JPH11511029A - 成長ホルモン分泌促進物質レセプターアッセイ - Google Patents

成長ホルモン分泌促進物質レセプターアッセイ

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Abstract

(57)【要約】 成長ホルモン分泌促進物質レセプター及び成長ホルモン分泌促進物質関連レセプターの検出のアッセイを記載する。これらのレセプターはGタンパク質共役レセプターの一員であるので、発現を検出するために、Gタンパク質のサブユニットが存在する必要がある。成長ホルモン分泌促進物質を検出する同様のアッセイも記載する。

Description

【発明の詳細な説明】 成長ホルモン分泌促進物質レセプターアッセイ 発明の分野 本発明は、細胞膜レセプター、詳細には成長ホルモン分泌促進物質レセプター (GHSR)の同定を含むアッセイに関する。プロトコルを変えることによって 、レセプターリガンド又はGHSRの存在が同定できる。発明の背景 成長ホルモン(GH)は、直線的成長、体重増加、及び全身的窒素保持を促進 できる同化ホルモンである。古くから、GHは、2種の視床下部ホルモン、即ち 成長ホルモン放出因子(GHRF又はGRF)とソマトスタチンの協同制御下に 、主に下垂体前葉のソマトトローフ(somatotroph)細胞から放出されると考えら れている。GHの放出のためのGHRF刺激とソマトスタチン阻害の両方が、ソ マトトローフ細胞膜上のレセプターの特異的占有によって起る。 最近、GH放出が、成長ホルモン放出ペプチド(GHRP;GHRP−6、G HRP−2[ヘキサレリン])と命名された 短ペプチドの一群によっても刺激されることを示唆する証拠が挙がってきている 。これらのペプチドは、例えば米国特許第4,411,890号、WO89/0 7110、WO89/07111号、WO93/04081号、及びJ.Endocri nol Invest.,15(Suppl 4),45(1992)に記載されている。これらのペプチドは、 明確なソマトトローフ細胞膜レセプター、即ち成長ホルモン分泌促進物質レセプ ター(GHSR)に選択的に結合することによって機能する。医化学的アプロー チにより、このレセプターに特異的に結合し、GHの拍動性放出をさせる幾つか のクラスの、経口活性の有る、低分子量の、非ペプチド性化合物の設計が行われ た。成長ホルモン分泌促進活性を有するこのような化合物は、例えば以下のもの に開示されている:米国特許第3,239,345号、米国特許第4,036, 979号、米国特許第4,411,890号、米国特許第5,206,235号 、米国特許第5,283,241号、米国特許第5,284,841号、米国特 許第5,310,737号、米国特許第5,317,017号、米国特許第5, 374,721号、米国特許第5,430,144号、米国特許第5,434, 261号、米国特許第5,438,136号、米国特許第5,494,919号 、米国特許第5,494,920 号、米国特許第5,492,916号、欧州特許出願公開第0,144,230 号、欧州特許出願公開第0,513,974号、WO94/07486、WO9 4/08583、WO94/11012、WO94/13696、WO94/1 9367、WO95/03289、WO95/03290、WO95/0963 3、WO95/11029、WO95/12598、WO95/13069、W O95/14666、WO95/16675、WO95/16692、WO95 /17422、WO95/17423、WO95/34311、WO96/02 530、Science,260,1640-1643(1993年6月11日)、Ann.Rep.Med.Chem.,28 ,177-186(1993)、Bioorg.Med.Chem.Ltrs.,4(22),2709-2714(1994)、及びP roc.Natl.Acad.Sci.USA 92,7001-7005(1995年7月)。 GHの拍動的放出を刺激するこのような経口活性剤の使用は、子供と大人にお ける成長ホルモン不全の治療の顕著な進歩であり、GHの同化効果が臨床的に利 用されうる状況下に(例えば、腰関節骨折後リハビリテーション、虚弱な年配の 患者、及び手術後回復患者)、かなりの利点を提供するであろう。 細胞上で数少ない細胞膜レセプターは、単離し、クローンし、 キャラクタリゼーションを行うのが困難でありうる。過去において、哺乳動物細 胞又はカエル卵母細胞でレセプターを同定するアッセイは一般的に、1)放射性 リガンドの結合によるなどのレセプター−リガンド相互作用を直接検出すること ;又は2)リガンドのそのレセプターへの結合の結果である、細胞内事象(カル シウム移動、又は例えばカルシウム活性化電流の同定など)又は細胞外事象(ホ ルモン分泌など)を検出することによるレセプター−リガンド結合を間接的に検 出することによってきた。機能性発現アッセイを用いて単離した大部分のクロー ン化レセプターは、問題のレセプターが豊富な不死化細胞株又は腫瘍由来組織に よった。 1)タンパク質についての生化学的情報の不足;2)細胞に存在するレセプタ ーの少なさ;及び/又は3)レセプターを発現している細胞株もしくは腫瘍の欠 如により、これらの型のアッセイを用いては容易には同定できない多数のレセプ ターがある。通常の方法で研究できない細胞レセプターを同定し、キャラクタリ ゼーションを行うために使用できるアッセイを開発することが望ましい。発明の詳細な説明 本発明は、Gタンパク質共役細胞膜レセプターをコードする核酸の存在の測定 のアッセイ方法であって、 a)細胞に、Gタンパク質細胞膜レセプターをコードする可能性のある少なくと も1種の核酸を導入すること; b)該細胞に、Gタンパク質サブユニットを導入すること; c)該細胞に、検出用(detector)分子又は検出用分子をコードする核酸を導入 すること、ここで検出用分子は直接的に又は間接的にGタンパク質レセプター− リガンド結合事象に反応するものとする; d)該細胞をレセプターリガンドと接触させること;及び d)該検出用分子を監視することによって、オリゴヌクレオチドがレセプターを コードするかどうかを測定すること; を含むことを特徴とする該アッセイ方法に関する。 一つの好適実施態様では、細胞はその細胞膜上に該レセプターを天然には発現 しない。アッセイの他の好適実施態様では、レセプターは、成長ホルモン分泌促 進物質レセプター(GHSR)又は成長ホルモン分泌促進物質関連レセプター( GHSRR)のような、レセプターの成長ホルモン分泌促進物質ファミリー の一員である。本発明の別の面は、成長ホルモン分泌促進物質レセプターファミ リーの一員をコードする核酸の存在の測定のアッセイ方法であって、 a)細胞膜上に天然にはGHSR又はGHSRRを発現しない細胞に、該レセプ ターをコードする可能性のある少なくとも1種の核酸を導入すること; b)該細胞に、Gタンパク質サブユニットを導入すること; c)該細胞に、検出用分子又は検出用分子をコードする核酸を導入すること、こ こで検出用分子は直接的に又は間接的にGHSR−リガンド結合又はGHSRR −リガンド結合事象に反応するものとする; d)該細胞を成長ホルモン分泌促進物質と接触させること;及び d)該検出用分子を監視することによって、該核酸がレセプターをコードするか どうかを測定すること; を含むことを特徴とする該アッセイ方法である。 本発明の更なる実施態様は、成長ホルモン分泌促進物質の存在を測定するアッ セイである。即ち、本発明はまた、成長ホルモン分泌促進物質の存在の測定方法 であって、 a)成長ホルモン分泌促進物質レセプターが発現するような条件下で、成長ホル モン分泌促進物質レセプターをコードする核酸を細胞に導入すること; b)該細胞に、Gタンパク質サブユニットを導入すること; c)該細胞に、検出用分子又は検出用分子をコードする核酸を導入すること、こ こで検出用分子は直接的に又は間接的にGHSR−リガンド結合事象に反応する ものとする; d)該細胞を、成長ホルモン分泌促進物質の可能性のある化合物と接触させるこ と;及び e)検出用分子を監視することによって、化合物が成長ホルモン分泌促進物質で あるかどうかを測定すること; を含むことを特徴とする該方法をも包含する。図面の簡単な説明 図1は、クローン7−3に含まれるブタGHSR(I型)のDNAである。 図2は、図1のDNAによってコードされるブタGHSRのアミノ酸配列であ る。 図3は、図1のI型クローンの完全な読取り枠である。 図4は、クローン1375に含まれるブタGHSR(II型) のDNAである。 図5は、図4のDNAによってコードされるブタGHSR(II型)のアミノ酸配 列である。 図6は、クローン1146に含まれるヒトGHSR(I型)のDNAである。 図7は、図6のDNAによってコードされるヒトGHSR(I型)のアミノ酸配 列である。 図8は、図6のDNA配列によってコードされるI型GHSRの完全な読取り 枠である。 図9は、クローン1141に含まれるヒトGHSR(II型)のDNAである。 図10は、クローン1141にコードされるヒトGHSR(II型)のアミノ酸配 列である。 図11は、クローン1143に含まれるヒトGHSR(I型)のDNAである 。 図12は、クローン1143にコードされるヒトGHSR(I型)のアミノ酸配 列である。 図13は、ブタI型のORF(完全長GHSRのMETイニシエーター及び1 2個の更なるアミノ酸を欠く)をブタII型 レセプターの相同ドメインと比較する。 図14は、ヒトI型とII型レセプター(アミノ末端配列はMETイニシエータ ー及び4個の更なるアミノ酸を欠く)の相同性ドメインを比較する。 図15は、ブタI型とヒトI型レセプターのORF(アミノ末端配列はMET イニシエーター及び12個の更なるアミノ酸を欠く)を比較する。 図16は、完全長ブタII型とヒトII型レセプターを比較する。 図17は、ブタ及びヒト成長ホルモン分泌促進物質レセプターcDNAクロー ンの物理的地図を画く模式図である。 図18は、エクオリンバイオルミネセンスアッセイを用いて、アフリカツメガ エル卵母細胞で発現されたブタ及びヒト成長ホルモン分泌促進物質レセプターの 薬理を示すグラフである。 図19は、エクオリンバイオルミネセンスアッセイと種々の分泌促進物質を用 いて、アフリカツメガエル卵母細胞で発現されたブタ及びヒト成長ホルモン分泌 促進物質レセプターの薬理を示す表である。 図20は、35S−標識化合物A結合アッセイを用いて、 COS−7細胞で発現された純粋なブタ成長ホルモン分泌促進物質レセプターの 薬理を表す図である。 図21は、競合アッセイで35S−標識化合物A結合アッセイ及び種々の分泌促 進物質とGタンパク質共役レセプター(GPC−レセプター)リガンドを用いて 、COS−7細胞で発現された純粋なブタ成長ホルモン分泌促進物質レセプター による競合分析を表す表である。 図22は、クローン11304にコードされている完全長ヒトGHSR(I型 )のアミノ酸配列である。 図23A及び23Bは、ブタ下垂体前葉膜に結合する[35S]−化合物Aの測 定のグラフである。23Aは、一定量の膜を用いる飽和実験の結果を示す。23 Bは、スキャチャード解析によって解析された飽和等温図を示す。 図24は、[35S]−化合物Aのブタ下垂体前葉膜への結合の種々の化合物に よる阻害を示す。 図25は、平衡における、ブタ下垂体前葉膜への[35S]−化合物Aの特異的 結合に対するGHRP−6の効果を示す。 図26は、ブタ下垂体前葉膜への[35S]−化合物Aの特異的結合に対するG TP−γ−Sとヌクレオチドの効果を示す。 図27は、Met開始コドンから終止コドンまでのラットGHSR DNA配 列である。この配列は1つのイントロンを含む。 図28は、図27のラットGHSRの読取り枠のみである。 図29は、図28のORFの演繹アミノ酸配列である。 図30は、トランスフェクトされたHEK−293細胞における機能あるラッ トGHSRの発現を示す。 本明細書と請求の範囲で用いるように、以下の定義を適用する。 “リガンド”は、本発明のGHSRに結合する分子である。リガンドは、アゴ ニスト活性、部分的アゴニスト活性、部分的アンタゴニスト活性、又はアンタゴ ニスト活性のいずれかを有しうる。 “成長ホルモン分泌促進物質”又は“GHS”は、動物における成長ホルモン の放出を直接的に又は間接的に刺激する又は増加させる化合物又は薬剤である。 “化合物A”は、Patchettら、1995 Proc.Natl.Acad.Sci 92:7001-7005に 記載の(N−[1(R)−[1,2−ジヒドロ−1−メタンスルホニルスピロ[ 3H−インドール−3,4′ −ピペリジン]−1′−イル]カルボニル]−2−(フェニル−メチルオキシ) −エチル]−2−アミノ−2−メチル−プロパンアミドである。 “化合物B”は、Patchettら、1995 Proc.Natl.Acad.Sci 92:7001-7005に 記載の(3−アミノ−3−メチル−N−(2,3,4,5−テトラヒドロ−2− オキソ−1{2′−(1H−テトラゾール−5−イル)(1,1′−ビフェニル )−4−イル]−メチル}1H−1−ベンズアゼピン−3(R)イル−ブタンア ミドである。 本発明は、成長ホルモン分泌促進物質レセプター及び成長ホルモン分泌促進物 質関連レセプターを含む、成長ホルモン分泌促進物質レセプターファミリーのタ ンパク質のメンバーのアッセイに関する。成長ホルモン分泌促進物質レセプター タンパク質、成長ホルモンレセプター関連タンパク質、それらをコードする核酸 、及び遺伝子工学的技術を用いるそれらの製造方法は、同時係属中の、本出願と 共に出願した米国分割特許出願第60/008,582号(1995年12月13日出願 及び(Attorney Docket No.19589PV2))の主題である。 本発明のタンパク質は、7個の膜貫通ドメイン(TM)含有 Gタンパク質共役レセプタースーパーファミリー(GPC−R′、又は7−TM レセプター)の典型である構造面の特徴を有することが知見された。即ち、成長 ホルモン分泌促進物質レセプターは、GPC−Rファミリーのレセプターの新規 メンバーを構成する。本発明の完全なレセプターは、7個の膜貫通領域、3個の 細胞内及び細胞外ループ、並びにGPC−Rタンパク質に特徴的な配列を含む、 GPC−Rの一般的性質を有することが知見された。膜貫通ドメインとGPC− レセプターに特徴的な配列は、図3と8のI型GHSレセプターのタンパク質配 列に記載されている。全ての領域が機能発揮に必要なわけではない。 GHSRは、ラット及びヒトニューロテンシンレセプター(約32%同一)並び にラット及びヒトTRHレセプター(約30%同一)を含む以前にクローンされた GPC−レセプターとの配列相同性を有する。 GHSRは、アフリカツメガエル(Xenopus)卵母細胞での発現クローニング技 術を用い、単離され、キャラクタリゼーションが行われた。3つの点でクローニ ングが困難であった。第1に、本発明以前には、生化学的特徴及び該タンパク質 の細胞内シグナリング/エフェクター経路の両方に関して利用できる情 報がほとんど無かった。即ち、cDNAライブラリーをスクリーニングするか、 又はPCRを利用するための縮重オリゴヌクレオチドの設計のためのタンパク質 配列情報の使用に基づくクローニングアプローチが効果的に利用できなかった。 それ故、レセプター生物活性を測定する必要があった。 第2に、成長ホルモン分泌促進物質レセプターは豊富には存在しない。即ち、 他の大部分の膜レセプターより約10倍少ない濃度で細胞膜に存在する。レセプ タークローン化に成功するために、GHSRは、スクリーニングするcDNAラ イブラリーに発現されることを確実なものとするように徹底的に注意した。この ために、以下のことが必要であった:1)完全で、非分解で、純粋なポリ(A) +mRNAの単離;2)完全長分子の産生を最大化するためのcDNA合成の最 適化;及び3)機能あるcDNAクローンが得られうる蓋然性を高めるために、 スクリーニングに必要な通常の場合より大きいサイズ(約0.5〜1×107ク ローン)のライブラリー。 第3に、これらのレセプターを発現する永久細胞株は知られていない。それ故 、1次下垂本組織を、mRNA又はタンパク質の源として用いなければならなか った。このことにより更な る困難性が生じる。大部分の1次組織は、不死化細胞株又は腫瘍組織より、所与 のレセプターは少量しか発現しないからである。更に、ブタ下垂体の手術による 取得とcDNA発現ライブラリーの構築のための生物的に活性な完全mRNAの 抽出は、組織培養細胞株からのmRNAの抽出よりかなり困難である。絶えず新 鮮な組織を得る必要性の他に、本質的な動物間と調製物間の変動性に関する問題 がある。 本発明の一面は、該レセプターをコードするcDNAライブラリーの部分を同 定するために使用できる非常に感度が高く、強固で、信頼性が高いハイスループ ットスクリーニングアッセイの開発に関する。 成長ホルモン分泌促進物質レセプターをコードするcDNAの同定能力は、本 発明によりなされた2つの知見に基づく。即ち、1)成長ホルモン分泌促進物質 レセプター−リガンド結合事象はGタンパク質を介し伝達されるということ;及 び2)レセプター活性を検出するために、Gα11などの特定のGタンパク質サブ ユニットが細胞に存在しなければならないこと。これら2つの知見がなされたと きだけ、GHSRをコードするDNA配列の存在を検出するアッセイを発明でき た。GHSRは成長ホルモンレセプターとは異なるという決定 高比活性(700〜1,100Ci/mmole)の[35S]−標識化合物A( 公知のGHS)をリガンドとして用いる放射性レセプターアッセイを開発した。 飽和、高アフィニティ結合をブタ下垂体前葉膜(図23A)で検出した。スキャ チャード解析(図23B)によって、単一クラスの高アフィニティ部位が示され 、見かけの解離定数(KD)は161±11pMで、濃度(Bmax)は6.3±0 .6fmol/mg(タンパク質)(n=4)であることが分った。同様の特異 的高アフィニティ結合がラット下垂体膜で検出され、KD値180±9pM、Bm ax 2.3±1.1fmol/mg(タンパク質)(n=3)であることが分った 。 GHSRへの高アフィニティ結合は本発明の更なる別の面を構成する。本発明 は、公知のリガンドの標識化、それをGHSRタンパク質の可能性のあるものに 曝すこと、及び結合が起るかどうかを測定することを含むことを特徴とする新規 GHSRタンパク質の同定方法にも関する。 [35S]−化合物A結合の特異性は、GH分泌促進物質が結合部位で放射性リ ガンドと競合する能力を測定することによ って確立された(図24)。非標識化合物Aは特異的結合部位で[35S]−化合 物Aに完全に置換し、阻害定数Kiは240pMで、スキャチャード解析で測定 したKD値と同様である。他のGHS、GHRP−6(Ki 6.3nM)、及 びペプチドアンタゴニスト化合物B(Ki 63nM)はそれぞれ化合物Aのア フィニティの3.8、0.6、0.4%を有した。化合物Bの生物的に不活性な 立体異性体である化合物Cは、[35S]−化合物Aと僅かしか競合しなかった。 二重逆数プロットによって解析した[35S]−化合物Aの飽和等温式によると、 GHRP−6阻害は、[35S]−化合物Aの濃度を増加させることにより克服さ れた(図25)。この結果は、GHRP−6は化合物Aと同一結合部位で競合的 相互作用することを示す。同様に、化合物Bも[35S]−化合物A結合の競合物 であることが知見された。最強のアゴニストは下垂体レセプター部位に対して最 高のアフィニティを有した。[35S]−化合物Aと1μMで競合しない化合物に は、GHRH、ソマトスタチン、met−エンケファリン、サブスタンスP、ガ ラニン、ゴナドトロピン放出ホルモン、チロトロピン放出ホルモン、ガストリン 放出ペプチド、PHM−27、メラノサイト刺 激ホルモン、下垂体アデニレートシクラーゼ活性化ポリペプチド−38、フェノ キシベンズアミン、ドーパミン、ブロモクリプチン、メトキサミン、ベノキサチ アン、イソプロテレノール、プロパノロール、及びクロニジンがあった。 GHSRP遺伝子は、ハイブリダイゼーション後緩和洗浄条件(6×SSC, 30℃)又はハイブリダイゼーション後中程度洗浄条件(6×SSC,45℃) 下で、GHSRをコードするcDNAをゲノムDNAとハイブリダイゼーション することによって同定できる。ハイブリダイズした区域を同定し、単離すること ができ、GHSRRはクローン化でき、通常の技術を用いて該レセプターを発現 させることができる。GHSRはGタンパク質レセプターであるという決定35S]−化合物A特異的結合部位はGタンパク質共役であるかどうかを研究 するために、安定なGTPアナログであるGTP−γ−SとGMP−PNPの[35 S]−化合物A結合に対する影響を研究した。GTP−γ−SとGMP−PN Pは、[35S]−化合物A結合の強力な阻害剤であり、そのIC50値はそれぞれ 30nM、110nMであることが知見された(図26)。ATP−γ−Sは無効 果であった。更に、Mg2+の非 存在下、[35S]−化合物A結合は、対照(10mM Mg2+)と比較してほん の15〜25%の特異的結合しか検出されなかった。このことは、[35S]−化 合物Aの特異的結合にはMg2+の存在が必要であり、Mg2+(インビボでGH放 出を調節する)は化合物A部位には結合しないことを示唆する。これらのデータ から、該レセプターはGタンパク質共役であることが結論できる。 GHSRにリガンド(成長ホルモン分泌促進物質)が結合するとき、細胞に存 在するGタンパク質は、ホスファチジルイノシトール−特異的ホスホリパーゼC (PI−PLC)[細胞内シグナル分子(ジアシルグリセロールとイノシトール トリ−ホスフェート)を放出する酵素]を活性化し、次にカルシウム移動を促進 する生化学的事象のカスケードを開始させる。本発明によれば、生化学的カスケ ードの検出をアッセイの基礎として用いることができる。 事実、便利な真核細胞のいずれでも本発明のアッセイで使用できる。それらに は、卵母細胞(好ましいのはアフリカツメガエルのものである)であるが、細胞 株も使用でき、好適な細胞株の例は、COS、HEK−293、CHO、HeL a、NS /0、CV−1、GC、GH3及びVEROを含む哺乳動物細胞株である。 アッセイの一つの重要な成分は検出用分子である。好ましくは、検出用分子は 、GHS−GHSR結合によって開始される生化学的カスケードの一部である細 胞内事象に反応性である。好適な検出用分子の一クラスは、カルシウム濃度の変 化に反応することができる。カルシウム濃度に反応する好適な検出用分子は、基 質コエレンテラジンに作用するエクオリン(クラゲの光タンパク質)である。他 の検出用分子には、FURA−2やindo−1のような蛍光発生能を有するカ ルシウムキレーターがある。 検出用分子それ自体細胞に導入でき、又は検出用分子をコードするヌクレオチ ドを、検出用分子の発現が可能な条件下、細胞に導入できる。一般的には、検出 用分子をコードするDNAのようなヌクレオチドを、細胞が検出用分子を発現す るであろう条件下、細胞に導入するのが好ましい。 α、β、γサブユニットからなるヘテロ三量体であるGタンパク質は、細胞表 面レセプターからホスホリパーゼCやアデニレートシクラーゼのような細胞内エ フェクターに情報を伝達す るように働く。Gタンパク質αサブユニットは、レセプター−リガンド相互作用 によって活性化される細胞内シグナル伝達経路の必須成分である。リガンド誘導 GPCR活性化の過程で、三量体Gαβγ複合体のGαサブユニットはその結合 GDPをGTPに交換し、βγヘテロ二量体から解離する。解離したGαタンパ ク質は、しばしばβγ複合体と協同して、活性なシグナル伝達分子として働き、 細胞内シグナル伝達経路の活性化を開始させる。G−アルファサブユニットは、 配列相同性及び共役するエフェクターの主要型(Gsはアデニレートシクラーゼ を活性化し、Gi/o/tはアデニレートシクラーゼを阻害し、Gq/11はP I−PLCを活性化し、G12/13のエフェクターは未知である)に基づきサ ブファミリーに分類される。 異種細胞における幾つかのレセプターの発現は、ある種のGαサブユニットの 共発現で増加することが知見されている。この観察から、GHS誘導機能性反応 がアフリカツメガエル卵母細胞系で測定できるかどうかを試験するために、GH SRの源(ブタポリA+mRNA)と共に、いくつかのサブファミリーのGαサ ブユニットを用いることの合理的根拠が生じた。 GHS誘導反応が検出され、Gα11共発現に強く依存することが知見されたが、 これは、相互作用の特異性に関する新規の知見である。GPCRの発現が単一の Gタンパク質サブユニットの添加に十分に依存しうるという知見は予期されない ことであった。何故ならば、以前の報告全てで、Gタンパク質サブユニットの添 加は既に存在している活性を調節するということであったからである。ここで、 以前に存在しなかったシグナルが十分に回復した。この知見から、アフリカツメ ガエル卵におけるシグナルの欠如は、限界因子としてGタンパク質サブユニット に十分に依存することが示された。 アッセイを行う場合、サブユニットそれ自体、又はサブユニットをコードする 核酸、又は両方を加えることができるが、添加は一緒にする必要はない。 次に、核酸、又は核酸のプール(少なくとも1種の核酸はGHSR又はGHS RRをコードする可能性を有する)を細胞に導入する。大ライブラリーからGH SR又はGHSRR遺伝子の可能性のあるものを同定しようとするときに、核酸 のプール(プールの各核酸は他の核酸とは異なる)を用いることはしばしばより 効率的である。 GHSR又はGHSRRをコードする可能性のある核酸を細胞に導入した後、 細胞を、化合物A(L−163,191)のような既知の成長ホルモン分泌促進 物質に曝す。他のいずれの成長ホルモン分泌促進物質も使用できる。好適なもの は、N−[1(R)−[(1,2−ジヒドロ−1−メタンスルホニルスピロ[3 H−インドール−3,4′−ピペリジン]−1′−イル)カルボニル]−2−( フェニルメチルオキシ)エチル]−2−アミノ−2−メチルプロパンアミド、又 は3−アミノ−3−メチル−N−(2,3,4,5−テトラヒドロ−2−オキソ −1−{[2′−1H−テトラゾール−5−イル](1,1′−ビフェニル)− 4−イル]メチル}−1H−1−ベンズアゼピン−3(R)−イル−ブタンアミ ド、又は例えば以下の文献で開示された化合物:米国特許第3,239,345 号、米国特許第4,036,979号、米国特許第4,411,890号、米国 特許第5,206,235号、米国特許第5,283,241号、米国特許第5 ,284,841号、米国特許第5,310,737号、米国特許第5,317 ,017号、米国特許第5,374,721号、米国特許第5,430,144 号、米国特許第5,434,261号、米国特許第5,438,136号、米国 特許第5,494,919 号、米国特許第5,494,920号、米国特許第5,492,916号、欧州 特許出願公開第0,144,230号、欧州特許出願公開第0,513,974 号、WO94/07486、WO94/08583、WO94/11012、W O94/13696、WO94/19367、WO95/03289、WO95 /03290、WO95/09633、WO95/11029、WO95/12 598、WO95/13069、WO95/14666、WO95/16675 、WO95/16692、WO95/17422、WO95/17423、WO 95/34311、WO96/02530、Science,260,1640-1643(1993年6 月11日)、Ann.Rep.Med.Chem.,28,177-186(1993)、Bioorg.Med.Chem.Ltr s.,4(22),2709-2714(1994)、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 92,7001-7005(199 5年7月)、又は他のいずれかの成長ホルモン分泌促進物質である。 1種以上の核酸がGHSR又はGHSRRをコードすれば、分泌促進物質であ るリガンドはレセプターに結合し、Gタンパク質は活性化され、カルシウムレベ ルは変動し、検出用分子は、それが検出されることができるように変化する。エ クオリン又はコエレンテラジンを用いる系では、レセプター−GHS結合 は測定可能なバイオルミネセンスを生じさせる。 該方法で核酸の複雑なプールを使用し、核酸の1種以上が該レセプターをコー ドしうる場合、どの核酸がGHSR又はGHSRRをコードするかを決定するた めに、更なるスクリーニングが必要である。陽性の結果を得ると、核酸プールの 細分割(例えば、約10,000個の核酸から始まり、次に約1,000個、次 いで約500個、次に約50個、次いで純粋を用いる)で該方法を繰返すことが できる。この方法では、RNAプールが好ましい。 ブタcDNA発現ライブラリーにより、アフリカツメガエル卵母細胞において この一般的方法を用い、ブタ成長ホルモン分泌促進物質レセプターをコードする 核酸を含むものとしてクローン7−3を同定した。そのクローンのサイズは約1 .5kbであり、推定イニシエーターメチオニン(MET)の下流に、302個 のアミノ酸をコードする読取り枠(ORF)を含む(Mr=34,516)。D NA及び演繹アミノ酸配列を図1及び2に示す。ハイドロパシー解析(例えば、 Kyte-Doolittle;Eisenberg,Schwartz,Komaron and Wall)をクローン7−3 のタンパク質配列で行うと、推定METイニシエーターの下流 に6個だけの予測膜貫通ドメインが存在する。しかし、クローン7−3でコード された最長ORFの翻訳物は353個のアミノ酸からなるタンパク質(Mr=3 9,787)をコードするが、明らかなイニシエーターMETが無い(図3)。 TM1の上流に位置するMET翻訳イニシエーションコドンが無い、長い353 個のアミノ酸からなるタンパク質に7個の膜貫通セグメントがコードされる(図 3)。即ち、クローン7−3はそのアミノ末端で切断されているようであるが、 十分に機能が有り、クローン7−3は天然GHSRの機能性等価物であることが 示されている。 得られたcDNAクローン(又はより短い部分、例えばほんの15個の長さの ヌクレオチド)を用いて、核酸がハイブリダイズできるのに十分に類似しており 、特に他の種からのライブラリーをスクリーニングするのに有用な他のレセプタ ーを見出すハイブリダイゼーション条件下で、ライブラリーをプローブすること ができる。この方法を用い、更なるヒト、ブタ、ラットのGHSR cDNAを クローンし、それらのヌクレオチド配列を決定した。この工程で、当業者は、ハ イブリダイゼーション条件は極めて厳格な条件から緩和な条件まで変わりうるこ とを理解しよう。適切な温度、塩濃度、緩衝液は周知である。本明細書で使用す る“ハイブリダイゼーション後標準洗浄”は55℃での6×SSCを意味する。 “ハイブリダイゼーション後緩和な洗浄”は30℃での6×SSCを意味する。 ブタ下垂体ライブラリー、ヒト下垂体ライブラリー、ラット下垂体ライブラリ ーを、ブタGHSRクローン7−3の読取り枠由来の放射性標識cDNAとハイ ブリダイズさせた。21個の陽性ヒトGHSR cDNAクローンを単離し、5 個のブタライブラリープールは強いハイブリダイゼーションシグナルを与え、サ ザンブロット上の挿入サイズから判断すると、クローン7−3より大きい挿入物 を有するクローンを含んでいた。単一のラットcDNAクローンも単離した。 ヌクレオチド配列解析によって、ヒト及びブタGHSR cDNAの両方に関 し2種の型のcDNAが示された。第1(I型)は、クローン7−3によって表さ れるタンパク質をコードし、7−TMドメインをコードする(完全長のヒトクロ ーン11304のアミノ酸配列は図22に示す)。完全長の読取り枠は、クロー ン7−3の最大の予測読取り枠(353個のアミノ酸)を超えた13個のアミノ 酸に及ぶ。 第2(II型)はそのヌケレオチド配列において、その3′末端、TM−6の2 番目の予測アミノ酸で、I型cDNAとは異なる。II型cDNAにおいて、TM −6は端を切断され、ほんの24個のアミノ酸の短い連続読取り枠、続いて翻訳 終止コドンに融合していた。ブタクローン1375はII型cDNAの例である( 図4及び5)。TM−6を越えたこれらの24個のアミノ酸は、ヒトとブタcD NAを比較すると、高度に保存されている。ヒトGHSRI型とII型のDNA配 列とアミノ酸配列は、図6〜12と図22に示す。ヒトI型レセプターをコード する予測完全長cDNA、即ち、インフレームの終止コドンが前にある好適なコ ンテキストでイニシエーターMETを有する7−TMドメインをコードする分子 を単離し、クローン11304と命名する。完全長のI型GHSRのクローン1 1304の予測ORFは366個のアミノ酸である(Mr=41,198;図2 2)。完全長ヒトII型cDNAは289個のアミノ酸からなるポリペプチドをコ ードする(Mr=32,156;図9及び10)。核酸とタンパク質レベルの両 方で行った配列アラインメントは、I型とII型GHSRは互いに、種を超えて高 度に連関していることを示す(図13〜16)。ヒトとブタ のGHSR配列はアミノ酸レベルで93%同一であり98%類似している。 ブタI型クローン7−3の欠けているアミノ末端延長をコードするヌクレオチ ド配列は、完全長ヒトI型クローン及びヒトとブタのII型cDNAから得られる 。完全長クローンの読取り枠は、クローン7−3のアミノ末端配列を越えた13 個のアミノ酸だけ延びており、この配列は、ヒトとブタを比較すると、12/1 3アミノ酸残基で保存されていた。アミノ末端延長はkosak規則により好ましい コンテキストで翻訳イニシエーターメチオニンを含み、更なる上流の読取り枠は 終止コドンで中断されている。I型とII型のブタとヒトのcDNAクローンの模 式的物理地図を図17に示す。 ラットクローンも更に研究した。配列解析は、スプライス−ドナー部位に対応 するヌクレオチド790で非コーディングイントロン配列の存在を示した(図2 7、28、29参照)。G/GTスプライス−ドナー部位は、予測膜貫通ドメイ ン5の終了(ロイシン263)後、2個目のアミノ酸で起り、ラットGHSRを アミノ末端セグメント(細胞外ドメイン、TM−1〜TM−5、最初の2個の細 胞内ループと細胞外ループを含 む)とカルボキシ末端セグメント(TM−6、TM−7、第3の細胞内ループと 細胞外ループ、及び細胞内ドメインを含む)に分けられる。挿入部位とフランキ ングDNA配列は高度に保存され、ヒトとブタのI型とII型のcDNAの両方に も存在している。 ラットGHSRタンパク質をコードする完全な読取り枠と、ヒト及びブタ相同 体の比較は、高度の配列同一性を示す(ラット対ヒト,95.1%;ラット対ブ タ,93.4%)。 卵母細胞で発現されたヒトとブタのI型cRNAは機能を有し、エクオリンバ イオルミネセンスアッセイで、1μM〜0.1nMという低さの範囲の化合物A の濃度に反応した。TM−6で切断されているヒト又はブタのII型由来cRNA は、卵母細胞に注入したときに反応せず、これらは、GHSには結合しうるが、 効果的に細胞内シグナル伝達経路を活性化できないレセプター亜型である。更に 、II型レセプターは他のタンパク質と相互作用でき、機能性GHSRを再構成す る。リガンド結合活性を有しうるが、シグナル伝達で活性ではないこれらのよう なタンパク質は、リガンド結合アッセイで特に有用である。これらの場合、細胞 膜で変異タンパク質を過剰発現させ、推定 上の標識リガンドの結合能力を試験することもできる。構成的に高アフィニティ 状態である非シグナル伝達変異体を用いて、結合は測定できるが、不利な代謝結 果が起らない。従って、非シグナル伝達変異体は本発明の重要な一面である。 卵母細胞でのエクオリンバイオルミネセンスアッセイにおけるヒトI型、ブタ I型及びラットレセプターの薬理学的キャラクタリゼーションを、図18、19 、30に要約する。ペプチド性及び非ペプチド性の生物活性GHSは、天然の下 垂体レセプターで観察されたのと同様のランクオーダーの力価で活性を有した。 I型GHSR(クローン7−3の場合が示されている)は完全機能性GHSRを コードするという独立の確認的証拠は、クローン7−3が哺乳動物COS−7細 胞で一過性発現されたとき、高アフィニティ(KD〜0.2nM)、飽和性(Bmax 〜80fmol/mgタンパク質)、及び特異的結合(50nM非標識化合 物Aによって90%超が置換される)が、35S−化合物Aで観察されるという知 見によって与えられる(図20〜21)。 上記アッセイのパラメーターを変えることによって、他の未知のものを捜すこ とができる。例えば、GHSR又はGHSRR をコードする核酸が存在するかどうかを検出するアッセイにおいて、GHSが存 在するかどうかを検出するようにアッセイを改変できる。この実施態様では、G HSR又はGHSRRをコードする核酸、並びに検出用分子をコードする核酸、 及びGタンパク質サブユニットを細胞に導入する。細胞を、GHSの可能性のあ る少なくとも一つの化合物と接触させる。化合物がGHSならば、GHSはGH SR又はGHSRRと結合し、得られる細胞内事象を、検出用分子を監視するこ とによって検出できる。化合物がGHSでないならば、このような活性は検出さ れない。このGHSアッセイは本発明の更に別の面を構成する。 本発明の更なる面は、上記アッセイを用いて同定される新規リガンドである。 異種細胞における幾つかのレセプターの発現は、ある種のGαサブユニットの 共発現で増加することが知見されている。この観察は、GHS誘導機能性反応が アフリカツメカエル卵母細胞系で測定できるかどうかを試験するために、GHS R源(ブタポリ「A+]mRNA)と共に幾つかのサブファミリーのGαサブユニ ットを使用することの根拠の基礎となる。GHS誘導 反応は検出され、Gα11共発現に厳格に依存することが知見されたが、これは相 互作用の特異性を示す新規知見である。即ち、本発明の別の面は、GHSRも発 現している細胞にGα11タンパク質サブユニットを共発現させ、該細胞をGHS に曝し、反応を検出することを含むことを特徴とするGHS反応の検出方法であ る。 ポリA+RNA又は複雑なcRNAプール(即ち10,000個のcRNA) を用いる際に、Gα11の存在は必須である。しかし、純粋クローンが得られると 、Gタンパク質添加の必要性はもはや必須ではない。このことは、Gタンパク質 添加の必要性は核酸の純度に依存していることを示し、最感度アッセイではGα サブユニット添加が必要である。即ち、本発明の別の面は、成長ホルモン分泌促 進物質レセプター又は成長ホルモン分泌促進物質関連レセプターをコードする核 酸の存在の測定方法であって、 a)細胞膜上に天然ではGHSR又はGHSRRを発現しない細胞に、該レセプ ターをコードする可能性のある核酸を導入すること; b)該細胞に、検出用分子又は検出用分子をコードする核酸を 導入すること、ここで検出用分子は直接的に又は間接的にレセプター−リガンド 結合事象に反応するものとする; c)該細胞を成長ホルモン分泌促進物質と接触させること;及び d)該検出用分子を監視することによって、該核酸がレセプターをコードするか どうかを測定すること; を含むことを特徴とする該方法である。 同様に、本発明の別の面は、成長ホルモン分泌促進物質の存在を測定するアッ セイ方法であって、 a)成長ホルモン分泌促進物質レセプターが発現するような条件下、成長ホルモ ン分泌促進物質レセプターをコードする核酸を、細胞内に導入すること; b)該細胞に、検出用分子又は検出用分子をコードする核酸を導入すること、こ こで検出用分子は直接的に又は間接的にGHSR−リガンド結合事象に反応する ものとする; c)該細胞を成長ホルモン分泌促進物質の可能性のある化合物と接触させること ;及び d)該検出用分子を監視することによって、該化合物が成長ホルモン分泌促進物 質であるかどうかを測定すること; を含むことを特徴とする該方法である。 本明細書で記載のアッセイを用いて検出されるリガンドは、成長ホルモン不全 の子供、筋骨格障害及び股関節骨折から回復途上の初老患者、神経変性疾患の患 者、冠動脈バイパス手術から回復途上の患者、骨粗鬆症で観察されるような成長 ホルモンの欠乏があるときに起る疾患の治療で使用できる。 GHSレセプター、好ましくは固体支持体上に固定化されたGHSレセプター は、例えば成長ホルモン分泌促進物質での治療を受けている患者における、生理 的液体、例えば血清及び組織抽出液を含む体液中で、成長ホルモン分泌促進物質 又はその代謝産物の濃度の測定のために、診断で使用できる。 GHSレセプターの患者への投与も以下の目的のために使用できる:成長ホル モン分泌促進物質の投与後、下流のシグナルを増大させることによって、成長ホ ルモン分泌促進物質の正味の効果を増幅させ、それによって成長ホルモン分泌促 進物質の必要な投与量を減少させること、又は治療の間、成長ホルモン分泌促進 物質の過剰投与の影響を減少させること。 本発明をより良く説明するために、以下の非限定実施例を記載する。 実施例1 高比活性放射性リガンド[35S]−化合物Aの製造 Dean DCら,1995(Allen J,Voges R(編)Synthesis and Applicatinos of Is otopically Labelled Compounds,John Wiley & Sons,New York,pp.795-801) によって記載されたように、塩化メタン[35S]スルホニルを用い、適切な前駆 体であるN−[1(R)−[(1,2−ジヒドロスピロ[3H−インドール−3 ,4′−ピペリジン]−1′−イル)−カルボニル]−2−(フェニル−メチル オキシ)エチル]−2−アミノ−t−ブトキシカルボニル−2−メチルプロパン アミドから、[35S]−化合物Aを製造した。半分取HPLC(Zorbax SB-フェ ニルカラム,68%MeOH/水,0.1%TFA,5mL/分)による精製、 続いてジクロロメタン中の15%トリフルオロ酢酸を用いるN−t−BOC開裂 (25℃,3時間)によって、ほぼ定量的収率で[メチルスルホニル−35S]化 合物Aを得た。HPLC精製(Hamilton PRP-1 4.6×250mmカラム,直線勾配( 50−75%メタノール−1mM HCl含有水,30分,1.3mL/分)) によって、放射化学純度99%超のリガンドを得た。非標識化合物AとのHPL C共溶出及び 質量スペクトル分析によって構造を確認した。後者の方法はまた、比活性〜10 00Ci/mmolを示した。 実施例2 下垂体膜の調製 オスのブタ(50−80g)又はWistarオスラット(150−200g)から の凍結下垂体前葉を、氷冷緩衝液(50mM Tris−HCl緩衝液,pH7 .4,5mM MgCl2,2.5mM EDTA,0.1%ウシ血清アルブミン ,30μg/mLバシトラシン)中で、組織ホモジナイザーでホモジナイズした 。ホモジネートを1,400×gで5分間遠心し、次いで得られた上清を34, 000×gで20分間遠心した。ペレットを同緩衝液に再懸濁し、1,500μ gタンパク質/mLにし、−80℃で保存した。タンパク質は、Bio-Rad法(Bio- Rad Laboratories,Richmond,CA)で測定した。 実施例3 レセプター結合アッセイ 標準結合溶液は以下のものを含んでいた:25mM Tris−HCl緩衝液 ,pH7.4,10mM MgCl2,2.5mM EDTA,100pM[35S ]−化合物A。下垂体膜 (100μL,150μgタンパク質)を加え、結合反応を開始させた。アリコ ートを20℃で60分間インキュベートし、Brandel細胞回収器中で、0.5% ポリエチレンイミンで予め処理したGF/Cフィルターでの濾過により、結合放 射性リガンドを遊離のものから分離した。氷冷緩衝液(50mM Tris−H Cl,pH7.4,10mM MgCl2,2.5mM EDTA,0.015%T riton X−100)3mLで、フィルターを3回洗浄し、フィルター上の放射活 性をAquasol 2で計測した。特異的結合を、全結合と、500nM非標識化合物 A下でアッセイした非特異的結合の差と定義した。特異的結合は、ブタとラット 膜でそれぞれ全結合の65−85%、45−60%であった。アッセイは3連で 行い、実験は少なくとも3回繰返した。 実施例4 卵母細胞調製及び選別 Arenaら,1991,Mol.Pharmacol.40,368-374(引用により本明細書に含まれ るものとする)によって以前に記載された方法を用い、アフリカツメガエル(Xe nopus laevis)卵母細胞を単離し、注入した。0.17%トリカインメタンスル ホネートで、成長したメスのアフリカツメガエル(Xenopus One,Ann Arbor, MIから購入)を麻酔し、卵巣を手術で取出し、カルシウム非含有OR−2培地( 82.5mM NaCl,2mM KCl,2.5mMピルビン酸ナトリウム,1 mM MgCl2,100μ/mLペニシリン,1mg/mLストレプトマイシン ,5mM HEPES,pH=7.5;Specialty Media,NJからのND−96) を含有する60mm培養皿(Falcon)中に置いた。卵巣葉を破り、数回濯ぎ、カル シウム非含有OR−2中のコラゲナーゼA消化(Boehringer-Mannheim;0.2 %,2−3時間,18℃)によって、卵母細胞を嚢から放出させた。濾胞層の約 50%を取除いたときに、V段階とVI段階の卵母細胞を選別し、カルシウム含 有ND−86(86mM NaCl,2mM KCl,1mM MgCl2,1.8 mM CaCl2,2.5mMピルビン酸ナトリウム,0.5mMテオピリン,0 .1mMゲンタマイシン,5mM HEPES[pH=7.5])中に入れた。 注入の各ラウンドで、典型的には3−5匹のカエルで、対照Gタンパク質共役レ セプター(ヒトゴナドトロピン−放出ホルモンレセプター)の発現能力及び活性 あるホスホリパーゼ細胞内シグナル経路の発生能力(ホスホリパーゼCの活性化 によるカルシウム移動を促進する1%ニワトリ血清とのインキュ ベーション)を予め試験した。これらの結果に基づき、1−2匹のカエルをライ ブラリープール注入のために選び、卵母細胞単離後、通常24〜48時間で、卵 母細胞1個当り濃度25ng(複雑なプール)〜0.5ng(純粋クローン)の cRNA50nLを注入した。 実施例5 mRNA単離 ブタ(50−80kg,ヨークシャー株)下垂体(動物を殺した後1−2分以 内に液体窒素中で急速凍結)からの全RNAを、製造業者(Molecular Research Center,Cincinnati,OH)の指示通り、TRI−試薬LSを用い、改変フェノ ール:グアニジウムチオシアネート法(Chomczynskiら,1987,Anal.Biochem. 162,156-159(引用により本明細書に含まれるものとする))で調製した。典型 的には、下垂体組織湿重量3.5gから全RNAを5mg得た。オリゴ(dT) セルロース(Pharmacia,Piscataway,NJ)でのカラムクロマトグラフィー(2 回通過)により、全RNAからポリ(A)+RNAを単離した。全RNAからの ポリ(A)+mRNAの収率は通常0.5%であった。他の組織からのRNAも 同様に単離した。 実施例6 cDNAライブラリー構築 オリゴ(dT)/NotIプライマー−アダプターを用い、製造業者の指示通 り、M−MLV RNAse(−)逆転写酵素(Superscript,GIBCO-BRL,Gaith ersberg,MD)を使用して、ポリ(A)+mRNAから第1鎖cDNAを合成した 。第2鎖cDNA合成後、二本鎖cDNAに関し以下の工程を行った:1)Ec oRIアダプターへの連結、2)NotI消化、及び3)大cDNAの富化及び セファクリルS−500(Pharmacia)でのゲル濾過クロマトグラフィーによる 過剰アダプターの除去。トランスフェクションによって哺乳動物細胞中で(SV −40プロモーターによって駆動される)、又はインビトロ転写物を用い卵母細 胞中で(T7RNAポリメラーゼプロモーターから開始される)、クローン化c DNAを発現できる真核細胞発現ベクターであるEcoRI/NotI消化pS V−7に、高分子量cDNAに対応する分画を連結した。pSV−7は、拡張多 重クローニング部位によって、pSG−5(Stratagene,La Jolla,CA;Green,S. ら,1988,Nucleic Acids Res.16:369(引用により本明細書に含まれるものと する)) の多重クローニング部位を置換することによって構築された。連結したベクター :cDNAで、エレクトロポレーションによってE.coli株DH10B(GIBC O−BRL)を形質転換したが、形質転換効率は1×106pfu/二本鎖DN A10ngであった。ライブラリーは約3×106独立クローンを含み、その9 5%超が平均サイズ約1.65kb(範囲0.8−2.8kb)の挿入物を有し た。非増幅ライブラリー保存物を、必要なときまでグリセロール中−70℃に凍 結した。スクリーニングの前に一度、ライブラリーのアリコートを固体状態法の 改変(Kriegler,M.(Gene Transfer and Expression:A Laboratory Manual St ockton Press,NY,1990))によって増幅させた。ライブラリー保存物の力価測 定をLBプレート上で行い、次に、14mLの丸底ポリプロピレンチューブ(Fa lcon)中の0.3%アガロースと100μg/mLカルベニシリンを含有する2 ×YT培地13mLに、500−1000コロニー等価物を加えた。細菌懸濁液 を氷水浴で1時間冷却し、懸濁液を固化させ、次に37℃で24時間増殖させた 。得られた細菌コロニーを、2000×g、室温で10分間の遠心で回収し、3 mLの2×YT/カルベニシリン中に再懸濁させた。アリコ ートを凍結保存物(5%)及びプラスミド調製のために取った。 実施例7 プラスミドDNA調製及びcRNA転写 製造業者(Promega Biotech,Madison,WI)の指示通り、Wizard Miniprepキッ トを用い、固本状態で増殖させた細菌(各々500個の独立クローンの1000 個のプール)のペレットから、プラスミドDNAを精製した。14mLの固体状 態増幅からのプラスミドDNAの収量は5−10μgであった。cRNA合成の ための調製において、DNA4μgをNotIで消化し、得られた線状DNAを 、プロテイナーゼK処理(10μg,1時間,37℃)、続いてフェノール抽出 2回、クロロホルム/イソアミルアルコール抽出2回、エタノール沈殿2回によ ってタンパク質とRNAaseを含まないようにした。DNAを、RNAase 非含有水 約15μLに再懸濁し、必要なときまで−70℃で保存した。Promeg a Biotechからのキットを用い、改変して、cRNAを合成した。各50μL反 応液は以下のものを含んでいた:線状化プラスミド5μL(約1μg)、40m M Tris−HCl(pH=7.5)、6mM MgCl2、2mMスペルミジ ン、10mM NaCl、10mM DTT、 0.05mg/mLウシ血清アルブミン、2ユニット/mL RNasin、各 800μMのATP、CTP、UTP、200μM GTP、800μM m7G (5′)ppp(5′)G、80ユニットのT7RNAポリメラーゼ、及びTC A沈殿による合成RNAの定量のためのトレーサーとして32P−CTP約20, 000cpm。反応液を30℃で3時間インキュベートした。RNase非含有 DNAase20ユニットを加え、インキュベーションを37℃で更に15分間 続けた。cRNAを、2回のフェノール抽出、クロロホルム/イソアミルアルコ ール抽出、2回のエタノール沈殿で精製し、使用直前にRNase非含有水中に 濃度500ng/mLに再懸濁した。 実施例8 エクオリンバイオルミネセンスアッセイ(ABA)及びクローン同定 ABAには、Gタンパク質アルファサブユニットGα11(2ng/卵)を補充 したエクオリンcRNA(2ng/卵)を有するライブラリープールcRNA( プールサイズ500〜10,000の場合、25ng/卵)の注入が必要である 。エクオリン及びGα11プラスミドからの合成転写物の安定化を容 易にするために、カセットの挿入(ポリリンカーのApaIの制限酵素部位で) によって、発現ベクターpCDNA−3を改変して(pcDNA−3v2と命名 )T7RNAポリメラーゼプロモーターから開始する全てのcRNAにポリ(A )域を添加した。このカセットは(5′→3′)BglII部位、pA(20)、 及びプラスミド線状化に使用できるSfiI部位を含む。ポリメラーゼ連鎖反応 (PCR)を利用して、最適化Kosak翻訳開始配列(Inouye,S.ら,1985,Proc.Natl .Acad.Sci.USA 82:3154-3158)を有する、エオクリンcDNAの読取り枠(OR F)に対応するDNAフラグメントを産生させた。このDNAを、pCDNA− 3v2のEcoRI/KpnI部位でEcoRIとKpnIで線状化したpCD NA−3v2に連結した。Gα11CDNAを、pCMV−5ベクターからCla I/NotIフラグメントとして切出し(Woon,C.ら,1989,J.Biol.Chem.264: 5687-93)、クレノーDNAポリメラーゼで平滑末端とし、pcDNA−3v2 のEcoRV部位に挿入した。cRNAは用量50nLを、モーター式“Nan oject”注入器(Drummond Sci.Co.,Broomall,PA.)を用い、卵母細胞に 50mlの容積で注入した。Flaming/Brown micropipette puller,Model P-87(Sutter Instrument Co)を用いて、単一工程で、注入針を 引出し、鋭角が生じ、針の外側直径が3μm未満であるように、53倍倍率を用 いて、チップを破壊した。注入後、卵母細胞は、暗所、18℃で穏やかに旋回振 蕩しながら、ND−96培地でインキュベートした。卵母細胞は、必須発色体コ エレンテラジンを有する発現エクオリンのチャージ前に24〜48時間(異種R NAの発現に必要な実験と時間に応じて)インキュベートした。3mLのチャー ジング培地を含有する35mmの皿に卵母細胞を移し、暗所、18℃で穏やかに 旋回振蕩しながら2−3時間インキュベートして、卵母細胞にコエレンテラジン をチャージした。チャージング培地は、OR−2培地(カルシウム非含有)に1 0μMコエレンテラジン(Molecular Probes,Inc.,eugene,OR.)及び30μ M還元グルタチオンを含んでいた。次に、卵母細胞を、上記のカルシウム培地を 有するND−86培地に戻し、バイオルミネセンス測定を開始するまで、旋回振 蕩しながら、インキュベーションを暗所で続けた。卵母細胞におけるGHSR発 現の測定は、Autolumat-PC Controlソフトウエア(Wallac Inc.,Gaithersburg ,MD)を用いるPCに連結したBerthold Luminometer LB953(Wallac Inc.,Gaithersburg,MD)を使用して行った。卵母 細胞(単一又はペアで)は、Ca++非含有OR−2培地2.9mLを含むプラス チックチューブ(75×12mm.Sarstedt)に移した。卵母細胞を含有する最 小3個のチューブを用いて、各cRNAプールを試験した。バイオルミネセンス 測定は、30μM化合物A0.1mLの注入(最終濃度1μM)によって開始し 、記録を2分間行い、IP3媒介反応と一致する動力学的反応を観察した。 S1O−20プールを、未分画ブタ下垂体cDNAライブラリーから調製し、 それは各々1000クローンからなる10プールからなっていた。S10−20 は2個のルミノメーター装置で陽性シグナルを与え、次に、成分プールの活性を 個々に試験した。1000クローンの10プールから、S271プールだけが陽 性反応を示した。このプールは、P541及びP542と命名した500クロー ンの2個のプールから作製された。再度、プールのうちの一方のみ、即ちP54 1だけが、1μM化合物Aの存在下、陽性バイオルミネセンスシグナルを示した 。この時点で、プレート当り約50コロニーになるように、希釈液を、100μ g/mLカルベニシリンを含有するLB寒天プ レート上に播くことができるように、細菌力価を、P541のグリセロール保存 物で測定した。合計1527コロニーを拾い、34プレートからレプリカを行っ た。次に、元のプレート上のコロニーを洗い出し、プラスミドを単離し、cRN Aを合成し、卵母細胞に注入した。34枚のプレートの8枚から調製したcRN Aは、卵母細胞で陽性シグナルを示した。2枚のプレートを選別し、これらのプ レートから個々のコロニーを増殖させ、プラスミドを単離し、cRNAを調製し 、卵母細胞に注入した。各プレートからの単一クローンの単離株(クローン7− 3及び28−18と命名)が、1μM化合物Aに対して陽性のバイオルミネセン ス反応を示した。クローン7−3を更にキャラクタライズした。 実施例9 レセプターキャラクタリゼーション DNA配列決定は、自動化Applied Biosystems装置(ABIモデル373)を用 い、及びSequenase II(US Biochemical,Cleveland,OH)を用いジデオキシ鎖 終結法により手動で、両鎖で行った。データベースサーチ(Genbank 88,EMBL 4 2,Swiss-Prot 31,PIR 40,dEST,Prosite,dbGPCR)、配列アラ インメント、及びGHSRヌクレオチド配列とタンパク質配列の解析は、GCG Sequence Analysis Software Package(Madison,WI;pileup,peptide struct ure and motif programs)、FASTAとBLASTサーチプログラム、及びIn telligenetics(San Francisco,CA;タンパク質解析プログラム)からのPC/G eneソフトウエア一式を用い行った。ノーザンブロット解析を、上記のように 調製した全RNA(20μg/レーン)又はポリ(A)+mRNA(5−10μ g/レーン)を用いて行った。2.2Mホルムアルデヒドを含有する1%アガロ ースゲル上でRNAを分画し、ニトロセルロース膜にブロットした。クローン7 −3で予測されたORFの大部分(ヌクレオチド291〜1132)を含むPC Rによって産生されたプローブと、ブロットをハイブリダイズさせた。プローブ は、[α]32P−dCTPを用いるランダムプライミングによって放射性標識し 、比活性を109dpm/μg超にした。5×SSC、5×Denhardt溶液、25 0μg/mL tRNA、1%グリシン、0.075%SDS、50mM NaP O4(pH6)及び50%ホルムアミド中、42℃で4時間、ブロットを前ハイ ブリダイズさせた。ハイブリダイゼーションは、 5×SSC、1×Denhardt溶液、0.1%SDS、50mM NaPO4(pH6 )及び50%ホルムアミド中42℃で20時間行った。RNAブロットを、2× SSC、0.2%SDS中、42℃と−70℃で洗浄した。RNAサイズマーカ ーは28Sと18SrRNA、及びインビトロ転写RNAマーカー(Novagen) であった。EcoRI及びHindIIIで消化した、幾つかの種からのゲノムD NA(Clontech;10mg/レーン)を含むナイロン膜を、6×SSPE、10 ×Denhardt溶液、1%SDS及び50%ホルムアミド中30℃で24時間ハイブ リダイズさせた。ゲノムブロットを、室温、6×SSPEで2度、55℃、6× SSPEで2度、55℃、4×SSPEで2度洗浄した。ブタcDNAライブラ リー(上記)からの更なるブタGHSRクローンを、スロット−ブロット装置( Scheicher and Schuell)で、ナイロン膜に固定化したプラスミドRNA(各5 00個のクローンのプール)へのハイブリダイゼーションによって特定した。次 に、純粋クローン化単離体を、コロニーハイブリダイゼーションで特定した。5 ′方向に更に延長したブタGHSRクローンを、鋳型としてブタ下垂体ポリ(A )+mRNAを用い、5′RACE法(Frohman,M.A., 1993,Methods Enzymol.218:340-358(引用により本明細書に含まれるものとす る)を使用して、特定した。 実施例10 ヒトGHSR ブタGHSRのヒト下垂体の相同体を、製造業者の指示に従い、ベクターラム ダZAPII(Stratagene)中に構築された市販のcDNAライブラリーをスクリ ーニングすることによって得た。始めに約1.86×106ファージを蒔き、ハ イブリダイゼーションプローブとしてブタクローン7−3(上記)のランダム− プライマー標識部分を用いて、スクリーニングした。21個の陽性クローンをプ ラーク精製した。製造業者(Stratagene)によって記載されたように、ヘルパー ファージによる共感染によって、ファージミドpBluescript II SK-に、バクテリ オファージから、上記クローンからの挿入物を切出した。ブタクローンについて 上記したように、ヒトクローンをキャラクタライズした。 実施例11 ラット成長ホルモン分泌促進物質レセプター(GHSR)Ia型をコードするD NA ラットGHSR1a型を単離するのに利用する戦略は、減少ストリンジェンシ ー下の交差ハイブリダイゼーションを行うことであった。ラムダgt11中の1 回増幅ラット下垂体cDNAライブラリー(RL1051b;Clontech,Palo A lto,CA)の約106個のファージプラークを、E.coli Y1090r-株上に播い た。プラークをmaximum-strength Nytran(Schleicher & Schuell,keene,NH)に 移し、変性させ、中和し、ブタGHSRクローン7−3の全コーディング領域と 全非翻訳領域を含有する1.6kbのEcoRI/NotIフラグメントでスク リーンした。前ハイブリダイゼーション溶液(50%ホルムアミド,2×Denhar dts,5×SSPE,0.1%SDS,100μg/mLサケ精子DNA)中3 0℃で3時間、膜をインキュベートし、次にハイブリダイゼーション溶液(50 %ホルムアミド,2×Denhardts,5×SSPE,0.1%SDS,10%硫酸 デキストラン,100μg/mLサケ精子DNA)中で一晩、1×106cpm /mLの[32P]−標識プローブと共にインキュベーションを行った。プローブ は、ランダムプライミングキット(Gibco BRL,Gaithersburg,ND)を用い[3 2P]dCTPで標識した。ハイブリダイゼーション後、ブロットを各々、2 ×SSC、0.1%SDS(24℃、次に37℃、最後に55℃)で2回洗浄し た。プラーク精製の3ラウンド後、単一の陽性クローンを単離した。GHSR含 有ファージは、約200pfu/150mm皿の一晩増殖後、1×ラムダ緩衝液 (0.1M NaCl,0.01M MgSO4・7H2O、35mM Tris− HCl,pH7.5)で、プレートプラークから溶出した。残渣を除去するため に10,000×gでの10分間の遠心後、ファージ溶液を、24℃で30分間 、1μg/mLのRNAse AとDNAse Iで処理し、氷上で2時間20% PEG(8000)/2M NaClで沈殿させ、10,000×gで20分間 遠心して回収した。ファージDNAは、68℃で1時間0.1%SDS、30m M EDTA、50μg/mLプロテイナーゼK中でインキュベーションを行い 、次にフェノール抽出(3回)とクロロホルム抽出(2回)行い、次に一晩イソ プロパノール沈殿させて単離した。GHSR DNA挿入物(〜6.4kb)を 、ラムダgt11からプラスミドベクターLitmus 28(New England Biolabs,Be verly,MA)にサブクローンした。ファージDNA2μgを65℃に10分間加 熱し、次に37℃で一晩100ユニットのBsiWI(New England Biolabs,Beverly,MA)で消化した。6.5kbフラグメントをゲル精製し、電 気溶出し、フェノール/クロロホルム抽出し、BsiWI−消化Litmus 28ベク ターに連結させた。 ABI PRISM dye termination cycle sequencing ready reaction kit (Perkin Elmer;Foster City,CA)を用い、ABI 373自動配列決定機で、 二本鎖DNAの両鎖の配列決定を行った。 配列比較と機能性発現研究のために、ラットGHSR Ia型の完全ORF( 介在配列を欠く)をコードする連続DNAフラグメントを産生させた。PCRを 用い、EcoRI(5′)とHpaI(3′)制限部位の付いた、Met−1か らVal−260までのアミノ末端フラグメントを合成し、DraI(5′)と NotI(3′)制限部位の付いた、Lys−261からThr−364までの カルボキシル末端フラグメントを産生させた。ORF構築物は、EcoRI/N otI−消化pSV7、EcoRI/HpaI−消化NH2−末端フラグメント 、及びDraI/NotI−消化C−末端フラグメントを用いて3連結によって 哺乳動物発現ベクターpSV7中に組み立てた。 ORF構築物の機能性活性は、プラスミドDNA 5μgを、 60mm皿中で培養したエクオリン発現レポーター細胞株(293−AEQ17 )にトランスフェクトすること(リポフェクタミンを用いて;GIBCO/BRL)によ って評価した。約40時間発現後、細胞中のエクオリンに2時間コエレンテラジ ンをチャージし、細胞を回収し、洗浄し、低速遠心でペレット化して発光測定管 に入れた。機能性活性は、細胞内カルシウムの化合物A依存性移動及びそれに伴 うカルシウム誘導エクオリンバイオルミネセンスの測定によって決定した。図2 6に示すように、3回ともサンプルは、化合物A誘導ルミノセンス反応を示した 。 実施例12 アッセイ リポフェクタミン(GIBCO-BRL;Hawley-Nelson,1993,Focus 15:73)を用い て、哺乳動物細胞(COS−7)に、GHSR発現プラスミドをトランスフェク トした。トランスフェクションは、リポフェクタミン8μgとGHSRプラスミ ド32μgを用い、60mm皿中で80%集密度の細胞(約4×105細胞)上 で行った。 ブタ下垂体膜及びGHSR発現プラスミドでトランスフェクトしたCOS−7 細胞から調製した粗膜への[35S]−化合 物Aの結合を行った。COS−7トランスフェクタントからの粗細胞膜は、トラ ンスフェクション後48時間で、氷上で調製した。各60mm皿を、PBS3m Lで2回、ホモジナイゼーション緩衝液(50mM Tris−HCl[pH7 .4]、5mM MgCl2、2.5mM EDTA、30μg/mLバシトラシ ン)1mLで1回洗浄した。ホモジナイゼーション緩衝液0.5mLを各皿に加 え、細胞を破壊し、次にポリトロン装置(Brinkmann,Syosset,NY;セッティン グ4で10秒間のバースト)を用いホモジナイズして細胞を除去した。次に、ホ モジネートを11,000×g、0℃で20分間遠心し、得られた粗膜ペレット (主に細胞膜と核を含む)を、0.06%BSAを添加した(0.1mL/60 mm皿)ホモジナイゼーション緩衝液中に再懸濁させ、氷上に保った。結合反応 を、以下のものを含む全量0.5mL中20℃で1時間行った:膜懸濁液0.1 mL、[35S]−化合物A(0.05〜1nM;比活性約900Ci/mmo l)10μL、競合剤10μL、及びホモジナイゼーション緩衝液380−39 0μL。結合した放射性リガンドは、0.5%ポリエチレンイミンで1時間前処 理したGF/Cフィルターを用い急速真空濾過(Brandel 48 穴細胞回収器)で分離した。フィルターへの膜懸濁液の添加後、フィルターを、 氷冷50mM Tris−HCl[pH7.4]、10mM MgCl2、2.5m M EDTA、及び0.015%Triton X-100の各3mLで3回洗浄し、フィルタ ー上の結合放射活性をシンチレーション計測で定量した。特異的結合(全部の9 0%超)は、全結合と、50nM非標識化合物Aの存在下行った非特異的結合の 差と定義する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI (C12N 15/09 ZNA C12R 1:91) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),CA,JP,US (72)発明者 フエイナー,スコツト・デイー アメリカ合衆国、ニユー・ジヤージー・ 07065、ローウエイ、イースト・リンカー ン・アベニユー・126 (72)発明者 ハワード,アンドリユー・デイー アメリカ合衆国、ニユー・ジヤージー・ 07065、ローウエイ、イースト・リンカー ン・アベニユー・126 (72)発明者 ポン,シエン・エス アメリカ合衆国、ニユー・ジヤージー・ 07065、ローウエイ、イースト・リンカー ン・アベニユー・126 (72)発明者 フアン・デル・プルーフ,レオナルドス アメリカ合衆国、ニユー・ジヤージー・ 07065、ローウエイ、イースト・リンカー ン・アベニユー・126

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. 成長ホルモン分泌促進物質レセプター(GHSR)又は成長ホルモン関連 レセプター(GHSRR)をコードする核酸の存在の測定方法であって、 a)細胞膜上に天然ではGHSR又はGHSRRを発現しない細胞に、該レセプ ターをコードする可能性のある核酸を導入すること; b)該細胞に、検出用分子又は検出用分子をコードする核酸を導入すること、こ こで検出用分子は直接的に又は間接的にレセプター−リガンド結合事象に反応す るものとする; c)該細胞を成長ホルモン分泌促進物質と接触させること;及び d)該検出用分子を監視することによって、該核酸がレセプターをコードするか どうかを測定すること; を含むことを特徴とする該方法。 2. 成長ホルモン分泌促進物質の存在の測定方法であって、 a)成長ホルモン分泌促進物質レセプターが発現するような条件下、成長ホルモ ン分泌促進物質レセプターをコードする核酸 を、細胞内に導入すること; b)該細胞に、検出用分子又は検出用分子をコードする核酸を導入すること、こ こで検出用分子は直接的に又は間接的にGHSR−リガンド結合事象に反応する ものとする; c)該細胞を成長ホルモン分泌促進物質の可能性のある化合物と接触させること ;及び d)該検出用分子を監視することによって、該化合物が成長ホルモン分泌促進物 質であるかどうかを測定すること; を含むことを特徴とする該方法。 3. Gタンパク質細胞膜レセプターをコードする核酸の存在の測定方法であっ て、 a)細胞に、Gタンパク質細胞膜レセプターをコードする可能性のある少なくと も1種の核酸を導入すること; b)該細胞に、Gタンパク質サブユニットを導入すること; c)該細胞に、検出用分子又は検出用分子をコードする核酸を導入すること、こ こで検出用分子は直接的に又は間接的にGタンパク質レセプター−リガンド結合 事象に反応するものとする; d)該細胞をレセプターリガンドと接触させること;及び d)該検出用分子を監視することによって、該核酸がレセプターをコードするか どうかを測定すること; を含むことを特徴とする該方法。 4. 細胞が、その細胞膜上にレセプターを天然には発現しないことを特徴とす る請求項3に記載の方法。 5. レセプターが成長ホルモン分泌促進物質レセプター(GHSR)であるこ とを特徴とする請求項4に記載の方法。 6. レセプターが成長ホルモン分泌促進物質関連レセプター(GHSRR)で あることを特徴とする請求項4に記載の方法。 7. 成長ホルモン分泌促進物質レセプター(GHSR)又は成長ホルモン分泌 促進物質関連レセプター(GHSRR)をコードする核酸の存在を測定するアッ セイであって、 a)細胞膜上に天然にはGHSR又はGHSRRを発現しない細胞に、該レセプ ターをコードする可能性のある少なくとも1種の核酸を導入すること; b)該細胞に、Gタンパク質サブユニットを導入すること; c)該細胞に、検出用分子又は検出用分子をコードする核酸を導入すること、こ こで検出用分子は直接的に又は間接的にレセプター−リガンド結合事象に反応す るものとする; d)該細胞を成長ホルモン分泌促進物質と接触させること;及び e)該検出用分子を監視することによって、該核酸がレセプターをコードするか どうかを測定すること; を含むことを特徴とする該アッセイ。 8. 工程a)で、少なくとも500種の異なる核酸分子を含むプールを細胞に 導入することを特徴とする請求項7に記載の方法。 9. プールがRNA分子を含むことを特徴とする請求項8に記載の方法。 10. プールが、成長ホルモン分泌促進物質レセプターをコードする核酸を含 むことを測定するときに、プールがより少数の異なる核酸分子を含むことを除い て、工程a)〜e)を繰返すことを特徴とする請求項8に記載の方法。 11. 工程a)で、唯一つの型のオリゴヌクレオチドを細胞に導入することを 特徴とする請求項10に記載の方法。 12. Gタンパク質がG−アルファタンパク質サブユニットであることを特徴 とする請求項7に記載の方法。 13. Gタンパク質がGα11サブユニットであることを特徴 とする請求項12に記載の方法。 14. 検出用分子がエクオリンであることを特徴とする請求項7に記載の方法 。 15. 成長ホルモン分泌促進物質の存在の測定のアッセイ方法であって、 a)成長ホルモン分泌促進物質レセプターが発現するような条件下で、成長ホル モン分泌促進物質レセプターをコードする核酸を細胞に導入すること; b)該細胞に、Gタンパク質サブユニットを導入すること; c)該細胞に、検出用分子又は検出用分子をコードする核酸を導入すること、こ こで検出用分子は直接的に又は間接的にGHSR−リガンド結合事象に反応する ものとする; d)該細胞を、成長ホルモン分泌促進物質の可能性のある化合物と接触させるこ と;及び e)検出用分子を監視することによって、化合物が成長ホルモン分泌促進物質で あるかどうかを測定すること; を含むことを特徴とする該アッセイ方法。 16. Gタンパク質がG−アルファタンパク質サブユニットであることを特徴 とする請求項15に記載の方法。 17. Gタンパク質サブユニットがGα11サブユニットであることを特徴とす る請求項16に記載の方法。 18. 工程e)の結果を、公知の成長ホルモン分泌促進物質を用いて得られた 結果と比較することを特徴とする請求項15に記載の方法。 19. ヒト成長ホルモン分泌促進物質レセプターに結合するリガンドの同定の アッセイであって、Gタンパク質サブユニットα11の存在下、リガンドの可能 性のあるものを、ヒト成長ホルモン分泌促進物質レセプターと接触させ、結合が 起ったかどうかを測定することを含むことを特徴とする該アッセイ。 20. 天然ではヒト成長ホルモン分泌促進物質レセプターを発現しない宿主細 胞で、ヒト成長ホルモン分泌促進物質レセプターが発現されることを特徴とする 請求項19に記載のアッセイ。 21. 検出用分子の活性を測定することによって、結合を検出することを特徴 とする請求項20に記載のアッセイ。 22. 検出用分子がエクオリンであることを特徴とする請求項21に記載のア ッセイ。 23. 請求項15〜22のいずれかに記載のアッセイで同定 されることを特徴とするリガンド。 24. 標識リガンドを、GHSRタンパク質の可能性のあるものに曝し、結合 が起るかを測定することを含むことを特徴とする新規GHSRタンパク質の同定 方法。
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