JPH1198984A - セリン/スレオニンキナーゼをコードするdna - Google Patents
セリン/スレオニンキナーゼをコードするdnaInfo
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Abstract
NAの提供。 【解決手段】 以下の(a)又は(b)のタンパク質を
コードするDNA。 (a)配列番号1で表わされるアミノ酸配列からなるタ
ンパク質 (b)配列番号1で表わされるアミノ酸配列において1
若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加され
たアミノ酸配列からなり、かつセリン/スレオニンキナ
ーゼ活性を有するタンパク質
Description
ンキナーゼ、該キナーゼをコードするDNA、該DNA
を含む組換えベクター、該ベクターによって形質転換さ
れた形質転換体及びセリン/スレオニンキナーゼの製造
方法に関する。
の受容体を介して細胞内へ伝えられ、最終的に核内に伝
達される。核内に伝達されたシグナルは転写因子を活性
化し、その結果、一群の遺伝子の発現が誘導又は抑制さ
れ、細胞増殖、分化、さらには細胞死といった表現形が
現れる。これまでに多くの転写因子がクローニングさ
れ、機能ドメインの構造等が明らかにされている(MOLE
CULAR BIOLOGY OF THE CELL THIRD EDITION, pp401-46
9)。これらの機能ドメインの構造としては、ロイシン
ジッパー構造、ヘリックス・ループ・ヘリックス構造、
亜鉛フィンガー構造等が知られている。その中でもロイ
シンジッパー構造はJun / Fos、ATF / CREB、又はC/EBP
ファミリー等の転写因子に共通してみられるモチーフで
あり、これら転写因子は互いのロイシンジッパー構造を
介してホモ又はヘテロ二量体を形成し、特異的遺伝子の
転写を制御することが多数報告されている(Hai, T. et
al.,Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,88:3720-3724,199
1)。
転写因子以外の機能分子にも認められることが報告され
(Holzman, L.B. et al., J. Biol. Chem. 269: 30808-
30817, 1994)、ロイシンジッパー構造が転写因子同士
の結合のみならず、広くタンパク-タンパク間相互作用
ドメインとして細胞内で機能していることが示唆されて
いる。したがって、ロイシンジッパードメインと相互作
用する分子の同定は転写因子のもつ新たな機能のみなら
ず、転写因子以外の分子におけるロイシンジッパー構造
の機能を解析する上で有用であると考えられる。
レオニンキナーゼ、該キナーゼをコードするDNA、該
DNAを含む組換えベクター、該ベクターによって形質
転換された形質転換体及びセリン/スレオニンキナーゼ
の製造方法を提供することを目的とする。
基づいて鋭意研究を行った結果、ヒト胎盤及びマウス脳
から調製したcDNAライブラリーからセリン/スレオニン
キナーゼをコードするDNAを単離することに成功し、本
発明を完成するに至った。
(b)の組換えタンパク質である。 (a)配列番号1で表わされるアミノ酸配列からなるタ
ンパク質 (b)配列番号1で表わされるアミノ酸配列において1
若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加され
たアミノ酸配列からなり、かつセリン/スレオニンキナ
ーゼ活性を有するタンパク質 さらに、本発明は、以下の(a)又は(b)の組換えタ
ンパク質である。 (a)配列番号2で表わされるアミノ酸配列からなるタ
ンパク質 (b)配列番号2で表わされるアミノ酸配列において1
若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加され
たアミノ酸配列からなり、かつセリン/スレオニンキナ
ーゼ活性を有するタンパク質 さらに、本発明は、前記タンパク質をコードするDNA
である。該DNAとしては、例えば配列番号3又は4で
表わされる塩基配列を含むものが挙げられる。さらに、
本発明は、前記DNAを含む組換えベクターである。
て形質転換された形質転換体である。さらに、本発明
は、請求項8記載の形質転換体を培地に培養し、得られ
る培養物からセリン/スレオニンキナーゼを採取するこ
とを特徴とするセリン/スレオニンキナーゼの製造方法
である。以下、本発明を詳細に説明する。
「ZIP-キナーゼ」ともいう)は、ATF4と呼ばれる転写因
子のロイシンジッパードメインと結合するタンパク質分
子であり、セリン/スレオニンキナーゼ活性を有するも
のである。また、ZIP-キナーゼはロイシンジッパー構造
を有する新規の核内セリン/スレオニンキナーゼであ
り、アポトーシスを誘導する活性を有する。なお、ATF4
とは、cAMP反応要素(cAMP response element )(CRE)
に結合し、ATF/CREBファミリーに属するロイシンジッパ
ー型転写因子である。
ス脳から調製されたcDNAライブラリーから、いわゆる酵
母2-ハイブリッドシステム(酵母 two-hybrid system)
を用いたスクリーニングを行うことにより得られるもの
であり、ZIP-キナーゼをコードするものである(以下
「ZIP-キナーゼDNA」ともいう)。本発明のDNAは、以下
のようにしてクローニングすることができる。
織が挙げられる。また、これらの組織由来の樹立した細
胞株を供給源としてもよい。mRNAの調製は、通常行われ
る手法により行うことができる。例えば、上記組織又は
細胞を、グアジニン試薬を用いて処理することにより全
RNAを得、次いでオリゴdT-セルロースやセファロース2B
を担体とするポリU-セファロース等を用いたアフィニテ
ィーカラム法、あるいはバッチ法によりポリ(A+)RNA(mR
NA)を得る。さらに、ショ糖密度勾配遠心法等によりポ
リ(A+)RNAをさらに分画することもできる。
一本鎖cDNAを合成した後、この一本鎖cDNAから二本鎖cD
NAを合成し、適当なベクターDNAとの組換えプラスミド
を作製する。これを用いて大腸菌等を形質転換すること
により、cDNAのライブラリーを得る。あるいは、cDNAの
ライブラリーとして市販のもの(CLONETCH社)を用いても
よい。
的のクローンをスクリーニングするためのプラスミドを
調製する。プラスミドは、マウスATF4のロイシンジッパ
ードメイン(ATF4のアミノ酸配列の第298-349番目)を
コードするDNAを、GAL4 DNA結合ドメインをコードするD
NAに連結することによりキメラDNAを作製し、このキメ
ラDNAをバイトプラスミド(bait plasmid)pAS2-1に連結
することにより得ることができる。
リーニングする。スクリーニングには、酵母2-ハイブリ
ッドシステム (酵母 two-hybrid system)を用いること
ができる。酵母2-ハイブリッドシステムとは、タンパク
質間相互作用を酵母内で検出できる実験系であり、目的
のタンパク質(バイト)に相互作用するタンパク質のc
DNAをライブラリーよりスクリーニングすることが可
能である。陽性クローンは、ヒスチジン、トリプトファ
ン及びロイシンを含まない選択培地における増殖及びβ
-ガラクトシダーゼの活性を指標として選出することが
できる。
配列の決定はマキサム-ギルバート法、ジデオキシ法等
の公知手法により行うことができるが、通常は自動塩基
配列決定装置を用いて配列決定が行われる。配列番号2
に本発明のZIP-キナーゼDNAの塩基配列を、配列番号1
に本発明のZIP-キナーゼのアミノ酸配列を例示するが、
このアミノ酸配列からなるタンパク質がセリン/スレオ
ニンキナーゼとしての活性を有する限り、当該アミノ酸
配列において1若しくは数個のアミノ酸に欠失、置換、
付加等の変異が生じてもよい。例えば、配列番号1で表
わされるアミノ酸配列の第1番目のメチオニンが欠失し
た配列を有するものなども、本発明のタンパク質に含ま
れる。
とは、ATPの末端リン酸基をタンパク質の特定のアミノ
酸(セリン又はスレオニン)に移す活性を意味する。な
お、変異の導入は、公知の手法により(Deng,W.P. et a
l., Anal. Biochem. 200: 81,1992)、あるいは市販のキ
ット(CLONETECH社のSite-Directed Mutagenesis Kit)
を用いて行うことができる。
が確定されると、その後は化学合成によって、又は種々
の組織由来のcDNAを鋳型としたPCRによって、あるいは
該塩基配列を有するDNA断片をプローブとしてハイブリ
ダイズさせることにより、本発明のZIP-キナーゼDNAを
得ることができる。
ZIP-キナーゼDNAを連結(挿入)することにより得ること
ができる。本発明のZIP-キナーゼDNAを挿入するための
ベクターは、宿主中で複製可能なものであれば特に限定
されず、例えば、プラスミド DNA、ファージ DNA等が挙
げられる。プラスミド DNAは、大腸菌やアグロバクテリ
ウムからアルカリ抽出法(Birnboim,H.C. & Doly,J.(197
9) Nucleic acid Res 7: 1513)又はその変法等により調
製することができる。また、市販のプラスミドとして例
えばpUC118(宝酒造社製)、pUC119 (宝酒造社製)、pB
luescript SK+ (Stratagene 社製)、pGEM-T (Promega
社製)、pT7Blue(Novagen社)、pBR322(宝酒造社)等を
用いてもよい。
M13mp19 、λgt10、λgt11等が挙げられる。ベクターに
本発明のDNAを挿入するには、まず、精製されたDNAを適
当な制限酵素で切断し、適当なベクター DNAの制限酵素
部位又はマルチクローニングサイトに挿入してベクター
に連結する方法などが採用される。
るようにベクターに組み込まれることが必要である。そ
こで、本発明のベクターには、プロモーター、本発明の
DNAのほか、ターミネーター、リボソーム結合配列等を
組み込んでもよい。この場合、ターミネーターとしては
ストップコドン(TGA、TAG、TAA)が挙げられ、リボソ
ーム結合配列としてはリーダー配列が挙げられる。
を、目的遺伝子が発現し得るように宿主中に導入するこ
とにより得ることができる。ここで、宿主としては、本
発明のDNAを発現できるものであれば特に限定されるも
のではない。例えば、大腸菌(Escherichia coli)、バ
チルス・ズブチリス(Bacillus subtilis)等のエッシェ
リヒア属、バチルス属に属する細菌、サッカロミセス・
セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)、サッカロミセ
ス・ポンベ(Saccharomyces pombe)等の酵母、COS細胞、
CHO細胞等の動物細胞、あるいは昆虫細胞(Sf9)等が挙げ
られる。
明の組換えベクターが該細菌中で自律複製可能であると
同時に、プロモーター、リボゾーム結合配列、本発明の
DNA、転写終結配列により構成されていることが好まし
い。また、プロモーターを制御する遺伝子が含まれてい
てもよい。発現ベクターとしては、例えばpET、pGEX(Ph
armacia社製)等が用いられる。
で発現できるものであればいずれを用いてもよい。例え
ばtrpプロモーター、lacプロモーター、PLプロモータ
ー、PRプロモーターなどの、大腸菌やファージに由来す
るプロモーターが用いられる。T7、T3などのように、人
為的に設計改変されたプロモーターを用いてもよい。
は、細菌にDNAを導入する方法であれば特に限定されな
い。例えばカルシウムイオンを用いる方法(Proc.Natl.A
cad.Sci.,USA,69,2110-2114(1972))、エレクトロポレー
ション法等が挙げられる。酵母を宿主として用いる場合
は、発現ベクターとして例えばYEp13、YEp24、YCp50等
が用いられる。この場合のプロモーターとしては、酵母
中で発現できるものであれば特に限定されず、例えばga
l1プロモーター、gal10プロモーター、ヒートショック
タンパク質プロモーター、MFα1プロモーター、SV40プ
ロモーター等が挙げられる。
は、酵母にDNAを導入する方法であれば特に限定され
ず、例えばエレクトロポレーション法(Methods.Enzymo
l.,194,182-187(1990))、スフェロプラスト法(Proc. Na
tl.Acad.Sci.,USA,84,1929-1933(1978)、酢酸リチウム
法(J. Bacteriol., 153,163-168(1983))等が挙げられ
る。
ベクターとして例えばpcDNAI/Amp、pcDNAI(いずれもInv
itrogen社)等が用いられる。この場合、プロモーターと
してヒトサイトメガロウイルスの初期遺伝子プロモータ
ー等を用いてもよい。動物細胞への組換えベクターの導
入方法としては、例えばエレクトロポレーション法、リ
ン酸カルシウム法、リポフェクション法等が挙げられ
る。
からのZIP-キナーゼDNAを含むベクター及びマウス脳か
らのZIP-キナーゼDNAを含むベクター)は、それぞれ大
腸菌DH5に導入され(それぞれE.coli(hZIP-kinase)DH
5、E.coli(mZIP-kinase)DH5)、工業技術院生命工学工
業技術研究所(茨城県つくば市東1丁目1番3号)に、平
成9年9月25日に、E.coli(hZIP-kinase)DH5についてはFE
RM P-16446、E.coli (mZIP-kinase)DH5についてはFERM
P-16447として寄託されている。
し、その培養物から採取することにより得ることができ
る。本発明の形質転換体を培地に培養する方法は、宿主
の培養に用いられる通常の方法に従って行われる。
られた形質転換体を培養する培地としては、微生物が資
化し得る炭素源、窒素源、無機塩類等を含有し、形質転
換体の培養効率的に行える培地であれば、天然培地、合
成培地のいずれを用いてもよい。炭素源としては、グル
コース、フラクトース、スクロース、デンプン、デキス
トロース等の炭水化物、酢酸、プロピオン酸等の有機
酸、エタノール、プロパノール等のアルコール類が用い
られる。
ニウム、硫酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、リン酸
アンモニウム等の無機酸若しくは有機酸のアンモニウム
塩又はその他の含窒素化合物のほか、ペプトン、肉エキ
ス、コーンスティープリカー、酵母エキス等が用いられ
る。
ン酸第二カリウム、リン酸マグネシウム、硫酸マグネシ
ウム、塩化ナトリウム、硫酸第一鉄、硫酸マンガン、硫
酸銅、炭酸カルシウム、塩化カルシウム、リン酸第二ナ
トリウム等が用いられる。
などの好気的条件下、37℃で12〜18時間行う。培養期間
中、pHは7.0〜7.5に保持する。pHの調整は、無機又
は有機の酸、アルカリ溶液、炭酸ガス等を用いて行う。
培養中は必要に応じてアンピシリンやテトラサイクリン
等の抗生物質を培地に添加してもよい。
を用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養する
場合は、必要に応じてインデューサーを培地に添加して
もよい。例えば、Lacプロモーターを用いた発現ベクタ
ーで形質転換した微生物を培養するときにはイソプロピ
ル-β-D-チオガラクトピラノシド(IPTG)等を、trpプロ
モーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を
培養するときにはインドールアクリル酸(IAA)等を培地
に添加してもよい。
を培養する培地としては、一般に使用されているRPMI16
40培地、DMEM培地又はこれらの培地に牛胎児血清等を添
加した培地等が用いられる。培養は、通常、5%CO2存
在下、37℃で1〜3日行う。培養中は必要に応じてカナ
マイシン、ペニシリン等の抗生物質を培地に添加しても
よい。
は細胞内に生産される場合には菌体又は細胞を破砕等に
よりZIP-キナーゼを抽出する。また、本発明のZIP-キナ
ーゼが菌体外又は細胞外に生産される場合には培養液を
そのまま使用するか、遠心分離等により菌体又は細胞を
除去した後、タンパク質の単離精製に用いられる一般的
な生化学的方法、例えば硫酸アンモニウム沈殿、ゲルク
ロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、ア
フィニティークロマトグラフィー等を単独で又は適宜組
み合わせて用いることにより、培養物中から本発明のZI
P-キナーゼを単離精製することができる。
説明する。ただし、本発明はこれら実施例にその技術的
範囲が限定されるものではない。 〔実施例1〕ZIP-キナーゼDNAのクローニング (1)cDNAライブラリーの作製 本発明では、cDNAとして市販のもの(CLONETECH社)を用
いた。 (2) プラスミドの調製 マウスATFのロイシンジッパードメインをコードするDNA
をPCR法により得た。
列番号5) アンチセンスプライマー:5'-GGGGATCCCTAGGGGACCCTTTT
CTA-3'(配列番号6) PCRは、まず94℃で1分反応を行い、次に、94℃で20秒、
56℃で20秒及び72℃で30秒の反応を1サイクルとしてこ
れを25サイクル行い、最後に72℃で10分の反応を行っ
た。
クターのEcoRI/BamHIサイトへ挿入した。プラスミドを
大腸菌DH5αへ形質転換し、これよりアルカリ-SDS法に
基づいた市販のキット(Wizard miniprep:プロメガ
社)により精製を行った。このプラスミドは酵母内でGA
L4 DNA結合ドメインの融合タンパク質を発現することが
でき、バイトとして使用した。
形質転換は、CLONETCH社のMATCHMAKER Two-Hybrid Syst
em kitを用いて行った。形質転換体は、トリプトファン
(-)の培地での生育が可能となるため、これを指標に選
別した。さらにGAL4転写活性化ドメインとの融合タンパ
ク質として発現が可能なcDNAライブラリー(CLONETECH
社のマウス脳及びヒト胎盤MATCHMAKER cDNAライブラリ
ー)を形質転換した。形質転換体はトリプトファン
(-)、ロイシン(-)の培地で生育可能となる。また、バイ
トと、ライブラリー由来のタンパク質をコードするDNA
とが結合すればレポーター遺伝子のHIS3遺伝子及びLacZ
遺伝子が転写されるため、陽性クローンは、トリプトフ
ァン(-)、ロイシン(-)、ヒスチジン(-)の培地で生育可
能になり、さらにβ-ガラクトシダーゼ活性を有するた
め、X-gal存在下で青色を呈する。陽性クローンよりプ
ラスミドを精製し(CLONETCH社のMATCHMAKER Two-Hybrid
System kitを用いて行った)、大腸菌へ形質転換し、こ
れよりプラスミドを精製し、塩基配列を決定した(ABI m
odel 377)。得られた塩基配列を、GenBank、EMBL、DDBJ
データベースを利用してホモロジー検索を行った。
ミリーやAP-1ファミリーの他にロイシンジッパー構造を
有する遺伝子とホモロジーの高いもの(ホモロジー20%
以上)を新規遺伝子とした。この新規遺伝子は、マウス
脳cDNAライブラリーより7クローン、ヒト胎盤からは2ク
ローン得られた。これらクローンはすべて同一遺伝子由
来であった。
るものと考えられ、本発明者はこの新規キナーゼをコー
ドするDNAをZIP-キナーゼDNA (Zipper Interacting Pro
tein Kinase DNA)と名付けた。そして、ZIP-キナーゼDN
Aについて、全長の塩基配列を決定した。
塩基配列を配列番号3に、マウス脳から得られたZIP-キ
ナーゼDNAの塩基配列を配列番号4に示す。また、配列
番号3、4で表わされる塩基配列によりコードされるア
ミノ酸配列をそれぞれ配列番号1、2に示す。
よりコードされるアミノ酸配列(ヒトZIP-キナーゼ)とマ
ウス脳から得られたZIP-キナーゼDNAによりコードされ
るアミノ酸配列(マウスZIP-キナーゼ)との間でホモロジ
ー検索を行ったところ、それぞれのアミノ酸配列のC末
端にはロイシンジッパードメインが、N末端側にはセリ
ン/スレオニンキナーゼドメインが認められた(図1)。
また、マウス及びヒトZIP-キナーゼはそれぞれ448およ
び454アミノ酸からなっており、マウス−ヒト間の相同
性はアミノ酸レベルで84.9%であった。
は、IFN-γによるアポトーシスを正に制御するDAP-キナ
ーゼと高い相同性を示し、これらキナーゼが新たなファ
ミリーを形成していることが示唆された(図2)。
質転換体の作製 ZIP-キナーゼDNAの組換えベクターを作製するため、ZIP
-キナーゼをコードするcDNAをPCR法により合成した。PC
R反応液及びプライマーは下記のものを用いた。
GCTTAC CCATACGATG TTCCAGATTA CGCTATGTCC ACATTCAGGC
AA-3'(配列番号7) アンチセンスプライマー:5'-GGGTCGACTA GCGCACGCCG C
ACTCAGCCT GC-3'(配列番号8) PCRは、まず96℃で1分反応を行い、次に、96℃で30秒、
56℃で30秒及び72℃で1分の反応を1サイクルとしてこれ
を30サイクル行い、最後に72℃で10分の反応を行った。
得られたPCR産物をSalIで切断し、発現ベクターpEF-BOS
へ挿入した(TaKaRa社のLigationキット)。さらに、大腸
菌DH5(TOYOBO社)へ形質転換を行った。この大腸菌より
プラスミドを精製し(Promega社のWizard miniprep)、DN
Aシーケンス(ABI社model 377)で確認を行った。
で表わされるアミノ酸配列の第42番目のアミノ酸リジン
をアラニンに変異させたもの;以下、「ZIP-キナーゼK4
2A」という)をコードするDNAを、CLONETECH社のSite-D
irected Mutagenesis Kitを用いて作製した。また、配
列番号2で表わされるアミノ酸配列の第422及び429番目
のアミノ酸バリン並びに第436番目のロイシンをそれぞ
れアラニンに変異させたもの;以下、「ZIP-キナーゼL
A」という)をコードするDNAも同様に作製した。
どうかを調べた。まず、マウスZIP-キナーゼ(配列番号
2で表わされるアミノ酸配列の第309-448番目)をコー
ドするDNAを発現ベクターpEF-BOSへ挿入した。このと
き、ZIP-キナーゼのN末端側に転写因子Mycのタグを施し
て、これがエピトープとなるようにしたMyc-ZIP-キナー
ゼ複合体をコードするDNAを設計し、ベクターを構築し
た(pEF-BOS-Myc-ZIP-キナーゼ)。また、ヒトATF4のN
末端にFLAGエピトープが付加されたヒトATF4(全長)-
FLAG複合体をコードするDNAを含む発現ベクターも作成
した(pEF-BOS-FLAG-ATF4)。
ン法を用いて一過性に導入し、発現させた(図3 レーン
1、4、7、10;FLAG-ATF4、レーン2、5、8、11;Myc-ZIP
-キナーゼ、レーン3、6、9、12;FLAG-ATF4とMyc-ZIP-
キナーゼ)。導入後36時間で細胞を回収し、0.5 % Nonid
et P-40溶解バッファーで可溶化し、細胞可溶化物(WCE
; whole cell extract)を得た。WCEをSDS-PAGEで展開
後、ニトロセルロース膜へ転写し、抗FLAGモノクローナ
ル抗体(図3 レーン1、2、3)及び抗Mycモノクローナル
抗体(レーン7、8、9)を用いてウェスタンブロット解
析を行い、Myc-ZIP-キナーゼ及びFLAG-ATF4の発現を確
認した。
免疫沈降し、沈降物を抗FLAGモノクローナル抗体でウェ
スタンブロット解析を行い、Myc-ZIP-キナーゼとFLAG-A
TF4との共免疫沈降の検出を試みた(図3、レーン4〜
6)。その結果、レーン6においてFLAG-ATF4のバンドが
検出された(図3)。さらに確信を得るため、次に同WC
Eを抗FLAGモノクローナル抗体で免疫沈降し、沈降物を
抗Mycモノクローナル抗体でウェスタンブロット解析を
行った(レーン10、11、12)。このときレーン12におい
てのみFLAG-ATF4と共免疫沈降しているMyc-ZIP-キナー
ゼのバンドが認められた。
ゼとATF4は相互に結合していることが示された。このこ
とから、ZIP-キナーゼとATF4とが相互に結合しているこ
とは、ZIP-キナーゼの活性をATF4が制御している可能性
があることが考えられる。
ドメインの決定 ZIP-キナーゼとATF4が結合する部位を酵母 two-hybrid
systemを用いて決定した。まず、マウスZIP-キナーゼの
変異体として、1)ZIP-キナーゼアミノ酸278-448番目
(ZIP-キナーゼ 278-448)、2)ZIP-キナーゼロイシン
ジッパードメイン(アミノ酸398-448番目)(ZIP-キナ
ーゼ LZ)、3)ZIP-キナーゼのロイシンジッパードメイ
ンのバリン及びロイシンをアラニンに置換した変異体
(ZIP-キナーゼ LA)、を作成した。これらをGAL4トラ
ンス活性化ドメインとのキメラタンパクになるように
し、該キメラタンパク質をコードするDNAをpACT2へ挿入
し、pAS2-1-ATF4 LZと共に酵母細胞株であるY190へ導入
した。導入株をヒスチジン+、トリプトファン-、ロイシ
ン-、及びヒスチジン-、トリプトファン-、ロイシン-の
選択培地上で培養を行った。
含む酵母、及びZIP-キナーゼ LZをコードするDNAを含む
酵母は、ヒスチジン-、トリプトファン-、ロイシン-の
培地上でコロニーを形成できることから、ZIP-キナーゼ
はC末端に存在するロイシンジッパードメインを介してA
TF4と結合することが示された(図4)。さらに、このと
きロイシンジッパー構造内のバリン、ロイシンをアラニ
ンに置換すると、もはやATF4との結合は認められなくな
る。以上のことからZIP-キナーゼとATF4とは、互いのロ
イシンジッパードメインを介して結合することが明らか
となった。
ブロット解析を行った。図5に示すように、ZIP-キナー
ゼのmRNAは約1.4 kbであり、調べた限りのほぼ全ての組
織に分布していた。ただし、脾臓においては少量の発現
を示すのみであった。
インはタンパク質同士が結合するドメインと考えられ
る。そこで、ZIP-キナーゼがホモ二量体を形成するかど
うか検討を行った。ZIP-キナーゼのロイシン・ジッパー
ドメインをコードするDNAをpAS2-1へ挿入したプラスミ
ドと、ZIP-キナーゼのロイシンジッパードメイン及び同
ドメイン内のバリン、ロイシンをアラニンに置換した変
異体をコードするDNAをpACT2に挿入したプラスミドとを
酵母に共導入し、選択培地でのコロニー形成を観察し
た。
ジッパードメインを共発現させた酵母のみ、ヒスチジン
-、トリプトファン-、ロイシン-の培地で生育可能であ
った。したがって、ZIP-キナーゼはそのロイシンジッパ
ー構造を介して互いにホモ二量体を形成することが明ら
かとなった。
導 ZIP-キナーゼのキナーゼ・ドメインと高い相同性を示す
DAP-キナーゼはHeLa細胞においてアポトーシスを誘導す
ることが示されている。そこでZIP-キナーゼがアポトー
シス活性を有するか検討した。HAでタグを施したRNA野
生型 ZIP-キナーゼ(pEF-BOS-HA-ZIP-キナーゼ)、ZIP-
キナーゼサブドメインII内に存在し、他のキナーゼにお
いても保存されているリジン(アミノ酸42番目)をアラ
ニンに置換した変異体(pEF-BOS-HA-ZIP-キナーゼ K42
A)及びロイシンジッパードメイン内のバリン、ロイシ
ンをアラニンに置換した変異体(pEF-BOS-HA-ZIP-キナ
ーゼ LA)を作成し、これらの各タンパク質をコードす
るDNAを、LacZ発現ベクター(pEF-BOS-LacZ)とともにN
IH 3T3細胞に一過性に導入した。導入してから36時間後
にX-gal染色を行った。
細胞の形態を観察した(図7)。対照であるpEF-BOS-moc
k(図7、左上)と比べて、野生型ZIP-キナーゼを導入
した細胞(図7、右上)では核の凝集を伴う典型的なア
ポトーシスの形態を示した。この時のアポトーシス形態
を示すLacZ発現細胞の割合を計測したところ44.9%であ
った(図8)。
下)ではこのような形態変化は認められず、アポトーシ
スの割合も対照と変化は認められなかった。また、ZIP-
キナーゼ-LA(図7、右下)においてはアポトーシスを
起こしている細胞が存在するものの、野生型と比べる
と、その割合は有意に減少していた。
るアポトーシスの誘導にはZIP-キナーゼのキナーゼ活性
が必須であると考えられる。さらにZIP-キナーゼ同士の
ホモ二量体を阻害するような変異においてアポトーシス
が抑制されることから、ZIP-キナーゼはホモ二量体を形
成して活性化型になることが示唆される。
どうか検討を行った。pEF-BOS-HA-ZIP-キナーゼ、pEF-B
OS-HA-ZIP-キナーゼ K42A、及びpEF-BOS-HA-ZIP-キナー
ゼ LAをそれぞれCOS-7細胞へ一過性に導入し、36時間後
に細胞を回収した後、0.5 % Nonidet P-40溶解バッファ
ーで可溶化した。可溶化物を抗HAモノクローナル抗体で
免疫沈降を行い、沈降物中のキナーゼ活性をin vitroキ
ナーゼアッセイで検出した(図9A)。
aにZIP-キナーゼのリン酸化のバンドが認められた(図
9A, HA-ZIP-キナーゼのレーン)。一方、ZIP-キナーゼ
K42Aにおいてはこれに相当するバンドは認められなか
った。またZIP-キナーゼ LAにおいては、リン酸化のバ
ンドが認められた。しかしながら、同可溶化物における
HA-ZIP-キナーゼおよびその変異体の発現を抗HAモノク
ローナル抗体を用いたウェスタンブロットで確認したと
ころ、HA-ZIP-キナーゼの発現量が他の2つの変異体と
比べると顕著に減少していた(図9B)。この結果か
ら、ZIP-キナーゼ LAで認められるキナーゼ活性は野生
型のそれと比べると非常に弱いものと考えられる。ま
た、野生型ZIP-キナーゼの発現量がCOS-7細胞において
低いことは、ZIP-キナーゼがCOS-7細胞に対して何らか
の致死的な作用(例えばアポトーシス)を及ぼした結果
と考えられる。
機能を解析する上で、大きな手がかりとなると考えられ
る。そこで本発明者は、ZIP-キナーゼの局在を共焦点レ
ーザー顕微鏡を用いて調べた。FLAGでタグをしたATF4を
コードするDNAを含む発現ベクター(pEF-BOS-FLAG-ATF
4)及びFLAGでタグを施したZIP-キナーゼ K42Aをコー
ドするDNA (pEF-BOS-FLAG-ZIP-キナーゼ K42A)を、そ
れぞれCOS-7細胞に一過性に導入た。36時間後、細胞を
固定し、抗FLAGモノクローナル抗体と反応させ、二次抗
体としてFITC標識抗マウスイムノグロブリン抗体を用い
て染色した。
ろ、FLAG-ATF4を導入した細胞では細胞質が染色されて
おらず、核が染色されていた(図10 A)。同様にしてFL
AG-ZIP-キナーゼの局在を調べたところ、ATF4の場合と
同じ染色パターンが示され、核での局在が確認された
(図10 B)。従って、ZIP-キナーゼは新規の核内セリン
/スレオニンキナーゼであると結論づけることができ
た。
ーゼ、該キナーゼをコードするDNA、該DNAを含む
組換えベクター、該ベクターによって形質転換された形
質転換体及びセリン/スレオニンキナーゼの製造方法が
提供される。ZIP-キナーゼはアポトーシスを誘導する機
能を有するため、ZIP-キナーゼ及び該キナーゼをコード
するDNAは癌に対する遺伝子治療剤及び抗癌剤等として
利用できる点で有用である。
26
ある。
ある。
である。
る(生物の形態) 。
ある。
る(生物の形態) 。
ある(生物の形態) 。
を示す図である。
真である。
(生物の形態) 。
工業技術研究所
工業技術研究所
工業技術研究所
工業技術研究所
Claims (9)
- 【請求項1】 以下の(a)又は(b)の組換えタンパ
ク質。 (a)配列番号1で表わされるアミノ酸配列からなるタ
ンパク質 (b)配列番号1で表わされるアミノ酸配列において1
若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加され
たアミノ酸配列からなり、かつセリン/スレオニンキナ
ーゼ活性を有するタンパク質 - 【請求項2】 以下の(a)又は(b)の組換えタンパ
ク質。 (a)配列番号2で表わされるアミノ酸配列からなるタ
ンパク質 (b)配列番号2で表わされるアミノ酸配列において1
若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加され
たアミノ酸配列からなり、かつセリン/スレオニンキナ
ーゼ活性を有するタンパク質 - 【請求項3】 以下の(a)又は(b)のタンパク質を
コードするDNA。 (a)配列番号1で表わされるアミノ酸配列からなるタ
ンパク質 (b)配列番号1で表わされるアミノ酸配列において1
若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加され
たアミノ酸配列からなり、かつセリン/スレオニンキナ
ーゼ活性を有するタンパク質 - 【請求項4】 以下の(a)又は(b)のタンパク質を
コードするDNA。 (a)配列番号2で表わされるアミノ酸配列からなるタ
ンパク質 (b)配列番号2で表わされるアミノ酸配列において1
若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加され
たアミノ酸配列からなり、かつセリン/スレオニンキナ
ーゼ活性を有するタンパク質 - 【請求項5】 配列番号3で表わされる塩基配列を含
む、請求項3記載のDNA。 - 【請求項6】 配列番号4で表わされる塩基配列を含
む、請求項4記載のDNA。 - 【請求項7】 請求項3〜6のいずれか1項に記載のD
NAを含む組換えベクター。 - 【請求項8】 請求項7記載の組換えベクターによって
形質転換された形質転換体。 - 【請求項9】 請求項8記載の形質転換体を培地に培養
し、得られる培養物からセリン/スレオニンキナーゼを
採取することを特徴とするセリン/スレオニンキナーゼ
の製造方法。
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