【発明の詳細な説明】
異常折りたたみ蛋白質を検出するための方法
本発明は、異常折りたたみ(malfolded)蛋白質を検出するための新しい方法;
産生された異常折りたたみ蛋白質の量を測定するための方法;及び異常な折りた
たみに影響を及ぼす化合物を検出するための方法に関する。
異常折りたたみ蛋白質が細胞内に蓄積する場合、特定の蛋白質をコードする遺
伝子の転写が核内で誘導される。この“折りたたまれていない蛋白質応答”は、
動物細胞で最初に研究された。ここでは、Bip/GRP78,GRP94,PDI/ERp59及びERp
72が、異常折りたたみ蛋白質の増加を引きおこす種々の異なる処理により誘導さ
れる。異常折りたたみ蛋白質の蓄積への応答は、特定のエンハンサー因子の助け
により転写レベルで調節される。
異常折りたたみ蛋白質の蓄積への同様の応答がサッカロマイセス・セレビシア エ(Saccharomyces Cerevisiae)
においても観察されている。ここでは、(KAR2
によりコードされる)Bip,PDI,Euglp及びペプチジル−プロリルシス−トラン
スイソメラーゼを含む遺伝子の同様のセットの発現が誘導される。KAR2プロモー
ターと共に欠失分析を用いて、22bp要素であるアンホールド蛋白質応答因子(UPR
)が同定されている。このUPRは、異常折りたたみ蛋白質の蓄積に応答して転写を
活性化するのに必要であり十分である。
蛋白質の生物学的機能は、特に選択された3次元構造により支配される。異常
に折りたたまれ又は凝集した蛋白質は蛋白質の活性に必要とされる必要なコンホ
メーションを獲得するのに失敗する。通常、細胞内での異常折りたたみ蛋白質の
蓄積は、アルツハイマー病
(AD)並びにクロイツフェルト−ヤーコプ病及びゲルツマン−スト
ようなヒトプリオン関連病に直接又は間接的に関連する。異常折りたたみ蛋白質
の効果についての他の例は、細胞増殖の負のレギュレーターである腫瘍抑制蛋白
質p53である(Donehower & Bradley,Biochim.Biorhys.Acta(1993),1155,81
〜205)。ヒト腫瘍の大半は変種p53蛋白質を発現する。従って、変異p53蛋白質
が異常に折りたたまれ、又は少なくとも部分的に変性されていると信じられる。
アルツハイマー病は、例えば脳血管性アミロイド沈渣の出現に病理学的に関連
している。これらの沈渣内に見い出される主要な蛋白質は、主にクロスβ−コン
ホメーションの形態におけるβ−アミロイドペプチドと呼ばれる39〜42アミノ酸
ペプチドである。cDNA分析から、βアミロイドペプチドは生体内蛋白質分解によ
りアミロイド前駆蛋白質が得られることが明らかになっている。APPは多数の細
胞型において産生され、通常凝集しない。それと対照的に、β−アミロイドの合
成分子は凝集することが示されている(Barrou et al.,J.Mol.Biol.(1992)
,225,1075〜1093)。細胞内において、最初に異常折りたたみする蛋白質は最
終的に凝集するが、凝集する蛋白質は必要に異常折りたたみされないと考えられ
ている。
この手近な知見において、蛋白質の異常折りたたみへのそれらの影響のため、
例えば特定の異常折りたたみ蛋白質の産生を最小化するそれらの能力のために化
合物をスクリーニングするため、産生された異常折りたたみ蛋白質の負の効果を
削減するため、又は蛋白質が異常折りたたみに至る原因となる効果を相殺するた
めの迅速かつ容易な方法を許容するテストを有することが非常に価値あるもので
あろう。
発明の概要
驚くことに、蛋白質の異常折りたたみへの化合物の影響は、異常折りたたみ蛋
白質が小胞体(ER)を通してのこの蛋白質の輸送を誘導するシグナル配列に作用
的に結合されるなら、そして1以上のUPR因子がレポーター因子に作用的に結合
されるなら、容易に測定可能なレポーター遺伝子産物によりモニターされ得るこ
とが見い出された。本発明の方法は、蛋白質の異常な凝集が異常折りたたみに関
連するか否かを決定するための容易な方法も供する。例えば、β−アミロイドペ
プチドの場合、驚くことに生体内及び試験管内でおこる凝集は異常折りたたみに
関連し、本発明のシステムを用いて生体内でモニターされ得ることが見い出され
ている。更に、試験管内で見積もられるような(短くされた、反転された、又は
異なる生物からの)異なるβ−アミロイドペプチドの凝集の比は、本発明のシス
テムで測定された異常折りたたみの比率に密接に関連する。それゆえ、異常折り
たたみの比率及びそれと共に関連する効果への変異の影響をモニターすることも
可能である。
発明の詳細な記載
本発明は、少なくとも第1及び第2の発現カセットで形質転換された宿主であ
って、
・前記第1の発現カセットがレポーター因子に作用的に結合された1以上の折
りたたまれていない蛋白質応答因子(UPR)を含み;
・前記第2の発現カセットが、シグナル配列に、その異常折りたたみがモニタ
ーされるべき蛋白質をコードするDNAに、そしてターミネーターに作用的に結合
されたプロモーターを含み;そして
これらの第1及び第2の発現カセットが前記宿主において天然のものでなく、
前記第2の発現カセット内のモニターされるべき蛋白
質が、プリオン、p53,β−アミロイドペプチド及びそれらの機能的誘導体から
なる群から選択されることを特徴とする宿主に関する。
宿主
本発明に従う適切な宿主はERを通して蛋白質を分泌する宿主のような“アンホ
ールデッド(unfolded)蛋白質応答”をすることができるいずれかの宿主であり
得る。適切な宿主についての例は、植物、昆虫、哺乳動物、真菌又は動物細胞で
ある。好ましいのは、真菌細胞であり、更に好ましくはイースト細胞であり、そ
して最も好ましくはサッカロマイセス・セレビシアエ(Saccharomyces cerevisi ae
)である。
本発明に従う適切なイースト株は、外来性の2ミクロンプラスミドを含むS. セ レビシアエ(S.cerevisiae
)の株、又は前記外来性2ミクロンプラスミドで処理
されているこれらの株である(EP-A-340170を参照のこと)。
宿主は、遺伝子工学に一般に用いられ、例えばSanbrook etal.,Molecular cl
oning;A laborotorymanual,2nd Edn.1989に記載される手段により、要求さ
れる第1及び第2の発現カセットで形質転換され得る。
発現カセット
前記第1の発現カセットに用いられるようなアンホールテッド蛋白質応答因子
(UPR)は、異常折りたたみした蛋白質が蓄積する場合に転写開始に含まれるDNAの
フラグメントである。UPR因子は、例えばBiP,FKB2,BiP/GRP78,GRP94,PDI/ER
p59及びERp72(Shamu etal.,Trends in Cell Biol.(1994),4,56〜60)から
のもののような例えば異常折りたたみ蛋白質の蓄積に応答するもとから含まれる
蛋白質の開始領域から単離され得る。
好ましいUPRはBiPから単離され、更に好ましくは、配列番号;1に示されるよ
うなDNA配列を含むか、又はその機能的均等物である。機能的均等物は折りたた
まれていない蛋白質の蓄積に応答してその活性を妨害しない1つ又は両端におけ
る制限部位のいくつかの置換による、又は例えば1〜5のヌクレオチドの置換に
よる配列番号:1から得られるDNA配列の意味を有する。蓄積へのより強い応答
のために、UPRは1以上の複製、例えば2〜5の複製で存在し得る。
本発明の好ましい第1の発現カセットにおいて、レポーター因子は、このプロ
モーターの制御下で転写されるDNAに、そしてターミネーターに作用的に結合さ
れたプロモーターを含む。
このレポーター因子内のプロモーターは、ほとんどいずれの源のものでもあり
得る。例えばβ−ガラクトシダーゼもしくはルシフェラーゼプロモーター、又は
CYC1,Gal1/GA119,PHO5もしくはKAR2プロモーターのような厳重に制御されたプ
ロモーター又は前記DNAに天然に隣接したプロモーターを用いることが可能であ
る。本発明の好ましい実施形態において、プロモーターは、CYC1及びKAR2プロモ
ーターからなる群から選択される。
このプロモーターの制御下で転写される適切なDNAは、転写又は翻訳の間又は
後に容易に測定され得る効果を通常引きおこす。好ましいのは、例えば産生され
た蛋白質mRNA,もしくはDNAの量の測定により容易に測定され得;又は容易に測
定され得る効果、例えば細胞増殖、酵素反応もしくは色を引きおこす転写又は翻
訳産物である。従って、転写されたDNAは、例えば前記プロモーターの活性化の
量に関連した量において産生され、例えば適用された条件下で選択された宿主内
で他の場所で産生されない蛋白質をコードする。適切な蛋白質についての例は、
イーストCUP1遺伝子、β−ガラクトシダ
ーゼ又はルシフェラーゼによりコードされるメタロチオネインである。好ましい
のは、ルシフェラーゼ及びβ−ガラクトシダーゼである。
この第1の発現カセットのための適切なターミネーターは、転写終了のための
適切なシグナルも通常含む。このターミネーターは、転写されたDNAに天然に結
合され得るか、又はPHO5,α−因子又はSUC2ターミネーターのような異なる源か
ら導入され得る。
この第1の発現カセットは、例えば以下に定義されるようなシグナルペプチド
をコードするDNA配列を更に含み得る。
本発明に従う第2の発現カセットのためのプロモーターは、その宿主に対して
同種又は異種であるほぼいずれのプロモーターでもあり得る。例えばその異常折
りたたみがモニターされるべき蛋白質をコードするDNAにもとから結合されたプ
ロモーターを用いることが可能であり;又はそれは宿主の遺伝操作において一般
に用いられるプロモーターであり得る。プロモーターは、CUP1,GAPDH,GAPFL,
GAL(1/10),PYK,TPI,ADH,PRC1及びPGKプロモーターのように誘導され得る又
は誘導され得ない。好ましいのは、GAPFLプロモーター又はその機能的誘導体で
ある。
誘導可能プロモーターが用いられるなら、宿主は最適増殖条件下で増殖され得
、その異常折りたたみがモニターされるべき蛋白質の発現は、要求される時間、
導入され得る。
シグナル配列は、テストに用いられる宿主に従って、通常選択される。適切な
シグナル配列は、源から分泌されたポリペプチドをコードするいずれかの遺伝子
から得られ得る。例としては、SUC2,CPY,α−因子,KEX1,PHO5及びグルコア
ミラーゼシグナル配列である。
その異常折りたたみがモニターされるべき蛋白質はプリオン、p
53,β−アミロイドペプチド又はそれらの機能的誘導体である。本発明の好まし
い実施形態において、モニターされるべき蛋白質は、β−アミロイドペプチド又
はその機能的誘導体を含む。機能的誘導体という表現は、その異常折りたたみに
関する特性が同等又は同じである小さな変換、例えば10アミノ酸までの置換、付
加又は欠失によりもとの異常折りたたみペプチドから得られるペプチドをいう。
第2の発現カセットに用いられるターミネーターは、その異常折りたたみがモ
ニターされるべき蛋白質をコードするDNAに天然に隣接したターミネーター又は
先に記載の他のターミネーターであり得る。
プロモーター、シグナルペプチドをコードするDNA配列、ポリペプチドをコー
ドするDNA配列及び転写終了シグナルを含むDNA配列は互いに作用的に結合される
。即ち、それらは、それらの通常の機能が維持される様式で並べられる。その配
列は、プロモーターがシグナル配列−ポリペプチド遺伝子複合体の適当な発現を
もたらし、転写終了シグナルが転写及びポリアデニル化の正確な終了をもたらし
、そしてシグナル配列の最後のコドンがポリペプチドのための遺伝子の最初のコ
ドンに直接結合するような様式でポリペプチド遺伝子にその正確な読み枠におい
て結合されるようなものである。プロモーターは、主なmRNA開始とプロモーター
遺伝子に天然に結合されたATGとの間のシグナル配列に好ましくは結合される。
シグナル配列は転写開始のためのそれ自体のATGを有する。これらの配列の結合
は、例えばエンドヌクレアーゼの認識配列を有する合成オリゴデオキシヌクレオ
チドリンカーの手段によりもたらされ得る。
本発明に従う発現カセットは、宿主ゲノム内に挿入されるか、又は2ミクロン
プラスミドのような安定したプラスミドの形態内に挿入され得る。発現カセット
の1つ又は両方がポリペプチド発現カセ
ットから離れて安定なプラスミドの形態内に挿入されるなら、その発現プラスミ
ドは、複製の源を含む2ミクロンDNA由来のDNAセグメントを含み得、又は2ミク
ロンDNAのないイーストの株が用いられるなら、全部の2ミクロンDNAを含み得る
。この場合、後者のタイプのプラスミドが好ましい。例えば、本発明に従うプラ
スミドは連続形態において完全な2ミクロンDNAを含む。即ち、2ミクロンDNAは
いったん制限エンドヌクレアーゼで切断されると、直鎖状DNAは再環状化の前に
ベクターの他の構成物に結合する。制限部位は、REP1,REP2及びFLP遺伝子の、
並びに2ミクロンDNAのORI,STB,IR1及びIR2部位の通常の機能、並びにそのFLP
レコンビナーゼが作用する各々の反転繰り返し(IR)の中心近くに位置した小さ
な“FLP認識標的”(FRT)部位が維持されるように選択される。任意に、制限部
位は、2ミクロンDNAのD遺伝子が完全性を維持するようにも選択される。適切
な制限部位は、例えばD遺伝子内に位置した特有のPst1部位、並びに前記遺伝子
及び部位の全ての外側に位置した特有のHpa1及びSnaB1部位である。しかしなが
ら、異なる(2つのような)制限部位、特に2ミクロンDNA内で先に言及される
ものにおいて発現カセット及び更なる構成物(例えば以下のもの)を挿入するこ
とも同様に可能である。
このようなプラスミド誘導体は、2つの反転繰り返しFRT部位のみ、又は更に
第3のFRT部位を含み得る。前者の種類のプラスミドは以後、“対称2ミクロン
様ハイブリッドベクター”と呼ばれる。後者の種類のプラスミドはそれが実際に
対称なプラスミドばかりでなくそれで形質転換されたイースト細胞内の対称2ミ
クロン様ハイブリッドベクターを生じさせるのにかかわらず、以後“対称2ミク
ロン様非一体ベクター”と呼ばれる(EP-A-501914)。
本発明の対称2ミクロン様ハイブリッドベクターは、好ましくは
、バクテリア又はウイルスのDNA配列、即ちバクテリアのゲノム、プラスミド又
はウイルス由来のDNAを含まない。しかしながら、本発明の2ミクロン様非一体
ベクターは、対称2ミクロン様ハイブリッドベクターが非一体ベクターから生ず
る形質転換イースト細胞内のベクターから切り出された2つの直接的繰り返しFR
T部位の間の原核源のDNA配列を含み得る。これらのDNA配列は、以下に記載され
るようなバクテリアの配列であり、ベクターの本質的な構造もしくは機能的な特
徴を供し得、又は対称2ミクロン様ハイブリッドベクターもしくは対称非一体ベ
クターを作製するために非対称2ミクロン様プラスミド誘導体の、もしくは“非
対称”非一体ベクターの2つの反転繰り返しFRT部位の間の2つの領域を満たす
機能のみを有し得る。
好ましい実施形態において、2ミクロンDNAの環状形態の反転繰り返しFRT部位
の間の2つの領域は適切には同じ長さを有する。
好ましくは、本発明に従う発現プラスミドは、1以上か特に1又は2のテスト
に用いられる宿主のための選択的遺伝マーカー、並びにこのようなマーカー及び
(対称2ミクロン様ハイブリッドベクターを除く)バクテリア宿主、特に大腸菌
のための複製の源を含む。
選択的遺伝マーカーとして、マーカー遺伝子の表現型の発現のための形質転換
体のための選択を容易にするいずれかのマーカー遺伝子が用いられ得る。適切な
マーカーは、例えば抗生物質耐性を発現するもの、又は栄養素要求性宿主変異体
の場合、宿主障害を補う遺伝子である。対応する遺伝子は、例えば抗生物質G418
,ヒグロマイシンもしくはブレオマイシンに対する耐性を有するか、又は栄養素
要求性イースト変異体におけるプロトトロピー、例えばURA3,LEU2,LYS2,HIS3
もしくはTRP1遺伝子を供する。
発現プラスミドの増幅は大腸菌のような原核生物において便利に
行われるので、原核生物の、例えば大腸菌の遺伝マーカー及び原核生物の、例え
ば大腸菌の複製源が有利に含まれる。これらは、原核生物、例えば大腸菌の複製
源及びアンピシリンのような抗生物質に対する耐性を有する遺伝マーカーを含む
対応する原核生物のプラスミド、例えばpBR322又はpUCプラスミド、例えばpUC18
もしくはpUC19のような大腸菌プラスミドから得られうる。
ポリペプチド発現カセット、複製源及び遺伝マーカーとは別に、本発明に従う
発現プラスミドは、1〜3の付加的なポリペプチド発現のような更なる発現カセ
ットを任意に含む。
本発明に従う発現プラスミドは、当該技術において周知である方法により、例
えばポリペプチド発現カセット、テストに用いられる宿主のための、及び任意に
バクテリアの宿主のための選択的遺伝子マーカーを含むDNAフラグメント、イー
ストのための、及び任意にバクテリアの宿主のための複製の源、並びに任意に更
なる機能的フラグメントもしくは発現カセットを、慣用的化学的又は生物学的試
験管内合成手順を用いて予めきめられた順序で結合することにより調製され得る
。好ましくは、プラスミドは組換えDNA技術を用いて作製され、調製される。組
換えDNA技術による調製のために、適切なフラグメントは慣用的な方法で試験管
内に連結される。次にその連結混合物は用いられて調節因子の性質により適切な
原核又は真核生物内に形質転換され、要求されるベクターを含む形質転換体が慣
用的手順に従って選択される。プラスミドは、形質転換された宿主の手段により
扱われ得、慣用的方法で単離され得る。宿主の選択は、ベクター上に位置した調
節配列による。本発明の発現ベクターは、好ましくは原核生物例えば大腸菌にお
いて機能的な調節配列を含むので、原核生物の宿主、例えば大腸菌がベクターの
作製及び取り扱いのために好ましい。
本発明の更なる実施形態は、シグナル配列、β−アミロイドペプチドもしくは
その機能的誘導体をコードするDNA及びターミネーターに作用的に結合されたプ
ロモーターを含む発現カセット該発現カセットを含むハイブリッドプラスミドに
関する。好ましい形態において、このプラスミドはS.セレビシアエの2ミクロン
プラスミドを基にする。
異なる機能的フラグメントからのこれらの発現カセットを作製するための方法
は、当該技術において公知であり、例えばSambrook etal.,Molecular Cloning
:A laboratory manual,2nd Edn.1989に報告される。
その形質転換された株は当該技術で周知である方法を用いて培養される。
イーストを培養するために用いられ得る対応する複合培養培地は当該技術にお
いて周知である。例えば、このような培養培地はトリプトン、ペプトン、抽出液
、麦芽抽出液、イースト抽出液、カザミノ酸、コーンスチープ液、大豆粉、乳清
、乳清加水分解物等、特にそれらの混合物を含み、任意に更に糖(例えばデキス
トロース、グルコース、スクロース、ガラクトース等)、ビタミン(例えばビオ
チン)、個々のアミノ酸、無機塩(例えばスルフェート、クロライド、ホスフェ
ート並びにナトリウム、カリウム、マグネシウム及びカルシウムの炭酸塩、更に
鉄、亜鉛及びマンガンのような微量要素の対応する塩)等を含む。
先に示される全ての本質的要素が培地中に存在することであることが考慮に入
れられる。好ましい培養培地は、無機塩及びビタミンが任意に補給された市販の
培地YPD(イーストエキス、ペプトン、デキストロース;例えばMethods Enzymol
.194,13)である。
テストするための方法
本発明の他の実施形態は、異常折りたたみ蛋白質の出現に基づく化合物の影響
を決定するための方法であって、適切な条件下で先に定義される形質転換された
宿主を培養し、テストされるべき化合物を適用し、そしてレポーター遺伝子活性
の量を測定することを含むことを特徴とする方法に関する。
この影響は、例えば前記蛋白質の異常折りたたみ、前記蛋白質の正確な折りた
たみの促進又は前記蛋白質の凝集の防止を誘導する条件の阻害に基づき得る。
テストは、例えば次の形態で行われ得る:
・2つの発現カセットを有する形質転換された宿主を適切な条件下で増殖させる
ステップ;
・任意に、その異常折りたたみがモニターされるべき蛋白質の発現を誘導するス
テップ、この誘導は、例えばこの蛋白質の発現が誘導可能プロモーターの制御下
であるなら必要である;
・任意に、異常折りたたみ又は凝集を促進する化合物を加えるステップ、これは
、蛋白質の異常折りたたみが付加的な化合物によるなら、必要である;
・テスト化合物を加えるステップ;そして
・レポーター因子の転写もしくは翻訳、又は転写もしくは翻訳産物又はそれらに
より引きおこされる効果をモニターするステップ。
本発明の好ましい実施形態において、本方法は、β−アミロイドペプチドの凝
集を阻害する化合物の同定のために用いられる。これらの化合物は、例えば、
・蛋白質に結合し、又は蛋白質を修飾し、それにより凝集を阻害することにより
;
・蛋白質に結合し、又は蛋白質を修飾し、それにより蛋白質の凝集を開始又は促
進する他の化合物の結合を阻害することにより;又は
・蛋白質の凝集を開始又は促進する化合物に結合し、又はそれを修飾することに
より
作用し得る。
化合物
本発明の方法を用いて同定された新しい化合物並びに処置、特に先に定義され
るような蛋白質凝集の阻害の方法におけるこれらの化合物の使用も含まれる。こ
れらの新しい化合物は、例えば癌又はアルツハイマー病の治療に用いられ得る。
図面の簡単な記載
以下の実験部において、本発明の種々の実施形態が添付の図面の引用と共に記
載される:
図1はプラスミドpCS2-1の概略図である。
図2はプラスミドpFL38/CPYの概略図である。
実施例
以下の実施例は本発明を詳細に記載し、その限定として解釈されるべきでない
。
制限酵素での切断、連結、形質転換、アニーリング及びβ−ガラクトシダーゼ
アッセイのような全ての酵素反応は、遺伝子工学において標準的な方法であり、
本質的にSambrook et at,.Molecular Cloning:A laboratory manual,2nd Ed
n.1989に記載されるように行われる。
全てのPCR反応のために用いられる酵素はVent polymerase(New England Bio-L
abs)である。プライマーは、DNAシンセサイザーにより合成される。
実施例1:コアプロモーターに結合した非折りたたみ蛋白質応答
因子の制御下でのlacz発現カセットの、イースト染色体への一体化のためのpPFY
7ベクターの作製
ターである。それはイースト選択マーカーとしてサッカロマイセス・セレビシア エ(Saccharomyces cerevisiae
)LEU2遺伝子をコードする。それはCYClp-lacz融
合遺伝子も含む。CYClpはイーストイソ−1−シトクロムC(CYC1)遺伝子のコ
アプロモーターを表し,laczは大腸菌β−β−ガラクトシダーゼ酵素をコードす
る。
プラスミドpPFY7は次の通り得られる。
消化し、2832bpフラグメントをアガロース/TBEゲル電気泳動によ
CA,USA)により精製する。
約2190bpサッカロマイセス・セレビシアエLEU2遺伝子をプラスミドpRS425(AC
TT 77106)からSsp1-Tth1フラグメントとして単離する。pR.S425をTth1で消化し
た後、その粘着端にクレノウDNAポリメラーゼの大きなフラグメントを流し、次
にそれをSsp1で部分的に
より精製する。
2832bp Ssp1-Nac1フラグメント及び約2190bp Ssp1フラッシュト(flushed)端フ
ラグメントを連結して大腸菌HB101内に形質転換する。個々の形質転換体から得
られたDNAを制限酵素分析により分析する。正確な制限フラグメントでの1つの
クローンをpLEU2と命名する。
プラスミドpLEU2をXhoI及びPvuIIで完全に消化する。約4716bpフラグメント
を先に記載のように単離する。XhoI-PvuII約3500bpフラグメントを、最初にXho
Iで消化し、次にPvuIIで部分的に
消化することによりプラスミドpLG669-Z(Guarente & Ptashne,Proc.Natl.Ac
ad.Sci.USA(1981),2199〜2203)から単離する。その2つのフラグメントを連
結してHB101内に形質転換する。正確な制限フラグメントでの1つのクローンをp
PFY7と命名する。
実施例2:コアプロモーターに結合した非折りたたみ蛋白質応答因子の制御下
でのLacz発現カセットを含むプラスミドの作製
22bp非折りたたみ蛋白質応答(UPR)因子(Mori et al.,EMBO J(1992),11,25
83〜2593)は化学的に合成され、二本鎖デオキシオリゴリボヌクレオチドリンカ
ー(配列番号:1)からなる。そのフラグメントは、その1つがXhoI消化ベク
ターpPFY7内でサブクローニングした後XhoI部位として維持されるXhoI粘着末
端を含む。連結は、リンカーテーリングの後に行われる。
配列番号:1
リンカーテーリングは以下のステップを含む。
二本鎖デオキシオリゴリボヌクレオチド(配列番号:1を参照のこと)約100n
gを、T4 DNAリガーゼ(1μl;1U/μl;Gibco-BRL,Basel,Suitzerland)の
存在下で15時間、4℃でXhoI消化pPFY7 1μgに連結する。その連結混合物を
1%アガロース−トリス−酢酸ゲル上での電気泳動により分画する。連結したリ
ンカーを含
SA)により精製する。DNAを、95℃でインキュベートし、次に室温までゆっくり
冷やし、次に大腸菌株HB101内に形質転換することにより再アニーリングする。
形質転換体が得られたDNAを2%アガロ
ースゲル上で分析する。XhoIびBamHIでの消化の後に明らかな増加を示すクロ
ーンは、CYC1コアプロモーターの上流に正確な方向でUPR因子を有するものであ
る。1つのこのようなプラスミドをpCS2-1(図1)と命名する。その挿入を、Ap
plied Biosystems DNAシーケンサー370Aを用いてDNA配列決定することにより確
認する。
22bp非折りたたみ蛋白質応答因子(配列番号:1を参照のこと)を(先に記載
の)リンカーテーリングにより再びpCS2-1に連結する。これはUPR因子の2つの
コピーをコードするプラスミドpCS2-2を産生し、DNAシーケンシングにより確認
される(先を参照のこと)。
プラスミドpCS2-3,pCS2-4及びpCS2-5を同様に得る。これらは各々3,4及び
5のUPR因子をコードする。全ての挿入をDNAシーケンシングにより確認する(先
を参照のこと)。
実施例3:イースト株内のUPR-CYClp-lacz融合遺伝子の染色体の一体化
エレクトロポレーション(Becker & Guarente,Methods-Enzymal,(1991),194
,182〜187)によりイースト細胞の形質転換のために
p-lacz遺伝子融合の全ての一体化のためにイースト株W3116(Metaleu2-3 Leu2-1 12
his3 ura3-52 pcrl- Δ::HIS3 pep4- Δ1137)(J.Winther,Carlsberg L
aboratory,Denmark)を用いる。プラスミドpJW1137を用いて、遺伝子置換(wins
ton et al.,Methods Enzymol.(1983)1101,211〜228)により、van den Haze
l et al.,Eur.J.Biochem.(1992),207,277〜283に記載されるように株W309
4からW3116を作製する。このプラスミドは、プロモーター及びオープンリーディ
ングフレームの最初の75%を取得した、EcoRIからClaI制限部位への欠失と共
にPEP4遺伝子(Ammerer et al.
,Mol.Cell.Biol.(1986),6,2490〜2499)を有する。
UPR-CYC1p-lacz構成物(pCS2-1〜5)を、BstEIIでプラスミドを直鎖化した後、B
stEII切断株W3116のLEU2座内に一体化する。正確な遺伝子一体化及び遺伝子置換
をPCRにより確かめる。次に増幅されたフラグメントをアガロースゲル電気泳動
により分析する。
実施例4:グリコシル化インヒビターツニカマイシンにより引きおこされる小
胞体中の蛋白質異常折りたたみはUPR-CYClp-lacz遺伝子を誘導する。
表1内の全てのイースト株を30℃において24時間、SD培地(アミノ酸のない0.
67%イースト窒素ベース、2%グルコース)中でプレ培養として増殖させる。プ
レ培養(1%)のアリコートをYPD培地
(1%バクトーイーストエキス、2%バクトーペプトン、2%グルコース)中に
接種し、細胞を30℃で16時間、増殖させる(対照)。蛋白質異常折りたたみの誘
導のために、中期対数相培養物のアリコートを30℃で6時間、ツニカマイシン(1
0μg/ml;Sigma)で処理する。その細胞を収集して0.9%NaClで洗浄する。420m
mにおいてo−ニトロフェニル−β−D−ガラクトーピラノミド加水分解として
測定されたβ−ガラクトシダーゼ活性を細胞培養密度に標準化して任意の単位と
して表現する。(ツニカマイシンで処理されていない)プラスミドpPFY7を有す
る対照株の活性を1の値にセットする。3つの個々の要素(各々のアッセイは重
複して行われた)の平均である結果を表2に示す。
実施例5:野生型CPYのための発現カセットをコードする2ミクロンプラスミ
ドの作製
プラスミドpLV9は、Valls ee al.,Cell(1987),48,887〜897に記載されるよ
うに解釈されるイーストカルボキシペプチダーゼY酵素(CPY)をコードする完全
なPRC1遺伝子を含む。pLV9からの(プロモーター、プレプロCPYのためのコーデ
ィング配列及び転写ターミネーターを含む) ClaI- HindIII PRCIフラグメン
トを単離して2ミクロンベースのベクターpDP34(DSM 4473)及びセントロメアベ
クターpFL38(ATCC 77203)内に便利にクローニングするためのSalI-SacIフラグ
メント(5′〜3′)に移す。PRC1の5′及び3′における制限部位の操作は、
Boehringerから利用できるSalI及びSacIリンカーを用いて行う。
プラスミドpDP34は、完全なS.セレビシアエ2−ミクロンプラスミドを含み、
イースト選択マーカーとしてS. セレビシアエURA3 及びdLEU2 遺伝子をコードす
る大腸菌−S.セレビシアエシャトルベクターである(EP-A-340170)。
プラスミドpFL38も、セントロメアCEN6,S.セレビシアエからの自律性複製配
列(ARS )を含み、イースト選択マーカーとしてS.セレビシアエURA3をコードす
る大腸菌−S.セレビシアエシャトルベクターである。
(SalI及びSacIで完全に消化された)pDP34内のSalI-SacI PRC1遺伝子フ
ラグメントのサブクローニングの後、1つの正確なプラスミドをpDC13と命名す
る。
SalI-SacI PRC2フラグメントも、pFL38/CPYを得るためにSalI及びSacIで
完全に消化されたpFL38内でサブクローニングする。
実施例6:変異CPYプレカーサー遺伝子の作製
CPYポリペプチド配列のC末端内に組み込まれた変異を表3に示す。成熟CPYを
形成するためにプレカーサープローCPYがプロティ
ナーゼBにより処理された部位は(表3における1文字表記N及びKで示される
)プレプローCPY配列の残基Asn111とLys112との間である。野生型(wt)配列に
おいて置換された残基に下線を引いてある。
pFL38/CPY(Valls et al.,Cell(1987),48,887〜897)に含まれるPRC1の157bp
MunI- BamHIフラグメントに基づいてPCR媒介部位特異的変異誘発を行うこと
により変異を行う。
pFL38/CPYからのSal-MunIフラグメント(図2及び実施例5を参照のこと)及
び変異MunI- BamHIフラグメント(先・参照)を、SalI及びBamHIで完全に消
化されたpUC19内で最初にサブクローニングする、結果として生ずるプラスミド
はPRC1の5′末端に属する1159bp SalI- BamHIフラグメントを含む、その変異
は、DNAシーケンシングにより行う(実施例2を参照のこと)。
実施例7:変異CPYプレカーサー遺伝子のための発現カセットをコードする2
ミクロンプラスミドの作製
プロモーター、コーディング配列及び転写ターミネーターをコードする完全な
変異遺伝子をSalI-SacIフラグメントとしてアセン
ブルする。
(pUC19内でサブクローニングされるような;CPYの変異プロ配列を含む(実施
例7参照))SalI- BamHIフラグメント、BamHI-NcoI(931bp)及びNcoI-Sac
I(546bp)(後者2つのフラグメントはpFL38/CPYから得られる;図1及び実施例
:5を参照のこと)をSalI及びBamHIで完全に消化されたpDP34内にサブクロー
ニングする。結果として生ずるプラスミドを(Mut1 PRC1をコードす)pDC8、(M
ut2 PRC1をコードする)pDC9及び(Mut3 PRC1をコードする)pDC10と命名する。
それらはイースト中での発現のために用いられる。
実施例8:変異PRC2遺伝子は異常折りたたみ蛋白質を発現する。
プラスミド(Mutl PRC1をコードする)pDC8、(Mut2 PRC1をコードする)pDC9
、(Mut3 PRC1をコードする)pDC10及び(wtPRC1をコードする)pDC13を、エレ
クトロポレーションにより株W3116-3×lacz内に形質転換する、変異PRC1遺伝子
により誘導されたβ−ガラクトシダーゼ発現を、野生型遺伝子(wt−遺伝子)を
有する株と比較する。先の4つの形質転換体の各々からの3つの個々の形質転換
体を実施例4のように増殖させる。各々のアッセイを重複して行う。結果を表4
に示す。wt PRC1を発現する株YDC13内のβ−ガラクトシダーゼ活性を1の値にセ
ットする。
同様の結果が株W3116-4×laczで得られている。
実施例9:変異プロCPY蛋白質は、そのlaczレポーターが完全なKAR2プロモー
ターの制御下である場合にも異常折りたたみとしてモニターされ得る。
KAR2p-lacz構成物を作るために、CYC1プロモーターを含むXhoI-BamHIフラグ
メントをプラスミドpCS2-1から除去し、630bp SalI−BamHIKAR2プロモーター
フラグメント(Rose et al.,Cell(1989),57,1223〜1236)により置換する。K AR2
プロモーターを、配列番号:6及び7の2つのプライマー。用いてPCRにより
単離する。PCRのためのテンプレートはイースト株S288C(ATCC26108)である。
結果として生ずるプラスミドをpCSFOL4と命名する。これを、実施例3に記載さ
れるようにW3116内に一体化する。正確な一体化を確認する(実施例3を参照の
こと)。これらの株の1つはW3116KAR2p-laczとして言及される。
プラスミド(Mut1 PRC1をコードする)pDC8、(Mut2 PRC1をコードする)pDC9
、(Mut3 PRC1をコードする)pDC10及び(wt PRC1をコードする)pDC13をエレクト
ロポレーションにより株W3116 KAR2p-lacz(先を参照)内に形質転換する。
変異PRC1遺伝子により誘導されるβ−ガラクトシダーゼ発現をwt
遺伝子を有する株と比較する。先の4つの形質転換体の各々からの3つの個々の
形質転換体を実施例4のように増殖させる。各々のアッセイを複数回行う。その
結果を表5に示す。wt PRC1をコードするpDC13で形質転換された株におけるβ−
ガラクトシダーゼ活性を1の値にセットする。
実施例10:いずれのシグナルペプチドもないヒトβ−アミロイドペプチド(β
A4)のための発現カセットの作製
(シグナル配列がなくβA4のみをコードする(発現はGAPCL プロモーターの制御
下である))プラスミドpJC21を以下の通り作製する。
(約275bp SalI- BamHI pBR322フラグメント及びイーストGAPDH 遺伝子から
の約400bpプロモーターフラグメントを含む)GAPCLのSalI- BgIIIフラグメント
を、配列番号:8及び9のプライマーを用いてPCRにより単離する。Chaudhuri e
t al.Eur.J.Biochem.(1992),206,793〜800に記載されるように解釈される
プラスミドpBC2をテンプレートとして用いる。
v.Biochem.(1989),58,287〜307)をコードする二本鎖DNAを、配列番号:10/1
1のオリゴマーを用いて化学的に合成し、2つのプ
ライマー(配列番号:12及び13)を用いてPCRにより増幅する。βA4のBgIII- Ec
oRIフラグメントをpUC19BgI内でサブクローニングし(pUC19のBamHI部位はBg
III部位に修飾されてpUC19BgIを形成し;BamHI部位はクレナウポリメラーゼで
流され;BgIIIリンカー/Boehringerが連結され、次にBgIIIで消化され再び連結
される)、その配列は実施例2で確認される。
配列番号:10/11
イーストSUC2遺伝子(Taussig & Carlson,Nucleic Acids.Res.(1983),11
,1943〜1954)からのEcoRI-SacIターミネーターフラグメントを配列番号14及
び15のプライマーを用いてPCRにより単離する。(野生型株S288Cからの)イース
トゲノムDNAをテンプレートとして用いる。
3つのフラグメント(SalI- BgIII,BgIII- EcoRI及びEcoRI-SacI)を:S
alI及びSacIで完全に消化されたpDP34でサブクローニングしてpJC21(表6参
照)を生成する。
実施例11:シグナルペプチドを有するヒトβ−アミロイドペプチド(βA4)の
ための発現カセットの作製
(βA4に結合したSUC2シグナル配列をコードする;発現はGAPCL プロモーター
の制御下である)pJC22,(βA4に結合されたPRC1プレプロ配列をコードする;
発現はPRC1プロモーターの制御下である)
pJC26及び(SV40ラージT抗原配列からの核局在化配列、NLS、並びにβA4をコー
ドする:発現はGAPCL の制御下である)pDP34-NLS-βA4を、pJC21の作製と同様
の方法で作製する(実施例10;表6を参照)。
SVC2シグナル配列に結合したGAPCL プロモーターを含むSalI-BgIIIフラグメ
ント(即ちpBR322-GAPCLp-lnvss)を配列番号:8及び16のプライマーを用いてPCR
により増幅する。プラスミドpBC1(実施例10を参照)をテンプレートとして用い
る。
CPYのプレプロ配列に結合されたPRC1プロモーターを含むSalI- BgIIIフラグ
メント(即ちCPYp−プレプロ)を配列番号:17及び18のプライマーを用いてPCR
により増幅する。そのテンプレートはpLV9である(実施例5及び6を参照のこと
)。
SV40T抗原からの核局在化配列に結合されたGAPCLプロモーターを含むSalI-
BgIIIフラグメント(即ちpBR322-GAPCLp-NLS)を配列番号:8及び19のプライマー
を用いてPCRにより増幅する、PCRのためのテンプレートは、pBR322からの約275b
p SalI- BamHIフラグメント、約400bp BamHI- EcoRI GAPCLpフラグメント
及びSV40T抗原からの核局在化配列のEcoRI-SpeIフラグメントをコードするプ
ラスミドpRH3である。この核局在化配列(Nelson & Silver,Mol.Cell.Biol.
(1989)9,384〜389)は、配列番号:30のデオキシオリゴリボヌクレオチドを用
いて化学的に合成されている。
配列番号:30
先のSalI- BgIIIフラグメントの1つ、(βA4をコードする(実施例10参照))Bg
III- EcoRIフラグメント及び(SUC2ターミネーターをコードする(実施例10を参
照のこと))EcoRI-SacIフラグメントを(SalI及びSacIで完全に消化された)pD
P34内にサブクローニングして各々pJC22,pJC26及びpDP34-NLS-βA4を生成する
。
実施例12:形質転換体のpJC21,pJC22,pJC26及びpDP34-NLS-βA4及びβ−ガラ
クトシダーゼアッセイのイースト形質転換
プラスミドを株W3116-3×lacz中で形質転換する(実施例3を参照)。β−ガ
ラクトシダーゼ活性を(実施例4のように)測定する。表7参照。
実施例13:βA4のC末端トランケーションの作製;イースト形質転換体;β−
ガラクトシダーゼアッセイ
2つのプラスミド(SUC2シグナル配列及びβA4の端を切りとった型、1〜39を
コードする)pJC24及び(SUC2シグナル配列及びβA4の端を切り取った型、1〜3
6をコードする)pJC25を以下に記載のように作製する。両方の発現カセットはGA PCL
プロモーターの制御下である。ペプチドβA4,1〜39及びβA4,1〜36は試
験管内でのよりゆっくりとした凝集集速度を有する(Burdick et al.,J.Biol.
Chem.(1992),267,546-554;Barrow et al.,Mol.Biol.(l992),225,1075-
1093; C.Pike et al.,J.Neuroscience(1993),13,1676-1687)。
2つのSalI-XbaIフラグメント、pBR322-GAPCLp-Invss-βA41〜39及びpBR32
2-GAPCLp-Invss-βA4,1〜36を、2つのプライマー(前者のために配列番号:
8及び20、並びに後者の構成物のために配列番号:8及び21)を用いてPCRによ
り単離する。テンプレートはpJC22である。
イーストSUC2遺伝子からのXbaI-SacIターミネーターフラグメントを、テン
プレートとして(野生型株S288Cからの)イーストゲノムDNAを用いてPCRにより
増幅する。プライマーは配列番号:22及び15を有する。
SalI-XbaIフラグメント及びXbaI-SacIフラグメントをSalI及びSacIで
完全に消化されたpDP34内にサブクローニングする(表8参照)。
プラスミドを株W3116-3×lacz内に形質転換する(実施例3参照)。β−ガラ
クトシダーゼ活性を(実施例4のように)測定し、実施例10に記載される株YJC2
1及びYJC22と比較する。
実施例14:ラット変異βA4(mrβA4)及び反転ヒトβA4(iβA4)の作製
プラスミドpJC21及びpJC28は表10に示すように解釈される。両方の発現カセッ
トはPRC1遺伝子のプレプロ配列を含み、PRC1プロモーターにより駆動される。pJ
C27は、ラット変異βA4(mrβA4)(Dyrks et al.,FEBS.Lett.(1993),324,231
〜236;Hilbich et al.,Mol.Biol:(1991),218,149〜163)をコードし、pJC2
8は反転ヒトβA4(iβA4)(Fraser et al.,Biochemistry(1992),31,10716〜107
23)をコードする。
表10に記載されるように、プラスミドは、CPYプロモーター及びCPYのプレプロ
配列を含む)SalI- BgIIIフラグメント(mrβA4又はiβA4のいずれかを含む)B
gII- EcoRI及びSUC2ターミネーターのEcoRI-SacIフラグメントから構成され
る。
(mrβA4又はiβA4のいずれかを含む)BgIII- EcoRIフラグメントは、2つの
オーバーラップするオリゴデオキシリボヌクレオチド(配列番号25/26及び27/28
を参照のこと)及びフラグメントの5
′及び3′末端にハイブリダイズする2つのプライマー(配列番号12及び13を参
照のこと)を用いて合成される。
SalI- BgIII,BgIII- coRI及びEcoRI-SacIフラグメントを、SalI及びSac
Iで完全に消化されたpDP34内にサブクローニングする。
βA4,mrβA4及びiβA4のアミノ酸配列を表11に示す。wtヒトβA4配列からの
差を下線で示す。
配列番号:23/24
配列番号:25/26
表10におけるプラスミドを株W3116-3×lacz(実施例3参照)において形質転
換する。β−ガラクトシダーゼ活性を実施例4のように測定して、実施例10に記
載される株YJC26,YJC21及びYJC22と比較する(表12を参照)。
実施例15:三価アルミニウム及び二価亜鉛はイーストにおいてβA4の異常折り
たたみを増加させる。
カチオンAl3+及びZn2+は試験管内でβA4の凝集を誘導することが知られている
(Mantyh et al.,J.Neurochemistry(1993),61,1171〜1174)。β−ガラクト
シダーゼ活性を、AICl3(約3mM;Merck)及びZnCl2(約300μM;Merck)の存在下
で細胞をYPD中で増殖させた後、実施例4のように測定する。結果を表13に示す
。β-GAはβ−ガラクトシダーゼ活性を表す。“−ive対照”の記号は、細胞が、
2つの遷移金属カチオンのいずれもが欠如しても増殖したことを意味する。
実施例16:デスフェラル及びアスコルビン酸はβA4の異常折りたたみを削減す
る。
IBA-GEIGY)及びアスコルビン酸(Merek)の欠如又は存在下で最小培地SD(実施例
4を参照のこと)内で発現させる。β−ガラクトシダーゼ活性を実施例4のよう
に測定する。結果を表14及び15に示す。β-GAはβ−ガラクトシダーゼ活性を表
す。“−ive対照”の記号は、細胞がデスフェリオキサミン又はアスコルビン酸
のいずれもの欠如下でも増殖したことを意味する。
DFOとアスコルビン酸の両方がイースト細胞においてβA4の異常折りたたみ/
凝集を削減することが明らかになる。
寄託
以下の微生物株は、Deutsche Sammlung von Mikroorganismen(DSM),Maschero
der Weg 1b,D-38124 Braunschweig(受託番号及び寄託日は次の通りである)
大腸菌 JM109/pDP34 DSM4473 1988年3月14日
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Methods for detecting abnormally folded proteins
The present invention provides a new method for detecting malfolded proteins;
Method for measuring the amount of abnormally folded protein produced; and abnormally folded protein
The present invention relates to a method for detecting a compound that affects tamping.
When the abnormally folded protein accumulates in the cell, a gene encoding a specific protein
Transcription of the gene is induced in the nucleus. This “unfolded protein response”
It was first studied in animal cells. Here, Bip / GRP78, GRP94, PDI / ERp59 and ERp
72 were induced by a variety of different treatments, leading to an increase in abnormally folded proteins.
It is. Response to abnormally folded protein accumulation is aided by specific enhancer factors
Is regulated at the transcription level.
A similar response to abnormally folded protein accumulation isSaccharomyces cerevisia D (Saccharomyces Cerevisiae)
Has also been observed. Here, (KAR2
Bip, PDI, Euglp and peptidyl-prolyl cis-tolan
Expression of a similar set of genes including suisomerase is induced. KAR2 Promo
Using deletion analysis together with the unfold protein response factor (UPR
) Have been identified. This UPR activates transcription in response to abnormally folded protein accumulation.
Necessary and sufficient for activation.
The biological function of a protein is governed by a particular three-dimensional structure. Abnormal
The newly folded or aggregated protein is a necessary conformation required for the activity of the protein.
Fail to get the animation. Normally, abnormally folded proteins in cells
Accumulation of Alzheimer's disease
(AD) and Creutzfeldt-Jakob disease and Gerzmann-ost
Directly or indirectly to such human prion-related diseases. Abnormally folded protein
Another example of the effect of tumor suppressors is the tumor suppressor protein, a negative regulator of cell proliferation
Quality p53 (Donehower & Bradley, Biochim. Biorhys. Acta (1993), 1155, 81).
~ 205). Most human tumors express a variant p53 protein. Therefore, the mutant p53 protein
Is believed to be abnormally folded or at least partially denatured.
Alzheimer's disease is pathologically linked to, for example, the appearance of cerebrovascular amyloid sediment
doing. The major proteins found in these sediments are mainly cross-β-con
39-42 amino acids called β-amyloid peptide in the form of home
Is a peptide. From cDNA analysis, β-amyloid peptide was found to be
It has been shown that amyloid precursor protein can be obtained. APP has many details
Produced in a cell type and usually does not aggregate. In contrast, the synthesis of β-amyloid
Adult molecules have been shown to aggregate (Barrou et al., J. Mol. Biol. (1992)).
, 225, 1075-1093). In cells, the first protein that abnormally folds is the most
Aggregates eventually, but the aggregated protein is not thought to be unnecessarily folded
ing.
In this familiar finding, because of their effect on abnormal protein folding,
For example, because of their ability to minimize the production of certain abnormally folded proteins
To screen for compounds, use the negative effects of the abnormally folded protein produced
To reduce or offset the effects that cause the protein to fold abnormally.
It is very valuable to have tests that allow a quick and easy way to
There will be.
Summary of the Invention
Surprisingly, the effect of the compound on the abnormal folding of the protein was
White matter acts on a signal sequence that directs the transport of this protein through the endoplasmic reticulum (ER)
If one or more UPR factors operatively bind to the reporter factor
If monitored, it can be monitored by easily measurable reporter gene products.
Was found. The method of the present invention relates to the abnormal aggregation of proteins associated with abnormal folding.
It also provides an easy way to determine if they are linked. For example, β-amyloid
In the case of peptides, surprisingly, aggregation in vivo and in vitro leads to abnormal folding.
It has been found that it can be monitored in vivo using the system of the invention.
ing. In addition, as estimated in vitro (shortened, inverted, or
The ratio of aggregation of different β-amyloid peptides (from different organisms)
Closely related to the percentage of abnormal folding measured in the system. Therefore, abnormal folding
It is also possible to monitor the effect of the mutation on the fold ratio and its associated effects.
It is possible.
Detailed description of the invention
The present invention relates to a host transformed with at least the first and second expression cassettes.
What
-One or more folders wherein said first expression cassette is operatively linked to a reporter element;
Including an unfolded protein response factor (UPR);
-The second expression cassette is monitored for abnormal folding in the signal sequence.
Operably linked to the DNA encoding the protein to be processed and to the terminator
Including a designated promoter; and
If the first and second expression cassettes are not native in the host,
Protein to be monitored in said second expression cassette
Quality is from prion, p53, β-amyloid peptide and their functional derivatives
A host selected from the group consisting of:
Host
Suitable hosts according to the present invention are "amphos," such as hosts that secrete proteins through the ER.
Any host capable of producing an "unfolded protein response"
obtain. Examples for suitable hosts are plants, insects, mammals, fungi or animal cells.
is there. Preferred are fungal cells, more preferably yeast cells, and
And most preferablySaccharomyces cerevisi ae
).
A suitable yeast strain according to the present invention is a yeast strain containing an exogenous 2 micron plasmid.. C S. cerevisiae
) Or treated with said exogenous 2 micron plasmid
These strains have been identified (see EP-A-340170).
Hosts are commonly used in genetic engineering and are described, for example, in Sanbrook et al., Molecular cl.
oning; A laborotorymanual, 2nd Edn. Required by the means described in 1989
Transformed with the first and second expression cassettes.
Expression cassette
Unhalted protein responsive element as used in the first expression cassette
(UPR) is a measure of the DNA involved in transcription initiation when abnormally folded proteins accumulate.
It is a fragment. UPR factors include, for example, BiP, FKB2, BiP / GRP78, GRP94, PDI / ER
p59 and ERp72 (Shamu et al., Trends in Cell Biol. (1994), 4, 56-60)
Such as those included in response to the accumulation of abnormally folded proteins
It can be isolated from the start region of the protein.
Preferred UPRs are isolated from BiP, more preferably as shown in SEQ ID NO;
Or a functional equivalent thereof. Functional equivalent collapsed
At one or both ends that do not interfere with its activity in response to accumulation of an uncommon protein
For some substitutions of the restriction sites, or for example for the substitution of 1 to 5 nucleotides
Has the meaning of the DNA sequence obtained from SEQ ID NO: 1. Stronger response to accumulation
For example, a UPR may be present in one or more copies, for example, 2-5 copies.
In a preferred first expression cassette of the present invention, the reporter element comprises
It is operably linked to DNA transcribed under the control of a motor and to a terminator.
Includes promoters.
The promoter in this reporter element can be from almost any source.
obtain. For example, a β-galactosidase or luciferase promoter, or
Tightly regulated promoters such as CYC1, Gal1 / GA119, PHO5 or KAR2 promoters
Promoter or promoter naturally adjacent to the DNA.
You. In a preferred embodiment of the invention, the promoter is a CYC1 and KAR2 promoter.
Selected from the group consisting of
Suitable DNA transcribed under the control of this promoter is either during transcription or translation or
It usually causes an effect that can easily be measured later. Preferred is, for example, produced
Can be easily measured by measuring the amount of protein mRNA or DNA; or
Effects that can be determined, such as cell growth, enzymatic reactions or color-induced transcription or translation
It is a translation. Thus, the transcribed DNA is, for example,
Produced in a quantity related to the quantity, e.g., in a host selected under the conditions applied.
Encodes a protein that is not produced elsewhere. An example of a suitable protein is
EastCUP1Gene, β-galactosida
Metallothionein encoded by luciferase or luciferase. preferable
Are luciferase and β-galactosidase.
A suitable terminator for this first expression cassette is
Appropriate signals will usually also be included. This terminator naturally binds to the transcribed DNA.
Can be combined, orPHO5, Α-factor orSUC2A different source like a terminator
Can be introduced.
This first expression cassette comprises, for example, a signal peptide as defined below.
May further comprise a DNA sequence encoding
The promoter for the second expression cassette according to the present invention is
It can be almost any homologous or heterologous promoter. For example, its abnormal
A protein originally bound to the DNA encoding the protein whose folding is to be monitored.
Or it is common in genetic engineering of hosts.
May be used as a promoter. Promoters are CUP1, GAPDH, GAPFL,
GAL (1/10), PYK, TPI, ADH, PRC1, and PGK promoters
Cannot be induced. Preferred is the GAPFL promoter or a functional derivative thereof.
is there.
If an inducible promoter is used, the host can be grown under optimal growth conditions.
, The expression of the protein whose abnormal folding is to be monitored takes the required time,
Can be introduced.
The signal sequence is usually selected according to the host used for the test. Appropriate
The signal sequence may be any gene encoding a polypeptide secreted from the source.
Can be obtained from Examples include SUC2, CPY, α-factor, KEX1, PHO5 and Glucoa
This is a myrase signal sequence.
The proteins whose abnormal folding should be monitored are prions, p
53, β-amyloid peptide or a functional derivative thereof. Preferred of the present invention
In some embodiments, the protein to be monitored is a β-amyloid peptide or
Include functional derivatives thereof. The term functional derivative refers to its abnormal folding
Small transformations with similar or identical properties, e.g., substitutions of up to 10 amino acids,
Refers to a peptide obtained from the original unfolded peptide by addition or deletion.
The terminator used for the second expression cassette has a abnormal folding.
A terminator naturally adjacent to the DNA encoding the protein to be
It may be another terminator described above.
A promoter, a DNA sequence encoding a signal peptide, and a polypeptide
And the DNA sequence containing the transcription termination signal are operatively linked to each other.
. That is, they are arranged in such a way that their normal function is maintained. That arrangement
The columns indicate that the promoter is responsible for proper expression of the signal sequence-polypeptide gene complex.
Transcription termination signal provides for accurate termination of transcription and polyadenylation
And the last codon of the signal sequence is the first codon of the gene for the polypeptide.
A polypeptide gene in its exact reading frame in such a way as to bind directly to the don
It is like being combined. The promoter is the main mRNA initiation and promoter
It is preferably linked to a signal sequence between the ATG naturally linked to the gene.
The signal sequence has its own ATG for transcription initiation. Combining these sequences
Are synthetic oligodeoxynucleotides having, for example, an endonuclease recognition sequence.
It can be provided by means of a tidlinker.
An expression cassette according to the invention can be inserted into the host genome or
It can be inserted into the form of a stable plasmid, such as a plasmid. Expression cassette
One or both of the polypeptide expression cassettes
If inserted into the form of a stable plasmid away from the plasmid, its expression plasmid
Can contain DNA segments from 2 micron DNA containing the source of replication, or
If a yeast strain without long DNA is used, it can contain the entire 2 micron DNA
. In this case, the latter type of plasmid is preferred. For example, according to the present invention,
Sumids contain complete 2 micron DNA in continuous form. That is, 2 micron DNA
Once cut with a restriction endonuclease, the linear DNA is
Ligation to other components of the vector. The restriction sites are REP1, REP2 and FLP genes,
And the normal function of the ORI, STB, IR1 and IR2 sites of 2 micron DNA and its FLP
A small site near the center of each inversion repeat (IR) where the recombinase acts
A good "FLP recognition target" (FRT) site is selected to be maintained. Optionally, a restriction
Positions are also selected so that the D gene of the 2 micron DNA maintains its integrity. Appropriate
Restriction sites include, for example, a unique Pst1 site located in the D gene,
And unique Hpa1 and SnaB1 sites located all outside of the site. But
Et al. Mentioned earlier in different (such as two) restriction sites, especially 2 micron DNA
Insertion of an expression cassette and further components (e.g.
Both are possible as well.
Such plasmid derivatives may contain only two inverted repeat FRT sites, or
It may include a third FRT site. The former type of plasmid is hereinafter referred to as "symmetric 2 micron
The latter type of plasmid is actually called a “hybrid vector”.
Not only symmetric plasmids, but also symmetric 2 cells in yeast cells transformed with them.
Despite generating a Klon-like hybrid vector,
Ron-like non-integrated vector "(EP-A-501914).
The symmetric 2 micron-like hybrid vector of the present invention is preferably
, The bacterial or viral DNA sequence, ie, the bacterial genome, plasmid or
Does not contain virus-derived DNA. However, the 2 micron-like non-integral of the present invention
The vector is a symmetric 2 micron-like hybrid vector generated from a non-integrated vector.
Direct repeat FRs excised from a vector in transformed yeast cells
It may include the prokaryotic DNA sequence between the T sites. These DNA sequences are described below.
Sequence of the bacterium, such as the essential structural or functional characteristics of the vector.
Or a symmetric 2 micron-like hybrid vector or a symmetric non-integral vector.
In order to create a vector, an asymmetric 2 micron-like plasmid derivative or
Fills two regions between the two inverted repeat FRT sites of a symmetric "non-integrated vector
It may only have functions.
In a preferred embodiment, the inverted repeat FRT site in a circular form of 2 micron DNA
The two regions between have suitably the same length.
Preferably, the expression plasmid according to the invention has one or more or in particular one or two tests.
Selective genetic markers for the host used in, and such markers and
Bacterial hosts (except symmetric 2 micron-like hybrid vectors), especially E. coli
Includes replication sources for
Transformation for expression of marker gene phenotype as a selective genetic marker
Any marker gene that facilitates selection for the body can be used. Appropriate
Markers include, for example, those that express antibiotic resistance or auxotrophic host mutants.
In the case of, it is a gene that complements the host disorder. The corresponding gene is, for example, the antibiotic G418
Resistant to nutrients, hygromycin or bleomycin, or nutrients
Prototropy in auxotrophic yeast mutants, such asURA3,LEU2,LYS2,HIS3
OrTRP1Provide the gene.
Amplification of expression plasmids is convenient in prokaryotes such as E. coli
As performed, for example, genetic markers for prokaryotes, such as E. coli genetic markers and prokaryotes,
A source of replication for E. coli is advantageously included. These are replications of prokaryotes, such as E. coli.
Includes genetic markers with resistance to sources and antibiotics such as ampicillin
The corresponding prokaryotic plasmid, e.g. pBR322 or pUC plasmid, e.g. pUC18
Alternatively, it can be obtained from an E. coli plasmid such as pUC19.
According to the present invention, apart from the polypeptide expression cassette, the origin of replication and the genetic markers
The expression plasmid contains additional expression cassettes such as 1-3 additional polypeptides.
Arbitrarily.
Expression plasmids according to the present invention can be prepared by methods well known in the art.
For example, a polypeptide expression cassette, for the host used for testing, and optionally
A DNA fragment containing a selective genetic marker for a bacterial host;
Source of replication for testing, and optionally for a bacterial host, and optionally
Different functional fragments or expression cassettes by conventional chemical or biological assays.
Can be prepared by coupling in a predetermined sequence using in vitro synthesis procedures
. Preferably, the plasmid is made and prepared using recombinant DNA technology. set
For preparation by recombinant DNA technology, the appropriate fragment is prepared in a test tube in a conventional manner.
Connected within. The ligation mixture is then used to determine the appropriate nature of the modulator.
Transformants that are transformed into prokaryotic or eukaryotic organisms and that contain the required vectors are commonly used.
It is selected according to the general procedure. Plasmids are prepared by means of the transformed host.
It can be handled and isolated in a conventional manner. The choice of host depends on the location of the vector.
Depends on the knot array. The expression vector of the present invention is preferably a prokaryote, such as E. coli.
And contain functional regulatory sequences, so that prokaryotic hosts, such as E. coli,
Preferred for fabrication and handling.
Further embodiments of the invention include a signal sequence, a β-amyloid peptide or
DNA encoding the functional derivative and a promoter operably linked to the terminator.
Expression cassette containing a promoter and a hybrid plasmid containing the expression cassette
Related. In a preferred form, the plasmid is a 2 micron S. cerevisiae.
Based on plasmid.
Methods for making these expression cassettes from different functional fragments
Are known in the art, for example, Sambrook et al., Molecular Cloning.
: A laboratory manual, 2nd Edn. Reported in 1989.
The transformed strain is cultured using methods well known in the art.
Corresponding complex culture media that can be used to culture yeast are known in the art.
And are well known. For example, such culture media are tryptone, peptone, extract
, Malt extract, yeast extract, casamino acid, corn steep solution, soy flour, whey
, Whey hydrolysates and the like, especially mixtures thereof, and optionally further sugars (eg dex.
Trose, glucose, sucrose, galactose, etc.), vitamins (eg, bio
Tin), individual amino acids, inorganic salts (eg, sulfate, chloride, phosphate)
Salts and carbonates of sodium, potassium, magnesium and calcium, furthermore
And the corresponding salts of trace elements such as iron, zinc and manganese).
Take into account that all the essential elements shown above are present in the medium.
Can be Preferred culture media are commercially available, optionally supplemented with inorganic salts and vitamins.
Medium YPD (yeast extract, peptone, dextrose; for example, Methods Enzymol
. 194, 13).
How to test
Another embodiment of the present invention is directed to the effects of compounds based on the appearance of abnormally folded proteins.
A method for determining the transformed cells, as defined above, under appropriate conditions
Cultivate the host, apply the compound to be tested, and reporter gene activity
Measuring the amount of
This effect can be caused, for example, by abnormal folding of the protein or by incorrect folding of the protein.
It can be based on the inhibition of conditions that promote tanning or prevent aggregation of the protein.
The test can be performed, for example, in the following form:
Growing the transformed host with the two expression cassettes under appropriate conditions
Step;
• Optionally, a switch whose abnormal folding induces expression of the protein to be monitored.
Tep, this induction occurs, for example, under the control of an inducible promoter that allows expression of this protein.
Is necessary if
Optionally, adding a compound that promotes abnormal folding or aggregation, which comprises
Necessary if abnormal folding of the protein is due to additional compounds;
Adding a test compound; and
-Transcription or translation of reporter factors, or transcription or translation products or
Steps to monitor for more provoked effects.
In a preferred embodiment of the present invention, the method comprises coagulating a β-amyloid peptide.
Used for the identification of compounds that inhibit collection. These compounds are, for example,
By binding to or modifying the protein, thereby inhibiting aggregation
;
.Binds to or modifies proteins, thereby initiating or promoting protein aggregation
By inhibiting the binding of other compounds that advance; or
.Binding to or modifying a compound that initiates or promotes protein aggregation
Than
Can work.
Compound
New compounds and treatments identified using the methods of the invention, particularly those defined above
The use of these compounds in methods of inhibiting protein aggregation is also included. This
These new compounds can be used, for example, in the treatment of cancer or Alzheimer's disease.
Brief description of drawings
In the following experimental section, various embodiments of the present invention are described with reference to the accompanying drawings.
Listed:
FIG. 1 is a schematic diagram of the plasmid pCS2-1.
FIG. 2 is a schematic diagram of the plasmid pFL38 / CPY.
Example
The following examples describe the invention in detail and should not be construed as limiting.
.
Cleavage with restriction enzymes, ligation, transformation, annealing and β-galactosidase
All enzymatic reactions, such as assays, are standard methods in genetic engineering,
Essentially Sambrook et at ,. Molecular Cloning: A laboratory manual, 2nd Ed
n. Performed as described in 1989.
The enzyme used for all PCR reactions is Vent polymerase (New England Bio-L
abs). Primers are synthesized by a DNA synthesizer.
Example 1: Unfolded protein response linked to a core promoter
PPFY for integration of the lacz expression cassette into the yeast chromosome under the control of factors
7 Construction of vector
It is a tar. It is a yeast selection markerSaccharomyces cerevisia D (Saccharomyces cerevisiae
)LEU2Encodes a gene. It is CYClp-lacz fusion
Also includes joint genes. CYClp is yeast iso-1-cytochrome C (CYC1) Gene
A promoterlaczEncodes the E. coli β-β-galactosidase enzyme
You.
Plasmid pPFY7 is obtained as follows.
After digestion, the 2832 bp fragment was analyzed by agarose / TBE gel electrophoresis.
(CA, USA).
About 2190bp Saccharomyces cerevisiaeLEU2The gene was transferred to plasmid pRS425 (AC
TT 77106) as an Ssp1-Tth1 fragment. Digest pR.S425 with Tth1
After that, a large fragment of Klenow DNA polymerase is applied to the
Partly with Ssp1
Purify more.
2832 bp Ssp1-Nac1 fragment and about 2190 bp Ssp1 flushed end
The fragments are ligated and transformed into E. coli HB101. Obtained from individual transformants
The obtained DNA is analyzed by restriction enzyme analysis. One with exact restriction fragment
The clone is named pLEU2.
The plasmid pLEU2 is completely digested with XhoI and PvuII. About 4716 bp fragment
Is isolated as described above. The XhoI-PvuII approximately 3500 bp fragment was first
Digest with I and then partially with PvuII
Upon digestion, plasmid pLG669-Z (Guarente & Ptashne, Proc. Natl. Ac
ad. Sci. USA (1981), 2199-2203). Connect the two fragments
Ligation and transformation into HB101. One clone with correct restriction fragment
Named PFY7.
Example 2: Under the control of an unfolded protein response element linked to a core promoter
Of a plasmid containing a Lacz expression cassette in Escherichia coli
22 bp unfolded protein response (UPR) factor (Mori et al., EMBO J (1992), 11, 25
83-2593) are chemically synthesized and have a double-stranded deoxyoligoribonucleotide linker.
-(SEQ ID NO: 1). One of the fragments is an XhoI digested vector.
XhoI sticky powder maintained as an XhoI site after subcloning into pPFY7
Including edges. Ligation is performed after linker tailing.
SEQ ID NO: 1
Linker tailing includes the following steps.
About 100 n double-stranded deoxyoligoribonucleotides (see SEQ ID NO: 1)
g of T4 DNA ligase (1 μl; 1 U / μl; Gibco-BRL, Basel, Suitzerland)
Ligation to 1 μg of XhoI digested pPFY7 at 4 ° C. for 15 hours in the presence. The linked mixture
Fractionation is performed by electrophoresis on a 1% agarose-Tris-acetate gel. Connected resources
Including
SA). Incubate the DNA at 95 ° C, then slowly to room temperature
Cool and then reanneal by transforming into E. coli strain HB101.
The DNA obtained from the transformant was added to 2% agaro.
Analyze on gel. Clos showing a clear increase after digestion with XhoI and BamHI.
Are those that have a UPR element in the correct orientation upstream of the CYC1 core promoter.
You. One such plasmid is designated pCS2-1 (FIG. 1). The insertion, Ap
Confirm by DNA sequencing using the plied Biosystems DNA Sequencer 370A.
Admit.
A 22 bp unfolded protein response element (see SEQ ID NO: 1) (described above)
L) Relink to pCS2-1 by linker tailing. This is two of the UPR factors
Produces copy-encoding plasmid pCS2-2 and confirms it by DNA sequencing
(See above).
The plasmids pCS2-3, pCS2-4 and pCS2-5 are obtained similarly. These are 3, 4 and
Encodes 5 UPR factors. Confirm all insertions by DNA sequencing (see
checking).
Example 3: Chromosome integration of UPR-CYClp-lacz fusion gene in yeast strain
Electroporation (Becker & Guarente, Methods-Enzymal, (1991), 194
182-187) for the transformation of yeast cells.
Yeast strain W3116 (for all integration of p-lacz gene fusionMetaleu2-3 Leu2-1 12
his3 ura3-52 pcrl- Δ :: HIS3 pep4- Δ1137) (J. Winther, Carlsberg L
aboratory, Denmark). Using the plasmid pJW1137, gene replacement (wins
ton et al., Methods Enzymol. (1983) 1101, 211-228), van den Haze
l et al., Eur. J. Biochem. (1992), 207, 277-283, strain W309.
Prepare W3116 from 4. This plasmid contains the promoter and open-ready
With the deletion of EcoRI to the ClaI restriction site, which obtained the first 75% of the
ToPEP4Gene (Ammerer et al.
, Mol. Cell. Biol. (1986), 6, 2490-2499).
The UPR-CYC1p-lacz construct (pCS2-1-5) was used to linearize the plasmid with BstEII followed by B
stEII truncated strain W3116LEU2Integrate into the seat. Precise gene integration and gene replacement
Is confirmed by PCR. Next, the amplified fragment is subjected to agarose gel electrophoresis.
Analyze by
Example 4 Small Induced by Glycosylated Inhibitor Tunicamycin
Abnormal protein folding in the endoplasmic reticulum induces the UPR-CYClp-lacz gene.
All yeast strains in Table 1 were grown at 30 ° C. for 24 hours in SD medium (0.
Grow as pre-culture in 67% yeast nitrogen base, 2% glucose). Step
An aliquot of the culture (1%) is transferred to YPD medium
(1% Bacto yeast extract, 2% Bacto peptone, 2% glucose)
Seed and grow cells at 30 ° C. for 16 hours (control). Induction of abnormal protein folding
For guidance, aliquots of metaphase log phase cultures were incubated at 30 ° C. for 6 hours with tunicamycin (1
0 μg / ml; Sigma). The cells are collected and washed with 0.9% NaCl. 420m
at m as o-nitrophenyl-β-D-galactopyranomide hydrolysis
The measured β-galactosidase activity is normalized to the cell culture density, and
To express. With plasmid pPFY7 (not treated with tunicamycin)
The activity of the control strain is set to a value of 1. Three individual components (each assay is duplicated)
Table 2 shows the results which are the average of the results of the experiments.
Example 5: 2 micron plasmid encoding expression cassette for wild-type CPY
Production
Plasmid pLV9 is described in Vals ee al., Cell (1987), 48, 887-897.
Complete encoding yeast carboxypeptidase Y enzyme (CPY) which is interpreted as
WhatPRC1Including genes. Code for promoter (prepro-CPY from pLV9
ClaI-HindIII PRCI fragment
The two micron-based vectors pDP34 (DSM 4473) and centromere
SalI-SacI flag for convenient cloning into vector pFL38 (ATCC 77203)
Transfer (5 'to 3').PRC1The operation of the restriction sites at 5 'and 3'
Performed using SalI and SacI linkers available from Boehringer.
Plasmid pDP34 contains the complete S. cerevisiae 2-micron plasmid,
As yeast selectable markerS. Cerevisiae URA3as well asdLEU2Encodes a gene
E. coli-S. Cerevisiaes shuttle vector (EP-A-340170).
Plasmid pFL38 is also a centromereCEN6Autonomous copy distribution from S. cerevisiae
Column (ARSS. cerevisiae as yeast selection markerURA3Code
E. coli-S. Cerevisiae shuttle vector.
SalI-SacI in pDP34 (completely digested with SalI and SacI)PRC1Genetic
After fragment subcloning, one correct plasmid is designated pDC13.
You.
SalI-SacIPRC2The fragment was also digested with SalI and SacI to obtain pFL38 / CPY.
Subclones into fully digested pFL38.
Example 6: Preparation of mutant CPY precursor gene
The mutations incorporated into the C-terminus of the CPY polypeptide sequence are shown in Table 3. Mature CPY
The precursor probe CPY is used to form
Sites treated with Nase B are indicated by the single letter notation N and K in Table 3.
) Prepro-CPY between residues Asn111 and Lys112. Wild type (wt) sequence
Substituted residues are underlined.
Included in pFL38 / CPY (Valls et al., Cell (1987), 48, 887-897)PRC1157bp
Performing PCR-mediated site-directed mutagenesis based on the MunI-BamHI fragment
Mutation is performed by
Sal-MunI fragment from pFL38 / CPY (see FIG. 2 and Example 5) and
And the mutated MunI-BamHI fragment (see above) are completely eliminated with SalI and BamHI.
Resulting plasmid, first subcloned into cloned pUC19
IsPRCMutations containing a 1159 bp SalI-BamHI fragment belonging to the 5 'end of 1
Is performed by DNA sequencing (see Example 2).
Example 7: 2 encoding expression cassette for mutant CPY precursor gene
Preparation of micron plasmid
Complete encoding promoter, coding sequence and transcription terminator
Using the mutant gene as a SalI-SacI fragment
Bull.
(As subcloned in pUC19; including mutant prosequences of CPY (see
See Example 7)) SalI-BamHI fragment, BamHI-NcoI (931 bp) and NcoI-Sac
I (546 bp) (the latter two fragments are obtained from pFL38 / CPY; FIG. 1 and Example
: 5) subcloned into pDP34 completely digested with SalI and BamHI.
To synchronize. The resulting plasmid was designated pDC8 (encoding Mut1 PRC1),
Named pDC9 (encoding ut2 PRC1) and pDC10 (encoding Mut3 PRC1).
They are used for expression in yeast.
Example 8: Mutant PRC2 gene expresses abnormally folded protein.
Plasmid (MutlPRC1Code) pDC8, (Mut2PRCCode 1) pDC9
, (Mut3PRC1PDC10 and (wtPRC1Code) pDC13, element
Stock W3116-3 × by kutroporationlaczTransformation intoPRC1gene
Β-galactosidase expression induced by wild-type gene (wt-gene)
Compare with the strain you have. Three individual transformations from each of the previous four transformants
The body is grown as in Example 4. Each assay is performed in duplicate. Table 4 shows the results
Shown in wtPRC1Β-galactosidase activity in strain YDC13 expressing
Cut.
Similar results were obtained with strain W3116-4xlaczHas been obtained.
Example 9: Mutant pro-CPY protein has a lacz reporter with a complete KAR2 promoter
It can also be monitored as an abnormal fold when under control of a monitor.
To make a KAR2p-lacz construct,CYC1XhoI-BamHI flag containing promoter
Was removed from plasmid pCS2-1 and the 630 bp SalI-BamHIKAR2promoter
Replacement with a fragment (Rose et al., Cell (1989), 57, 1223-1236).K AR2
The promoter was the two primers of SEQ ID NOs: 6 and 7. By PCR
Isolate. The template for PCR is yeast strain S288C (ATCC26108).
The resulting plasmid is named pCSFOL4. This is described in Example 3.
And integrated into W3116. Confirm correct integration (see Example 3)
thing). One of these strains is W3116KAR2p-laczIs referred to as
Plasmid (Mut1PRC1Code) pDC8, (Mut2PRC1Code) pDC9
, (Mut3PRC1PDC10 and (wtPRC1Elect pDC13
Stock W3116 by ROPKAR2p-lacz(See above).
MutationPRC1Β-galactosidase expression induced by the gene
Compare with the strain carrying the gene. Three individual from each of the previous four transformants
Transformants are grown as in Example 4. Each assay is performed multiple times. That
Table 5 shows the results. wtPRC1Β- in a strain transformed with pDC13 encoding
Set galactosidase activity to a value of 1.
Example 10: Human β-amyloid peptide without any signal peptide (β
Preparation of expression cassette for A4)
(Encoding only βA4 without signal sequence (expression isGAPCLPromoter control
The plasmid pJC21 is made as follows.
(About 275 bp SalI-BamHI pBR322 fragment and yeastGAPDHFrom the gene
SalI-BgIII fragment of GAPCL)
Is isolated by PCR using the primers of SEQ ID NOs: 8 and 9. Chaudhuri e
t al. Eur. J. Biochem. (1992), 206, interpreted as described in 793-800
Plasmid pBC2 is used as a template.
v. Biochem. (1989), 58, 287-307) was prepared as SEQ ID NO: 10/1.
Chemical synthesis using one oligomer and two
Amplify by PCR using primers (SEQ ID NOs: 12 and 13). BgIII-Ec of βA4
The oRI fragment was subcloned into pUC19BgI (the BamHI site of pUC19 was
The III site was modified to form pUC19Bgl; the BamHI site was digested with Klenow polymerase.
BgIII linker / Boehringer is ligated, then digested with BgIII and ligated again
The sequence is confirmed in Example 2.
SEQ ID NO: 10/11
EastSUC2Genes (Taussig & Carlson, Nucleic Acids. Res. (1983), 11
EcoRI-SacI terminator fragment from SEQ ID NOs: 14 and 1954).
And PCR with 15 primers. Ys (from wild-type strain S288C)
Genomic DNA is used as a template.
The three fragments (SalI-BgIII, BgIII-EcoRI and EcoRI-SacI) were:
pJC21 (see Table 6) was subcloned with pDP34 completely digested with alI and SacI.
) Is generated.
Example 11: of human β-amyloid peptide (βA4) having a signal peptide
Of expression cassette for
(Bound to βA4SUC2Encodes a signal sequence; expression isGAPCLpromoter
PJC22 (under the control of) bound to βA4PRC1Encodes a prepro sequence;
Expression isPRC1Under the control of a promoter)
pJC26 and (nuclear localization sequence from SV40 large T antigen sequence, NLS, and βA4
Do: expression isGAPCLPDP34-NLS-βA4 under the control of pJC21
(Example 10; see Table 6).
SVC2Bound to signal sequenceGAPCLSalI-BgIII fragment containing promoter
PCR (ie, pBR322-GAPCLp-lnvss) using the primers of SEQ ID NOs: 8 and 16
Amplify by Using plasmid pBC1 (see Example 10) as template
You.
Bound to the prepro sequence of CPYPRC1SalI-BgIII flag including promoter
PCR using the primers of SEQ ID NOs: 17 and 18
Amplify by The template is pLV9 (see Examples 5 and 6)
).
SalI- containing the GAPCL promoter linked to the nuclear localization sequence from the SV40T antigen
The BgIII fragment (ie, pBR322-GAPCLp-NLS) was replaced with the primers of SEQ ID NOs: 8 and 19.
The template for PCR is approximately 275b from pBR322.
p SalI-BamHI fragment, about 400 bp BamHI-EcoRI GAPCLp fragment
Encoding the EcoRI-SpeI fragment of the nuclear localization sequence from the SV40T and SV40T antigens
Rasmid pRH3. This nuclear localization sequence (Nelson & Silver, Mol. Cell. Biol.
(1989) 9,384-389) uses the deoxyoligoribonucleotide of SEQ ID NO: 30.
And is chemically synthesized.
SEQ ID NO: 30
One of the previous SalI-BgIII fragments, (encoding βA4 (see Example 10)) Bg
III-EcoRI fragment and (SUC2Code the terminator (see Example 10)
The EcoRI-SacI fragment was digested with pD (completely digested with SalI and SacI).
Subcloning into P34 to generate pJC22, pJC26 and pDP34-NLS-βA4, respectively
.
Example 12: Transformants pJC21, pJC22, pJC26 and pDP34-NLS-βA4 and β-gal
Yeast Transformation of Cuctosidase Assay
Transform the plasmid into strain W3116-3xlacz(See Example 3). β-Ga
Lactosidase activity is measured (as in Example 4). See Table 7.
Example 13: Preparation of C-terminal truncation of βA4; yeast transformant; β-
Galactosidase assay
Two plasmids (SUC2Truncated form of signal sequence and βA4, 1-39
PJC24 and (code)SUC2Signal sequence and βA4 truncated form, 1-3
PJC25 (encoding 6) is made as described below. Both expression cassettesGA PCL
Under the control of a promoter. Peptide βA4,1-39And βA4,1-36Is a trial
It has a slower aggregation rate in vitro (Burdick et al., J. Biol.
Chem. (1992), 267, 546-554; Barrow et al., Mol. Biol. (l992), 225, 1075-
1093; Pike et al. Neuroscience (1993), 13, 1676-1687).
Two SalI-XbaI fragments, pBR322-GAPCLp-Invss-βA41-39And pBR32
2-GAPCLp-Invss-βA4, 1-36 was converted to two primers (SEQ ID NO:
8 and 20 and, for the latter construct, SEQ ID NOs: 8 and 21) by PCR.
Isolated. The template is pJC22.
EastSUC2The XbaI-SacI terminator fragment from the gene was
By PCR using yeast genomic DNA (from wild-type strain S288C) as a plate
Amplify. The primer has SEQ ID NO: 22 and 15.
SalI-XbaI fragment and XbaI-SacI fragment were digested with SalI and SacI.
Subclones into fully digested pDP34 (see Table 8).
Transform the plasmid into strain W3116-3xlacz(See Example 3). β-gala
Cactosidase activity was measured (as in Example 4) and the strain YJC2 described in Example 10 was tested.
Compare with 1 and YJC22.
Example 14: Preparation of rat mutant βA4 (mrβA4) and inverted human βA4 (iβA4)
Plasmids pJC21 and pJC28 are interpreted as shown in Table 10. Both expression cassettes
IsPRC1Contains the prepro sequence of the gene and is driven by the PRC1 promoter. pJ
C27 is a rat mutant βA4 (mrβA4) (Dyrks et al., FEBS. Lett. (1993), 324, 231).
-236; Hilbich et al., Mol. Biol: (1991), 218, 149-163), and pJC2
8 is inverted human βA4 (iβA4) (Fraser et al., Biochemistry (1992), 31, 10716-107).
Code 23).
As described in Table 10, the plasmid contains the CPY promoter and the pre-
SalI-BgIII fragment (including either mrβA4 or iβA4) B
gII-EcoRI and EcoRI-SacI fragment of SUC2 terminator
You.
The BgIII-EcoRI fragment (containing either mrβA4 or iβA4) has two
Overlapping oligodeoxyribonucleotides (SEQ ID NOS: 25/26 and 27/28
And fragment 5
Two primers that hybridize to the 3 ′ and 3 ′ ends (see SEQ ID NOs: 12 and 13)
).
SalI-BgIII, BgIII-coRI and EcoRI-SacI fragments were ligated with SalI and Sac
Subclones into pDP34 completely digested with I.
Table 11 shows the amino acid sequences of βA4, mrβA4, and iβA4. wt human βA4 sequence
Differences are underlined.
SEQ ID NO: 23/24
SEQ ID NO: 25/26
Plasmids in Table 10 were transformed into strain W3116-3xlaczTransformation (see Example 3)
Replace. β-galactosidase activity was measured as in Example 4 and reported in Example 10.
Compare with listed strains YJC26, YJC21 and YJC22 (see Table 12).
Example 15: Trivalent aluminum and divalent zinc fold βA4 abnormally in yeast
Increase folding.
Cation Al3+And Zn2+Is known to induce βA4 aggregation in vitro
(Mantyh et al., J. Neurochemistry (1993), 61, 1171-1174). β-galacto
The activity of AIsThree(About 3 mM; Merck) and ZnClTwo(About 300 μM; Merck)
The cells are grown in YPD as described above and then measured as in Example 4. The results are shown in Table 13
. β-GA represents β-galactosidase activity. The symbol "-ive control" indicates that the cells
It means that it proliferated in the absence of either of the two transition metal cations.
Example 16: Desferal and ascorbic acid reduce abnormal folding of βA4
You.
Minimal medium SD in the absence or presence of IBA-GEIGY) and ascorbic acid (Merek) (Example
4). β-galactosidase activity was determined as in Example 4.
To be measured. The results are shown in Tables 14 and 15. β-GA shows β-galactosidase activity
You. The symbol "-ive control" indicates that the cells are desferrioxamine or ascorbic acid.
Means that they grew in the absence of any of the above.
DFO and ascorbic acid both cause abnormal βA4 folding in yeast cells /
It appears to reduce agglomeration.
Deposit
The following microbial strains were used by Deutsche Sammlung von Mikroorganismen (DSM), Maschero
der Weg 1b, D-38124 Braunschweig (Accession number and date of deposit are as follows)
E. coli JM109 / pDP34 DSM4473 March 14, 1988
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(51)Int.Cl.6 識別記号 FI
//(C12N 1/19
C12R 1:865)
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M
C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG
,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN,
TD,TG),AP(KE,MW,SD,SZ,UG),
AM,AU,BB,BG,BR,BY,CA,CN,C
Z,EE,FI,GE,HU,IS,JP,KG,KP
,KR,KZ,LK,LR,LT,LV,MD,MG,
MK,MN,MX,NO,NZ,PL,RO,RU,S
G,SI,SK,TJ,TM,TT,UA,US,UZ
,VN──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI // (C12N 1/19 C12R 1: 865) (81) Designated country EP (AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR , GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE, SN, TD, TG ), AP (KE, MW, SD, SZ, UG), AM, AU, BB, BG, BR, BY, CA, CN, CZ, EE, FI, GE, HU, IS, JP, KG, KP, KR, KZ, LK, LR, LT, LV, MD, MG, MK, MN, MX, NO, NZ, PL, RO, RU, SG, SI, SK, TJ, TM, TT, UA, US, Z, VN