JPH09505741A - Single-chain form of glycoprotein hormone quartet - Google Patents

Single-chain form of glycoprotein hormone quartet

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JPH09505741A JP8507375A JP50737596A JPH09505741A JP H09505741 A JPH09505741 A JP H09505741A JP 8507375 A JP8507375 A JP 8507375A JP 50737596 A JP50737596 A JP 50737596A JP H09505741 A JPH09505741 A JP H09505741A
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Abstract

(57)【要約】 少なくともいくつかのメンバーがほとんどの脊椎動物において認められる、糖タンパク質ホルモンカルテットの一本鎖形態が、開示されている。これらの一本鎖形態の1つの実施態様では、野生型ヘテロダイマーあるいはそれらの変異体のαサブユニットおよびβサブユニットが、必要に応じてリンカー部分を介して、共有結合で連結される。これらのホルモンについてのレセプターに対して標的づけられるリンカー部分内に薬剤が含まれ得る。一本鎖形態のいくつかは、糖タンパク質ホルモン活性のアゴニストであり、そして他はアンタゴニストである。本発明の一本鎖化合物の別の実施態様は、糖タンパク質ホルモンの2つのβサブユニットを含み、そのβサブユニットは同じかあるいは異なる。これらの「2-β」形態は、糖タンパク質ホルモン活性のアンタゴニストである。   (57) [Summary] Disclosed are single-chain forms of the glycoprotein hormone quartet, at least some members of which are found in most vertebrates. In one embodiment of these single chain forms, the α and β subunits of the wild-type heterodimer or variant thereof are covalently linked, optionally via a linker moiety. Drugs can be included in the linker moiety targeted to the receptors for these hormones. Some of the single chain forms are agonists of glycoprotein hormone activity, and others are antagonists. Another embodiment of the single chain compound of the present invention comprises two β subunits of a glycoprotein hormone, the β subunits being the same or different. These “2-β” forms are antagonists of glycoprotein hormone activity.

Description

【発明の詳細な説明】 糖タンパク質ホルモンカルテットの一本鎖形態政府援助の記述 本発明は、国立衛生研究所より奨励金を得て、NIH契約番号NO1-HD-9-2922で政 府援助の下でなされた。政府は本発明に一部権利を有する。技術分野 本発明は、タンパク質工学および天然にヘテロダイマーとして存在する糖タン パク質ホルモンの分野に関する。特に、本発明は、絨毛性性腺刺激ホルモン(CG )、甲状腺刺激ホルモン(TSK)、黄体形成ホルモン(LH)、および卵胞刺激ホ ルモン(FSH)の一本鎖形態に関する。背景技術 ヒトにおける、重要な4つの糖タンパク質ホルモンヘテロダイマー(LH、FSH 、TSH、およびCG)は、同じαサブユニットと異なるβサブユニットとを有する 。これらのホルモンのうち3つは、事実上他の全ての脊椎動物種にも存在し、CG は、今までには、霊長類およびウマ胎盤および尿にしか認められていない。 1990年9月7日に公開され、本明細書に参考として援用されているPCT出願第WO9 0/09800号は、これらのホルモンの多くの改変形態を記載している。重要な1つ の改変は、ヒト絨毛性性腺刺激ホルモンあるいはその変異体のカルボキシ末端ペ プチドによる、βサブユニットのC末端伸長である。これらのホルモンのその他 の変異タンパク質もまた記載されている。CTPの関連位置は、ヒト絨毛性性腺刺 激ホルモンβサブユニットの112-118位の任意の位置から145位までである。PCT 出願は、CTPがクリアランス特性を変える能力が破壊されないような、保存アミ ノ酸置換により得られたCTP伸長の変異体を記載している。さらに、本明細書に 参考として援用されている、1993年4月20日に出願された米国出願第08/049,869 号は、C末端以外の位置でのCTPの伸長あるいは挿入による、これらのホルモン の変異、および112-118位から145位にわたる配列より短いCTPフラグメントを記 載している。 FSHのCTP伸長βサブユニットもまた、本明細書に出願者による2つの報文に記 載されている:LaPolt,P.S.ら、Endocrinology(1992)131:2514-2520およびFa res,F.A.ら;Proc Natl Acad Sci USA(1992)89:4304-4308。これらの両報文は 、本明細書に参考として援用されている。 ヒト絨毛性性腺刺激ホルモンのヘテロダイマー形態の結晶構造は、ほぼ同時期 の論文中に公開され;1つは、Lapthorn,A.J.ら、Nature(1994)369:455-461 であり、もう一方は、Wu,H.ら、Structure(1994)2:545-558である。これらの 論文の結果は、Patel,D.J.Nature(1994)369:438-439に要約されている。 ヘテロダイマーの良好な一本鎖形態の調製例の少なくとも1つが公知である。 天然に存在する甘味タンパク質であるモネリンは、ヘテロダイマー形態でセレン ディピティベリーから単離された。ヘテロダイマーの結晶構造についての調査は 、ヘテロダイマー形態の空間特性を維持して、B鎖のC末端が、A鎖のN末端にリ ンカーを介して連結され得ることと一致した。このような連結は、甘味タンパク 質としての使用のために、それが高温において安定な形態でこの分子を提供する のに好都合であるという理由から、有益である。米国特許第5,264,558号に記載 されているように、これは一本鎖形態を調製することによってうまく達成され、 よって、熱変性が妨げられた。 1991年11月14日に公開されたPCT出願第WO91/16922号は、多くのキメラおよび 改変形態のヘテロダイマー糖タンパク質ホルモンを記載している。概して、この 開示は、それぞれに種々のαあるいはβ鎖部分を含有するαサブユニットあるい はβサブユニットのキメラを重点的に取り扱っている。この出願に単に掲載され ているだけで他には特に記載されていない1つの構築物は、ヒト絨毛性性腺刺激 ホルモンのβ鎖の実質的に全体をαサブユニットプレタンパク質(すなわち、こ のサブユニットの分泌シグナル配列を含有する)に容易に融合する。β鎖とα鎖 と間に介在するシグナル配列の存在は、本明細書に定義および記載されているよ うなリンカー部分として作用しないので、この構築物は本発明の範囲外である。 通常のヘテロダイマー糖タンパク質ホルモンは、上記の種々のCTP伸長および 挿入を含む一本鎖形態を包含する、一本鎖形態のときに、それらの特性を保持す ることが認められた。発明の開示 本発明は、糖タンパク質ホルモンの一本鎖形態を提供する。このホルモンの少 なくともいくつかは、ほとんどの脊椎動物種において認められている。本発明の 一本鎖形態は、グリコシル化、部分グリコシル化、あるいは非グリコシル化のい ずれかであり得、天然の糖タンパク質ホルモンあるいはその変異体に存在するα 鎖およびβ鎖(あるいはαとα、あるいはβとβ)は、必要に応じてリンカー部 分を介して連結され得る。特に好ましいリンカー部分は、完全なユニットあるい はそれらの部分のみで、カルボキシ末端ペプチド(carboxy terminal peptide; CTP)ユニットを含む。得られた一本鎖ホルモンは、非改変ヘテロダイマー形態 の活性を保持するか、あるいはこの活性のアンタゴニストである。 従って、1つの局面では、本発明は、該ホルモンの1つβサブユニットのアミ ノ酸配列に、必要に応じてリンカー部分を介して、共有結合で連結された糖タン パク質ホルモンに共通なαサブユニットのアミノ酸配列、あるいは、それらアミ ノ酸配列の変異体(ここで、変異体は、本明細書に定義されている)を含有する 、グリコシル化あるいは非グリコシル化タンパク質に向けられている。 別の局面では、本発明は、該ホルモンの1つのβサブユニットのアミノ酸配列 に、必要に応じてリンカー部分を介して、共有結合で連結された糖タンパク質ホ ルモンカルテット(4つ組み)のメンバーのβサブユニットのアミノ酸配列、あ るいは、それらアミノ酸配列の変異体(ここで、変異体は、本明細書に定義され ている)を含有する、グリコシル化あるいは非グリコシル化タンパク質に向けら れている。 別の局面では、本発明は、他方のαサブユニットのアミノ酸配列に、必要に応 じてリンカー部分を介して、共有的に連結された糖タンパク質ホルモンカルテッ トのαサブユニットのアミノ酸配列、あるいは、それらアミノ酸配列の変異体( ここで、変異体は、本明細書に定義されている)を含有する、グリコシル化ある いは非グリコシル化タンパク質に向けられている。 さらに別の局面では、本発明は、有効性がホルモンカルテットの一本鎖形態に より予測される生物学的に重要なダイマーのグリコシル化あるいは非グリコシル 化一本鎖形態に向けられている。従って、本発明はまた、インターロイキン3お よび12(IL-3およびIL-12)、腫瘍壊死因子(TNF)、トランスフォーミング成長 因子(TGF)、およびインヒビンの一本鎖形態に向けられている。IL-3由来の一 方のサブユニットと、IL-12由来の他方のサブユニットとの一本鎖形態のような 、ハイブリッドインターロイキンもまた包含される。 その他の局面では、本発明は、本発明の一本鎖タンパク質を生産するための組 換え材料および方法、それらを含有する薬学的組成物、それらに特異的な抗体、 およびそれらの使用に、向けられている。図面の簡単な説明 図1は、CGβの第3エキソンとαサブユニットをコードする第2エキソンとを融 合する、SalI制限型DNAフラグメントの構築を示す。 図2は、ヒトCGβのアミノ酸配列および112-145位の番号付けを示す。 図3は、種々のFSHアナログによる、FSHレセプターの競合結合アッセイの結果 を示す。 図4は、種々のFSHアナログに対するFSHレセプターに関するシグナル変換アッ セイの結果を示す。発明を実施するための形態 ヒトの4つの「糖タンパク質」ホルモンは、ヒト絨毛性性腺刺激ホルモン(hC G)、卵胞刺激ホルモン(FSH)、黄体形成ホルモン(LH)、および甲状腺刺激ホ ルモン(TSH)を含むファミリーを提供する。本明細書で使用されているように 、「糖タンパク質ホルモン」は、ヒトおよびその他の脊椎動物において認められ るこのファミリーのメンバーのことである。これらのホルモンは全て、特定の種 について、グループ中のアミノ酸配列が同じであるαサブユニット、およびファ ミリーのメンバーに従って異なるβサブユニットから構成されたヘテロダイマー である。従って、通常これらの糖タンパク質ホルモンは、互いに会合されている が共有結合していないαサブユニットおよびβサブユニットから構成されたヘテ ロダイマーとして存在する。ほとんどの脊椎動物は、FSH、TSH、およびLHを産生 し、絨毛性性腺刺激ホルモンは、ヒトを含む霊長類およびウマにのみ認められる 。ウマ由来のCGの特定の形態は、妊馬血清糖タンパク質(PMSG)と呼ばれる。 従って、このホルモン「カルテット(4つ組み)」は、各々のαサブユニット およびβサブユニットが異なる遺伝子にコードされ、宿主によって別々に合成さ れる、ヘテロダイマーから構成される。次に、宿主が、個別に合成されたサブユ ニットを、非共有結合的に連結されたヘテロダイマー複合体に組み立てる。この ようにして、このホルモンカルテットのヘテロダイマーは、一つの遺伝子から合 成され(この場合には介在「プロ(pro)」配列による)、サブユニットがジス ルフィド結合により共有結合カップリングされている、インスリンのようなヘテ ロダイマーとは異なる。このホルモンカルテットはさらに、異なる位置から組み 立てられているがジスルフィド結合によって共有結合されている、免疫グロブリ ンとも区別される。しかし他方で、植物タンパク質であるモネリンは、A鎖およ びB鎖間の非共有結合的相互作用によって、一緒になって保持されている。現時 点では、2つの鎖が別々の遺伝子上にコードされるかどうかは知られていない。 従って、種々の要因が、同じかあるいは異なるサブユニットから形成されたダ イマーである生物学的に活性な化合物の作用の決定に影響する。サブユニットは 、共有結合あるいは非共有結合で連結され得、同じかあるいは異なる遺伝子によ って合成され得、そして前駆形態で、ダイマーの2つのメンバーを連結する「プ ロ」配列を含有し得るかあるいは含有し得ない。本明細書中の糖タンパク質ホル モンカルテットの一本鎖形態によって得られる結果に基づくと、生物学的に活性 なダイマーであるインターロイキン-12およびインターロイキン-3(IL-12および IL-3)、インヒビン、腫瘍壊死因子(TNF)、ならびにトランスフォーミング成 長因子(TGF)の一本鎖形態もまた、生物学的に活性であることが明白である。 ヘテロダイマーあるいはホモダイマーの一本鎖形態は、それらのダイマー形態 よりも多くの利点を有する。最初に、それらは一般的により安定である。特にLH は、非安定性および短い半減期に注目される。第二は、1つの遺伝子のみが、転 写、翻訳、およびプロセスされればよいことから、組換え生産の問題が減少され る。このことは、特に細菌での発現に特に重要である。第三に、無論のこと、そ れらは代替形態を提供し、活性レベルおよびインビボにおける半減期を微妙に調 整し得る。最後に、一本鎖形態は、ダイマーの活性を有する切断形態を同定する ための独特の出発物質である。サブユニット間の連結により、タンパク質の全折 り畳みを混乱させずにタンパク質を設計的に生産し得る。カルテットのメンバーの特徴 hCGのβサブユニットは実質的にその他のβサブユニットより大きく、このサ ブユニットは、C末端に約34の付加アミノ酸(本明細書ではカルボキシ末端部分 (carboxy terminal portion;CTP)と呼ばれる)を含み、そしてこれがO-結合 部位でグリコシル化されるとき、この伸長のために、その他の性腺刺激ホルモン に比較して、hCGの血清半減期が比較的長いと考えられている(Matzuk,M.ら、E ndocrinol (1989)126:376)。天然ホルモンでは、このCTP伸長は、4つのムチ ン様O-結合オリゴ糖を含有する。 本発明の1つの実施態様では、糖タンパク質ホルモンのα鎖およびβ鎖がカッ プリングされて、α鎖およびβ鎖が、必要に応じてリンカー部分を介して、共有 結合で連結されている一本鎖のタンパク質性物質になる。リンカー部分は、さら なるアミノ酸配列を含み得、特に本明細書に記載されているCTPユニットが、リ ンカーに有利に含まれ得る。さらに、リンカーは、ホルモンのレセプターに標的 づけされ得るペプチドあるいは非ペプチド薬剤を含み得る。 2つのペプチド鎖をペプチド結合を介して単にカップリングさせることにより 達成される頭−尾(head-to-tail)配置に加えて、α鎖およびβ鎖は、頭−頭( head-to-head)あるいは尾−尾(tail-to-tail)で連結され得る。頭−頭および 尾−尾のカップリングは、リンカー部分を介して2つのカルボキシル基あるいは 2つのアミノ基を結合する、標準的な方法を用いる合成化学を包含する。例えば 、標準的な活性化方法によって、2つのアミノ基は、無水物を介して、あるいは 任意のジカルボン酸誘導体を介して連結され得;2つのカルボキシル基は、ジア ミンあるいはジオールを介して連結され得る。しかし、最も好ましい形態は、頭 −尾配置であり、ここでは、標準的なペプチド結合で十分であり、そして一本鎖 化合物は、組換えによる融合タンパク質として、あるいは、1つの鎖におけるま たは好ましくは配列全体の個々の部分を連結する合成ペプチド法によって、調製 され得る。無論のこと、所望であれば、ペプチドあるいは非ペプチドリンカー部 分がこの場合においても使用され得るが、これは必要とされるわけではなく、一 本鎖タンパク質の組換え産生の利点は、この生産方法を可能にする実施態様が、 最も好ましいアプローチを包含することを示唆する。 頭−尾配置が使用されるとき、リンカーは、付加ペプチド配列から本質的にな り得る。ヘテロダイマーによる場合と同様に、2つのβ鎖は、以下にさらに記載 するように、CTPユニットを介して連結され得る。従って、本発明の可能な実施 態様は、左にN末端を有した、α-FSHβ、βFSH-α、α-βLH、α-CTP-FSHβ、 βLH-CTP-α、CTP-βLH-CTP-αなどを包含する。 ヘテロダイマー性腺刺激ホルモンあるいは糖タンパク質カルテットの一本鎖形 態はまた、実施態様のさらなる重要なセットに関し、この実施態様では、αサブ ユニットとβサブユニットとをカップリングするのではなく、2つのβサブユニ ットあるいは2つのαサブユニットが一本鎖化合物を形成するようにともにカッ プリングされ得る。ヘテロダイマーによる場合と同様に、結合は、頭−頭、頭− 尾、あるいは尾−尾であり得る。 「2-β」一本鎖縦並びペプチドは、ヘテロダイマー糖タンパク質ホルモンに よって通常活性化されるレセプターに対するアンタゴニストとして有用である。 βサブユニットはレセプター特異性を与えるが、αサブユニットはシグナル変換 に大きく寄与すると考えられ、そしてαサブユニットおよびβサブユニットは同 様のコンフォメーションを有するので、一本鎖化合物はレセプターに特異的に結 合し得るべきであり、そのためには、少なくとも1つのβ鎖がレセプターを活性 化することなく存在する。 「2-β」一本鎖縦並びペプチドのアンタゴニスト活性は、ヘテロダイマーの 結晶構造に一部基づく。α鎖およびβ鎖は同じシスチンノット配置を有すること 、および2つの鎖のいくつかの折り畳みパターンは類似することが注目される。 本発明の「2-β」一本鎖化合物は、同じβサブユニットの縦並びコピー(す なわちFSHβ-FSHβ;HCGβ-HCGβ;TSHβ-TSHβ;あるいはLHβ-LHβ)を含有す るように設計され得るか、あるいは、HCGβ-FSHβ;FSHβ-LHβ;LHβ-TSHβな どのようなキメラ一本鎖化合物が使用され得る。このような可能な組合せは総計 で12個存在する。さらに、HCGβサブユニットのカルボキシル末端ペプチド(CTP )は、2つのβ鎖間に存在するときには、一本鎖化合物のコンフォメーションを 改良する。これは、HCGβが上流部分であるとき自動的に生ずる。しかし、その 他の例では、本明細書に記載のように、上流として関与するもののカルボキシ ル末端に、CTPサブユニットを使用するのが有利である。このような2つのCTPユ ニットもまた本発明の範囲内である。従って、好ましい実施態様は、FSHβ-CTP- FSHβ;FSHβ-CTP-CTP-FSHβ;LHβ-CTP-LHβ;LHβ-CTP-CTP-FSHβなどを包含す る。 同様の記載が「2α」一本鎖化合物に対して適用され、無論のこと、α変異体 に関する以外のキメラペアーは含まれない。種々のリンカー(好ましくはCTPベ ース)およびCTP伸長もまた含まれる。 以下の定義は、分子の一本鎖形態の記述に役立ち得る。 本明細書で使用されているように、αサブユニット、およびFSH、LH、TSH、お よびCGβサブユニット、ならびにヘテロダイマー形態は、一般的に従来からの定 義を有し、示されるグリコシル化パターンに係わらず、本質的に当該分野で公知 のアミノ酸配列を有するタンパク質、あるいはそれらの対立遺伝子変異体のこと である。 これらのペプチドの「天然」形態は、関連の脊椎動物組織から単離されたアミ ノ酸配列を有し、それ自身が既知配列あるいはそれらの対立遺伝子変異体を有す るペプチドである。 これらのタンパク質の「変異体」形態は、例えば、部位特異変異誘発あるいは その他の組換え操作によって生産された、天然タンパク質のアミノ酸配列中の意 図的な改変を有するタンパク質あるいは合成的に調製されたタンパク質のことで ある。 これらの改変は、欠失、挿入および置換を含む、1-10個、好ましくは1-8個、 より好ましくは1-5個のアミノ酸変化、最も好ましくは下記に定義されているよ うな保存アミノ酸置換からなる。得られた変異体は、天然ホルモンの対応活性に 影響する活性を保持する、すなわち、天然ホルモンの生物学的活性を直接保持し なければならないか、あるいは概して天然ホルモンのレセプターに結合し得るが シグナル変換に影響する能力を欠くことにより、アンタゴニストとして作用しな ければならない。例えば、αサブユニットの52位のグリコシル化部位が、アミノ 酸置換により除去され、それによりその部位での全グリコシル化が阻まれるとき 、この改変αサブユニットを有するヘテロダイマーであるホルモンは、一般的に ア ゴニストであり、レセプターに結合して、天然ホルモンが結合するのを競合によ り阻み得る。(他方で、78位のαサブユニットのグリコシル化部位は、ホルモン 活性にはさほど影響しないようである。)アミノ酸配列中のその他の改変もまた 、変異体についてアゴニストではなくアンタゴニスト活性を生じ得る。 好ましい変異体の1つのセットは、αあるいはβサブユニットのいずれかまた はその両方のグリコシル化部位が改変された変異体である。αサブユニットは2 つのグリコシル化部位を含み、1つは52位、もう一方は78位であり、活性に対す るこれらの部位の改変の効果がちょうど記載されている。同様に、一般的にβサ ブユニットは2つのN-結合グリコシル化部位を含み(β鎖の特性によっていくら か変動する位置で)、同様の改変がこれらの部位でなされ得る。hCGのCTP伸長は 4つのO-結合グリコシル化部位を含み、セリン残基での保存変異(例えば、セリ ンからアラニンへの転換)は、これらの部位を破壊する。O-結合グリコシル化部 位の破壊は、アゴニスト(against)活性からアンタゴニスト活性への転換に影 響し得る。 最後に、N-結合あるいはO-結合グルコシル化部位に近接しているアミノ酸配列 での変異は、得られる分子上に存在するグリコシル化特性に影響し、さらに活性 を変化させる。 アミノ酸配列中の改変はまた、挿入および欠失の両方を包含する。従って、ホ ルモンの切断形態、例えば、C末端で、85-92位のいくつかあるいは全部のアミ ノ酸が欠失しているαサブユニットの変異体は、変異体に包含される。さらに、 1-10アミノ酸がN末端から欠失されたαサブユニットが包含される。本明細書に 記載されているホルモンカルテットのいくつかの有用な変異体は、1993年1月5日 に発行された米国特許第5,177,193号に記載されており、これは本明細書に参考 として援用されている。その特許に示されているように、グリコシル化パターン は、関連部位の破壊、あるいは代替的に、タンパク質が生産される宿主の選択に よって、改変され得る。 上記に説明されているように、一本鎖形態は、種々の設計変異タンパク質につ いての好都合な出発物質である。このような変異タンパク質は、改変あるいは除 去される非重要(non-critical)領域を有する変異タンパク質を包含する。この ような欠失および改変は完全なループを含み得、10個より多いアミノ酸からなる 配列が欠失あるいは改変され得る。しかし、一本鎖分子は、少なくともレセプタ ー結合ドメインおよび/またはシグナル変換に関連する領域を保持しなければな らない。 本明細書に記載されているホルモンカルテットの変異体についての重要な文献 が存在し、この文献から、アゴニストおよびアンタゴニスト活性の両方を生じる 多くの可能な変異体が調製され得ることが、明白である。このような変異体は、 例えば、Chen,F.ら、Molec Endocrinol(1992)6:914-919; Yoo,J.ら、J Biol Chem (1993)268:13034-13042; Yoo,J.ら、J Biol Chem(1991)266:17741-17 743; Puett,D.ら、Glycoprotein Hormones,Lusbader,J.W.ら、EDS,Springer Verlag New York(1994)122-134; Kuetmann,H.T.ら、(同書)103-117頁; Er ickson,L.D.ら、Endocrinology(1990)126:2555-2560;およびBielinska,M.ら 、J Cell Biol(1990)111:330a(抄録1844)に開示されている。 上記に記載のように、有効なアンタゴニストを構築する1つの方法は、糖タン パク質カルテットの同じかあるいは異なるメンバーの2つのβサブユニットを含 む一本鎖分子を調製することである。これらの一本鎖形態の特に好ましい変異体 は、1つ以上のシステイン結合が、典型的には、結合に関与する1つあるいは両 方のシステインと中性アミノ酸とを置換することによって、欠失されるものを包 含する。欠失され得る特に好ましいシステイン結合は、26位と110位との間、お よび23位と72位との間の結合である。 さらに、ホルモンカルテットのβサブユニットは、キメラの両成分の生物学的 機能、あるいは、一般的には、改変された生物学的機能のホルモンを提供するよ うに、キメラ形態に構築され得ることが実証された。従って、FSHおよびLH/CGの 両活性を示すキメラ分子は、Moyle,Proc Natl Acad Sci(1991)88:760-764; M oyle,Nature(1994)368:251-255に記載のように構築され得る。これらの報文 に開示されているように、FSH-βの101-109位のアミノ酸とCG-βサブユニット中 の対応残基との置換により、hCGおよびFSHの両活性を有するアナログが得られる 。 βサブユニットのこれらのキメラ形態はまた、2つのβサブユニットをカップ リングさせて1つの分子にする、一本鎖化合物において使用され得る。 グリコシル化パターンが定性的および定量的に活性に対して意味深い影響を有 すると認識されているが、便宜上、用語 FSH、LH、TSKおよびCGβサブユニット は、「αサブユニット」に対してのように、そのペプチドに特徴的なアミノ酸配 列のことである。β鎖のみが言及されるときには、その用語は、例えば、FSHβ であり、ヘテロダイマーが言及されるときには、簡単な用語「FSH」が使用され る。グリコシル化パターンが、例えば、組換え発現宿主あるいはグリコシル化部 位での変異によっていかにして影響されるかということは、背景から明白である 。特定のグリコシル化パターンを有する糖タンパク質の形態が注目される。 本明細書で使用されているように、「ペプチド」および「タンパク質」は、そ れらの間の長さの区別は恣意的であるので、互換的に使用される。 本発明の一本鎖形態では、α鎖および/またはβ鎖は、非重要領域に挿入され たCTP伸長を含み得る。 αサブユニットおよびβサブユニットの「非重要」領域は、生物活性(アゴニ ストおよびアンタゴニスト活性を含む)に必要とされない分子領域である。一般 的には、これらの領域は結合部位、前駆体切断部位、および触媒部位から切り離 される。適切な折り畳みの誘導、レセプターへの結合、触媒活性などに対して重 要な領域は避けられるべきであり、同様に、タンパク質の三次元コンフォメーシ ョンを確保するために重要な領域は避けられるべきである。ダイマーの場合に重 要であるいくつかの領域は、一本鎖によって課されるコンフォメーション上の制 限がこれらの領域に対する必要性を取り除き得るので、一本鎖形態では非重要と なることは、注目されるべきである。非重要領域の確認は、候補領域の欠失ある いは改変、および、所望の活性についての適切なアッセイの遂行によって、容易 に完了される。改変が活性の損失を生じる領域は重要であり、改変が同じかある いは同様の活性(アンタゴニスト活性を含む)を生じる領域は非重要であると考 えられる。 「生物学的活性」によって、天然ホルモンの活性に対してアゴニストあるいは アンタゴニスト性である活性が意味されることが強調される。従って、アンタゴ ニストは、ホルモンの生理学的効果を直接提供し得ないが、特定の領域は、アン タゴニストとしての変異体の作用に対して重要である。 例えば、αサブユニットについては、33-59位がシグナル変換に必要であると 考えられ、そしてカルボキシ末端の20アミノ酸配列がシグナル変換/レセプター 結合に必要とされる。βサブユニットとの組立てに重要な残基は、少なくとも33 -58残基、特に37-40残基を有する。 非重要領域がN末端あるいはC末端に「近接する」場合、挿入は、末端の10ア ミノ酸以内の任意の位置にあり、好ましくは5アミノ酸以内、そして最も好まし くは末端それ自身にある。 一般的に、「近接する」は、対象位置の10アミノ酸以内、好ましくは5アミノ 酸以内、そして最も好ましくは対象位置それ自身である位置を示すために使用さ れる。従って、特定の変異体は、グリコシル化部位に「近接する」アミノ酸の置 換を含み得る。ここでの定義はこれに関連する。さらに、αサブユニットおよび βサブユニットは、それらのN末端あるいはC末端に「近接する」位置で、互い に連結され得る。 本明細書で使用されているように、「CTPユニット」とは、アミノ酸112-118位 からC末端の残基145位にまで、あるいはその部分にまで広がる、ヒト絨毛性性 腺刺激ホルモンβサブユニットのカルボキシ末端に認められるアミノ酸配列のこ とである。従って、各「完全」CTPユニットは、CTPのN末端に依存して、28-34 個のアミノ酸を含有する。112-145位の天然配列は図2に示されている。 「部分」CTPユニットによって、112-118位から145位までの間を含めて存在す るが、最も短い可能な「完全」CTPユニットから(すなわち、118位-145位から) 少なくとも1つのアミノ酸欠失されたアミノ酸配列が意味される。本発明に包含 される「部分」CTPユニットは、アゴニスト活性が所望される場合、好ましくは 、少なくとも1つのO-グリコシル化部位を含有する。ホルモンのいくつかの非グ リコシル化形態はアンタゴニストであり、このように有用である。そのCTPユニ ットは、121位(部位1)、127位(部位2)、132位(部位3)、および138位( 部位4)のセリン残基に、このような4つの部位を含む。本発明のアゴニストに 有用なCTPの部分形態は、天然CTP配列に見られる順序に整列された、1つ以上の このような部位を含有する。従って、本発明のアゴニストに用いられる「部分」 CTPユニットは、4つの全グリコシル化部位;部位1、2、および3;部位1、 2、 および4;部位1、3、および4;部位2、3、および4;あるいは単に部位1 および2;1および3;1および4;2および3;2および4;あるいは3およ び4を含有し得るか、または部位1、2、3、あるいは4の1つのみを含有し得 る。 「縦並びの」挿入部あるいは伸長部によって、挿入部または伸長部が少なくと も2つの「CTPユニット」を含有することが意味される。各CTPユニットは、完全 あるいはフラグメントであり得、天然あるいは変異体であり得る。縦並びの伸長 部あるいは挿入部中の全CTPユニットは、互いに同じであり得るかあるいは異な り得る。従って、例えば、縦並びの伸長部あるいは挿入部は、一般的に、部分- 完全;部分-部分;部分-完全-部分;完全-完全-部分などであり得、そこでは、 注目される部分あるいは完全CTPユニットの各々は、独立して、変異体あるいは 天然配列であり得る。 「リンカー部分」は、ヘテロダイマーのメンバーとして、他になければ同じα 鎖およびβ鎖によって示される活性、あるいはその活性をアゴニストからアンタ ゴニスト活性に転換する活性によって妨害されずに、α配列とβ配列とを接続す る部分である。活性レベルは理にかなった範囲内で変化し得るが、リンカーは、 実質的なアゴニストおよび実質的なアンタゴニストの両活性の一本鎖形態を損な わせるようには存在し得ない。一本鎖形態は、生産培地から回収されるとき一本 鎖形態に維持され、ヘテロダイマー、すなわちその化合物を形成する要素のホル モン活性に対して適切な活性を示さなければならない。変異体 ホルモンサブユニットおよびCTPユニットは、天然ホルモンあるいはCTP配列に 正確に対応し得るか、あるいは変異体であり得る。変異体の性質は上記で定義さ れている。このような変異体では、天然配列に含有されるアミノ酸の1-10個、好 ましくは1-8個、そして最も好ましくは1-5個が、その位置の天然アミノ酸と比較 して異なるアミノ酸によって置換されているか、あるいは、1-10個、より好まし くは1-8個、そして最も好ましくは1-5個のアミノ酸が単に欠失されているか、あ るいはこれらの組み合わせである。上記に示されているように、一本鎖形態の非 重要領域か、特に非重要「ループ」の存在を検出することを通して同定されると き、欠失あるいは置換によって改変されたアミノ酸の数は、関連の非重要領域中 のアミノ酸配列の長さに依存して、20あるいは30、または任意の数に増加され得 る。無論のこと、1つを超える非重要領域中の欠失あるいは置換により、影響を 及ぼされる一本鎖形態のさらに多くのアミノ酸を生じさせ、置換および欠失戦略 は組合せて使用され得る。このような置換あるいは欠失は累積的に行われても、 アゴニストあるいはアンタゴニスト活性は実質的には除去されない。天然アミノ 酸の保存アナログによる置換が好ましい。 「保存アナログ」は、従来の意味で、置換される残基が、置換がなされる残基 と同じ一般的なアミノ酸カテゴリーにあるアナログである。アミノ酸は、当該分 野で理解されているように、例えば、Dayhoff,M.ら、Atlas of Protein Sequen ces and Structure (1972)5:89-99によって、このようなグループに分類された 。一般的には、酸性アミノ酸は、1つのグループに帰属し、塩基性アミノ酸はも う1つのグループに、中性の親水性アミノ酸がもう1つのグループに、のように 帰属する。 より詳細には、アミノ酸残基は一般的に、以下のように4つの主要サブクラス に分類され得る: 酸性:残基は、生理的pHでのHイオンの損失によって負電荷を有し、そ の残基は、ペプチドが生理的pHでの水性媒体中に存在するとき、水溶液によって 引き付けられ、それが含有されるペプチドのコンフォメーション中の表面位置に 探しだされる。 塩基性:残基は、生理的pHでのHイオンとの会合によって正電荷を有し 、その残基は、ペプチドが生理的pHでの水性媒体中に存在するとき、水溶液によ って引き付けられ、それが含有されるペプチドのコンフォメーション中の表面位 置に探しだされる。 中性/非極性:残基は、生理的pHでは帯電されておらず、その残基は、 ペプチドが生理的pHでの水性媒体中に存在するとき、水溶液によって反発され、 それが含有されるペプチドのコンフォメーション中の内部位置に探しだされる。 これらの残基はまた本明細書では「疎水性」と呼ばれる。 中性/極性:残基は、生理的pHでは帯電されておらず、その残基は、ペ プチドが生理的pHでの水性媒体中に存在するとき、水溶液によって引き付けられ 、それが含有されるペプチドのコンフォメーション中の外側位置に探しだされる 。 無論のこと、個別の残基分子の統計学的収集では、いくつかの分子は帯電され ており、いくつかは帯電されておらず、大なり小なりの程度で、水性媒体の引き 付けあるいは反発が存在する。「帯電された」の定義に適するには、個別分子の 有意なパーセント(少なくとも約25%)が生理的pHで帯電されている。極性ある いは非極性としての分類に必要な引き付けあるいは反発の程度は任意であり、従 って、本発明によって特に意図されるアミノ酸は、いずれかに分類された。特に 命名されていないほとんどのアミノ酸は、既知作用に基づいて分類され得る。 アミノ酸残基は、環状あるいは非環状、および芳香族性あるいは非芳香族性の 、残基の側鎖置換基に関する自明の分類として、ならびに、大小について、さら にサブクラスに分類され得る。カルボキシルの炭素以外に、全部で4以下の炭素 原子を含有するとき、その残基は小さいと考えられる。小さい残基は無論のこと 、非芳香族性である。 天然に存在するタンパク質アミノ酸について、前記のスキームに従ったサブク ラス分類は、以下の通りである: 酸性:アスパラギン酸およびグルタミン酸; 塩基性/非環状:アルギニン、リジン; 塩基性/環状:ヒスチジン; 中性/極性/小:グリシン、セリン、システイン; 中性/非極性/小:アラニン; 中性/極性/大/非芳香族性:トレオニン、アスパラギン、グルタミン ; 中性/極性/大/芳香族性:チロシン; 中性/非極性/大/非芳香族性:バリン、イソロイシン、ロイシン、メ チオニン; 中性/非極性/大/芳香族性:フェニルアラニン、およびトリプトファ ン。 遺伝子コードされる二級アミノ酸プロリンは、専門的には中性/非極性/大/ 環状および非芳香族性のグループ内であるが、ペプチド鎖の二次コンフォメーシ ョンに対する既知効果による特別の例であり、従って、この定義されたグループ に包含される。 本発明の一本鎖タンパク質が組換え法で構築されるとき、それらは、遺伝子コ ードアミノ酸置換のみを含有するが、しかし、任意の部分が、標準法、例えば、 固相ペプチド合成法によって合成され、残りのタンパク質に、例えば、酵素的に 、連結されるときには、アミノイソブチル酸(Aib)、フェニルグリシン(Phg) などのような非遺伝子コードアミノ酸もまた、それらの類似結合対と置換され得 る。 これらの非コードアミノ酸はまた、例えば、β-アラニン(β-Ala)、あるい は、3-アミノプロピオン酸、4-アミノブチル酸のようなその他のωアミノ酸、サ ルコシン(Sar)、オルニチン(Orn)、シトルリン(Cit)、t-ブチルアラニン (t-BuA)、t-ブチルグリシン(t-BuG)、N-メチルイソロイシン(N-MeIle)、 およびシクロヘキシルアラニン(Cha)、ノルロイシン(Nle)、システイン酸( Cya)、2-ナフチルアラニン(2-Nal);1,2,3,4,-テトラヒドロイソキノリン-3- カルボン酸(Tic);メルカプトバレリン酸(Mvl);β-2-チエニルアラニン(T hi);およびメチオニンスルホキシド(MSO)を包含する。これらもまた都合よ く特定のカテゴリーに当てはまる。 上記の定義に基づくと、 Sarおよびβ-AlaおよびAibは、中性/非極性/小であり; t-BuA、t-BuG、N-MeIle、Nle、Mvl、およびChaは、中性/非極性/大/ 非芳香族性であり; Ornは、塩基性/非環状であり; Cyaは、酸性であり; Cit、アセチルLys、およびMSOは、中性/極性/大/非芳香族性であり ;そして、 Phg、Nal、Thi、およびTicは、中性/非極性/大/芳香族性である。 種々のωアミノ酸は、大きさによって、中性/非極性/小(β-Ala、すなわち 、3-アミノプロピオン酸、4-アミノブチル酸)あるいは大(その他全て)に分類 される。 従って、遺伝子にコードされるアミノ酸以外のアミノ酸置換もまた、本発明の 範囲内のペプチド化合物に包含され得、それらの構造に従って、この一般的なス キームに分類され得る。一本鎖ホルモンの好ましい実施態様 本発明の一本鎖ホルモンは、組換え方法によって、最も効率的および経済的に 生産される。従って、そのような形態のα鎖およびβ鎖、CTPユニット、および 遺伝子コードアミノ酸のみを含むその他のリンカー部分が好ましい。しかし、上 記のように、合成ペプチド法あるいはその他の有機合成法によって、一本鎖ホル モンの少なくとも部分を構築することは可能であり、それゆえに、非遺伝子コー ドアミノ酸を含む変異体もまた、本発明の範囲内である。 本発明の一本鎖ホルモンの最も好ましい実施態様では、βサブユニットのC末 端は、必要に応じてリンカーを介して、成熟αサブユニットのN末端に共有結合 で連結される。αサブユニットのC末端がβサブユニットのN末端に連結された 形態もまた有用であるが、その形態は、関連のレセプターのアンタゴニストある いはアゴニストとしてやや劣る活性を有し得る。連結は、1つのサブユニットの C末端アミノ酸が他方のN末端に、ペプチド結合を介して直接連結される直接ペ プチド連結であり得るが、しかし、多くの例においては、2つの末端間にリンカ ー部分を含むことが好ましい。多くの例では、リンカー部分は、2つの鎖間に少 なくとも1つのβターンを提供する。それゆえに、リンカー内のプロリン残基の 存在は、有利であり得る。 上記のように、いずれの場合もリンカーユニットを介して、α鎖のN末端がβ 鎖のN末端にカップリングされ得るか、あるいは、α鎖のC末端がβ鎖のC末端 にカップリングされ得、同様の組合せが、2つのαサブユニットあるいは2つの βサブユニットを含む一本鎖形態に包含される。 一本鎖形態を含むサブユニット末端間の連結の考察においては、1つ以上の末 端が、上記のような置換あるいは欠失によって改変され得ることが理解されるべ きてある。 2つのβサブユニットを含む一本鎖化合物の好ましい実施態様は、1つのユニ ットのC末端が、必要に応じてリンカー(好ましくはペプチドリンカー)を介し て、他方のN末端に連結される化合物である。上記のように、2つのβ鎖のN末 端間連結、あるいは2つのβ鎖のC末端間連結もまた可能であり、無論のこと、 この場合にはリンカーが必要である。 両一本鎖ヘテロダイマーの頭−頭、尾−尾、および頭−尾の配置、および一本 鎖2βサブユニット形態を記載してきたが、2つのサブユニット間の連結は、各 メンバーのN末端あるいはC末端のまさにその位置ではなく、それらに近接する 位置にもまた生じ得る。 実施態様の特に好ましい1つのセットでは、連結は頭−尾であり、そのリンカ ー部分は、1つ以上のCTPユニットおよび/またはそれらの変異体あるいは切断 形態を含む。このようなリンカー部分に使用されるCTPユニットの好ましい形態 は下記に記載されている。 さらに、リンカー部分は、共有結合により、好ましくは放出可能に、リンカー 部分に結合された薬剤を含み得る。薬剤のリンカー部分へのカップリング方法、 およびその放出を提供する方法は慣例的である。 リンカー部分でのそれらの存在に加えて、CTPならびにその変異体および切断 はまた、一本鎖ホルモンを構成するサブユニットの任意の非重要領域に含まれ得 る。これらの含有物の性質および位置は、本明細書に援用されている親出願(pa rent application)に詳細に記載されている。 CTPユニットは、リンカー部分中の好ましい含有物であるが、リンカーは、α サブユニットとβサブユニットとの間に適切な空間関係を提供する任意の適切な 共有結合物質であり得ることが理解される。従って、頭−尾配置には、リンカー は、一般的に、溶液中で適当な空間およびコンフォメーション(confirmation) を提供するために適切な親水性/疎水性比率を有する、任意数の、しかし典型的 には100個未満、より好ましくは50個未満のアミノ酸を含有するペプチドであり 得る。一般的に、リンカーは、周囲溶液中に存在して、αサブユニットおよびβ サブユニット、あるいは2つのβサブユニット間の相互作用の妨げにならないよ うに、結局は親水性である。リンカーは、典型的にはプロリン残基によって提供 されるβターンを含むことが好ましい。上記の正確な特性を有する、ペプチドリ ンカーを含む、任意の適切なポリマーが使用され得る。 本発明の範囲内に包含されない1つの特定のリンカー部分は、下流サブユニッ トのすぐ上流にシグナルペプチドを含むリンカー部分である。 本発明の一本鎖ホルモンの特に好ましい実施態様は、下記を包含する: サブユニットのヒト形態もまた特に好ましい。上記の構築物では、「CTP」は、 下記の章にさらに説明するように、CTPあるいはその変異体または切断型のこと である。CTPユニットの好ましい実施態様 本発明のCTPユニットに使用される記号は、以下の通りである:完全CTPユニッ トの部分については、部分に含まれる位置は、本願の図2に記されている番号に よって示される。置換が存在するときは、置換されたアミノ酸は、その位置を示 す上付き記号と共に示される。従って、例えば、CTP(120-143)は、120位から1 43位に及ぶCTP部分を表し、CTP(120-130;136-143)は、天然配列の118位-119 位、131位-135位、および144位-145位を欠く融合配列を表す。CTP(Arg122)は 、位置122のリジンがアルギニンによって置換された変異体を示し、CTP(Ile134 )は、位置134がイソロイシンで置換された変異体を示す。CTP(Val128Val143) は、2つの置換がなされており、1つは128位のロイシンであり、もう1つは142 位のイソロイシンでなされた変異体を表す。CTP(120-143;Ile128Ala130)は、 2つの示されている置換がなされたCTPユニットの関連した部分を表す。 さらに、CTP変異体の好ましいものは、1つ以上のO-結合グリコシル化部位が 改変あるいは欠失されたものである。グリコシル化を阻むために部位を変異する 特に好ましい方法は、これらの部位のセリン残基のアラニン残基への置換である 。 以下の式のCTPユニットが特に好ましい: αおよびβサブユニットの好ましい実施態様 無論のこと、一本鎖形態でのαおよびβサブユニットの天然形態は、好ましい 実施態様内である。しかし、特定の変異体もまた好ましい。 特に、52位のN-結合グリコシル化部位が、この部位あるいはその近接でのアミ ノ酸置換によって除去あるいは改変されているαサブユニットの変異体が、アン タゴニスト活性に好ましい。78位のグリコシル化部位での同様の改変もまた好ま しい。85-92位での1つ以上のアミノ酸欠失もまた、αサブユニットを含むホル モン活性の性質に影響し、これらの位置でのアミノ酸置換あるいは欠失もまた、 好ましい実施態様である。 同様に、β鎖中のN-結合グリコシル化部位は、グリコシル化を排除するように 好都合に改変され得、従って、β鎖のアゴニストあるいはアンタゴニスト活性に 影響し得る。CTPが、CGにおけるように天然に、あるいはリンカーとして存在さ せることによって存在するとき、この部分のO-結合グリコシル化部位もまた改変 され得る。 改変あるいは欠失したグリコシル化部位を含む特定の変異体は、Yoo,J.ら、J Biol Chem (1993)268:13034-13042; Yoo,J.ら、J Biol Chem(1991)266:177 41-17743;およびBielinska,M.ら、J Cell Biol(1990)111:330a(全て上記に 記載)、およびMatzuk,M.M.ら、J Biol Chem(1989)264:2409-2414; Keene,J .L.ら、J Biol Chem(1989)264:4769-4775; およびKeene,J,L,ら、Mol Endocr inol (1989)3:2011-2017に記載されている。 グリコシル化部位それ自身のみが直接改変され得るばかりではなく、これらの 部位の近接位置もまた、変異体のグリコシル化状態が影響を受けるように優位に 改変される。αサブユニットについては、例えば、50位-60位間のアミノ酸が置 換されることが好ましく(保存および非保存の両置換を含む)、特に、Asn52で のグリコシル化部位に近接するという理由から、51位、53位、および55位での置 換が好ましい。 91位のリジンがメチオニンあるいはグルタミン酸に転換されたαサブユニット の変異体もまた好ましい。 変異体は個別サブユニットのバリエーションについて上記で考察してきたが、 ダイマーの一本鎖形態が、改変に好機を提供することが想起される。特に、ダイ マーの折り畳みに重要な領域は、一本鎖分子の正確なコンフォメーションに重要 ではあり得ず、これらの領域は、ダイマー形態の個別メンバーの観点からは上記 に記載されていないが、一本鎖形態のバリエーションを可能にする。さらに、一 本鎖形態は、改変および/または欠失が上記のような生物学的活性に影響しない 非重要領域に関して、劇的に改変され得る。適切な薬剤 リンカー部分に含まれ得る適切な薬剤は、インスリン様成長因子;上皮成長因 子;酸性および塩基性線維芽細胞成長因子;血小板由来成長因子;種々のコロニ ー刺激因子(例えば、顆粒球CSF、マクロファージCSFなど);ならびに種々のサ イトカイン(例えば、IL-2、IL-3、および過多のさらなるインターロイキンタン パク質);種々のインターフェロン;腫瘍壊死因子などのような、ペプチドある いはタンパク質を包含する。ペプチドあるいはタンパク質ベースの薬剤が一本鎖 に含まれ得、完全な構築物が、1つの遺伝子の組換え発現によって容易に生産さ れ得るという利点を有する。さらに、抗生物質、抗炎症剤、トキシンなどのよう な小分子薬剤が、使用され得る。 一般的に、リンカー部分内に含まれる薬剤は、ホルモンが通常結合するレセプ ターの近隣で作用することが望まれる薬剤である。薬剤がリンカー内の含有から 放出されるための適切な供給は、例えば、以下の調製方法の題の章にさらに詳細 に記載されているような、酵素触媒による溶解用の部位を含有させることによっ て、提供される。その他の改変 本発明の一本鎖タンパク質は、リン酸化、グリコシル化、通常のグリコシル化 形態の脱グリコシル化、アミノ酸側鎖の改変(例えば、プロリンのヒドロキシプ ロリンへの転換)、および、一般的に生じることが認められている翻訳後の事象 に類似した同様の改変のような、アミノ酸配列を誘導体化すると一般的に理解さ れている方法で、さらに複合体化あるいは誘導体化され得る。 本発明のホルモンのグリコシル化状態は、特に重要である。ホルモンは、原核 宿主で生産するか、あるいはサブユニットおよび/または存在し得る任意のCTP ユニットに通常存在するグリコシル化部位を変異させることによって、非グリコ シル化形態で調製され得る。ホルモンの非グリコシル化形態および部分的にグリ コシル化された形態は、グリコシル化部位を操作することによって調製され得る 。通常は、無論のこと、グリコシル化形態もまた、本発明の範囲内に包含される 。 当該分野で公知のように、本発明の一本鎖タンパク質はまた、所望の適応に応 じて、標識、キャリア、固体支持体などにカップリングされ得る。標識形態は、 それらの代謝過程の追跡に使用され得る。この目的のための適切な標識は、特に 、ヨウ素131、テクネチウム99、インジウム111などのラジオアイソトープ標識を 包含する。標識はまた、アッセイ系中の一本鎖タンパク質の検出を仲介するため に使用され得る。この場合、ラジオアイソトープはまた、酵素標識、蛍光標識、 発色標識などと同様に使用され得る。このような標識の使用は、それらが標的因 子 レセプターリガンドであるので、これらのタンパク質に対して特に有用である。 本発明のタンパク質はまた、これらの新規な改変形態と特異的に免疫反応する 抗体の調製において、それらの免疫原性を増強するために、キャリアにカップリ ングされ得る。この目的のための適切なキャリアは、キーホールリンペットヘモ シアニン(KLH)、ウシ血清アルブミン(BSA)およびジフテリアトキソイドなど を包含する。二官能性リンカーの使用を含む、本発明の改変ペプチドをキャリア に連結させるための標準的なカップリング方法が、使用され得る。 その他の方法とともに、同様の結合方法が、本発明のタンパク質を固体支持体 にカップリングさせるために使用され得る。カップリングされると、これらのタ ンパク質は、次に、特異反応が示される所望の成分を分離するためのアフィニテ ィー試薬として使用され得る。調製方法 本発明のタンパク質を構築するための方法は、当該分野で周知である。上記記 載のように、遺伝子コードアミノ酸のみが含まれ、一本鎖が頭−尾配置であると きは、現在最も実用的なアプローチは、所望のタンパク質をコードするDNAの発 現によってこれらの物質を組換え法により合成することである。変異体を含む一 本鎖形態をコードするヌクレオチド配列を含有するDNAは、天然配列から調製さ れ得る。部位特異的変異誘発、付加配列の連結、PCR、および適切な発現系の構 築のための方法は、これまでに当該分野で周知である。所望のタンパク質をコー ドするDNAの部分あるいは全部は、好ましくは連結を容易にするための制限部位 を含むように、標準的な固相法によって構築され得る。含まれるコーディング配 列の転写および翻訳のための適切な制御要素が、DNAコーディング配列に提供さ れ得る。周知のように、発現系は、広範囲の宿主(細菌のような原核宿主および 酵母、植物細胞、昆虫細胞、哺乳類細胞、鳥類細胞などのような真核宿主を含む )に適したものが、今では入手可能である。 宿主の選択は、特に翻訳後の事象(最も特にはグリコシル化を含む)に対して である。グリコシル化の位置は、分子内のグリコシル化部位の性質によって、ほ とんどの場合制御されるが、しかし、この部位を占める糖の性質は、主として宿 主の性質によって制御される。従って、本発明のホルモンの特性の微調整は、宿 主の適切な選択によって達成され得る。 αサブユニット部分の遺伝子の特に好ましい形態(αサブユニットは改変され るか、あるいは改変されない)は、「ミニ遺伝子」構築物である。 本明細書で使用されているように、αサブユニット「ミニ遺伝子」は、pM2/CG αあるいはpM2/αの構築物の表現で、Matzuk,M.M.ら、Mol Endocrinol(1988)2 :95-100に開示されている遺伝子構築物のことである。この「ミニ遺伝子」は、 エキソン3とエキソン4との間のイントロン配列のみの保持によって特徴づけら れ、全上流イントロンは欠失している。記載されている特定の構築物では、エキ ソン2由来のN末端コーディング配列およびエキソン3の部分は、cDNAから供給 され、XbaI制限部位を介して、エキソンIおよびII間、ならびにエキソンIIおよ びIII間のイントロンが存在しないように、エキソン3のコーディング配列に直 接連結される。しかし、エキソンIIIおよびIV間のイントロン、ならびにコーデ ィング配列の3'のシグナルは保持される。得られたミニ遺伝子は、BamHI/BgIII セグメントとして好都合に挿入され得る。適切なミニ遺伝子のその他の構築方法 は、無論のこと可能であり、定義は、コーディング配列がXbaI部位を介して連結 される特定の構築に制限されない。しかし、これは遺伝子構築の好都合な手段で あり、遺伝子の合成調製あるいは部分合成調製のような、その他のアプローチに 対する特定の利点はない。定義は、エキソンIIIおよびIV間のイントロン、ある いは任意のその他のイントロンを保持し、好ましくはその他のイントロンを保持 しない、αサブユニットに対するコーディング配列を包含する。 組換え生産については、発現系を用いる改変宿主細胞が使用され、所望のタン パク質を生産するために培養される。これらの用語は、本明細書では以下のよう に使用される: 「改変された」組換え宿主細胞、すなわち、本発明の組換え発現系を「含むよ うに改変された」細胞とは、それを導入するために、トランスフェクション、ウ イルス感染などを含む任意の都合のよい様式によって、この発現系を含むように 改変された宿主細胞のことである。「改変された」とは、この発現系を含有する 細胞のことであり、系は染色体中に組み込まれるか、あるいは染色体外性である 。「改変された」細胞は、発現系の含有に関して安定であり得るか、あるいは安 定 であり得ない。簡単には、本発明の発現系を有する「改変された」組換え宿主細 胞とは、天然では含まないときに、この発現系を含ませる操作の結果として、こ の取り込み様式に関係なく、この発現系を含む細胞のことである。 「発現系」とは、発現されるべきコーディングヌクレオチド配列、および、コ ーディング配列の発現に影響を及ぼすのに必要なこれらが伴う制御配列を含むDN A分子のことである。典型的には、これらの制御は、プロモーター、終止調節配 列、および、いくつかの場合には、オペレーターあるいは発現を調節するその他 の機構を含む。制御配列は、特定の標的組換え宿主細胞で機能的であるように設 計され、従って、宿主細胞が、構築された発現系で制御配列に適するように選択 されなければならない。 生産されたタンパク質の分泌が所望される場合、シグナルペプチドをコードす る付加ヌクレオチド配列もまた、プレタンパク質を生産するために所望の一本鎖 ホルモンに作動可能に連結される、シグナルペプチドを産生するように含まれる 。分泌に際して、シグナルペプチドは、成熟一本鎖ホルモンを放出するために切 断される。 本明細書で使用されているように、「細胞」、「細胞培養物」および「細胞系 」は、意味の微妙な差に特に注意を払うことなく、互換的に使用される。それら の間の区別が重要な場合、文脈から明白である。いずれかが意味される場合、全 てが包含されることが意図される。 生産されたタンパク質は、細胞内で生産されるときは細胞溶解物から、あるい は、分泌されるときは培地から回収され得る。細胞培養物から組換えタンパク質 を回収する方法は、当該分野で周知であり、これらのタンパク質は、クロマトグ ラフィー、ゲル電気泳動、選択沈降などのような公知の方法によって、精製され 得る。 本発明のホルモンの全体あるいは部分は、当該分野で公知のペプチド合成法に よって直接合成され得る。合成された部分は連結され得、リンカー部分に含まれ る任意の薬剤のための放出部位は、標準的化学手段によって導入され得る。遺伝 子によってコードされないアミノ酸を含有するこれらの実施態様および頭−頭あ るいは尾−尾の配置が用いられるそれらの実施態様については、無論のこと、合 成はタンパク質レベルで少なくとも部分的である。天然N末端あるいは天然N末 端近接位置での頭と頭との接続は、ジカルボン酸誘導体のような、アミノ基と反 応する官能基を含有するリンカーを介してもたらされる。C末端あるいはC末端 近接位置での尾−尾配置は、ジアミン、ジオール、あるいはそれらの組合せであ るリンカーを介してもたらされる。抗体 本発明のタンパク質は、これらの新規化合物と特異的に免疫反応する抗体を生 成するために使用され得る。これらの抗体は、種々の診断および治療適用に有用 である。例えば、本発明の一本鎖形態が、ヒトあるいは脊椎動物で治療的に使用 されるときは、薬剤レベルは、従来のイムノアッセイ法を用いて、これらの抗体 を使用してモニターされ得る。さらに、これらの一本鎖形態によって誘起された 抗体のいくつかは、ヘテロダイマーと交差反応するので、ヘテロダイマーの天然 に存在するレベルを診断するために使用され得る。 抗体は、ウサギ、マウス、ヒツジ、あるいはラットのような哺乳動物での標準 免疫プロトコールによって一般的に調製され、そして抗体は、十分な免疫を確実 にするためにポリクローナル抗血清として力価測定される。次に、ポリクローナ ル抗血清は、例えば、イムノアッセイでの使用のために、回収される。宿主から の抗体分泌細胞、例えば、脾細胞あるいは末梢血白血球は、公知の方法によって 不死化され、本発明のタンパク質に免疫特異性であるモノクローナル抗体の産生 のためにスクリーニングされ得る。 「タンパク質に免疫特異性の」によって、親和性あるいは非親和性を決定する と考えられる一般パラメーター内では、一本鎖タンパク質に免疫反応するが、ヘ テロダイマー自身には免疫反応しない抗体が意味される。特異性とは、相対的な 用語であって、100倍以上の免疫反応性の差異のような、任意限定が選択され得 ることは、理解される。従って、本発明内に包含される免疫特異抗体は、一本鎖 タンパク質に対し対応のヘテロダイマーに対するより少なくとも100倍を超える 反応性である。処方 本発明のタンパク質は、一本鎖形態に対応するヘテロダイマーについて公知で ある方法と同様の方法によって、処方および投与され得る。従って、処方および 投与方法は、使用される特定のホルモンに従って変化される。しかし、用量レベ ルおよび投与頻度は、特にCTPユニットが、その存在に起因して延長される生物 学的半減期を考慮して存在するときには、ヘテロダイマーに比較して変化され得 る。 本発明のタンパク質の処方は、Remington's Pharmaceutical Sciences、最新 版、Mack Publishing Company,Easton、PA.中に見出されるような、タンパク質 またはペプチド薬剤に典型的な処方である。一般的に、タンパク質は、注射、特 に静脈内、筋肉内、皮下、あるいは腹腔内注射により、あるいは経粘膜あるいは 経皮送達のための処方を用いて、投与される。これらの処方物は一般的に、界面 活性剤あるいは浸透剤(例えば、胆汁酸塩、フシジン酸など)を含有する。これ らの処方物はエアロゾルあるいは坐薬、あるいは経皮投与の場合には、皮膚パッ チの形態で投与され得る。 処方物が、本発明のペプチドを消化器系での分解から保護すれば、経口投与も また可能である。 投与レジメおよび処方の最適化は、当該分野での規定様式および一般的に実施 されているように実行される。使用方法 本発明の一本鎖ペプチドは、多様に使用され得、最も確実にはホルモンのヘテ ロダイマー形態の置換基として使用され得る。従って、ヘテロダイマーと同様に 、本発明の一本鎖ホルモンのアゴニスト形態は、ヒトおよび動物の両方において 、インビトロ授精法の助成のような不妊症治療、および天然ホルモンに関連する その他の治療法に使用され得る。 一本鎖ホルモンはまた、ヘテロダイマーと同様の様式で、試薬として有用であ る。 さらに、本発明の一本鎖ホルモンは、生物学的試料中の天然タンパク質に関連 する抗体の存在あるいは非存在を検出するための診断手段として使用される。そ れらはまた、様々な試料中の、これらのホルモンレベルを評価するためのアッセ イキット中のコントロール試薬として有用である。ホルモン自身のレベル、ある いはそれらに対して誘起された抗体のレベルを評価するプロトコールは、当該分 野で周知の標準的なイムノアッセイプロトコールである。種々の競合および直接 アッセイ法が、ラジオアイソトープ標識、蛍光標識、酵素標識などを含む様々な 標識方法を伴って、使用され得る。 本発明の一本鎖ホルモンはまた、天然ホルモンが結合するレセプターの検出お よび精製に有用である。従って、本発明の一本鎖ホルモンは、固体支持体にカッ プリングされ、レセプターあるいは抗ホルモン抗体のアフィニティークロマトグ ラフ調製に使用され得る。得られたレセプターは、治療および試薬候補物のスク リーニイングテストで、候補薬剤に対するホルモン活性を評価するのに、それ自 体が有用である。 最後に、本発明の一本鎖ホルモンと独特に反応する抗体は、これらの物質の単 離および次の調製のための、精製手段として使用され得る。それらもまた、薬剤 として投与された一本鎖ホルモンのレベルをモニターするのに使用され得る。 以下の実施例は、本発明を例証することを意図するが、限定することは意図し ない。 実施例1 CGβ-αをコードするDNAの調製 図1は、発現ベクター用の挿入物の構築を示し、そこではヒトCGのβ鎖のC末 端は、成熟ヒトαサブユニットのN末端に連結される。 図1に示されているように、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)は、CGβのエキソ ン3とαサブユニットのエキソン2との間で2つのサブユニットを融合するため に使用され、CGβのカルボキシ末端アミノ酸のコドンは、αサブユニットのN末 端アミノ酸のコドンに、読み取り枠で直接融合される。これは、ハイブリッドプ ライマーを使用してCGβのエキソン3を含有するフラグメントを増幅することに より完了され、そのハイブリッドプライマーは、αサブユニットのN末端配列を コードする「尾」を有する。従って、得られた増幅フラグメントは、ヒトCGαを コードするエキソン2の部分を含有する。 独立して、CGβのC末端に対応するコドンと融合されたαサブユニットのN末 端配列をコードするハイブリッドプライマーは、αミニ遺伝子を増幅するための プライマーの1つとして使用される。各々が、もう一方のサブユニットをコード する重複部分を含有する2つの増幅フラグメントが、SalI挿入物を得るために、 完全な配列の広がりを覆う2つのさらなるプライマーで、ともに増幅される。 より詳細には、反応Iは、CGβのエキソン3、および成熟αサブユニットの最 初の4アミノ酸、およびコーディング配列の5'-方向にSalI部位を含有するフラ グメントの調製を示す。それは、Matzuk,M.M.ら、Proc Natl Acad Sci USA(19 87)84:6354-6358; Policastro,P.ら、J Biol Chem(1983)258:11492-11499に 記載されている、CGβゲノム配列の部分を増幅することによって得られる。 プライマー1は、SalI部位を提供し、そして下記の配列を有する: もう一方のプライマーであるプライマー2は、αN末端配列の4コドンおよび CGβのC末端配列の5コドンに相補的であり、そして下記の配列を有する: 従って、反応Iの産物である得られた増幅セグメントは、融合コーディング領 域の5'-方向にSalI部位を有する。 反応IIでは、類似の融合されたコーディング領域が、上記のαミニ遺伝子から 得られる。プライマー3は、βサブユニットの4コドンおよびαの5コドンを含 有すハイブリッドプライマーであり、そして下記の配列を有する: プライマー4は、SalI部位を含有し、αエキソン4の伸長に相補的である。プ ライマー4は、下記の配列を有する: 従って、反応IおよびIIの産物は重複しており、そして、プライマー1および 4の存在下でPCRにかけられるとき、反応IIIで示されるように、所望のSalI産物 を生じさせる。 CGβエキソン3およびαミニ遺伝子を含有する増幅フラグメントは、Sachais, B.,Snider,R.M.,Lowe,J.,Krause,J.J Biol Chem(1993)268:2319に記 載されている様式で、CGβエキソン1および2を含むpM2由来の発現ベクターで あるpM2HA-CGβエキソン1,2のSalI部位へ挿入される。CGβエキソン1および 2を含むpM2は、Matzuk,M.M.ら、Proc Natl Acad USA(1987)84:6354-6358、 およびMatzuk,M.M.ら、J Cell Biol(1988)106:1049-1059に記載されている。 次に、この発現ベクターは、一本鎖形態ヒトCGを生産し、そこでは、βサブユ ニットのC末端はαサブユニットのN末端に直接連結されている。 実施例2 一本鎖ヒトCGの生産および活性 実施例1で構築された発現ベクターを、チャイニーズハムスター卵巣(CHO) 細胞にトランスフェクトし、タンパク質の産生を、SDSゲル上で放射性標識タン パク質の免疫沈降によって評価した。培養培地を回収して、一本鎖タンパク質の 生活性を、ヒトLHレセプターに関する競合結合アッセイで、ヘテロダイマーと比 較した。このアッセイでは、全ヒトLHレセプターをコードするcDNAを、発現ベク ターpCMXに挿入した(Oikawa,J.X-Cら、Mol Endocrinol(1991)5:759-768) 。293個の指数増殖期細胞を、Chen.C.ら、Mol Cell Biol(1987)7:2745-2752 の方法によって、このベクターでトランスフェクトした。 アッセイでは、ヒトLHレセプターを発現する細胞(2×105個/チューブ)を 、試験されるべき試料との競合で、1ngの標識hCGとともに、22℃で18時間イン キュベートした。次に、試料を、0.1% BSAを補充した冷却ダルベッコPBS(2ml )で5倍に希釈し、800×gで15分間遠心分離した。ペレットをダルベッコPBSで 2回洗浄し、放射活性をガンマーカウンターで測定した。特異的結合は、試料が 存在しない状態では、加えられた全標識(ヨウ素化された)hCGの10-12%であっ た。試料の存在下での標識の減少は、試料の結合能力を測定する。このアッセイ では、293細胞中のヒトLHレセプターに関して、野生型hCGは、0.47ngのED50を有 し、 一本鎖タンパク質は1.1ngのED50を有した。 アゴニスト活性についてのさらなるアッセイでは、cAMP生産の刺激を評価した 。この場合には、ヒトLHレセプターを発現する293細胞(2×105個/チューブ) を、濃度を変えたヘテロダイマーhCGあるいは一本鎖hCGとともにインキュベート し、18時間培養した。細胞外cAMPレベルを、Davoren,J.B.ら、Biol Reprod(19 85)33:37-52に記載のように、特異的ラジオイムノアッセイによって測定した。 このアッセイでは、野生型は、0.6ng/mlのED50を有し、一本鎖形態は1.7ng/mlの ED50を有した。(ED50は、有効用量の50%である。) 従って、全ての場合において、野生型および一本鎖形態の両方の作用は類似す る。 実施例3 さらなる活性アッセイ βFSH-CTP-α一本鎖構築物についての発現ベクターでトランスフェクトしたCH O細胞からの培地を回収し、実施例2に記載のように評価した。FSHレセプターへ の結合についての競合アッセイの結果を図3に示す。その結果は、一本鎖形態が 、FSH自身のレセプターへの結合阻害において、野生型FSHあるいはβ鎖にCTP伸 長を含むFSHのいずれよりもより有効であることを示す。伸長ヘテロダイマーのE D50は100mIU/mlをいくらか超えるが、一本鎖形態のED50は、約50mIU/mlである。 野生型FSHのED50は約120mIU/mlである。 シグナル変換アッセイの結果を図4に示す。FSHの3つの全ての形態の有効性 は、同等である。 実施例4 さらなる発現ベクターの構築 実施例1に記載と同様の様式で、一本鎖FSH、TSH、およびLH(βFSH-α、βFS H-CTP-α、βTSH-α、β-TSH-CTP-α、βLH-α、βLH-CTP-α)生産用の発現ベ クターを調製し、CHO細胞へトランンスフェクトした。得られたホルモンは、実 施例2に記載されているようにアッセイしたときに、野生型形態の活性と同様の 活性を示す。 同様に、「2-β」一本鎖形態の発現ベクターを、実施例1に記載されている のと同様の様式で構築し、発現させて、実施例2に記載のようにアッセイした。Detailed Description of the Invention                Single-chain form of glycoprotein hormone quartetDescription of government assistance   This invention was funded by the National Institutes of Health under NIH contract number NO1-HD-9-2922. It was made with government support. The government has certain rights in this invention.Technical field   The present invention is directed to protein engineering and glycoproteins that naturally occur as heterodimers. The field of protein hormones. In particular, the present invention relates to chorionic gonadotropin (CG ), Thyroid-stimulating hormone (TSK), luteinizing hormone (LH), and follicle-stimulating hormone. Relates to the single-chain form of Lumon (FSH).Background technology   Four important glycoprotein hormone heterodimers (LH, FSH) in humans , TSH, and CG) have the same α subunit and different β subunits. . Three of these hormones are also present in virtually all other vertebrate species, CG To date, it has only been found in primates and the horse placenta and urine.   PCT Application No. WO9, published September 7, 1990 and incorporated herein by reference 0/09800 describes many modified forms of these hormones. One important Modification of the carboxy-terminal peptide of human chorionic gonadotropin or its variants. C-terminal extension of the β subunit by the peptide. Others of these hormones Muteins of E. coli have also been described. The relevant location of CTP is human chorionic gonadal stab From the arbitrary position of 112-118 of the super hormone β subunit to the 145th position. PCT The application is for a preserved film that does not destroy the ability of CTP to alter clearance properties. The mutants of CTP elongation obtained by acid substitution are described. Further, in this specification US Application No. 08 / 049,869 filed April 20, 1993, incorporated by reference No. is for these hormones due to the extension or insertion of CTP at a position other than the C-terminus. And a CTP fragment shorter than the sequence spanning positions 112-118 to 145. It is listed.   The CTP-expanded β subunit of FSH is also described in the applicant's two reports herein. Featured: LaPolt, P.S., et al.Endocrinology(1992)131: 2514-2520 and Fa res, F.A. et al .;Proc Natl Acad Sci USA(1992)89: 4304-4308. Both of these reports , Incorporated herein by reference.   The crystal structure of the heterodimeric form of human chorionic gonadotropin is about the same time. Published in a paper by Lapthorn, A.J., et al.Nature(1994)369: 455-461 And the other is Wu, H. et al.Structure(1994)2: 545-558. these The paper results are from Patel, D.J.Nature(1994)369: 438-439.   At least one example of the preparation of good single-stranded forms of heterodimers is known. Monellin, a naturally occurring sweet protein, is a heterodimeric form of selenium. Isolated from dipitty berries. To investigate the crystal structure of heterodimers , The spatial characteristics of the heterodimer form are maintained, and the C-terminus of the B chain is linked to the N-terminus of the A chain. This is consistent with the fact that they can be connected via an anchor. Such ligation results in sweet protein It provides this molecule in a stable form at high temperatures for use as a quality It is useful because it is convenient for Described in US Pat.No. 5,264,558 This has been successfully achieved by preparing single-stranded forms, as Therefore, heat denaturation was hindered.   PCT application WO 91/16922, published on November 14, 1991, describes many chimeric and A modified form of the heterodimeric glycoprotein hormone is described. Generally, this The disclosures are α subunits, each containing various α or β chain moieties. Focuses on β-subunit chimeras. Simply posted in this application One construct that is only described but not otherwise specifically described is human chorionic gonadotropin. Substantially all of the β chain of the hormone is the α subunit preprotein (ie, Containing the secretory signal sequence of the subunit of β chain and α chain The presence of an intervening signal sequence is defined and described herein. This construct is outside the scope of the invention as it does not act as such a linker moiety.   Ordinary heterodimeric glycoprotein hormones have various CTP extensions and Retains their properties when in single-stranded form, including single-stranded forms that contain insertions Was recognized.Disclosure of the invention   The present invention provides single chain forms of glycoprotein hormones. Low in this hormone Some, if not some, are found in most vertebrate species. Of the present invention The single-chain form may be glycosylated, partially glycosylated, or non-glycosylated. Α that is present in naturally occurring glycoprotein hormones or variants thereof The chain and β chain (or α and α, or β and β) may be a linker part, if necessary. Can be connected via minutes. Particularly preferred linker moieties are complete units or Are only those parts, and the carboxy terminal peptide (carboxy terminal peptide; CTP) unit. The obtained single-chain hormone is an unmodified heterodimer form Retain the activity of or are antagonists of this activity.   Thus, in one aspect, the invention provides for the amino acid modification of one β subunit of the hormone. Sugar chain covalently linked to the amino acid sequence, optionally via a linker moiety. The amino acid sequence of the α subunit common to protein hormones or their amino acids Contains a variant of the no acid sequence, where the variant is defined herein. , Glycosylated or non-glycosylated proteins.   In another aspect, the invention provides the amino acid sequence of one β subunit of the hormone. To the glycoprotein group, which is covalently linked via a linker moiety as necessary. The amino acid sequence of the β subunit of the member of the Lumon Quartet (Quadruple), Or, variants of those amino acid sequences (where variants are defined herein). ) Containing glycosylated or non-glycosylated proteins Have been.   In another aspect, the present invention relates to the amino acid sequence of the other α subunit, optionally And the glycoprotein hormone chart covalently linked via a linker moiety. Amino acid sequence of the α subunit of G. or mutants of these amino acid sequences ( Wherein the variant is a glycosylation containing (as defined herein) Or non-glycosylated proteins.   In yet another aspect, the invention provides that the efficacy is a single-chain form of the hormone quartet. More Predicted Biologically Important Dimeric Glycosylation or Non-Glycosylation It is directed to the single-stranded form. Therefore, the present invention also includes interleukin 3 and And 12 (IL-3 and IL-12), tumor necrosis factor (TNF), transforming growth It is directed against the factor (TGF), and the single-chain form of inhibin. One derived from IL-3 Like a single-stranded form of one subunit and the other subunit from IL-12 , Hybrid interleukins are also included.   In another aspect, the invention provides a set for producing a single chain protein of the invention. Alternative materials and methods, pharmaceutical compositions containing them, antibodies specific for them, And directed to their use.Brief description of the drawings   Figure 1 shows the fusion of the third exon of CGβ with the second exon encoding the α subunit. 2 shows the construction of SalI restricted DNA fragment.   Figure 2 shows the amino acid sequence of human CGβ and the numbering at positions 112-145.   Figure 3 shows the results of competitive binding assay of FSH receptor with various FSH analogs. Is shown.   Figure 4 shows the signal transduction assay for the FSH receptor for various FSH analogs. The result of the say is shown.MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION   The four human "glycoprotein" hormones are human chorionic gonadotropin (hC G), follicle-stimulating hormone (FSH), luteinizing hormone (LH), and thyroid-stimulating hormone. Provides a family that includes Lumon (TSH). As used herein , "Glycoprotein hormones" are found in humans and other vertebrates It is a member of the ruko family. All of these hormones are specific species For the α subunit, which has the same amino acid sequence in the group, and Heterodimers composed of different β subunits according to Millie members It is. Therefore, these glycoprotein hormones are usually associated with each other. Is composed of α and β subunits that are not covalently bound to Exists as a rhodimer. Most vertebrates produce FSH, TSH, and LH However, chorionic gonadotropin is found only in primates, including humans, and horses . A particular form of CG from horses is called pregnant horse serum glycoprotein (PMSG).   Therefore, this hormone "quartet (quadruplet)" is And β subunit are encoded by different genes and synthesized separately by the host. It is composed of heterodimers. Next, the host can The knit is assembled into a non-covalently linked heterodimer complex. this Thus, this hormone quartet heterodimer is composed of a single gene. (In this case by intervening “pro” sequences), subunits Insulin-like hete, covalently coupled by a Ruffido bond Different from Lodimer. This hormone quartet is also assembled from different positions. Immunoglobules that stand up but are covalently linked by disulfide bonds Is also distinguished. However, on the other hand, the plant protein monerin And are held together by non-covalent interactions between the B and B chains. Present time In point, it is not known whether the two chains are encoded on separate genes.   Therefore, various factors may be formed by the same or different subunits. Affects the determination of the action of biologically active compounds that are immers. The subunit is Can be covalently or non-covalently linked and can be linked by the same or different genes. Can be synthesized by the method described above and, in the precursor form, joins the two members of the dimer. B) may or may not contain sequences. Glycoprotein forms herein Based on the results obtained with the single-stranded form of the monquartet, it is biologically active Dimers interleukin-12 and interleukin-3 (IL-12 and IL-3), inhibin, tumor necrosis factor (TNF), and transforming The single chain form of long factor (TGF) is also apparent to be biologically active.   The single-stranded forms of heterodimers or homodimers are their dimeric forms. It has many advantages over. First, they are generally more stable. Especially LH Is noted for instability and short half-life. Second, only one gene is transferred The problem of recombinant production is reduced as it has to be copied, translated and processed. You. This is especially important for bacterial expression. Third, of course, They provide alternative forms that allow for fine tuning of activity levels and half-life in vivo. Can be adjusted. Finally, the single-stranded form identifies a truncated form with dimeric activity. It is a unique starting material for Due to the linkage between subunits, all proteins are folded Proteins can be engineered to be produced without perturbing folding.Characteristics of quartet members   The β subunit of hCG is substantially larger than the other β subunits, and The subunit is about 34 additional amino acids at the C-terminus (herein the carboxy-terminal portion). (Called a carboxy terminal portion; CTP), and this is an O-bond Due to this extension, other gonadotropins, when glycosylated at the site The serum half-life of hCG is believed to be relatively long compared to that of (Matzuk, M. et al., E. ndocrinol (1989)126: 376). In natural hormones, this CTP extension is Containing O-linked oligosaccharides.   In one embodiment of the invention, the α and β chains of the glycoprotein hormone are labeled. And the α and β chains are covalently linked, optionally via a linker moiety. It becomes a single-stranded proteinaceous substance linked by a bond. The linker part is A CTP unit as described herein may include the amino acid sequence Can be advantageously included in the vehicle. In addition, the linker targets the hormone receptor It can include peptide or non-peptide drugs that can be attached.   By simply coupling the two peptide chains via a peptide bond In addition to the head-to-tail arrangement achieved, the α and β chains are head-to-head ( head-to-head or tail-to-tail. Head-to-head and Tail-to-tail coupling involves coupling two carboxyl groups or Includes synthetic chemistry using standard methods of linking two amino groups. For example , By standard activation methods, the two amino groups are It can be linked via any dicarboxylic acid derivative; the two carboxyl groups are It can be linked via a min or a diol. However, the most preferred form is the head -Tail configuration, where standard peptide bonds are sufficient and single-stranded The compound may be recombinantly fused as a fusion protein or in a single chain. Or preferably by synthetic peptide methods linking individual parts of the entire sequence. Can be done. Of course, if desired, peptide or non-peptide linker moieties Minutes can be used in this case as well, but this is not required and The advantage of recombinant production of this chain protein is that the embodiment enabling this production method is It is suggested to include the most preferred approach.   When a head-to-tail configuration is used, the linker consists essentially of the added peptide sequence. Can be As with the heterodimers, the two β chains are described further below. Can be linked via a CTP unit. Therefore, possible implementations of the invention Embodiments include α-FSHβ, βFSH-α, α-βLH, α-CTP-FSHβ, which have an N-terminal on the left. βLH-CTP-α, CTP-βLH-CTP-α and the like are included.   Single-chain form of heterodimeric gonadotropin or glycoprotein quartet The embodiment also relates to a further important set of embodiments, in this embodiment the α sub Instead of coupling the unit with the β subunit, two β subunits Or the two α subunits are grouped together to form a single-chain compound. Can be pulled. As with heterodimers, binding is head-to-head, head-to-head. It can be tail or tail-to-tail.   "2-β" single-chain tandem peptide is a heterodimer glycoprotein hormone Therefore, it is useful as an antagonist to a normally activated receptor. The β subunit confers receptor specificity, while the α subunit transduces a signal Of the α and β subunits are The single-chain compound binds specifically to the receptor because it has a similar conformation. Should be able to bind to each other so that at least one β chain activates the receptor. It exists without being transformed.   The antagonistic activity of "2-β" single-chain tandem peptides is Based in part on the crystal structure. The α and β chains have the same cystine knot configuration , And some folding patterns of the two chains are noted to be similar.   The “2-β” single-chain compound of the present invention is a tandem copy of the same β subunit. That is, FSHβ-FSHβ; HCGβ-HCGβ; TSHβ-TSHβ; or LHβ-LHβ) Or HCGβ-FSHβ; FSHβ-LHβ; LHβ-TSHβ. Any chimeric single chain compound can be used. Such possible combinations are the total There are 12 of them. In addition, the carboxyl-terminal peptide of the HCG β subunit (CTP ), When present between the two β-strands, causes the conformation of the single-stranded compound. Improve. This occurs automatically when HCGβ is the upstream part. But that In other examples, the carboxy of those involved as upstream, as described herein. It is advantageous to use the CTP subunit at the end of the loop. Two such CTP users Knits are also within the scope of the invention. Therefore, a preferred embodiment is FSHβ-CTP- Includes FSHβ; FSHβ-CTP-CTP-FSHβ; LHβ-CTP-LHβ; LHβ-CTP-CTP-FSHβ You.   Similar statements apply to "2α" single chain compounds, of course, α variants Chimeric pairs other than those related to are not included. Various linkers (preferably CTP And CTP extension are also included.   The following definitions can help describe the single-stranded form of the molecule.   As used herein, the α subunit, and FSH, LH, TSH, and And CGβ subunits, as well as heterodimeric forms, are generally Meaningful and known per se in the art, regardless of the glycosylation pattern exhibited. Having the amino acid sequence of, or allelic variants thereof It is.   The "native" forms of these peptides are amino acids isolated from the relevant vertebrate tissues. Has a non-acid sequence, which itself has a known sequence or allelic variants thereof Peptide.   “Mutant” forms of these proteins are, for example, site-directed mutagenesis or Meanings in the amino acid sequence of naturally occurring proteins produced by other recombinant manipulations A protein with schematic modifications or a synthetically prepared protein is there.   These modifications include deletions, insertions and substitutions, 1-10, preferably 1-8, More preferably 1-5 amino acid changes, most preferably defined below. Consists of such conservative amino acid substitutions. The resulting mutant has a corresponding activity to the natural hormone. Retains the effecting activity, that is, directly retains the biological activity of the natural hormone Must be or can bind to receptors for natural hormones in general Does not act as an antagonist by lacking the ability to affect signal transduction I have to. For example, the glycosylation site at position 52 of the α subunit is Removed by acid substitution, which prevents total glycosylation at that site , A hormone that is a heterodimer having this modified α subunit is generally A It is a gonist that binds to receptors and competes for the binding of natural hormones. Can be blocked. (On the other hand, the glycosylation site of the α subunit at position 78 It seems to have little effect on activity. ) Other modifications in the amino acid sequence are also , May produce antagonistic activity rather than agonistic activity for the variant.   One set of preferred variants contains either α or β subunits or Is a variant in which both glycosylation sites have been modified. α subunit is 2 Contains one glycosylation site, one at position 52 and the other at position 78 for activity The effect of modification of these sites is just described. Similarly, β The subunit contains two N-linked glycosylation sites (depending on the nature of the β chain, Similar alterations may be made at these sites). CCG extension of hCG It contains four O-linked glycosylation sites and contains conservative mutations at serine residues (eg, serine residues). Conversion to alanine) destroys these sites. O-linked glycosylation moiety Disruption of position affects the conversion of agonist activity to antagonist activity. It can sound.   Finally, the amino acid sequence adjacent to the N-linked or O-linked glycosylation site. Mutations in the resulting molecule affect the glycosylation properties present on the resulting molecule and make it more active. To change.   Modifications in the amino acid sequence also include both insertions and deletions. Therefore, A truncated form of rumone, eg, at the C-terminus, some or all of amino acids 85-92. Variants of the α subunit lacking no acid are included in the variant. further, Included are alpha subunits with 1-10 amino acids deleted from the N-terminus. In this specification Some useful variants of the described hormonal quartet were published on January 5, 1993. No. 5,177,193 issued to U.S. Pat. Is used as. Glycosylation patterns, as shown in that patent Disrupts relevant sites or, alternatively, selects the host in which the protein is produced. Therefore, it can be modified.   As explained above, the single-chain form is associated with various engineered mutant proteins. It is a convenient starting material. Such muteins may be modified or removed. Includes muteins with non-critical regions that are deleted. this Such deletions and modifications can include complete loops and consist of more than 10 amino acids The sequence may be deleted or modified. However, single-stranded molecules are -Must retain the binding domain and / or the region associated with signal transduction No.   Important Literature on Hormonal Quartet Variants Described Here Is present and, from this reference, produces both agonist and antagonist activity It is clear that many possible variants can be prepared. Such variants are For example, Chen, F. et al.Molec Endocrinol(1992)6: 914-919; Yoo, J. et al.,J Biol Chem (1993)268: 13034-13042; Yoo, J. et al.,J Biol Chem(1991)266: 17741-17 743; Puett, D. et al.Glycoprotein Hormones, Lusbader, J.W. et al., EDS,Springer  Verlag New York (1994) 122-134; Kuetmann, H.T. et al., (Ibid.) 103-117; Er. ickson, L.D. et al.Endocrinology(1990) 126: 2555-2560; and Bielinska, M. et al. ,J Cell Biol(1990)111: 330a (Abstract 1844).   As described above, one method of constructing effective antagonists is to It contains two β subunits of the same or different members of the protein quartet. To prepare a single-stranded molecule. Particularly preferred variants of these single chain forms Is one or more cysteine bonds, typically one or both involved in the bond. By replacing the cysteine with the neutral amino acid Including. A particularly preferred cysteine bond that can be deleted is between position 26 and 110, and And a bond between positions 23 and 72.   Furthermore, the β subunit of the hormone quartet is the biological component of both components of the chimera. To provide a hormone of functional or, in general, altered biological function As such, it has been demonstrated that it can be constructed in a chimeric form. Therefore, of FSH and LH / CG Chimeric molecules exhibiting both activities are Moyle,Proc Natl Acad Sci(1991)88: 760-764; M oyle,Nature(1994)368: 251-255. These reports In the amino acids 101-109 of FSH-β and in the CG-β subunit as disclosed in Substitution with the corresponding residue in ss yields analogs with both hCG and FSH activity .   These chimeric forms of the β subunit also couple the two β subunits. It can be used in single chain compounds that are ringed into one molecule.   Glycosylation patterns have a significant impact on activity qualitatively and quantitatively. It is recognized that, for convenience, the terms FSH, LH, TSK and CGβ subunits Is the amino acid sequence characteristic of the peptide, such as for the "alpha subunit". It is a row. When only the β chain is mentioned, the term is, for example, FSHβ. And the simple term "FSH" is used when referring to heterodimers. You. The glycosylation pattern can be, for example, a recombinant expression host or glycosylation site. It is clear from the background how it is affected by position mutations . Of note are glycoprotein forms that have a particular glycosylation pattern.   As used herein, "peptide" and "protein" refer to The length distinction between them is arbitrary and is used interchangeably.   In the single-stranded form of the invention, the α and / or β chains are inserted in a non-critical region CTP extension.   The “non-critical” regions of the α and β subunits are biologically active (agonism). This is a region of the molecule that is not required for striking and antagonist activity). General In general, these regions separate from binding sites, precursor cleavage sites, and catalytic sites. Is done. Inhibition of proper folding, binding to receptors, catalytic activity, etc. Areas of interest should be avoided, as well as the three-dimensional conformation of proteins. Areas that are important for securing security should be avoided. Heavy for dimers Some areas that are important are the conformational constraints imposed by single strands. In single-stranded form, as the restriction can eliminate the need for these regions. It should be noted that Confirmation of non-important region is deletion of candidate region Or by modification and performing appropriate assays for the desired activity. Will be completed. Regions where the modification causes loss of activity are important and may be the same Or regions that produce similar activity (including antagonist activity) are considered to be insignificant available.   By “biological activity”, an agonist or It is emphasized that an activity that is antagonistic is meant. Therefore, Antago Although nysts cannot directly provide the physiological effects of hormones, certain areas are Important for the action of the mutant as a tagonist.   For example, for the α subunit, positions 33-59 are required for signal transduction. Possible and carboxy-terminal 20 amino acid sequence is signal transduction / receptor Required for binding. Residues important for assembly with the β subunit are at least 33 -58 residues, especially 37-40 residues.   If the non-critical region is "close" to the N- or C-terminus, the insertion is Any position within the mino acid, preferably within 5 amino acids, and most preferred Ku is at the end itself.   Generally, "proximal" means within 10 amino acids of the subject position, preferably 5 amino acids. Used to indicate a location within acid, and most preferably the location of interest itself It is. Thus, certain variants will have amino acid positions "close" to the glycosylation site. Exchange may be included. The definition here relates to this. In addition, the α subunit and Beta subunits are in close proximity to each other at their N- or C-termini. Can be linked to.   As used herein, a "CTP unit" refers to amino acids 112-118. To chorionic C-terminal residue 145, or extending to that part, human chorionicity This is the amino acid sequence found at the carboxy terminus of the gonadotropin β subunit. And. Therefore, each "complete" CTP unit depends on the N-terminus of CTP, depending on the 28-34 Contains 1 amino acid. The native sequence at positions 112-145 is shown in Figure 2.   Exists from 112-118 to 145, depending on the "partial" CTP unit But from the shortest possible “complete” CTP unit (ie, from positions 118-145) An amino acid sequence with at least one amino acid deleted is meant. Included in the present invention The “partial” CTP unit is preferably, if agonistic activity is desired, , Containing at least one O-glycosylation site. Some non-hormonal The lycosylated form is an antagonist and is thus useful. That CTP Uni The 121st (site 1), 127 (site 2), 132 (site 3), and 138 ( The serine residue at site 4) contains four such sites. For agonists of the present invention Useful CTP subforms are one or more of the ordered forms found in the native CTP sequence. It contains such a site. Therefore, the "moiety" used in the agonists of the present invention The CTP unit has four total glycosylation sites; sites 1, 2, and 3; site 1, 2, And 4; sites 1, 3, and 4; sites 2, 3, and 4; or simply site 1 And 2; 1 and 3; 1 and 4; 2 and 3; 2 and 4; or 3 and And 4 or may contain only one of sites 1, 2, 3 or 4. You.   "Vertical" inserts or extensions allow for fewer inserts or extensions Is also meant to contain two "CTP units". Each CTP unit is complete Alternatively, it may be a fragment, natural or variant. Vertical extension All CTP units in the insert or insert can be the same or different from each other. Can be Thus, for example, a vertically aligned extension or insert is typically a part- Complete; part-part; part-complete-part; complete-complete-part, etc., where Each of the partial or complete CTP units of interest independently contains a variant or It can be a native sequence.   The “linker moiety” is the same α as a member of the heterodimer, unless otherwise specified. Chain or β chain, or the activity Connects the α and β sequences without being hindered by the activity of converting to gonist activity. It is the part that Although the level of activity can vary within a reasonable range, the linker Impair the single-chain form of both substantial agonist and substantial antagonist activity It cannot exist in a way that makes it happen. Single-stranded form is single-stranded when recovered from production medium The dimers, ie, the forms of the elements that form the compound, are maintained in chain form. It must show a suitable activity relative to the mon activity.Mutant   Hormonal subunits and CTP units are either natural hormones or CTP sequences. It may correspond exactly or it may be a variant. The nature of the variant is defined above. Have been. In such variants, 1-10 of the amino acids contained in the native sequence, Preferably 1-8, and most preferably 1-5, compared to the natural amino acid at that position Replaced by different amino acids, or 1-10, more preferred 1-8, and most preferably 1-5 amino acids are simply deleted or Rui is a combination of these. As indicated above, the single-stranded form of non- Identified through detection of the presence of a critical region, or in particular a non-critical "loop" The number of amino acids modified by Can be increased to 20 or 30, or any number, depending on the length of the amino acid sequence of You. Of course, the effects can be affected by deletions or substitutions in more than one non-critical region. The substitution and deletion strategy yields more amino acids in the single-chain form affected Can be used in combination. Such substitutions or deletions may be cumulative, The agonist or antagonist activity is not substantially removed. Natural amino Substitution of the acid with a conservative analog is preferred.   "Conservative analog" is, in the conventional sense, the residue that is replaced is the residue that is replaced. It is an analog in the same general amino acid category as. Amino acids are As understood in the field, for example, Dayhoff, M. et al.Atlas of Protein Sequen ces and Structure (1972)Five: 89-99 classified into such groups . In general, acidic amino acids belong to one group and basic amino acids To one group, neutral hydrophilic amino acid to another group, and so on Belong.   More specifically, amino acid residues are generally classified into four major subclasses: Can be classified as:         Acidic: The residue has a negative charge due to the loss of H ions at physiological pH, Residues of the peptide are dependent on the aqueous solution when the peptide is present in an aqueous medium at physiological pH. To a surface position in the conformation of the peptide that is attracted and contains it Be sought out.         Basic: The residue has a positive charge due to its association with H ions at physiological pH , Its residue is dependent on the aqueous solution when the peptide is present in an aqueous medium at physiological pH. Surface position in the conformation of the peptide that is attracted by Is searched for in Oki.         Neutral / Non-polar: The residue is uncharged at physiological pH and the residue is When the peptide is present in an aqueous medium at physiological pH, it is repelled by an aqueous solution, It is sought at an internal position in the conformation of the peptide in which it is contained. These residues are also referred to herein as "hydrophobic".         Neutral / polar: The residue is uncharged at physiological pH and the residue is When the peptide is present in an aqueous medium at physiological pH, it is attracted by the aqueous solution. , Located in an outer position in the conformation of the peptide in which it is contained .   Of course, in a statistical collection of individual residue molecules, some molecules are charged. Some are uncharged and, to a greater or lesser extent, draw aqueous media. There is attachment or repulsion. To meet the definition of "charged", A significant percentage (at least about 25%) is charged at physiological pH. Polar The degree of attraction or repulsion required for classification as non-polar or non-polar is arbitrary. Thus, the amino acids specifically contemplated by the present invention have been classified as either. Especially Most unnamed amino acids can be classified based on known effects.   Amino acid residues may be cyclic or non-cyclic, and aromatic or non-aromatic , As a trivial classification of residue side-chain substituents, as well as Can be classified into subclasses. In addition to carboxylic carbon, total 4 or less carbon When containing an atom, the residue is considered small. Of course small residues , Non-aromatic.   For naturally occurring protein amino acids, subsequences according to the above scheme The Russ classification is as follows:         Acidic: Aspartic acid and glutamic acid;         Basic / Acyclic: Arginine, lysine;         Basic / cyclic: Histidine;         Neutral / Polar / Small: Glycine, serine, cysteine;         Neutral / Non-polar / Small: Alanine;         Neutral / polar / large / non-aromatic: Threonine, Asparagine, Glutamine ;         Neutral / Polar / Large / Aromatic: Tyrosine;         Neutral / Non-polar / Large / Non-aromatic: Valine, isoleucine, leucine, Thionin;         Neutral / Non-polar / Large / Aromatic: Phenylalanine, and tryptopha N.   The gene-encoded secondary amino acid proline is technically neutral / nonpolar / large / Within the cyclic and non-aromatic groups, but the secondary conformation of the peptide chain. This is a special case of known effects on Is included.   When the single chain proteins of the invention are constructed recombinantly, they are Containing only amino acid substitutions, but any of the moieties are standard methods, for example, Synthesized by solid phase peptide synthesis to the remaining protein, eg enzymatically , When linked, aminoisobutyric acid (Aib), phenylglycine (Phg) Non-gene-encoded amino acids such as may also be replaced with their similar binding pairs. You.   These non-coding amino acids can also be, for example, β-alanine (β-Ala), or Other amino acids such as 3-aminopropionic acid and 4-aminobutyric acid, Lucosin (Sar), Ornithine (Orn), Citrulline (Cit), t-Butylalanine (T-BuA), t-butylglycine (t-BuG), N-methylisoleucine (N-MeIle), And cyclohexylalanine (Cha), norleucine (Nle), cysteic acid ( Cya), 2-naphthylalanine (2-Nal); 1,2,3,4, -tetrahydroisoquinoline-3- Carboxylic acid (Tic); mercaptovaleric acid (Mvl); β-2-thienylalanine (T hi); and methionine sulfoxide (MSO). These are also convenient Applies to a particular category.   Based on the above definition,         Sar and β-Ala and Aib are neutral / non-polar / small;         t-BuA, t-BuG, N-MeIle, Nle, Mvl, and Cha are neutral / non-polar / large / Non-aromatic;         Orn is basic / acyclic;         Cya is acidic;         Cit, Acetyl Lys, and MSO are Neutral / Polar / Large / Non-Aromatic ; And         Phg, Nal, Thi, and Tic are neutral / non-polar / great / aromatic.   Various ω-amino acids, depending on size, are neutral / non-polar / small (β-Ala, ie , 3-aminopropionic acid, 4-aminobutyric acid) or large (all others) Is done.   Therefore, amino acid substitutions other than the gene-encoded amino acids also apply to the present invention. Peptide compounds within the scope can be included according to their general structure It can be classified as a chime.Preferred embodiment of single chain hormone   The single-chain hormone of the present invention is most efficiently and economically produced by the recombinant method. Produced. Thus, such forms of alpha and beta chains, CTP units, and Other linker moieties containing only gene-encoded amino acids are preferred. But on As described above, the single-chain form can be obtained by the synthetic peptide method or other organic synthesis method. It is possible to construct at least a part of the mon and therefore Variants containing deamino acids are also within the scope of the invention.   In the most preferred embodiment of the single-chain hormone of the present invention, the C-terminal of the β subunit The end is covalently attached to the N-terminus of the mature α subunit, optionally via a linker. Are connected by. C-terminal of α subunit was linked to N-terminal of β subunit The form is also useful, but it is an antagonist of the relevant receptor Alternatively, it may have somewhat lesser activity as an agonist. Concatenation of one subunit A direct peptide in which the C-terminal amino acid is directly linked to the other N-terminal via a peptide bond. It may be a peptide linkage, but in many instances a linker between the two ends. -Portion is preferred. In many cases, the linker moiety is less Provides at least one β-turn. Therefore, of the proline residue in the linker Presence can be advantageous.   As described above, in each case, the N-terminus of the α chain is linked to β via the linker unit. Can be coupled to the N-terminus of the chain, or the C-terminus of the α-chain is the C-terminus of the β-chain Can be coupled to two α subunits or two Included in single-stranded form containing the β subunit.   In considering linkage between subunit ends, including single-stranded forms, one or more ends It should be understood that the ends can be modified by substitutions or deletions as described above. I have come.   A preferred embodiment of a single chain compound containing two β subunits is one unit. The C-terminal of the unit via a linker (preferably a peptide linker), if necessary. And a compound linked to the other N-terminus. As mentioned above, the N-terminals of the two β chains End-to-end ligation or C-terminal ligation of two β-strands is also possible, of course, In this case a linker is required.   Head-to-head, tail-to-tail, and head-to-tail arrangements of both single-stranded heterodimers, and single Although the chain 2β subunit form has been described, the linkage between the two subunits is Proximity to N- or C-termini of a member, not exactly at that position It can also occur in position.   In one particularly preferred set of embodiments, the linkage is head-to-tail and the linker Part is one or more CTP units and / or their variants or truncations Including morphology. Preferred forms of CTP units used in such linker moieties Are listed below.   Furthermore, the linker moiety is preferably covalently linked, preferably releasably, to the linker. The drug may be attached to the moiety. A method of coupling a drug to a linker moiety, And the method of providing its release is conventional.   CTP and its variants and truncations, in addition to their presence in the linker moiety May also be contained in any non-critical region of the subunits that make up the single-chain hormone You. The nature and location of these inclusions are described in the parent application (pa rent application) is described in detail.   CTP units are the preferred inclusions in the linker moiety, but the linker is α Any suitable spatial relationship between the subunit and the β subunit It is understood that it can be a covalently bound substance. Therefore, in the head-to-tail configuration, the linker Is generally a suitable space and conformation in solution. Having a suitable hydrophilic / hydrophobic ratio to provide Is a peptide containing less than 100, more preferably less than 50 amino acids obtain. Generally, the linker is present in ambient solution to allow the α subunit and β It does not interfere with the interaction between the subunits or the two β subunits As it turns out, it is hydrophilic in the end. The linker is typically provided by a proline residue It is preferable that the β-turn is included. A peptide peptide that has the exact properties described above. Any suitable polymer can be used, including the linker.   One particular linker moiety not included within the scope of the present invention is a downstream subunit. Is a linker portion containing a signal peptide immediately upstream of the site.   Particularly preferred embodiments of the single chain hormone of the present invention include: The human form of the subunit is also particularly preferred. In the above construct, "CTP" is CTP or its variants or truncated forms, as further explained in the following section It is.Preferred embodiment of CTP unit   The symbols used for the CTP unit of the present invention are as follows: Complete CTP unit For the part of the part, the position included in the part is the number shown in FIG. 2 of the present application. Is shown. When a substitution is present, the substituted amino acid indicates that position. Shown with a superscript. So, for example, CTP (120-143) is 1 through 120 It represents the CTP portion extending to the 43rd position, and CTP (120-130; 136-143) is 118-119 of the native sequence. Represents fusion sequences lacking positions 131-135 and 144-145. CTP (Arg122) Is , A variant in which the lysine at position 122 was replaced by arginine, CTP (Ile134 ) Indicates a variant in which position 134 is replaced with isoleucine. CTP (Val128Val143) Has two substitutions, one is leucine at position 128 and the other is 142. Position isoleucine. CTP (120-143; Ile128Ala130) Is The relevant parts of the CTP unit with the two indicated substitutions are represented.   Furthermore, preferred CTP variants have one or more O-linked glycosylation sites. It has been modified or deleted. Mutate sites to prevent glycosylation A particularly preferred method is the replacement of serine residues at these sites with alanine residues. .   Particularly preferred are CTP units of the formula: Preferred embodiments of α and β subunits   Of course, the natural form of the α and β subunits in single-stranded form is preferred Within the embodiment. However, certain variants are also preferred.   In particular, the N-linked glycosylation site at position 52 is located at or near this site. Mutants of the α subunit that have been removed or modified by Preferred for tagonist activity. Similar modifications at the glycosylation site at position 78 are also preferred. New Deletion of one or more amino acids at positions 85-92 also results in a form containing the α subunit. Amino acid substitutions or deletions at these positions, which affect the nature of the mon activity, also This is a preferred embodiment.   Similarly, the N-linked glycosylation site in the β-chain appears to eliminate glycosylation. It can be modified in a favorable manner, and therefore has a β-chain agonist or antagonist activity. Can affect. CTP is present naturally as in CG or as a linker The O-linked glycosylation site of this moiety is also modified when present by Can be done.   Specific variants containing altered or deleted glycosylation sites are described by Yoo, J. et al.J Biol Chem (1993)268: 13034-13042; Yoo, J. et al.,J Biol Chem(1991)266: 177 41-17743; and Bielinska, M. et al.,J Cell Biol(1990)111: 330a (all above , And Matzuk, M.M. et al.,J Biol Chem(1989)264: 2409-2414; Keene, J .L. Et al.J Biol Chem(1989)264: 4769-4775; and Keene, J, L, et al.Mol Endocr inol (1989)Three: 2011-2017.   Not only can the glycosylation site itself be directly modified, but these The proximity of the sites also predominates so that the glycosylation status of the variant is affected. Be modified. For the α subunit, for example, the amino acids between the 50th position and the 60th position are located. Preferably (including both conservative and non-conservative substitutions), especially Asn52so Because of their proximity to the glycosylation site of, positions 51, 53, and 55 Substitution is preferred.   Α subunit in which lysine at position 91 is converted to methionine or glutamic acid Mutants of are also preferred.   Variants have been discussed above for variations of individual subunits, It is recalled that the single-stranded form of the dimer offers an opportunity for modification. Especially the die Regions Important for Mer Folding Are Important for Accurate Conformation of Single-Stranded Molecules However, these regions are above-mentioned in terms of individual members in dimeric form. It allows for variations of single-stranded forms, although not described in. Furthermore, one The double-stranded form is such that alterations and / or deletions do not affect the biological activity as described above. It can be dramatically modified for non-critical areas.Suitable drug   Suitable agents that may be included in the linker moiety are insulin-like growth factor; epidermal growth factor. Offspring; acidic and basic fibroblast growth factor; platelet-derived growth factor; various colonies -Stimulatory factors (eg granulocyte CSF, macrophage CSF, etc.); Itokine (eg, IL-2, IL-3, and excess interleukintan Various interferons; peptides such as tumor necrosis factor Or protein. Single chain peptide or protein based drug The complete construct can be easily produced by recombinant expression of one gene. Has the advantage that In addition, like antibiotics, anti-inflammatory agents, toxins, etc. Small molecule drugs can be used.   Generally, the drug contained within the linker moiety is the receptor to which the hormone normally binds. It is a drug that is desired to act in the vicinity of the target. Since the drug is contained in the linker Suitable supplies to be released include, for example:Preparation methodMore on the section entitled By including a site for enzyme-catalyzed lysis, as described in Provided.Other modifications   The single-chain protein of the present invention has phosphorylation, glycosylation, and normal glycosylation. Deglycosylation of forms, modification of amino acid side chains (eg Conversion to lorin), and post-translational events generally accepted to occur It is generally understood to derivatize an amino acid sequence, such as similar modifications similar to It can be further complexed or derivatized in the manner described.   The glycosylation status of the hormones of the invention is of particular importance. Hormone is prokaryotic Any CTP that may be produced in the host, or may be subunits and / or present By mutating the glycosylation site normally present in the unit, non-glycosylation It can be prepared in silylated form. The non-glycosylated form of the hormone and partially Cosylated forms can be prepared by manipulating glycosylation sites . Usually, of course, glycosylated forms are also included within the scope of the invention. .   As is known in the art, the single chain proteins of the invention may also be tailored for the desired indication. It can then be coupled to labels, carriers, solid supports, etc. The sign form is It can be used to track their metabolic processes. Suitable labels for this purpose are , Radioisotope labels such as iodine-131, technetium-99 and indium-111. Include. The label also mediates the detection of single chain proteins in the assay system Can be used for In this case, the radioisotope also includes an enzyme label, a fluorescent label, It can be used in the same manner as a chromophore. The use of such labels makes them Child Being a receptor ligand, it is particularly useful for these proteins.   The proteins of the invention also specifically immunoreact with these novel modified forms. In preparing antibodies, the carrier may be coupled to enhance their immunogenicity. Can be A suitable carrier for this purpose is a keyhole limpet hemo Cyanine (KLH), bovine serum albumin (BSA) and diphtheria toxoid Includes. Carriers of modified peptides of the invention, including the use of bifunctional linkers Standard coupling methods for coupling to can be used.   Similar conjugation methods, along with other methods, can be used to bind proteins of the invention to solid supports Can be used to couple to. Once coupled, these tags The protein is then used to isolate the desired components for which a specific reaction is shown. It can be used as a reagent.Preparation method   Methods for constructing the proteins of the present invention are well known in the art. Above As shown in the table, only the gene-encoded amino acids are included, and the single strand has a head-to-tail configuration. Currently, the most practical approach is to generate DNA encoding the desired protein. Presently is to synthesize these substances by recombinant methods. One containing a variant DNA containing the nucleotide sequence encoding the double-stranded form was prepared from the native sequence. Can be Site-directed mutagenesis, ligation of additional sequences, PCR, and construction of appropriate expression systems. Methods for construction are well known in the art to date. Coat the desired protein Part or all of the DNA to be linked is preferably a restriction site for facilitating ligation. Can be constructed by standard solid phase methods. Coding arrangement included Appropriate control elements for sequence transcription and translation are provided for the DNA coding sequence. Can be As is well known, expression systems have a wide range of hosts (including prokaryotic hosts such as bacteria and Includes eukaryotic hosts such as yeast, plant cells, insect cells, mammalian cells, avian cells, etc. ) Is now available.   The choice of host is especially for post-translational events, most especially including glycosylation. It is. The location of glycosylation depends on the nature of the glycosylation site within the molecule. In most cases it is controlled, but the nature of the sugars that occupy this site is largely dependent on the host. Controlled by the nature of the Lord. Therefore, fine adjustment of the characteristics of the hormone of the present invention It can be achieved by the proper choice of the Lord.   A particularly preferred form of the gene for the alpha subunit part (alpha subunit is modified Or is not modified) is a "minigene" construct.   As used herein, the α subunit “minigene” is the pM2/ CG α or pM2In terms of the construction of / α, Matzuk, M.M. et al.Mol Endocrinol(1988)2 : 95-100 disclosed herein. This "minigene" is Characterized by retention of only the intron sequence between exon 3 and exon 4 And all upstream introns have been deleted. The specific constructs described The N-terminal coding sequence derived from Son 2 and a portion of exon 3 are supplied from cDNA. Via the XbaI restriction site, between exons I and II, and exons II and II. Directly in the coding sequence of exon 3 so that the intron between III and III does not exist. It is directly connected. However, the intron between exons III and IV, and the code The signal 3'of the swing sequence is retained. The resulting minigene is BamHI / BgIII It may be conveniently inserted as a segment. Other construction methods for suitable minigenes It is, of course, possible that the definition is that the coding sequence is linked via the XbaI site. You are not limited to any particular build. But this is a convenient means of gene construction Yes, for other approaches, such as synthetic or partial synthetic preparation of genes There is no particular advantage to it. Definition is an intron, between exons III and IV Or hold any other intron, preferably hold other intron No, including the coding sequence for the α subunit.   For recombinant production, modified host cells using the expression system are used and the desired Cultured to produce a protein. These terms are used herein as follows: Used for:   “Modified” recombinant host cells, ie, containing recombinant expression systems of the present invention. A cell that has been modified so that it can be introduced into Include this expression system by any convenient manner, including irs infection and the like. It is a modified host cell. “Modified” includes this expression system A cell, the system of which is either integrated into the chromosome or is extrachromosomal . A "modified" cell may be stable with respect to the inclusion of an expression system or may be stable. Fixed Cannot be. Briefly, a "modified" recombinant host cell containing the expression system of the invention is A cell is a cell that, as a result of the inclusion of this expression system when it is not naturally present, Cells regardless of the uptake mode of the expression system.   An "expression system" is the coding nucleotide sequence to be expressed and DN containing regulatory sequences with which they are required to affect expression of the coding sequences It is the A molecule. Typically, these controls are promoters, termination regulatory elements. Rows and, in some cases, operators or other that regulate expression Including the mechanism of. The control sequences are designed so that they are functional in the particular target recombinant host cell. And, thus, the host cell selected to suit the control sequences in the constructed expression system. It must be.   If secretion of the produced protein is desired, code for the signal peptide. The additional nucleotide sequence of the desired single-strand for producing the preprotein is also Included to produce a signal peptide operably linked to the hormone . Upon secretion, the signal peptide is truncated to release the mature single chain hormone. Refused.   As used herein, "cell", "cell culture" and "cell line" Are used interchangeably without paying particular attention to subtle differences in meaning. Those When the distinction between is important, it is clear from the context. If either is meant, then all Are intended to be included.   The protein produced can either be from a cell lysate when produced intracellularly, or Can be recovered from the medium when secreted. Recombinant protein from cell culture Methods for recovering protein are well known in the art and these proteins are Purified by known methods such as ruffy, gel electrophoresis, selective sedimentation, etc. obtain.   The whole or part of the hormone of the present invention can be synthesized by peptide synthesis methods known in the art. Therefore, it can be directly synthesized. The synthesized moieties can be linked and included in the linker moiety. Release sites for any of the agents may be introduced by standard chemical means. Heredity These embodiments containing amino acids that are not encoded by the offspring and head-to-head Of course, for those embodiments in which a ruby-tail-to-tail arrangement is used, The growth is at least partial at the protein level. Natural N-terminal or natural N-terminal The head-to-head connection at the position close to the edge is not compatible with amino groups such as dicarboxylic acid derivatives. It is provided via a linker containing the corresponding functional group. C-terminal or C-terminal Proximal tail-to-tail configurations are diamines, diols, or combinations thereof. Is provided via a linker.antibody   The protein of the present invention produces antibodies that specifically immunoreact with these novel compounds. Can be used to generate These antibodies are useful in various diagnostic and therapeutic applications It is. For example, the single chain form of the invention may be used therapeutically in humans or vertebrates. When tested, drug levels can be measured using conventional immunoassays for these antibodies. Can be monitored using. Furthermore, it was induced by these single-stranded forms Some antibodies cross-react with heterodimers, so Can be used to diagnose the levels present in.   Antibodies are standard in mammals such as rabbits, mice, sheep, or rats Commonly prepared by immunization protocols, and antibodies ensure sufficient immunity Is titrated as a polyclonal antiserum. Next, polycloner The antiserum is recovered, eg, for use in immunoassays. From the host Antibody-secreting cells of, for example, spleen cells or peripheral blood leukocytes can be prepared by known methods. Production of immortalized monoclonal antibodies immunospecific for the protein of the invention Can be screened for.   Determine affinity or non-affinity by "immunity specificity to protein" Within the general parameters considered to be An antibody that does not immunoreact with the telodimer itself is meant. Specificity is relative The term may be selected to be any limitation, such as a 100-fold or greater difference in immunoreactivity. It is understood that Accordingly, immunospecific antibodies encompassed within the invention are single chain At least 100 times more than the corresponding heterodimer for a protein It is reactive.Prescription   The proteins of the present invention are known for heterodimers corresponding to single chain forms. It may be formulated and administered by methods similar to certain methods. Therefore, the prescription and The method of administration will vary according to the particular hormone used. However, the dose level And the frequency of administration, especially for organisms in which the CTP unit is extended due to its presence. When present in view of the biological half-life, it can be altered compared to heterodimers. You.   The protein formulation of the present invention isRemington's Pharmaceutical Sciences,latest Proteins, as found in Edition, Mack Publishing Company, Easton, PA. Or it is a typical formulation for peptide drugs. In general, proteins are By intravenous, intramuscular, subcutaneous, or intraperitoneal injection, or transmucosal or It is administered using a formulation for transdermal delivery. These formulations are generally It contains an active agent or penetrant (for example, bile salt, fusidic acid, etc.). this These formulations are aerosols or suppositories, or, for transdermal administration, skin patches. It may be administered in the form of chi.   Oral administration is also possible if the formulation protects the peptides of the invention from degradation in the digestive system. It is also possible.   Dosage regimens and formulation optimizations should be performed in Runs as it is done.how to use   The single-chain peptides of the invention may be used in a variety of ways, most certainly the hormone It can be used as a substituent in the rhodimer form. Therefore, like the heterodimer , Agonistic forms of the single-chain hormones of the invention are found in both humans and animals. Related to infertility treatments, such as in vitro insemination aids, and natural hormones It can be used for other treatments.   Single-chain hormones are also useful as reagents in a manner similar to heterodimers. You.   Furthermore, the single-chain hormones of the present invention relate to native proteins in biological samples. Used as a diagnostic tool for detecting the presence or absence of the antibody. So They also provide an assay for assessing the levels of these hormones in various samples. It is useful as a control reagent in the kit. The level of the hormone itself, is Or protocols for assessing the level of antibodies elicited against them, Standard immunoassay protocol well known in the field. Different competition and direct A variety of assays are available, including radioisotope labels, fluorescent labels, enzyme labels, etc. It can be used with labeling methods.   The single-chain hormone of the present invention also detects the receptor bound by the natural hormone. And is useful for purification. Therefore, the single-chain hormone of the present invention is not bound to the solid support. Affinity chromatography of the receptor or anti-hormone antibody It can be used for rough preparation. The resulting receptors are screened for therapeutic and reagent candidates. The Leaning Test was used to assess hormone activity against a candidate drug. The body is useful.   Finally, the antibodies that react uniquely with the single-chain hormones of the present invention are unique to these substances. It can be used as a purification means for separation and subsequent preparation. They are also drugs Can be used to monitor the levels of single chain hormones administered as.   The following examples are intended to illustrate but not limit the invention. Absent.                                 Example 1                       Preparation of DNA encoding CGβ-α   Figure 1 shows the construction of inserts for expression vectors, where the C-terminus of the β chain of human CG. The end is linked to the N-terminus of the mature human α subunit.   As shown in FIG. 1, the polymerase chain reaction (PCR) is a method for exocytosis of CGβ. To fuse the two subunits between protein 3 and exon 2 of the α subunit , The carboxy terminal amino acid codon of CGβ is the N-terminal of the α subunit. It is fused directly to the codon for the terminal amino acid in open reading frame. This is a hybrid Using a Limer to amplify a fragment containing exon 3 of CGβ More complete, the hybrid primer contains the N-terminal sequence of the α subunit. It has a coding "tail". Therefore, the obtained amplified fragment contains human CGα It contains the portion of exon 2 that encodes.   Independently, the N-terminus of the α subunit fused to the codon corresponding to the C-terminus of CGβ Hybrid primers encoding end sequences are used to amplify the α minigene. Used as one of the primers. Each codes the other subunit The two amplified fragments containing the overlapping portion of Amplified together with two additional primers that cover the full sequence stretch.   More specifically, reaction I is associated with exon 3 of CGβ and the maximum of the mature α subunit. A fragment containing the first 4 amino acids and a SalI site in the 5'-direction of the coding sequence. FIG. Matzuk, M.M. et al.Proc Natl Acad Sci USA(19 87)84: 6354-6358; Policastro, P. et al.,J Biol Chem(1983)258: 11492-11499 on Obtained by amplifying a portion of the described CGβ genomic sequence.   Primer 1 provides a SalI site and has the following sequence:   The other primer, primer 2, contains 4 codons of the αN-terminal sequence and It is complementary to the 5 codons of the C-terminal sequence of CGβ and has the following sequence:   Therefore, the resulting amplified segment, which is the product of reaction I, contains the fusion coding region. It has a SalI site in the 5'-direction of the region.   In reaction II, a similar fused coding region from the α minigene described above can get. Primer 3 contains 4 codons for the β subunit and 5 codons for α. Is a hybrid primer and has the following sequence:   Primer 4 contains a SalI site and is complementary to the extension of α exon 4. Step Limer 4 has the following sequence:   Therefore, the products of reactions I and II are overlapping, and primer 1 and The desired SalI product as shown in reaction III when subjected to PCR in the presence of 4. Cause   An amplified fragment containing the CGβ exon 3 and α minigene was prepared by Sachais,  B., Snider, R.M., Lowe, J., Krause, J.J Biol Chem(1993)268: 2319 PM containing CGβ exons 1 and 2 in the manner listed2With the derived expression vector PM2It is inserted into the SalI site of HA-CGβ exons 1 and 2. CGβ exon 1 and PM containing 22Matzuk, M.M. et al.Proc Natl Acad USA(1987)84: 6354-6358, And Matzuk, M.M., et al.J Cell Biol(1988)106: 1049-1059.   This expression vector then produces a single-chain form of human CG, where the β-subunit The C-terminus of the knit is directly linked to the N-terminus of the α subunit.                                 Example 2                       Production and activity of single-chain human CG   The expression vector constructed in Example 1 was added to the Chinese hamster ovary (CHO). Cells were transfected and protein production was radiolabeled on SDS gels. It was evaluated by immunoprecipitation of the protein. The culture medium is collected and the single chain protein Bioactivity was compared to heterodimer in a competitive binding assay for human LH receptor. Compared. In this assay, cDNA encoding all human LH receptors was expressed in expression vectors. Inserted into pCMX (Oikawa, J.X-C et al.Mol Endocrinol(1991)Five: 759-768) . 293 exponentially growing cells were transferred to Chen. C. et al.Mol Cell Biol(1987)7: 2745-2752 Was transfected with this vector by the method described in.   In the assay, cells expressing the human LH receptor (2 x 10FivePieces / tube) , 18 hours at 22 ° C with 1 ng of labeled hCG in competition with the sample to be tested. I had a cube. The sample was then placed in cold Dulbecco's PBS (2 ml) supplemented with 0.1% BSA. ), And the mixture was centrifuged at 800 × g for 15 minutes. Pellet with Dulbecco's PBS After washing twice, radioactivity was measured with a gamma counter. Specific binding is In the absence, 10-12% of all labeled (iodinated) hCG added. Was. The reduction of label in the presence of sample measures the binding capacity of the sample. This assay So, for the human LH receptor in 293 cells, wild-type hCG showed 0.47 ng of ED50Have Then Single-chain protein is 1.1 ng ED50It had.   Further assays for agonist activity evaluated stimulation of cAMP production . In this case, 293 cells expressing the human LH receptor (2 x 10Five(Piece / tube) Incubated with varying concentrations of heterodimeric hCG or single-chain hCG And cultured for 18 hours. Extracellular cAMP levels were measured by Davoren, J.B. et al.Biol Reprod(19 85)33: 37-52, by specific radioimmunoassay. In this assay, the wild type had 0.6 ng / ml ED50And the single-chain form has 1.7 ng / ml It had an ED50. (ED50Is 50% of the effective dose. )   Therefore, in all cases, the effects of both wild-type and single-chain forms are similar. You.                                 Example 3                           Further activity assay   CH transfected with expression vector for βFSH-CTP-α single chain construct Media from O cells was harvested and evaluated as described in Example 2. To FSH receptor The results of the competition assay for the binding of E. coli are shown in FIG. The result is that the single-stranded form is , In the inhibition of FSH binding to its receptor, CTP extension to wild type FSH or β chain It is shown to be more effective than any of the FSH, including the length. E of the extension heterodimer D50Is slightly above 100 mIU / ml, but the single-chain form of ED50Is about 50 mIU / ml. Wild type FSH ED50Is about 120 mIU / ml.   The results of the signal transduction assay are shown in Figure 4. Effectiveness of all three forms of FSH Are equivalent.                                 Example 4                        Construction of additional expression vectors   In a manner similar to that described in Example 1, single chain FSH, TSH, and LH (βFSH-α, βFS H-CTP-α, βTSH-α, β-TSH-CTP-α, βLH-α, βLH-CTP-α) Was prepared and transfected into CHO cells. The obtained hormone is Similar activity to the wild-type form when assayed as described in Example 2. Shows activity.   Similarly, a "2-β" single chain form of the expression vector is described in Example 1. Was constructed, expressed and assayed as described in Example 2 in a manner similar to that of.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI A61K 38/27 9051−4C A61K 37/38 C07K 14/59 9051−4C 37/02 16/26 9051−4C 37/36 C12N 5/10 9051−4C 37/43 C12P 21/02 9051−4C 37/66 //(C12P 21/02 C12R 1:91) (31)優先権主張番号 08/351,591 (32)優先日 1994年12月7日 (33)優先権主張国 米国(US) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M C,NL,PT,SE),AU,BR,CA,CN,F I,HU,JP,KR,MX,NO,RU─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI A61K 38/27 9051-4C A61K 37/38 C07K 14/59 9051-4C 37/02 16/26 9051-4C 37 / 36 C12N 5/10 9051-4C 37/43 C12P 21/02 9051-4C 37/66 // (C12P 21/02 C12R 1:91) (31) Priority claim number 08 / 351,591 (32) Priority Date December 7, 1994 (33) Priority claiming country United States (US) (81) Designated country EP (AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LU, M C, NL, PT, SE), AU, BR, CA, CN, FI, HU, JP, KR, MX, NO, RU

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1.グリコシル化あるいは非グリコシル化タンパク質であって、該タンパク質 は、 糖タンパク質ホルモンの1つのβサブユニットのアミノ酸配列に、必要に応じ てリンカー部分を介して、共有結合で連結される、該糖タンパク質ホルモンに共 通なαサブユニットのアミノ酸配列を含み、 ここで、該αおよびβサブユニットが、天然アミノ酸配列あるいは該アミノ酸 配列の変異体からなる、 タンパク質。 2.前記タンパク質が前記リンカー部分を含み、そして、該リンカー部分が、 必要に応じて、糖タンパク質ホルモンのレセプターへ標的づけられるべき薬剤を 含有する、請求項1に記載のタンパク質。 3.前記βサブユニットのC末端近接位置が、必要に応じてリンカー部分を介 して、前記αサブユニットのN末端近接位置に共有結合で連結されるか、あるい は、前記αサブユニットのC末端近接位置が、必要に応じてリンカー部分を介し て、前記βサブユニットのN末端近接位置に共有結合で連結される、請求項1に 記載のタンパク質。 4.前記βサブユニットが、ヒト絨毛性性腺刺激ホルモンあるいはその変異体 のβサブユニットか、あるいは 前記βサブユニットが、FSHあるいはその変異体のβサブユニットであるか、 あるいは 前記βサブユニットが、完全あるいは部分CTPユニットあるいはその変異体で そのC末端近接位置に伸長されたFSHのβサブユニットであるか、あるいは 前記βサブユニットが、LHあるいはその変異体のβサブユニットであるか、あ るいは 前記βサブユニットが、完全あるいは部分CTPユニットその変異体でそのC末 端近接位置に伸長されたLHのβサブユニットであるか、あるいは 前記βサブユニットが、TSHあるいはその変異体のβサブユニットであるか、 あるいは 前記βサブユニットが、完全あるいは部分CTPユニットあるいはその変異体で そのC末端近接位置に伸長されたTSHのβサブユニットであるか、および/また は 前記αサブユニットが、完全あるいは部分CTPユニットあるいはその変異体で そのN末端近接位置に伸長された、 請求項1に記載のタンパク質。 5.前記αサブユニットあるいはβサブユニットあるいは両方が、完全あるい は部分CTPユニットあるいはその変異体を、それらの非重要領域へ挿入すること によって改変されるか、および/または、前記リンカー部分が、完全あるいは部 分CTPユニットあるいはその変異体を含む、請求項1に記載のタンパク質。 6.前記部分CTPユニットが、112-132位、115-132位、116-132位、あるいは11 8-132位、あるいは112-127位、115-127位、116-127位、あるいは118-127位から なり、および/または 該CTPが、改変あるいは欠失される1つあるいはそれを超えるO-結合グリコシ ル化部位を有するか、および/または 前記非重要領域が、C末端に近接するか、あるいは 前記非重要領域が、N末端に近接する、 請求項5に記載のタンパク質。 7.前記βサブユニットが、1つあるいはそれを超えるN-結合グリコシル化部 位での改変を含有し、および/または 前記αサブユニットのN-結合グリコシル化部位の1つあるいは両方が、改変さ れ、および/または それが、グリコシル化されておらず、および/または 前記αサブユニットの85-92位の1つあるはそれを超えるアミノ酸が欠失され た、 請求項1に記載のタンパク質。 8.グリコシル化あるいは非グリコシル化タンパク質であって、 同じかあるいは異なる糖タンパク質ホルモンのβサブユニットのアミノ酸配列 に、必要に応じてリンカー部分を介して、共有結合で連結される、糖タンパク質 ホルモンのβサブユニットのアミノ酸配列であって、 ここで該βサブユニットが、該ホルモンの天然アミノ酸配列、あるいは、該ア ミノ酸配列の変異体からなる、アミノ酸配列;あるいは 同じかあるいは異なる糖タンパク質ホルモンのαサブユニットのアミノ酸配列 に、必要に応じてリンカー部分を介して、共有結合で連結される、糖タンパク質 ホルモンのαサブユニットのアミノ酸配列であって、 ここで、該αサブユニットが、該ホルモンの天然アミノ酸配列、あるいは、該 アミノ酸配列の変異体からなる、アミノ酸配列; を含む、タンパク質。 9.1つのαあるいはβサブユニットのC末端近接位置が、もう一方のαある いはβサブユニットのN末端近接位置に、必要に応じてリンカー部分を介して、 共有結合で連結される、請求項8に記載のタンパク質。 10.前記タンパク質がリンカー部分を含む、請求項8に記載のタンパク質。 11.適切な薬学的賦形剤と混合して、請求項1あるいは8に記載のタンパク 質を含有する、薬学的あるいは獣医学的組成物。 12.請求項1あるいは8に記載のタンパク質に対して免疫特異性である抗体 。 13.請求項1あるいは8に記載のタンパク質をコードするヌクレオチド配列 を含むDNAあるいはRNA分子。 14.糖タンパク質ホルモンの一本鎖形態を生産する発現系であって、該発現 系は、請求項1あるいは8のタンパク質をコードする第一ヌクレオチド配列を、 該第一ヌクレオチド配列の発現に影響し得る制御配列に作動可能に連結して、含 む、発現系。 15.前記第一ヌクレオチド配列によってコードされるタンパク質に、作動可 能に連結されたシグナルペプチドをコードする第二ヌクレオチド配列をさらに含 有する、請求項14に記載の発現系。 16.請求項15に記載の発現系を含むように改変された、宿主細胞。 17.糖タンパク質ホルモンの一本鎖形態を生産するための方法であって、 該方法が、該糖タンパク質ホルモンが生産される条件下で、請求項16に記載 の細胞を培養する工程、および 該培養物から該糖タンパク質を回収する工程 を包含する、方法。[Claims]   1. Glycosylated or non-glycosylated protein, said protein Is   Amino acid sequence of one β subunit of glycoprotein hormone, if necessary Covalently linked via a linker moiety to the glycoprotein hormone. Contains the amino acid sequence of the common α subunit,   Here, the α and β subunits are the natural amino acid sequence or the amino acid Consisting of sequence variants, protein.   2. The protein comprises the linker moiety, and the linker moiety is If necessary, drugs that should be targeted to the glycoprotein hormone receptor The protein according to claim 1, which is contained.   3. The position close to the C-terminal of the β subunit may be mediated by a linker moiety if necessary. And is covalently linked to the N-terminal proximal position of the α subunit, or Means that the position close to the C-terminal of the α subunit is optionally linked via a linker moiety. And being covalently linked to the N-terminal proximal position of the β subunit. The described protein.   4. The β subunit is a human chorionic gonadotropin or a variant thereof. Β subunit of   Whether the β subunit is the β subunit of FSH or a variant thereof, Or   The β subunit is a complete or partial CTP unit or a variant thereof. Is a β subunit of FSH extended near its C-terminal, or   Whether the β subunit is the β subunit of LH or its variant, Ruiha   The β subunit is a full or partial CTP unit and its C-terminal Is the β subunit of LH extended near the edge, or   Whether the β subunit is a β subunit of TSH or a variant thereof, Or   The β subunit is a complete or partial CTP unit or a variant thereof. The β subunit of TSH extended near its C-terminus and / or Is   The α subunit is a complete or partial CTP unit or a variant thereof. Extended to a position near its N-terminal, The protein according to claim 1.   5. The α subunit or β subunit or both are complete or Insert partial CTP units or variants thereof into their non-critical regions Modified and / or the linker moiety is complete or partial. The protein according to claim 1, comprising a CTP unit or a variant thereof.   6. The partial CTP unit is 112-132, 115-132, 116-132, or 11 From 8-132, 112-127, 115-127, 116-127, or 118-127 And / or   The CTP is modified or deleted with one or more O-linked glycosyls And / or   The non-critical region is adjacent to the C-terminus, or   The non-critical region is adjacent to the N-terminus, The protein according to claim 5.   7. The β subunit is one or more N-linked glycosylation moieties Position modification, and / or   One or both of the N-linked glycosylation sites of the α subunit have been modified. And / or   It is not glycosylated and / or   One or more amino acids at positions 85-92 of the α subunit have been deleted Was The protein according to claim 1.   8. Glycosylated or non-glycosylated protein,   Amino acid sequences of β subunits of the same or different glycoprotein hormones Glycoprotein, which is covalently linked to the protein via a linker moiety as necessary. The amino acid sequence of the β subunit of the hormone,   Here, the β subunit is the natural amino acid sequence of the hormone, or An amino acid sequence consisting of a variant of the amino acid sequence; or   Amino acid sequence of the α subunit of the same or different glycoprotein hormones Glycoprotein, which is covalently linked to the protein via a linker moiety as necessary. The amino acid sequence of the α subunit of the hormone,   Here, the α subunit is the natural amino acid sequence of the hormone, or An amino acid sequence consisting of a variant of the amino acid sequence; , Including proteins.   9. C-terminal proximity of one α or β subunit is in the other α Or at a position near the N-terminal of the β subunit, optionally via a linker moiety, The protein according to claim 8, which is covalently linked.   10. 9. The protein of claim 8, wherein the protein comprises a linker moiety.   11. Protein according to claim 1 or 8 in admixture with a suitable pharmaceutical excipient. A pharmaceutical or veterinary composition containing a quality.   12. An antibody that is immunospecific for the protein of claim 1 or 8. .   13. A nucleotide sequence encoding the protein according to claim 1 or 8. DNA or RNA molecule containing.   14. An expression system for producing a single-chain form of a glycoprotein hormone, said expression system comprising: The system comprises a first nucleotide sequence encoding the protein of claim 1 or 8 Included operably linked to a control sequence capable of affecting the expression of said first nucleotide sequence. Mu, expression system.   15. The protein encoded by the first nucleotide sequence is operable. A second nucleotide sequence encoding an operably linked signal peptide. 15. The expression system of claim 14 having.   16. A host cell modified to include the expression system of claim 15.   17. A method for producing a single chain form of a glycoprotein hormone, comprising:   17. The method of claim 16, wherein the method is under conditions where the glycoprotein hormone is produced. Culturing the cells of, and   Recovering the glycoprotein from the culture A method comprising:
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