JPH10279599A - レチノインレセプターの構成および方法 - Google Patents

レチノインレセプターの構成および方法

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JPH10279599A
JPH10279599A JP9299300A JP29930097A JPH10279599A JP H10279599 A JPH10279599 A JP H10279599A JP 9299300 A JP9299300 A JP 9299300A JP 29930097 A JP29930097 A JP 29930097A JP H10279599 A JPH10279599 A JP H10279599A
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JP
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receptor
dna
retinoic acid
ligand
receptors
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JP9299300A
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Ronald M Evans
エヴァンス,ロナルド・マーク
Vincent Giguere
ジギュール,ヴィンセント
Estelita Sebastian Ong
オング,エステリタ・セバスチャン
Prudimar Serrano Segui
セギュイ,プルディマー・セラーノ
Kazuhiko Umesono
ウメソノ,カズヒコ
Catherine C Thompson
トンプソン,キャサリン・キャロライン
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Salk Institute for Biological Studies
Original Assignee
Salk Institute for Biological Studies
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 受容体の機能的領域が交換されている機能的
なキメラ受容体を提供すること。 【解決手段】 N−末端ドメイン、DNA結合ドメイン
およびリガンド結合ドメインを有するキメラ受容体であ
って、該N−末端ドメイン、DNA結合ドメインおよび
リガンド結合ドメインは、GR,MR,TR,ERRお
よびRRからなる親型受容体の一般群より選択される既
知の受容体に由来するキメラ受容体。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は国立衛生研究所の研
究助成金のもとで政府の援助によってなされたものであ
る(助成金番号GM26444)。本発明は、一般的に
は、リガンド反応性調節タンパク質およびそれらをコー
ドする遺伝子に関するものである。より詳細には、本発
明はレチノイド関連調節タンパク質およびそれらをコー
ドする遺伝子、組み換えDNAなどの遺伝子工学技術に
よって上記およびその他の調節タンパク質および遺伝子
を修飾したもの、および修飾されていないものと修飾さ
れたものの双方を含むレチノイド関連調節タンパク質お
よび遺伝子の使用に関するものである。さらに、本発明
は、リガンド反応性タンパク質に対する機能的リガンド
を同定するための新しい方法に関するものである。本方
法は、新しく発見された受容体タンパク質に対する機能
的リガンドを同定する場合に特に有用である。ビタミン
A関連モルフォゲン、レチノイン酸が、新しく発見され
たレチノイン酸受容体タンパク質に対する機能的リガン
ドであることを示すことによって本方法は一部例示され
る。
【0002】
【従来の技術】真核生物における中心的な問題は、ホル
モンや成長因子などの外来性誘導因子に反応して特異的
な遺伝子制御を媒介する分子および機構の説明を行うこ
とであり続けている。各機構の特異性に関してはまた学
ばねばならないことが多く残されてはいるものの、ホル
モンなどの外来性因子は細胞内受容体およびホルモン反
応性エレメントすなわちHREとして知られる個々のD
NAを含む細胞内要素と協調して働くことによって遺伝
子の転写を調節することが知られている。さらに具体的
には、グルココルチコイドおよびチロイドホルモンのよ
うなホルモンは促進された拡散によって細胞に入ること
が知られている。ホルモンが次に特異的な受容体タンパ
ク質に結合し、それによってホルモン/受容体複合体を
作ることも知られている。ホルモンの受容体への結合に
より、受容体タンパク質のアロステリック変化が開始さ
れると考えられている。この変化の結果として、ホルモ
ン/受容体複合体がクロマチンのDNA上の特異的部位
に高親和性で結合できると考えられている。ホルモン反
応性エレメントすなわちHREを含むこのような部位
は、本分野では様々な名前で呼ばれているが、近くの標
的遺伝子のプロモーターの発現(RNAの転写)を調節
している。ホルモンなどの外来性誘導因子による遺伝子
制御の特異性をさらに理解するための主要な障害は、タ
ンパク質の適切な解析を行うために十分な量および純度
の受容体タンパク質が入手できないことであった。この
欠乏のために、多様な体液や組織中の外来性誘導因子
(例えばホルモン)の存在を決定するための診断用アッ
セイにおける受容体の使用、およびキメラ受容体タンパ
ク質アナログを操作するための“プロトタイプ”として
の受容体の使用が妨げられて来た。受容体タンパク質が
入手困難であることを克服する努力がなされ、本出願の
譲受人であるソーク生物学研究所(the Salk
Institute for Biological
Studies)が受託された、共に審査中の出願U.
S.S.N.108,471号により、グルココルチコ
イドー、チロイドー、ミネラロコルチコイドー、および
新しいステロイド関連受容体を含む多様な受容体タンパ
ク質のクローン化された遺伝子が開示されている。U.
S.S.N108,471号はさらに、これらの分子の
詳細な生化学的解析を行い、別々のDNA結合領域およ
びリガンド結合領域を受容体タンパク質が含むことを示
した。(U.S.S.N 108,471号の一部は出
版されている;グルココルチコイド受容体のクローニン
グとこの分子の各領域に分ける解析に関する部分につい
ては、ホレンバーグ(Hollenberg)他、(1
985)、およびギゲレ(Giguere)他、(19
86);受容体に関するその他の研究に関しては、ホレ
ンバーグ(Hollenberg)他、(1987)、
グリーン(Green)他、(1986)、グリーンと
シャンボン(Chambon)、(1987)、クマー
(Kumar)他、(1987)、ミースフェルド(M
iesfeld)他、(1987)、およびエバンス
(1988)を参照のこと)。受容体の生化学的解析に
関してはさらに、ヒトグルココルチコイド受容体遺伝子
の配列解析により、トリ赤芽球症ウイルス(AEV)の
ガン遺伝子であるv−erb−Aの産物と相同性がある
ことが示された(ワインバーガー(Weinberge
r)他、(1985)参照)。このグループおよび別の
グループは続いて、v−erb−Aの細胞内相同体がβ
チロイドホルモン受容体であることを示した(ワインバ
ーガー(Weinberger)他、(1986)、お
よびサップ(Sap)他、(1986)参照)。ステロ
イドホルモン受容体とチロイドホルモン受容体のDNA
結合領域が非常によく保存されていることから、関連し
ているリガンド誘導性転写制御因子に関してこの領域が
特徴的なのだろうかという疑問が出された。また、これ
らの領域をコードするDNA配列を、関連しているが新
しいリガンド反応性受容体に関してゲノムを検索するハ
イブリダイゼーション用プローブとして使用可能だろう
かという疑問も出された。この手法により、ソーク研究
所の我々のグループは、幾つかの新しい遺伝子産物を同
定した。U.S.S.N 108,471号に示されて
いるように、一つはヒトアルドステロン受容体(hM
R,ATCC第67201号)(U.S.S.N.10
8,471号のこの部分の出版物としては、アリザ(A
rriza)他、(1987)参照);二番目は、ラッ
ト中枢神経系で高レベルで発現されている新しいチロイ
ドホルモン受容体である(rTR α,ATCC第67
281号)(U.S.S.N.108,471号のこの
部分の出版物としては、トンプソン(Thompso
n)他、(1987)参照)。本開示は、ステロイドお
よびチロイドホルモン受容体のDNA結合領域およびリ
ガンド結合領域と相同性のある新しいレチノイド受容体
タンパク質をコードする、クローニングされた全長のc
DNAの分離と解析を示している。さらに、グルココル
チコイド、ミネラロコルチコイド、チロイド、エストロ
ゲン関連、およびレチノイン酸受容体の間の機能領域を
交換(“swapping”)することによって作成さ
れたキメラ受容体の構築と解析についても述べている。
これらのキメラ受容体は、キメラ中に取り込まれた“親
の”DNA結合領域およびリガンド結合領域の“起源”
に基づいたハイブリッド機能特性を有する。例えば、キ
メラ受容体のDNA結合領域がレチノイン酸受容体のD
NA結合領域であれば(すなわち野生型レチノイン酸受
容体から得られたものであるか、レチノイン酸DNA結
合領域の機能的要素を含む変異体である場合)、キメラ
はレチノイン酸受容体のDNA結合特性を有することに
なる。リガンド結合領域に関しても同様である。キメラ
受容体中のリガンド結合領域がチロイドホルモンに結合
する場合には、キメラはチロイドホルモン受容体の持つ
リガンド結合特性を有することになる。本開示はまた、
リガンド反応性受容体タンパク質に対する機能的リガン
ドを同定するための新しい方法を示すものである。本方
法は、(1)レチノイド、レチノイン酸およびその代謝
前駆体、レチノールが新しく発見された受容体タンパク
質に対する機能的リガンドであること、(2)DNA結
合領域およびリガンド結合領域がキメラ受容体の機能特
性を決定すること、を示すことにより例示される。
【0003】
【課題を解決するための手段】定義 本明細書および請求の範囲において、ここで用いるため
に以下のように特に定義される技術用語が参照される。
ここで用いる場合、一般的な語“レチノイド”はレチノ
イン酸、ビタミンA(レチノール)および、多様な系で
発生と分化に重要な影響を及ぼすことのできる一連の天
然および合成誘導体を含む化合物群を意味する。ここで
用いる場合、生物種は以下のように同定される:h,ヒ
ト;r,ラット;m,マウス;c,ニワトリ;および
d,ドロソフィラ(ショウジョウバエ)。ここで用いる
場合、“ステロイドホルモン受容体スーパーファミリ
ー”とは、グルココルチコイド、ミネラロコルチコイ
ド、プロゲステロン、エステロゲン、エステロゲン関
連、ビタミンD、チロイド、V−erb−A、レチノ
イン酸、およびE75(ショウジョウバエ)受容体から
なる関連した受容体群を意味するものである。エバンス
(1988)、およびそこで引用されている参考文献参
照。ここで用いる場合、RRおよびRARはともにレチ
ノイン酸受容体を意味する。かしら文字、hRRおよび
hRARは、ヒトレチノイン酸受容体を意味する。ph
RARαと呼ばれるDNAはヒトレチノイン酸受容体α
をコードする。hRARαはATCC第40392号と
して寄託されているphRAR1によってコードされて
いる。hRARβと呼ばれるDNAはヒトレチノイン酸
受容体βをコードする。ブランド(Brand)他(1
988)参照。ここで用いる場合、GRはグルココルチ
コイド受容体を意味する。hGRと呼ばれるDNAはヒ
トグルココルチコイド受容体GRをコードする。hGR
はATCC第67200号として寄託されているpRS
hGRによってコードされている。ここで用いる場合、
MRはミネラロコルチコイド受容体を意味する。hMR
と呼ばれるDNAはヒトミネラロコルチコイド受容体M
Rをコードする。hMRはATCC第67201号とし
て寄託されているpRShMRによってコードされてい
る。ここで用いる場合、TRはチロイド受容体を意味す
る。TRαおよびTRβはチロイド受容体のα型および
β型を意味する。c−erb−A,herb8.
7、peA101,rbeA12、およびhFA8と呼
ばれるDNAはすべてチロイド受容体をコードするもの
である。プラスミドpherb 8.7はhTRα
をコードする;これは特許目的のために寄託され、AT
CC第40374号として登録されている。プラスミド
peA101はhTRβをコードしている;これは特許
目的のために寄託され、ATCC第67244号として
登録されている。プラスミドrbeA12はrTRαを
コードする;これは特許目的のために寄託され、ATC
C第67281号として登録されている。プラスミドp
hFA8はクローンの”リガンド結合”領域に欠失をも
つ、hTRαの部分的クローン(すなわち、受容体タン
パク質のカルボキシ末端をコードするDNA)をコード
している。プラスミドphFA8はATCC第4037
2号として登録されている。ここで用いる場合、ERR
はエストロゲン関連受容体を意味する。hERR1およ
びhERR2の頭文字は、ヒトエストロゲン関連受容体
1および2であることを意味する。これらの受容体はチ
ロイド受容体よりもステロイド受容体により近いが、既
知のステロイドホルモンのどの主要なクラスにも結合し
ない(ギゲレ(Giguere)他、1988)。hE
RR1はプラスミドpE4およびpHKAにコードされ
ており、これはそれぞれATCC第67309号および
第67310号として寄託されている。(pE4もpH
KAも完全なクローンではない;hERR1は両方のク
ローン由来の断片を結合して構築された)。hERR2
はプラスミドphH3にコードされており、ATCC第
40373号として寄託されている。ここで用いる場
合、VDRはビタミンD受容体を意味する。ここで用
いる場合、MTVは乳癌ウイルスを意味する;MMTV
はマウス乳癌ウイルスを意味する。ここで用いる場合、
RSVはラウス肉腫ウイルスを意味する;SVはサルウ
イルスを意味する。ここで用いる場合、CATはクロラ
ムフェニコールアセチルトランスフェラーゼを意味す
る。ここで用いる場合、ルシフェラーゼはホタルのルシ
フェラーゼを意味する。I.R.デ・ウェット(de
Wet)、K.V.ウッド(Wood)、M.デルカ
(DeLuca)、D.R.ヘリンスキ(Helins
ki)、およびS.スブラマニ(Subraman
i)、Mol.Cell.Biol.7:725−73
7(1987)参照。ここで用いる場合、COSはT抗
原(Tag)を発現しているサル腎臓細胞を意味する。
グルツマン(Gluzman)、Cell,23:17
5(1981)参照。COS細胞は受容体欠損細胞であ
り、本発明の機能的リガンド同定アッセイに有用なもの
である。ここで用いる場合、CV−1は“CV−1”と
呼ばれる細胞系由来のマウス腎臓細胞を意味する。CV
−1はCOSの親系である。SV40T抗原(Tag)
を発現するように形質転換されているCOS細胞とは異
なり、CV−1細胞はT抗原を発現しない。CV−1細
胞は、本発明の機能的リガンド同定アッセイにも有用な
受容体欠損細胞である。ここで用いる場合、“ホルモン
反応性要素”または“HRE”、“転写調節ユニッ
ト”、“ホルモン反応性プロモーター/エンハンサー要
素”、“エンハンサー様DNA配列”、および“転写刺
激を媒介するDNA配列”などの一般的な技術用語は、
すべて同一物を意味しており、すなわち、転写のホルモ
ン(またはリガンド)による活性化に必要なcisに働
く配列(約20塩基対)である。これらの要素をホルモ
ン非反応性遺伝子に接続することにより、その遺伝子が
ホルモン反応性となる。これらの配列はホルモン反応性
要素またはHREとして最もよく呼ばれており、位置お
よび向きに関係無く機能する。他のエンハンサーとは異
なり、HREの活性はリガンドの存在の有無に依存す
る。(エバンス(1988)およびそこで引用されてい
る参考文献参照。)本明細書および請求の範囲において
は、“ホルモン反応性要素”という語を、これらの配列
を記述するために本分野で用いられるすべての語によっ
て示唆される機能的特性を意味し、具体化するために一
般的な意味で用いられる。ここで用いる場合、合成HR
Eとは、自動ヌクレオチド合成機を用いてin vitr
で合成されたHREを意味する。HREはわずか約2
0bpなので、この方法で容易に合成することができ
る。操作された、あるいは合成の野生型HREがホルモ
ン非反応性プロモーターに連結されると、これらのプロ
モーターはホルモン反応性となる。エバンス(198
8)およびそこで引用されている文献参照。ここで用い
る場合、頭文字GREはグルココルチコイド受容体反応
性要素を、TREはチロイド受容体反応性要素を意味す
る。GREはGRとの相互作用によるグルココルチコイ
ド反応性を与えるホルモン反応性要素である。ペイバー
(Payvar)他、Cell,35:381(198
3)、およびシーデライト(Schiedereit)
他、Nature,304:749(1983)参照。
GREは、DNA結合領域がGREと機能的に結合でき
る(すなわち、活性化できる)ものであるいかなる野生
型またはキメラ受容体とも使用可能である。例えば、G
R、MR、およびPR受容体は全てGREを活性化する
ことができ、GR、MR、またはPR型のDNA結合領
域を有するいかなる野生型またはキメラ受容体ともGR
Eを使用することができる。TREは、TRとの相互作
用によるチロイドホルモン反応性を与えることを除いて
は、GREと同様である。TREは、DNA結合領域が
機能的にTREと結合できる(すなわち活性化できる)
ようないかなる野生型またはキメラ受容体とも使用可能
である。TRおよびRR受容体はTREを活性化するこ
とができ、したがって、TRまたはRR型のDNA結合
領域を有するいかなる受容体ともTREを使用可能であ
る。ここで用いる場合、リガンドとはホルモンまたは成
長物質などの誘導因子を意味する。細胞内で、リガンド
は受容体タンパク質に結合し、それによってリガンド/
受容体複合体を形成し、それが適当なホルモン反応性要
素に結合することができる。単一のリガンドが複数の受
容体を持つこともある。TαおよびTβはいず
れもTなどのチロイドホルモンと結合する。ここで用
いる場合、“リガンド反応性プロモーターおよび有効な
レポーター遺伝子に機能的に連結している有効なホルモ
ン反応性要素”という語句中の“有効な”という語は、
それぞれのDNA配列(“ホルモン反応性要素”、“リ
ガンド反応性プロモーター”、および“レポーター遺伝
子”という語で表される)が作用可能である、すなわ
ち、ホルモン反応性要素が受容体タンパク質(野生型ま
たはキメラ)のDNA結合領域と結合可能であること、
リガンド反応性プロモーターがレポーター遺伝子の転写
調節を行えること(HRE/受容体タンパク質/リガン
ド複合体による適当な活性化による)、およびレポータ
ー遺伝子が宿主細胞で発現され得ることを意味する。
“機能的に連結する”という語句は、DNA断片が連結
された場合に適当な活性化によってレポーター遺伝子
(例えばCATまたはルシフェラーゼ)が発現されるこ
とを意味する。この発現は、“リガンド反応性プロモー
ター”(ホルモン反応性要素の下流であり、適当なリガ
ンド/受容体タンパク質複合体にHREが結合すると
“活性化”され、その結果レポーター遺伝子の転写を
“調節”する)が“オンの状態となる”、あるいは、ホ
ルモン反応性要素にリガンド/受容体タンパク質複合体
が結合した結果として活性化されたものである。ここで
用いる場合、受容体の“DNA結合領域”という語句
は、クロマチンDNA上のHRE部位に結合する受容体
タンパク質(グルココルチコイド受容体、チロイド受容
体、ミネラロコルチコイド受容体、エステロゲン関連受
容体、およびレチノイン酸受容体)のその部分を呼ぶも
のである。これらのDNA結合領域に対する結合は、ス
テロイドホルモンスーパーファミリーに関して同定さ
れ、解析された。第8図、およびギゲレ他(198
6);ホレンバーグ(Hollenberg)他、(1
987);グリーンとシャンボン(1987);および
ミースフィールド(Miesfield)他(198
7)、エバンス(1988)参照。多様なステロイドホ
ルモンスーパーファミリー受容体に関するDNA結合領
域に対する結合を第8図に示す;結合は以下に示すもの
である: −hGR(pRShGR): ヌクレオチド1393〜1590 アミノ酸421〜486 (ATCC#67200参照) −hTRb(peA101):ヌクレオチド604〜807 アミノ酸102〜169 (ATCC#67244参照) −hTRa(pherb 8.7):ヌクレオチド168〜372 アミノ酸50〜117 (ATCC#40374参照) アミノ酸291〜358 (ATCC#67281参照) −ERR1(pE4 & pHKA):アミノ酸176〜241 (ATCC #67309 & #6731 0参照) −ERR2(phH3): アミノ酸103〜168 (ATCC #40373参照) −hMR(pRShMR): ヌクレオチド2029〜2226 アミノ酸603〜668 (ATCC #67201参照) −hRARa(phRAR1):ヌクレオチド364〜561 アミノ酸88〜153 (ATCC #40392参照) 受容体のステロイドホルモンスーパーファミリーのDN
A結合領域は66から68アミノ酸のアミノ断片からな
る。この断片は9個のシステイン残基を含み、そのうち
の一つが断片の最初のアミノ酸である。この最初のCy
s残基からCys−X−Cys−X13−15−Cy
s−X−Cys(ここでXはいかなるアミノ酸残基で
もよい)と記述されるモチーフが開始される。DNA結
合領域は常にアミノ酸Gly−Metで終わる。クロー
ニング法の簡便のために、DNA結合領域の前および/
または後の1〜6アミノ酸をDNA結合領域とともに転
換することも可能である。ここで用いる場合、受容体の
“リガンド結合領域”という語句は成長因子またはホル
モンなどのリガンドに結合する、受容体タンパク質の部
分に関するものである。ステロイド受容体スーパーファ
ミリーに対するリガンド結合領域のこれらの結合が同定
され、解析された。第8図およびエバンス(1988)
参照。多様な受容体のリガンド結合領域が第8図に示さ
れている;該領域の幾つかを以下に示す: −hGR(pRShGR): アミノ酸528〜777
(ATCC #67200参照) −hTRb(peA101):アミノ酸232〜456
(ATCC #67244参照) −hTRa(pherb−A8.7):アミノ酸183
〜410(ATCC #40374参照) −rTR(rbeA12): アミノ酸421〜639
(ATCC #67281参照) −ERR1(pE4 & pHKA):アミノ酸295
〜521(ATCC #67309参照) −ERR2(phH3): アミノ酸212〜433
(ATCC #40373参照) −hMR(pRShMR): アミノ酸734〜984
(ATCC #67201参照) −hRARa(phRAR1):アミノ酸198〜46
2(ATCC #40392参照) 受容体間の機能的領域の交換を可能にするために、受容
体cDNAクローンに共通の制限エンドヌクレアーゼ部
位を導入しなければならない。第8図に示した多様な受
容体のいずれにおいても、DNA結合領域の直前に第一
の共通部位を導入し、直後に第二の共通部位を導入する
ことが可能である。(例えば、第8図に示した受容体の
ステロイドホルモンスーパーファミリーのいずれにおい
ても、DNA結合領域の直前に単独のNotI部位を導
入し、直後に単独のXhoI部位を導入することが出来
る。これにより受容体は3つの機能的領域または“カセ
ット”に分割される;(1)N末端カセット、(2)D
NA結合領域カセット、(3)リガンド結合領域カセッ
ト。どの受容体由来の3つの領域またはカセットは別の
受容体由来のカセットと組み合わせて多様なキメラ受容
体を作成することができる。ここで用いる場合、キメラ
受容体を同定するために用いた命名法は以下のようであ
る:可変性機能領域(N末端、DNA結合領域、および
リガンド結合領域)は、それらの元となった“親”受容
体によって同定される。例えば、GR由来の領域は
“G”領域である;TR領域は“T”領域である(そう
でなければさらに“T”または“T”領域として特
定される);MR領域は“M”領域である;RAR領域
は“R”領域である(もしくは、さらに“R”または
“R”として特定される);また、ERR領域は
“E”領域である(もしくは、さらに“E”または
“E”領域として特定される)。この表記法によれ
ば、特定しない限り、“T”は一般的にTαまたは
β受容体のどちらかを意味する;“E”はhER
R1またはhERR2のどちらかを意味する;また、
“R”はRARαまたはRARβ受容体のどちらかを意
味する。野生型受容体はいかなる交換領域も含まないの
で、この表記系にしたがうと、G−G−G(またはGG
G)、T−T−T(またはT)、T
−T−T(またはT)、M−M−M(ま
たはMMM)、R−R−R(またはR
)、R−R−R(またはR)、
−E−EまたはE−E−Eとして同定さ
れ、ここで最初に示される領域はN末端領域、中央の領
域はDNA結合領域、および最後の領域はリガンド結合
領域である。いかなるキメラ受容体も少なくとも二つの
野生型または親受容体由来の機能領域を持つことにな
る。例えば、キメラ受容体GGRはグルココルチコイ
ド受容体由来のN末端およびDNA結合領域を持ち、グ
ルココルチコイド受容体由来のDNA結合領域、および
αレチノイン酸受容体由来のリガンド結合領域を有す
る;GTはグルココルチコイド受容体由来のN末
端、チロイド受容体α由来のDNA結合領域、および、
レチノイン酸受容体β由来のリガンド結合領域を有す
る。ここで用いる場合、hGRNx、hTRβNx、お
よびhRRNxは、受容体のDNA結合領域の境界に隣
接してNotIXhoIの単一の切断部位を含むよう
に操作したhGR、hTRβ、およびhRR受容体を意
味する。これらの変異受容体は、hGR,hMR,hE
RR1,hERR2,hTRα,hTRβ,rTRα,
rRARα,rRARβ由来のアミノ末端、DNA結合
領域、およびリガンド結合領域のすべての可能な組み合
わせから成るハイブリッド受容体の構築を例示するもの
である。ここで用いる場合、サザンブロット分析は、変
性させたDNAをアガロースゲルから、相補的な核酸と
ハイブリダイズさせることができるニトロセルロースフ
ィルターに転移させる方法を意味する。ここで用いる場
合、ノザンブロット分析とは、RNAをアガロースゲル
から、相補的なDNAにハイブリダイズさせることがで
きるニトロセルロースフィルターに転移させる方法を意
味する。ここで用いる場合、本発明の“変異体”DNA
とは“野生型”あるいは操作していない配列とは異なる
ように遺伝学的に操作したDNAを意味する。このよう
な遺伝子操作には、野生型配列への新しいヌクレオチド
の挿入、野生型配列からのヌクレオチドの削除、野生型
配列中のヌクレオチドの置換、または受容体間の機能的
領域の“交換(swapping)”が含まれる。機能
的領域をある受容体から別の受容体のものに交換するこ
とによって操作された受容体もキメラ受容体あるいはハ
イブリッド受容体と呼ばれる。キメラ受容体はさらに、
新しいヌクレオチド、ヌクレオチドの欠失、ヌクレオチ
ドの置換などを含む。本明細書および請求の範囲におけ
る“実質的な配列相同性”という語の使用は、ここで開
示され、請求される実際の配列と比較してわずかな、重
大でない配列の変化しか起こっていないDNA、RN
A、またはアミノ酸配列が、添付された請求の範囲に含
まれることを意図していることを示す。この語句の中
で、“わずかな、重大でない”配列変化とは、相同な配
列がここで開示し、請求する核酸およびアミノ酸構造と
実質的に同様に機能して実質的に同じ構造を産生するこ
とを意味する。ここで用いる場合、“組み換え的に産生
される”という語句は、単に天然物から生成されたので
はなく、遺伝子組み換え技術を用いて作成されたことを
意味する。ここに現れる多様なアミノ酸配列を構成する
アミノ酸は、以下に示す3文字または1文字略号によっ
て同定される。 ここに現れる多様な核酸配列を構成するヌクレオチド
は、本分野で通常用いられている1文字略号(A,G,
T,C,またはU)を有する。ここで用いる場合、bp
とは塩基対を、kbはキロ塩基対を意味する。本明細書
および請求の範囲において、ギリシャ文字アルファ
(α)、ベータ(β)などは、しばしばa、bなどと示
される。
【0004】寄託 プラスミドpRShGR(hGR),pRShMR(h
MR),peA101(hTβ)およびGMCAT
は、すべて大腸菌HB101株に入っており、また、r
ebA12(rTRα),pE4およびphKA(とも
にhERR1をコードする)、phH3(hERR
2),pherb−A 8.7(hTRα),phFA
8(hTRαの部分的クローン)、およびプラスミドp
hRAR1は、米国メリーランド州ロックビルのアメリ
カン・タイプ・カルチャー・コレクション(ATCC)
に、特許技術目的の微生物寄託の国際認識に関するブダ
ペスト条約および本条約の下に公布されている条例に基
づいて寄託されている。該条約および条例、もしくは米
国および本出願または本出願の優先権を請求する出願が
提出されるか、このような出願が認められるいかなる特
許も認められるそのほかの国や国際組織の特許法および
条例にしたがって、プラスミド試料は法的に受け取る資
格がある産業所有権局などの者が入手することができ
る。ATCC寄託番号および寄託年月日を以下に示す: (*は部分的クローンを意味する)(pE4 & ph
HKAはともに完全なhERR1をコードする)
【0005】発明の概要 一つの局面においては、本発明は、ここではヒトレチノ
イン酸受容体タンパク質と呼ぶレチノイド受容体タンパ
ク質に特徴的なリガンド結合能およびDNA結合能(ま
たは転写活性化能)を有するタンパク質の一次配列をコ
ードするトリプレットの配列、断片のプラス鎖またはセ
ンス鎖が含んでいるような二本鎖DNAを含むものであ
る。本発明のこの局面によれば、二本鎖DNA断片は、
レチノイン酸受容体タンパク質を発現できるものであ
る。別の局面においては、本発明は、レチノイン酸受容
体タンパク質をコードする二本鎖DNAのセンス鎖であ
る一本鎖DNA、およびこの二本鎖DNAの転写によっ
て産生されるRNAを含むものである。別の局面におい
ては、本発明は、本発明のレチノイン酸受容体タンパク
質(RARα)をコードするDNAを含むプラスミドp
hRAR1を含む。このプラスミドはアメリカン・タイ
プ・カルチャー・コレクションに特許目的のために寄託
されている;これはATCC No.40392として
登録されている。さらに別の局面においては、本発明は
レチノイン酸受容体タンパク質をコードするDNAでト
ランスフォームした細胞、望ましくは哺乳動物細胞を含
む。本発明の本局面によれば、トランスフォームするD
NAは細胞内で発現されることが可能であり、それによ
ってこのDNAにコードされているレチノイン酸受容体
の細胞内の量を増加させる。本発明はさらに、レチノイ
ン酸受容体をコードするDNAの発現によって産生また
はこのようなレチノイン酸受容体をコードするDNAか
ら転写されたmRNAの翻訳によって産生された新しい
レチノイン酸受容体を含む。本発明の本局面によれば、
レチノイン酸受容体は、“修飾されていない”レチノイ
ン酸受容体をコードするDNAおよびmRNAのタンパ
ク質産物であるか、受容体DNA配列中に導入された変
異の結果として、対応する天然の“野生型”レチノイン
酸受容体タンパク質とひとつ以上のアミノ酸配列中の違
いを有するものである、修飾された、あるいは遺伝子操
作されたレチノイン酸受容体タンパク質産物である。こ
れらのレチノイン酸受容体は、“修飾されていない”か
“操作されている”かにかかわらず、対応する天然レチ
ノイン酸受容体の少なくとも約5%のレチノイン酸結合
活性および/または少なくとも約5%のDNA結合また
は転写活性化活性を有することが望ましい。本発明はさ
らに、別の型の機能的領域を持つひとつの受容体の機能
的領域を交換することによって作成されたキメラ受容体
を含む。このように産生されたキメラDNAはそれらの
それぞれDNA結合領域およびリガンド結合領域の
“元”に基づく機能的特性を有するキメラ受容体タンパ
ク質をコードする。本発明のキメラ受容体は、キメラ受
容体をコードする二本鎖DNA、および二本鎖DNAの
センス鎖である一本鎖DNA、および二本鎖DNAの転
写によって産生されたmRNAを含む。本発明はまた、
本発明のキメラ受容体をコードするDNAで形質転換さ
れた細胞、真核細胞および原核細胞を含む、を含むもの
である。本発明のキメラ受容体の局面によれば、キメラ
DNA融合を行うために、3つの機能的領域に受容体D
NAを分けるために、DNA結合領域の中または近傍の
各受容体cDNAの相同な位置に二つの制限エンドヌク
レアーゼ部位を導入する。(例えば、単一のNotI
位をDNA結合領域の直前に導入し、単一のXhoI
位をDNA結合領域の直後に導入することができる。こ
れにより受容体は3つの機能的領域すなわち“カセッ
ト”に分けられる;(1)N末端カセット、(2)DN
A結合領域カセット、および(3)リガンド結合領域カ
セットである。どの受容体由来の3つの領域またはカセ
ットでも別の受容体由来のカセットと結合させて多様な
キメラ受容体を作成することが可能である。本発明のこ
の局面は、明細書の“発明の詳細な説明”と題した部分
で例示される。) 本明細書および請求の範囲においては、キメラ受容体
(キメラまたはハイブリッドとも呼ばれる)は、多様な
領域の由来を示す文字によって命名される。hGR由来
の領域は“G”領域と呼ばれ、hTR由来の領域は
“T”領域と呼ばれ、hERR由来の領域は“E”、h
RR由来の領域は“R”領域と呼ばれる。例えば、キメ
ラ受容体“RGR”はhRRのアミノ末端およびカルボ
キシル末端を持ち、hGRのDNA結合領域を有する;
キメラ受容体“TGG”はhTR由来のアミノ末端、h
GR由来のDNA結合領域およびカルボキシル末端を有
する。(第7図に示した図においては、受容体のアミノ
末端は領域A/Bとして示され、カルボキシル末端は領
域Eとして示されている。) 本明細書および請求の範囲で用いた命名法によれば、特
に述べない限り、“T”は一般にTαまたはT
β受容体のいずれかを意味する;“E”はhERR1ま
たはhERR2を意味する;また、“R”はRARαま
たはRARβ受容体のいずれかを意味する。本発明のキ
メラ受容体は、(1)hGR,hMR,hERR,h
ERR,rTRα,hTα,hTβ,hRAR
α,およびhRARβからなる野生型受容体群から選択
されたN末端領域、(2)hGR,hMR,hER
,hERR,rTRα,hTα,hTβ,h
RARα,およびhRARβからなる野生型受容体群か
ら選択されたDNA結合領域、(3)hGR,hMR,
hERR,hERR,rTRα,hTα,hT
β,hRARα,およびhRARβからなる野生型受容
体群から選択されたリガンド結合領域を有するキメラを
含み、それにおいて、どのキメラ受容体も少なくとも2
つの異なる“野生型受容体”源に由来するN末端領域、
DNA結合領域、およびリガンド結合領域を有する。本
発明の望ましいキメラ受容体DNAとしては、GRR,
GRG,GGR,RGG,RGR,RRG,GTT,G
TG,GGT,TGG,TGT,TTG,TTR,TR
T,TRR,RTT,RTR,RRT,GTT,GT
G,GGT,TGG,TGT,およびTTG受容体DN
Aが含まれ、およびこのようなキメラ受容体をコードす
るDNAから転写されたmRNAの翻訳による本発明の
キメラDNAの発現によって産生されるキメラハイブリ
ッド受容体タンパク質が含まれる。これらのキメラ受容
体は、与えられた細胞内で外因性のバックグラウンド結
合または転写活性化活性を越える活性を有すること、ま
たは、対応する天然の受容体のDNA結合領域のDNA
結合活性または転写活性化活性の少なくとも約5%を持
つことおよび/または対応する天然のリガンド結合領域
の約5%のリガンド結合活性を有することが望ましい。
本発明はまた、受容体タンパク質に対する機能的リガン
ドを同定するための方法を含む。本方法によれば、受容
体タンパク質をコードし、少なくとも機能するリガンド
結合領域およびDNA結合領域を有するDNA配列(こ
こでは試料配列と呼ぶ)を同定することができる。(本
分野の技術に熟達したものには理解されるように、機能
的であるためにはリガンド結合領域のDNA配列のすべ
てが必要なわけではない。働き得る配列、すなわち、そ
の領域がリガンドに結合する場合になければならない配
列はその領域の欠失解析によって同定される。)試料D
NA配列が単離されると、別の受容体タンパク質、例え
ば、グルココルチコイド受容体タンパク質、チロイド受
容体タンパク質、ミネラロコルチコイド受容体タンパク
質、またはレチノイン酸受容体タンパク質などをコード
するDNA配列由来のDNA結合領域と試料DNA配列
中のDNA結合領域とを置換することによってキメラ遺
伝子を作成することができる。次に、適当な受容体欠損
宿主細胞を、(1)発現プラスミドに載っていることが
望ましい、キメラ受容体遺伝子、および(2)CAT
伝子やホタルのルシフェラーゼ遺伝子などのレポーター
遺伝子であって、これもプラスミドに載っていることが
望ましく、U.S.S.N.180,471においてレ
ポータープラスミドと呼ばれているものである。どの場
合においても、レポーター遺伝子は機能的に働き得るホ
ルモン反応性要素(HRE)(野生型または操作したも
の)に連結しており、それにおいてはホルモン反応性要
素はキメラ受容体遺伝子の作成に使用するDNA結合領
域によって活性化され得るものである。(例えば、キメ
ラ受容体遺伝子がグルココルチコイド受容体をコードす
るDNA由来のDNA結合領域を含む場合、HREは野
生型、または合成GRE、すなわちグルココルチコイド
受容体タンパク質のDNA結合領域の機能的部分によっ
て活性化されるものである。チロイド受容体DNA結合
領域を用いる場合には、野生型あるいは操作されたHR
Eはチロイド(またはレチノイン酸)受容体タンパク質
などに反応性であるべきである。)次に、トランスフェ
クトされた細胞を、キメラ遺伝子によってコードされて
いるキメラタンパク質のリガンド結合領域と結合できる
可能性のあるリガンド候補群で試してみる。これらのう
ち、どのリガンドと機能的にキメラ受容体遺伝子を複合
体を形成するかを決定するために、受容体遺伝子の誘導
を、レポーター遺伝子によってコードされるタンパク質
のレベルを追跡する。(例えば、ルシフェラーゼがレポ
ーター遺伝子である場合には、ルシフェラーゼの産生は
レポーター制御による遺伝子転写を示唆する。)最後
に、レポーター遺伝子の転写を誘導できるリガンドが見
つかった際には、このリガンドが最初の試料DNAによ
ってコードされている受容体タンパク質に結合すると結
論づけられる。この結論は、レポーター遺伝子の発現を
誘導するリガンドと対応させて、最初の試料DNA配列
にコードされている受容体タンパク質の結合能を試験す
ることによって、さらに証明することができる。本分野
の技術に熟達したものが理解するように、細胞が既に、
(a)(1)第一の受容体配列(すなわち第一の配列)
のDNA結合領域の機能領域が、(2)第二の受容体配
列(すなわち第二の配列)のリガンド結合領域の機能領
域と連結されているものからなるキメラ配列(C)、お
よび(b)レポーター核酸配列が機能的に働き得るホル
モン反応性要素と連結しており、それにおいて第一の受
容体配列のDNA結合領域の機能領域がレポーター配列
に機能的に連結されているホルモン反応性要素に結合
し、活性化できるものを含んでいる場合には、受容体タ
ンパク質の機能的リガンドを同定するための方法は、少
なくとも一つの候補リガンドで細胞を処理し、レポータ
ー配列の発現産物の量における変化によってレポーター
配列の誘導を追跡することからなる。新しい機能的リガ
ンド同定アッセイにより、多数の潜在的なリガンドまた
はいかなる与えられた受容体も、受容体が野生型である
かキメラであるかどうかにかかわらず、スクリーニング
することが可能になる。機能的リガンド同定法は、ここ
では(1)レチノイド、レチノイン酸、およびその代謝
前駆体、レチノールがphRAR1 DNAによってコ
ードされる受容体の機能的リガンドであること、およ
び、(2)DNA結合領域およびリガンド結合領域がキ
メラ受容体の機能特性を決定すること、を示すことによ
り例示される。新しい機能アッセイ、および新しいレチ
ノイン酸受容体、および新しいキメラ受容体について、
以下でさらに詳細に述べる。
【0006】
【発明の実施の形態】レチノイン酸受容体 ステロイドホルモン受容体スーパーファミリーを研究す
る努力が続けられているなかで、ステロイドホルモン受
容体のDNA結合領域に関する顕著な相同性を持つ新し
いゲノム配列を偶発的に同定することが利用されてきた
(デジーン(Dejean)他、1986参照)。この
配列は、ヒト肝臓細胞ガン由来のB型肝炎ウイルス(H
BV)の内在化配列にまでわたる。この遺伝子がこれま
でに知られていなかった受容体をコードするという仮説
を追及するために、この配列由来のオリゴヌクレオチド
を標識し、多数のヒトcDNAライブラリーのプローブ
として用いた。5つのポジティブなクローンが最初に精
巣cDNAライブラリーから単離された。これらのクロ
ーンの一つの挿入断片(1hT1R)を用いて、λgt
10腎臓cDNAライブラリーからさらなるcDNAク
ローンを単離した。最大のクローン(phRAR1)の
制限酵素地図を第1A図に示す。第1B−1図に示すよ
うに、ヌクレオチド配列解析により、ヌクレオチド10
3−105に対応する仮定的な開始メチオニンコドンか
ら始まる462アミノ酸の長いオープン・リーディング
・フレームが見いだされた。このATG周辺の配列は、
翻訳開始部位に関するコザック(Kozak)(198
7)によって示されたコンセンサス配列と一致する。A
TGの上流は、インフレーム(in−frame)のタ
ーミネーターであり、開始メチオニンであることを支持
する。30コドン下流に見られる別のATGはコンセン
サスには適合せず、イニシエーターではなさそうであ
る。1489−1491のターミネーターコドンに続い
て、ポリアデニル化領域の20ヌクレオチド上流にポリ
アデニル化シグナルのコンセンサス配列(AATAA
A)(プラウドフット(Proudfoot)他、19
76参照)を持つ3’−非翻訳領域が存在する。相対分
子量50,772d(51kd)のポリペプチドが、翻
訳されるオープン・リーディング・フレーム内にコード
されている。phRAR1の挿入断片にコードされてい
るタンパク質の大きさは、この断片由来のRNAのin
vitro翻訳(クリーグ(Krieg)他、(19
84)参照)によって確認され、54kdの推定分子量
に対応することが見いだされた(データは示さない)。
このタンパク質のアミノ酸配列を、グルココルチコイド
およびチロイドホルモン受容体と比較した。もっとも高
い相同性は、残基88から始まる66アミノ酸のシステ
インが豊富な配列に見いだされた。われわれのグループ
はすでに、hGRのこの領域がこの受容体のDNA結合
領域であることを示している。ギグレ(Giguer
e)他、(1987)およびホレンバーグ他、(198
7)参照。さらに、ミュータジェネシスおよび発現実験
により、グルココルチコイド反応性要素(GRE)を有
する遺伝子の転写活性化の役割を果たしている直接の証
拠を示した。ギグレ他、(1987)およびホレンバー
グ他、(1987)参照。領域スイッチングと転写活性化 phRAR1の遺伝子産物に対するリガンドが知られて
いないので、リガンドを同定するための迅速で感度のよ
いアッセイを開発することが望まれた。これまでの研究
からヒトグルココルチコイドおよびエストロゲン受容体
のDNA結合領域は交換可能であり、機能するハイブリ
ッド受容体が得られることが示されている。このキメラ
はMMTV−LTRのグルココルチコイド反応性要素を
認識するが、エストロゲンに依存して転写を刺激する
(グリーン他、(1987)参照)。このことにより、
新しいホルモン受容体のリガンド結合能の同定に一般的
な領域交換ストラテジーを利用できるのではないかと我
々は考えた。このアプローチを確かめるために、まずp
hRAR1のDNA結合領域をよく研究されているhG
R由来のDNA結合領域と置換した(第2A図)。(こ
のキメラ構造は、適当な宿主細胞内で発現されると、そ
のリガンド結合領域が、リガンド/受容体複合体がGR
Eに結合する前に機能的な外来のリガンドと結合するよ
うなハイブリッド受容体タンパク質を産生し、それによ
ってグルココルチコイド誘導性プロモーターを活性化す
る。) 機能的リガンドの存在をアッセイするために、キメラ受
容体遺伝子を適当なGRE連結レポーター遺伝子ととも
に、適当な宿主細胞にトランスフェクトした。CV−1
細胞をMMTV−CATレポーター遺伝子とともにアッ
セイに用いた。(MMTV−CATはレポータープラス
ミドGM−CAT上に載っており、アメリカン・タイプ
・カルチャー・コレクションに特許目的のために寄託さ
れている;本明細書の“寄託”の項参照。本分野の技術
に熟達したものには理解されるように、ハイブリッドチ
ロイド受容体タンパク質、すなわちチロイド受容体タン
パク質のDNA結合領域を有するハイブリッドタンパク
質をアッセイするための適当なレポータープラスミド
は、プラスミドGM−CAT上のGREをチロイドホル
モン反応性転写要素と置換することによって構築するこ
とができる。たとえば、成長ホルモンプロモーターは最
近のCAT遺伝子に機能的に連結することができる。成
長ホルモンプロモーターはチロイド反応性転写要素を含
んでいるので、このようなプラスミドはハイブリッドチ
ロイド受容体タンパク質のアッセイに用いることができ
る。本明細書中の小見出し“レポーターおよび発現プラ
スミドの構築”の項参照。(ミネラロコルチコイド受容
体はGREを活性化できるので、GM−CATなどのレ
ポータープラスミドをハイブリッドミネラロコルチコイ
ド受容体タンパク質のアッセイに使用することができ
る。) 機能的リガンド同定アッセイに戻ると、トランスフェク
トした細胞をつぎに、一群のリガンド候補で体系的に処
理し、CAT活性の変化によって誘導を追跡した。その
ホルモン様活性のため、レチノール(ビタミンA)およ
びレチノイン酸を含むレチノイドは、潜在的なインデュ
ーサーとして評価されていた。注目すべきなのは、レチ
ノイン酸はハイブリッド受容体のCATの劇的な増加を
引き起こした(第2B図)。親のベクターpRShRR
NX、またはここではヒトレチノイン酸受容体(hRA
Rα)と呼ぶphRAR1由来の野生型遺伝子産物を用
いた場合にはCAT活性には何も影響がないことを我々
は示した。期待されたように、ハイブリッド受容体はグ
ルココルチコイドでは誘導されず、hGRはレチノイン
酸によっては誘導されない。第3A図に示すように、レ
チノイン酸はハイブリッド受容体によって誘導された
AT活性に関して、6×10−10MのED50値を示
し、これは多様な生物学的アッセイにおけるレチノイン
酸に対して観測されたED50値と一致するものである
(スポーン(Sporn)とロバーツ(Robert
s)1984参照)。レチノールは100nM以上のE
50値で弱いアゴニストとして機能する。レチニル酢
酸およびレチニルパルミチン酸は弱いインデューサーと
してさえ機能する。テストステロン、ジヒドロテストス
テロン、エストロゲン、デキサメタゾン、コルチゾー
ル、アルドステロン、プロゲステロン、T,T、ビ
タミンD、および25−OH−コレステロールを含む
多数の天然および合成リガンドはCAT活性を誘導する
ことができなかった。phRAR1遺伝子産物がレチノ
イン酸受容体であることを確認するために、発現産物の
結合特性を以下のCOS−1細胞のトランスフェクショ
ンによって評価した。第3B図に示したように、トラン
スフェクションした細胞はH−レチノイン酸に特異的
に結合する能力が増大していることが示された。この増
加は、細胞性レチノイド結合タンパク質の存在および、
顕著な非特異的結合の結果と考えられる内在性のバック
グラウンドを超えておこっている。活性化の研究と一致
して、結合はレチノイン酸によって完全に競合される
が、レチノールによっては部分的にしか競合されない。
チロイドホルモン、デキサメタゾン、およびビタミンD
は、レチノイン酸の結合と競合しなかった。遺伝子ファミリー 新しいレチノイン酸遺伝子が特異的なものであるかどう
かを決定するために、また潜在的に関連した遺伝子を同
定するために、ヒトDNAをサザンブロット分析で調べ
た。制限酵素で切断したヒトDNAをhRR遺伝子のコ
ード領域由来の標識したDNA断片とハイブリダイゼー
ションさせた結果、単一のハイブリダイズする遺伝子座
位とすべての切断で一致する3本のバンドが見られた
(第4A図)。このハイブリダイゼーションパターンは
デジーン他(1986)がHBV前挿入部位に関して記
載した制限酵素地図とは関連がないものである。しか
し、ハイブリダイゼーション条件を緩くすると、各酵素
消化産物でさらに6本のバンドが見いだされた(第4B
図)。これらの観察により、ヒトゲノム中に少なくとも
さらに1カ所、あるいはそれ以上レチノイン酸受容体に
関連する座位が存在することが示唆された。現在RAR
βが発見された。ブランド(Brand)他、(198
8)参照。hRR遺伝子の発現 レチノイン酸は多数の異なる細胞型に影響を与えること
が知られているので、我々はhRR遺伝子の発現を調べ
た。多様なラットおよびヒト組織から単離された全細胞
質RNAをサイズで分離し、ニトロセルロースフィルタ
ーに転移させた。phRAR1由来の600bp制限断
片とのハイブリダイゼーションにより、海馬、副腎、小
脳、視床下部、および精巣で最も高レベルに、3,20
0ヌクレオチドの主要なRNAが見られた(第5図)。
長い感光により、肝臓などのいくつかの組織では検出さ
れなかったが、ほとんどの組織で少量の3.2kb転写
産物が見られた。レチノイン酸受容体データ要約 ここで示したデータは、phRAR1の遺伝子産物を3
つの基準に基づいてヒトレチノイン酸受容体として同定
するものである。第1に、hRRのステロイドおよびチ
ロイドホルモン受容体に対する全体的な構造上の相同性
(第6図)は、hRRがリガンド反応性調節タンパク質
であることを示唆している。第2に、hGRのDNA結
合領域とhRRの予想されるリガンド結合領域からな
る、発現されたキメラ受容体は、レチノイン酸の存在す
る場合にのみ、グルココルチコイド誘導性レポーター遺
伝子の転写制御因子として働く。この誘導は生理学的レ
ベルで起こる。第3に、トランスフェクトされた細胞中
のhRRの候補の発現が選択的に、これらの細胞がレチ
ノイン酸に結合する能力を増大させる。発生とガン化 レチノイドは、広範な系においてい発生と分化に難解な
効果を表わす、レチノイン酸、レチノール(ビタミン
A)および一連の天然ならびに合成誘導体からなる化合
物のグループからなるものである。スポーン(Spor
n)とロバーツ(Roberts),(1983);マ
ンデル(Mandel)とコーエン(Cohen),
(1985);ウォルバック(Wolback)とホウ
(Howe),(1925);ロタン(Lotan),
(1980);フックス(Fuchs)とグリーン(G
reen),(1980)を参照のこと。初期の研究が
上皮の成長および分化に対するレチノイドの効果に焦点
を当てたにもかかわらず、それらの作用がはじめに考え
られていたよりもさらに広範にわたるものであることが
示された。最近の多くの研究により、神経芽細胞腫(ハ
ウスレー(Hausler)ら,(1983)を参
照)、黒色腫(ロタンら,(1983)を参照)および
線維芽細胞(シュローダー(Shroder)ら,(1
982)を参照)を含む種々の培養細胞系列に対するこ
れらの分子の効果が示されている。ヒト前骨芽細胞性白
血細胞(HL−60)において、レチノイン酸は、側内
胚葉の分化および後期マウス胚盤胞の特徴を誘導する
(ストリックランド(Strickland)とマーダ
ビ(Mahdavi),(1978);ジェッテン(J
etten)ら,(1979);ワング(Wang)
ら,(1985)を参照)。レチノイン酸は発生におい
て同様に強力な効果を示すことが明らかにされている。
例えば、レチノイン酸は、発生途上のニワトリの肢芽に
おいて前後軸が確立する際に、極性領域の作用を代用で
きるのである(ティックル(Tickle)とアイヒー
ル(Eichele),(1985)を参照)。レチノ
イン酸の投与を調節することにより、新奇なパターンを
もつ肢構造を作ることが可能である。レチノイン酸は、
主にはモルフォゲン(morphogen)であると考
えられるにもかかわらず。ノザンブロット分析によっ
て、成体におけるその機能についての再評価が示唆され
ている。ヒトにおいて、レチノールの欠損は種々のガン
の驚くべき増加と関連している(ムーン(Moon)と
イトリ(Itri),(1984)を参照)。レチノイ
ドは、動物において腫瘍の成長を阻害し、in vit
roでの腫瘍促進因子の作用を妨害することも示されて
いる。これと関連して、hRRは、ガン化の負の制御因
子であると考えられる。制御遺伝子のスーパーファミリー 2つの驚くべき結果がここに示した研究から明らかとな
った。まず第一は、レチノイン酸受容体関連遺伝子ファ
ミリーの発見であり、これは、密接に関連した性質をも
つ複数のタンパク質の存在を予言するものである(例え
ば、ブランド(Brand)ら,(1988)により記
述されたRARβ)。生理学的研究から、レチノイン酸
はレチノール(ビタミンA)と同様に、細胞の分化に強
力な効果を発揮し、これらの効果はしばしば関連しない
ものであることが示されている。したがって、少なくと
もひとつの関連遺伝子産物が、特異的なレチノール受容
体あるいはレチノイドファミリーのもうひとつのメンバ
ーに対する受容体であるということがありそうである。
これらの結果から得られる第二の驚くべき観察は、レチ
ノイド受容体とチロイドホルモン受容体との密接な類縁
関係である。(われわれが以下に示すように、レチノイ
ン酸受容体はチロイド応答エレメントまたはTREを活
性化できる;「レチノイン酸とチロイドホルモンは共通
の応答エレメントを介して遺伝子発現を誘導する」と分
類された明細書の節を参照のこと。)この関係は、チロ
イドホルモンとレチノイドの構造的相違性から、ある程
度驚きである。チロイドホルモンは2つのチロシン分子
の縮合から生ずる一方、レチノイドは、メバロン酸から
誘導される。化学的に異なる分子が共通の構造をもつ受
容体と相互作用するという観察はもっぱら、それらがそ
の個々の調節効果を引き出すところの作用様式の共通性
を反映しているように見える。この類推に基づいて、細
胞内受容体とレチノイドの相互作用が、ホルモン/受容
体複合体による特定の遺伝子群の活性化を引き起こす調
節カスケードを誘導するという考えを現在われわれは提
出している。動物は、その発生と生理状態を調節するた
めに種々の方法をとっているが、レチノイン酸受容体が
ステロイド受容体スーパーファミリーの一部であるとい
う証拠は、形態形成および恒常性をつかさどる機構がは
じめに考えられていたよりもさらに一般的であることを
示唆している。キメラ受容体の構築と特徴付け キメラ受容体遺伝子の構築は、上述の「定義」、「発明
の要約」および「ドメインの切り替えおよび転写活性
化」に分類される明細書の項目で論議されている。それ
に続く項目において、キメラ受容体の構築と特徴付け
は、GR/TRハイブリッドの構築と特徴付けを示すこ
とにより説明される。
【0007】
【実施例】細胞培養とトランスフェクション CV−1細胞は、キメラRR/TR受容体を持つ発現プ
ラスミドおよび、CATレポーター遺伝子を持つレポー
タープラスミドでトランスフェクトする受容体欠損宿主
細胞として用いられた。CV−1(アフリカミドリザル
の腎臓)細胞の生育およびトランスフェクションの条件
は、リン酸カルシウム沈澱を細胞の上に4−8時間お
き、このとき、培地を5%のTフリーのウシ血清(ス
カンチボディーズ)なし、あるいは10−7MのT
(シグマ)を含んだDMEMにかえることを除いて
は、以前に述べられたもの(ギギュアー(Giguer
e)ら,(1986))と同様だった。Tの添加36
時間後に細胞を集め、ゴーマン(Gorman)ら,
(1982)によって述べられているようにしてCAT
アッセイを行った。代表的なものは、5μgのレポータ
ーと1μgの発現ベクターをコトランスフェクション
し、これとともに2.5μgのRSV−βgalをトラ
ンスフェクション効率の対照として用いるものである。
アッセイ化および非アセチル化型の[14C]クロラム
フェニコールを薄層クロマトグラフィーにより分離し、
切り出し、5%DMSOを含むエコノフルアー(デュポ
ン社)中で液体シンチレーションカウンターを用いてカ
ウントを測定することにより定量した。β−ガラクトシ
ダーゼのアッセイはハーボメル(Herbomel)
ら,(1984)により記載されたようにして行った。
CAT活性は、β−ガラクトシダーゼ活性によって割っ
た転換率により表わされる。レポーターおよび発現プラスミドの構築 ラット成長ホルモン遺伝子の−169から−200に相
当する合成オリゴヌクレオチドを、−190/−181
の位置にHindIIIサイトを有するMTV−CAT
のリンカー精査型変異体(ビュティ(Buetti)と
クーネル(Kuhnel),(1986))に組み込ん
だ。発現ベクターは、pheA12(hTRβ、ワイン
バーガー(Weinberger)ら、(1986)を
参照)およびrbeA12(hTRα、トンプソン(T
hompson)ら、(1987)を参照)の全長のc
DNAを、pRSベクター(ギギュアーら、(198
6)および(1987))のKpnIとBamHIサイ
トの間に挿入することによりチロイドホルモン受容体に
対して構築した。キメラ受容体の構築 hGRNXの構築法は既に記載がある(ギギュアーら、
(1987))。hGRNXを構築するために、phe
A12(hTRβ、ワインバーガー(Weinberg
er)ら、(1985)と(1986)を参照)のcD
NA挿入断片をM13mp19のKpnIとBamHI
サイトの間にサブクローニングし、クンケル(198
5)の方法により変異を生起させた。NotIサイトを
生ずるために用いたオリゴヌクレオチドは3つのアミノ
酸、すなわちAsp97をArgへ、Lys98をPr
oへ、Asp99をProへと変化させた。XhoIサ
イトを生ずるために用いたオリゴヌクレオチドは2つの
アミノ酸、すなわちThr171をLeuへ、Asp1
72をGlyへと変化させた。次に変異型受容体cDN
Aを発現ベクターpRS(ギギュアーら、(1986)
および(1987))に移した;この複合体は、RSh
GRNXとRShTRβNXの間のKpnI−Not
I、KpnI−XhoIおよびNotI−XhoI制限
酵素断片を交換することにより構築された。RShGR
NXは、野生型に対し約75%のDNA結合活性を有
し、RShTRβNXは野生型の約60%のDNA結合
活性を有している。Cis/Trans作用性リガンド同定アッセイ cis/Trans機能リガンド同定のためのコトラン
スフェクションアッセイは、グルココルチコイド、およ
びチロイドならびにレチノイン酸受容体の間でドメイン
を交換することにより構築したキメラ受容体を研究する
ために用いられた。(当業者には理解されるように、c
is/Transコトランスフェクションアッセイは、
野生型あるいは遺伝的に操作された受容体のあるドメイ
ンにおける、機能的な交換によって作製されたキメラ受
容体を研究するために用いることが可能である。cis
/Transアッセイにおいて、2種のプラスミドを受
容体受容細胞系列にトランスフェクションする事が好ま
しい。第一のプラスミドは受容体タンパク質(野生型か
あるいはキメラまたは遺伝的に操作を加えたもの)を発
現するために使われる。第二のプラスミドは、リガンド
あるいはホルモン応答性プロモーターからの転写をモニ
ターするために用いられる。チロイドホルモン受容体ア
ッセイの場合、発現プラスミドは、チロイドホルモン受
容体をコードするcDNAを発現に向かわせるラウス肉
腫ウイルスの長い終末反復配列(RSV−LTR)から
なる。hGRの場合、レポータープラスミドは、細菌の
クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ(C
AT)遺伝子を配合したマウス乳腺腫瘍ウイルスの長い
終末反復配列(MTV−LTR)である。MTR−CA
Tをチロイドホルモン応答性レポーターに変換するため
に、チロイドホルモン応答性エレメント(TRE)を含
むオリゴヌクレオチドをMTV−LTRの−191の位
置に挿入した。この配列、すなわちラット成長ホルモン
(rGH)遺伝子の−169から−200は、チロイド
ホルモン受容体に特異的に結合し異種プロモーターにT
応答性を付与する(グラス(Glass)ら、(19
87))。発現およびレポータープラスミドはCV−1
細胞にコトランスフェクションし、CAT活性はT
在、非存在下で測定した。このアッセイにより、αおよ
びβチロイドホルモン受容体のどちらも、T存在、非
存在下でMTR−CATからの転写を活性化しないこと
が示された(データは示さない)。しかし、TREをつ
けることにより、チロイドホルモン応答性のMTVプロ
モーターが作られる。CAT活性の誘導は、機能的なα
あるいはβチロイドホルモン受容体のコトランスフェク
ションとTの添加に依存的である。T存在下でα受
容体(rTRα)はCAT活性を約15倍まで誘導する
が、一方β受容体(hTRβ)は約5倍まで活性を誘導
する。複合チロイドホルモン/グルココルチコイド受容
体は、チロイドおよびグルココルチコイドホルモン受容
体の機能的性質を比較するために構築された。キメラ複
合受容体の構築を促進するために、NotIとXhoI
の制限酵素に対する唯一の切断点をhGRとhTRβの
DNA結合ドメインに隣接して挿入した。これらの変異
型受容体は、hGRNXとhTRβNXと呼ばれ、これ
らの受容体に対するアミノ末端、DNA結合ドメイン、
リガンド結合ドメインの全ての可能な組合せにおける複
合体を作るために用いることができる。(当業者には理
解されるように、共通点を有するプラスミド、例えばp
RARαNXあるいはpMRNXは、ステロイドホルモ
ン受容体のスーパーファミリーにおける種々の受容体か
ら、全ての機能ドメインの全ての可能な組合せにおける
キメラ受容体を作るために用いることが可能である。受
容体と種々の機能ドメインの位置は第8図に示されてい
る。)複合体およびその親型の受容体は、Tあるいは
合成グルココルチコイドデキサメタゾンの存在、非存在
下で、チロイドホルモンおよびグルココルチコイド応答
性プロモーター両者を用いてアッセイが可能である。複
合チロイド/グルココルチコイド受容体の構造および活
性は第9図に示されている。受容体は3つの部分に分け
られ、複合体はドメインの「起点」を表わす文字で名付
けられており、例えば「T−G−T」はhTRβのアミ
ノ末端およびカルボキシ末端を持ち(T−,−T)、h
GRのDNA結合ドメイン(−G−)を持っている。推
定上のhTRβのDNA結合ドメイン(TTG,GT
T,GTG)との複合体は、TRE−CATからの転写
を活性化するが、一方hGRのDNA結合ドメイン(G
GT,TGG,TGT)との複合体はGRE−CATか
らの転写を活性化した、これはhTRβのこの領域がh
GRのDNA結合ドメインに類似しており、プロモータ
ーの認識に関与していることを示している。hTRβカ
ルボキシ末端との複合受容体はTにより活性化される
が、一方hGRのカルボキシ末端との複合受容体はデキ
サメタゾンにより活性化された。これは、カルボキシ末
端がホルモンの結合および活性化の特異性を負っている
受容体の一部であるとする認識と一致するものである。
これとあわせて、これらの複合体の機能的性質は、hT
RβのDNAおよびリガンド結合ドメインの帰属を支持
するものである。レチノイン酸およびチロイドホルモンは共通の応答性エ
レメントを介して遺伝子 発現を誘導している 機能的なレチノイン酸応答性エレメント(RARE)の
同定はレチノイン酸受容体が遺伝子発現を活性化し、細
胞の分化を制御する機構をわれわれが理解する上で決定
的なものである。こうした研究のひとつの障害は、その
転写がレチノイン酸受容体−ホルモン複合体に直接依存
している遺伝子が全く同定されていないことである。R
AREの局在を探るそのほかの手段は、クローン化した
cDNAから生産されるレチノイン酸受容体を用いて既
知のホルモン応答性プロモーターの誘導性を体系的に調
べていくものである。(「Cis/Transアッセ
イ」という見出しで述べたように、この系において、H
REを含むプロモーターからの転写活性化は、CV−1
といった受容体欠損細胞においてコトランスフェクショ
ンした発現プラスミドからの機能的な受容体の発現に依
存性を示す。)レチノイン酸およびチロイドホルモン受
容体のDNA結合ドメインは高い関連性を持つ(アミノ
酸配列において62%の一致、第6図を参照)ため、レ
チノイド受容体がTREを介して遺伝子発現を活性化す
る可能性が検討された。TREは、例えばグラスら(1
987)を参照すると、チロイドホルモン(3,5,
3’−トリヨード−L−チロニン、T)調節に必須
な、ラット成長ホルモン5’隣接ゲノム配列におけるc
is−作用エレメントであるという議論により知られて
いる。TREがRAREとして効果的に機能できるかを
調べるために、新奇なT応答性プロモーターを、マウ
ス乳腺肉腫ウイスル長終結反復配列(MTV−LTR)
中に存在するグルココルチコイド応答性エレメントを、
天然のTREGHをコードするオリゴヌクレオチドと置
換することにより構築した。次に、このプロモーターレ
ポータープラスミド△MTV−TREGH−CATを作
製するために、細菌のクロラムフェニコールアセチルト
ランスフェラーゼ(CAT)遺伝子と融合した。CV−
1細胞へ短期間のトランスフェクションを行った後、こ
のプロモーターの誘導性をCAT活性を測定することに
より決定した。CV−1細胞を、ヒトチロイドホルモン
受容体β(pRShTRβ)を含む発現ベクターおよ
びレポータープラスミドΔMTV−TREGH−CAT
でコトランスフェクションした場合、CAT活性の誘導
はTの存在下で測定する。これとは対照的に、ヒトグ
ルココルチコイド受容体(pRShGRα)をコードす
る発現ベクターと同じレポータープラスミドをコトラン
スフェクションすると、合成グルココルチコイドデキサ
メタゾンに応答してこのプロモーターからのCAT活性
を活性化しなかった。これらの結果は、野生型のMTV
−LTRが応答性でないことから(データは示さな
い)、RARαによるCAT活性の誘導がTREによる
ものであることを明らかに示している。これらの結果は
また、hRARαがTREを含むプロモーターからの遺
伝子発現を特異的に誘導できることを示している。RARとGRのキメラ受容体 上で議論したように、ステロイドホルモン受容体のモジ
ュラー構造は、ある受容体から他の受容体へ機能的ドメ
インを交換して機能的なキメラ受容体を作製することを
可能としている。この戦略は、RARのDNA結合ドメ
インとGRのリガンド結合ドメインを持つhGR/hR
ARαキメラを作製するために用いられた。CV−1細
胞をhGRGをコードする発現プラスミドとレポーター
ΔMTV−TREGH−CATでコトランスフェクショ
ンすると、デキサメタゾンは特異的にCAT活性を誘導
した(データは示さない)。この実験は、hRARαの
DNA結合ドメインが標的遺伝子の活性化の特異性を決
定するという直接的証拠を与えた。
【0008】図表の詳細な説明 第1図.phRAR1のDNAおよび主要なアミノ酸配
列。、phRAR1クローンの模式的な説明と制限酸
素地図。点を打ったボックスは推定される遺伝子の読み
枠を示す。、(B−1,B−2,B−3として示され
ている)phRAR1の完全なヌクレオチド配列が長い
読み枠の上にアミノ酸配列とともに示されている。ヌク
レオチド85−87の上流域にあるインフレームの終止
コドンおよびポリアデニル化シグナルは下線を施してあ
る。 第1図の方法.デジャン(Dejean)ら、(198
6)によって発表されているゲノムはう列のヌクレオチ
ド408−477に相当する63−merのオリゴヌク
レオチドは、ヒト精巣λgt10ライブラリーを検索す
るためのハイブリダイゼーションプローブとして用いら
れた。ハイブリダイゼーション混合液は、35%ホルム
アミド、1×デンハルト、5×SSPE、0.1%ドデ
シル硫酸ナトリウム(SDS)、100μgml−1
変性サケ精子DNAおよび10εc.p.m ml−1
32p−標識オリゴヌクレオチドを含んでいた。2重
にしたニトロセルロースフィルターを42℃で16時間
ハイブリダイゼーションし、2×SSC、0.1%SD
S(1×SSC=150mM NaCl,15mMクエ
ン酸ナトリウム)で20分間、55℃で3回洗い、増感
紙を用いて−70℃でオートラジオグラフにかけた。こ
の検索により得られたクローン1hT1Rは、部分的に
性質を調べた後、ヒト腎臓ωgt10 cDNAライブ
ラリーを検索するためのハイブリダイゼーションプロー
ブとして用いた(ベル(Bell),(1986)を参
照)。この検索のために、洗いは68℃で1×SSC、
0.1%SDSという条件に変えた。いくつかのcDN
Aクローンが単離され、そのうち最も長いクローンであ
るphRAR1を多種の制限酵素で切断し、得られた断
片をM13シーケンシングベクターmp18ならびにm
p19に、両向きにサブクローニングし、ジデオキシ法
(サンガー(Sanger)ら、(1977))で塩基
配列を決定した。DNA配列を編集し、デヴェルクス
(Devereux)ら、(1984)およびシュター
デン(Staden),(1982)のプログラムによ
って分析した。 第2図.、キメラ受容体hRGRの構築。種々の構築
のドメイン構造は、模式的に示されており、番号は各々
のドメインのアミノ酸の位置に対応している。DNA結
合ドメインは「DNA」で表わされており、リガンド結
合ドメインは各々の誘導物質により表わされている。受
容体間のDNA結合ドメインの交換を可能とするため
に、部位標的突然変異導入法により作られたNot I
およびXho I部位が示されている。、レチノイン
酸によるCAT活性の誘導。発現ベクターはレポーター
プラスミドMTVCATとともにCV−1細胞にコトラ
ンスフェクションし、100nMのデキサメタゾン(D
EX)あるいはレチノイン酸(RA)の存在、非存在下
で2日間培養した。発現ベクターに挿入された受容体
は:pRShRGRではヒトグルココチコイド受容体;
pRShRRではヒト・レチノイン酸受容体;pRSh
RRnxではNot IとXho I部位を有する変異
型ヒト・レチノイン酸受容体;pRShRGRでは、D
NA結合ドメインがヒト・グルココルチコイド受容体の
DNA結合ドメインによって置換された、ヒト・レチノ
イン酸受容体キメラ受容体である。 第2図の方法.、phRARとhGR(ホレンバーグ
(Hollenberg)ら,(1985)を参照)の
cDNA挿入断片の制限酸素断片を、mp19ベクター
のkpn IとBamH I部位にサブクローニング
し、クンケル(1985)の方法にしたがい変異誘起処
理した。hGRおよびhRR内にNotI部位を作製す
るために用いたオリゴヌクレオチドは各々28と31ヌ
クレオチドであるが、一方hGRとhRRにXho I
を作るために用いたオリゴヌクレオチドは24と23ヌ
クレオチドであった。Not Iが生起した結果、hG
NXではPro416からArgへの変異が、またh
RRNXではIle84およびTyr85がProへと
変異した。Xho I部位の導入によりhGRNXアミ
ノ酸配列は変化しないが、hRRNXではLys155
がLeu残基へ変異した。変異型受容体は次に、発現ベ
クターpRS(ギギュアーら,(1986)を参照)に
移され、hGRDNA結合ドメインを含むpRShGR
NXのNotI/Xho I制限酵素断片を、pRSh
NXのNot IとXho I部位の間に導入してp
RShRGRを生ずる。、細胞のトランスフェクショ
ンとCATアッセイ。組換え体DNA構築物(各々5μ
g)はリン酸カルシゥム共沈法(ウィグラー(Wigl
er)ら,(1979))によってCV−1細胞に導入
された。次に、細胞は誘導物質の存在、非存在下で、ニ
ュートリドーマ(ベーリンガー・マンハイム社)を補っ
た無血清培地内で2日間培養した。CV−1細胞は、次
にゴーマンら,(1982)によって記載されたように
してCATアッセイのために調製し、25μgのタンパ
ク抽出物を用いて3時間行った。レチノールを用いた全
ての実験は、緩光下で行った。 第3図.、レチノイドの投与量に対する応答。pRS
hRGRおよびpMTVCATでトランスフェクション
したCV−1細胞に、レチノイドの濃度を上昇させるあ
るいはテストステロン、ジヒドロテストステロン、エス
トロゲン、コルチゾル、アルドステロン、プロゲステロ
ン、トリヨードチロニン(T)、チロキシン
(T)、ジヒドロキシ−ビタミンD(VD)およ
び25−OH−コレステロールなどの1μMにおける単
独投与(*)処理を行った。CAT活性のレベルは、こ
の実験において観察された最大応答に対するパーセント
としてプロットされた。,トランスフェクションした
COS−1細胞の細胞質抽出物に対するレチノイン酸の
結合。棒は、1000倍過剰量の種々の競合物質非存在
(黒色の棒)、存在下(白ぬきの棒)で決定された、結
合したH−レチノイン酸量を表わしている。値は、4
連の測定を平均したものを示している。競合物質は、レ
チノイン酸(RA)、レチノール(R)、T、デキサ
メタゾン(DEX)およびビタミンD(VD)であ
る。 第3図の方法.、CV−1細胞のコトランスフェクシ
ョンとCATアッセイは第2図で述べたようにして行っ
た。レチノイン酸は最少限のジメチルスルフォキシドに
溶解し、エタノールで希釈した。他の全ての産物はエタ
ノールで希釈し、対照の培養には培地に0.1%の溶媒
(V/V)を与えた。レチノイド処理の投与量−応答の
曲線は三連で行った。、準密集状態のCOS−1細胞
を、DEAE−デキストラン法(ディーンズ(Dean
s)ら、(1984)を参照)によりディッシュ当り1
0μgの対照プラスミド(pRS)あるいはpRShR
Rでトランスフェクションした。細胞を5%の活性炭処
理した仔ウシ胎児血清を含むDMEM中に2日間おき、
次にTNE(40mMトリス−HCLpH7.4,15
0mM NaCl,1mM EDTA)中で集め、低張
緩衝液(50mMトリス−HCl pH7.4,0.1
mM EDTA,5mMジチオスレイトール,10mM
NaMo04,10%グリセロール,0.5mMフェ
ニルメチルスルフォニル・フルオライド)中で、ドウン
ス・ホモジナイゼーションを用いて融解し、細胞質画分
を得るために100,000×gで30分間遠心した。
イキュベーションは、総量200μl中で、細胞質画分
からの150μgのタンパク質および2×10−8Mの
H−レチノイン酸(NEN,52.5Ci/mmol
e)とともに、低張緩衝液中で行った。特異的結合は2
×10−5Mの競合物質を添加することにより測定し
た。反応は4℃で16時間行った。結合したH−レチ
ノイン酸はDE−81フィルターを用いて定量した。反
応液をフィルター上に1分間おいた後、洗浄緩衝液(5
0mMトリス−HCl pH7.4,0.1mM ED
TA,0.1% トライトンX−100)でリンスし
た。フィルターを乾燥させ、液体シンチレーション分光
法によりカウントを測定した。 第4図.ヒト・ゲノムDNAのサザンブロット分析。
、ヒト胎盤DNAを表示した制限酵素で切断した。切
断したDNAを0.8%のアガロースゲル(レーン当り
10μg)で分離し、ニトロセルロースフィルターに転
写した(サザン(Southern),(1975))
後、ブロットは、hRRのDNA結合ドメインを含むp
hRAR1(約600塩基対)由来のEcoR I×P
vu II断片と、高度に厳しい条件(50%フォルム
アミド,5×SSPE,1×デンハルト,0.1%SD
S,100μg ml−1サケ精子DNA)下でハイブ
リダイゼーションした。このフィルターを0.1×SS
C、0.1%SDS中、65℃で洗った。λ Hind
III DNAマーカー(サイズはKbで表示)はオ
ートラジオグラムの左にならべてある。、ゆるい条件
下でのと同様なプローブを用いたヒト胎盤DNAの分
析。同一の試料を含む平行なブロットは、35%のフォ
ルムアミドを用いた以外は、と同様にしてハイブリダ
イゼーションした。このフィルターは2×SSC、0.
1%SDS中、55℃で洗った。 第5図.ラットおよびヒトの組織におけるレチノイン酸
受容体mRNAの、ノザンブロツト分析。 第5図の方法.全RNAは、グアニジンチオシアネート
を用いて種々の組織から単離され(チャーグゥィン(C
hirgwin)ら,(1980))、1%アガロース
−フォルムアルデヒドゲルで分離し、ニトロセルロース
に転写した後、第4図で述べられたプローブを用いて、
厳しい条件下でハイブリダイゼーションした。全てのレ
ーンにおいて20μgの全RNAが用いられた。リボソ
ームRNA(28Sと18S)の移動度はサイズマーカ
ーに対して示されている。ニトロセルロースフィルター
は増感紙を用い、−70℃で1週間オートラジオグラフ
ィーを行った。 第6図.hGR,hRRおよびhTRβ構造の模式的
なアミノ酸の比較。アミノ酸配列は点線にはさまれる領
域におけるアミノ酸の一致の割合とともに、模式的に並
べられている。第7図は、一般化したステロイド\チロ
イド\レチノイン酸受容体遺伝子を模式的に図示したも
のであり、遺伝子の区分を領域A\B,C,D.Eとし
て示している。A\Bの領域の機能は、解明が始まった
ばかりであり;C領域は、DNA結合ドメインをコード
し;D領域はちょうつがいの領域であり;E領域はリガ
ンド結合ドメインである。第8図は、ステロイドホルモ
ン受容体スーパーフアミリーのメンバーについてアミノ
酸配列を比較した模式図を示している。一次アミノ酸配
列は最もアミノ酸の類似性が高い領域に基づいて並べら
れており、hGR(ミラー(Miller)ら,(19
85)を参照)に関連した各々の位置に対してアミノ酸
の同一性をパーセントで表示している。示されているド
メインは:「最大活性」に必要とされるNH−末端の
ドメイン;66−68アミノ酸のDNA結合ドメインコ
ア(「DNA」);および250アミノ酸のリガンド結
合(あるいはホルモン結合ドメイン)(「ホルモン」)
である。各々のドメインの境界にあるアミノ酸の位置が
示されている。全ての受容体に対するアミノ酸の番号
は、v−erb−AおよびE75(セグレイブス(Se
gravers),1988)を除いてヒト型を示して
いる。機能の帰属は、グルココルチコイドおよびエスト
ロゲン受容体の性質を調べることにより決定された。名
称は以下の通りである:GRはグルココルチコイド受容
体;MRはミネラロコルチコイド受容体;PRはプロゲ
ステロン受容体;ERはエストロゲン受容体;ERR1
あるいはERR2はエストロゲン関連体1または2;V
DRビタミンD受容体;およびT3RβとT3Rαは
チロイドホルモン受容体である。(+)あるいは(−)
とは、特定の性質がクローン化した受容体DNAの産物
あるいは精製された受容体について示されるかを表わし
ている。HREはホルモン応答性エレメントである。こ
れは、結合部位が構造的に同定されているか、またはこ
れがその促進性が遺伝子転移を行った研究によって示さ
れるかに関連している。PRについては、DNA結合性
は無傷の精製された受容体についてのみ示されている。
in vitroホルモン結合性」は、その性質がウ
サギの網状赤血球溶解物の系(ホレンバーグら,(19
85))で翻訳することにより示されるかどうかを示し
ている。「クロモソーム」は、ヒトのクロモソームの位
置を示している。種は、h,ヒト;r、ラット;m、マ
ウス;c、ニワトリ;d、ショウジョウバエである。 第9図、キメラチロイド/グルココルチコイド受容体の
構造と活性。 第9図の方法。複合型受容体を構築するために、hGR
とhTRβのDNA結合ドメインに隣接して唯一のNo
tIおよびXhoI部位が挿入された。複合体は、受容
体cDNAの適当な部分を交換することにより作製され
た。「DNA」はDNA結合ドメインを表わし;「T
/T」および「コルチゾル」はそれぞれhTRβとh
GRのリガンド結合ドメインを示している。箱の上の数
字はアミノ酸残基を表わしている。複合体はドメインの
起点に関連した文字によりつけられている;例えば、
「TGT」はhTRβのアミノおよびカルボキシ末端、
ならびにhGRのDNA結合ドメインを持っている。全
ての受容体に関し、Tおよび合成グルココルチコイド
・デキサメタゾン(「dex」)の非存在あるいは存在
下で、TRE−MCATおよびGRE−MCATにおけ
るアッセイを行った。示されている全ての組合せは、バ
ックグラウンド以上に活性化を与えた。
【0009】参考文献 本明細書は以下の出版物を引用しており、その各々はこ
の参考文献によって明確に取り入れられている。
【0010】明細書の要約 上述の説明から、通常の当業者はこの発明がレチノイン
酸受容体タンパク質と呼ばれるレチノイド受容体タンパ
ク質をコードする、実質的に純粋なDNAを与えること
を理解することができる。本発明はまた、レチノイン酸
受容体DNAを含むプラスミドを与える。このプラスミ
ド、すなわちphRAR1は、特許取得の目的でアメリ
カン・タイプ・カルチャー・コレクションに寄託されて
いる。本発明は、本発明のDNA(あるいはmRNA)
から発現される、修飾された機能型のタンパク質を含む
レチノイン酸受容体タンパク質をもまた含んでいる。新
奇なレチノイン酸受容体DNA、RNA、タンパク質組
成物に加え、本発明は互いにhGR,hMR,hERR
1,hERR2,T3Rα,T3Rβ,RARαおよび
RARβ受容体由来の(1)N−末端ドメイン、(2)
DNA結合ドメイン、(3)リガンド結合ドメインを交
換することにより作製されたキメラ複合型受容体を含ん
でいる。このようにして構築されたキメラ受容体は、各
々が起因するところの「親」受容体が持つDNA結合ド
メインおよびリガンド結合ドメインの特徴に似た、DN
A結合ドメインおよびリガンド結合ドメインの性質を有
している。最後に、本発明は野生型およびキメラ型の受
容体タンパク質に対する、機能的リガンドを決定するバ
イオアッセイを含んでいる。本発明のphRAR1 D
NAは、その品質において以前は生産が不可能であった
ようなレチノイン酸受容体タンパク質および、その機能
的修飾を行った形のタンパク質を作るために用いること
ができる。これは、キメラ受容体に関しても当てはまる
ことである。本発明の結果得られる受容体タンパク質の
品質に関し、リガンド/受容体複合体およびリガンド/
受容体/HRE複合体の両者について詳細な研究が可能
である。加えて、レチノイン酸受容体タンパク質を適切
に供給できるということは、現在では、それらをレチノ
イン酸受容体の拮抗物質、あるいはレチノイン酸受容体
に対する拮抗活性を有する化合物を検索するために用い
ることも可能であることを意味している。受容体タンパ
ク質が入手可能であるということは、種々の組織および
体液中に存在するレチノイン酸のレベルを決定する診断
のためのアッセイに、それらを用いることができること
を意味している。本発明の精神および目的から離れるこ
となしに、或または通常の当業者は、本発明を種々の用
法および条件に適用するために、本発明に対し種々の変
更および修飾をすることが可能である。そのような場
合、これらの変更および修飾は、以下に示す請求の範囲
の同義の全域において適切でかつ正当であり、またその
ようになされるよう意図するものである。
【図面の簡単な説明】
以下に図面の簡単な説明を示す。より詳細な説明は、
“図面の詳細な説明”と題した部分で述べる。第1図
(AおよびB)はphRARαのDNAヌクレオチド配
列および一次タンパク質配列を示す図である。第1A図
はphRARαの成分構造を制限酵素切断部位と並べて
示した線状図である。第1B−1図、第1B−2図、第
1B−3図はphRARαの全長のヌクレオチド配列お
よびその一次アミノ酸配列を示している。第2図(Aお
よびB)は図とブロットから成っている。第2A図はキ
メラ受容体hRGRの構造の模式図である。第2B図は
レチノイン酸によるCAT活性の誘導を示すブロットで
ある。第3図(AおよびB)は二つのグラフから構成さ
れている。第3A図はレチノイドに対する使用量依存性
を示すグラフである。第3B図はトランスフェクトされ
たCOS−1細胞の細胞質抽出液に対するレチノイン酸
結合を示す棒グラフである。第4図(AおよびB)はヒ
トゲノムDNAのサザンブロット分析を示している。第
4A図は厳しい条件下でハイブリダイズさせた、消化さ
れたヒト胎盤DNAを示している;第4B図は同じDN
Aを厳しくない条件下でハイブリダイズさせたものを示
している。第5図はラットおよびヒト組織中のレチノイ
ン酸受容体mRNAのノザンブロット分析を示してい
る。第6図は、hGR、hRR、およびhTRβの比
較を示す模式図である。第7図は一般化したステロイド
/チロイド/レチノイン酸受容体遺伝子の模式図であ
る。第8図はステロイドホルモン受容体スーパーファミ
リーに含まれるもののアミノ酸比較を示す模式図であ
る。第9図はキメラチロイド/グルココルチコイド受容
体の構造および活性を示す模式図である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成9年10月20日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 レチノインレセプターの構成および方
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は国立衛生研究所の研
究助成金のもとで政府の援助によってなされたものであ
る(助成金番号GM26444)。
【0002】本発明は、一般的には、リガンド反応性調
節タンパク質およびそれらをコードする遺伝子に関する
ものである。より詳細には、本発明はレチノイド関連調
節タンパク質およびそれらをコードする遺伝子、組み換
えDNAなどの遺伝子工学技術によって上記およびその
他の調節タンパク質および遺伝子を修飾したもの、およ
び修飾されていないものと修飾されてたものの双方を含
むレチノイド関連調節タンパク質および遺伝子の使用に
関するものである。
【0003】さらに、本発明は、リガンド反応性タンパ
ク質に対する機能的リガンドを同定するための新しい方
法に関するものである。本方法は、新しく発見された受
容体タンパク質に対する機能的リガンドを同定する場合
に特に有用である。ビタミンA関連モルフォゲン、レチ
ノイン酸が、新しく発見されたレチノイン酸受容体タン
パク質に対する機能的リガンドであることを示すことに
よって本方法は一部例示される。
【0004】
【従来の技術】真核生物における中心的な問題は、ホル
モンや成長因子などの外来性誘導因子に反応して特異的
な遺伝子制御を媒介する分子および機構の説明を行うこ
とであり続けている。各機構の特異性に関してはまた学
ばねばならないことが多く残されてはいるものの、ホル
モンなどの外来性因子は細胞内受容体およびホルモン反
応性エレメントすなわちHREとして知られる個々のD
NAを含む細胞内要素と協調して働くことによって遺伝
子の転写を調節することが知られている。
【0005】さらに具体的には、グルココルチコイドお
よびチロイドホルモンのようなホルモンは促進された拡
散によって細胞に入ることが知られている。ホルモンが
次に特異的な受容体タンパク質に結合し、それによって
ホルモン/受容体複合体を作ることも知られている。ホ
ルモンの受容体への結合により、受容体タンパク質のア
ロステリック変化が開始されると考えられている。この
変化の結果として、ホルモン/受容体複合体がクロマチ
ンのDNA上の特異的部位に高親和性で結合できると考
えられている。
【0006】ホルモン反応性エレメントすなわちHRE
を含むこのような部位は、本分野では様々な名前で呼ば
れているが、近くの標的遺伝子のプロモーターの発現
(RNAの転写)を調節している。
【0007】ホルモンなどの外来性誘導因子による遺伝
子制御の特異性をさらに理解するための主要な障害は、
タンパク質の適切な解析を行うために十分な量および純
度の受容体タンパク質が入手できないことであった。こ
の欠乏のために、多様な体液や組織中の外来性誘導因子
(例えばホルモン)の存在を決定するための診断用アッ
セイにおける受容体の使用、およびキメラ受容体タンパ
ク質アナログを操作するための“プロトタイプ”として
の受容体の使用が妨げられて来た。
【0008】受容体タンパク質が入手困難であることを
克服する努力がなされ、本出願の譲受人であるソーク生
物学研究所(the Salk Institute
for Biological Studies)が受
託された、共に審査中の出願U.S.S.N.108,
471号により、グルココルチコイド−、チロイド−、
ミネラロコルチコイド−、および新しいステロイド関連
受容体を含む多様な受容体タンパク質のクローン化され
た遺伝子が開示されている。U.S.S.N.108,
471号はさらに、これらの分子の詳細な生化学的解析
を行い、別々のDNA結合領域およびリガンド結合領域
を受容体タンパク質が含むことを示した。(U.S.
S.N.108,471号の一部は出版されている;グ
ルココルチコイド受容体のクローニングとこの分子の各
領域に分ける解析に関する部分については、ホレンバー
グ(Hollenberg)他、(1985)、および
ギゲレ(Giguere)他、(1986);受容体に
関するその他の研究に関しては、ホレンバーグ(Hol
lenberg)他、(1987)、グリーン(Gre
en)他、(1986)、グリーンとシャンボン(Ch
ambon)、(1987)、クマー(Kumar)
他、(1987)、ミースフェルド(Miesfel
d)他、(1987)、およびエバンス(1988)を
参照のこと)。
【0009】受容体の生化学的解析に関してはさらに、
ヒトグルココルチコイド受容体遺伝子の配列解析によ
り、トリ赤芽球症ウイルス(AEV)のガン遺伝子であ
るv−erb−Aの産物と相同性があることが示された
(ワインバーガー(Weinberger)他、(19
85)参照)。このグループおよび別のグループは続い
て、v−erb−Aの細胞内相同体がβチロイドホルモ
ン受容体であることを示した(ワインバーガー(Wei
nberger)他、(1986)、およびサップ(S
ap)他、(1986)参照)。
【0010】ステロイドホルモン受容体とチロイドホル
モン受容体のDNA結合領域が非常によく保存されてい
ることから、関連しているリガンド誘導性転写制御因子
に関してこの領域が特徴的なのだろうかという疑問が出
された。また、これらの領域をコードするDNA配列
を、関連しているが新しいリガンド反応性受容体に関し
てゲノムを検索するハイブリダイゼーション用プローブ
として使用可能だろうかという疑問も出された。この手
法により、ソーク研究所の我々のグループは、幾つかの
新しい遺伝子産物を同定した。U.S.S.N.10
8,471号に示されているように、一つはヒトアルド
ステロン受容体(hMR,ATCC第67201号)
(U.S.S.N.108,471号のこの部分の出版
物としては、アリザ(Arriza)他、(1987)
参照);二番目は、ラット中枢神経系で高レベルで発現
されている新しいチロイドホルモン受容体である(rT
Rα,ATCC第67281号)U.S.S.N.10
8,471号のこの部分の出版物としては、トンプソン
(Thompson)他、(1987)参照)。
【0011】本開示は、ステロイドおよびチロイドホル
モン受容体のDNA結合領域およびリガンド結合領域と
相同性のある新しいレチノイド受容体タンパク質をコー
ドする、クローニングされた全長のcDNAの分離と解
析を示している。さらに、グルココルチコイド、ミネラ
ロコルチコイド、チロイド、エストロゲン関連、および
レチノイン酸受容体の間の機能領域を交換(“swap
ping”)することによって作成されたキメラ受容体
の構築と解析についても述べている。これらのキメラ受
容体は、キメラ中に取り込まれた“親の”DNA結合領
域およびリガンド結合領域の“起源”に基づいたハイブ
リッド機能特性を有する。例えば、キメラ受容体のDN
A結合領域がレチノイン酸受容体のDNA結合領域であ
れば(すなわち野生型レチノイン酸受容体から得られた
ものであるか、レチノイン酸DNA結合領域の機能的要
素を含む変異体である場合)、キメラはレチノイン酸受
容体のDNA結合特性を有することになる。リガンド結
合領域に関しても同様である。キメラ受容体中のリガン
ド結合領域がチロイドホルモンに結合する場合には、キ
メラはチロイドホルモン受容体の持つリガンド結合特性
を有することになる。
【0012】本開示はまた、リガンド反応性受容体タン
パク質に対する機能的リガンドを同定するための新しい
方法を示すものである。本方法は、(1)レチノイド、
レチノイン酸およびその代謝前駆体、レチノールが新し
く発見された受容体タンパク質に対する機能的リガンド
であること、(2)DNA結合領域およびリガンド結合
領域がキメラ受容体の機能特性を決定すること、を示す
ことにより例示される。
【0013】
【課題を解決するための手段】定義 本明細書および請求の範囲において、ここで用いるため
に以下のように特に定義される技術用語が参照される。
【0014】ここで用いる場合、一般的な語“レチノイ
ド”はレチノイン酸、ビタミンA(レチノール)およ
び、多様な系で発生と分化に重要な影響を及ぼすことの
できる一連の天然および合成誘導体を含む化合物群を意
味する。
【0015】ここで用いる場合、生物種は以下のように
同定される:h,ヒト;r,ラット;m,マウス;c,
ニワトリ;およびd,ドロソフィラ(ショウジョウバ
エ)。
【0016】ここで用いる場合、“ステロイドホルモン
受容体スーパーファミリー”とは、グルココルチコイ
ド、ミネラロコルチコイド、プロゲステロン、エステロ
ゲン、エステロゲン関連、ビタミンD3、チロイド、V
erb−A、レチノイン酸、およびE75(ショウジ
ョウバエ)受容体からなる関連した受容体群を意味する
ものである。エバンス(1988)、およびそこで引用
されている参考文献参照。
【0017】ここで用いる場合、RRおよびRARはと
もにレチノイン酸受容体を意味する。かしら文字、hR
RおよびhRARは、ヒトレチノイン酸受容体を意味す
る。phRARαと呼ばれるDNAはヒトレチノイン酸
受容体αをコードする。hRARαはATCC 第40
392号として寄託されているphRAR1によってコ
ードされている。hRARβと呼ばれるDNAはヒトレ
チノイン酸受容体βをコードする。ブランド(Bran
d)他(1988)参照。ここで用いる場合、GRはグ
ルココルチコイド受容体を意味する。hGRと呼ばれる
DNAはヒトグルココルチコイド受容体GRをコードす
る。hGRはATCC 第67200号として寄託され
ているpRShGRによってコードされている。
【0018】ここで用いる場合、MRはミネラロコルチ
コイド受容体を意味する。hMRと呼ばれるDNAはヒ
トミネラロコルチコイド受容体MRをコードする。hM
RはATCC第67201号として寄託されているpR
ShMRによってコードされている。
【0019】ここで用いる場合、TRはチロイド受容体
を意味する。TRαおよびTRβはチロイド受容体のα
型およびβ型を意味する。c−erb−A,herb
A8.7、peA101、rbeA12、およびhFA
8と呼ばれるDNAはすべてチロイド受容体をコードす
るものである。プラスミドpherb−A 8.7はh
TRαをコードする;これは特許目的のために寄託さ
れ、ATCC第40374号として登録されている。プ
ラスミドpeA101はhTRβをコードしている;こ
れは特許目的のために寄託され、ATCC第67244
号として登録されている。プラスミドrbeA12はr
TRαをコードする;これは特許目的のために寄託さ
れ、ATCC第67281号として登録されている。プ
ラスミドphFA8はクローンの“リガンド結合”領域
に欠失をもつ、hTRαの部分的クローン(すなわち、
受容体タンパク質のカルボキシ末端をコードするDN
A)をコードしている。プラスミドphFA8はATC
C第40372号として登録されている。
【0020】ここで用いる場合、ERRはエストロゲン
関連受容体を意味する。hERR1およびhERR2の
頭文字は、ヒトエストロゲン関連受容体1および2であ
ることを意味する。これらの受容体はチロイド受容体よ
りもステロイド受容体により近いが、既知のステロイド
ホルモンのどの主要なクラスにも結合しない(キゲレ
(Giguere)他、1988)。hERR1はプラ
スミドpE4およびpHKAにコードされており、これ
はそれぞれATCC第67309号および第67310
号として寄託されている。(pE4もpHKAも完全な
クローンではない;hERR1は両方のクローン由来の
断片を結合して構築された)。hERR2はプラスミド
phH3にコードされており、ATCC第40373号
として寄託されている。
【0021】ここで用いる場合、VDRはビタミンD3
受容体を意味する。
【0022】ここで用いる場合、MTVは乳癌ウイルス
を意味する;MMTVはマウス乳癌ウイルスを意味す
る。
【0023】ここで用いる場合、RSVはラウス肉腫ウ
イルスを意味する;SVはサルウイルスを意味する。
【0024】ここで用いる場合、CATは、クロラムフ
ェニコールアセチルトランスフェラーゼを意味する。
【0025】ここで用いる場合、ルシフェラーゼはホタ
ルのルシフェラーゼを意味する。I.R.デ・ウエット
(de Wet)、K.V.ウッド(Wood)、M.
デルカ(DeLuca)、D.R.ヘリンスキ(Hel
inski)、およびS.スブラマニ(Subrama
ni)、Mol.Cell.Biol.7:725−7
37(1987)参照。
【0026】ここで用いる場合、COSはT抗原(Ta
g)を発現しているサル腎臓細胞を意味する。グルツマ
ン(Gluzman)、Cell,23:175(19
81)参照。COS細胞は受容体欠損細胞であり、本発
明の機能的リガンド同定アッセイに有用なものである。
【0027】ここで用いる場合、CV−1は“CV−
1”と呼ばれる細胞系由来のマウス腎臓細胞を意味す
る。CV−1はCOSの親系である。SV40 T抗原
(Tag)を発現するように形質転換されているCOS
細胞とは異なり、CV−1細胞はT抗原を発現しない。
CV−1細胞は、本発明の機能的リガンド同定アッセイ
にも有用な受容体欠損細胞である。
【0028】ここで用いる場合、“ホルモン反応性要
素”または“HRE”、“転写調節ユニット”、“ホル
モン反応性プロモーター/エンハンサー要素”、“エン
ハンサー様DNA配列”、および“転写刺激を媒介する
DNA配列”などの一般的な技術用語は、すべて同一物
を意味しており、すなわち、転写のホルモン(またはリ
ガンド)による活性化に必要なcisに働く配列(約2
0塩基対)である。これらの要素をホルモン非反応性遺
伝子に接続することにより、その遺伝子がホルモン反応
性となる。これらの配列はホルモン反応性要素またはH
REとして最もよく呼ばれており、位置および向きに関
係無く機能する。他のエンハンサーとは異なり、HRE
の活性はリガンドの存在の有無に依存する。(エバンス
(1988)およびそこで引用されている参考文献参
照。)本明細書および請求の範囲においては、“ホルモ
ン反応性要素”という語を、これらの配列を記述するた
めに本分野で用いられるすべての語によって示唆される
機能的特性を意味し、具体化するために一般的な意味で
用いられる。
【0029】ここで用いる場合、合成HREとは、自動
ヌクレオチド合成機を用いてin vitroで合成され
たHREを意味する。HREはわずか約20bpなの
で、この方法で容易に合成することができる。操作され
た、あるいは合成の野生型HREがホルモン非反応性プ
ロモーターに連結されると、これらのプロモーターはホ
ルモン反応性となる。エバンス(1988)およびそこ
で引用されている文献参照。
【0030】ここで用いる場合、頭文字GREはグルコ
コルチコイド受容体反応性要素を、TREはチロイド受
容体反応性要素を意味する。GREはGRとの相互作用
によるグルココルチコイド反応性を与えるホルモン反応
性要素である。ペイバー(Payvar)他、Cel
l,35:381(1983)、およびシーデライト
(Schiedereit)他、Nature,30
4:749(1983)参照。GREは、DNA結合領
域がGREと機能的に結合できる(すなわち、活性化で
きる)ものであるいかなる野生型またはキメラ受容体と
も使用可能である。例えば、GR、MR、およびPR受
容体は全てGREを活性化することができ、GR、M
R、またはPR型のDNA結合領域を有するいかなる野
生型またはキメラ受容体ともGREを使用することがで
きる。TREは、TRとの相互作用によるチロイドホル
モン反応性を与えることを除いては、GREと同様であ
る。TREは、DNA結合領域が機能的にTREと結合
できる(すなわち活性化できる)ようないかなる野生型
またはキメラ受容体とも使用可能である。TRおよびR
R受容体はTREを活性化することができ、したがっ
て、TRまたはRR型のDNA結合領域を有するいかな
る受容体ともTREを使用可能である。
【0031】ここで用いる場合、リガンドとはホルモン
または成長物質などの誘導因子を意味する。細胞内で、
リガンドは受容体タンパク質に結合し、それによってリ
ガンド/受容体複合体を形成し、それが適当なホルモン
反応性要素に結合することができる。単一のリガンドが
複数の受容体を持つこともある。T3RαおよびT3Rβ
はいずれもT3などのチロイドホルモンと結合する。
【0032】ここで用いる場合、”リガンド反応性プロ
モーターおよび有効なレポーター遺伝子に機能的に連結
している有効なホルモン反応性要素”という語句中の
“有効な”という語は、それぞれのDNA配列(“ホル
モン反応性要素”、“リガンド反応性プロモーター”、
および“レポーター遺伝子”という語で表される)が作
用可能である、すなわち、ホルモン反応性要素が受容体
タンパク質(野生型またはキメラ)のDNA結合領域と
結合可能であること、リガンド反応性プロモーターがレ
ポーター遺伝子の転写調節を行えること(HRE/受容
体タンパク質/リガンド複合体による適当な活性化によ
る)、およびレポーター遺伝子が宿主細胞で発現され得
ることを意味する。“機能的に連結する”という語句
は、DNA断片が連結された場合に適当な活性化によっ
てレポーター遺伝子(例えばCATまたはルシフェラー
ゼ)が発現されることを意味する。この発現は、“リガ
ンド反応性プロモーター”(ホルモン反応性要素の下流
であり、適当なリガンド/受容体タンパク質複合体にH
REが結合すると“活性化”され、その結果レポーター
遺伝子の転写を“調節”する)が“オンの状態とな
る”、あるいは、ホルモン反応性要素にリガンド/受容
体タンパク質複合体が結合した結果として活性化された
ものである。
【0033】ここで用いる場合、受容体の“DNA結合
領域”という語句は、クロマチンDNA上のHRE部位
に結合する受容体タンパク質(グルココルチコイド受容
体、チロイド受容体、ミネラロコルチコイド受容体、エ
ステロゲン関連受容体、およびレチノイン酸受容体)の
その部分を呼ぶものである。これらのDNA結合領域に
対する結合は、ステロイドホルモンスーパーファミリー
に関して同定され、解析された。図11および12、お
よびギゲレ他(1986);ホレンバーグ(Holle
nberg)他、(1987);グリーンとシャンボン
(1987);およびミースフィールド(Miesfi
eld)他(1987)、エバンス(1988)参照。
【0034】多様なステロイドホルモンスーパーファミ
リー受容体に関するDNA結合領域に対する結合を図1
1および12に示す;結合は以下に示すものである: −hGR(pRShGR):ヌクレオチド1393〜1
590 アミノ酸421〜486(ATCC #67200参
照) −hTRb(peA101):ヌクレオチド604〜8
07 アミノ酸102〜169(ATCC #67244参
照) −hTRa (pherb 8.7):ヌクレオチ
ド168〜372 アミノ酸50〜117(ATCC #40374参照) アミノ酸291〜358(ATCC #67281参
照) −ERR1 (pE4 & pHKA):アミノ酸17
6〜241(ATCC #67309& #67310
参照) −ERR2(phH3):アミノ酸103〜168(A
TCC #40373参照) −hMR(pRShMR):ヌクレオチド2029〜2
226アミノ酸603〜668(ATCC #6720
1参照) −hRARa(phRAR1):ヌクレオチド364〜
561アミノ酸88〜153(ATCC #40392
参照) 受容体のステロイドホルモンスーパーファミリーのDN
A結合領域は66から68アミノ酸のアミノ断片からな
る。この断片は9個のシステイン残基を含み、そのうち
の一つが断片の最初のアミノ酸である。この最初のCy
s残基から Cys−X2−Cys−X13−X15−Cys−X2−Cy
s (ここでXはいかなるアミノ酸残基でもよい)と記述さ
れるモチーフが開始される。DNA結合領域は常にアミ
ノ酸Gly−Metで終わる。
【0035】クローニング法の簡便のために、DNA結
合領域の前および/または後の1〜6アミノ酸をDNA
結合領域とともに転換することも可能である。
【0036】ここで用いる場合、受容体の“リガンド結
合領域”という語句は成長因子またはホルモンなどのリ
ガンドに結合する、受容体タンパク質の部分に関するも
のである。ステロイド受容体スーパーファミリーに対す
るリガンド結合領域のこれらの結合が同定され、解析さ
れた。図11および12およびエバンス(1988)参
照。
【0037】多様な受容体のリガンド結合領域が図11
および12に示されている;該領域の幾つかを以下に示
す: −hGR(pRShGR):アミノ酸528〜777
(ATCC #67200参照) −hTRb(peA101):アミノ酸232〜456
(ATCC #67244参照) −hTRa(pherb−A8.7): アミノ酸18
3〜410(ATCC #40374参照) −rTR(rbeA12):アミノ酸421〜639
(ATCC #67281参照) −ERR1(pE4 & pHKA):アミノ酸295
〜521(ATCC #67309参照) −ERR2(phH3):アミノ酸212〜433(A
TCC #40373参照) −hMR(pRShMR):アミノ酸734〜984
(ATCC #67201参照) −hRARa(phRAR1):アミノ酸198〜46
2(ATCC #40392参照) 受容体間の機能的領域の交換を可能にするために、受容
体cDNAクローンに共通の制限エンドヌクレアーゼ部
位を導入しなければならない。図11および12に示し
た多様な受容体のいずれにおいても、DNA結合領域の
直前に第一の共通部位を導入し、直後に第二の共通部位
を導入することが可能である。(例えば、図11および
12に示した受容体のステロイドホルモンスーパーファ
ミリーのいずれにおいても、DNA結合領域の直前に単
独のNotI部位を導入し、直後に単独のXhoI位を
導入することが出来る。これにより受容体は3つの機能
的領域または“カセット”に分割される;(1)N末端
カセット、(2)DNA結合領域カセット、(3)リガ
ンド結合領域カセット。どの受容体由来の3つの領域ま
たはカセットは別の受容体由来のカセットと組み合わせ
て多様なキメラ受容体を作成することができる。
【0038】ここで用いる場合、キメラ受容体を同定す
るために用いた命名法は以下のようである:可変性機能
領域(N末端、DNA結合領域、およびリガンド結合領
域)は、それらの元となった“親”受容体によって同定
される。例えば、GR由来の領域は“G”領域である;
TR領域は“T”領域である(そうでなければさらに
“Ta”または“Tb”領域として特定される);MR
領域は“M”領域である;RAR領域は“R”領域であ
る(もしくは、さらに“Ra”または“Rb”として特
定される);またERR領域は“E”領域である(もし
くは、さらに“E1”または“E2”領域として特定され
る)。この表記法によれば、特定しない限り、“T”は
一般的にT3RαまたはT3Rβ受容体のどちらかを意味
する;“E”はhERR1またはhERR2のどちらか
を意味する;また、“R”はRARαまたはRARβ受
容体のどちらかを意味する。野生型受容体はいかなる交
換領域も含まないので、この表記系にしたがうと、G−
G−G(またはGGG)、Ta−Ta−Ta(またはT
aTaTa)、Tb−Tb−Tb(またはTbbb)、M
−M−M(またはMMM)、Ra−Ra−Ra(または
RaRaRa)、Rb−Rb−Rb(またはRbbb)、
1−E1−E1またはE2−E2−E2として同定され、こ
こで最初に示される領域はN末端領域、中央の領域はD
NA結合領域、および最後の領域はリガンド結合領域で
ある。いかなるキメラ受容体も少なくとも二つの野生型
または親受容体由来の機能領域を持つことになる。例え
ば、キメラ受容体GGRaはグルココルチコイド受容体
由来のN末端およびDNA結合領域を持ち、グルココル
チコイド受容体由来のDNA結合領域、およびαレチノ
イン酸受容体由来のリガンド結合領域を有する;GTa
bはグルココルチコイド受容体由来のN末端、チロイ
ド受容体α由来のDNA結合領域、およびレチノイン酸
受容体β由来のリガンド結合領域を有する。
【0039】ここで用いる場合、hGRNX、hTR
βNX、およびhRRNXは、受容体のDNA結合領域の境
界に隣接してNot1Xho1の単一の切断部位を含
むように操作したhGR、hTRβ、およびhRR受容
体を意味する。これらの変異受容体は、hGR、hM
R、hERR1,hERR2,hTRα,hTRβ,r
TRα,rRARα,rRARβ由来のアミノ末端、D
NA結合領域、およびリガンド結合領域のすべての可能
な組み合わせから成るハイブリッド受容体の構築を例示
するものである。
【0040】ここで用いる場合、サザンブロット分析
は、変性させたDNAをアガロースゲルから、相補的な
核酸とハイブリダイズさせることができるニトロセルロ
ースフィルターに転移させる方法を意味する。
【0041】ここで用いる場合、ノザンブロット分析と
は、RNAをアガロースゲルから、相補的なDNAにハ
イブリダイズさせることができるニトロセルロースフィ
ルターに転移させる方法を意味する。
【0042】ここで用いる場合、本発明の“変異体”D
NAとは、“野生型”あるいは操作していない配列とは
異なるように遺伝学的に操作したDNAを意味する。こ
のような遺伝子操作には、野生型配列への新しいヌクレ
オチドの挿入、野生型配列からのヌクレオチドの削除、
野生型配列中のヌクレオチドの置換、または受容体間の
機能的領域の“交換(swapping)”が含まれ
る。機能的領域をある受容体から別の受容体のものに交
換することによって操作された受容体もキメラ受容体あ
るいはハイブリッド受容体と呼ばれる。キメラ受容体は
さらに、新しいヌクレオチド、ヌクレオチドの欠失、ヌ
クレオチドの置換などを含む。
【0043】本明細書および請求の範囲における“実質
的な配列相同性”という語の使用は、ここで開示され、
請求される実際の配列と比較してわずかな、重大でない
配列の変化しか起こっていないDNA、RNA、または
アミノ酸配列が、添付された請求の範囲に含まれること
を意図していることを示す。この語句の中で、“わずか
な、重大でない“配列変化とは、相同な配列がここで開
示し、請求する核酸およびアミノ酸構造と実質的に同様
に機能して実質的に同じ構造を産生することを意味す
る。
【0044】ここで用いる場合、“組み換え的に生産さ
れる“という語句は、単に天然物から生成されたのでは
なく、遺伝子組み換え技術を用いて作成されたことを意
味する。
【0045】ここに現れる多様なアミノ酸配列を構成す
るアミノ酸は、以下に示す3文字または1文字略号によ
って同定される。
【0046】アミノ酸 3文字略号 1文字略号 L−アラニン Ala A L−アルギニン Arg R L−アスパラギン Asn N L−アスパラギン酸 Asp D L−システイン Cys C L−グルタミン Gln Q L−グルタミン酸 Glu E L−ヒスチジン His H L−イソロイシン Ile I L−ロイシン Leu L L−リジン Lys K L−メチオニン Met M L−フェニルアラニン Phe F L−プロリン Pro P L−セリン Ser S L−スレオニン Thr T L−トリプトファン Trp W L−チロシン Tyr Y L−バリン Val V ここに現れる多様な核酸配列を構成するヌクレオチド
は、本分野で通常用いられている1文字略号(A,G,
T,C,またはU)を有する。
【0047】ここで用いる場合、bpとは塩基対を、k
bはキロ塩基対を意味する。
【0048】本明細書および請求の範囲において、ギリ
シャ文字アルファ(α)、ベータ(β)などは、しばし
ばa、bなどと示される。
【0049】寄託 プラスミドpRShGR(hGR),pRShMR(h
MR),peA101(hT3β)およびGMCAT
は、すべて大腸菌HB101株に入っており、また、r
ebA12(rTRα),pE4およびphkA(とも
にhERR1をコードする)、phH3(hERR
2),pherb−A 8.7(hTRα),phFA
8(hTRαの部分的クローン)、およびプラスミドp
hRAR1は、米国メリーランド州ロックビルのアメリ
カン・タイプ・カルチャー・コレクション(ATCC)
に、特許技術目的の微生物寄託の国際認識に関するブダ
ペスト条約および本条約の下に公布されている条例に基
づいて寄託されている。該条約および条例、もしくは米
国および本出願または本出願の優先権を請求する出願が
提出されるか、このような出願が認められるいかなる特
許も認められるそのほかの国や国際組織の特許法および
条例にしたがって、プラスミド試料は法的に受け取る資
格がある産業所有権局などの者が入手することができ
る。
【0050】ATCC寄託番号および寄託年月日を以下
に示す: pRShGR(hGR) 67200 1986.9.9 pRShMR(hMR) 67201 1986.9.9 pE4(hERR1*) 67309 1987.1.30 phHKA(hERR1*) 67310 1987.1.30 phH3(hERR2) 40373 1987.9.29 GMCAT(レポーター) 67282 1986.12.18 pherb−A 8.7(hTRa) 40374 1987.9.27 phFA 8(hTRa*) 40372 1987.9.27 peA101(hTRb) 67244 1986.10.22 prbeA12(rTRa) 67281 1986.12.18 phRARa(hRARa) 40392 1987.11.20 (*は部分的クローンを意味する。) (pE4 & phHKAはともに完全なhERR1をコードする。)発明の概要 一つの局面においては、本発明は、ここではヒトレチノ
イン酸受容体タンパク質と呼ぶレチノイド受容体タンパ
ク質に特徴的なリガンド結合能およびDNA結合能(ま
たは転写活性化能)を有するタンパク質の一次配列をコ
ードするトリプレットの配列、断片のプラス鎖またはセ
ンス鎖が含んでいるような二本鎖DNAを含むものであ
る。本発明のこの局面によれば、二本鎖DNA断片は、
レチノイン酸受容体タンパク質を発現できるものであ
る。
【0051】別の局面においては、本発明は、レチノイ
ン酸受容体タンパク質をコードする二本鎖DNAのセン
ス鎖である一本鎖DNA、およびこの二本鎖DNAの転
写によって産生されるRNAを含むものである。
【0052】別の局面においては、本発明は、本発明の
レチノイン酸受容体タンパク質(RARα)をコードす
るDNAを含むプラスミドphRAR1を含む。このプ
ラスミドはアメリカン・タイプ・カルチャー・コレクシ
ョンに特許目的のために寄託されている;これはATC
C No.40392として登録されている。
【0053】さらに別の局面においては、本発明はレチ
ノイン酸受容体タンパク質をコードするDNAでトラン
スフォームした細胞、望ましくは哺乳動物細胞を含む。
本発明の本局面によれば、トランスフォームするDNA
は細胞内で発現されることが可能であり、それによって
このDNAにコードされているレチノイン酸受容体の細
胞内の量を増加させる。
【0054】本発明はさらに、レチノイン酸受容体をコ
ードするDNAの発現によって産生またはこのようなレ
チノイン酸受容体をコードするDNAから転写されたm
RNAの翻訳によって産生された新しいレチノイン酸受
容体を含む。本発明の本局面によれば、レチノイン酸受
容体は、“修飾されていない”レチノイン酸受容体をコ
ードするDNAおよびmRNAのタンパク質産物である
か、受容体DNA配列中に導入された変異の結果とし
て、対応する天然の“野生型”レチノイン酸受容体タン
パク質とひとつ以上のアミノ酸配列中の違いを有するも
のである、修飾された、あるいは遺伝子操作されたレチ
ノイン酸受容体タンパク質産物である。これらのレチノ
イン酸受容体は、“修飾されていない”か“操作されて
いる”かにかかわらず、対応する天然レチノイン酸受容
体の少なくとも約5%のレチノイン酸結合活性および/
または少なくとも約5%のDNA結合または転写活性化
活性を有することが望ましい。
【0055】本発明はさらに、別の型の機能的領域を持
つひとつの受容体の機能的領域を交換することによって
作成されたキメラ受容体を含む。このように産生された
キメラDNAはそれらのそれぞれDNA結合領域および
リガンド結合領域の“元”に基づく機能的特性を有する
キメラ受容体タンパク質をコードする。本発明のキメラ
受容体は、キメラ受容体をコードする二本鎖DNA、お
よび二本鎖DNAのセンス鎖である一本鎖DNA、およ
び二本鎖DNAの転写によって産生されたmRNAを含
む。本発明はまた、本発明のキメラ受容体をコードする
DNAで形質転換された細胞、真核細胞および原核細胞
を含む、を含むものである。
【0056】本発明のキメラ受容体の局面によれば、キ
メラDNA融合を行うために、3つの機能的領域に受容
体DNAを分けるために、DNA結合領域の中または近
傍の各受容体cDNAの相同な位置に二つの制限エンド
ヌクレアーゼ部位を導入する。(例えば、単一のNot
部位をDNA結合領域の直前に導入し、単一のXho
部位をDNA結合領域の直後に導入することができ
る。これにより受容体は3つの機能的領域すなわち“カ
セット”に分けられる;(1)N末端カセット、(2)
DNA結合領域カセット、および(3)リガンド結合領
域カセットである。どの受容体由来の3つの領域または
カセットでも別の受容体由来のカセットと結合させて多
様なキメラ受容体を作成することが可能である。本発明
のこの局面は、明細書の“発明の詳細な説明”と題した
部分で例示される。) 本明細書および請求の範囲においては、キメラ受容体
(キメラまたはハイブリッドとも呼ばれる)は、多様な
領域の由来を示す文字によって命名される。hGR由来
の領域は“G”領域と呼ばれ、hTR由来の領域は
“T”領域と呼ばれ、hERR由来の領域は“E”、h
RR由来の領域は“R”領域と呼ばれる。例えば、キメ
ラ受容体“RGR”はhRRのアミノ末端およびカルボ
キシル末端を持ち、hGRのDNA結合領域を有する;
キメラ受容体“TGG”はhTR由来のアミノ末端、h
GR由来のDNA結合領域およびカルボキシル末端を有
する。(図10に示した図においては、受容体のアミノ
末端は領域 A/Bとして示され、カルボキシル末端は
領域Eとして示されている。) 本明細書および請求の範囲で用いた命名法によれば、特
に述べない限り、“T”は一般にT3RαまたはT3Rβ
受容体のいずれかを意味する;“E”は hERR1
たはhERR2を意味する;また、“R”はRARαま
たはRARβ受容体のいずれかを意味する。本発明のキ
メラ受容体は、(1)hGR,hMR,hERR1,h
ERR2,rTRα,hT3α,hT3β,hRARα,
およびhRARβからなる野生型受容体群から選択され
たN末端領域、(2)hGR,hMR,hERR1,h
ERR2,rTRα,hT3α,hT3β,hRARα,
およびhRARβからなる野生型受容体群から選択され
たDNA結合領域、(3)hGR,hMR,hER
1,hERR2,rTRα,hT3α,hT3β,hRA
Rα,およびhRARβからなる野生型受容体群から選
択されたリガンド結合領域を有するキメラを含み、それ
において、どのキメラ受容体も少なくとも2つの異なる
“野生型受容体”源に由来するN末端領域、DNA結合
領域、およびリガンド結合領域を有する。
【0057】本発明の望ましいキメラ受容体DNAとし
ては、GRR,GRG,GGR,RGG,RGR,RR
G,GTT,GTG,GGT,TGG,TGT,TT
G,TTR,TRT,TRR,RTT,RTR,RR
T,GTT,GTG,GGT,TGG,TGT,および
TTG受容体DNAが含まれ、およびこのようなキメラ
受容体をコードするDNAから転写されたmRNAの翻
訳による本発明のキメラDNAの発現によって産生され
るキメラハイブリッド受容体タンパク質が含まれる。こ
れらのキメラ受容体は、与えられた細胞内で外因性のバ
ックグラウンド結合または転写活性化活性を越える活性
を有すること、または、対応する天然の受容体のDNA
結合領域のDNA結合活性または転写活性化活性の少な
くとも約5%を持つことおよび/または対応する天然の
リガンド結合領域の約5%のリガンド結合活性を有する
ことが望ましい。
【0058】本発明はまた、受容体タンパク質に対する
機能的リガンドを同定するための方法を含む。本方法に
よれば、受容体タンパク質をコードし、少なくとも機能
するリガンド結合領域およびDNA結合領域を有するD
NA配列(ここでは試料配列と呼ぶ)を同定することが
できる。(本分野の技術に塾達したものには理解される
ように、機能的であるためにはリガンド結合領域のDN
A配列のすべてが必要なわけではない。働き得る配列、
すなわち、その領域がリガンドに結合する場合になけれ
ばならない配列はその領域の欠失解析によって同定され
る。)試料DNA配列が単離されると、別の受容体タン
パク質、例えば、グルココルチコイド受容体タンパク
質、チロイド受容体タンパク質、ミネラロコルチコイド
受容体タンパク質、またはレチノイン酸受容体タンパク
質などをコードするDNA配列由来のDNA結合領域と
試料DNA配列中のDNA結合領域とを置換することに
よってキメラ遺伝子を作成することができる。次に、適
当な受容体欠損宿主細胞を、(1)発現プラスミドに載
っていることが望ましい、キメラ受容体遺伝子、および
(2)CAT遺伝子やホタルのルシフェラーゼ遺伝子な
どのレポーター遺伝子であって、これもプラスミドに載
っていることが望ましく、U.S.S.N.180,4
71においてレポータープラスミドと呼ばれているもの
である。どの場合においても、レポーター遺伝子は機能
的に働き得るホルモン反応性要素(HRE)(野生型ま
たは操作したもの)に連結しており、それにおいてはホ
ルモン反応性要素はキメラ受容体遺伝子の作成に使用す
るDNA結合領域によって活性化され得るものである。
(例えば、キメラ受容体遺伝子がグルココルチコイド受
容体をコードするDNA由来のDNA結合領域を含む場
合、HREは野生型、または合成GRE、すなわちグル
ココルチコイド受容体タンパク質のDNA結合領域の機
能的部分によって活性化されるものである。チロイド受
容体DNA結合領域を用いる場合には、野生型あるいは
操作されたHREはチロイド(またはレチノイン酸)受
容体タンパク質などに反応性であるべきである。)次
に、トランスフェクトされた細胞を、キメラ遺伝子によ
ってコードされているキメラタンパク質のリガンド結合
領域と結合できる可能性のあるリガンド候補群で試して
みる。これらのうち、どのリガンドと機能的にキメラ受
容体遺伝子を複合体を形成するかを決定するために、受
容体遺伝子の誘導を、レポーター遺伝子によってコード
されるタンパク質のレベルを追跡する。(例えば、ルシ
フェラーゼがレポーター遺伝子である場合には、ルシフ
ェラーゼの産生はレポーター制御による遺伝子転写を示
唆する。)最後に、レポーター遺伝子の転写を誘導でき
るリガンドが見つかった際には、このリガンドが最初の
試料DNAによってコードされている受容体タンパク質
に結合すると結論づけられる。この結論は、レポーター
遺伝子の発現を誘導するリガンドと対応させて、最初の
試料DNA配列にコードされている受容体タンパク質の
結合能を試験することによって、さらに照明することが
できる。
【0059】本分野の技術に熟達したものが理解するよ
うに、細胞が既に、(a)(1)第一の受容体配列(す
なわち第一の配列)のDNA結合領域の機能領域が、
(2)第二の受容体配列(すなわち第二の配列)のリガ
ンド結合領域の機能領域と連結されているものからなる
キメラ配列(C)、および(b)レポーター核酸配列が
機能的に働き得るホルモン反応性要素と連結しており、
それにおいて第一の受容体配列のDNA結合領域の機能
領域がレポーター配列に機能的に連結されているホルモ
ン反応性要素に結合し、活性化できるものを含んでいる
場合には、受容体タンパク質の機能的リガンドを同定す
るための方法は、少なくとも一つの候補リガンドで細胞
を処理し、レポーター配列の発現産物の量における変化
によってレポーター配列の誘導を追跡することからな
る。
【0060】新しい機能的リガンド同定アッセイによ
り、多数の潜在的なリガンドまたはいかなる与えられた
受容体も、受容体が野生型であるかキメラであるかどう
かにかかわらず、スクリーニングすることが可能にな
る。
【0061】機能的リガンド同定法は、ここでは(1)
レチノイド、レチノイン酸、およびその代謝前駆体、レ
チノールがphRAR1 DNAによってコードされる
受容体の機能的リガンドであること、および、(2)D
NA結合領域およびリガンド結合領域がキメラ受容体の
機能特性を決定すること、を示すことにより例示され
る。
【0062】新しい機能アッセイ、および新しいレチノ
イン酸受容体、および新しいキメラ受容体について、以
下でさらに詳細に述べる。
【0063】
【発明の実施の形態】レチノイン酸受容体 ステロイドホルモン受容体スーパーファミリーを研究す
る努力が続けられているなかで、ステロイドホルモン受
容体のDNA結合領域に関する顕著な相同性を持つ新し
いゲノム配列を偶発的に同定することが利用されてきた
(デジーン(Dejean)他、1986参照)。この
配列は、ヒト肝臓細胞ガン由来のB型肝炎ウイルス(H
BV)の内在化配列にまでわたる。
【0064】この遺伝子がこれまでに知られていなかっ
た受容体をコードするという仮説を追及するために、こ
の配列由来のオリゴヌクレオチドを標識し、多数のヒト
cDNAライブラリーのプローブとして用いた。5つの
ポジティブなクローンが最初に精巣cDNAライブラリ
ーから単離された。これらのクローンの一つの挿入断片
(1hT1R)を用いて、λgt10腎臓cDNAライ
ブラリーからさらなるcDNAクローンを単離した。最
大のクローン(phRAR1)の制限酵素地図を図1に
示す。図2に示すように、ヌクレオチド配列解析によ
り、ヌクレオチド103−105に対応する仮定的な開
始メチオニンコドンから始まる462アミノ酸の長いオ
ープン・リーディング・フレームが見いだされた。この
ATG周辺の配列は、翻訳開始部位に関するコザック
(Kozak)(1987)によって示されたコンセン
サス配列と一致する。ATGの上流は、インフレーム
(in−frame)のターミネーターであり、開始メ
チオニンであることを支持する。30コドン下流に見ら
れる別のATGはコンセンサスには適合せず、イニシエ
ーターではなさそうである。1489−1491のター
ミネーターコドンに続いて、ポリアデニル化領域の20
ヌクレオチド上流にポリアデニル化シグナルのコンセン
サス配列(AATAAA)(プラウドフット(Prou
dfoot)他、1976 参照)を持つ3’−非翻訳
領域が存在する。
【0065】相対分子量50,772d(51kd)の
ポリペプチドが、翻訳されるオープン・リーディング・
フレーム内にコードされている。phRAR1の挿入断
片にコードされているタンパク質の大きさは、この断片
由来のRNAのin vitro翻訳(クリーグ(kr
ieg)他、(1984)参照)によって確認され、5
4kdの推定分子量に対応することが見いだされた(デ
ータは示さない)。このタンパク質のアミノ酸配列を、
グルココルチコイドおよびチロイドホルモン受容体と比
較した。もっとも高い相同性は、残基88から始まる6
6アミノ酸のシステインが豊富な配列に見いだされた。
われわれのグループはすでに、hGRのこの領域がこの
受容体のDNA結合領域であることを示している。ギグ
レ(Giguere)他、(1987)およびホレンバ
ーグ他、(1987)参照。さらに、ミュータジェネシ
スおよび発現実験により、グルココルチコイド反応性要
素(GRE)を有する遺伝子の転写活性化の役割を果し
ている直接の証拠を示した。ギグレ他、(1987)お
よびホレンバーグ他、(1987)参照。
【0066】領域スイッチングと転写活性化 phRAR1の遺伝子産物に対するリガンドが知られて
いないので、リガンドを同定するための迅速で感度のよ
いアッセイを開発することが望まれた。これまでの研究
からヒトグルココルチコイドおよびエストロゲン受容体
のDNA結合領域は交換可能であり、機能するハイブリ
ッド受容体が得られることが示されている。このキメラ
はMMTV−LTRのグルココルチコイド反応性要素を
認識するが、エストロゲンに依存して転写を刺激する
(グリーン他、(1987)参照)。このことにより、
新しいホルモン受容体のリガンド結合能の同定に一般的
な領域交換ストラテジーを利用できるのではないかと我
々は考えた。このアプローチを確かめるために、まずp
hRAR1のDNA結合領域をよく研究されているhG
R由来のDNA結合領域と置換した(図5A)。(この
キメラ構造は、適当な宿主細胞内で発現されると、その
リガンド結合領域が、リガンド/受容体複合体がGRE
に結合する前に機能的な外来のリガンドと結合するよう
なハイブリッド受容体タンパク質を産生し、それによっ
てグルココルチコイド誘導性プロモーターを活性化す
る。) 機能的リガンドの存在をアッセイするために、キメラ受
容体遺伝子を適当なGRE連結レポーター遺伝子ととも
に、適当な宿主細胞にトランスフェクトした。CV−1
細胞をMMTV−CATレポーター遺伝子とともにアッ
セイに用いた。(MMTV−CATはレポータープラス
ミドGM−CAT上に載っており、アメリカン・タイプ
・カルチャー・コレクションに特許目的のために寄託さ
れている;本明細書の“寄託”の項参照。
【0067】本分野の技術に熟達したものには理解され
るように、ハイブリッドチロイド受容体タンパク質、す
なわちチロイド受容体タンパク質のDNA結合領域を有
するハイブリッドタンパク質をアッセイするための適当
なレポータープラスミドは、プラスミドGM−CAT
のGREをチロイドホルモン反応性転写要素と置換する
ことによって構築することができる。たとえば、成長ホ
ルモンプロモーターは細菌のCAT遺伝子に機能的に連
結することができる。成長ホルモンプロモーターはチロ
イド反応性転写要素を含んでいるので、このようなプラ
スミドはハイブリッドチロイド受容体タンパク質のアッ
セイに用いることができる。本明細書中の小見出し“レ
ポーターおよび発現プラスミドの構築”の項参照。(ミ
ネラロコルチコイド受容体はGREを活性化できるの
で、GM−CATなどのレポータープラスミドをハイブ
リッドミネラロコルチコイド受容体タンパク質のアッセ
イに使用することができる)。
【0068】機能的リガンド同定アッセイに戻ると、ト
ランスフェクトした細胞をつぎに、一群のリガンド候補
で体系的に処理し、CAT活性の変化によって誘導を追
跡した。
【0069】そのホルモン様活性のため、レチノール
(ビタミンA)およびレチノイン酸を含むレチノイド
は、潜在的なインデューサーとして評価されていた。注
目すべきなのは、レチノイン酸はハイブリッド受容体の
CATの劇的な増加を引き起こした(図5B)。親のベ
クターpRShRRNX,またはここではヒトレチノイン
酸受容体(hRARα)と呼ぶphRAR1由来の野生
型遺伝子産物を用いた場合にはCAT活性には何も影響
がないことを我々は示した。期待されたように、ハイブ
リッド受容体はグルココルチコイドでは誘導されず、h
GRはレチノイン酸によっては誘導されない。
【0070】図6Aに示すように、レチノイン酸はハイ
ブリッド受容体によって誘導されたCAT活性に関し
て、6×10-10MのED50値を示し、これは多様な生
物学的アッセイにおけるレチノイン酸に対して観測され
たED50値と一致するものである(スポーン(Spor
n)とロバーツ(Roberts)1984参照)。レ
チノールは100nM以上のED50値で弱いアゴニスト
として機能する。レチニル酢酸およびレチニルパルミチ
ン酸は弱いインデューサーとしてさえ機能する。テスト
ステロン、ジヒドロテストステロン、エストロゲン、デ
キサメタゾン、コルチゾール、アルドステロン、プロゲ
ステロン、T3,T4、ビタンD3、および25−OH−
コレステロールを含む多数の天然および合成リガンドは
CAT活性を誘導することができなかった。
【0071】phRAR1遺伝子産物がレチノイン酸受
容体であることを確認するために、発現産物の結合特性
を以下のCOS−1細胞のトランスフェクションによっ
て評価した。図6Bに示したように、トランスフェクシ
ョンした細胞は3H−レチノイン酸に特異的に結合する
能力が増大していることが示された。この増加は、細胞
性レチノイド結合タンパク質の存在および、顕著な非特
異的結合の結果と考えられる内在性のバックグラウンド
を超えておこっている。活性化の研究と一致して、結合
はレチノイン酸によって完全に競合されるが、レチノー
ルによっては部分的にしか競合されない。チロイドホル
モン、デキサメタゾン、およびビタミンD3は、レチノ
イン酸の結合と競合しなかった。
【0072】遺伝子ファミリー 新しいレチノイン酸遺伝子が特異的なものであるかどう
かを決定するために、また潜在的に関連した遺伝子を同
定するために、ヒトDNAをサザンブロット分析で調べ
た。制限酵素で切断したヒトDNAをhRR遺伝子のコ
ード領域由来の標識したDNA断片とハイブリダイゼー
ションさせた結果、単一のハイブリダイズする遺伝子座
位とすべての切断で一致する3本のバンドが見られた
(図7A)。このハイブリダイゼーションパターンはデ
ジーン他(1986)がHBV前挿入部位に関して記載
した制限酵素地図とは関連がないものである。しかし、
ハイブリダイゼーション条件を緩くすると、各酵素消化
産物でさらに6本のバンドが見いだされた(図7B)。
これらの観察により、ヒトゲノム中に少なくともさらに
1カ所、あるいはそれ以上レチノイン酸受容体に関連す
る座位が存在することが示唆された。現在RARβが発
見された。ブランド(Brand)他、(1988)参
照。
【0073】hRR遺伝子の発現 レチノイン酸は多数の異なる細胞型に影響を与えること
が知られているので、我々はhRR遺伝子の発現を調べ
た。多様なラットおよびヒト組織から単離された全細胞
質RNAをサイズで分離し、ニトロセルロースフィルタ
ーに転移させた。phRAR1由来の600bp制限断
片とのハイブリダイゼーションにより、海馬、副腎、小
脳、視床下部、および精巣で最も高レベルに、3,20
0ヌクレオチドの主要なRNAが見られた(図8)。長
い感光により、肝臓などのいくつかの組織では検出され
なかったが、ほとんどの組織で少量の3.2kb転写産
物が見られた。
【0074】レチノイン酸受容体データ要約 ここで示したデータは、phRAR1の遺伝子産物を3
つの基準に基づいてヒトレチノイン酸受容体として同定
するものである。第1に、hRRのステロイドおよびチ
ロイドホルモン受容体に対する全体的な構造上の相同性
(図9)は、hRRがリガンド反応性調節タンパク質で
あることを示唆している。第2に、hGRのDNA結合
領域とhRRの予想されるリガンド結合領域からなる、
発現されたキメラ受容体は、レチノイン酸の存在する場
合にのみ、グルココルチコイド誘導性レポーター遺伝子
の転写制御因子として働く。この誘導は生理学的レベル
で起こる。第3に、トランスフェクトされた細胞中のh
RRの候補の発現が選択的に、これらの細胞がレチノイ
ン酸に結合する能力を増大させる。
【0075】発生とガン化 レチノイドは、広範な系において発生と分化に難解な効
果を表わす、レチノイン酸、レチノール(ビタミンA)
および一連の天然ならびに合成誘導体からなる化合物の
グループからなるものである。スポーン(Sporn)
とロバーツ(Roberts),(1983);マンデ
ル(Mandel)とコーエン(Cohen),(19
85);ウォルバック(Wolback)とホウ(Ho
we),(1925);ロタン(Lotan),(19
80);フックス(Fuchs)とグリーン(Gree
n),(1980)を参照のこと。初期の研究が上皮の
成長および分化に対するレチノイドの効果に焦点を当て
たにもかかわらず、それらの作用がはじめに考えられて
いたよりもさらに広範にわたるものであることが示され
た。最近の多くの研究により、神経芽細胞腫(ハウスレ
ー(Hausler)ら,(1983)を参照)、黒色
腫(ロタンら,(1983)を参照)および線維芽細胞
(シュローダー(Shroder)ら,(1982)を
参照)を含む種々の培養細胞系列に対するこれらの分子
の効果が示されている。ヒト前骨芽細胞性白血細胞(H
L−60)において、レチノイン酸は、側内胚葉の分化
および後期マウス胚盤胞の特徴を誘導する(ストリック
ランド(Strickland)とマーダビ(Mahd
avi),(1978);ジェッテン(Jetten)
ら,(1979);ワング(Wang)ら,(198
5)を参照)。レチノイン酸は発生において同様に強力
な効果を示すことが明らかにされている。例えば、レチ
ノイン酸は、発生途上のニワトリの肢芽において前後軸
が確立する際に、極性領域の作用を代用できるのである
(ティックル(Tickle)とアイヒール(Eich
ele),(1985)を参照)。レチノイン酸の投与
を調節することにより、新奇なパターンをもつ肢構造を
作ることが可能である。レチノイン酸は、主にはモルフ
ォゲン(morphogen)であると考えられるにも
かかわらず。ノザンブロット分析によって、成体におけ
るその機能についての再評価が示唆されている。ヒトに
おいて、レチノールの欠損は種々のガンの驚くべき増加
と関連している(ムーン(Moon)とイトリ(Itr
i),(1984)を参照)。レチノイドは、動物にお
いて腫瘍の成長を阻害し、in vitroでの腫瘍促
進因子の作用を妨害することも示されている。これと関
連して、hRRは、ガン化の負の制御因子であると考え
られる。
【0076】制御遺伝子のスーパーファミリー 2つの驚くべき結果がここに示した研究から明らかとな
った。まず第一は、レチノイン酸受容体関連遺伝子ファ
ミリーの発見であり、これは、密接に関連した性質をも
つ複数のタンパク質の存在を予言するものである(例え
ば、ブランド(Brand)ら,(1988)により記
述されたRARβ)。生理学的研究から、レチノイン酸
はレチノール(ビタミンA)と同様に、細胞の分化に強
力な効果を発揮し、これらの効果はしばしば関連しない
ものであることが示されている。したがって、少なくと
もひとつの関連遺伝子産物が、特異的なレチノール受容
体あるいはレチノイドファミリーのもうひとつのメンバ
ーに対する受容体であるということがありそうである。
これらの結果から得られる第二の驚くべき観察は、レチ
ノイド受容体とチロイドホルモン受容体との密接な類縁
関係である。(われわれが以下に示すように、レチノイ
ン酸受容体はチロイド応答エレメントまたはTREを活
性化できる;「レチノイン酸とチロイドホルモンは共通
の応答エレメントを介して遺伝子発現を誘導する」と分
類された明細書の節を参照のこと。)この関係は、チロ
イドホルモンとレチノイドの構造的相違性から、ある程
度驚きである。チロイドホルモンは2つのチロシン分子
の縮合から生ずる一方、レチノイドは、メバロン酸から
誘導される。化学的に異なる分子が共通の構造をもつ受
容体と相互作用するという観察はもっぱら、それらがそ
の個々の調節効果を引き出すところの作用様式の共通性
を反映しているように見える。この類推に基づいて、細
胞内受容体とレチノイドの相互作用が、ホルモン/受容
体複合体による特定の遺伝子群の活性化を引き起こす調
節カスケードを誘導するという考えを現在われわれは提
出している。動物は、その発生と生理状態を調節するた
めに種々の方法をとっているが、レチノイン酸受容体が
ステロイド受容体スーパーファミリーの一部であるとい
う証拠は、形態形成および恒常性をつかさどる機構がは
じめに考えられていたよりもさらに一般的であることを
示唆している。
【0077】キメラ受容体の構築と特徴付け キメラ受容体遺伝子の構築は、上述の「定義」、「発明
の要約」および「ドメインの切り替えおよび転写活性
化」に分類される明細書の項目で論議されている。それ
に続く項目において、キメラ受容体の構築と特徴付け
は、GR/TRハイブリッドの構築と特徴付けを示すこ
とにより説明される。
【0078】
【実施例】細胞培養とトランスフェクション CV−1細胞は、キメラRR/TR受容体を持つ発現プ
ラスミドおよび、CATレポーター遺伝子を持つレポー
タープラスミドでトランスフェクトする受容体欠損宿主
細胞として用いられた。CV−1(アフリカミドリザル
の腎臓)細胞の生育およびトランスフェクションの条件
は、リン酸カルシウム沈澱を細胞の上に4−8時間お
き、このとき、培地を5%のT3フリーのウシ血清(ス
カンチボディーズ)なし、あるいは10-7MのT3(シ
グマ)を含んだDMEMにかえることを除いては、以前
に述べられたもの(ギギュアー(Giguere)ら,
(1986))と同様だった。T3の添加36時間後に
細胞を集め、ゴーマン(Gorman)ら,(198
2)によって述べられているようにしてCATアッセイ
を行った。代表的なものは、5μgのレポーターと1μ
gの発現ベクターをコトランスフェクションし、これと
ともに2.5μgのRSV−βgalをトランスフェク
ション効率の対照として用いるものである。アッセイ化
および非アセチル化型の[14C]クロラムフェニコール
を薄層クロマトグラフィーにより分離し、切り出し、5
% DMSOを含むエコノフルアー(デュポン社)中で
液体シンチレーションカウンターを用いてカウントを測
定することにより定量した。β−ガラクトシダーゼのア
ッセイはハーボメル(Herbomel)ら,(198
4)により記載されたようにして行った。CAT活性
は、β−ガラクトシダーゼ活性によって割った転換率に
より表わされる。
【0079】レポーターおよび発現プラスミドの構築 ラット成長ホルモン遺伝子の−169から−200に相
当する合成オリゴヌクレオチドを、−190/−181
の位置にHindIIIサイトを有するMTV−CATの
リンカー精査型変異体(ビュティ(Buetti)とク
ーネル(Kuhnel),(1986))に組み込ん
だ。発現ベクターは、pheA12(hTRβ、ワイン
バーガー(Weinberger)ら、(1986)を
参照)およびrbeA12(hTRα、トンプソン(T
hompson)ら、(1987)を参照)の全長のc
DNAを、pRSベクター(ギギュアーら、(198
6)および(1987))のKpnIとBamHIサイト
の間に挿入することによりチロイドホルモン受容体に対
して構築した。
【0080】キメラ受容体の構築 hGRNXの構築法は既に記載がある(ギギュアーら、
(1987))。hGRNXを構築するために、pheA
12(hTRβ、ワインバーガー(Weinberge
r)ら、(1985)と(1986)を参照)のcDN
A挿入断片をM13mp19のKpnIとBamHIサイ
トの間にサブクローニングし、クンケル(1985)の
方法により変異を生起させた。NotIサイトを生ずる
ために用いたオリゴヌクレオチドは3つのアミノ酸、す
なわちAsp97をArgへ、Lys98をProへ、
Asp99をProへと変化させた。XhoIサイトを
生ずるために用いたオリゴヌクレオチドは2つのアミノ
酸、すなわちThr171をLeuへ、Asp172を
Glyへと変化させた。次に変異型受容体cDNAを発
現ベクターpRS(ギギュアーら(1986)および
(1987))に移した;この複合体は、RShGRNX
とRShTRβNXの間のKpnI−NotI、KpnI−
XhoIおよびNotI−XhoI制限酵素断片を交換す
ることにより構築された。RShGRNXは、野生型に対
し約75%のDNA結合活性を有し、RShTRβNX
野生型の約60%のDNA結合活性を有している。
【0081】Cis/Trans作用性リガンド同定ア
ッセイ Cis/Trans機能リガンド同定のためのコトラン
スフェクションアッセイは、グルココルチコイド、およ
びチロイドならびにレチノイン酸受容体の間でドメイン
を交換することにより構築したキメラ受容体を研究する
ために用いられた。(当業者には理解されるように、C
is/Transコトランスフェクションアッセイは、
野生型あるいは遺伝的に操作された受容体のあるドメイ
ンにおける、機能的な交換によって作製されたキメラ受
容体を研究するために用いることが可能である。Cis
/Transアッセイにおいて、2種のプラスミドを受
容体受容細胞系列にトランスフェクションする事が好ま
しい。第一のプラスミドは受容体タンパク質(野生型か
あるいはキメラまたは遺伝的に操作を加えたもの)を発
現するために使われる。第二のプラスミドは、リガンド
あるいはホルモン応答性プロモーターからの転写をモニ
ターするために用いられる。チロイドホルモン受容体ア
ッセイの場合、発現プラスミドは、チロイドホルモン受
容体をコードするcDNAを発現に向かわせるラウス肉
腫ウイルスの長い終末反復配列(RSV−LTR)から
なる。hGRの場合、レポータープラスミドは、細菌の
クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ(C
AT)遺伝子を配合したマウス乳腺腫瘍ウイルスの長い
終末反復配列(MTV−LTR)である。MTR−CA
Tをチロイドホルモン応答性レポーターに変換するため
に、チロイドホルモン応答性エレメント(TRE)を含
むオリゴヌクレオチドをMTV−LTRの−191の位
置に挿入した。この配列、すなわちラット成長ホルモン
(rGH)遺伝子の−169から−200は,チロイド
ホルモン受容体に特異的に結合し異種プロモーターにT
3応答性を付与する(グラス(Glass)ら、(19
87))。発現およびレポータープラスミドはCV−1
細胞にコトランスフェクションし、CAT活性はT3
在、非存在下で測定した。このアッセイにより、αおよ
びβチロイドホルモン受容体のどちらも、T3存在、非
存在下でMTR−CATからの転写を活性化しないこと
が示された(データは示さない)。しかし、TREをつ
けることにより、チロイドホルモン応答性のMTVプロ
モーターが作られる。CAT活性の誘導は、機能的なα
あるいはβチロイドホルモン受容体のコトランスフェク
ションとT3の添加に依存的である。T3存在下でα受容
体(rTRα)はCAT活性を約15倍まで誘導する
が、一方β受容体(hTRβ)は約5倍まで活性を誘導
する。
【0082】複合チロイドホルモン/グルココルチコイ
ド受容体は、チロイドおよびグルココルチコイドホルモ
ン受容体の機能的性質を比較するために構築された。キ
メラ複合受容体の構築を促進するために、NotIとX
hoIの制限酵素に対する唯一の切断点をhGRとhT
RβのDNA結合ドメインに隣接して挿入した。これら
の変異型受容体は、hGRNXとhTRβNXと呼ばれ、こ
れらの受容体に対するアミノ末端、DNA結合ドメイ
ン、リガンド結合ドメインの全ての可能な組合せにおけ
る複合体を作るために用いることができる。(当業者に
は理解されるように、共通点を有するプラスミド、例え
ばpRARαNXあるいはpMRNXは、ステロイドホルモ
ン受容体のスーパーファミリーにおける種々の受容体か
ら、全ての機能ドメインの全ての可能な組合せにおける
キメラ受容体を作るために用いることが可能である。受
容体と種々の機能ドメインの位置は図11および12に
示されている。)複合体およびその親型の受容体は、T
3あるいは合成グルココルチコイドデキサメタゾンの存
在、非存在下で、チロイドホルモンおよびグルココルチ
コイド応答性プロモーター両者を用いてアッセイが可能
である。
【0083】複合チロイド/グルココルチコイド受容体
の構造および活性は図13に示されている。受容体は3
つの部分に分けられ、複合体はドメインの「起点」を表
わす文字で名付けられており、例えば「T−G−T」は
hTRβのアミノ末端およびカルボキシ末端を持ち(T
−,−T)、hGRのDNA結合ドメイン(−G−)を
持っている。推定上のhTRβのDNA結合ドメイン
(TTG,GTT,GTG)との複合体は、TRE−C
ATからの転写を活性化するが、一方hGRのDNA結
合ドメイン(GGT,TGG,TGT)との複合体はG
RE−CATからの転写を活性化した、これはhTRβ
のこの領域がhGRのDNA結合ドメインに類似してお
り、プロモーターの認識に関与していることを示してい
る。hTRβカルボキシ末端との複合受容体はT3によ
り活性化されるが、一方hGRのカルボキシ末端との複
合受容体はデキサメタゾンにより活性化された。これ
は、カルボキシ末端がホルモンの結合および活性化の特
異性を負っている受容体の一部であるとする認識と一致
するものである。これとあわせて、これらの複合体の機
能的性質は、hTRβのDNAおよびリガンド結合ドメ
インの帰属を支持するものである。
【0084】レチノイン酸およびチロイドホルモンは共
通の応答性エレメントを介して遺伝子発現を誘導してい
機能的なレチノイン酸応答性エレメント(RARE)の
同定はレチノイン酸受容体が遺伝子発現を活性化し、細
胞の分化を制御する機構をわれわれが理解する上で決定
的なものである。こうした研究のひとつの障害は、その
転写がレチノイン酸受容体−ホルモン複合体に直接依存
している遺伝子が全く同定されていないことである。R
AREの局在を探るそのほかの手段は、クローン化した
cDNAから生産されるレチノイン酸受容体を用いて既
知のホルモン応答性プロモーターの誘導性を体系的に調
べていくものである。(「Cis/Transアッセ
イ」という見出しで述べたように、この系において、H
REを含むプロモーターからの転写活性化は、CV−1
といった受容体欠損細胞においてコトランスフェクショ
ンした発現プラスミドからの機能的な受容体の発現に依
存性を示す。)レチノイン酸およびチロイドホルモン受
容体のDNA結合ドメインは高い関連性を持つ(アミノ
酸配列において62%の一致、図9を参照)ため、レチ
ノイド受容体がTREを介して遺伝子発現を活性化する
可能性が検討された。
【0085】TREは、例えばグラスら(1987)を
参照すると、チロイドホルモン(3,5,3’−トリヨ
ード−L−チロニン、T3)調節に必須な、ラット成長
ホルモン5’隣接ゲノム配列におけるcis−作用エレ
メントであるという議論により知られている。
【0086】TREがRAREとして効果的に機能でき
るかを調べるために、新規なT3応答性プロモーター
を、マウス乳線肉腫ウイルス長終結反復配列(MTV−
LTR)中に存在するグルココルチコイド応答性エレメ
ントを、天然のTREGHをコードするオリゴヌクレオチ
ドと置換することにより構築した。次に、このプロモー
ターレポータープラスミド△MTV−TREGH−CAT
を作製するために、細菌のクロラムフェニコールアセチ
ルトランスフェラーゼ(CAT)遺伝子と融合した。C
V−1細胞へ短期間のトランスフェクションを行った
後、このプロモーターの誘導性をCAT活性を測定する
ことにより決定した。CV−1細胞を、ヒトチロイドホ
ルモン受容体β(pRShT3Rβ)を含む発現ベクタ
ーおよびレポータープラスミド△MTV−TREGH−C
ATでコトランスフェクションした場合、CAT活性の
誘導はT3の存在下で測定する。これとは対照的に、ヒ
トグルココルチコイド受容体(pRShGRα)をコー
ドする発現ベクターと同じレポータープラスミドをコト
ランスフェクションすると、合成グルココルチコイドデ
キサメタゾンに応答してこのプロモーターからのCAT
活性を活性化しなかった。これらの結果は、野生型のM
TV−LTRが応答性でないことから(データは示さな
い)、RARαによるCAT活性の誘導がTREによる
ものであることを明らかに示している。これらの結果は
また、hRARαがTREを含むプロモーターからの遺
伝子発現を特異的に誘導できることを示している。
【0087】RARとGRのキメラ受容体 上で議論したように、ステロイドホルモン受容体のモジ
ュラー構造は、ある受容体から他の受容体へ機能的ドメ
インを交換して機能的なキメラ受容体を作製することを
可能としている。この戦略は、RARのDNA結合ドメ
インとGRのリガンド結合ドメインを持つhGR/hR
ARαキメラを作製するために用いられた。CV−1細
胞をhGRGをコードする発現プラスミドとレポーター
△MTV−TREGH−CATでコトランスフェクション
すると、デキサメタゾンは特異的にCAT活性を誘導し
た(データは示さない)。この実験は、hRARαのD
NA結合ドメインが標的遺伝子の活性化の特異性を決定
するという直接的証拠を与えた。
【0088】図表の詳細な説明 図1−4:phRAR1のDNAおよび主要なアミノ酸
配列。図1:phRAR1クローンの模式的な説明と制
限酵素地図。点を打ったボックスは推定される遺伝子の
読み枠を示す。図2−4:phRAR1の完全なヌクレ
オチド配列が長い読み枠の上にアミノ酸配列とともに示
されている。ヌクレオチド85−87の上流域にあるイ
ンフレームの終止コドンおよびポリアデニル化シグナル
は下線を施してある。
【0089】図1−4の方法:デジャン(Dejea
n)ら、(1986)によって発表されているゲノム配
列のヌクレオチド408−477に相当する63−me
rのオリゴヌクレオチドは、ヒト精巣λgt10ライブ
ラリーを検索するためのハイブリダイゼーションプロー
ブとして用いられた。ハイブリダイゼーション混合液
は、35%ホルムアミド、1×デンハルト、5×SSP
E、0.1%ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)、(1
00μg ml-1の変性サケ精子DNAおよび10
6c.p.m ml-132P−標識オリゴヌクレオチド
を含んでいた。2重にしたニトロセルロースフィルター
を42℃で16時間ハイブリダイゼーションし、2×S
SC、0.1%SDS(1×SSC=150mM Na
Cl,15mMクエン酸ナトリウム)で20分間、55
℃で3回洗い、増感紙を用いて−70℃でオートラジオ
グラフにかけた。この検索により得られたクローン1h
T1Rは、部分的に性質を調べた後、ヒト腎臓ωgt1
0 cDNAライブラリーを検索するためのハイブリダ
イゼーションプローブとして用いた(ベル(Bel
l),(1986)を参照)。この検索のために、洗い
は68℃で1×SSC、0.1%SDSという条件に変
えた。いくつかのcDNAクローンが単離され、そのう
ち最も長いクローンであるphRAR1を多種の制限酵
素で切断し、得られた断片をM13シーケンシングベク
ターmp18ならびにmp19に、両向きにサブクロー
ニングし、ジデオキシ法(サンガー(Sanger)
ら、(1977))で塩基配列を決定した。DNA配列
を編集し、デヴェルクス(Devereux)ら、(1
984)およびシュターデン(Staden),(19
82)のプログラムによって分析した。
【0090】図5:図5A:キメラ受容体hRGRの構
築。種々の構築のドメイン構造は、模式的に示されてお
り、番号は各々のドメインのアミノ酸の位置に対応して
いる。DNA結合ドメインは「DNA」で表わされてお
り、リガンド結合ドメインは各々の誘導物質により表わ
されている。受容体間のDNA結合ドメインの交換を可
能とするために、部位標的突然変異導入法により作られ
たNotIおよびXhoI部位が示されている。図5
B:レチノイン酸によるCAT活性の誘導。発現ベクタ
ーはレポータープラスミドMTVCATとともにCV−
1細胞にコトランスフェクションし、100nMのデキ
サメタゾン(DEX)あるいはレチノイン酸(RA)の
存在、非存在下で2日間培養した。発現ベクターに挿入
された受容体は:pRShRGRではヒトグルココチコ
イド受容体;pRShRRではヒト・レチノイン酸受容
体;pRShRRnxではNotIとXhoI部位を有
する変異型ヒト・レチノイン酸受容体;pRShRGR
では、DNA結合ドメインがヒト・グルココルチコイド
受容体のDNA結合ドメインによって置換された、ヒト
・レチノイン酸受容体キメラ受容体である。
【0091】図5の方法:図5A:phRARとhGR
(ホレンバーグ(Hollenberg)ら、(198
5)を参照)のcDNA挿入断片の制限酸素断片を、m
p19ベクターのKpnIとBamHI部位にサブクロ
ーニングし、クンケル(1985)の方法にしたがい変
異誘起処理した。hGRおよびhRR内にNotI部位
を作製するために用いたオリゴヌクレオチドは各々28
と31ヌクレオチドであるが、一方hGRとhRRにX
hoIを作るために用いたオリゴヌクレオチドは24と
23ヌクレオチドであった。NotIが生起した結果、
hGRNXではPro416からArgへの変異が、また
hRRNXではIle84およびTyr85がProへと
変異した。XhoI部位の導入によりhGRNXアミノ酸
配列は変化しないが、hRRNXではLys155がLe
u残基へ変異した。変異型受容体は次に、発現ベクター
pRS(ギギュアーら,(1986)を参照)に移さ
れ、hGRDNA結合ドメインを含むpRShGRNX
NotI/XhoI制限酵素断片を、pRShRNXのNo
tIとXhoI部位の間に導入してpRShRGRを生ず
る。図5B:細胞のトランスフェクションとCATアッ
セイ。組換え体DNA構築物(各々5μg)はリン酸カ
ルシウム共沈法(ウィグラー(Wigler)ら,(1
979))によってCV−1細胞に導入された。次に、
細胞は誘導物質の存在、非存在下で、ニュートリドーマ
(ベーリンガー・マンハイム社)を補った無血清培地内
で2日間培養した。CV−1細胞は、次にゴーマンら、
(1982)によって記載されたようにしてCATアッ
セイのために調製し、25μgのタンパク抽出物を用い
て3時間行った。レチノールを用いた全ての実験は、緩
光下で行った。
【0092】図6:図6A:レチノイドの投与量に対す
る応答。pRShRGRおよびpMTVCATでトラン
スフェクションしたCV−1細胞に、レチノイドの濃度
を上昇させるあるいはテストステロン、ジヒドロテスト
ステロン、エストロゲン、コルチゾル、アルドステロ
ン、プロゲステロン、トリヨードチロニン(T3)、チ
ロキシン(T4)、ジヒドロキシ−ビタミンD3(V
3)および25−OH−コレステロールなどの1μM
における単独投与(*)処理を行った。CAT活性のレ
ベルは、この実験において観察された最大応答に対する
パーセントとしてプロットされた。図6B:トランスフ
ェクションしたCOS−1細胞の細胞質抽出物に対する
レチノイン酸の結合。棒は、1000倍過剰量の種々の
競合物質非存在(黒色の棒)、存在下(白ぬきの棒)で
決定された、結合した3H−レチノイン酸量を表わして
いる。値は、4連の測定を平均したものを示している。
競合物質は、レチノイン酸(RA)、レチノール
(R)、T4、デキサメタゾン(DEX)およびビタミ
ンD3(VD3)である。
【0093】図6の方法:図6A:CV−1細胞のコト
ランスフェクションとCATアッセイは図5で述べたよ
うにして行った。レチノイン酸は最小限のジメチルスル
フォキシドに溶解し、エタノールで希釈した。他の全て
の産物はエタノールで希釈し、対照の培養には培地に
0.1%の溶媒(V/V)を与えた。レチノイド処理の
投与量−応答の曲線は三連で行った。図6B:準密集状
態のCOS−1細胞を、DEAE−デキストラン法(デ
ィーンズ(Deans)ら、(1984)を参照)によ
りディッシュ当り10μgの対照プラスミド(pRS)
あるいはpRShRRでトランスフェクションした。細
胞を5%の活性炭処理した仔ウシ胎児血清を含むDME
M中に2日間おき、次にTNE(40mM トリス−H
Cl pH7.4,150mM NaCl,1mM E
DTA)中で集め、低張緩衝液(50mM トリス−H
Cl pH7.4,0.1mM EDTA,5mMジチ
オスレイトール,10mM NaMoO4,10%グリ
セロール,0.5mMフェニルメチルスルフォニル・フ
ルオライド)中で、ドウンス・ホモジナイゼーションを
用いて融解し、細胞質画分を得るために100,000
×gで30分間遠心した。インキュベーションは、総量
200μl中で、細胞質画分からの150μgのタンパ
ク質および2×10-8Mの3H−レチノイン酸(NE
N,52.5Ci/mmole)とともに、低張緩衝液
中で行った。特異的結合は2×10-5Mの競合物質を添
加することにより測定した。反応は4℃で16時間行っ
た。結合した3H−レチノイン酸はDE−81フィルタ
ーを用いて定量した。反応液をフィルター上に1分間お
いた後、洗浄緩衝液(50mM トリス−HCl pH
7.4,0.1mM EDTA,0.1% トライトン
X−100)でリンスした。フィルターを乾燥させ、液
体シンチレーション分光法によりカウントを測定した。
【0094】図7:ヒト・ゲノムDNAのサザンブロッ
ト分析。図7A:ヒト胎盤DNAを表示した制限酵素で
切断した。切断したDNAを0.8%のアガロースゲル
(レーン当り10μg)で分離し、ニトロセルロースフ
ィルターに転写した(サザン(Southern),
(1975))後、ブロットは、hRRのDNA結合ド
メインを含むphRAR1(約600塩基対)由来のE
coRI×PvuII断片と、高度に厳しい条件(50%
フォルムアミド,5×SSPE,1×デンハルト,
0.1% SDS,100μg ml-1サケ精子DN
A)下でハイブリダイゼーションした。このフィルター
を0.1×SSC、0.1% SDS中、65℃で洗っ
た。λ HindIII DNAマーカー(サイズはKb
で表示)はオートラジオグラムの左にならべてある。図
7B:ゆるい条件下でのAと同様なプローブを用いたヒ
ト胎盤DNAの分析。同一の試料を含む平行なブロット
は、35%のフォルムアミドを用いた以外は、Aと同様
にしてハイブリダイゼーションした。このフィルターは
2×SSC、0.1%SDS中、55℃で洗った。
【0095】図8:ラットおよびヒトの組織におけるレ
チノイン酸受容体mRNAのノザンブロット分析。
【0096】図8の方法:全RNAは、グアニジンチオ
シアネートを用いて種々の組織から単離され(チャーグ
ゥィン(Chirgwin)ら,(1980))、1%
アガロース−フォルムアルデヒドゲルで分離し、ニトロ
セルロースに転写した後、図7で述べられたプローブを
用いて、厳しい条件下でハイブルダイゼーションした。
全てのレーンにおいて20μgの全RNAが用いられ
た。リボソームRNA(28Sと18S)の移動度はサ
イズマーカーに対して示されている。ニトロセルロース
フィルターは増感紙を用い、−70℃で1週間オートラ
ジオグラフィーを行った。
【0097】図9:hGR,hRRおよびhT3Rβ構
造の模式的なアミノ酸の比較。アミノ酸配列は点線には
さまれる領域におけるアミノ酸の一致の割合とともに、
模式的に並べられている。
【0098】図10は、一般化したステロイド\チロイ
ド\レチノイン酸受容体遺伝子を模式的に図示したもの
であり、遺伝子の区分を領域A\B,C,D.Eとして
示している。A\Bの領域の機能は、解明が始まったば
かりであり;C領域は、DNA結合ドメインをコード
し;D領域はちょうつがいの領域であり;E領域はリガ
ンド結合ドメインである。
【0099】図11および12は、ステロイドホルモン
受容体スーパーファミリーのメンバーについてアミノ酸
配列を比較した模式図を示している。一次アミノ酸配列
は最もアミノ酸の類似性が高い領域に基づいて並べられ
ており、hGR(ミラー(Miller)ら,(198
5)を参照)に関連した各々の位置に対してアミノ酸の
同一性をパーセントで表示している。示されているドメ
インは:「最大活性」に必要とされるNH2−末端のド
メイン;66−68アミノ酸のDNA結合ドメインコア
(「DNA」);および250アミノ酸のリガンド結合
(あるいはホルモン結合ドメイン)(「ホルモン」)で
ある。各々のドメインの境界にあるアミノ酸の位置が示
されている。全ての受容体に対するアミノ酸の番号は、
v−erb−AおよびE75(セグレイブス(Segr
avers),1988)を除いてヒト型を示してい
る。機能の帰属は、グルココルチコイドおよびエストロ
ゲン受容体の性質を調べることにより決定された。名称
は以下の通りである:GRはグルココルチコイド受容
体;MRはミネラロコルチコイド受容体;PRはプロゲ
ステロン受容体;ERはエストロゲン受容体;ERR1
あるいはERR2はエストロゲン関連体1または2;V
DRビタミンD3受容体;およびT3RβとT3Rαはチ
ロイドホルモン受容体である。(+)あるいは(−)と
は、特定の性質がクローン化した受容体DNAの産物あ
るいは精製された受容体について示されるかを表わして
いる。HREはホルモン応答性エレメントである。これ
は、結合部位が構造的に同定されているか、またはこれ
がその促進性が遺伝子転移を行った研究によって示され
るかに関連している。PRについては、DNA結合性は
無傷の精製された受容体についてのみ示されている。
in vitro ホルモン結合性」は、その性質が
ウサギの網状赤血球溶解物の系(ホレンバーグら,(1
985))で翻訳することにより示されるかどうかを示
している。「クロモソーム」は、ヒトのクロモソームの
位置を示している。種は、h,ヒト;r、ラット;m、
マウス;c、ニワトリ;d、ショウジョウバエである。
【0100】図13:キメラチロイド/グルココルチコ
イド受容体の構造と活性。
【0101】図13の方法:複合型受容体を構築するた
めに、hGRとhTRβのDNA結合ドメインに隣接し
て唯一のNotIおよびXhoI部位が挿入された。複
合体は、受容体cDNAの適当な部分を交換することに
より作製された。「DNA」はDNA結合ドメインを表
わし;「T3/T4]および「コルチゾル」はそれぞれh
TRβとhGRのリガンド結合ドメインを示している。
箱の上の数字はアミノ酸残査を表わしている。複合体は
ドメインの起点に関連した文字によりつけられている;
例えば、「TGT」はhTRβのアミノおよびカルボキ
シ末端、ならびにhGRのDNA結合ドメインを持って
いる。全ての受容体に関し、T3および合成グルココル
チコイド・デキサメタゾン(「dex」)の非存在ある
いは存在下で、TRE−MCATおよびGRE−MCA
Tにおけるアッセイを行った。示されている全ての組合
せは、バックグラウンド以上に活性化を与えた。
【0102】参考文献 本明細書は以下の出版物を引用しており、その各々はこ
の参考文献によって明確に取り入れられている。
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【0104】明細書の要約 上述の説明から、通常の当業者はこの発明がレチノイン
酸受容体タンンパク質と呼ばれるレチノイド受容体タン
パク質をコードする、実質的に純粋なDNAを与えるこ
とを理解することができる。本発明はまた、レチノイン
酸受容体を含むプラスミドを与える。このプラスミド、
すなわちphRAR1は、特許取得の目的でアメリカン
・タイプ・カルチャー・コレクションに寄託されてい
る。
【0105】本発明は、本発明のDNA(あるいはmR
NA)から発現される、修飾された機能型のタンパク質
を含むレチノイン酸受容体タンパク質をもまた含んでい
る。
【0106】新奇なレチノイン酸受容体DNA、RN
A、タンパク質組成物に加え、本発明は互いにhGR、
hMR、hERR1、hERR2、T3Rα、T3R
β、RARαおよびRARβ受容体由来の(1)N−末
端ドメイン、(2)DNA結合ドメイン、(3)リガン
ド結合ドメインを交換することにより作製されたキメラ
複合型受容体を含んでいる。このようにして構築された
キメラ受容体は、各々が起因するところの「親」受容体
が持つDNA結合ドメインおよびリガンド結合ドメイン
の特徴に似た、DNA結合ドメインおよびリガンド結合
ドメインの性質を有している。
【0107】最後に、本発明は野生型およびキメラ型の
受容体タンパク質に対する、機能的リガンドを決定する
バイオアッセイを含んでいる。
【0108】本発明のphRAR1 DNAは、その品
質において以前は生産が不可能であったようなレチノイ
ン酸受容体タンパク質および、その機能的修飾を行った
形のタンパク質を作るために用いることができる。これ
は、キメラ受容体に関しても当てはまることである。本
発明の結果得られる受容体タンパク質の品質に関し、リ
ガンド/受容体複合体およびリガンド/受容体/HRE
複合体の両者について詳細な研究が可能である。加え
て、レチノイン酸受容体タンパク質を適切に供給できる
ということは、現在では、それらをレチノイン酸受容体
の拮抗物質、あるいはレチノイン酸受容体に対する拮抗
活性を有する化合物を検索するために用いることも可能
であることを意味している。受容体タンパク質が入手可
能であるということは、種々の組織および体液中に存在
するレチノイン酸のレベルを決定する診断のためのアッ
セイに、それらを用いることができることを意味してい
る。
【0109】本発明の精神および目的から離れることな
しに、或または通常の当業者は、本発明を種々の用法お
よび条件に適用するために、本発明に対し種々の変更お
よび修飾をすることが可能である。そのような場合、こ
れらの変更および修飾は、以下に示す請求の範囲の同義
の全域において適切でかつ正当であり、またそのように
なされるよう意図するものである。
【0110】
【配列表】
【0111】配列番号:1 配列の長さ:2940 配列の型:核酸 鎖の数:二本鎖 配列の種類:cDNA to mRNA 配列: GCCATCTGGG CCCAGGCCCC ATGCCCCGAG GAGGGGTGGT CTGAAGCCCA CCAGAGCCCC 60 CTGCCAGACT GTCTGCCTCC CTTCTGACTG 90 TGG CCG CTT GGC ATG GCC AGC AAC AGC AGC TCC TGC CCG ACA CCT 135 Met Ala Ser Asn Ser Ser Ser Cys Pro Thr Pro 1 11 GGG GGC GGG CAC CTC AAT GGG TAC CCG GTG CCT CCC TAC GCC TTC 180 Gly Gly Gly His Leu Asn Gly Tyr Pro Val Pro Pro Tyr Ala Phe 21 TTC TTC CCC CCT ATG CTG GGT GGA CTC TCC CCG CCA GGC GCT CTG 225 Phe Phe Pro Pro Met Leu Gly Gly Leu Ser Pro Pro Gly Ala Leu 31 41 ACC ACT CTC CAG CAC CAG CTT CCA GTT AGT GGA TAT AGC ACA CCA 270 Thr Thr Leu Gln His Gln Leu Pro Val Ser Gly Tyr Ser Thr Pro 51 TCC CCA GCC ACC ATT GAG ACC CAG AGC AGC AGT TCT GAA GAG ATA 315 Ser Pro Ala Thr Ile Glu Thr Gln Ser Ser Ser Ser Glu Glu Ile 61 71 GTG CCC AGC CCT CCC TCG CCA CCC CCT CTA CCC CGC ATC TAC AAG 360 Val Pro Ser Pro Pro Ser Pro Pro Pro Leu Pro Arg Ile Tyr Lys 81 CCT TGC TTT GTC TGT CAG GAC AAG TCC TCA GGC TAC CAC TAT GGG 405 Pro Cys Phe Val Cys Gln Asp Lys Ser Ser Gly Tyr His Tyr Gly 91 101 GTC AGC GCC TGT GAG GGC TGC AAG GGC TTC TTC CGC CGC AGC ATC 450 Val Ser Ala Cys Glu Gly Cys Lys Gly Phe Phe Arg Arg Ser Ile 111 CAG AAG AAC ATG GTG TAC ACG TGT CAC CGG GAC AAG AAC TGC ATC 495 Gln Lys Asn Met Val Tyr Thr Cys His Arg Asp Lys Asn Cys Ile 121 131 ATC AAC AAG GTG ACC CGG AAC CGC TGC CAG TAC TGC CGA CTG CAG 540 Ile Asn Lys Val Thr Arg Asn Arg Cys Gln Tyr Cys Arg Leu Gln 141 AAG TGC TTT GAA GTG GGC ATG TCC AAG GAG TCT GTG AGA AAC GAC 585 Lys Cys Phe Glu Val Gly Met Ser Lys Glu Ser Val Arg Asn Asp 151 161 CGA AAC AAG AAG AAG AAG GAG GTG CCC AAG CCC GAG TGC TCT GAG 630 Arg Asn Lys Lys Lys Lys Glu Val Pro Lys Pro Glu Cys Ser Glu 171 AGC TAC ACG CTG ACG CCG GAG GTG GGG GAG CTC ATT GAG AAG GTG 675 Ser Tyr Thr Leu Thr Pro Glu Val Gly Glu Leu Ile Glu Lys Val 181 191 CGC AAA GCG CAC CAG GAA ACC TTC CCT GCC CTC TGC CAG CTG GGC 720 Arg Lys Ala His Gln Glu Thr Phe Pro Ala Leu Cys Gln Leu Gly 201 AAA TAC ACT ACG AAC AAC AGC TCA GAA CAA CGT GTC TCT CTG GAC 765 Lys Tyr Thr Thr Asn Asn Ser Ser Glu Gln Arg Val Ser Leu Asp 211 221 ATT GAC CTC TGG GAC AAG TTC AGT GAA CTC TCC ACC AAG TGC ATC 810 Ile Asp Leu Trp Asp Lys Phe Ser Glu Leu Ser Thr Lys Cys Ile 231 ATT AAG ACT GTG GAG TTC GCC AAG CAG CTG CCC GGC TTC ACC ACC 855 Ile Lys Thr Val Glu Phe Ala Lys Gln Leu Pro Gly Phe Thr Thr 241 251 CTC ACC ATC GCC GAC CAG ATC ACC CTC CTC AAG GCT GCC TGC CTG 900 Leu Thr Ile Ala Asp Gln Ile Thr Leu Leu Lys Ala Ala Cys Leu 261 GAC ATC CTG ATC CTG CGG ATC TGC ACG CGG TAC ACG CCC GAG CAG 945 Asp Ile Leu Ile Leu Arg Ile Cys Thr Arg Tyr Thr Pro Glu Gln 271 281 GAC ACC ATG ACC TTC TCG GAC GGG CTG ACC CTG AAC CGG ACC CAG 990 Asp Thr Met Thr Phe Ser Asp Gly Leu Thr Leu Asn Arg Thr Gln 291 ATG CAC AAC GCT GGC TTC GGC CCC CTC ACC GAC CTG GTC TTT GCC 1035 Met His Asn Ala Gly Phe Gly Pro Leu Thr Asp Leu Val Phe Ala 301 311 TTC GCC AAC CAG CTG CTG CCC CTG GAG ATG GAT GAT GCG GAG ACG 1080 Phe Ala Asn Gln Leu Leu Pro Leu Glu Met Asp Asp Ala Glu Thr 321 GGG CTG CTC AGC GCC ATC TGC CTC ATC TGC GGA GAC CGC CAG GAC 1125 Gly Leu Leu Ser Ala Ile Cys Leu Ile Cys Gly Asp Arg Gln Asp 331 341 CTG GAG CAG CCG GAC CGG GTG GAC ATG CTG CAG GAG CCG CTG CTG 1170 Leu Glu Gln Pro Asp ArgV Al Asp Met Leu Gln Glu Pro Leu Leu 351 GAG GCG CTA AAG GTC TAC GTG CGG AAG CGG AGG CCC AGC CGC CCC 1215 Glu Ala Leu Lys Val Tyr Val Arg Lys Arg Arg Pro Ser Arg Pro 361 371 CAC ATG TTC CCC AAG ATG CTA ATG AAG ATT ACT GAC CTG CGA AGC 1260 His Met Phe Pro Lys Met Leu Met Lys Ile Thr Asp Leu Arg Ser 381 ATC AGC GCC AAG GGG GCT GAG CGG GTG ATC ACG CTG AAG ATG GAG 1305 Ile Ser Ala Lys Gly Ala Glu Arg Val Ile Thr Leu Lys Met Glu 391 401 ATC CCG GGC TCC ATG CCG CCT CTC ATC CAG GAA ATG TTG GAG AAC 1350 Ile Pro Gly Ser Met Pro Pro Leu Ile Gln Glu Met Leu Glu Asn 411 TCA GAG GGC CTG GAC ACT CTG AGC GGA CAG CCG GGG GGT GGG GGG 1395 Ser Glu Gly Leu Asp Thr Leu Ser Gly Gln Pro Gly Gly Gly Gly 421 431 CGG GAC GGG GGT GGC CTG GCC CCC CCG CCA GGC AGC TGT AGC CCC 1440 Arg Asp Gly Gly Gly Leu Ala Pro Pro Pro Gly Ser Cys Ser Pro 441 AGC CTC AGC CCC AGC TCC AAC AGA AGC AGC CCG GCC ACC CAC TCC 1485 Ser Leu Ser Pro Ser Ser Asn Arg Ser Ser Pro Ala Thr His Ser 451 461 CCG TGA CCGCCCACGC CACATGGACA CAGCCCTCGC CCTCCGCCC 1530 Pro End CGGCTTTTCT CTGCCTTTCT ACCGACCATG TGACCCCGCA CCAGCCCTGC CCCCACCTGC 1590 CCTCCCGGGC AGTACTGGGG ACCTTCCCTG GGGGACGGGG AGGGAGGAGG CAGCGACTCC 1650 TTGGACAGAG GCCTGGGCCC TCAGTGGACT GCCTGCTCCC ACAGCCTGGG CTGACGTCAG 1710 AGGCCGAGGC CAGGAACTGA GTGAGGCCCC TGGTCCTGGG TCTCAGGATG GGTCCTGGGG 1770 GCCTCGTGTT CATCAAGACA CCCCTCTGCC CAGCTCACCA CATCTTCATC ACCAGCAAAC 1830 GCCAGGACTT GGCTCCCCCA TCCTCAGAAC TCACAAGCCA TTGCTCCCCA GCTGGGGAAC 1890 CTCAACCTCC CCCCTGCCTC GGTTGGTGAC AGAGGGGGTG GGACAGGGGC GGGGGGTTCC 1950 CCCTGTACAT ACCCTGCCAT ACCAACCCCA GGTATTAATT CTCGCTGGTT TTGTTTTTAT 2010 TTTAATTTTT TTGTTTTGAT TTTTTTAATA AGAATTTTCA TTTTAAGCAC ATTTATACTG 2070 AAGGAATTTG TGCTGTGTAT TGGGGGGAGC TGGATCCAGA GCTGGAGGGG GTGGGTCCGG 2130 GGGAGGGAGT GGCTCGGAAG GGGCCCCCAC TCTCCTTTCA TGTCCCTGTG CCCCCCAGTT 2190 CTCCTCCTCA GCCTTTTCCT CCTCAGTTTT CTCTTTAAAA CTGTGAAGTA CTAACTTTCC 2250 AAGGCCTGCC TTCCCCTCCC TCCCACTGGA GAAGCCGCCA GCCCCTTTCT CCCTCTGCCT 2310 GACCACTGGG TGTGGACGGT GTGGGGCAGC CCTGAAAGGA CAGGCTCCTG GCCTTGGCAC 2370 TTGCCTGCAC CCACCATGAG GCATGGAGCA GGGCAGAGCA AGGGCCCCGG GACAGAGTTT 2430 TCCCAGACCT GGCTCCTCGG CAGAGCTGCC TCCCGTCAGG GCCCACATCA TCTAGGCTCC 2490 CCAGCCCCCA CTGTGAAGGG GCTGGCCAGG GGCCCGAGCT GCCCCCACCC CCGGCCTCAG 2550 CCACCAGCAC CCCCATAGGG CCCCCAGACA CCACACACAT GCGCGTGCGC ACACACACAA 2610 ACACACACAC ACTGGACAGT AGATGGGCCG ACACACACTT GGCCCGAGTT CCTCCATTTC 2670 CCTGGCCTGC CCCCCACCCC CAACCTGTCC CACCCCCGTG CCCCCTCCTT ACCCCGCAGG 2730 ACGGGCCTAC AGGGGGGTCT CCCCTCACCC CTGCACCCCC AGCTGGGGGA GCTGGCTCTG 2790 CCCCGACCTC CTTCACCAGG GGTTGGGGCC CCTTCCCCTG GAGCCCGTGG GTGCACCTGT 2850 TACTGTTGGG CTTTCCACTG AGATCTACTG GATAAAGAAT AAAGTTCTAT TTATTCTAAA 2910 AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA 2940
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1はphRARαの成分構造を制限酵素切
断部位と並べて示した線状図である。
【図2】 図2は、phRARαのDNAヌクレオチド
配列および一次タンパク質配列を示す図である。図2−
4は、phRARαの全長のヌクレオチド配列およびそ
の一次アミノ酸配列を示している。
【図3】 図3は、phRARαのDNAヌクレオチド
配列および一次タンパク質配列を示す図である。図2−
4は、phRARαの全長のヌクレオチド配列およびそ
の一次アミノ酸配列を示している。
【図4】 図4は、phRARαのDNAヌクレオチド
配列および一次タンパク質配列を示す図である。図2−
4は、phRARαの全長のヌクレオチド配列およびそ
の一次アミノ酸配列を示している。
【図5】 図5Aはキメラ受容体hRGRの構造の模式
図である。図5Bはレチノイン酸によるCAT活性の誘
導を示すブロットである。
【図6】 図6Aはレチノイドに対する使用量依存性を
示すグラフである。図6BはトランスフェクトされたC
OS−1細胞の細胞質抽出液に対するレチノイン酸結合
を示す棒グラフである。
【図7】 図7AおよびBはヒトゲノムDNAのサザン
ブロット分析を示している。図7Aは厳しい条件下でハ
イブリダイズさせた、消化されたヒト胎盤DNAを示し
ている。図7Bは同じDNAを厳しくない条件下でハイ
ブリダイズさせたものを示している。
【図8】 図8はラットおよびヒト組織中のレチノイン
酸受容体mRNAのノザンブロット分析を示している。
【図9】 図9は、hGR、hRR、およびhT3 Rβ
の比較を示す模式図である。
【図10】 図10は一般化したステロイド/チロイド
/レチノイン酸受容体遺伝子の模式図である。
【図11】 図11はステロイドホルモン受容体スーパ
ーファミリーに含まれるもののアミノ酸比較を示す模式
図である。
【図12】 図12はステロイドホルモン受容体スーパ
ーファミリーに含まれるもののアミノ酸比較を示す模式
図である。
【図13】 図13はキメラチロイド/グルココルチコ
イド受容体の構造および活性を示す模式図である。
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【図5】
【図6】
【図2】
【図4】
【図3】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C12P 21/02 C12N 15/00 ZNAA //(C12N 5/10 C12R 1:91) (C12P 21/02 C12R 1:91) (71)出願人 596086505 10010 North Torrey Pi nes Road,La Jolla,C alifornia 92037,Unite d States of America (72)発明者 エヴァンス,ロナルド・マーク アメリカ合衆国カリフォルニア州92037, ラ・ホーラ,ラ・ホーラ・シーニック・ド ライブ・ノース 8615 (72)発明者 ジギュール,ヴィンセント カナダ国オンタリオ州エム9エイ・5シー 6,エトビコーク,イスリントン・アベニ ュー 1320,アパートメント 606 (72)発明者 オング,エステリタ・セバスチャン アメリカ合衆国カリフォルニア州92117, サンディエゴ,ハノン・コート 6307 (72)発明者 セギュイ,プルディマー・セラーノ アメリカ合衆国カリフォルニア州92104, サンディエゴ,オレゴン・ストリート 4152,アパートメント 4 (72)発明者 ウメソノ,カズヒコ アメリカ合衆国カリフォルニア州92122, サンディエゴ,デコーロ・ストリート 4178 ナンバー 60 (72)発明者 トンプソン,キャサリン・キャロライン アメリカ合衆国カリフォルニア州92037, ラ・ホーラ,ミラマー・ストリート 3903,アパートメント エフ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 N−末端ドメイン、DNA結合ドメイン
    およびリガンド結合ドメインを有するキメラ受容体であ
    って、該N−末端ドメイン、DNA結合ドメインおよび
    リガンド結合ドメインは、GR,MR,TR,ERRお
    よびRRからなる親型受容体の一般群より選択される既
    知の受容体に由来するものであり、かつ、該キメラは、
    (1)hGR,hMR,hERR,hERR,rT
    Rα,hTα,hTβ,hRARαおよびhRAR
    βからなる親型受容体の群より選択されるN−末端ドメ
    イン、(2)hGR,hMR,hERR,hER
    ,rTRα,hTα,hTβ,hRARαおよ
    びhRARβからなる親型受容体の群より選択されるD
    NA結合ドメイン、および(3)hGR,hMR,hE
    RR,hERR,rTRα,hTα,hTβ,
    hRARαおよびhRARβからなる親型受容体の群よ
    り選択されるリガンド結合ドメインを有し、かつ、任意
    の1つのキメラ受容体は、少なくとも2つの異なる「親
    型」源に由来するN−末端ドメイン、DNA結合ドメイ
    ンおよびリガンド結合ドメインを有し、このことにより
    いずれの野生型受容体とも同一でないことを特徴とする
    キメラ受容体。
  2. 【請求項2】 GRR,GRG,GGR,RGG,RG
    R,RRG,TTG,GTT,GTG,GGT,TG
    G,TGT,TTR,TRT,TRR,RTT,RT
    R,RRT,GTT,GTG,GGT,TGG,TGT
    およびTTGからなる群より選択されるキメラ受容体を
    コードするDNA配列。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のキメラ受容体をコードす
    るDNAまたは該DNAから転写されたmRNAの発現
    により製造されるキメラ受容体タンパク質であって、該
    キメラ受容体は、任意の与えられた細胞において外因性
    バックグラウンド結合もしくは転写活性化の活性レベル
    を越える活性を有するか、または対応する天然に存在す
    る受容体のDNA結合ドメインのDNA結合もしくは転
    写活性化の活性の少なくとも約5%および/または対応
    する天然に存在するリガンド結合ドメインのリガンド結
    合活性の約5%の活性を有することを特徴とする、キメ
    ラ受容体タンパク質。
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