクロマトグラフィー の合わせた画分を10mM HEPES、pH7,1mMEDTA及び1mM  DTT中に透析した。その後蛋白質を5peedVac中で約3mlに濃縮し、 5ephadex G200 5uperf ine (Pharmacia) の95x2.5cm カラム上に負荷し、濾過緩衝液(48mM B15Tri s、pH7,0,5mMMgCL、5mM ATP、1mM DTT、0.02 % ナトリウムアジド)を用いて溶離した。1.5−2m1/時間の流量で15 5m1を溶離した後、5mlの画分を集めた。
集めた5mlの画分(10−28)を、NF−トリブレットと共に18時間イン キュベートした後、5Ml−31及び5Ml−34抗体を用いてイムノ−ドツト プロット−検定法で調べた。両分は32p−検定法(NF−4リプレツトと共に 30分間インキュベート)も行い、キナーゼ活性の存在も調べた。キナーゼ活性 は非常に広いピークとして溶離された(14−23)。部分的精製NF−キナー ゼを用いたリン酸化により製造した32p−標識され、脱リン酸化された天然の NF−トリプレットからの検定条件下におけるホスフェートの放出を監視するこ とにより、関連するキナーゼ画分において有意なNF−特異的ホスファターゼ活 性は検出されなかった。さらに画分につき12% 5DS−PAGEゲル電気泳 動を行った。PK40及びPK36のバンドが同定でき(矢印、図1) 、PK 40は画分17−19で最も顕著であり、pK36は画分21及び22で最も顕 著であった。その後これらの画分を検定法において使用した。
段階IV: 5DS−PAGE分析に従い有意な量のPK40 (17−19) 及びPK36 (21−22)を含むゲル濾過画分をプールし、Mono Q出 発緩衝液(20mM Tr i s、pH8,0,20mMMgC1,,5mM  ATP、1mM DTT、0.02% ナトリウムアジド)中に透析し、出発 緩衝液で平衡化したHR515Mono Q FPLC−カラム(Ph a r ma c i a)上に負荷した。PK40の溶離は1ml/分の流量にて5m lの出発緩衝液から開始し、その後7mlから60mM MgC1,までの直線 勾配、5QmM MgC1,にて7mlの無勾配溶離(isocratic e lution)、及び最後に溶離緩衝液(20mM Tr i 5SpH8,0 ,110mMMgC12,5mM ATP、1mM DTT、0.02% ナト リウムアジド)を用いて形成した110mM MgC1zまでの直線勾配により 溶離した。PK36の場合の勾配プロファイルは同一であった。
種々の画分につき多様な検定を行い、それには:ドットプロット検定法;32P −検定法、及び12% 5DS−PAGEゲル電気泳動が含まれる。画分内の活 性はイムノ−ドツトプロ・ソトー検定法及び32p−検定法により示された。
ドツトプロット検定法及び32P−検定法におけるPK40画分の活性は、5D S−PAGEゲル上の特定の画分の移動と関連し、重要なことに5DS−PAG Eにより明らかになった特定のバンドと関連した。画分の活性はゲル電気泳動の 40kDバンドの存在と関連した。検定により、PK40によるNF−M及びN F−Hの比較的顕著なリン酸化が明らかになった。
NF−キナーゼのピーク画分(PK40:11−12;PK36:12−13) をプールし、保存緩衝液(20mM Bi sTr i s、pH7,0,2m M MgCl2.2mM ATP、1mM DTT、0゜02% ナトリウムア ジド)中に透析し、保存のために微小濃縮器(microconcentrat ors)(Amicon 10)中で約10倍に濃縮した。凍結すると酵素は安 定である。活性は4℃で数日保存され、5サイクルの凍結−解凍の後もほとんど 失われなかった。これらのプールされた画分を下記の組成物で使用した。
35kD及び40kD蛋白質のキナーゼとしての同定に用いられたPK36及び PK40の比較的純粋な混合物は、ゲル濾過画分16−23をプールし、20m M 110mM MgC1z(7)連続直線勾配の17m1を用いてMono  Qから溶離した後に得た。
PK40及びPK36の蛋白質キナーゼとしての同定をさらに確認するために、 上記の通りにして(Mono Qからの溶離に関する上記の方法を参照)得た両 キナーゼの非常に豊富な混合物をポリアクリルアミドゲル(PAGE)上で分離 し、雨量白質の移動を以下の通りにしてゲルスライスから溶離したNF−キナー ゼ活性と関連づけた。
PK40/36混合物をSDS、1mM DTT及び5mM MgATPを含む 10% PAGE上で電気泳動させた。寸法が約2mmのゲルスライスを少量の 水中に終夜をかけて溶離した。上澄み液のアリコートをNF−キナーゼ活性及び 5zp−検定法による活性に関して評価し、その後NFの5DS−PAGE及び オートラジオグラフィーを行った。
比較的弱いNF−キナーゼ活性は、各ゲルスライスにおける36kD蛋白質の存 在(12% 5DS−PAGE上の分析の通り)と厳密に関連しているが、40 kDのキナーゼはSDSからの再生に成功しなかったようである。
やはり40kD蛋白質のキナーゼとしての同定の証明のためにPK40/36混 合物を非−変性7.5% PAGE上で分離する類似の実験を行った。この場合 主要キナーゼとして現れた40kD蛋白質は非常に良(活性と関連した。
段階V:PK40を非変性7.5% PAGE上で分取的に移動させ、電気−溶 離器(electro−eluter)(モデルUEA、Intertnati onal Biotechnologies、NewHaven、CT)でゲル スライスから、4℃及び120Vにおける2回の連続した30分の移動で、7. 5M 酢酸アンモニウム、10mM MC−ATP、2mM DTT及び微量の ブロモフェノールブルーを含む捕獲緩衝液中に溶離するとPK40の最も良い組 成物が得られた。
溶離緩衝液は25mM Tris pH8,3,192mM グリシン、2mM  Mg−ATP及び1mM DTTを含んだ。キナーゼは20mM B15Tr ’is pH7,012mM Mg−ATP、1mM DTTの保存緩衝液中に 透析し、微量濃縮器(Amicon 10)で約10倍に濃縮した。
下表1はPK40及びPK36の濃縮の詳細である。
表11種々のクロマトグラフィ一段階を経たPK40及びPK36の濃縮段 階  比活性6 全活性’ [mg]PK40 PK36 PK40 PK36 P K40 PK36りAS−分別 ′290 II ) CM−Sepharose O,5523,643nI)Sepha dexG200 1.45 1.15 3,80 2.27 2.0 2.OI V)MonoQFPLC3,82,80,730,390,190,14V)分 取ゲル−電気泳動 5.2−bo、67 − 0.13 −° 測定せず。NF −特異的活性はバックグラウンドに対して低すぎた。
1 分取5DS−ゲルからのPK36の電気溶離は不成功であった。
゛ ナノモル32P−PO4トランスファー/分/mg蛋白質6 ナノモル32 P−PO4トランスファー/分PK40を含むMonoQ画分につきさらに2次 元5DS−PAGEゲル分離法を行った(0’Farrell法)。ポリクロー ナル抗−ERK抗体である抗−ラットMAPキナーゼR2(Upstate B iotechnology、Inc、、N、Y、Cat #406−182)を 用いてウェスタンプロット検定法を行った。ウェスタン分析によりたった1つの ERK蛋白質の存在が明らかにされたが、3個のイソ型を区別することができた 。
実施例5 PK40及びPK36の基質特異性を以下の通りに決定した。調べた神経蛋白質 の中で、脱リン酸化NF−Mに対するPK40の特異性が最も衝撃的であった。
他の基質はそれより効果が低かった。特異性の順序は脱リン酸化NF−M>>T AU>NF−M=NF−L>脱リン酸化NF−H>NF−H’t’あった。PK 36はPK40より特異的活性カ低り、基質特異性はNF−L=TAU=脱リン 酸化Nす−M>NF−M>>NF−H=脱リす酸化NF−Hであった。い(つか の微小管付属蛋白質も両方のキナーゼの良い基質であった。
組機小管−組成物中のMAP2は、TAU蛋白質と同等か又はそれ以上のPK4 0及びPK36、特にPK40の基質であった。MAP#2は両キナーゼにより バックグラウンドより高いレベルにリン酸化される(PK40 : 2.5x  ; PK36 : 1.5x ; CERENKOV計数により決定)。MAP 2のバックグラウンド標識は、環状微小管に固有の第2メツセンジヤー非依存活 性の故に行った。リシンの豊富なヒストンIII型(コウシ胸腺、Sigma  Chemicals)がPK36及びPK40の両方に対する最も好ましい基質 であった。これは、リジンの豊富なヒストンIII型をあまりリン酸化せず、T AU及びMAP2を含む微小管付属蛋白質をリシンの豊富なヒストンIII型よ り実質的に高度にリン酸化する他のすべての既知のERKキナーゼと全く対照的 な特徴である。酸性蛋白質であるホスビチン(Sigma Chemicals )及びチューブリン(コウシ脳から、Dr、F、Solomon、Dept、o f Biology、MITから寄贈)はPK36及びPK40のいずれの場合 も基質として非常に悪かった。
実施例6 PK40及びPK36のATP依存性及び阻害を、懸濁液中のNF−トリブレッ トの凝集状態から生ずる不確かさを避けるための第2基質として可溶性脱リン酸 化NF−Mを用い、2mM Mg2+にて決定した。
両キナーゼの場合に最適値は0.5−1mM ATPであった。両キナーゼのA TPに関する見掛けのに、値を、阻害が開始されるより十分低いATP濃度の範 囲に関してWoolf−Hanesプロット(D i xon and Web b、1979)から算出した。第2基質、NF−Mの3通りの異なる濃度におけ るに、、及びPK40の3回の測定は類似の値を与え(平均上標準偏差:93± 12μM)、PK40のATP−親和性にNF−Mの濃度がほとんど影響を与え ないことを示した。PK36の平均に、、は約50μMであった。
PK36及び特にPK40は、Mg 2+の量を越える遊離の(非錯体化)AT Pの3mM過剰に相当する5mMのATPの存在下で強(阻害され、標準レベル のそれぞれ14%及び7%となった。対照的に過剰のMg2′″(1mM AT Pより5mM過剰、又は5mM ATPより5mM過剰)の場合は、PK40に 対してほとんど又は全く阻害が観察されなかったがPK36の活性は有意に低下 した。
キナーゼの活性は150mM NaClの存在下でも27%(PK40)及び4 0%(PK36)に低下した。Walsh阻害剤にる阻害はPK36の場合のみ に観察され、IC6oは50μMと算出された。
前記を下表2にまとめる。
表2.PK4Q及びPK35の相対的活性[%]への塩化ナトリウム、過剰のマ グネシウム及びATP、ならびにWalsh阻害剤の影響PK40” PK36 ’ 即 100″±6.9 100+1.12mM2mM Mg2 1mM ATP 2mM Mg2 7.2±6.9 14±0. 55mM ATP 5mM Mg2 107+3.5 40+0.21mM ATP 5mM Mg2 78±7.1 38±2.25mM ATP NaC127+1.8 40±0. 850mM Walsh阻害剤EME 4.5 102±5.3 103±0. 51.5 107±3.7 87±0 . 645 101±1. 1 58±3.3Walsh阻害剤の検定を除いて 値は3回の検定の平均を示す(士標準偏差);Walsh阻害剤の場合は二重に 行った。
”PK40の組成物:表1、段階■を参照、PK36の組成物:表1、段階rv を参照。
bすべでの値は標準の%として相対的活性を示す。
実施例7 PK40及びPK36のリン酸化活性を他のキナーゼと比較した。5M1−31 免疫検定法、すなわち5Ml−エピトープの再構築の測定により、脱リン酸化N F−トリプレット及び脱リン酸化NF−M中のKSP配列のリン酸化は、PK4 0及びPK36の混合物を用いると起こったが、PKC,カルシウム/カルモジ ュリン依存性キナーゼII、cAMP−依存性キナーゼ又は第2メツセンジャー −非依存性微小管付属キナーゼを用いると起こらなかった。
Ca”/カルモジュリンー依存性キナーゼII及び蛋白質キナーゼCヲ用イタリ ン酸化ハ、30μl+7)50mM HEPES、p)17.5、lQmM M g”、5mM Ca”、1mM EGTA、2mM DTT、1mM ATP及 びそれぞれ5Oag/mlのカルモジュリン及びホスファチジルセリン、ならび に5μgのNF−)リブレット蛋白質中、PK40及びPK36は5DS−PA GE上で重いNF−サブユニットの移動度の変位を引き起こし、高モル比でリン 酸基を挿入した。PK40及びPK36により重いNF−サブユニットに挿入さ れるリン酸基の最大数の決定のために、上記の段階V及び段階IVの精製活性を 、その濃度を増加させながら脱リン酸化NF−M及び脱リン酸化NF−Hと共に インキュベートした。5DS−PAGEはNF−M及びNF−HのM、をかなり 過剰に評価するので、NF−M及びNF−Hの正しい分子量をKaufmann  et at、(1984)により決定されたそれぞれ110kD及び140k Dと仮定することにより、リン酸化の化学量論を決定した。完全脱リン酸化NF −M及び脱リン酸化NF−HのPK40及びPK36による飽和リン酸化を、( i)18時間の検定にて32p−挿入により監視されるリン酸化の程度(モルN F−M当たりのモルPO4)に対して測定される酵素活性の量の増加、(ii) 7.5% S D S P A G E 上0) ケル移動度変位、及ヒ(i  i i) 5Ml−31及び5Ml−34免疫検定法を分析することにより測定 した。PK40及び36の混合物も調べた。
PK40は最高15個のリン酸基をNF−M中に挿入し、それは単離ウシNF− Mで観察されるリン酸基の数(Eong et al、、1984)と良く対応 しており、又5DS−PAGE上でNF−Mバンドを天然のNF−Mの見掛けの M、より高く完全に変位させた。対照的にNF−Hの場合は部分的変位しか達成 されず、最高で7個のリン酸基がおそらく約40KSP一部位を有する分子中に 導入された。PK36によるNF−Mのリン酸化は、実質的ゲル移動度変位を伴 ってIOM リン酸基/M NF−Mで飽和すると思われたが、おそらく不均一 なリン酸化状態の故にNF−Mバンドは拡散されて残った。PK36に関する基 質としてのNF−Hの劣性と関連してNF−)(はPK36によりあまりリン酸 化されず、実際にゲル変位を示さなかった。両キナーゼは5Ml−エピトープを 再構築したが、NF−H及びPK36の場合は弱い再構築のみであった。NF− Mの最大リン酸化は2種のキナーゼの混合物を用いても実質的に高(な(、PK 40及びPK36がNF−Mに対して太き(重複した部位−特異性を有すること を示した。7−13個のリン酸基の挿入の後、NF−Mは天然のNF−Mと同程 度のゲル移動度を有した。5Ml−免疫活性応答はゲル移動度変位と関連性を示 したが、低いリン酸化のレベル、すなわち〈5モルPO41モルNF−Mでは応 答しなかった。5Ml−34免疫検定法は5Ml−31検定法より高いレベルの リン酸化を必要とした。
実施例9 PK40は脱リン酸化された、及び天然のTAUの両方の性質に多様な変化を引 き起こし、その変化は病理学的に興味深い。
TAUへのPK40の影響をさらに確認するためにウシTAUを調製した。用い られた方法は4℃で行うのが好ましく、高温で行った場合に通常起こるリン酸化 を含まない生成物を与える。
TAUをBaudier et al、(1987)に従い新しいウソ脳から調 製した。簡単に記載すると、1kgの脳組織を、それぞれ2mMのEDTA及び EGTA、1mM DTT、0.1mM PMSF及びそれぞれ5mg/Iのア プロチニン、ロイペプチン、アンチベイン、アンチキモトリプシン及びペプスタ チンAを含む11の100mM リン酸カリウム(KPO4)緩衝液、pH6, 5中で均質化した。15゜000xgの遠心で組織の細胞破片を除去し、IIの KPO4緩衝液で再抽出した。上澄み液を硫酸アンモニウム中で45%とし、2 0. 000xgにて遠心した後に沈澱を集め、再均質化し、KPO4緩衝液中 に粗く透析した。透析液をあらかじめ膨潤させた8gのCM−3ephadex 上に吸着させ、非結合物質をKPO4緩衝液で洗浄することにより除去し、TA U含有画分をKPO410,5M NaC1,pH6゜5で溶離した。MCl0 4を3%まで加え、沈澱した物質を遠心により除去し、Tris−中和上澄み液 中の粗TAU45%硫酸アンモニウムで沈澱させた。ペレツトを5mlの水中に 取り上げ、5QmM HEPES、1mM EDTA、1mM DTT、pH6 ,9(Mono S出発緩衝液)中に透析した。30m1の0−500mMのN aC1の直線勾配を用いて 5/S Mono S カラム(Pharmaci a)上のFPLCを行い、それによりTAUを250mM NaC1付近の広い ピークとして溶離した。TAU含有画分を水中に透析し、5分間煮沸することに より少量の汚染プロテアーゼ活性を破壊した。
300μgの天然のウシTAUを6Oagのコウシ腸アルカリ性ホスファターゼ (Boehringer Mannheim)及び2OagのE、コリ アルカ リ性ホスファターゼ(Sigma III−N型)と共に350μIの50mM  Tris、容重 5 m M M g S O4及びZn5Oa、0.1mM  PMSF、各10μg/ml アプロチニン、ロイペプチン、アンチペイン、 ペプスタチン及びアンチキモトリプシン(すべてS igma) 、pH8,0 中の37℃にて3日間インキュベートすることにより、脱リン酸化TAU蛋白質 を調製した。室温で10μmのHCI 04を用いて沈澱させることによりホス ファターゼを除去した。上澄み液をTrisを用いて中和し、水中に透析した。
1Oagの天然又は脱リン酸化ウシTAU (上記の別法に従って調製)及び3 μgのバクテリアにより発現されたヒトTAUイソ型hTau40を約25ピコ モル/分のPK40又はPK36と共に37℃で18時間インキュベートするこ とにより、PK40及びPK36リン酸化によって起こるウシ及びヒトTAU蛋 白質のゲル移動度変位を測定した。分析は10% 5DS−PAGE及びオート ラジオグラフィーにより行った。
Dr、E、M、Mande ] kowから蛋白質として戴いたクローンHta u40 (Goedert et al、、1989)からE、コリ中で発現さ れた純粋な42KDのヒトTAUイソ型を用いて類似の結果が得られた。上記の 飽和条件下でPK40は最高14個のリン酸基を42kD TAUイソ型中に挿 入した。PK36はNF−Mの場合と同様に、TAU蛋白質において部分的な移 動度変位を起こした。
脱リン酸化ウシTAU及び天然のウシTAUのPK40による飽和リン酸化は1 0% 5DS−PAGE上の移動度を有意に減少させ、イソ型パターンを特徴的 に変化させた。試験管内で生産された別のTAUは、天然のTAUを用いても脱 リン酸化TAUを用いても、PHFから抽出されたヒトTAU蛋白質のパターン と非常に密接に類似したパターンを与えた。正常なヒト脳からのTAUに対する PHFから抽出されたヒトTAU蛋白質のパターンにおける変位は、(Goed ert etal、、1992)において明確に記載されており、その変位は完 全に高リン酸化によるものであることが示された。
10% 5DS−PAGE上で天然のウシTAUの多数のイソ型が3個のイソ型 パターンに変換される。これは天然のヒトTAUがリン酸化された場合に生産さ れる3個のイソ型の見掛けのパターンと同一である。
ウシTAUの組成物のいくつかの場合、移動度が最小のイソ型はリン酸化の後に あまり顕著でなくなり、基本的にいくつかのPHF−抽出物で観察された2個の イソ型のパターンが形成される。リン酸化のレベル及びそれに伴う構造的変化は 、部分的にリン酸化された天然のTAU及び基質としての脱リン酸化TAUの場 合と大体同様である。
クローンhTau40からバクテリアにより発現された42kDヒトTAUイソ 型は、PK40リン酸化においてウシTAUと類似の挙動を示す。ケル移動度変 位は見掛けの大きさの約15kD増加に相当する。
PK36はhTau40を同程度にリン酸化することができず、その結果部分的 な移動度変位を起こすのみである。HTau40が不均質に見えるのは、3倍高 い濃度のキナーゼにおいてもパターンが変化しなかったので、おそら<PK36 リン酸化の最終状態を反映している。PK36リン酸化の前にPK40で予備処 理をすると、PK40のみの場合と同一の完全に変位したバンドを与えた(示し ていない)。
ウシTAUをPK40で処理してもPHF−TAUの高リン酸化TAUと免疫化 学的に類似のリン酸化TAUを与えるのに十分な程度までTAUをリン酸化する が、PK36はそうではない。脱リン酸化ウシTAU及び天然のウシTAUを2 5ピコモル/分のPK40又は15ピコモル/分のPK36と18時間インキュ ベートし、モノクローナル抗体TAU−1(SIGMA)(抗原として0.15 μgTAU);5Ml33(抗原として0.5μgTAU); SMI 31  (抗原として1μgTAU);及び5Ml34 (抗原として2μgTAU)を 用いて精査した。
TAU−1はリン酸化エピトープを直接認識しないがリン酸塩で処理したPHF −TAU蛋白質はTAU−1に結合する(Grundke−Iqbal et  al、1986)、SMI−33もリン酸化エピトープを直接認識しないが脱リ ン酸化TAU上、及び天然のTAU上のエピトープを認識する。このエピトープ はすべてのウシTAUイソ型の配列中に2個存在する(Himmler et  al、1988)脱リン酸化KSP配列(Lee et al、、1988)で あると思われる。
逆にSMI−31エピトープは天然又は脱リン酸化TAU中に存在せず、KSP 部位が通常リン酸化されていないことと一致する。
ウェスタンブロッティングにより決定される通り、天然のウシTAUをPK40 で処理するとTAU−1及びAMI−33に対する免疫反応性が完全に排除され るが、AMT−31及びSMI−34との非常に強い抗体結合反応を生じ、これ らは両方共リン酸化エピトープを検出する。
これはPHF中で起こるようなKSP部位のリン酸化を示す。(これらのウェス タンプロット上で電気泳動移動度の減少も検出された。)ウェスタンプロット上 のPIF−TAUの場合(Grundke−1qbal et al、1986 )と同様にTAU−11ピトーブがタンゲルにおいてリン酸化によりin 5i tuで遮蔽されるのでTAU−1結合へのPK40処理の効果は特に興味深い。
対照的にTAUのPK36処理により起こる唯一の有意な免疫化学的変化は非常 に低下した5Ml33活性であり、TAU−1活性は脱リン酸化ウシTAUから 実質的に変化しなかった。PK36はPK40より効果の低いTAUのリン酸化 キナーゼである。
以前にいくつかのキナーゼがTAU蛋白質のPIF−TAUへの変換に役割を果 していることが示唆された。しかしPK40と異なり、いずれもTAUに既知の 病理学的変化を与えない。従って構造的及び免疫化学的変化、ならびにリン酸化 の化学量論の基準により、ERK−ファミリーの新しいメンバーであるPK40 がアルツハイマー病(AD) 、ダウン症候群(DS)及び正常な老化に特徴的 な異常なTAU−高リン酸化を行うことができる。部分的重複部位−特異性を有 するPK36は同程度のTAU−変化を起こすことができなかった。
多様な免疫組織化学的及び生化学的研究がタンゲル形成に先行する現象としてT AU−高リン酸化を指摘している。PK40はTAUの高リン酸化において重要 な役割を果す。PK4Qの慢性的高調節(upregulation)は軸索の 退行及び神経細胞の機能的一体性との抵触を起こし得る。
実施例10 化学的手段によりATP生産から酸化的リン酸化を脱共役させると、特殊な条件 下で培養した健康な患者からの線維芽細胞に免疫学的エピトープを出現させる。
(Biass et al、、1990)aこの観察は、これらのエピトープの 出現を、ATP生産から酸化的リン酸化が脱共役された場合と同様にATP量が 減少した時に阻害から解放されるキナーゼPK40及びPK36の活性を結び付 けることにより、初期アルツハイマー病の診断に用いることができる。脱共役は 脱共役剤、例えばCCCP (カルボニルシアニドm−クロロフェニルヒドラゾ ン)の使用により、又は酸素の排除により行うことができる。初期神経細胞退行 の診断試験は、神経細胞が退行する種々の状態、例えばアルツハイマー病、パー キンソン病、ハンチントン舞踏病、正常な老化、及び脳梗塞に適用できる。
キナーゼPK40及びPK36を用いた初期アルツハイマー病の診断試験につき 記載する。調べるべき患者から皮膚線維芽細胞の初代培養を得る。これらを0. 1mM ジブチリル環状−AMP、O,lμg/m1 73神経成長因子、10 μg/ml 混合ウシガングリオシド及び5%ヒヨコ胚油抽出物含むDulbe ccoの修正Eagle培地中で成育する。ATP生産からの酸化的リン酸化の 脱共役剤、すなわちCCCP(カルボニルシアニドm−クロロフェニルヒドラゾ ン)の存在下で、又は酸素を排除すると、細胞は免疫学的エピトープ(Alz− 50、PHF−エピトープ、SMI−31/5Ml−34−隅性TAU/ニュー ロフィラメントエピトーブ)を示し、キナーゼPK40及びPK36の阻害から の解放を示す。アルツハイマー病患者からの細胞は正常な細胞より低い濃度の脱 共役剤でこの効果を示す。かくして調べるべき患者からの細胞を、脱共役剤の濃 度を増加させて、又は酸素濃度を減少させて“滴定”する。それらはATP濃度 の減少効果に対する抵抗性が低いことにより正常な患者からの細胞と区別される 。
純粋なPK40を得るために、キナーゼを濃縮して含むMono QFPLC画 分からの約150μgの全蛋白質を、幅が50mmのスロットに負荷し、厚さが 1.5mmの12% 5DS−PAGE上で分離した。4°CでLM KCl中 に短時間浸すことにより、主蛋白質を視覚化した。PK40に相当するバンドを 切り出し、細かく刻み、1mMDTTを含む3mlの水中でMini−Tura xを用いて均質化した。
懸濁液を透析バッグ中に密閉し、水、1mM DTTと共に終夜震盪した。遠心 によりゲルフラグメントを除去し、上澄み液を凍結乾燥した。
キナーゼのペプチドマツピング 凍結乾燥物は5DS−PAGE上で見掛は上均質な40kD蛋白質を20μg含 む。20μgのキナーゼを500μLの還元緩衝液(6Mグアニジン塩酸塩10 .5M トリス−(ヒドロキシメチル)−アミノメタン pH8,6)に溶解し た。pHをアンモニアを用いて8,6に調節した。15μLのIM ジチオトレ イトールを加えた。窒素下の52℃で2時間還元を行った。その後30μLのI M ヨード酢酸ナトリウム溶液を加え、試料を室温の暗所にて30分間インキュ ベートした。
過剰の試薬を500mL(7)領 5 M ウL’ 7 / 0 、 1 M  N H4HCO5pH8,6に対して終夜透析することにより除去した(カット オフ1kD)(4時間後に完全な緩衝液交換)。透析後、配列決定等級の(se quence grade) トリプシン(BoehringerMannhe im)を1=20の比率で加えた。蛋白質を37℃で18時間切断した。その後 溶液を約250μLに濃縮した。反応は4℃に冷却することにより停止した。濃 縮後、ペプチドをHPLCで分離した。
HPLCによるトリプシンペプチドの分離試料をNucleosil RP−1 8HPLCカラム(CS−Chromatographie 5ervices  250mmx4.6mm:5u材料、300オングストローム)を備えたHP  1090 HPLC−系に注入し、試料を0.1% TFA及び0−70%ア セトニトリル勾配を用いて40℃にて0.7ml/分で集めた。LKB/Pha rmacia 5uperracモデル2211からの画分収集器を用い、単一 ペプチドを領 5分画分として集めた。ペプチドの溶離を210.280及び2 95nmで監視し、0.35m1画分を集めた。分離の後に単一画分を凍結乾燥 した。
クロマトグラフィー条件:流量 0.7mL/分、カラム温度 400C1検出  210nm、280nm及び295nm、溶媒A O91%TFA、溶媒B  60%アセトニトリル10.1% TFA、勾配5分間0%B、120分間 7 0%B、125分間100%B、130分間O%B、140分間0%B0 用いた化学品はすべて生化学又は分析用品質であり、Bio−Rad(D−80 00Mun i ch) 、Pha rac i a/LKB (D−7800 Freiburg)、Merk(D−6100Darmstadt)、5erv a(D−6900Heidelberg)、Applied Biosyste ms(配列決定用化学品、D−6108)、Weiterstadt又はPie rce (PTH−アミノ酸標準;Rodkford、IL 61105 U、 S、A、)、配列決定等級トリプシンの場合Boehringer (D−68 00Mannheim)から購入した。
透析管はRe1chelt Chemietechnik (D−6900He idelberg)からであった。
気相蛋白質配列決定装置モデル470AはApplied Biosystem sから購入した。わずかに修正した標準的配列決定プログラムを用いた。配列は それぞれの装置マニュアルにて詳細に記載する。
フェニルチオヒダントインアミノ酸(PTH−aa)の検出のために、Kont ron (D−4000Dusseldorf)データシステム MT450を 備えたHewlett Packard PH1082からのHPLC系及びW aters (D−50901,everkusen)からのオートサンプラー WISP 7208を用いた。
PTH−検出の場合に用いたMerckからのSuperspherTM材料を 充填したHPLCカラム(250mmx4.6mm)は、CS−Chromat ographie 5ervice (D−5153Lange rwehe) から購入した。
ペプチド地図は、ダイオードアレー(diode array)検出器HP10 40Aを備えたHewlett Packard HP1090及び積分ソフト ウェア(integration software)を有する化学ステーショ ン(chems tat 1on)で実験した。ペプチドマツピングのためのH PLC−カラムはCS−Chr。
matographie 5erviceから購入した(Nucleiosil  RP−19;250mmx4.6mm;5μ材料; 300オApplied  Biosystemsからの気相蛋白質配列決定装f1470Aを用いてN− 末端配列分析を行った。PTH−アミノ酸の変換のために20%の三フッ化酢酸 (T F A)の代わりにIMのメタノール性HCIを用いるわずかな修正を行 った標準的配列決定プログラムを用いた。50−100ピコモルのキナーゼペプ チドを配列決定に用いた。
PTH−アミノ酸の同定のために、Merck 5uperspher 7Mカ ラムに基づ<HPLC系を用いた(Lottspeich F。
1985、“Microscale 1socratic 5eparatio n of Phenylthiohydantoin amino acid  derivatives”、J、Chromatography 326・32 1−327)。系は無勾配で運転した。
麦作・流量 1.5mL/分、検出 269nm、炉温 61°C1可動相 6 8.5%の10mM 酢酸ナトリウム、pH4,9/31.5%のアセトニトリ ル、IL当たり5mLのジクロロメタンを補足。
各配列決定装置の運転の前にすべてのPTH−アミノ酸の標準を25ピコモル用 いてキャリブレーションを行った。
生成されたトリプシン消化物は配列番号:1−15として示すレタ。
これらのトリプシン消化物の配列(配列番号:1−15)を、ラット脳cDNA クローン(Boulton et all、1991)由来のERKI及びER K2蛋白質の既知のアミノ酸配列と比較した。配列番号:3−15はERK−キ ナーゼファミリーの蛋白質と非常に密接に一致しティた。ERKは細胞周期−付 属(cell cycle−associated)cdc2キナーゼとの相同 性が最も高く(約40%)、従ってPK40は細胞周期−付属ERKキナーゼフ ァミリーに属すると考えることができる。配列番号=6はヌクレオチド結合のた めのセリン/トレオニンキナーゼの共通部位、cty Glu Gly Ala Tyr Gayを含む(Hanks et al、、1988)。
配列番号=1及び2はERK蛋白質のいずれとも相同でなかった。
実施例12 キナーゼPK40及びPK36をコードするcDNAのクローニング法を記載す る。PK40及びPK36のそれぞれに関するペプチド配列の最もユニークなコ ドンに対応する放射性標識合成オリゴヌクレオチドハイブリッド形成プローブを 製造する。
特に、配列番号:1及び2に対応するプローブがPK40をコードするcDNA のクローニング法に最も適している。
PK40のためのオリゴヌクレオチドプローブ(例えば配列番号=1及び2)な らびにPK36のためのオリゴヌクレオチドプローブを用い、多様な供給源から 商業的に入手可能なヒト胎児脳細胞からのポリ(A)”RNAから形成したラム ダgtll cDNAライブラルをスクリーニングする。ハイブリッド形成条件 は、テトラメチルアンモニウムクロリド中の最後の洗浄を省略する以外はCat e et al、(1986)により記載された通りである。陽性のプラークか らのDNA挿入片をプラスミドベクターpB1ue−script SKM13 +(Stratagene、Inc、San Diego、CA)中に直接サブ クローニングする。同一のオリゴヌクレオチドハイブリッド形成プローブを用い たコロニーハイブリッド形成により陽性のプラスミドサブクローンを同定する。
プラスミドDNAの小試料(minipreparation)を陽性のコロニ ーから調製する。
オリゴヌクレオチド結合部位からすぐ上流のヌクレオチド配列を、配列決定プラ イマーとしてszp末端標識オリゴヌクレオチドを用い、伸長反応で非放射性標 識オリゴヌクレオチドを用い、2本鎖配列決定により決定する(Chen an d Seeburg、1985)oブライミング部位から上流のコドン類が既知 のアミノ酸配列と一致するサブクローンを、大腸菌(Escherichia  coli)DBAポリメラーゼIのフレノウフラグメント又は改変バクテリオフ ァージT7 DNAポリメラーゼ(Sequenase;United Sta tesBiochemicals)を伸長反応に用い、ジデオキシ連鎖停止法に よりその全体を配列決定する。サブクローンをその末端から、1組の制限部位か らの両方向から配列決定する。コドン類が各キナーゼのアミノ酸配列と一致する クローンを得る。全長cDNA配列を、各キナーゼに関する重複部分クローンか ら組み立てる。
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151゜ 配列番号=2 配列の長さ・12 配列の型 アミノ酸 トポロジー:直鎖状 配列の種類・ペプチド 配列 配列番号 3 配列の長さ 14 配列の型二アミノ酸 トポロジー・直鎖状 配列の種類:ペプチド 配列 xaa Ile Glu Val Glu Gin Ala Leu Ala  Thr Pro Tyr Xaa Glu151゜ 配列番号:4 配列の長さ、14 配列の型二アミノ酸 トポロジー、直鎖状 配列の種類・ペプチド 配列 Xaa Ile Glu Vil Glu Gin 八la Leu Ala  Hls Pro Tyr Xaa Glul 10 配列番号 5 配列の長さ、15 配列の型二アミノ酸 トポロン−・直鎖状 配列の種類・ペプチド 配列 11e Glu Val Glu Gln Ala Leu Ala H3s  Pro Tyr Xaa Glu Gin Tyrl 5 10 15 配列番号二6 配列の長さ、15 配列の型・アミノ酸 トポロン−0直鎖状 配列の種類 ペプチド 配列 Tyr Thr Asr L=u S=r Tyr 11= Gly Glu  Gly Ala Xaa Gly Met Val配列番号=7 配列の長さ=14 配列の型二アミノ酸 トポロジー:直鎖状 配列の種類:ペプチド 配列 Asp Val Tyr Ice Val Gin Asp Leu Met  Glu Thr Asp Leu Tyrl 5 10 配列番号=8 配列の長さ=8 配列の型・アミノ酸 トポロジー・直鎮状 配列の種類:ペプチド 配列 Asn Tyr Leu Leu Ser Leu Pro Xaal 5 配列番号−9 配列の長さ:9 配列の型二アミノ酸 トポロジー・直鎖状 配列の種類 ペプチド 配列 Glu Leu Ile Phe Glu Glu Thr Ala Xaa配 列番号=10 配列の長さ=8 配列の型二アミノ酸 トポロジー:直鎖状 配列の種類:ペプチド 配列 Met Leu Thr Phe Asn Pro Xaa Lys配列番号: 11 配列の長さ二8 配列の型二アミノ酸 トポロジー・直鎮状 配列の種類 ペプチド 配列 11e Cys Asp Phe Gly Leu Ala Xaa配列番号: 12 配列の長さ 7 配列の型 アミノ酸 トポロジー・直鎖状 配列の種類、ペプチド 配列 Ala Leu Asp Leu Leu Asp Xaa配列番号:13 配列の長さニア 配列の型二アミノ酸 トポロジー:直鎖状 配列の種類:ペプチド 配列 ASp Val Tyr工le Val Gln Asp配列番号・14 配列の長さ−6 配列の型・アミノ酸 トポロジー・直鎖状 配列の種類 ペプチド 配列 Ala Pro Glu Ile Met Leul 5 配列番号=15 配列の長さ 6 配列の型二アミノ酸 トポロジー:直鎖状 配列の種類:ペプチド 配列 Ser Ile Asp Ile Xaa 5erフロントページの続き (51) Int、 C1,5識別記号 庁内整理番号C12N 9/99 9 359−4B C12P 21108 8214−48GOIN 33153 D 8310− 2J// A 61 K 37/64 8314−4CI

Claims (56)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.SDS−PAGE上で脱リン酸化NF−Mの見掛けのMrを天然のNF−M のMrに向かって変位させるのに十分な程度まで脱リン酸化NF−Mをリン酸化 することができる、単離され、基本的に純粋な非骨格−付属キナーゼを含む組成 物。
  2. 2.キナーゼがTAUの両KSP部位をリン酸化することができ、TAU上のT AUエピトープを排除することができる、請求の範囲1に記載の組成物。
  3. 3.キナーゼが完全に脱リン酸化されたNF−トリプレット又は精製脱リン酸化 NF−M上のホスホーエピトープをリン酸化し、再構築することができる、請求 の範囲1に記載の組成物。
  4. 4.キナーゼが過剰のATPにより阻害されることができる、請求の範囲1に記 載の組成物。
  5. 5.キナーゼのKmがATPに関して約93である、請求の範囲1に記載の組成 物。
  6. 6.キナーゼが完全に脱リン酸化されたNF−Mを、完全に変位させるのに十分 な程度までリン酸化することができ、キナーゼが完全に脱リン酸化されたNF− Hを、SDS−PAGE上で完全に脱リン酸化されたNF−Hの見掛けのMrが 天然のNF−HのMrに向かって部分的に変位するのに十分な程度までリン酸化 することができる、請求の範囲1に記載の組成物。
  7. 7.キナーゼが完全に脱リン酸化されたTAUを、SDS−PAGE上で完全に 脱リン酸化されたTAUの見掛けのMrが天然のTAUのMrに向かって完全に 変位するのに十分な程度までリン酸化することができる、請求の範囲1に記載の 組成物。
  8. 8.キナーゼがTAUを、PHFから抽出されたヒトTAU蛋白質に特徴的なS DS−PAGEパターンを生ずるのに十分な程度までリン酸化することができる 、請求の範囲1に記載の組成物。
  9. 9.キナーゼが配列番号:1及び2に特徴づけられる配列を有する、請求の範囲 1に記載の組成物。
  10. 10.キナーゼの見掛けの分子量が40kDである、請求の範囲1−9のいずれ か1つに記載の組成物。
  11. 11.キナーゼが完全に脱リン酸化されたNF−Mを、SDS−PAGE上で完 全に脱リン酸化されたNF−Mの見掛けのMrが天然のNF−MのMrに向かっ て少なくとも部分的に変位するのに十分な程度までリン酸することができる、請 求の範囲1に記載の組成物。
  12. 12.キナーゼのKmがATPに関して約50である、請求の範囲11に記載の 組成物。
  13. 13.キナーゼの見掛けのMrが36kDである、請求の範囲1及び11−13 に記載の組成物。
  14. 14.キナーゼを含むかどうかが未知であり、リン酸化の特定の状態にある蛋白 質に特徴的で試験抗体と反応性のエピトープを実質的に含まない哺乳類由来の生 物材料の画分を準備し、哺乳類キナーゼが存在する場合に神経蛋白質をリン酸化 させる条件下でエピトープを含まない蛋白質と画分を接触させ、試験抗体を用い てエピトープの存在に関して調べる段階を含む、哺乳類キナーゼの検出法。
  15. 15.キナーゼを含むかどうかが未知であり、リン酸化の特定の状態にある蛋白 質に特徴的で試験抗体と反応性のエピトープを実質的に含まない哺乳類由来の生 物材料の画分を準備し、哺乳類キナーゼが存在する場合に蛋白質をリン酸化させ る条件下でエピトープを含む蛋白質と画分を接触させ、試験抗体を用いてエピト ープの存在に関して観べる段階を含む、哺乳類キナーゼの検出法。
  16. 16.画分を神経蛋白質と接触させることをさらに特徴とする、請求の範囲15 に記載の方法。
  17. 17.画分を完全に脱リン酸化された神経蛋白質と接触させることをさらに特徴 とする、請求の範囲14又は15に記載の方法。
  18. 18.画分を完全に脱リン酸化されたNF−Hと接触させることをさらに特徴と する、請求の範囲14又は15に記載の方法。
  19. 19.画分を完全に脱リン酸化されたTAUと接触させることをさらに特徴とす る、請求の範囲14又は15に記載の方法。
  20. 20.試験抗体がSMI−31、SMI−33及びSMI−34から成る群より 選ばれる試験抗体である、請求の範囲14−15のいずれか1つに記載の方法。
  21. 21.蛋白質のリン酸化の特定の状態に特徴的なエピトープと反応性の抗体、及 び抗体と結合しないリン酸化の状態の蛋白質を含む免疫検定法。
  22. 22.蛋白質が神経蛋白質である、請求の範囲21に記載の免疫検定法。
  23. 23.蛋白質か天然の蛋白質に対して脱リン酸化されている、請求の範囲21に 記載の免疫検定法。
  24. 24.蛋白質がTAUである、請求の範囲21に記載の免疫検定法。
  25. 25.蛋白質がTAUである、請求の範囲23に記載の免疫検定法。
  26. 26.脱リン酸化NFを用いる免疫検定法。
  27. 27.検定が完全に脱リン酸化されたNF−トリプレットを用いる、請求の範囲 26に記載の免疫検定法。
  28. 28.検定が完全に脱リン酸化されたNF−Mを用いる、請求の範囲26に記載 の免疫検定法。
  29. 29.検定が完全に脱リン酸化されたNF−Hを用いる、請求の範囲26に記載 の免疫検定法。
  30. 30.PK40に選択的に特異的なモノクローナル抗体。
  31. 31.PK40のキナーゼ活性に結合し、阻害することができるモノクローナル 抗体。
  32. 32.請求の範囲30に記載のモノクローナル抗体を用いたPK40検出のため の免疫検定法。
  33. 33.PK40に選択的に特異的なポリクローナル抗体。
  34. 34.抗体がPK40のキナーゼ活性を阻害することができる請求の範囲33に 記載のポリクローナル抗体。
  35. 35.請求の範囲33に記載のポリクローナル抗体を用いたPK40検出のため の免疫検定法。
  36. 36.PK36に選択的に特異的なモノクローナル抗体。
  37. 37.PK36のキナーゼ活性に結合し、阻害することができるモノクローナル 抗体。
  38. 38.請求の範囲36に記載のモノクローナル抗体を用いたPK36検出のため の免疫検定法。
  39. 39.PK36に選択的に特異的なポリクローナル抗体。
  40. 40.抗体がPK36のキナーゼ活性を阻害することができる請求の範囲39に 記載のポリクローナル抗体。
  41. 41.請求の範囲39に記載のポリクローナル抗体を用いたPK36検出のため の免疫検定法。
  42. 42.細胞中にPK40又はPK36の阻害剤を、PK40又はPK36のリン 酸化活性を阻害するのに十分な量で導入することを含む、細胞の神経蛋白質リン 酸化活性を阻害する方法。
  43. 43.PK40又はPK36の基質のフラグメントを細胞中に導入する、請求の 範囲42に記載の方法。
  44. 44.PK40に結合できる抗体を細胞中に導入する、請求の範囲42に記載の 方法。
  45. 45.PK36に結合できる抗体を細胞中に導入する、請求の範囲42に記載の 方法。
  46. 46.ATP又はその類似体を細胞中に導入する、請求の範囲42に記載の方法 。
  47. 47.ニューロフィラメントタングルの形成を妨げるのに十分な量で阻害剤を投 与する、請求の範囲42に記載の方法。
  48. 48.PK40又はそのユニークフラグメントをコードするオリゴヌクレオチド を含むベクター。
  49. 49.オリゴヌクレオチドがcDNAである、請求の範囲48に記載のベクター 。
  50. 50.オリゴヌクレオチドがヒトPK40又はそのユニークフラグメントに相当 する、請求の範囲48に記載のベクター。
  51. 51.PK36又はそのユニークフラグメントをコードするオリゴヌクレオチド を含むベクター。
  52. 52.オリゴヌクレオチドがcDNAである、請求の範囲51に記載のベクター 。
  53. 53.オリゴヌクレオチドがヒトPK36又はそのユニークフラグメントに相当 する、請求の範囲51に記載のベクター。
  54. 54.PK40又はそのユニークフラグメントをコードするオリゴヌクレオチド を用いて形質転換又はトランスフェクションされた細胞系。
  55. 55.PK36又はそのユニークフラグメントをコードするオリゴヌクレオチド を用いて形質転換又はトランスフェクションされた細胞系。
  56. 56.請求の範囲54又は55のいずれか1つの細胞系により生産されたキナー ゼ。
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