JPH07503131A - 新規ヒトcdc25遺伝子、コード産物及びその利用 - Google Patents

新規ヒトcdc25遺伝子、コード産物及びその利用

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JPH07503131A
JPH07503131A JP5509548A JP50954893A JPH07503131A JP H07503131 A JPH07503131 A JP H07503131A JP 5509548 A JP5509548 A JP 5509548A JP 50954893 A JP50954893 A JP 50954893A JP H07503131 A JPH07503131 A JP H07503131A
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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】 新規ヒトcdc25遺伝子、コード産物及びその利用発明の背景 真核細胞において有糸分裂は、“M−相促進因子(M−phasepromot ing factor)”’として知られる(MPF;H−相持異的ヒストンキ ナーゼ又はより簡単にH−相キナーゼとしても知られる)プロティンキナーゼの 活性化に続いて開始される。このキナーゼは少なくとも3つのサブユニット:触 媒サブユニット(cdc2)、調節サブユニット(サイクリンB)及び低分子量 サブユニット(p13−al、、Ce1l 54+423−431 (1988 ):Gautier、J、et al、、Ce11 54:433−439(1 988);Ar1on、D et al、、Ce11 55:371−378( 1988);Draetta、G、et al、、Ce1l 56:al、、E MBOJ、8:3053−3058 (1989):Meijer、L、et  al、、EMBOJ、8:2275−2282(1989);Gautier、 J、et al、、Ce1l 60:487−494 (1990);Gaut ier、J、and J、Maller、EMBOJ、10 :177−182  (1991))、cdc2及び関連キナーゼは他のサイクリンとも一緒になっ て(Giordana、A、et al、、Ce1l 58:981−990( 1989);Draetta、G、et al、、Ce1l 56:829−8 38 (1989);Richardson、H,E、et al、。
Ce1l 59:1127−1133(1989))、分裂周期の種々39−1 043 (1990);Elledge、S、J、and M。
R,Spottswood、 EMBOJ、旦: 2653−2659(199 1);Tsai、L−H,et al、、Nature 353 :174−1 77 (1991)’)。
cdc2/サイクリンB酵素は多数のレベルの制御を受ける。これらの中でチロ シンリン酸化による触媒サブユニットの調節が最も理解されている。多様な真核 細胞型においてcdc2は最も重度にチロシンリン酸化されるタンパク質の1つ である(Draetta、G、etal、、Nature 336:738−7 44 (1988):DunCe ] l 58 :193−203 (198 9))、cdc2のチロシン15及び又トレオニン14残基のリン酸化は、cd c2との会合が起こるしきい値以上のサイクリンの堆積により部分的に調節され る(Solomon、M、J、et al、、Ce1l 63:1013−10 24 (1990))。チロシンリン酸化はcdc2/サイクリンB酵素を阻害 し、有糸分裂の開始時に起こるチロシン脱リン酸化はプレーMPF複合体を直接 活性化する(Gautier J、et al、、Natユet al、、EM BOJ、8:3053−3058 (1989);Morla、A、O,et  al、、Cel l 58:193−203(1989);Dunphy、W、 G、and J、W、Newport、Ce1l 58:181−431 (1 989);Morla、A。
0、et al、、Ce1l 58:193−203(1989);MPFの活 性化におけるcdc2脱リン酸化の役割を知り、cdc2ホスファターゼの調節 に非常な興味が持たれる。分裂酵母における遺伝研究は、cdc25遺伝子機能 が有糸分裂の開始に必須であることを確立した(Nurse、P、et al、 、Mol、Gen、Genet。
146 :167−178 (1976) )。cdc25遺伝子産物はcdC 2プロティンキナーゼの律速アクチベータとして働<(RusselBioph ys、Res、Common、1旦ユニ301−309 (1990);Mor eno、S、et al、、Nature 344:549−552 (199 0))。さらにその産物がチロシン上でリン酸化されることができない突然変異 cdc2−F15はcdc25タンパク質機能の必要性を回避する(Gould 、に、and P、Nurse、Nature 342:39−45 (198 9))、別の研究はCdc25がcdc2ホスファターゼであること(Kuma gai、A。
1旦1 : 242−245 (1991)) 、及びcdc25がp34°1 2上のチロシン及びおそら(トレオニン残基を脱リン酸化し、MPF活性化を調 節するcdc2ホスファターゼであることを示唆した。(Dun普遍的分子内因 子であるMPFはすべての生物における細胞周期の02/M転移の引金を引く。
G2後期において、それはチロシン−リン酸化p 34 c″”及び非リン酸化 サイクリンB cnc+3の不活性複合体として存在する。M相において、ヒス トンH1キナーゼ活性を示す活性MPFとしてのその活性化が、チロシンホスフ ァターゼp8Q edc25にょるp34cdc2サブユニツトの特異的チロシ ン脱リン酸化から起こる。MPF活性化及び有糸分裂への突入のタイミングを制 御又は決定するシグナル、あるいはそのようなシグナルを阻害又は促進して有糸 分裂への突入を阻害あるいは促進する方法についてほとんど知られていない。
チロシン及びトレオニン上のcdc2の脱リン酸化を制御するシグナルがMPF 活性化及び有糸分裂への突入のタイミングの制御における重要な役割を果すので 、cdc2脱リン酸化を制御するタンパク質に大きな興味が持たれる。さらにこ れらのタンパク質及びそれらの調節機能に関する知識は、それが細胞分裂をより 良く理解するための基礎及びおそらく細胞分裂の起こり方を変更する方法を与え るので有用である。
発明の概略 MPF活性化、及びかくして有糸分裂への突入の制御の重要な様相が初めて示さ れた。すなわちB−型サイクリンがcdc25 PTPアーゼ(PTPase) を活性化することが示され、cdc25タンパク質がプレーMPFのキナーゼ活 性を直接刺激してM−相キナーゼを活性化することができることが示された。そ の結果、ここで有糸分裂への突入を調節し、か(して細胞周期を調節するための 方法を設計することが可能である。
本明細書に記載する通り、出願人は以前には記載のないcdc25A及びcdc 25Bと名付けられる2個のヒトcdc25遺伝子を単離し、ヒトcdc25が 少な(とも3つのメンバーを含む多重遺伝子族であることを確立した。さらに本 明細書に記載する通り、cdc25A及びCdc25Bは内在性チロシンホスフ ァターゼ活性を有し、cdc2の不在下でB−型サイクリンにより特異的に活性 化されることができることが示された。cdc25ホスファターゼ及びB−型サ イクリンが直接相互作用すること、及びサイクリンBが多機能タンパク質の種類 であり、M−相cdc2のための調節サブユニットとしての認められた役割の他 に、cdc25ホスファターゼのアクチベータとしての以前に知られていない驚 くべき役割を果すことも初めて示された。さらに出願人は、クセノブス(Xen opus)の場合減数分裂成熟(meiotic maturation)又は 初期胚分裂周期(early embry。
nic division cycle)の間にcdc25の量が変化しないこ と、cdc25が細胞周期依存的方法でcdc2/サイクリンB複合体と物理的 に会合すること、cdc25とc d c 2/サイクリンB複合体の間の最大 会合が(cdc2の)最大キナーゼ活性の直前あるいはその時点に起こること、 及びcdc25と会合したcdc2がチロシン脱リン酸化され、キナーゼを活性 化することを示した。さらに本明細書に記載の研究の結果、クセノブスの場合、 サイクリンがMPFの活性化及び不活性化の各回で合成されねばならない唯一の タンパク質であることが現在明らかである。プレーMPFが活性化される前にサ イクリンが臨界しきい値まで堆積しなければならないことが以前に提示された。
しかし本明細書に記載の研究に基づき、このしきい値は継続的に存在するcdc 25ホスファターゼの活性化(それが今度はプレーMPFのキナーゼ活性を賦活 する)に十分なサイクリンBが堆積した点を示していると示唆するのは合理的な ことである。
又、本明細書に記載の通り新規に発見されたcdc25A及びcdc25B遺伝 子産物のアミノ酸配列と既知のチロシンタンパク質ホスファ9−ゼ(PTPアー ゼ)及び細胞周期に含まれる他のタンパク質のアミノ酸配列の比較の結果、驚く べき観察が成された。すなわちcdc25の推定触媒ドメインの直C−末端(i mmediately C−terminal)の領域は他の既知のPTPアー ゼのそれと関連性が高くないことが示された。特に興味深いのは、PTPアーゼ 内のこの領域はサイクリン、特にB−型サイクリンと類似の配列を含み、cdc 25タンパク質は同等の“サイクリン領域”を持たないという事実である。新規 に見いだされたサイクリン領域はPTPアーゼ及びcdc25タンパク質の触媒 機能に含まれるドメインとほとんど直接隣接している。これらの発見、特にcd c25タンパク質がサイクリン及び他のPTPアーゼが共有する活性化ドメイン であり得るモチーフを持たないという観察の結果として、cdc25の場合は活 性化ドメインがサイクリンとの分子間相互作用により“インドランスで(in  trans)”与えられることを示唆するのは合理的である。
本明細書に記載の研究の結果、真核細胞の細胞周期を調節する、特に細胞周期で 重要な役割を果すチロシン特異的ホスファターゼの活性を調節する新規な方法を 利用することができる。出願人の発明は、チロシンホスファターゼ、特にcdc 25ホスファターゼ及びB−型サイクリンの活性及び/又は量の変更による、又 はMPFの成分の相互作用、特にcdc25とサイクリン、cdc2又はc d  c 2/サイクリンB複合体の会合の変更による細胞周期の調節、及び特にc dc2−キナーゼの活性化の調節の方法に関する。本発明は又、細胞周期を調節 する(阻害又は促進)方法で有用な薬剤又は組成物に関する。そのような薬剤又 は組成物は、例えばチロシン特異的PTPアーゼ(特にc d c 25)の触 媒活性の阻害剤(低分子量ペプチド又は有機又は無機化合物)、チロシン特異的 PTPアーゼとサイクリン又はサイクリン/ c d c 2複合体の相互作用 あるいは結合を妨げる阻害剤、又はPTPアーゼの触媒活性を直接妨げる薬剤で ある。
出願人の発明は又、cdc25AScdc25B及びcdc25多重遺伝子族の 他のメンバー、ならびに特に哺乳類(例えばヒト)起源のCdc25族の他のメ ンバーの同定に有用な方法及び薬剤(例えば核酸プローブ、抗体)に関する。
出願人の発明は、プレーMPFのキナーゼ活性の賦活を変更する(促進又は阻害 )、及びかくしてMPFの活性化ならびに有糸分裂への突入を変更する(促進又 は阻害)化合物あるいは分子を同定する方法も含む。
か(して本方法は細胞周期の調節のために投与することができる薬剤の同定を可 能にし、そのような薬剤も本発明の主題である。
本方法は細胞周期−特異的標的を利用し、か(して有糸分裂を変更する薬剤(化 合物又は分子)、特に抗分裂剤に関する特異性の高い機構に基づ(スクリーニン グを可能にする。本方法に場合、必須の細胞周期−調節成分であるCdC25( 例えばCdC25A、CdC25Bさらに特定すると、CdC25チロシンホス フアターゼ活性を阻害するその能力に関して評価される薬剤を、CdC25及び CdC25チロシンホスフアターゼ活性の基質と組み合わせる。得られた組み合 わせをCdC25が基質に作用するのに適した条件下に保つ。その後評価される 化合物が存在する場合にCdC25が基質に作用したかどうかを決定し、化合物 の存在下でCdC25が基質に作用する程度を化合物の不在下でCdC25が基 質に作用する程度と比較する(参照標準との比較で)。化合物の存在下でCdC 25の活性が低かったら、化合物はCdC25の阻害剤である。
さらに、抗分裂剤の可能性のある薬剤(すなわち抗分裂効果に関して評価するべ き薬剤)を、CdC25タンパク質又は融合タンパク質(例えばCdC25がグ ルタチオン−S−トランスフェラーゼなどの第2成分と結合している2成分融合 タンパク質中に存在する組み換えp80e′″′)のいずれかであるCdC25 と組み合わせる。その後抗分裂剤の可能性のある薬剤のCdC25のホスファタ ーゼ活性への影響を決定する。本明細書に記載の通り s □ cdt2sタン パク質はp−二トロフェニルホスフエートホスファターゼ活性を有することが示 されている。かくして試験中の薬剤のCdC25への阻害効果を、基質としてp −ニトロフェニルホスフェート又は不活性サイクリン/ c d c 2を用い て評価することができる。得られた結果(例えばCdC25ホスフアターゼ活性 の阻害の程度)は、細胞のM相への突入の制御におけるその直接的な役割の故に 抗分裂剤の検出に特に適している標的への試験中の薬剤の効果を示すので、特に 有用である。
図面の簡単な説明 図1はCdC25Aのヌクレオチド配列及びCdC25Bのヌクレオチド配列で ある。左パネル、CdC25A cDNAの配列(配列番号:1)。右パネル、 CdC25Bの配列(配列番号=3)。ヌクレオチド配列の下は標準的1文字ア ミノ酸コードにおける翻訳である。各配列において推定開始メチオニンに下線を 引いである。CdC25A配の開始AUGコドンの上流の枠内(in−fram e)停止コドンは太字体であり、各配列において停止コドンは星印で示す。
図2はCdC25タンパク質の相同性を示す。CdC25A及びCdC25Bの アミノ酸配列をFASTAプログラムを用いてヒトcdc25C(正式にはCD C25Hs)、string (Stg)及びS.ボンベ(S.pombe)C dC25 (25Sp)と並べた。同一のアミノ酸を四角で囲む。特定の部位に おいて2つのアミノ酸が交替している場合も四角を用いた。配列内のダッシュ記 号は最適整列を形成するためにコンピューターにより作られた各アミノ酸のギャ ップを示す。
図3はヒトcdc25Aが有糸分裂に必須であることの証明を与える。
図3Aは、時間0においてアフィニティー精製抗−cdc25A抗体を微量注射 したHeLa細胞の集団の分裂指数のグラフ図である。参照標準細胞には、前免 疫血清のIgG画分を微量注射した。図3Bは、時間0において参照標準又は実 験抗cdc25Aアフィニティー精製抗体を注射したHeLa細胞の島中の細胞 の概数のグラフ図である。
図4は有糸分裂サイクリンによるCdC25Aホスフアテーゼの活性化を示す。
ヒトGSTーcdc25A融合タンパク質を32pの遊離のアッセイに用い、基 質はチロシンリン酸化、還元カルボキシアミドメチル化、マレイル化(male ylated)リゾチーム(RCML)(A)、CdC2−由来ペプチド(B) 、又はPNPP (C)であった。
A410は410nmにおける吸収を示す。
図5はサイクリンB1によるCdC25Aの投薬量依存性活性化のグラフ図であ る。棒は3回の実験における標準偏差を示す。
図6はp13 (Sucl)によるCdC25ホスフアターゼ活性の阻害を示す 。左パネルにおいてCdC25A(10ピコモル)及び右パネルにおいてCdC 25B (10ピコモル)を用いた。棒は3回の独立した実験における標準偏差 を示す。
図7はCdC25タンパク質、PTPアーゼ及びサイクリンの整列、ならびにP TPアーゼ及びM−相キナーゼならびにCdC25ホスフアターゼの間に提案さ れた関連性のモデルを示す。パネルAは整列を示し、そこにおいてCAはCdC 25及び細胞質チロシンホスファターゼの推定触媒ドメインを示し、CRはチロ ノンホスファターゼに存在するがCdC25タンパク質に存在しないサイタリン 関連ドメインを示す。パネルBはPTPアーゼならびにM−相キナーゼ及びCd C25ホスフアターゼの間の仮定的関連性の略図を示す。
図8はクセノブスcdc25がM−相キナーゼの活性化に必要であることを示す グラフ図である。前期卵母細胞抽出物の硫酸アンモニウム画分をPBS−2%B SA (黒菱形)、前免疫抗−cdc25血清(白丸、白菱形)又は精製抗−c dc25抗体(黒四角、白四角)の存在下でインキュベートした。2つの場合( 白菱形、白四角)、バクテリア発現可溶性酵母CdC25タンパク質(100m g/m1)を加えた(矢印で示す)。
図9はCdC25とc d c 2/サイクリンBの周期的な物理的会合を証明 するグラフ図である。黒四角はp13−セファロース沈澱物のヒストンH1キナ ーゼ活性を示し、白四角は抗−CdC2抗体を用いたプロットにより抗−CdC 25免疫複 す。
図10は不活性プレーMPF (G2)の活性MPF(M相)への活性化のp  8 0 ””による制御の略図である。
図11はGST−CdC25a融 酸化し、M相−特異的H1キナーゼ(MPF)を活性する証拠である。
図12はGST−CdC25A濃 アッセイの持続時間の関数として(図12B)のGST−CdC25−pNPP ホスファターゼ活性のグラフ図である。
図13tJDTTfi度(図13A) 及びp−NPP濃度((N13B)の関 数としてのGST−CdC25a活性のグラフ図である。
図14はGST−CdC25Aチロシンホスフアターゼへのナトリウムオルトバ ナデートの阻害効果のグラフ図であり、ホスファターゼ活性をバナデートの不在 下における活性の%として表す(平均±SD)。
本発明は細胞骨 裂の調節(阻害又は促進)の方法及び細胞周期の調節に有用な薬剤又は組成物に 関する。さらに本発明はチロシン−特異的ホスファターゼをコードするcdc2 5A及びcdc25Bと呼ばれる2つのヒト遺伝子、コードされるチロシン−特 異的ホスファターゼ、及びcdc25多重遺伝子族の別のメンバー、特に別のヒ トcdc25遺伝子、ならびにそれらのコード産物に関する。さらに本発明はキ ナーゼ活性の賦活を変更し、か(して細胞の有糸分裂への突入を変更する薬剤の 同定の方法に関する。
本発明はcdc25タンパク質又は組み換えヒトcdc25チロシンホスファタ ーゼなどのcdc25チロシンホスファターゼを細胞周期−特異的標的として用 い、有糸分裂への突入(後期G2からM相への経過)を変更する化合物をスクリ ーニングするためのアッセイにも関する。出願人の発明は新規なcdc25遺伝 子の同定、及びcdc25タンパク質がB−型サイクリンと直接相互作用し、特 異的に活性化され、cdc2キナーゼを活性化するという発見に基づいている。
 出願人はcdc25A及びcdc25Bと名付けられる2つのヒトcdc25 遺伝子を単離し、ヒトcdc25が少なくとも3つのメンバーの多重遺伝子族で あることを確立した。3つのヒトcdc25タンパク質(cdc25A。
cdc25B及び以前に同定されたcdc25タンパク質)は最も保存されてい るC−・末端領域に約40%の同一性を有することが示された。
cdc25A及びcdc25Bタンパク質は多様な独立した基準によりcdc2 5タンパク質として分類することができる。 本明細書に示す通り、cdc25 A遺伝子産物及びcdc25B遺伝子産物は試験管内で内在性チロシンホスファ ターゼ活性を有し、それはcdc2の不在下でサイクリンB1又はサイクリンB 2により数倍に賦活される。やはり本明細書に示す通りヒト細胞、特にHeLa 細胞においてcdc25A及びサイクリンBl/cdc2の間に安定な会合が起 こる。これらの発見はB−型サイクリンが多機能タンパク質であり、M−相調節 サブユニットであるのみでなく cdc25チロシンホスファターゼも活性化し 、それが今度はcdc2に作用することを示している。 サイクリン及び細胞質 チロシンホスファターゼの間のアミノ酸類似性の領域を同定し、Cdc25ホス ファターゼに存在しないことを示し、共通のモチーフが活性化ドメインを与えて おり、それはcdc25−サイクリンB分子内相互作用によりcdc25に与え られねばならないことを示唆した。特にcdc25A及びcdc25Bを既知の チロシンホスファターゼ(PTPアーゼ)及び細胞周期制御に含まれる他のタン パク質と視覚により比較し、cdc25の推定cdc25触媒ドメインの直C− 末端の領域が他の既知のPTPアーゼと関連性が高くなく、PTPアーゼ内のこ の新規に見いだされたモチーフは特にB−型のサイクリンと配列類似性を含むと いう予想に反した観察を得た。cdc25同族体及び多様な群のタンパク質チロ シンホスファターゼ(FTP)のアミノ酸配列の整列は、約200アミノ酸残基 のC−末端フラグメントが保存タンパク質モチーフであり、提案されたウィルス 及び哺乳類PTPアーゼの触媒中心と類似していることを示した(実施例1及び 図2を参照)。
出願人は、2つの新規なヒトcdc25遺伝子が分裂酵母cdc25によりコー ドされるタンパク質と機能的に関連するタンパク質をコードすることを示した( 実施例2)。ヒト細胞は抗−cdc25Aの微量注射の後、“ラウンデドアップ (rounded up)”有糸分裂状態で休止し、ヒトcdc25遺伝子の1 つ(cdc25A)はヒト細胞における有糸分裂で働くことが示された(実施例 3)。かくして出願人は、PTPアーゼが細胞分裂に必要であることを初めて示 し、又出願人は細胞分裂が抗−cdc25A抗体により阻害され、これは従って 細胞毒性5A及びcdc25Bタンパク質の内在性ホスファターゼ活性はcdc 2の不在下でB−型サイクリンを化学量論的に加えることにより直接活性化され ることも示され(実施例4及び5)、B−型サイクリンが細胞分裂のこの段階で 多機能的役割を有することが示された。これは、cdc25のアクチベータとし てのその役割におけるサイクリンの間の特異性を明白に示している。この発見ま で多様な系列の証拠により、異なる種類のサイクリンが細胞分裂の特定の段階で 特異的役割を有することが示唆されていたが、c d c 2/サイクリン族の メンバーの間の基質特異性の差を示すことが困難であることがわかっていた。c dc25Aタンパク質はサイクリンB1及びcdc2の両者との複合体中に存在 することが示された(実施例5)。
出願人はクセノプス卵母細胞がp72と名付けられたcdc25の関連物を含み 、それは試験管内でM−相キナーゼを直接賦活することができ、無細胞ライセー ドにおけるM−相キナーゼの活性化に必須であることも決定した。本明細書に記 載の通り、p72の存在量は細胞周期の間のクセノブス胚において変化しない。
p72は細胞周期依存的方法でCdc2/サイクリンBと直接会合し、M−相で ピークに達することが示された。p72と会合したM−相キナーゼはチロシン脱 リン酸化されており、触媒活性であることが示された。結果として、cdc25 とサイクリンB/cdc2複合体の間の周期的物理的会合を含む機構によりCd c25がcdc2の活性化の引金を引くこと、及び必要なのはcdc2/サイク リンBとcdc25の間の会合であることを結論するのは合理的なことである。
有糸分裂制御はcdc25遺伝子の転写調節以外の機構により行うことができる と結論するのも合理的である。
細胞分裂におけるcdc25の役割に関する出願人の発見の結果としてここでc dc25を細胞周期特異的標的として用い、細胞が細胞成長の有糸分裂相に突入 するのを変更する化合物に関してスクリーニングするアッセイを利用することが できる。アッセイの結果(すなわち試験中の化合物がcdc25を阻害する能力 )は、比色測定などの既知の方法で、イムノアッセイ法で、又は酵素活性の検出 により(例えばヒストンキナーゼ活性)決定する。
以下は出願人による1つの新規なヒトcdc25遺伝子の単離及び特性化:有糸 分裂におけるB−型サイクリンの多機能的役割の証明:PTPアーゼ及びサイク リンに存在するがcdc25に存在しない共通のアミノ酸配列又はモチーフの予 期せぬ観察、及び提案されたウィルス及び哺乳類FTPの触媒中心にモチーフが 類似していることの決定; cdc25ホスファターゼとB−型サイクリンの間 の特異的相互作用の証明。
及びクセラプス卵母細胞中のcdc25の量が細胞周期の間に変化しないことの 証明につき記載する。記載の研究の結果、細胞周期調節のための新規な方法及び 組成物、ならびに細胞周期調節を変更する化合物に関するアッセイが利用できる 。これらの方法、組成物、アッセイも下記に記載する。
多重遺伝子族のメンバーである2つの新規なヒトcdc25遺伝子の単離及び特 性化 2つの新規なヒトcdc25遺伝子を単離し、ヒトにおいてcdc25が少な( とも3つのメンバーを含む多重遺伝子族である事実を確立した。3つのヒトcd c25タンパク質は最も保存されたC−末端領域に約40%の同一性を共有する 。2つの新規に見いだされたcdc25遺伝子であるcdc25A及びcdc2 5Bは、全く独立した多様な基準によりcdc25タンパク質として分類するこ とができる。第1にこれらは族の他のメンバーとの配列類似性を共有している。
第2にcdc25A及びcdc25Bはそれぞれ分裂酵母の突然変異cdc25 −22株を救済することができる。第3に、cdc25Aタンパク質の一部を含 むペプチドに対して調製された抗体を増殖HeLa細胞に注射すると、有糸分裂 中に休止を起こす。第4に、免疫複合体から溶離したcdc25Aタンパク質は cdc2の潜在ヒストンキナーゼ活性を活性化することができる。第5に、E、 コリから精製したcdc25A及びcdc25Bの両者は内在性チロシンホスフ ァターゼ活性を示す。
cdc25多重遺伝多重 遺伝子連り、ここでヒトの場合少なくとも3つ、おそらくそれ以上のcdc25 遺伝子があることが示された。分裂酵母の場合、現在までに必須のcdc25遺 伝子が1つだけ同定されている(Russell。
P、and P、Nyrse、Ce1l 45:145−153 (1986) )。同様にこの酵母において1つの必須の有糸分裂B−型サイクリンが記載され ている(Booher、R,and D、Beach。
EMBOJ、ユニ 2321−2327 (1988)’)。カエル及びヒトの 両者の場合、2つの有糸分裂B−型サイクリンが見いだされている(Minsh ull、J、et al、、Ce1l 旦6:947−956 (1989)) 。おそら(cdc25及びB−型サイクリン族の別のメンバーには生体内での機 能にい(らがの分化がある。多重B−型サイクリンが見いだされた発芽酵母にお ける遺伝研究は、これが真実であるといういくつかの一般的暗示を与える(Su rana、U、et a±、、Ce11 65+145−161 (1991) ;Ghiara。
J、B、et al、、Ce1l 65:163−174(1991))。
しかしサイクリンB1及びB2は両方弁試験管内でcdc25Aを活性化するこ とができた。異なるヒトcdc25遺伝子は異なるサイクリンB/cdc2複合 体を生体内で活性化すると仮定することができ、これにより抗−cdc25A血 清をHeLa細胞に注射すると開期ではなく中期−有糸分裂(mid−mi t os is)における休止を起こす理由を説明することができる。
チロシンリン酸化によるcdc2の調節は現在c d c 2/サイクリンB酵 素に関して記載されているのみであることに注意しなければならない。しかしあ る意味で、サイクリンBをサイクリンAで置換することが可能であり(Swen son、に、1.、et al、、Ce1l戟ユニ861−870 (1986 ) ;Pines、J、and T、Hunt、EMBOJ、旦: 2987− 2995 (1987)) 、実際にヒトサイクリンB2が発芽酵母のcn−欠 失株を救済するその能力の故に単離された(Xiong、Y、et al、、C e1l 65:691−699 (1991))。本明細書に記載の研究ではサ イクリンAはcdc25A又はcdc25Bを活性化することはできなかった( 示していない)。しかしこれはサイクリンAにより特異的に活性化されることが できる未発見のcdc25−関連ホスファターゼの存在を排除するものではない 。サイクリンAと結合することができる(Tsai、L−H,et al、、N ature 353:174−177 (199043(1991);Elle dge、S、J、and M、R,Scottswood、EMBOJ、よO:  2653−2659 (1991))などのcdc2の関連物がチロシンリン 酸化による調節を受け、従って活性化にcdc25関連物が必要であるのかどう がも現在未知である。
有糸分裂におけるB−型サイクリンの多機能的役割本明細書に記載する特に衝撃 的な観察は、E、コリがら精製されたCdc25A及びcdc25Bタンパク質 の内在性ホスファターゼ活性をB型サイクリンの化学量論的添加により直接活性 化することができるという証明である。この効果の特異性は、サイクリンA又は サイクリンD1のいずれもそのような賦活を示すことができないということによ り示される。多様な系列の証拠が、異なる種類のサイクリンは分裂周期の特定の 段階で特異的役割を有することを示唆している(Booher、Rand D、 Beach、EMBOJ 旦:3441−3447 (1987);Boohe r、R,and D、Beach、EMBOJ7:2321−2327 (19 88):Na5h、R,et al、。
EMBOJ、7:4335−4346 (1988);Hadwiger、J、 A、et al、、Proc、Natl、Acad Sci。
USΔ 86:6255−6259 (1989);Richards。
n、H,E、et al、、Ce1l 59:1127 11331±、、Ce 1l 61:225−237 (1990);Draetta、G、et al 、、Ce1l 5旦:829−838 (1989)t al、、Ce11 6 5:691−699(1991);Lew。
D、 J、 et all、Ce1l 66:1−10(1991);K。
ff、A、et al、、Ce1l 88:1−20(1991))。
しかし試験管内でc d c 2/サイクリン族のメンバー間の基質特異性の差 を示すのは困難であり、すべての既知のサイクリンは発芽酵母のCLN−欠失株 を救済することができることが証明された。本実験はcdc25のアクチベータ としてのその役割における異なるサイクリン間の特異性を鮮明に示す。
遺伝的及び生化学的両方のある種の証拠がcdc2がcdc25ボスファターゼ の生理学的基質であることを示唆している(Gould、K。
and P、Nurse、Nature 342:39−45 (1989); Kumagai、A、and W、G、Dunphy、Cel l旦4:903 −914 (1991):5trausfeld、U。
et al、、Nature 351:242−245 (1991);Gau tier、J、et al、、Ce1l 67:197−211(1991)) 。cdc2はサイクリンと結合し、かくしておそらくホスファターゼ基質として 改変されるので、本研究の場合cdc2を基質として用いず、従ってcdc25 の基質特異性の結果に直接は踏み込まなかった。しかし特にB−型サイクリンに よるcdc25の活性化の発見は、c d c 2/サイクリンBが生体内にお ける関連基質であるという結論を強めた。人工のPTPアーゼ基質を用いた時の cdc25の活性化の証明は、サイクリンがcdcタンパク質の全体的不在下で cdc25と相互作用することができるという結論に導く。試験管内では、この 相互作用がc d c 2/サイクリンB ブレーMPF複合体と関連して起こ ることが予想される。上記の研究は、B−型サイクリンが少なくとも2つの役割 を有することを示す。第1にこれはcdc2と化学量論的に4362−4366  (1989))及び触媒サブユニットの細胞内局在(Booher、R,N、 et al、、Ce1l 58:485−497 (1989))を調節する。
第2にこれはcdc25 PTPアーゼの活性化という独立した機能を有すると 思われる。
分裂酵母及びドロソフィラ(Drosoph i l a)における遺伝研究は 、cdc13コードB−型サイクリンがM−相に必須であるが投薬量依存性アク チベータとして作用しないのに、cdc25は有糸分裂の投薬量依存性アクチベ ータであることを示している(Russell。
P、and P、Nurse、Ce1l 45:145−153(1986)+ Edgar、B、A、and P、H,O’ Farrell。
Ce1l 57:177−187(1989))、実際に分裂酵母を含む多くの 細胞型においてB−型サイクリンはM−相の開始時のチロシン脱リン酸化の現象 のずっと前に堆積し、cdc2と会合する(booher、R,N、et al 、、Ce1l 5旦:485−497 (1989))。い(つかの体細胞型に おいてcdc25遺伝子は転写調節下にあり、cdc25タンパク質自身が現在 は理解されていない多様な方法で調節されている可能性が高い。クセノブスの初 期の胚の場合、いくらか異なる状況が占めている。本明細書に示す通り、cdc 25の存在量は細胞周期の間に不変である。サククリンがMPFの活性化及び不 活性化の各回で合成しなければならない唯一のタンパク質である(Murray 、 W、 W、 et al、 、 Nature 339:280286(1 989))。これに関連して、プレーMPFが活性化される前にサイクリンが臨 界しきい値まで堆積しなければならないことが提唱された(Evans、 T、  et al、 、 Ce1l 33+389−396且工、、Cel I 5 6+947−956 (1989);Murray。
A、 W、 and M、 W、 Kirshner、 Nature 339 :280−286 (1989) )。本明細書に記載の研究に基づき、このし きい値は継続的に存在するcdc25ホスファターゼの活性化に十分なサイクリ ンが堆積した点を示すと思われる。
本発見はMPFの自己活性化に関する長い間不明瞭であった現象に光を投するこ とができる。少量のMPFをカエルの卵母細胞に注射すると、その後ずっと大量 を回収することができる(Masui、Y、andC,L、Markert、J 、Exp、Zool、上71 :129−146 (1971)+3m1th、 L、D、and R,E、Ecker。
Dcv、Biol、25:232−247 (1971))。本研究は、この状 況においてcdc2、サイクリンB及びcdc25の存在量が変わらないことを 示す(Gautier、J、and J、Mailer。
EMBOJ、10:177−182(1991):実施例11も参照)。
活性c d c 2/サイクリンBはあるタンパク質をリン酸化しくおそらくc dc25自身)、cdc25の活性化を起こし、かくしてブレーMPFをさらに 活性化することが絶対的に仮定されてきた。これは正しいかも知れないが、本明 細書に示す通りサイクリンBがcdc2の不在下でcdc25を直接活性化する 場合、自己活性化ループに必要な要素のすべてがcdc2、サイクリンB及びc dc25タンパク質自身の間に存在する。
PTPアーゼ及びサイクリンにおける共通のモチーフcdc25タンパク質、P TPアーゼ及びサイクリンを図7Aに示す通り整列させた。チロシンホスファタ ーゼは互いにGuan、に、et」四、 (Nature 350:359−3 62 (1991))に記載の通りに、及びcdc25タンパク質はGauti er、J、et−見上、、(Cell 6ユ:197−211 (1991)) に記載の通りに整列させた。サイクリンの整列は視覚検分により行った。1つの 遺伝子族の少なくとも3つのメンバー内、及び他の族の最低2つのメンバー内の 同−性又は類似性(V又はI)のみを四角で囲んである。cdc25A及びBと 既知のチロシンPTPアーゼ、ならびに細胞周期の制御に含まれる他のタンパク 質の視覚による比較は、以下の予想に反した観察を与えた。第1に、cdc25 の推定触媒ドメイン(CA)の直C−末端である領域は、高級真核生物からの細 胞質PTPアーゼ及びワクシニアウィルスセリン−チロシンホスファターゼなど の他の既知のPTより興味深いことに、PTPアーゼ内のこの領域はサイクリン 、特にB−型への配列類似性を含むことが見いだされた(図7A)。類似性はま さにいわゆるサイクリン−ボックス(cyc 11n−box)の連結部で検出 され、サイクリンの間のいくつかのほとんど不可変の残基を含んだ。図7への整 列はcdc25タンパク質とPTPアーゼ、ならびにPTPアーゼとサイクリン の類似性を最適化しているが、3つの群のタンパク質のそれぞれの中のより大き な相同性を無視している。サイクリン領域(CR)と呼ばれるPTPアーゼとサ イクリンの間の類似性の領域において、’cdc25タンパク質に同等領域はな い。
新規に見いだされたモチーフは、PTPアーゼ及びcdc25タンパク質の触媒 機能に直接関連するとされてきた(Krueger、N、S。
et al、、EMBOJ、9:3241−3252 (1990):1、Bi ochemistry ↓92 : 262−267 (1991);Gaut er、J、et al、、Ce1l 67:197 211(1991)) ド メインff/IXHCXXXXR)にほとんど直接隣接して存在する。この発見 により以下が推測できる。少なくとも本研究で決定して、他のPTPアーゼの触 媒活性はcdc25の活性よりかなり大きい。cdc25はサイクリン及び他の PTPアーゼが共有するモチーフを持たない。このモチーフは活性化ドメインで あることができ、cdc25の場合それはサイクリンとの分子間相互作用により “トランス“で与えられるがほとんどのPTPアーゼの場合それは“シス(ci S)”で機能する。
PTPアーゼとすべての種類のサイクリンの間にはい(らかの類似性があるが、 B−型サイクリンのみがcdc25を活性化することができる。しかしPTPア ーゼとB型のサイクリンの間で類似性が最大であることは明らかである。種々の サイクリンの種類の間のこの領域内の差は、Bがcdc25Aを活性化できるが A又はD−型が活性化できない特異的な能力と関連する。
cdc25のサイクリンBとの特異的相互作用実施例13に示す通り、cdc2 5はcdc2複合体と安定に会合し、この相互作用はクセノブスの胚の分裂周期 の間、周期的である。ヒトサイクリンB1が実施例5に記載の通りcdc25A との複合体において見いだされた。cdc25とcdc2の間の相互作用の周期 性は少なくとも一部が細胞周期の間のサイクリンの周期的堆積及び分解により媒 介されると思われる。
本明細書に記載の通り、cdc25はRCMLSPNPP及びcdc2由来ペプ チド基質に関する酵素として機能できることが確立された。
観察された低い触媒反応速度は明らかであり、人工の基質としてRCML又はペ プチドの利用を反映しているかも知れない。しかし生体内でどれだけの触媒反応 速度が必要かは明白でない。本明細書に示されている通りcdc25が実際にc dc2/サイクリンBと会合するならば(実施例9及び図7) 、PTPアーゼ は従来の触媒反応で機能することはできず、cdc25/サイクリンB/cdc 2複合体の形成後に初めて機能する。そのような条件下で触媒反応は基本的に分 子内反応であり、Mi chae l i s/Men t enの速度論は関 与しない。
p13によるヒトcdc25ホスファターゼ活性の阻害5ucl遺伝子によりコ ードされるp13タンパク質はcdc2タンパク質キナーゼの必須サブユニット である。遺伝子は、マルチコピープラスミド上の分裂酵母cdc2−33対立遺 伝子を救済するその能力により単離された(Hayles、J、et al、、 EMBOJ、53373−3379 (1986)’)。しかし遺伝子の過剰発 現は有余93 (1986))。試験管内でp13はプレーMPFの活性化を阻 害することができる(Dunphy、W、et al、、Ce1l 54:42 3−431 (1988):Dunphy、W、and J、W。
Newport、Ce1l 58:181−431(1989))。
本研究は以前に不明瞭であったこれらの研究に関連する2つの論点を明らかにす ることができる。第1に、p13はサイクリンの不在下でCdc2と結合するこ とができる(Brizuela、L、et al、。
EMBOJ、6:3507−3514 (1987):実施例6も参照)が、I )13−セファロースに予備結合したc d c 2/サイクリンBの活性化は 過剰の外因性p13により阻害され得る(Jessus、C。
0))。対照的に、完全に活性化されたサイクリンB/cdc2は過剰量する少 なくとも2つの結合部位があることを示唆している。1つはおそら(cdc2自 身上の高親和性結合部位であり、p13−セファロースクロマトグラフィーの非 常に高い効率を説明している。20μモルの範囲でp13を必要とする低親和性 の他の部位は、完全に活性化されたc d c 2/サイクリンBに影響を与え ないがプレーMPFの活性化を阻害することができる。cdc2の全体的不在下 におけるp13によるCdc25A内在性ホスファターゼ活性の直接阻害が観察 されたので(実施例6)、第2の結合部位をcdc2ではなくcdc25に帰す ることは合理的である。これはおそらくp13とcdc2の間の相互作用と全く 異なり不安定な相互作用である。PTPアーゼ、M−相キナーゼ及びcdc25 ホスファターゼの間の仮定的関係の略図を図7Bに示す。Cdc2とp13、及 びサイクリンとcdc2の間の会合は十分に実証されている。cdc25とサイ クリンの相互作用もここで提唱され、p]3はcdc25と低親和性相互作用を 有することが提唱される。CAはPTPアーゼの触媒ドメインであり、CRはP TPアーゼとサイクリンの類似性の領域である。
第2に、異なる実験に関してp13によるcdc25の阻害についての論争がい くつかあった。いくつかの場合にp13は阻害性であり(Gautier、J、 et al、、Ce1l 67:197−211(1991) )、他の場合に 阻害性でなかった(kumagai、A。
and W、G、Dunpby、Ce1l 64:903−914 (1991 ))。本明細書に記載の通り、用いられた条件下でcdc25Aはp13により 阻害され、cdc25Bは阻害されない。2つのタンパク質は多くの構造的非類 似性の領域を有し、それがこの効果を容易に説驚くべきことに、クセノブスcd c25は減数分裂成熟の間も初期胚分裂周期の間もその存在量が変動しない。し かしタンパク質は細胞周期依存的方法でCd c 2/サイクリンB複合体と物 理的に会合する(実施例5及び10を参照)。最大会合は最大キナーゼ活性の直 前又はその時点に見いだされる(実施例11及び13、ならびに図9を参照)。
cdc25と会合しているcdc2はチロシン脱リン酸化されており、ヒストン H2キナーゼとして活性である。cdc25とc d c 2/サイクリンB複 合体の間の会合はcdc2又はサイクリンBのいずれかにより媒介され得た。本 明細書に記載の通り、B−型サイクリンはcdc2の不在下でcdc25タンパ ク質の固有のPTPアーゼ活性を直接活性化できることが示された。これは、c dc25とc d c 2/サイクリンB複合体の間の相互作用がおそらくサイ クリンにより媒介されるであろうことを示唆している。
これらの結果は、cdc2がM−相で活性化される機構に関係がある。
cdc25は本明細書に記載の通り有糸分裂において、cdc2のチロシン脱リ ン酸化を起こすように作用する。CdC25とc d c 2/サイクリンB複 合体の間の物理的直接会合の証明は、この仮定と完全に一致する。M−相におい てCdC2の約5%がCdC25と会合するという発見は、ある疑問を誘起する 。従来の触媒機構により1分子のCdC25がc d c 2/サイクリンBと 結合し、キナーゼを活性化し、その後解離して過程を繰り返すことが可能である 。別の場合1分子のCdC25が化学量論的機構で1分子のブレーMPFのみを 活性化することができる。クセノブスの卵の場合、CdC2の全体量の一部のみ (Kobayashi A、H,et al、、J、Ce1l Bio!、11 4ニア55−765 (1991)に記載の通り細胞のCdC2含有量の10% )がM−相でサイクリンBと結合し、活性化される。CdC2の全体のわずか5 %が有糸分裂でCdC25と会合するという発見は、相互作用がサイクリンBに より媒介されるとしたらCdC2と比較してサイクリンBの存在量が比較的低い ことを反映しているかも知れない。これは、5%というCdC25−会合cdc 2と比較して、より多量のサイクリンB2がCdC25と会合して見いだされる (サイクリンB2の細胞量全体の17%)という事実により確証される。さらに CdC25のかなりの部分がこの会合に含まれる(細胞含有量の20%)。
本発明による他のCdC25遺伝子の同定及び細胞周期の調節実施例1及び7の ような本明細書に記載の方法を用い、ヒトCdC25遺伝子族の他のメンバー、 及び他の生物のCdC25遺伝子を同定し、単離することができ、コード産物も 同様に同定することができる。例えばCdC25A遺伝子又はCdC25B遺伝 子のヌクレオチド配列(図1を参照)の全体又は一部を当該技術分野において既 知のハイブリッド形成法又は増幅法で用いることができる(Sambrook、 et ay Manual、Co1d Spring Harbor Lab。
ratory、NY (1989))、例えばCdC25A遺伝子又はCdC2 5B遺伝子の全体又は一部であるヌクレオチド配列を用い、ヒト又は非ヒト起源 のDNAライブラリを別のCdC25遺伝子に関してスクリーニングすることが できる。この方法で同定されたDNA配列を発現し、本明細書に記載の方法など により(実験法及び実施例2を参照)その産物をチロシン特異的ホスファターゼ 活性に関して分析することができる。ハイブリッド形成条件は所望通りに変える ことができる。用いられたプローブと正確に相補的なヌクレオチド配列を単離す るべき場合、高又は低緊縮の条件を用いることができ、プローブの配列と関連性 のより低いヌクレオチド配列を単離するべき場合、より低緊縮の条件を用いる。
本発明はCdC25A及びCdC25B遺伝子、ならびにcdc遺伝子の同等遺 伝子を含み、本明細書で用いる同等遺伝子はCdC25A又はCdC25B遺伝 子、あるいはいずれかの遺伝子の相補配列の全体又は一部とハイブリッド形成し 、CdC25A又はCdC25B遺伝子産物と実質的に同一の触媒機能を有する チロシンPTPアーゼをコードする核酸配列である。ポリメラーゼ連鎖反応及び 適するように設計されたプライマーを用いて他のcdc遺伝子を同定することも できる。別の場合抗−cdc25A又は抗−CdC25B抗物をコードすると思 われるベクター又はDNA構築物を用いて形質転換した適した宿主細胞で発現さ れた他の(組み換え)CdC25遺伝子産物を検出することができる。本発明の 主題であるCdC25A遺伝子、CdC25B遺伝子及び同等cdc遺伝子は、 天然に存在する供給源から得た遺伝子、及び遺伝子工学(クローニング)法によ り、あるいは合成法により生産された遺伝子を含む。下記に記載の通りこれらの 遺伝子を用いてコードされるCdC25A,CdC25B又は他のcdc遺伝子 産物を生産することができ、今度はそれを用いて産物に特異的な抗体を生産する 、あるいは細胞周期活性化(CdC2キナーゼ活性化)を調節することができる 。
本発明はCdC25PTPアーゼに関連しているが非−B型サイクリン(例えば サイクリンA,サイクリンDにより)により特異的に活性化されるPTPアーゼ をコードするPTPアーゼ遺伝子も含む。これらのPTPアーゼは本明細書でC dC25−関連PTPアーゼと呼ばれ、サイクリンによるその活性化、CdC2 又は他の分子を活性化するその能力、及び細胞周期の調節におけるその役割を、 CdC25の役割の決定に関して記載されている方法を用いて評価することがで きる。
本発明は細胞におけるCdC25PTPアーゼの発現又は活性の程度を決定し、 評価することができる(すなわちそれらが増加するか、減少するか、又は正常な 限度内に留まるかどうかを決定する)方法も与える。
ある種の腫瘍の型の場合、CdC25遺伝子が増加する(過剰発現)ので、本発 明はこれらの腫瘍細胞型に関連する過剰発現を診断又は検出する方法も与える。
その方法で、細胞中のCdC25遺伝子を検出し、定量するための遺伝子プロー ブ、又はCdC25PTPアーゼに特異的な抗体を用いることができる。
cdc25機能/有糸分裂有余突入を変更する化合物に関するアッセイCdC2 5PTPアーゼの活性化、CdC2キナーゼの活性化、かくして有糸分裂(細胞 分裂)の開始の阻害の方法も可能である。例えばCdC25とサイクリンB又は サイクリンB/cdc2複合体の複合化を直接又は間接的に阻害し、か(してC dC25の活性化を直接阻害し、CdC2キナーゼの活性化を間接的に阻害する ことができる薬物又は他の薬剤を細胞中に導入することにより、CdC25PT Pアーゼの活性化を阻害する(減少又は防止)。1つの実施態様の場合、CdC 25DNA及び/又はRNAの転写及び/又は翻訳を防止することなどにより複 合体形成を間接的方法で防止する。これはCdC25−コード核酸配列とハイブ リッド形成するアンチセンスオリゴヌクレオチドを細胞中に導入し、かくしてそ れがさらにプロセシングされるのを防止することにより行うことができる。必須 CdC25転写因子を妨害することによりCdC25産物の発現を阻害すること も可能である。別の場合、プロテアーゼ又はcdc’25遺伝子産物の分解を増 す物質を細胞中に導入してCdC25遺伝子産物を分解することにより複合体形 成を防止することができる。どちらの場合も利用できるCdC25の量がその他 の場合より減少するという点で効果は間接的である。他の実施態様の場合、他の PTPアーゼに存在するがCdC25に存在しない領域との配列類似性を共有す ることが示され、サイクリンとの分子間相互作用によりCdC25にインドラン スで与えられると思われるサイクリンの新規に同定された領域を妨害することに よりCdC25PTPアーゼの活性化を阻害する。
別の実施態様の場合、例えばPTPアーゼと結合してサイクリンとの複合体形成 を防止する(か(してPTPアーゼ活性化を防止する)薬物又は他の薬剤を細胞 中に導入することにより、もっと直接的な方法でCdc25PTPアーゼの活性 化を阻害する。別の場合、他の方法でサイクリンとPTPアーゼの間の物理的会 合を妨害する(例えば挿入(intercalation)により)、あるいは 酵素の触媒活性を崩壊させる薬物又は他の薬剤を細胞中に導入することができる 。これは例えばPTPアーゼ又はサイクリンと結合する抗体の使用により、ある いは内在性B型サイクリンのようにcdc25PTPアーゼと結合するがB型サ イクリンと異なって酵素の活性化を起こさない、又はそれを無能化あるいは分解 させるペプチド又は低分子量有機あるいは無機化合物により行うことができる。
この目的で用いることができるペプチド又は小有機化合物は、B型サイクリンの アミノ酸配列又は含まれるcdc PTPアーゼのアミノ酸配列の分析に基づく ことができる。それらは例えば結合に必要な残基を含み、その存在が活性化を起 こす残基を排除するように設計することができる。これは例えば結合部位を系統 的にマツピングし、活性化に必要な部位を認識するか又はそれと会合するが活性 化を起こさない分子を設計することにより行うことができる。この目的に関して 特に興味深い1つの部位は、上記の通りcdc25PTPアーゼになく、cdc 25産物とB型サイクリンの分子間結合によりインドランスに与えられると思わ れる領域である。この場合少なくとも3つの方法が可能である。第1に、分子( 例えばB型すイクリン上のcdc25に関する結合部位を模したペプチド)を細 胞中に導入し、その後分子をcdc25と結合させ、そのサイクリンとの相互作 用を阻害することができる。第2に、B型サイクリン分子と結合するcdc25 の領域を模した分子を細胞中に導入し、その後分子をサイクリンと結合させ、c dc25−サイクリン複合体形成を阻害することができる。第3に、B型すイタ リン上の推定活性化ドメインを阻害又は不活性化する分子を細胞中に導入し、か くしてc d c PTPアーゼの活性化を防止することができる。
他の実施態様の場合、cdc25PTPアーゼの触媒活性の阻害剤を細胞中に導 入する。そのような阻害剤は、ペプチド及び無機又は有機化合物などの低分子量 薬剤である。
本発明は、cdc25タンパク質の機能、又はcdc25タンノくり質とサイク リン/ c d c 2複合体の結合を阻害する能力に関して化合物あるいは分 子をスクリーニングする方法も含む。例えばcdc25遺伝子が発現される本明 細書に記載のような細胞を用いることができる。cdc25タンパク質の機能、 又はサイクリン/ c d c 2複合体への結合を阻害する能力に関して評価 される化合物又は分子を、化合物又は分子が細胞中に入るのに適した条件下で細 胞と接触させる。cdc25タンノくり質の阻害、又は複合体形成の阻害は、細 胞の休止あるいは細胞分裂の速度の低下を生ずる。適した参照標準(例えば試験 薬物を加えない同一の型の細胞)の細胞分裂との比較により、化合物又は分子が サイクリンを阻害できるか又はできないことが示される。別の場合、試験管内ア ・ンセイを用いてcdc25PTPアーゼ又はそのサイクリン/ c d c  25複合体への結合を阻害することができる化合物又は分子を調べることができ る。この試験管内アッセイの場合、3つの成分(cdc25PTPアーゼ、サイ クリン及びcdc2 (後者の2つは個別に、又は開期細胞からの不活性サイク リン/ c d c 2複合体などのサイクリン/ c d c 2複合体とし て))をcdc25阻害剤の可能性のあるものと合わせる。
阻害剤の可能性のあるものの活性は、cdc25がサイクリン又はサイクリン/  c d c 2複合体と結合するかどうか、あるいはヒストンキナーゼ活性に より証明されるようにcdc2が活性化されるかどうかを決定することにより評 価する。この方法はJessus et al、(F4−97 (1990)) の記載を利用しており、その記載事項は引用することにより本明細書の内容とな る。例えばcdc25阻害剤に関するアッセイの場合、不活性サイクリン/ c  d c 2複合体をウェルに入れ、cdc25及び試験化合物又は分子をウェ ルに加え、cdc2の活性化を評価する。cdc25の阻害剤の存在下でcdc 2の活性化は防止されるか、あるいは低下する(試験化合物又は分子の不在下で 起こるより低く)。
現存する化合物又は分子(例えば発酵ブロス又は化学的”ライブラリ”に存在す るもの)、あるいはそのタンパク質キナーゼのサイクリン活性化を阻害するため に開発された化合物又は分子を、この方法を用いてその有効性に関してスクリー ニングすることができる。cdc25タンパク質触媒活性を阻害する、複合体形 成を阻害する、又はcdc25を分解するかあるいは不活性化する薬物も本発明 の主題である。
本発明は、cdc25タンパク質又は組み換えヒトcdc25チロシンホスファ ターゼなどのcdc25チロシンホスファターゼを用い、有糸分裂への突入(細 胞周期の後期G2からM相への経過)を変更する化合物に関してスクリーニング するアッセイも含む。アッセイの1つの実施態様の場合、比色測定アッセイを用 い、タンパク質キナーゼMPFのアクチベータであるcdc25チロシンホスフ ァターゼを阻害する化合物の能力を決定することができる。本明細書に記載の通 り、エンエリキァ コリ(Escherichia col i)で生産され、 精製されたグルタチオン−s−トランスフェラーゼ/cdc25Aチロシンホス ファターゼ融合タンパク質は、p−ニトロフェニルホスフェートに対してホスフ ァターゼ活性を示す。GST−cdc25Aと名付けられたこの融合タンパク質 を、cdc25ホスファターゼ活性への化合物の阻害効果を評価するために用い た。やはり本明細書に記載の通り、類似の方法で他の融合タンパク質を生産し、 同−又は類似のアッセイ方式で用いることができる。これらの融合タンパク質は その成分のいずれか又は両方がGST−cdc25Aと異なることができる。例 えばGST以外の成分(例えばマルトース結合タンパク質)をcdc25Aとの 融合タンパク質に含むことができる。別の場合cdc25族の他のメンバー(例 えばcdc25BScdc25c)がチロシンホスファターゼ成分であることが できる。別の実施態様の場合、cdc25タンパク質を用いる。
本方法は簡単で迅速なスクリーニング試験であり、その1つの実施態様において 、抗分裂化合物の可能性のある化合物に関する試験のための標的として組み換え p80°dc25などの融合タンパク質を用い、そのp−二トロフェニルホスフ ェートホスファターゼ活性を介して分析する。
方法を、癌の治療で現在用いられている化合物、及びチロシンホスファターゼ阻 害剤として認識される化合物の試験のための迅速な比色測定微量滴定プレートア ッセイとして行った。試験された治療化合物は、上記のアッセイにおいてcdc 25を阻害する能力を示さなかったが、報告されたチロノンホスファターゼ阻害 剤(バナデート)は全体的にcdc25を阻害することが示された。かくして本 方法は必須の細胞周期−調節成分を阻害する化合物の同定に有用であることが示 され、抗分裂剤に関する高度に特異的なスクリーニングを与える。
本発明の1つの実施態様において、cdc25を含む融合タンパク質を適した条 件下で: 1)cdc25に対する、か(して後期G2からM相への経過に対す るその効果に関して評価するべき薬剤;2)p−ニトロフェニルホスフェート又 は不活性c d c 2/サイクリンBなどの適したcdc25基質と合わせる 。得られた組み合わせをcdc25がcdC25の基質に作用するのに十分な時 間保持し、反応を停止させる(例えば組み合わせのpHの大きな変更により)。
組み合わせの光学濃度を測定し、それをあらかじめ決められた標準又は参照標準 (例えばあらかじめ決定された光学濃度とcdc25阻害の程度の関係、又は評 価するべき薬剤に関する以外は“試験”組み合わせと同一の成分を含む組み合わ せ)と比較するなどの既知の方法を用いて組み合わせのホスファターゼ活性を決 定する。
本方法で用いる融合タンパク質は実施例14に記載されているような既知の遺伝 工学法により生産することができる。すなわち融合タンパク質をコードするDN A又はRNA構築物を適した宿生細胞に導入し、そこで構築物を発現し、かくし て融合タンパク質を生産する。融合タンパク質を宿主細胞から分離し、(好まし くは精製し)、アッセイで用いる。
別の場合2つの別々に生産された成分を結合させることにより融合タンパク質を 生産することができる。実施例15に記載の通り、2つの成分がグルタチオン− 8−トランスフェラーゼとヒトcdc25Aである融合タンパク質が生産され、 本方法で用いられた。
第2の実施態様において、cdc25A、cdc25B又はcdc25Cタンパ ク質などのcdc25タンパク質を本方法で用いることができる。この実施態様 の場合、サイクリン/ c d c 2をcdc25の基質として用いることが でき、試験するべき薬剤をcdc25タンパク質及びサイクリン/ c d c  2と合わせ、上記の通りcdc25のチロシンホスファターゼ活性を評価する 。結果をあらかじめ決められた標準又は参照標準と比較する(実施例14を参照 )。
用いられるcdc25の基質は、cdc25がホスファターゼ活性を示すいずれ の合成又は天然に存在する物質であることもできる。本明細書に記載の実施態様 の場合、用いられるcdc25Aの基質はp−ニトロフェニルホスフェートであ る。用いることができる他の基質にはcdc2リン酸化の部位を模したペプチド 、又は完全に不活性なcdc2/サイクリンB前駆酵素複合体が含まれる。他は ホスファターゼ活性の決定の既知の方法を用いて同定することができる。
cdc25チロシンホスファターゼ活性を変更するその能力に関して試験する薬 剤は、バクテリア、酵母又は他の生物により生産された薬剤、あるいは化学的に 製造された薬剤であることができる。実施例18に記載の通り本明細書で試験す る化合物は、癌の治療で現在用いられている15の薬物及びチロシンホスファタ ーゼ阻害剤として認識されているバナデートを含む。15の治療薬は阻害活性を 示さなかった。対照的にバナデートは全体的にGST−cdc25Aホスファタ ーゼを阻害することが示された。本方法は抗増殖剤として有効である可能性のあ る薬剤、及び炎症又は乾癖あるいは細胞増殖と関連のある他の疾患の処置又は予 防に有用な薬剤の同定に有用である。
ここで本発明を以下の実施例により示すが、実施例はいかようにも制限を目的と するものではない。
実験手順 実施例1−6に記載の研究を行う場合、以下の実験手順を用いた。
S、ポンベcdc25、ドロソフィラ string及びS、セレビシアエ(S 、cerevisiae)mihl遺伝子産物の間の相同性を考慮し、共通cd c25タンパク質配列に対応する高縮重プライマーを設計した。アミノ酸配列I  IDCRT/FP (又はE)YE(SIC−1:ATIATIGATTGC CGITA/TCCCITAC/TGA及びs i c−2:ATIATIGA TTGCCGITA/TCGAITAC/TGA)(配列番号:5)に対応する 5°縮重プライマー、及びアミノ酸配列1/V F HCE F(ST−C:A /TA/GAAC/TTCA/GCAA/GTGA/GAAA/G/TA)(配 列番号、6)に対応する3゛プライマーを調製した。ここで1はイノシシに対応 する。50m1のPCR反応混合物は50mM KCI;10mM TrisH C] (pH8,3):1.5mM MgCl2;0゜01%ゼラチン:各0. 2mMのdATP、dCTP、dGTP及びdTTP;0.5単位のTherm us aquaticus(AmpliTaq DNAポリメラーゼ(Pe r k i n−E Ime r/Ce t uS))、各5mMの5゛ブライ7− (SIC−1及び5IC−2)、5mMの3′プライ7−(ST−C)及び10 0mgのJacek Skowronski (Co!d Spring Ha rbor Lab。
ratory)によりggtlOに形成したヒトN−Tera細胞cDNAライ ブラリを含んだ。94℃で1分間、40°Cで3分間及び72°Cで1分間の4 サイクルをDNA熱サイクラ−(thermal cycler)(Perki n−E1mer/Cetus)で行った。反応生成物を2%アガロースゲル上で 分離し、予想された大きさの(約160bp)フラグメントをSma l−消化 pBIuescript 5K(−)ベクター(Stratagene、La  Jolla、CA)中にサブクローニングした。9つのクローンを配列決定し、 配列はcdc25同族体のクローニングを明白に示した。2つの異なるPCR生 成物が検出された。その1つは以前にクローニングされたヒトcdc25同族体 (CDC25Hs、5adhu、に、et al、、Proc、Natl 八c ad、Sci、USA 87:5139 5143(1990))とほとんど同 一であり、他は以前に特性化されておらず、ここでcdc25Aと呼ばれるcD NAに相当した。N−Tera cdc25A PCR−由来クローン(p5w l)を用い、低緊縮においてヒトN−Tera細胞ライブラリをスクリーニング した。プラークの精製の後、9つの陽性のクローンの挿入片をpB]uescr ipt 5K(−)プラスミドのEcoRI部位にサブクローニングした。cd c25A cDNAの完全読み取り枠を含む2つのファージからの挿入片を制限 マツピングにより分析した(2.4及び3.9kbの挿入片を含むプラスミド4 g1.3及び211.1)、プラスミド4g13はcDNAの3゛非翻訳領域に 1.4kbの欠失を含み、完全な配列決定のために選ばれた。自動配列決定シス テム(Appl ied Biosystems 373A)上の連鎖停止法を 用いて両鏡につき配列決定分析を行った。
さらに分析すると、最初の9つのファージクローンの1つは異なるCdc25同 族体に相当することが示され、それをcdc25Bと名付ける。このファージは 2つのEcoRIフラグメント(0,9及び1.5kb)を生ずるが完全読み取 り枠を与えない。完全cDNAを得るために、同ライブラリを0.9kbのEc oRIフラグメントを用いてスクリーニングし、完全cDNA (3,0kb) を与える挿入片をEcoRIを用いた部分的消化を介してpBluescrip t 5K(−)ベクター中にサブクローニングした。これを配列決定に用いた。
NHz (#144)(cdc25A)に対応するペプチドをColdSpri ng Harbor Laboratory proteincore fac ilityで合成し、HPLC−精製し、基本的に記載の通りにキーホールリン ペットヘモシアニン(KLH) 及びウシ血清アルブミンにカップリングさせた (Draetta、G、eta±、、Nature 33旦: 738−744  (1988))、ウサギに200mgのKLH−ペプチド共役体を3週間毎に 注射した。3回のブースター注射の後、陽性の血清を得た。抗体(K 143及 びに144)をCNBr−セファ0−ス(Pharmacia、Sweden) にカップリングさせたBSA−ペプチド共役体上で製造者の指示に従ってアフィ ニティー精製した。ペプチド#134及びに144抗血清と他のペプチドの間の 交差反応性は検出されなかった。
分裂酵母cdc25温度感受性突然変異株の救済p4g1.3プラスミドからの ヒトcdc25Aのアミノ酸1−526をコードする2、0kbのNcoI−B amHIフラグメントをN。
基プロモーターに対してセンス配向でヒトcdc25A cDNAを潜在させる pARTN−cdc25A構築物を得た。pARTNは、Sma1部位にNco Iリンカ−(New England BioiabS)を連結することにより pART3 (McLeod、et al、。
1987)から誘導する。アミノ酸32−566をコードするp4x1゜2プラ スミドからの2.4kbのSmalフラグメントをSma 1消化pART3ベ クター(LEU2マーカーを含む)中にサブクローニングし、pARTN−cd c25B cDNAを得た。両プラスミドをS。
ポンベh+cdc25−22]eul−32(SP 532)株に形質転換した 。Leu十形質転換株を26℃で得た。
細胞培養、免疫沈降 HeLa細胞(ATCCから入手)は10%のウシ胎児血清を補足したDulb eccoの修正Eagle培地(DMDM)中で37℃で増殖させた。標識のた めに細胞をメチオニンマイナス培地(Gibco)で洗浄し、1mci/mlの 358−メチオニン(Translabel。
ICN)を6−8時間補足した。細胞を基本的に記載の通りに(Draetta 、G、et al、、Nature 336:738−744(1988))  、又はプロテアーゼ阻害剤(0,5mM PMSF、1mg/rr+]のアプロ チニン、ペプスタチン、キモスタチン、ロイペプチン、30mg/mlのTPC K、15mg/mlのベンズイミジン)を補足したEB緩衝液(80mM グリ セロホスフェート、15mMMgC12,20mM EGTA、1mM DTT )中で溶解した。ライセードをプロティンA−セファロースビーズ(Pharm acia)(20mlの1=1スラリ)で予備清浄化し;抗−ヒトcdc25A 抗血清(K 144)を加え(1−5ml); 8−10時間後に免疫複合体を プロティンAビーズ(20mlの1:1スラリ)を用いて沈降させた。
ビーズを溶解緩衝液で4回洗浄し、20m1の2x試料緩衝液(Laemml  i、U、に、Nature 22ユニ680−685 (1970))中に再懸 濁させた。免疫沈降タンパク質をSDSを含む10%のポリアクリルアミドゲル 上で分離し、乾燥ゲルスラブのオートラジオグを調製し、以前に記載の通りにH eLdからI) 34”°2を沈降させるために用いた(Brizuela、L 、et al、、EMBOJ、63507−3514 (1987)’I。
ヒトcdc25Aの完全読み取り枠を含むプラスミドをNcolで消化しくアミ ノ酸1において)、T4 DNAポリメラーゼで平滑末端化し、熱不活化し、フ ェノールクロロホルムで抽出し、エタノール沈澱させ、EcoRIで消化した。
得られた2、0kbのフラグメントをゲル−精製し、pGEX−2T Smal /EcoRI消化ベクター中に連結した。得られたプラスミドはバクテリア中に 形質転換すると90kdのI PTG−誘導可能なタンパク質を生じた。発現さ れた融合タンパク質をグルタチオン−セファ0−スビーズ(Pharmacia )上で記載の通りに(Smith、D、B、and K、S、Johnson。
Gene 6ヱ:31−40 (1988))回収し、新しく調製した50mM  TrisHCI、50mM NaCl、領1mM EDTA、1mM DTT 中のグルタチオン5mMを用いてpH8,0で溶離した。
cdc25Bの発現のためにプラスミドp4x1.2をXbal、その後Sma  1で切断しく部分的)、2.4kbのフラグメントをSma 1/Xbal切 断pGEX−KGベクター(Guan、に、and J。
E、Dixon、5cience 249:553−556 (1991))中 にサブクローニングした。この構築物を発現させると88kDのGST−cdc 25B融合タンパク質がIPTG−依存的に合成された。精製cdc25Aタン パク質(4,5mg又は50ピコモル)のホスファターゼ活性をQ、5mlの2 0mM TrisHCl、pH8゜0.1mM EDTA、0.1% b−メル カプトエタノール、20mMp−二トロフェニルホスフエ−1−(PNPP)中 で分析した。1゜78 x 10’M−cm−のモル吸光率を用いて410nm における吸収を決定し、アッセイにおいて生成されたp−ニトロフェル−トイオ ンの濃度を算出した。cdc25Bの場合、pHが8.8である以外は同一の緩 衝液においてアッセイを行った。
還元カルボキシアミドメチル化及びマレイル化リゾチーム(RCML)をN ト ンツス(N、Tonks)から32p−チロシンリン酸化形態で得た。タンパク 質の約50%がリン酸化されていた。32p−標識RCMLを50mM Tri sHCI、pH8,0,50mM NaCl、0゜1mm EDTA、1mM  DTT中で10−30mMの最終ホスフェート濃度におけるホスファターゼアッ セイに用いた。反応(30−50ml)は30℃で10又は20分行い、脂肪酸 非含有ウシ血清アルブミン(BSASS i gma)を2mg/mlまで加え た後、200m1の20%三塩化酢酸を用いてタンパク質沈降させ、渦動させ、 −70°Cで5分間インキュベートし、解凍し、Eppendorf遠心機で5 −10分間最大速度で回転させ、200m1の上澄み液を2mlのAquaso l(NEN)中で10分間カウントした。
阻害性チロシンリン酸化を行うp34 cdcfiの領域に対応するペプチド( NH2−皇に五KVEKIGEGTYGVVYK)(配列番号ニア)(cdc2 への追加であり、ペプチドをビーズ及び/又はタンパク質にカップリングさせる ために加えられたペプチド配列に下線をひいである)を、バクテリアにより生産 されたv−Abl (Oncogene 5cience)を用い、製造者記載 の条件下で試験管内でリン酸化し、5eppakカラム(Mi l ] 1po re)上で精製した。ペプチド中に挿入された最終的活性は0.7xlO’cp m/mgであった。ペプチドに対するcdc25Aタンパク質のホスファターゼ 活性(各試料において1mgのペプチドを用いた)をRCMLの場合と同条件で 分析した。
記載の通りに(Streuli、M、et al、、Natl、Acad、Sc i、USA 86:8698−8702 (1989))反応混合物を酸性活性 炭と共にインキュベートし、700m1の全上澄み液から200m1を上記の通 りにカウントした。
サイクリンタンパク質の発現 バクテリア中でヒトサイクリンを発現するために、pC;EX−3Xベクターを Sma lで消化し、Ncolリンカ−(前に実験法で記載)を連結することに より修正pGEX−3Xベクター(pGEX−Nco)を調製し、これはNco 1部位へのクローニングにより異種cDNAが正しく発現できるベクターを与え た。ヒトサイクリンBl及びAをPCRにより合成し、その配列を完全に確認し た。pBIuescriptSK(−)中のサイクリンBl cDNAをNco l/Smalで切断し、得られた1、3kbのフラグメントをpGEX−Nco 中に連結し、EcoRIで消化し、フレノウフラグメントで充填し、Neolで 切断した。第1のATGコドンを含むサイクリンAの配列はPCRによりnco 1部位に変化した。サイクリンAの発現のために、サイクリンAのための完全読 み取り枠を含むプラスミド(p4f1.1)をNc。
l及びEcoRIで消化し、得られた1、4kbの挿入片をNco ]/Eco RIで切断したpGEX−Nco中にサブクローニングした。ヒトサイクリンB 2をコードするヒトcDNAをY、Xiongから得(未公開)、第1のATG コドンをPCRによりNco1部位に変化させ、このcDNAをBamHIで消 化し、T4 DNAポリメラーゼを用いて平滑末端化し、Ncolで消化し、得 られた1、3kbのフラグメントを、サイクリンBl cDNAの連結のために 上記の通りに調製したpGEX3X−Ncoベクター中に連結した。pGEX− 3Xベクター中ツマウスcYL1 (サイクリンD1) cDNAはDr、C, 5herrから寄贈された。発現サイクリンの精製は、最初の抽出の後に細胞ベ レットを50mM TrisHCl、pH8,0,50mMNacI、1mM  EDTA、1mM DTT、1% グリセロール、2M ウレア中に再懸濁し、 水上で1o分間抽出する以外は基本的に記載ノ通りに行った(Smith、D、 B、and K、S、Johns。
n、Gene6ユ:31−40 (1988);Solomon、M。
J、et al、、Ce1l 63:1013−1024(1991))。
RC−5B遠心機(B e c kma n)上の15000rpmで30−6 0分間遠心した後、上澄み液を0.22mmのフィルター(Millipore )を通して濾過し、抽出緩衝液で平衡化した2mlのグルタチオン−セファロー スカラム(Ph a rma c i a)上に適用した。続いてカラムを抽出 緩衝液(10ml) 、その後ウレアを含まない同緩衝液(10ml)で洗浄し 、10mMのグルタチオンを補足した同緩衝液で融合タンパク質を溶離した。溶 離タンパク質をホスファターゼアッセイ緩衝液中に透析し、Am1con微量濃 縮器上で希釈−濃縮を繰り返すことにより濃縮した。その後プロテアーゼ阻害剤 (FMSF及びペンズイミノン)を領 5及び5mMまで加え、タンパク質を4 ℃で2−3日間保存するか、あるいは同日すぐに使用した。タンパク質濃度の決 定にプラトフォードアッセイを用いた。
抗体の微量注射 微量注射実験のためにHeLa細胞を“島”において20−30細胞まで増殖さ せ、アフィニティー精製し、さらに#143ペプチド共役BSAセファロース上 で枯渇させたに144 (1mg/ml)を時間0にて注射した。注射は緩衝液 F (20mM Tr i 5HCl、pH7,6,20mM NaCl、50 mM KCI、0.5mM b−メルカプトエタノール、0.1mM ATP) 中で行った。特定の“島”のすべての細胞に微量注射し、微量注射後8.18. 24及び36時間で写真を撮った。別の組の実験で、注射後8.12.18及び 24時間後に細胞の写真を撮った。前免疫血清からのプロティンA−セファロー ス精製ウサギIgGの微量注射を参照標準とした。
タンパク質キナーゼアッセイ タンパク質キナーゼアッセイのために、He L a細胞がら単離したp34  c′’2キナーゼを結合させたp13ビーズ(ヒドロキシウレア(10mM)の 存在下で22時間インキュベートし、続いて4時間遊離させた)を50mM T risHcl、、pH8,0,1mM EDTA、1mMDTTを含む緩衝液中 で2回洗浄し、添加剤と共に30℃で5分間インキュベートした。添加剤は緩衝 液のみ、あるいは1mgの抗原性ペプチドの存在下又は不在下で行ったcdc2 5A免疫沈降から0.1Mグリシン/HCL pH2,5を用いて溶離させた材 料を含んだ(添加の前に材料はIM TrisHCl、pH8,0を用いて中和 した)。
沈降物は50mM TrisHCl、pH8,0,10mM MgC1□、1m M DTT (PK−緩衝液)で2回洗浄し、最後に5mMATP、10mC1 [q−32P] ATP (3000Cj/ミ!Jモ/lz)、及び50mg/ mlのヒストンH1を補足した2体積のPK緩衝液に再懸濁した。30℃で15 分間インキュベートした後、SDSを含むポリアクリルアミドゲル試料緩衝液に より反応を停止した。標識タンパク質を10%ポリアクリルアミドゲル上で分離 し、オートラジオグラフィーにより検出した。
−5143(1990))。ここでヒトcdc25族であることが示される別の メンバーをPCRに基づく戦略を用いて単離した。この戦略は、ドロソフィラ  メラノガステル string (Edgar、B、A。
and P、 H,Oo Farrell、Ce1l 5ユニ177−187  (1989)) 、S、ポンベ cdc25 (Russel I、P、and  P、Nurse、Ce1l 45:145−153(1986))及びS、セ レビンアエ m1hl (Russell、P、et al、。
Ce l l 57 : 295−303 (1989))の間に共通のアミノ 酸領域に対応するように設計された3つの縮重オリゴヌクレオチドブライマーを 用いた。ヒトN−Tera奇形癌ライブラリからのcDNAの増幅、その後ファ ージミドベクターへのPCR産物のクローニングを行い、フラグメントのヌクレ オチド配列決定が可能になった。これにより、Cdc25−関連フラグメントが 以前にクローニングされたと記載されているフラグメントと異なることが確立さ れた。
1つのPCR−由来クローンからの挿入片(p5wl)を用い、ggtlOベク ターにおいてヒトcDNAライブラリをスクリーニングした。
スクリーニングした約106のプラークから9つの陽性のクローンが得られた。
8つはハイブリッド形成プローブとして用いた最初にクローニングされたPCR 産物に対応した。これをcdc25Aと呼ぶ。pSwlとの低緊縮ハイブリッド 形成を用いて単離された第2のc d、 c 25クローンはcdc25Bと呼 ばれた。cdc25A及びBの最長のcDNAクローンをヌクレオチド配列決定 した。読み取り枠を含むそれぞれの領域を図1に示す。cdc25A及びcdc 25Bはそれぞれ526及び566アミノ酸のタンパク質をコードすると推定さ れる。算出されたcdc25Aの等電点は6.3であり、cdc25Bの場合は 5.9である。両遺伝子はKozak共通配列(PuCC/GATGG)(K。
zak、 M、Ce ] l 旦: 283−292 (1986)’)がフラ ンキングする開始コドンを有する。
cdc25A及びcdc25B、ならびにGenBankデータベース(リリー ス67)のアミノ酸配列の比較により、本明細書でcdc25Cと呼ぶ以前に記 載されたヒトcdc25 (Sadhu、に、et39−5143 (199’ 0) )に対する相同性が明らかになった。この比較により、273C−末端領 域においてcdc25CとAの間に48%の同一性があり、CとBの間に43% の同一性があることが示された(図2)。ドロソフィラ 3tringは362 アミノ酸領域においてcdc25Aと34.5%の同一性を共有し、269アミ ノ酸領域においてcdc25Bと43.9%の同一性を共有する(図2)。S、 ポンベcdc25+もcdc25A及びBと関連しているが程度は低い(図2) 。ヒトcdc25A及びcdc25Bも、特におそら(cdc25触媒活性に含 まれる領域において“cdc25−ボックス”を特徴づける保存アミノ酸を含む (L/VFHCEXXXXR)(配列番号=8)(Moreno、S、and  P、Nurse、Nature 351:194 (1991);Gautie r、J、and J、Mapler、 EMBOJ よO:177−182 ( 1991))、すべての既知のヒ1−cdc25同族体はこの領域に高度の保存 領域と呼ばれる15の同一アミノ酸の範囲を含む(配列番号:9)(図2)。興 味深いことに、異なるヒトcdc25タンパク質の間の全類似性は、ヒトとドロ ソフィラなどの進化的に異なる種の間の類似性を大きく上回ってはいない。
実施例2 ヒトcdc25AScdc25B及び分裂酵母cdc25によりコー ドされるタンパク質の間の機能的関連性の評価ヒトcdc25A及びB遺伝子が 実際に分裂酵母cdc25に機能的に関連するタンパク質をコードするかどうか を調べるために、ヒト遺伝子をS、ボンベ自律複製発現ベクター、pARTN  (実験手順で記載の通り構成的アルコールデヒドロゲナーゼプロモーターの制御 下でLEU2マーカーを有する)中にサブクローニングした。H+cdc25− 22]eul−32株中にプラスミドを導入した後、形質転換株を許容(26℃ )又は制限温度(36°C)でロイシンを含まないか、あるいは含む培地上で平 板培養した。両方のヒトcDNAはcdc25遺伝子の温度感受性突然変異を有 効に救済することができた。ヒトcDNAを有する細胞は野生型細胞と同様の増 殖速度でシングルコロニーを形成することができた。顕微鏡試験により、いずれ の遺伝子を用いて形質転換した細胞もわずかに“wee”であり、これは同型の ベクター上の野生型cdc25+遺伝子を用いて形質転換した分裂酵母で以前に 観察された表現型である(Russell、P、and P、Nurse、Ce 11 45 :145−153 (1986))。
実施例3 cdc25Aが有糸分裂において作用することの証明cdc25Aの 役割を調べるために、我々はcdc25Aタンパク質の内部領域に対応するペプ チドに対するポリクローナル抗体を調製した(実験手順を参照)。この血清を用 いて35s−メチオニン標識HeLaタンパク質を沈降させた。75kDのタン パク質が競争抗原性ペプチドの不在下で特異的に沈降したが、競争抗原性ペプチ ドの存在下では沈降しなかった(データは示していない)。cdc2とサイクリ ンの相互作用を避ける緊縮デターシエント条件を用いた。この分子量は遺伝子の アミノ酸配列から推定されるより高いが、cdc25Aクローンの試験管内翻訳 も75kDのタンパク質を与えた(示していない)。このタンパク質がドロソフ ィラ stringタンパク質の場合(Kumagai。
A、and W、G、Dunphy、Cel I 64:903−914(19 91))ならびにヒトCdC25Cの場合(Strausfeld、U、et  al、、Nature 351:242−245 (1991))に記載されて いるように不活性サイクリンB/cdc2を活性化することができるかどうかを 調べるために、HeLa細胞cdc25Aを低pHの条件下で免疫複合体から溶 離した(実験手順を参照)。溶離されたタンパク質はヒストンキナーゼ活性を有 していなかった(データは示していない)。このタンパク質を、ヒドロキシウレ ア中で休止させ、4時間遊離させたHeLa細胞の抽出物のp13−セファロー ス沈降により調製したc d c 2/サイクリンBと混合した(実験手順を参 照)。これらの条件下で、溶離cdc25Aタンパク質を加えないとCdc2/ サイクリンBはヒストンキナーゼとして比較的不活性である(データは示してい ない)。
ヒト細胞におけるcdc25Aタンパク質の機能を解明するために、アフィニテ ィー精製抗−ベブチド抗体を活発に増殖するHeLa細胞に微量注射した(実験 手順を参照)。注射された細胞の島を8.12.18及び24時間で写真に撮り 、別の組の実験で8.12.18.24及び36時間で写真に撮った。い(つか の場合に細胞を抗−ウサギIgGで染色し、抗−cdc25抗体微量注射の成功 を確認した。3つのそのような独立した実験の写真を分析し、抗体が細胞の分裂 を防止するという結論を導いた(図3A、3B)。有糸分裂中の細胞(ラウンデ ドアップ有余分裂形として定義)のパーセンテージは抗−cdc25Aの微量注 射の後に益々増加したが、標準血清の微量注射後は増加しなかった(図3A)。
注射された6島の細胞数は標準血清の場合に増加したが、実験血清の場合は徐々 に減少した。これは、偶発的な死亡(しぼんだ丸い細胞として見える)及び培養 平板の表面からのそれらの分離と組合わされた細胞の分裂の欠如に帰せられる。
分裂酵母の場合、cdc25機能の損失が細胞を本実験のような中期有糸分裂で はなく02に休止させる。配列の相同性、分裂酵母における機能、及びcdc2 5Aの場合のヒト細胞における機能の研究に基づき、この新規に同定されたヒト タンパク質はcdc25の関連物質として分類することができる。
実施例4 B−型サイクリンによるcdc25の活性化試験管内のcdc25ホ スファターゼ活性の調節の研究のために、ヒトcdc25A及びBをグルタチオ ン−3−トランスフェラーゼ(GST、Smi th、D、B、and K、S 、Johnson、Gene67 : 31−40 (1988) )との融合 タンパク質としてバクテリア中で発現した。相対分子量が90kD (cdc2 5A)及び88kD(c d c 25 B)の融合タンパク質を記載のグルタ チオン−セファ0−スビーズ(Smith、D、B、and K、S、John son、G且旦至 67 : 31−40 (1988))上のアフィニティー クロマトグラフィーにより単離した。ヒトサイクリンASBl、B2及びネズミ DI(CYLI、Matsushime、H,et al、、Cel 165  ニア01−713 (1991) )を開方法ニョリGSTとの融合タンパク質 として発現し、精製タンパク質を得た。
サイクリンによるcdc25活性の調節の可能性を調べるために、Cdc2に考 えられる関連性を持たない基質、ホスファターゼの推定生理学的基質を見いだす 必要があった。cdc2はサイクリンに結合しくDraetta、G、et a l、、Ce1l 56:829−838(1989)Lかくしてcdc2を基質 として含む反応にサイクリンを加えるとおそらく標的基質が変化し、観察された 結果の説明を混乱させる。この理由から、チロシンホスファターゼ研究で多くの 場合に用いられる基質、すなわち還元カルボキシアミドメチル化及びマレイル化 リゾチーム(RCML)を用いた。(Tonks、N、に、et al、。
J、Biol、Chem、263:6731−6737 (1988))。
この基質は32pによりチロシン残基を標識してN、Tonksがら親切に提供 された。
バクテリアから精製されたサイクリンはRCMLに対してホスファターゼ活性を 示さなかった(図4A)。しかしcdc25Aは内在性チロシンホスファターゼ 活性を有しく図4A;実験手順も参照)、すなわち少なくとも30分間直線状で あった(データは示していない)。すべてのバクテリア性cdc25タンパク質 が触媒的に活性であると仮定した場合、cdc25の各分子が1o分当たりに約 1つのホスフェートを遊離させると算出することができる。反応混合物へのサイ クリンA又はDの添加は、調べたいずれの濃度でもcdc25Aの内在性活性に 対して賦活効果も阻害効果も持たなかった(図4A)。しかしサイクリンB1又 はB2の同様の添加は約4倍の賦活効果を有した(図4A)。前実験の場合、1 0ピコモルのサイクリン及びcdc25タンパク質を反応混合物で用いた。サイ クリンB1の添加量へのcdc25の活性化の依存性も研究した。アッセイはサ イクリンを添加せずに、あるいは1.2.5.10又は20ピコモルのサイクリ ンB1を添加して行った。反応は20分間行い、三塩化酢酸(TCA)の添加に より停止した。活性化は10ピコモルのサイクリンB1添加においてプラトーに 達するのが観察され、さらに高濃度でさらに大きな効果は検出されなかった(図 5)・かくしてこれらの実験条件下でcdc25の最大活性化はサイクリンBの 化学量論的添加により達成される。
cdc25Aの触媒活性に対するB−型サイクリンの同様の賦活効果を検出でき るかどうかを、多くの場合に用いられる他のPTPアーゼ基質であるp−ニトロ フェニルホスフェート(PNPP)(Tonks。
350 :359−362 (1991);Dunphy、W、G、andA、 Kumaga i、Ce ] l 旦7 : 189−196(1991))、 及びcdc2タンパク質のTy r 15の回りのN−末端領域に対応する18 量体(18−mar)ペプチドを含む他の基質を用いて調べた(実験手順を参照 )。最初の場合、サイクリンBの存在下で特異的にcdc25Aの触媒速度が4 −5倍に活性化された(図4C)。このPNPPアッセイでは50ピコモルのサ イクリン及びcdc25タンパク質を用いた。18量体ペプチドを用いた場合、 Bサイクリンによる同程度のCdc25A活性化が検出された(図4B)。この 実験では10ピコモルのcdc25タンパク質及びサイクリンを用いた。
実施例5 サイクリンB 1 / c d c 2はcdc25Aと相互作用す るcdc25Aホスファターゼ活性の活性化に関するデータ及び実施例4に記載 の別の研究から予測されるcdc25とサイクリンの間の安定な相互作用の可能 性を研究するために、上記のcdc25A抗−ペプチド抗体を用いた免疫沈降物 を調製した。この場合、cdc25タンパク質複合体の保持に好ましい条件下で 免疫沈降を行った(実験手順を参照)。免疫沈降物を抗−サイクリンB1抗体( J、Pinesにより親切に提供)又はcdc2のC−末端ペプチドに対して調 製された抗−Cdc2抗体(G6)(Draetta、G、et al、、Na ture 336 : 738−744 (1988))を用いて精査した。両 方の場合に明確なシグナルが検出され、ヒトcdc25タンパク質がサイクリン B1及びcdc2の両方との複合体に存在することを示した(データは示してい ない)。
実施例6 p13による選択的阻害 p13はcdc2タンパク質キナーゼの必須サブニットである。しかし過剰のp 13はプレーMPFの活性化を阻害することができる。p13がどちらかのヒト (dc25タンパク質のホスファターゼ活性に直接影響することができるかどう かを調べるために、サイクリンB1を含まずに、又は0.5mM(10ピコモル )含んで、最終濃度25mMまで加えて実施例4及び5に記載のホスファターゼ アッセイを行った。cdc25Aの場合、p13を25mM加えることにより内 在性ホスファターゼ活性の2−3倍の阻害が観察された(図6)。この濃度はc dc25タンパク質自身の濃度(0,3mM)よりずっと高いが、生体内又は試 験管内でブレーMPF活性の防止に必要な濃度と類似である(DunイクリンB 1を加えると、p13の阻害効果を実質的に無効にすることができ、8倍の活性 化を起こす(図6)。cdc25Bの挙動は全(異なっていた。予備実験におい てこのホスファターゼに最適のpHは8゜8であることが見いだされた(cdc 25Aの場合の80と対立)。
このpHでサイクリンB1はcdc25Aと同程度にcdc25Bを活性化する ことができた。しかしサイクリンBの存在下でも不在下でもCdc25Bの活性 に対するp13の影響は観察されなかった(図6)。
実験手順 以下の実験手順は実施例7−13に記載の研究で用いた。
LETTER8266: 4−8 (1987)) 、1mMのプロゲステロン により成熟に誘導した。クセノブス中期非受精卵を1mM HEPES pH7 ,4,8,8mHNaCl、10mg CaC+2.33mg Ca (NOり 2.0.1mHKCI、82mM MgSO4,5mg/ml Ca”−イオノ 7t7A−23187(Sigma)及び100mg/ml シクロへキシミド (S i gma)中で活性化した。40分後、卵をホモジナイズして“活性化 卵“と呼ぶが、あるいは洗浄し、インキュベーション緩衝液(Jessus、C ,et al、、FEBS LETTER8λ旦6 : 4−8 (1987) )l:移し、異なる時間でホモジナイズした。抽出物の調製のために、卵母細胞 を抽出緩衝液EB (Cyert、H,S、and M、W、Kirschne r、cell 旦旦:185−195 (1988) 、80mMb−グリセロ ホスフェート pH7,3,20mM EGTA、15mM MgCl、、1m M DTT)中で広範囲に洗浄し、その後プロテアーゼ明害剤(25mg/ml  ロイペプチン、25mg/ml アプロチニン、1mM ベンズアミジン、1 0mg/ml ペプスタチン、10mg/m1 大豆トリプシン阻害剤及び1m M PMSF)を用いて1体積のEB中、4°Cで溶解し、4℃で100.00 0xgにおいて1時間遠心した。その後上澄み液を0.22mmのMillex −GVフィルター(Millipore)を用いて使用前に濾過した。
−!±、、EMBOJ、旦: 3507−3514 (1987))精製し、セ ファロースに共役させた。セファロースCL−6Bと共に1時間予備インキュベ ートし、遠心して非特異的結合を除去した後、100m1の卵母細胞抽出物を4 00m1のEBとプロテアーゼ阻害剤及び20m1のp13−セファロースビー ズと共に一定の回転下で4℃において90分間インキュベートした。p13−セ ファロースビーズをEB中で3回さらに洗浄し、80m1のLaemmli試料 緩衝液(Laemm] i、U、に、、Nature λλユニ680−685  (1970))に再懸濁して3分間煮沸するか、あるいはヒストンHlキナー ゼアッセイに直接使用した。
0−33%硫酸アンモニウム抽出物の調製前期卵母細胞をEB中で広範囲に濯ぎ 、その後プロテアーゼ阻害剤を含む1体積のEB中の4℃で溶解し、Ti、41 0−夕−(B e c kman)中の4℃で90分間、41.OOOrpmで 遠心した。上澄み液を取り出し、0.22mmのMillex−GVフィルター (Millipore)を通して濾過した。EB中の硫酸アンモニウム飽和溶液 0゜5体積を抽出物に加え、氷上で45分間インキュベートし、4℃で90分間 、41.OOOrpmで遠心し、最初の体積の10分の1に、q−グロブリンを 標準として用いたBioRadのタンパク質アッセイキットで決定して15mg /m]の最終的タンパク質濃度までベレットを再懸濁することにより、硫酸アン モニウム分別を行った。この抽出物(0−33%画分と名付ける)を4℃のプロ テアーゼ阻害剤の存在下でEBに対して2時間透析し、使用まで一70℃で保存 した。活性化の場合は、抽出物を1mM ATP、50mg/m! クレアチン ホスホキナーゼ(Boehringer Mannheim)及び10mM ク レアチンホスフェート(Boehringer Mannheim)と共に室温 でインキュベートした。
抗体 分裂酵母cdc25タンパク質を全長タンパク質を発現するニジエリ09 (]  990))。バクテリアにより生産されたcdc25タンパク質をKumag ai及びDunphy (Kumaga i、A、 andW、G、Dunph y、Ce I l 64 :903−914 (1991))により記載された 通りに精製し、可溶化した。B1抗−cdc29 (1990)) 、バクテリ アにより発現されたcdc25タンパク質に5DS−ポリアクリルアミド電気泳 動を行い、切り出したゲル片をPBS(ホスフェート食塩水緩衝液) (0,1 % SDS、0.5% b−メルカプトエタノール)中の37°Cで16時間イ ンキュベートすることにより抽出した。遠心の後、タンパク質をCen t r  i con−10微量濃縮器(Amicon)上で濃縮し、ニトロセルロース (0,45mM;5chleicher and 5chuell)と共に室温 で3時間インキュベートした。PBS (0,1% 5DS)中で10分間の洗 浄を3回行った後、0. 5% BSA (ウシ血清アルブミン、B。
ebringer Mannheim)及び0. 5% Tween−20を含 むP’BSを用いて室温で4時間フィルターを阻害(Blocked)した。P BS (0,1% 5DS)中で10分間の洗浄を3回行った後、フィルターを B1抗−cdc25血清(Ducommun、B。
et al、、Biophys、Res、Comm、15ユニ301−309  (1990))と共に室温で16時間インキュベートし、PBSl、5% SD S中で4倍に希釈した。その後フィルターをPBS(0,1% Tween−2 0)を用いて10分間で3回、及びPBSを用いて10分間で1回洗浄した。精 製された抗−cdc25抗体を1mlの100mM グリシン pH2,5を用 いて溶離し、1分後に2QQmlのIM Tris pH8,0を加えた。30 0m1のPBS(10% BSA、0.5% NaN5)を加えた後、精製され た抗体を使用まで4°Cで保存した。いくつかの参照標準実験の場合、ウェスタ ンプロットの前に10mg/mlの精製されたバクテリア発現酵母cdc25タ ンパク質を精製抗体に4℃で終夜予備吸着させた。
抗−B2サイクリン抗体はJ、Gautierからの寄贈であった(クセノブス サイクリンB2に対するウサギポリクローナル精製抗体;Gautier、J、 et al、、Ce1l 60:487−494(1990);Gautier 、J、and J、Maller、EMBOJ よO:177−182 (19 91))、抗−cdc2抗体は、全長シゾサツカロミセス ボンベ(Schiz osaccharomyces pombe)cdc2に対するウサギポリクロ ーナル精製抗体であった(Draetta G、et al、、Ce1l 5Q :319−325 (1987) )。抗−ホスホチロシン抗体はマウスIgG モノクローナル抗体(Ab−1、Oncogene 5cience)であった 。この抗−ホスホチロシン抗体の感受性は、匹敵する量の前期Cdc2が容易に 認識されるので、cdc25−会合cdc2中のホスホチロシンが検出できるの に十分な感受性なはずであった。従ってcdc25に結合した中期cdc2にお いてシグナルが観察されないことは、この集団のcdc2がチロシン上でリン酸 化されないことを示した。
免疫沈降及びウェスタンプロット分析 EB中の卵母細胞100m1を400m1のEbと混合し、30m1のプロティ ンA−アガロースビーズ(P i e r c e)と共に4℃で1時間インキ ュベートした。抗−cdc25抗体(希釈1:100)、抗−サイクリンB2抗 体(希釈1・50)又は抗−cdc2抗体(希釈1:500)をその後上澄み液 に加え、4°Cて5時間インキュベートした後、30m1のプロティンA−アガ ロースビーズを加えた。4℃でさらに1時間インキュベートした後、ビーズをE B中で4回洗浄してから80m1のLaemmli試料緩衝液中で30分間煮沸 することにより溶離するか、あるいはその後のヒストンHTキナ−ゼア・ンセイ のためにキナーゼ緩衝液(50mM TRl5 pH7,4,10mM MgC l□、5mM EGTA、1mM DTT)中に再懸濁した。
免疫沈降物からクセノブスcdc25タンパク質を溶離するために、免疫複合体 を250m1の100mM グリシン pH2,5中に再懸濁した。2分間撹拌 した後、50m1のLM TRl5 pH8,0を加えた。上澄み液を回収し、 Centricon−10微量濃縮器(Amicon)上で濃縮し、ウシ血清ア ルブミンを0.1%の最終濃度まで加えた。
抗−cdc25抗体(希釈1:500)、抗−サイクリンB2抗体(希釈1:1 00)又は抗−cdc2抗体(希釈1:1000)を用いた電気泳動及びウェス タンプロット分析は、以前に記載された通りに行った(Booher、 R,N 、 et al、 、 Ce1l 58:584−497 (1989)’)。
抗−cdc25免疫沈降前の初期の抽出物、抗−cdc25免疫沈降後の抽出物 及び抗−cdc25免疫沈降物のイムノプロット走査により(Fujix Ba s 2000 ImageAnalyzer)、cdc25の全細胞量の70% が抗−Cdc25抗体により免疫沈降したと見積もられた。同様の方法で免疫沈 降物中のcdc2又はサイクリンB2と会合しているp72の量を、cdc25 の全細胞量の参照標準として粗抽出物の抗−Cdc25免疫プロットを用いるこ とによりImage Analyzer(Fujix Ba52000)で定量 した。抗−cdc2免疫沈降物又は抗−サイクリンB2免疫沈降物のいずれにお いてもcdc25の全細胞量の20%が見いだされた。cdc25と会合してい るcdc2又はサイクリンB2の量を定量するために、等量の卵母細胞抽出物( 10の卵母細胞から、200mgのタンパク質と等しい)をp13−セファロー ス上で沈降させるか、あるいは抗−cdc25抗体を用いて免疫沈降させた。p 13−セファロースビーズはcdc2及びサイクリンB2の抽出物を完全に取り 除くことがウェスタンプロットにより確認され(データは示していない)、従っ てp13−沈降物はcdc2及びサイクリンB2の全細胞量を示す。他方、抗− cdc25免疫沈降物はp72と会合しているcdc2及びサイクリンB2のみ を含む。p13−沈降物及び抗−cdc25免疫沈降物の両方(それぞれ10卵 母細胞と等しい)を同一の電気泳動ゲル上に負荷し、抗−cdc2抗体又は抗− サイクリンB2抗体を用いてプロットした。両袖出物中に検出されたcdc2及 びサイクリンB2の相対的量をPhosphorlmager (Molecu larDynamics)又はImage Analyzer (FijixB as 2000)により決定した。p13−セファロース沈降物中に存在するc dc2の量は抗−cdc25免疫沈降物中で検出される量より20倍高い。かく して全cdc2の5%がp72と会合する。p13−セファロース沈降物中のサ イクリンB2の存在量は、抗−cdc25免疫沈降物中で検出される量より6倍 高い。かくして全サイクリンB2の17%がp72と会合する。
ヒストンH1キナーゼアッセイ p13−沈降物又は免疫複合体をキナーゼ緩衝液中で3回洗浄し、02mg/m l ヒストンH1(Boehringer Mannheim) 、50mM  ATP及び1mC4[q32P] ATP (PB、10168、Amersh am)を含む50m1のキナーゼ緩衝液に再懸濁した。300Cで30分間イン キュベートした後、30mlc)Laemm11試料緩衝液(Laemml 1 .U、に、、Nature 22ユニ680−685 (1970))を加える ことにより反応を停止した。試料を12%ポリアクリルアミドゲル上で電気泳動 させた。クーマン−ブルーを用いた染色及びオートラジオグラフィーの後、ヒス トンH1中への32P挿入を切り出したゲル片のシンチレーションカウントによ り定量した。
0−33%画分(10mlのEB中)からのタンパク質試料を、0゜2mg/m l ヒストンH1,25mM ATP、2mC1[q”PlATP及び10mM  CAMP依存性プロティンキナーゼ阻害剤ペプチド(P3294、Sigma )を含む40m1のキナーゼ緩衝液と氷上で混合した。30℃で10分間インキ ュベートした後、試料を前記の通りに処理した。
実施例7 クセノブス卵母細胞中のcdc25タンパク質分裂酵母cdc25に 対する抗−cdc25血清を用い、cdc25タンパク質がクセノブス卵母細胞 中に存在するかどうかを決定した。以前にB1と呼ばれた(Ducommun、 B、et al、、Biochem、Biophys、Res、Comm、16 ヱ:301−309(1990))この血清を実験手順に記載の通りにアフィニ ティー精製した。これはE、コリ中で発現された全長酵母cdc25産物を認識 するが、cdc25の転写cdc25誘導の前にE、コリのライセード中: 3 01−309 (1990))。
抽出物は以下の細胞から調製した二減数分裂前期−阻害(blocked)卵母 細胞−減数分裂中期非受精卵、ンクロへキシミドの存在下で活性化され、従って サイクリンを含まず、開期段階で阻害された卵(Murray、A、W、and  Kirschner、M、Nature339 : 275−280 (19 89));及び活性化後120分の卵(最初のMPFサイクルの完了後)。これ らの抽出物をイムノプロットにおいてアフィニティー精製血清を用いて精査した 。各試料において72kDのポリペプチドが検出された。アフィニティー精製血 清を前免疫血清又は可溶性バクテリア−発現酵母cdc25タンパク質を予備吸 着させた精製抗体に置換する以外は同一の方法を用い、シグナルは検出されなか った(データは示していない)。さらに酵母cdc25タンパク質に対する他の 2つの精製ポリクローナル抗体はクセノブス抽出物からの同一の72kDタンパ ク質を認識することができた。(Ducommun、B、et al、、Bio chem、Biophys、ResComm、16ユ: 301−309 (1 990))。
72kDの片を抗−cdc25抗体により免疫沈降させることができるかどうか を調べるために、前期卵母細胞からの抽出物、中期非受精卵及びシクロへキンミ ドの存在下で活性化した間期卵を精製抗−cdc25抗体を用いて沈降させ、イ ムノプロットにおいて同一の精製血清を用いて精査した。この場合も72kDの タンパク質はcdc25抗体により特異的に検出された(データは示していない )。対照的にクセノブス抽出物の不在下で同方法を用いた場合はシグナルが検出 されず、免疫沈降物中に観察された72kDタンパク質が抗体調剤中のcdc2 5タンパク質(抗体のイムノ−アフィニティー精製の間に起こり得る汚染)の存 在によるものではないことを正式に示した。
可溶性72kDポリペプチドを得るために、タンパク質を低pHで抗−cdc2 5免疫沈降物から溶離しく実験手順を参照)、cdc25抗体を用いたイムノプ ロットにより72kDタンパク質の量を決定した。
この場合も前期卵母細胞、中期非受精卵、間期−阻害活性化卵、及び最初のMP Fサイクルの完了後の卵において同量の72kDタンパク質が見いだされた(デ ータは示していない)。
実施例8 cdc25がM−相キナーゼを活性化する証明ヒト及びドロソフィラ cdc25タンパク質はcdc2を脱リン酸化することにより(Dunphy、 W、G、and A、Kumagai。
Ce1l 67:189−196 (1991);Gautier、J。
et al、、Ce1l 67:197−211 (1991))試験管内でc  d c 2/サイクリンBの活性化の引金を引(ことができる(KuNatu re 35:L:242−245 (1991))。抗−CdC25抗体がクセ ノブスcdc25を認識することをさらに調べる試験として、免疫複合体から溶 離した72kDタンパク質が不活性cdcを賦活できるかどうかを研究した。前 期卵母細胞から不活性酵素を調製するためにp13−セファロースビーズを用い た。クセノプスcdc2クンバク賃は分裂酵母p13に強く、及び定量的に結合 する(Dunphy。
W、et al、、Ce11 54+423−431 (1988))。
前期卵母細胞からのp13−セファロース結合サイクリンB/cdc2複合体は 低いヒストンH1キナーゼ活性を有する。前期卵母細胞又は中期非受精卵からの 抗−cdc25免疫沈降物から溶離したタンパク質を不活性前期p13−結合c dc2に加えた。cdc25−免疫複合体溶離物の存在下の30°Cで30分間 予備インキュベートした後、p13−沈降物を広範囲に洗浄し、その後ヒストン H1キナーゼ活性に関して分析した。前期及び中期の両方のcdc25はヒスト ンH1キナーゼ活性を12倍賦活した。抗−cdc25免疫複合体中に存在する ヒストンH1キナーゼ活性(下記参照)のいくらかがこのキナーゼ活性の向上を 担っている可能性は除去された。第1.にp13−セファロース沈降物は免疫溶 離材料と共に予備インキュベートした後及びキナーゼ活性のアッセイの前に広範 囲に洗浄した。第2に溶離された中期タンパク質に伴うヒストンH1キナーゼ活 性は、観察されたp13−結合酵素の12倍の賦活の説明には不十分であった( 約500単位の最終的活性)。第3に前期免疫溶離材料もcdc2を活性化する ことができるが、それはキナーゼ活性は含まなかった(データは示していない) 。従って活性クセノブスcdc25タンパク質は前期卵母細胞及び中期弁の両方 からアフィニティー精製抗−cdc25抗体により沈降したと結論された。c  d c 2/サイクリンBが不活性であり、チロシンリン酸化されているクセノ ブス卵母細胞から活性p72が抽出できたことは驚(べきことである。
前期卵母細胞又1j中期非受精卵からのp72が中期非受精卵からの完全に活性 化されたc d c 2/サイクリン、あるいはサイクリンの不在下で不活性な cdc2<゛シクロへキシミドの存在下で活性化された卵から抽出された材料) の活性に影響することができるかどうかも調べた0どちらの場合もp72はcd c2のヒストンH1キナーゼ活性に影響を持たなかった(データは示していない )。活性化卵からの1つの試料で見いだされた135単位の活性はおそらく中期 cdc25に伴うキナーゼ活性と組合わされた活性化卵からのcdc2の基礎活 性(66単位)のためであり、従ってcdc2の真の賦活を示していない。p7 2のみがチロシンリン酸化酵素に作用することが結論された。
実施例9 ブレーMPFの活性化がcdc25を必要とする証明クセノブス前期 卵母細胞はMPFの不活性な形態を含み、それは生体J、et al、、J、C e11.Biol、98:1247−1255 (1984))及び試験管内( Cyert、 M、S、and M、 W。
58・181−191 (1989) )の両方で転写後機構により活性化する ことができる。前期卵母細胞抽出物(33%硫酸アンモニウム沈降画分)へのA TP再生系の添加は、cdc2のチロシン脱リン酸化の誘導及びその潜在活性の 賦活に十分である(Cyert、M、S、andM、W、Ki rschber 、Ce 11 53 :185−195 (1983);Dunphy、W、G 、and J、W、Newport。
Ce1l 58:181−191(1989))、この活性化過程に内在性p7 2が必要かどうかを決定するために、前期卵母細胞からの〇−33%硫酸ウンモ ニウム画分に抗−cdc25抗体を加えた効果を調べた。前期卵母細胞の高速抽 出物の0−33%硫酸アンモニウム画分20Qmlを40℃で15分間インキュ ベートした。0分で試料を室温に移し、1mM ATP、10mM クレアチン ホスフェート及び50mg/mlクレアチンホスホキナーゼを加えた。この抽出 物へのATP再生系の添加に続いてヒストンH1キナーゼが急速に活性化された (図8)。
対照的に抗−cdc25抗体と共に抽出物を15分間予備インキュベートすると 活性化過程の阻害が延長された。前免疫抗−cdc25血清の添加は効果がなか った(図8)。この結果は、ヒストンH1キナーゼの活性化に内在性p72が必 要であり、それは抗体を用いた免疫複合化の後に不活性化されることを示す。バ クテリア−発現cdc25タンパク質を60分において100mg/m+で加え ると、抗−cdc25抗体によって起こった阻害に打ち勝つことができることも さらに見いだされ(図8)、抗体が内在性cdcタンパク質に特異的に作用する ことを示した。
実施例10 M−相におけるcdc25とcdc2の間の会合の証明cdc25 によるcdc2活性化の機構をさらに研究するために、Cdc25がM−相酵素 と直接会合する可能性を調べた。前期卵母細胞、中期非受精卵又は活性化卵の抽 出物を抗−cdc2抗体を用いて免疫沈降させ、同抗−cdc2抗体を用いて精 査した。予測通り強いシグナルが得られた(データは示していない)。抗−cd c2抗体は1本の34kDバンドを認識したので、この抗体がクセノプス Eg l遺伝子によりコードされる32kDのcdc2一様タンパク質であるcdk2 と反応しなイコとが推定された(Paris、J、et al、、Proc。
Natl、Acad、Sci、USA 88:1039−1043 (1991 ))。同様の抗−cdc2免疫沈降物を精製抗−cdc25抗体を用いて精査し た。中期非受精卵で72kdのバンドが観察されたが、休止前期卵母細胞又はシ クロへキシミドの存在下で活性化された卵では観察されなかった。イムノプロッ トの前に精製抗−cdc25抗体にバクテリア発現cdc25を予備吸着させた 参照標準実験の場合、シグナルは検出されなかった。これらの結果はcdc25 がM−相でcdc2と安定して会合することを示す。
cdc2とcdc25の会合の存在をさらに調べるために、逆実験も行った。精 製抗−cdc25抗体を用いて前期卵母細胞、中期非受精卵及び活性化卵からc dc25を免疫沈降させた。それぞれの場合に等量のcdc25が沈降した(デ ータは示していない)。その後抗−cdc25免疫沈降物を抗−cdc2抗体を 用いて精査した。中期非受精卵の場合に34kDタンパク質が検出されたが、前 期卵母細胞又は活性化卵の場合は検出されなかった(データは示していない)。
この実験で検出された34kDタンパク質が実際にcdc2であるかどうかを確 認するために、前期卵母細胞、中期非受精卵及び活性化卵の抽出物を最初にp1 3−セファロースと共に予備インキュベートすることによりcdc2/サイクリ ンB複合体を枯渇させ、その後精製抗−cdc25抗体を用いて免疫沈降させた 。これらの免疫複合体を抗−cdc2抗体を用いてイムノプロットすると24k Dタンパク質の完全な枯渇が明らかになった(データは示していない)。従って 34kDタンパク質がcdc2であったことが結論された。さらに前期卵母細胞 、中期非受精卵及び間期卵において同量で存在するcdc2は精製抗−cdc2 5抗体にょるイムノプロットで認識されず、cdc2と抗−cdc25抗体の間 に交差反応性がなかったことを示した。イムノプロットにおけるシグナルの定量 により(実験手順を参照)、抗−cdc25免疫沈降物中のcdc2の存在量は 中期の全細胞cdc2の約5%であり、抗−cdc2免疫沈降物中のcdc25 の存在量はcdc25の細胞含有量の20%であることが算出された。
M−相からの活性cdc2はサイクリンと会合しているので(Brizuela 、L、et al、、Proc、Natl、Acad、Sci、USA 86: 4362−4366 (1989);Draetta。
G、et al、、Ce1l 56:829−838 (1989);Gaut ier、J、et al、、Ce1l 60:487−494(1990))、 M−相でサイクリンBがcdc2及びcdc25と会合して存在するかどうかを さらに研究した。前期卵母細胞、中期非受精卵又は活性化卵の抽出物をp13− セファロースを用いて沈降させ、抗−サイクリンB2抗体で精査した。サイクリ ンB2は前期卵母細胞及び中期非受精卵の両方に存在した(データは示していな い)。すでに記載の通t al、、J、Ce1l Biol、114ニア55− 765(1991))、サイクリンB2の2つの免疫反応性バンドが検出でき、 その中の上のバンドが減数分裂成熟の間に現れるリン酸化形態であった。対照的 にシクロへキシミドの存在下で活性化された卵ではサイクリンB2が検出できな かった(データは示していない)。同抽出物を抗−サイクリンB2抗体を用いて 免疫沈降させ、その後精製抗−cdc25抗体を用いて精査した。中期弁におい て72kDタンパク質がサイクリンB2と会合して検出されたが前期卵母細胞又 は間期卵では検出されなかった(データは示していない)。その後進実験を行っ た。3種類の細胞抽出物を精製抗−cdc25抗体を用いて免疫沈降させ、抗− サイクリンB2抗体を用いて精査した。サイクリンB2は中期非受精卵でcdc 25と会合していたが、休止前期卵母細胞又は活性化卵では会合していなかった (データは示していない)。サイクリンB2のリン酸化形態が生にCdc25と 会合していた。参照標準実験として、前期卵母細胞、中期弁及び活性化卵の抽出 物をp13−セファロースと共にインキュベートすることにより最初にc d  c 2/サイクリンBを枯渇させ、その後抗−Cdc25抗体を用いて免疫沈降 させた。°これらの抽出物を抗−サイクリンB2抗体で精査した後、シグナルは 検出されず、以前に検出された51kDバンドが実際にサイクリンであったこと を示した(データは示していない)。従ってcdc25が中期にサイクリンB/ cdc2複合体と結合することが結論された。抗−サイクリンB2免疫沈降物中 のcdc25の存在量は、cdc2との会合において以前に見いだされたcdc 25の割合と同一であると算出された(cdc25の全細胞含有量の20%)。
対照的にcdc25=会合サイクリンB2はサイクリンB2の全数の17%であ り、これはcdc25−会合cdc2の量(5%)より高いパーセンテージであ る。
実施例12 cdc25と会合したM−相キナーゼは活性である中期にcdc2 は主にチロシン脱リン酸化されており、ヒストンH1キナーゼとして活性である 。cdc2は中期のみにcdc25と会合するので、複合化cdc2のチロシン リン酸化状態及びキナーゼ活性を研究した。抗−ホスホチロシン抗体を用いたp 13−セファロース沈降物のイムノプロットにより、前期卵母細胞においてcd c2が重度にチロシンリン酸化されており、中期非受精卵において実質的に脱リ ン酸化されているが、以前に示された通り異なるバッチの中期弁はcdc2チロ シン脱リン酸化の程度がいくらか異なることが確認された(DunphLETT ER3266:4−8(1990))。シクロへキシミドの存在下で活性化され 、従ってサイクリンBを含まない卵においてcdc2のチロシンリン酸化は検出 できなかった。(So、lomon、M。
J、et al、、Ce1l 63:1013−1024(1991)も参照) 。前期卵母細胞、中期非受精卵又は活性化卵からの抗−cdc25免疫複合体を 、同一の抗−ホスホチロシン抗体で精査すると、中期非受精卵からの免疫複合体 中に豊富なcdc2が存在するにもかかわらずホスホチロシン−含有タンパク質 は検出されなかった(データは示していない)。cdc25−会合cdc2が実 質的にチロシンリン酸化された場合、イムノプロットにおいて十分な強さのシグ ナルが現れる。この結果は、中期非受精卵中のcdc25と会合したcdc2の 画分がヒストンH1キナーゼとして活性であると思われることを示唆した。これ は真実であることが見いだされた:p13−セファロース沈降物におけるキナー ゼ活性は前期卵母細胞において非常に低く、中期非受精卵において31倍に向上 し、シクロへキシミドの存在下における活性化の間に減少する。中期卵からの抗 −cdc25免疫沈降物においてヒストン上1キナーゼ活性が検出された。前期 卵母細胞及び活性化卵からの抗−Cdc25免疫沈降物において検出された活性 はバックグラウンドレベルに匹敵しくデータは示していない)、これらの抽出物 にcdc2キナーゼが存在しないことを示した。p13−セファロース沈降物及 び抗−Cdc25免疫沈降物における相対的中期キナーゼ活性の比較により(約 20倍の差)、cdc2の特異的活性は各試料において基本的に同一であること が見いだされた。
的である クセノブスcdc25タンパク質の存在量は減数分裂成熟の間、又は最初の胚周 期(embryonic cycle)において変化しないように思われる(デ ータは示していない)。しかしタンパク質は中期非受精卵においてcdc2及び サイクリンBと会合して見いだされるのみであった。これをもっと厳密に調べる ために、中期非受精卵をCA2”−イオノフオア及びカルシウムの存在下で単為 発生的に活性化し、p13−セファロース沈降物において最初の150分間ヒス トンH1キナーゼ活性を評価した。種々の間隔で100の卵をホモジナイズし、 遠心し、沈降させた。ヒストン上1キナーゼ活性は活性化の約20分後に消失し 、60−90分の第1分裂の時に再出現し、再度低下して第2有糸分裂の時に最 後にピークに達する(図9)。同細胞抽出物から採取した試料を抗−cdc25 抗体を用いて免疫沈降させ、抗−cdc2血清を用いてイムノプロットし、会合 の程度を算出した。抗−cdc25免疫沈降物中に存在するcdc2の相対的量 をPhosphor−1magerにより定量した。cdc2/サイクリンB複 合体とcdc25の会合の周期的間隔は、p13−結合酵素活性の周期性と同一 であった(図9)。
しかしわずかな相の移動が記録された。会合は全ヒストンH1キナーゼの少し前 にピークに達した。繰り返し実験において(データは示していない)、会合のパ ターンは常に同一であった。しかしいくつかの場合にヒストン上1キナーゼ活性 及びcdc/サイクリンBとcdc25の会合の間の相の移動があまり明白でな かった。
実験手順 以下の材料、方法及び手順は実施例14−18に記載の研究を行う時に用いた。
フッ化ナトリウム、ナトリウムオルトバナデート、ニトロフェノール、シスプラ チン(c i s−p I a t inum) 、イソプロピル β−D−チ オガラクトピラノシド(IPTG)、l−メチルアデニン、ジチオトレイトール (DDT) 、EGTASEDTASMOPS、β−グリセロホスフェート、ロ イペプチン、アプロチニン、大豆トリプシン阻害剤、ベンズアミジン、ヒストン H1(I I I−3型)、CNBr−活性化セファロース4B、グルタチオン −アガロース(G 4510Lグルタチオン(G 4251)、ノニデット P 2O(NP40) 、Tr i s。
LBブロスペースなどの化学品は、Boehr inge r−Mannhei mから得、p−ニトロフェニルホスフェート(p−NPP)にナトリウム塩六水 和物、参照番号12,886.82)はJanssenChimicaから得た 。
[γ−32P] −ATP (PB 1.68)及び1251]−プロティンA (IM 144)はAm e r S )1 +l mから得た。
G1抗−p34°6″抗体及び抗−p80°6°25抗体(cdc25Cホスフ ァターゼペプチドH2N−QEGERQLREQIALLVKDMS−COOH に対する)は、Dr、G、Draetta (Heidelberg)により親 切に提供され、抗−サイクリンBcdc13(ヒトデ)抗体はDr、T、Kis himoto (Tokyo)により寛大な供与を受け、抗−ホスホチロシン抗 体はDr、J、 Y、J、 Wang (LaJolla)の親切により送られ 、H2N−VEKIGEGTYGVVYKARHKLS−COOH(調節トレオ ニン−14及びチロノン−15残基を含むp34′+lc2ペプチド)に対する 抗体はDr、L、 Tung (Phi 1adelphia)の親切により提 供された。この最後の抗体はチロシン−リン酸化p34 edtQを認識せず、 チロシン脱リン酸化p34 tdtlのみを認識する。
緩衝液 卵母細胞ホモジナイズ緩衝液は60mM β−グリセロホスフェート、15mM  p−NPP、20mM MOPS pH7,2,15mMEGTA、15mM  MgCI 2.1mM DTT、081mM ナトリウムバナデート、0.1 mM フッ化ナトリウム、10μgロイペプチン/ml、10μgアプロチニン /ml、10μg大豆トリプシン阻害剤/ml、100μM ベンズアミジンを 含んだ。この緩衝液はヒトデ減数分裂卵母細胞M相−特異的ヒストンH1キナー ゼを安定化することが以前に示された(Pelech、S、L、et al、、 Bioc250mM NaCl、5mM EDTA、5mM EGTA、0.1 % NP40.10μgOイペブチン/ml、10μg7ブロチニン/m1.1 0μg大豆トリプシン阻害剤/ml及び100μM ベンズア150mM Na Clを含んだ。
リン酸塩−緩衝食塩水(PBS)は9.6mM リン酸塩、2.7mM NaC lを含んだ。
EDTA、1mM DTT、10μgロイペプチン/ml、10μgアプロチニ ン/ml、10μg大豆トリプシン阻害剤/ml及び100μgベンズアミジン /mlを含んだ。
Tris緩衝液緩衝液台mM Tris pH8,O15QmMNaC]、1m M EDTA、1mM DTTを含んだ。
溶離緩衝液はTris緩衝液緩衝液的中mM グルタチオンを含んだ。
G2及びM相開母細胞の調製 G2及びM相開母細胞は以下の通りに調製したニスコツトランド(Northe rn Br1ttany)で集めた成熟ヒトデ(マルクステリアス グラシアリ ス(Marthasterias glacialis))から性腺を取り出し た。それらを液体窒素中で直接凍結して一80℃に保つ(G2卵母細胞)か、あ るいは天然の海水中で10μM1−メチルアデニンと共に10分間インキュベー ト(M、卵母細胞)した。その時点までにすべての卵母細胞はM相に入るがまだ 性腺中にあった。その後これらをインキュベーション培地から取り出し、迅速に 濾紙上にプロットし、液体窒素中で直接凍結して一80°Cに保った。
転移緩衝液は39mM グリツツ、48mM Tr i 3N o、37%SD S、20% メタノールを含んだ。
バクテリア増殖及びcdc25A誘導 IPTGの制御下でグルタチオン−8−トランスフェラーゼ(GST)及びヒト cdc25Aの遺伝子融合構築物をコードするプラスミドを含むE コリ株(B L 21(DE3))を用いた(Galaktin。
nov、に、and D、Beach、Ce1l 67:1181−1194  (1991)) 。最初にE、 コリを100μgアンピシリン/m1 LB培 地の存在下の37℃で終夜増殖させた。100μgのアンピシリン/mlを含む LBに1リツトル当たり4mlのこの予備培養物を接種した。培養物の500n mにおけるO、 D、が0. 8−1.00に達するまで(約4−5時間)30 ℃でインキュベーションを続けた。この時点で0.4mMのIPTGを加え、培 養物を25℃で少な(とも7時間インキュベートした。その後4℃で15分間、 3000gの遠心を行うことにより細胞を収穫した。抽出までベレットを一80 ℃で凍結して保存した。
不活性プレーMPF (G2)は、サイクリンB及びそのトレオニン−14及び チロシン−15残基上でリン酸化されたp34 cdclから構成されている。
p8Q cdcl5はチロシン−15残基及びおそらくトレオニン−14を脱リ ン酸化するホスファターゼである。その作用はG2/M転移の誘導を担うp34 °1゛2/サイリクンB c″c13c13キナーゼに導く。これらの成分の相 互作用及び不活性プレーMPF (G2)の活性化を図10に示す。キナーゼ活 性の賦活を変化させるその能力に関して調べるべき薬剤を不活性プレーMPF  (G2)と合わせ、もし効果があるならそれを測定する。調べた薬剤が阻害剤で あれば不活性プレーMPFは活性化されないであろう。
実施例15 GST Cdc25Aホスファターゼの生産及び精製グルタチオン −8−トランスフェラーゼ(G S T)及びヒトcdc25Aの間の融合構築 物をプラスミドベクター中に構築した(Galaktionov、に、and  D、Beach、Ce1l 67:1181−1194 (1991))。それ はE、コリにトランスフェクトされ、発現され、大量の対応する融合タンパク質 を生産し、それをグルタチオン−アガロースビーズ上のアフィニティークロマト グラフィーにより精製した。GST−cdc25Aホスファターゼの生産、精製 及びアッセイの案を下記に詳細に記載する。生産は、組み換えE、コリの培養、 及びIPTGによるGST−c d c 25A発現の古典的誘導を含んだ。グ ルタチオン−アガロース上の1段階アフィニティー−クロマトグラフィーにより GST−CdC25Aホスフアターゼを精製することができた。
バクテリア抽出物体積/グルタチオン−アガロース体積の最適比は6−10対1 であることが見いだされた。GST−cdc25Aはバクテリアベレ、ト(非常 に安定)、遠心バクテリア抽出物の上澄み液として保存するか、あるいはアフィ ニティー精製後に40%のグリセロール(最終体積)の存在下で保存する。
バクテアリペレットは4℃の細胞溶解緩衝液中で音波処理により破壊した。ホモ ン不−トを4°Cで100.000gにおいて30分間遠心し、上澄み液を同様 の条件下で再度遠心し、その直後に最終的上澄み液をグルタチオン−アガロース ビーズ(細胞溶解緩衝液で平衡化)と混合し、4°Cで30分間回転させた(6 −10体積の上澄み液71体積の充填ビーズ)。グルタチオン−アガロースビー ズを10体積の細胞溶解緩衝液で3回、その後10体積のTris緩衝液緩衝液 台洗浄した。融合タンパク質の溶離は、Tris緩衝液緩衝液的中mM グルタ チオンで3−4回連続的に洗浄することにより誘導した。溶離の効率をホスファ ターゼアッセイにより監視した。活性の両分を集め、直接用いるか、あるいは4 0%のグリセロースを補足してから一80℃で保存した。
グルタチオン−アガロースビーズはIM NaC1で洗浄し、その後細胞溶解緩 衝液で平衡化することにより容易にリサイクルした。
GST−cdc25Aホスファターゼ活性は、色素原性基質p−ニトロフェニル ホスフェート(p−NPP)を用いて非常に簡単に分析することができる。数個 のパラメーターに関する最適条件は、下記の通引こ1mlアッセイにより決定し た。結果は図においてグラフにより示す:GST−cdc25Aホスファターゼ の量(図12A)、アッセイの持続時間(図12B) 、DTT濃度(図13A ) 、p−NPP濃度(図13B)。
1mlアッセイ+100μlのGST−cdc25Aタンパク質(δOD410 nm=0.3/10分の活性まで希釈)を100μlのmMDTT (Tr i  s緩衝液A中)及び700μmのTris緩衝液緩衝液台した。100μmの 500mM p−NPP (t r i s緩衝液A中)を加えることによりア ッセイを開始した。37℃で10分間インキュベートした後、40μlの5N  NaOHを加え、管を4℃とすることによりアッセイを停止した。その後410 nmにおける吸収を測定し、ブランク値(GST−cdc25Aタンパク質を含 まずに10分間インキュベート)を引き去った。
このアッセイをその後200μlに規模縮小し、下記に詳細に記載する通り96 −ウェルの微量滴定プレート中で半自動的に行った。各ウェルに20μmのGS T−cdc25Aホスファターゼ、140μmのTris緩衝液Al2Oμlの 100mM DTT(Tris緩衝液緩衝液を満たし、37℃で15分間平衡化 した後、20μlの500mM p−NPP (Tr i s緩衝液A中)を加 えることにより反応を開始した。
60分間インキュベートした後、405nmにおける吸収を微量プレートリーダ ーで監視し、ブランク値(GST−cdc25Aを加えない)を引き去った。
り質(δOD405nm=0.2−0.3/60分まで希釈)を96−ウエルノ 微量滴定プレート(Corning)中で20μmの100mM DTT(Tr is緩衝液A中)及び140μlのTris緩衝液Aト混合した。プレートをD enley Wellwarm 1 微量プレートインキュベーターにおいて3 7℃で15分間予備インキュベートした。20μlの500mM p−NPP  (Tr i s緩衝液A中)を加えることによりアッセイを開始した。37℃で 60分間インキュベートした後、405nmにおける吸収をbioRad微量プ レートリーダーで測定した。ブランク値(GST−cdc25Aタンパク質を加 えない)は自動的に引き去った。
p34°6゛2/サイクリンB edc′3キナーゼを脱リン酸化及び活性化す るGST−cdc25A融合タンパク質の能力を示した。G2一体止ヒ)−テ卵 母細胞カラ171り 34 ””/”jイク’J ンB”°13重合体ヲp9c KSh1アガロース上に固定した。これはチロノン−リン酸化p34 +dci 及びサイクリン13ede13から構成されている(Arion、L、et a l、。
Eur、 J、 Biochem、 : (1992) ;Pondaven、  P。
et al、、Genes and Development 4:9−17  (1990) )。
精製GST−cdc25Aタンパク質で処理すると、p34 cdc3の移動度 の移動、抗−ホスホチロシン抗体との交差反応性の損失、及びチロシン−15残 基を含むp34 CdtQペプチドに対する抗体との交差反応性の出現によりほ とんど完全なチロシン脱リン酸化が誘導された(データは示していない)。さら にこのチロシン脱リン酸化は、M相即母細胞において見いだされる程度に近い程 度までのヒストンH1キナーゼ活性化に導いた(図11)。これらの基準により 、GST−cdc2A融合タン融合タンパ線質pB Ocde2gの生理学的酵 素活性のすべてを示すと思われる。
p 34 ””/サイクリンB″1゛13キナーゼ活性のアッセイ2mlのホモ ジネート緩衝液当たり1gの62又はM相性腺をホモジナイズすることにより卵 母細胞抽出物を調製した。4℃において14゜000gで10分間遠心した後、 Azzi、L、et al、(Eur。
J、Biochem、:印刷中(1992))に記載の通りにして調製したpg cxsh“1−アガロースビーズに上澄み液を負荷した(400μl上澄み液/ 10μm pCKSh+1−ビーズ)。管を4℃で30分間、一定の回転下に保 った。10,000gで短時間の遠心及び上澄み液の除去の後、ビーズをビーズ 緩衝液で3回洗浄し、最後に精製GST−cdc25Aホスファターゼに暴露し てからH1キナーゼアッセイ又はイムノプロット分析を行った。
ヒストンH1キナーゼアッセイは、10μlの充填p9cKSl′”−ビーズ( G2又はM相捕出物を負荷した)を、40μmの最終体積中1mgのヒストン1 11/mlの存在下で15μMの[7−32P] ATP(3,000Ci/ミ リモル; 1mC1/ml)と共に30℃で10分間インキュベートすることに より行った。管を氷上に移すことによりアッセイを停止した。10,000gで 短時間遠心した後、上澄み液の30μmのアリコートをWhatman P81 ホスホセルロース紙の2゜5x3cmの片にスポットし、20秒後に10m1  リン酸/11 水の溶液中で5回(各ロウなくとも5分)フィルターを洗浄した 。湿ったフィルターを6mlのプラスチックのシンチレーションびんに移し、5 mlのAC3(Amersham)シンチレーション液を加え、試料の放射性を Packardカウンターで測定した。
電気泳動及びウェスターンプロット pglJsh′l−セファロースビーズに結合したタンパク質を50μmの2X  Laemmli試料緩衝液を用いて回収した。試料を10% SDS/ポリア クリルアミドゲルにおいて移動させた。タンパク質をクーマン−ブルーで染色す るか、あるいは転移緩衝液中で、Milliblot/SDE系(Mi 111 pore)中の0.1μmのニトロセルロースンー1− (Schleiche r & 5chu11)に2.5mA/cm2において30分間転移させた。そ の後フィルターを3%のウシ血清アルブミンを含むTBSを用いて室温で1時間 阻害(blocked)した。その後フィルターを、gl 抗−p34cdc2 抗体(1゜1000希釈)、抗−p 34 ””ペプチド抗体(1:500希釈 )又は抗−ホスホチロシン抗体(1μg/ml)と共に4℃で終夜インキュベー トした。鉤 2%のNP40を含むTBSで各回15分づつ4回洗浄した後、フ ィルターをTBS中3%のウシ血清アルブミン中で1μCiのIzsl−プロテ ィンA (30mCi /mg)を用い、室温で2時間処理した。TBS中の0 .2%のNP40で15分間4回洗浄した後、フィルターをハイパーフィルムM P (Ame r s h am)に終夜暴露した。
実施例18 精製GST−cdc25Aホスファターゼの阻害剤の検出1系列の 実験において、癌治療で現在用いられている種々の抗分裂性化合物をホスファタ ーゼの阻害剤の可能性のある薬剤として調べた(表を参照)。それらのほとんど はDNA損傷剤、DNA挿入剤、トポイソメラーゼ2阻害剤又は紡錘体微小管と 抵触する化合物として作用すると報告されている。それらのいずれもGST−c dc25Aホスファターゼ活性を示さなかった。正の標準としてチロシンホスフ ァターゼの阻害剤として報告されているバナデートも調べた(Gordon、J 、A、。
Methods in Enzymology pp、447−482(199 1))。この化合物は500gMより高濃度においてGST−cdc25Aホス ファターゼを全体的に阻害する(図14:Is。:20μM)。
P2O”°25Aの阻害剤の可能性のある薬剤として調べた抗分裂性化合物 化合物 調べた濃度範囲 一アクチンマイシンD 0.11−1O(bz/m1−BCNU 0.1−10 0μg/ml−カーポプラチン 0.1−100μg/ml−クロルメチン 0 .11−1O(bz/ml−ンスブラチン 0.1−100μg/ml−シクロ ホスファミド 0.1−100μg/ml−ダカルバジン 0.1−100μg /ml−ドクソルビシン 0.1−100μg/m1−エトポシド 0.1−1 00μg/ml−フルオロウラシル 0.1−100μg/ml−ギロリン 0 .36−360μg / m ]−メトトレキセート 鉤 1−100μg/m l−ノポビオノン 0.1−100μg/ml−ビンブラスチン 0.1−10 0μg/ml−ピンクリスチン 領 1−100μg/ml化合物のいずれも示 された濃度範囲にわたって、酵素に対する5−10%以上の阻害活性を示さなか った。
同等事項 当該技術分野における熟練者は日常的実験のみを用い、本明細書に記載の発明の 特定の実施態様に対する同等事項を確かめることができる。
そのような同等事項は以下の請求の範囲に含まれるものとする。
CC入へ人GCCCCCeC?CeC入C^GCCTG (A丁λ^G^cc丁  G丁入CC丁g 丁TGCe 60Figure 1(a)−パネルΔ Figure 1(b) −バーtルAFigure 1(c)−パネル△ e?ccec’rccc cccccccc’re cxcccxcαゴccc xccwπαywcX;TnC,TTQGTCTGCC6゜cTCccc cc e ctc era era ca^?(ゴCJ? CTCCTCC”m 05 G ?ee COS C丁G 204Lau Pro C1y シmu L@u  XAu Gly I*r Hls Gly Xxu tau cly !sr  Pro Va130 コ5 40 Figure 1(d)−パネルB Figure 1(e) −ハネ/l/BFigure 1(f) −/<*ル BFigure 3(a) 時間(時) Figure 3(b) 時間(時) 時間(分) Figure 4(a) Figure 4(b) C ○ 20 40 60 80 to。
時間(分) Figure 4(c) サイクリンBl(ピコモル) Figure 5 Figure 7(b) Figure 8 p34CdC2−p72CdC25oア(−)(任意単位) P 不活性 (G2) 活性 CM) G2 M G2 G2 0 20 40 60 80 100 +20GST−CdC25A濃度(μg ) Figure 12(a) 時間(分) Figure 12(b) DTT+濃度(mM) Figure 13(a) p−NPP濃度(mM) Figure 13(b) Figure 14 補正書の写しく翻訳文)提出口 (特許法第184条の8)平成6年5月13日

Claims (37)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.a)図1、パネルA(配列番号:1)に記載のヌクレオチド配列を有する単 離cdc25ADNA、 b)図1、パネルB(配列番号:3)に記載のヌクレオチド配列を有する単籠c dc25BDNA、 c)図1、パネルAのcdc25ADNAの全体又はその一部、あるいはそれら の相補配列全体又はその一部とハイブリッド形成する核酸配列を有する同等cd c25遺伝子、d)図1、パネルBのcdc25BDNAの全体又はその一部、 あるいはそれらの相補配列全体又はその一部とハイブリッド形成する核酸配列を 有する同等cdc25遺伝子、e)高度に保存された領域とハイブリッド形成す る核酸配列を有する同等cdc25遺伝子(配列番号:9)から成る群より選ば れるcdc25ホスファターゼをコードする単離DNA。
  2. 2.哺乳類起源である、請求の範囲1に記載の単離DNA。
  3. 3.ヒト起源である、請求の範囲2に記載の単離DNA。
  4. 4.a)cdc25A遺伝子によりコードされる組み換えcdc25タンパク質 、 b)cdc25B遺伝子によりコードされる組み換えcdc25タンパク質、 c)cdc25A遺伝子の全体又は一部とハイブリッド形成する核酸配列を有す る同等cdc遺伝子によりコードされる組み換えcdc25タンパク質、 d)cdc25B遺伝子の全体又は一部とハイブリッド形成する核酸配列を有す る同等cdc遺伝子によりコードされる組み換えcdc25タンパク質、 e)高度に保存された領域とハイブリッド形成する核酸配列(配列番号:9)を 有する同等cdc遺伝子によりコードされる組み換えcdc25タンパク質から 成る群より選ばれる組み換えcdc25タンパク質。
  5. 5.タンパク質が融合タンパク質cdc25−グルタチオン−S−トランスフェ ラーゼである、請求の範囲4に記載の組み換えcdc25タンパク質。
  6. 6.ヒト起源である、請求の範囲4に記載の組み換えcdc25タンパク質。
  7. 7.精製cdc25Aタンパク質。
  8. 8.哺乳類起源である、請求の範囲6に記載の精製cdc25Aタンパク質。
  9. 9.図1、パネルAのアミノ酸配列を有する、請求の範囲7に記載の精製cdc 25Aタンパク質。
  10. 10.精製cdc25Bタンパク質。
  11. 11.哺乳類起源である、請求の範囲9に記載の精製cdc25Bタンパク質。
  12. 12.図1、パネルBのアミノ酸配列を有する、請求の範囲10に記載の精製c dc25Bタンパク質。
  13. 13.cdc25Aタンパク質に特異的に結合する抗体。
  14. 14.cdc25Bタンパク質に特異的に結合する抗体。
  15. 15.a)ヒト起源のDNAライブラリを準備し、b)それぞれが2つの既知の cdc25遺伝子に関して共通のアミノ酸領域に対応する少なくとも2つの縮重 オリゴヌクレオチドプライマーを用いてcDNAライブラリを精査し、プライマ ーとハイブリッド形成するcDNAを増幅し、それによりプライマーにハイブリ ッド形成する増幅cDNAを生産し、 c)(b)で生産された増幅cDNAをクローニングし、それにより増幅−誘導 クローンを生産し、 d)(c)で生産された増幅−誘導クローンを用いてヒトcDNAライブラリを スクリーニングし、それにより増幅−誘導クローンとハイブリッド形成するcD NAを含むクローンを同定する段階を含む、ヒト起源のcdc25遺伝子の同定 法。
  16. 16.(b)の縮重オリゴヌクレオチドプライマーがそれぞれドロソフィラメラ ノガステルstring及びS.セレビシアエmih1の共通のアミノ酸領域に 対応する、請求の範囲15に記載の方法。
  17. 17.a)真核生物起源のcDNAフラグメントのライブラリを準備し、 b)(a)で準備したライブラリを、cdc25ADNA挿入片を含むクローン を用い、cdc25ADNA挿入片のライブラリのcDNAフラグメントとのハ イブリッド形成に適した条件下でスクリーニングし、 c)段階(b)でcdc25A挿入片とハイブリッド形成するcDNAフラグメ ントを同定する段階を含む、真核生物起源のcdc25遺伝子の同定法。
  18. 18.真核生物が哺乳類である、請求の範囲17に記載の方法。
  19. 19.cdc25ホスファターゼとサイクリンBの複合化を阻害する薬物を細胞 中に導入することを含む、細胞においてcdc25ホスファターゼの活性化を阻 害する方法。
  20. 20.cdc25ホスファターゼがヒト起源である、請求の範囲19に記載の方 法。
  21. 21.cdc25ホスファターゼがcdc25Aホスファターゼ又はcdc25 Bホスファターゼである、請求の範囲20に記載の方法。
  22. 22.薬物が、 a)cdc25ホスファターゼをコードするDNAと結合するオリゴヌクレオチ ド、 b)cdc25ホスファターゼと特異的に結合する抗体、c)cdc25ホスフ ァターゼと結合するペプチド又は小有機化合物、 d)cdc25及びサイクリンBの結合が阻害されるような方法でサイクリンB と結合するペプチド又は小有機化合物、e)サイクリンBの推定cdc25活性 化ドメインを阻害するペプチド又は小有機化合物、 f)サイクリンBを分解する薬剤、及びg)cdc25ホスファターゼを分解す る薬剤から成る群より選ばれる、請求の範囲20に記載の方法。
  23. 23.cdc25ホスファターゼによるcdc2キナーゼの活性化を阻害する薬 物を細胞中に導入することを含む、真核細胞におけるcdc2キナーゼの活性化 を阻害する方法。
  24. 24.cdc25ホスファターゼがヒト起源である、請求の範囲23に記載の方 法。
  25. 25.cdc25ホスファターゼがcdc25Aホスファターゼ又はcdc25 Bホスファターゼである、請求の範囲24に記載の方法。
  26. 26.薬物が、 a)cdc25ホスファターゼをコードするDNAと結合するオリゴヌクレオチ ド、 b)cdc25ホスファターゼと特異的に結合する抗体、c)cdc25ホスフ ァターゼと結合するペプチド又は小有機化合物、 d)cdc25及びサイクリンBの結合が阻害されるような方法でサイクリンB と結合するペプチド又は小有機化合物、e)サイクリンBの推定cdc25活性 化ドメインを阻害するペプチド又は小有機化合物、 f)cdc25ホスファターゼの触媒活性を阻害するペプチド又は小有機化合物 、 g)サイタリンBを分解する薬剤、 h)cdc25ホスファターゼを分解する薬剤、及びi)cdc25遺伝子によ りコードされるmRNAと結合する薬剤から成る群より選ばれる、請求の範囲2 3に記載の方法。
  27. 27.cdc25ホスファターゼの触媒活性を阻害する薬剤を細胞中に導入する ことを含む、真核細胞におけるcdc2キナーゼの活性化を阻害する方法。
  28. 28.cdc25ホスファターゼの触媒活性を阻害する薬物を細胞中に導入する ことを含む、真核細胞における細胞分裂を阻害する方法。
  29. 29.a)1)評価するべき化合物、 2)cdc25、 3)cdc25チロシンホスファターゼ活性の基質を合わせ、b)(a)で形成 した組み合わせを、cdc25が(a)(2)の基質に作用するのに適した条件 下に保ち、c)(a)で形成した組み合わせ中に存在するcdc25が(a)( 3)の基質に作用する程度を、cdc25及び(a)(3)の基質を含む参照標 準に対して決定する段階を含み、(a)で形成した組み合わせ中に存在するcd c25が参照標準中に存在するcdc25より低い程度でcdc25チロシンホ スファターゼ活性の基質に作用する場合に、化合物がcdc25チロシンホスフ ァターゼ活性の阻害剤であることを特徴とする、cdc25チロシンホスファタ ーゼ活性の阻害剤である化合物の同定法。
  30. 30.cdc25チロシンホスファターゼ活性の基質が不活性cdc2/サイク リンである、請求の範囲29に記載の方法。
  31. 31.cdc25が融合タンパク質の成分であり、cdc25チロシンホスファ ターゼ活性の基質がp−ニトロフェニルホスフェートである、請求の範囲29に 記載の方法。
  32. 32.cdc25がcdc25A、cdc25B及びcdc25Cから成る群よ り選ばれる、請求の範囲29に記載の方法。
  33. 33.a)1)cdc25融合タンパク質、2)cdc25のチロシンホスファ ターゼ活性の基質、及び3)真核細胞の後期G2からM相への転移を阻害する能 力に関して評価するべき化合物を合わせ、それにより組み合わせを形成し、b) (a)で形成した組み合わせをcdc25が(a)(2)の基質に作用するのに 適した条件下に保ち、c)(a)で形成した組み合わせ中に存在するcdc25 が(a)(2)の基質に作用する程度を、cdc25及び(a)(2)の基質を 含む適した参照標準に対して決定する段階を含み、(a)で形成した組み合わせ 中に存在するcdc25が参照標準中に存在するcdc25より低い程度で(a )(2)の基質に作用する場合に、化合物が阻害剤であることを特徴とする、真 核細胞の後期G2からM相への転移の阻害剤である化合物の同定法。
  34. 34.cdc25がcdc25A、cdc25B及びcdc25Cから成る群よ り選ばれる、請求の範囲32に記載の方法。
  35. 35.cdc25融合タンパク質がcdc25−グルタチオン−S−トランスフ ェラーゼである、請求の範囲34に記載の方法。
  36. 36.融合タンパク質がグルタチオン−S−トランスフェラーゼ/cdc25チ ロシンホスファターゼ融合タンパク質であり、cdc25のチロシンホスファタ ーゼ活性の基質がp−ニトロフェニルホスフェートである、請求の範囲35に記 載の方法。
  37. 37.a)1)cdc25チロシンホスファターゼを含む融合タンパク質、 2)cdc25チロシンホスファターゼ基質、及び3)cdc25チロシンホス ファターゼ活性の阻害剤の可能性のある薬剤を合わせ、それにより組み合わせを 形成し、b)(a)で形成した組み合わせを、cdc25チロシンホスファター ゼがcdc25チロシンホスファターゼ基質に作用するのに適した条件下に保ち 、 c)(a)(1)の融合タンパク質中のcdc25チロシンホスファターゼが( a)で形成した組み合わせ中のcdc25チロシンホスファターゼ基質に作用す る程度を決定し、d)(c)の結果を、(a)(3)のcdc25チロシンホス ファターゼ活性の阻害剤の可能性のある薬剤の不在下で(a)(1)の融合タン パク質中のcdc25チロシンホスファターゼが(a)(2)のcdc25チロ シンホスファターゼ基質に作用する程度と比較する段階を含み、阻害剤の可能性 のある薬剤の存在下でcdc25チロシンホスファターゼがcdc25チロシン ホスファターゼ基質に作用する程度が阻害剤の可能性のある薬剤の不在下でcd c25チロシンホスファターゼがcdc25チロシンホスファターゼ基質に作用 する程度より低い場合に、薬剤が阻害剤であることを特徴とする、真核細胞の有 糸分裂の阻害剤を同定する方法。
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