KR20060135798A - Screening assays - Google Patents

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KR20060135798A
KR20060135798A KR1020067017940A KR20067017940A KR20060135798A KR 20060135798 A KR20060135798 A KR 20060135798A KR 1020067017940 A KR1020067017940 A KR 1020067017940A KR 20067017940 A KR20067017940 A KR 20067017940A KR 20060135798 A KR20060135798 A KR 20060135798A
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만프레드 아우어
외르크 학커뮐러
마르쿠스 야리츠
니콜-클라우디아 마이스너
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노파르티스 아게
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Abstract

The present invention provides a method for modulating regulatory RNA- ligand binding, assays for identifying agents and oligonucleotides that change the thermodynamic probability of a secondary structure element of an RNA molecule.

Description

스크리닝 분석법{SCREENING ASSAYS} Screening method {SCREENING ASSAYS}

본 발명은, 예를 들어 RNA 2차 구조의 제어 조작을 위한 오프너(opener) 및 클로저(closer) 핵산의 동정, 선택 및 확인을 위해, 조절 RNA-리간드 상호작용을 조정하는 방법을 제공한다. 바람직한 실시양태에서, 본 발명의 오프너 또는 클로저는 RNA 2차 구조에 의존적인 RNA-리간드 상호작용 및 관련된 하류 프로세스 예컨대 유전자 발현을 조정하는데 사용된다.The present invention provides methods for modulating regulatory RNA-ligand interactions, for example for the identification, selection and identification of opener and closure nucleic acids for control manipulation of RNA secondary structures. In a preferred embodiment, the openers or closures of the invention are used to modulate RNA-ligand interactions and related downstream processes such as gene expression depending on the RNA secondary structure.

본 발명은, 예를 들어 RNA 생물학 분야, 특히 RNA 2차 구조 분석 및 예측 및 RNA 2차 구조에 의존적인 RNA-리간드 상호작용에 관한 것이다. 특히 본 발명은 유전자 조절, 더욱 구체적으로 유전자 발현의 전사후 조절에 수반되는 단백질과의 RNA 상호작용, 특히 mRNA 안정성의 제어, 예를 들어 단백질 HuR (ELAVL1)을 AU-풍부 요소를 함유하는 mRNA에 결합시키는 것에 의한 mRNA 안정화에 관한 것이다. 추가로 본 발명은 예를 들어 약물 발견 분야, 더욱 구체적으로 제약 표적물의 동정 및 확인, 고처리량 스크리닝용 분석법의 개발 및 화합물의 프로파일링(profiling)에 관한 것이다. 추가로 본 발명은 예를 들어 질환에 관련된 RNA-리간드 상호작용, 특히 RNA 2차 구조 특색에 의존적인 RNA-리간드 상호작용의 조작, 예를 들어 질환에 관련된 유전자의 메신저(messenger) RNA 안정성을 제어하는 RNA-리간드 상호작용, 예를 들어 단백질 HuR과 AU-풍부 요소 mRNA 예컨대 초기 응답 유전자 mRNA, 예를 들어 TNFα 또는 IL-2의 mRNA 간의 상호작용의 조작에 관한 것이다. 본 발명에는 유전자 발현의 조작을 위한 핵산 도구의 개발이 포함되고, 이는 다르지만 상보적인 접근법 예컨대 안티센스 기술 또는 RNAi와 관련된다.The present invention, for example, relates to the field of RNA biology, in particular RNA secondary structure analysis and prediction and RNA-ligand interactions dependent on RNA secondary structure. In particular, the present invention relates to RNA interactions with proteins involved in gene regulation, more particularly post-transcriptional regulation of gene expression, in particular control of mRNA stability, for example protein HuR (ELAVL1), to mRNA containing AU-rich elements. MRNA stabilization by binding. The invention further relates to, for example, the field of drug discovery, and more particularly to the identification and identification of pharmaceutical targets, the development of assays for high throughput screening and the profiling of compounds. Further the present invention controls the manipulation of RNA-ligand interactions related to diseases, in particular RNA-ligand interactions dependent on RNA secondary structural features, eg messenger RNA stability of genes related to diseases. RNA-ligand interactions, eg, manipulation of interactions between proteins HuR and AU-rich element mRNAs such as early response gene mRNAs, eg, mRNAs of TNFα or IL-2. The present invention includes the development of nucleic acid tools for the manipulation of gene expression, which relates to different but complementary approaches such as antisense techniques or RNAi.

세포 내의 RNA가 관련된 많은 조절 프로세스들은 특이적 RNA 2차 구조의 형성에 결정적으로 의존한다. 본 발명을 이해하는데 있어서, 서열 s의 RNA 분자의 2차 구조 Ψ는 하기의 조건을 만족시키는 염기쌍 (즉, 서열의 뉴클레오티드의 쌍)의 목록이다: (i) 각각의 뉴클레오티드 s i 는 최대 1 개의 염기쌍에 참여한다; (ii) Ψ의 각각의 염기쌍 (s i , s j )는 정규 염기쌍 GC, CG, AU, UA, GU 및 UG 중 하나이다; (iii) 염기쌍은 비-슈도노트(non-pseudoknot) 조건을 만족시킨다. 즉, 이들은 교차되지 않는다: i < j이고, k < l이며, i < k인 Ψ의 두 염기쌍 (s i , s j ) 및 (s k , s l )은 j < k 또는 j > l을 의미한다. Many regulatory processes involving RNA in cells depend critically on the formation of specific RNA secondary structures. In understanding the present invention, the secondary structure Ψ of the RNA molecule of sequence s is a list of base pairs (ie, pairs of nucleotides in the sequence) that satisfy the following conditions: ( i ) each nucleotide s i is a maximum of one Participates in base pairs; ( ii ) each base pair ( s i , s j ) of Ψ is one of the canonical base pairs GC, CG, AU, UA, GU and UG; ( iii ) Base pairs satisfy non-pseudoknot conditions. That is, they are not crossed: two base pairs ( s i , s j ) and ( s k , s l ) of Ψ with i < j , k < l , and i < k mean j < k or j > l do.

다른 거대분자와 마찬가지로, 동일한 서열 s의 RNA 분자는 집합 Σ(s)로 표시되는 많은 상이한 구조를 형성할 수 있다. Σ(s) 내의 각각의 2차 구조 Ψ에 대해, 스태킹된(stacked) 염기쌍, 헤어핀 루프(loop), 내부 루프, 융기(bulge) 및 다지(多枝) 루프에 대한 에너지 기여를 합산함으로써 자유 에너지 F(Ψ) (랜덤 코일 구조에 대한 자유 에너지)를 컴퓨터로 계산할 수 있다. 이러한 기여는 실험적으로 결정되었다(문헌 [Mathews D. H. et al., J. Mol. Biol. 1999, 288(5):911-40]). 구조는 구조의 열역학적 평형 앙상블 내에 고르게 분포되지 않지만, 구조의 빈도는 이의 안정성 (즉, 이의 자유 에너지)에 의존하고, 하기와 같이 컴퓨터로 계산될 수 있다.Like other macromolecules, RNA molecules of the same sequence s can form many different structures represented by the set Σ (s). For each secondary structure Ψ in Σ (s), free energy by summing up the energy contributions for the stacked base pairs, hairpin loops, inner loops, bulges, and dodge loops F (Ψ) (free energy for the random coil structure) can be calculated by computer. This contribution was determined experimentally (Mathews DH et al., J. Mol. Biol. 1999, 288 (5): 911-40). The structure is not evenly distributed within the thermodynamic equilibrium ensemble of the structure, but the frequency of the structure depends on its stability (ie its free energy) and can be calculated by computer as follows.

Figure 112006063771509-PCT00001
Figure 112006063771509-PCT00001

식 중,

Figure 112006063771509-PCT00002
는 RNA 분자 s의 분배 함수이고, T는 온도이며, R은 이상기체상수이다.In the formula,
Figure 112006063771509-PCT00002
Is the partition function of the RNA molecule s , T is the temperature, and R is the ideal gas constant.

상기한 것의 결과로, 특정 생물학적 프로세스에 필요한 2차 구조 모티프(motif) 또는 2차 구조 요소가 서열의 열역학적 평형 앙상블 내의 모든 구조에 의해서가 아니라 부분집합 A(s) ⊆ Σ (s)에 의해서만 형성될 수 있다. 특정 생물학적 목적에 필요한 2차 구조 모티프 또는 요소를 형성하는 구조는 본원에서 활성 또는 접근가능한 구조로 본 발명 전반에 걸쳐 지칭된다. 특정 2차 구조 모티프가 2차 구조에서 한번만 형성될 수 있다면, 열역학적 앙상블 내의 접근가능한 구조의 확률 p*A(s) 내의 개별적인 구조들의 확률을 합계함으로써 컴퓨터로 계산될 수 있다.As a result of the foregoing, secondary structural motifs or secondary structural elements required for a particular biological process are formed only by subset A ( s ) ⊆ Σ ( s ), not by all structures in the thermodynamic equilibrium ensemble of sequences. Can be. Structures forming the secondary structural motifs or elements required for a particular biological purpose are referred to throughout this invention as active or accessible structures herein. If a particular secondary structure motif can be formed only once in the secondary structure, the probability p * of the accessible structure in the thermodynamic ensemble can be computed by summing up the probabilities of the individual structures in A ( s ).

Figure 112006063771509-PCT00003
Figure 112006063771509-PCT00003

식 중, Z *는 구속된 분배 함수, 즉 접근가능한 구조에 구속된 구조의 앙상블의 분배 함수를 지칭한다.Wherein Z * refers to a constrained distribution function, that is, a distribution function of an ensemble of structures constrained to an accessible structure.

당해 2차 구조 모티프가 하나의 구조 내에서 여러번 형성될 수 있다면 p *의 컴퓨터계산은 더욱 복잡하다. 이러한 경우에, p *는 하나 이상의 필요한 모티프를 형성하는 구조의 확률로 재정의된다. 모티프가 위치 B i 에서 형성되는 확률과 모티프가 동일한 구조 내의 위치 B j 에서 형성되는 확률은 독립적이지 않다. 따라서, 개별적인 확률들의 합계가 조인트(joint) 발생에 대해 정정되어야 한다. 모티프가 형성될 수 있는 서열 s 내의 M 부위 B i (i = 1 ... M)에 대해, p *는 배제-포함 원리(exclusion-inclusion principle)를 사용하여 계산할 수 있다(예를 들어, 문헌 [Meisner N. C. et al., Chembiochem 2004, 5(10):1432-47]; [Hackermueller J. et al., Gene, 2005, 출판중] 참조). Computation of p * is more complicated if the secondary structure motif can be formed multiple times in one structure. In this case, p * is redefined with the probability of a structure forming one or more necessary motifs. The probability that the motif is formed at position B i and the probability that the motif is formed at position B j in the same structure are not independent. Therefore, the sum of the individual probabilities must be corrected for joint occurrence. For M site B i ( i = 1 ... M ) in sequence s where a motif can be formed, p * can be calculated using the exclusion-inclusion principle (eg, literature Meisner NC et al., Chembiochem 2004, 5 (10): 1432-47; see Hackermueller J. et al., Gene, 2005, published).

Figure 112006063771509-PCT00004
Figure 112006063771509-PCT00004

식 중, p(a)는 부위의 부분집합 a ⊆ {B 1 , B 2 , ..., B M }에서 모티프를 형성하는 구조의 확률이고, 분배 함수의 분율 p(a) =Z(a)/Z로서 다시 계산될 수 있다. Z(a =

Figure 112006063771509-PCT00005
)은 앙상블 상에 구속이 없음 (따라서 p(
Figure 112006063771509-PCT00006
) = 1)을 의미하고, a = {B 1 , B 2 , ..., B M }은 모티프가 모든 가능한 부위에서 형성되는 것을 의미한다. RNA 분자 M의 열역학은 짧은 올리고뉴클레오티드 O와 혼성화할 때 급격하게 변할 수 있다. 따라서, 올리고뉴클레오티드의 혼성화는 특정 2차 구조 모티프를 형성하는 RNA 분 자의 성향을 변하게 할 수 있다. 더욱 정확하게는, 하나 이상의 당해 구조 모티프를 형성하는 열역학적 앙상블 내의 구조의 확률은 RNA 분자 단독의 구조 앙상블과 비교했을 때 RNA-올리고뉴클레오티드 혼성물의 구조 앙상블에서 상이할 수 있다. 하나 이상의 당해 모티프를 형성하는 2차 구조의 전체적인 확률 p *는 RNA 분자의 접근가능한 구조의 확률 p * M , RNA-올리고 혼성물의 접근가능한 구조의 확률 p * MO , 및 혼성화된 RNA와 혼성화되지 않은 RNA 간의 평형, 즉 올리고뉴클레오티드 [O] 및 RNA [M]의 평형 농도 및 혼성화 평형 상수 K MO 로 표시되는 RNA와 올리고뉴클레오티드 간의 혼성화 에너지에 의존적이다. (i) 올리고뉴클레오티드가 RNA에 거의 상보적이고; (ii) 올리고뉴클레오티드와 RNA가 현저하게 자가 상보적이지 않고; (iii) 올리고뉴클레오티드가 과량으로 존재한다는 가정 하에, p* MO에 의해 p*의 근사값을 구할 수 있다(문헌 [Hackermueller J. et al., Gene, 2005, 출판중]).Where p ( a ) is the probability of the structure forming the motif at the subset a ⊆ { B 1 , B 2 , ..., B M }, and the fraction of the distribution function p ( a ) = Z ( a Can be recalculated as / Z. Z ( a =
Figure 112006063771509-PCT00005
) Has no constraint on the ensemble (so p (
Figure 112006063771509-PCT00006
) = 1), and a = { B 1 , B 2 , ..., B M } means that the motif is formed at all possible sites. The thermodynamics of RNA molecule M can change drastically when hybridizing with short oligonucleotide O. Thus, hybridization of oligonucleotides can alter the propensity of RNA molecules to form specific secondary structure motifs. More precisely, the probability of a structure in a thermodynamic ensemble that forms one or more of these structural motifs may be different in the structural ensemble of RNA-oligonucleotide hybrids as compared to the structural ensemble of RNA molecules alone. The overall probability p * of the secondary structure forming one or more of these motifs is the probability p * M of the accessible structure of the RNA molecule, the probability p * MO of the accessible structure of the RNA-oligo hybrid, and not hybridized with the hybridized RNA. Equilibrium between RNAs, ie the equilibrium concentrations of oligonucleotides [ O ] and RNA [ M ] and the hybridization energy between RNA and oligonucleotides represented by the hybridization equilibrium constant K MO . ( i ) the oligonucleotide is almost complementary to RNA; ( ii ) oligonucleotides and RNA are not significantly self-complementary; ( iii ) On the assumption that oligonucleotides are present in excess, an approximation of p * can be obtained by p * MO (Hackermueller J. et al., Gene, 2005, published).

특이적 RNA-단백질 상호작용은 수많은 세포 메카니즘의 조절에서 결정적으로 중요하다. 프리(pre) mRNA 프로세싱, 핵 (m)RNA 수출, RNA 안정성 및 분해, 유전자 발현의 기타 조절 수준, 대사 프로세스 및 바이러스성 생활주기 조절은 단백질 인자에 의한 RNA 분자의 특이적 인식에 결정적으로 의존한다. 많은 이러한 프로세스에 대해서, RNA 2차 구조 모티프가 (동의성) 서열 모티프의 인식을 증대시키거나 가능하게 하거나, 또는 서열 구속이 없는 "순수한" RNA 2차 구조 모티프가 조절 단백질에 의해 인식되는 것으로 나타났다. 특정 RNA 2차 구조 모티프를 필요로 하는 RNA 단백질 상호작용의 겉보기 친화력은 RNA 서열의 열역학적 평형 앙상블 내의 접근가능한 (즉 모티프를 형성하는) 2차 구조의 확률에 직접적으로 의존하는 것으로 최근 나타났다:Specific RNA-protein interactions are critically important in the regulation of numerous cellular mechanisms. Pre mRNA processing, nuclear (m) RNA export, RNA stability and degradation, other levels of regulation of gene expression, metabolic processes and viral life cycle regulation are critically dependent on the specific recognition of RNA molecules by protein factors . For many of these processes, RNA secondary structure motifs have been shown to enhance or enable recognition of (synonymous) sequence motifs, or "pure" RNA secondary structure motifs without sequence constraints have been recognized by regulatory proteins. . The apparent affinity of RNA protein interactions requiring specific RNA secondary structure motifs has recently been shown to directly depend on the probability of an accessible secondary structure (ie, forming a motif) within the thermodynamic equilibrium ensemble of RNA sequences:

Figure 112006063771509-PCT00007
Figure 112006063771509-PCT00007

식 중,

Figure 112006063771509-PCT00008
는 겉보기 해리상수이고, K d = [R * ][P]/[RP]는 단백질과 접근가능한 RNA 분자 간의 친화력을 기술하는 미시적 해리 상수이다. [R], [R * ], [P], [RP]는 RNA, 접근가능한 RNA, 단백질 및 RNA 단백질 복합체의 각각의 평형 농도를 나타낸다.In the formula,
Figure 112006063771509-PCT00008
Is the apparent dissociation constant and K d = [ R * ] [ P ] / [ RP ] is the micro dissociation constant describing the affinity between the protein and the accessible RNA molecule. [ R ], [ R * ], [ P ], [ RP ] represent respective equilibrium concentrations of RNA, accessible RNA, protein and RNA protein complex.

RNA 2차 구조에 대한 의존성이 단백질 HuR과 AU-풍부 요소 mRNA 간의 상호작용에 대해 최근 나타났다. AU-풍부 요소 (ARE)는 초기 응답 유전자 mRNA의 3' 비번역 영역 (UTR: untranslated region) 내에 주로 존재하는 시스(cis) 작용 요소이다. 이러한 느슨하게 정의된 요소는 AUUUA 및 UUAUUUA(U/A)(U/A) 모티프 및 U-풍부 영역의 조합을 본질적으로 특징으로 한다. 이들의 존재는 시스 작용으로의(in cis) 급속한 분해를 위해 메신져 RNA를 표적으로 하고, 이들의 기능은 트랜스-작용 인자와의 특이적 상호작용에 의존적이다. 지금까지 동정된 21 개 이상의 ARE-결합 단백질 중에서, 양성 조절 효과는 편재(遍在)적으로 발현되는 HuR (ELAVL1, 참조 서열 접속번호: NP_001410) 및 이의 뉴런 상동체 HuB, HuC, HuD에만 있는 것으로 생각되었다. HuR과 ARE 함유 mRNA 간의 상호작용은 결합된 mRNA의 안정화에 이르 고, 암, 염증성, 바이러스성, 알러지성, 혈관 및 감염성 질환에서의 다수의 질환 관련 단백질 및 제약 표적물이 포함되는 약 3000 개의 유전자의 발현을 결정할 수 있다 (예를 들어 문헌 [Bakheet T. et al., Nucleic Acid Res. 2003, 60(3):499-511] 참조). 현재 공지된 HuR에 의해 제어되는 유전자의 목록은 문헌 [Meisner N. C. et al., Chembiochem 2004, 5(10):1432-47]에서 제공되고, BMP6 (골 형태형성 단백질 6), CCL11 (케모카인 (C-C 모티프) 리간드 11), 에오탁신(eotaxin), CSF2 (콜로니 자극 인자 2), GMCSF (과립구 단핵구 콜로니 자극 인자), FSHB (난포 자극 호르몬 베타), IL1b (인터류킨 1 베타), IL2 (인터류킨 2), IL3 (인터류킨 3), IL4 (인터류킨 4), IL6 (인터류킨 6), IL8 (인터류킨 8), MYOD1 (근원성(筋原性) 인자 3), MYOG (마이오제닌(myogenin)), NF1 (뉴로피브로민(neurofibromin) 1), PITX2 (페어드- 라이크(paired-like) 호메오도메인(homeodomain) 전사 인자 2), TNFα (종양 괴사 인자 알파), VEGF (혈관 내피 성장 인자), CCNA2 (사이클린(cyclin) A), CCNB1 (사이클린 B1), CCND1 (사이클린 D1), CCND2 (사이클린 D2), CD83, CDKN1A (사이클린-의존성 키나제 저해제 1A, 즉 p21 또는 Cip1), CDKN1B (사이클린-의존성 키나제 저해제 1B, 즉 p27 또는 kip1), DEK, FOS (v-fos FBJ 마우스 골육종 바이러스 종양유전자 상동체, c-fos), HLF (간 백혈병 인자), JUN (v-jun 육종 바이러스 17 종양유전자 상동체 (조류), c-jun), MYC (v-myc 조류백혈증 바이러스 종양유전자 상동체, c-myc), MYCN (v-myc 조류백혈증 바이러스 관련 종양유전자, 신경모세포종에서 유래됨, n-myc), TP53 (종양 단백질 p53), HDAC2 (히스톤 디아세틸라제(deacetylase) 2), MMP9 (매트릭스 메탈로프로테이나제(metalloproteinase) 9), NDUFB6 (NADH 탈수소효소 (유비퀴논) 1 베타 서브컴플렉스(subcomplex)), NOS2A (산화질소 합성효소 2A), PLAU (유로키나제 플라스미노겐 활성인자), PTGS2 (프로스타글란딘-엔도퍼옥시드 합성효소 2), COX2 (시클로옥시게나제 2), SERPINB2 (세린 (또는 시스테인) 프로테이나제 저해제), PAI-2 (플라스미노겐 활성인자 저해제 2), UBE2N (유비퀴틴-접합 효소 E2N), ADRB1 (베타-1-아드레날린 수용체), ADRB2 (베타-2 아드레날린 수용체), AR (안드로겐 수용체), CALCR (칼시토닌(calcitonin) 수용체), CDH2 (카드헤린(cadherin) 2, 유형 1), N-카드헤린, GAP43 (성장 관련 단백질 43), SLC2A1 (용질 캐리어(carrier) 패밀리 2 멤버 1), GLUT1 (글루코스 전달체 1), PLAUR (유로키나제 플라스미노겐 활성인자 수용체), SLC5A1 (용질 캐리어 패밀리 5), TNFSF5 (종양 괴사 인자 (리간드) 수퍼패밀리, 멤버 5, CD154), ACTG1 (액틴(actin), 감마 1), CTNNB1 (카테닌(catenin) (카드헤린-회합 단백질), 베타 1), MARCKS (미리스토일화 알라닌-풍부 단백질 키나제 C 기질), MTA1 (전이 관련 1), PITX2 (페어드-라이크 호메오도메인 전사 인자 2), SLC7A1 (양이온성 아미노산 전달체, CAT-1)이 포함된다. 양성 조절인자 HuR이 ARE mRNA에 결합하는 것은 단일 가닥 형상 내의 이의 결합 부위 NNUUNNUUU의 존재에 의해 결정된다.Dependence on RNA secondary structure has recently emerged for the interaction between protein HuR and AU-rich urea mRNA. The AU-rich element (ARE) is a cis- acting element mainly present in the 3 'untranslated region (UTR) of the early response gene mRNA. These loosely defined elements are inherently characterized by a combination of AUUUA and UUAUUUA (U / A) (U / A) motifs and U-rich regions. Their presence targets messenger RNA for rapid degradation into cis action and their function is dependent on specific interactions with trans-acting factors. Of the 21 or more ARE-binding proteins identified thus far, the positive regulatory effect is present only in ubiquitously expressed HuR (ELAVL1, reference sequence accession no .: NP_001410) and its neuronal homologues HuB, HuC, HuD It was thought. The interaction between HuR and ARE-containing mRNAs leads to the stabilization of bound mRNAs and includes about 3000 genes, including many disease-related proteins and pharmaceutical targets in cancer, inflammatory, viral, allergic, vascular and infectious diseases. Expression can be determined (see, eg, Bakheet T. et al., Nucleic Acid Res. 2003, 60 (3): 499-511). A list of genes currently controlled by HuR is provided in Meisner NC et al., Chembiochem 2004, 5 (10): 1432-47, BMP6 (bone morphogenic protein 6), CCL11 (chemokine (CC) Motif) ligand 11), eotaxin, CSF2 (colony stimulating factor 2), GMCSF (granulocyte monocyte colony stimulating factor), FSHB (follicular stimulating hormone beta), IL1b (interleukin 1 beta), IL2 (interleukin 2), IL3 (Interleukin 3), IL4 (Interleukin 4), IL6 (Interleukin 6), IL8 (Interleukin 8), MYOD1 (Rogenic Factor 3), MYOG (myogenin), NF1 (Nuro Fibromine 1), PITX2 (paired-like homeodomain transcription factor 2), TNFα (tumor necrosis factor alpha), VEGF (vascular endothelial growth factor), CCNA2 (cyclin (cyclin) A), CCNB1 (cyclin B1), CCND1 (cyclin D1), CCND2 (cyclin D2), CD83, CDKN1A (cyclin-dependent kinase inhibitor 1A, ie p21 or Cip1), CDKN1B (Cyclin-dependent kinase inhibitor 1B, ie p27 or kip1), DEK, FOS (v-fos FBJ mouse osteosarcoma virus oncogene homolog, c-fos), HLF (liver leukemia factor), JUN (v-jun sarcoma virus 17 Oncogene homologue (bird), c-jun), MYC (v-myc avian leukemia virus oncogene homologue, c-myc), MYCN (v-myc avian leukemia virus-associated oncogene, neuroblastoma , n-myc), TP53 (tumor protein p53), HDAC2 (histone deacetylase 2), MMP9 (matrix metalloproteinase 9), NDUFB6 (NADH dehydrogenase (ubiquinone) 1 beta Subcomplex), NOS2A (nitric oxide synthase 2A), PLAU (urokinase plasminogen activator), PTGS2 (prostaglandin-endoperoxide synthase 2), COX2 (cyclooxygenase 2), SERPINB2 (serine (Or cysteine) proteinase inhibitors), PAI-2 (plasminogen activator inhibitor 2 ), UBE2N (ubiquitin-conjugation enzyme E2N), ADRB1 (beta-1-adrenergic receptor), ADRB2 (beta-2 adrenergic receptor), AR (androgen receptor), CALCR (calcitonin receptor), CDH2 (cadherin cadherin) 2, type 1), N-cadherin, GAP43 (growth-related protein 43), SLC2A1 (solute carrier family 2 member 1), GLUT1 (glucose carrier 1), PLAUR (urokinase plasminogen activator receptor ), SLC5A1 (solute carrier family 5), TNFSF5 (tumor necrosis factor (ligand) superfamily, member 5, CD154), ACTG1 (actin, gamma 1), CTNNB1 (catenin) (cadherin-associated protein) ), Beta 1), MARCKS (myristoylated alanine-rich protein kinase C substrate), MTA1 (transition related 1), PITX2 (paired-like homeodomain transcription factor 2), SLC7A1 (cationic amino acid transporter, CAT- 1) is included. Binding of the positive regulator HuR to ARE mRNA is determined by the presence of its binding site NNUUNNUUU within the single strand shape.

본 발명은 상기 언급된 양상들, 즉 짧은 올리고뉴클레오티드의 혼성화에 의해 RNA 열역학에 영향을 미치는 능력, 및 특정 2차 구조 요소의 형성에 대한 RNA 단백질 상호작용의 의존성을 조합한다. 본 발명은 특정 생물학적 프로세스에 필요한 특정 2차 구조 요소, 예를 들어 RNA-리간드 상호작용에 필요한 2차 구조 요소를 형성하는 2차 구조의 확률을 조작하는 짧은 올리고뉴클레오티드를 합리적으로 설계하는 방법을 제공한다.The present invention combines the aforementioned aspects, namely the ability to influence RNA thermodynamics by hybridization of short oligonucleotides, and the dependence of RNA protein interactions on the formation of certain secondary structural elements. The present invention provides a method of rationally designing short oligonucleotides that manipulate the probability of secondary structures forming particular secondary structural elements required for a particular biological process, such as secondary structural elements required for RNA-ligand interactions. do.

RNA 2차 구조는 RNA-리간드 상호작용에 의존적인 많은 세포 프로세스 예컨대 번역, mRNA 프로세싱, 대사 경로 또는 기타 제어 메카니즘의 조절에서 중심적으로 중요하다. 본 발명은 RNA 2차 구조 및 관련된 조절 프로세스의 제어된 조작 방법을 제공한다. 컴퓨터에 의해 설계된 올리고뉴클레오티드는 이들의 표적 RNA 분자에 혼성화함으로써, 당해 분자 상호작용에 결정적인 특정 2차 구조 요소의 확률을 최대화 또는 최소화시킨다. 이러한 조정인자 (오프너 또는 클로저) 핵산은 예를 들어 조절 헤어핀이 펼쳐지도록 할 뿐만 아니라 임의의 기능성 RNA 구조 요소를 파괴 또는 조력한다. 이같은 인공적으로 유도된 형상 재구성은 표적 RNA 서열 내의 혼성화 부위에 가까운 또는 멀리 떨어진 영역에서 일어날 수 있다. 이는 조절 인자의 인식 부위를 숨기거나 제시하도록 함으로써, 관련된 조절 프로세스를 조작하는데 사용될 수 있다. 특히, HuR 의존성 mRNA 안정화의 수준에서 질환에 관련된 표적 유전자의 발현을 특이적으로 제어하기 위한 용도가 기술된다. HuR에 의해 조절되는 많은 유전자의 질환 관련성이 주어지면, 본 발명의 방법에 의해 mRNA 2차 구조를 조작함으로써 mRNA 안정성을 표적화하는 것은 치료적 개입을 위한 신규 플랫폼(platform) 전략으로 알맞을 수 있다. 따라서, 본 발명의 방법은 (i) 질환 관련 표적 mRNA에 대한 조정인자에 의해 유도된 구조 변화를 저해 또는 강화하는 화합물을 동정하기 위한 특이적 표적 관련 분석법 및 HT 스크린의 개발, (ii) 세포 생물학적 또는 생체내 분석법에서의 도구로서 유전자 발현을 증대 또는 침묵시키는 것, (iii) 약물 표적 확인 또는 (iv) 화합물 프로파일링, 및 (v) 다중 결합 부위 중에서 개체를 특이적으로 "오프닝(opening)" 또는 "클로징(closing)"시키는 것에 의한 한 특정 단백질 결합 부위의 생물학적 기능의 메카니즘 연구를 위한 수단을 제공한다.RNA secondary structure is of central importance in the regulation of many cellular processes that depend on RNA-ligand interactions such as translation, mRNA processing, metabolic pathways or other control mechanisms. The present invention provides methods for controlled manipulation of RNA secondary structure and related regulatory processes. Computer designed oligonucleotides hybridize to their target RNA molecules, thereby maximizing or minimizing the probability of certain secondary structural elements critical for the molecular interaction at hand. Such modulator (opener or closure) nucleic acids, for example, allow the regulatory hairpins to unfold, as well as destroy or assist any functional RNA structural element. Such artificially induced shape reconstruction may occur in regions near or far from the hybridization site in the target RNA sequence. This can be used to manipulate the associated regulatory process by hiding or presenting the recognition site of the regulatory factor. In particular, use is described for specifically controlling the expression of target genes involved in a disease at the level of HuR dependent mRNA stabilization. Given the disease relevance of many genes regulated by HuR, targeting mRNA stability by manipulating mRNA secondary structure by the methods of the present invention may be suitable as a novel platform strategy for therapeutic intervention. Thus, the method of the present invention (i) the development of specific target related assays and HT screens for identifying compounds that inhibit or enhance the structural changes induced by the adjustment factor for the disease related to a target mRNA, (ii) cell biology Or enhancing or silencing gene expression as a tool in an in vivo assay, ( iii ) identifying a drug target or ( iv ) profiling a compound, and ( v ) specifically "opening" an individual among multiple binding sites. Or means for studying the mechanism of biological function of a particular protein binding site by “closing”.

한 양상에서, 본 발명은 하기의 단계들을 포함하는, 조절 RNA-리간드 상호작용의 조정 방법을 제공한다.In one aspect, the present invention provides a method of modulating regulatory RNA-ligand interaction, comprising the following steps.

(a) 리간드, 예를 들어 단백질에 의한 인식에 필요한 RNA 분자의 2차 구조 요소를 정의 및 선택하는 단계,(a) defining and selecting secondary structural elements of RNA molecules required for recognition by ligands, eg proteins,

(b) 상기 RNA의 2차 구조 앙상블 내의 단계 (a)의 2차 구조 요소의 열역학적 확률을 계산하는 단계, (b) calculating the thermodynamic probability of the secondary structural element of step (a) in the secondary structural ensemble of the RNA,

(c) 적어도 부분적으로 역 상보적인 올리고뉴클레오티드에 혼성화된 상기 RNA의 2차 구조 앙상블 내의 단계 (a)의 2차 구조 요소의 열역학적 확률을 계산하는 단계, (c) calculating the thermodynamic probability of the secondary structural element of step (a) in the secondary structural ensemble of said RNA hybridized to at least partially reverse complementary oligonucleotides,

(d) 상기 2차 구조 요소의 열역학적 확률을 규정된 확률 역치 범위 너머로 변화시키는 올리고뉴클레오티드를 결정하는 단계,(d) determining oligonucleotides that change the thermodynamic probability of the secondary structural element beyond a defined range of probability thresholds,

(e) 단계 (d)에서 결정된 올리고뉴클레오티드를 제공하는 단계, 및 임의로 (e) providing the oligonucleotide determined in step (d), and optionally

(f) 단계 (a)의 상기 2차 구조 요소를 포함하는 RNA를 단계 (e)의 올리고뉴클레오티드에 혼성화시키고, 상기 2차 구조 요소의 열역학적 확률에 대한 상기 혼성화의 효과를 결정하는 단계.(f) hybridizing the RNA comprising the secondary structural element of step (a) to the oligonucleotide of step (e), and determining the effect of the hybridization on the thermodynamic probability of the secondary structural element.

본원에서 달리 정의되지 않는다면 용어들은 하기와 같이 정의된다: 본 발명 의 RNA에는 공유결합으로 변형된 RNA가 포함되는, 생물학적 기능을 갖는 임의의 RNA 분자, 예를 들어 메신저 RNA (mRNA), 리보좀 RNA (rRNA), 소형 핵 RNA (snRNA), 전달 RNA (tRNA), 마이크로 RNA (miRNA), 소형 핵인 RNA 및 스플라이시오좀 RNA로 구성되는 군으로부터의 RNA가 포함된다. 바람직하게는, RNA는 mRNA, 예컨대 AU-풍부 요소 mRNA, 예를 들어 BMP6 (골 형태형성 단백질 6), CCL11 (케모카인 (C-C 모티프) 리간드 11), 에오탁신, CSF2 (콜로니 자극 인자 2), GMCSF (과립구 단핵구 콜로니 자극 인자), FSHB (난포 자극 호르몬 베타), IL-1b (인터류킨 1 베타), IL-2 (인터류킨 2), IL-3 (인터류킨 3), IL-4 (인터류킨 4), IL-6 (인터류킨 6), IL-8 (인터류킨 8), MYOD1 (근원성 인자 3), MYOG (마이오제닌), NF1 (뉴로피브로민 1), PITX2 (페어드-라이크 호메오도메인 전사 인자 2), TNFα (종양 괴사 인자 알파), VEGF (혈관 내피 성장 인자), CCNA2 (사이클린 A), CCNB1 (사이클린B1), CCND1 (사이클린 D1), CCND2 (사이클린 D2), CD83, CDKN1A (사이클린-의존성 키나제 저해제 1A, 즉 p21 또는 Cip1), CDKN1B (사이클린-의존성 키나제 저해제 1 B, 즉 p27 또는 kip1), DEK, FOS (v-fos FBJ 마우스 골육종 바이러스 종양유전자 상동체, c-fos), HLF (간 백혈병 인자), JUN (v-jun 육종 바이러스 17 종양유전자 상동체 (조류), c-jun), MYC (v-myc 조류백혈증 바이러스 종양유전자 상동체, c-myc), MYCN (v-myc 조류백혈증 바이러스 관련 종양유전자, 신경모세포종에서 유래됨, n-myc), TP53 (종양 단백질 p53), HDAC2 (히스톤 디아세틸라제 2), MMP9 (매트릭스 메탈로프로테이나제 9), NDUFB6 (NADH 탈수소효소 (유비퀴논) 1 베타 서브컴플렉스), NOS2A (산화질소 합성효소 2A), PLAU (유로키나제 플라스미노겐 활성인 자), PTGS2(프로스타글란딘-엔도퍼옥시드 합성효소 2), COX2 (시클로옥시게나제 2), SERPINB2 (세린 (또는 시스테인) 프로테이나제 저해제), PAI-2 (플라스미노겐 활성인자 저해제 2), UBE2N (유비퀴틴-접합 효소 E2N), ADRB1 (베타-1-아드레날린 수용체), ADRB2 (베타-2 아드레날린 수용체), AR (안드로겐 수용체), CALCR (칼시토닌 수용체), CDH2 (카드헤린 2, 유형 1), N-카드헤린, GAP43 (성장 관련 단백질 43), SLC2A1 (용질 캐리어 패밀리 2 멤버 1), GLUT1 (글루코스 전달체 1), PLAUR (유로키나제 플라스미노겐 활성인자 수용체), SLC5A1 (용질 캐리어 패밀리 5), TNFSF5 (종양 괴사 인자 (리간드) 수퍼패밀리, 멤버 5, CD154), ACTG1 (액틴, 감마 1), CTNNB1 (카테닌 (카드헤린-회합 단백질), 베타 1), MARCKS (미리스토일화 알라닌-풍부 단백질 키나제 C 기질), MTA1 (전이 관련 1), PITX2 (페어드-라이크 호메오도메인 전사 인자 2) 및 SLC7A1 (양이온성 아미노산 전달체, CAT-1)으로 구성되는 군으로부터의 mRNA이고, 예를 들어 RNA는 mRNA, 예컨대 IL-2 mRNA 또는 TNF-α mRNA이다. Unless defined otherwise herein, the terms are defined as follows: Any RNA molecule with biological function, such as messenger RNA (mRNA), ribosomal RNA ( RNA from the group consisting of rRNA), small nuclear RNA (snRNA), transfer RNA (tRNA), micro RNA (miRNA), small nucleus RNA and spliciosome RNA. Preferably, the RNA is mRNA, such as AU-rich urea mRNA, for example BMP6 (bone morphogenic protein 6), CCL11 (chemokine (CC motif) ligand 11), eotaxin, CSF2 (colony stimulating factor 2), GMCSF (Granulocyte monocyte colony stimulating factor), FSHB (follicular stimulating hormone beta), IL-1b (interleukin 1 beta), IL-2 (interleukin 2), IL-3 (interleukin 3), IL-4 (interleukin 4), IL -6 (interleukin 6), IL-8 (interleukin 8), MYOD1 (round factor 3), MYOG (myogenin), NF1 (neupibromine 1), PITX2 (paired-like homeodomain transcription factor 2), TNFα (tumor necrosis factor alpha), VEGF (vascular endothelial growth factor), CCNA2 (cyclin A), CCNB1 (cyclin B1), CCND1 (cyclin D1), CCND2 (cyclin D2), CD83, CDKN1A (cyclin-dependent Kinase inhibitor 1A, ie p21 or Cip1), CDKN1B (cyclin-dependent kinase inhibitor 1 B, ie p27 or kip1), DEK, FOS (v-fos FBJ mouse osteosarcoma virus oncogene Fuselage, c-fos), HLF (liver leukemia factor), JUN (v-jun sarcoma virus 17 oncogene homologue (bird), c-jun), MYC (v-myc avian leukemia virus oncogene homolog, c -myc), MYCN (v-myc avian leukemia virus-associated oncogene, derived from neuroblastoma, n-myc), TP53 (tumor protein p53), HDAC2 (histone deacetylase 2), MMP9 (matrix metalloprotein) Inaze 9), NDUFB6 (NADH dehydrogenase (ubiquinone) 1 beta subcomplex), NOS2A (nitric oxide synthase 2A), PLAU (urokinase plasminogen activator), PTGS2 (prostaglandin-endoperoxide synthase 2 ), COX2 (cyclooxygenase 2), SERPINB2 (serine (or cysteine) proteinase inhibitor), PAI-2 (plasminogen activator inhibitor 2), UBE2N (ubiquitin-conjugation enzyme E2N), ADRB1 (beta -1-adrenergic receptor), ADRB2 (beta-2 adrenergic receptor), AR (androgen receptor), CALCR (calcitonin number Sieve), CDH2 (cadherin 2, type 1), N-cadherin, GAP43 (growth related protein 43), SLC2A1 (solute carrier family 2 member 1), GLUT1 (glucose carrier 1), PLAUR (urokinase plasminogen activity Factor receptor), SLC5A1 (solute carrier family 5), TNFSF5 (tumor necrosis factor (ligand) superfamily, member 5, CD154), ACTG1 (actin, gamma 1), CTNNB1 (catenin (cadherin-associated protein), beta 1 ), MARCKS (myristoylated alanine-rich protein kinase C substrate), MTA1 (transition related 1), PITX2 (paired-like homeodomain transcription factor 2) and SLC7A1 (cationic amino acid transporter, CAT-1) MRNA from the group of which is, for example, RNA is an mRNA such as IL-2 mRNA or TNF-α mRNA.

본 발명의 리간드에는 예를 들어 RNA, DNA, 펩티드, 단백질 또는 소형 분자, 예를 들어 단백질, 예컨대 ARE 결합 단백질, 예를 들어 ELAV 패밀리의 단백질, 예컨대 ELAVL1 (HuR), HuB, HuC, HuD, 예를 들어 ELAVL1이 포함되는, RNA 분자에 결합하는 분자가 포함된다.Ligands of the invention include, for example, RNA, DNA, peptides, proteins or small molecules such as proteins such as ARE binding proteins such as proteins of the ELAV family such as ELAVL1 (HuR), HuB, HuC, HuD, eg For example, molecules that bind to RNA molecules, including ELAVL1, are included.

본 발명의 2차 구조 요소 또는 동의어로 사용되는 2차 구조 모티프에는 쌍을 이룬 위치와 쌍을 이루지 않은 위치로 구성된 RNA 2차 구조 패턴, 예를 들어 헤어핀, 예컨대 염기 5개의 루프를 클로징하는 8개의 스태킹된 염기의 헤어핀이 포함된 다. 별법으로, 2차 구조 요소 또는 2차 구조 모티프에는 조합된 서열/RNA 2차 구조 모티프, 예컨대 2차 구조 구속을 갖는 서열 패턴, 바람직하게는 규정된 2차 구조를 갖는 서열 패턴, 예를 들어 완전히 단일 가닥 형상인 서열 패턴 NNUUNNUUU [여기서, N은 임의의 RNA 뉴클레오티드에 대한 IUPAC 코드이다]이 포함된다. 바람직하게는, 2차 구조 요소 또는 2차 구조 모티프는 특정 생물학적 기능, 예를 들어 특정 단백질이 RNA에 결합하는 것 또는 분자의 자가촉매 절단에 필요하고, 바람직하게는 2차 구조 모티프는 HuR이 mRNA에 결합하는 것에 필요하다. Secondary structural motifs, used synonymously with the secondary structural elements of the present invention, include RNA secondary structural patterns consisting of paired and unpaired positions, e.g., eight loops that close a loop of five bases, such as hairpins. Hairpins of stacked bases are included. Alternatively, the secondary structural element or secondary structural motif may comprise a combined sequence / RNA secondary structural motif, such as a sequence pattern with secondary structural constraints, preferably a sequence pattern with a defined secondary structure, eg completely Sequence pattern NNUUNNUUU, wherein N is the IUPAC code for any RNA nucleotide, is single stranded. Preferably, secondary structural elements or secondary structural motifs are required for certain biological functions, e.g., binding of specific proteins to RNA or autocatalytic cleavage of molecules, preferably secondary structural motifs are characterized by It is necessary to bind to.

생물학적 프로세스에 필요한 특정 2차 구조 요소를 형성하는 특정 서열의 열역학적 평형 앙상블 내의 RNA 2차 구조의 확률, 예컨대 완전히 단일 가닥 형상인 서열 모티프 NNUUNNUUU를 함유하는 RNA 2차 구조의 확률은 본원에서 접근가능성(accessibility)로 또한 지칭된다. 열역학적 평형 앙상블은 임의의 RNA 분자, 예컨대 mRNA, 또는 올리고뉴클레오티드에 혼성화된 RNA 분자, 예컨대 하기 정의되는 오프너 또는 클로저에 혼성화된 mRNA의 앙상블일 수 있다.The probability of an RNA secondary structure within a thermodynamic equilibrium ensemble of a particular sequence forming a particular secondary structural element required for a biological process, such as the probability of an RNA secondary structure containing the sequence motif NNUUNNUUU in a completely single strand shape, is accessible herein. accessibility). The thermodynamic equilibrium ensemble can be any RNA molecule, such as an mRNA, or an ensemble of RNA hybridized to an oligonucleotide, such as mRNA hybridized to an opener or closure as defined below.

본 발명의 올리고뉴클레오티드에는 정의된 서열의 모든 뉴클레오티드 올리고머, 바람직하게는 RNA, DNA, PNA (펩토이드(peptoid) 핵산) 또는 임의의 2'- 또는 골격 변형 예컨대 2'옥시-메틸 또는 포스포로티오에이트-치환이 있는 LNA (록킹된(locked) 핵산)이 포함된다. 본 발명의 올리고뉴클레오티드는 또한 표지된 형태, 예를 들어 3' 또는 5' 말단에서 또는 내부 위치에서 예를 들어 비오틴, 콜레스테롤, 디곡시게닌, 콜로이드, 전이 원소 착물, 탄수화물, 아미노산과 같은 통상적인 표지 물질로, 또는 형광성, 방사성, 알킬-, 펩티드 또는 기타 택(tag)으로 또는 합성 중합체, 예를 들어 폴리라이신 또는 (폴리)에틸렌글리콜로 표지된 형태로 존재할 수 있다. 올리고뉴클레오티드의 길이는 RNA의 2차 구조 및 원하는 서열 특이성에 의존하고, 바람직하게는 올리고뉴클레오티드의 길이는 뉴클레오티드 10 내지 200 개, 예컨대 10 내지 100 개, 바람직하게는 10 내지 50 개, 예컨대 뉴클레오티드 약 20 개이다.Oligonucleotides of the invention include all nucleotide oligomers of the defined sequence, preferably RNA, DNA, PNA (peptoid nucleic acid) or any 2'- or framework modifications such as 2'oxy-methyl or phosphorothio LNAs with locked-substituted (locked nucleic acids) are included. Oligonucleotides of the invention may also be used in labeled form, for example, at the 3 'or 5' end or at internal positions such as, for example, conventional labels such as biotin, cholesterol, digoxigenin, colloids, transition element complexes, carbohydrates, amino acids. It can be present as a substance, or as a fluorescent, radioactive, alkyl-, peptide or other tag or in the form labeled with a synthetic polymer such as polylysine or (poly) ethylene glycol. The length of the oligonucleotide depends on the secondary structure of the RNA and the desired sequence specificity, preferably the length of the oligonucleotide is 10 to 200 nucleotides, such as 10 to 100, preferably 10 to 50, such as about 20 nucleotides. Dog.

본 발명의 올리고뉴클레오티드는 오프너 또는 클로저로서 작용할 수 있다. 본 발명의 오프너에는 특정 2차 구조 요소의 상기 오프너와 특정 RNA의 혼성물의 접근가능성을 상기 2차 구조 요소의 상기 RNA의 접근가능성과 비교하여 규정된 역치 너머로, 예를 들어, 적어도 2 배 더 높은 값으로 규정되는 역치로 상승시키는 올리고뉴클레오티드가 포함된다. 오프너는 RNA에 부분적으로 역 상보적이고, 바람직하게는 정확하게 역 상보적이다.Oligonucleotides of the invention can act as openers or closures. The openers of the present invention have an accessibility of a hybrid of a particular RNA with the opener of a particular secondary structural element, eg, at least two times higher than a defined threshold compared to the accessibility of the RNA of the secondary structural element. Oligonucleotides are included that raise the threshold defined by value. The opener is partially complementary to the RNA, and is preferably exactly complementary to the RNA.

본 발명의 클로저에는 특정 2차 구조 요소의 상기 클로저와 특정 RNA의 혼성물의 접근가능성을 상기 2차 구조 요소의 상기 RNA의 접근가능성과 비교하여 규정된 역치 너머로, 예를 들어, 적어도 0.5 배 더 낮은 값으로 규정되는 역치로 저하시키는 올리고뉴클레오티드가 포함된다. 클로저는 RNA에 부분적으로 역 상보적이고, 바람직하게는 정확하게 역 상보적이다.The closure of the present invention includes, for example, at least 0.5-fold lower accessibility of the hybrid of a particular RNA with the closure of a particular secondary structural element over a defined threshold compared to the accessibility of the RNA of the secondary structural element. Oligonucleotides are included that lower to a threshold defined by value. The closure is partially complementary to the RNA and is preferably exactly complementary to the RNA.

본 발명은 특정 RNA 및 특정 2차 구조 요소에 대한 오프너 또는 클로저로 작용하는 올리고뉴클레오티드의 동정 및 선택 방법을 추가로 제공한다. 필요조건은 당해 특정 생물학적 프로세스, 예를 들어 리간드, 예를 들어 단백질의 결합에 필요한 2차 구조 요소의 사전 지식이다. 2차 구조 요소는 예를 들어 일반적인 지식이 거나 문헌으로부터 동정될 수 있다. RNA-리간드 상호작용을 위해, 필요한 2차 구조 요소는 통상적인 방법, 예를 들어 문헌 [Hackermueller J. et al., 2005, Gene (출판중)]에 상세하게 기술되거나, 또는 문헌 [Meisner N. C. et al. Chembiochem, 2004, 5(10):1432-47]에 기술된 바와 같은 HuR과 mRNA 간의 상호작용에 대해 예시된 방법을 사용하여, 예를 들어 친화력 데이타로부터, 동정할 수 있다.The invention further provides methods for identifying and selecting oligonucleotides that act as openers or closures for specific RNAs and specific secondary structural elements. The requirement is prior knowledge of the secondary structural elements required for the binding of the particular biological process in question, for example ligands, eg proteins. Secondary structural elements can be, for example, general knowledge or identified from the literature. For RNA-ligand interactions, the necessary secondary structural elements are described in detail in conventional methods, for example in Hackermueller J. et al., 2005, Gene (published), or in Meisner NC et. al. Chembiochem, 2004, 5 (10): 1432-47 can be identified using, for example, affinity data, using methods exemplified for the interaction between HuR and mRNA.

접근가능성 p* M은 상기 RNA 2차 구조 요소 및 상기 RNA에 대해, 예를 들어 컴퓨터화 프로토콜에서 제공되는 컴퓨터화 방법을 사용함으로써 계산된다. 컴퓨터화 방법에 따라, 접근가능성이 계산되는 온도를 설정하는 것이 가능할 수 있다. 바람직하게는, 온도는 올리고뉴클레오티드가 실험적으로 확인 또는 적용되는 주위 온도, 예를 들어 생체내 사용을 위한 37 °로 설정된다.Accessibility p * M is calculated for the RNA secondary structural element and for the RNA using, for example, the computerized methods provided in the computerized protocol. Depending on the computerized method, it may be possible to set the temperature at which accessibility is calculated. Preferably, the temperature is set to an ambient temperature at which the oligonucleotide is experimentally identified or applied, for example 37 ° for in vivo use.

RNA-올리고뉴클레오티드 혼성물의 접근가능성 p* MO가 오프너 또는 클로저 후보물에 대해 계산된다. 오프너 또는 클로저 후보물은 RNA에 적어도 부분적으로 역 상보적인 임의로 선택된 올리고뉴클레오티드일 수 있거나, 또는 상기 2차 구조 요소가 형성될 수 있는 위치 근처에서 RNA에 혼성화하는 부분적으로 역 상보적인 올리고뉴클레오티드로서 선택될 수 있다. 바람직하게는, p* MO는 상기 RNA에 정확하게 역 상보적인 규정된 길이, 예를 들어 뉴클레오티드 20 개의 모든 올리고뉴클레오티드에 대해 평가된다.Accessibility p * MO of RNA-oligonucleotide hybrids is calculated for opener or closure candidates. The opener or closure candidate may be an arbitrarily selected oligonucleotide that is at least partially complementary to the RNA, or may be selected as a partially reverse complementary oligonucleotide that hybridizes to the RNA near where the secondary structural element may be formed. Can be. Preferably, p * MO is assessed for a defined length, e.g., all oligonucleotides of 20 nucleotides, exactly complementary to the RNA.

p* M과 p* MO 간의 차이가 특정 역치 너머이면, 예를 들어 p* MO가 p* M의 2배 높으면 올리고뉴클레오티드가 오프너로서 선택된다. p* M과 p* MO 간의 차이가 특정 역치 너머이면, 예를 들어 p* MO가 p* M의 절반이면 올리고뉴클레오티드가 클로저로서 선택된다.If the difference between p * M and p * MO is beyond a certain threshold, for example, if p * MO is twice as high as p * M, the oligonucleotide is selected as an opener. If the difference between p * M and p * MO is beyond a certain threshold, for example if p * MO is half of p * M, the oligonucleotide is selected as a closure.

임의로, 이같이 동정된 오프너 또는 클로저를, 이들을 상기 RNA에 혼성화시키고, 예를 들어 ELISA (효소 결합 면역흡착 분석법), 면역침전, 필터 결합 분석법, EMSA (= 전기영동 이동성 쉬프트(shift) 분석법), UV/VIS 분광법, NMR (핵 자기 공명 분광법), 단일 분자 감도가 있는 응용에 특정하게 초점이 맞춰진 형광 분광법, 예를 들어 형광 상관 분광법 (FCS: Fluorescence Correlation Spectroscopy), 형광 강도 분포 분석법 (FIDA: Fluorescence Intensity Distribution Analysis), 또는 형광 이방성(Fluorescence Anisotropy) 또는 형광 공명 에너지 전달 (FRET: Fluorescence Resonance Energy Transfer)의 결정을 기초로 하는 응용과 같은 공지된 방법에 의해, 2차 구조 요소의 접근가능성에 대한 혼성화의 효과를 결정함으로써, 실험적으로 추가로 확인할 수 있다.Optionally, such identified openers or closures can be hybridized to the RNA, for example ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay), immunoprecipitation, filter binding assay, EMSA (= electrophoretic mobility shift assay), UV / VIS spectroscopy, NMR (nuclear magnetic resonance spectroscopy), fluorescence spectroscopy specifically focused on applications with single molecule sensitivity, such as Fluorescence Correlation Spectroscopy (FCS), Fluorescence Intensity Analysis (FIDA) Of hybridization to accessibility of secondary structural elements by known methods such as Distribution Analysis, or applications based on determination of Fluorescence Anisotropy or Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET). By determining the effect, it can be further confirmed experimentally.

바람직한 양상에서, 본 발명은 RNA가 IL-2 mRNA이고, 리간드가 ELAVL1이며, 올리고뉴클레오티드가 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 서열을 갖는 본 발명의 방법을 제공한다.In a preferred aspect, the invention provides a method of the invention wherein the RNA is IL-2 mRNA, the ligand is ELAVL1, and the oligonucleotide has a sequence selected from the group consisting of:

Figure 112006063771509-PCT00009
Figure 112006063771509-PCT00009

또다른 바람직한 양상에서, 본 발명은 RNA가 TNF-α mRNA이고, 리간드가 ELAVL1이며, 올리고뉴클레오티드가 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 서열을 갖는 본 발명의 방법을 제공한다.In another preferred aspect, the invention provides a method of the invention wherein the RNA is TNF-α mRNA, the ligand is ELAVL1, and the oligonucleotide has a sequence selected from the group consisting of:

Figure 112006063771509-PCT00010
Figure 112006063771509-PCT00010

또다른 양상에서, 본 발명은 상응하는 RNA의 2차 구조를 변경함으로써 유전자의 발현을 조작하기 위한 본 발명의 방법의 용도를 제공한다.In another aspect, the present invention provides the use of the method of the present invention to manipulate expression of a gene by altering the secondary structure of the corresponding RNA.

추가적인 양상에서, 본 발명은 본 발명의 방법에 의해 동정된, 2차 구조 요소의 열역학적 확률을 규정된 확률 역치 너머로 변화시키는 올리고뉴클레오티드를 제공한다.In a further aspect, the present invention provides oligonucleotides that change the thermodynamic probability of secondary structural elements beyond a defined probability threshold, as identified by the methods of the present invention.

또다른 양상에서, 본 발명은 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 서열을 갖는 올리고뉴클레오티드를 제공한다:In another aspect, the invention provides an oligonucleotide having a sequence selected from the group consisting of:

Figure 112006063771509-PCT00011
Figure 112006063771509-PCT00011

바람직한 양상에서, 본 발명의 방법에 의해 동정된 올리고뉴클레오티드는 임의의 화학적 변형, 예를 들어, 2'-O-메틸-포스포로티오에이트-, 콜레스테롤-, 비오틴- 및 형광성 염료로 구성되는 군으로부터 선택된 변형이 있는, RNA 또는 DNA 분자 또는 서열 1 내지 서열 14의 올리고뉴클레오티드이다.In a preferred aspect, the oligonucleotides identified by the method of the invention are from any chemical modification, for example from the group consisting of 2'-0-methyl-phosphothioate-, cholesterol-, biotin- and fluorescent dyes. RNA or DNA molecule or oligonucleotide of SEQ ID NO: 1 to 14, with the modification selected.

또다른 바람직한 양상에서, 본 발명의 방법에 의해 동정된 올리고뉴클레오티드 또는 서열 1 내지 14의 올리고뉴클레오티드는 PNA 또는 LNA 분자이다.In another preferred aspect, the oligonucleotides identified by the methods of the present invention or oligonucleotides of SEQ ID NOs: 1-14 are PNA or LNA molecules.

본 발명의 방법에 의해 동정된 올리고뉴클레오티드 또는 서열 1 내지 서열 14의 올리고뉴클레오티드는 이하 "본 발명의 올리고뉴클레오티드"로 지칭된다.Oligonucleotides identified by the methods of the invention or oligonucleotides of SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 14 are hereinafter referred to as "oligonucleotides of the present invention".

또다른 양상에서, 본 발명은 예를 들어 RNA-리간드 상호작용 예컨대 RNA 단백질 상호작용, 바람직하게는 mRNA 단백질 상호작용 및 이러한 상호작용과 관련된 조절 효과를 조정하기 위한, 예를 들어 RNA 2차 구조의 조작에서의 도구로서, 조절 RNA-리간드 상호작용을 조작하기 위한 본 발명의 방법에 의해 동정된 올리고뉴클레오티드 또는 서열 1 - 14로 구성되는 군으로부터 선택된 올리고뉴클레오티드의 용 도를 제공한다. 특히, 본 발명의 방법에 의해 동정된 올리고뉴클레오티드는, 바람직하게는 도 1에 도해(圖解)되는 HuR에 의해 제어되는 mRNA 안정성의 조작에 의한, 유전자 발현, 예를 들어 AU-풍부 요소에 의해 제어되는 유전자의 발현의 조작에 사용될 수 있다.In another aspect, the invention provides for example the use of RNA secondary structures, for example to modulate RNA secondary structures such as RNA protein interactions, preferably mRNA protein interactions, and regulatory effects associated with such interactions. As a tool in the manipulations, the use of oligonucleotides selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1-14 or oligonucleotides identified by the methods of the invention for engineering regulatory RNA-ligand interactions is provided. In particular, oligonucleotides identified by the method of the present invention are controlled by gene expression, for example by AU-rich elements, preferably by manipulation of mRNA stability controlled by HuR illustrated in FIG. 1. Can be used to manipulate the expression of a gene.

본 발명에 의해 제공되는 오프너 또는 클로저 올리고뉴클레오티드의 기능은 이의 표적 RNA와 특이적으로 혼성화하는 능력에만 의존한다. 따라서, 이들은 화학적 변형과 관련하여 융통성이 크다. 이는 오프너 또는 클로저 올리고뉴클레오티드의 물리학적 및 생화학적 성질을 조절하도록 한다. 예를 들어, 단일 가닥 RNA, DNA, PNA (펩토이드 핵산) 또는 임의의 2'- 또는 골격 변형 예컨대 2'옥시-메틸- 또는 포스포로티오에이트-치환이 있는 LNA (록킹된 핵산)가 사용될 수 있다. 또한, 오프너 또는 클로저 올리고뉴클레오티드는 3' 또는 5' 말단에서 또는 내부 위치에서 비오틴, 콜레스테롤, 디곡시게닌, 콜로이드, 전이 원소 착물, 탄수화물, 아미노산으로, 또는 형광성, 방사성, 알킬-, 펩티드 또는 기타 택으로 또는 합성 중합체, 예를 들어 폴리라이신 또는 (폴리)에틸렌글리콜로 표지될 수 있다. 오프너 또는 클로저 올리고뉴클레오티드는 시험관내, 세포성 또는 생체내 응용에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 오프너 또는 클로저 올리고뉴클레오티드는 형질감염 방법 예컨대 아쥬반트(adjuvant) 매개 전달, 예를 들어 리포좀(liposome), DEAE 덱스트란, 인산칼슘 또는 기타 아쥬반트에 의한 전달에 의해, 바이러스성 벡터, 예를 들어 레트로바이러스성 벡터에 의해, 또는 물리적 방법, 예를 들어 전기천공, 미세주입(microinjection) 또는 광학주입(optoinjection)에 의해 세포에 전해질 수 있다. 생체내 분석법을 위해, 오프너 또는 클로저는 예를 들어 경구적으로, 주사, 예를 들어 피하, 근육내 또는 정맥내 주사에 의해, 흡입에 의해, 직장으로, 국소적으로, 또는 미세발사체(microprojectile) 접근법 ("유전자 총(Gene Gun)")에 의해 전해질 수 있다. The function of the opener or closure oligonucleotide provided by the present invention depends only on its ability to specifically hybridize with its target RNA. Thus, they are flexible in terms of chemical modifications. This allows to control the physical and biochemical properties of the opener or closure oligonucleotides. For example, single stranded RNA, DNA, PNA (peptoid nucleic acid) or LNA (locked nucleic acid) with any 2'- or framework modifications such as 2'oxy-methyl- or phosphorothioate-substituted can be used. Can be. In addition, the opener or closure oligonucleotides may be biotin, cholesterol, digoxigenin, colloid, transition element complexes, carbohydrates, amino acids, or at fluorescent, radioactive, alkyl-, peptide or other tags either at the 3 'or 5' end or at internal positions. Or with synthetic polymers such as polylysine or (poly) ethylene glycol. Openers or closure oligonucleotides can be used in in vitro, cellular or in vivo applications. For example, the opener or closure oligonucleotide of the present invention may be infected by a transfection method, such as by adjuvant mediated delivery, eg, by liposomes, DEAE dextran, calcium phosphate or other adjuvants. It can be delivered to cells by sex vectors, for example retroviral vectors, or by physical methods such as electroporation, microinjection or optoinjection. For in vivo assays, the opener or closure can be administered, for example, orally, by injection, eg, subcutaneously, intramuscularly or intravenously, by inhalation, rectally, topically, or microprojectile. Can be delivered by an approach ("Gene Gun").

예를 들어, 본 발명의 오프너 또는 클로저 올리고뉴클레오티드에 의한 유전자 발현의 조작은, 예를 들어 오프너에 의해 증가된 질환 관련 유전자의 발현 대(對) 정상 발현 또는 본 발명의 클로저 또는 통상적인 방법, 예를 들어 RNAi, 안티센스 또는 기타 녹다운(knockdown) 방법에 의해 매개된 동일한 유전자의 감소된 발현에 대한 표현형 판독을 비교하는 것에 의한, 약물 표적물의 확인에 적용될 수 있다. 또다른 예에서, 본 발명의 오프너 또는 클로저 올리고뉴클레오티드에 의한 유전자 발현의 조작은, 예를 들어 오프너에 의해 증가된 당해 유전자의 발현 대 정상 발현 또는 본 발명의 클로저 또는 통상적인 방법, 예를 들어 RNAi, 안티센스 또는 기타 녹다운 방법에 의해 매개된 동일한 유전자의 감소된 발현에 대한 표현형 판독을 비교하는 것에 의한, 생체내, 세포 생물학적 또는 생화학적 분석법에서의 메카니즘 연구에 사용될 수 있다. 상기 표현형 판독은 RNA 2차 구조, RNA 3차 구조, RNA-리간드 복합체 수준, RNA-리간드 친화력, RNA 올리고머화 또는 다량체화, 리간드 올리고머화 또는 다량체화, 자가촉매성 RNA 절단, 리간드 형상, RNA 스플라이싱(splicing), 공유결합 RNA 변형, RNA 국소화, RNA 안정성, RNA 발현 수준, 단백질 발현 수준, RNA 또는 단백질 국소화, 세포 증식, 세포 분화, 세포 이동, 염증, 조직 혈관화, 종양 진행, 혈관신생, 또는 본 발명의 올리고뉴클레오티드에 의해 조 작되는 RNA 2차 구조의 임의의 기타 하류 효과에서의 변화로 구성되는 군으로부터 예를 들어 선택된다. For example, manipulation of gene expression by the opener or closure oligonucleotides of the invention may, for example, increase expression of disease related genes by the opener versus normal expression or closure or conventional methods of the invention, eg It may be applied to the identification of drug targets, for example by comparing phenotypic readings for reduced expression of the same gene mediated by RNAi, antisense or other knockdown methods. In another example, manipulation of gene expression by an opener or closure oligonucleotide of the invention can be achieved by, for example, expression of the gene increased by an opener versus normal expression or a closure or conventional method of the invention, eg RNAi. It can be used to study mechanisms in vivo, cell biological or biochemical assays by comparing phenotypic readings for reduced expression of the same gene mediated by antisense or other knockdown methods. The phenotypic readouts include RNA secondary structure, RNA tertiary structure, RNA-ligand complex level, RNA-ligand affinity, RNA oligomerization or multimerization, ligand oligomerization or multimerization, autocatalytic RNA cleavage, ligand morphology, RNA stubs Splicing, covalent RNA modification, RNA localization, RNA stability, RNA expression level, protein expression level, RNA or protein localization, cell proliferation, cell differentiation, cell migration, inflammation, tissue vascularization, tumor progression, angiogenesis Or a change in any other downstream effect of the RNA secondary structure manipulated by the oligonucleotides of the invention.

또다른 예에서, 본 발명의 오프너 또는 클로저 올리고뉴클레오티드에 의한 유전자 발현의 조작은, 예를 들어 오프너에 의해 증가된 당해 유전자의 발현 대 정상 발현 또는 본 발명의 클로저 또는 통상적인 방법, 예를 들어 RNAi, 안티센스 또는 기타 녹다운 방법에 의해 매개된 동일한 유전자의 감소된 발현에서 작용제의 효과를 비교하는 것에 의한, 작용제, 예를 들어 화학 물질의 프로파일링에 적용될 수 있다.In another example, manipulation of gene expression by an opener or closure oligonucleotide of the invention can be achieved by, for example, expression of the gene increased by an opener versus normal expression or a closure or conventional method of the invention, eg RNAi. It may be applied to the profiling of agents, for example chemicals, by comparing the effect of the agents in reduced expression of the same gene mediated by antisense or other knockdown methods.

또다른 양상에서, 본 발명은 RNA 분자의 안정성에 영향을 미치기 위한 본 발명의 방법에 의해 동정된 올리고뉴클레오티드 또는 서열 1 - 서열 14로 구성되는 군으로부터 선택된 올리고뉴클레오티드의 용도를 제공한다.In another aspect, the present invention provides the use of an oligonucleotide selected from the group consisting of an oligonucleotide or SEQ ID NO: 1-SEQ ID NO: 14 identified by the method of the present invention to affect the stability of the RNA molecule.

추가적인 양상에서, 본 발명은 하기를 제공한다.In a further aspect, the present invention provides the following.

(I) (a) 리간드에 의한 인식에 필요한 2차 구조 요소를 포함하는 RNA를 상기 2차 구조 요소의 열역학적 확률을 규정된 확률 역치 너머로 변화시키는 올리고뉴클레오티드에 후보 화합물의 존재 및 부재 하에 혼성화시키는 단계,(I) hybridizing RNA comprising a secondary structural element necessary for recognition by a ligand to an oligonucleotide that changes the thermodynamic probability of the secondary structural element beyond a defined probability threshold in the presence and absence of a candidate compound ,

(b) 상기 후보 화합물의 존재 및 부재 하에서의 상기 올리고뉴클레오티드에 대한 상기 RNA의 혼성화의 효과를 결정하는 단계, 및   (b) determining the effect of hybridization of the RNA to the oligonucleotide in the presence and absence of the candidate compound, and

(c) 혼성화 효과를 조정하는 작용제를 동정하는 단계   (c) identifying agents that modulate hybridization effects

를 포함하는, 올리고뉴클레오티드에 대한 RNA 분자의 혼성화의 효과를 조정하는 작용제를 동정하기 위한 분석법.A method for identifying an agent comprising a modulating effect of hybridization of an RNA molecule to an oligonucleotide.

(II) (a) 리간드에 의한 인식에 필요한 2차 구조 요소를 포함하는 RNA를 상기 2차 구조 요소의 열역학적 확률을 규정된 확률 역치 너머로 변화시키는 올리고뉴클레오티드에 혼성화시키는 단계,(II) (a) hybridizing RNA comprising a secondary structural element necessary for recognition by a ligand to an oligonucleotide that changes the thermodynamic probability of the secondary structural element beyond a defined probability threshold,

(b) 리간드에 의한 인식에 필요한 2차 구조 요소를 포함하는 RNA를 올리고뉴클레오티드와 유사한 효과를 가질 것으로 예상되는 후보 화합물에 혼성화시키는 단계,    (b) hybridizing RNA comprising secondary structural elements necessary for recognition by the ligand to candidate compounds that are expected to have a similar effect to oligonucleotides,

(c) 단계 (a) 및 (b)에 대한 혼성화 효과를 결정하는 단계, 및    (c) determining the hybridization effect for steps (a) and (b), and

(d) 단계 (a)의 혼성화 효과를 모방하는 작용제를 동정하는 단계    (d) identifying an agent that mimics the hybridization effect of step (a)

를 포함하는, 올리고뉴클레오티드에 대한 RNA 분자의 혼성화의 효과를 모방하는 작용제를 동정하기 위한 분석법.An assay for identifying an agent that mimics the effect of hybridization of an RNA molecule to an oligonucleotide.

후보 화합물에는 RNA 단편, DNA 단편, 올리고펩티드, 폴리펩티드, 단백질, 항체, 모방물(mimetic), 소형 분자, 예를 들어 저분자량 화합물 (LMW: low molecular weight compound), 바람직하게는 LMW가 예를 들어 포함되는, 본 발명에 따른 혼성화가 예상될 수 있는 화합물 (라이브러리)이 포함된다.Candidate compounds include RNA fragments, DNA fragments, oligopeptides, polypeptides, proteins, antibodies, mimetic, small molecules such as low molecular weight compounds (LMW), preferably LMWs. Included are compounds (libraries) in which hybridization according to the invention can be expected.

작용제는 상기 기술된 바와 같은 혼성화 효과가 입증된, 선택된 후보 화합물 중 하나이다.The agent is one of the selected candidate compounds in which the hybridization effect as described above has been demonstrated.

소형 분자 또는 기타 화학 물질과 같은 작용제를, 예를 들어, 재배열 동안 mRNA 구조 내의 특이적 형상에 결합시킴으로써, 이러한 효과를 저해하거나, 증강시키거나 또는 자극하는 것에 대해 테스트할 수 있다.Agents such as small molecules or other chemicals can be tested for inhibiting, enhancing or stimulating this effect, for example, by binding to specific shapes within the mRNA structure during rearrangement.

바람직한 양상에서, 본 발명의 분석법에서의 혼성화의 효과는 혼성화 효과에 관련된 신호를 측정함으로써 결정되고, 상기 효과는 2차 RNA 구조, 3차 RNA 구조, RNA-리간드 친화력, RNA 올리고머화 또는 다량체화, 리간드 올리고머화 또는 다량체화, 리간드의 형상 변화, RNA-리간드 인식의 하류 효과의 효율, RNA 스플라이싱, 공유결합 RNA 변형, RNA 국소화, RNA 안정성, RNA 번역 및 단백질 발현 프로필에서의 변화로 구성되는 군으로부터 선택된다.In a preferred aspect, the effect of hybridization in the assay of the invention is determined by measuring a signal related to the hybridization effect, the effect being determined by secondary RNA structure, tertiary RNA structure, RNA-ligand affinity, RNA oligomerization or multimerization, Consisting of ligand oligomerization or multimerization, changes in ligand shape, efficiency of downstream effects of RNA-ligand recognition, RNA splicing, covalent RNA modification, RNA localization, RNA stability, RNA translation, and changes in protein expression profiles Selected from the group.

이같은 분석법은 본 발명의 올리고뉴클레오티드를 당해 RNA에 후보 화합물의 존재 또는 부재 하에 혼성화시키고, 상기 혼성화의 효과와 관련된 표현형 판독을 측정하여 상기 효과를 조정 또는 모방하는 작용제를 동정함으로써 실현될 수 있다. 상기 혼성화의 효과는 상기 기술된 바와 같은 표현형 판독과 관련된 신호를 측정함으로써 예를 들어 결정된다. 예를 들어, 상기 분석법은 ARE에 의해 제어되는 유전자를 mRNA 조절 수준에서 약물이 될 수 있도록 하는데 사용될 수 있다. 세포가 본 발명의 오프너 또는 클로저와 강하게 관련된 또는 이와 유사한 mRNA 구조 변화를 유도하는 소형 RNA 또는 단백질과 같은 조정인자를 사용한다고 가정하면, 본 발명의 오프너 또는 클로저는 표적 특이적 mRNA 안정성 분석법을 설계하는데 사용될 수 있다. 본 발명의 오프너를 사용하는 예시적인 분석법 원리가 도 11 및 12에 도해된다: 오프너는 형광 강도, 수명 또는 형광 공명 에너지 전달 (FRET) 측정법과 같은 표준 형광 분광 방법에 의해 예를 들어 검출되는 구조 재배열에 이르게 한다.Such assays can be realized by hybridizing oligonucleotides of the invention in the presence or absence of candidate compounds in the RNA, and by identifying phenotypic reads associated with the effects of the hybridization to identify agents that modulate or mimic the effects. The effect of the hybridization is for example determined by measuring the signal associated with the phenotypic readout as described above. For example, the assay can be used to allow genes controlled by the ARE to become drugs at the mRNA regulatory level. Assuming that cells use modulators such as small RNAs or proteins that induce mRNA structural changes that are strongly related to or similar to the openers or closures of the present invention, the openers or closures of the present invention may be used to design target specific mRNA stability assays. Can be used. Exemplary assay principles using the opener of the present invention are illustrated in FIGS. 11 and 12: The opener is structure grown for example detected by standard fluorescence spectroscopy methods such as fluorescence intensity, lifetime or fluorescence resonance energy transfer (FRET) measurements. Leads to heat.

도 13에 개요된 바와 같이, 세포 분석법 포맷으로의 확장이 또한 가능하다. 그러나, 필요조건은 프로브 및/또는 오프너 올리고뉴클레오티드를 살아 있는 세포 내로 효율적으로 도입하는 것이다. 원형(原型) 분석법이 구축되면, ~3,000 ARE 유 전자의 표적 플랫폼 내의 가상적으로 모든 표적 mRNA가 통상적인 분석법 포맷을 사용하여 스크리닝가능하게 될 것이다.As outlined in FIG. 13, expansion to cell assay formats is also possible. However, a requirement is to efficiently introduce probes and / or opener oligonucleotides into living cells. Once prototype assays are established, virtually all target mRNAs in the target platform of the 3,000 ARE gene will be screenable using conventional assay formats.

바람직한 양상에서, 상기 분석법에서의 RNA는 mRNA이다. In a preferred aspect, the RNA in the assay is mRNA.

또다른 바람직한 양상에서, RNA, 리간드 및 올리고뉴클레오티드는 상기 정의된 바와 같다.In another preferred aspect, the RNAs, ligands and oligonucleotides are as defined above.

또다른 양상에서, 본 발명은 고처리량 스크리닝을 위한 본 발명의 분석법의 용도를 제공한다.In another aspect, the present invention provides the use of the assay of the present invention for high throughput screening.

추가적인 양상에서, 본 발명은 제약으로서 사용하기 위한 본 발명의 방법에 의해 동정된 올리고뉴클레오티드 또는 작용제 또는 서열 1 - 서열 14로 구성되는 군으로부터 선택된 올리고뉴클레오티드를 제공한다.In a further aspect, the present invention provides oligonucleotides selected from the group consisting of oligonucleotides or agents or SEQ ID NOs: 1-14 identified by the methods of the invention for use as pharmaceuticals.

또다른 양상에서, 본 발명은 본 발명의 분석법에 의해 동정된 작용제 또는 본 발명의 올리고뉴클레오티드, 및 1종 이상의 제약 부형제, 예를 들어, 충전제, 결합제, 붕해제, 유동 컨디셔너, 윤활제, 당 및 감미료, 향료, 방부제, 안정화제, 습윤화제 및/또는 유화제, 가용화제, 삼투압 조절용 염 및/또는 완충제가 예를 들어 포함되는, 적절한 캐리어 및/또는 희석제를 포함하는 제약 조성물을 제공한다.In another aspect, the invention provides an agent identified by the assay of the invention or an oligonucleotide of the invention, and one or more pharmaceutical excipients such as fillers, binders, disintegrants, flow conditioners, lubricants, sugars and sweeteners. Provided are pharmaceutical compositions comprising suitable carriers and / or diluents, including, for example, fragrances, preservatives, stabilizers, wetting agents and / or emulsifiers, solubilizers, salts for adjusting the osmotic pressure and / or buffers.

또다른 양상에서, 본 발명은 또다른 제약상 활성인 작용제를 추가로 포함하는 본 발명의 제약 조성물을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a pharmaceutical composition of the present invention further comprising another pharmaceutically active agent.

이같은 조성물은 통상적인 방법에 따라 유사하게, 예를 들어 혼합, 과립화, 코팅, 용해 또는 동결건조 공정에 의해, 제조될 수 있다. 단위 투여량 형태는, 예를 들어, 약 0.5 ㎎ 내지 약 1000 ㎎, 예컨대 1 ㎎ 내지 약 500 ㎎을 함유할 수 있 다.Such compositions can be prepared according to conventional methods, for example by mixing, granulating, coating, dissolving or lyophilizing processes. The unit dosage form may contain, for example, about 0.5 mg to about 1000 mg, such as 1 mg to about 500 mg.

제약으로 사용하기 위해, 본 발명의 작용제 또는 올리고뉴클레오티드에는 하나 이상의 작용제 또는 올리고뉴클레오티드, 예를 들어 작용제 또는 올리고뉴클레오티드의 배합물이 포함된다.For use in pharmaceuticals, agents or oligonucleotides of the invention include combinations of one or more agents or oligonucleotides, for example agents or oligonucleotides.

본 발명의 제약 조성물은 상기 올리고뉴클레오티드 또는 작용제에 의해 조작되는 RNA 2차 구조의 하류 효과와 관련된 병인을 갖는 장애의 치료에 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 하류 효과는 물질, 예를 들어 단백질, 예를 들어 AU-풍부 요소에 의해 제어되는 유전자에 의해 코딩되는 단백질, 바람직하게는 사이토카인, 케모카인, 성장 인자, 원형-종양유전자, 바이러스성 단백질, 수용체, 호르몬 또는 효소로 구성되는 군으로부터 선택되는 단백질의 생산일 수 있고, 바람직하게는 상기 물질은 BMP6 (골 형태형성 단백질 6), CCL11 (케모카인 (C-C 모티프) 리간드 11), 에오탁신, CSF2 (콜로니 자극 인자 2), GMCSF (과립구 단핵구 콜로니 자극 인자), FSHB (난포 자극 호르몬 베타), IL-1b (인터류킨 1 베타), IL2 (인터류킨 2), IL-3 (인터류킨 3), IL-4 (인터류킨 4), IL-6 (인터류킨 6), IL-8 (인터류킨 8), MYOD1 (근원성 인자 3), MYOG (마이오제닌), NF1 (뉴로피브로민 1), PITX2 (페어드-라이크 호메오도메인 전사 인자 2), TNFα (종양 괴사 인자 알파), VEGF (혈관 내피 성장 인자), CCNA2 (사이클린 A), CCNB1 (사이클린 B1), CCND1 (사이클린D1), CCND2 (사이클린 D2), CD83, CDKN1A (사이클린-의존성 키나제 저해제 1A, 즉 p21 또는 Cip1), CDKN1B (사이클린-의존성 키나제 저해제 1B, 즉 p27 또는 kip1), DEK, FOS (v-fos FBJ 마우스 골육종 바이러스 종양유전자 상동체, c-fos), HLF (간 백혈병 인자), JUN (v-jun 육종 바이러스 17 종양유전자 상동체 (조류), c-jun), MYC (v-myc 조류백혈증 바이러스 종양유전자 상동체, c-myc), MYCN (v-myc 조류백혈증 바이러스 관련 종양유전자, 신경모세포종에서 유래됨, n-myc), TP53 (종양 단백질 p53), HDAC2 (히스톤 디아세틸라제 2), MMP9 (매트릭스 메탈로프로테이나제 9), NDUFB6 (NADH 탈수소효소 (유비퀴논) 1 베타 서브컴플렉스), NOS2A (산화질소 합성효소 2A), PLAU (유로키나제 플라스미노겐 활성인자), PTGS2 (프로스타글란딘-엔도퍼옥시드 합성효소 2), COX2 (시클로옥시게나제 2), SERPINB2 (세린 (또는 시스테인) 프로테이나제 저해제), PAI-2 (플라스미노겐 활성인자 저해제 2), UBE2N (유비퀴틴-접합 효소 E2N), ADRB1 (베타-1-아드레날린 수용체), ADRB2 (베타-2 아드레날린 수용체), AR (안드로겐 수용체), CALCR (칼시토닌 수용체), CDH2 (카드헤린 2, 유형 1), N-카드헤린, GAP43 (성장 관련 단백질 43), SLC2A1 (용질 캐리어 패밀리 2 멤버 1), GLUT1 (글루코스 전달체 1), PLAUR (유로키나제 플라스미노겐 활성인자 수용체), SLC5A1 (용질 캐리어 패밀리 5), TNFSF5 (종양 괴사 인자 (리간드) 수퍼패밀리, 멤버 5, CD154), ACTG1 (액틴, 감마 1), CTNNB1 (카테닌 (카드헤린-회합 단백질), 베타 1), MARCKS (미리스토일화 알라닌-풍부 단백질 키나제 C 기질), MTA1 (전이 관련 1), PITX2 (페어드-라이크 호메오도메인 전사 인자 2) 및 SLC7A1 (양이온성 아미노산 전달체, CAT-1)으로 구성되는 군으로부터 선택된다. Pharmaceutical compositions of the invention can be used for the treatment of disorders with etiology associated with downstream effects of RNA secondary structures engineered by such oligonucleotides or agents. For example, the downstream effect may be a substance, for example a protein encoded by a gene, for example a gene controlled by an AU-rich element, preferably a cytokine, chemokine, a growth factor, a prototype-oncogene, a virus. It may be the production of a protein selected from the group consisting of sex proteins, receptors, hormones or enzymes, preferably the substance is BMP6 (bone morphogenic protein 6), CCL11 (chemokine (CC motif) ligand 11), eotaxin , CSF2 (colony stimulating factor 2), GMCSF (granulocyte monocyte colony stimulating factor), FSHB (follicular stimulating hormone beta), IL-1b (interleukin 1 beta), IL2 (interleukin 2), IL-3 (interleukin 3), IL -4 (interleukin 4), IL-6 (interleukin 6), IL-8 (interleukin 8), MYOD1 (roundness factor 3), MYOG (myogenin), NF1 (neupibromine 1), PITX2 (pair De-like homeodomain transcription factor 2), TNFα (tumor necrosis factor alpha), VEGF (blood Vascular endothelial growth factor), CCNA2 (cyclin A), CCNB1 (cyclin B1), CCND1 (cyclin D1), CCND2 (cyclin D2), CD83, CDKN1A (cyclin-dependent kinase inhibitor 1A, ie p21 or Cip1), CDKN1B (cyclin -Dependent kinase inhibitor 1B, ie p27 or kip1), DEK, FOS (v-fos FBJ mouse osteosarcoma virus oncogene homologue, c-fos), HLF (liver leukemia factor), JUN (v-jun sarcoma virus 17 oncogene Homologues (birds), c-jun), MYC (v-myc avian leukemia virus oncogene, c-myc), MYCN (v-myc avian leukemia virus-associated oncogene, derived from neuroblastoma, n -myc), TP53 (tumor protein p53), HDAC2 (histone deacetylase 2), MMP9 (matrix metalloproteinase 9), NDUFB6 (NADH dehydrogenase (ubiquinone) 1 beta subcomplex), NOS2A (nitrogen oxide) Synthase 2A), PLAU (urokinase plasminogen activator), PTGS2 (prostaglandin-endoperoxide Synthetase 2), COX2 (cyclooxygenase 2), SERPINB2 (serine (or cysteine) proteinase inhibitor), PAI-2 (plasminogen activator inhibitor 2), UBE2N (ubiquitin-conjugation enzyme E2N), ADRB1 (beta-1-adrenergic receptor), ADRB2 (beta-2 adrenergic receptor), AR (androgen receptor), CALCR (calcitonin receptor), CDH2 (cadherin 2, type 1), N-cadherin, GAP43 (growth related Protein 43), SLC2A1 (solute carrier family 2 member 1), GLUT1 (glucose carrier 1), PLAUR (urokinase plasminogen activator receptor), SLC5A1 (solute carrier family 5), TNFSF5 (tumor necrosis factor (ligand) superfamily , Member 5, CD154), ACTG1 (actin, gamma 1), CTNNB1 (catenin (cadherin-associated protein), beta 1), MARCKS (myristoylated alanine-rich protein kinase C substrate), MTA1 (transition related 1) , PITX2 (paired-like homeodomain transcription factor 2) and SLC7A1 (cationic amino acid Carrier, CAT-1).

치료에는 치료 및 예방이 포함된다.Treatment includes treatment and prevention.

이같은 치료를 위해, 적절한 투여량은, 예를 들어, 사용된 본 발명의 작용제 또는 올리고뉴클레오티드의 화학적 성질 및 약물동태학적 데이타, 개개의 숙주, 투 여 방식 및 치료될 상태의 성질 및 경중도에 따라 물론 변할 것이다. 그러나, 일반적으로, 대형 포유류, 예를 들어 인간에서의 만족스러운 결과를 위해, 권장 일일 투여량은 약 0.01 g 내지 약 1.0 g의 본 발명의 작용제 또는 올리고뉴클레오티드 범위이다; 예를 들어, 1일 4회까지의 분할 용량으로 편리하게 투여된다.For such treatment, appropriate dosages may, of course, depend, for example, on the chemical and pharmacokinetic data of the agents or oligonucleotides of the invention used, the individual host, the mode of administration and the nature and severity of the condition to be treated. Will change. In general, however, for satisfactory results in large mammals, such as humans, the recommended daily dosage ranges from about 0.01 g to about 1.0 g of the agent or oligonucleotide of the invention; For example, it is conveniently administered in divided doses up to four times a day.

본 발명의 작용제 또는 올리고뉴클레오티드는 임의의 통상적인 경로에 의해, 예를 들어 비강, 구강, 직장, 경구 투여를 포함하여 장으로; 예를 들어 정맥내, 근육내, 피하 투여를 포함하여 비경구적으로; 또는 예를 들어 외피(epicutaneous), 비강내, 기관내 투여를 포함하여 국소적으로; 코팅된 또는 코팅되지 않은 정제, 캡슐, 예를 들어 앰풀, 바이알(vial) 형태의 주사 용액 또는 현탁액의 형태로, 크림, 겔, 페이스트(paste), 흡입 분말, 포말체, 팅크제, 립스틱, 적제, 스프레이의 형태로, 또는 좌약의 형태로 예를 들어 투여될 수 있다. 본 발명의 작용제 또는 올리고뉴클레오티드는 제약상 허용가능한 염, 예를 들어 산 부가염 또는 금속 염의 형태로; 또는 유리 형태로; 임의로 용매화합물의 형태로 투여될 수 있다. 염 형태의 본 발명의 작용제 또는 올리고뉴클레오티드는 유리 형태 (임의로 용매화합물 형태)의 본 발명의 화합물과 동일한 차수의 활성을 나타낸다.Agents or oligonucleotides of the present invention may be administered by any conventional route, such as to the intestine including nasal, buccal, rectal, oral administration; Parenterally, including, for example, intravenous, intramuscular, subcutaneous administration; Or topically, including, for example, epicutaneous, intranasal, intratracheal administration; In the form of coated or uncoated tablets, capsules, for example ampoules, injection solutions or suspensions in the form of vials, creams, gels, pastes, inhaled powders, foams, tinctures, lipsticks, drops For example, in the form of a spray, or in the form of suppositories. Agents or oligonucleotides of the invention may be in the form of pharmaceutically acceptable salts, such as acid addition salts or metal salts; Or in glass form; Optionally in the form of solvates. The agents or oligonucleotides of the invention in salt form exhibit the same order of activity as the compounds of the invention in free form (optionally in solvate form).

본 발명의 작용제 또는 올리고뉴클레오티드는 본 발명에 따른 제약 치료를 위해 단독으로 또는 하나 이상의 다른 제약상 활성인 작용제와 배합되어 사용될 수 있다. 배합물에는 본 발명의 2 종 이상의 작용제 또는 올리고뉴클레오티드가 동일한 제형물 내에 존재하는 고정된 배합물; 분리된 제형물 내의 본 발명의 2 종 이상의 작용제 또는 올리고뉴클레오티드가 동일한 포장물 내에서, 예를 들어 공투여를 위한 설명과 함께, 판매되는 키트; 및 본 발명의 작용제 또는 올리고뉴클레오티드가 별도로 포장되지만, 동시 또는 순차 투여를 위한 설명서가 제공되는 자유 배합물이 포함된다.Agents or oligonucleotides of the invention may be used alone or in combination with one or more other pharmaceutically active agents for the pharmaceutical treatment according to the invention. Formulations include fixed combinations in which two or more agents or oligonucleotides of the invention are present in the same formulation; Kits in which two or more agents or oligonucleotides of the invention in separate formulations are sold in the same package, eg, with instructions for coadministration; And free combinations where the agents or oligonucleotides of the invention are packaged separately, but instructions are provided for simultaneous or sequential administration.

도 1: 오프너 작용의 개요도1: Schematic diagram of the opener action

오프너 작용 없이, HuR 결합은 결합 부위 (1로 표시됨)가 접근하기 어려움에 의해 손상된다. 오프너 (2로 표시됨)가 표적 mRNA (mRNA α)에 혼성화되면, α mRNA 내의 국소적 2차 구조가 특이적으로 조정되어 접근가능한 형상의 HuR 결합 부위가 제시되고, 그 결과 어떠한 다른 HuR 표적 mRNA (예를 들어 mRNA β)에도 영향을 미치지 않으면서 mRNA α가 안정화된다. Without opener action, HuR binding is compromised by the inaccessibility of the binding site (denoted by 1). When the opener (designated 2) hybridizes to the target mRNA (mRNA α), the local secondary structure in the α mRNA is specifically tuned to present an accessible shape of the HuR binding site, resulting in any other HuR target mRNA ( For example, mRNA α is stabilized without affecting mRNA β).

도 2: IL-2 오프너 올리고뉴클레오티드의 설계Figure 2: Design of IL-2 Opener Oligonucleotides

37°에서의 HuR 결합 부위 접근가능성 p* MO (즉 접근가능한 RNA의 분율)가 3'UTR 내의 소정의 혼성화 부위 (개시 위치, x-축)에서 역 상보적인 20량체(20mer) 올리고뉴클레오티드에 대한 IL-2 3'UTR 혼성화에 의존적으로 제시된다. IL-2 ARE는 백색 박스로 표시되고, NNUUNNUUU HuR 결합 부위는 약 50 및 약 150의 오프너 개시위치에서 연속적인 흑색 선 내의 블록으로 나타난다. 접근가능성에서의 현저한 증가는 HuR 결합 부위 부근에서의 분리된 "핫스팟(hotspot)"에 제한된다. 실험적으로 테스트된 오프너 분자 Op1, Op2, Op3 및 Op4의 위치가 표시되고, 음성 대조군 (N1, N2) 또한 표시된다 (표 1에 상술된 서열). 오프너 Op1 및 Op3는 ARE 내의 HuR 결합 부위를 주로 표적으로 하고, Op2 및 Op4는 제 2 NNUUNNUUU 모티프를 향한다.HuR binding site accessibility at 37 ° p * MO (i.e. fraction of accessible RNA) for 20mer oligonucleotides that are inversely complementary at a given hybridization site (starting position, x-axis) in the 3'UTR It is shown dependent on IL-2 3'UTR hybridization. IL-2 ARE is indicated by a white box and the NNUUNNUUU HuR binding site is represented by blocks in consecutive black lines at the opener start positions of about 50 and about 150. Significant increases in accessibility are limited to isolated "hotspots" near the HuR binding site. The positions of the experimentally tested opener molecules Op 1 , Op 2 , Op 3 and Op 4 are indicated and negative controls (N 1 , N 2 ) are also indicated (sequences detailed in Table 1). Openers Op 1 and Op 3 mainly target HuR binding sites in the ARE, with Op 2 and Op 4 directed to the second NNUUNNUUU motif.

도 3: IL-2 3'Figure 3: IL-2 3 ' UTRUTR 에 대한 오프너 혼성화의 도해Illustration of Opener Hybridization for

IL-2 3'UTR (좌측 패널) 및 오프너 Op1에 혼성화된 IL-2 3'UTR (우측 패널, Op1은 진한 선으로 표시됨)의 최소 자유 에너지 (MFE: Minimum free energy) 2차 구조. NNUUNNUUU 요소는 우측 패널에서 작은 점으로 표시된다. 복합체의 MFE 형상에 도해된 바와 같이, 오프너는 도 1에 묘사된 모델을 따라 접근가능한 (즉 단일 가닥) NNUUNNUUU 요소를 갖는 형상으로 평형을 쉬프트시킨다. 중요하게는, 구조의 앙상블은 오프너 예측에 관련되기 때문에, 오프너 효과가 MFE 구조 내에 반드시 반영되어야 할 필요는 없다. 3'UTR-오프너 복합체에 대한 MFE 2차 구조는 Cofold (Vienna RNA 패키지로 입수가능)를 사용하여 컴퓨터로 계산된다. Minimum free energy (MFE) secondary structure of IL-2 3'UTR hybridized to IL-2 3'UTR (left panel) and opener Op 1 (right panel, Op 1 is indicated by dark lines). The NNUUNNUUU element is indicated by a small dot in the right panel. As illustrated in the MFE shape of the composite, the opener shifts the equilibrium into a shape with an accessible (ie single stranded) NNUUNNUUU element along the model depicted in FIG. 1. Importantly, since the ensemble of structures is related to opener prediction, the opener effect need not necessarily be reflected in the MFE structure. The MFE secondary structure for the 3'UTR-opener complex is computed using Cofold (available in Vienna RNA package).

도 4: Figure 4: ILIL -2 오프너가 -2 openers ILIL -2 3'-2 3 ' UTRUTR 에 대한 For 시험관내In vitro HuRHuR 친화력을 증가시킴 Increase affinity

재조합 HuR의 IL-2 3'UTR에 대한 겉보기 친화력이 오프너의 존재 및 부재 하에 1D-FIDA 검출로 결정된다. 테스트된 4 개의 IL-2 특이적 오프너 모두 IL-2 3'UTR과의 HuR 회합을 증강시키고, 이는 겉보기 해리 상수 K d app 에서의 감소에 의해 반영된다 (Op1으로는 K d app = 11.80 ± 1.48 nM; Op2로는 K d app = 18.91 ± 1.91 nM; Op3로는 K d app = 8.38 ± 1.18 nM; Op4로는 K d app = 19.52 ± 2.20 nM; 오프너 없이는 K d app = 32.77 ± 4.48 nM; IL-2 3'UTR는 0.5 nM; 오프너는 각각 25, 25, 5 및 1 nM). IL-2 3'UTR에 대한 음성 대조군 올리고뉴클레오티드의 혼성화는 HuR과의 상호작용이 영향을 받지 않도록 한다 (N1으로는 K d app = 32.91 ± 6.34 nM; N2로는 K d app = 32.77 ± 3.72 nM; N1 및 N2의 농도는 25 nM임) (A). 오프너 혼성화에 의해 유도된 친화력 증가는 절반 최대 포화가 0.38 nM의 오프너 농도에서인 포화 곡선을 나타낸다 (Op3 혼성화의 겉보기 친화력 = 134 (± 54) pM. 오프닝된 IL-2 3'UTR에 대한 HuR 결합의 겉보기 친화력은 모두 1.56 nM에서 8.57 ± 1.33 nM의 Kd app에서 최대값에 근접한다; 모든 실험에서 IL-2 3'UTR은 0.5 nM) (B). Op1의 존재 하에, 오프너의 농도가 증가하면 1.56 nM의 Op1 농도에서의 K d app = 11.80 ± 1.48 nM의 최소값으로 해리 상수가 감소한다 (모든 실험에서 IL-2 3'UTR은 2.5 nM). Op1에 대해, 이러한 최적조건 너머로 농도를 증가시키면 효과가 뒤로 돌아가고, 해리 상수가 다시 증가한다.The apparent affinity of the recombinant HuR for IL-2 3'UTR is determined by 1D-FIDA detection in the presence and absence of an opener. All four IL-2 specific openers tested enhanced HuR association with IL-2 3'UTR, which is reflected by a decrease in apparent dissociation constant K d app ( K d app = 11.80 ± as Op 1) . 1.48 nM; Op 2 roneun K d app = 18.91 ± 1.91 nM ; Op 3 roneun K d app = 8.38 ± 1.18 nM ; Op 4 roneun K d app = 19.52 ± 2.20 nM ; openers without K d app = 32.77 ± 4.48 nM ; IL-2 3'UTR is 0.5 nM; openers are 25, 25, 5 and 1 nM, respectively. Oligonucleotide negative control for IL-2 3'UTR hybridization of the oligonucleotides should not interact with the HuR unaffected (N 1 to the K d app = 32.91 ± 6.34 nM ; N 2 roneun K d app = 32.77 ± 3.72 nM; the concentration of N 1 and N 2 is 25 nM) (A). The affinity increase induced by opener hybridization shows a saturation curve with half maximum saturation at an opener concentration of 0.38 nM (apparent affinity of Op 3 hybridization = 134 (± 54) pM. HuR for opened IL-2 3'UTR. The apparent affinity of the binding all approaches the maximum at K d app of 8.57 ± 1.33 nM at 1.56 nM; IL-2 3'UTR is 0.5 nM in all experiments) (B). The presence of Op 1, an increase in the density of the opener to the minimum value of the K d app = 11.80 ± 1.48 nM 1.56 nM in the Op 1 concentration dissociation constant is reduced (IL-2 3'UTR was 2.5 nM in all experiments) . For Op 1 , increasing the concentration beyond this optimum reverses the effect and increases the dissociation constant again.

도 5: Figure 5: ILIL -2 -2 mRNAmRNA 오프너가 내인성  Opener endogenous HuRHuR -- IL2IL2 mRNAmRNA 회합을 증가시킴 Increase association

오프너 또는 음성 대조군 올리고뉴클레오티드 Op1, Op2, N2 및 OpT 없이 또는 이들로 처리한 후에 HuR mRNA 복합체를 인간 PBMC의 용해질로부터 공-면역침전시킨다. HuR이 결합된 IL-2 mRNA를 실시간 RT-PCR로 정량한다. IL-2 mRNA 양을 처리 되지 않은 세포에서의 수준 (빈 바(bar))에 대해 표준화시킨다. 오프너는 2.5 μM (빗금 바) 또는 10 μM (단색 바)로 첨가하고, 음성 대조군 N2 및 OpT는 10 μM로 첨가한다. 두 오프너는 HuR mRNA 복합체화를 6.5 배 (Op1) 또는 3.1 배 (Op2) 더 높은 수준으로 증대시킨다.After treatment with or without opener or negative control oligonucleotides Op 1 , Op 2 , N 2 and Op T , HuR mRNA complexes are co-immunoprecipitated from lysates of human PBMCs. HuR bound IL-2 mRNA is quantified by real-time RT-PCR. The amount of IL-2 mRNA is normalized to the level (empty bar) in untreated cells. Openers are added at 2.5 μM (hatched bars) or 10 μM (solid bars) and negative controls N 2 and Op T are added at 10 μM. Both openers increase HuR mRNA complexation to 6.5-fold (Op 1 ) or 3.1-fold (Op 2 ) higher levels.

도 6: Figure 6: ILIL -2 -2 mRNAmRNA 오프너가  Opener IL-2 mRNAIL-2 mRNA 분해를 저해함 Inhibits degradation

내인성 IL-2 mRNA의 분해를 인간 PBMC 용해질에서 모니터링한다. Mg2 +의 첨가 시 (t = 0 분), 남아 있는 IL-2 mRNA의 양을 (A) 10 μM, (B) 25 μM 및 (C) 40 μM 농도의 오프너 Op1, Op2 또는 N2의 존재 및 부재 하에 정량적 실시간 RT-PCR에 의해 경시적으로 정량한다. 모든 데이타는 3개 이상의 독립적인 샘플로부터의 평균값을 나타내고, 시점 t = 0 분에서의 수준에 대해 표준화된다. 데이타를 1차 지수 붕괴로 피팅(fitting)한다 (실선: 오프너 없음; 점선: N2). IL-2 mRNA는 오프너가 없을 때 (백색 원) t½ = 8.34 ± 0.96 분 (A), t½ = 8.44 ± 1.98 분 (B), 및 t½ = 8.84 ± 2.19 분 (C)의 반감기로, 뿐만 아니라 10 μM의 음성 대조군 N2 의 존재 하에서 (×표) t½ = 6.82 ± 1.96 분 (A)으로 급속하게 분해된다. 오프너 Op1 (흑색 원) 또는 Op2 (흑색 삼각형)의 첨가는 농도 의존적인 방식으로 일시적인 IL-2 mRNA 안정화를 촉진한다 (오프너의 농도는 (A)는 10 μM, (B)는 25 μM, (C)는 40 μM). 40 μM 농도에서 (C), Op1은 70 분의 전체 인큐베이션 시간에 걸쳐 분 해를 차단한다. Op2는, 또다른 HuR 결합 부위를 표적으로 하지만, 유사한 안정화 효과를 나타낸다 (흑색 삼각형, (B) 및 (C)). ARE mRNA가 아닌 EF-1α는 70 분의 전체 관찰 시간에 걸쳐 계속 안정하다 (B).The degradation of endogenous IL-2 mRNA is monitored in human PBMC lysate. The addition of Mg 2 + when (t = 0 min), the amount of remaining IL-2 mRNA in (A) 10 μM, (B ) 25 μM and (C) openers Op of 40 μM concentrations 1, Op 2 or N 2 Quantitation over time by quantitative real-time RT-PCR with and without. All data represent mean values from three or more independent samples and are normalized to the level at time point t = 0 min. Fit data to first order exponential decay (solid line: no opener; dashed line: N 2 ). IL-2 mRNA has a half-life of t ½ = 8.34 ± 0.96 min (A), t ½ = 8.44 ± 1.98 min (B), and t ½ = 8.84 ± 2.19 min (C) in the absence of an opener (white circle), As well as rapid degradation to (x) t ½ = 6.82 ± 1.96 min (A) in the presence of 10 μM negative control N 2 . The addition of openers Op 1 (black circles) or Op 2 (black triangles) promotes transient IL-2 mRNA stabilization in a concentration dependent manner (the concentration of openers is 10 μM for (A), 25 μM for (B), (C) 40 μΜ). At concentrations of 40 μM (C), Op 1 blocks degradation over a total incubation time of 70 minutes. Op 2 targets another HuR binding site but shows a similar stabilizing effect (black triangles, (B) and (C)). EF-1α but not ARE mRNA remains stable over the entire observation time of 70 minutes (B).

도 7: Figure 7: ILIL -2 오프너 올리고뉴클레오티드가 -2 opener oligonucleotides ILIL -2 -2 mRNAmRNA 안정화를 특이적으로 촉진함 Specifically promotes stabilization

오프너에 의해 유도된 mRNA 안정화의 특이성을 다른 ARE 함유 사이토카인 mRNA (TNF-α (A) 및 IL-1β (B))의 붕괴에 대한 이들의 효과를 모니터링함으로써 테스트한다. TNF-α 및 IL-1β mRNA 분해는 각각 t½ = 36.0 ± 2.2 분 (백색 원, (A)) 및 t½ = 37.6 ± 5.6 분 (백색 원, (B))의 반감기를 특징으로 한다. IL-2 특이적 오프너 Op1 (흑색 원) 또는 Op2 (흑색 삼각형, 모두 25 μM)의 존재 하에, TNF-α 또는 IL-1β mRNA 붕괴는 달라지지 않는다.The specificity of mRNA stabilization induced by openers is tested by monitoring their effect on the breakdown of other ARE containing cytokine mRNAs (TNF-α (A) and IL-1β (B)). TNF-α and IL-1β mRNA degradation is characterized by half lives of t ½ = 36.0 ± 2.2 minutes (white circle, (A)) and t ½ = 37.6 ± 5.6 minutes (white circle, (B)), respectively. In the presence of IL-2 specific openers Op 1 (black circles) or Op 2 (black triangles, all 25 μM), TNF-α or IL-1β mRNA disruption is not altered.

도 8: Figure 8: TNFTNF -α 오프너 및 -α opener and 클로저의Closure 설계 design

37°에서의 HuR 결합 부위 접근가능성 p* MO (즉 접근가능한 RNA의 분율)가 mRNA (참조 서열 NM_000594) 내의 소정의 혼성화 부위 (개시 위치, x-축)에서의 역 상보적 20량체 올리고뉴클레오티드에 대한 TNF-α mRNA 혼성화에 의존적으로 나타난다. TNF-α 3'UTR은 흑색 선으로 그려지고, ARE는 백색 박스로 표시되며, NNUUNNUUU HuR 결합 부위는 흑색 소형 박스로 나타난다. 접근가능성에서의 변화가 현저한 혼성화 부위는 주로 HuR 결합 부위 주변이지만 결합 부위에서 먼 곳에도 또 한 존재하는 "핫스폿"에 군집된다. 두드러지게, 추정 "클로저" 위치가 또한 동정되고, NNUUNNUUU 접근가능성을 현저하게 감소시킬 것으로 예상된다. 흥미롭게, 이러한 위치들은 오프너 핫스폿 영역 내에 위치한다. 추정 오프너, 클로저 및 음성 대조군 올리고의 위치가 각각 소형 박스로 또한 표시된다. 실험적으로 테스트된 OpT, ClT 및 NT 가 포함되는, 동정된 TNF-α 오프너/클로저 (OpA, OpB, ClC, OpE, OpH)의 서열은 표 1에 상술된다.HuR binding site accessibility p * MO at 37 ° (ie fraction of accessible RNA) is reversed to the reverse complementary 20-mer oligonucleotide at a given hybridization site (starting position, x-axis) within mRNA (reference sequence NM_000594) Dependent on TNF-α mRNA hybridization. TNF-α 3'UTR is drawn with black lines, ARE is shown with white boxes, and NNUUNNUUU HuR binding sites are shown with black small boxes. Hybridization sites with significant changes in accessibility are clustered in “hot spots” that are predominantly around the HuR binding site but also present far from the binding site. Notably, putative "closure" positions are also identified and are expected to significantly reduce NNUUNNUUU accessibility. Interestingly, these locations are located within the opener hot spot area. The positions of putative openers, closures and negative control oligos are also indicated by small boxes, respectively. The sequences of the identified TNF-α openers / closures (Op A , Op B , Cl C , Op E , Op H ), including experimentally tested Op T , Cl T and N T , are detailed in Table 1.

도 9: TNF-α 오프너가 TNF-α 3'UTR에 대한 시험관내 HuR 친화력을 증가시킴Figure 9: TNF-α openers increase in vitro HuR affinity for TNF-α 3'UTR.

TNF-α 3'UTR에 대한 재조합 HuR의 겉보기 친화력을 1D-FIDA 분석법으로 오프너, 클로저 또는 음성 대조군 올리고뉴클레오티드의 존재 및 부재 하에 결정한다. TNF-α 클로저 ClT는 HuR와 TNF-α 3'UTR의 회합을 현저하게 감소시키고, 이는 겉보기 해리 상수 K d app 에서의 증가로 반영된다. 이 효과는 클로저의 농도와 상호관련이 있다. 효과는 클로저의 최고 농도에서 ~2.5 배의 Kd 증가로 최대값에 근접한다 (ClT: K d app = 13.80 ± 2.41 nM, 클로저가 없는 경우: K d app = 5.63 ± 0.87 nM) (A). 오프너 OpT는 TNF-α 3'UTR에 대한 HuR의 친화력을 ~2의 계수까지 증가시키고 (B), 이는 컴퓨터로 예측된 효과 (도 8)와 양호하게 일치한다. 그러나, 0.5 nM을 초과하는 오프너 농도에서는, 증가된 해리 상수로 효과가 다시 되돌아 간다. 음성 대조군 올리고뉴클레오티드 NT와의 혼성화는 실험의 전체 농도 범위에 걸쳐서 HuR-TNF-α 3'UTR 친화력에 영향을 미치지 않는다 (C). TNF-α 3'UTR 농도는 모든 실험에서 1 nM이다.The apparent affinity of recombinant HuR for TNF-α 3'UTR is determined by the 1D-FIDA assay in the presence and absence of openers, closures or negative control oligonucleotides. TNF-α closure Cl T significantly reduces the association of HuR with TNF-α 3′UTR, which is reflected in the increase in the apparent dissociation constant K d app . This effect is correlated with the concentration of the closure. The effect is close to the maximum with ~ 2.5-fold Kd increase at the highest concentration of the closure (Cl T : K d app = 13.80 ± 2.41 nM, without closure: K d app = 5.63 ± 0.87 nM) (A). The opener Op T increases HuR's affinity for TNF-α 3'UTR to a factor of ˜2 (B), which is in good agreement with the computerly predicted effect (FIG. 8). However, at opener concentrations above 0.5 nM, the effect reverts back to the increased dissociation constant. Hybridization with negative control oligonucleotide N T does not affect HuR-TNF-α 3′UTR affinity over the entire concentration range of the experiment (C). TNF-α 3'UTR concentration is 1 nM in all experiments.

도 10: TNF-α 오프너가 TNF-α mRNA 안정화를 특이적으로 촉진함10: TNF-α openers specifically promote TNF-α mRNA stabilization

TNF-α에 대해 설계된 오프너 (OpT, 도 8 및 표 1 참조)는 TNF-α mRNA를 특이적으로 안정화시키고 (A), IL-1 β mRNA 수준에는 영향을 미치지 않는다 (B). (원: 오프너 없음; 별: 25 μM의 오프너 OpT). Openers designed for TNF-α (Op T , see FIG. 8 and Table 1) specifically stabilize TNF-α mRNA (A) and do not affect IL-1 β mRNA levels (B). (Source: no opener; star: 25 μM opener Op T ).

도 11: 오프너를 기초로 한 11: Opener based 시험관내In vitro 분석법 설계 I: 형상 스위치( Method Design I: Shape Switch switchswitch ))

ARE mRNA 형상에 대해 작용하는 화합물의 동정을 위한 예시적인 분석법 원리가 도식화된다. 오프너에 의해 유도되는 형상 재배열은 FRET 쌍을 구성하는, 적절하게 배치된 형광단에 의해 예를 들어 검출된다. 전략적으로 mRNA 내에 놓여서, 이들의 거리 및 따라서 FRET 효율이 오프닝 또는 클로징된 HuR 결합 부위 (

Figure 112006063771509-PCT00012
로 표시됨)에 대한 진단이 된다. (A)에 묘사된 바와 같이, 컴퓨터로 설계된 오프너에 의해 유도된 HuR 결합 부위의 오프닝은 FRET 효율에서의 감소에 의해 검출된다. (B) 저분자량 화합물이 상이한 작용 방식에 의해 이러한 재배열을 방해할 수 있다. mRNA에 결합함으로써, 이들은 오프너 혼성화와 직접적으로 경쟁할 수 있거나, 또는 클로징된 형상으로 mRNA를 국소적으로 동결시킬 수 있다. 오프너의 존재 하에서의 지속적인 에너지 전달을 특징으로 하는 이같은 화합물은 HuR이 mRNA에 결합하는 것을 방지함으로써 상응하는 표적 유전자를 하향 조절시킬 것이다. 반면에, 오프너 효과는 오프닝된 형상을 안정화시키는 화합물에 의해 증강될 수 있다. 이러한 화합물뿐만 아니라 오프너에 의해 유도된 형상 스위치를 모방하는 것들은 오프너의 존재 또는 부재 하에 각각 감소된 에너지 전달에 의해 동정된다. HTS 포맷에 대한 개조를 위한 주요 이슈는 부위 특이적으로 이중 표지된 mRNA의 충분한 양으로의 제조일 것이다. 따라서 별법 전략이 도 12에 개요된다. Exemplary assay principles for the identification of compounds acting on ARE mRNA shape are illustrated. Shape rearrangement induced by the opener is detected, for example, by suitably placed fluorophores that make up the FRET pair. Strategically placed within the mRNA, their distance and thus the FRET efficiency opening or closing the HuR binding site (
Figure 112006063771509-PCT00012
Is indicated by. As depicted in (A), the opening of the HuR binding site induced by the computer designed opener is detected by a decrease in FRET efficiency. (B) Low molecular weight compounds may interfere with this rearrangement by different modes of action. By binding to mRNA, they can compete directly with opener hybridization or can locally freeze the mRNA in a closed shape. Such compounds, characterized by sustained energy transfer in the presence of an opener, will down regulate the corresponding target gene by preventing HuR from binding to mRNA. On the other hand, the opener effect can be enhanced by a compound that stabilizes the opened shape. Mimicking these compounds as well as the shape switches induced by the openers are identified by the reduced energy transfer, respectively, in the presence or absence of the openers. A major issue for modifications to the HTS format will be the preparation of sufficient amounts of site specific double labeled mRNA. An alternative strategy is thus outlined in FIG. 12.

도 12: 오프너를 기초로 한 12: Based on opener 시험관내In vitro 분석법 설계  Method design IIII : : HuRHuR 결합 Combination

별법적으로, mRNA와 HuR 상의 두 형광단 간의 에너지 전달을 측정함으로써 분석법 전략의 방향을 HuR 결합 이벤트의 검출로 바꿀 수 있다. mRNA 표지는 (A) 공유결합으로 3' 말단에 부착되거나 (예를 들어 문헌 [Qin P. Z. et al., Methods, 1999, 18(1):60-70]에 기술된 대로) 또는 (B) 오프너 올리고뉴클레오티드를 통해 도입될 수 있다. 이러한 셋업(setup)에서, 오프너에 의해 유도되는 형상 재배열은 이어지는 단계인 HuR mRNA 회합의 결정에 의해 간접적으로 측정된다. 따라서, HuR 저해제는 mRNA 형상에 대해 작용하는 화합물과 동일한 신호를 일으킬 것이고, 적절한 카운터스크린(counterscreen)에서 분류될 필요가 있다.Alternatively, one can redirect the assay strategy to the detection of HuR binding events by measuring the energy transfer between the two fluorophores on the mRNA and HuR. mRNA labels can be (A) covalently attached to the 3 'end (as described, eg, in Qin PZ et al., Methods, 1999, 18 (1): 60-70) or (B) openers May be introduced via oligonucleotides. In this setup, the shape rearrangement induced by the opener is indirectly measured by the determination of the HuR mRNA association, which is a subsequent step. Thus, HuR inhibitors will produce the same signals as compounds that act on mRNA shape and need to be sorted on the appropriate counterscreen.

도 13: 13: mRNAmRNA 오프너를 기초로 한 세포 분석법에 대한 전략 Opener-based strategy for cell assays

ARE mRNA 형상 스위치에 대한 세포 분석법 설계를 위한 예시적인 전략이 개요된다 (A). 표적 mRNA는 적절하게 설계된 형광 프로브 (예를 들어 Cy5)에 의해 특이적으로 가시화된다. 프로브는 열역학적 mRNA 앙상블에 대한 최소한의 영향을 확실하게 하고 오프너에 의해 유도되는 구조적 재배열과 경쟁하도록 컴퓨터로 설계된다. 내인성 HuR은 형광 단백질 (예를 들어 CFP)에의 융합에 의해 표지된다. 클 로징된 mRNA 형상에서, 2 개의 형광단 (HuR, mRNA)은 공간적으로 분리될 것이다. 오프너에 의해 유도된 HuR의 결합 시, 2 개의 형광 분자가 mRNA 상에 함께 국소화될 것이고, 이는 고해상도 공초점 이미지화 (B)에 의해 예를 들어 검출될 수 있다. 별법으로, mRNA 특이적 표지가 오프너 올리고뉴클레오티드 상에 직접 놓인다. 이러한 셋업에서, 오프닝된 mRNA 분자만이 검출되고, mRNA 구조 앙상블은 (추가적인) 프로브에 의해 영향을 받지 않는다. 프로브가 HuR 결합 부위 (

Figure 112006063771509-PCT00013
로 표시됨)에 충분히 가깝게 혼성화되면, 에너지 전달 (즉 도너(donor) 켄칭(quenching)/어셉터(acceptor) 민감화)이 클로징된 형상과 오프닝된 (즉 HuR이 결합된) 형상을 구별하는 바람직한 검출 방식이다. 도 11의 도해와 유사하게, 오프너에 의해 유도되는 효과를 저해하거나 또는 증강시키는 화합물은 오프닝된 mRNA 형상 대 클로징된 mRNA 형상의 구별을 기초로 동정될 수 있다. 본질적으로 "오프닝된" mRNA를 사용하는 카운터스크린이 HuR 저해제를 분류하는데 적절할 수 있다.Exemplary strategies for cellular assay design for ARE mRNA shape switches are outlined (A). Target mRNAs are specifically visualized by appropriately designed fluorescent probes (eg Cy5). Probes are computerized to ensure minimal impact on thermodynamic mRNA ensembles and compete with structural rearrangements induced by openers. Endogenous HuR is labeled by fusion to fluorescent proteins (eg CFP). In the closed mRNA shape, two fluorophores (HuR, mRNA) will be spatially separated. Upon binding of HuR induced by the opener, two fluorescent molecules will be localized together on the mRNA, which can be detected, for example, by high resolution confocal imaging (B). Alternatively, mRNA specific labels are placed directly on the opener oligonucleotides. In this setup, only the opened mRNA molecule is detected and the mRNA structure ensemble is not affected by the (additional) probe. Probe is a HuR binding site (
Figure 112006063771509-PCT00013
Hybridization close enough to the desired detection scheme, where energy transfer (ie donor quenching / acceptor sensitization) distinguishes the closed and opened (ie HuR coupled) shapes to be. Similar to the diagram of FIG. 11, compounds that inhibit or enhance the effects induced by the opener can be identified based on the distinction of the opened mRNA shape to the closed mRNA shape. Counter screens using essentially "opened" mRNA may be suitable for classifying HuR inhibitors.

표에 대한 범례:Legend for the table:

표 1: 동정된 오프너/Table 1: Identified Openers / 클로저Closure 올리고뉴클레오티드 Oligonucleotide

IL-2 또는 TNF-α에 대해 동정된 추정 오프너 또는 음성 대조군 올리고리보뉴클레오티드의 서열이 상술된다. 실험적 확인을 위해 선택된 오프너/클로저, 뿐만 아니라 음성 대조군 올리고는 진하게 표시된다. 서열은 표적 mRNA 내의 상술된 영역에 역 상보적이며, 5'에서 3'으로의 방향으로 제공된다.The sequence of putative openers or negative control oligoribonucleotides identified for IL-2 or TNF-α is detailed. Openers / closures selected for experimental confirmation, as well as negative control oligos, are indicated in bold. The sequence is reverse complementary to the above-described region in the target mRNA and is provided in a 5 'to 3' direction.

표 2: RT PCR에 사용된 프라이머Table 2: Primers Used for RT PCR

IL-2, TNF-α 및 IL-1β의 표적 mRNA 뿐만 아니라 내부 대조군 mRNA로서의 EF-1-α의 RT-PCR 정량에 사용된 프라이머의 서열이 5'에서 3'으로의 방향으로 상술된다.The sequences of primers used for RT-PCR quantification of EF-1-α as internal control mRNAs as well as target mRNAs of IL-2, TNF-α and IL-1β are detailed in the 5 'to 3' direction.

하기의 실시예에서, 모든 온도는 섭씨(°)로 제공되고, 정정되지 않은 것이다.In the examples below, all temperatures are given in degrees Celsius (°) and are not corrected.

하기의 약자들이 사용된다:The following abbreviations are used:

ACN 아세토니트릴ACN acetonitrile

BSA 소 혈청 알부민BSA Bovine Serum Albumin

dsDNA 이중 가닥 DNAdsDNA double stranded DNA

EDTA N,N,N',N'-에틸렌디아민테트라아세틱EDTA N, N, N ', N'-ethylenediaminetetraacetic

EF-1α 신장 인자-1αEF-1α Elongation Factor-1α

FCS 소 태아 혈청FCS fetal bovine serum

FIDA 형광 강도 분포 분석법FIDA Fluorescence Intensity Distribution Assay

(1D-FIDA = 1차원 또는 2D-FIDA = 2 차원 FIDA)(1D-FIDA = 1D or 2D-FIDA = 2D FIDA)

FCS 형광 상관 분광법 FCS fluorescence correlation spectroscopy

hPBMC 인간 말초 혈액 단핵 세포hPBMC human peripheral blood mononuclear cells

IPTG 이소프로필-β-D-티오갈락토피라노시드IPTG Isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside

LC/EI-MS 액체 크로마토그래피//전기분무 이온화-질량 분광법LC / EI-MS liquid chromatography // electrospray ionization-mass spectroscopy

OD 광학 밀도OD optical density

ORN 올리고리보뉴클레오티드ORN oligoribonucleotide

PBS 포스페이트 완충 염수PBS phosphate buffered saline

PCR 중합효소 연쇄 반응PCR polymerase chain reaction

PMA 포르볼-12-미리스테이트-13-아세테이트 PMA Phorbol-12-myristate-13-acetate

RRM RNA 인식 모티프RRM RNA Recognition Motif

rt 실온rt room temperature

RP-HPLC 역상 고성능 액체 크로마토그래피RP-HPLC Reversed Phase High Performance Liquid Chromatography

RT-PCR 역전사 중합효소 연쇄 반응RT-PCR Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction

SDS-PAGE 소듐 도데실술페이트 폴리아크릴아미드 겔 전기영동SDS-PAGE Sodium Dodecyl Sulfate Polyacrylamide Gel Electrophoresis

ss 단일 가닥ss single strand

TEAAc 트리에틸암모늄 아세테이트TEAAc Triethylammonium Acetate

TMR 카르복시테트라메틸로다민TMR Carboxytetramethylhodamine

UTR 비번역 영역UTR untranslated region

실시예 A - 실험 프로토콜:Example A-Experimental Protocol:

a) 형광 표지된 RNA의 제조. 5' 아미노-C6 변형 RNA를 394A 합성기 (Applied Biosystems) 상에서 5'-O-디메톡시트리틸-2'O-트리이소프로필옥시메틸-보호 β'-시아노에틸-(N,N-디이소프로필-)뉴클레오티드 포스포르아미다이트 (Glen Research)를 사용하여 공개된 절차 (예를 들어 문헌 [Chaix C. et al., Nucleic Acids Symp. Ser. 1989, (21):45-6]; [Scaringe S. A. et al., Nucleic Acids Res. 1990, 18 (18):5433-41] 참조) 및 제조업자의 프로토콜을 채택하여 합성한다. ORN을 표준 프로토콜을 따라 지지체로부터 절단하고, 염기-, 포스페이트- 및 2'-탈보 호시키고, 폴리아크릴아미드 겔 전기영동을 변성시킴으로써 정제한다. RNA 농도를 참조문헌 (Gray D. M. et al., Methods in Enzymology 1995, 246:19-34)에 따라 결정된 260 nm에서의 정확한 몰 흡광 계수를 사용하여, 260 nm에서의 UV-흡광으로부터 부게르-램버트-비어(Bouguer-Lambert-Beer) 법칙에 따라 계산한다. 모든 ORN는 분석적 RP-HPLC 분석에 따라 > 99 % 순수하다 (VYDAC C18 컬럼, 5 ㎛, 300 Å, 4.6 mm x 250 mm, TEAAc (0.1 M, pH 7.0) 내에서 45 분 내에 0 - 50 % CH3CN으로 구배 용출, 260 nm에서 UV-검출). TMR (분자 프로브)을 숙신이미딜에스테르-활성화 형광단과의 1차 아민의 표준 반응으로 5'아미노링커(aminolinker)에 부착시켜 안정한 카르복사미드를 형성시킨다. 반응하지 않은 염료는 히드록실아민-히드로클로라이드의 첨가에 의해 가수분해된다. 표지된 RNA를 겔 여과에 의해 유리 염료로부터 분리하고, 표지되지 않은 RNA로부터 RP-HPLC에 의해 정제하고, 농도를 상기 기술된 바와 같은 UV 흡광 분광법에 의해 결정하고, 260 nm에서의 염료 흡광에 대해 정정한다. a) Preparation of Fluorescently Labeled RNA. The 5 'amino-C6 modified RNA was subjected to 5'-O-dimethoxytrityl-2'O-triisopropyloxymethyl-protected β'-cyanoethyl- (N, N-diiso on 394A Applied Biosystems). Published procedures using propyl-) nucleotide phosphoramidite (Glen Research) (see, eg, Chaix C. et al., Nucleic Acids Symp. Ser. 1989, (21): 45-6); Scaringe SA et al., Nucleic Acids Res. 1990, 18 (18): 5433-41) and manufacturer's protocol. ORNs are cleaved from the support following standard protocols, purified by base-, phosphate- and 2'-deprotected and denatured polyacrylamide gel electrophoresis. RNA concentrations were determined from Burger-Lambert from UV-absorption at 260 nm using an accurate molar extinction coefficient at 260 nm determined according to Gray DM et al., Methods in Enzymology 1995, 246: 19-34. Calculate according to Bouguer-Lambert-Beer law All ORNs are> 99% pure according to analytical RP-HPLC analysis (VYDAC C 18 column, 5 μm, 300 μs, 4.6 mm × 250 mm, 0-50% in 45 minutes in TEAAc (0.1 M, pH 7.0)) Gradient elution with CH 3 CN, UV-detection at 260 nm). TMR (molecular probe) is attached to the 5'aminolinker by standard reaction of the primary amine with the succinimidylester-activated fluorophore to form a stable carboxamide. Unreacted dye is hydrolyzed by the addition of hydroxylamine-hydrochloride. Labeled RNA was separated from the free dye by gel filtration, purified by RP-HPLC from unlabeled RNA, the concentration was determined by UV absorption spectroscopy as described above, and for dye absorption at 260 nm. Correct.

3' UTR을 T7 RNA 중합효소 (T7 MEGASCRIPT 시험관내 전사 키트, Ambion)로 dsDNA 주형으로부터 런-오프(run-off) 전사에 의해 제조한다. IL-2 및 TNF-α (IL-2: nt 707-1035, TNF-α: nt 872-1568, GenBank 접속번호는 각각 NM_000589 및 NM_000594)의 3'UTR을 포함하는 프라이머를 사용하여, T7 프로모터를 PCR 증폭 동안 PCR 전사 주형 내로 혼입시킨다. 본질적으로 참조문헌 (Qin P. Z. et al., Methods 1999, 18(1):60-70)에 기술된 바와 같이, 전사물을 Na(m-)IO4로 3' 말단에 서 산화시키고, 하이드라지드로 활성화된 Cy3 (AP Biotech)에 커플링시킨다. 이어서 생성물을 합성 ORN에 대해 기술된 바와 같이 RP-HPLC에 의해 정제하고, 탈염시키고, 겔 여과에 의해 수용액 내로 옮긴다. 1:1 표지 화학량론은 260 nm에서의 염료 흡광도에 대해 정정되는 UV/VIS 흡광 분광법에 의한 Cy3 및 RNA 농도의 결정에 의해 제어된다.3 ′ UTRs are prepared by run-off transcription from dsDNA templates with T7 RNA polymerase (T7 MEGASCRIPT In Vitro Transcription Kit, Ambion). IL-7 and TNF-α (IL-2: nt 707-1035, TNF-α: nt 872-1568, GenBank Accession Nos. NM_000589 and NM_000594, respectively) using primers comprising the 3'UTR, the T7 promoter Incorporate into PCR transcription templates during PCR amplification. In essence, as described in Qin PZ et al., Methods 1999, 18 (1): 60-70, the transcript is oxidized at the 3 'end with Na (m-) IO 4 and hydrazide. To activated Cy3 (AP Biotech). The product is then purified by RP-HPLC as described for synthetic ORN, desalted and transferred into aqueous solution by gel filtration. 1: 1 label stoichiometry is controlled by determination of Cy3 and RNA concentrations by UV / VIS absorption spectroscopy corrected for dye absorbance at 260 nm.

재조합 인간 HuR 의 제조. 전장(全長) HuR (아미노산 1-326, 참조 서열 접속 번호: NP_001410)에 대한 코딩 서열을 활성화된 인간 T-림프구로부터 제조된cDNA로부터 증폭시킨다. 추가적인 아미노산 삽입 없이 인테인-키틴 결합 도메인 택과 C-말단이 융합되도록 하면서, 생성물을 벡터 pTXB1 (IMPACT™-CN 시스템, New England Biolabs)의 NdeI 및 SapI 부위 내로 직접적으로 클로닝시킨다. IPTG (1 mM, 28 °에서 6 시간)로의 유도 시 융합 단백질이 대장균 ER2566 (New England Biolabs) 내에서 발현된다. 박테리아 세포를 트리스/Cl (트리스(히드록시메틸)아미노메탄, 20 mM pH 8.0), NaCl (800 mM), EDTA (1 mM) 및 플루로닉(Pluronic) F-127 (0.2 % w/v, 분자 프로브)의 완충액 내에서의 연속적인 동결/해동 사이클에 의해 용해시킨다. DNA 소화 후, 용해질을 초원심분리에 의해 청정시키고, 융합 단백질을 키틴 아가로스 비즈 (New England Biolabs) 상에 포획시킨다. 용해 완충액으로의 광범위한 세정 후, 4 °에서 12 시간 동안 2-메르캅토에탄술폰산 (나트륨 염, 50 mM)으로의 인테인 택의 컬럼 상에서의 티올-유도 자가 스플라이싱에 의해 재조합 단백질을 회수한다 (예를 들어 문헌 [Cantor E. J. et al., Protein Expr. Purif. 2001, 22(1):135-40] 참조). 모든 공-용출된 인테인 택 및 절단되지 않은 융합 단백질을 제거성 2차 친화 단계에서 용출물로부터 제거한다. 단백질을 보관 완충액 (Na2HPO4/NaH2PO4 (25 mM) pH 7.2, NaCl (800mM), 플루로닉 F-127 (0.2% w/v)) 내로 겔 여과 (DG-10 컬럼, Bio-Rad)에 의해 옮기고, 소량의 분취량으로 액체 질소 내에서 충격-동결시켜(shock-frozen), -80 °에서 보관한다. 이러한 조건에서, 전장HuR은 고급 응집 상태의 존재 없이 가용성이고 (분석적 크기 배제 크로마토그래피), RRM 도메인에 대한 CD-스펙트럼의 특징을 나타낸다 (Manival X. et al., Nucleic Acids Res. 2001, 29(11):2223-30). 단백질은 LC/EI-MS, RP-HPLC 및 SDS-PAGE 분석법에 따라 > 99 % 순수하다. N-말단 서열분석은 Met1이 정량적으로 손실된 정확한 N-말단을 나타낸다. 농도를 명확하게 결정하기 위해, 정제된 HuR을 동결건조시키고, 구아니디늄 히드로클로라이드 (6 M)에 용해시키고, 농도를 UV-분광법에 의해 참조문헌 ([Gill S. C. et al., Anal. Biochem. 1989, 182(2):319-26] 참조)에 따라 결정한다. 이러한 해법은 RP-HPLC 정량화에 의한 HuR 농도의 결정에 대해 외부 표준으로 사용된다. Preparation of Recombinant Human HuR . The coding sequence for full length HuR (amino acids 1-326, Reference SEQ ID NO: NP_001410) is amplified from cDNA prepared from activated human T-lymphocytes. The product is cloned directly into the NdeI and SapI sites of vector pTXB1 (IMPACT ™ -CN System, New England Biolabs), allowing the intein-chitin binding domain tag and C-terminus to be fused without additional amino acid insertion. On induction with IPTG (1 mM, 6 hours at 28 °), the fusion protein is expressed in E. coli ER2566 (New England Biolabs). Bacterial cells were treated with Tris / Cl (tris (hydroxymethyl) aminomethane, 20 mM pH 8.0), NaCl (800 mM), EDTA (1 mM) and Pluronic F-127 (0.2% w / v, Is dissolved by a continuous freeze / thaw cycle in the buffer of the molecular probe). After DNA digestion, lysates are cleared by ultracentrifugation and fusion proteins are captured on chitin agarose beads (New England Biolabs). After extensive washing with lysis buffer, the recombinant protein is recovered by thiol-induced self splicing on a column of intain tack with 2-mercaptoethanesulfonic acid (sodium salt, 50 mM) for 12 hours at 4 °. (See, eg, Cantor EJ et al., Protein Expr. Purif. 2001, 22 (1): 135-40). All co-eluted intein tacks and uncleaved fusion proteins are removed from the eluate in a removable second affinity step. Protein was gel filtered (DG-10 column, Bio) into storage buffer (Na 2 HPO 4 / NaH 2 PO 4 (25 mM) pH 7.2, NaCl (800 mM), Pluronic F-127 (0.2% w / v)) -Rad) and shock-frozen in liquid nitrogen in small aliquots and stored at -80 °. Under these conditions, full-length HuR is soluble without the presence of an advanced aggregation state (analytical size exclusion chromatography) and characterizes the CD-spectrum for the RRM domain (Manival X. et al., Nucleic Acids Res. 2001, 29 ( 11): 2223-30). Protein is> 99% pure according to LC / EI-MS, RP-HPLC and SDS-PAGE assays. N-terminal sequencing indicates the exact N-terminus where Met 1 was lost quantitatively. To clearly determine the concentration, purified HuR was lyophilized, dissolved in guanidinium hydrochloride (6 M), and the concentration was determined by UV-spectrometry (Gill SC et al., Anal. Biochem. 1989, 182 (2): 319-26). This solution is used as an external standard for the determination of HuR concentration by RP-HPLC quantification.

2D- FIDA - 이방성 HuR - RNA 결합 분석법. 형광 표지된 RNA를 2 분 동안 80 °에서 분석 완충액 (PBS, 플루로닉-F-127 (0.1 % w/v), MgCl2 (5 mM)) 내에서 열적으로 변성시키고, 실온으로 냉각시킴 (-0.13 ℃/초)으로써 리폴딩(refolding)시키고, 0.5 nM로 희석하고, 이는 기술된 셋업에서 공초점 부피 내에 평균 < 1의 형광 입자를 확실하게 한다 (Ecotec BA, 2001, 2D-FIDA Quick Guide, Hamburg). 각 샘플 내의 정확한 농도는, 점 확산 함수에 대한 조정 파라메터에 의해 제공되는 바와 같이, 평행 FCS 평가로부터 유도된 입자 수 및 공초점 부피의 크기를 기초로 결정한다 (EVOTEC BioSystems, 2001). 형광 표지된 RNA를 증가하는 농도의 재조합 HuR에 대해 적정한다 (11개 이상의 적정점). 각각의 측정 전에 HuR-RNA 샘플을 15 분 이상 동안 실온에서 인큐베이션한다. HuR-RNA 복합체 형성을 2D-FIDA로의 형광 이방성의 결정에 의해 진평형(true equilibrium) 조건 하에 모니터링한다. 측정은 주위 온도 (23.5 °에서 일정)에서 EvotecOAI PickoScreen 장치 상에서 96 웰 유리 바닥 미세적정 플레이트 (Whatman)에서 수행한다. Olympus 도립 현미경 IX70을 기재로 하는 장치에 2 개의 형광 검출기가 장착되고, 형광 방출 경로 내에 극성 빔 스플리터(beam splitter), 여기 경로 내에 추가적인 선형 극성 필터가 장착된다. HeNe 레이저 (λ = 543 nm, 레이져 파워 = 495 ㎼)가 형광 여기에 사용된다. OD = 5로 간섭 배리어 필터에 의해 여기 레이져 광을 광학 검출 경로로부터 차단한다. 분석 완충액 내의 TMR의 0.5 nM 용액을 공초점 바늘구멍 (70 ㎛)의 조정 및 장치의 G-인자의 결정에 사용한다 (Lakowitcz J. R. Principles of Fluorescence Spectroscopy, 2 ed., New York, 1999, Plenum Pubisihers). 10회의 FIDA 측정을 각 웰에 대해 10 초의 측정 시간 및 40 마이크로초의 휴지 시간으로 수행한다. 분자 휘도 q를 2D-FIDA 원시 데이타로부터 각각의 극성 채널에 대해 FIDA 알고리즘을 사용하여 추론한다 (Kask P. et al., Biophys. J. 2002, 78(4):1703-13). 피팅 파라메터: 완충액의 별도의 측정에서 결정된 양 채널에서의 배경 강도 (일반적으로

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0.5 kHz), TMR로의 조정 측정에서 결정된 공초점 부피 파라메터 A0 및 A1 (일반적으로 A0
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-0.4 및 A1
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0.08), 단일 성분 피트(fit). 이방성 r은 평행 및 수 직 극성에 대한 분자 휘도로부터 수학식 V로부터 계산되고 (Lakowicz, 1999, 상기 참조), 10회의 연속적인 측정으로부터 평균화된다. 2D- FIDA - Anisotropy HuR - RNA binding assay. Fluorescently labeled RNA was thermally denatured in assay buffer (PBS, Pluronic-F-127 (0.1% w / v), MgCl 2 (5 mM)) at 80 ° C. for 2 minutes and cooled to room temperature ( Refolding at -0.13 ° C / sec) and dilute to 0.5 nM, which ensures an average <1 fluorescent particle in the confocal volume in the described setup (Ecotec BA, 2001, 2D-FIDA Quick Guide , Hamburg). The exact concentration in each sample is determined based on the particle number and the size of the confocal volume derived from the parallel FCS assessment, as provided by the adjustment parameters for the point diffusion function (EVOTEC BioSystems, 2001). Fluorescently labeled RNA is titrated against increasing concentrations of recombinant HuR (at least 11 titration points). HuR-RNA samples are incubated for at least 15 minutes at room temperature before each measurement. HuR-RNA complex formation is monitored under true equilibrium conditions by determination of fluorescence anisotropy with 2D-FIDA. Measurements are performed in 96 well glass bottom microtiter plates (Whatman) on an EvotecOAI PickoScreen apparatus at ambient temperature (constant at 23.5 °). The device based on the Olympus inverted microscope IX70 is equipped with two fluorescence detectors, a polar beam splitter in the fluorescence emission path, and an additional linear polar filter in the excitation path. HeNe laser (λ = 543 nm, laser power = 495 Hz) is used for fluorescence excitation. The excitation laser light is blocked from the optical detection path by the interference barrier filter at OD = 5. A 0.5 nM solution of TMR in assay buffer is used for the adjustment of confocal pinholes (70 μm) and determination of the G-factor of the device (Lakowitcz JR Principles of Fluorescence Spectroscopy, 2 ed., New York, 1999, Plenum Pubisihers) . Ten FIDA measurements are performed with a 10 second measurement time and a 40 microsecond rest time for each well. Molecular luminance q is inferred from the 2D-FIDA raw data for each polar channel using the FIDA algorithm (Kask P. et al., Biophys. J. 2002, 78 (4): 1703-13). Fitting parameter: background intensity in both channels determined from separate measurements of buffer (typically
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0.5 kHz), confocal volume parameters A0 and A1 (typically A0, determined in calibration measurements with TMR)
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-0.4 and A1
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0.08), single component fit. Anisotropy r is calculated from Equation V from molecular luminance for parallel and vertical polarity (Lakowicz, 1999, supra) and averaged from 10 consecutive measurements.

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식 중, qII, q는 평행 및 수직 극성 채널에서의 분자 휘도이고, G는 장치의 G-인자를 나타낸다. Wherein q II , q, are the molecular luminances in the parallel and vertical polarity channels, and G represents the G-factor of the device.

이방성 데이타를 질량 작용의 법칙 (문헌 [Daly T. J. et al., J. Mol. Biol. 1995, 253(2):243-58])으로부터 유도된 1:1 복합체 형성 정도에 의존적으로 평균 정상(定常) 상태 이방성 신호 r를 기술하는 결합 방정식의 정확한 대수 해법을 기초로 피팅하여, 평형 해리 상수 K d app 을 추론한다 (비선형 최소 자승 회귀, GraFit 5.0.3, Erichacus 소프트웨어, London):Anisotropic data can be derived from the average normal depending on the degree of 1: 1 complex formation derived from the law of mass action (Daly TJ et al., J. Mol. Biol. 1995, 253 (2): 243-58). ) Based on the exact algebraic solution of the coupling equation describing the state anisotropy signal r , infer the equilibrium dissociation constant K d app (nonlinear least-squares regression, GraFit 5.0.3, Erichacus software, London):

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식 중, [RNA 0 ]: RNA의 전체 농도, [HuR 0 ]: HuR의 전체 농도, r min : 유리 RNA의 이방성, r max : RNA-HuR 복합체의 이방성, r: 소정의 HuR0 및 RNAO 농도에서의 정상-상태 평형에 대한 평균 이방성; Q: 켄칭, 2D-FIDA-이방성 측정법을 위해, q tot = q II + 2q 에서 Q = q tot(max) /q tot(min) ; q II . 모든 제시된 데이타는 3회 이상의 독립적인 실험으로부터의 평균값이다.In the formula, [ RNA 0 ]: total concentration of RNA, [ HuR 0 ]: total concentration of HuR, r min : anisotropy of free RNA, r max : anisotropy of RNA-HuR complex, r : predetermined HuR 0 and RNA O Mean anisotropy for steady-state equilibrium in concentrations; Q: quenching, for 2D-FIDA- anisotropy measurement method, q tot = q + Q II in 2q ┴ = q tot (max) / q tot (min); q II . All data presented are mean values from three or more independent experiments.

1D-FIDA HuR mRNA 결합 분석법. 표지된 mRNA 또는 3'UTR을 2 분 동안 80 °에서 분석 완충액 (PBS, 플루로닉-F-127 (0.1 % w/v), MgCl2 (5 mM)) 내에서 열적으로 변형시키고, 실온으로 냉각시킴 (-0.13 ℃/초)으로써 리폴딩시킨다. 오프너, 클로저 또는 음성 대조군 ORN (MWG Biotech, 서열은 표 1 참조)을 0.5 내지 100 nM 사이의 최종 농도로 첨가한다. Cy3-표지된 mRNA의 최종 농도는 0.5 nM이고, 정확한 입자 수는 2D-FIDA 이방성 측정법에 대해 기술된 바와 같이 결정된다. 1D-FIDA HuR mRNA Binding Assay. Labeled mRNA or 3′UTR was thermally modified in assay buffer (PBS, Pluronic-F-127 (0.1% w / v), MgCl 2 (5 mM)) at 80 ° C. for 2 minutes and at room temperature. Refold by cooling (-0.13 ° C./sec). Opener, closure or negative control ORN (MWG Biotech, see Table 1 for sequences) is added at a final concentration between 0.5 and 100 nM. The final concentration of Cy3-labeled mRNA is 0.5 nM and the exact particle number is determined as described for the 2D-FIDA anisotropy assay.

표지된 mRNA를 오프너 또는 음성 대조군 ORN의 존재 및 부재 하에 증가하는 농도의 HuR에 대해 적정한다. HuR이 RNA에 결합하는 것에 의해 유도되는 Cy3의 분자 휘도 변화의 결정에 의해 1D-FIDA으로 HuR-mRNA 복합체 형성을 모니터링한다. HeNe 레이져 (λ = 543 nm, 레이져 파워 = 495 ㎼)를 형광 여기에 사용하고, 광학적 셋업은 2D-FIDA 이방성 측정법에 대한 셋업과 유사하고, 단 1 개의 검출 채널만을 사용하고, 극성 빔 스플리터가 광학 경로에 없다. 분자 휘도 q를 1D-FIDA 원시 데이타로부터 FIDA 알고리즘을 사용하여 추론하고, 20 회의 연속적인 측정으로부터 평균화한다 (각각 10 초). 분자 휘도 데이타를 형광 강도 측정법에 대해 개조된, 수학식 VI와 유사한 수학식을 기초로 피팅한다: Labeled mRNA is titrated against increasing concentrations of HuR in the presence and absence of openers or negative control ORNs. HuR-mRNA complex formation is monitored by 1D-FIDA by determination of the molecular brightness change of Cy3 induced by HuR binding to RNA. HeNe laser (λ = 543 nm, laser power = 495 Hz) is used for fluorescence excitation, and the optical setup is similar to the setup for 2D-FIDA anisotropy measurement, using only one detection channel, and the polar beam splitter is optical Not on path Molecular luminance q is inferred from the 1D-FIDA raw data using the FIDA algorithm and averaged from 20 consecutive measurements (10 seconds each). The molecular luminance data is fitted based on an equation similar to Equation VI, adapted for fluorescence intensity measurements:

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식 중, q min : 유리 RNA의 분자 휘도, q max : RNA HuR 복합체의 분자 휘도, q: 소정의 HuR0 및 RNAO 농도에서의 정상-상태 평형에 대한 평균 분자 휘도. 모든 제시된 데이타는 3회 이상의 독립적인 실험으로부터의 평균값이다.Wherein: q min : molecular brightness of free RNA, q max : molecular brightness of RNA HuR complex, q : mean molecular brightness for steady-state equilibrium at a given HuR 0 and RNA O concentration. All data presented are mean values from three or more independent experiments.

세포의 제조 및 자극. hPBMC를 헤파린화 혈액으로부터 Ficoll-Hypaque 원심분리에 의해 단리하고, BSA (15 % w/v)를 함유하는 PBS로 세정하고, 열로 비활성화된 FCS (10% v/v), L-글루타민 (2 mM), 스트렙토마이신 (100 ㎍/㎖) 및 페니실린 (100 μ/㎖)이 보충된 RPMI 1640 (Gibco/BRL) 내에 2 × 106/㎖로 재현탁시키고, 37 °CO2 인큐베이터에서 인큐베이션한다. hPBMC를 4 시간 동안 PMA (25 ng/㎖, Sigma-Aldrich) 및 항-CD3 mAb (1 ㎍/㎖, Pharmingen)로 자극한다. Preparation and Stimulation of Cells . hPBMCs were isolated from heparinized blood by Ficoll-Hypaque centrifugation, washed with PBS containing BSA (15% w / v), heat inactivated FCS (10% v / v), L-glutamine (2 mM ), Resuspended at 2 × 10 6 / ml in RPMI 1640 (Gibco / BRL) supplemented with streptomycin (100 μg / ml) and penicillin (100 μ / ml) and incubated in a 37 ° CO 2 incubator. hPBMCs are stimulated with PMA (25 ng / ml, Sigma-Aldrich) and anti-CD3 mAb (1 μg / ml, Pharmingen) for 4 hours.

HuR-mRNA 복합체의 공면역침전. 각각의 면역침전을 위해, 5 × 106 개의 자극되지 않은 세포를 PBS/BSA로 세정하고, 4 ℃에서 저장성(低張性) 완충액 (100 ㎕, 트리스/Cl (10 mM) pH 7.5, NaCl (10 mM), EDTA (10 mM), 프로테아제 저해제 (Complete Mini EDTA free Protease Inhibitor Cocktail, Roche; 50 ㎖ 용해 완충액 당 3 개의 정제) 및 Nonidet-P-40 (0.5 % v/v)) 내에서 용해시킨다. RNAsin (0.4 μ/㎖, Promega) 및 Superasln (0.2 μ/㎖, Ambion)을 첨가하여 비특이적 RNA 분해를 저해한다. 용해질을 4 분 동안 15,000× g 및 4 °에서 원심분리하여 핵을 펠렛화시킨다. 청정된 용해질을 5 분 동안 항-HuR mAb (5 ㎍/㎖, 19F12, 분자 프로브)와 함께 4 °에서 오프너 또는 음성 대조군 ORN (2.5 또는 10 M)의 존재 및 부재 하에 인큐베이션한다. 비오틴화 항(마우스) IgG mAb (10 ㎍/㎖, Amersham Pharmacia)를 첨가한 후, 면역복합체를 스트렙타비딘 세파로스 비즈 (Amersham Pharmacia) 상에 포획한다. 비즈를 용해 완충액으로 철저하게 세정한다. HuR 및 복합체화된 mRNA를 산성 조건 (글리신/HCl (50 mM, pH 2.5), NaCl (50 mM), 95 ℃로 예비가온됨) 하에 용출시킨다. 원심분리에 의해 용출물을 H2O로 예비평형화된 BioSpin 겔 여과 컬럼 (BioRad)에 통과시킨다. 공침전된 RNA를 실시간 RT-PCR에 의해 정량한다. Coimmunoprecipitation of HuR-mRNA Complex. For each immunoprecipitation, 5 × 10 6 unstimulated cells were washed with PBS / BSA and stored at 4 ° C. in storage buffer (100 μl, Tris / Cl (10 mM) pH 7.5, NaCl ( 10 mM), EDTA (10 mM), Protease Inhibitor (Complete Mini EDTA free Protease Inhibitor Cocktail, Roche; 3 tablets per 50 ml lysis buffer) and Nonidet-P-40 (0.5% v / v) . RNAsin (0.4 μ / ml, Promega) and Superasln (0.2 μ / ml, Ambion) are added to inhibit nonspecific RNA degradation. The lysate is centrifuged at 15,000 × g and 4 ° for 4 minutes to pellet the nuclei. The clarified lysate is incubated with anti-HuR mAb (5 μg / ml, 19F12, molecular probe) for 5 minutes in the presence and absence of opener or negative control ORN (2.5 or 10 M) at 4 °. After addition of biotinylated anti (mouse) IgG mAb (10 μg / ml, Amersham Pharmacia), the immunocomplex is captured on Streptavidin Sepharose beads (Amersham Pharmacia). The beads are thoroughly washed with lysis buffer. HuR and complexed mRNA are eluted under acidic conditions (glycine / HCl (50 mM, pH 2.5), NaCl (50 mM), 95 ° C. pre-warmed). The eluate is passed through a BioSpin gel filtration column (BioRad) pre-equilibrated with H 2 O by centrifugation. Coprecipitated RNA is quantified by real-time RT-PCR.

mRNA 붕괴. 5 × 106 개의 자극된 hPBMC를 상기 기술된 바와 같은 용해 완충액 (250 ㎕)에 오프너, 클로저 또는 음성 대조군 ORN (10, 25 또는 40 μM)의 존재 또는 부재 하에 용해시킨다. mRNA 분해는 청정된 용해질 내에서 MgCl2 (5 mM 유리 Mg2 +의 순농도) 첨가에 의해 개시된다. 분해 반응은 실온에서 진행되고, 2 내지 70 분 인큐베이션 사이의 다양한 시점 후에 (각각의 시점에 대해 50 ㎕ 분취량), EDTA 및 구아니디늄 이소티오시아네이트를 함유하는 완충액 (Quiagen)의 첨가에 의해 정지된다. RNA를 RNeasy Miniprep RNA 단리 키트 (Quiagen)를 사용하여 제조업자의 프로토콜에 따라 단리하고, 잔류 DNA의 제거를 위해 DNA분해효소 I로 처리한 다. mRNA decay. 5 × 10 6 stimulated hPBMCs are dissolved in lysis buffer as described above (250 μL) with or without opener, closure or negative control ORN (10, 25 or 40 μM). mRNA degradation is initiated by a (net concentration of 5 mM free Mg + 2) was added MgCl 2 in a clean lysate. The degradation reaction proceeds at room temperature and after various time points between 2 to 70 minutes incubation (50 μl aliquots for each time point), by the addition of buffer containing EDTA and guanidinium isothiocyanate (Quiagen) Is stopped. RNA is isolated using the RNeasy Miniprep RNA Isolation Kit (Quiagen) according to the manufacturer's protocol and treated with DNAase I for removal of residual DNA.

정량적 실시간 RT - PCR . 하기의 표준 프로토콜을 따라 TaqMan RT PCR 시약 (Applied Biosystems) 및 프라이밍(priming)용 랜덤 6량체를 사용하여 RNA를 cDNA에 역 전사시킨다. 게놈 DNA 오염에 대한 대조 반응을 역 전사효소의 첨가 없이 수행한다. 정량적 RT-PCR을 SYBR Green 검출로 ABI7700 장치 (Applied Biosystems) 상에서 수행한다. EF-1α를 내인성 대조군으로 사용한다. RT-PCR에 사용된 프라이머는 표 2에 상술된다. 시험관내에서 전사된 IL-2 mRNA를 검정에 사용하면서, ΔΔCt 방법을 mRNA 수준의 상대적인 정량에 사용한다 (예를 들어 Applied Biosystems 2000에 기술된 바와 같이). 모든 제시된 데이타는 5 개 이상의 동일한 독립적인 샘플로부터의 평균값이고, 독립적인 도너로부터의 세포를 사용한 2 회 이상의 독립적인 실험을 대표한다. Quantitative Real - Time RT - PCR . RNA is reverse transcribed into cDNA using TaqMan RT PCR reagents (Applied Biosystems) and random hexamers for priming according to the following standard protocol. Control reactions for genomic DNA contamination are performed without the addition of reverse transcriptase. Quantitative RT-PCR is performed on ABI7700 devices (Applied Biosystems) with SYBR Green detection. EF-1α is used as an endogenous control. Primers used for RT-PCR are detailed in Table 2. While in vitro transcribed IL-2 mRNA is used for the assay, the ΔΔCt method is used for relative quantification of mRNA levels (as described in Applied Biosystems 2000, for example). All presented data are mean values from at least five identical independent samples and represent two or more independent experiments with cells from independent donors.

실시예 B: 컴퓨터화 프로토콜Example B Computerized Protocol

구속 분배 함수를 사용한 RNA 의 접근가능성 p * M 의 계산. 2차 구조 구속을 갖는 서열 패턴, 예를 들어 완전히 단일 가닥 형상인 NNUUNNUUU에 의해 규정되는 2차 구조 요소에 대한 p * M 의 계산이 기술된다. p * M 는 수학식 III에서 p * 에 대해 설명된 대로 직접적으로 계산될 수 있다. 수적인 에러를 방지하기 위해, p(a)는 분배 함수의 분율로 계산되지 않고, 앙상블 자유 에너지의 차이로 계산되어, p(a) = exp(W-W a )/RT) [식중 W는 RNA 서열의 앙상블 자유 에너지이고, W a a 내의 모든 부 위가 특정 2차 구조 요소를 형성하는 구조로 구속된 열역학적 2차 구조 요소 앙상블의 앙상블 자유 에너지이다]이다. 앙상블 자유 에너지는 표준 RNA 2차 구조 예측 소프트웨어를 사용하여 계산할 수 있다 (문헌 [Zuker M. Curr. Opin. Struct. Biol. 2000, 10(3):303-10]). Vienna RNA 패키지 (문헌 [Hofacker I. L. et al. Monatshefte Chemie 1994, 125:167-88])와 함께 배포된 RNA 라이브러리를 사용하였고, 이는 문헌 [Mathews D. H. et al., J. Mol. Biol. 1999, 288(5):911-40]에 기술된 자유 에너지 파라메터를 기초로 한다. Calculation of accessibility p * M of RNA using constraint distribution function . The calculation of p * M for a secondary structural element defined by a sequence pattern with secondary structural constraints, eg, NNUUNNUUU, which is completely single stranded, is described. p * M can be calculated directly as described for p * in Equation III. To avoid numerical errors, p ( a ) is not calculated as a fraction of the distribution function, but as the difference in the ensemble free energy, where p ( a ) = exp ( W - W a ) / RT ) where W is is the ensemble free energy of the RNA sequence, W a is any portion above the structure of the thermodynamic secondary structure ensemble free energy of the element is bound to the ensemble to form the particular secondary structure element in a a. Ensemble free energy can be calculated using standard RNA secondary structure prediction software (Zuker M. Curr. Opin. Struct. Biol. 2000, 10 (3): 303-10). RNA libraries distributed with the Vienna RNA package (Hofacker IL et al. Monatshefte Chemie 1994, 125: 167-88) were used, which are described in Mathews DH et al., J. Mol. Biol. 1999, 288 (5): 911-40].

2차 구조 샘플을 사용한 RNA 의 접근가능성 p * M 의 계산. 별법으로, 열역학적 평형 분포를 갖는 사이즈 n의 (차선(次善)의) RNA 2차 구조의 세트 내에서의 접근가능한 구조의 발생 n * 를 계수함으로써 p * M 의 근사값을 구할 수 있다. RNA 2차 구조의 이같은 세트는 확률적인 역행을 사용하여 생성될 수 있으며(문헌 [Tacker M. et al., Eur. Biophys. J. 1996, 25:115-30]; [Ding Y. et al. Nucelic Acids Res. 2003, 31(24):7280-301]), 이는 Vienna RNA 패키지(문헌 [Hofacker I. L. 1994], 상기 참조)와 함께 배포된 프로그램인 RNAsubopt에서 실행된다. 그러면, 접근가능성의 근사값이 p * M

Figure 112006063771509-PCT00020
n * /n으로 구해진다. 근사값 n * /nn의 증가와 함께 실제 p * M 으로 수렴한다. Calculation of accessibility p * M of RNA using secondary structure samples . Alternatively, an approximation of p * M can be obtained by counting the occurrence n * of accessible structures within a set of (secondary) RNA secondary structures of size n having a thermodynamic equilibrium distribution. Such a set of RNA secondary structures can be generated using stochastic backing (Tacker M. et al., Eur. Biophys. J. 1996, 25: 115-30; Ding Y. et al. Nucelic Acids Res. 2003, 31 (24): 7280-301], which runs on RNAsubopt , a program distributed with the Vienna RNA package (Hofacker IL 1994, supra). Then, the approximation of accessibility is p * M
Figure 112006063771509-PCT00020
It is found by n * / n . The approximation n * / n converges to the real p * M with increasing n .

분배 함수를 사용한 올리고뉴클레오티드-RNA 혼성물에 대한 접근가능성 p * MO 의 계산. RNA-RNA 혼성화의 열역학은 잘 이해된다 (문헌 [Dimitrov R. A. et al. Biophys. J. 2004, 87(1):215-26]). 그러나, 혼성물의 모든 가능한 구조가 고려되고 접근가능성에 대한 혼성화의 영향력을 직접적으로 연구하기에 적절한 RNA 2차 구조 예측은 현재 실행되고 있지 않다. 따라서, RNA 올리고뉴클레오티드 듀플렉스(duplex)의 모든 2차 구조의 근사값을 올리고뉴클레오티드의 표적 부위가 내부 염기쌍을 형성할 수 없는, 즉 혼성화에 참여한 RNA 뉴클레오티드가 단일 가닥일 것으로 구속되는 RNA의 이러한 2차 구조에 의해 구할 수 있다고 본 발명가들은 추측한다. 결과적으로, p * MO 는 혼성화로 인한 단일 가닥 뉴클레오티드에 대한 추가적인 구속 t와 함께 수학식 III을 사용하여 p * M 처럼 계산될 수 있다: Calculation of accessibility p * MO for oligonucleotide-RNA hybrids using partition function . Thermodynamics of RNA-RNA hybridization is well understood (Dimitrov RA et al. Biophys. J. 2004, 87 (1): 215-26). However, RNA secondary structure predictions are not currently being carried out where all possible structures of hybrids are considered and appropriate to directly study the impact of hybridization on accessibility. Thus, an approximation of all secondary structures of an RNA oligonucleotide duplex is such a secondary structure of RNA where the target site of the oligonucleotide cannot form internal base pairs, ie the RNA nucleotides involved in hybridization are constrained to be single stranded. The inventors speculate that it can be obtained by As a result, p * MO can be calculated as p * M using Equation III with additional constraints t for single stranded nucleotides due to hybridization:

Figure 112006063771509-PCT00021
Figure 112006063771509-PCT00021

식 중 (at)는 양쪽 구속이 동시에 이행될 필요가 있음을 의미한다. 다시, 계산은 p * M 의 계산에 대해 상술된 바와 같이 수적인 에러를 최소화하기 위해 앙상블 자유 에너지를 사용하여 수행한다.( At ) means that both constraints need to be implemented simultaneously. Again, the calculation is performed using ensemble free energy to minimize numerical errors as described above for the calculation of p * M.

2차 구조 샘플을 사용한 RNA 의 접근가능성 p * MO 의 계산. p * M 의 계산과 유사하게, 2차 구조 샘플을 사용하여 p * MO 의 근사값을 구할 수 있다. RNA 내의 혼성화된 뉴클레오티드가 내부 염기의 쌍을 이루는 것을 방지하는 것으로 혼성화의 효과가 제한되는 것으로 다시 추측된다. 접근가능한 구조의 빈도 n *(t)를 혼성화 영역 내에서 단일 가닥일 것으로 구속된 2차 구조의 세트에서 계수한다. 분배 함수 접근법에 사용된 기수법과 유사하게, 접근가능성의 근사값이 p * MO

Figure 112006063771509-PCT00022
n * (t)/n(t)이다[식 중, n(t)는 구속된 세트 내의 2차 구조의 전체 숫자이다]. Calculation of accessibility p * MO of RNA using secondary structure samples . Similar to the calculation of p * M , quadratic structure samples can be used to approximate p * MO . It is again speculated that the effect of hybridization is limited by preventing hybridized nucleotides in RNA from pairing with internal bases. The frequency n * ( t ) of accessible structure is counted in the set of secondary structures constrained to be single stranded within the hybridization region. Similar to the notation used for the distribution function approach, the approximation of accessibility is p * MO
Figure 112006063771509-PCT00022
n * ( t ) / n ( t ), where n ( t ) is the total number of secondary structures in the constrained set.

실시예 1: Example 1: HuRHuR end ILIL -2 -2 mRNAmRNA 에 회합하는 것 및 이에 의한 Associating to and thereby ILIL -2 -2 mRNAmRNA 안정성의 조작 Operation of stability

오프너, 클로저 및 음성 대조군 ORN를 IL-2 및 TNF-α mRNA에 대해 구축하고, 시험관내에서 및 인간 1차 세포 용해질에서 실험적으로 확인한다. Openers, closures and negative control ORNs are constructed for IL-2 and TNF-α mRNA and confirmed experimentally in vitro and in human primary cell lysates.

IL-2에 대한 오프너 및 음성 대조군 ORN의 설계를 위해 컴퓨터로 계산된 접근가능한 RNA 구조의 분율에 대한 20량체 ORN의 혼성화의 효과를 나타내는 플롯이 도 2에 제공된다. 두드러지게, 현저한 접근가능성 증가는 HuR 결합 부위 바깥쪽이지만 이에 인접하여 주로 위치한, mRNA 내의 한정된 수의 "핫스폿"에 제한된다. 대부분의 다른 위치에서, 혼성화는 국소적인 ARE 형상이 대부분 영향을 받지 않게 한다. 이러한 핫스폿으로부터, 4 개의 잠재적인 오프너 ORN 뿐만 아니라 2 개의 음성 대조군 ORN을 실험적 특징화를 위해 선택한다 (표 1). 첫번째 단계에서, ss ORN이 사용된다.Plots are provided in FIG. 2 showing the effect of hybridization of 20-mer ORNs on the fraction of computer-accessible RNA structures calculated for the design of openers and negative control ORNs for IL-2. Notably, a marked increase in accessibility is limited to a limited number of "hot spots" within the mRNA, which are located primarily outside of the HuR binding site. In most other locations, hybridization leaves the local ARE shape largely unaffected. From these hotspots, four potential opener ORNs as well as two negative control ORNs are selected for experimental characterization (Table 1). In the first step, the ss ORN is used.

오프너 효과를 먼저 시험관내에서 확인한다. 1D-FIDA 분석법에서 측정된 바와 같이, HuR은 임의의 오프너의 존재 하에 IL-2 3'UTR (281 nt)에 현저하게 높은 친화력으로 결합한다 (도 4A). 오프너에 의해 유도된 친화력 증가는 오프너 농도 와 상관관계가 있다 (도 4B 및 C). 추가적으로, Op1에 대해 이러한 효과는 특정 역치 너머의 농도 (2.5 nM IL-2 3'UTR에서 1.6 nM)에서 되돌아가고, HuR IL-2 3'UTR 친화력이 다시 감소된다 (도 4C). 한가지 가능한 설명은 특정 농도보다 높을 때 이러한 특정 서열이 IL-2 3'UTR 내의 제 2 부위에 또한 혼성화되어 불리한 형상 재배열을 유도한다는 것일 수 있다.The opener effect is first checked in vitro. As measured in the 1D-FIDA assay, HuR binds with significantly high affinity to IL-2 3′UTR (281 nt) in the presence of any opener (FIG. 4A). The increase in affinity induced by the opener correlates with the opener concentration (FIGS. 4B and C). In addition, for Op 1 this effect reverts at concentrations above a certain threshold (1.6 nM at 2.5 nM IL-2 3′UTR) and the HuR IL-2 3′UTR affinity is again reduced (FIG. 4C). One possible explanation may be that when above a certain concentration, this particular sequence also hybridizes to a second site within the IL-2 3'UTR, leading to adverse shape rearrangements.

음성 대조군은 접근가능성 p(ssNNUUNNUUU)에 영향을 미치지 않는 2 개의 IL-2 3'UTR 특이적 20량체로 수행한다. 도 4에서 증명된 바와 같이, 양 ORN은 HuR-IL-2 3'UTR 회합에 영향을 미치지 않는다.Negative controls are performed with two IL-2 3′UTR specific 20mers that do not affect accessibility p (ssNNUUNNUUU). As demonstrated in FIG. 4, both ORNs do not affect HuR-IL-2 3′UTR association.

오프너 ORN이 더욱 복잡한 세포 환경에서도 또한 기능한다는 것을 입증하기 위해, 세포계에서의 내인성 HuR-IL-2 mRNA 회합을 정량한다. hPBMC의 세포질 용해질을 오프너 ORN으로 처리한다. 이러한 실험적 접근법은 오프너의 전사 효과가 배제되도록 한다. 규정된 오프너 농도가 달성되고, 오프너 형질감염에 의해 유도된 세포 스트레스 응답은 실험으로부터 배제된다. IL-2 mRNA-HuR 복합체를 오프너의 존재 또는 부재 하에 공침전시키고, HuR이 결합된 IL-2 mRNA를 실시간 RT-PCR에 의해 정량한다. 비특이적 면역침전은 대조군 항체 (염소 IgG, 데이타는 제시되지 않음)를 사용하여 배제한다. 양 오프너는 HuR-IL-2 mRNA 회합 수준을 농도 의존적인 방식으로 6.5 배까지 증가시킨다 (도 5). 동일한 조건에서 음성 대조군 ORN N2 또는 TNF-α 특이적 오프너 OpT로는 HuR이 결합된 IL-2 mRNA의 증가가 관찰되지 않는다. mRNA 수준을 조정하는 오프너의 잠재력을 확인하기 위해, HuR 복합체 형성에 서의 유도된 증가가 급속한 ARE 의존적 mRNA 분해도 또한 길항하는지 여부를 테스트한다. 오프너 Op1, Op2 뿐만 아니라 N2의 존재 및 부재 하에 hPBMC 용해질 내에서의, Mg2 + 의존적인 것으로 관찰된 IL-2 mRNA 붕괴를 모니터링한다. Mg2 + 첨가 시, 남아 있는 IL-2 mRNA의 양을 경시적으로 실시간 RT-PCR에 의해 정량한다. 어떠한 오프너도 없는 경우, 내인성 IL-2 mRNA가 급속하게 분해되고 (t½ = 8.34 ± 0.96 분), ARE 유전자가 아닌 mRNA (EF-1α)는 70 분의 관찰 시간에 걸쳐 안정하다 (도 6). 관찰된 반감기는 종래에 기술된 값들 (예를 들어 문헌 [Raghavan et al., Nucleic Acids Res. 2002, 30(24):5529-38]; 인간 1차 T-세포에서 t½ (IL-2 mRNA) = 17 ± 10 분)에 필적하고, 이는 이같은 분해 시스템이 생체내 상황과 유효하게 비슷한 것이라는 것을 가리킨다. 오프너 Op1 (c = 10 μM)의 존재 하에, 이러한 분해가 15 분의 기간에 걸쳐 완전하게 정지된다 (도 6A). 이러한 시간에, 처리되지 않은 IL-2 mRNA는 이미 79.9 %가 분해된다. 또한 장기간의 인큐베이션에서, 붕괴가 현저하게 늦춰진다. 40 μM 농도에서 (도 6C), Op1은 70 분의 전체 인큐베이션 시간에 걸쳐 분해를 차단한다. 또다른 HuR 결합 부위를 표적으로 하는 Op2는 유사한 안정화 효과를 나타낸다 (도 6, 25 μM (B) 및 40 μM 농도 (C)의 Op1 및 Op2). IL-2 mRNA의 분해 동력학은 음성 대조군 ORN N2와의 혼성화에 의해 영향을 받지 않는다 (10 μM의 N2; t½ = 6.82 ± 1.96 분). 오프너에 의해 유도된 IL-2 mRNA 안 정화가 실제로 특이적인 효과라는 것을 확실하게 하기 위해, 다른 ARE 함유 HuR 표적물의 mRNA 안정성을 본 발명의 IL-2 특이적 오프너의 존재 또는 부재 하에 모니터링한다. TNF-α 또는 IL-1β mRNA 붕괴는 IL-2 특이적 오프너에 의해 영향을 받지 않는다 (도 7A 및 B). To demonstrate that opener ORN also functions in more complex cellular environments, endogenous HuR-IL-2 mRNA association in the cell line is quantified. Cellular lysates of hPBMCs are treated with opener ORN. This experimental approach allows the transfer effect of the opener to be excluded. Defined opener concentrations are achieved, and cellular stress responses induced by opener transfection are excluded from the experiment. The IL-2 mRNA-HuR complex is co-precipitated with or without openers and HuR bound IL-2 mRNA is quantified by real time RT-PCR. Nonspecific immunoprecipitation is ruled out using control antibodies (goat IgG, data not shown). Both openers increase HuR-IL-2 mRNA association levels by 6.5-fold in a concentration dependent manner (FIG. 5). No increase in HuR bound IL-2 mRNA was observed with the negative control ORN N 2 or TNF-α specific opener Op T under the same conditions. To confirm the potential of openers to adjust mRNA levels, we test whether the induced increase in HuR complex formation also antagonizes rapid ARE dependent mRNA degradation. The opener Op 1, Op 2, as well as monitor, Mg + 2 dependent of IL-2 mRNA decay observed in the hPBMC lysate in the presence and absence of N 2. The amount of addition of Mg 2 +, remained IL-2 mRNA, which is quantified over time by real-time RT-PCR. In the absence of any openers, endogenous IL-2 mRNA is rapidly degraded (t ½ = 8.34 ± 0.96 minutes) and mRNA, not the ARE gene (EF-1α), is stable over 70 minutes of observation time (FIG. 6) . The half-life observed is the values previously described (eg, Raghavan et al., Nucleic Acids Res. 2002, 30 (24): 5529-38); t ½ (IL-2 mRNA in human primary T-cells). ) = 17 ± 10 minutes), indicating that this degradation system is effectively similar to the in vivo situation. In the presence of the opener Op 1 (c = 10 μM), this degradation is completely stopped over a period of 15 minutes (FIG. 6A). At this time, 79.9% of the untreated IL-2 mRNA is already degraded. Also in long incubations, the collapse is significantly slowed down. At a concentration of 40 μM (FIG. 6C), Op 1 blocks degradation over a total incubation time of 70 minutes. Op 2 targeting another HuR binding site shows a similar stabilizing effect (FIG. 6, Op 1 and Op 2 at 25 μM (B) and 40 μM concentration (C)). The degradation kinetics of IL-2 mRNA is not affected by hybridization with the negative control ORN N 2 (10 μM N 2 ; t ½ = 6.82 ± 1.96 min). To ensure that the IL-2 mRNA stabilization induced by the opener is indeed a specific effect, the mRNA stability of other ARE containing HuR targets is monitored in the presence or absence of the IL-2 specific opener of the present invention. TNF-α or IL-1β mRNA disruption is not affected by IL-2 specific openers (FIGS. 7A and B).

실시예Example 2:  2: HuRHuR end TNFTNF mRNAmRNA 에 회합하는 것 및 이에 의한 Associating to and thereby TNFTNF mRNAmRNA 안정성의 조작 Operation of stability

TNF-α에 대한 오프너 및 음성 대조군 ORN의 설계를 위해 컴퓨터로 계산된 접근가능한 RNA 구조의 분율에 대한 20량체 ORN의 혼성화의 효과를 나타내는 플롯이 도 8에 제공된다. 다시, HuR 결합 부위에 인접하여 위치하지만 또한 결합 부위에 먼 곳에도 위치하는, mRNA 내의 "핫스폿" 내로 현저한 접근가능성 변화가 군집된다. 이러한 핫스폿으로부터, 한 잠재적인 오프너 ORN 뿐만 아니라 추정 클로저 및 음성 대조군 ORN을 실험적 특징화를 위해 선택한다 (표 1). 첫번째 단계에서, ss ORN를 사용한다. 오프너 효과를 시험관내에서 확인한다. 1D-FIDA 분석법에서 측정되는 바와 같이, 클로저 ClT는 TNF-α 3'UTR (697 nt)에 대한 HuR 친화력을 현저하게 감소시켰다. 이러한 효과는 클로저 농도와 상관관계가 있고, 최대 클로저 농도 (5 nM)에서 최대 효과에 근접하고, 친화력이 ~2.5 배 감소한다 (도 9A). 반대로, 친화력은 오프너 OpT에 의해 ~2의 계수까지 증가한다 (0.25 nM의 OpT에 대해, 도 9B). 양쪽 효과 모두 예측된 접근가능성 변화 (도 8)와 정량적으로 일치한다. 그러나, 더 높은 농도의 OpT에서, 효과가 되돌아가고, HuR-TNF-α 3'UTR 친화력이 다시 감소한다. 한가지 가능한 설명은 특정 농도보다 높으면, 이러한 특정 서열이 TNF-α 3'UTR 내의 제 2 부위에 또한 혼성화하여 불리한 형상 재배열을 유도한다는 것일 수 있다. 중요하게, 음성 대조군 올리고 NT와의 혼성화는 HuR-TNF-α 3'UTR 친화력을 변화시키지 않는다 (도 9C). A plot showing the effect of hybridization of the 20-mer ORN on the fraction of computer-accessible RNA structures calculated for the design of openers and negative control ORNs for TNF-α is provided in FIG. 8. Again, significant changes in accessibility cluster into “hotspots” within the mRNA, located adjacent to the HuR binding site but also remote to the binding site. From this hotspot, one potential opener ORN as well as putative closure and negative control ORNs are selected for experimental characterization (Table 1). In the first step, we use the ss ORN. The opener effect is confirmed in vitro. As measured in the 1D-FIDA assay, closure Cl T significantly reduced the HuR affinity for TNF-α 3'UTR (697 nt). This effect correlates with closure concentration, closes to maximum effect at maximum closure concentration (5 nM), and decreases affinity by ˜2.5-fold (FIG. 9A). In contrast, the affinity is increased by the opener Op T to a coefficient of ˜2 (for Op T of 0.25 nM, FIG. 9B). Both effects are quantitatively consistent with the predicted accessibility change (FIG. 8). However, at higher concentrations of Op T , the effect reverts and the HuR-TNF-α 3'UTR affinity again decreases. One possible explanation may be that if above a certain concentration, this particular sequence also hybridizes to a second site within the TNF-α 3'UTR, leading to adverse shape rearrangements. Importantly, hybridization with negative control oligo N T did not alter HuR-TNF-α 3′UTR affinity (FIG. 9C).

마지막으로, HuR 복합체 형성에서의 유도된 증가가 급속한 ARE 의조적 mRNA 분해를 또한 길항하는지 여부를 테스트한다. OpT의 존재 및 부재 하에 hPBMC 용해질 내에서의 TNF-α mRNA 붕괴를 모니터링한다. Mg2+ 첨가 시, 남아 있는 TNF-α mRNA의 양을 경시적으로 RT-PCR에 의해 평가한다. 대조군으로서, 또다른 ARE 제어 사이토카인 mRNA로서의 IL-1β의 붕괴에 대한 OpT의 효과를 측정한다. OpT의 부재 하에, 내인성 TNF-α mRNA는 급속하게 분해된다 (t½ = 36.0 ± 2.2 분, 도 10). 관찰된 반감기는 종래에 기술된 값들 (예를 들어 [Raghavan A. et al., Nucleic Acids Res. 2002, 30(24):5529-38), 인간 1차 T-세포에서 t½ (TNF-α mRNA) = 25 ± 11 분)에 필적하고, 이는 이같은 분해 시스템이 생체내 상황과 유효하게 비슷한 것이라는 것을 가리킨다. 25 μM의 OpT의 존재 하에, 분해가 40 분의 인큐베이션 시간에 걸쳐 정지된다. 이러한 시간에, 처리되지 않은 TNF-α mRNA의 분해는 이미 53.1 %로 진행된다. 또한 장기간의 인큐베이션에서, 붕괴가 현저하게 늦춰진다. 중요하게, 또다른 ARE 함유 HuR 표적물로서의 IL-1β mRNA의 mRNA 붕괴는 OpT에 의 해 영향을 받지 않고, 이는 오프너에 의해 유도된 TNF-α mRNA 안정화가 실제로 특이적 효과라는 것을 설명한다.Finally, it is tested whether the induced increase in HuR complex formation also antagonizes the rapid mRNA degradation of ARE. TNF-α mRNA disruption in hPBMC lysate in the presence and absence of Op T is monitored. Upon addition of Mg 2+ , the amount of remaining TNF-α mRNA is assessed by RT-PCR over time. As a control, the effect of Op T on the breakdown of IL-1β as another ARE control cytokine mRNA is measured. In the absence of Op T , endogenous TNF-α mRNA rapidly degrades (t ½ = 36.0 ± 2.2 min, FIG. 10). The half-life observed is the values previously described (e.g., Raghavan A. et al., Nucleic Acids Res. 2002, 30 (24): 5529-38), t ½ (TNF-α) in human primary T-cells. mRNA) = 25 ± 11 minutes), indicating that this degradation system is effectively similar to the in vivo situation. In the presence of 25 μM Op T , digestion is stopped over a 40 minute incubation time. At this time, degradation of untreated TNF-α mRNA has already proceeded to 53.1%. Also in long incubations, the collapse is significantly slowed down. Importantly, mRNA disruption of IL-1β mRNA as another ARE containing HuR target is not affected by Op T , demonstrating that the opener-induced TNF-α mRNA stabilization is indeed a specific effect.

Figure 112006063771509-PCT00023
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Figure 112006063771509-PCT00024
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SEQUENCE LISTING <110> Novartis AG <120> screening assays <130> 33610 <160> 30 <170> PatentIn version 3.2 <210> 1 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> oligonucleotide <400> 1 aaggcctgat atgttttaag 20 <210> 2 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> oligonucleotide <400> 2 aatataaaat ttaaatattt 20 <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> oligonucleotide <400> 3 tagagcccct agggcttaca 20 <210> 4 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> oligonucleotide <400> 4 tgaaaccatt ttagagcccc 20 <210> 5 <211> 20 <212> RNA <213> Artificial <220> <223> oligonucleotide <400> 5 aaggccugau auguuuuaag 20 <210> 6 <211> 20 <212> RNA <213> Artificial <220> <223> oligonucleotide <400> 6 aauauaaaau uuaaauauuu 20 <210> 7 <211> 20 <212> RNA <213> Artificial <220> <223> oligonucleotide <400> 7 uagagccccu agggcuuaca 20 <210> 8 <211> 20 <212> RNA <213> Artificial <220> <223> oligonucleotide <400> 8 ugaaaccauu uuagagcccc 20 <210> 9 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> oligonucleotide <400> 9 tcggccagct ccacgtcccg 20 <210> 10 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> oligonucleotide <400> 10 tctggtagga gacggcgatg 20 <210> 11 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> oligonucleotide <400> 11 acggcgatgc ggctgatggt 20 <210> 12 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> oligonucleotide <400> 12 ttctggaggc cccagtttga 20 <210> 13 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> oligonucleotide <400> 13 attccagatg tcagggatca 20 <210> 14 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> oligonucleotide <400> 14 atcacaagtg caaacataaa 20 <210> 15 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> oligonucleotide <400> 15 aatataaaat ttaaatattt 20 <210> 16 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> oligonucleotide <400> 16 tagagcccct agggcttaca 20 <210> 17 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> oligonucleotide <400> 17 tgaaaccatt ttagagcccc 20 <210> 18 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> oligonucleotide <400> 18 agtgggaagc acttaattac 20 <210> 19 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> oligonucleotide <400> 19 cataataata aatattttgg 20 <210> 20 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> oligonucleotide <400> 20 ctggctccat ggggagggct 20 <210> 21 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> oligonucleotide <400> 21 tgaggtcttc tcaagtcctg 20 <210> 22 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> oligonucleotide <400> 22 acggcgatgc ggctgatggt 20 <210> 23 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> oligonucleotide <400> 23 tcaccaggat gctcacattt aagtt 25 <210> 24 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> oligonucleotide <400> 24 ggagtttgag ttcttcttct agacactga 29 <210> 25 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> oligonucleotide <400> 25 aggcggtgct tgttcctc 18 <210> 26 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> oligonucleotide <400> 26 gttcgagaag atgatctgac tgcc 24 <210> 27 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> oligonucleotide <400> 27 gtacctgagc 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oligonucleotide <400> 24 ggagtttgag ttcttcttct agacactga 29 <210> 25 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> oligonucleotide <400> 25 aggcggtgct tgttcctc 18 <210> 26 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> oligonucleotide <400> 26 gttcgagaag atgatctgac tgcc 24 <210> 27 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> oligonucleotide <400> 27 gtacctgagc tcgccagtga 20 <210> 28 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> oligonucleotide <400> 28 tcggagattc gtagctggat g 21 <210> 29 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> oligonucleotide <400> 29 tttgagacca gcaagtacta tgtgact 27 <210> 30 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> oligonucleotide <400> 30 tcagcctgag atgtccctgt aa 22  

Claims (18)

(a) 리간드, 예를 들어 단백질에 의한 인식에 필요한 RNA 분자의 2차 구조 요소를 정의 및 선택하는 단계,(a) defining and selecting secondary structural elements of RNA molecules required for recognition by ligands, eg proteins, (b) 상기 RNA의 2차 구조 앙상블 내의 단계 (a)의 2차 구조 요소의 열역학적 확률을 계산하는 단계, (b) calculating the thermodynamic probability of the secondary structural element of step (a) in the secondary structural ensemble of the RNA, (c) 적어도 부분적으로 역 상보적인 올리고뉴클레오티드에 혼성화된 상기 RNA의 2차 구조 앙상블 내의 단계 (a)의 2차 구조 요소의 열역학적 확률을 계산하는 단계, (c) calculating the thermodynamic probability of the secondary structural element of step (a) in the secondary structural ensemble of said RNA hybridized to at least partially reverse complementary oligonucleotides, (d) 상기 2차 구조 요소의 열역학적 확률을 규정된 확률 역치 범위 너머로 변화시키는 올리고뉴클레오티드를 결정하는 단계,(d) determining oligonucleotides that change the thermodynamic probability of the secondary structural element beyond a defined range of probability thresholds, (e) 단계 (d)에서 결정된 올리고뉴클레오티드를 제공하는 단계, 및 임의로 (e) providing the oligonucleotide determined in step (d), and optionally (f) 단계 (a)의 상기 2차 구조 요소를 포함하는 RNA를 단계 (e)의 올리고뉴클레오티드에 혼성화시키는 단계, 및(f) hybridizing the RNA comprising said secondary structural element of step (a) to the oligonucleotide of step (e), and (g) 상기 2차 구조 요소의 열역학적 확률에 대한 상기 혼성화의 효과를 결정하는 단계(g) determining the effect of the hybridization on the thermodynamic probability of the secondary structural element 를 포함하는, 조절 RNA-리간드 상호작용의 조정 방법.Comprising, regulatory RNA-ligand interactions. 제1항에 있어서, RNA가 IL-2 mRNA이고, 리간드가 ELAVL1이며, 올리고뉴클레오티드가 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 서열을 갖는 방법.The method of claim 1, wherein the RNA is IL-2 mRNA, the ligand is ELAVL1, and the oligonucleotide has a sequence selected from the group consisting of:
Figure 112006063771509-PCT00025
Figure 112006063771509-PCT00025
제1항에 있어서, RNA가 TNF-αmRNA이고, 리간드가 ELAVL1이며, 올리고뉴클레오티드가 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 서열을 갖는 방법.The method of claim 1, wherein the RNA is TNF-αmRNA, the ligand is ELAVL1, and the oligonucleotide has a sequence selected from the group consisting of:
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상응하는 RNA의 2차 구조를 변경함으로써 유전자의 발현을 조작하기 위한 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 방법의 용도.Use of the method of any one of claims 1 to 3 for altering the expression of a gene by altering the secondary structure of the corresponding RNA. (a) 리간드에 의한 인식에 필요한 2차 구조 요소를 포함하는 RNA를 상기 2차 구조 요소의 열역학적 확률을 규정된 확률 역치 너머로 변화시키는 올리고뉴클레오티드에 후보 화합물의 존재 및 부재 하에 혼성화시키는 단계,(a) hybridizing RNA comprising secondary structural elements necessary for recognition by a ligand in the presence and absence of candidate compounds to oligonucleotides that change the thermodynamic probability of the secondary structural element beyond a defined probability threshold, (b) 상기 후보 화합물의 존재 및 부재 하에서의 상기 올리고뉴클레오티드에 대한 상기 RNA의 혼성화의 효과를 결정하는 단계,(b) determining the effect of hybridization of the RNA to the oligonucleotide in the presence and absence of the candidate compound, (c) 혼성화 효과를 조정하는 작용제를 동정하는 단계(c) identifying agents that modulate hybridization effects 를 포함하는, 올리고뉴클레오티드에 대한 RNA 분자의 혼성화의 효과를 조정하는 작용제를 동정하기 위한 분석법.A method for identifying an agent comprising a modulating effect of hybridization of an RNA molecule to an oligonucleotide. (a) 리간드에 의한 인식에 필요한 2차 구조 요소를 포함하는 RNA를 상기 2차 구조 요소의 열역학적 확률을 규정된 확률 역치 너머로 변화시키는 올리고뉴클레오티드에 혼성화시키는 단계,(a) hybridizing RNA comprising a secondary structural element necessary for recognition by a ligand to an oligonucleotide that changes the thermodynamic probability of the secondary structural element beyond a defined probability threshold, (b) 리간드에 의한 인식에 필요한 2차 구조 요소를 포함하는 RNA를 올리고뉴클레오티드와 유사한 효과를 가질 것으로 예상되는 후보 화합물에 혼성화시키는 단계,(b) hybridizing RNA comprising secondary structural elements necessary for recognition by the ligand to candidate compounds that are expected to have a similar effect to oligonucleotides, (c) 단계 (a) 및 (b)에 대한 혼성화 효과를 결정하는 단계, 및(c) determining the hybridization effect for steps (a) and (b), and (d) 단계 (a)의 혼성화 효과를 모방하는 작용제를 동정하는 단계(d) identifying an agent that mimics the hybridization effect of step (a) 를 포함하는, 올리고뉴클레오티드에 대한 RNA 분자의 혼성화의 효과를 모방하는 작용제를 동정하기 위한 분석법.An assay for identifying an agent that mimics the effect of hybridization of an RNA molecule to an oligonucleotide. 제5항 또는 제6항에 있어서, 혼성화의 효과가 혼성화 효과에 관련된 신호를 측정함으로써 결정되고, 상기 효과는 2차 RNA 구조, 3차 RNA 구조, RNA-리간드 친화력, RNA 올리고머화 또는 다량체화, 리간드 올리고머화 또는 다량체화, 리간드의 형상 변화, RNA-리간드 인식의 하류 효과의 효율, RNA 스플라이싱, 공유결합 RNA 변형, RNA 국소화, RNA 안정성, RNA 번역 및 단백질 발현 프로필에서의 변화로 구성되는 군으로부터 선택되는 분석법.7. The method of claim 5 or 6, wherein the effect of hybridization is determined by measuring a signal related to the hybridization effect, the effect being secondary RNA structure, tertiary RNA structure, RNA-ligand affinity, RNA oligomerization or multimerization, Consisting of ligand oligomerization or multimerization, changes in ligand shape, efficiency of downstream effects of RNA-ligand recognition, RNA splicing, covalent RNA modification, RNA localization, RNA stability, RNA translation, and changes in protein expression profiles Assay selected from the group. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, RNA가 mRNA인 분석법.The assay of claim 5, wherein the RNA is mRNA. 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, RNA, 리간드 및 올리고뉴클레오티드가 제2항 또는 제3항에 정의된 바와 같은 분석법.The assay of claim 5, wherein the RNA, ligand and oligonucleotide are as defined in claim 2. 고처리량 스크리닝을 위한 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항의 분석법의 용도.Use of the assay of any one of claims 5 to 9 for high throughput screening. 제약으로 사용하기 위한, 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항의 분석법에 의해 동정된 작용제.An agent identified by the assay of any one of claims 5 to 9 for use as a pharmaceutical. 제1항의 방법에 의해 동정된, 2차 구조 요소의 열역학적 확률을 규정된 확률 역치 너머로 변화시키는 올리고뉴클레오티드.An oligonucleotide that changes the thermodynamic probability of a secondary structural element beyond a defined probability threshold, as identified by the method of claim 1. 제12항에 있어서, 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 서열을 갖는 올리고뉴클레오티드.The oligonucleotide of claim 12 having a sequence selected from the group consisting of:
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올리고뉴클레오티드가 임의의 화학적 변형이 있는 RNA 또는 DNA 분자인, 제1항의 방법에 의해 동정된 올리고뉴클레오티드 또는 제13항의 올리고뉴클레오티드.The oligonucleotide or oligonucleotide of claim 13, wherein the oligonucleotide is an RNA or DNA molecule with any chemical modification. 올리고뉴클레오티드가 펩토이드 핵산 또는 록킹된 핵산 분자인, 제1항의 방법에 의해 동정된 올리고뉴클레오티드 또는 제13항의 올리고뉴클레오티드.The oligonucleotide or oligonucleotide of claim 13, wherein the oligonucleotide is a peptoid nucleic acid or a locked nucleic acid molecule. 조절 RNA-리간드 상호작용을 조작하기 위한 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항의 올리고뉴클레오티드의 용도.Use of the oligonucleotide of any one of claims 12-15 for engineering regulatory RNA-ligand interactions. RNA 분자의 안정성에 영향을 미치기 위한 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항의 올리고뉴클레오티드의 용도.Use of an oligonucleotide of any one of claims 12 to 15 to affect the stability of an RNA molecule. 제5항의 분석법에 의해 동정된 작용제 또는 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항의 올리고뉴클레오티드, 및 1종 이상의 제약 부형제를 포함하는 제약 조성물.A pharmaceutical composition comprising an agent identified by the assay of claim 5 or an oligonucleotide of any one of claims 12-15, and one or more pharmaceutical excipients.
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