RU2273645C2 - Obesity polypeptide (ob) (variants), its analogue (variants), and fused protein (variants), nucleic acid isolated molecule, dna molecule, cloning recombinant vector, expression recombinant vector, pharmaceutical composition, monoclonal and polyclonal antibody - Google Patents
Obesity polypeptide (ob) (variants), its analogue (variants), and fused protein (variants), nucleic acid isolated molecule, dna molecule, cloning recombinant vector, expression recombinant vector, pharmaceutical composition, monoclonal and polyclonal antibody Download PDFInfo
- Publication number
- RU2273645C2 RU2273645C2 RU97104072/13A RU97104072A RU2273645C2 RU 2273645 C2 RU2273645 C2 RU 2273645C2 RU 97104072/13 A RU97104072/13 A RU 97104072/13A RU 97104072 A RU97104072 A RU 97104072A RU 2273645 C2 RU2273645 C2 RU 2273645C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- seq
- polypeptide
- sequence
- histidine
- serine
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Peptides Or Proteins (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯFIELD OF THE INVENTION
Настоящее изобретение в целом относится к контролированию веса млекопитающих, включая животных и человека, и более конкретно, к реагентам, которые идентифицированы здесь как модуляторы веса, а также к диагностическому и терапевтическому применению модуляторов.The present invention generally relates to controlling the weight of mammals, including animals and humans, and more specifically to reagents that are identified here as weight modulators, as well as the diagnostic and therapeutic use of modulators.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION BACKGROUND OF THE INVENTION
Ожирение рассматривается как избыток жировых отложений по отношению к мышечной массе тела и связано со многими важными физиологическими и медицинскими нарушениями, в том числе гипертензией, повышенным содержанием липидов в крови, диабетом типа II или инсулин-независимым сахарным диабетом (NIDDM). В США NIDDM страдают 6-10 млн человек, включая 18% населения в возрасте около 65 лет (Harris et al., Int. J. Obes., 11: 275-283 (1987)). Примерно 45% мужчин и 70% женщин, больных NIDDM, страдают от ожирения, и тяжесть их заболевания существенно снижается или элиминируется при уменьшении веса (Harris, Diabetes Care, 14 (3): 639-648 (1991)). Как описано ниже, и NIDDM, и ожирение строго наследуются несмотря на то, что гены предрасположенности к данным заболеваниям еще не идентифицированы. Молекулярно-генетические процессы, лежащие в основе указанных метаболических нарушений, составляют важную, плохо изученную проблему.Obesity is seen as excess body fat in relation to lean body mass and is associated with many important physiological and medical disorders, including hypertension, high blood lipids, type II diabetes, or insulin-independent diabetes mellitus (NIDDM). In the United States, NIDDM affects 6–10 million people, including 18% of the population aged about 65 (Harris et al., Int. J. Obes., 11: 275-283 (1987)). About 45% of men and 70% of women with NIDDM suffer from obesity, and the severity of their disease is significantly reduced or eliminated with weight loss (Harris, Diabetes Care, 14 (3): 639-648 (1991)). As described below, both NIDDM and obesity are strictly inherited despite the fact that the genes for predisposition to these diseases have not yet been identified. The molecular genetic processes underlying these metabolic disorders constitute an important, poorly understood problem.
Ассимиляция, запасание и использование энергии питательных веществ образуют сложную гомеостатическую систему, обеспечивающую выживание многоклеточных организмов. Среди наземных млекопитающих запасание в жировой ткани больших количеств метаболического «топлива» в форме триглицеридов является критическим фактором выживания в условиях нехватки пищи. Необходимость поддержания определенного уровня запасов энергии без постоянных изменений размеров и формы тела требует достижения заданного равновесия между потреблением и расходом энергии. Однако молекулярные механизмы, регулирующие энергетический баланс, остаются неизученными. Получение молекул, которые передают информацию о питательных компонентах и контролируют энергетический баланс, является ключевым моментом понимания механизмов регулирования веса тела, столь важных для развития заболеваний и поддержания здоровья.The assimilation, storage and use of energy of nutrients form a complex homeostatic system that ensures the survival of multicellular organisms. Among terrestrial mammals, the storage of large amounts of metabolic “fuel” in the form of triglycerides in adipose tissue is a critical factor in survival in the face of food shortages. The need to maintain a certain level of energy reserves without constantly changing the size and shape of the body requires achieving a given balance between energy consumption and consumption. However, the molecular mechanisms that regulate energy balance remain unexplored. Obtaining molecules that transmit information about nutritional components and control energy balance is a key point in understanding the mechanisms of regulating body weight, which are so important for the development of diseases and maintaining health.
Степень ожирения индивидуума в значительной степени генетически детерменирована. Изучение соответствия веса тела и ожирения у монозиготных и дизиготных близнецов и их биологических родителей позволяет предположить, что степень наследования ожирения (0.4-0.8) превышает соответствующие величины для других нарушений, в развитие которых (как считается общепринятым) вовлечен значимый генетический компонент, например шизофрении, алкоголизма и атеросклероза (StunKard et al., N. Engl. J. Med., 322: 1483-1487 (1990)). Сообщалось также о семейном сходстве в уровнях расходования энергии (Bogardus et al., Diabetes, 35: 1-5 (1986)). Генетический анализ в географически ограниченных популяциях позволяет высказать предположение, что относительно небольшое количество генов может обусловливать 35-50% вариации состава тела (Moll et al.. Am. J. Hum. Genet., 49: 1243-1255 (1991)). Однако ни один из генов, ответственных за ожирение в популяции в целом, не картирован в каком-либо хромосомальном локусе.The degree of obesity of an individual is largely genetically determined. A study of the correspondence of body weight and obesity in monozygous and dizygotic twins and their biological parents suggests that the degree of inheritance of obesity (0.4-0.8) exceeds the corresponding values for other disorders, the development of which (as is generally accepted) involves a significant genetic component, for example schizophrenia, alcoholism and atherosclerosis (StunKard et al., N. Engl. J. Med., 322: 1483-1487 (1990)). Family similarities in energy expenditure levels have also been reported (Bogardus et al., Diabetes, 35: 1-5 (1986)). Genetic analysis in geographically limited populations suggests that a relatively small number of genes may account for 35-50% of the variation in body composition (Moll et al. Am. J. Hum. Genet., 49: 1243-1255 (1991)). However, not one of the genes responsible for obesity in the population as a whole has been mapped to any chromosomal locus.
Модели ожирения на грызунах включают семь явных мутаций в отдельных генах. Наиболее изученными у мышей мутациями, связанными с ожирением, являются мутации в ob (ожирение)- и db (диабет)-генах. При функционировании на одном генетическом фоне гены ob и db приводят к возникновению метаболически и поведенчески неразличимых фенотипов, позволяя предположить, что указанные гены могут функционировать сходным физиологическим путем (Coleman et al., Diabetologia, 14: 141-148, 1978). Мыши, гомозиготные по двум мутациям, отличаются гиперфагичностью и гипометаболизмом, что приводит к фенотипу ожирения, выявляемому в возрасте одного месяца. Вес этих животных стабилизируется на уровне 60-70 г (в сравнении с 30-35 г у контрольных животных). Ob и db животные обнаруживают огромное число других гормональных и метаболических нарушений, которые определенным образом мешают выявить первичный дефект, обусловленный мутацией (Bray et ai, Am. J. din. Nuir., 50: 891-902 (1989)).Rodent obesity models include seven explicit mutations in individual genes. The most studied mutations associated with obesity in mice are mutations in the ob (obesity) and db (diabetes) genes. When functioning on the same genetic background, the ob and db genes lead to the appearance of metabolically and behaviorally indistinguishable phenotypes, suggesting that these genes can function in a similar physiological way (Coleman et al., Diabetologia, 14: 141-148, 1978). Mice homozygous for two mutations are characterized by hyperphagicity and hypometabolism, which leads to the obesity phenotype detected at the age of one month. The weight of these animals is stabilized at the level of 60-70 g (in comparison with 30-35 g in control animals). Ob and db animals exhibit a huge number of other hormonal and metabolic disorders that in some way interfere with the identification of a primary defect caused by a mutation (Bray et ai, Am. J. din. Nuir., 50: 891-902 (1989)).
Каждая из моделей ожирения на грызунах характеризуется изменениями углеводного метаболизма, напоминающими диабет типа II у человека. В некоторых случаях тяжесть диабета частично зависит от фона, свойственного данной линии мышей (Leiter, Endocrinology, 124: 912-922 (1989)). Как у ob, так и у db конгенных мышей C57BL/Ks развивается тяжелый диабет с некрозом b-клеток и атрофией островков, что приводит к относительной инсулинопении. В противоположность этому ob и db конгенные мыши C57BL/6J характеризуются транзиторном инсулин-устойчивым диабетом, который полностью компенсируется гипертрофией b-клеток, свойственной диабету типа II человека.Each of the rodent obesity patterns is characterized by changes in carbohydrate metabolism, reminiscent of type II diabetes in humans. In some cases, the severity of diabetes depends in part on the background inherent in this line of mice (Leiter, Endocrinology, 124: 912-922 (1989)). Both ob and db C57BL / Ks congenic mice develop severe diabetes with b-cell necrosis and islet atrophy, leading to relative insulinopenia. In contrast, ob and db C57BL / 6J congenic mice are characterized by transient insulin-resistant diabetes, which is fully compensated by the b-cell hypertrophy characteristic of human type II diabetes.
Фенотип ob и db мышей при сопоставлении с ожирением у человека проявляется иным образом, чем развитие диабета. Мутантные мыши едят больше и тратят меньше энергии, чем контрольные животные (так же, как и люди, страдающие ожирением). Такой фенотип практически совпадает с фенотипом животных с нарушениями вентромедиального гипоталамуса. Это позволяет предположить, что обе мутации способны взаимодействовать со способностью надлежащим образом объединять или отвечать на информацию о питательных компонентах в пределах центральной нервной системы. В поддержку этой гипотезы свидетельствуют результаты экспериментов по парабиозу (Coleman, Diabetologia, 9: 294-298 (1973)), из которых следует, что ob мыши дефектны по циркулирующему в крови фактору насыщения, а db мыши устойчивы к воздействиям ob фактора (возможно за счет дефекта ob-рецептора). Указанные эксперименты позволяют заключить, что ожирение у мутантных мышей может являться результатом различных дефектов в афферентной петле и/или интегрированном центре механизма обратной связи, контролирующем состав тела.The phenotype ob and db of mice, when compared with obesity in humans, manifests itself in a different way than the development of diabetes. Mutant mice eat more and spend less energy than control animals (just like obese people). This phenotype practically coincides with the phenotype of animals with disorders of the ventromedial hypothalamus. This suggests that both mutations are capable of interacting with the ability to appropriately combine or respond to information about the nutritional components within the central nervous system. This hypothesis is supported by the results of experiments on parabiosis (Coleman, Diabetologia, 9: 294-298 (1973)), from which it follows that ob mice are defective in the circulating factor of saturation, and db mice are resistant to the effects of ob factor (possibly beyond ob-defect count). These experiments suggest that obesity in mutant mice may result from various defects in the afferent loop and / or integrated center of the feedback mechanism that controls body composition.
При использовании молекулярных и классических генетических маркеров ob и db гены картированы на проксимальной хромосоме 6 и средней хромосоме 4 соответственно (Bahary et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 87: 8642-8646 (1990); Friedman et al., Genomics, 11: 1054-1062 (1991)). В обоих случаях мутации картированы в участках мышиного генома, аналогичных таковым человека, позволяя предположить, что если существуют человеческие аналоги ob и db, они с большей вероятностью будут картированы на хромосомах человека 7q и 1р соответственно. Дефекты гена db могут приводить к ожирению других видов млекопитающих: в генетических сращиваниях между крысами Zucker fa/fa и крысами Brown Norway +/+ мутация fa (хромосома 5 крысы) фланкирована тем же самым локусом, который фланкирует db-ген мыши (Truett et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 88: 7806-7809 (1991)).Using molecular and classical genetic markers, ob and db genes are mapped to
Поскольку многочисленные факторы влияют на вес тела, практически невозможно предсказать, какие факторы и, что более важно, какие гомеостатические механизмы в первую очередь определяют вес тела. Таким образом, принципиальная проблема, лежащая в основе настоящего изобретения, связана с получением модуляторов веса тела, которые обеспечивают контроль ожирения и содержания жира у млекопитающих.Since numerous factors affect body weight, it is almost impossible to predict which factors and, more importantly, which homeostatic mechanisms primarily determine body weight. Thus, the fundamental problem underlying the present invention relates to the production of modulators of body weight, which provide control of obesity and fat content in mammals.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
В соответствии с настоящим изобретением проблема контроля ожирения и содержания жира у животных, особенно у млекопитающих, решается посредством получения полипептидов ожирения (OB) и молекул нуклеиновых кислот, кодирующих указанные полипептиды. Настоящее изобретение относится в первую очередь к выделенным полипептидам, полезным для модуляции, т.е, контроля и регулирования веса тела и ожирения, а также к нуклеиновым кислотам, кодирующим указанные полипептиды, которые не только обеспечивают возможность получения рекомбинантных полипептидов OB, но и сами по себе могут использоваться для модуляции веса тела.In accordance with the present invention, the problem of controlling obesity and fat content in animals, especially mammals, is solved by producing obesity (OB) polypeptides and nucleic acid molecules encoding said polypeptides. The present invention relates primarily to isolated polypeptides useful for modulation, i.e., control and regulation of body weight and obesity, as well as to nucleic acids encoding these polypeptides, which not only provide the possibility of obtaining recombinant OB polypeptides, but also themselves self can be used to modulate body weight.
Полипептиды ожирения (ОВ), согласно настоящему изобретению имеющие примерно от 145 до около 167 аминокислот, способны к модуляции веса тела животных, в особенности млекопитающих, и включают аллельные варианты или аналоги, в том числе фрагменты, обладающие сходной биологической активностью. Полипептиды могут быть получены рекомбинантным путем или в результате химического синтеза. Предпочтительные полипептиды ОВ включают соединения, имеющие аминокислотные последовательности SEQ ID NOS: 2, 4, 5 или 6 или их аллельные варианты или аналоги, в том числе фрагменты.The obesity polypeptides (OB) according to the present invention having from about 145 to about 167 amino acids are capable of modulating the body weight of animals, especially mammals, and include allelic variants or analogs, including fragments having similar biological activity. Polypeptides can be obtained recombinantly or as a result of chemical synthesis. Preferred OB polypeptides include compounds having the amino acid sequences of SEQ ID NOS: 2, 4, 5, or 6 or their allelic variants or analogs, including fragments.
Имуногенные фрагменты полипептидов ОВ согласно данному изобретению включают: Val-Pro-Ile-Gln-Lys-Val-Gln-Asp-Asp-Thr-Lhs-Thr-Leu-Ile-Lys-Thr (SEQ ID NO:18); Leu-His-Pro-Ile-Leu-Ser-Leu-Ser-Lys-Met-Asp-GIn-Thr-Leu-Ala (SEQ ID NO:19); Ser-Lys-Ser-Cys-Ser-Leu-Pro-Gln-Thr-Ser-Gly-Leu-Gln-Lys-Pro-Glu-Ser-Leu-Asp (SEQ ID NO:20); и Ser-Arg-Leu-Gln-Gly-Ser-Leu-Gln-Asp-Ile-Leu-Gln-Gln-Leu-Asp-Val-Ser-Pro-Glu-Cys (SEQ ID NO:21). Аналоги полипептида ОВ человека имеют аминокислотные последовательности SEQ ID NOS: 4 и 6 при том, что одна или более аминокислот в положениях 53, 56, 71, 85, 89, 92, 95, 98, 110, 118, 121, 122, 126, 127, 128, 129, 132, 157, 159, 163 и 166 (в соответствии с нумерацией последовательности SEQ ID NO:4) замещены другими аминокислотами, такими как дивергентные аминокислоты полипептида ОВ мыши, в соответствии с SEQ ID NO:2 или аланин. Указанные аналоги также включают следующие: (а) остаток серина в положении 53 замещен на глицерин, аланин, валин, цистеин, метионин или треонин; (б) остаток серина в положении 98 замещен на глицин, аланин, валин, цистеин, метионин или треонин; и (в) остаток аргинина в положении 92 замещен на аспарагин, лизин, гистидин, глутамин, глутаминовую кислоту, аспарагиновую кислоту, серин, треонин, метионин или цистеин. Аналог полипептида ОВ в соответствии с изобретением предпочтительно на 83% и более гомологичен по аминокислотной последовательности полипептиду ОВ с аминокислотной последовательностью SEQ ID NO:2, 4, 5 или 6. Дополнительные аналоги полипептида ОВ человека в соответствии с данным изобретением имеют аминокислотные последовательности SEQ ID NOS: 4 и 6 при том, что: (а) один или более остатков аспарагиновой кислоты замещены глутаминовой кислотой; (б) один или более остатков изолейцина замещены лейцином; (в) один или более остатков глицина или валина замещены аланином; (г) один или более остатков аргинина замещены на гистидин; (д) один или более остатков тирозина или фенилаланина замещены на триптофан; (е) один или более остатков в положениях 121-128 (в соответствии с нумерацией последовательности SEQ ID NO:4) замещены на глицин или аланин и (ж) один или более остатков в положениях 54-60 или 118-166 (в соответствии с последовательностью SEQ ID NO:4) замещены на лизин, глутаминовую кислоту, цистеин или пролин. Предпочтительные усеченные аналоги полипептидов ОВ человека, согласно настоящему изобретению, включают следующие соединения (в соответствии с нумерацией последовательности SEQ ID NO:4): (а) один или более остатков в положениях 121-128 делетированы; (б) остатки 1-116 делетированы; (в) остатки 1-21 и 54-167 делетированы; (в) остатки 1-21 и 54-167 делетированы; (г) остатки 1-60 и 117-167 делетированы; (д) остатки 1-60 делетированы; (е) остатки 1-53 делетированы и (ж) аналог в соответствии с (а) при том, что остатки 1-21 делетированы. Полипептиды ОВ и аналоги полипептида ob, полученые согласно настоящему изобретению, утратившие 21 аминокислоту сигнальной последовательности (например, аминокислоты 1-21 последовательности SEQ ID NO:4), могут иметь N-концевую аминокислоту или аминокислотную последовательность, такую как (1) метионин, (2) глицин-серин-гистидин-метиониновую последовательность (SEQ ID NO:38), (3) метионин-глицин-серин-серин-гастидин-гистидин-гистидин-гистидин-гистидин-гистидин- серин-серин-глицин-лейцин-валин-пролин-аргинин-глицин-серин-гистидин-метиониновую последовательность (SEQ ID NO:98), (4) лейцин-глутаминовая кислота-лизин-аргинин-глутаминовая кислота-аланин-глутаминовая кислота-аланиновую последовательность (SEQ ID NO:26), (5) глутаминовая кислота-аланин-глутаминовая кислота-аланиновую последовательность (SEQ ID NO:27), (6) лейцин-глутаминовая кислота-лизин-аргининовую последовательность (SEQ ID NO:28), (7) метионин-глицин-серин-серин-гистилин-гистидин-гистидин-гистидин-гистидин-гистидин-серин-серин-глицин-лейцин-валин-пролин-аргинин-глицин-серин-пролиновую последовательность (SEQ ID NO:99) и (8) глицин-серин-пролиновую последовательность.Immunogenic fragments of OB polypeptides according to this invention include: Val-Pro-Ile-Gln-Lys-Val-Gln-Asp-Asp-Thr-Lhs-Thr-Leu-Ile-Lys-Thr (SEQ ID NO: 18); Leu-His-Pro-Ile-Leu-Ser-Leu-Ser-Lys-Met-Asp-GIn-Thr-Leu-Ala (SEQ ID NO: 19); Ser-Lys-Ser-Cys-Ser-Leu-Pro-Gln-Thr-Ser-Gly-Leu-Gln-Lys-Pro-Glu-Ser-Leu-Asp (SEQ ID NO: 20); and Ser-Arg-Leu-Gln-Gly-Ser-Leu-Gln-Asp-Ile-Leu-Gln-Gln-Leu-Asp-Val-Ser-Pro-Glu-Cys (SEQ ID NO: 21). Analogues of the human OB polypeptide have the amino acid sequences of SEQ ID NOS: 4 and 6, with one or more amino acids at
Производные полипептида ОВ в соответствии с изобретением имеют одну или более прикрепленных химических групп, включая водорастворимые полимеры, такие как полиэтиленгликоль. Производные, полученные с помощью полиэтиленгликоля, могут быть моно-, ди-, три- или тетрапэгированными, например, монопэгированы на N-концевом участке.Derivatives of the OB polypeptide according to the invention have one or more attached chemical groups, including water-soluble polymers such as polyethylene glycol. Derivatives obtained using polyethylene glycol can be mono-, di-, tri- or tetrapaginated, for example, monopagirovannye at the N-terminal portion.
Предпочтительные монопэгированные на N-концевом участке производные полипептидов ob, согласно настоящему изобретению, включают полипептиды OB, содержащие аминокислотные остатки 22-167 последовательности SEQ ID NO:4 или остатки 22-166 последовательности SEQ ID NO:6 и факультативно содержащие (пэгированный) метионин в положении 21.Preferred N-terminal portioned derivatives of the ob polypeptides of the present invention include OB polypeptides containing amino acid residues 22-167 of SEQ ID NO: 4 or residues 22-166 of SEQ ID NO: 6 and optionally containing (pegylated) methionine in position 21.
Выделенные молекулы нуклеиновых кислот, полученные согласно настоящему изобретению, кодируют полипептид OB, аллельный вариант или аналог, в том числе фрагменты, как описано выше. Особо важные ДНК-молекулы для использования с целью обеспечения безопасной экспрессии полипептида ОВ обладают биологической активностью, модулирующей вес тела млекопитающих, и выбраны из группы, включающей: (а) ДНК- молекулы с последовательностями SEQ ID NO:1 и 3 или их фрагменты, (б) ДНК-молекулы, способные гибридизоваться с ДНК-молекулами, определенными в (а) или с их фрагментами, и (в) ДНК-молекулы, определяющие экспрессию аминокислотной последовательности, кодируемую любой из указанных выше ДНК-молекул. Примерами таких молекул служат геномные ДНК-молекулы с последовательностями SEQ ID NOS: 22 и 24. Предпочтительные ДНК-молекулы, согласно настоящему изобретению, кодируют полипептид, имеющий следующую аминокислотную последовательность: (a) SEQ ID NO:2, (б) аминокислоты 22-167 последовательности SEQ ID NO:2, (в) SEQ ID NO:4, (г) аминокислоты 22-167 последовательности SEQ ID NO:4, (д) SEQ ID NO:5, (e) аминокислоты 22-166 последовательности SEQ ID NO:5, (ж) SEQ ID NO:6 и (з) аминокислоты 22-166 последовательности SEQ ID NO:6. Кроме того, указанные ДНК-молекулы кодируют полипептиды, имеющие N-концевую аминокислоту или аминокислотную последовательность, приведенную ранее. Например, предпочтительная ДНК-молекула имеет последовательность, представленную как белок-кодирующая последовательность SEQ ID NO:3, и, в особенности, последовательность, кодирующая аминокислоты 22-167.The isolated nucleic acid molecules obtained according to the present invention encode an OB polypeptide, an allelic variant or analogue, including fragments, as described above. Particularly important DNA molecules for use in order to ensure safe expression of the OB polypeptide have biological activity that modulates the body weight of mammals and are selected from the group including: (a) DNA molecules with sequences of SEQ ID NO: 1 and 3 or fragments thereof, ( b) DNA molecules capable of hybridizing with DNA molecules defined in (a) or with their fragments, and (c) DNA molecules that determine the expression of the amino acid sequence encoded by any of the above DNA molecules. Examples of such molecules are genomic DNA molecules with sequences SEQ ID NOS: 22 and 24. Preferred DNA molecules according to the present invention encode a polypeptide having the following amino acid sequence: (a) SEQ ID NO: 2, (b) amino acids 22- 167 of the sequence SEQ ID NO: 2, (c) SEQ ID NO: 4, (d) amino acids 22-167 of the sequence SEQ ID NO: 4, (d) SEQ ID NO: 5, (e) amino acids 22-166 of the sequence SEQ ID NO: 5, (g) SEQ ID NO: 6, and (h) amino acids 22-166 of the sequence SEQ ID NO: 6. In addition, these DNA molecules encode polypeptides having the N-terminal amino acid or amino acid sequence shown previously. For example, a preferred DNA molecule has a sequence represented as a protein coding sequence of SEQ ID NO: 3, and in particular a sequence encoding amino acids 22-167.
Кроме того, изобретение относится к нуклеиновым кислотам с выявляемой меткой, которые гибридизуются с заявленными нуклеиновыми кислотами. Такие нуклеиновые кислоты, в частности, гибридизуются с некодирующим участком нуклеиновой кислоты OB, выбранным из группы, включающей интрон, 5'-некодирующий участок и 3'-некодирующий участок. Настоящее изобретение также относится к олигонуклеотилным праймерам для амплификации геномной ДНК человека, кодирующей полипептид ob, например, олигонуклеотилам 29-32 последовательности SEQ ID NOS:29.In addition, the invention relates to detectable label nucleic acids that hybridize with the claimed nucleic acids. Such nucleic acids, in particular, hybridize to a non-coding region of an OB nucleic acid selected from the group consisting of an intron, a 5'-non-coding region and a 3'-non-coding region. The present invention also relates to oligonucleotyl primers for amplification of human genomic DNA encoding an ob polypeptide, for example, oligonucleotyls 29-32 of the sequence SEQ ID NOS: 29.
Заявленные согласно настоящему изобретению векторы содержат ДНК-молекулу, полученную в соответствии с изобретением, как описано выше, и предпочтительно представляют собой векторы экспрессии, включающие ДНК-молекулу, функционально связанную с последовательностью, контролирующей экспрессию. Одноклеточные клетки-хозяева в соответствии с изобретением трансформированы или трансфицированы ДНК-молекулами или векторами, описанными выше. Предпочтительные клетки-хозяева включают бактерии, дрожжи, клетки млекопитающих, клетки растений, клетки насекомых и клетки человека в культуре тканей. Например, такие клетки-хозяева выбирают из группы, включающей Е. Coli, Pseudomonas, Bacillus, Streptomyces, дрожжи, СНО-, R1.1-, B-W-, L-M-, COS 1-, COS7-, BSC1-, BSC40-, ВМТ10- и Sf9-клетки. Предпочтительными дрожжевыми хозяевами являются Saccharomyces, Pichia, Candida, Hansenula u Torulopsis. Объектом изобретения являются также клетки млекопитающих, содержащие ДНК-последовательность, кодирующую полипептид ob, и модифицированные in vitro для облегчения повышенной экспрессии полипептида ob путем гомологичной рекомбинации, при которой происходит встраивание регуляторной последовательности экспрессии в функциональной близости от последовательности, кодирующей полипептид ob. Регуляторная последовательность экспрессии может быть соответствующей последовательности для полипептида ob или нет и способна замещать мутантную регуляторную последовательность полипептида ob в клетке.The vectors claimed in accordance with the present invention comprise a DNA molecule prepared in accordance with the invention as described above, and are preferably expression vectors comprising a DNA molecule operably linked to an expression control sequence. Unicellular host cells in accordance with the invention are transformed or transfected with DNA molecules or vectors described above. Preferred host cells include bacteria, yeast, mammalian cells, plant cells, insect cells and human cells in tissue culture. For example, such host cells are selected from the group consisting of E. Coli, Pseudomonas, Bacillus, Streptomyces, yeast, CHO-, R1.1-, BW-, LM-, COS 1-, COS7-, BSC1-, BSC40-, BMT10 and Sf9 cells. Preferred yeast hosts are Saccharomyces, Pichia, Candida, Hansenula and Torulopsis. The subject of the invention is also mammalian cells containing a DNA sequence encoding an ob polypeptide and modified in vitro to facilitate increased expression of an ob polypeptide by homologous recombination, in which the expression regulatory sequence is inserted in functional proximity to the sequence encoding an ob polypeptide. The expression control sequence may be the corresponding sequence for the ob polypeptide or not and is able to replace the mutant regulatory sequence of the ob polypeptide in the cell.
Настоящее изобретение относится также к способам получения полипептида ob, включающим: (а) культивирование клетки, описанной выше, в условиях, обеспечивающих экспрессию полипептида ob, и (б) выделение экспрессированного полипептида. Указанная процедура может сопровождаться следующими стадиями: (в) хроматографией полипептида на Ni-хелатирующей колонке и (г) очисткой полипептида путем гель-фильтрации. В предпочтительном варианте осуществления изобретения после стадии (в) и перед стадией (г) осуществляют хроматографию полипептида ob на сильной катионообменной колонке.The present invention also relates to methods for producing an ob polypeptide, including: (a) culturing a cell as described above under conditions providing expression of an ob polypeptide, and (b) isolating an expressed polypeptide. This procedure may be accompanied by the following steps: (c) chromatography of the polypeptide on a Ni-chelating column and (g) purification of the polypeptide by gel filtration. In a preferred embodiment, after step (c) and before step (d), the ob polypeptide is chromatographed on a strong cation exchange column.
Настоящее изобретение относится также к меченным и немеченным моноклинальным и поликлональным антителам, специфическим к заявленным полипептипам ob, и бессмертным клеточным линиям, продуцирующим моноклонные антитела в соответствии с изобретением. Получение антител, согласно настоящему изобретению, включает следующие стадии: (а) конъюгацию полипептида ob с белком-носителем, (б) иммунизацию животного-хозяина конъюгатом «фрагмент полипептида ob/белок-носитель», полученным на стадии (а) и смешанным с адъювантом, и (в) выделение антитела из иммунизированного животного-хозяина.The present invention also relates to labeled and unlabeled monoclinal and polyclonal antibodies specific for the claimed ob polypeptides and immortal cell lines producing monoclonal antibodies in accordance with the invention. Obtaining antibodies according to the present invention includes the following stages: (a) conjugation of the ob polypeptide with a carrier protein, (b) immunization of the animal host with the conjugate "ob polypeptide fragment / carrier protein" obtained in stage (a) and mixed with an adjuvant , and (c) isolating the antibody from the immunized host animal.
Изобретение относится к способам определения присутствия полипептида OB в образце, включающим: (а) контактирование образца, предпочтительно содержащего полипептид OB, с антителом (предпочтительно связанным с твердой подложкой), которое специфически связывается с полипептидом OB в условиях, обеспечивающих образование реакционных комплексов, содержащих антитело и полипептид ОВ, и (б) выявление образования реакционных комплексов, содержащих антитело и полипептид ob, в образце при том, что выявление образования реакционных комплексов свидетельствует о присутствии полипептида ОВ в образце. Соответственно изобретение относится к способам оценки in vitro уровня полипептида OB в биологическом образце, включающим: (а) выявление образования реакционных комплексов в биологическом образце в соответствии со способом, описанным выше, и (б) оценку количества образовавшихся реакционных комплексов, которое соответствует уровню полипептида OB в биологическом образце. Когда выявляют или диагностируют заболевание, ассоциированное с повышенным или пониженным уровнем полипептида OB в соответствии с изобретением, оценку уровня проводят, как описано выше, и выявленное значение сравнивают со значением уровня полипептида OB у здоровых индивидуумов или же у данного индивидуума в более раннее время. Увеличение уровня полипептида ОВ по сравнению с нормальным или предшествующим уровнем свидетельствует о наличии заболевания, ассоциированного с повышенным уровнем полипептида OB, а снижение уровня полипептида OB по сравнению с нормальным свидетельствует о наличии заболевания, ассоциированного с пониженным уровнем полипептида OB. Соответственно в объем изобретения включены способы мониторинга in vitro терапевтического лечения заболевания млекопитающего, ассоциированного с повышенным или пониженным уровнем полипептида ОВ, предусматривающие оценку уровня полипептида ОВ (как описано выше) в серии биологических образцов, полученных в различные временные точки от млекопитающего, подвергающегося указанному терапевтическому лечению.The invention relates to methods for determining the presence of an OB polypeptide in a sample, comprising: (a) contacting a sample, preferably containing an OB polypeptide, with an antibody (preferably bound to a solid support) that specifically binds to an OB polypeptide under conditions allowing the formation of reaction complexes containing the antibody and OB polypeptide, and (b) the detection of the formation of reaction complexes containing the antibody and the ob polypeptide in the sample, while the detection of the formation of reaction complexes stvuet the presence of OB polypeptide in the sample. Accordingly, the invention relates to methods for assessing in vitro the level of an OB polypeptide in a biological sample, comprising: (a) detecting the formation of reaction complexes in the biological sample in accordance with the method described above, and (b) assessing the number of reaction complexes formed that corresponds to the level of the OB polypeptide in a biological sample. When a disease associated with an increased or decreased level of an OB polypeptide according to the invention is detected or diagnosed, the level is assessed as described above, and the detected value is compared with the level of the OB polypeptide in healthy individuals or in that individual at an earlier time. An increase in the level of OB polypeptide compared to a normal or previous level indicates the presence of a disease associated with an increased level of an OB polypeptide, and a decrease in the level of an OB polypeptide compared to normal indicates a disease associated with a decreased level of an OB polypeptide. Accordingly, the scope of the invention includes methods for monitoring in vitro therapeutic treatment of a disease of a mammal associated with an increased or decreased level of OB polypeptide, comprising assessing the level of OB polypeptide (as described above) in a series of biological samples obtained at different time points from a mammal undergoing the indicated therapeutic treatment .
Полученные согласно настоящему изобретению фармацевтические композиции содержат полипептид ОВ, описанный выше, и фармацевтически приемлемый носитель и используются при осуществлении терапевтических способов для снижения веса тела животного. Дополнительные фармацевтические композиции, полученные согласно настоящему изобретению для использования при осуществлении терапевтических способов с целью увеличения веса тела животного, содержат антагонист полипептида ОВ, предпочтительно выбранный из группы, включающей: антитело, которое связывается с полипептидом ОВ и нейтрализует его активность, фрагмент полипептида ob, который связывается с рецептором полипептида ОВ, но не активирует его, и небольшую молекулу-антагонист полипептида OB. Кроме того, изобретение относится к соответствующим косметическим композициям, улучшающим внешний вид тела, для снижения или увеличения веса тела индивидуума, которые используются при осуществлении косметических процедур, улучшающих внешний вид тела индивидуума. Такие косметические композиции используются в количественной дозе, достаточной для моделирования веса тела индивидуума до заданного уровня.The pharmaceutical compositions prepared according to the present invention contain the OB polypeptide described above and a pharmaceutically acceptable carrier and are used in the implementation of therapeutic methods to reduce the body weight of an animal. Additional pharmaceutical compositions obtained according to the present invention for use in implementing therapeutic methods to increase the body weight of an animal comprise an antagonist of an OB polypeptide, preferably selected from the group consisting of: an antibody that binds to and neutralizes the OB polypeptide, a fragment of the ob polypeptide, which binds to the OB polypeptide receptor, but does not activate it, and a small antagonist molecule of the OB polypeptide. In addition, the invention relates to corresponding cosmetic compositions that improve the appearance of the body, to reduce or increase the body weight of the individual, which are used in cosmetic procedures that improve the appearance of the body of the individual. Such cosmetic compositions are used in a quantitative dose sufficient to simulate an individual's body weight to a predetermined level.
Изобретение также относится к применению молекул нуклеиновых кислот, полученных согласно настоящему изобретению, а также молекул антисмысловых нуклеиновых кислот, способных гибридизоваться с нуклеиновой кислотой, кодирующей заявленный полипептид OB, для приготовления медикамента, модифицирующего вес тела животного (например, для генной терапии). Кроме того, изобретение относится к применению полипептида ОВ или соответствующего антагониста для получения медикамента, модифицирующего вес тела животного. Полученные таким образом медикаменты могут использоваться для модификации веса тела млекопитающего в процессе лечения заболевания, выбранного из группы, включающей диабет, высокое кровяное давление и повышенный уровень холестерина. Такая модификация является частью комбинированной терапии данного заболевания с помощью соответствующих лекарственных препаратов. Указанные выше медикаменты могут быть применимы в терапевтических способах внутривенным, внутриартериальным, интраперитонеальным, внутримышечным, подкожным, назальным, оральным или пульмональным путем.The invention also relates to the use of nucleic acid molecules obtained according to the present invention, as well as antisense nucleic acid molecules capable of hybridizing with a nucleic acid encoding the claimed OB polypeptide, for the preparation of a medicament that modifies the animal’s body weight (for example, for gene therapy). In addition, the invention relates to the use of an OB polypeptide or an appropriate antagonist for the manufacture of a medicament that modifies the body weight of an animal. The medicaments thus obtained can be used to modify the body weight of a mammal during the treatment of a disease selected from the group consisting of diabetes, high blood pressure and high cholesterol. Such a modification is part of the combination therapy of this disease with the help of appropriate medications. The above medications may be useful in therapeutic methods by the intravenous, intraarterial, intraperitoneal, intramuscular, subcutaneous, nasal, oral or pulmonary routes.
Приведенные в настоящем описании сведения показывают, что полипептиды ОВ, полученные согласно данному изобретению, именно в такой форме первоначально секретируются из адипоцитов млекопитающих и функционируют по типу гормонов.The information provided in the present description shows that the OB polypeptides obtained according to this invention, in this form, are initially secreted from mammalian adipocytes and function like hormones.
Приведенные примеры показывают, что полипептид ОВ, альтернативно обозначенный «лептином» циркулирует в плазме крови мыши, крысы и человека. Лептин отсутствует в плазме крови мышей ob/ob и обнаруживается в десятикратных концентрациях в плазме крови db/db-мышей и в двадцатикратных концентрациях в плазме крови крыс fa/fa. Более того, ежедневные инъекции рекомбинантного лептина существенно уменьшают массу тела ob/ob-мышей, в значительной степени влияют на вес тела мышей дикого типа и не оказывают эффекта на мышей db/db.The above examples show that the OB polypeptide, alternatively designated as “leptin”, circulates in the blood plasma of mice, rats and humans. Leptin is absent in the blood plasma of ob / ob mice and is found in ten-fold concentrations in the blood plasma of db / db mice and in twenty-fold concentrations in the blood plasma of rats fa / fa. Moreover, daily injections of recombinant leptin significantly reduce the body weight of ob / ob mice, significantly affect the body weight of wild-type mice and have no effect on db / db mice.
Кроме того, полипептид ob одного вида животного биологически активен в организме животного другого вида. В особенности, полипептид ОВ активен в организме мышей.In addition, the ob polypeptide of one animal species is biologically active in the animal organism of another species. In particular, the OB polypeptide is active in mice.
В первую очередь, модуляторы, заявленные согласно настоящему изобретению, включают молекулы нуклеиновых кислот, в том числе молекулы рекомбинантных ДНК (например, кДНК, или вектора, содержащего кДНК, или выделенной геномной ДНК) или клонированные гены (т.е. выделенные геномные ДНК) или их варианты, полученные на основе вырожденности генетического кода, которые кодируют полипептиды, являющиеся модуляторами контроля веса тела, как описано ниже, или консервативные варианты или фрагменты таких полипептидов, в особенности фрагменты полипептидов, утративших сигнальный пептид (альтернативно называемых здесь зрелыми полипептидами ОВ). Указанные полипептиды имеют аминокислотные последовательности, приведенные на фиг. 1А-Е (SEQ ID NO:2), фиг. 3 (SEQ ID NO:4), фиг. 5 (SEQ ID NO:5) и фиг. 6 (SEQ ID NO:6). В особом варианте осуществления изобретения получают аминокислотные последовательности для ob-полипептидов человека и мыши. Оба полипептида обнаруживаются в форме, утратившей глутамин в положении 49, что может являться следствием аномального сплайсинга мРНК. Полипептиды ОВ различных видов животных могут обладать высокой степенью гомологии. Как показано на фиг. 4, полипептиды ОВ человека и мыши обладают более чем 80%-ной гомологией.First of all, the modulators of the invention include nucleic acid molecules, including recombinant DNA molecules (e.g., cDNA, or a vector containing cDNA, or isolated genomic DNA) or cloned genes (i.e., isolated genomic DNA) or variants thereof, based on the degeneracy of the genetic code that encode polypeptides that are modulators of body weight control, as described below, or conservative variants or fragments of such polypeptides, in particular fragments of the polypeptide s that have lost the signal peptide (alternatively referred to herein as mature OB polypeptides). These polypeptides have the amino acid sequences shown in FIG. 1A-E (SEQ ID NO: 2), FIG. 3 (SEQ ID NO: 4), FIG. 5 (SEQ ID NO: 5) and FIG. 6 (SEQ ID NO: 6). In a particular embodiment, amino acid sequences are obtained for human and mouse ob polypeptides. Both polypeptides are found in a form that has lost glutamine at position 49, which may result from abnormal splicing of mRNA. OB polypeptides of various animal species may have a high degree of homology. As shown in FIG. 4, human and mouse OB polypeptides have more than 80% homology.
Молекулы нуклеиновых кислот, рекомбинантные ДНК-молекулы или клонированные гены могут иметь нуклеотилные последовательности или могут быть комплементарны ДНК-кодирующими последовательностям, приведенным на фиг. 1А-Е (SEQ ID NO:1) и фиг. 2А и В (SEQ ID NO:3). В частности, такие ДНК-молекулы могут быть молекулами кДНК или геномными ДНК, выделенными из хромосом. Нуклеиновые кислоты, полученные в соответствии с изобретением, могут также соответствовать 5'- и 3'-фланкирующим последовательностям ДНК и интронным ДНК-последовательностям. В связи с этим настоящее изобретение относится также к идентификации нуклеиновой кислоты, имеющей нуклеотидную последовательность, выбранную из группы, включающей последовательности на фиг. 1А-Е (SEQ ID NO:1) и фиг. 2А и В (SEQ ID NO:3), а также их варианты, полученные с учетом вырожденности генетического кода, аллельные варианты и подобные им родственные молекулы.Nucleic acid molecules, recombinant DNA molecules or cloned genes may have nucleotide sequences or may be complementary to the DNA coding sequences shown in FIG. 1A-E (SEQ ID NO: 1) and FIG. 2A and B (SEQ ID NO: 3). In particular, such DNA molecules can be cDNA molecules or genomic DNA isolated from chromosomes. Nucleic acids obtained in accordance with the invention may also correspond to 5'- and 3'-flanking DNA sequences and intron DNA sequences. In this regard, the present invention also relates to the identification of a nucleic acid having a nucleotide sequence selected from the group consisting of sequences in FIG. 1A-E (SEQ ID NO: 1) and FIG. 2A and B (SEQ ID NO: 3), as well as their variants obtained taking into account the degeneracy of the genetic code, allelic variants and similar related molecules.
В соответствии с настоящим изобретением молекулы нуклеиновой кислоты могут быть ДНК и РНК, в том числе их синтетические варианты, имеющие фосфат или аналог фосфата, например, тиофосфатные связи. При этом указанные молекулы могут быть как одноцепочечные, так и двухцепочечные.In accordance with the present invention, the nucleic acid molecules can be DNA and RNA, including their synthetic variants having a phosphate or phosphate analog, for example, thiophosphate bonds. Moreover, these molecules can be either single-stranded or double-stranded.
Изобретение также относится к молекулам нуклеиновой кислоты, используемым в качестве молекулярных проб или праймеров для амплификации с помощью полимеразной цепной реакции (PCR), т.е. к природным или синтетическим олигонуклеотидам, имеющим последовательность, соответствующую участку последовательностей, приведенных на фиг. 1А -Е (SEQ ID NO:1), фиг. 2А и В (SEQ ID NO:3) и фиг. 20А-С (SEQ ID NO:22), или 5'- и 3'-фланкирующим последовательностям кодирующих последовательностей или интронным последовательностям геномной ДНК. В частности, изобретение относится к молекуле нуклеиновой кислоты, имеющей по крайней мере около 10 нуклеотидов, при том что последовательность молекулы нуклеиновой кислоты соответствует нуклеотидной последовательности из того же количества нуклеотидов в нуклеотидных последовательностях, представленных на фиг. 1А-Е (SEQ ID NO:1), фиг. 2А и В (SEQ ID NO:3) и фиг. 20А-С (SEQ ID NO:22) или последовательности, комплементарной указанным. Более предпочтительно, последовательность молекулы нуклеиновой кислоты имеет по крайней мере 15 нуклеотидов. Наиболее предпочтительно, последовательность нуклеиновой кислоты имеет по крайней мере 20 нуклеотидов. В одном варианте осуществления изобретения, когда олигонуклеотид используется в качестве пробы, он содержит выявляемую метку, например радионуклидную (такую, как 32P) или ферментную.The invention also relates to nucleic acid molecules used as molecular probes or primers for amplification by polymerase chain reaction (PCR), i.e. natural or synthetic oligonucleotides having a sequence corresponding to a portion of the sequences shown in FIG. 1A-E (SEQ ID NO: 1), FIG. 2A and B (SEQ ID NO: 3) and FIG. 20A-C (SEQ ID NO: 22), or 5'- and 3'-flanking sequences of coding sequences or intron sequences of genomic DNA. In particular, the invention relates to a nucleic acid molecule having at least about 10 nucleotides, while the nucleic acid molecule sequence corresponds to a nucleotide sequence of the same number of nucleotides in the nucleotide sequences shown in FIG. 1A-E (SEQ ID NO: 1), FIG. 2A and B (SEQ ID NO: 3) and FIG. 20A-C (SEQ ID NO: 22) or a sequence complementary to the one indicated. More preferably, the nucleic acid molecule sequence has at least 15 nucleotides. Most preferably, the nucleic acid sequence has at least 20 nucleotides. In one embodiment of the invention, when the oligonucleotide is used as a sample, it contains a detectable label, for example a radionuclide (such as 32 P) or enzyme.
Далее изобретение относится к клонирующему вектору, содержащему заявленные нуклеиновые кислоты, кодирующие полипептид ob, а также к вектору экспрессии, активному в клетках бактерий, насекомых или млекопитающих, содержащему заявленные нуклеиновые кислоты, а также к вектору экспрессии, активному в клетках бактерий, насекомых или млекопитающих, содержащему заявленные нуклеиновые кислоты, кодирующие полипептид ob, функционально связанные с последовательностью, контролирующей экспрессию. Соответственно изобретение относится к клетке-хозяину, например бактериальной, дрожжевой, клетке насекомых или млекопитающих, трансфицированной или трансформированной подходящим вектором экспрессии, а также к применению указанных выше конструктов для получения модуляторов согласно изобретению.The invention further relates to a cloning vector containing the claimed nucleic acids encoding an ob polypeptide, as well as to an expression vector active in bacteria, insects or mammalian cells, containing the claimed nucleic acids, as well as an expression vector active in bacteria, insects or mammalian cells containing the claimed nucleic acids encoding an ob polypeptide operably linked to an expression control sequence. Accordingly, the invention relates to a host cell, for example, a bacterial, yeast, insect or mammalian cell, transfected or transformed with a suitable expression vector, as well as to the use of the above constructs for producing modulators according to the invention.
Изобретение также относится к антителам, которые связываются с полипептидом ob. Такие антитела могут быть получены к полипептиду полной длины или его антигенным фрагментам. В одном случае такие антитела ингибируют функциональную активность полипептида ob. В другом случае антитела могут использоваться для определения уровня циркулирующего полипептида ob в плазме крови или сыворотке. Кроме того, антитела, специфичные по отношению к какому-либо участку полипептида ОВ, в частности моноклональные антитела, могут использоваться в качестве «структурных» проб данного полипептида.The invention also relates to antibodies that bind to the ob polypeptide. Such antibodies can be prepared against a full-length polypeptide or antigenic fragments thereof. In one case, such antibodies inhibit the functional activity of the ob polypeptide. Alternatively, antibodies can be used to determine the level of circulating ob polypeptide in blood plasma or serum. In addition, antibodies specific for any region of the OB polypeptide, in particular monoclonal antibodies, can be used as “structural” samples of this polypeptide.
Все описанные выше соединения могут рассматриваться как модуляторы веса тела и содержания жира и, таким образом, могут использоваться различным образом, как указано выше. В частности, изобретение может найти диагностические и терапевтические применения, а также использоваться в сельском хозяйстве. В основе таких применений лежит использование описанных выше модуляторов, в том числе молекул нуклеиновых кислот и пептидов. Более того, модуляция веса тела подразумевает применение специфических терапевтических подходов таким образом, что ожирение или, наоборот, кахексия, отражающие нежелательные в организме нарушения, могут быть скорригированы применением одного или более модуляторов, полученных согласно настоящему изобретению.All of the compounds described above can be considered as modulators of body weight and fat content and, thus, can be used in various ways, as described above. In particular, the invention can find diagnostic and therapeutic applications, as well as be used in agriculture. The basis of such applications is the use of the modulators described above, including nucleic acid molecules and peptides. Moreover, modulation of body weight implies the use of specific therapeutic approaches in such a way that obesity or, on the contrary, cachexia, reflecting unwanted disorders in the body, can be corrected using one or more modulators obtained according to the present invention.
Таким образом, изобретение относится к способу модулирования веса тела млекопитающих, включающему контролирование экспрессии белка, кодируемого нуклеиновой кислотой, имеющей нуклеотидную последовательность, выбранную из группы, включающей последовательность, приведенную на фиг. 1А-Е (SEQ ID NO:1), фиг. 2А и В (SEQ ID NO:3), а также их аллельные варианты и варианты, полученные на основе вырожденности генетического кода. Такой контроль может оказаться эффективным путем введения заявленных нуклеотидов при генной терапии в жировые клетки больного или какого-либо хозяина для контроля или редукции ожирения. В противоположность этому, получение и применение антагонистов данных нуклеотидов, например антисмысловых молекул, может оказаться полезным для устранения нарушений, включающих избыточную потерю веса, например, нервозной анорексии, рака или СПИДа, в отношении которых проводится лечение. Указанные антагонисты могут быть введены сходным образом с нуклеотидами непосредственно в жировые клетки для достижения заданных изменений.Thus, the invention relates to a method for modulating the body weight of mammals, comprising controlling the expression of a protein encoded by a nucleic acid having a nucleotide sequence selected from the group including the sequence shown in FIG. 1A-E (SEQ ID NO: 1), FIG. 2A and B (SEQ ID NO: 3), as well as their allelic variants and variants derived from the degeneracy of the genetic code. Such a control may be effective by introducing the claimed nucleotides during gene therapy into the fat cells of a patient or any host to control or reduce obesity. In contrast, the preparation and use of antagonists of these nucleotides, such as antisense molecules, may be useful in eliminating disorders including excessive weight loss, such as anorexia nervosa, cancer or AIDS, for which treatment is being carried out. These antagonists can be introduced in a similar manner to nucleotides directly in fat cells to achieve desired changes.
Соответственно белки, определенные с помощью фиг. 1А-Е, 3, 5 и 6 (SEQ ID NO:1, SEQ ID NO:4, SEQ ID NO:5 и SEQ ID NO:6), их консервативные варианты, активные фрагменты и родственные небольшие молекулы могут быть получены для непосредственного применения с терапевтическими целями для редукции или контроля избытка жира или веса тела. Антитела и другие антагонисты указанных белков, например, их фрагментов, могут быть получены и сходным образом применены для достижения обратного эффекта. В связи с этим изобретение относится к фармацевтическим композициям, содержащим заявленный полипептид ОВ или, альтернативно, его антагонист в смеси с фармацевтически приемлемым носителем или наполнителем.Accordingly, proteins determined using FIG. 1A-E, 3, 5 and 6 (SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 6), their conservative variants, active fragments and related small molecules can be obtained for direct therapeutic uses for reducing or controlling excess fat or body weight. Antibodies and other antagonists of these proteins, for example, fragments thereof, can be obtained and similarly applied to achieve the opposite effect. In this regard, the invention relates to pharmaceutical compositions containing the claimed polypeptide OB or, alternatively, its antagonist in a mixture with a pharmaceutically acceptable carrier or excipient.
Кроме того, полученный согласно изобретению полипептид ОВ может быть использован для обеспечения косметических эффектов, например улучшения внешнего вида тела за счет редукции жировых отложений. Полипептид ОВ может использоваться независимо или в комплексе с другими косметическими методиками, например хирургическими, для достижения желаемых результатов.In addition, the OB polypeptide obtained according to the invention can be used to provide cosmetic effects, for example, improving the appearance of the body by reducing body fat. The polypeptide OB can be used independently or in combination with other cosmetic techniques, for example, surgical, to achieve the desired results.
Диагностические применения указанных нуклеотидов и соответствующих пептидов также подразумевают использование нуклеиновых кислот для идентификации возможных мутаций или аллельных вариантов указанных соединений с целью расширения набора активных нуклеотидных молекул, полезных в диагностике и терапии. В частности, гомозиготные и гетерозиготные мутации нуклеотидов могут быть идентифицированы в количественном отношении и более точно свидетельствовать о каком-либо нарушении, выявляя возможную степень риска индивидуумов, связанную с ожирением. Более точно, гетерозиготные мутации в настоящее время рассматриваются как ассоциированные со слабой или средней степенью ожирения, в то время как гомозиготные мутации ассоциированы с более выраженным и тяжелым ожирением. Соответствующее ДНК-тестирование может быть осуществлено при использовании вышеуказанных соединений в качестве маркеров уровня для получения точного долговременного прогноза определенных тенденций, так чтобы оказались возможным предсказать изменения в питании и других индивидуальных привычках индивидуума или характер непосредственного терапевтического вмешательства для устранения заданных нарушений.Diagnostic applications of these nucleotides and corresponding peptides also involve the use of nucleic acids to identify possible mutations or allelic variants of these compounds in order to expand the range of active nucleotide molecules useful in diagnosis and therapy. In particular, homozygous and heterozygous nucleotide mutations can be quantified and more accurately indicate any violation, identifying the possible degree of risk of individuals associated with obesity. More specifically, heterozygous mutations are currently considered to be associated with mild or moderate obesity, while homozygous mutations are associated with more severe and severe obesity. Appropriate DNA testing can be carried out using the above compounds as level markers to obtain an accurate long-term prognosis of certain trends, so that it is possible to predict changes in the diet and other individual habits of the individual or the nature of the immediate therapeutic intervention to eliminate the given disorders.
Диагностическое применение настоящего изобретения включает способы определения присутствия и уровня заявленных модуляторов в клеточных образцах или биологических экстрактах (или образцах), полученных от соответствующих индивидуумов, так что может быть установлено содержание в таких тестируемых образцах нуклеиновых кислот (геномной ДНК или мРНК) и/или белка. Принимая во внимание, что увеличенная активность нуклеиновой кислоты и наличие соответствующего белка отражает способность организма ингибировать ожирение, врач, анализирующий полученные результаты такого рода исследований больного, страдающего ожирением, будет иметь возможность заключить, что причиной ожирения скорее является дисфункция, а не наличие или повышенная активность нуклеиновой кислоты, полученной согласно данному изобретению. В противоположность этому, пониженные уровни нуклеиновой кислоты и/или экспрессируемого белка позволяют предположить, что такие уровни могут быть повышены для лечения данного типа ожирения, и необходимо применить соответствующую терапевтическую систему.The diagnostic use of the present invention includes methods for determining the presence and level of the claimed modulators in cell samples or biological extracts (or samples) obtained from the respective individuals, so that the content of nucleic acids (genomic DNA or mRNA) and / or protein in such test samples can be determined . Taking into account that the increased activity of the nucleic acid and the presence of the corresponding protein reflects the body's ability to inhibit obesity, a doctor analyzing the results of such studies of a patient suffering from obesity will be able to conclude that the cause of obesity is more likely to be dysfunction, rather than the presence or increased activity nucleic acid obtained according to this invention. In contrast, lower levels of nucleic acid and / or expressed protein suggest that these levels may be elevated to treat this type of obesity, and an appropriate therapeutic system must be used.
Кроме того, нуклеотиды, представленные на Фиг.1А-Е и 2А и В, относятся к кДНК, которая, как вкратце указано выше, используется для определения соответствующей РНК. Сходным образом, рекомбинантные белки, соответствующие полипептидам на Фиг.1А-Е и 3, получают и надлежащим образом метят для использования, например, в радиоиммунологических анализах с целью определения содержания полипептида ОВ в плазме крови или же с целью определения содержания уровня ОВ-рецептора в тканях, скажем, в тканях гипоталамуса. Далее, изобретение относится не только к идентификации нуклеотидов и соответствующих белков, но и к выявлению рецепторов данных соединений. В данным контексте, полипептиды, представленные на Фиг.1А-Е, 3, 5 и/или 6, могут быть получены и использованы для скрининга соответствующей экспрессионной библиотеки для выделения активных рецепторов. Затем рецепторы могут быть клонированы и сами по себе или в комплексе с лигандом использованы для отбора небольших молекул, способных проявлять сходную активность по отношению к модуляторам.In addition, the nucleotides shown in FIGS. 1A-E and 2A and B refer to cDNA, which, as briefly indicated above, is used to determine the corresponding RNA. Similarly, recombinant proteins corresponding to the polypeptides in FIGS. 1A-E and 3 are prepared and properly labeled for use, for example, in radioimmunoassays to determine the content of OB polypeptide in blood plasma or to determine the level of OB receptor in tissues, say, in the tissues of the hypothalamus. Further, the invention relates not only to the identification of nucleotides and corresponding proteins, but also to the identification of receptors of these compounds. In this context, the polypeptides shown in Fig.1A-E, 3, 5 and / or 6, can be obtained and used to screen the appropriate expression library for the allocation of active receptors. Then the receptors can be cloned and used alone or in combination with a ligand to select small molecules capable of exhibiting similar activity with respect to modulators.
Изобретение также относится к фармацевтическим композициям, содержащим некоторые из указанных модуляторов, предпочтительно полипептиды с последовательностями, представленными SEQ ID NO:2, SEQ ID NO:4, SEQ ID NO:5 и SEQ ID NO:6, а также соответствующие антитела, небольшие молекулы агонистов и антагонистов или активные фрагменты, находящиеся в форме, пригодной для различных способов введения при необходимой терапии. Такие рецепторы могут включать фармацевтически приемлемые носители или другие адъюванты и быть использованы в эффективной дозе, которая определяется специалистом в каждом конкретном случае.The invention also relates to pharmaceutical compositions containing some of these modulators, preferably polypeptides with the sequences represented by SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 6, as well as corresponding antibodies, small molecules agonists and antagonists or active fragments in a form suitable for various modes of administration with the necessary therapy. Such receptors may include pharmaceutically acceptable carriers or other adjuvants and be used in an effective dose, which is determined by a specialist in each case.
В соответствии с изложенным, наиболее важным объектом настоящего изобретения являются модуляторы веса тела, полученные в очищенной форме, которые обладают определенными характеристиками и свойствами, позволяющими контролировать и наменять степень ожирения и содержания жира у млекопитающих.In accordance with the foregoing, the most important object of the present invention are modulators of body weight obtained in purified form, which have certain characteristics and properties that allow you to control and change the degree of obesity and fat content in mammals.
Другие объекты настоящего изобретения относятся к способам определения и выявления модуляторов контроля веса, как здесь указано, с целью эффективной диагностики и мониторинга патологических состояний, когда вариации в уровне таких модуляторов являются или могут быть прогнозом на будущее.Other objects of the present invention relate to methods for determining and identifying weight control modulators, as indicated herein, for the purpose of efficiently diagnosing and monitoring pathological conditions when variations in the level of such modulators are, or may be, predictions for the future.
Объектом изобретения также являются способ и соответствующая аналитическая система для скрининга соединений, например лекарственных препаратов, реагентов и т.д., которые обладают потенциальной возможностью имитировать или ингибировать активность модуляторов, полученных согласно данному изобретению, у млекопитающих.The invention also provides a method and an appropriate analytical system for screening compounds, for example, drugs, reagents, etc., which have the potential to mimic or inhibit the activity of the modulators obtained according to this invention in mammals.
Еще одним объектом изобретения является способ воздействия на млекопитающих для контроля веса тела и содержания жира и/или способ лечения некоторых патофизиологических состояний, для которых аномальный вес тела (повышенный или пониженный) является характерным признаком.Another object of the invention is a method of influencing mammals to control body weight and fat content and / or a method of treating certain pathophysiological conditions for which abnormal body weight (increased or decreased) is a characteristic feature.
Объектом изобретения также являются генетические конструкции для использования в генно-терапевтических методиках и/или фармацевтические композиции для соответствующих терапевтических методик, которые содержат или основаны на одном или более модуляторе, связывающем агенте или реагенте, способном контролировать образование модуляторов или же имитировать или противодействовать их активности.The invention also relates to genetic constructs for use in gene therapeutic methods and / or pharmaceutical compositions for appropriate therapeutic methods that contain or are based on one or more modulators, a binding agent or reagent capable of controlling the formation of modulators or mimicking or counteracting their activity.
Другие объекты и преимущества настоящего изобретения для специалиста в данной области исследований очевидным образом следуют из приведенного описания, которое подкрепляется ссылками на соответствующие фигуры.Other objects and advantages of the present invention for a person skilled in the art obviously follow from the above description, which is supported by references to the corresponding figures.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУРBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Фиг. 1 (А-Е). Приведена нуклеотидная последовательность (SEQ ID NO:1) и выведенная на ее основе аминокислотная последовательность (SEQ ID NO:2), соответствующая кДНК ОВ мыши. 39 оснований лидерной последовательности на 5'-концевом участке соединены с предсказанными 167 аминокислотами открытой рамки считывания и примерно 3,7 кδ-нетранслируемой последовательностью на 3'-концевом участке. (В предварительно поданной заявке серии №08/347563 от 30.11.94 и заявке серии №08/438, 431 от 10.05.95 дополнительные 58 оснований 5'-некодирующей последовательности были определены как артефакт клонирования. Данный артефакт не затрагивал кодирующий район, 39 оснований 5'-некодирующего участка, показанного здесь на фиг. 1, и 3'-некодирующий участка гена). Показано в целом около 2500 оснований 3'-нетранслируемой последовательности. Анализ предсказанной белковой последовательности при использовании компьютерной программы SigSeq выявляет присутствие сигнальной последовательности (подчеркнута). Микрогетерогеннось кДНК проявляется таким образом, что примерно 70% кДНК имеет глутаминовый кодон в положении 49 и 30% кДНК не имеет такого колона (см. фиг.5 и 6, ниже). Эта аминокислота подчеркнута, поскольку представляет собой аргининовый кодон, подвергшийся мутации у ob/ob мышей C57BL/GJ (1J мыши).FIG. 1 (AE). The nucleotide sequence (SEQ ID NO: 1) and the derived amino acid sequence (SEQ ID NO: 2) corresponding to the mouse OB cDNA are shown. 39 bases of the leader sequence at the 5'-terminal site are connected to the predicted 167 amino acids of the open reading frame and about 3.7 kδ-untranslated sequence at the 3'-terminal site. (In the preliminary filed application of the series No. 08/347563 of 11/30/94 and the application of the series No. 08/438, 431 of 05/10/95, an additional 58 bases of the 5'-non-coding sequence were identified as a cloning artifact. This artifact did not affect the coding region, 39 bases 5'-non-coding region, shown here in Fig. 1, and 3'-non-coding region of the gene). A total of about 2500 bases of the 3'-untranslated sequence is shown. Analysis of the predicted protein sequence using the SigSeq computer program reveals the presence of a signal sequence (underlined). The microheterogeneity of the cDNA is manifested in such a way that approximately 70% of the cDNA has a glutamine codon at
Фиг. 2. (А и В). Показана нуклеотидная последовательность (SEQ ID NO:3) кДНК ОВ человека. Нуклеотиды пронумерованы с 1 до 701 со стартовым участком в нуклеотидном положении 46 и терминаторным нуклеотидом в положении 550.FIG. 2. (A and B). The nucleotide sequence (SEQ ID NO: 3) of human OB cDNA is shown. Nucleotides are numbered from 1 to 701 with a start site at
Фиг. 3. Показана полная предсказанная аминокислотная последовательность (SEQ ID NO:4) гена ОВ человека, соответствующая нуклеотидной последовательности Фиг.2А и В. Аминокислоты пронумерованы с 1 до 167. Сайт отщепления сигнальной последовательности расположен после аминокислоты 21 (Ala) так, что зрелый белок представлен аминокислотами 22 (Val)-167 (Cys).FIG. 3. The complete predicted amino acid sequence (SEQ ID NO: 4) of the human OB gene corresponding to the nucleotide sequence of Figs. 2A and B is shown. The amino acids are numbered 1 to 167. The signal sequence cleavage site is located after amino acid 21 (Ala) so that the mature protein represented by amino acids 22 (Val) -167 (Cys).
Фиг. 4. Сравниваются предсказанные аминокислотные последовательности мыши (SEQ ID NO:2) и человека (SEQ ID NO:4). Предсказанная аминокислотная последовательность ОВ человека обладает высокой гомологией с мышиной. Консервативные участки обозначены пунктиром, а неконсервативные - звездочкой. Вариабельный глутаминовый кодон подчеркнут, это положение нонсенс-мутации в последовательности мышей линии C57BL/6J ob/ob (1J). На аминокислотном уровне отмечается 83%-ная идентичность, несмотря на то что только 8 замещений обнаружено между валином в положении кодона 22 («немедленное» положение downstream по отношению к сигнальной последовательности) и цистеином в положении 117.FIG. 4. The predicted amino acid sequences of the mouse (SEQ ID NO: 2) and human (SEQ ID NO: 4) are compared. The predicted amino acid sequence of human OB has high homology with mouse. Conservative areas are indicated by a dotted line, and non-conservative areas are indicated by an asterisk. The variable glutamine codon is underlined; this is the position of the nonsense mutation in the sequence of C57BL / 6J ob / ob (1J) mice. At the amino acid level, 83% identity is observed, despite the fact that only 8 substitutions are found between valine at codon position 22 (“immediate” downstream position with respect to the signal sequence) and cysteine at
Фиг. 5. Показана полноразмерная аминокислотная последовательность (SEQ ID NO:5), соответствующая гену ОВ мыши, показанному на Фиг.3, но утратившая глутамин в положении 49. Аминокислоты пронумерованы с 1 до 166. Сайт отщепления сигнальной последовательности расположен после аминокислоты 21 (Ala) (и, следовательно, до делетированного глутамина в положении 49) так, что зрелый белок представлен аминокислотами 22 (Val)-166 (Cys).FIG. 5. A full-length amino acid sequence (SEQ ID NO: 5) is shown corresponding to the mouse OB gene shown in FIG. 3, but has lost glutamine at position 49. The amino acids are numbered 1 to 166. The signal sequence cleavage site is located after amino acid 21 (Ala) (and therefore, to deleted glutamine at position 49) so that the mature protein is represented by amino acids 22 (Val) -166 (Cys).
Фиг. 6. Показана полноразмерная предсказанная аминокислотная последовательность (SEQ ID NO:6), соответствующая гену ОВ человека, показанному на Фиг.4, но утратившая глутамин в положении 49. Аминокислоты пронумерованы с 1 до 166. Сайт отщепления сигнальной последовательности расположен после аминокислоты 21 (Ala) (и, следовательно, до делетированного глутамина в положении 49) так, что зрелый белок представлен аминокислотой 22 (Val)-166 (Cys).FIG. 6. Shown is the full-sized predicted amino acid sequence (SEQ ID NO: 6) corresponding to the human OB gene shown in FIG. 4, but lost glutamine at position 49. The amino acids are numbered from 1 to 166. The signal sequence cleavage site is located after amino acid 21 (Ala ) (and therefore, to the deleted glutamine at position 49) so that the mature protein is represented by amino acid 22 (Val) -166 (Cys).
Фиг. 7. (А). Физическая карта расположения ob в хромосоме мыши и YAC- и Р1-клонируюшие карты. «М» и «N» означают рестрикционные сайты для эндонуклеаз Mul I и Not I. Цифры соответствуют индивидуальным животным, рекомбинантным по области ob при подсчете 1606 мейозов. Met, Pax-4, D6R ck 39, D6R ck 13 и Сра обозначают положения области ob, которые связываются с ДНК-пробами. YACs изолировали с помощью D6R ck 13 и Рах-4 в качестве проб и концы восстанавливали при использовании PCR (vectorette PCR) и/или плазмиды «спасения» концов и в свою очередь использовали для выделения новых YACs. (В). Результирующий набор YAC. Одна из YACs, a именно Y902A0925, является химерной. Каждая из проб, которая использовалась для генотипирования рекомбинантных животных, заключена в скобки. (6) соответствует YAC 107; (5) соответствует М16(+) (или М16(р LUS)); (4) соответствует adu(+); (3) соответствует aad(p ICL); (2) соответствует 53(р ICL); и (1) соответствует 53(+). (С). P1-набор из бактериофаговых клонов Р1 изолировали с помощью селективных проб на основе концов YAC. Ген ob изолировали из Р1-клона с помощью дистальной концевой пробы YAC YB6S2F12 (концевая проба (4)) (альтернативно здесь обозначается как adu(+)).FIG. 7. (A). Physical map of the location of ob in the chromosome of the mouse and YAC- and P1-cloning maps. “M” and “N” mean restriction sites for the endonucleases Mul I and Not I. The numbers correspond to individual animals recombinant in the ob region when counting 1606 meioses. Met, Pax-4, D6R ck 39, D6R ck 13, and CPA denote the positions of the ob region that bind to DNA samples. YACs were isolated with D6R ck 13 and Pax-4 as probes and the ends were restored using PCR (vectorette PCR) and / or end-saving plasmids and in turn used to isolate new YACs. (AT). YAC result set. One of the YACs, namely Y902A0925, is chimeric. Each of the samples that was used for genotyping of recombinant animals is enclosed in brackets. (6) corresponds to YAC 107; (5) corresponds to M16 (+) (or M16 (p LUS)); (4) corresponds to adu (+); (3) corresponds to aad (p ICL); (2) corresponds to 53 (p ICL); and (1) corresponds to 53 (+). (FROM). The P1 set of bacteriophage clones P1 was isolated using selective samples based on YAC ends. The ob gene was isolated from the P1 clone using the YAC YB6S2F12 distal end probe (end probe (4)) (alternatively referred to herein as adu (+)).
Фиг. 8. Показана фотография, полученная при окрашивании бромистым этидием 192 независимых изолятов в эксперименте по «захвату» четвертого экзона, который был амплифицирован с помощью PCR и охарактеризован.FIG. 8. Shown is a photograph obtained by staining with ethidium bromide 192 independent isolates in an experiment to “capture” the fourth exon, which was amplified by PCR and characterized.
Фиг. 9. Показана фотография, полученная при окрашивании бромистым этидием PCR-амплифицированных клонов, предположительно несущих ob. Каждый из 7 клонов, в которых не обнаруживалось артефакта, повторно амплифицировали с помощью PCR и подвергали электрофорезу в геле 1%-ной агарозы в ТВЕ и окрашивали бромистым этидием. Маркеры размера (не обозначенная номером самая левая линия) является коммерчески доступными («шаг» составляет 1 kb). Линия 1-клон 1D12, содержащий «последовательность HIV». Линия 2-клон 1F1, клон за пределами ob-участка. Линия 3-клон 1Н3. Линия 4-клон 2В2, который идентичен 1F1. Линия 5-клон 2G7, который содержит ob экзон. Линия 6-клон 2G11, который идентичен 1F1. Линия 7-клон 2Н1, который не содержит вставки.FIG. 9. Shown is a photograph obtained by staining with ethidium bromide PCR-amplified clones, presumably bearing ob. Each of the 7 clones in which no artifact was detected was re-amplified by PCR and gel electrophoresed in 1% TBE agarose and stained with ethidium bromide. Size markers (the leftmost line not indicated by a number) is commercially available (“step” is 1 kb). Line 1-clone 1D12 containing the "HIV sequence". Line 2-clone 1F1, clone outside the ob-section. Line 3-clone 1H3. Line 4-clone 2B2, which is identical to 1F1.
Фиг. 10. Показана последовательность клона 2G7 (SEQ ID NO:7), которая содержит экзон, кодирующий участок гена OB. Последовательности праймеров, которые использовались для амплификации данного экзона, на фигуре обведены в рамки (SEQ ID NO:8 и 9).FIG. 10. The sequence of clone 2G7 (SEQ ID NO: 7) is shown, which contains an exon encoding a portion of the OB gene. The primer sequences that were used to amplify this exon are outlined in the figure (SEQ ID NO: 8 and 9).
Фиг. 11. (А). Обратно-транскрипционный PCR-анализ мРНК различных тканей той же самой мыши с праймерами 2G7 и актиновыми праймерами. PT-PCR-реакции проводили при использовании 100 нг тотальной РНК, которую транскрибировали для образования первой цепи кДНК с помощью праймера oligo dT. PCR-амплификацию проводили в течение 35 циклов. В каждом цикле осуществляли денатурацию при 94°С в течение 1 сек; гибридизацию при 55°С в течение 1 сек; удлинение цепи при 72°С в течение 2 сек и самоудлинение при 72°С в течение 1 сек. RT-PCR-продукты разгоняли в 2%-ном геле низкоплавкой агарозы в буфере 1xTBE. (В). Нозерн-блот мРНК из различных органов мыши, полученный с помощью пробы 2G7, меченной в PCR. Десять мкг обшей РНК из каждой ткани подвергали электрофорезу в агарозном геле с формальдегидом. Пробу гибридизовали при 65°С в системе Rapid Hybe (Amersham). Авторалиографические сигналы явно выявлялись через 1 час экспонирования; показаны результаты эксперимента через 24 ч после экспонирования.FIG. 11. (A). Reverse transcriptional PCR analysis of mRNA of various tissues of the same mouse with 2G7 primers and actin primers. PT-PCR reactions were performed using 100 ng of total RNA, which was transcribed to form the first cDNA strand using oligo dT primer. PCR amplification was performed for 35 cycles. In each cycle, denaturation was carried out at 94 ° C for 1 sec; hybridization at 55 ° C for 1 sec; chain elongation at 72 ° C for 2 sec and self-extension at 72 ° C for 1 sec. RT-PCR products were run on a 2% low melting agarose gel in 1xTBE buffer. (AT). Northern blot of mRNA from various organs of the mouse obtained using a 2G7 probe labeled in PCR. Ten μg of total RNA from each tissue was subjected to formaldehyde agarose gel electrophoresis. The sample was hybridized at 65 ° C in a Rapid Hybe system (Amersham). Auto-holographic signals were clearly detected after 1 hour of exposure; The experimental results are shown 24 hours after exposure.
Фиг. 12. (А). Приведены результаты окрашивания бромистым этидием РНК из жировых клеток (белая жировая ткань) каждой из указанных линий мышей, подвергнутой RT-PCR-реакции. Общую РНК (100 нг) для каждого образца подвергали обратной транскрипции с помощью олиго dT и обратной транскриптазы и полученные одноцепочечные кДНК амплифицировали в PCR с праймерами 2G7 (нижние полосы) или актиновыми праймерами (верхние полосы). Как 2G7, так и активные праймеры включали в одну и ту же реакцию PCR. Продукты разгоняли в 1%-ном геле агарозы в ТВЕ. (В). Нозерн-анализ, соответствующий (А). Десять мкг РНК жировых клеток (белая жировая ткань) каждой линии животных обрабатывали меченной в PCR пробой 2G7, как на Фиг.11 В (см. выше). Обнаруживали явное примерно 20-кратное увеличение уровня 2G7 мРНК во фракции РНК из белой жировой ткани мышей C57BL/6J ob/ob (линия 1J) по сравнению с изученными животными. В RT-PCR и Нозерн-экспериментах не выявлялось сигнала в 2G7 РНК из клеток мышей SM/CKc-+Dacob21/ob21 (2J) даже после 2-недельной экспозиции. Показаны результаты 24-часовой экспозиции. Тот же самый фильтр гибридизовали с актиновой пробой (нижний участок панели).FIG. 12. (A). The results of staining with ethidium bromide RNA from fat cells (white adipose tissue) of each of these mouse lines subjected to the RT-PCR reaction are presented. Total RNA (100 ng) for each sample was reverse transcribed using oligo dT and reverse transcriptase and the resulting single stranded cDNA was amplified in PCR with 2G7 primers (lower bands) or actin primers (upper bands). Both 2G7 and active primers were included in the same PCR reaction. The products were dispersed in 1% TBE agarose gel. (AT). Northern analysis corresponding to (A). Ten μg of fat cell RNA (white adipose tissue) of each animal line was treated with a PCR-labeled 2G7 probe, as in FIG. 11B (see above). A clear approximately 20-fold increase in the level of 2G7 mRNA was detected in the RNA fraction from the white adipose tissue of C57BL / 6J ob / ob mice (line 1J) compared with the studied animals. In the RT-PCR and Northern experiments, no signal was detected in 2G7 RNA from SM / CKc- + Dac ob 21 / ob 21 (2J) mouse cells even after a 2-week exposure. Showing the results of a 24-hour exposure. The same filter was hybridized with an actin sample (lower portion of the panel).
Фиг. 13. Нозерн-анализ дополнительных 2J животных и контрольных животных, который свидетельствует об отсутствии ob мРНК у 2J-животных. Нозерн-анализ показан на Фиг.11 и 12. В этом случае контрольная РНК представляет собой ар 2, специфический транскрипт жировых клеток. Не обнаруживалось существенных различий в плотности ар 2-полос.FIG. 13. Northern analysis of additional 2J animals and control animals, which indicates the absence of ob mRNA in 2J animals. Northern analysis is shown in FIGS. 11 and 12. In this case, the control RNA is
Фиг. 14. Сравниваются ДНК-последовательность C57BL/6J (норма) и C57BL/6J ob/ob (1J) мышей в области точечной мутации, приводящей к встраиванию стоп-кодона незрелой последовательности (нонсенс-мутация) в кДНК мутантной линии. Ob/ob мыши имеют С→Т-мутацию, которая «заменяет» аргининовый остаток в положении 105. Показана данная замена, как следует из результатов автоматического секвенирования ДНК. RT-PCR осуществляют при использовании РНК жировых клеток обеих линий мышей (+/-+ и ob/ob) с помощью праймеров 5' и 3'-нетранслируемых участков. Продукты PCR-реакции очищали гель-электрофорезом и непосредственным образом секвенировали вручную и с помощью автоматического секвенсера Applied Biosystems, Inc. 373A при использовании праймеров, соответствующих обеим цепям кодирующей последовательности.FIG. 14. The DNA sequences of C57BL / 6J (normal) and C57BL / 6J ob / ob (1J) mice are compared in the region of a point mutation, resulting in the insertion of a stop codon of an immature sequence (nonsense mutation) in the cDNA of the mutant line. Ob / ob mice have a C → T mutation that “replaces” the arginine residue at position 105. This substitution is shown, as follows from the results of automatic DNA sequencing. RT-PCR is carried out using fatty cell RNA from both mouse lines (+ / - + and ob / ob) using 5 ′ and 3′-untranslated primers. PCR reaction products were purified by gel electrophoresis and directly sequenced manually and using an Applied Biosystems, Inc. automatic sequencer. 373A using primers corresponding to both strands of the coding sequence.
Фиг. 15. (А). Саузерн-блот геномной ДНК каждой указанной линии мышей. Примерно 5 мкг ДНК (геномной ДНК печени, почек или селезенки) расщепляли указанными ферментами рестрикции. Затем ДНК подвергали электрофорезу в 1%-ном агарозном геле в ТВЕ и обрабатывали меченной в PCR пробой 2G7. Рестрикционное расщепление Bgl II связано с увеличением размера примерно до 9 kb (наибольший размер) Bgl II-фрагмента ДНК SM/Ckc-+Dacob21/ob21 (2J). RFLPs не выявляются ни с какими рестрикционным ферментом. Предварительное рестрикционное картирование геномной ДНК показывает, что полиморфный Bgl II-сайт расположен в положении upstream (примерно 7 kb) по отношению к транскрипционному начальному сайту. Ни один из других исследованных ферментов не «выходил за рамки» стартового сайта мРНК. (В). Сегрегация Bgl II полиморфизма в линии SM/Ckc-+Dacob21/ob21. Шесть мышей с ожирением и пять не страдающих ожирением, потомков одной и той же генерации коизогенных животных SM/Ckc-+Dacob21/ob21 (2J), генотипировали путем подсчета Bgl II полиморфизма, как показано на Фиг.(А). Все животные с фенотипическим ожирением были гомозиготными по булыпей аллели полиморфного Bgl П-фрагмента. ДНК в контрольной «линии» получали из неродственной мыши SM/Ckc-+Dac+/+, отдельно полученной из колонии SM/Ckc-+Dacob21/ob21.FIG. 15. (A). Southern blot of genomic DNA of each indicated mouse line. About 5 μg of DNA (genomic DNA of the liver, kidney, or spleen) was digested with the indicated restriction enzymes. Then, the DNA was subjected to electrophoresis on a 1% TBE agarose gel and was treated with a PCR-labeled 2G7 probe. Restriction cleavage of Bgl II is associated with an increase in size to about 9 kb (the largest size) of the Bgl II DNA fragment SM / Ckc- + Dac ob 21 / ob 21 (2J). RFLPs are not detected with any restriction enzyme. Preliminary restriction mapping of genomic DNA shows that the polymorphic Bgl II site is located in the upstream position (approximately 7 kb) relative to the transcriptional start site. None of the other enzymes studied “went beyond” the mRNA start site. (AT). Segregation of Bgl II polymorphism in the SM / Ckc- + Dac ob 21 / ob 21 line . Six obese mice and five non-obese mice, descendants of the same generation of coisogenic animals SM / Ckc- + Dac ob 21 / ob 21 (2J), were genotyped by counting Bgl II polymorphism, as shown in Fig. (A). All animals with phenotypic obesity were homozygous for bulpey alleles of the polymorphic Bgl P fragment. DNA in the control “line” was obtained from the unrelated mouse SM / Ckc- + Dac + / +, separately obtained from the colony SM / Ckc- + Dac ob 21 / ob 21 .
Фиг. 16. Саузерн-блот расщепленной EcoRl геномной ДНК перечисленных линий животных при использовании кДНК OB в качестве пробы (т.е. zoo-блот). Гибридизационные сигналы выявлялись в каждом образце, полученном от позвоночного, даже после гибридизации в умеренно сильных условиях. ДНК кошки в данном эксперименте была слабо деградированной. Рестрикцированную ДНК разгоняли в геле 1%-ной агарозы в ТВЕ и переносили на мембрану для взаимодействия с пробами. Фильтр гибридизуют при 65°С и дважды отмывают 2xSSC/0.2% SDS при 65°С в течение двадцати минут и экспонируют 3 дня с пленкой (Kodak/Rochester, N. Y.) X-ОМАТ.FIG. 16. Southern blot of digested EcoRl genomic DNA of the listed animal lines using OB cDNA as a probe (ie, zoo blot). Hybridization signals were detected in each sample obtained from the vertebral, even after hybridization under moderately strong conditions. Cat DNA in this experiment was slightly degraded. Restricted DNA was gel dispersed in 1% TBE agarose and transferred to a membrane for interaction with samples. The filter was hybridized at 65 ° C and washed twice with 2xSSC / 0.2% SDS at 65 ° C for twenty minutes and exposed for 3 days with a film of (Kodak / Rochester, N. Y.) X-OMAT.
Фиг. 17. Показан участок клонирующего вектора экспрессии рЕТ-15b (Novagen) (SEQ ID NO:11 и 12).FIG. 17. The plot of the cloning expression vector pET-15b (Novagen) (SEQ ID NOs: 11 and 12) is shown.
Фиг. 18. Показаны результаты исследования элюата с Ni- колонки (His-связываюшая смола) для рекомбинантного зрелого ob мыши, слитого с His-меткой (А) и зрелого OB человека, слитого с His-меткой (В). Бактерии трансформировали векторами рЕТМ9 и рЕТН14 соответственно. При индукции 1 мМ IPTG в оптимальных условиях трансформированные бактерии способны продуцировать 100-300 мкг/мл слитого белка OB, в первую очередь в тельцах включения. Тельца включения солюбилизировали 6М гуанидин-HCl или мочевиной, и белок слияния (содержащийся в супернатанте) наслаивали на His-связываюшую смолу Ni-колонки в 10 мл 1х связывающего буфера с мочевиной. Колонку элюировали ступенчато 5-мл аликвотами 20 mM, 60 mM и 300 mM имидазола и окончательно очищающим буфером. Затем аликвоты анализировали на присутствие полипептида слияния OB в 15%-ном акриламидном геле. Каждая линия содержит эквивалент 100 мкл бактериального экстракта.FIG. 18. The results of a study of the eluate from a N-column (His-binding resin) for recombinant mature mouse ob fused to His-tag (A) and mature human OB fused to His-tag (B) are shown. Bacteria were transformed with the vectors pETM9 and pETH14, respectively. Upon induction of 1 mM IPTG under optimal conditions, transformed bacteria are capable of producing 100-300 μg / ml of fused OB protein, primarily in inclusion bodies. Inclusion bodies were solubilized with 6M guanidine-HCl or urea, and the fusion protein (contained in the supernatant) was layered on His-binding Ni-column resin in 10 ml of 1x urea binding buffer. The column was eluted stepwise with 5 ml aliquots of 20 mM, 60 mM and 300 mM imidazole and finally a cleaning buffer. Aliquots were then analyzed for the presence of the OB fusion polypeptide in a 15% acrylamide gel. Each line contains the equivalent of 100 μl of bacterial extract.
Фиг. 19. (A). In vitro трансляция РНК OB. кДНК OB человека субклонировали в векторе pGEM. Плазмиду линеаризовали и синтезировали (+) цепь РНК с помощью Sр6-полимеразы. Синтезированную in vitro РНК транслировали в присутствии или в отсутствие микросомальных мембран поджелудочной железы собаки. После in vitro трансляции обнаруживали примерно 18 кДа-первичный трансляционный продукт. Добавление микросомальных мембран в реакционную смесь приводило к появлению второго продукта трансляции примерно на 2 кДа меньше, чем первый продукт трансляции. Размер трансляционного продукта РНК интерлейкина 1 а, утратившей кодирующую область сигнальной последовательности, не изменялся при добавлении микросомальных мембран. Эти данные свидетельствуют о наличии функциональной сигнальной последовательности. (В). In vitro трансляция в присутствии и в отсутствие протеиназы К. Обработка протеиназой приводит к полному протеолизу 18-кДа первого продукта трансляции, в то время как на 16-кДа процессированную форму протеиназа не действует. Пермеабилизация микросом 0.1%-ным ТРИТОНОМ-Х100 придает данной форме чувствительность к протеиназе. Приведенные результаты свидетельствуют о том, что продукт транслировался в просвете микросомы.FIG. 19. (A). In vitro translation of OB RNA. Human OB cDNA was subcloned into the pGEM vector. The plasmid was linearized and the (+) RNA strand was synthesized using Sp6 polymerase. Synthesized in vitro RNA was translated in the presence or absence of microsomal pancreatic membranes of a dog. After in vitro translation, approximately 18 kDa primary translation product was detected. The addition of microsomal membranes to the reaction mixture led to the appearance of a second translation product of approximately 2 kDa less than the first translation product. The size of the translational product of
Фиг. 20. (А-Е). Последовательность гена OB человека (SEQ ID NO:22 и 24). (F). Схематическое строение гена OB мыши. (G). Схематическое строение гена ОВ человека. На Фиг.(F) и (G) подчеркнуты стартовые и стоп-кодоны. Нет свидетельства в пользу гомологии первого интрона гена мыши и первого интрона гена человека, однако это не исключается.FIG. 20. (AE). The sequence of the human OB gene (SEQ ID NO: 22 and 24). (F). Schematic structure of the mouse gene OB. (G). Schematic structure of the human OB gene. In Fig. (F) and (G), the start and stop codons are underlined. There is no evidence in favor of homology of the first intron of the mouse gene and the first intron of the human gene, but this is not excluded.
Фиг. 21. Схематическое изображение одной из методик клонирования для достижения рекомбинантной экспрессии ОВ в дрожжах Pichia. (А). Экспрессионный вектор ОВ с сигнальной последовательностью а-спаривающего фактора. (В). Схематическое изображение структуры рекомбинантного белка слияния, включающего аминокисллотную последовательность SEQ ID NO:26 с показанными Xho I-сайтом и предполагаемыми сайтами расщепления КЕХ-2 и STE-13 и N-концевыми добавочными аминокислотами, расположенными после КЕХ-2 (SEQ ID NO: 27). (С). Альтернативная стратегия для получения зрелого ОВ включает получение конструкта с аминокислотной последовательностью, соответствующей сайту расщепления Xho I и сайту расщепления КЕХ-2, в положении немедленного upstream по сравнению с последовательностью зрелого полипептида (SEQ ID NO:28).FIG. 21. Schematic illustration of one of the cloning techniques to achieve recombinant expression of OM in Pichia yeast. (BUT). Expression vector OB with the signal sequence of the a-pairing factor. (AT). A schematic representation of the structure of a recombinant fusion protein comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 26 with the Xho I site and putative KEX-2 and STE-13 cleavage sites and N-terminal additional amino acids located after KEX-2 (SEQ ID NO: 27 ) (FROM). An alternative strategy for obtaining mature OB includes obtaining a construct with the amino acid sequence corresponding to the Xho I cleavage site and the KEX-2 cleavage site in an immediate upstream position compared to the mature polypeptide sequence (SEQ ID NO: 28).
Фиг. 22. Альтернативная экспрессионная стратегия при использовании Pichia. (А). Вектор экспрессии слитого ОВ с His-меткой, заимствованный из экспрессионной системы рЕТ, под контролем сигнальной последовательности а-спаривания фактора (SEQ ID NO:33). (В). Схематическое изображение структуры рекомбинантного белка слияния ОВ, содержащего His-мегку, который включает сигнальную последовательность последовательности а-спариваюшего фактора, предполагаемые сайты расщепления КЕХ-2 и STE-13, His-метку и сайт расщепления тромбином, который приводит к получению ОВ с тремя дополнительными N-концевыми аминокислотными остатками.FIG. 22. Alternative expression strategy when using Pichia. (BUT). The expression vector of fused OB with His-tag borrowed from the pET expression system under the control of the factor a-pairing signal sequence (SEQ ID NO: 33). (AT). Schematic representation of the structure of a recombinant OB fusion protein containing His-megabyte, which includes the signal sequence of the α-mating factor sequence, putative KEX-2 and STE-13 cleavage sites, His-tag and thrombin cleavage site, which leads to OB with three additional N-terminal amino acid residues.
Фиг. 23. (А). Анализ с помощью PAGE экспрессии ОВ мыши (в микрогетерогенной форме, т.е. содержащего и несодержащего Gln 49) в трансформированных клетках дрожжей Pichia. Ожидаемая полоса размером около 16 кДа визуализируется в культуральной жидкости трансформированных дрожжевых клеток (вторая и третья линии), но не в культуральной жидкости нетрансформированных дрожжевых клеток (первая линия). (В). PAGE-анализ частично очищенного (на карбоксильной целлюлозе) полипептида ОВ (слабая ионообменная колонка). На фракциях 3 и 4, полученных с колонки, хорошо видна полоса размером около 16 кДа. Фракции элюируют 250мМ NaCl. Линия 1-нанесенный образец; линия 2-прохождсние потока; линии 3-5-фракции, элюированные 250 мМ NaCl.FIG. 23. (A). PAGE analysis of mouse OB expression (in microheterogeneous form, i.e., containing and not containing Gln 49) in transformed Pichia yeast cells. The expected band of about 16 kDa is visualized in the culture fluid of transformed yeast cells (second and third lines), but not in the culture fluid of untransformed yeast cells (first line). (AT). PAGE analysis of partially purified (on carboxyl cellulose) OB polypeptide (weak ion-exchange column). On
Фиг. 24. Показана циркуляция белка ОВ в плазме крови мыши. (А). Иммунопреципитаты из крови мыши 0.5 мл плазмы крови мыши предварительно осветляли на неконъюгированной сефарозе и инкубировали в течение ночи с иммуноочищенными анти-ОВ антителами, конъюгирванными с гранулами сефарозы 4В. Иммунопреципитат разделяли в 15%-ном SDS-PAGE-геле, переносили и подвергали Вестерн-блоттингу с анти-ОВ антителами. Белок мигрировал в области мол. массы около 16 кДа, так же, как и зрелый белок ob мыши, экспрессированный в дрожжевых клетках. Белок отсутствовал в плазме крови мышей C57BL/6J ob/ob и обнаруживался в десятикратном количестве в плазме крови мышей C57BLB/Ks db/db по сравнению с животными дикого типа. Предполагается, что db мыши отличаются сверхпродукцией белка OB, обладая вторичной устойчивостью к его эффектам. (В). Увеличенные уровни OB у ожиревших крыс. Крысы ожирели вследствие рецессивной мутации в хромосоме 5. Генетические данные позволяют предположить наличие дефекта в том же самом гене, который мутировал у db мышей. Плазму крови ожиревших крыс и не страдающих ожирением одного помета иммунопреципитировали и исследовали в Вестерн-блоттинге. У мутантных животных выявляли двадцатикратное увеличение циркулирующего уровня полипептида OB. (С). Количество OB белка в плазме крови мыши. Увеличенное количество рекомбинантного мышиного белка добавляли к 100 1 плазмы мышей ob и иммунопреципитировали. Интенсивность сигнала на Вестерн-блотах сравнивали с таковой в 100 1 плазмы мышей дикого типа. Линейное увеличение интенсивности сигнала наблюдалось с увеличением количества рекомбинантного белка, показывая, что иммунопреиипитация осуществлялась в условиях избытка антител. Сходные сигналы наблюдались в образце плазмы от животных дикого типа и в образце с 2 нг рекомбинантного белка, выявляя циркулирующий уровень в плазме крови мыши в размере около 20 нг/мл. (D). ОВ белок в экстрактах жировой ткани. Цитоплазматические экстракты жировой ткани мышей получали от животных db и дикого типа. Вестерн-блоты показывают увеличенные уровни белка 16 кДа в экстрактах, полученных от мышей db.FIG. 24. The circulation of OM protein in mouse plasma is shown. (BUT). Immunoprecipitates from mouse blood 0.5 ml of mouse blood plasma was preliminarily clarified on unconjugated sepharose and incubated overnight with immuno-purified anti-OB antibodies conjugated with 4B Sepharose granules. The immunoprecipitate was separated in a 15% SDS-PAGE gel, transferred and subjected to Western blotting with anti-OB antibodies. Protein migrated in the area of the pier. masses of about 16 kDa, as well as mature mouse ob protein expressed in yeast cells. The protein was absent in the blood plasma of C57BL / 6J ob / ob mice and was found to be tenfold in the blood plasma of C57BLB / Ks db / db mice compared to wild-type animals. It is assumed that mouse db are distinguished by overproduction of the OB protein, having secondary resistance to its effects. (AT). Increased OB levels in obese rats. Rats are obese due to a recessive mutation in
Фиг. 25. Показаны вариации уровней циркулирующего белка ОВ в плазме крови человека. (А). Вестерн-блоты плазмы крови человека. Образцы плазмы получали от шести добровольцев, не страдающих ожирением. Иммунопреципитация и Вестерн-блоттинг выявляли наличие иммунореактивного белка 16 кДа, идентичного по размеру рекомбинантному белку человека в 146 аминокислот, который экспрессируется в клетках дрожжей. В каждом из шести образцов выявляются различные уровни белка. (В). ELISA (иммуноанализ со связанным ферментом) ob человека. Панели для микротитрования покрывали иммуноочищенными антителами к ОВ человека. Известные количества рекомбинантного белка добавляли к панелям и выявляли с помощью иммуноочищенных биотинилированных антител к ob. Для получения стандартной кривой откладывали поглощение при 414 нм против известных концентраций OB. Полученная стандартная кривая показывает, что метод способен выявить 1 нг/мл или более белка OB человека. (С). Количество OB белка в плазме крови человека. ELISA осуществляли при использовании 100 1 плазмы крови от шести добровольцев, не страдающих ожирением, и стандартов, применяемых при исследовании панели В. Уровни OB белка варьировали от 2 нг/мл в НР1 до 15 нг/мл в НР6. Указанные данные коррелируют с результатами Вестерн-блоттинга панели А.FIG. 25. Shown are the variations in the levels of circulating OB protein in human blood plasma. (BUT). Western blots of human blood plasma. Plasma samples were obtained from six non-obese volunteers. Immunoprecipitation and Western blotting revealed the presence of an immunoreactive 16 kDa protein, identical in size to the recombinant human protein of 146 amino acids, which is expressed in yeast cells. In each of the six samples, different levels of protein are detected. (AT). ELISA (linked enzyme immunoassay) ob person. Microtiter panels were coated with immuno-purified antibodies to human OB. Known amounts of recombinant protein were added to the panels and detected using immuno-purified biotinylated anti-ob antibodies. To obtain a standard curve, absorbance was set aside at 414 nm against known OB concentrations. The resulting standard curve indicates that the method is capable of detecting 1 ng / ml or more of human OB protein. (FROM). The amount of OB protein in human plasma. ELISA was performed using 100 1 blood plasma from six non-obese volunteers and the standards used in the study of panel B. The protein OB levels ranged from 2 ng / ml in HP1 to 15 ng / ml in HP6. The indicated data correlate with the results of Western blotting of panel A.
Фиг. 26. Показано образование внутримолекулярных и межмолекулярных дисульфидных связей в белке ОВ. (А). Вестерн-блоттинг в восстанавливающих и невосстанавливающих условиях. Вестерн-блоттинг плазмы крови человека и мыши повторно осуществляли с добавлением и без добавления восстанавливающих агентов к образцу буфера. Когда b-меркаптоэтанол исключали из образца буфера, иммунопреципитаты из плазмы крови db мигрировали в области явно выраженной мол. массы 16 кДа и 32 кДа. Добавление b-меркаптоэтанола к буферу приводило к исчезновению подвижности в области 32 кДа (см. Фиг.24). Указанный результат воспроизводился, когда белок мыши экспрессировался в клетках дрожжей Pichia pastoris. В этом случае белок мыши мигрировал в положении димера. В восстанавливаюших условиях очищенный рекомбинантный белок мыши мигрировал в области явной мол. массы 16 кДа, свидетельствуя о том, что молекулярная форма 32 кДа образуется в результате формирования одной или двух межмолекулярных дисульфидных связей. Белок человека, экспрессируемый in vivo и в клетках дрожжей Pichia pastoris, мигрирует в области мол. массы 16 кДа как в восстанавливающих, так и в невосстанавливаюших условиях (результаты не показаны). (В). Белок человека, экспрессированный в дрожжах, содержит межмолекулярную дисульфидную связь. Секретируемые белки, в целом, принимают необходимую конформацию, когда экспрессируются в системе дрожжевых клеток Pichia pastoris. Зрелый белок человека размером в 146 аминокисолот экспрессируют в клетках Pichia pastoris и очищают из культуральной среды двухстадийным методом, включающим IMAC и гель-фильтрацию. Очищенный рекомбинантный белок подвергают масс-спекгрометрии до и после расщепления бромцианом. Бромциан расщепляет белок по карбоксильному концевому участку остатка метионина. Молекулярная масса рекомбинантного «дрожжевого» белка составляет 16.024±3 Да (вычисленная мол. масса составляет 16.024 Да). Бромциан действует на три метиониновых остатка в белковой последовательности в положениях 75, 89 и 157. Полученные фрагменты с измеренной массой 8435.6 Да соответствуют аминокислотам 90-157 и 158-167, соединенным дисульфидной связью между cys-117 и cys-167 (вычисленная мол. масса составляет 8434.5 Да). N. D. означает «не определялось».FIG. 26. The formation of intramolecular and intermolecular disulfide bonds in the OM protein has been shown. (BUT). Western blotting in restorative and non-restorative conditions. Western blotting of human and mouse blood plasma was repeated with and without the addition of reducing agents to the sample buffer. When b-mercaptoethanol was excluded from the sample buffer, immunoprecipitate from plasma db migrated in the area of a pronounced mole. masses of 16 kDa and 32 kDa. The addition of b-mercaptoethanol to the buffer led to the disappearance of mobility in the region of 32 kDa (see Fig. 24). The indicated result was reproduced when mouse protein was expressed in Pichia pastoris yeast cells. In this case, the mouse protein migrated at the dimer position. Under reducing conditions, the purified recombinant mouse protein migrated in the region of an explicit mole. mass of 16 kDa, indicating that the molecular form of 32 kDa is formed as a result of the formation of one or two intermolecular disulfide bonds. The human protein expressed in vivo and in the cells of the yeast Pichia pastoris migrates in the mol. masses of 16 kDa in both reducing and non-reducing conditions (results not shown). (AT). A human protein expressed in yeast contains an intermolecular disulfide bond. Secreted proteins generally accept the necessary conformation when expressed in the Pichia pastoris yeast cell system. The 146 amino acid mature human protein is expressed in Pichia pastoris cells and purified from the culture medium by a two-step method including IMAC and gel filtration. The purified recombinant protein is subjected to mass spectrometry before and after bromine cleavage. Bromocyan cleaves the protein at the carboxyl terminal portion of the methionine residue. The molecular weight of the recombinant "yeast" protein is 16.024 ± 3 Da (calculated mol. Mass is 16.024 Da). Bromocyan acts on three methionine residues in the protein sequence at
Фиг. 27. Показано получение биологически активного рекомбинантного белка. Нуклеотидную последовательность, соответствующую 145-аминокислотной последовательности зрелого белка ОВ мыши, клонировали в векторе экспрессии рЕТ 15Ь. рЕТ вектор содержит вставку из полигистидиновой последовательности (His-метка) в положении «upstream» по отношению к клонированной последовательности, позволяющую осуществлять эффективную очистку с помощью Аффинной Хроматографии с Иммобилизованным Металлом (IMAC). Рекомбинантный бактериальный белок первоначально выделяли из нерастворимой мембранной фракции после лизиса бактерий. Мембранную фракцию солюбилизировали с помощью гуанидинхлорида и наслаивали на IMAC-колонку. Белок элюировали ступенчато увеличивающимися концентрациями имидазола (как показано на Фигуре). Восстанавливали структуру элюированного белка и обрабатывали тромбином для удаления His-tag, как описано ниже. Конечный выход растворимого белка составлял 45 нг/мл бактериальной культуры.FIG. 27. Obtained biologically active recombinant protein. The nucleotide sequence corresponding to the 145 amino acid sequence of the mature mouse OB protein was cloned into the pET 15b expression vector. The pET vector contains an insert from the polyhistidine sequence (His tag) in the upstream position relative to the cloned sequence, allowing efficient purification using Immobilized Metal Affinity Chromatography (IMAC). Recombinant bacterial protein was initially isolated from the insoluble membrane fraction after bacterial lysis. The membrane fraction was solubilized with guanidine chloride and layered on an IMAC column. The protein was eluted with stepwise increasing concentrations of imidazole (as shown in the Figure). The structure of the eluted protein was restored and treated with thrombin to remove His-tag, as described below. The final soluble protein yield was 45 ng / ml bacterial culture.
Фиг. 28. Показано биологическое действие белка ОВ. Временной курс потребления пищи (панели А-С) и параметры веса тела (панели D-F). Группы из десяти животных получали ежедневные перитонеальные инъекции белка ОВ в дозе 5 мг/кг/день (закрашенные квадраты), ежедневные инъекции PBS (закрашенные кружки) или не получали инъекций (закрашенные треугольники). «Обработанные» группы включали мышей C57Bl/6J ob/ob (панели А и D), мышей db/db C57Bl/Ks (панели В и Е) и мышей CBA/J+/+ (панели С и F). Потребление пищи регистрировали ежедневно, а вес тела определяли с интервалом в 3-4 дня. (Шкала веса тела мышей дикого типа в граммах отличается от таковой мышей ob и db). Потребление пищи мышами ob, получавшими белок, уменьшалось после первой инъекции и стабилизировалось после четвертого дня на уровне около 40%, как видно на схеме, соответствующей данной группе (получавшей инъекции) (р<0.001). Вес тела этих животных уменьшался в среднем на 13 г/день и стабилизировался после трех недель до уровня, соответствующего примерно 60% от первоначального (р<0.0001). Не проявлялось действие белка у db мышей. Небольшой, но важный эффект на вес тела наблюдался у мышей CBA/J в двух более ранних временных точках (р<0.02). Стандартная ошибка каждого измерения показана стрелкой и статистическая значимость результатов приведена в Таблице 1.FIG. 28. The biological effect of the OM protein is shown. The temporary course of food intake (panels A-C) and body weight parameters (panels D-F). Groups of ten animals received daily peritoneal injections of protein OB at a dose of 5 mg / kg / day (filled squares), daily injections of PBS (filled circles) or did not receive injections (filled triangles). The “treated” groups included C57Bl / 6J ob / ob mice (panels A and D), db / db C57Bl / Ks mice (panels B and E) and CBA / J + / + mice (panels C and F). Food intake was recorded daily, and body weight was determined at intervals of 3-4 days. (The body weight scale in grams of wild-type mice differs from that of ob and db mice). Food intake of ob mice that received protein decreased after the first injection and stabilized after the fourth day at about 40%, as can be seen in the diagram corresponding to this group (who received the injection) (p <0.001). The body weight of these animals decreased on average by 13 g / day and stabilized after three weeks to a level corresponding to approximately 60% of the initial (p <0.0001). No protein effect was seen in db mice. A small but important effect on body weight was observed in CBA / J mice at two earlier time points (p <0.02). The standard error of each measurement is shown by an arrow and the statistical significance of the results is shown in Table 1.
Фиг. 29. Приведены результаты эксперимента «парного кормления» мышей. (А). Группе из четырех мышей C57Bl/6J ob/ob скармливали количество пищи, эквивалентное тому, которое потребляла группа мышей ob, получающих рекомбинантный белок. Потерю веса животных обеих групп определяли после пяти, восьми и двенадцати дней. Ограниченные в пище мыши меньше теряли (пунктирные стрелки) в весе, чем мыши ob, получавшие белок (сплошная стрелка) (р<0.02). Полученные результаты свидетельствуют о том, что снижающее вес действие белка ОВ зависит как от потребляемого количества пищи, так и от расхода энергии. (В). Фотография «обработанной» ob мыши. Показаны две C57BL/6J ob/ob мыши. Левая мышь получала PBS и весит 65г, т.е. имеет первоначальный вес. Правая мышь получала ежедневные инъекции рекомбинантного белка OB. Начальный вес этого животного также составлял 65г, а после трехнедельного введения белка уменьшился до 38г. (С). Печень «обработанных» и «необработанных» ob мышей (C57BL/6J ob/ob мышей). Печень животного, получавшего PBS, имеет явный вид печени животного, страдающего ожирением, и весит 5.04г. Печень мыши, получавшей рекомбинантный белок ob, имеет «нормальный» вид и весит 2.23г.FIG. 29. The results of the “pair feeding” experiment of mice are presented. (BUT). A group of four C57Bl / 6J ob / ob mice was fed an amount equivalent to that consumed by a group of ob mice receiving recombinant protein. The weight loss of animals of both groups was determined after five, eight and twelve days. Mice restricted in food lost less (dashed arrows) in weight than ob mice that received protein (solid arrow) (p <0.02). The results obtained indicate that the weight-decreasing effect of the OM protein depends on both the amount of food consumed and the energy expenditure. (AT). Photograph of the "processed" mouse ob. Two C57BL / 6J ob / ob mice are shown. The left mouse received PBS and weighs 65g, i.e. has initial weight. The right mouse received daily injections of recombinant protein OB. The initial weight of this animal was also 65 g, and after a three-week injection of protein was reduced to 38 g. (FROM). Liver of “treated” and “untreated” ob mice (C57BL / 6J ob / ob mice). The liver of an animal treated with PBS has the obvious appearance of the liver of an obese animal and weighs 5.04 g. The liver of the mouse that received the recombinant protein ob has a “normal” appearance and weighs 2.23g.
Фиг. 30. Показана гибридизация in situ жировой ткани мышей ob. Смысловую и антисмысловую РНК ob метили in vitro с помощью Sp6- и Т7-полимеразы и дигоксигенина. Меченную РНК гибридизовали с заключенными в парафин срезами жировой ткани из жировых комков придатка яичка восьминедельных мышей C57BL/KS (дикий тип) и C57BL/Ks db/db мышей (мыши db). На фигуре жировые капли видны как неокрашенные вакуоли внутри клеток. Цитоплазма имеет вид тонкого ободка по периферии клеток и неотличима от клеточной мембраны. Гибридизацию со всеми адипоцитами в поле зрения выявляли в срезах ткани от животных дикого типа только с помощью антисмысловой пробы, и существенно увеличенные уровни можно видеть на тканевых срезах db/db животных.FIG. 30. In situ hybridization of adipose tissue of mouse ob. The sense and antisense RNA ob was labeled in vitro with Sp6 and T7 polymerase and digoxygenin. Labeled RNA was hybridized with paraffin-embedded sections of adipose tissue from adipose lumps of the epididymis of eight-week old C57BL / KS mice (wild type) and C57BL / Ks db / db mice (db mice). In the figure, fat droplets are visible as unpainted vacuoles inside the cells. The cytoplasm has the appearance of a thin rim along the periphery of the cells and is indistinguishable from the cell membrane. Hybridization with all adipocytes in the field of view was detected in sections of tissue from wild-type animals only using an antisense test, and significantly increased levels can be seen in tissue sections of db / db animals.
Фиг. 31. Показано, что РНК ОВ экспрессируется в адипоцитах in vivo и in vitro.Общую фракцию РНК (10 мкг) из нескольких различных источников подвергают электрофорезу и блоттингу и гибридизуют с пробой ob. В первую очередь, различия в плавучести клеток после обработки коллагеназой используют для очистки алипоцитов. Ob РНК обнаруживается только во фракции алипоцитов. Линия S обозначает стромоваскулярную фракцию, линия А - фракцию алипоцитов. Более того, OB РНК не экспрессируется в недифференцированных преадипоцитах 3Т3-442 (линия U). Дифференцированные адипоциты той же самой клеточной линии экспрессируют явным образом выявляемые уровни мРНК OB (линия D).FIG. 31. It was shown that RNA OB is expressed in adipocytes in vivo and in vitro. The total fraction of RNA (10 μg) from several different sources is subjected to electrophoresis and blotting and hybridizes with an ob sample. First of all, differences in buoyancy of cells after collagenase treatment are used to purify alipocytes. Ob RNA is found only in the alipocyte fraction. Line S is the stromovascular fraction, line A is the alipocyte fraction. Moreover, OB RNA is not expressed in undifferentiated 3T3-442 preadipocytes (U line). Differentiated adipocytes of the same cell line express clearly detectable levels of OB mRNA (line D).
Фиг. 32. Показано, что РНК OB экспрессируются во всех депо жировой ткани, которые тестировались на экспрессию РНК ob. В паховых жировых клетках РНК экспрессируется на несколько более низком уровне, несмотря на то что обнаруживается вариабельность в уровне сигналов в различных экспериментах (Фигура 31А). Линии (1 ) (2) (3) (4) обозначают соответственно жировые комки придатков яичка и паховой области, а также абдоминальный и параметриальный жировые комки. В бурой жировой ткани также экспрессируется низкий уровень OB РНК (Фигура 31В). Уровень экспрессии OB в коричневой жировой ткани не изменяется при содержании жировых в течение недели при 4°С, в то время как экспрессия специфической для бурой жировой ткани UCP РНК (известно, что ее экспрессия индуцируется холодом) увеличивается в пять раз.FIG. 32. It has been shown that OB RNAs are expressed in all adipose tissue depots that were tested for expression of ob RNA. In inguinal fat cells, RNA is expressed at a slightly lower level, although variability in signal level is detected in various experiments (Figure 31A). Lines (1) (2) (3) (4) respectively indicate the fatty lumps of the appendages of the testis and inguinal region, as well as the abdominal and parametric fatty lumps. In brown adipose tissue, a low level of OB RNA is also expressed (Figure 31B). The level of OB expression in brown adipose tissue does not change with a fat content of one week at 4 ° C, while the expression of brown specific adipose tissue UCP RNA (it is known that its expression is induced by cold) increases five-fold.
Фиг. 33. Показана экспрессия OB РНК у db/db и «обработанных» золотой тиоглюкозой мышей. Общую фракцию РНК из параметриалъных жировых комков «обработанных» золотой тиоглюкозой (GTG) и db/db мышей подвергали электрофорезу и Нозерн-блоттингу. Известно, что введение GTG в однократной дозе вызывает ожирение путем специфических гипоталамических повреждений. (А). Самкам мышей СВА одномесячного возраста вводили GTG (0.2 мг/кг) с результирующим увеличением до более 20 г у «обработанных» животных в сравнении с контролем (<5 г). (В). Гибридизация OB пробы-РНК db/db и GTG-обработанных мышей выявляет двадцатикратное увеличение содержание ob РНК по отношению к контрольной РНК (актин или GAPDH).FIG. 33. The expression of OB RNA in db / db and mice treated with gold thioglucose is shown. The total RNA fraction from the parametric fat lumps of the “treated” with gold thioglucose (GTG) and db / db mice was subjected to electrophoresis and Northern blotting. A single dose of GTG is known to cause obesity through specific hypothalamic lesions. (BUT). One month old CBA female mice were injected with GTG (0.2 mg / kg) with a resulting increase of up to more than 20 g in the “treated” animals compared to the control (<5 g). (AT). Hybridization of db / db OB-RNA probes and GTG-treated mice showed a twenty-fold increase in ob RNA content relative to control RNA (actin or GAPDH).
Фиг. 34. Результаты Нозерн-блоттинга РНК человека. Нозерн-блоты, содержащие 10 мг общей РНК из жировой ткани человека (FAT, панель А) и 2 мг полиА+РНК из других тканей человека (панель В) гибридизовали с пробами на основе ob человека или β-актина человека, как показано. При использовании обшей РНК жировой ткани интенсивной сигнал выявлялся в области, соответствующей примерно 4.5 kb. Гибридизация полиА+РНК дает выявляемые сигналы в ткани сердца (НЕ) и плаценты (PL), в то время как ОВ РНК не обнаруживается в мозге (BR), легких (LU), печени (LI), скелетных мышах (SK), почке (KI) и поджелудочной железе (РА). В каждом случае указано время авторадиографической экспозиции. Неизвестно происхождение низкомолекулярных цепей во фракции плацентарной РНК (альтернативный сплайсинг, деградация РНК и т.д.).FIG. 34. The results of Northern blotting of human RNA. Northern blots containing 10 mg of total RNA from human adipose tissue (FAT, panel A) and 2 mg of polyA + RNA from other human tissues (panel B) were hybridized with samples based on human ob or human β-actin, as shown. When using total RNA of adipose tissue, an intense signal was detected in the region corresponding to approximately 4.5 kb. Hybridization of polyA + RNA produces detectable signals in the tissue of the heart (HE) and placenta (PL), while OB RNA is not detected in the brain (BR), lungs (LU), liver (LI), skeletal mice (SK), kidney (KI) and pancreas (RA). In each case, the time of the autoradiographic exposure is indicated. The origin of low molecular weight chains in the fraction of placental RNA is unknown (alternative splicing, RNA degradation, etc.).
Фиг. 35. Показан набор (контиг) YAC, содержащий ген ОВ человека и 8 микросателлитных маркеров. Показана основанная на YAC содержащая STS карта участка хромосомы 7, включающей ген OB человека, как предсказано с помощью SEGMAP/Version 3.29 (Green et al., PCR Methods Applic., 1: 77-90 (1991)). В верхней части показаны 19 уникально расположенных STSs (см. Табл. 3). Восемь микросателлит-специфических STSs отмечены звездочками (см. Табл. 4). Также показаны STSs, соответствующие генам Pax 4 и OB, так же, как и предсказанные положения центромеры (CEN) и 7q-теломеры (TEL) по отношению к контигу. Каждый из 43 клонов YAC отмечен горизонтальной стрелкой, их обозначения приведены слева, а установленный размер YAC (в kb, определенный с помощью пульс-электрофореза в геле) заключен в скобки. Наличие STS в YAC отмечено сплошным кружком в соответствующем положении. Когда STS соответствует концевой вставке YAC, нужный кружок заключают в квадрат; и квадрат, и кружок располагают сверху (около обозначения STS) и в концевой области YAC, из которой получен данный STS. Для 5 YACs в нижней части схемы (ниже горизонтальной пунктирной линии) не выявляется наличие предполагаемых на основании установленного порядка STS одного или более STSs (как показано тестированием индивидуальных YACs с помощью соответствующего STS-специфического PCR-анализа, осуществляемого по крайней мере дважды). Указанные YACs отмечены незакрашенными кружками в соответствующих положениях. Большинство YACs выделили из гибридной клеточной библиотеки человек/хомяк (Green et al., Genomics, 25: 170-183 (1995)); приведены оригинальные обозначения данных YACs. Остальные YACs изолировали из общей геномной библиотеки человека, их первоначальное положение в библиотеке приведено в Табл. 3. Прямоугольниками обведены обозначения трех YACs (yWSS691, yWSS999, yWSS2935), которые с помощью FISH-анализа картированы на 7q31.3. Контиг представлен в «неаычисленной» форме, когда размеры YAC не использовались для оценки перекрывания клонов или пространственного расположения STS, и все STSs поэтому показаны расположенными на одинаковом расстоянии друг от друга. В «вычисленной» форме, когда размеры YACs использовались для оценки относительного расстояния, разделяющего каждую пару соседних STSs, так же, как и для степени перекрывания клонов, общий контиг YACs, по видимому, составляет около 2 Mb.FIG. 35. A YAC kit (contig) is shown containing the human OB gene and 8 microsatellite markers. A YAC-based STS map of a region of
ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к открытию белка, названного полипептидом ob или лептином, нуклеиновых кислот, кодирующих белок, в том числе их вариантов, основанных на вырожденности генетического кода, например, включающих оптимальные кодоны для экспрессии полипептида в заданной системе, причем данный полипептид обладает способностью участвовать в контролировании веса тела млекопитающих. Нуклеиновые кислоты имеют последовательности, соответствующие полипептиду ОВ человека и мыши, который играет основную роль в регуляции веса тела и ожирения. Приведенные здесь сведения показывают, что полипептидный продукт заявленной нуклеиновой кислоты секретируется экспрессирующими его клетками, и полипептид функционирует как гормон. Дополнительные экспериментальные данные свидетельствуют, что полипептид OB чрезвычайно эффективен в лечении ожирения у мышей, имеющих мутацию в гене ob. Кроме того, высокие разовые или средние постоянные дозы полипептида ОВ уменьшают вес нормальных (дикий тип) мышей.The present invention relates to the discovery of a protein called the ob polypeptide or leptin, nucleic acids encoding a protein, including variants based on the degeneracy of the genetic code, for example, including optimal codons for expression of the polypeptide in a given system, and this polypeptide has the ability to participate in controlling body weight of mammals. Nucleic acids have sequences corresponding to the human and mouse OB polypeptide, which plays a major role in the regulation of body weight and obesity. The information provided here shows that the polypeptide product of the claimed nucleic acid is secreted by the cells expressing it, and the polypeptide functions as a hormone. Additional experimental evidence suggests that the OB polypeptide is extremely effective in treating obesity in mice with a mutation in the ob gene. In addition, high single or medium constant doses of OB polypeptide reduce the weight of normal (wild type) mice.
Более того, приведенные здесь Примеры показывают, что полипептид ОВ, называемый также лептином, циркулирует в крови мышей, крыс и человека. Лептин не обнаруживается в плазме крови мышей ob/ob и выявляется более чем в десятикратной концентрации в плазме крови мышей db/db и более чем в двадцатикратной концентрации у крыс fa/fa. Ежедневные инъекции рекомбинантного лептина существенным образом снижают вес тела мышей ob/ob, значительно влияют на вес тела мышей дикого типа и не оказывают воздействия на мышей db/db.Moreover, the Examples given here show that the OB polypeptide, also called leptin, circulates in the blood of mice, rats and humans. Leptin is not detected in the blood plasma of ob / ob mice and is detected in more than tenfold concentrations in the blood plasma of db / db mice and in more than twenty times the concentration in fa / fa rats. Daily injections of recombinant leptin significantly reduce the body weight of ob / ob mice, significantly affect the body weight of wild-type mice, and do not affect db / db mice.
Полипептид ОВ какого-либо вида животного активен в отношении других видов. В частности, полипептид ОВ активен в организме мышей.The OB polypeptide of an animal species is active against other species. In particular, the OB polypeptide is active in mice.
В первую очередь, изобретение направлено на идентификацию соединений, которые функционируют как модуляторы веса тела млекопитающих. В частности, изобретение относится к выделению, очистке и секвенированию некоторых нуклеиновых кислот, соответствующих гену ОВ человека и мыши или его кодирующей области, так же, как и к полипептидам, которые кодируются данными нуклеиновыми кислотами. Таким образом, изобретение включает обнаружение нуклеиновых кислот, имеющих нуклеотилные последовательности, представленные на Фиг.1А-Е (SEQ ID NO: 1) и Фиг.2А-В (SEQ ID NO:3), а также их вариантов, полученных на основе вырожденности генетического кода, аллелей и фрагментов, обладающих способностью модулировать вес тела и ожирение. Соответствие нуклеиновых кислот гену ОВ указывает на их существенный вклад в развитие состояний, например, ожирения, так же, как и других дисфункций и нарушений, для которых отклонения в весе тела имеют определенное значение. Изобретение также относится к белку, экспрессированному с помощью данных нуклеиновых кислот, и в частности к белкам, приведенным на Фиг.1А-Е (SEQ ID NO:2), Фиг.3 (SEQ ID NO:4), Фиг.5 (SEQ ID NO:5) и Фиг.6 (SEQ ID NO:6), так же, как к их консервативным вариантам, активным фрагментам и родственным небольшим молекулам.First of all, the invention is directed to the identification of compounds that function as modulators of mammalian body weight. In particular, the invention relates to the isolation, purification and sequencing of certain nucleic acids corresponding to the human and mouse OB gene or its coding region, as well as to polypeptides encoded by these nucleic acids. Thus, the invention includes the detection of nucleic acids having the nucleotyl sequences shown in FIGS. 1A-E (SEQ ID NO: 1) and FIGS. 2A-B (SEQ ID NO: 3), as well as their variants derived from degeneracy genetic code, alleles and fragments with the ability to modulate body weight and obesity. The correspondence of nucleic acids to the OB gene indicates their significant contribution to the development of conditions, for example, obesity, as well as other dysfunctions and disorders for which deviations in body weight are of particular importance. The invention also relates to a protein expressed using these nucleic acids, and in particular to the proteins shown in FIGS. 1A-E (SEQ ID NO: 2), FIG. 3 (SEQ ID NO: 4), FIG. 5 (SEQ ID NO: 5) and FIG. 6 (SEQ ID NO: 6), as well as their conservative variants, active fragments and related small molecules.
Как отмечалось ранее, модулирующие вес тела пептиды или связывающие их партнеры или другие лиганды или агенты, проявляющие антагонистические свойства, имитирующие активность указанных модуляторов или контролирующие их образование, могут быть включены в фармакологические композиции, содержащие подходящий носитель, в эффективном количестве для введения различным образом больному, имеющему отклонения от нормального веса тела или страдающему ожирением как таковым или же вследствие других нарушений, например СПИДа и рака, с целью лечения. Могут быть использованы различные методики введения, например оральная, назальная или другие формы введения через слизистые оболочки, парентеральная (подкожная, внутривенная и интраперитонеальная), применение катетеров и др. Средние дозы вводимых факторов и их субъединиц могут варьировать и, в частности, основываться на рекомендациях и предписаниях квалифицированных врачей и ветеринаров.As noted earlier, peptides modulating body weight or binding partners or other ligands or agents exhibiting antagonistic properties, mimicking the activity of these modulators, or controlling their formation, can be included in pharmacological compositions containing a suitable carrier in an effective amount for administration to a patient in various ways deviating from normal body weight or obese as such or due to other disorders, such as AIDS and cancer, for the purpose of treating . Various methods of administration can be used, for example, oral, nasal or other forms of administration through the mucous membranes, parenteral (subcutaneous, intravenous and intraperitoneal), the use of catheters, etc. The average doses of introduced factors and their subunits can vary and, in particular, based on recommendations and the instructions of qualified doctors and veterinarians.
В соответствии с указанным могут быть получены системы анализа для скрининга потенциальных лекарственных препаратов, эффективных для имитирования или противодействия активности модуляторов веса. Модулятор веса может быть введен в тест-систему, а тестируемый препарат может быть введен в культуральную среду, и культуральная среда затем исследуется на какие-либо изменения в активности клеток, обусловленные как добавлением собственно лекарственного препарата, так и количественных доз известного модулятора веса.Accordingly, analysis systems can be obtained for screening potential drugs effective to mimic or counteract the activity of weight modulators. The weight modulator can be introduced into the test system, and the test drug can be introduced into the culture medium, and the culture medium is then examined for any changes in cell activity due to both the addition of the drug itself and quantitative doses of the known weight modulator.
Как отмечалось ранее, молекулярное клонирование гена ОВ привело к идентификации определенного класса соединений, которые функционируют на молекулярном уровне, модулируя вес тела млекопитающих. Обнаружение модуляторов, согласно данному изобретению, имеет важное значение для диагностики и лечения заболевании, связанных с нарушениями в питании, например ожирения, потери веса, ассоциированной с раком, и лечения заболеваний, ассоциированных с ожирением, скажем, болезней сердца, гипертензии и диабета типа II. Кроме того, могут иметь место потенциальные сельскохозяйственные применения генного продукта в тех случаях, когда следует модулировать вес тела домашних животных. И наконец, поскольку один или более модуляторов, заявленных согласно настоящему изобретению, являются секретируемыми молекулами, они могут быть использованы в биологических целях для выделения соответствующего рецептора на основе методики экспрессионного клонирования. Обсуждение, касающееся гена ОВ, подтверждает возможность использования целого класса модуляторов, составляющих часть настоящего изобретения, и допускает существование различных интерпретаций в объеме изобретения.As noted earlier, molecular cloning of the OB gene has led to the identification of a specific class of compounds that function at the molecular level, modulating the body weight of mammals. The discovery of modulators according to the invention is important for the diagnosis and treatment of diseases associated with eating disorders, such as obesity, cancer-related weight loss, and the treatment of diseases associated with obesity, such as heart disease, hypertension and type II diabetes . In addition, there may be potential agricultural uses of the gene product in cases where the body weight of domestic animals should be modulated. Finally, since one or more of the modulators of the invention are secreted molecules, they can be used for biological purposes to isolate an appropriate receptor based on an expression cloning technique. The discussion regarding the OB gene confirms the possibility of using a whole class of modulators that are part of the present invention and allows for the existence of various interpretations within the scope of the invention.
Как отмечалось выше, функциональная активность полипептида ОВ может быть оценена с помощью получения экспериментальной модели трансгенных животных. Ген ob используется в исследованиях по комплементации на трансгенных мышах. Трансгенные векторы, в том числе вирусные векторы или космидные клоны (или фаговые клоны), соответствующие локусу «гена-кандидата» дикого типа, могут быть сконструированы при использовании ob гена. Космиды могут быть введены в трансгенных мышей с помощью известных методик (Jaenisch, Science, 240:1468-1474 (1988)). Конструкты также вводят в оплодотворенные яйцеклетки, полученные при скрещивании между собой животных F1, полученных от скрещивания мышей C57BL/6J ob/ob и DBA. Данные скрещивания требуют использования трансплантатов яичников животных C57BL/6J ob/ob для получения поколения F1. Мыши DBA/2J используются в качестве «партнера», поскольку имеют окраску «не агути», что важно при применении трансплантатов яичников. Генотипирование локуса ob в космилных трансгенных животных может быть проведено путем типирования животных с жесткосвязанными RFLPs или микросателлитами, которые полиморфны у исходных линий мышей. Комплементация будет проявляться, когда определенный конструкт сообщает генетически ожиревшим животным F2 (как выявляется RFLP-анализом) «неожирение» и «недиабетичность». В этих условиях окончательное доказательство комплементации будет требовать, чтобы животные фенотипа ob/ob или db/db, несущие трансген, скрещивались с животными ob/ob или db/db, несущими трансплантаты яичников. В этом скрещивании все N2-животные, которые не имеют трансгена, будут страдать ожирением и инсулин-независимым диабетом, в то время как животные, несущие трансген, будут нормальной массы с обычной концентрацией глюкозы и инсулина в плазме крови. С генетической точки зрения трансген функционирует в качестве супрессора мутации. Альтернативно, гены OB могут быть тестированы путем изучения соответствующих фенотипических эффектов, когда данные гены экспрессируются в антисмысловой ориентации у животных дикого типа. В этом случае экспрессия аллеля дикого типа супрессируется, что приводит к мутантному фенотипу. Образование дуплекса РНК·РНК (антисмысловая/смысловая) предотвращает нормальное функционирование мРНК, приводя к частичной или полной элиминации эффекта гена дикого типа. Данная технология использовалась для ингибирования синтеза ТК в тканевой культуре и получение фенотипа Kruppel мутации у Drosophila и Shivever мутации у мышей (Izant et al., Cell, 36: 1007-1015 (1984); Green et al., Annu. Rev. Biochem., 55: 569-597 (1986); Katsuki et al., Science, 241: 593-595 (1988)). Важное преимущество указанного подхода заключается в том, что необходим только небольшой участок гена для проявления эффективного ингибирования экспрессии всей мРНК. Антисмысловой трансген помещают под контроль собственного промотора или другого промотора, экспрессируемого в клетках соответствующего типа и расположенного в положении «upstream» полиА-сайта SV40. Указанный трансген используется для получения трансгенных мышей. Трансгенным мышам могут быть привиты трансплантаты яичников для определения, являются ли ob гетерозиготы более чувствительными к эффектам антисмыслового конструкта.As noted above, the functional activity of the OB polypeptide can be evaluated by obtaining an experimental model of transgenic animals. The ob gene is used in complementation studies in transgenic mice. Transgenic vectors, including viral vectors or cosmid clones (or phage clones) corresponding to the locus of the wild-type candidate candidate gene, can be constructed using the ob gene. Cosmids can be introduced into transgenic mice using known techniques (Jaenisch, Science, 240: 1468-1474 (1988)). The constructs are also introduced into fertilized eggs obtained by crossing F1 animals obtained from crossing mice C57BL / 6J ob / ob and DBA. These crosses require the use of animal ovarian transplants C57BL / 6J ob / ob to obtain generation F1. DBA / 2J mice are used as a “partner” because they have a non-agouti color, which is important when using ovarian transplants. Genotyping of the ob locus in cosmic transgenic animals can be carried out by typing animals with tightly coupled RFLPs or microsatellites that are polymorphic in the original mouse lines. Complementation will occur when a particular construct reports to genetically obese animals F2 (as detected by the RFLP analysis) "non-obesity" and "non-diabetic." Under these conditions, the final proof of complementation will require that animals of the ob / ob or db / db phenotype carrying the transgene mate with ob / ob or db / db animals carrying ovarian transplants. In this cross, all N2 animals that do not have a transgene will suffer from obesity and insulin-independent diabetes, while animals carrying a transgene will be of normal weight with a normal concentration of glucose and insulin in the blood plasma. From a genetic point of view, the transgene functions as a suppressor of the mutation. Alternatively, OB genes can be tested by studying the corresponding phenotypic effects when these genes are expressed in antisense orientation in wild-type animals. In this case, the expression of the wild-type allele is suppressed, which leads to a mutant phenotype. The formation of an RNA · RNA duplex (antisense / sense) prevents the normal functioning of mRNA, leading to partial or complete elimination of the effect of the wild-type gene. This technology has been used to inhibit TA synthesis in tissue culture and to obtain the phenotype of the Kruppel mutation in Drosophila and Shivever mutations in mice (Izant et al., Cell, 36: 1007-1015 (1984); Green et al., Annu. Rev. Biochem. 55: 569-597 (1986); Katsuki et al., Science, 241: 593-595 (1988)). An important advantage of this approach is that only a small portion of the gene is necessary for the manifestation of effective inhibition of the expression of all mRNA. The antisense transgene is placed under the control of its own promoter or other promoter expressed in cells of the appropriate type and located in the upstream position of the SV40 polyA site. The specified transgene is used to obtain transgenic mice. Ovarian transplants can be inoculated with transgenic mice to determine if ob heterozygotes are more sensitive to antisense construct effects.
Выяснение биологической функции генного продукта OB (полипептид или белок OB) имеет важное значение для идентификации небольших молекул агонистов и антагонистов, влияющих на его активность.Elucidation of the biological function of the OB gene product (polypeptide or OB protein) is important for identifying small molecules of agonists and antagonists that affect its activity.
Ниже приведены примеры некоторых определений, которые используются в данном описании.The following are examples of some of the definitions used in this description.
Понятие «модулятор веса тела», «модулятор», «модуляторы» и какие-либо варианты данных понятий, специально не перечисленные здесь, могут использоваться как взаимозаменяемые, и в настоящем описании и формуле обозначают, в первую очередь, нуклеотиды и белковые соединения. К последним относятся однородные и сложные белки. Более точно, приведенные выше понятия относятся к нуклеотидам и ДНК, имеющим описанные здесь последовательности, приведенные на Фиг.1А-Е (SEQ ID NO:1) и Фиг.2А и В (SEQ ID NO:3). Кроме того, указанные понятия включают белки с описанной здесь аминокислотной последовательностью, приведенной на Фиг.1А-Е (SEQ ID NO:2) и Фиг.3 (SEQ ID NO:4), как обладающие активностью соединений, указанных в описании и формуле. В соответствии с этим, данные понятия включают нуклеотиды, обладающие по существу эквивалентной или измененной активностью, в том числе гомологичные аналоги и аллельные варианты. Далее, данные понятия относятся к белкам, обладающим по существу эквивалентной или измененной активностью, в частности, белки, модифицированные сайт-направленным мутагенезом или подвергшиеся неожиданным мутациям в организмах-хозяевах, продуцирующих модуляторы.The concept of “body weight modulator”, “modulator”, “modulators” and any variants of these concepts that are not specifically listed here can be used interchangeably, and in the present description and formula, primarily, nucleotides and protein compounds are designated. The latter include homogeneous and complex proteins. More specifically, the above concepts refer to nucleotides and DNA having the sequences described herein shown in FIGS. 1A-E (SEQ ID NO: 1) and FIGS. 2A and B (SEQ ID NO: 3). In addition, these concepts include proteins with the amino acid sequence described herein shown in FIGS. 1A-E (SEQ ID NO: 2) and FIG. 3 (SEQ ID NO: 4) as having the activity of the compounds described in the description and formula. Accordingly, these concepts include nucleotides having substantially equivalent or altered activity, including homologous analogs and allelic variants. Further, these concepts refer to proteins having substantially equivalent or altered activity, in particular, proteins modified by site-directed mutagenesis or subjected to unexpected mutations in host organisms producing modulators.
Композиция, содержащая «А» (где «А»-однородный белок, ДНК-молекула, вектор, рекомбинантная клетка-хозяин и т.д.) практически свободна от «В» (где «В» включает один или более контаминирующих белков, ДНК-молекулы, векторы и т.д., но не относится к рацемическим формам А), когда по крайней мере около 75% по весу белков, ДНК, векторов (в зависимости от типа соединений, к которым принадлежит А и В) в составе композиции представляет собой А. Предпочтительно «А» содержит по крайней мере около 90% по весу от А+В в составе композиции, наиболее предпочтительно по крайней мере 99% по весу. Также желательно, чтобы композиция, которая практически свободна от контаминирующих примесей, содержала только соединения определенной массы, имеющие активность или свойства представляющих интерес соединений.A composition containing “A” (where “A” is a homogeneous protein, DNA molecule, vector, recombinant host cell, etc.) is practically free of “B” (where “B” includes one or more contaminating proteins, DNA - molecules, vectors, etc., but does not apply to racemic forms A), when at least about 75% by weight of proteins, DNA, vectors (depending on the type of compounds to which A and B belong) in the composition represents A. Preferably "A" contains at least about 90% by weight of A + B in the composition, most preferably p at least 99% by weight. It is also desirable that the composition, which is substantially free of contaminating impurities, contains only compounds of a certain mass having activity or properties of the compounds of interest.
Полипептиды ОВOB polypeptides
Понятия «белок» (природный полипептид) и «полипептид» используются здесь как взаимозаменяемые в отношении продукта гена ob и его вариантов. Понятия «зрелый белок» или «зрелый полипептид» относятся к продукту гена OB с удаленными сигнальной последовательностью или белком слияния.The terms “protein” (natural polypeptide) and “polypeptide” are used interchangeably herein with respect to the product of the ob gene and its variants. The terms “mature protein” or “mature polypeptide” refer to an OB gene product with a deleted signal sequence or fusion protein.
Как отмечалось выше, специфические ob полипептиды, заявленные согласно настоящему изобретению, включают соединения, имеющие аминокислотные последовательности, которые приведены здесь, например аминокислотные последовательности SEQ ID NO:2, 4, 5, б и т.д. Заявленные полипетиды ob также включают модифицированные аминокислотными заменами биологически активные фрагменты, аналоги и производные полипептидов. Понятие «биологически активный» означает, что полипептид проявляет специфическое действие, которое включает (но не обязательно ограничивается указанными) специфическое связывание, например, с рецептором, антителом или другой молекулой распознавания; активацию сигнальных путей трансдукции на молекулярном уровне и/или индукцию (или ингибирование посредством антагонистов) физиологических эффектов, опосредованных нативным полипептидом ob in vivo. Полипетиды ОВ, в том числе фрагменты, аналоги и производные, могут быть получены синтетическим путем, например, с помощью хорошо известных методик твердофазного и жидкофазного пептидного синтеза. Предпочтительно использование твердофазных методик. Альтернативно, заявленные полипептиды ОВ могут быть получены с помощью хорошо известных методик генной инженерии, как описано ниже. Кроме того, OB полипептиды могут быть очищены, например, иммуноаффинным способом, из биологической жидкости, такой как (без ограничений указанными) плазма, сыворотка, моча, предпочтительно плазма, сыворотка или моча человека и более предпочтительно индивидуума, в организме которого обнаруживается сверхэкспрессия полипептида, например, страдающего ожирением человека, которое развилось вследствие мутации ОВ рецептора или мутации, приводящей к накоплению избытка жира.As noted above, specific ob polypeptides of the invention include compounds having the amino acid sequences shown herein, for example, the amino acid sequences of SEQ ID NO: 2, 4, 5, b, etc. The claimed ob polypeptides also include biologically active fragments, analogs and derivatives of polypeptides modified with amino acid substitutions. The term "biologically active" means that the polypeptide exhibits a specific effect that includes (but is not necessarily limited to) specific binding, for example, to a receptor, antibody, or other recognition molecule; activation of transduction signaling pathways at the molecular level; and / or induction (or inhibition by antagonists) of physiological effects mediated by the native in vivo ob polypeptide. OB polypetides, including fragments, analogs and derivatives, can be obtained synthetically, for example, using well-known methods of solid-phase and liquid-phase peptide synthesis. The use of solid phase techniques is preferred. Alternatively, the claimed OB polypeptides can be obtained using well-known genetic engineering techniques, as described below. In addition, the OB polypeptides can be purified, for example, by the immunoaffinity method, from a biological fluid, such as (but not limited to) plasma, serum, urine, preferably plasma, serum or urine of a person and more preferably an individual in whose body overexpression of the polypeptide is detected, for example, an obese person who develops as a result of an OB receptor mutation or a mutation leading to an accumulation of excess fat.
Фрагменты полипептида OBFragments of the OB polypeptide
При определенном варианте осуществления изобретения важное значение могут иметь природные фрагменты полипептида OB. В полипептидной последовательности имеются многочисленные сайты, которые являются участками протеолитического расщепления, например остатки аргинина. Возможно, что полноразмерный полипептид может быть расщеплен по одному или более указанным сайтам с образованием биологически активных фрагментов. Такие биологически активные фрагменты могут быть агонистами или антагонистами функциональной активности полипептида OB для редукции веса тела.In a particular embodiment, natural fragments of the OB polypeptide may be important. In the polypeptide sequence there are numerous sites that are sites of proteolytic cleavage, for example, arginine residues. It is possible that a full-sized polypeptide can be cleaved at one or more of these sites with the formation of biologically active fragments. Such biologically active fragments may be agonists or antagonists of the functional activity of the OB polypeptide to reduce body weight.
Аналоги ОВ полипептидаAnalogues of OB polypeptide
Настояшее изобретение относится к получению аналогов пептида ОВ, которые характеризуются биологической активностью полипептида ОВ, например, связыванием со специфическим связывающим партнером ob пептида, например, ОВ-рецептором. В одном случае, аналог является агонистом ОВ-активности, т.е. его функции сходны с функциями ob полипептида. Предпочтительно, чтобы OB агонист был более эффективен, чем нативный белок. Например, агонист-аналог ОВ может связывать ОВ рецептор с более высокой аффинностью или обладать более длинным периодом полужизни in vivo или проявлять оба указанных свойства. Однако в объем настоящего изобретения включены агонисты-аналоги пептида OB, которые обладают меньшей эффективностью, чем нативный белок. В другом случае, аналог является антагонистом OB активности. Например, аналог OB, который связывает ОВ рецептор, но не индуцирует сигнальной трансдукции, способен конкурентно ингибировать связывание нативного ОВ с рецептором, тем самым уменьшая активность ОВ in vivo. Такой антагонист-аналог ОВ может также проявлять свойства, отличные от пептида ob, например обладать более продолжительным (более коротким) периодом полужизни in vivo, более сильной (или менее сильной) связывающей аффинностью по отношению к рецептору ОВ или обладать обоими указанными свойствами.The present invention relates to the production of analogues of the peptide OB, which are characterized by the biological activity of the OB polypeptide, for example, binding to a specific binding partner of the ob peptide, for example, an OB receptor. In one case, the analogue is an agonist of OB activity, i.e. its functions are similar to the functions of the ob polypeptide. Preferably, the OB agonist is more effective than the native protein. For example, an OB analog agonist can bind an OB receptor with higher affinity or have a longer in vivo half-life or exhibit both of these properties. However, the scope of the present invention includes agonist analogues of the peptide OB, which are less effective than the native protein. In another case, the analogue is an antagonist of OB activity. For example, the OB analogue, which binds the OB receptor but does not induce signal transduction, is able to competitively inhibit the binding of the native OB to the receptor, thereby reducing the activity of the OB in vivo. Such an antagonist analogue of OB may also exhibit properties different from the peptide ob, for example, have a longer (shorter) in-vivo half-life, stronger (or less strong) binding affinity for the OB receptor, or both of these properties.
В одном варианте осуществления изобретения аналог пептида OB представляет собой пептид ОВ, модифицированный замещениями аминокислот в положениях, которые не являются необходимыми для структуры и функции. Например, поскольку известно, что пептид OB биологически активен в организме мышей, замещение дивергентных аминокислотных остатков в последовательности человека по сравнению с аминокислотной последовательностью мыши приведет к получению полезных аналогов ОВ пептида. Например, сериновый остаток в положении 53 или 98 или в обоих положениях (см. непроцессированную пептидную последовательность на Фиг.4) последовательности человека могут быть замещены, например глицином, аланином, валином, цистеином, метионином или треонином. Сходным образом, аргининовый остаток в положении 92 (Фиг.4) может быть замещен, например, аспарагином, лизином, гистидином, глутамином, глутаминовой кислотой, аспарагиновой кислотой, серином, треонином, метионином или цистеином. В соответствии с Фиг.4 другими аминокислотами в пептиде ОВ человека, которые, по-видимому, могут быть замещены, являются следующие: гистидин в положении 118, триптофан в положении 121, аланин в положении 122, глутаминовая кислота в положении 126, треонин в положении 127, лейцин в положении 128, глицин в положении 132, глицин в положении 139, триптофан в положении 159 и глицин в положении 166. В другом случае возможно замещение одного или более остатков в положениях 121-128 (как показано на Фиг.4), например, на глициновые или аланиновые или некоторых из указанных остатков, за исключением серина в положении 123 или лейцина в положении 125. Кроме того, аналогом ОВ полипептида, предпочтительно полипептида человека, является усеченная форма полипептида. Например, показано, что глутамин в положении 49 не является необходимым и может быть делетирован. Сходным образом, можно делетировать некоторые или все дивергентные аминокислотные остатки в положениях 121-128. Изобретение также относится к аналогу ОВ, имеющему минимальную аминокислотную последовательность, необходимую для осуществления биологической активности. Это может быть легко определено, например, путем тестирования активности фрагментов ОВ на способность связываться со специфическими по отношению к ОВ антителам, ингибировать активность нативного ОВ полипептида или выступать агонистами активности нативного ОВ пептида. Кроме того, изобретение относится к усеченному полипептиду ОВ, имеющему структуру петли, образованную дисульфидной связью, которая образуется между остатками цистеина в положениях 117 и 167 (как показано на Фиг.4). Усеченный аналог может соответствовать аминокислотам в положениях от 22 (возможный сайт отщепления сигнальной последовательности от пептида) до 53 (аминокислотный остаток, непосредственно предшествующий участку подвижной петли, выявленному методом ограниченного протеолиза с последующей масс-спектрометрией ОВ полипептида; см. Cohen et al., Protein Science, 4: 1088 (1995)). В ином случае усеченный аналог соответствует аминокислотам в положениях от 61 (остаток, непосредственно следующий за участком подвижной петли, как определено методом ограниченного протеолиза/масс-спектрометрического анализа полипептида ОВ) до 116 (остаток, непосредственно предшествующий первому остатку цистеина). В другом варианте осуществления изобретения усеченный аналог соответствует аминокислотам в положениях 61-167.In one embodiment, the OB peptide analog is an OB peptide modified with amino acid substitutions at positions that are not necessary for structure and function. For example, since the OB peptide is known to be biologically active in mice, substituting divergent amino acid residues in the human sequence compared to the mouse amino acid sequence will yield useful analogs of the OB peptide. For example, the serine residue at position 53 or 98 or both positions (see the unprocessed peptide sequence in Figure 4), human sequences can be replaced, for example, with glycine, alanine, valine, cysteine, methionine or threonine. Similarly, the arginine residue at position 92 (Figure 4) may be substituted, for example, with asparagine, lysine, histidine, glutamine, glutamic acid, aspartic acid, serine, threonine, methionine or cysteine. In accordance with FIG. 4, other amino acids in the human OB peptide that are likely to be substituted are the following: histidine at position 118, tryptophan at
Далее, могут быть замещены один или более остатков предполагаемой подвижной петли в положениях 54-60. Например, один или более остатков могут быть замещены лизином, глутаминовой кислотой или цистеином (предпочтительно лизином) для перекрестного связывания, например, с полимером, поскольку подвижная петлевая структура является предпочтительным сайтом модификации белка. Альтернативно, остатки в положениях на подвижной петле могут быть замещены на аминокислотные остатки, которые более устойчивы к протеолизу, но не позволяют существовать подвижной структуре, например, на один или более пролинов. Изобретение также относится к аналогам полипептида ОВ, в которых могут быть осуществлены дальнейшие аминокислотные замены, придающие модифицированным полипептидам бульшую устойчивость к деградации, например протеолитическому расщеплению.Further, one or more residues of the intended movable loop at positions 54-60 may be substituted. For example, one or more residues may be substituted with lysine, glutamic acid or cysteine (preferably lysine) for cross-linking, for example, with a polymer, since a mobile loop structure is a preferred protein modification site. Alternatively, residues at the positions on the mobile loop can be replaced by amino acid residues that are more resistant to proteolysis, but do not allow the existence of a mobile structure, for example, one or more prolines. The invention also relates to analogues of the OB polypeptide, in which further amino acid substitutions can be made, giving the modified polypeptides greater resistance to degradation, for example, proteolytic cleavage.
Специалисту в данной области исследований ясно, что указанные выше размеры фрагментов приблизительны и могут быть добавлены или делетированы от одной до пяти аминокислот на каждом или обоих конпевых участках или во внутренней области полипептида или фрагмента указанных усеченных аналогов за тем исключением, что в связанной дисульфидной связью петле остатки цистеина должны быть сохранены.It is clear to the person skilled in the art that the above fragment sizes are approximate and can be added or deleted from one to five amino acids in each or both of the root sites or in the inner region of the polypeptide or fragment of the truncated analogs, except that in the loop connected by a disulfide bond cysteine residues should be preserved.
Обнаружено, что пептид ОВ мыши содержит 50% α-спиралей, а полипептид ОВ человека содержит около 60% α-спиралей (метод кругового дихроизма рекомбинантных пептидов в сходных условиях). Соответственно в другом варианте осуществления изобретения аминокислотные остатки могут быть замещены с образованием аналогов ОВ полипептида, обладающего усиленной способностью к формированию, например, более стабильных α-спиральных структур. Например, предпочтительна α-спиральная структура, когда в качестве заместителей аминокислотных остатков нативного ОВ полипептида используются Glu, Ala, Leu, His и Trp. Предпочтительно также использование консервативных аминокислотных замен, например, аспарагиновой кислоты в положениях 29, 30, 44, 61, 76, 100 и/или 106 ( как показано на Фиг.4) на глутаминовую кислоту (Glu); замещение изолейцина на лейцин; замещение глицина или валина или какой-либо дивергентной аминокислоты на аланин (например, серин в положении 53 полипептида ОВ человека замещается на аланин); замещение аргинина или лизина на гистидин и замещение тирозина и/или фенилаланина на триптофан. Увеличение стабильности α-спиральной структуры может способствовать получению ОВ аналога, обладающего более высокой активностью, увеличенной связывающей способностью или более продолжительным временем полужизни. В одном варианте осуществления изобретения увеличивается способность к образованию спиралей участка пептида ОВ, соответствующего аминокислотным остаткам 22-53. В другом случае увеличивается способность к образованию спиралей или стабильность участка пептида, соответствующего аминокислотам 61-116. В еще одном варианте осуществления изобретения увеличивается способность к образованию спиралей петлевой структуры с дисульфидной связью, соответствующей аминокислотам 117-167. Изобретение также относится к аналогам ОВ, обладающим повышенной способностью к образованию α-спиралей или стабильностью, что характеризует более чем один из указанных выше доменов. Кроме того, получены усеченные полипептидные аналоги ОВ, содержащие аминокислотные остатки, образующие структуры, например спирали, чтобы компенсировать способность полипептидных фрагментов утрачивать стабильную структуру.It was found that the mouse OB peptide contains 50% α-helices, and the human OB polypeptide contains about 60% α-helices (the circular dichroism method of recombinant peptides under similar conditions). Accordingly, in another embodiment, the amino acid residues can be substituted to form OB analogues of the polypeptide having enhanced ability to form, for example, more stable α-helical structures. For example, an α-helical structure is preferred when Glu, Ala, Leu, His, and Trp are used as substituents of the amino acid residues of the native OB polypeptide. It is also preferable to use conservative amino acid substitutions, for example, aspartic acid at
Аналоги, например фрагменты, могут быть получены при расщеплении пептидных модуляторов пепсином. Другие аналоги, скажем, мутеины, могут быть получены стандартным сайт-направленным мутаганезом последовательностей, кодирующих пептидные модуляторы веса. Аналоги, проявляющие активность модуляторов веса, такие как небольшие молекулы, функционирующие в качестве промоторов или ингибиторов, могут быть идентифицированы известными методами in vivo и/или in vitro.Analogs, for example fragments, can be obtained by cleaving peptide modulators with pepsin. Other analogues, say, muteins, can be obtained by standard site-directed mutagenesis of sequences encoding peptide weight modulators. Analogs exhibiting the activity of weight modulators, such as small molecules that function as promoters or inhibitors, can be identified by known in vivo and / or in vitro methods.
Небольшие молекулы-аналоги и пептидомиметики полипептида ОВSmall analog molecules and peptidomimetics of the OB polypeptide
Структура ob полипептида, предпочтительно полипептида ОВ человека, может быть изучена различными методами, известными из уровня техники. Белковая последовательность может быть охарактеризована методом гидрофильности (см., например, Норр et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 78: 3824(1981)). Профиль гидрофильности может быть использован для идентификации гидрофильных и гидрофобных участков ОВ полипептида, по которым можно выявить области, направленные во внешнюю среду. Кроме того, может быть осуществлен анализ вторичной структуры {см., например, Chou et al., Biochem., 13: 222 (1974)) для идентификации участков OB полипептида, имеющих специфическую вторичную структуру. Манипуляции с предсказанной или определенной структурой, в том числе предсказанной вторичной структурой, могут проводиться при использовании известных программ на гибких дисках.The ob structure of the polypeptide, preferably human OB polypeptide, can be studied by various methods known in the art. The protein sequence can be characterized by hydrophilicity (see, for example, Norr et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 78: 3824 (1981)). The hydrophilicity profile can be used to identify hydrophilic and hydrophobic regions of the OM polypeptide, which can be used to identify areas directed to the external environment. In addition, a secondary structure analysis can be performed (see, for example, Chou et al., Biochem., 13: 222 (1974)) to identify regions of the OB polypeptide having a specific secondary structure. Manipulations with a predicted or defined structure, including a predicted secondary structure, can be performed using known programs on floppy disks.
Признавая существование многочисленных источников рекомбинантного ОВ полипептида, настоящее изобретение позволяет количественно охарактеризовать структуру полипептида. В частности, имеется достаточное количество материала для осуществления ядерного магнитного резонанса (NMR), инфракрасного (IR), рамановского и ультрафиолетового (UV), спектроскопического анализа, в особенности основанного на круговом дихроизме (CD). Анализ на основе NMR является очень эффективным структурным анализом молекул в растворе, т.е. в среде, максимально приближенной к природному окружению молекул (Marion et al., Biochem. Biophys. Res. Comm., 113: 967-974 (1983); Bar et al., J. Magn. Reson., 65: 335-360 (1983); Kimura et ai, Natl. Acad. Sci. USA, 77: 1681-1685 (1980)). Могут быть использованы другие методы структурного анализа. Они включают, например, кристаллографию с помощью рентгеновских лучей, но не ограничиваются указанными (Engston, Biochem. Exp. Bid., 11: 7-13 (1974)).Recognizing the existence of numerous sources of recombinant OM polypeptide, the present invention allows to quantify the structure of the polypeptide. In particular, there is a sufficient amount of material for the implementation of nuclear magnetic resonance (NMR), infrared (IR), Raman and ultraviolet (UV), spectroscopic analysis, in particular based on circular dichroism (CD). NMR analysis is a very effective structural analysis of molecules in solution, i.e. in an environment as close as possible to the natural environment of the molecules (Marion et al., Biochem. Biophys. Res. Comm., 113: 967-974 (1983); Bar et al., J. Magn. Reson., 65: 335-360 (1983); Kimura et ai, Natl. Acad. Sci. USA, 77: 1681-1685 (1980)). Other structural analysis methods may be used. They include, for example, crystallography using x-rays, but are not limited to (Engston, Biochem. Exp. Bid., 11: 7-13 (1974)).
В еще одном варианте осуществления изобретения аналог полипептида OB может быть тестирован на способность перекрестно взаимодействовать с антителом, специфичным к нативному OB полипептиду или его фрагментам. Степень перекрестной реактивности позволяет судить о структурной гомологии или сходстве белков или о доступности участков, соответствующих областям полипептида, которые обусловливают образование антител, специфичных к фрагментам.In yet another embodiment, an analog of an OB polypeptide can be tested for the ability to cross-interact with an antibody specific for a native OB polypeptide or fragments thereof. The degree of cross-reactivity allows us to judge the structural homology or similarity of proteins or the accessibility of sites corresponding to regions of the polypeptide that cause the formation of antibodies specific to the fragments.
Скрининг аналогов ОВScreening of analogue OB
Известны многочисленные методы скрининга аналогов полипептидов. Доступны различные библиотеки химических соединений. Соответственно настоящее изобретение относится к скринингу таких библиотек, например библиотек синтетических соединений, полученных за годы исследований, библиотек природных соединений и смешанных библиотек, как детально описано ниже, для выявления аналогов полипептида ОВ. В одном случае изобретение включает скрининг таких библиотек для отбора соединений, связывающих антитела к ОВ полипептиду, предпочтительно антитела к ob полипептиду человека. В другом случае, поскольку идентифицирован ОВ-рецептор (см. ниже), любой известный способ скрининга может быть использован для выявления агонистов или антагонистов рецептора OB. Изобретение относится также к скринингу небольших молекул лигандов, или аналогов лигандов, или миметиков, так же, как и к скринингу природных лигандов, связывающих ОВ рецептор in vivo, или представляющих собой его агонисты или антагонисты.Numerous screening methods for polypeptide analogs are known. Various libraries of chemical compounds are available. Accordingly, the present invention relates to screening such libraries, for example libraries of synthetic compounds obtained over years of research, libraries of natural compounds and mixed libraries, as described in detail below, to identify analogues of the OB polypeptide. In one case, the invention includes screening such libraries for the selection of compounds that bind antibodies to the OB polypeptide, preferably antibodies to the human ob polypeptide. In another case, since an OB receptor has been identified (see below), any known screening method can be used to identify OB receptor agonists or antagonists. The invention also relates to screening small ligand molecules, or analogs of ligands, or mimetics, as well as screening for natural ligands that bind an OB receptor in vivo, or representing its agonists or antagonists.
Знание первичной последовательности рецептора и степени сходства данной последовательности с белками известной функции может сыграть решающее значение в выявлении агонистов или антагонистов белка. Идентификация и скрининг антагонистов может дополняться изучением структурных свойств белка, например, с помощью рентгеновской кристаллографии, нейтронной дифракции, спектрометрии на основе ядерного магнитного резонанса и других методик исследования структуры белков. Указанные методки обеспечивают рациональное конструирование или идентификацию агонистов или антагонистов.Knowledge of the primary sequence of the receptor and the degree of similarity of this sequence with proteins of known function can play a decisive role in identifying protein agonists or antagonists. Identification and screening of antagonists can be supplemented by studying the structural properties of the protein, for example, using x-ray crystallography, neutron diffraction, spectrometry based on nuclear magnetic resonance and other methods for studying the structure of proteins. These methods provide the rational design or identification of agonists or antagonists.
Другой подход использует рекомбинантные бактериофаги для получения больших библиотек. С помощью «фагового метода» (Scott et al., Science, 249: 386-390 (1990); Cwirla et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 87: 6378-6382 (1990); Devlin et al., Science, 249: 404-406 (1990)) могут быть получены большие библиотеки (106-108 химических «сущностей»). Можно использовать прямые химические методы, примерами которых могут служить метод Гейзена (Geysen et al., Molecular Immunology, 23: 709-715 (1986); Geysen et al., J. Immunologic Method, 102: 259-274 (1987)) и недавно разработанный метод Федора (Fodor et al., Science, 251: 767-733 (1991)). Описаны многочисленные методы получения смеси пептидов, которые могут быть тестированы как агонисты или антагонисты (Furka et al., 14ый Международный Конгресс Биохимии, Том 5, Реферат FR: 013 (1988); Furka, Int. J. Peptide Protein Res., 37: 487-493 (1991); Houghton (Патент США №4631211, выданный в декабре 1986); и Rutter et al., (Патент США №5010175, выданный 23 апреля 1991)).Another approach uses recombinant bacteriophages to obtain large libraries. Using the phage method (Scott et al., Science, 249: 386-390 (1990); Cwirla et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 87: 6378-6382 (1990); Devlin et al ., Science, 249: 404-406 (1990)) can be obtained large libraries (10 6 -10 8 chemical "entities"). You can use direct chemical methods, examples of which are the Heisen method (Geysen et al., Molecular Immunology, 23: 709-715 (1986); Geysen et al., J. Immunologic Method, 102: 259-274 (1987)) and the newly developed Fedor method (Fodor et al., Science, 251: 767-733 (1991)). Describes numerous methods of producing a mixture of peptides that can be tested as agonists or antagonists (Furka et al, 14 th International Congress of Biochemistry,
Еще один вариант осуществления изобретения включает использование синтетических библиотек, которые скринируют на присутствие лигандов рецептора ОВ в соответствии с данным изобретением (Needeles et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 90: 10700-10704 (1993); Lam et al., Опубликованная заявка РСТ 92/00252; все источники информации приведены здесь в качестве ссылок). С помощью указанных библиотек могут быть выявлены антагонисты рецепторов при использовании клеток, экспрессируюших рецептор, без непосредственного клонирования ОВ рецептора.Another embodiment of the invention involves the use of synthetic libraries that screen for the presence of OB receptor ligands in accordance with this invention (Needeles et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 90: 10700-10704 (1993); Lam et al ., PCT Published Application 92/00252; all sources of information are incorporated herein by reference). Using these libraries, receptor antagonists can be detected using cells expressing the receptor without directly cloning the OB receptor.
Альтернативно, может быть осуществлено исследование связывания растворимого лиганда с клетками, экспрессирующими рекомбинантные формы связывающего лиганд домена ОВ рецептора. Растворимые лиганды могут быть получены известными методами, как рекомбинантный или синтетический ОВ полипептид.Alternatively, a study of the binding of a soluble ligand to cells expressing recombinant forms of the ligand binding domain of the OB receptor can be carried out. Soluble ligands can be obtained by known methods, as a recombinant or synthetic OB polypeptide.
Скрининг может быть проведен с помощью рекомбинантных клеток, которые экспрессируют ОВ рецептор или, альтернативно, при использовании очищенного рецепторного белка, например полученного рекомбинантным путем, как описано выше. Например, способность меченого, растворимого или солюбилизированного ОВ рецептора, включающего лиганд-связывающий участок молекулы, связывать лиганд может быть использована для скрининга библиотек, как описано в приведенных выше ссылках.Screening can be performed using recombinant cells that express the OB receptor or, alternatively, using a purified receptor protein, for example, obtained recombinantly, as described above. For example, the ability of a labeled, soluble, or solubilized OB receptor, including a ligand-binding portion of a molecule, to bind a ligand can be used to screen libraries as described in the above links.
Производные ОВ полипептидовDerivatives of OB polypeptides
В целом, белок (здесь термин «белок» охватывает понятие «полипептид», если не указано иное) может быть модифицирован прикреплением одной или более химических групп. Химически модифицированные производные могут применяться интраартериальным, интраперитонеальным, внутримышечным, подкожным, внутривенным, оральным, назальным, ректальным, подъязычным, пульмонарным, внутрикожным способом, а также в виде аппликаций и др. образом. Обнаружено, что химическая модификация биологически активных белков сообщает им дополнительные преимущества в определенных условиях, например увеличение стабильности и времени циркуляции терапевтически активного белка и увеличение его иммуногенности. См. Патент США №4179337, Davis et al., выданный 18 декабря 1979. В качестве обзора см. Abuchowski et а!., «Растворимые производные полимер/фермент» в кн. Ферменты как Лекарства, стр 367-383, под. Ред. Хольценберга и Робертса, Wiley-Interscience, New York, NY, (1981). Обзорная статья посвященная белкам слияния и модифицированным белкам, опубликована Francis, Focus on Growth Factors, 3:4-10 (1992).In general, a protein (here the term “protein” encompasses the term “polypeptide” unless otherwise indicated) may be modified by attachment of one or more chemical groups. Chemically modified derivatives can be used intraarterially, intraperitoneally, intramuscularly, subcutaneously, intravenously, oral, nasal, rectal, sublingual, pulmonary, intradermal, as well as in the form of applications and other ways. It has been found that chemical modification of biologically active proteins provides them with additional benefits under certain conditions, for example, an increase in the stability and circulation time of a therapeutically active protein and an increase in its immunogenicity. See US Patent No. 4,179,337, Davis et al., Issued December 18, 1979. For a review, see Abuchowski et a., "Soluble Polymer / Enzyme Derivatives" in Prince. Enzymes as Medicines, pp 367-383, under. Ed. Holzenberg and Roberts, Wiley-Interscience, New York, NY, (1981). A review article on fusion proteins and modified proteins is published by Francis, Focus on Growth Factors, 3: 4-10 (1992).
Химические группы для модификацииChemical groups for modification
Химические группы (соединения), используемые для модификации белков, могут включать водорастворимые полимеры. Выбранный полимер должен быть водорастворимым, так чтобы белок, к которому он прикреплен, не преципитировал в водной среде, например физиологической. Предпочтительно, чтобы в случае терапевтического использования конечного продукта полимер был фармацевтически приемлемым. Специалист в данной области исследований может выбрать полимер с учетом возможности использования конъюгата полимер/белок в терапевтических целях в зависимости от вводимой дозы, времени циркуляции, устойчивости к протеолизу и других факторов. Для заявленых белков и полипептидов могут быть использованы описанные здесь методы.Chemical groups (compounds) used to modify proteins may include water-soluble polymers. The selected polymer must be water soluble so that the protein to which it is attached does not precipitate in an aqueous medium, for example physiological. In the case of therapeutic use of the final product, the polymer is preferably pharmaceutically acceptable. A person skilled in the art can choose a polymer, taking into account the possibility of using the polymer / protein conjugate for therapeutic purposes, depending on the dose administered, circulation time, resistance to proteolysis and other factors. For the claimed proteins and polypeptides, the methods described herein may be used.
Молекулы полимеровPolymer molecules
Водорастворимый полимер может быть выбран из группы, включающей, например, полиэтиленгликоль, сополимеры этиленгликоля/пропиленгликоля, карбоксиметилцеллюлозу, декстран, поливиниловый спирт, поливинилпирролидон, поли-1,3-диоксолан, поли-1, 3, 6-триоксан сополимер этилена/малеимового ангидрида, полиаминокислоты (гомополимеры или выборочные сополимеры), полипропиленгликолевые гомополимеры декстрана или поли (n-винилпирролидон) полиэтиленгликоля, сополимеры пропиленоксида/этиленоксида, полиоксиэтилированные полиолы и поливиниловый спирт. Пропиональдегид полиэтиленгликоля может иметь определенные преимущества, поскольку стабилен в воде.The water-soluble polymer may be selected from the group consisting of, for example, polyethylene glycol, ethylene glycol / propylene glycol copolymers, carboxymethyl cellulose, dextran, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, poly-1,3-dioxolane, poly-1, 3, 6-trioxane malimer copolymer polyamino acids (homopolymers or selective copolymers), polypropylene glycol homopolymers of dextran or poly (n-vinylpyrrolidone) polyethylene glycol, copolymers of propylene oxide / ethylene oxide, polyoxyethylene polyols and polyvinyl alcohol . Polyethylene glycol propionaldehyde can have certain advantages because it is stable in water.
Полимер может иметь любой молекулярный вес и быть как разветвленным, так и неразветвленным. Для полиэтиленгликоля предпочтительный молекулярный вес составляет около 2-100 кДа (понятие «около» означает, что мол. вес некоторых молекул в препаратах полиэтиленгликоля может быть больше или несколько меньше, чем указанный). Может быть использовано соединение другого мол. веса в зависимости от желаемых терапевтических целей (например, продолжительности периода выведения, характера действия, если известна биологическая активность, легкости манипулирования, степени наличия или утраты антигенности и других известных эффектов полиэтиленгликоля на терапевтически активный белок или его аналог).The polymer can have any molecular weight and can be either branched or unbranched. For polyethylene glycol, the preferred molecular weight is about 2-100 kDa (the term "about" means that the molecular weight of some molecules in the polyethylene glycol preparations may be more or less than that indicated). A compound of another mole may be used. weight depending on the desired therapeutic goals (for example, the duration of the elimination period, the nature of the action, if the biological activity is known, ease of handling, degree of presence or loss of antigenicity and other known effects of polyethylene glycol on a therapeutically active protein or its analogue).
Отношение полимер/белокPolymer / protein ratio
Количество присоединяемых молекул полимера может варьировать, и специалист в данной области исследований может установить взаимосвязь эффекта и функции. Можно получить моно-, да-, три-, тетра-производные или производные другого порядка на основе одного и того же или различных химических соединений (например, полимеров, таких как полиэтиленгликоль различной мол. массы). Соотношение молекул полимера и белка (или пептида) может варьировать, так же, как и их концентрация в реакционной смеси. В целом, оптимальное соотношение (с точки зрения эффективности реакции, когда не образуется избытка непрореагировавшего белка или полимера) может быть определено в зависимости от таких фактов, как желаемая степень дериватизации (например, моно-, ли-, три- и т.д.), мол. массы выбранного полимера, разветвленный он или линейный, и условий реакции.The number of attached polymer molecules can vary, and a specialist in this field of research can establish the relationship of effect and function. You can get mono-, da-, tri-, tetra-derivatives or derivatives of a different order based on the same or different chemical compounds (for example, polymers, such as polyethylene glycol of different molar masses). The ratio of polymer molecules to protein (or peptide) can vary, as well as their concentration in the reaction mixture. In general, the optimal ratio (from the point of view of reaction efficiency, when an excess of unreacted protein or polymer is not formed) can be determined depending on facts such as the desired degree of derivatization (for example, mono-, li-, tri-, etc. ), they say. the mass of the selected polymer, whether it is branched or linear, and the reaction conditions.
Прикрепление химических групп к белкуAttaching chemical groups to a protein
Полиэтиленгликолевые молекулы (или другие химические группы) следует присоединять к белку без существенного изменения функциональных или антигенных доменов белка. Специалистам известны способы присоединения различных молекул к белкам (см., например, ЕР №0401384 (связывание ПЭГа с G-CSF); Malik et al., Exp. Hematol., 20: 1028-1035 (1992) (ПЭГирование GM-CSF с помощью трезилхлорида)). Источники информации приведены здесь в качестве ссылки. Например, полиэтиленгликоль может быть ковалентно связан с аминокислотными остатками посредством реакционноспособной группы, такой как свободная амино или карбоксильная группа. Реакционноспособные группы должны связывать активированную молекулу полиэтиленгликоля. Аминокислотные остатки, имеющие свободную аминогруппу, включают остатки лизина и N-концевые аминокислотные остатки, а имеющие свободную карбоксильную группу включают остатки аспарагиновой кислоты, глутаминовой кислоты и С-концевой аминокислотный остаток. В качестве реакционноспособной группы для прикрепления молекул полиэтиленгликоля могут быть использованы сульфгидрильные группы. Предпочтительным для терапевтических целей является прикрепление к аминогруппе, например, N-концевой или лизиновой группе. Прикрепление к аминокислотным остатками, важным для связывания рецептора, может оказаться нежелательным, если предполагается рецепторное связывание.Polyethylene glycol molecules (or other chemical groups) should be attached to the protein without significantly changing the functional or antigenic domains of the protein. Specialists are aware of methods for attaching various molecules to proteins (see, for example, EP No. 0401384 (PEG binding to G-CSF); Malik et al., Exp. Hematol., 20: 1028-1035 (1992) (GM-CSF PEGING with using tresyl chloride)). Sources of information are hereby incorporated by reference. For example, polyethylene glycol can be covalently linked to amino acid residues via a reactive group, such as a free amino or carboxyl group. Reactive groups must bind the activated polyethylene glycol molecule. Amino acid residues having a free amino group include lysine residues and N-terminal amino acid residues, and having a free carboxyl group include residues of aspartic acid, glutamic acid and a C-terminal amino acid residue. Sulfhydryl groups can be used as a reactive group for attaching polyethylene glycol molecules. Preferred for therapeutic purposes is the attachment to an amino group, for example, an N-terminal or lysine group. Attachment to amino acid residues important for receptor binding may be undesirable if receptor binding is contemplated.
Химически модифицированные на N-концевом участке белкиProteins chemically modified at the N-terminal site
Может оказаться желательным получение химически модифицированного белка на N-концевом участке. При использовании в качестве примера полиэтиленгликоля можно выбрать различные полиэтиленгликолевые молекулы (исходя из мол. массы ПЭГа, степени ветвления и т.д.), соотношение молекул ПЭГа и молекул белка (или пептида) в реакционной смеси, тип реакции ПЭГирования и способ получения заданного модифицированного по N-концевому участку белка. Способ получения ПЭГированного по N-концевому участку соединения (т.е. выделение этого типа молекул из смеси с другими моноПЭГированными молекулами, если это необходимо) может заключаться в очистке N-терминального ПЭГированного вещества из смеси ПЭГированных белков их молекул. Избирательная химическая модификация по N-концевому участку может осуществляться путем восстановительного алкилирования, основанного на различной реакционной способности различных типов первичных аминогрупп (лизин в противоположность N-терминальным аминокислотам), способных опосредовать модификацию определенного белка. В подходящих реакционных условиях достигается практически избирательная модификация белка по N-терминальному участку с помощью полимера, включающего карбонильную группу. Например, можно избирательно ПЭГировать белок по N-концевому участку, проводя реакцию при определенном значении рН, обеспечивающем различия в рК между эпсилон-аминогруппами остатков лизина и α-аминогруппой N-концевого участка белка. За счет такого избирательного модифицирования присоединение водорастворимого полимера к белку контролируется: конъюгация с полимером происходит преимущественно по N-концевому участку белка и не происходит существенной модификации других реаклионноспособных групп, таких как лизиновые аминогруппы боковой цепи. При использовании восстановительного алкилирования водорастворимый полимер может быть указанного выше типа и содержать одну реакционноспособную альдегидную группу для соединения белком. Может быть использован пропионовый альдегид полиэтиленгликоля, содержащий одну реакционноспособную альдегидную группу.It may be desirable to obtain a chemically modified protein at the N-terminal site. When using polyethylene glycol as an example, various polyethylene glycol molecules can be selected (based on the molecular weight of PEG, degree of branching, etc.), the ratio of PEG molecules to protein (or peptide) molecules in the reaction mixture, the type of PEGing reaction, and the method for obtaining the specified modified at the N-terminal portion of the protein. A method for producing a N-terminally pegylated compound (i.e., isolating this type of molecule from a mixture with other mono-PEG-coated molecules, if necessary) may involve purifying the N-terminal PEG-tagged substance from the mixture of PEG-coated proteins of their molecules. Selective chemical modification at the N-terminal site can be carried out by reductive alkylation based on the different reactivity of various types of primary amino groups (lysine as opposed to N-terminal amino acids) that can mediate the modification of a particular protein. Under suitable reaction conditions, an almost selective modification of the protein at the N-terminal site is achieved using a polymer comprising a carbonyl group. For example, it is possible to selectively PEG a protein at the N-terminal site by conducting a reaction at a certain pH value that provides differences in pK between the epsilon-amino groups of lysine residues and the α-amino group of the N-terminal portion of the protein. Due to such selective modification, the addition of a water-soluble polymer to a protein is controlled: conjugation with the polymer occurs predominantly at the N-terminal portion of the protein and no significant modification of other reactive groups such as lysine amino groups of the side chain occurs. When using reductive alkylation, the water-soluble polymer may be of the type indicated above and contain one reactive aldehyde group for protein coupling. Polyethylene glycol propionic aldehyde containing one reactive aldehyde group may be used.
Нуклеиновые кислоты, связанные с полипептидом ОВNucleic Acids Associated with OB Polypeptide
Как указывалось выше, настоящее изобретение относится к нуклеиновым кислотам, кодирующим ob полипептиды, в том числе некодирующим последовательностям 5', 3' и интронным последовательностям ОВ гена. Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением, могут быть использованы известные методики молекулярной биологии, микробиологии и рекомбинантных ДНК. Такие методики подробно описаны в литературе. См., например, Sambrook et al., Молекулярное клонирование: Лабораторное руководство, 2ое издание. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York (1989); Glover ed, Планирование ДНК: Практическое руководство. Том I и II, Олигонуклеотидный синтез, Oxford University Press (1984); Hames et al., eds., Гибридизация нуклеиновых кислот, Springer-Veriag (1985); Hames et al., eds., Транскрипция и Трансляция, Oxford University Press (1984); Freshney ed., Культура животной ткани, Oxford University Press (1984); Иммобилизованные клетки и ферменты, IRL Press (1986); Perbai, Практическое руководство по молекулярному клонированию, Wiley, New York (1984). Определенное отношение к настоящему изобретению имеют методики изолирования, клонирования, секвенирования, анализа и описания гена или нуклеиновой кислоты на основе хорошо известной полимеразной цепной реакции.As indicated above, the present invention relates to nucleic acids encoding ob polypeptides, including non-coding sequences 5 ', 3' and intron sequences of the OB gene. Thus, in accordance with the present invention, known techniques of molecular biology, microbiology and recombinant DNA can be used. Such techniques are described in detail in the literature. See, for example, Sambrook et al., Molecular Cloning: Laboratory Manual, 2nd Edition. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York (1989); Glover ed, DNA Planning: A Practical Guide. Volume I and II, Oligonucleotide Synthesis, Oxford University Press (1984); Hames et al., Eds., Nucleic Acid Hybridization, Springer-Veriag (1985); Hames et al., Eds., Transcription and Translation, Oxford University Press (1984); Freshney ed., Animal Tissue Culture, Oxford University Press (1984); Immobilized Cells and Enzymes, IRL Press (1986); Perbai, A Practical Guide to Molecular Cloning, Wiley, New York (1984). Of particular relevance to the present invention are methods for isolating, cloning, sequencing, analyzing and describing a gene or nucleic acid based on the well-known polymerase chain reaction.
«Репликон» означает какой-либо генетический элемент (например, плазмиду, хромосому, вирус), который функционирует как автономная единица репликации ДНК in vivo, т.е. способен к репликации под своим собственным контролем.“Replicon” means any genetic element (eg, plasmid, chromosome, virus) that functions as an autonomous unit of DNA replication in vivo, i.e. capable of replication under its own control.
«Вектор» представляет собой репликон, такой как плазмида, фаг или космида, который содержит чужеродный фрагмент ДНК, способный реплицироваться в составе вектора.A “vector” is a replicon, such as a plasmid, phage or cosmid, that contains a foreign DNA fragment that can replicate as part of a vector.
«Кассета» означает фрагмент ДНК, который может быть встроен в вектор по специфическим рестрикционным сайтам. Фрагмент ДНК кодирует заданный полилептид, а кассета и рестрикционный сайты конструируются таким образом, чтобы обеспечить встраивание кассеты в подходящую открытую рамку считывания для транскрипции и трансляции.“Cassette” means a DNA fragment that can be inserted into a vector at specific restriction sites. A DNA fragment encodes a given polypeptide, and the cassette and restriction sites are designed to allow integration of the cassette into a suitable open reading frame for transcription and translation.
«Гетерологичная» ДНК относится к ДНК, которая изначально не присутствует в клетке, или хромосомальном участке клетки. Предпочтительно, гетерологичная ДНК включает чужеродный для клетки ген:“Heterologous” DNA refers to DNA that is not initially present in the cell, or chromosomal region of the cell. Preferably, the heterologous DNA includes a gene foreign to the cell:
Клетка «трансфицирована» экзогенной или гетерологичной ДНК, когда такая ДНК введена в клетку. Клетка «трансформирована» экзогенной или гетерологичной ДНК, когда воздействие такой ДНК изменяет фенотип клетки. Предпочтительно, чтобы трансформирующая ДНК была интегрирована (ковалентно связана) с хромосомальной ДНК в составе генома клетки.A cell is “transfected” with exogenous or heterologous DNA when that DNA is introduced into the cell. A cell is “transformed” by exogenous or heterologous DNA when exposure to such DNA changes the phenotype of the cell. Preferably, the transforming DNA is integrated (covalently linked) with the chromosomal DNA within the cell genome.
«Ктон» означает популяцию клеток, образовавшихся из одной клетки или общего предшественника в результате митоза."Kton" means a population of cells formed from a single cell or a common precursor as a result of mitosis.
«Молекула нуклеиновой кислоты» означает спиралевидную полимерную форму фосфатного эфира рибонуклеозидов (аденозина, гуанозина, урилина или цитидина для РНК-молекул) или дезоксирибонуклеозидов (дезоксиаденозина, дезоксигуанозина, дизокситимидина или дезоксицитидина для молекул ДНК) как одноцепочечную, так и двухцепочечную. Возможно образование спиралей двухцепочечных ДНК-ДНК, ДНК-РНК и РНК-РНК. Понятие «молекула нуклеиновой кислоты», в частности молекула ДНК или РНК, относится только к первичной или вторичной структуре молекулы и не включает какую-либо третичную или четвертичную форму. Таким образом, данное понятие означает двухцепочечную ДНК, inter alia, линейные или кольцевые молекулы ДНК (например, рестрикционные фрагменты), плазмиды и хромосомы. При обсуждении структуры определенных двухцепочечных ДНК-молекул последовательности могут быть описаны в соответствии со стандартными требованиями указания последовательностей только в направлении 5'-3' вдоль нетранскрибируемой цепи ДНК (т.е. цепи, имеющей гомологичную последовательность по отношению к мРНК). «Рекомбинантная ДНК-молекула» означает ДНК-молекулу, которая была подвергнута молекулярно-биологическим манипуляциям.“Nucleic acid molecule” means a helical polymer form of a phosphate ester of ribonucleosides (adenosine, guanosine, uriline or cytidine for RNA molecules) or deoxyribonucleosides (deoxyadenosine, deoxyguanosine, disoxythymidine or deoxycytidine for one or two molecules). The formation of double-stranded DNA-DNA, DNA-RNA, and RNA-RNA helices is possible. The term "nucleic acid molecule", in particular a DNA or RNA molecule, refers only to the primary or secondary structure of the molecule and does not include any tertiary or quaternary form. Thus, this concept means double-stranded DNA, inter alia, linear or circular DNA molecules (e.g., restriction fragments), plasmids and chromosomes. When discussing the structure of specific double-stranded DNA molecules, sequences can be described in accordance with standard requirements for indicating sequences only in the 5'-3 'direction along a non-transcribed DNA strand (i.e., a strand having a homologous sequence with respect to mRNA). "Recombinant DNA molecule" means a DNA molecule that has been subjected to molecular biological manipulations.
Молекула нуклеиновой кислоты является «гибридизуемой» с другой молекулой нуклеиновой кислоты, например, кДНК, геномной ДНК или РНК, когда одноцепочечная молекула нуклеиновой кислоты способна к отжигу с другой молекулой нуклеиновой кислоты в подходящих условиях, т.е. при определенных значениях температуры и ионной силы раствора (см. Sambrook et al., 1989, supra). Условия температуры и ионной силы определяют «жесткость» («строгость») гибридизации. Для предварительного скрининга гомологичных нуклеиновых кислот могут быть использованы условия низкой строгости, соответствующие Тm 55°С, например, 5х SSC, 0.1% SDS, 0.25%-ное молоко и отсутствие формамида; или 30%-ный формамид, 5х SSC, 0.5% SDS. Гибридизационные условия средней строгости соответствуют более высокой Тm, например, 40%-ный формамид с 5х или 6xSSC. Условия гибридизации высокой жесткости соответствует наивысшей Тm, например, 50%-ный формамид, 5х или 6х SSC. Для гибридизации необходимо, чтобы две молекулы нуклеиновой кислоты содержали комплементарные последовательности, и несмотря на жесткость условий гибридизации обеспечивалась возможность совпадения нуклеотидов. Подходящие условия гибридизации нуклеиновых кислот зависят от длины нуклеиновых кислот и степени комплементарности, что хорошо известно из уровня техники. Бульшая степень сходства или гомологии между двумя нуклеотидными последовательностями требуют и более жестких условий гибридизации (значения Тm). Относительная стабильность (в соответствии с увеличением Тm) гибридов нуклеиновых кислот увеличивается в следующем порядке: РНК: РНК, ДНК: РНК, ДНК:ДНК. Для гибридов, имеющих в длину более 100 нуклеотидов, должно быть получено правильное соотношение Тm (см. Sambrook et al., 1989, supra, 9.50-0.51). Для гибридизации более коротких нуклеиновых кислот, т.е. олигонуклеотидов, положение совпадающих нуклеотидов становится более важным и длина олигонуклеотида определяет его специфичность (см. Sambrook et al., 1989, supra, 11.7-11.8). Предпочтительная минимальная длина нуклеиновой кислоты для гибридизации составляет по крайней мере около 10 нуклеотидов, более предпочтительно по крайней мере около 15 нуклеотидов, еще более предпочтительно по крайней мере около 20 нуклеотидов.A nucleic acid molecule is “hybridizable” with another nucleic acid molecule, for example, cDNA, genomic DNA or RNA, when a single-stranded nucleic acid molecule is capable of annealing with another nucleic acid molecule under suitable conditions, i.e. at certain values of temperature and ionic strength of the solution (see Sambrook et al., 1989, supra). Conditions of temperature and ionic strength determine the "rigidity"("rigor") of hybridization. For preliminary screening of homologous nucleic acids, low stringency conditions corresponding to T m 55 ° C, for example, 5x SSC, 0.1% SDS, 0.25% milk and the absence of formamide, can be used; or 30% formamide, 5x SSC, 0.5% SDS. Hybridization conditions of medium severity correspond to a higher T m , for example, 40% formamide with 5x or 6xSSC. Hybridization conditions of high stringency correspond to the highest T m , for example, 50% formamide, 5x or 6x SSC. For hybridization, it is necessary that two nucleic acid molecules contain complementary sequences, and despite the stringency of the hybridization conditions, the possibility of nucleotide matching is ensured. Suitable hybridization conditions for nucleic acids depend on the length of the nucleic acids and the degree of complementarity, which is well known in the art. A greater degree of similarity or homology between two nucleotide sequences requires more stringent hybridization conditions (T m values). The relative stability (in accordance with the increase in T m ) of nucleic acid hybrids increases in the following order: RNA: RNA, DNA: RNA, DNA: DNA. For hybrids having a length of more than 100 nucleotides, the correct ratio of T m must be obtained (see Sambrook et al., 1989, supra, 9.50-0.51). For hybridization of shorter nucleic acids, i.e. oligonucleotides, the position of the matching nucleotides becomes more important and the length of the oligonucleotide determines its specificity (see Sambrook et al., 1989, supra, 11.7-11.8). A preferred minimum nucleic acid length for hybridization is at least about 10 nucleotides, more preferably at least about 15 nucleotides, even more preferably at least about 20 nucleotides.
«Гомологичная рекомбинация» означает встраивание чужеродной ДНК-последовательности вектора в хромосому. Предпочтительно, чтобы вектор имел специфический хромосомный сайт для гомологичной рекомбинации. Для специфической гомологичной рекомбинации вектор должен содержать достаточно протяженные участки гомологии с последовательностями хромосомы для обеспечения комплементарного связывания и встраивания вектора в хромосому. Более протяженные участки гомологии и большая степень сходства последовательностей способны увеличить эффективность гомологичной рекомбинации."Homologous recombination" means the insertion of a foreign DNA sequence of a vector into the chromosome. Preferably, the vector has a specific chromosomal site for homologous recombination. For specific homologous recombination, the vector must contain sufficiently long sections of homology with chromosome sequences to ensure complementary binding and integration of the vector into the chromosome. Longer regions of homology and a greater degree of sequence similarity can increase the efficiency of homologous recombination.
ДНК «кодирующая последовательность» представляет собой двухцепочечную последовательность ДНК, которая транскрибируется и транслируется с образованием полипептида в клетке in vitro или in vivo, находясь под контролем соответствующей регулярной последовательности. Границы кодирующей последовательности определяются стартовым кодоном на 5'(амино)-концевом участке и стоп-кодоном на 3'(карбокси)-концевом участке. Кодирующая последовательность может представлять собой (без ограничений указанными) прокариотические последовательности, кДНК эукариотической мРНК, геномные ДНК-последовательности эукариотической ДНК (например, млекопитающих) и даже синтетические ДНК-последовательности. Если кодирующая последовательность предназначена для экспрессии в эукариотической клетки, необходимо, чтобы на 3'-концевом участке был локализован сигнал полиаденилирования и транскрипции.A “coding sequence” DNA is a double-stranded DNA sequence that is transcribed and translated to form a polypeptide in an in vitro or in vivo cell under the control of an appropriate regular sequence. The boundaries of the coding sequence are determined by the start codon at the 5 '(amino) -terminal region and the stop codon at the 3' (carboxy) -terminal region. The coding sequence can be (but not limited to) prokaryotic sequences, cDNAs of eukaryotic mRNAs, genomic DNA sequences of eukaryotic DNA (e.g., mammals), and even synthetic DNA sequences. If the coding sequence is intended for expression in a eukaryotic cell, it is necessary that a polyadenylation and transcription signal is localized at the 3'-terminal portion.
Выделение кодирующих ОВ и фланкирующих последовательностейIsolation of coding OBs and flanking sequences
Нуклеиновые кислоты, заявленные согласно настоящему изобретению, кроме того, кодируют пептиды, представленные на фиг. 1A-D (SEQ ID NO:2), фиг. 3 (SEQ ID NO:4), фиг. 5 (SEQ ID NO:5), фиг. 6 (SEQ ID NO:6). Соответственно поскольку выделена и секвенирована специфическая ДНК, относящаяся к гену ob, любая животная клетка может служить потенциальным источником нуклеиновой кислоты для молекулярного клонирования гена, кодирующего пептиды, полученные согласно настоящему изобретению. ДНК может быть получена известными методами из клонированной ДНК (например, ДНК-библиотеки), путем химического синтеза, путем клонирования кДНК, путем клонирования геномной ДНК или ее фрагментов или очисткой из соответствующей клетки (См, например, Sambrook et al., 1989, supra; Glover, 1985, supra). Клоны, полученные из геномной ДНК, могут содержать интронные и регуляторные ДНК-участки в дополнение к кодирующим областям; полученные из кДНК, не содержат интронных последовательностей. Независимо от источника получения ген следует клонировать в подходящем векторе для «накопления» в достаточном количестве.The nucleic acids of the invention also encode the peptides of FIG. 1A-D (SEQ ID NO: 2), FIG. 3 (SEQ ID NO: 4), FIG. 5 (SEQ ID NO: 5), FIG. 6 (SEQ ID NO: 6). Accordingly, since specific DNA related to the ob gene is isolated and sequenced, any animal cell can serve as a potential source of nucleic acid for molecular cloning of a gene encoding the peptides obtained according to the present invention. DNA can be obtained by known methods from cloned DNA (e.g., a DNA library), by chemical synthesis, by cloning cDNA, by cloning genomic DNA or fragments thereof, or by purification from an appropriate cell (See, e.g., Sambrook et al., 1989, supra ; Glover, 1985, supra). Clones derived from genomic DNA may contain intron and regulatory DNA regions in addition to coding regions; derived from cDNAs do not contain intron sequences. Regardless of the source, the gene should be cloned in a suitable vector to "accumulate" in sufficient quantities.
При молекулярном клонировании гена из геномной ДНК геномную ДНК следует амплифицировать с помощью праймеров, выбранных из кДНК-последовательностей. Альтернативно, получают ДНК-фрагменты, некоторые из которых кодируют нужный ген. ДНК может быть расщеплена по специфическим сайтам с помощью различных ферментов рестрикции. Кроме того, можно использовать ДНКазу совместно с марганцем для фрагментирования ДНК, или же ДНК может быть разрушена физическими методами, например с помощью ультразвука. Линейные ДНК-фрагменты затем могут быть разделены по размеру известными методами, включая (но не ограничиваясь указанными) электрофорез в агарозном и полиакриламидном геле и хроматографию на колонке.In molecular cloning of a gene from genomic DNA, genomic DNA should be amplified using primers selected from cDNA sequences. Alternatively, DNA fragments are obtained, some of which encode the desired gene. DNA can be cleaved at specific sites using various restriction enzymes. In addition, you can use DNase together with manganese to fragment the DNA, or the DNA can be destroyed by physical methods, for example using ultrasound. Linear DNA fragments can then be separated in size by known methods, including (but not limited to) agarose and polyacrylamide gel electrophoresis and column chromatography.
После получения ДНК-фрагментов идентификацию специфического ДНК-фрагмента, содержащего необходимый ген ob или ob-подобный ген, можно осуществить многочисленными способами. Например, если ob-ген или ob-подобный ген или специфическая РНК или ее фрагмент доступны в таком количестве, что могут быть очищены и связаны с меткой, ДНК-фрагменты могут быть скринированы путем гибридизации нуклеиновых кислот с меченой пробой (Benton et al., Science, 196: 180 (1977); Grunstein et al., Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 72: 3961 (1975)). Настоящее изобретение обеспечивает доступность таких нуклеиновых проб, которые могут быть получены соответствующим образом на основе описанных здесь специфических последовательностей, например может быть получена гибридизуемая проба, имеющая нуклеотидную последовательность, соответствующую по крайней мере 10, предпочтительно 15 нуклеотидам последовательностей, представленных на Фиг.1А-Е (SEQ ID NO:1) или Фиг.2А и В (SEQ ID NO:3). Предпочтительно, чтобы отбирался фрагмент, являющийся уникальным пептидным модулятором согласно данному изобретению. ДНК-фрагменты, по существу гомологичные пробе, будут с ней гибридизоваться. Как отмечалось выше, чем выше степень гомологии, тем более жесткие условия гибридизации требуются. В одном случае условия гибридизации слабой строгости используются для идентификации гомологичного модуляторного пептида. Однако, предпочтительно, и как экспериментально показано авторами изобретения, нуклеиновая кислота, кодирующая модуляторный пептид согласно настоящему изобретению, будет гибридизоваться с нуклеиновой кислотой, имеющей нуклеотидную последовательность, такую как представлена на Фиг.1А-Е (SEQ ID NO:1) или Фиг.2А и В (SEQ ID NO:3), или с ее фрагментом в условиях средней строгости. Более предпочтительно, чтобы такая нуклеиновая кислота гибридизовалась в условиях высокой строгости.After obtaining the DNA fragments, the identification of a specific DNA fragment containing the desired ob gene or ob-like gene can be accomplished in numerous ways. For example, if an ob gene or an ob-like gene or specific RNA or fragment thereof is available in such a quantity that it can be purified and tagged, DNA fragments can be screened by hybridization of nucleic acids with a labeled probe (Benton et al., Science, 196: 180 (1977); Grunstein et al., Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 72: 3961 (1975)). The present invention provides for the availability of such nucleic samples that can be obtained appropriately based on the specific sequences described herein, for example, a hybridizable sample having a nucleotide sequence corresponding to at least 10, preferably 15 nucleotides of the sequences shown in FIGS. 1A-E, can be obtained. (SEQ ID NO: 1) or FIGS. 2A and B (SEQ ID NO: 3). Preferably, a fragment is selected that is a unique peptide modulator according to this invention. DNA fragments that are essentially homologous to the sample will hybridize with it. As noted above, the higher the degree of homology, the more stringent hybridization conditions are required. In one case, weak stringency hybridization conditions are used to identify a homologous modulator peptide. However, preferably, and as experimentally shown by the inventors, a nucleic acid encoding a modulator peptide according to the present invention will hybridize with a nucleic acid having a nucleotide sequence such as that shown in FIGS. 1A-E (SEQ ID NO: 1) or FIG. 2A and B (SEQ ID NO: 3), or with a fragment thereof under medium stringency conditions. More preferably, such a nucleic acid hybridizes under high stringency conditions.
Альтернативно, наличие гена может быть определено методами, основанными на физических, химических или иммунологических свойствах экспрессируемого продукта. Например, среди кДНК-клонов или ДНК-клонов, которые селективно гибридизуются с соответствующими мРНК, могут быть отобраны такие, которые продуцируют нужный белок, например имеющий сходную или идентичную электрофоретическую подвижность, параметры изоэлектрического фокусирования, карту протеолитического расщепления, тирозинфосфатазную активность или антигенные свойства, характерные для модуляторных пептидов. Например, антитела, полученные согласно настоящему изобретению, могут использоваться для скрининга гомологов модуляторных пептидов из других источников.Alternatively, the presence of a gene can be determined by methods based on the physical, chemical or immunological properties of the expressed product. For example, among cDNA clones or DNA clones that selectively hybridize with the corresponding mRNAs, those that produce the desired protein, for example, having similar or identical electrophoretic mobility, isoelectric focusing parameters, proteolytic cleavage map, tyrosine phosphatase activity or antigenic properties, can be selected, characteristic of modulatory peptides. For example, antibodies obtained according to the present invention can be used to screen homologues of modulator peptides from other sources.
Ген, кодирующий модуляторный пептид согласно изобретению, может быть также идентифицирован путем селекции мРНК, т.е. гибридизацией нуклеиновых кислот после трансляции in vitro. В этом случае фрагменты используются для выделения комплементарных мРНК путем гибридизации. Такие ДНК-фрагменты могут соответствовать доступной очищенной ДНК модулятора. Для идентификации мРНК и, следовательно, комплементарных ДНК-фрагментов, содержащих нужные последовательности, используется иммунопреципитационный анализ или функциональный анализ (например, определение тирозинфосфатной активности) in vitro транслированных продуктов изолированных мРНК. Кроме того, специфические мРНК могут быть отобраны путем адсорбции полисом, выделенных из клеток, с помощью иммобилизованных антител, специфически связывающихся с модуляторным пептидом.A gene encoding a modulator peptide according to the invention can also be identified by selection of mRNA, i.e. nucleic acid hybridization after in vitro translation. In this case, fragments are used to isolate complementary mRNAs by hybridization. Such DNA fragments may correspond to available purified DNA modulator. To identify mRNA and, therefore, complementary DNA fragments containing the desired sequences, immunoprecipitation analysis or functional analysis (for example, determination of tyrosine phosphate activity) is used in vitro translated products of isolated mRNAs. In addition, specific mRNAs can be selected by adsorption of polysomes isolated from cells using immobilized antibodies that specifically bind to a modulator peptide.
Радиоактивно меченная кДНК модуляторного пептида может быть синтезирована с помощью отобранной мРНК (при адсорбции полисом) в качестве матрицы. Радиоактивно меченная мРНК или кДНК может быть также использована как проба для идентификации гомологичных ДНК-фрагментов модуляторного пептида среди других геномных ДНК-фрагментов.Radioactively labeled cDNA of a modulator peptide can be synthesized using selected mRNA (upon polysome adsorption) as a template. Radiolabeled mRNA or cDNA can also be used as a probe to identify homologous DNA fragments of a modulator peptide among other genomic DNA fragments.
Как отмечалось выше, ДНК-последовательности, кодирующие пептиды модулятора веса, могут быть получены синтетическим путем, а не клонированы. ДНК-последовательность может быть сконструирована при использовании соответствующих кодонов аминокислотных последовательностей пептидных модуляторов веса. В целом, можно выбрать предпочтительные кодоны, если последовательность будет использоваться для экспрессии. Полная последовательность конструируется при использовании перекрывающихся олигонуклеотидов, полученных стандартными методами и объединенных в полную кодирующую последовательность. См., например, Edge, Nature, 292: 756 (1981); Nambair et ai, Science, 223: 1299 (1984); Jay et al., J. Biol. Chem., 259: 6311 (1984).As noted above, DNA sequences encoding the weight modulator peptides can be obtained synthetically, rather than cloned. The DNA sequence can be constructed using appropriate codons of amino acid sequences of peptide weight modulators. In general, preferred codons can be selected if the sequence is to be used for expression. The complete sequence is constructed using overlapping oligonucleotides obtained by standard methods and combined into a complete coding sequence. See, for example, Edge, Nature, 292: 756 (1981); Nambair et ai, Science, 223: 1299 (1984); Jay et al., J. Biol. Chem., 259: 6311 (1984).
Синтетические ДНК-последовательности могут быть использованы для соответствующего конструирования генов, которые будут экспрессировать аналоги модуляторов веса, как описано выше. Альтернативно, ДНК-кодирующие аналоги могут быть получены путем сайт-направленного мутагенеза нативных ОВ генов или кДНК, и такие аналоги могут непосредственным образом быть использованы для соответствующего синтеза полипептидов.Synthetic DNA sequences can be used to properly construct genes that will express analogs of weight modulators, as described above. Alternatively, DNA-coding analogues can be obtained by site-directed mutagenesis of native OB genes or cDNA, and such analogues can be directly used for the corresponding synthesis of polypeptides.
Основной способ сайт-направленного включения неприродных аминокислот в белки описан Noren et al., Science, 244: 182-188 (1989). Данный способ может быть использован для получения аналогов полипептида ob, содержащих неприродные аминокислоты.The primary method for site-directed incorporation of unnatural amino acids into proteins is described by Noren et al., Science, 244: 182-188 (1989). This method can be used to obtain analogues of the ob polypeptide containing unnatural amino acids.
Некодирующие нуклеиновые кислотыNon-coding nucleic acids
Настоящее изобретение относится к получению антисмысловых нуклеотидов и рибозимов, которые могут быть использованы для регуляции экспрессии белковых модуляторов веса на уровне трансляции. Данный подход подразумевает применение антисмысловой нуклеиновой кислоты и рибозимов для блокирования трансляции специфической мРНК как за счет «маскировки» такой мРНК антисмысловой нуклеиновой кислотой, так и за счет расщепления ее рибозимом.The present invention relates to the production of antisense nucleotides and ribozymes that can be used to regulate the expression of protein modulators of weight at a translation level. This approach involves the use of antisense nucleic acid and ribozymes to block the translation of a specific mRNA both by “masking” such mRNA with an antisense nucleic acid and by cleaving it with a ribozyme.
Антисмысловые нуклеиновые кислоты представляют собой ДНК- или РНК-молекулы, которые комплементарны по крайней мере участку специфической мРНК-молекулы (См., Weintraub, ScL Am., 262: 40-46 (1990); Marcus-Sekura, Anal. Biochem., 172: 289-295 (1988)). В клетке они гибридизуются с мРНК, образуя двухцепочечную молекулу. Клетка не может осуществлять трансляцию мРНК в двухцепочечной форме. Таким образом, антисмысловые нуклеиновые кислоты препятствуют экспрессии мРНК с образованием белка. Олигомеры длиной около пятнадцати нуклеотидов и молекулы, которые гибридизуются с кодоном инициации AUG, особенно эффективны, поскольку легко синтезируются и, скорее всего, вызывают меньше проблем, чем более крупные молекулы, при введении в клетки, продуцирующие пептидные модуляторы веса. Антисмысловые молекулы использовались для ингибирования экспрессии многих генов in vitro (Marcus-Sekura, 1988, supra; Hambor et al., Y. Exp. Med., 168: 1237-1245 (1988)).Antisense nucleic acids are DNA or RNA molecules that are complementary to at least a portion of a specific mRNA molecule (See, Weintraub, ScL Am., 262: 40-46 (1990); Marcus-Sekura, Anal. Biochem., 172: 289-295 (1988)). In the cell, they hybridize with mRNA, forming a double-stranded molecule. A cell cannot translate mRNA in double-stranded form. Thus, antisense nucleic acids interfere with the expression of mRNA to form a protein. Oligomers of about fifteen nucleotides in length and molecules that hybridize with the AUG initiation codon are particularly effective because they are easily synthesized and are likely to cause fewer problems than larger molecules when introduced into cells producing peptide weight modulators. Antisense molecules have been used to inhibit the expression of many genes in vitro (Marcus-Sekura, 1988, supra; Hambor et al., Y. Exp. Med. 168: 1237-1245 (1988)).
Рибозимы представляют собой РНК-молекулы, обладающие способностью специфически расщеплять другие одноцепочечные РНК-молекулы аналогично рестрикционым ДНК-эндонуклеазам. Рибозимы были открыты на основании наблюдения, что некоторые мРНК способны вырезать свои собственные интроны. Модифицируя нуклеотидную последовательность таких РНК, исследователи смогли сконструировать молекулы, распознающие специфические нуклеотидные последовательности в РНК-молекуле и расщеплять их (Cech, J. Am. Med. Assoc., 260: 3030-3034 (1988)). Поскольку такие молекулы являются специфическими в отношении определенных последовательностей, инактивируются только мРНК, содержащие данные специфические последовательности. Исследователи идентифицировали два типа рибозимов: тип Tetrahynema и тип «головка молотка». Рибозимы типа Tetrahynema распознают последовательности из четырех оснований, а рибозимы типа «головка молотка» распознают последовательности из 11-18 оснований. Более длинные распознаваемые последовательности с наибольшей вероятностью присутствуют в мРНК-мишенях. Поэтому рибозимы типа «головка молотка» имеют предпочтение перед рибозимами типа Tetrahynema для инактивации специфических мРНК, а распознаваемые последовательности из 18 оснований имеют преимущество перед более короткими последовательностями распознавания.Ribozymes are RNA molecules capable of specifically cleaving other single-stranded RNA molecules similarly to restriction DNA endonucleases. Ribozymes were discovered based on the observation that some mRNAs are able to cut their own introns. By modifying the nucleotide sequence of such RNAs, researchers were able to construct molecules that recognize specific nucleotide sequences in an RNA molecule and cleave them (Cech, J. Am. Med. Assoc., 260: 3030-3034 (1988)). Since such molecules are specific for certain sequences, only mRNAs containing these specific sequences are inactivated. Researchers have identified two types of ribozymes: the Tetrahynema type and the hammer head type. Tetrahynema ribozymes recognize four-base sequences, and hammerhead ribozymes recognize 11-18 base sequences. Longer recognizable sequences are most likely to be present in mRNA targets. Therefore, hammerhead type ribozymes have preference over Tetrahynema type ribozymes for inactivation of specific mRNAs, and 18 base recognition sequences have an advantage over shorter recognition sequences.
Описанные здесь ДНК-последовательности, таким образом, могут быть использованы для получения антисмысловых молекул и рибозимов применительно к мРНК белковых модуляторов веса и их лигандов, тем самым обеспечивая ингибирование экспрессии ob гена и приводя к увеличению веса и ожирению.The DNA sequences described here can thus be used to produce antisense molecules and ribozymes for mRNAs of protein weight modulators and their ligands, thereby inhibiting ob gene expression and leading to weight gain and obesity.
В другом случае согласно изобретению могут быть получены короткие олигонуклеотилы, комплементарные кодирующим и комплементарным цепям (нуклеиновой кислоты ОВ, или некодирующим 5', 3' участкам гена ОВ, или внутренним/интронным) участкам кодирующей области. Такие нуклеиновые кислоты могут быть использованы в качестве проб, например, как непосредственным образом меченные олигонуклеотидные пробы, или как праймеры для полимеразной цепной реакции, для оценки наличия мутаций в гене ob или уровне экспрессии мРНК OB. Предпочтительно, чтобы полученные согласно настоящему изобретению некодируюшие нуклеиновые аминокислоты происходили из гена OB человека.In another case, according to the invention, short oligonucleotides complementary to coding and complementary chains (nucleic acid OB, or non-coding 5 ′, 3 ′ regions of the OB gene, or internal / intron) regions of the coding region can be obtained. Such nucleic acids can be used as probes, for example, as directly labeled oligonucleotide probes, or as primers for polymerase chain reaction, to assess the presence of mutations in the ob gene or the level of expression of OB mRNA. Preferably, the non-coding nucleic amino acids obtained according to the present invention are derived from the human OB gene.
При осуществлении другого варианта изобретения некодирующие нуклеиновые кислоты используются для гомологичной рекомбинации с целью интеграции амплифицируемого гена и/или других регуляторных последовательностей в непосредственной близости от гена ОВ, например, для получения более высокой степени экспрессии полипептида ОВ или «перекрывания» мутации в регуляторных последовательностях гена ob, которая препятствует заданным уровням экспрессии полипептида ОВ (См. заявку WO 91/06666, опубликованную 16 мая 1991 г. Skoultchi; заявку WO 91/09955, опубликованную 11 июля 1991 г. Chappel; см. также заявку WO 90/14092, опубликованную 29 ноября 1990г. Kucheriapati and CampbelP).In another embodiment of the invention, non-coding nucleic acids are used for homologous recombination in order to integrate the amplified gene and / or other regulatory sequences in the immediate vicinity of the OB gene, for example, to obtain a higher degree of expression of the OB polypeptide or to “overlap” the mutation in the regulatory sequences of the ob gene which interferes with desired levels of expression of the OB polypeptide (See WO 91/06666 published May 16, 1991 by Skoultchi; WO 91/09955 published th July 11, 1991 Chappel; see also application WO 90/14092, published November 29, 1990 Kucheriapati and CampbelP)...
Получение OB полипептида: экспрессия и синтезObtaining OB polypeptide: expression and synthesis
Последовательности, контролирующие транскрипцию и трансляцию, представляют собой регуляторные ДНК-последовательности, такие как промоторы, энхансеры, терминаторы и подобные им, которые обеспечивают экспрессию кодирующей последовательности в клетке-хозяине. В эукариотических клетках контролирующими последовательностями являются сигналы полиаденилирования.Transcriptional and translational control sequences are regulatory DNA sequences, such as promoters, enhancers, terminators, and the like, which allow expression of a coding sequence in a host cell. In eukaryotic cells, control sequences are polyadenylation signals.
Кодирующая последовательность находится «под контролем» транскрипционных или трансляционных контролирующих последовательностей в клетке, когда РНК-полимераза транскрибирует кодирующую последовательность с образованием мРНК, которая затем сплайсируется и транслируется с образованием белка, кодируемого данной последовательностью.The coding sequence is “under control” of transcriptional or translational control sequences in the cell when RNA polymerase transcribes the coding sequence to form mRNA, which is then spliced and translated to form the protein encoded by this sequence.
«Сигнальная последовательность» включается в начальную область кодирующей последовательности белка, который должен быть экспрессирован на поверхности клетки. Данная последовательность кодирует сигнальный пептид, N-концевой по отношению к зрелому полипептиду, который направляет перемещение полипептида в клетке-хозяине. Понятие «сигнальная последовательность транслокации» также используется здесь для обозначения сигнальной последовательности данного типа. Сигнальные последовательности транслокации могут быть обнаружены в комплексе с различными нативными белками эукариот и прокариот и часто функционально активны в обоих указанных классах организмов. ДНК-последовательность «функционально связана» с контролирующей последовательностью экспрессии, когда данная последовательность контролирует и регулирует транскрипцию и трансляцию ДНК-последовательности. Понятие «функционально связанный» подразумевает наличие подходящего стартового сигнала (например, кодона ATG) перед ДНК-последовательностью, которая должна быть экспрессирована, и возможность «поддержания» открытой рамки считывания для экспрессии ДНК-последовательности под контролем соответствующей последовательности и образования нужного продукта, кодируемого ДНК-последовательностью. Если ген, подлежащий встраиванию в рекомбинантную молекулу ДНК, не содержит подходящего стартового сигнала, такой стартовый сигнал может быть встроен в ген в положение «5'-upstream»» по отношению к открытой рамке считывания.A “signal sequence” is included in the initial region of the coding sequence of a protein to be expressed on a cell surface. This sequence encodes a signal peptide, N-terminal to the mature polypeptide, which directs the movement of the polypeptide in the host cell. The term “translocation signal sequence” is also used here to mean a signal sequence of a given type. Translocation signal sequences can be detected in combination with various native proteins of eukaryotes and prokaryotes and are often functionally active in both of these classes of organisms. The DNA sequence is “operably linked” to an expression control sequence when the sequence controls and regulates the transcription and translation of the DNA sequence. The term “functionally linked” means the presence of a suitable start signal (for example, an ATG codon) before the DNA sequence to be expressed, and the ability to “maintain” an open reading frame for expression of the DNA sequence under the control of the corresponding sequence and the formation of the desired product encoded by DNA -sequence. If the gene to be inserted into the recombinant DNA molecule does not contain a suitable start signal, such a start signal can be integrated into the gene at the 5'-upstream position with respect to the open reading frame.
«Промоторная последовательность» представляет собой регуляторный участок ДНК, способный связывать РНК-полимеразу в клетке и инициировать транскрипцию в направлении «downstream» по отношению к кодирующей последовательности (3'-направление). Для целей настоящего изобретения промоторная последовательность связана на своем 3'-конце с сайтом инициации транскрипции и простирается в направлении «upstream» (5'-направление) и включает минимальное количество оснований или элементов, необходимых для инициации транскрипции на уровнях, превышающих фоновое значение. В пределах промоторной последовательности расположен сайт инициации транскрипции (соответствующим образом выявленный, например, с помощью картирования нуклеазой S1) и белок-связываюшие домены (консенсусные последовательности), ответственные за связывание РНК-полимеразы.A “promoter sequence” is a regulatory region of DNA capable of binding RNA polymerase in a cell and initiating transcription in the downstream direction with respect to the coding sequence (3 ′ direction). For the purposes of the present invention, the promoter sequence is linked at its 3'-end to the transcription initiation site and extends in the upstream direction (5'-direction) and includes the minimum number of bases or elements necessary for transcription initiation at levels exceeding the background value. Within the promoter sequence, there is a transcription initiation site (suitably identified, for example, by S1 nuclease mapping) and protein-binding domains (consensus sequences) responsible for binding of RNA polymerase.
Другой аспект настоящего изобретения заключается в экспрессии ДНК-последовательностей, описанных в настоящем изобретении. Как хорошо известно из уровня техники, ДНК-последовательности могут экспрессироваться путем их функционального связывания с последовательностью, контролирующей экспрессию, в составе подходящего вектора экспрессии и его использования для трансформации соответствующего одноклеточного хозяина.Another aspect of the present invention is the expression of the DNA sequences described in the present invention. As is well known in the art, DNA sequences can be expressed by functional linking with an expression control sequence as part of a suitable expression vector and using it to transform the corresponding unicellular host.
Такое функциональное связывание полученной согласно настоящему изобретению ДНК-последовательности с контролирующей последовательностью экспрессии, конечно, подразумевает включение инициаторного кодона ATG (если он уже не является частью последовательности) в положении «upstream» по отношению к открытой рамке считывания в указанную ДНК-последовательность.Such functional linking of the DNA sequence obtained according to the present invention with an expression control sequence, of course, implies the inclusion of the ATG initiator codon (if it is not already part of the sequence) in the upstream position with respect to the open reading frame in the indicated DNA sequence.
Для экспрессии ДНК-последовательности, заявленной согласно настоящему изобретению, может быть использован широкий спектр комбинаций хозяин-вектор экспрессии. Полезные векторы экспрессии, например, могут состоять из хромосомных сегментов, нехромосомальных и синтетических ДНК-последовательностей. Подходяшие векторы включают производные SV 40 и известные бактериальные плазмиды, например плазмиды Е. coli colE1 pCR1 pBR322, pMB9, pUC или производные плазмиды pUC, например, векторы pGEX, векторы рЕТ, pmal-c, pFLAG и др., производные плазмид Е. coli, такие плазмиды, как RP4, фаговые ДНК, например многочисленные производные фага λ, например NM989, и другие фаговые ДНК, например М13, и нитчатые одноцепочечные фаговые ДНК, дрожжевые плазмиды, такие как 2μ-плазмида или ее производные, векторы эукариотических клеток, такие как векторы, клеток насекомых и млекопитающих, векторы, полученные объединением плазмидных и фаговых ДНК, такие как плазмиды, содержащие фаговую ДНК или другие контролирующие экспрессию последовательности и т.д. В предпочтительном варианте осуществления изобретения экспрессия ob достигается в метилотрофных дрожжах, например Pichia pastoris (см., международную заявку WO 90/03431, опубликованную 5 апреля 1990. Brierly et al.; международную заявку WO 90/10697, опубликованную 20 сентября 1990. Siegel et al.). При специфическом варианте осуществления изобретения (см. ниже) экспрессированный вектор конструируют для экспрессии ob под контролем сигнальной последовательности α-фактора спаривания.A wide variety of host-expression vector combinations can be used to express the DNA sequence of the invention. Useful expression vectors, for example, may consist of chromosomal segments, non-chromosomal and synthetic DNA sequences. Suitable vectors include derivatives of
В указанных векторах для экспрессии заявленных ДНК-последовательностей используется какая-либо из широко известных последовательностей, контролирующих экспрессию, которая осуществляет свою функцию, если с ней функционально связана заданная последовательность ДНК. Такие последовательности, контролирующие экспрессию, включают, например, ранние или поздние промоторы SV40, CMV, вируса вакцины, вируса полиомы или аденовируса, lac-систему, trp-систему, ТАС-систему, TRC-систему, LTR-систему, основной операторный и промоторный участки фага λ, контролирующие участки белка оболочки fd, промотор 3-фосфоглицераткиназы или других гликолитических ферментов, промоторы кислой фосфатазы (например, Pho 5), АОХ1 промотор метилотрофных дрожжей, промоторы α-спаривающих факторов дрожжей и другие последовательности, которые, как известно, способны контролировать экспрессию генов прокариотических или эукариотических клеток или вирусов или различные комбинации указанных промоторов.In these vectors for the expression of the claimed DNA sequences uses any of the well-known sequences that control the expression, which performs its function if it is functionally linked to a given DNA sequence. Such expression control sequences include, for example, early or late promoters of SV40, CMV, vaccine virus, polyoma or adenovirus virus, lac system, trp system, TAC system, TRC system, LTR system, main operator and promoter plots of phage λ, controlling sections of the envelope protein fd, promoter of 3-phosphoglycerate kinase or other glycolytic enzymes, promoters of acid phosphatase (e.g. Pho 5), AOX1 promoter of methylotrophic yeast, promoters of α-mating yeast factors and other sequences that are understood able to control the expression of genes of prokaryotic or eukaryotic cells or viruses or various combinations of these promoters.
Для экспрессии ДНК-последовательностей, полученных согласно настоящему изобретению, используются различные одноклеточные клетки-хозяева. К таким хозяевам относятся эукариотические и прокариотические организмы, например, штаммы Е. coli, Pseudomonas, Bacillus, Streptomyces; грибы, в частности, дрожжи {Saccharomyces и метилотрофные дрожжи, такие как Pichia, Candida, Hansenula и Torulopsis); клетки животных, такие как СНО, R1-1, B-W и LM, клетки почки африканской зеленой мартышки (например, cos1, cos7, BSC1, BSC40 и ВМТ10), клетки насекомых (например, Sf9) и клетки человека и растений в тканевой культуре.Various unicellular host cells are used to express the DNA sequences obtained according to the present invention. Such hosts include eukaryotic and prokaryotic organisms, for example, strains of E. coli, Pseudomonas, Bacillus, Streptomyces; fungi, in particular yeast {Saccharomyces and methylotrophic yeast such as Pichia, Candida, Hansenula and Torulopsis); animal cells such as CHO, R1-1, B-W and LM, African green monkey kidney cells (e.g. cos1, cos7, BSC1, BSC40 and BMT10), insect cells (e.g. Sf9) and human and plant cells in tissue culture.
Необходимо понимать, что не все векторы, последовательности, контролирующие экспрессию, и организмы-хозяева будут с одинаковой эффективностью обеспечивать экспрессию полученных согласно изобретению ДНК-последовательностей. Кроме того, не все организмы в одинаковой степени пригодны для применения к ним одной и той же системы экспрессии. Однако специалист в данной области исследований способен выбрать подходящие векторы, последовательности, контролирующие экспрессию, и организмы-хозяева для обеспечения необходимой экспрессии, не выходя за рамки объема изобретений. Например, при выборе вектора необходимо учитывать свойства организма-хозяина, поскольку вектор должен функционировать в его клетках. Также необходимо принимать во внимание число копий вектора, способность контролировать указанное число копий и возможность экспрессии каких-либо других белков, кодируемых вектором, например, маркерных антибиотиков.It should be understood that not all vectors, expression control sequences, and host organisms will equally efficiently express the DNA sequences obtained according to the invention. In addition, not all organisms are equally suitable for applying the same expression system to them. However, a person skilled in the art can select suitable vectors, expression control sequences, and host organisms to provide the necessary expression without departing from the scope of the invention. For example, when choosing a vector, it is necessary to take into account the properties of the host organism, since the vector must function in its cells. It is also necessary to take into account the number of copies of the vector, the ability to control the specified number of copies, and the ability to express any other proteins encoded by the vector, for example, marker antibiotics.
При выборе последовательности, контролирующей экспрессию, в норме необходимо учитывать различные факторы. К ним относится, например, относительная длина последовательности, эффективность ее действия, совместимость с определенной ДНК-последовательностью или геном, которые подлежат экспрессии, в особенности с учетом возможной вторичной структуры. Подходящие одноклеточные организмы-хозяева выбирают с учетом их совместимости с выбранным вектором, секреторной активности, способности надлежащим образом «скручивать» белки, ферментативной активности, токсичности для хозяина продукта, кодируемого подлежащей экспрессии ДНК-последовательности, и легкостью очистки продуктов экспрессии.When choosing a sequence that controls expression, normally it is necessary to take into account various factors. These include, for example, the relative length of the sequence, the effectiveness of its action, compatibility with a particular DNA sequence or gene, which are subject to expression, especially taking into account the possible secondary structure. Suitable unicellular host organisms are selected based on their compatibility with the selected vector, secretory activity, ability to properly twist proteins, enzymatic activity, product host toxicity encoded for the DNA sequence to be expressed, and ease of purification of the expression products.
С учетом приведенных и других факторов специалист в данной области знаний способен сконструировать различные системы «вектор/последовательность, контролирующая экспрессию, организм-хозяин», с помощью которых будет обеспечиваться экспрессия заданных ДНК-последовательностей, полученных согласно настоящему изобретению, в ферментационной или крупномасштабной культуре животной ткани.Taking into account the above and other factors, a person skilled in the art is able to construct various “vector / sequence controlling expression, host-organism” systems with the help of which the expression of the desired DNA sequences obtained according to the present invention will be ensured in a fermentation or large-scale animal culture tissue.
При особом варианте осуществления изобретения может быть экспрессирован белок слияния ОВ. Данный белок содержит по крайней мере функционально активный участок не ОВ белка, соединенный посредством пептидной связи по крайней мере с функционально активным участком полипептида ОВ. Последовательности не ob могут быть присоединены с амино-концевого или карбокси-концевого участка последовательностей OB. Более предпочтительно, когда с целью обеспечения стабильной экспрессии протеолитически неактивного белка слияния не ОВ соединяют посредством пептидной связи с амино-концевым участком белка ОВ. Рекомбинантная ДНК-молекула, кодирующая такой белок слияния, включает последовательность, кодирующую по крайней мере функционально активный участок не OB белка, соединенный в рамке считывания с ОВ-кодирующей последовательностью, и предпочтительно кодирующую сайт расщепления специфической протеазой, например тромбином или фактором Ха, предпочтительно в месте соединения ОВ - не ОВ. Белок слияния может быть экспрессирован в Escherichia coli или Р. pastoris.In a particular embodiment, the OB fusion protein may be expressed. This protein contains at least a functionally active region of a non-OB protein coupled through a peptide bond to at least a functionally active region of an OB polypeptide. Non-ob sequences can be attached from the amino-terminal or carboxy-terminal region of the OB sequences. More preferably, in order to ensure stable expression of the proteolytically inactive fusion protein, non-OBs are linked via a peptide bond to the amino-terminal portion of the OB protein. A recombinant DNA molecule encoding such a fusion protein comprises a sequence encoding at least a functionally active region of a non-OB protein, connected in the reading frame to an OB encoding sequence, and preferably encoding a cleavage site with a specific protease, for example, thrombin or factor Xa, preferably in at the junction of the OB, not the OB. The fusion protein can be expressed in Escherichia coli or P. pastoris.
При осуществлении специфического варианта изобретения (см. ниже) получают векторы для экспрессии ob генов человека и мыши (содержащие или не содержащие кодон для gln-49) в бактериальной или дрожжевой системе экспрессии (Pichia) с образованием белков слияния. Ген ob получают с помощью PCR и новых праймеров. Желательно использовать методику PCR, поскольку вероятность включения точечной мутации в этом случае увеличивается. Используют плазмиду, содержащую гистидиновую метку (His-tag) и сайт протеолитического расщепления. Наличие гистидина позволяет избирательно выделять рекомбинантные белки на Ni-хелатирующей колонке или путем аффинной очистки. Сайт протеолитического расщепления, см. выше, а именно сайт расщепления тромбином, конструируют таким образом, чтобы обработка протеазой, например тромбином, высвобождала полноразмерный зрелый (т.е. утративший сигнальную последовательность) полипептид OB.In carrying out a specific embodiment of the invention (see below), vectors for expressing human and mouse ob genes (with or without a codon for gln-49) are obtained in a bacterial or yeast expression system (Pichia) to form fusion proteins. The ob gene is obtained using PCR and new primers. It is advisable to use the PCR technique, since the probability of the inclusion of a point mutation in this case increases. A plasmid containing a histidine tag (His-tag) and a proteolytic cleavage site are used. The presence of histidine allows the selective selection of recombinant proteins on a Ni-chelating column or by affinity purification. The proteolytic cleavage site, see above, namely the thrombin cleavage site, is designed so that treatment with a protease, for example thrombin, releases a full-sized mature (i.e., lost signal sequence) OB polypeptide.
В другом случае может быть получен вектор pGEX (Smith et ai, Gene 67: 31-40 (1988)). В состав данного вектора входит кДНК глутатион S-трансферазы Schistosoma japonicum, соединенная с заданной последовательностью. Бактериальные белки собирают, и рекомбинантные белки могут быть быстро очищены аффинной хроматографией на восстанавливающей глутатионовой колонке. Носитель GST затем удаляют из белков слияния путем расщепления сайт-специфическими протеазами. После расщепления носитель и непереваренный белок слияния могут быть удалены абсорбцией на глутатионовой агарозе. При использовании указанной системы возникают затруднения, когда белок нерастворим в водной среде.Alternatively, the pGEX vector can be obtained (Smith et ai, Gene 67: 31-40 (1988)). The composition of this vector includes cDNA of glutathione S-transferase of Schistosoma japonicum, connected to a given sequence. Bacterial proteins are harvested, and recombinant proteins can be quickly purified by affinity chromatography on a reducing glutathione column. The GST carrier is then removed from the fusion proteins by cleavage with site-specific proteases. After cleavage, the carrier and undigested fusion protein can be removed by absorption on glutathione agarose. When using this system, difficulties arise when the protein is insoluble in the aquatic environment.
Экспрессия рекомбинантных белков в бактериальных системах может приводить к неправильному скручиванию экспрессированного белка, что требует восстановления его структуры. Рекомбинантный белок может быть «перекручен» либо до, либо после расщепления с образованием функционально активного полипептида OB. Полипептид OB может быть восстановлен при осуществлении следующих стадий: (1) инкубации белка в денатурирующем буфере, содержащем восстанавливающий агент, и (2) инкубации белка в буфере, содержащем окисляющий агент и предпочтительно содержащем стабилизирующий белок агент или хаотропный агент либо оба указанные соединения. Может быть использована пара, состоящая из окисляющего и восстанавливающего агентов, которая включает (но не ограничивается указанным) восстановленный глутанион/глутанион дисульфид, цистин/цистеин, цистеамин/цистеамин и 2-меркаптоэтонол/2-гипроксиэтилдисульфид. В частном случае белок слияния может быть солюбилизирован в денатуранте, например мочевине, до помещения в восстанавливающий буфер. В предпочтительном случае белок также очищают, например, ионообменной или Ni-хелатируюшей хроматографией до помещения в восстанавливающий буфер. Денатурирующие агенты включают (но не ограничиваются указанными) мочевину и гуанидин - HCl. Рекомбинантный белок затем разводят по крайней мере в 10 раз, более предпочтительно в 100 раз, в окисляющем буфере, содержащем окисляющий агент, такой как (однако без ограничений указанными) 0.1 М Трис-HCl, рН 8.0, 1мМ ЭДТА, 0.15 М NaCl, 0.3 М окисленный глутатион. Белок слияния затем инкубируют в интервале около 1-24 ч, предпочтительно в интервале около 2-16 ч при комнатной температуре в окисляющем буфере. Окисляющий буфер может содержать белок-стабилизирующий агент, например, сахар, спирт или сульфат аммония. Окисляющий буфер может также содержать хаотропный агент в низкой концентрации для дестабилизации «неправильных» межмолекулярных взаимодействий и таким образом способствовать «правильному» скручиванию. Подходящие хаотропные агенты включают (но не ограничиваются указанными) детергент, полиол, α-аргинин, гуанидин-HCl и полиэтиленгликоль (ПЭГ). Важно использовать достаточно низкую концентрацию хаотропного агента для избежания денатурации белка. Белок с восстановленной структурой может быть сконцентрирован по крайней мере в 10 раз, более предпочтительно до того количества, в котором он вносится в окисляющий буфер.The expression of recombinant proteins in bacterial systems can lead to incorrect twisting of the expressed protein, which requires restoration of its structure. A recombinant protein can be “twisted” either before or after cleavage to form a functionally active OB polypeptide. The OB polypeptide can be reduced by the following steps: (1) incubating the protein in a denaturing buffer containing a reducing agent, and (2) incubating the protein in a buffer containing an oxidizing agent and preferably containing a protein stabilizing agent or a chaotropic agent, or both of these compounds. A pair of oxidizing and reducing agents may be used, which includes, but is not limited to, reduced glutanion / glutanion disulfide, cystine / cysteine, cysteamine / cysteamine, and 2-mercaptoethonol / 2-hydroxyethyl disulfide. In the particular case, the fusion protein can be solubilized in a denaturant, for example urea, before being placed in a reducing buffer. In a preferred case, the protein is also purified, for example, by ion exchange or Ni-chelating chromatography before being placed in a reduction buffer. Denaturing agents include (but are not limited to) urea and guanidine — HCl. The recombinant protein is then diluted at least 10 times, more preferably 100 times, in an oxidizing buffer containing an oxidizing agent, such as (but not limited to) 0.1 M Tris-HCl, pH 8.0, 1 mM EDTA, 0.15 M NaCl, 0.3 M oxidized glutathione. The fusion protein is then incubated in the range of about 1-24 hours, preferably in the range of about 2-16 hours at room temperature in an oxidizing buffer. The oxidizing buffer may contain a protein stabilizing agent, for example, sugar, alcohol or ammonium sulfate. The oxidizing buffer may also contain a low concentration chaotropic agent to destabilize the “wrong” intermolecular interactions and thus contribute to the “right” twisting. Suitable chaotropic agents include, but are not limited to, detergent, polyol, α-arginine, guanidine-HCl, and polyethylene glycol (PEG). It is important to use a sufficiently low concentration of the chaotropic agent to avoid protein denaturation. The protein with the restored structure can be concentrated at least 10 times, more preferably up to the amount in which it is introduced into the oxidizing buffer.
Бактериальные ферментационные процессы могут приводить к тому, что в препаратах рекомбинантного белка содержатся нежелательные уровни эндотоксинов. Изобретение обеспечивает удаление таких эндотоксинов, например, при использовании эндотоксин-специфических антител или других веществ, связывающих эндотоксин. Присутствие эндотоксина выявляют стандартными методами, например, при использовании Е-ТОХАТЕ реагентов (Sigma, St. Louis, Missouri) или с помощью биологического анализа.Bacterial fermentation processes can result in unwanted endotoxin levels in recombinant protein preparations. The invention provides for the removal of such endotoxins, for example, when using endotoxin-specific antibodies or other substances that bind endotoxin. The presence of endotoxin is detected by standard methods, for example, using E-TOXATE reagents (Sigma, St. Louis, Missouri) or using biological analysis.
Помимо указанного авторы изобретения предлагают использовать для экспрессии ob белка системы на основе бакуловируса, клеток млекопитающих или дрожжей. Например, в бакуловирусной системе экспрессии используются следующие векторы: векторы переноса без слияния (не ограничиваются указанными) pVL 941 (Bam HI - клонирующий сайт; Summers), pVL 1393 (Bam HI, Sma I, Xba I, Not I, Xma III, Bgl I и Pst I- клонирующие сайты; Invitrogen), pVL 1392 (Bgl II, Pst II, Not I, Xma III, EcoR I, Xba I, Sma I и Bam III-клонирующие сайты; Summers and Invitrogen) и pBlue Вас III (Bam HI, Bgl II, Pst I, Nco I и Hind III- клонирующие сайты с возможным скринингом рекомбинант «белый/голубой»; Invitrogen) и векторы переноса со слиянием (не ограничиваются указанными) рАс 700 (Bam HI и Kpn I - клонирующие сайты, в которых сайт распознавания Bam HI начинается с инициаторного кодона; Summers), рАс 701 и рАс 702 (аналогичный рАс 700 с различными рамками считывания), рАс 360 (Ват HI - клонирующей сайт из 360 пар оснований, расположенный в положении «downstream» по отношению к инициаторному кодону полиэдрина; Invitrogen (195)) и pBlueBacHis А, В, С (три различные рамки основания с Bam HI, Bgl II, Pst I, Nco I и Hind III- клонирующими сайтами, N-концевой пептид для ProBond - очистки и возможным скрингом рекомбинантных бляшек «белый/голубой»; Invitrogen (220)).In addition to the above, the inventors propose using a system based on baculovirus, mammalian cells or yeast for expression of the ob protein. For example, the following vectors are used in the baculovirus expression system: non-fusion transfer vectors (not limited to) pVL 941 (Bam HI - cloning site; Summers), pVL 1393 (Bam HI, Sma I, Xba I, Not I, Xma III, Bgl I and Pst I-cloning sites; Invitrogen), pVL 1392 (Bgl II, Pst II, Not I, Xma III, EcoR I, Xba I, Sma I and Bam III-cloning sites; Summers and Invitrogen) and pBlue Bac III ( Bam HI, Bgl II, Pst I, Nco I, and Hind III are cloning sites with possible screening of the white / blue recombinant; Invitrogen) and pAC 700 fusion transfer vectors (not limited to these) (Bam HI and Kpn I are cloning sites in which the recognition site Bam HI starts with an initiator codon; Summers), pAC 701 and pAC 702 (similar to pAC 700 with different reading frames), pAC 360 (Wat HI is a 360 base pair cloning site located in the downstream position with respect to the polyhedrin initiator codon ; Invitrogen (195)) and pBlueBacHis A, B, C (three different base frames with Bam HI, Bgl II, Pst I, Nco I and Hind III-cloning sites, N-terminal peptide for ProBond - purification and possible screening of recombinant plaques "White / blue"; Invitrogen (220)).
Векторы экспрессии в клетках млекопитающих, согласно настоящему изобретению, включают векторы с индуцибельными промоторами, такими как промотор дигидрофолатредуктазы (DHFR), например, какой-либо экспрессионный вектор в сочетании с DHFR -экспрессионным вектором или DHFR/метотрексат коамплификационный вектор, такой как pED (Pst I, Sal I, Sba I, Sma I и Eco RI - клонирующие сайты в сочетании вектором, экспрессирующим клонированный ген и DHFR; см., Kaufman, Current Protocols in Molecular Biology, 16.12 (1991)). Альтернативно, может быть использован глутамин синтетаза/метионин сульфоксимин коамплификационный вектор, например, рЕЕ14 (Hind III, Xba I, Sma I, Sba I, Eco RI и Bcl I- клонирующие сайты с экспрессией клонированного гена и глутаминсинтазы; Celltech). В другом случае может быть использован вектор, направляющий эписомальную экспрессию под контролем вируса Эпштейна-Барр (EBV), например pREP4 (Bam HI, Sfi I, Xho I, Not I, Nhe I, Hind III, Nhe I, Pvu II и Kpn I - клонирующий сайты, конститутивный RSV-LTR промотор, селективный маркер гигромицина; Invitrogen), рСЕР4 (Bam HI, Sfi I, Xho I, Not, Nhe I, Hind III, Nhe I, Hind III, Nhe I, Pvu II и Kpn I- клонирующие сайты, конститутивный немедленно ранний ген hCMV, селективный меркер гигромицина; Invitrogen), pMEP4 (Kpn I, Pvu I, Nhe I, Hind III, Not I, Xho I, Sfi I, Bam HI- клонирующие сайты, индуцибельный промотор гена металлотионеина IIα, селективный маркер гигромицина; Invitrogen), pREPS (Bam HI, Xho I, Not I, Hind III, Nhe I и Kpn I- клонирующие сайты, RSV-LTR промотор, селективный маркер гистилинола; Invitrogen), pREP9 (Kpn I, Nhe I, Hind III, Not I, Xho I, Sfi I и Bam HI - клонирующие сайты, RSV-LTR-промотор, G418 селективный маркер, Invitrogen) и pEBVHis (RSV-LTR-промотор, селективный маркер гигромицина, N-концевой пептид для очистки на смоле ProBond и расщепления энтерокиназой; Invitrogen). Отобранные для экспрессии белков в клетках млекопитающих при осуществлении данного изобретения векторы включают pRc/CMV (Hind III, Bst XI, Not I, Sba I и Ара I - клонирующие сайты, селективный маркер G418; Invitrogen), pRc/RCV (Hind III, Spe I, Bst I, Xba I - клонирующие сайты, селективный маркер G418; Invitrogen) и др. Векторы экспрессии на основе вируса вакцины (Kaufman, 1991, см. выше) для осуществления настоящего изобретения включают (без ограничений указанными) pSC11 (Sma I -клонирующий сайт, ТК- и β-gal селективные маркеры), рМ J601 {Sal I, Sma I, Alf I, Nar I, Bsp MII, Bam HI, Ара I, Nhe I, Sac II, Kpn I и Hind III - клонирующие сайты; ТК- и β-gal селективные маркеры) и pTKgpt F1S (Eco RI, Pst I, Sal I, Acc I, Hind II, Sba I, Bam HI и Hpa - клонирующие сайты, селективные маркеры ТК или XPRT).The expression vectors in mammalian cells according to the present invention include vectors with inducible promoters, such as the dihydrofolate reductase (DHFR) promoter, for example, any expression vector in combination with a DHFR expression vector or a DHFR / methotrexate co-amplification vector such as pED (Pst I, Sal I, Sba I, Sma I, and Eco RI are cloning sites in combination with a vector expressing the cloned gene and DHFR; see Kaufman, Current Protocols in Molecular Biology, 16.12 (1991)). Alternatively, glutamine synthetase / methionine sulfoximine co-amplification vector, for example, pEE14 (Hind III, Xba I, Sma I, Sba I, Eco RI and Bcl I- cloning sites with expression of the cloned gene and glutamine synthase; Celltech) can be used. Alternatively, a vector that directs episomal expression under the control of the Epstein-Barr virus (EBV) can be used, for example pREP4 (Bam HI, Sfi I, Xho I, Not I, Nhe I, Hind III, Nhe I, Pvu II and Kpn I - site cloning, constitutive RSV-LTR promoter, selective marker of hygromycin; Invitrogen), pCEP4 (Bam HI, Sfi I, Xho I, Not, Nhe I, Hind III, Nhe I, Hind III, Nhe I, Pvu II and Kpn I - cloning sites, constitutive immediately early hCMV gene, selective merger of hygromycin; Invitrogen), pMEP4 (Kpn I, Pvu I, Nhe I, Hind III, Not I, Xho I, Sfi I, Bam HI - cloning sites, inducible promoter of the metallothionein gene IIα, selective marker gi romicin; Invitrogen), pREPS (Bam HI, Xho I, Not I, Hind III, Nhe I and Kpn I- cloning sites, RSV-LTR promoter, histilinol selective marker; Invitrogen), pREP9 (Kpn I, Nhe I, Hind III , Not I, Xho I, Sfi I and Bam HI - cloning sites, RSV-LTR promoter, G418 selectable marker, Invitrogen) and pEBVHis (RSV-LTR promoter, selective hygromycin marker, N-terminal peptide for purification on ProBond resin and enterokinase cleavage; Invitrogen). Selected vectors for expressing proteins in mammalian cells in the practice of the invention include pRc / CMV (Hind III, Bst XI, Not I, Sba I and Ara I - cloning sites, selective marker G418; Invitrogen), pRc / RCV (Hind III, Spe I, Bst I, Xba I — cloning sites, G418 selective marker; Invitrogen) and others. Vaccine-based expression vectors (Kaufman, 1991, supra) for the implementation of the present invention include (without limitation) pSC11 (Sma I - cloning site, TK and β-gal selective markers), pM J601 {Sal I, Sma I, Alf I, Nar I, Bsp MII, Bam HI, Ara I, Nhe I, Sac II, Kpn I and Hind III - cloning Sites TK and β-gal selective markers) and pTKgpt F1S (Eco RI, Pst I, Sal I, Acc I, Hind II, Sba I, Bam HI and Hpa - cloning sites, selective TK or XPRT markers).
В соответствии с изобретением для экспрессии полипептида ОВ могут быть использованы дрожжевые системы. Например вектор без слияния pYES2 (Xba I, Sph I, Not I, Gst XI, Eco RI, Bst XI, Bam HI, Sac I, Kpn I и Hind III -клонирующие сайты; Invitrogen) или вектор со слиянием pYESHis А, В, С (Xba I, Sph I, Sho I, Not I, Bst XI, Eco RI, Bam I, Sac I, Kpm I и Hind III - клонирующие сайты, N-концевой пептид для очистки на смоле ProBond и расщепление энтерокиназой; Invitrogen) или оба указанных вектора.In accordance with the invention, yeast systems can be used to express OB polypeptide. For example, a pYES2 non-fusion vector (Xba I, Sph I, Not I, Gst XI, Eco RI, Bst XI, Bam HI, Sac I, Kpn I and Hind III-cloning sites; Invitrogen) or a pYESHis fusion vector A, B, C (Xba I, Sph I, Sho I, Not I, Bst XI, Eco RI, Bam I, Sac I, Kpm I and Hind III - cloning sites, N-terminal peptide for purification on ProBond resin and digestion with enterokinase; Invitrogen) or both of these vectors.
Следует отметить, что пептидные аналоги модулятора веса могут быть получены при использовании нуклеиновых последовательностей, входящих в объем настоящего изобретения.It should be noted that the peptide analogues of the weight modulator can be obtained using nucleic sequences included in the scope of the present invention.
Помимо рекомбинантной экспрессии полипептида ОВ настоящее изобретение относится к получению ОВ полипептида и его фрагментов с помощью хорошо известных и высокоразвитых методик твердофазного пептидного синтеза. При этом используются стратегии защитных групп Boc и Fmos, так же, как и другие. Различные методики «перекручивания» и окисления цистеиновых боковых цепей с образованием дисульфидной связи хорошо известны из уровня техники.In addition to the recombinant expression of the OB polypeptide, the present invention relates to the production of OB polypeptide and its fragments using well-known and highly developed methods of solid-phase peptide synthesis. In this case, the strategies of the protective groups Boc and Fmos are used, as well as others. Various techniques for “twisting” and oxidizing cysteine side chains to form a disulfide bond are well known in the art.
Антитела к полипептиду ОВAntibodies to OB polypeptide
В соответствии с изобретением полипептид ОВ полученный рекомбинантным путем или с помощью химического синтеза, его фрагменты, аналоги или другие производные, в том числе слитые белки, могут использоваться в качестве иммуногена для получения антител, распознающих ОВ полипептиз. Такие антитела включают (без ограничения указанными) поликлональные, моноклональные, химерные, одноцепочечные антитела, Fab-фрагменты и Fab-экспрессируюшие библиотеки.In accordance with the invention, the OB polypeptide obtained by recombinant means or by chemical synthesis, its fragments, analogues or other derivatives, including fusion proteins, can be used as an immunogen to produce antibodies that recognize OB polypeptides. Such antibodies include, but are not limited to, polyclonal, monoclonal, chimeric, single chain antibodies, Fab fragments, and Fab-expressing libraries.
Молекула является «антигенной», если она способна к специфическому взаимодействию с антиген-распознающей молекулой имунной системы, такой как иммуноглобулин (антитело) или Т-клеточный антигенный рецептор. Антигенный полипептид содержит по крайней мере около 5 и предпочтительно, по крайней мере, около 10 аминокислот. Антигенный участок молекулы может быть той областью, которая иммунодоминантна для антитела или Т-клеточного рецептора распознавания, или той областью, которая используется для генерации антител к молекуле путем соединения антигенного участка с молекулой-носителем для иммунизации. Антигенная молекула необязательно должна быть иммуногенной сама по себе, т.е. способной вызывать иммунный ответ без связывания с носителем.A molecule is “antigenic” if it is capable of specific interaction with an antigen-recognizing molecule of the immune system, such as an immunoglobulin (antibody) or T-cell antigen receptor. The antigenic polypeptide contains at least about 5 and preferably at least about 10 amino acids. The antigenic region of a molecule can be that region that is immunodominant for an antibody or T cell recognition receptor, or that region that is used to generate antibodies to a molecule by connecting the antigenic region to a carrier molecule for immunization. The antigenic molecule does not have to be immunogenic in itself, i.e. capable of eliciting an immune response without binding to a carrier.
«Антитело» представляет собой какой-либо иммуноглобулин, который связывается со специфическим эпитопом. Указанное понятие относится к поликлональным, моноклональным и химерным антителам (последние подробно описаны в Патентах США 4816397 и 4816567), а также к антигенсвязываюшим фрагментам антител, включая Fab, F(ab')2 и Fv (в том числе к одноцепочечным антителам). В соответствии с изложенным понятие «молекула антитела» относится здесь как к интактной иммуноглобулиновой молекуле, так и к иммунологически активной области молекулы иммуноглобулина, содержащий сайт связывание антитела. Сайт связывания антитела представляет собой структурный участок молекулы антитела, состоящий из вариабельных и гипервариабельных областей легких и тяжелых цепей, который специфически связывает антиген. Примерами иммуноглобулиновых молекул являются молекулы интактного иммуноглобулина, молекулы по существу интактного иммуноглобулина и участки молекул иммуноглобулина, содержащие паратоп, включая такие известные из уровня техники структуры, как Fab, Fab', F(ab'')2 и F(v), которые предпочтительным образом используются в терапевтических методах, описанных здесь.An “antibody” is any immunoglobulin that binds to a specific epitope. This concept refers to polyclonal, monoclonal, and chimeric antibodies (the latter are described in detail in US Pat. Nos. 4,816,397 and 4,816,567), as well as antigen binding fragments of antibodies, including Fab, F (ab ') 2 and F v (including single chain antibodies). In accordance with the foregoing, the term "antibody molecule" refers here to both an intact immunoglobulin molecule and an immunologically active region of an immunoglobulin molecule containing an antibody binding site. An antibody binding site is a structural site of an antibody molecule, consisting of the variable and hypervariable regions of the light and heavy chains, which specifically binds the antigen. Examples of immunoglobulin molecules are intact immunoglobulin molecules, essentially intact immunoglobulin molecules and sections of immunoglobulin molecules containing a paratope, including structures known from the prior art such as Fab, Fab ', F (ab'') 2 and F (v) , which are preferred used in the therapeutic methods described herein.
Fab и F(ab')2 - участки молекул антител получают путем протеолитического расщепления папаином и пепсином соответственно практически интактных антител хорошо известными методами. См., например, Патент США №4342566, Theofilopolous et al. Fab'- участки антител также хорошо известны и образуются из F(ab')2 - участков после восстановления дисульфидных связей, соединяющих две области тяжелой цепи, меркаптоэтанолом и после алкилирования полученного меркаптанового белка с химическим реагентом, например, иодацетамидом. Предпочтительно использование интактных молекул антител.Fab and F (ab ') 2 - sections of antibody molecules are obtained by proteolytic cleavage by papain and pepsin, respectively, of practically intact antibodies by well-known methods. See, for example, US Patent No. 4342566, Theofilopolous et al. Fab'-sites of antibodies are also well known and are formed from F (ab ') 2 -sites after the restoration of disulfide bonds connecting the two regions of the heavy chain with mercaptoethanol and after alkylation of the obtained mercaptan protein with a chemical reagent, for example, iodoacetamide. The use of intact antibody molecules is preferred.
Понятие «моноклональное антитело» означает антитело с антигенсвязывающей областью только одного типа, способное взаимодействовать с определенным антигеном. Таким образом, моноклональное антитело обычно проявляет определенную аффинность к какому-либо антигену, с которым оно взаимодействует. Моноклональное антитело может содержать более одного антигенсвязываюшего участка, каждый из которых иммуноспецифичен к определенному антигену (примером может служить биспецифическое (химерное) моноклональное антитело).The term "monoclonal antibody" means an antibody with an antigen-binding region of only one type, capable of interacting with a particular antigen. Thus, a monoclonal antibody usually exhibits a certain affinity for any antigen with which it interacts. A monoclonal antibody may contain more than one antigen-binding site, each of which is immunospecific to a particular antigen (an example is a bispecific (chimeric) monoclonal antibody).
Понятие «адъювант» означает соединение или смесь соединений, которые усиливают иммунный ответ на антиген. Адъювант может служить тканевым депо, которое медленно высвобождает антиген, и активатором лимфоидной системы, неспецифически усиливающим иммунный ответ (Hood et al., in. Immunology, p.384, Second Ed., Benjamin/Cummings, Menio Park, California (1984)). Часто праймирование одним антигеном без алъюванта может не обеспечить генерации гуморального или клеточного иммунного ответа. К адъювантам относятся (но не ограничиваются указанными) полный адъювант Фрейнда, неполный адъювант Фрейнда, сапонин, минеральные гели, например гидроксид алюминия, поверхностно-активные вещества, например лизолетицин, полиолы фтора, полианионы, пептилы, масла или гидрокарбоновые эмульсии, гемоцианин моллюска фиссуреллы, динитрофенол и адъюванты на основе микобактерий, например BCG (бациллы Calmette-Guerin) и Corynebacterium parvum. Предпочтительно, чтобы адъювант был фармацевтически приемлемым.The term “adjuvant” means a compound or mixture of compounds that enhance the immune response to an antigen. An adjuvant can serve as a tissue depot that slowly releases antigen, and an activator of the lymphoid system that non-specifically enhances the immune response (Hood et al., In. Immunology, p. 384, Second Ed., Benjamin / Cummings, Menio Park, California (1984)) . Often, priming with a single antigen without an adjuvant may not provide the generation of a humoral or cellular immune response. Adjuvants include (but are not limited to) Freund's complete adjuvant, Freund's incomplete adjuvant, saponin, mineral gels, such as aluminum hydroxide, surfactants, such as lysoleticin, fluorine polyols, polyanions, peptides, oils or hydrocarbon emulsions, mollusk hemocyanins, mollusk fissure dinitrophenol and adjuvants based on mycobacteria, for example BCG (Calmette-Guerin bacilli) and Corynebacterium parvum. Advantageously, the adjuvant is pharmaceutically acceptable.
Для получения поликлональных антител к ОВ полипептиду, его фрагменту, аналогу или производному используются различные хорошо известные методы. Для получения антител иммунизируют путем инъекции ОВ полипептида или его производного (например, фрагмента или белка слияния) различных животных, в том числе (без ограничений указанными) кроликов, мышей, крыс, овец, коз и т.д. В одном случае ОВ полипептид или фрагмент может быть конъюгирован с иммуногенным носителем, например бычьим сывороточным альбумином (BSA) или гемоцианином моллюска фиссуреллы (KLH). Для усиления иммунологического ответа в зависимости от животного-хозяина, могут быть использованы различные адъюванты, к которым относятся (без ограничений указанными) адъюванты Фрейнда, минеральные гели, например гидроксид алюминия, поверхностно-активные вещества, например лизолецитин, полиолы фтора, полианионы, пептиды, масляные эмульсии, гемоцианин моллюска фиссуреллы, динитрофенол и адъюванты на основе микобактерий, например, BCG (бациллы Calrnette-Guerin) и Corynebacterium parvum.Various well-known methods are used to obtain polyclonal antibodies to the OB polypeptide, its fragment, analog or derivative. In order to obtain antibodies, various animals are immunized by injection of the OB of the polypeptide or its derivative (for example, a fragment or fusion protein), including (without limitation indicated) rabbits, mice, rats, sheep, goats, etc. In one case, the OB polypeptide or fragment may be conjugated to an immunogenic carrier, for example bovine serum albumin (BSA) or fissurella mollusk hemocyanin (KLH). To enhance the immunological response depending on the host animal, various adjuvants can be used, which include (but are not limited to) Freund's adjuvants, mineral gels, such as aluminum hydroxide, surfactants, such as lysolecithin, fluorine polyols, polyanions, peptides, oil emulsions, fissurella mollusk hemocyanin, dinitrophenol and mycobacterium-based adjuvants, e.g. BCG (Calrnette-Guerin bacilli) and Corynebacterium parvum.
Для получения моноклональных антител, направленных к ОВ полипептиду или производному, могут быть использованы любые методики, связанные с культивированием бессмертных клеточных линий. К указанным методикам относятся (без ограничений указанными) гибридомная технология, первоначально разработанная Kohler et al.), Nature, 256; 495-497 (1975), триомная технология, гибридомная технология на основе В-клеток человека (Kozbor et al., Immunology Today, 4: 72 (1983)) и гибрйдомная технология получения моноклональных антител человека на основе вируса Эпштейна-Барр (Cole et al., in Monoclonal Antibodies and Cancer Therapy, pp. 77-96, Alan R. Liss, Inc., (1985)). Бессмертные антителопродуцирующие клетки могут быть получены не только слиянием, а например, непосредственной трансформацией В-лимфоцитов онкогенной ДНК или трансфекцией вирусом Эпштейна-Барр. См., например, М. Schreier et al., «Hybridoma Techniques» (1980); Hammerling et al., «Monoclonal Antibodies and T-cell Hybridomas» (1981); Kermet et al., «Monoclonal Antibodies» (1980); см. также патенты США №4451570; 4466917; 4472500; 4491632 и 4493890.To obtain monoclonal antibodies directed to the OB polypeptide or derivative, any methods associated with the cultivation of immortal cell lines can be used. These techniques include, but are not limited to, the hybridoma technology originally developed by Kohler et al.), Nature, 256; 495-497 (1975), triomeric technology, hybridoma technology based on human B-cells (Kozbor et al., Immunology Today, 4: 72 (1983)) and hybridoma technology for producing human monoclonal antibodies based on the Epstein-Barr virus (Cole et al., in Monoclonal Antibodies and Cancer Therapy, pp. 77-96, Alan R. Liss, Inc., (1985)). Immortal antibody-producing cells can be obtained not only by fusion, but, for example, by direct transformation of B lymphocytes oncogenic DNA or transfection with Epstein-Barr virus. See, for example, M. Schreier et al., Hybridoma Techniques (1980); Hammerling et al., "Monoclonal Antibodies and T-cell Hybridomas" (1981); Kermet et al., "Monoclonal Antibodies" (1980); see also US patent No. 4451570; 4,466,917; 4,472,500; 4,491,632 and 4,493,890.
Кроме того, моноклональные антитела могут быть получены при использовании стерильных животных (недавно разработанная технология; PCT/US 90/02545). В соответствии с изобретением, могут быть использованы человеческие антитела, которые получают с помощью гибридом человека (Cote et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 80: 2026-2030 (1983)) или в результате трансформации В-клеток человека вирусом Эпштейна-Барр in vitro (Cole et al., 1985, см. выше). В действительности, в соответствии с изобретением, может быть использована разработанная для получения «химерных антител» методика (Morrison et al., J. Bacteriol. 159-870 (1984); Neuberger et al., Nature, 312: 604-608 (1984); Takeda et al., Nature, 314: 452-454 (1985)). Она предусматривает сплайсинг генов антитела мыши, специфичного к ob полипептиду, совместно с генами антитела человека, обладающего нужным видом биологической активности. Такие антитела также включены в объем настоящего изобретения. Такие человеческие или «гуманизированные» химерные антитела предпочтительны для использования в целях терапии заболеваний человека или каких-либо нарушений (описанных выше), поскольку антитела человека или «гуманизированные» антитела в значительно меньшей степени, чем ксеногенные антитела вызывают аллергический иммунный ответ.In addition, monoclonal antibodies can be obtained using sterile animals (newly developed technology; PCT /
В соответствии с изобретением, методики, используемые для получения одноцепочечных антител (Патент США №4946778), могут быть применены для получения одноцепочечных антител, специфичных к ОВ-полипептиду. В дополнительном варианте осуществления изобретения могут быть использованы методики, применяемые для получения Fab-экспрессионных библиотек (Huse et al., Science, 246: 1275-1281 (1989)), для быстрой и качественной идентификации моноклональных Fab-фрагментов заданной специфичности к ob полипептиду, а также их производных или аналогов.According to the invention, the techniques used to produce single chain antibodies (US Patent No. 4,946,778) can be used to produce single chain antibodies specific for the OB polypeptide. In an additional embodiment of the invention, techniques used to obtain Fab expression libraries (Huse et al., Science, 246: 1275-1281 (1989)) can be used to quickly and efficiently identify monoclonal Fab fragments of a given specificity for the ob polypeptide, as well as their derivatives or analogues.
С помощью известных методик могут быть получены фрагменты антител, содержащие идиотип молекулы антитела. Например, такие фрагменты включают (но не ограничиваются указанными) F(ab')2- фрагменты, которые получаются при расщеплении молекулы антитела пепсином; Fab'- фрагменты, которые могут быть получены путем восстановления дисульфидных мостиков F(ab')2- фрагмента, и Fab- фрагменты, которые могут быть получены путем обработки молекулы антитела папаином и восстанавливающим агентом.Using known techniques, antibody fragments containing an idiotype of an antibody molecule can be obtained. For example, such fragments include (but are not limited to) F (ab ') 2 fragments, which are obtained by cleaving the antibody molecule with pepsin; Fab'-fragments, which can be obtained by reducing the disulfide bridges of the F (ab ') 2 -fragment, and Fab-fragments, which can be obtained by treating the antibody molecule with papain and a reducing agent.
При получении антител скрининг антител нужной специфичности может быть осуществлен с помощью какой-либо из известных методик, например путем радиоиммунологического анализа, ELISA (фермент-связанный иммуносорбентный анализ), «сэндвич»-иммуноанализа, иммунорадиометрического анализа, реакцией диффузной преципитации в геле, иммунодиффузионного анализа, иммуноанализа in situ (при использовании, например, коллоидного золота, ферментных или радиоизотопных меток), Вестерн-блоттинга, реакцией преципитации, агглютинационного анализа (например, анализа агглютинации в геле, гемагглютинационного анализа), реакции связывания комплемента, иммунофлуоресцентного анализа, анализа при использовании белка А, иммуноэлектрофоретического анализа и т.д. В одном случае, связывание антитела выявляют путем детекции метки на первом антителе. В другом случае первое антитело выявляют по связыванию со вторым антителом или каким-либо реагентом. Более того, можно связать с меткой второе антитело. Для выявления связывания в иммунологическом анализе известны многочисленные методики, которые включены в объем настоящего изобретения. Например, для отбора антител, распознающих специфический эпитоп на ОВ полипептиде, можно получить гибридомы к продукту, который связывается с фрагментом ОВ полипептида, содержащего данный эпитоп. Для селекции антитела, специфичного к ОВ полипептиду и полученного от определенного вида животного, можно использовать результаты положительного связывания с ОВ полипептидом, экспрессированным клетками того же самого вида животного или выделенным из данных клеток.When antibodies are produced, antibodies of the desired specificity can be screened using any of the known methods, for example, by radioimmunological analysis, ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay), sandwich immunoassay, immunoradiometric analysis, diffuse precipitation gel, immunodiffusion analysis , in situ immunoassay (when using, for example, colloidal gold, enzyme or radioisotope labels), Western blotting, precipitation, agglutination analysis (e.g. lysis of agglutination in a gel, hemagglutination analysis), complement binding reactions, immunofluorescence analysis, analysis using protein A, immunoelectrophoretic analysis, etc. In one case, antibody binding is detected by detecting a label on the first antibody. In another case, the first antibody is detected by binding to the second antibody or some reagent. Moreover, a second antibody can be linked to the label. Numerous techniques are known to detect binding in an immunological assay, which are included within the scope of the present invention. For example, to select antibodies that recognize a specific epitope on an OB polypeptide, hybridomas can be obtained for a product that binds to an OB fragment of a polypeptide containing the epitope. To select an antibody specific for the OB polypeptide and obtained from a particular animal species, the results of positive binding to the OB polypeptide expressed by cells of the same animal species or isolated from these cells can be used.
Описанные выше антитела могут быть использованы в способах, позволяющих выявить активность или установить локализацию ОВ полипептида, например, в Вестерн-блотгинге, исследовании ОВ полипептида in situ, определении его уровня в соответствующих биологических образцах и т.д. В специфическом варианте осуществления изобретения могут быть получены антитела, являющиеся агонистами или антагонистами ОВ активности. Такие антитела могут быть тестированы с помощью методов, описанных выше для идентификации лигандов.The antibodies described above can be used in methods to detect the activity or to establish the localization of the OM polypeptide, for example, in Western blotting, in situ study of the OM polypeptide, determining its level in the corresponding biological samples, etc. In a specific embodiment, antibodies that are agonists or antagonists of OB activity can be obtained. Such antibodies can be tested using the methods described above to identify ligands.
В еще одном варианте изобретения антитела получают иммунизацией кроликов синтетическими пептидами с последовательностью, предсказанной на основе пептидного секвенирования, или рекомбинантными белками, полученными с помощью бактериальных векторов экспрессии. Выбор синтетических пептидов осуществляют после тщательного анализа предсказанной структуры белка, как описано выше. В частности, выбирают пептидные последовательности между возможными сайтами расщепления. Синтетические пептиды конъюгируют с носителем, таким как гемоцианин моллюска фиссуреллы (KLH) или БСА, посредством карбодиимида, и используют для иммунизации кроликов совместно с адъювантом Фрейнда. Для получения рекомбинантного белка для экспрессии полипептида может быть использован pGEX-вектор (Smith et al., 1988, см. выше). Альтернативно, для получения белка слияния можно использовать только гидрофильные домены. Экспрессированный белок получают в определенном количестве и используют для иммунизации кроликов в адъюванте Фрейнда.In yet another embodiment of the invention, antibodies are obtained by immunizing rabbits with synthetic peptides with a sequence predicted based on peptide sequencing, or recombinant proteins obtained using bacterial expression vectors. The selection of synthetic peptides is carried out after careful analysis of the predicted protein structure, as described above. In particular, peptide sequences are selected between possible cleavage sites. Synthetic peptides are conjugated to a carrier, such as fissurella mollusk hemocyanin (KLH) or BSA, via carbodiimide, and are used to immunize rabbits with Freund's adjuvant. To obtain a recombinant protein for expression of the polypeptide, a pGEX vector can be used (Smith et al., 1988, see above). Alternatively, only hydrophilic domains can be used to produce the fusion protein. Expressed protein is obtained in a certain amount and is used to immunize rabbits in Freund's adjuvant.
В другом варианте осуществления изобретения рекомбинантный ОВ полипептид используют для иммунизации цыплят, и антитела к ОВ полипептиду выделяют из яичного желтка, например, аффинной очисткой на ОВ-колонке. Предпочтительно, чтобы цыплята, используемые для иммунизации, имели статус «свободных от специфических паразитов» (SPF).In another embodiment, a recombinant OB polypeptide is used to immunize chickens, and antibodies to the OB polypeptide are isolated from egg yolk, for example, by affinity purification on an OB column. Preferably, the chickens used for immunization have the status of "free from specific parasites" (SPF).
В другом случае антитела к лептину получают в ob/ob мышах, которые утратили циркулирующий ОВ белок, и ожидается, что они способны к генерации антительного ответа на ОВ полипептид, поскольку не толерантны к нему, а также в мышах дикого типа. Клетки селезенки указанных животных сливают с клетками миеломы для получения гибридом и моноклональных антител.In another case, antibodies to leptin are obtained in ob / ob mice that have lost circulating OB protein, and it is expected that they are capable of generating an antibody response to the OB polypeptide because they are not tolerant to it, as well as in wild-type mice. The spleen cells of these animals are fused with myeloma cells to produce hybridomas and monoclonal antibodies.
Рекомбинантный ОВ полипептид может использоваться для иммунизации кроликов, и поликлональные антитела перед дальнейшим использованием очишают с помощью иммунологических методов иммунной очистки. Очищенные антитела особенно полезны для полуколичественного анализа, в частности для выявления наличия циркулирующего ОВ полипептида в сыворотке или плазме.Recombinant OB polypeptide can be used to immunize rabbits, and polyclonal antibodies are purified using immunological immunoassay methods before further use. Purified antibodies are especially useful for semi-quantitative analysis, in particular for detecting the presence of circulating OB polypeptide in serum or plasma.
Панели моноклональных антител, полученных к модуляторным пептидам, могут быть скринированы на различные свойства, т.е. изотипические, эпитоп-специфические, аффинные и т.д. Особый интерес вызывают моноклональные антитела, которые нейтрализуют активность модуляторных пептидов. Такие антитела могут быть легко идентифицированы в исследованиях активности модуляторов веса. Высокоаффинные антитела также используются для иммуноаффинной очистки нативного или рекомбинантного модулятора.Panels of monoclonal antibodies prepared against modulator peptides can be screened for various properties, i.e. isotypic, epitope-specific, affinity, etc. Of particular interest are monoclonal antibodies that neutralize the activity of modulatory peptides. Such antibodies can be easily identified in studies of the activity of weight modulators. High affinity antibodies are also used for immunoaffinity purification of a native or recombinant modulator.
Предпочтительно, чтобы антимодуляторное антитело, используемое в диагностических или терапевтических методах согласно настоящему изобретению, представляло собой аффинно-очищенное поликлональное антитело. Более предпочтительно, чтобы антитело было моноклональным (mAb). Кроме того, предпочтительно, чтобы молекулы антитела к модулятору использовались в виде Fab-, Fab'-,F(ab')2- или F(v) -фрагментов целых молекул антител.Preferably, the antimodulatory antibody used in the diagnostic or therapeutic methods of the present invention is an affinity purified polyclonal antibody. More preferably, the antibody is monoclonal (mAb). In addition, it is preferred that the anti-modulator antibody molecules are used as Fab, Fab ′, F (ab ′) 2 , or F (v) fragments of whole antibody molecules.
Диагностическое применениеDiagnostic use
Настоящее изобретение относится также к различным формам диагностического применения, включая способы определения условий и/или стимулов, которые влияют на развитие нарушений веса тела или ожирения, путем определения их способности влиять на активность, опосредованную заявленными модуляторами веса. Как отмечалось ранее, пептидные модуляторы веса могут быть использованы для получения к ним антител с помощью различных известных методов, и такие антитела затем могут быть выделены и использованы в тестах по выявлению транскрипционной активности в ожидаемых клетках-мишенях. Альтернативно, полученные согласно настоящему изобретению нуклеиновые кислоты могут быть использованы в диагностике.The present invention also relates to various forms of diagnostic use, including methods for determining conditions and / or stimuli that affect the development of body weight disorders or obesity by determining their ability to influence activity mediated by the claimed weight modulators. As noted previously, peptide weight modulators can be used to produce antibodies to them using various known methods, and such antibodies can then be isolated and used in tests to detect transcriptional activity in the expected target cells. Alternatively, the nucleic acids obtained according to the present invention can be used in diagnostics.
Диагностика, основанная на антителахAntibody-Based Diagnostics
Как предполагалось выше, диагностический метод, заявленный согласно настоящему изобретению, включает анализ клеточного образца или среды в исследовании, подразумевающем использование эффективного количества антагониста модуляторного белка, такого как антимодуляторное антитело, предпочтительно, аффинно-очищенное поликлональное антитело и более предпочтительно mAb. Кроме того, предпочтительно, чтобы используемые антимодуляторные антительные молекулы представляли собой Fab, Fab', F(ab')2 или F(v)-фрагменты целых антительных молекул. Как обсуждалось выше, больные, по отношению к которым может быть успешно применен данный метод, страдают от рака, СПИДа, ожирения или других нарушений, когда отклоняющийся от нормы вес тела является характерным фактором. Способы выделения модулятора и индукции антимодуляторных антител для анализа клеток-мишеней хорошо известны из уровня техники. Кроме того, антитела (поликлональные и моноклональные) и лекарственные препараты, модулирующие образование или активность модуляторов контроля веса и других распознаваемых факторов и/или их субъединиц, могут использоваться в различных диагностических методах и, например, применяться для определения и/или оценки условий, когда развиваются нарушения веса тела или вероятна возможность их развития. Модуляторные пептиды или их активные фрагменты могут использоваться для получения к ним поликлональных и моноклональных антител в различных клеточных средах известными методами, такими как гибридомная технология на основе слияния лимфоцитов селезенки мыши и клеток миеломы. Эти методики детально описаны ниже. Подобно этому небольшие молекулы, которые имитируют или являются антагонистами активности распознаваемых рецептором факторов, полученных согласно данному изобретению, могут быть обнаружены или синтезированы и применены в диагностических и/или терапевтических методах. Присутствие модуляторов веса в клетках может быть определено с помощью обычных иммунологичных процедур, используемых для таких определений. Известно большое число указанных методик. Особенно целесообразно использовать три такие методики, в которых применяются фактор распознавания рецептором, меченный выявляемой меткой, антитело ab1, меченное выявляемой меткой, или антитело Ab2, меченное выявляемой меткой. Методики могут быть суммарно представлены в виде нижеследующих уравнений, где звездочки указывают на метку, a «WM» означает модулятор веса:As suggested above, the diagnostic method of the present invention involves the analysis of a cell sample or medium in a study involving the use of an effective amount of a modulator protein antagonist, such as an antimodulatory antibody, preferably an affinity purified polyclonal antibody, and more preferably a mAb. In addition, it is preferred that the antimodulator antibody molecules used are Fab, Fab ′, F (ab ′) 2, or F (v) fragments of whole antibody molecules. As discussed above, patients with whom this method can be successfully applied suffer from cancer, AIDS, obesity or other disorders, when abnormal body weight is a characteristic factor. Methods for isolating a modulator and inducing antimodulatory antibodies for the analysis of target cells are well known in the art. In addition, antibodies (polyclonal and monoclonal) and drugs that modulate the formation or activity of weight control modulators and other recognized factors and / or their subunits can be used in various diagnostic methods and, for example, can be used to determine and / or evaluate conditions when violations of body weight develop or the likelihood of their development is likely. Modulatory peptides or their active fragments can be used to obtain polyclonal and monoclonal antibodies to them in various cell media using known methods, such as hybridoma technology based on the fusion of mouse spleen lymphocytes and myeloma cells. These techniques are described in detail below. Similarly, small molecules that mimic or antagonize the activity of receptor-recognized factors obtained according to this invention can be detected or synthesized and used in diagnostic and / or therapeutic methods. The presence of weight modulators in cells can be determined using routine immunological procedures used for such determinations. A large number of these techniques are known. It is especially advisable to use three such techniques in which a receptor recognition factor labeled with a detectable label, an ab 1 antibody labeled with a detectable label, or an Ab 2 antibody labeled with a detectable label are used. The techniques can be summarized in the form of the following equations, where the asterisks indicate the label, and “WM” means the weight modulator:
a. WM*+Ab1= WM*Ab1 a. WM * + Ab 1 = WM * Ab 1
в. WM+Ab1*= WMAb1*at. WM + Ab 1 * = WMAb 1 *
С. WM+Ab1+ Ab2*= Ab1WMAb2*C. WM + Ab 1 + Ab 2 * = Ab 1 WMAb 2 *
Используемые здесь методики и их применение аналогичны известным из уровня техники и соответственно могут быть использованы в объеме настоящего изобретения. «Конкурентная» методика, Методика А, описана в Патентах США №3654090 и 3850752. Методика В соответствует хорошо известному конкурентному анализу. Методика С, «сэндвич»-методика, описана в Патенте США RE 31006 и 4016043. Известны также другие подходы, такие как метод «двойных» антител («DASP»-методика).The methods used here and their application are similar to those known from the prior art and, accordingly, can be used within the scope of the present invention. A "competitive" method, Method A, is described in US Pat. Nos. 3654090 and 3850752. Method B corresponds to the well-known competitive analysis. Method C, a “sandwich” method, is described in US Patent RE 31006 and 4016043. Other approaches are also known, such as the “double” antibody method (“DASP” method).
В каждом случае модуляторы веса образуют комплексы с одним или более антителом или связывающими партнерами, при этом один из компонентов комплекса связан с выявляемой меткой. Образование комплекса и при необходимости его количество может быть установлено известными методами, предусматривающими выявление меток.In each case, weight modulators form complexes with one or more antibodies or binding partners, and one of the components of the complex is associated with a detectable label. The formation of the complex and, if necessary, its amount can be established by known methods involving the identification of labels.
Как можно видеть из указанного выше, характерным свойством Ab2 является его способность взаимодействовать с Ab1. Это обусловлено тем, что Ab1, полученное от одного вида млекопитающих, использовалось как антиген по отношению к другому виду для получения Ab2. Например, Ab2 может быть получено от козы при использовании в качестве антигена кроличьих антител. Поэтому Ab2 является антителом козы, направленным против антител кролика. Для целей описания и формулы Ab1 может использоваться как первое антитело или антитело, направленное к модулятору веса, а Ab2 является вторым или анти- Ab1 антителом.As can be seen from the above, a characteristic property of Ab 2 is its ability to interact with Ab 1 . This is because Ab 1 obtained from one mammalian species was used as an antigen in relation to another species to produce Ab 2 . For example, Ab 2 can be obtained from a goat using rabbit antibodies as antigen. Therefore, Ab 2 is a goat antibody directed against rabbit antibodies. For the purposes of the description and the formula, Ab 1 can be used as a first antibody or an antibody directed to a weight modulator, and Ab 2 is a second or anti-Ab 1 antibody.
Метки, которые наиболее часто используются в указанных методах, являются радиоактивными элементами, ферментами, химическими веществами, которые флуоресцируют при экспозиции в ультрафиолетовом свете и т.д.Labels that are most often used in these methods are radioactive elements, enzymes, chemicals that fluoresce when exposed to ultraviolet light, etc.
В качестве меток могут быть использованы известные флуоресцирующие соединения. К ним относятся, например, флуоресцеин, родамин и аирамин. Наиболее часто используются антикроличьи антитела козы, конъюгированные с флуоресцеином посредством изотиопианата.Known fluorescent compounds may be used as labels. These include, for example, fluorescein, rhodamine and airamine. The most commonly used anti-rabbit goat antibodies conjugated to fluorescein via isothiopianate.
Модуляторы веса или связывающие их реагенты могут также быть помечены радиоактивным элементом или ферментом. Радиоактивная метка может быть выявлена какой-либо количественной методикой. Изотоп может быть выбран из группы, включающей 3H, 14С, 32Р, 35S, 36Cl, 51Cr, 57Со, 58Co, 59Fe, 90Y, 125I, 131I и 186Re.Weight modulators or binding agents may also be labeled with a radioactive element or enzyme. A radioactive label can be detected by any quantitative technique. The isotope can be selected from the group consisting of 3 H, 14 C, 32 P, 35 S, 36 Cl, 51 Cr, 57 Co, 58 Co, 59 Fe, 90 Y, 125 I, 131 I and 186 Re.
Могут использоваться также ферментные метки, которые выявляются колориметрическим, спектрофотометрическим, флуороспектрофотометрическим, амперометрическим или газометрическим способом. Фермент конъюгируют с выбранной молекулой посредством реакции со связывающими молекулами, такими как карбодиимиды, диизоцианаты, глутаральдегид и т.д. В указанной реакции могут быть использованы многие известные ферменты. Предпочтительно использовать пероксидазу, β-глюкуронидазу, β-D-глюкозидазу, β-D-галактозидазу, уреазу, глюкозооксидазу в комплексе с пероксидазой и щелочную фосфатазу. Альтернативные меченые реагенты и способы описаны, например, в Патентах США 3654090, 3850752 и 4016043.Enzymatic labels can also be used that are detected by colorimetric, spectrophotometric, fluorospectrophotometric, amperometric or gasometric methods. The enzyme is conjugated to the selected molecule by reaction with binding molecules such as carbodiimides, diisocyanates, glutaraldehyde, etc. Many known enzymes can be used in this reaction. It is preferable to use peroxidase, β-glucuronidase, β-D-glucosidase, β-D-galactosidase, urease, glucose oxidase in combination with peroxidase and alkaline phosphatase. Alternative labeled reagents and methods are described, for example, in US Patents 3654090, 3850752 and 4016043.
В другом варианте осуществления изобретения могут быть получены диагностические наборы для использования врачами с целью определения наличия или отсутствия предопределенной транскрипционной активности или предопределенной активности в ожидаемых клетках-мишенях. В соответствии с описанными выше методиками тестирования один тип наборов содержит по крайней мере меченный модулятор веса или связывающий его реагент, например, специфичное к нему антитело, и инструкции, которые зависят от выбранного метода, например «конкурентного», «сэндвичевого», «DASP» и т.д. Наборы могут также содержать дополнительные реагенты, например, буферы, стабилизаторы и т.д.In another embodiment of the invention, diagnostic kits can be obtained for use by doctors to determine the presence or absence of a predetermined transcriptional activity or a predetermined activity in the expected target cells. According to the testing methods described above, one type of kit contains at least a labeled weight modulator or a binding reagent, for example, an antibody specific to it, and instructions that depend on the method selected, for example, “competitive”, “sandwich”, “DASP” etc. Kits may also contain additional reagents, for example, buffers, stabilizers, etc.
Соответственно может быть получен диагностический набор для обнаружения транскрипционной активности в клетках или способности клеток к предопределенной транскрипционной активности, который содержит:Accordingly, a diagnostic kit can be obtained for detecting transcriptional activity in cells or the ability of cells to a predetermined transcriptional activity, which contains:
(a) предопределенное количество по крайней мере одного меченного иммунохимически - реакционноспособного компонента, полученного путем непосредственно или опосредованного прикрепления модулятора веса тела или связывающего его специфического агента (партнера) к выявляемой метке;(a) a predetermined amount of at least one immunochemically-labeled component, obtained by directly or indirectly attaching a body weight modulator or binding a specific agent (partner) to a detectable label;
(b) другие реагенты;(b) other reagents;
(c) инструкции по использования данного набора.(c) instructions for using this kit.
Диагностический набор может также содержать:The diagnostic kit may also contain:
(a) известное количество модулятора веса, как описано выше (или связывающего реагента, партнера), связанного с твердой фазой с образованием иммуносорбента или, альтернативно, связанного с подходящей меткой, или многочисленные такие конечные продукты и т.д. (или их связывающие партнеры);(a) a known amount of a weight modulator, as described above (or a binding reagent, partner), bound to the solid phase to form an immunosorbent or, alternatively, bound to a suitable label, or numerous such end products, etc. (or their connecting partners);
(b) если необходимо, другие реагенты;(b) if necessary, other reagents;
(c) инструкции для использования указанного диагностического набора.(c) instructions for using the specified diagnostic kit.
В еще одном варианте диагностический набор может быть получен и использован в указанных выше целях в соответствии с предписанной методикой (например, «конкурентной», «сэндвичевой», «двойных антител» и т.д.) и содержит:In another embodiment, the diagnostic kit can be obtained and used for the above purposes in accordance with the prescribed methodology (for example, "competitive", "sandwich", "double antibodies", etc.) and contains:
(а) меченый компонент, который получен путем соединения модулятора веса с выявляемой меткой;(a) a labeled component, which is obtained by combining a weight modulator with a detectable label;
(b) один или более дополнительных иммунохимических реагентов, из которых по крайней мере один реагент представляет собой лиганд или иммобилизованый лиганд, причем лиганд выбран из группы, включающей:(b) one or more additional immunochemical reagents, of which at least one reagent is a ligand or an immobilized ligand, wherein the ligand is selected from the group consisting of:
(i) лиганд, способный связываться с меченым компонентом (а);(i) a ligand capable of binding to the labeled component (a);
(ii) лиганд, способный связываться со связывающим партнером меченого компонента;(ii) a ligand capable of binding to the binding partner of the labeled component;
(in) лиганд, способный к связыванию по крайней мере с одним компонентом (компонентами) для того, чтобы быть выявленным;(in) a ligand capable of binding to at least one component (s) in order to be detected;
(iv) лиганд, способный к связыванию по крайней мере с одним связывающим партнером по крайней мере одного из компонентов, чтобы быть выявленным,(iv) a ligand capable of binding to at least one binding partner of at least one of the components to be detected,
иand
(а) инструкции по использованию методики для определения и/или выявления одного или более компонентов иммунологической реакции между модулятором веса и его специфическим связывающим партнером.(a) instructions for using the methodology to determine and / or identify one or more components of an immunological reaction between a weight modulator and its specific binding partner.
Диагностика на основе нуклеиновых кислотNucleic Acid Diagnostics
Как показано ниже в примерах, полученные согласно настоящему изобретению нуклеиновые кислоты могут быть использованы для выявления нарушений, ассоциированных с дефектами ОВ полипептида, которые приводят к фенотипическому ожирению. Например, пробы на основе нуклеиновых кислот (скажем, в Нозерн-блоттинге или RT-PCR-анализе) могут быть использованы для выявления, ассоциирован ли фенотип ожирения с утратой экспрессии мРНК ОВ, или экспрессией нефункциональной мРНК ОВ, например, как у db/db мышей (когда дефицит является следствием утраты OB рецептора) или когда мутации приводят к нетранскрибируемой мРНК. Более того, диагностические методики, заявленные согласно настоящему изобретению и основанные на использовании нуклеиновых кислот, могут быть использованы в комплексе с методиками, основанными на использовании антител, для лучшего понимания молекулярных механизмов развития фенотипов ожирения и анорексии.As shown in the examples below, the nucleic acids obtained according to the present invention can be used to detect abnormalities associated with OB defects of a polypeptide that lead to phenotypic obesity. For example, nucleic acid-based samples (say, in Northern blotting or RT-PCR analysis) can be used to detect whether the obesity phenotype is associated with loss of expression of OB mRNA, or expression of non-functional OB mRNA, for example, as in db / db mice (when deficiency results from loss of the OB receptor) or when mutations result in nontranscribed mRNA. Moreover, the diagnostic methods claimed according to the present invention and based on the use of nucleic acids can be used in conjunction with methods based on the use of antibodies to better understand the molecular mechanisms of the development of phenotypes of obesity and anorexia.
Как описано здесь, кДНК-клоны, которые выделены недавно, секвенированы. Это позволяет определить полную последовательность гена человека (см. Фиг.20А-С; SEQ ID NO:22). Получены ДНК-последовательности интронов гена ОВ человека (Фиг.20), и они использовались для получения PCR-праймеров с целью амплификации кодирующей последовательности OS-гена, из геномной ДНК человека, так чтобы идентифицировать мутации или аллельные варианты гена ОВ. Все процедуры осуществлялись в соответствии с методиками, подробно описанными выше. Специфические PCR-праймеры для амплификации геномной ДНК ОВ человека описаны в соответствующем примере ниже.As described here, cDNA clones that have recently been isolated are sequenced. This allows you to determine the complete sequence of the human gene (see Figa-C; SEQ ID NO: 22). The DNA sequences of the introns of the human OB gene were obtained (Fig. 20), and they were used to obtain PCR primers to amplify the coding sequence of the OS gene from human genomic DNA so as to identify mutations or allelic variants of the OB gene. All procedures were carried out in accordance with the methods described in detail above. Specific PCR primers for amplification of human OB genomic DNA are described in the corresponding example below.
Современная гипотеза заключается в том, что гетерозиготные мутации в гене ob могут быть ассоциированы со слабой/средней степенью ожирения, в то время как гомозиготные мутации могут быть ассоциированы с различными диагностическими тестами на ожирение, основанными на ДНК-последовательностях. Если это так, то можно будет выявлять людей с риском развития ожирения и применять лекарственные препараты и/или изменять образ жизни таких людей до того, как вес тела существенно увеличится.The current hypothesis is that heterozygous mutations in the ob gene can be associated with mild / moderate obesity, while homozygous mutations can be associated with various diagnostic tests for obesity based on DNA sequences. If this is the case, then it will be possible to identify people at risk of developing obesity and to use drugs and / or change the lifestyle of such people before the body weight increases significantly.
Альтернативно, наличие микросателлитов, которые сегрегируют с мутантными формами гена OB человека, может быть полезным для постановки диагноза. Различные PCR-праймеры, включая и те, которые основаны на нуклеотидной последовательности, приведенной на Фиг.20А-С, могут быть также использованы в указанных целях.Alternatively, the presence of microsatellites that segregate with mutant forms of the human OB gene may be useful for diagnosis. Various PCR primers, including those based on the nucleotide sequence shown in FIGS. 20A-C, can also be used for these purposes.
Ген OB может быть также использован для определения кодируемой им РНК и белка при нарушениях питания. Очень важно знать при выявлении определенного случая таких нарушений, являются ли РНК OB и/или кодируемый ею белок нерегулируемыми или подвергнутыми нисходящими регуляции. Таким образом, если у человека с ожирением выявляются повышенные уровни OB, скорее всего, проблема заключается в снижающей регуляции OB. Когда же OB редуцируется, скорее всего неадекватно низкие уровни OB могут привести к ожирению (независимо от того, имеется ли дефект в OB гене). В противоположность указанному, если больной раком или СПИДом, потерявший вес, имеет повышенные уровни OB, можно заключить, что неадекватно высокая экспрессия OB ответственна за потерю веса.The OB gene can also be used to determine the RNA and protein it encodes for malnutrition. When identifying a specific case of such violations, it is very important to know whether the OB RNA and / or the protein encoded by it is unregulated or subjected to downward regulation. Thus, if a person with obesity has elevated levels of OB, the problem is most likely a down regulation of OB. When the OB is reduced, it is likely that inadequately low OB levels can lead to obesity (regardless of whether there is a defect in the OB gene). In contrast, if a cancer or AIDS patient who has lost weight has elevated OB levels, it can be concluded that an inadequately high expression of OB is responsible for weight loss.
Клонированная кДНК человека может использоваться для определения уровней РНК OB человека. Кроме того, рекомбинантный белок человека может быть получен и использован для иммунологического анализа с целью определения содержания жира и, возможно, уровней ОВ белка в плазме крови.Cloned human cDNA can be used to determine human OB RNA levels. In addition, a recombinant human protein can be obtained and used for immunological analysis to determine the fat content and, possibly, the levels of OB protein in blood plasma.
Терапевтическое применениеTherapeutic application
Полученные согласно изобретению полипептиды, нуклеиновые кислоты и антитела имеют значительный терапевтический потенциал. Предпочтительно, терапевтически эффективное количество такого агента применяется совместно с фармацевтически приемлемым носителем, разбавителем или наполнителем.The polypeptides, nucleic acids and antibodies obtained according to the invention have significant therapeutic potential. Preferably, a therapeutically effective amount of such an agent is used in conjunction with a pharmaceutically acceptable carrier, diluent or excipient.
Понятие «фармацевтически приемлемый» относится к соединениям и композициям, которые физиологически инертны и обычно не вызывают аллергических и сходных с ними нежелательных реакций, например нарушений деятельности желудка, головокружений и т.д. при введении человеку. Предпочтительно, используемое здесь понятие «фармацевтически приемлемый» соответствует тому, которое утверждено официальным агентством федерального правительства или правительства штата или приведено в Фармакопее США или другой официально зарегистрированной Фармакопее, с целью использования применительно к животным и, более предпочтительно, к человеку. Понятие «носитель» относится к разбавителю, адъюванту, наполнителю или «переносчику», совместно с которым применяется нужное соединение. Такие фармацевтические носители могут представлять собой стерильные жидкости, такие как вода и масло, в том числе нефтяного, животного, растительного или синтетического происхождения, например соевое масло, минеральное масло, сезамовое масло, арахисовое масло и т.д. Вода или растворители солевых растворов, водная декстроза и растворы глицерина предпочтительно используются как носители, в частности для инъецируемых растворов. Подходящие фармацевтические носители описаны Martin, Remington's Pharmaceutical Science, 18th Ed., Mack Publishing Co., Easton, PA, (1990).The term "pharmaceutically acceptable" refers to compounds and compositions that are physiologically inert and usually do not cause allergic and similar adverse reactions, for example, disorders of the stomach, dizziness, etc. when administered to humans. Preferably, the term “pharmaceutically acceptable”, as used herein, is that which is approved by an official agency of the federal or state government or listed on the United States Pharmacopeia or other officially registered Pharmacopoeia for use in animals and, more preferably, in humans. The term “carrier” refers to a diluent, adjuvant, excipient, or “carrier,” with which the desired compound is used. Such pharmaceutical carriers can be sterile liquids, such as water and oil, including petroleum, animal, vegetable or synthetic origin, for example soybean oil, mineral oil, sesame oil, peanut oil, etc. Water or saline solvents, aqueous dextrose and glycerol solutions are preferably used as carriers, in particular for injectable solutions. Suitable pharmaceutical carriers are described by Martin, Remington's Pharmaceutical Science, 18 th Ed., Mack Publishing Co., Easton, PA, (1990).
Понятие «терапевтически эффективное количество», используемое здесь, означает количество, достаточное для снижения по крайней мере около 15%, предпочтительно по крайней мере 50%, более предпочтительно по крайней мере 90% и наиболее предпочтительно для предотвращения клинически значимого дефицита активности, функционирования и ответа в организме-хозяине. Альтернативно, терапевтически эффективное количество достаточно для улучшения клинически значимого состояния. Введение рекомбинантного ОВ полипептида приводит к потере веса, в частности, уменьшению жировой ткани. ОВ полипептид может быть получен с помощью стандартных бактериальных векторов экспрессии и/или векторов экспрессии в клетках млекопитающих, синтетическим путем или очищен из плазмы или сыворотки, как описано ниже. Альтернативно, увеличенная экспрессия нативного ОВ полипептида может быть индуцирована путем гомологичной рекомбинации, как описано выше.The term “therapeutically effective amount” as used herein means an amount sufficient to reduce at least about 15%, preferably at least 50%, more preferably at least 90%, and most preferably to prevent a clinically significant deficiency of activity, functioning and response in the host body. Alternatively, a therapeutically effective amount is sufficient to improve a clinically significant condition. The introduction of recombinant OM polypeptide leads to weight loss, in particular, reduction of adipose tissue. OB polypeptide can be obtained using standard bacterial expression vectors and / or expression vectors in mammalian cells, synthetically or purified from plasma or serum, as described below. Alternatively, increased expression of the native OB polypeptide can be induced by homologous recombination, as described above.
Снижение активности ОВ полипептида (при использовании антагонистов, ингибиторов, нейтрализующих антител или антисмысловых молекул) должно приводить к увеличению веса, что может быть желательно для коррекции потери веса, ассоциированной с раком, СПИДом или нервозной анорексией. Модуляция ОВ активности может оказаться полезной для снижения веса тела (путем увеличения активности ОВ) или увеличения веса тела (путем уменьшения активности ОВ).A decrease in the activity of the OB polypeptide (when using antagonists, inhibitors, neutralizing antibodies, or antisense molecules) should lead to weight gain, which may be desirable to correct the weight loss associated with cancer, AIDS, or anorexia nervosa. Modulation of OM activity may be useful for reducing body weight (by increasing OM activity) or increasing body weight (by decreasing OM activity).
Терапевтическое применение, основанное на полипептидахPolypeptide Based Therapeutic Use
В простейшем случае ген ОВ определяет вес тела млекопитающих, в частности, человека и мыши. Продукт гена ОВ и соответственно родственные молекулы, по видимому, являются частью сигнального пути, посредством которого жировая ткань взаимодействует с мозгом и другими органами. Полагают, что полипептид ОВ представляет собой сигнальную молекулу, т.е. гормон.In the simplest case, the OB gene determines the body weight of mammals, in particular, humans and mice. The OB gene product and correspondingly related molecules appear to be part of the signaling pathway through which adipose tissue interacts with the brain and other organs. It is believed that the OB polypeptide is a signal molecule, i.e. hormone.
Полипептид ОВ ген его функционально активный фрагмент или антагонист могут быть применены орально или парентерально, предпочтительно парентерально. Поскольку метаболический гомеостаз - это постоянный процесс, предпочтительно, чтобы контролировалось высвобождение соответствующего модулятора. Например, полипептид может быть применен путем внутривенной инфузии, имплантируемого осмотического насоса, с помощью липосом, трансдермальным путем или другим способом. В одном случае может быть использован насос (Longer et al., eds., Medical Application of Controlled Release, CRC Pres., Boca Raton, Florida (1974); Sefton, CRC Crit. Ref. Biomed. Eng., 14: 201 (1987); Buchwald et al., Surgery, 88: 507 (1980); Saudek et al., N. Engl. J. Med., 321: 575 (1989)). В другом случае могут быть использованы полимерные материалы (Langer, 1974, см. выше; Sefton, 1987, см. выше; Smolen et al., eds., Controlled Drug Bioavailability, Drug Product Design and Performance, Wiley, New York (1984); Ranger et al., Macromol. Sci Rev. Macromol. Chem., 23: 61 (1983); см. также Levy et al., Science, 228: 190 (1985); During et al., Ann Neurol., 25: 351 (1989); Howard et al., J. Neurosurg, 71: 105 (1989)). Кроме того, контролирующая высвобождение препарата система может быть помещена в непосредственной близости от терапевтической мишени, т.е. мозга, так, чтобы регулировать только системную дозу (см., например, Goodson, in Medical Applications of Controlled Release, vol. 2 pp. 115-138 (1984)). Другие контролирующие высвобождение системы обсуждаются в обзоре Langer, Science, 249: 1527-1533 (1990). В другом случае терапевтическое соединение может применяться в капсуле (везикуле), в частности, липосоме (см. Langer, 1990, выше; Treat et al., in Liposomes in the Therapy of Infectious Disease and Cancer, Lopes-Berestein and Fidler (eds.), Liss, New York, pp. 353-365 (1989); Lopez-Berestein, там же, pp. 317-327; см. там же). В еще одном варианте осуществления изобретения рекомбинантные клетки, которые трансформированы геном ОВ и экспрессируют высокие уровни полипептида, могут быть трансплантированы субъекту, который нуждается в ob полипептиде. Предпочтительно, трансплантируют аутологические клетки, которые трансформированы OB, для того чтобы избежать отторжения; альтернативно, методика может быть использована для экранирования неаутологических клеток, которые продуцируют растворимые факторы, с помощью полимерного матрикса, который предотвращает иммунное распознавание и отторжение.The polypeptide OB gene, its functionally active fragment or antagonist, can be administered orally or parenterally, preferably parenterally. Since metabolic homeostasis is an ongoing process, it is preferred that the release of the appropriate modulator is controlled. For example, a polypeptide can be administered by intravenous infusion, an implantable osmotic pump, liposomes, a transdermal route, or other method. In one case, a pump can be used (Longer et al., Eds., Medical Application of Controlled Release, CRC Pres., Boca Raton, Florida (1974); Sefton, CRC Crit. Ref. Biomed. Eng., 14: 201 ( 1987); Buchwald et al., Surgery 88: 507 (1980); Saudek et al., N. Engl. J. Med. 321: 575 (1989)). Alternatively, polymeric materials may be used (Langer, 1974, see above; Sefton, 1987, see above; Smolen et al., Eds., Controlled Drug Bioavailability, Drug Product Design and Performance, Wiley, New York (1984) ; Ranger et al., Macromol. Sci Rev. Macromol. Chem., 23: 61 (1983); see also Levy et al., Science, 228: 190 (1985); During et al., Ann Neurol., 25 : 351 (1989); Howard et al., J. Neurosurg, 71: 105 (1989)). In addition, a drug-controlling system can be placed in close proximity to a therapeutic target, i.e. brain, so as to regulate only the systemic dose (see, for example, Goodson, in Medical Applications of Controlled Release, vol. 2 pp. 115-138 (1984)). Other release control systems are discussed in review by Langer, Science, 249: 1527-1533 (1990). Alternatively, the therapeutic compound may be used in a capsule (vesicle), in particular a liposome (see Langer, 1990, supra; Treat et al., In Liposomes in the Therapy of Infectious Disease and Cancer, Lopes-Berestein and Fidler (eds. ), Liss, New York, pp. 353-365 (1989); Lopez-Berestein, ibid., Pp. 317-327; see ibid.). In yet another embodiment, recombinant cells that are transformed with the OB gene and express high levels of the polypeptide can be transplanted into a subject that needs an ob polypeptide. Preferably, autologous cells that are transformed with OB are transplanted in order to avoid rejection; alternatively, the technique can be used to screen non-autologous cells that produce soluble factors using a polymer matrix that prevents immune recognition and rejection.
Полипептид ОВ может быть применен внутривенным, внутриартериальным, интраперитонеальным, внутримышечным или подкожным путем. Альтернативно, OB полипептид, должным образом дозированный, может быть введен назальным или оральным путем. Постоянное поддержание ОВ может обеспечиваться за счет введения терапевтически эффективной дозы (т.е. дозы, эффективной для индуцирования у субъекта метаболических изменений) в необходимые интервалы времени, например ежедневно, каждые 12 ч и т.д. Эти параметры зависят от тяжести заболевания, которое подлежит лечению, других факторов, например модификаций применяемой диеты, веса больного, возраста, пола и т.д., что определяется в соответствии с обычной медицинской практикой специалистом в данной области.The polypeptide OB can be used intravenously, intraarterially, intraperitoneally, intramuscularly or subcutaneously. Alternatively, an properly-dosed OB polypeptide may be administered by nasal or oral route. Constant maintenance of OM can be achieved by administering a therapeutically effective dose (i.e., a dose effective to induce metabolic changes in a subject) at appropriate time intervals, for example, daily, every 12 hours, etc. These parameters depend on the severity of the disease to be treated, other factors, for example, modifications to the diet used, patient weight, age, gender, etc., which is determined in accordance with normal medical practice by a specialist in this field.
Фармацевтические композицииPharmaceutical Compositions
Еще один аспект изобретения относится к фармацевтическим композициям. Такие фармацевтические композиции могут быть введены путем инъекции, оральным путем, пульмонарным, назальным или каким-либо другим. В целом, обеспечиваемые изобретением фармацевтические композиции содержат эффективные количества белка или его производных, полученных согласно изобретению, в комплексе с фармацевтически приемлемыми разбавителями, консервантами, солюбилизаторами, эмульгаторами, адъювантами и/или носителями. Такие композиции включают разбавители на основе различных буферов (например, Трис-HCl, ацетатного, фосфатного), рН и ионной силы, добавки, такие как детергенты и солюбилизируюшие агенты (например, Твин 80, Полисорбат 80), антиоксиданты (например, аскорбиновая кислота, метабисульфат натрия), консерванты (например, Тимерсол, бензольный спирт) и наполнители (например, лактоза, маннитол). В отдельных случаях фармацевтические композиции включают в полимерные материалы, такие как полимолочная кислота, полигликолевая кислота и т.д., или в липосомы. Может быть использована гиалуроновая кислота. Такие композиции могут влиять на физическое состояние, стабильность, скорость высвобождения in vivo и скорость клиренса in vivo заявленных белков и их производных. См., например, Martin, Remington's Pharmaceutical Sciences, 18th Ed. (1990, Mack Publishing Co., Easton, PA 18042), стр. 1435-1712. Работа приведена здесь в качестве ссылки. Композиции могут быть приготовлены в жидкой форме, в виде сухого порошка, например, в лиофилизированной форме.Another aspect of the invention relates to pharmaceutical compositions. Such pharmaceutical compositions may be administered by injection, by oral route, pulmonary, nasal, or some other. In general, the pharmaceutical compositions provided by the invention comprise effective amounts of the protein or its derivatives obtained according to the invention in combination with pharmaceutically acceptable diluents, preservatives, solubilizers, emulsifiers, adjuvants and / or carriers. Such compositions include diluents based on various buffers (e.g. Tris-HCl, acetate, phosphate), pH and ionic strength, additives such as detergents and solubilizing agents (e.g.
Оральное применениеOral administration
Настоящее изобретение обеспечивает применение композиций, приготовленных в дозированной и расфасованной форме, оральным путем, который в целом описан в кн. Martin, Remington's Pharmaceutical Sciences, 18th Ed. (1990, Mack Publishing Co., Easton, PA 18042), глава 89, которая приведена здесь в качестве ссылки. Дозированные твердые формы включают таблетки, капсулы, пилюли, леденцы, гранулы, шарики и т.д. Кроме того, для расфасовки и дозировки композиции может быть применено протеиноидное или липосомальное инкапсулирование (например, в Патенте США №4925673 описаны протеиноидные микросферы). Может быть использовано липосомальное инкапсулирование, и липосомы конструируют с помощью различных полимеров(см., например, Патент США №5013556). Описание возможных твердых дозированных форм для терапевтического использования дано Marshall в кн. Modem Pharmaceutics, Chapter 10, Banker and Phodes ed., (1979); указанная книга приведена здесь в качестве ссылки. В целом, рецептура препарата может включать белок (или химически модифицированный белок) и инертные ингредиенты, которые защищают действующее начало препарата от воздействия микросреды желудка и обеспечивают высвобождение биологически активного материала тонком кишечнике.The present invention provides the use of compositions prepared in dosage and packaged form, by oral route, which is generally described in the book. Martin, Remington's Pharmaceutical Sciences, 18 th Ed. (1990, Mack Publishing Co., Easton, PA 18042),
При особом варианте осуществления изобретения получают дозированные формы описанных выше белковых производных для орального применения. Белок может быть химически модифицирован, так что оральное применение производного было эффективно. В целом, химическое модифицирование включает прикрепление по крайней мере одной группы к белковой или пептидной молекуле, когда указанная группа обеспечивает ингибирование протеолиза и поступление препарата в кровяное русло из желудка или кишечника. Кроме того, желательно, чтобы имели место повышенная стабильность белка и увеличенное время циркуляции в организме. Примеры таких групп включают полиэтиленгликоль, сополимеры этиленгликоля и пропиленгликоля, карбоксиметилцеллюлозу, декстран, поливиниловый спирт, поливинилпирролидон и полипролин. Abuchowski et ai, 1981, см. выше; Newmark et al., J. Appl. Biochem., 4: 185-189 (1982). К другим полимерам, которые могут быть использованы, относятся поли-1,3-диоксолан и поли-1, 3, 6-тиоксокан. Как отмечалось выше, для терапевтического применения предпочтительно использование полиэтиленгликоля. Для белка (или его производного) областью высвобождения может быть желудок, тонкий кишечник (двенадцатиперстная кишка, тощая кишка, подвздошная кишка) или толстый кишечник. Специалист в данной области знаний может подобрать форму препарата, которая не будет растворяться в желудке, а препарат будет высвобождаться в двенадцатиперстной кишке или в другом отделе кишечника. Предпочтительно, чтобы высвобождение не сопровождалось нежелательными воздействиями микросреды желудка, что достигается защитой белка (или его производного) или обеспечением высвобождения биологически активного материала «за пределами» желудка, скажем, в тонком кишечнике.In a particular embodiment of the invention, dosage forms of the above-described protein derivatives for oral administration are prepared. The protein can be chemically modified so that the oral administration of the derivative is effective. In general, chemical modification involves the attachment of at least one group to a protein or peptide molecule, when this group provides inhibition of proteolysis and the entry of the drug into the bloodstream from the stomach or intestines. In addition, it is desirable that there is increased protein stability and increased circulation time in the body. Examples of such groups include polyethylene glycol, ethylene glycol and propylene glycol copolymers, carboxymethyl cellulose, dextran, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone and polyproline. Abuchowski et ai, 1981, see above; Newmark et al., J. Appl. Biochem., 4: 185-189 (1982). Other polymers that can be used include poly-1,3-dioxolane and poly-1, 3, 6-thioxoxane. As noted above, the use of polyethylene glycol is preferred for therapeutic use. For a protein (or derivative thereof), the release region may be the stomach, small intestine (duodenum, jejunum, ileum) or large intestine. One of skill in the art can select a form of the drug that will not dissolve in the stomach, and the drug will be released in the duodenum or in another part of the intestine. Preferably, the release is not accompanied by undesirable effects of the microenvironment of the stomach, which is achieved by protecting the protein (or its derivative) or by providing the release of biologically active material “outside” the stomach, say, in the small intestine.
Для обеспечения полной устойчивости к микросреде желудка необходимо наличие нерастворимого, по крайней мере при рН 5.0, покрытия. Примерами наиболее распространенных инертных ингредиентов, которые используются для энтерического покрытия, могут служить тримеллитат ацетата целлюлозы (CAT), фталат гидроксипропилметилцеллюлозы (НРМСР), НРМСР 50, НРМСР 55, фталат поливинилацетата (PVAP), Eudragit L30D, Aquateric, фталат ацетатделлюлозы (CAP), Eudragit S и Shellac. Указанные покрытия могут быть использованы как смешанные пленки.To ensure complete resistance to the gastric microenvironment, it is necessary to have an insoluble coating, at least at pH 5.0. Examples of the most common inert ingredients that are used for enteric coating are cellulose acetate trimellitate (CAT), hydroxypropyl methylcellulose phthalate (HPMC),
Покрытие или смесь покрытий могут быть использованы при изготовлении таблеток, которые не предназначены быть защищенными от воздействий среды желудка. Это могут быть сахарные покрытия или покрытия, обеспечивающие более легкое проглатывание. Капсулы могут иметь твердую оболочку (например, желатиновую) для доставки сухой формы препарата, т.е. порошка; в случае жидкой формы может быть использована мягкая желатиновая оболочка. Оболочка таблеток может состоять из густого крахмала или других «пищевых» материалов. Для пилюлей, леденцов, формованных таблеток или порошков могут быть применены «увлажняющие» технологии.The coating or mixture of coatings can be used in the manufacture of tablets that are not intended to be protected from the effects of the stomach environment. It can be sugar coatings or coatings that provide easier swallowing. Capsules may have a hard shell (e.g., gelatin) to deliver a dry form of the drug, i.e. powder; in the case of a liquid form, a soft gelatin shell may be used. The shell of the tablets may consist of thick starch or other “food” materials. For pills, lozenges, molded tablets or powders, “moisturizing” technologies can be applied.
Терапевтические препараты могут быть включены в расфасовку в форме гранул или пилюлей с размером частицы около 1 мм. Препарат для введения с помощью капсул может быть использован в виде порошка, слабо спрессованных тампонов. Лекарство может быть получено прессованием. В состав лекарственных форм могут быть включены цветовые, вкусовые и обеспечивающие различный запах добавки. Например, белок (или его производное) может быть расфасован (например, в составе липосом или путем включения в микросферы) и затем введен в состав пищевого продукта, скажем, охлаждающего напитка, содержащего носители цвета, запаха и вкуса. Можно увеличить или уменьшить объем вводимого препарата с помощью инертного материала. Такие разбавители могут содержать углеводы, особенно маннитол, α-лактозу, безводную лактозу, сахарозу, модифицированные декстраны и крахмал. В качестве наполнителей могут быть включены некоторые неорганические соли, включая трифосфат кальция, карбонат магния и хлорид натрия. Известны коммерческие растворители, такие как Fast-Flo, Emdex, STA-Rx 1500, Emcompress и Avicell.Therapeutic preparations can be included in the packaging in the form of granules or pills with a particle size of about 1 mm. The drug for administration with capsules can be used in the form of a powder, weakly compressed tampons. The medicine can be obtained by compression. The composition of dosage forms may include color, flavoring and providing a different smell of additives. For example, a protein (or its derivative) can be packaged (for example, as a part of liposomes or by inclusion in microspheres) and then introduced into the composition of a food product, say, a cooling drink containing carriers of color, smell and taste. You can increase or decrease the amount of the drug administered with an inert material. Such diluents may contain carbohydrates, especially mannitol, α-lactose, anhydrous lactose, sucrose, modified dextrans and starch. Certain inorganic salts may be included as fillers, including calcium triphosphate, magnesium carbonate and sodium chloride. Commercial solvents are known such as Fast-Flo, Emdex, STA-
В препараты, дозированные в твердой форме, могут быть включены дезинтеграторы. В качестве дезинтеграторов могут быть использованы (без ограничений указанными) крахмал, в том числе коммерческий дезинтегратор на основе крахмала, Explotab, а также натриевый гликолат крахмала, Амберлит, натриевая карбоксиметилцеллюлоза, ультрамилопектин, натриевый альгинат, желатин, апельсиновая кожура, кислая карбоксилметилцеллюлоза, природная губка и бентонит. К дезинтеграторам также относятся нерастворимые катионообменные смолы. Порошкообразные клейкие вещества могут применяться в качестве дезинтеграторов и связующих соединений, к которым относятся агар, карайя и трагакан. Альгининовая кислота и ее соль также могут быть использованы как дезинтеграторы. Связывающие соединения могут быть использованы для комплектования терапевтического агента в форме твердой таблетки и включают в себя материалы, полученные из природных продуктов, таких как трагакан, крахмал и желатин. К другим связывающим компонентам относятся метилцеллюлоза (МС), этилцеллюлоза (ЭС) и карбоксиметилцеллюлоза (CMC). Для гранулирования терапевтических препаратов могут использоваться спиртовые растворы поливинилпирролидона (PVP) и гидроксипропилметилцеллюлозы (НРМС).Solid dosage forms may include disintegrants. As disintegrants, starch can be used (without limitation), including commercial starch-based disintegrator, Explotab, as well as sodium starch glycolate, Amberlite, sodium carboxymethyl cellulose, ultramilopectin, sodium alginate, gelatin, orange peel, carboxylic acid and bentonite. Disintegrants also include insoluble cation exchange resins. Powdered sticky substances can be used as disintegrants and binders, which include agar, karaya and tragacan. Alginic acid and its salt can also be used as disintegrants. Binding compounds can be used to formulate a therapeutic agent in the form of a solid tablet and include materials derived from natural products such as tragacan, starch and gelatin. Other binding components include methyl cellulose (MS), ethyl cellulose (ES) and carboxymethyl cellulose (CMC). For the granulation of therapeutic drugs, alcohol solutions of polyvinylpyrrolidone (PVP) and hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) can be used.
Для предотвращения разрушения терапевтического препарата в процессе формовки в его состав могут быть включены соединения, препятствующие трению. В составе слоя между терапевтическим началом и инертной оболочкой могут быть использованы любриканты, которые включают (без ограничений указанными) стеариновую кислоту, в том числе ее кальциевую и магниевую соль, политетрафторэтилен (PTFE), жидкий парафин, растительные масла и воска. Могут использоваться и растворимые любриканты, такие как лаурилсульфат натрия, лаурилсульфат магния, полиэтиленгликоль различной мол. массы и Carbowax 4000 и 6000.To prevent the destruction of the therapeutic drug during molding, compounds that prevent friction can be included in its composition. Lubricants can be used in the composition of the layer between the therapeutic start and the inert shell, which include (without limitation) stearic acid, including its calcium and magnesium salt, polytetrafluoroethylene (PTFE), liquid paraffin, vegetable oils and waxes. Soluble lubricants, such as sodium lauryl sulfate, magnesium lauryl sulfate, polyethylene glycol of various mol. masses and Carbowax 4000 and 6000.
Для улучшения текучести лекарственного препарата в процессе фасовки и с целью облегчения компрессии используются специальные соединения. К ним относятся крахмал, тальк, пирогенный кремнезем и гидратиторованный силикоалюминат.Special compounds are used to improve the fluidity of the drug during the packaging process and to facilitate compression. These include starch, talc, pyrogenic silica and hydrated silicoaluminate.
Для обеспечения растворимости терапевтического препарата в водной среде в качестве «увлажняющего» агента могут быть использованы сурфактанты. К сурфактантам относятся анионные детергенты, такие как лаурисульфат натрия, диоктилсульфосукцинат натрия и диоктил сульфонат натрия, и катионные детергенты, такие, как хлорид бензалкония или хлорид бензетолия. Перечень возможных неионных детергентов, которые могут входить в состав терапевтического препарата в качестве сурфактантов, включает лауромакрогол 400, стеарат полиоксила 40, гидрогенированное полиоксиэтиленовое касторовое масло 10, 50 и 60, глилерол моностеарат, полисорбат 40, 60, 65 и 80, эфир жирной кислоты сахарозы, метилцедлюлозу и карбоксиметилцеллюлозу. Указанные сурфактанты могут быть включены в состав препарата на основе белка или его производного как по отдельности, так и в смеси в различных соотношениях.Surfactants can be used as a “moisturizing” agent to ensure the solubility of the therapeutic agent in the aquatic environment. Surfactants include anionic detergents such as sodium laurisulfate, sodium dioctyl sulfosuccinate and sodium dioctyl sulfonate, and cationic detergents such as benzalkonium chloride or benzetholium chloride. The list of possible non-ionic detergents that may be part of the therapeutic drug as surfactants includes
Для облегчения захвата белка (или его производного) могут быть использованы добавки, например жирные кислоты, в частности, олеиновая, линолиновая.To facilitate the capture of the protein (or its derivative), additives, for example fatty acids, in particular oleic, linolinic, can be used.
Желательно контролировать высвобождение препарата. Лекарственный препарат может быть включен в инертный матрикс, который обеспечивает высвобождение за счет механизмов диффузии и выщелачивания, т.е. смолу. В препарат могут быть включены медленно распадающиеся матрицы. Другая форма контролируемого высвобождения терапевтического средства основана на терапевтической системе Oros (Alza Corp.)., т.е. лекарство заключают в полупроницаемую мембрану, которая позволяет воде поступать внутрь и «выдавливать» лекарство через определенное небольшое отверстие, образовавшееся за счет осмотических эффектов. Некоторые энтерические покрытия также обеспечивают эффект высвобождения. В процессе получения готовой формы препарата могут быть использованы и другие покрытия. К ним относятся различные сахара, которые могут быть приготовлены в специальной форме. Терапевтическое лекарство можно применять в виде покрытой пленкой таблетки; материалы, используемые в этом случае, подразделяются на две группы. К первой относятся неэнергетические материалы, которые включают метилцеллюлозу, этилцеллюлозу, гидроксиэтилцеллюлозу, метилгидроксиэтилцеллюлозу, гидроксипропилцеллюлозу, гидроксипропилметилцеллюлозу, натриевую карбоксиметилцеллюлозу, провиден и полиэтиленгликоли. Вторая группа включает энтерические материалы, к которым относятся широко известные эфиры фталевой кислоты.It is advisable to control the release of the drug. The drug can be included in an inert matrix, which provides release due to diffusion and leaching mechanisms, i.e. the resin. Slowly disintegrating matrices may be included in the preparation. Another form of controlled release of a therapeutic agent is based on the Oros therapeutic system (Alza Corp.)., I.e. the medicine is enclosed in a semipermeable membrane, which allows water to enter and “squeeze” the medicine through a specific small hole formed due to osmotic effects. Some enteric coatings also provide a release effect. In the process of obtaining the finished form of the drug, other coatings can be used. These include various sugars that can be prepared in a special form. The therapeutic drug can be used as a film-coated tablet; The materials used in this case are divided into two groups. The first includes non-energy materials, which include methyl cellulose, ethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, methyl hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, sodium carboxymethyl cellulose, Providen and polyethylene glycols. The second group includes enteric materials, which include the well-known phthalic acid esters.
Для обеспечения оптимальной покрывающей пленки может быть использована смесь материалов. Такая пленка может быть получена с помощью специальной формы, в виде сжатой или жидкостной оболочки.A mixture of materials may be used to provide an optimal coating film. Such a film can be obtained using a special form, in the form of a compressed or liquid shell.
Легочное применениеPulmonary use
Изобретение обеспечивает легочное применение заявленного белка (или его производных). Белок (или его производное) проникает в легкие млекопитающих при вдыхании и прохождении легочного эпителия, выстилающего кровоток. Этой проблеме посвящены многие работы. Например, Adjei et al.. Pharmaceutical Research, 7(6): 565-569 (1990); Adjei et al., International Journal of Pharmaceutics, 63: 135-144 (1990) (ацетат леупролида); Braquet et al., Journal of Cardiovascular Pharmacology, 13 (suppl. 5): 143-146 (1989) (эндотелин-1); Hubbard et al.. Annals of Internal Medicine, 3(3): 206-212 (1989) (αl-антитрипсин); Smith et al., J. Clin. Invest., 84: 1145-1146 (1989) (αl-протеиназа); Oswem et al., «Аэрозолирование белков». Достижение второго симпозиума по применению лекарств через легкие. Keystone, Colorado, (March 1990) (рекомбинантный гормон роста человека); Debs et al., J. Immunol., 140: 3482-3488 (1988) and Platz et al., Патент США №5284656 (гранулоцитатный колониестимулирующий фактор). В объем настоящего изобретения включены различные механические устройства для легочного применения терапевтических продуктов, включая распылители, приборы со счетчиками вдыхаемых доз, приборы для вдыхания порошкообразных препаратов, которые сходны с известными из уровня техники. Некоторые коммерчески доступные приборы, подходящие для практического осуществления изобретения, включают распылитель Ultravent, произведенный Mallinckrodt, Inc., St. Louis, Missouri; распылитель Acorn II произведенный Marquest Medical Product, Englewood, Colorado; прибор со счетчиком вдыхаемых доз, произведенный Glaxo Inc., Research Triangle Park, North Colorado и прибор для вдыхания порошкообразных препаратов, произведенный Fisons Corp., Bedford, Massachusetts.The invention provides pulmonary use of the claimed protein (or its derivatives). A protein (or its derivative) penetrates the lungs of mammals when inhaled and passes through the pulmonary epithelium lining the bloodstream. Many works are devoted to this problem. For example, Adjei et al .. Pharmaceutical Research, 7 (6): 565-569 (1990); Adjei et al., International Journal of Pharmaceutics, 63: 135-144 (1990) (leuprolide acetate); Braquet et al., Journal of Cardiovascular Pharmacology, 13 (suppl. 5): 143-146 (1989) (endothelin-1); Hubbard et al. Annals of Internal Medicine, 3 (3): 206-212 (1989) (αl-antitrypsin); Smith et al., J. Clin. Invest., 84: 1145-1146 (1989) (αl proteinase); Oswem et al., “Aerosolization of Proteins”. Achievement of the second symposium on the use of drugs through the lungs. Keystone, Colorado, (March 1990) (recombinant human growth hormone); Debs et al., J. Immunol., 140: 3482-3488 (1988) and Platz et al., U.S. Patent No. 5,284,656 (granulocyte colony stimulating factor). Various mechanical devices for the pulmonary use of therapeutic products are included within the scope of the present invention, including nebulizers, devices with respirable dose counters, devices for inhaling powdered preparations that are similar to those known in the art. Some commercially available devices suitable for practicing the invention include an Ultravent atomizer manufactured by Mallinckrodt, Inc., St. Louis, Missouri; Acorn II nebulizer manufactured by Marquest Medical Product, Englewood, Colorado; a respiratory dose meter manufactured by Glaxo Inc., Research Triangle Park, North Colorado; and a powder inhalation apparatus manufactured by Fisons Corp., Bedford, Massachusetts.
Все подобные устройства требуют использования определенных типов препаратов, подходящих для введения белка (или его производного). Обычно каждый тип препарата соответствует используемому устройству и может включать подходящий «выталкивающий» материал в дополнение к обычным разбавителям, алъювантам и/или носителям, применяемым в терапии. Кроме того, возможно использование липосом, микрокапсул или микросфер, комплексов включения или других типов носителей. В зависимости от способа химической модификации или вида устройства химически модифицированный белок может быть приготовлен в различной фармакологической форме.All such devices require the use of certain types of drugs suitable for the administration of a protein (or its derivative). Typically, each type of preparation corresponds to the device used and may include a suitable “push” material in addition to the usual diluents, adjuvants and / or carriers used in therapy. In addition, it is possible to use liposomes, microcapsules or microspheres, inclusion complexes or other types of carriers. Depending on the method of chemical modification or the type of device, a chemically modified protein can be prepared in various pharmacological forms.
Фармакологические формы для использования в распылителе, как струйном, так и ультразвуковом, обычно включают белок (или его производное), растворенный в воде в концентрации 0.1-25 мг биологически активного белка в 1 мл раствора. Фармакологическая форма может также включать буфер и простой сахар (например, для стабилизации белка и регуляции осмотического давления), а для использования в распылителе также сурфактант с целью уменьшения или предотвращения индуцированной поверхностной агрегации белка, вызываемой атомизацией раствора при образовании аэрозоли.Pharmacological forms for use in a nebulizer, both jet and ultrasound, typically include protein (or a derivative thereof) dissolved in water at a concentration of 0.1-25 mg of biologically active protein in 1 ml of solution. The pharmacological form may also include a buffer and simple sugar (for example, to stabilize protein and regulate osmotic pressure), and for use in a nebulizer, also a surfactant to reduce or prevent induced surface protein aggregation caused by solution atomization during aerosol formation.
Фармакологические формы для использования в приборах со счетчиком вдыхаемых доз в принципе содержат дозированный порошок, включающий белок (или его производное), суспендированный в «выталкивающем» материале с добавлением сурфактанта. «Выталкивающий» материал в принципе может быть любым подходящим для этой цели, таким как хлорфторуглерод, гидрохлорфторуглерод, гидрофторкарбон или гидроуглерод, в том числе трихлорфторметан, дихлордифторметан, дихлортетрафторэтанол и 1, 1, 1, 2-тетрафторэтан или их комбинации. К подходящим сурфактантам относятся сорбитан триолеат и соевый лецитин. Может быть использована в качестве сурфактанта и олеиновая кислота.Pharmacological forms for use in devices with a respirable dose counter basically contain a metered powder including protein (or its derivative) suspended in a “push” material with the addition of surfactant. The “repelling” material can in principle be any suitable for this purpose, such as chlorofluorocarbon, hydrochlorofluorocarbon, hydrofluorocarbon or hydrocarbon, including trichlorofluoromethane, dichlorodifluoromethane, dichlorotetrafluoroethanol and 1, 1, 1, 1, 2-tetrafluoroethane or combinations thereof. Suitable surfactants include sorbitan trioleate and soya lecithin. Can be used as a surfactant and oleic acid.
Фармакологические формы для распределения из устройства для вдыхания порошка содержат дозированный сухой порошок, включающий белок (или его производное), и могут содержать наполняющий агент, такой как лактоза, сорбитол, сахароза или маннитол в количествах, обеспечивающих выбрасывание порошка из устройства, например, 50-90% (по весу) от общего веса препарата. Наиболее предпочтительно, чтобы белок (или его производное) был приготовлен в форме частиц со средними размерами менее 10 мкм (микрон), наиболее предпочтительно, 0.5-5 мкм для наиболее эффективной «доставки» в дистальные отделы легких.Pharmacological forms for dispensing from a powder inhalation device contain a metered dry powder comprising protein (or a derivative thereof), and may contain a bulking agent such as lactose, sorbitol, sucrose or mannitol in amounts that allow the powder to be ejected from the device, for example, 50- 90% (by weight) of the total weight of the drug. Most preferably, the protein (or its derivative) is prepared in the form of particles with an average size of less than 10 microns (microns), most preferably 0.5-5 microns for the most effective "delivery" to the distal lungs.
Назальное применениеNasal application
Назальное применение белка (или его производного) также охватывается настоящим изобретением. Назальное применение обеспечивает проникновение белка в кровоток непосредственно после введения терапевтического продукта в нос без необходимости депонирования продукта в легких. Фармакологические формы для назальной доставки препарата включают такие, которые содержат декстран или циклодекстран.Nasal use of a protein (or derivative thereof) is also encompassed by the present invention. Nasal administration allows the protein to enter the bloodstream immediately after the administration of the therapeutic product into the nose without the need to deposit the product in the lungs. Pharmacological forms for nasal drug delivery include those that contain dextran or cyclodextran.
Способы лечения, способы получения медикаментаMethods of treatment, methods for producing medication
Еще один аспект изобретения относится к способам лечения и получению медикамента. Состояния, модулируемые или облегчаемые введением заявленных соединений, указаны выше.Another aspect of the invention relates to methods for treating and receiving a medicament. The conditions modulated or facilitated by the administration of the claimed compounds are indicated above.
ДозированиеDosage
Для всех указанных выше молекул приведенную информацию следует рассматривать с учетом соответствующих доз для лечения различных состояний у разного рода больных, и специалист в данной области знаний в зависимости от медицинских показаний, возраста и состояния здоровья больного способен подобрать нужную дозу. В целом для инъекции или инфузии доза составляет 0.01 мкг - 10 мг биологически активного белка по отношению к 1 кг веса тела (расчет производится на массу белка как такового без химической модификации). Доза может варьировать в зависимости от времени полужизни в циркулирующем кровотоке белка или его производного, вводится ли полипептид однократной дозой или постоянной инфузией, а также от фармакологической дозы.For all of the above molecules, the above information should be considered taking into account the appropriate doses for the treatment of various conditions in different types of patients, and a specialist in this field of knowledge, depending on the medical indications, age and health of the patient, can choose the right dose. In general, for injection or infusion, the dose is 0.01 μg - 10 mg of biologically active protein in relation to 1 kg of body weight (calculation is made on the mass of protein as such without chemical modification). The dose may vary depending on the half-life in the circulating blood stream of the protein or its derivative, whether the polypeptide is administered in a single dose or continuous infusion, as well as on the pharmacological dose.
Применение с другими соединениямиUse with other compounds
Для терапии ожирения заявленный белок (или его производное) может быть применен в комплексе с одной или более фармацевтическими препаратами, используемыми для лечения других клинических нарушений, сопровождающих ожирение, такими как применяемыми для лечения диабета (инсулин), высокого кровяного давления, повышенного уровня холестирина и других неблагоприятных состояний, связанных с ожирением. Кроме того, могут быть применены препараты, подавляющие аппетит, т.е. амфетамины. Применение может быть одновременным (например, введение смеси заявленного белка и инсулина) или может быть in seriatim.For the treatment of obesity, the claimed protein (or its derivative) can be used in combination with one or more pharmaceuticals used to treat other clinical disorders accompanying obesity, such as those used to treat diabetes (insulin), high blood pressure, high cholesterol and other adverse conditions associated with obesity. In addition, appetite suppressant drugs, i.e. amphetamines. The use may be simultaneous (for example, administration of a mixture of the claimed protein and insulin) or may be in seriatim.
Лечение, основанное на нуклеиновых кислотахNucleic Acid Treatment
Ген ОВ может быть введен в жировые клетки человека при генной терапии ожирения. Такая терапия, как ожидается, направлена на уменьшение веса тела. В противоположность этому, введение антисмысловых конструкций в жировые клетки человека должно уменьшать уровень активного ОВ полипептида и увеличивать степень ожирения.The OB gene can be introduced into human fat cells during gene therapy of obesity. Such therapy is expected to reduce body weight. In contrast, the introduction of antisense constructs into human fat cells should reduce the level of active OM polypeptide and increase the degree of obesity.
В одном случае ген, кодирующий ОВ полипептид, вводят in vivo в вирусный вектор. Такие векторы включают аттенуированые или дефектные ДНК-вирусы, такие как (но без ограничений указанными) вирус простого герпеса (HSV), папилломавирус, вирус Эпштейна Барр (EBV), аденовирус, аденоассоциированный вирус (AAV) и подобные им. Дефектные вирусы, которые полностью или практически утратили вирусные гены, предпочтительны. Дефектные вирусы не инфекционны после введения в клетку. Использование дефектных вирусов сопровождается их введением в специфическую, особую зону клетки, при этом вирус не инфицирует другие клетки. Жировая ткань представляет собой особую мишень. Примерами определенных векторов могут служить (без ограничений указанными) вектор на основе дефектного герпесвируса 1 (HSV1) (Kaplitt et al., Molec. Cell. Neurosci., 1: 320-330 (1991)), аттенуированный аденовирусный вектор, такой, как вектор, описанный Stratford- Perricaudet et al., J. Clin. Invest., 90: 626-630 (1992) и вектор на основе дефектного аденоассоциированного вируса (Samulski et al., J. Virol., 61: 3096-3101 (1987); Samulski et al., J. Virol., 63: 3822-3828 (1989)).In one case, a gene encoding an OB polypeptide is introduced in vivo into a viral vector. Such vectors include attenuated or defective DNA viruses, such as (but not limited to) herpes simplex virus (HSV), papillomavirus, Epstein Barr virus (EBV), adenovirus, adeno-associated virus (AAV) and the like. Defective viruses that have completely or practically lost viral genes are preferred. Defective viruses are not infectious after being introduced into the cell. The use of defective viruses is accompanied by their introduction into a specific, special area of the cell, while the virus does not infect other cells. Adipose tissue is a special target. Examples of specific vectors include, but are not limited to, a vector based on defective herpesvirus 1 (HSV1) (Kaplitt et al., Molec. Cell. Neurosci., 1: 320-330 (1991)), an attenuated adenovirus vector, such as a vector described by Stratford-Perricaudet et al., J. Clin. Invest., 90: 626-630 (1992) and a vector based on a defective adeno-associated virus (Samulski et al., J. Virol., 61: 3096-3101 (1987); Samulski et al., J. Virol., 63: 3822-3828 (1989)).
В другом случае ген может быть встроен в ретровирусный вектор, например, такой, как описан Andersen et al., Патент США N 5399346; Mann et al., Cell, 33: 153 (1983); Temin et al., Патент США №4650764; Temin et al., Патент США №4980289; Markowitz et al., J. Virol., 62: 1120 (1988); Temin et al., Патент США №5124263; Международная опубликованная заявка №95/07358 от 16 марта 1995 г, Dougherty et al., и Kuo et al., Blood, 82: 845 (1993).Alternatively, the gene may be inserted into a retroviral vector, for example, as described by Andersen et al., US Patent No. 5,399,346; Mann et al., Cell, 33: 153 (1983); Temin et al., U.S. Patent No. 4,650,764; Temin et al., U.S. Patent No. 4,980,289; Markowitz et al., J. Virol., 62: 1120 (1988); Temin et al., US Patent No. 5,224,263; International Published Application No. 95/07358 of March 16, 1995, Dougherty et al., And Kuo et al., Blood, 82: 845 (1993).
Альтернативно, вектор может быть введен in vivo путем липофекции. За последнее десятилетие возросло использование липосом для инкапсулирования и трансферами нуклеиновых кислот in vitro. Для коррекции трудностей и опасностей, связанных с опосредованной липосомами трансфекции клеток, разработаны синтетические катионные липиды для получения липосом с целью трансфекции in vivo гена, кодирующего маркер (Felgner et al., Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 84: 7413-7417 (1987); см. Mackey et al., Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 85: 8027-8031 (1988)). Использование катионных липидов может обеспечить инкапсулирование отрицательно заряженных нуклеиновых кислот и слияние с отрицательно заряженными клеточными мембранами (Felgner et al; Science, 337-388 (1989)). Применение липофекции для введения экзогенных генов в специфические органы in vivo имеет различные преимущества. Молекулярное нацеливание липосом на специфические клетки - одно из них. Очевидно, что направленная трансфекаия определенной клетки чрезвычайно важна в случае ткани с гетерозиготной клеточной популяцией, такой как поджелудочная железа, печень, почка и мозг. Для обеспечения нацеливания липиды могут быть химически связаны с другими молекулами (см. Mackey et al., 1988, выше). Нацеливаемые пептиды, например гормоны или нейромедиаторы, белки, например антитела, или непептидные молекулы, могут быть соединены с липосомами химическим путем.Alternatively, the vector can be introduced in vivo by lipofection. The use of liposomes for encapsulation and in vitro nucleic acid transfers has increased over the past decade. To correct the difficulties and dangers associated with liposome-mediated cell transfection, synthetic cationic lipids have been developed to produce liposomes to transfect in vivo the marker coding gene (Felgner et al., Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 84: 7413- 7417 (1987); see Mackey et al., Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 85: 8027-8031 (1988)). The use of cationic lipids can provide encapsulation of negatively charged nucleic acids and fusion with negatively charged cell membranes (Felgner et al; Science, 337-388 (1989)). The use of lipofection for introducing exogenous genes into specific organs in vivo has various advantages. The molecular targeting of liposomes to specific cells is one of them. Obviously, targeted transfection of a particular cell is extremely important in the case of tissue with a heterozygous cell population, such as the pancreas, liver, kidney, and brain. To ensure targeting, lipids can be chemically linked to other molecules (see Mackey et al., 1988, supra). Targeted peptides, such as hormones or neurotransmitters, proteins, such as antibodies, or non-peptide molecules, can be chemically coupled to liposomes.
Кроме того, возможно введение вектора in vivo как «обнаженной» плазмидной ДНК. «Обнаженные» ДНК-векторы для генной терапии могут быть введены в заданные клетки-хозяева известными способами, например трансфекцией, электропорацией, микроинъекцией, трансдукцией, путем слияния клеток, с помощью DEAE-декстрана, кальций-фосфатной преципитацией, при использовании генного ружья или транспортерного ДНК-вектора (см., например, Wu et al., J. Biol. Chem., 267: 963-967 (1992);, Wu et al., J. Biol. Chem., 267: 14621-14624 (1988); Hartmut et al., заявка на патент Канады №2 012 311, поданная 15 марта 1990).In addition, it is possible to introduce the vector in vivo as “naked” plasmid DNA. Naked DNA vectors for gene therapy can be introduced into target host cells by known methods, for example, transfection, electroporation, microinjection, transduction, cell fusion, using DEAE-dextran, calcium phosphate precipitation, using a gene gun or transporter DNA vectors (see, for example, Wu et al., J. Biol. Chem., 267: 963-967 (1992) ;, Wu et al., J. Biol. Chem., 267: 14621-14624 (1988 ); Hartmut et al., Canadian Patent Application No. 2,201,311, filed March 15, 1990).
Использование в сельском хозяйствеAgricultural use
Ген ОВ может быть выделен из клеток домашних животных с последующим получением соответствующего полипептида ОВ. В особом случае (см. ниже) проба, сконструированная на основе гена ОВ мыши, гибридизуется с соответствующими гомологичными кодирующими последовательностями большого числа видов животных. Как обсуждалось выше при описании способов лечения людей, могут быть получены также рекомбинантные белки, которые могут быть применены по отношению к домашним животным. Введение полипептида может способствовать получению линейных мясных животных, например коров, овец, свиней, домашней птицы и т.д. Предпочтительно использование аналогов ОВ полипептида, несмотря на то что изобретение обеспечивает применение анти-аналогов полипептида. Поскольку ОВ полипептид содержит примерно 160 аминокислотных остатков, он не может быть высокоиммуногенен. Таким образом, введение неаутологичного полипептида может не обеспечивать иммунного ответа.The OB gene can be isolated from domestic animal cells, followed by obtaining the corresponding OB polypeptide. In a special case (see below), a sample constructed on the basis of the mouse OB gene hybridizes with the corresponding homologous coding sequences of a large number of animal species. As discussed above in the description of methods of treating humans, recombinant proteins that can be used in relation to domestic animals can also be obtained. The introduction of the polypeptide can contribute to the production of linear meat animals, for example cows, sheep, pigs, poultry, etc. The use of OB analogues of the polypeptide is preferred, although the invention provides the use of anti-analogues of the polypeptide. Since the OB polypeptide contains approximately 160 amino acid residues, it cannot be highly immunogenic. Thus, administration of a non-autologous polypeptide may not provide an immune response.
Альтернативно, введение клонированных генов в трансгенные домашние животные способно обеспечить потенциальное уменьшение веса тела и ожирения за счет сверхэкспрессии ОВ трансгена. Простейший способ достижения указанного заключается в нацеливании ОВ трансгена в жировую ткань с помощью собственного или другого, специфичного для жировой ткани, промотора.Alternatively, the introduction of cloned genes into transgenic domestic animals is capable of providing a potential reduction in body weight and obesity due to overexpression of the OM transgene. The simplest way to achieve this is to target the transgene OB into adipose tissue using an own or other adipose tissue specific promoter.
В противоположность указанному, в других случаях может оказаться желательным увеличение веса жировой ткани, например, при получении мяса (Kobe beef) или жирной печенки для специальных блюд (foie gras). Это может достигаться нацеливанием антисмыслового ОВ трансгена в жировую ткань или при использовании генной «нокаутирующей» методики. Альтернативно, когда необходимо увеличить процент жировой ткани по отношению к общему весу тела, может использоваться ингибитор или антагонист ОВ полипептида. Такие антагонисты или ингибиторы включают (без ограничений указанными) антитела, взаимодействующие с полипептидом и фрагментами полипептипа, которые связывают, но не активируют ОВ рецептор, т.е. антагонисты ОВ полипептида.In contrast to the above, in other cases, it may be desirable to increase the weight of adipose tissue, for example, upon receipt of meat (Kobe beef) or fatty liver for special dishes (foie gras). This can be achieved by targeting the antisense OM transgene to adipose tissue or by using a gene “knockout” technique. Alternatively, when it is necessary to increase the percentage of adipose tissue relative to total body weight, an inhibitor or antagonist of the OB polypeptide can be used. Such antagonists or inhibitors include, but are not limited to, antibodies that interact with the polypeptide and fragments of the polypeptide that bind but do not activate the OB receptor, i.e. antagonists of OB polypeptide.
Косметическое использованиеCosmetic use
ОВ полипептид имеет существенное значение для использования в косметических целях помимо здравоохранения. В частности, поскольку полученные согласно изобретению полипептиды О В, включая их производные и агонисты-аналоги, используются для модулирования количества и качества жировых отложений у животных, они могут быть успешно использованы для уменьшения неприглядных отложений жировой ткани у человека, например, в области живота, бедер, шеи, подбородка, которые не считаются ожирением в полном смысле этого слова, но тем не менее ухудшают внешний вид индивидуума. Считается, что уменьшение количества жировой ткани может быть достигнуто, в частности, снижением аппетита, т.е. уменьшением количества потребляемой пищи или увеличением общего метаболизма, а также и тем, и другим. Таким образом, ОВ полипептид, его производные или агонисты могут быть введены индивидууму для обеспечения косметических изменений в отложениях жировой ткани как за счет модулирования жировых депо или снижения аппетита, так за счет того и другого. Кроме того, заявленные композиции и способы могут быть использованы в сочетании с различными процедурами, такими как пластическая хирургия, улучшающая внешний вид тела (например, липосакция или лазерная хирургия для уменьшений массы тела за счет отсасывания или удаления жировой ткани), физические упражнения (особенно бег и специальные тренировки), низкожировая диета, гипноз, биологические методы и т.д., которые могут быть применены каждым, кто захочет попытаться уменьшить процент жировой ткани и улучшить свой внешний вид.OB polypeptide is essential for cosmetic use other than health care. In particular, since the O B polypeptides obtained according to the invention, including their derivatives and analog agonists, are used to modulate the amount and quality of fat deposits in animals, they can be successfully used to reduce unsightly deposits of fatty tissue in humans, for example, in the abdomen, hips, necks, chins, which are not considered obesity in the full sense of the word, but nonetheless worsen the appearance of the individual. It is believed that a decrease in the amount of adipose tissue can be achieved, in particular, by a decrease in appetite, i.e. a decrease in the amount of food consumed or an increase in overall metabolism, as well as both. Thus, the OB polypeptide, its derivatives or agonists can be introduced to the individual to provide cosmetic changes in the deposits of adipose tissue due to the modulation of fat depots or reduce appetite, both due to both. In addition, the claimed compositions and methods can be used in combination with various procedures, such as plastic surgery that improves the appearance of the body (for example, liposuction or laser surgery to reduce body weight by suctioning or removing adipose tissue), physical exercises (especially running and special training), low-fat diet, hypnosis, biological methods, etc., which can be applied by anyone who wants to try to reduce the percentage of adipose tissue and improve their appearance.
В соответствии с указанным изобретение относится к способу эффективной косметической модуляции жировой ткани у индивидуума, включающему применение модулирующего количества полипептида ОВ или его агониста-аналога или производного по отношению к индивидууму, который хочет улучшить внешний вид своего тела за счет косметической модуляции жировой ткани. В частности, модуляция жировой ткани является следствием подавления аппетита. Предпочтительно, модуляция жировой ткани заключается в ее редукции.In accordance with the foregoing, the invention relates to a method for effectively cosmetic modulation of adipose tissue in an individual, comprising the use of a modulating amount of an OB polypeptide or an agonist analogue or derivative thereof in relation to an individual who wants to improve the appearance of his body through cosmetic modulation of adipose tissue. In particular, modulation of adipose tissue is a consequence of appetite suppression. Preferably, the modulation of adipose tissue consists in its reduction.
С другой стороны, изобретение относится к способу обеспечения эффективной косметической потери жировой ткани, включающему процедуру изменения внешнего вида тела и применение модулирующего жировую ткань количества ОВ полипептида или его производного или агониста-аналога по отношению к индивидууму, который желает улучшить внешний вид тела за счет косметической модуляции жировой ткани.On the other hand, the invention relates to a method for providing effective cosmetic loss of adipose tissue, comprising a procedure for changing the appearance of a body and the use of an amount of OM modulating adipose tissue of a polypeptide or its derivative or analog agonist in relation to an individual who wishes to improve the appearance of the body due to cosmetic modulation of adipose tissue.
ОВ рецепторOB receptor
Изучение небольших молекул агонистов и антагонистов ОВ фактора может быть существенно ускорено выделением соответствующего рецептора. Это может быть достигнуто путем получения активного ОВ полипептида и его использования для скрининга экспрессионной библиотеки в соответствии со стандартной методикой. Связывание рецептора в экспрессионной библиотеке может быть тестировано применением рекомбинантного полипептида, полученного бактериальных или иных векторов экспрессии, и учетом его эффектов за короткое время и при постоянном использовании по отношению к клеткам экспрессионной библиотеки или же непосредственным определением связывания ОВ полипептида в клетках.The study of small molecules of agonists and antagonists of OB factor can be significantly accelerated by the release of the corresponding receptor. This can be achieved by obtaining the active OB of the polypeptide and its use for screening the expression library in accordance with standard methods. Receptor binding in the expression library can be tested using a recombinant polypeptide obtained by bacterial or other expression vectors, and taking into account its effects in a short time and with constant use of the expression library in relation to the cells or by directly determining the binding of the OB polypeptide in the cells.
Как считается в настоящее время, ОВ рецептор по-видимому, локализован в гипоталамусе и, возможно, в печени. КДНК-библиотеки из этих тканей могут быть получены в обычных экспрессионных клонирующих векторах. Такие кДНК-клоны могут быть введены в COS-клетки и полученные трансформанты скринированы с помощью активного лиганда для идентификации COS-клеток, экспрессируюших ОВ рецептор. Положительные клоны изолируют для выделения клонированного рецептора. Клонированный рецептор затем может быть использован в комплексе с ОВ-лигандом (предположительно гормоном) для получения необходимых компонентов с целью скрининга небольших молекул модуляторов ОВ. Система анализа, которая может быть использована в соответствии с настоящим изобретением, известна как методика исследования рецептора. В этом случае материал для исследования подходящим образом метят и затем определенные клеточные колонии инокулируют заданным количеством меченого и немеченого материала и после этого определяют количество меченого материала, связавшегося с клеточными рецепторами. В эксперименте определяют разницу в аффинности между меченым и немеченым материалом.It is currently believed that the OB receptor appears to be localized in the hypothalamus and possibly in the liver. CDNA libraries from these tissues can be obtained in conventional expression cloning vectors. Such cDNA clones can be introduced into COS cells and the resulting transformants are screened using an active ligand to identify COS cells expressing the OB receptor. Positive clones are isolated to isolate the cloned receptor. The cloned receptor can then be used in combination with an OB ligand (presumably a hormone) to obtain the necessary components for the screening of small molecules of modulators of OM. An assay system that can be used in accordance with the present invention is known as a receptor assay technique. In this case, the research material is suitably labeled and then certain cell colonies are inoculated with a predetermined amount of labeled and unlabeled material, and then the amount of labeled material bound to the cell receptors is determined. The experiment determines the difference in affinity between the labeled and unlabeled material.
Соответственно определенное количество очищенного модулятора веса может быть радиактивно-меченно и соединено, например, с антителами или другими ингибиторами, а затем осуществлены исследования по связыванию. Приготавливают среды с различным количеством меченого и немеченого свободного модулятора веса, в которые помещают клеточные образцы с последующей инкубацией. Полученный клеточный монослой отмывают, солюбилизируют и просчитывают в γ-счетчике в течение времени, необходимого для получения стандартного отклонения <5%. Данные затем анализируют по методу Скэтчарда и обобщают наблюдения и заключения в соответствии с активностью материала. Все вышесказанное является примером и иллюстрацией методики осуществления исследования рецептора, в частности, когда клеточная связываюшая активность исследуемого материала может служить дифференцирующим свойством. В свою очередь, исследование рецептора может быть особенно полезно при идентификации специфических рецепторов заявленных модуляторов, таких как db рецептор.Accordingly, a certain amount of purified weight modulator can be radiolabeled and coupled, for example, with antibodies or other inhibitors, and then binding studies are carried out. Prepare media with different amounts of labeled and unlabeled free weight modulator, into which cell samples are placed, followed by incubation. The resulting cell monolayer is washed, solubilized and counted in a γ-counter for the time required to obtain a standard deviation of <5%. The data are then analyzed using the Scatchard method and summarize the observations and conclusions in accordance with the activity of the material. All of the above is an example and illustration of the methodology for the study of the receptor, in particular, when the cellular binding activity of the studied material can serve as a differentiating property. In turn, receptor testing can be especially useful in identifying specific receptors of the claimed modulators, such as the db receptor.
Еще один метод исследования, обеспечиваемый заявленным изобретением, известен как «цис/транс»-анализ. Коротко говоря, в нем используются две генетические конструкции, одна из которых обычно является плазмидой, постоянно экспрессирующей представляющий интерес рецептор при трансфекции в подходящую клеточную линию, а вторая является плазмидой, которая экспрессирует маркер, такой как люциферазу, под контролем комплекса рецептор/лиганд. Таким образом, например, если необходимо исследовать соединения на способность быть лигандом определенного рецептора, одну из плазмид конструируют таким образом, что она экспрессирует рецептор в выбранной клеточной линии, в то время как вторая плазмида будет содержать промотор, связанный с геном люцеферазы, в который встроен ген, кодирующий элемент, возможно, реагирующий на рецептор. Если тестируемое соединение является агонистом рецептора, лиганд будет связываться в комплекс с рецептором и полученный комплекс будет присоединять реагирующий элемент и инициировать транскрипцию люциферазного гена. Затем хемилюминесценцию выявляют фотометрически и строят кривую зависимости «доза-ответ» и сравнивают ее с таковой для известных лигандов. Приведенная методика детально описана в Патенте США №4981784 и международной заявке РСТ № WO 88/03168, к которой может обратиться любой специалист.Another research method provided by the claimed invention is known as “cis / trans” analysis. In short, it uses two genetic constructs, one of which is usually a plasmid that constantly expresses a receptor of interest when transfected into a suitable cell line, and the second is a plasmid that expresses a marker, such as luciferase, under the control of a receptor / ligand complex. Thus, for example, if it is necessary to study compounds for their ability to be a ligand for a specific receptor, one of the plasmids is designed in such a way that it expresses the receptor in the selected cell line, while the second plasmid will contain a promoter linked to the luciferase gene into which a gene encoding an element, possibly reacting to a receptor. If the test compound is a receptor agonist, the ligand will bind to the complex with the receptor and the resulting complex will attach a reacting element and initiate transcription of the luciferase gene. Then, chemiluminescence is detected photometrically and a dose-response curve is constructed and compared with that for known ligands. The above technique is described in detail in US Patent No. 4981784 and PCT International Application No. WO 88/03168, which any specialist can contact.
После идентификации рекомбинантов, экспрессирующих последовательность гена ОВ рецептора, можно проанализировать ОВ рецептор. Это обеспечивается исследованием, основанным на физических или функциональных свойствах ОВ рецептора, в том числе радиоактивным мечением рецептора с последующим гель-электрофорезом, иммуноанализом, связыванием лиганда и т.д. Более того, могут быть получены антитела к ob рецептору.After identification of recombinants expressing the gene sequence of the OB receptor, the OB receptor can be analyzed. This is ensured by a study based on the physical or functional properties of the OM receptor, including radioactive labeling of the receptor followed by gel electrophoresis, immunoassay, ligand binding, etc. Moreover, antibodies to the ob receptor can be obtained.
Структура ОВ рецептора может быть проанализирована различными методами, известными из уровня развития техники. Предпочтительно определить структуру различных доменов, в особенности ОВ связывающего участка. Структурный анализ может быть осуществлен путем определения сходства последовательности с другими известными белковыми последовательностями, в частности гормонов и белковых рецепторов. Степень сходства (гомологии) может служить основанием для предсказания структуры и функции ОВ рецептора или его домена. В особом случае сравнение последовательностей может осуществляться при анализе последовательностей из банка генов, например, при использовании программ FASTA и FASTP (Pearson et al., Proa. Natl. Acad. Sci., USA, 85: 2444-48 (1988)).The structure of the OB receptor can be analyzed by various methods known from the state of the art. It is preferable to determine the structure of various domains, especially the OB of the binding site. Structural analysis can be carried out by determining the similarity of the sequence with other known protein sequences, in particular hormones and protein receptors. The degree of similarity (homology) can serve as a basis for predicting the structure and function of the OB of the receptor or its domain. In a special case, sequence comparison can be performed by analyzing sequences from a gene bank, for example, using the FASTA and FASTP programs (Pearson et al., Proa. Natl. Acad. Sci., USA, 85: 2444-48 (1988)).
Белковая последовательность может быть далее охарактеризована путем исследования гидрофильности (см., например, Норр et al., 1981, выше). Профиль гидрофильности может быть использован для идентификации гидрофобных и гидрофильных участков белка ОВ рецептора, что позволит в свою очередь выявить экстрацитоплазматические, мембраносвязывающие и внутрицитоплазматические области.The protein sequence can be further characterized by hydrophilicity studies (see, for example, Norr et al., 1981, supra). The hydrophilicity profile can be used to identify the hydrophobic and hydrophilic regions of the OB receptor protein, which in turn will make it possible to identify extracytoplasmic, membrane-binding and intracytoplasmic regions.
Может быть осуществлен анализ вторичной структуры (см., например, Chou et al., 1974, выше) для идентификации участков ОВ рецептора, обладающих специфической вторичной структурой.The analysis of the secondary structure can be carried out (see, for example, Chou et al., 1974, above) to identify regions of the OB receptor having a specific secondary structure.
Могут быть использованы различные известные компьютерные программы для предсказания вторичной структуры, открытия рамок считывания, механизмов трансляции, действия, строения и т.д.Various well-known computer programs can be used to predict the secondary structure, open reading frames, translation mechanisms, actions, structures, etc.
При обеспечении источника рекомбинантного ОВ полипептида и выделении ОВ рецептора (т.е. продукта гена db) настоящее изобретение позволяет выявить структурное детерминирование активной конформации OB полипептида и ОВ рецептора или их доменов. В частности, доступно достаточное количество материала для ядерного магнитного резонанса (NMR), инфракрасного (IR), Рамановского и ультрафиолетового (UV), особенно основанного на круговом дихроизме (CD) спектроскопического анализа. В частности, NMR обеспечивает очень точный структурный анализ молекул в растворе, который максимальным образом соответствует их природному окружению (Marion et al., 1983, выше; Bar et al., 1985, выше; Kimura et al., 1983, выше;). Другие методы структурного анализа также могут быть использованы. К ним относятся, в частности (без ограничений указанными), рентгеновская кристаллография (Engsiom, 1974, выше).By providing a source of recombinant OB of the polypeptide and isolation of the OB receptor (i.e., the db gene product), the present invention reveals the structural determination of the active conformation of the OB polypeptide and OB receptor or their domains. In particular, sufficient material is available for nuclear magnetic resonance (NMR), infrared (IR), Raman and ultraviolet (UV), especially based on circular dichroism (CD) spectroscopic analysis. In particular, NMR provides a very accurate structural analysis of molecules in solution, which maximally matches their natural environment (Marion et al., 1983, supra; Bar et al., 1985, supra; Kimura et al., 1983, supra;). Other structural analysis methods may also be used. These include, in particular (without limitation indicated), X-ray crystallography (Engsiom, 1974, supra).
Более предпочтительно, могут быть изучены совместные кристаллы ОВ полипептида и ОВ рецептора. Анализ совместных кристаллов позволяет получить детальную информацию о связывании, которая, в свою очередь, служит для построения модели агонистов и антагонистов лиганда. Может быть использовано также компьютерное моделирование, особенно в сочетании с NMR или рентгеновской кристаллографией (Fletlerick et al., eds., Computer Graphics and Molecular Modeling, in Current Communications in Molecular Biology, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, New York (1986)).More preferably, co-crystals of the OB polypeptide and the OB receptor can be studied. An analysis of joint crystals allows one to obtain detailed information on binding, which, in turn, serves to construct a model of ligand agonists and antagonists. Computer simulation can also be used, especially in combination with NMR or X-ray crystallography (Fletlerick et al., Eds., Computer Graphics and Molecular Modeling, in Current Communications in Molecular Biology, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, New York (1986 )).
Идентификация и выделение гена, кодирующего ОВ рецептор согласно изобретению, обеспечивает экспрессию рецептора в больших количествах, чем он может быть выделен из природных источников, и кроме того, его экспрессию в индикаторных клетках, которые специально приспособлены для выявления активности рецептора после трансфекции или трансформации клеток. Соответственно в дополнение к выявлению строения агонистов и антагонистов на основе структуры ОВ полипептида изобретение обеспечивает альтернативный способ идентификации специфических лигандов ОВ рецептора с помощью различных методов скрининга, известных из уровня техники.Identification and isolation of the gene encoding the OB receptor according to the invention provides expression of the receptor in larger quantities than can be isolated from natural sources, and in addition, its expression in indicator cells that are specifically adapted to detect receptor activity after transfection or transformation of cells. Accordingly, in addition to revealing the structure of agonists and antagonists based on the structure of the OB polypeptide, the invention provides an alternative way of identifying specific OB receptor ligands using various screening methods known in the art.
Изобретение может быть лучше понято с помощью представленных ниже Примеров, которые приведены здесь для его иллюстрации, а не с целью ограничения.The invention can be better understood using the Examples below, which are given here to illustrate it, and not to limit it.
ПРИМЕРЫEXAMPLES
Ниже описывается способ, используемый для идентификации генетического материала, который является объектом изобретения. Он включает четыре последовательные стадии; А) Генетическое картирование, В) Физическое картирование, С) Выделение генов кандидатов и D) Выявление мутаций. Принимая во внимание, что был выделен ген мыши (стадия D), был выявлен и гомологический ген человека, и оба гена и возможные белки были охарактеризованы. Стадии более детально описаны ниже.The following describes the method used to identify the genetic material that is the subject of the invention. It includes four successive stages; A) Genetic mapping, B) Physical mapping, C) Isolation of candidate genes, and D) Identification of mutations. Considering that the mouse gene was isolated (stage D), the human homologous gene was identified, and both genes and possible proteins were characterized. The stages are described in more detail below.
А. Генетическое картированиеA. Genetic mapping
Мутация ob была сегрегирована в генетических скрещиваниях, и для определения положения мутации, связанной с RFLPs (полиморфизм длины рестрикционного фрагмента), был использован стандартный анализ связи. Данные позволили поместить ОВ ген в примерно 5сМ - интервале на проксимальном участке хромосомы 6 мыши (5сМ - это величина генетического расстояния, соответствующего 5 явным генетическим кроссоверам (возникающим в результате кроссинговера) на 100 животных. Для генетического картирования использовали данные о 771 информатированном мейозе, которые были получены Friedman. et al., (1991, см. выше). Генетический локус, который был картирован в отношении ОВ, описан ранее. Два наиболее близких описанных RELPs были идентифицированы с помощью проб, полученных на основе онкогенов карбоксипептидазы и met.The ob mutation was segregated in genetic crosses, and standard linkage analysis was used to determine the position of the mutation associated with RFLPs (restriction fragment length polymorphism). The data allowed the OB gene to be placed in about 5 cm — the interval on the proximal region of mouse chromosome 6 (5 cm — this is the genetic distance corresponding to 5 explicit genetic crossovers (resulting from crossing over) per 100 animals. For genetic mapping, data were used on 771 informative meiosis, which were obtained by Friedman. et al., (1991, supra). The genetic locus that was mapped for OM has been described previously. The two closest RELPs described have been identified using samples obtained on Peninsula oncogenes carboxypeptidase and met.
Генетическое разрещение описанных выше экспериментов было неадекватно клону ob, в основном, потому, что ни один из генетических маркеров не находился с ним в тесной связи. Для идентификации тесно связанных RELPs были выделены дополнительные пробы и генетические скрещивания расширены. Для выделения случайных участков ДНК из проксимальной области хромосомы 6 мыши был использован способ, известный как хромосомная микродиссекция (Bahary et al., Mammalian Genome, 4: 511-515 (1993)). Индивидуальные клонированные пробы были тестированы на тесную связь с ob. На основе указанных экспериментов была отобрана проба D6Rck 13, также обозначенная psd 3, и использована для дальнейшего анализа благодаря генетической близости к OB.The genetic resolution of the experiments described above was inadequate to the clone ob, mainly because none of the genetic markers were closely related to it. Additional samples were identified and extended genetic crosses were identified to identify closely related RELPs. A method known as chromosomal microdissection (Bahary et al., Mammalian Genome, 4: 511-515 (1993)) was used to isolate random DNA regions from the proximal region of
Данная проба была использована для генотипирования потомков ob 835 от межспецифического и межсубспецифического скрещиваний, которое показало, что D6Rck 13 нерекомбинантна у всех 835 животных, как сообщалось Bahary et al. В случае физического картирования новый полиморфный маркер был идентифицирован из космидного субклона, происходящего из YAC 53A6. Этот новый маркер был расположен между D6Rck 13 и геном OB и использован для генотипирования дополнительного 771 информативного мейоза в межспецифическом скрещивании и обратном скрещивании. Одно животное, #167, было идентифицировано как несущее рекомбинантный кроссовер между ob и D6Rck 39. Указанные исследования показывают, что D6Rck 39/ D6Rck 13 находится в положении около 0.06 сМ от ob. Дополнительная проба Pax 4 была идентифицирована на расстоянии 0.12 сМ проксимально ob. Pax 4 была рекомбинантной у двух животных, #111 и #420. Pax 4 - это псевдоген, который предварительно картирован на проксимальном участке хромосомы 6 мыши Gruss с соавторами (Gruss et aL, Genomics, 11: 424-434 (1991)). Основываясь на этом, было показано, что OB ген находится примерно в 0.2 сМ интервале между Pax 4 и D6Rck 13. Это привело к попыткам клонировать межпозиционную ДНК для выделения OB.This test was used to genotype the descendants of ob 835 from interspecific and interspecific crosses, which showed that D6Rck 13 is not recombinant in all 835 animals, as reported by Bahary et al. In the case of physical mapping, a new polymorphic marker was identified from the cosmid subclone originating from YAC 53A6. This new marker was located between D6Rck 13 and the OB gene and was used to genotype an additional 771 informative meiosis in interspecific crossbreeding and reverse crossbreeding. One animal, # 167, was identified as carrying a recombinant crossover between ob and D6Rck 39. These studies indicate that D6Rck 39 / D6Rck 13 is located at about 0.06 cM from ob. An
В. Физическое картированиеB. Physical mapping
Клонирование ДНК в этом интервале подразумевает использование искусственных хромосом дрожжей (YACs) и относительно нового клонирующего вектора, позволяющего клонировать последовательности смежной ДНК длиною более чем один миллион пар оснований.DNA cloning in this range involves the use of artificial yeast chromosomes (YACs) and a relatively new cloning vector that allows clones of adjacent DNA sequences longer than one million base pairs.
Искусственные хромосомы дрожжей были выделены при использовании D6Rck 13 и Pax 4. Получали очищенные ДНК-пробы и применяли их для выделения соответствующих YACs. Эти YACs (#8, #16, #107, и #24) были выделены и подробно охарактеризованы, и на основании полученных данных был сделан вывод о том, что YAC 16 представляет собой YAC, который простирается более дистально, т.е. максимально приближен к ob. Затем был получен ключевой конец YAC #16, и было показано, что он ближе к ob, чем Pax 4. Данный конец обозначен 16М (+). Такое заключение было сделано на том основании, что данная проба не была рекомбинантной у животного #420 (как Pax 4). Конец был секвенирован и использован в PCR-анализе. PCR-анализ использовали для скрининга YAC-библиотеки. Было выделено четыре положительных клона. Последующая характеризация указанных YACs путем спасения концов, рестрикционного картирования, пульсового гель-электрофореза и Саузерн-блоттинга совместно с генетическими скрещиваниями показали, что два из указанных YACs, adu и aad, наиболее важны для последующих исследований. YAC aad представляет собой 550 kb нехимерную YAC, которая простирается наиболее дистально. Поэтому дистальный конец этой YAC, aad (pICL) используется для полного физического картирования. YAC adu представляет собой 370 kb нехимерную YAC и ее дистальный конец, adu (+) является нерекомбинантным у всего ob потомства при генетических скрещиваниях, включающих животных #111 и #167. Это позволяет предположить, что ОВ ген находится в данной YAC.Artificial yeast chromosomes were isolated using D6Rck 13 and
Для продолжения физического картирования на основе выделения других YACs и Pl-клонов используют PCR-анализ указанных двух концов aad (pICL) и adu (+). Важные P1-клоны, выделенные для осуществления данной попытки, включают 498, 499, 500 (данные клоны выделены с помощью пробы, полученной из aad (pICL)) и 322, 323 и 324 (указанные клоны выделены с помощью пробы из adu (+)).To continue physical mapping based on isolation of other YACs and Pl clones, PCR analysis of the indicated two ends aad (pICL) and adu (+) is used. Important P1 clones isolated for this attempt include 498, 499, 500 (these clones were isolated using a sample obtained from aad (pICL)) and 322, 323 and 324 (these clones were isolated using a sample from adu (+) )
В промежутке были охарактеризованы YACs, выделенные с помощью D6Rck 13 (53А6, 25А8, 25А9, 25А10). Исследования показали, что 53А6 простирается наиболее проксимально по отношению к aad YAC. Размер щели между 53А6 и aad был определен, и он составляет около 70 kb. Затем ключевой конец 53А6, 53(pICL) был использован для скрининга трех доступных библиотек YAC и библиотеки Р1. Критический P1-клон перекрывался с Р1-клонами, выделенными с помощью aad (pICL), как описано выше и, следовательно, использовался для «закрывания» щели между 53 (pICL) и aad (pICL). В результате был клонирован целый контиг, содержащий YACs и Р1-клоны, размером около 2.5 млн. п. о. в длину и перекрывающий Pax 4, 16М (+), adu (pICL), 53 (pICL), DGR6K 39 и D6Rck 13. Путем тщательного картирования сайтов рекомбинации у животных #111 и #167 было показано, что ОВ находится в 400 kb интервале. Для обеспечения работающего ДНК-источника для выделения ОВ гена был выделен участок около 500 kb, перекрывающий данный нерекомбинантный район, в 24 Р1-клонах. Указанные Р1-клоны, включая 322 и 323, которые, как позже выяснилось, оказались полезными клонами, были использованы для экзонного картирования. Физическая карта области хромосомы, несущей ОВ, показана на Фиг.7А. На Фиг.7В показан контиг YAC. На Фиг.7С показан Р1-контиг.In the interval, YACs isolated by D6Rck 13 (53A6, 25A8, 25A9, 25A10) were characterized. Studies have shown that 53A6 extends most proximal to the aad YAC. The size of the gap between 53A6 and aad was determined, and it is about 70 kb. The key end 53A6, 53 (pICL) was then used to screen the three available YAC libraries and the P1 library. The critical P1 clone overlapped with the P1 clones isolated by aad (pICL) as described above and, therefore, was used to “close” the gap between 53 (pICL) and aad (pICL). As a result, a whole contig was cloned containing YACs and P1 clones, about 2.5 million bp in size. in length and overlapping
С. Выделение генов-кандидатовC. Isolation of candidate genes
Способ, который использовался для выделения генов в данном интервале, представляет собой экзонный захват. В данном способе используется коммерческий вектор для идентификации экзогенной ДНК (т.е. кодирующих последовательностей) путем селекции функционального сплайсинового акцептора и донорных последовательностей в геномной ДНК, введенной в тестируемую конструкцию ДНК. ДНК из этих Р1-клонов клонируют и субклонируют в захватывающий экзоны вектор. Данные клоны представляют собой короткие вставки, клонированные в BlueScript векторе. Каждый клон амплифицируют в PCR с помощью PCR-праймеров, соответствующих плазмидным последовательностям, которые фланкируют вставку. PCR-амплификацию осуществляют в бактериях, несущих плазмиду. Реакции осуществляют с помощью робота Biomer. Продукты PCR подвергают электрофорезу в 1%-ном агарозном геле в ТВЕ-буфере, содержащем бромистый этидий. Методику захвата экзонов модифицируют для устранения контаминации ДНК Е.Coli из Р1-клонов и скрининга избыточных экзонов-артефактов, которые превышают 80-90% возможных захваченных экзонов. Вектор захвата экзонов включает HIV-последовательности; короткий сегмент указанных векторных последовательностей соответствуют данному артефакту.The method that was used to isolate the genes in this interval is exon capture. This method uses a commercial vector to identify exogenous DNA (i.e., coding sequences) by selecting a functional splice acceptor and donor sequences in the genomic DNA introduced into the test DNA construct. DNA from these P1 clones is cloned and subcloned into an exon capture vector. These clones are short inserts cloned in the BlueScript vector. Each clone is amplified in PCR using PCR primers corresponding to plasmid sequences that flank the insert. PCR amplification is carried out in bacteria carrying the plasmid. Reactions are carried out using a Biomer robot. PCR products were subjected to electrophoresis on a 1% agarose gel in TBE buffer containing ethidium bromide. The exon capture technique is modified to eliminate E. Coli DNA contamination from P1 clones and screen for excess exon artifacts that exceed 80-90% of the possible captured exons. The exon capture vector includes HIV sequences; a short segment of the indicated vector sequences correspond to this artifact.
Эксперимент по захвату экзона осуществляют при использовании различных Р1-клонов. Продукты захвата экзона затем амплифицируют в PCR, отбирают и секвенируют. Последовательности возможных экзонов сравнивают с имеющимися в банке генов с помощью компьютерной программы Blast. Около 15 экзонов отбирают для дальнейшего исследования в PT-PCR, Нозерн-блоттинге и zoo-блоттинге на присутствие соответствующей РНК или консервативных последовательностей. Семь из 15 возможных экзонов, 325-2, 323-9, 322-5, D1-F7, 1НЗ и 2G7, как обнаружилось, кодируют РНК-транскрипт. 325-2 представляет собой специфический ген семенников; 323-8 и 323-9 скорее всего являются двумя экзонами того же гена, экспрессируемого главным образом в мозге и почках. IН3 и 322-5 соответствуют двум транскриптам, выявляемым в мозге на низком уровне. D1-F7 представляет собой экзон из предварительно клонированного гена гинозинмонофосфатдегидрогеназы, которая экспрессируется повсеместно. Ни один из указанных генов, по-видимому, не кодирует OB. 2G7, представляющий собой ОВ экзон, обсуждается ниже.An exon capture experiment is carried out using various P1 clones. The exon capture products are then amplified in PCR, selected and sequenced. The sequences of possible exons are compared with those available in the gene bank using the Blast computer program. About 15 exons are selected for further study in PT-PCR, Northern blotting and zoo-blotting for the presence of the corresponding RNA or conserved sequences. Seven of the 15 possible exons, 325-2, 323-9, 322-5, D1-F7, 1H and 2G7, were found to encode an RNA transcript. 325-2 is a specific testis gene; 323-8 and 323-9 are most likely two exons of the same gene, expressed mainly in the brain and kidneys. IN3 and 322-5 correspond to two transcripts detected in the brain at a low level. D1-F7 is an exon from a pre-cloned gene of gynosin monophosphate dehydrogenase, which is expressed everywhere. None of these genes appears to encode OB. 2G7, which is an OB exon, is discussed below.
После трех безуспешных попыток экзонного захвата ОВ гена была предпринята другая попытка, основанная на объединении ДНК изо всех Р1 клонов критического ОВ района. Указанные клоны включали клоны 258, 259, 322, 323, 324, 325, 498, 499, 500, 653, 654 и другие. Затем Р1 клоны 258, 260, 322, 498 и 499 были субклонированы в вектор захвата экзона и далее были получены различные чашки с бактериальными клонами, каждый из которых содержал возможный экзон. Примерно 192 полученных клона соответствовали возможным генам ОВ. Как отмечалось выше, наблюдался соответствующий артефакт, заключающийся в том, что многие изоляты содержали два захваченных экзона, происходящих из вектора. Таким образом, клоны были идентифицированы как по размеру, так и по гибридизации ДНК-проб, соответствующих данному артефакту, с соответствующими полосами в геле Саузерн-блота. Таким путем 185 из 192 клонов были исключены из дальнейшего рассмотрения. Исключение артефактов на основании одного размера было невозможным, поскольку в конечном счете привело бы к исключения экзона, соответствующего ОВ.After three unsuccessful attempts at exon capture of the OB gene, another attempt was made based on combining DNA from all P1 clones of the critical OB region. These clones included
Таким образом, для дальнейших исследований из 192 экзонов было отобрано семь. Были получены матрицы для секвенирования данных семи экзонов и проведено секвенирование. Последовательности семи экзонов проанализировали и обнаружили, что семь экзонов идентичны и один представляет собой явный артефакт. В частности, клон 1D12 содержал HIVпоследовательность, т.е. артефактную полосу. Три левых экзона были отобраны для дальнейшего анализа, а именно 1F1, 2G7 и 1Н3. 1F1 был элиминирован, поскольку картировался вне критического участка. Для 1НЗ и 2G7 были отобраны и синтезированы PCR-праймеры.Thus, for further research, out of 192 exons, seven were selected. Matrices were obtained for sequencing data of seven exons and sequencing was performed. Sequences of seven exons were analyzed and found that seven exons are identical and one is a clear artifact. In particular, clone 1D12 contained an HIV sequence, i.e. artifact strip. Three left exons were selected for further analysis, namely 1F1, 2G7 and 1H3. 1F1 was eliminated because it was mapped outside the critical area. For 1H3 and 2G7, PCR primers were selected and synthesized.
Была определена последовательность экзона 2G7, которая приведена на Фиг.10 (SEQ ID NO:7). Были отобраны и синтезированы PCR-праймеры для 2G7. Участки последовательности, соответствуюшие PCR-праймерам, подчеркнуты. Структура праймеров приведена ниже:The sequence of exon 2G7 was determined, which is shown in FIG. 10 (SEQ ID NO: 7). PCR primers for 2G7 were selected and synthesized. Plots of the sequence corresponding to the PCR primers are underlined. The structure of the primers is shown below:
5' ССА GGG CAG GAA AAT GTG (Tm=60.0°С) (SEQ ID NO:8)5 'CCA GGG CAG GAA AAT GTG (T m = 60.0 ° C) (SEQ ID NO: 8)
3' CAT CCT GGA CTT TCT GGA TAG G (Тm=60.0°C) (SEQ ID NO:9)3 'CAT CCT GGA CTT TCT GGA TAG G (T m = 60.0 ° C) (SEQ ID NO: 9)
Указанные праймеры амплифицировали геномную ДНК при следующих условиях PCR: 25-30 циклов при 55°С отжига в течение 2'; удлинение при 72°С в течение 2'; денатурация при 94°С в течение 1' в стандартном PCR-буфере. Указанные праймеры также использовались для получения меченой пробы включения 32P-dCTP в PCR-реакцию с соответствующим уменьшением количества холодного dCTP.These primers amplified genomic DNA under the following PCR conditions: 25-30 cycles at 55 ° C annealing for 2 ′; elongation at 72 ° C for 2 '; denaturation at 94 ° C for 1 ′ in standard PCR buffer. These primers were also used to obtain a labeled sample for incorporation of 32 P-dCTP into the PCR reaction with a corresponding decrease in the amount of cold dCTP.
PT-PCR осуществляли при использовании различных тканевых РНК и было обнаружено, что 207 экспрессируется исключительно в белой жировой ткани по сравнению со всеми исследованными тканями (Фиг.11А). Затем 32P-меченный 267 гибридизовали с Нозерн-блотом тканевых РНК (Фиг.11В) и было показано, что соответствующая РНК экспрессируется на высоком уровне в жировой ткани, но не экспрессируется или экспрессируется на очень низком уровне во всех других тканях (где сигналы могут быть результатом контаминации жировой тканью препаратов других тканей). 10 мкг общей РНК из каждой ткани подвергали электрофорезу в агарозном геле с формальдегидом. Пробу гибридизовали с блотом при 63°С в стандартном гибридизационном буфере, Papid Hybe (Amersham). Размер РНК примерно составлял 4.9 kb. С этой точки зрения 2G7 является реальным кандидатом на роль гена ОВ и подлежит дальнейшему анализу.PT-PCR was performed using various tissue RNAs and it was found that 207 is expressed exclusively in white adipose tissue compared to all the tissues studied (Fig. 11A). Then, 32 P-labeled 267 hybridized to the Northern blot of tissue RNA (Fig. 11B) and it was shown that the corresponding RNA is expressed at a high level in adipose tissue, but is not expressed or is expressed at a very low level in all other tissues (where signals can be the result of adipose tissue contamination of preparations of other tissues). 10 μg of total RNA from each tissue was subjected to formaldehyde agarose gel electrophoresis. The sample was hybridized with a blot at 63 ° C in a standard hybridization buffer, Papid Hybe (Amersham). The size of the RNA was approximately 4.9 kb. From this point of view, 2G7 is a real candidate for the role of the OB gene and is subject to further analysis.
D. Выявление мутацийD. Identification of mutations
Для подтверждения того, что 2G7 кодирует ген ОВ, необходимо показать различие в уровнях экспрессии ДНК-последовательности данного гена у мутантных животных по сравнению с животными дикого типа. Две раздельные мутации гена ob доступны для изучения, а именно C57BL/6J ob/ob (1J) и Ckc/Smj ob/ob (2J). Данные мутации позже обозначили 1J и 2J соответственно. (Неформальная номенклатура используется для обозначения изученных линий мыши. В описании и фигурах C57BL/6J означает C57BL/6J +/+; Ckc/Smj означает SM/Crc-+Dac-+/+; Ckc/Smj ob/ob означает SM/Crc-+Dac-ob21/ob21;). РНК получали из жировой ткани мышей 1J, 2J и контрольных животных. Общую РНК каждого образца обрабатывали ДНКзой и затем обратно транскрибировали с помощью олиго-dT в качестве праймера и обратной транскриптазы. Полученную в результате одноцепочечную кДНК амплифицировали в PCR при использовании 207-праймеров (условия описаны выше) для нижней полосы и при использовании коммерчески доступных актиновых праймеров для верхней полосы. RT-PCR продукты разгоняли в 1%-ном агарозном ТВЕ-геле, который затем окрашивали бромистым этижем (Фиг.12А). С помощью RT-PCR было обнаружено, что в то время как 2G7 мРНК экспрессируется в 1J и всех других контрольных животных, она полностью утрачена у 2J мышей. Сигнал не был обнаружен после 30 циклов амплификации. Указанный эксперимент напрямую свидетельствует, что 2G7 соответствует экзону гена ОВ.To confirm that 2G7 encodes the OB gene, it is necessary to show the difference in expression levels of the DNA sequence of this gene in mutant animals compared with wild-type animals. Two separate mutations of the ob gene are available for study, namely C57BL / 6J ob / ob (1J) and Ckc / Smj ob / ob (2J). These mutations were later designated 1J and 2J, respectively. (Informal nomenclature is used to indicate the studied mouse lines. In the description and figures, C57BL / 6J means C57BL / 6J + / +; Ckc / Smj means SM / Crc- + Dac - + / +; Ckc / Smj ob / ob means SM / Crc - + Dac -ob 21 / ob 21 ;). RNA was obtained from adipose tissue of 1J, 2J mice and control animals. The total RNA of each sample was treated with DNAse and then transcribed back using oligo-dT as a primer and reverse transcriptase. The resulting single stranded cDNA was amplified in PCR using 207 primers (conditions described above) for the lower band and using commercially available actin primers for the upper band. RT-PCR products were dispersed on a 1% agarose TBE gel, which was then stained with bromide etiquette (Fig. 12A). Using RT-PCR, it was found that while 2G7 mRNA is expressed in 1J and all other control animals, it was completely lost in 2J mice. No signal was detected after 30 amplification cycles. This experiment directly indicates that 2G7 corresponds to the exon of the OB gene.
Поскольку 2J мутация является относительно недавней и поддерживается как коизогенный штамм, это является первым значительным доказательством того факта, что 2G7 представляет собой экзон ОВ гена. Мутация скорее всего локализована в промоторной области, что приводит к общему нарушению синтеза мРНК. Наличие сигнала у 1J мыши в данном RT-PCR эксперименте позволяет предположить, что животные 1J должны нести точечную мутацию, которая не приводит к значительному изменению размера образца РНК. Кроме того, 2G7 мРНК не обнаруживалась при тестировании RT-PCR у четырех дополнительных 2J-животных.Since the 2J mutation is relatively recent and maintained as a coisogenic strain, this is the first significant evidence that 2G7 is an exon of the OB gene. The mutation is most likely localized in the promoter region, which leads to a general disruption of mRNA synthesis. The presence of a signal in 1J mice in this RT-PCR experiment suggests that 1J animals should carry a point mutation that does not significantly alter the size of the RNA sample. In addition, 2G7 mRNA was not detected when testing RT-PCR in four additional 2J animals.
Полученный результат согласовывается с Нозерн-блотом (Фиг.12В). Получают РНК из жировых клеток каждого штамма (C57BL/6J, 1J, CKC/smj и 2J). Десять мкг указанных РНК подвергают электрофорезу и блоттингу. Блот тестируют с 207-пробой, меченной с помощью PCR путем амплификации материала, т.е. полосы на Фиг.11, при использовании 32P-dCTP в PCR-реакции. Актин служит контролем количества нанесенной РНК. Актиновый сигнал был чрезвычайно сходным во всех образцах. ОВ сигнал отсутствует в мозге, поскольку мРНК специфична для жировых клеток.The result is consistent with the Northern blot (Figv). RNA is obtained from the fat cells of each strain (C57BL / 6J, 1J, CKC / smj and 2J). Ten μg of said RNA was subjected to electrophoresis and blotting. The blot is tested with a 207 probe labeled with PCR by amplification of the material, i.e. bands in FIG. 11, using 32 P-dCTP in a PCR reaction. Actin serves as a control of the amount of applied RNA. The actin signal was extremely similar in all samples. There is no OB signal in the brain, since mRNA is specific for fat cells.
Результаты Нозерн-анализа подтверждают, что 2G7 специфическая РНК отсутствует у 2J-мышей. РНК ob отсутствует у CKC/smj ob/ob мышей, поскольку у этого мутантного штамма животных, страдающих ожирением, ген разорван, так что РНК не образуется. Кроме того что уровень 2G7 РНК увеличен примерно в 10-20 раз, у животных 1J и у животных db/db fat. Данные результаты совместимы с гипотезой, что ОВ кодирует циркулирующий гормон или отвечает на генерацию сигнала от жировых клеток, который модулирует вес тела. Результаты свидетельствуют также в пользу заключения, что 2G7 является ОВ геном, и предсказывают, что 1J мыши имеют точечную мутацию, возможно, нонсенс-мутацию, приводящую к преждевременной терминации трансляции.Northern analysis confirms that 2G7 specific RNA is absent in 2J mice. RNA ob is absent in CKC / smj ob / ob mice because the gene is broken in this mutant strain of obese animals so that RNA does not form. In addition, the level of 2G7 RNA is increased by about 10-20 times, in animals 1J and in animals db / db fat. These results are consistent with the hypothesis that OM encodes a circulating hormone or responds to the generation of a signal from fat cells that modulates body weight. The results also support the conclusion that 2G7 is an OB gene, and predict that 1J mice have a point mutation, possibly a nonsense mutation leading to premature translation termination.
Нозерн-блоты реплицировали при использовании РНК-препаратов из жировых клеток четырех различных животных 2J (Фиг.13). В этом исследовании ар 2 представляет собой специфический транскрипт жировой ткани, который использовали в качестве контроля практически так же, как актин на Фиг.12В. Не обнаруживалось существенных вариаций в плотности полосы ар 2. Ар 2 метили путем конструирования PCR-праймеров для опубликованной последовательности ар 2. RT-PCR-продукты РНК жировых клеток радиоактивно метили с помощью той же самой методики, что и для PCR-мечения. Данное исследование показывает наличие ОВ мРНК у нормальных гомозиготных и гетерозиготных животных и ее отсутствие у 2J мутантных животных.Northern blots were replicated using RNA preparations from the fat cells of four different 2J animals (FIG. 13). In this study,
Мутацию идентифицировали у 1J мышей. Мутация заключается в изменении основания С на Т, что приводит к замене аргинина на явный преждевременный стоп-кодон аминокислоты 108 и, по всей вероятности, является мутацией 1J (Фиг.14) несмотря на высокий уровень экспрессии ob мРНК (см. Фиг.12 и 13, C57BL/6J ob/ob линии).A mutation was identified in 1J mice. The mutation consists in changing the base C to T, which leads to the replacement of arginine with a clear premature stop codon of amino acid 108 and, in all probability, is a 1J mutation (Fig. 14) despite the high level of expression of mRNA ob (see Fig. 12 and 13, C57BL / 6J ob / ob line).
Затем на основе Саузерн-блотов было сделано заключение, что 2J мутация является результатом выявляемого ДНК-изменения на 5'-конце OB, что, по-видимому, полностью нарушает РНК-экспрессию. Реальную природу данной возможной перестановки еще предстоит установить.Then, based on Southern blots, it was concluded that the 2J mutation is the result of a detectable DNA change at the 5'-end of the OB, which seems to completely disrupt RNA expression. The real nature of this possible permutation has yet to be established.
Геномный Саузерн-блоттинг ДНК мышей CKC/smj (СМ/Ckc-+Dac) и C57BL/6J с помощью четырех различных рестрикционных эндонуклеаз проводился для определения, характерен ли для мутанта ob уникальный набор фрагментов (Фиг.15А). Примерно 10 мкг ДНК (полученной из геномной ДНК печени, почки или селезенки) обрабатывали указанным рестрикционным ферментом. ДНК подвергали электрофорезу в 1%-ном агарозном ТВЕ-геле. Затем ДНК переносили на мембрану «имобилон» и гибридизовали с PCR-меченной 2G7 пробой. Ключевая полоса представляла собою наиболее верхнюю полосу в переваре Bgl II ДНК CKC/smj ob/ob (SM/Ckc-+Dac ob2/ob2). Указанная полоса имела самый высокий мол. вес по сравнению с другим штаммом, указывая на мутацию у данного штамма.Genomic Southern DNA blotting of CKC / smj mice (CM / Ckc- + Dac ) and C57BL / 6J was performed using four different restriction endonucleases to determine if the ob mutant is unique in its set of fragments (Fig. 15A). About 10 μg of DNA (obtained from the genomic DNA of the liver, kidney, or spleen) was treated with the indicated restriction enzyme. DNA was subjected to electrophoresis on a 1% agarose TBE gel. Then, the DNA was transferred to the Imobilon membrane and hybridized with a PCR-labeled 2G7 probe. The key band was the uppermost band in the Bgl II digest of CKC / smj ob / ob DNA (SM / Ckc- + Dac ob 2 / ob 2 ). The indicated strip had the highest mole. weight compared to another strain, indicating a mutation in the strain.
На Фиг.15В показан Саурерн-блот Bgl II перевара геномной ДНК потомков ob21/+ x ob21/+ скрещивания. Некоторые образцы ДНК имеют только одну верхнюю полосу, некоторые другие - только нижнюю полосу, и определенное количество образцов имеют обе полосы. Животные, у которых обнаружена только верхняя полоса, имеют полную степень ожирения, т.е. ob21/ob21. Эти данные указывают, что полиморфизм (т.е. мутация), показанный на Фиг.15А, в генетическом смысле сегрегирован.FIG. 15B shows the Bgl II Surern blot of a genomic DNA digest of descendants of ob 21 / + x ob 21 / + crosses. Some DNA samples have only one upper band, some others only have a lower band, and a certain number of samples have both bands. Animals in which only the upper band is found have a full degree of obesity, i.e. ob 21 / ob 21 . These data indicate that the polymorphism (i.e. mutation) shown in Fig. 15A is, in the genetic sense, segregated.
ПРИМЕР 1: Клонирование кДНК и определение последовательности ОВEXAMPLE 1: Cloning of cDNA and sequence determination of OB
С помощью меченной в PCR 207-пробы были выделены 50 кДНК клонов мыши из библиотеки кДНК λgt 11 в жировых мышиных клетках (кДНК Clonetech 5'-STRETCH из жировых комков семенников мышей Swiss, # ML3005b) и 30 перекрестно-гибридизующихся кДНК-клонов человека из библиотеки кДНК λgt 10 в жировых клетках человека (кДНК Clonetech 5'-STRETCH из абдомена, # HL1108a). Библиотеки скринировали при использовании метода переноса бляшек. Соответствующие фильтры денатурировали автоклавным способом. Фильтры гибридизовали в повторах с PCR-меченной пробой 2G7 (Rapid Hybe буфер, 65°С, в течение ночи). После 2-4 ч предгибридизации фильтры отмывали 2xSSC, 2% SDS, дважды в течение 30 мин при 65°С и экспонировали на рентгеновской пленке. Позитивные дубликаты очищали с помощью бляшек. Очищенный методом бляшек фаг амплифицировали в PCR при использовании коммерчески доступных векторных праймеров, например, λgt 10 и λgt 11. Продукты PCR-реакции соответствовали кДНК-вставке для каждого фага с небольшим количеством векторной последовательности на каждом конце. Полосы очищали гель-электрофорезом и секвенировали с помощью автоматического секвенсера ABI и векторных праймеров в качестве проб к ДНК-полимеразе.Using a PCR-labeled 207 probe, 50 mouse cDNA clones were isolated from the λgt 11 cDNA library in fatty mouse cells (Clonetech 5'-STRETCH cDNA from fatty lumps of Swiss mouse testes, # ML3005b) and 30 cross-hybridized human cDNA clones from library of
Полученные данные по секвенированию затем проверяют с помощью ручного секвенирования «от основания к основанию», чтобы скорректировать ошибки компьютерной программы. После уточнения последовательности синтезируют праймеры, соответствующие положению «downstream» и используют их для продолжения секвенирования. Такие эксперименты повторяют до тех пор, пока каждый доступный клон кДНК не будет секвенирован и синтезирован в составе контига. Определяют порядок около 3000 п.о. с 5'-конца мРНК. Один из кДНК-клонов продолжается до 5'-конца мРНК, поскольку его последовательность идентична таковой 5'RACE продукта РНК жировой ткани (данные не показаны).The obtained sequencing data is then checked using manual sequencing "from base to base" to correct errors in a computer program. After the sequence has been clarified, primers corresponding to the downstream position are synthesized and used to continue sequencing. Such experiments are repeated until each available cDNA clone is sequenced and synthesized in the contig. An order of about 3,000 bp is determined. from the 5'end of mRNA. One of the cDNA clones continues to the 5'-end of the mRNA, since its sequence is identical to that of the 5'RACE adipose tissue RNA product (data not shown).
Результаты секвенирования показывают, что имеются 167 аминокислот в открытой рамке считывания (Фиг.1). Консенсусная последовательность инициации трансляции Козака включает три аленозиновых основания в положении «upstream» по отношению к ATG. Было обнаружено два класса кДНК, которые характеризуются включением одного глутаминового кодона. Данный остаток выявляется в «немедленном» положении 3' по отношению к акцептору сплайсинга 207-экзона. Поскольку CAG кодон глутамина включает возможную AG-сплайсинговую акцепторную последовательность, то, по-видимому, существует «проскальзывание» в сплайсинговом акцепторном сайте с явной делецией в 3 п.о. в полнаборе кДНК, как показано ниже.Sequencing results show that there are 167 amino acids in the open reading frame (Figure 1). The consensus sequence for initiating Kozak translation includes three alenosine bases at the upstream position with respect to ATG. Two classes of cDNA were found that are characterized by the inclusion of a single glutamine codon. This residue is detected in the “immediate” position 3 'in relation to the splice acceptor 207-exon. Since the CAG codon of glutamine includes a possible AG splicing acceptor sequence, there appears to be a “slippage” in the splicing acceptor site with an apparent 3 bp deletion. in a full set of cDNA, as shown below.
Обозначение «ag» в приведенных выше последовательностях относится к последовательности интрона в положении «upstream» по отношению к глутаминовому кодону, и A G представляет собой возможный альтернативный сплайсинговый сайт. Данный остаток глутамина расположен в высоко консервативном участке молекулы и его значение для биологической активности до сих пор неизвестно.The designation “ag” in the above sequences refers to the sequence of the intron in the upstream position with respect to the glutamine codon, and A G represents a possible alternative splicing site. This glutamine residue is located in a highly conserved region of the molecule and its significance for biological activity is still unknown.
Выявлена возможная N-терминальная сигнальная последовательность, сайт отщепления которой, как предсказано, является карбокситерминальным по отношению к аланиновому остатку в положении 21 аминокислотной последовательности. Возможная сигнальная последовательность была получена при использовании компьютерного алгоритмического метода von Heijne. С помощью данной методики наиболее вероятная сигнальная последовательность была идентифицирована в кодирующем полипептид участке, соответствующем аминокислотам 1-23 с последовательностьюA possible N-terminal signal sequence has been identified whose cleavage site is predicted to be carboxyterminal with respect to the alanine residue at position 21 of the amino acid sequence. A possible signal sequence was obtained using the von Heijne computer algorithmic method. Using this technique, the most likely signal sequence was identified in the polypeptide-coding region corresponding to amino acids 1-23 with the sequence
MCWRPLCRFLWLWSYLSYVQA↑VP (SEQ ID NO:10),MCWRPLCRFLWLWSYLSYVQA ↑ VP (SEQ ID NO: 10),
в которой стрелкой показан возможный сайт отщепления сигнальной последовательности. Оставшаяся аминокислотная последовательность высокогидрофильна и не имеет каких-либо существенных структурных особенностей или мембранных доменов, других, чем N-концевая сигнальная последовательность. Авторы не обнаружили консенсусных последовательностей для N-связанного гликозилирования или двухосновных аминокислотных последовательностей, свидетельствующих о возможном расщеплении в предсказанном процессированном белке (Sabatini et al., The metabolic basis of inherited disease, pp. 177-223, С. V. Scriver et al., eds.. Mc Graw-Hill, New York). Данные поиска оснований при использовании программ Blast и Block не идентифицировали каких-либо гомологичных последовательностей.in which the arrow shows a possible cleavage site of the signal sequence. The remaining amino acid sequence is highly hydrophilic and does not have any significant structural features or membrane domains other than the N-terminal signal sequence. The authors did not find consensus sequences for N-linked glycosylation or dibasic amino acid sequences indicating possible cleavage in the predicted processed protein (Sabatini et al., The metabolic basis of inherited disease, pp. 177-223, C. V. Scriver et al. , eds .. Mc Graw-Hill, New York). Base search data using Blast and Block did not identify any homologous sequences.
РНК из жировой ткани человека анализировали в Нозерн-блоттинге и выявили типы РНК, соответствующие по размеру гену ob мыши. Секвенирование и анализ кДНК-клонов показали, что ген ОВ человека также кодирует полипептид в 167 аминокислот (Фиг.2А и В и Фиг.3). Было обнаружено два класса кДНК человека, содержащих и не содержащих делеции в три пары оснований (Фиг.6). Гены ob человека и мыши высокогомологичны в предсказанном кодирующем участке, но имеют только 30% гомологии в 3' и 5' нетранслируемых участках. В полипептиде OB человека также присутствует N-терминальная сигнальная последовательность. Сравнение последовательностей полипептида ОВ человека и мыши показывает, что две молекулы имеют более 83% идентичности на аминокислотном уровне (Фиг.4). N-концевой участок зрелых белков человека и мыши также обнаруживает высокую степень гомологии только с 6 консервативными и тремя неконсервативными аминокислотными замещениями среди 100 N-концевых аминокислотных остатков.RNA from human adipose tissue was analyzed by Northern blotting and RNA types corresponding to the size of the mouse ob gene were detected. Sequencing and analysis of cDNA clones showed that the human OB gene also encodes a 167 amino acid polypeptide (FIGS. 2A and B and FIG. 3). Two classes of human cDNA were found, containing and not containing deletions in three base pairs (Figure 6). Human and mouse ob genes are highly homologous in the predicted coding region, but have only 30% homology in the 3 'and 5' untranslated regions. The N-terminal signal sequence is also present in the human OB polypeptide. A comparison of the sequences of the human and mouse OB polypeptide shows that the two molecules have more than 83% identity at the amino acid level (Figure 4). The N-terminal region of mature human and mouse proteins also exhibits a high degree of homology with only 6 conserved and three non-conservative amino acid substitutions among the 100 N-terminal amino acid residues.
Геномную ДНК выделяли из клеток мыши, крысы, кролика, кошки, полевки, коровы, овцы, свиньи, человека, цыпленка, угря и дрозофиллы и расщепляли EcoR I. Полученные фрагменты подвергали электрофорезу в 1%-ном агарозном ТВЕ-геле. Затем ДНК переносили на мембрану «имобидон» и тестировали с меченной в PCR пробой 2G7. Фильтр гибридизовали при 65°С и отмывали 2xSSC, 0.2% SDS при 65°С дважды в течение двадцати минут на каждую процедуру отмывания, т.е. буфер меняли два раза. Приведенные данные свидетельствуют о том, что ген OS консервативен среди позвоночных (Фиг.16). В этой связи обращает на себя внимание то обстоятельство, что в ДНК угря (который является рыбой) обнаружено более 2 сигналов.Genomic DNA was isolated from mouse, rat, rabbit, cat, field vole, cow, sheep, pig, human, chicken, eel and Drosophila cells and digested with EcoR I. The resulting fragments were subjected to electrophoresis on 1% TBE gel. Then, the DNA was transferred onto an imobidone membrane and tested with a 2G7 PCR-labeled probe. The filter was hybridized at 65 ° C and washed with 2xSSC, 0.2% SDS at 65 ° C twice for twenty minutes for each washing procedure, i.e. the buffer was changed twice. These data indicate that the OS gene is conserved among vertebrates (Fig. 16). In this regard, it is noteworthy that more than 2 signals were detected in the eel DNA (which is fish).
В целом, известные факторы позволяют предположить, что вес тела и ожирение физиологически контролируется. Семь лет назад были предприняты попытки идентифицировать два ключевых компонента данной системы: гены ОВ и DB. Как показано в данном примере, ОВ ген сейчас идентифицирован как специфический ген жировой ткани, который играет ключевую роль в регуляции веса тела. Продукт данного гена, который скорее всего является секретируемым гормоном, будет иметь важное применение в диагностике и лечении нарушений, связанных с питанием, у человека и животных.In general, known factors suggest that body weight and obesity are physiologically controlled. Seven years ago, attempts were made to identify two key components of this system: the OB and DB genes. As shown in this example, the OB gene is now identified as a specific adipose tissue gene that plays a key role in regulating body weight. The product of this gene, which is most likely a secreted hormone, will have important applications in the diagnosis and treatment of nutritional disorders in humans and animals.
ПРИМЕР 2: Экспрессия ОВ в бактерияхEXAMPLE 2: Expression of OM in bacteria
кДНК, кодирующую ob человека и мыши, клонировали в экспрессионном векторе pET-15b (Novagen). Данный вектор содержит Т7-промотор в соединении с lac-оператором и экспрессирует белок слияния, содержащий метку (His-tag) и сайт расщепления тромбином в положении «немедленно upstream» по отношению к сайту вставки кодирующей последовательности (Фиг.17) (SEQ ID NO:11 и 12).cDNA encoding human and mouse ob was cloned in the pET-15b expression vector (Novagen). This vector contains a T7 promoter in conjunction with a lac operator and expresses a fusion protein containing a tag (His-tag) and a thrombin cleavage site at the “immediately upstream” position with respect to the coding sequence insertion site (FIG. 17) (SEQ ID NO : 11 and 12).
кДНК человека и мыши модифицировали так, что аланин на конце сигнальной последовательности преобразовывался в Nde 1-сайт с образованием отдельной последовательности в 3'-участке. Вставку Nde 1-сайта осуществляли с помощью новых праймеров PCR:Human and mouse cDNAs were modified so that alanine at the end of the signal sequence was converted to the
пять первичных праймеров мышиfive primary mouse primers
Mnde-5'Mnde-5 '
CTTATGTTCA TATGGTGCCG ATCCAGAAAG TC (SEQ ID NO:13)CTTATGTTCA TATGGTGCCG ATCCAGAAAG TC (SEQ ID NO: 13)
три первичных праймера мышиthree primary mouse primers
Mnde-3'Mnde-3 '
ТСССТСТАСА TATGTCTTGG GAGCCTGGTG GC (SEQ ID NO:14)TSSSTSTASA TATGTCTTGG GAGCCTGGTG GC (SEQ ID NO: 14)
пять первичных праймеров человекаfive primary human primers
Hnde-5'Hnde-5 '
TCTATGTCCA TATGGTGCCG ATCCAAAAAG TC (SEQ ID NO:15)TCTATGTCCA TATGGTGCCG ATCCAAAAAG TC (SEQ ID NO: 15)
три первичных праймера человекаthree primary human primers
Hnde-3'Hnde-3 '
TTCCTTCCCA TATGGTACTC CTTGCAGGAA GA (SEQ ID NO:16)TTCCTTCCCA TATGGTACTC CTTGCAGGAA GA (SEQ ID NO: 16)
Праймеры содержали не совпадающие в середине 6 пар оснований, которые интродуцируют Nde I рестрикшюнные сайты на каждом конце PCR-фрагмента. Фаг, несущий кДНК человека или мыши, PCR-амплифицировали с помощью данных праймеров. PCR-продукг расщепляли Nde I и подвергали гель-электрофорезу в 1%-ном геле легкоплавкой агарозы. Очищенные полосы геля субклонировали в рЕТ-вектор. Полученные плазмиды секвенировали для того, чтобы показать, что мутации не интродуцируются в процессе клонирования на стадии PCR-амплификации. Получены конструкции кДНК человека и мыши, кодирующие и утратившие глутамин 49. В частности, PCR-клонирующим методом получены конструкции рЕТ 15b, содержащие ОВ кодирующую последовательность человека и мыши (за исключением сигнальной последовательности), слитую с His-tag. Конструкции секвенировали, чтобы убедиться в том, что на стадии PCR-амплификации не происходит ошибочного встраивания последовательностей в кодирующую область гена ОВ.The primers contained mismatched in the middle of 6 base pairs that introduce Nde I restriction sites at each end of the PCR fragment. A phage carrying human or mouse cDNA was PCR amplified using these primers. The PCR product was digested with Nde I and subjected to gel electrophoresis on a 1% gel of low melting agarose. The purified gel strips were subcloned into a pET vector. The resulting plasmids were sequenced in order to show that mutations are not introduced during the cloning stage of the PCR amplification. Human and mouse cDNA constructs encoding and having lost glutamine 49 were obtained. In particular, the pET 15b constructs containing the human and mouse OB coding sequence (except for the signal sequence) fused to His-tag were obtained by PCR-cloning. The constructs were sequenced to ensure that the PCR amplification step did not erroneously insert sequences into the coding region of the OB gene.
Для трансформации бактериального хозяина экспрессии были отобраны две плазмидные конструкции, рЕТМ9 и рЕТН14. При индукции 1 мМ IPTG в оптимальных условиях трансформированные бактерии были способны продуцировать 100-300 мкг/мл белка слияния ОВ. Основная часть белка слияния ОВ обнаруживались в тельцах включения. После солюбилизации 6М гуанидин-HCl или мочевиной белок слияния очищали на His-связываюшей (Ni-хелатируюшей) колонке со смолой. Условия очистки белка слияния ОВ на колонке (связывание, отмывание и элюция) были установлены экспериментально. Белок слияния ОВ связывается со смолой при 5 мМ имидазола/6М гуанидина-HCl и остается связанным со смолой при 20 мМ имидазола/6М гуанидина-HCl. Белок может быть элюирован с колонки при 60 мМ имидазола/6М гуанидина (Фиг.18А, В). Очищенные белки слияния ob человека и мыши затем диализуют в PBS для удаления гуанидин-HCl из препарата и используют для получения поликлональных антител.Two plasmid constructs, pETM9 and pETH14, were selected to transform the bacterial expression host. Upon induction of 1 mM IPTG under optimal conditions, transformed bacteria were able to produce 100-300 μg / ml of OM fusion protein. The bulk of OM fusion protein was found in inclusion bodies. After solubilization with 6M guanidine-HCl or urea, the fusion protein was purified on a His-binding (Ni-chelating) resin column. The purification conditions of the OM fusion protein on the column (binding, washing and elution) were established experimentally. The OM fusion protein binds to the resin at 5 mM imidazole / 6M guanidine-HCl and remains bound to the resin at 20 mM imidazole / 6M guanidine-HCl. The protein can be eluted from the column at 60 mM imidazole / 6M guanidine (Fig. 18A, B). The purified human and mouse ob fusion proteins are then dialyzed in PBS to remove guanidine-HCl from the preparation and used to produce polyclonal antibodies.
Для тестирования биологической активности белков слияния использовали «распрямляющие» условия для очищенного белка. Первоначально белок слияния диализовали в 1М растворе гуанидина с последующим разбавлением 0.4 М раствором аргинина. His-tag затем удаляли из белков слияния до исследования биологической функции. Удаление tag осуществляли обработкой белка слияния тромбином из плаценты человека. Кроме того, кодирующие последовательности гена OB человека и мыши за исключением сигнальной последовательности были встроены в вектор рЕТ12с с помощью PCR-клонирующего метода. Указанные конструкции могут направлять синтезированные белки слияния ОВ в периплазматическое пространство бактериальной клетки-хозяина. Белок слияния OB, выделенный из периплазматического пространства, нуждается только в простой гель-фильтрации, чтобы быть очищенным от других белков клетки-хозяина и не подвергнуться денатурации в данном процессе.To test the biological activity of the fusion proteins, “straightening” conditions for the purified protein were used. Initially, the fusion protein was dialyzed in a 1 M guanidine solution, followed by dilution with a 0.4 M arginine solution. His-tag was then removed from the fusion proteins prior to biological function testing. Tag removal was performed by treating the thrombin fusion protein from human placenta. In addition, the coding sequences of the human and mouse OB gene except for the signal sequence were inserted into the pET12c vector using the PCR cloning method. These constructs can direct synthesized OM fusion proteins into the periplasmic space of the bacterial host cell. The OB fusion protein isolated from the periplasmic space needs only simple gel filtration in order to be purified from other proteins of the host cell and not undergo denaturation in this process.
ПРИМЕР 3: Получение антител к полипептиду OBEXAMPLE 3: Obtaining antibodies to the OB polypeptide
Кроме того, при использовании рекомбинантного белка для генерации поликлональных антител были идентифицированы 4 пептидных последовательности из предсказанной последовательности ОВ мыши с помощью программного обеспечения исследований иммунногенности (GCG Package). Четыре карбокси-терминальных пептидных фрагмента приведены ниже:In addition, when using a recombinant protein to generate polyclonal antibodies, 4 peptide sequences from the predicted mouse OB sequence were identified using the GCG Package software. Four carboxy-terminal peptide fragments are listed below:
(SEO ID NO:IS):(SEO ID NO: IS):
Val-Pro-Ile-Gln-Lys-Val-Gln-Asp-Thr-Lys-Thr-Leu-Ile-Lys-ThrVal-Pro-Ile-Gln-Lys-Val-Gln-Asp-Thr-Lys-Thr-Leu-Ile-Lys-Thr
(SEO ID NO:19):(SEO ID NO: 19):
Leu-His-Pro-Ile-Leu-Ser-Leu-Ser-Lys-Met-Asp-Gln-Thr-Leu-AlaLeu-His-Pro-Ile-Leu-Ser-Leu-Ser-Lys-Met-Asp-Gln-Thr-Leu-Ala
(SEO ID NO:20):(SEO ID NO: 20):
Ser-Lys-Ser-Cys-Ser-Leu-Pro-Gln-Thr-Ser-Gly-Lys-Pro-Glu-Ser-Leu-AspSer-Lys-Ser-Cys-Ser-Leu-Pro-Gln-Thr-Ser-Gly-Lys-Pro-Glu-Ser-Leu-Asp
(SEO ID NO:21):(SEO ID NO: 21):
Ser-Arg-Leu-Gln-Gly-Ser-Leu-Gln-Asp-Ile-Leu-Gln-Gln-Leu-Asp-Val-Ser-Pro-Glu-CysSer-Arg-Leu-Gln-Gly-Ser-Leu-Gln-Asp-Ile-Leu-Gln-Gln-Leu-Asp-Val-Ser-Pro-Glu-Cys
Данные пептиды конъюгировали с KLH, и полученные конъюгаты использовали для иммунизации кроликов по стандартной методике. Затем получали поликлональную сыворотку, специфичную к каждому полипептиду.These peptides were conjugated to KLH, and the resulting conjugates were used to immunize rabbits by standard methods. Then, polyclonal serum specific for each polypeptide was obtained.
ПРИМЕР 4: Транслокация ОВ полипептида in vitroEXAMPLE 4: Translocation of OB polypeptide in vitro
Для обнаружения функциональной сигнальной последовательности кДНК человека, которая включает полную открытую рамку считывания, субклонировали в вектор pGEM. В данном эксперименте использовали только кДНК человека, поскольку не были получены подходящие субклоны мыши. Положительную полосу РНК ob человека транскрибировали при использовании Sp6 полимеразы и включали в реакцию трансляции in vitro как в присутствии, так и в отсутствие микросомальных мембран поджелудочной железы собаки. Первичный продукт трансляции мигрировал с явным мол. весом около 18 кДа, что согласуется с тем, что было предсказано на основе кДНК-последовательности. Включение микросомальных мембран в реакцию ингибирует чрезвычайно интенсивную трансляцию - примерно в 5 раз. Тем не менее около 50-70% первичного продукта трансляции ОВ усечено примерно на 2 кДа в присутствии мембранного препарата. Это позволяет предположить функциональность сигнальной последовательности (Фиг.19А). Размер первичного продукта трансляции РНК интерлейкина -1α, который не кодирует сигнальной последовательности, не изменялся при внесении в реакцию микросомальных мембран. Для выяснения возможной транслокации белка ОВ продукты трансляции in vitro обрабатывали протеиназой К. Обработка протеазой приводила к полному протеолизу 18-кДа первичного продукта трансляции, в то время как на 16-кДа процессированную форму обработка ферментом не влияла. Это свидетельствует о том, что данная форма транспонируется в просвет макросом (Фиг.19В). Полученные данные совместимы с гипотезой о том, что ОВ является секретируемой молекулой.To detect the functional signal sequence of human cDNA, which includes a full open reading frame, was subcloned into the pGEM vector. Only human cDNA was used in this experiment, since suitable mouse subclones were not obtained. The positive band of human ob RNA was transcribed using Sp6 polymerase and included in the in vitro translation reaction both in the presence and in the absence of microsomal membrane of the dog’s pancreas. The primary translation product migrated with an explicit mole. weighing about 18 kDa, which is consistent with what was predicted based on the cDNA sequence. The inclusion of microsomal membranes in the reaction inhibits extremely intense translation - about 5 times. Nevertheless, about 50-70% of the primary OM translation product is truncated by about 2 kDa in the presence of a membrane preparation. This suggests the functionality of the signal sequence (Figa). The size of the primary translation product of interleukin -1α RNA, which does not encode the signal sequence, did not change when microsomal membranes were introduced into the reaction. To determine the possible translocation of the OB protein, in vitro translation products were treated with proteinase K. Protease treatment led to the complete proteolysis of 18-kDa of the primary translation product, while the processing of the enzyme did not affect the 16-kDa processed form. This indicates that this form is transposed into the lumen by a macro (Fig.19B). The data obtained are compatible with the hypothesis that OM is a secreted molecule.
После отщепления сигнальной последовательности два остатка цистеина остаются в предсказанном белке, подтверждая возможность образования дисульфидной связи, что характерно для других секретируемых полипептидов (Shen et al., Science, 224: 168-171, 1984).After cleavage of the signal sequence, two cysteine residues remain in the predicted protein, confirming the possibility of the formation of a disulfide bond, which is characteristic of other secreted polypeptides (Shen et al., Science, 224: 168-171, 1984).
ПРИМЕР 5: Характеристика гена ОВEXAMPLE 5: Characterization of the gene OB
Для установления взаимосвязи между ожирением и генетическими изменениями гена ОВ у человека была определена последовательность гена ОВ человека (Фиг.20А-С) (SEQ ID NO:22 и 24). Для скрининга P1-библиотеки человека были использованы специфические праймеры из кодирующей последовательности человека. Было получено три различных Р1-клона, затем их нарастили и амплифицировали в PCR с помощью праймеров, фланкирующих сплайсинговый сайт между вторым и первым кодирующими экзонами. Целый участок интрона размером около 2 kb был амплифицирован и частично секвенирован (Фиг.20А и как показано в SEQ ID NO:22 и 24).To establish the relationship between obesity and genetic changes in the OB gene in humans, the sequence of the human OB gene was determined (Fig. 20A-C) (SEQ ID NO: 22 and 24). Specific primers from the human coding sequence were used to screen the human P1 library. Three different P1 clones were obtained, then they were expanded and amplified in PCR using primers flanking the splicing site between the second and first coding exons. An entire plot of an intron of about 2 kb in size was amplified and partially sequenced (Fig. 20A and as shown in SEQ ID NOs: 22 and 24).
Структура генов человека и мыши была охарактеризована с помощью PCR-исследования и других известных методик. Было обнаружено, что ген ОВ мыши содержит три экзона, первый и второй из которых считаются кодирующей последовательностью (Фиг.20D). Кодирующий участок гена ОВ человека обнаружил аналогичную структуру, однако ген человека утратил 5'-экзон и интрон (Фиг.20Е).The structure of the human and mouse genes was characterized using PCR studies and other known techniques. It was found that the mouse OB gene contains three exons, the first and second of which are considered the coding sequence (Fig.20D). The coding region of the human OB gene revealed a similar structure, but the human gene lost the 5'-exon and intron (Fig. 20E).
Было получено два набора праймеров из интронных последовательностей гена человека (Фиг.20А-С). Последовательности праймеров приведены ниже (F и R означают прямой и обратный праймеры соответственно):Two sets of primers were obtained from intron sequences of the human gene (FIG. 20A-C). The primer sequences are shown below (F and R mean forward and reverse primers, respectively):
НОВ 1gF 5'-CCCAAGAAGCCCATCCTG-3' (SEQ ID NO:29)NEW 1gF 5'-CCCAAGAAGCCCATCCTG-3 '(SEQ ID NO: 29)
НОВ 1gR 5'-GACTATCTGGGTCCAGTGCC-3' (SEQ ID NO:30)NEW 1gR 5'-GACTATCTGGGTCCAGTGCC-3 '(SEQ ID NO: 30)
НОВ 2gF 5'-CCACATGCTGAGCACTTGTT-3' (SEQ ID NO:31)NEW 2gF 5'-CCACATGCTGAGCACTTGTT-3 '(SEQ ID NO: 31)
НОВ 2gR 5'-CTTCAATCCTGGAGATACCTGG-3' (SEQ ID NO:32)NEW 2gR 5'-CTTCAATCCTGGAGATACCTGG-3 '(SEQ ID NO: 32)
ДНК-образцы были получены из различных источников, и данные наборы праймеров использовались для амплификации геномной ДНК человека из клеток некоторых людей, страдающих ожирением. Продукты PCR подвергали гель-электрофорезу в геле легкоплавкой агарозы и полосы вырезали и расщепляли агаразой. Последовательности были получены с помощью ABI 3 73 А ДНК-секвенсера и набора Taq дидеокиси терминатора (ABI, Perkin-Elmer). На сегодня обнаружена в одном образце одна точечная мутация гена ob. Она находится в первом экзоне и не изменяет аминокислотной последовательности. Предварительные данные свидетельствуют, что последовательность вставки может находиться в первом экзоне гена ob другого образца. Для более легкого «считывания» последовательностей с целью выявления мутаций могут быть использованы различные автоматические методы секвенирования при использовании Секвеназы вместо Taq ДНК-полимеразы.DNA samples were obtained from various sources, and these primer sets were used to amplify human genomic DNA from cells of some obese people. PCR products were gel gel electrophoresed by low melting agarose and the bands were cut and digested with agarase. Sequences were obtained using an
ПРИМЕР 6: Экспрессия OB в дрожжахEXAMPLE 6: Expression of OB in yeast
После позиционного клонирования OB становится важным определить физиологический механизм, посредством которого белок ОВ снижает потребление пищи и вес тела. Первый шаг в данном направлении - это рекомбинантное получение функционального белка с помощью экспрессионной системы. Была отобрана дрожжевая система экспрессии в дополнение к успешно работающей бактериальной системе экспрессии. Дрожжевая система имеет определенные преимущества для экспрессии OB. Наиболее важно то, что биологически активные белки эукариот могут быть получены в данной системе с наибольшей вероятностью. Полипептид OB секретируется клетками млекопитающих. Белковая секреция очень сходна у всех эукариот, и это означает, что секреторный аппарат дрожжей более близок к секреторному аппарату млекопитающих, чем бактериальный. В частности, модификации белка ОВ, наблюдаемые в клетках млекопитающих, будут также наблюдаться при экспрессии и секреции в дрожжах. Кроме того, по мере секреции происходит скручивание белка, и поэтому прохождение ob через секреторный аппарат дрожжей будет приводить к образованию более правильно скрученного белка с нативной биологической активностью. Это имеет важное значение для OB, поскольку два цистеиновых остатка могут образовывать дисульфидный мостик. В противоположность секреторным путям, восстанавливающее окружение клеточной цитоплазмы предотвращает образование дисульфидных связей, и поэтому необходимо прохождение OB через секреторный путь, чтобы дисульфидная связь образовывалась in vivo. Другие преимущества связаны с легкостью и быстротой манипулирования дрожжами, доступностью векторов и штаммов и большим опытом в использовании дрожжевой рекомбинантной технологии.After positional cloning of an OB, it becomes important to determine the physiological mechanism by which the OB protein reduces food intake and body weight. The first step in this direction is the recombinant production of a functional protein using an expression system. A yeast expression system was selected in addition to a successful bacterial expression system. The yeast system has certain advantages for the expression of OB. Most importantly, biologically active eukaryotic proteins are most likely to be obtained in this system. The OB polypeptide is secreted by mammalian cells. Protein secretion is very similar in all eukaryotes, and this means that the secretory apparatus of yeast is closer to the secretory apparatus of mammals than bacterial. In particular, modifications of the OB protein observed in mammalian cells will also be observed during expression and secretion in yeast. In addition, as the secretion occurs, protein is twisted, and therefore passing ob through the yeast secretory apparatus will lead to the formation of a more correctly twisted protein with native biological activity. This is important for OB, since two cysteine residues can form a disulfide bridge. In contrast to the secretory pathways, the restorative environment of the cell cytoplasm prevents the formation of disulfide bonds, and therefore, it is necessary for the OB to pass through the secretory path so that the disulfide bond forms in vivo. Other advantages are associated with the ease and speed of manipulation of yeast, the availability of vectors and strains, and extensive experience in using yeast recombinant technology.
Экспрессионная система Pichia pastoris была выбрана по четырем причинам: (1) она обладает наиболее высоким уровнем экспрессии гетерологичного белка по сравнению с другими дрожжевыми системами, такими как S. cerevisiae; (2) гликолизирование белка более сходно с системой гликозилирования млекопитающих у Р. pastoris по сравнению с S. cerevisiae (несмотря на то что сайты гликолизирования не обнаружены в ob с помощью компьютерного поиска, гликозилирование может происходить по неустановленным сайтам); (3) Р. pastoris секретируют очень незначительное количество белков, и поэтому значительно легче очищать экспрессированный чужеродный белок в данном случае; и (4) векторы и дрожжевые штаммы коммерчески доступны (фирма Invitrogen). Две стратегии получения векторов для экспрессии в дрожжах показаны на Фиг.21 и 22.The Pichia pastoris expression system was chosen for four reasons: (1) it has the highest level of expression of the heterologous protein compared to other yeast systems such as S. cerevisiae; (2) protein glycolization is more similar to the mammalian glycosylation system in P. pastoris as compared to S. cerevisiae (although glycolization sites were not found in ob by computer search, glycosylation can occur at unidentified sites); (3) P. pastoris secrete a very small amount of proteins, and therefore it is much easier to purify the expressed foreign protein in this case; and (4) vectors and yeast strains are commercially available (Invitrogen). Two strategies for preparing vectors for expression in yeast are shown in FIGS. 21 and 22.
Выбранный вектор представляет собой рР1С9. Данный вектор содержит клонирующий сайт в положении «немедленно downstream» по отношению к препрокодирующей последовательности α-фактора спаривания, которая обеспечивает секрецию белка, кодируемого клонированным геном в клонирующем сайте, через секреторные пути. Другим важным свойством вектора является наличие HIS 4 гена, который обеспечивает селекцию поглощения вектора при использовании дрожжевого штамма, выращенного на дефицитной по гистилину среде после трансформации дрожжей вектором. Клонирующая стратегия заключается в следующем: кДНК OS PCR-амплифицируют при использовании 5'-праймера, содержащего на 3'-конце последовательность ОВ, сразу же за предсказанным пептидным сайтом отщепления лидерной последовательности и на самом близком к 5'-концу участке последовательность, комплементарную 3'-концевому участку последовательности α-фактора спаривания вектора. 5'-праймер также содержит Xho I-сайт. 3'-праймер, как показано, имеет на 3'-конце последовательность, комплементарную последним нескольким аминокислотам ОВ, и Есо RI-сайт на 5'-конце. После PCR-амплификации PCR-продукт расщепляют Xho I и Есо RI и клонируют в расщепленный такими же ферментами рР1С.9. После клонирования сДНК ОВ человека и мыши как с глутаминовым колоном 49, так и без него, индивидуальные клоны выделяют для всех четырех конструкций и секвенируют для подтверждения того, что конструкции были клонированы в правильной ориентации и с правильной рамкой, и на стадии PCR-амплификации не возникло мутаций. После идентификации клонов с правильно ориентированной последовательностью ими трансформируют Р. pasioris штамма GS 115, который ауксотрофен по гистидину.The selected vector is pP1C9. This vector contains the cloning site in the “immediately downstream” position with respect to the preprocoding sequence of the α-pairing factor, which secrets the protein encoded by the cloned gene at the cloning site through secretory pathways. Another important property of the vector is the presence of the HIS 4 gene, which allows selection of the absorption of the vector when using a yeast strain grown on histiline-deficient medium after transformation of the yeast by the vector. The cloning strategy is as follows: OS PCR cDNAs are amplified using a 5'-primer containing the OB sequence at the 3'-end, immediately after the predicted peptide cleavage site of the leader sequence and at the sequence closest to the 5'-end, complementary to 3 '-end portion of the sequence of the α-factor pairing vector. The 5'-primer also contains an Xho I site. The 3'-primer, as shown, has a sequence at the 3'-end that is complementary to the last few amino acids OB, and an Eco RI site at the 5'-end. After PCR amplification, the PCR product is digested with Xho I and Eco RI and cloned into the same pP1C.9 enzyme digested. After cloning human and mouse OB cDNA with both glutamine column 49 and without it, individual clones are isolated for all four constructs and sequenced to confirm that the constructs were cloned in the correct orientation and with the correct frame, and at the PCR amplification stage mutations arose. After identification of the clones with a correctly oriented sequence, they transform P. pasioris strain GS 115, which is auxotrophen by histidine.
Для двух конструкций, содержащих ОВ, проводят скрининг трансформированных дрожжевых клонов на экспрессию белка. Проводят дот-блот-гибридизацию ДНК и колоночную гибридизацию для того, чтобы подтвердить содержание ОВ в трансформированных дрожжах. Оба метода выявляют наличие ОВ последовательности в трансформированных клетках и ее отсутствие в нетрансформированных. Более того, трансформированные дрожжи секретируют 16-кДа белок в культуральную среду, в то время как нетрансформированные не секретируют белка указанного размера (Фиг.23А). Это предсказанный размер ОВ. Было показано, что индивидуальные клоны для обеих конструкций мыши обладают высокой экспрессией ОВ и в настоящее время разрабатывается адекватная процедура очистки ob до состояния гомогенности. В одном случае ОВ очищают путем катионообменной хроматографии на колонке (Фиг.23В); предварительные данные свидетельствуют, что может быть использована катионообменная хроматография в строгих условиях. Однако после катионообменной хроматографии возможный продукт ob утрачивается. Это означает присутствие протеазы в образце.For two constructs containing OM, transformed yeast clones are screened for protein expression. Dot blot hybridization of DNA and column hybridization were performed in order to confirm the content of OM in transformed yeast. Both methods reveal the presence of an OB sequence in transformed cells and its absence in non-transformed ones. Moreover, transformed yeast secrete 16-kDa protein into the culture medium, while non-transformed yeast does not secrete a protein of the indicated size (Fig. 23A). This is the predicted OM size. It was shown that individual clones for both mouse constructs have high expression of OM and an adequate procedure for purification of ob to a state of homogeneity is currently being developed. In one case, the OB is purified by cation exchange column chromatography (FIG. 23B); preliminary data indicate that cation exchange chromatography under stringent conditions can be used. However, after cation exchange chromatography, a possible ob product is lost. This means the presence of protease in the sample.
Один подход для решения указанной проблемы заключается в получении белков слияния ob-His-tag для экспрессии в дрожжах (Фиг.22). Дальнейшее исследование показывает, что OB без His-tag прочно связывается с Ni-хелатирующей колонкой. Очистка ОВ полипептида на такой колонке с последующей гель-фильтрацией приводит к выходу продукта с чистотой, достаточной для масс-спектрального анализа. Указанный анализ показывает, что мол. вес экспрессионного белка идентичен ожидаемому. Это подтверждает успешную экспрессию ОВ в клетках Pichia.One approach to solve this problem is to obtain ob-His-tag fusion proteins for expression in yeast (Figure 22). Further research shows that OBs without His-tag are strongly bound to the Ni-chelating column. Purification of the OB of the polypeptide on such a column, followed by gel filtration, yields the product with a purity sufficient for mass spectral analysis. The specified analysis shows that pier. the weight of the expression protein is identical to that expected. This confirms the successful expression of OM in Pichia cells.
Однако Ni-хелатирование/гель-фильтрация не приводят к получению ОВ полипептида в достаточно очищенной форме. Присутствуют дополнительные небольшие молекулы. Это означает, что протеолитически активные фракции с Ni-хелатирующей колонки содержатся в свободном объеме. Соответственно используется трехступенчатая процедура очистки: Ni-хелатирование, катионообменная хроматография (удаление небольших контаминирующих молекул) и гель-фильтрация.However, Ni chelation / gel filtration does not produce OB polypeptide in a sufficiently purified form. Additional small molecules are present. This means that proteolytically active fractions from the Ni-chelating column are contained in a free volume. Accordingly, a three-step purification procedure is used: Ni-chelation, cation exchange chromatography (removal of small contaminating molecules) and gel filtration.
Оценка уровня экспрессии путем окрашивания Кумасси синим SDS-PAGE геля выявляет количество полипептида, составляющее около 10 мг/л, когда дрожжи выращивают в шейкерных флаконах. Эти уровни ожидаются при использовании ферментационных систем, и авторы надеятся получить таким способом большие количества белка. По отношению к конструкциям, содержащим OB человека, идентифицированы трансформированные дрожжевые клоны, содержащие большое число копий гена OB, и ожидается, что они экспрессируют ОВ белок. После получения антител они будут использованы для идентификации секретируемого 16-кДа белка.Assessing the expression level by staining Coomassie blue SDS-PAGE gel reveals a polypeptide amount of about 10 mg / L when the yeast is grown in shaker bottles. These levels are expected when using fermentation systems, and the authors hope to get large amounts of protein in this way. In relation to constructs containing human OBs, transformed yeast clones containing a large number of copies of the OB gene have been identified, and it is expected that they express OB protein. Once antibodies are obtained, they will be used to identify secreted 16-kDa protein.
ПРИМЕР 7: Экспрессия на высоком уровне белка слияния OB в бактерияхEXAMPLE 7: High Level Expression of OB Fusion Protein in Bacteria
Получение замороженных исходных препаратов:Obtaining frozen starting preparations:
К каждой из двух 4-мл аликвот стерилизованной среды M9ZB без источника углерода добавляют 40 мкг исходного раствора декстрозы (0.4 г/мг, стерилизация с помощью фильтра), 10 мкг исходного раствора ампициллина (200 мг/мл) и 5 мкг исходного раствора хлорамфеникола (34 мг/мл в этаноле). Для инокуляции среды используют одиночные колонии Е.coli с клонированной ДНК ОВ1 человека и мыши в Novagen рЕТ-14b-векторе. Пробирки инкубируют в течение ночи при 37°С.40 μg of a dextrose stock solution (0.4 g / mg, filter sterilization), 10 μg of an ampicillin stock solution (200 mg / ml) and 5 μg of a stock solution of chloramphenicol are added to each of two 4-ml aliquots of M9ZB sterilized medium without a carbon source ( 34 mg / ml in ethanol). Single colonies of E. coli with cloned human and mouse OB1 DNA in Novagen pET-14b vector were used to inoculate the medium. The tubes are incubated overnight at 37 ° C.
0.5 мл ночных культур используют для инокуляции 50 мл среды M9ZB с декстрозой, ампициллином и хлорамфениколом. Культуры инкубируют при 30°С и периодически измеряют поглощение при 600 нм (А600). При А600 около 1-1.2 175-мл аликвоты культур смешивают с 25 мкл 60%-ного глицерола в 2-мл пробирках «Эппендорф», быстро замораживают в жидком азоте и хранят при -80°С.0.5 ml of overnight cultures are used to inoculate 50 ml of M9ZB medium with dextrose, ampicillin and chloramphenicol. The cultures were incubated at 30 ° C and absorbance was measured periodically at 600 nm (A 600 ). At A 600, about 1-1.2 175 ml aliquots of the cultures are mixed with 25 μl of 60% glycerol in 2 ml Eppendorf tubes, quickly frozen in liquid nitrogen and stored at -80 ° C.
Выращивание культур:Cultivation:
50 мл среды M9ZB с 0.5 мл 40%-ной декстрозы, 125 мкл исходного раствора ампициллина и 50 мкл исходного раствора хлорамфеникола инокулируют 1 мл замороженной культуры и инкубируют при 30°С. При А600 1-1.2 10 мл культуры используют для инокуляции каждого из четырех 2-л флаконов с 500 мл среды M9ZB, содержащей декстрозу, ампициллин и хлорамфеникол. Культуры инкубируют при 30°С до обеспечения А600 около 1-1.2 с помощью индукции IPTG при конечной концентрации 0.5 мМ. Культуры инкубируют в течение ночи. Клетки собирают центрифугированием при 4000 rpm в течение 20 мин. Данная система экспрессии приводит к выходу рекомбинантного ОВ полипептида с высоким процентным содержанием общего белка в пересчете на г/л культуральной среды Е.coli.50 ml of M9ZB medium with 0.5 ml of 40% dextrose, 125 μl of the stock solution of ampicillin and 50 μl of the stock solution of chloramphenicol are inoculated with 1 ml of frozen culture and incubated at 30 ° C. At A 600 1-1.2, 10 ml of culture is used to inoculate each of the four 2-liter vials with 500 ml of M9ZB medium containing dextrose, ampicillin and chloramphenicol. The cultures are incubated at 30 ° C. until A 600 of about 1-1.2 is obtained by induction of IPTG at a final concentration of 0.5 mM. The cultures are incubated overnight. Cells are harvested by centrifugation at 4000 rpm for 20 minutes. This expression system leads to the release of recombinant OM polypeptide with a high percentage of total protein in terms of g / l of the culture medium of E. coli.
Лизис клеток и ресуспендирование телец включения Cell lysis and resuspension of inclusion bodies
Клеточную пасту ресуспендируют в минимальном объеме 20 мМ HEPES, рН 7.2, 10% глицерола, 0.1 М KCl, 5 мМ MgCl2, 1% апротинина, 1 мМ PMSF, 5 мкг/мл лейпептина и 50 мкг/мл ДНКазы I. Суспензию трижды замораживают и оттаивают с помощью жидкого азота и тепловатой воды. Лизированные клетки центрифугируют при 18000 rpm в течение 30 мин и ресуспендируют в 20 мМ HEPES, рН 7.5, 0.1 NaCl. Суспензию обрабатывают ультразвуком и добавляют Тритон X100 до конечной концентрации 2%. Затем суспензию центрифугируют в течение 15 мин при 18000 rpm. После двух указанных циклов препарат трижды отмывают Тритоном. И наконец осадок растворяют в 6М GdHCl (гуанидин-HCl), 20 мМ HEPES, рН 7.5, путем обработки ультразвуком для дальнейшей очистки.The cell paste is resuspended in a minimum volume of 20 mM HEPES, pH 7.2, 10% glycerol, 0.1 M KCl, 5 mM MgCl 2 , 1% aprotinin, 1 mM PMSF, 5 μg / ml leupeptin and 50 μg / ml DNase I. The suspension is frozen three times and thawed with liquid nitrogen and lukewarm water. Lysed cells are centrifuged at 18,000 rpm for 30 minutes and resuspended in 20 mM HEPES, pH 7.5, 0.1 NaCl. The suspension is sonicated and Triton X100 is added to a final concentration of 2%. The suspension is then centrifuged for 15 minutes at 18,000 rpm. After these two cycles, the drug is washed three times with Triton. Finally, the precipitate was dissolved in 6M GdHCl (guanidine-HCl), 20 mM HEPES, pH 7.5, by sonication for further purification.
Белок ОВ очищают в нескрученном состоянии аффинной хроматографией с иммобилизованными ионами металлов (IMAC). Раствор наносят на 40-мл колонку Pharmacia с хелатируюшей быстротекущей серофазой, загруженной 50 мМ NiSO4 в 5 объемах колонки, и уравновешивают 6М GdHCl, 20 мМ HEPES, рН 7.5. Колонку отмывают 6М GdHCl, 30 мМ имидазолом, 20 мМ HEPES, рН 7.5. Затем белок элюируют тем же самым буфером, содержащим 0.2 М имидазола. Нескрученный белок в 6М GdHCl хранят при 4°С после добавления ацетата натрия (NaAc) до 10 мМ и доводят рН до значения около 4.5 уксусной кислотой.Protein OB is purified in an untwisted state by affinity chromatography with immobilized metal ions (IMAC). The solution was applied to a 40 ml Pharmacia column with a chelating rapidly flowing serophase loaded with 50 mM NiSO 4 in 5 column volumes and equilibrated with 6 M GdHCl, 20 mM HEPES, pH 7.5. The column was washed with 6M GdHCl, 30 mM imidazole, 20 mM HEPES, pH 7.5. Then the protein is eluted with the same buffer containing 0.2 M imidazole. The untwisted protein in 6M GdHCl was stored at 4 ° C after adding sodium acetate (NaAc) to 10 mM and the pH was adjusted to about 4.5 with acetic acid.
Восстановление структуры и очистка белкаRestore structure and protein purification
6М GdHCl раствор, содержащий 100 мг белка, обрабатывают 67 мкл 1М дитиотреитола (DTT) и разбавляют до 67 мл 6М GdHCl, 10 мМ NaAc, рН 4.5. Смесь перемешивают при комнатной температуре в течение 1ч. Затем смесь разводят в 4л 20%-ного глицерола, 2.5 мМ CaCl2, 20 мМ Трис, рН 8.4, при перемешивании. После соответствующего смешивания раствор оставляют при комнатной температуре в течение 8ч без дальнейшего перемешивания. Затем добавляют 2000 ед. очищенного бычьего тромбина (из тромбостата, продукт Parke-Davis) и раствор мягко перемешивают. Через 2.5 ч вновь добавляют 2000 ед. тромбина, и продолжают отщепление гистидин-tag более 3 ч. Расщепление останавливают добавлением PMSF до конечной концентрации 0.1 мМ. Раствор фильтруют и хранят при 4°С.A 6M GdHCl solution containing 100 mg of protein was treated with 67 μl of 1M dithiothreitol (DTT) and diluted to 67 ml with 6M GdHCl, 10 mM NaAc, pH 4.5. The mixture was stirred at room temperature for 1 hour. Then the mixture was diluted in 4 l of 20% glycerol, 2.5 mm CaCl 2 , 20 mm Tris, pH 8.4, with stirring. After appropriate mixing, the solution was left at room temperature for 8 hours without further stirring. Then add 2000 units. purified bovine thrombin (from thrombostat, product of Parke-Davis) and the solution is gently mixed. After 2.5 hours, 2000 units were again added. thrombin, and histidine tag cleavage is continued for more than 3 hours. Cleavage is stopped by the addition of PMSF to a final concentration of 0.1 mM. The solution is filtered and stored at 4 ° C.
Расщепленный белок далее очищают на колонке IMAC, как описано выше, уравновещенной 1 М KCl, 20%-ным глицеролом, 20 мМ HEPES, рН 8.4. После нанесения раствора белка его отмывают тем же самым буфером и расщепленный белок элюируют 1М KCl, 20%-ным глицеролом, 40 мМ имидазолом, 20 мМ HEPES, рН 8.4. Нерасщепленный белок элюируют 0.2 М имидазолом.The digested protein is further purified on an IMAC column as described above, equilibrated with 1 M KCl, 20% glycerol, 20 mM HEPES, pH 8.4. After applying the protein solution, it is washed with the same buffer and the digested protein is eluted with 1M KCl, 20% glycerol, 40 mM imidazole, 20 mM HEPES, pH 8.4. Undigested protein is eluted with 0.2 M imidazole.
Очищенный белок концентрируют, обрабатывают 50-100 мМ ЭДТА, 10 мМ феррицианидом калия (для завершения недостаточного окисления) и подвергают гель-фильтрации на колонке с супердехсом 75 16/60. Выход продукта при осуществлении указанной процедуры составляет 50% от начального.The purified protein is concentrated, treated with 50-100 mm EDTA, 10 mm potassium ferricyanide (to complete insufficient oxidation) and subjected to gel filtration on a column with
Очищенный экспрессированный белок может быть охарактеризован различными методами. Физическая характеристика основывается на динамическом рассеивании света для определения гомогенности препарата и должной степени скручивания. Данные, основанные на рассеивании света, показывают, что полипептид ОВ человека преимущественно или исключительно экспрессируется в форме мономера, в то время как полипептид ОВ мыши может быть обнаружен в форме димера и мономера.The purified expressed protein can be characterized by various methods. The physical characteristic is based on dynamic light scattering to determine the homogeneity of the drug and the proper degree of twisting. Data based on light scattering indicates that the human OB polypeptide is predominantly or exclusively expressed in the form of a monomer, while mouse OB polypeptide can be detected in the form of a dimer and monomer.
Исследование с помощью реагента Эллмэна и масс-спектроскопический анализ показывают, что цистеиновые остатки образуют дисульфидную связь в белке. Такую окисленную форму полипептида вводят животным, как указано ниже, для определения биологической активности.Ellman's reagent study and mass spectroscopic analysis show that cysteine residues form a disulfide bond in the protein. Such an oxidized form of the polypeptide is administered to animals, as described below, to determine biological activity.
Для определения структурной геометрии белка используют метод кругового дихроизма (КД). Спектр КД в физиологическом буфере (рН около 8, ионная сила примерно соответствует физиологической) показывает, что полипептид ОВ человека имеет около 60% α-спиральной структуры и около 40% выборочной кольцевой структуры. Методом СД спектроскопии показано, что полипептид ОВ мыши имеет около 50% α-спиральной структуры и 50% выборочной кольцевой структуры. Ограниченный протеолиз, осуществленный после масс-спектрометрического анализа (Cohen et al., 1995, см. выше), проводят для идентификации участков полипептида, чувствительных к протеолизу. Данный метод показывает наличие подвижной петлевой структуры из аминокислотных остатков 54-60 (как показано на Фиг.4). Вероятно, что данная подвижная петля соединяет два домена определенной 20 структуры, т.е. α-спирали.To determine the structural geometry of the protein, the circular dichroism (CD) method is used. The CD spectrum in physiological buffer (pH about 8, ionic strength approximately corresponds to physiological) shows that human OB polypeptide has about 60% α-helical structure and about 40% selective ring structure. Using SD spectroscopy, it was shown that the mouse OB polypeptide has about 50% α-helical structure and 50% selective ring structure. Limited proteolysis carried out after mass spectrometric analysis (Cohen et al., 1995, see above) is carried out to identify proteolysis sensitive polypeptide regions. This method shows the presence of a mobile loop structure of amino acid residues 54-60 (as shown in Figure 4). It is likely that this moving loop connects two domains of a certain 2 0 structure, i.e. α-helix.
Биологическую активность очищенного белка определяют (как описано далее в Примерах) путем его введения неожиревшим и ожиревшим грызунам посредством осмотического насоса (например, осмотический насос ALZET фирмы Alza Corporation, Palo Alto, CA) или интраперитонеально с помощью ежедневных пилюль по крайней мере в течение двухнедельного периода с последующим наблюдением эффектов на поведение, связанное с питанием, и вес тела.The biological activity of the purified protein is determined (as described further in the Examples) by administering it to an unweighted and obese rodent using an osmotic pump (e.g., an ALZET osmotic pump from Alza Corporation, Palo Alto, CA) or intraperitoneally with daily pills for at least a two-week period. followed by observation of effects on nutritional behavior and body weight.
ПРИМЕР 8: Влияние ОВ полипептида (лептина) на снижение весаEXAMPLE 8: Effect of OB polypeptide (leptin) on weight loss
Генный продукт локуса ОВ мыши играет важную роль в регуляции веса тела. Данный пример показывает, что белок ОВ циркулирует в плазме крови мыши, крысы и человека. Циркулирующая форма белка у всех трех видов имеет идентичный мол. вес, определенный в SDS-PAGE для предсказанной аминокислотной последовательности без сигнальной последовательности. Это позволяет предположить, что in vivo белок не процессируется после отщепления сигнальной последовательности. Белок ОВ не обнаруживается в плазме крови мышей C57/B16J ob/ob и выявляется в десятикратной концентрации в плазме крови мышей db/db и в двадцатикратной концентрации в плазме крови крыс fa/fa по отношению к контролю. Приведенные данные позволяют предположить, что указанные мутантные животные, страдающие ожирением, устойчивы к эффектам ОВ. Наблюдаются семикратные различия в уровнях ОВ белка в плазме крови неожиревших индивидуумов в пределах группы из шести человек. Ежедневные инъекции рекомбинантного ОВ белка мыши существенно снижают массу тела мышей ob/ob, в значительной степени влияют на вес тела мышей дикого типа и не оказывают воздействия на мышей db/db. Эти данные позволяют предположить, что генный продукт генного локуса ОВ выполняет эндокринную функцию с целью регуляции веса тела.The gene product of the mouse OB locus plays an important role in the regulation of body weight. This example shows that OB protein circulates in the blood plasma of mice, rats and humans. The circulating form of the protein in all three species has an identical mole. weight determined in SDS-PAGE for the predicted amino acid sequence without signal sequence. This suggests that the in vivo protein is not processed after cleavage of the signal sequence. The OB protein is not detected in the blood plasma of C57 / B16J ob / ob mice and is detected at a tenfold concentration in the blood plasma of db / db mice and at a twenty-fold concentration in the blood plasma of rats fa / fa in relation to the control. The data presented suggest that these mutant obese animals are resistant to the effects of OM. Seven-fold differences in the levels of OM protein in the blood plasma of obese individuals were observed within a group of six people. Daily injections of recombinant mouse OB protein significantly reduce the body weight of ob / ob mice, significantly affect the body weight of wild-type mice and do not affect db / db mice. These data suggest that the gene product of the OB gene locus performs an endocrine function in order to regulate body weight.
Материалы и методыMaterials and methods
Кроликов иммунизировали рекомбинантным белком в адъюванте Фрейнда (HRP, Inc). Иммуноочищенные антитела к ОВ мыши получают путем пропускания сыворотки через колонку с 4 В сефарозой, конъюгированной с рекомбинантным белком, как описано Harlow et al., Antibodies: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor, NY (1988). Иммунопреципиташпо плазмы крови мыши осуществляют следующим образом: 0.5 мл плазмы крови мыши, крысы и человека, содержащей примерно 2.5 мМ ЭДТА, предварительно очишают на неконъюгированной сефарозе 4 В при комнатной температуре с потряхиванием в течение 2 ч. Сефарозу удаляют выдавливанием и добавляют 50 мл 50%-ной жидкой конъюгированной с антителом сефарозы, содержащей аффинно-очищенное антитело в концентрации 1 мг/мл сефарозы. Затем добавляют 1/2 мл 2xRIPA буфера до обеспечения следующих конечных условий связывания: 50 мМ Трис-HCl, рН 7.5, 100 мМ NaCl, 1% NP-40, 0.1% SDS, 0.5% дезоксихолата и 0.025% азида натрия. Реакцию проводят в течение ночи при 4°С с встряхиванием. Конъюгированную с антителом сефарозу 8 раз отмывают RIPA-буфером, затем трижды отмывают PBS и подвергают электрофорезу в 15%-ном SDS-PAGE. Белки переносят на нитроцеллюлозу и проводят Вестерн-блотгинг с биотинилированным иммуноочищенным антителом против рекомбинантного белка. Второе антитело представляют собой HRP-стрептавидин, и для выявления реакции используют ECL.Rabbits were immunized with a recombinant protein in Freund's adjuvant (HRP, Inc). Immune-purified antibodies to mouse OB are obtained by passing serum through a column of 4B Sepharose conjugated to a recombinant protein, as described by Harlow et al., Antibodies: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor, NY (1988). Immunoprecipitation of mouse blood plasma is carried out as follows: 0.5 ml of blood plasma of a mouse, rat, and human, containing approximately 2.5 mM EDTA, is preliminarily purified on unconjugated Sepharose 4 V at room temperature with shaking for 2 hours. Sepharose is removed by extrusion and 50
Для количественного определения ОВ в сыворотке крови мыши к 100 мкл плазмы крови C57BL/6J ob/ob добавляют возрастающие количества рекомбинантного белка ОВ мыши с восстановленной структурой (0.01; 0.1; 0.5; 2.0; 15.0 нг) и инкубируют сыворотку при 4°С в течение 3 ч с протеин А сефарозой, конъюгированной с антителом. После интенсивного отмывания буфером А (10 мМ натрий-фосфатного буфера, рН 7.4; 100 мМ NaCl; 1% Тритона Х-100, 5 мМ ЭДТА, 1 мМ PMSF) образцы ресуспендируют в буфере для образцов, наслаивают на 15%-ный SDS-PAGE и переносят на нитроцеллюлозную мембрану. Вестерн-блоттинг осуществляют при использовании иммуноочищенного биотинилированного антитела к аминотерминальному участку в качестве первого антитела и HRP-стрептавидина в качестве второго антитела с последующей ECL-детекцией. Цитоплазматические экстраты приготавливают путем гомогенизации жировой ткани в буфере NDS (10 мМ Трис, рН 7.5, 10 мМ NaCl, 60 мМ ICCI, 10 мМ спермина, 0.5 мМ спермидина, 14 мМ β-меркаптоэтанола, 0.5 мМ ЭГТА, 2 мМ ЭДТА, 0.5% NP-40) и удаляют ядра центрифугированием при 700 d.For the quantitative determination of OM in mouse blood serum, increasing amounts of recombinant restored-structure mouse OB protein (0.01; 0.1; 0.5; 2.0; 15.0 ng) are added to 100 μl of C57BL / 6J ob / ob blood plasma and the serum is incubated at 4 ° С for 3 hours with protein A sepharose conjugated to an antibody. After intensive washing with buffer A (10 mM sodium phosphate buffer, pH 7.4; 100 mM NaCl; 1% Triton X-100, 5 mM EDTA, 1 mM PMSF), the samples are resuspended in sample buffer, layered on 15% SDS- PAGE and transferred to a nitrocellulose membrane. Western blotting is carried out using an immuno-purified biotinylated anti-amino terminal antibody as a first antibody and HRP-streptavidin as a second antibody, followed by ECL detection. Cytoplasmic extracts are prepared by homogenizing adipose tissue in NDS buffer (10 mM Tris, pH 7.5, 10 mM NaCl, 60 mM ICCI, 10 mM spermine, 0.5 mM spermidine, 14 mM β-mercaptoethanol, 0.5 mM EGTA, 2 mM EDTA, 0.5% NP-40) and the cores are removed by centrifugation at 700 d.
Иммунопреципитацию осуществляют, как описано выше, за исключением того, что используют иммуноочищенные антитела к ОВ человека. Для ELISA 100 мл 1 мг/мл раствора иммуноочищенного антитела к ОВ человека растворяют в забуференном боратом PBS и помещают на ночь в планшеты для микротитрования (Coming cat. # 2595) при 4°С. Затем планшеты 4 раза отмывают боратным физиологическим раствором, содержащим 0.05% Твина-20, и удаляют избыток жидкости. Планшеты блокируют инкубированием в течение 2 ч при комнатной температуре, добавляя в каждую лунку 240 мл боратного физиологического буфера, содержащего 0.3% желатины, и затем отмывают и высушивают. Известные количества раскрученного белка ОВ человека или образцы плазмы крови в объеме 100 мл инкубируют в отдельных лунках в течение ночи при 4°С. После отмывания планшеты инкубируют при добавлении 100 мл биотинилированного иммуноочишенного антитела к белку ОВ человека (0.1 мг/мл в желатин-боратном буферном растворе) в течение 4 ч при комнатной температуре. После отмывания в планшеты добавляют пероксидазу хрена (HRP), конъюгированную со стрептавидином (0.1 мг/мл в боратном буфере, 0.3% желатины). Субстрат для HRP (ABTS, 0.3 мг/мл и Н2О2, 0.01% в лимонной кислоте) используют для выявления реакции, и О. D. измеряют при 414 нМ для количественного определения связавшегося антитела.Immunoprecipitation is carried out as described above, except that immuno-purified antibodies to human OB are used. For ELISA, 100 ml of a 1 mg / ml solution of immuno-purified anti-human OB antibody was dissolved in borate-buffered PBS and placed overnight in microtiter plates (Coming cat. # 2595) at 4 ° C. Then the tablets are washed 4 times with borate saline containing 0.05% Tween-20, and the excess liquid is removed. The plates are blocked by incubation for 2 hours at room temperature, adding 240 ml of borate physiological buffer containing 0.3% gelatin to each well, and then washed and dried. Known amounts of the unwound human OB protein or blood plasma samples in a volume of 100 ml are incubated in separate wells overnight at 4 ° C. After washing, the plates are incubated with the addition of 100 ml of biotinylated immuno-purified antibody to human OB protein (0.1 mg / ml in gelatin-borate buffer solution) for 4 h at room temperature. After washing, horseradish peroxidase (HRP) conjugated with streptavidin (0.1 mg / ml in borate buffer, 0.3% gelatin) was added to the tablets. A substrate for HRP (ABTS, 0.3 mg / ml and H 2 O 2 , 0.01% in citric acid) is used to detect the reaction, and O. D. is measured at 414 nM to quantify the bound antibody.
Кодирующие последовательности гена ОВ мыши и человека PCR-амплифицируют из плазмид, содержащих ОВ кДНК-последовательности, и субклонируют в плазмиду pPIC.9 (Invitrogen). 5'-праймер человека имеет структуруThe coding sequences of the mouse and human OB gene are PCR amplified from plasmids containing the OB cDNA sequences and subcloned into plasmid pPIC.9 (Invitrogen). 5'-human primer has the structure
5' GTATCTCTCGAGAAAAGAGTGCCCATCCAAAAAGTCCAAG 3'5 'GTATCTCTCGAGAAAAGAGTGCCCATCCAAAAAGTCCAAG 3'
(SEQ ID NO:34),(SEQ ID NO: 34),
3'-праймер имеет структуру3'-primer has the structure
5' GCGCGAATTCTCAGCACCCAGGGCTGAGGTC 3'5 'GCGCGAATTCTCAGCACCCAGGGCCTGAGGTC 3'
(SEQ ID NO:35).(SEQ ID NO: 35).
5'-праймер мыши имеет структуруThe mouse 5'-primer has the structure
5' GTATCTCTCGAGAAAAGAGTGCCTATCCAGAAAGTCCAGG 3'5 'GTATCTCTCGAGAAAAGAGTGCCTATCCAGAAAGTCCAGG 3'
(SEQ ID NO:36) и(SEQ ID NO: 36) and
3'-праймер имеет структуру3'-primer has the structure
5' GCGCGAATTCTCAGCATTCAGGGCTAACATC 3'5 'GCGCGAATTCTCAGCATTCAGGGCCACACC 3'
(SEQ ID NO:37).(SEQ ID NO: 37).
5'-праймер человека и мыши содержит Xho I сайт на 5'-конце, а в векторе рРIС9 содержится кодирующая последовательность для последних 4 аминокислот сигнальной последовательности α-спаривающего фактора. Данный вектор направляет секрецию продуктов гетерологично экспрессирующихся генов из клетки в культуральную среду. 5' PCR-праймер также включает первые 19 нуклеотидов открытой рамки считывания гена ОВ после сайта отщепления сигнальной последовательности перед аминокислотой аланином в положении 21. 3'-праймер содержит EcoR I - сайт на 5'-конце, который расположен сразу же (немедленно) после последовательностей, комплементарных возможному стоп-кодону ОВ. Условия PCR были следующими: денатурация в течение 1 мин при 94°С, отжиг в течение 1 мин при 55°С и удлинение в течение 2.5 мин при 72°С. Мало циклов PCR (15 циклов) и строго-считывающую полимеразу PFU (Stratagene) использовали для ограничения числа PCR-генерируемых мутаций. Продукты PCR обрабатывали Xho I и EcoR I и клонировали в аналогичным образом расщепленный вектор рР1С.9. Все конструкции секвенировали по двум цепям, чтобы убедиться в отсутствии PCR-генерированных мутаций. Клоны трансфицировали в клетки Pichia pastoris (His) методом сферопластов и отбирали на среде с дефицитом гистидина. Примерно 200 клонов человека и мыши было скринировано на высокопийное встраивание методом исследования гибридизации колоний. Высокопийные клоны затем анализировали на экспрессию OB, первоначально окрашивая Кумасси синим, которое показало наличие нового 16-кДа белка в культуральной среде трансформированных дрожжей. 16-кДа полоса представляла собой ОВ, как было выявлено с помощью антител к ОВ белку, полученному в бактериальной системе экспрессии. Рекомбинантные белки затем очищали с помощью двухсталийного метода очистки, описанного ниже. Масс-спектрометрию и обработку цианоген бромидом осуществляли, как описано Beavis et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 87: 6873-6877 (1990).The human and mouse 5'-primer contains the Xho I site at the 5'-end, and the pIPIC9 vector contains the coding sequence for the last 4 amino acids of the α-pairing factor signal sequence. This vector directs the secretion of heterologously expressed gene products from the cell to the culture medium. The 5 'PCR primer also includes the first 19 nucleotides of the open reading frame of the OB gene after the signal sequence cleavage site before the amino acid alanine at position 21. The 3'-primer contains the EcoR I site at the 5'-end, which is located immediately (immediately) after sequences complementary to a possible stop codon OB. PCR conditions were as follows: denaturation for 1 min at 94 ° C, annealing for 1 min at 55 ° C, and elongation for 2.5 min at 72 ° C. Few PCR cycles (15 cycles) and strictly reading PFU polymerase (Stratagene) were used to limit the number of PCR-generated mutations. PCR products were treated with Xho I and EcoR I and cloned into a similarly digested pP1C.9 vector. All constructs were sequenced in two strands to ensure no PCR-generated mutations. Clones were transfected into Pichia pastoris (His) cells by spheroplasting and selected on histidine-deficient media. About 200 human and mouse clones were screened for high-pot embedding by colony hybridization assay. High-drinker clones were then analyzed for OB expression, initially stained with Coomassie blue, which showed the presence of a new 16-kDa protein in the culture medium of transformed yeast. The 16-kDa band was an OB, as was detected using antibodies to the OB protein obtained in the bacterial expression system. The recombinant proteins were then purified using the two-step purification method described below. Mass spectrometry and cyanogen bromide treatment were performed as described by Beavis et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87: 6873-6877 (1990).
Полную кодирующую последовательность OB генов ОВ человека и мыши, которая является С-концевой по отношению к сигнальной последовательности, субклонировали в вектор экспрессии pET15b (Novagen) и экспрессировали на высоком уровне в Escherichia coli (BL21 (DE3) plYsS) с помощью Е7 РНК-полимеразной системы (Studier et al., Melh. Enzymology, 185: 80-89 (1990)). Клетки выращивали при 30°С до поглощения 0.7 при 595 нМ, индуцировали 0.5 мМ изопропил-β-D-тиогалактопиранозидам в течение ночи и затем собирали низкоскоростным центрифугированием. Лизис осуществляли тремя циклами замораживания-оттаивания и ДНК расщепляли ДНКазой. Мембранную экстракцию проводили при отработке препарата ультразвуком и солюбилизации детергентом, полученный осадок телец включения растворяли в 6М гуанидин - HCl, 20 мМ HEPES, рН 8.4. Рекомбинантные ОВ белки очищали в денатурирующих условиях методом IMAC при использовании Ni-ионной аффинной колонки и отмывания возрастающими количествами имидазола. Очищенный денатурированный ОВ белок хранили в 6М гуанидин - HCl, 10 мМ ацетате натрия (NaAc), рН 5, и восстанавливали с помощью 2 мМ DTT при комнатной температуре в течение 1ч. Денатурацию проводили путем разбавления восстановленного белка в 20%-ном глицероле, 5 мМ CaCl2, 5 мМ NaAc, рН 5 при смешивании и инкубации при комнатной температуре в течение 8-12ч. После денатурации рН доводили до 8.4 добавлением Триса до 10 мМ и гексагистидиновую метку удаляли путем расщепления тромбином. Расщепленный ренатурированный белок повторно очищали методом IMAC для отделения от тромбина и нерасщепленного белка слияния. Расщепленный ренатурированный белок элюировали с Ni-анион аффинной колонки 40 мМ имидазолом, в то время как тромбин и нерасщепленный белок слияния элюировали 0.2 мМ имидазолом. Продукт затем концентрировали, обрабатывали 100 мМ ЭДТА и 10 мМ феррицианидом калия и затем очищали гель-фильтрацией при использовании супердекса Pharmacia на колонке 75 16/60.The complete coding sequence of the OB of the human and mouse OB genes, which is C-terminal to the signal sequence, was subcloned into the expression vector pET15b (Novagen) and expressed at a high level in Escherichia coli (BL21 (DE3) plYsS) using E7 RNA polymerase systems (Studier et al., Melh. Enzymology, 185: 80-89 (1990)). Cells were grown at 30 ° C until 0.7 was absorbed at 595 nM, 0.5 mM isopropyl-β-D-thiogalactopyranosides were induced overnight and then harvested by low speed centrifugation. Lysis was carried out by three cycles of freezing and thawing and DNA was digested with DNase. Membrane extraction was carried out when the preparation was sonicated and solubilized with a detergent, the resulting precipitate of inclusion bodies was dissolved in 6M guanidine - HCl, 20 mM HEPES, pH 8.4. Recombinant OB proteins were purified under denaturing conditions by IMAC using a Ni-ion affinity column and washing with increasing amounts of imidazole. The purified denatured OB protein was stored in 6 M guanidine - HCl, 10 mM sodium acetate (NaAc),
Исследование Эллмэна проводили, как описано Ellman, Biochem. Biophis., 82 70: 77 (1959). Реагент Эллмэна получали растворением 39.6 мг 5.5'-дитиобис (2-нитробензоловой кислоты) (DTNB) в 10 мл 0.05 М фосфата, рН 8. Калибровочную кривую строили при разбросе концентраций 10-120 мМ свободного сульфгидрила (при использовании 1 мМ исходного раствора восстановленного DTT) при 412 нМ. Каждое исследование проводили при использовании 0.02 мл реагента Эллмэна и общем объеме реакционной смеси 0.5 мл. Определенный коэффициент экстинции составлял 12974 M-1см-1 для свободной сульфгидрильной группы (коэффициент корреляции 0.99987), что находится в пределах 5%-ной ошибки по сравнению с ранее выявленным значением 13600 M-1см-1.Ellman's study was performed as described by Ellman, Biochem. Biophis., 82 70: 77 (1959). Ellman's reagent was obtained by dissolving 39.6 mg of 5.5'-dithiobis (2-nitrobenzene acid) (DTNB) in 10 ml of 0.05 M phosphate,
50 мл очищенного гель-фильтрацией белка в концентрации 2 мг/мл, соответствующей концентрации свободного сульфгидрила около 24 мМ в конечной реакционной смеси, исследуют методом Эллмэна. В конечном растворе поглощение при A412 составляет около 0.02, позволяя предположить, что два цистеиновых остатка в белке окислены с образованием цистина или что их свободные сульфгидрильные группы полностью погружены в недоступное ядро скрученного белка. Аналогичные результаты были получены при осуществлении такого же исследования на нескрученном белке в присутствии 6М гуанидин - HCl.50 ml of gel-filtered protein at a concentration of 2 mg / ml, corresponding to a concentration of free sulfhydryl of about 24 mM in the final reaction mixture, was investigated by the Ellman method. In the final solution, the absorption at A 412 is about 0.02, suggesting that two cysteine residues in the protein are oxidized to form cystine or that their free sulfhydryl groups are completely immersed in the inaccessible core of the twisted protein. Similar results were obtained when carrying out the same study on an untwisted protein in the presence of 6M guanidine - HCl.
Мышей индивидуально содержали в свободном от патогенов окружении и приучали к диете, содержащей 35% (вес на вес) лабораторного питания для грызунов 5001 (РМР Feeds, Inc.), 5.9% (вес на вес) пудинга из крахмальной муки (General Foods) и 59.1% воды, энергетическая ценность которой составляет 1.30 ккал/г. Пищу стерилизуют автоклавированием и упаковывают в 60-мм пластиковые чашки, которые закрепляют на поверхности 100-мм чашек Петри. Крахмальный пудинг придает пище консистенцию пасты, и поэтому животным трудно разбрасывать ее по клетке. Свежую порцию еды помещают в клетку каждое утро, а предыдущую порцию убирают и взвешивают. Разница в весе последующей и предыдущей порцией составляет величину ежедневного потребления пищи животными. Влияние рекомбинантного белка на потребление пищи и вес тела определяют у трех штаммов мышей: C57BL/6J ob/ob, C57Bl/Ks db/db и CBA/J+/+, купленных в Jackson Laboratory. Тридцать мышей каждого штамма разделяли на группы по 10 животных. Одной группе каждого штамма ежедневно интраперитонеально (i. р.) вводили раскрученный бактериальный ob белок с восстановленной структурной в дозе 5 мг/г/день в 300 мкл PBS. Вторая группа получала i. р. инъекции того же самого объема PBS. Эти контрольные животные получали инъекции PBS диализата рекомбинантного белка. PBS очищали от эндотоксина при использовании колонки Acticlean ETOX. Третья группа животных не получала инъекций. Потребление пищи регистрировали ежедневно, а вес тела - регулярно с интервалом в 3.5 недели. Для парного эксперимента потребление пищи в отдельной группе ob мышей совпадало с ежедневным значением, которое определялось для мышей ob, получающих белок.The mice were individually kept in a pathogen-free environment and accustomed to a diet containing 35% (weight by weight) laboratory rodent food 5001 (PMP Feeds, Inc.), 5.9% (weight by weight) starch flour pudding (General Foods) and 59.1% of water, whose energy value is 1.30 kcal / g. The food is sterilized by autoclaving and packaged in 60 mm plastic cups, which are fixed to the surface of 100 mm Petri dishes. Starchy pudding gives the paste a consistency in food, which makes it difficult for animals to scatter it around the cage. A fresh serving of food is placed in a cage every morning, and the previous serving is cleaned and weighed. The difference in weight of the next and previous servings is the amount of daily food intake by animals. The effect of recombinant protein on food intake and body weight was determined in three strains of mice: C57BL / 6J ob / ob, C57Bl / Ks db / db and CBA / J + / +, purchased from Jackson Laboratory. Thirty mice of each strain were divided into groups of 10 animals. One group of each strain was injected daily intraperitoneally (i. P.) With a promoted bacterial ob protein with a restored structural dose of 5 mg / g / day in 300 μl of PBS. The second group received i. R. injections of the same volume of PBS. These control animals received injections of PBS dialyzed recombinant protein. PBS was purified from endotoxin using an Acticlean ETOX column. The third group of animals did not receive injections. Food intake was recorded daily, and body weight was recorded regularly at intervals of 3.5 weeks. For the paired experiment, food intake in a separate group of ob mice coincided with the daily value that was determined for ob mice receiving protein.
Результатыresults
OB белок циркулирует в плазме крови человека, мыши и крысыOB protein circulates in human, mouse and rat plasma
Рекомбинантный белок ОВ получают с помощью рЕТ 15b бактериального вектора экспрессии (Novagen) и путем клонирования в клетках Pichia pastoris, дрожжевой системе экспрессии, которая секретирует рекомбинантные белки непосредственно в культуральную среду. Белок ob, экспрессируемый в дрожжах, включает 146 аминокислот с карбокси-концевого участка по отношению к сигнальной последовательности. Кроликов иммунизируют бактериальными белками (HRP, Inc.). Антитела очищают на колонке с антигеном (Research Genetics) и используют для иммунопреципитации и Вестерн-блоттинга белка из плазмы крови и жировой ткани.Recombinant OB protein is obtained using pET 15b bacterial expression vector (Novagen) and by cloning in Pichia pastoris cells, a yeast expression system that secretes recombinant proteins directly into the culture medium. The ob protein expressed in yeast comprises 146 amino acids from the carboxy-terminal region with respect to the signal sequence. Rabbits are immunized with bacterial proteins (HRP, Inc.). Antibodies are purified on a column with an antigen (Research Genetics) and used for immunoprecipitation and Western blotting of protein from blood plasma and adipose tissue.
Белок ОВ из плазмы крови мыши мигрирует с явным мол. весом 16 кДа в SDS-PAGE. Электрофоретическая подвижность идентична таковой рекомбинантного белка ОВ, секретируемого дрожжами после удаления сигнальной последовательности (Фиг.24А). Белок не выявляется в плазме крови мышей C57BL/6J ob/ob, которые имеют нонсенс-мутацию в кодоне 105. В некоторых антисыворотках не удается идентифицировать полипептидную цепь с удаленным остатком в положении 105, предсказанную на основе кДНК-последовательности.Protein OM from the blood plasma of the mouse migrates with an explicit mole. weighing 16 kDa in SDS-PAGE. Electrophoretic mobility is identical to that of the recombinant OB protein secreted by yeast after removal of the signal sequence (Fig.24A). The protein is not detected in the blood plasma of C57BL / 6J ob / ob mice that have a nonsense mutation at codon 105. In some antisera, the polypeptide chain with the deleted residue at position 105, predicted based on the cDNA sequence, cannot be identified.
В плазме крови мышей db/db обнаруживается десятикратный уровень ОВ по сравнению с контролем (Фиг.24А). Иммунопреципитация плазмы крови крыс дикого типа и fa/fa выявляет двадцатикратное увеличение уровня белка ОВ у мутантных животных по сравнению с животными дикого типа (Фиг.24В). Мутация db приводит к фенотипу ожирения, идентичного тому, который наблюдается у мышей ob (Bahary et al., 1990, см. выше). Крысы fatty становятся ожиревшими в результате рецессивной мутации в гене, гомологичном db (Truett et al., 1991, см. выше). Для определения количественного уровня OB в плазме крови мыши к сыворотке добавляют возрастающие количества рекомбинантного белка и проводят иммунопреципитацию (Фиг.24С). Линейное увеличение интенсивности сигнала на Вестерн-блотах соответствует увеличению количества рекомбинантного белка. Сравнение интенсивности сигнала нативного белка в плазме крови мыши с контролем показывает, что уровень циркулирующего белка ОВ у животных дикого типа составляет около 20 нг/мл. Эти данные демонстрируют, что иммунопреципитацию и Вестерн-блоттинг проводили в условиях избытка антител. Увеличенные уровни белка ОВ также обнаружены в белковых экстрактах жировой ткани мышей db/db в сравнении с контролем (Фиг.24D). Как ожидается для секретируемого белка, белок жировой ткани выделяется в составе мембранной фракции (данные не показаны).In the blood plasma of db / db mice, a ten-fold level of OM was detected compared to the control (Fig. 24A). Immunoprecipitation of the blood plasma of wild-type rats and fa / fa reveals a twenty-fold increase in the level of protein OB in mutant animals compared with wild-type animals (Figv). The db mutation leads to an obesity phenotype identical to that observed in ob mice (Bahary et al., 1990, supra). Fatty rats become obese as a result of a recessive mutation in a gene homologous to db (Truett et al., 1991, supra). To determine the quantitative level of OB in mouse plasma, increasing amounts of recombinant protein are added to the serum and immunoprecipitation is carried out (Fig.24C). A linear increase in signal intensity on Western blots corresponds to an increase in the amount of recombinant protein. A comparison of the signal intensity of the native protein in mouse blood plasma with the control shows that the level of circulating OM protein in wild-type animals is about 20 ng / ml. These data demonstrate that immunoprecipitation and Western blotting were performed under conditions of excess antibodies. Increased levels of protein OB were also found in protein extracts of adipose tissue of db / db mice compared to control (Fig.24D). As expected for the secreted protein, adipose tissue protein is secreted as part of the membrane fraction (data not shown).
Образцы плазмы крови шести не страдающих ожирением индивидуумов с индексом массы тела менее 25 (BMI=вес/рост) иммунопреципитировали с помощью имуноочищенных антител к белку человека. Иммунопреципитированный материал мигрирует с электрофоретической подвижностью, идентичной той, которая характерна для белка человека из 146 аминокислот, экспрессированного в дрожжах. В пределах шести образцов интенсивность сигнала существенно варьирует (Фиг.25А). Денситометрия авторалиографий выявляет примерно пятикратные различия в уровнях белка у индивидуумов НР1 и НР6 со средними значениями у других испытуемых. Фермент-связанный иммуноанализ (ELISA) осуществляли при использовании иммуноочищенного антитела и бактериального белка с восстановленной структурой в качестве стандарта (см. ниже). Полученная стандартная кривая приведена на Фиг.25В. В данном методе исследований уровни ОВ белка в плазме крови в шести образцах варьировали между 2-15 нг/мл (Фиг.25С). Уровень ОВ белка в плазме крови индивидуума НР6 выходил за пределы линейного ряда в иммуноанализе и составлял ≥15 нг/мл. Указанные количественные различия коррелировали с полученными методами Вестерн-блоттинга.Blood plasma samples of six non-obese individuals with a body mass index of less than 25 (BMI = weight / height) were immunoprecipitated using immunopurified antibodies to human protein. Immunoprecipitated material migrates with electrophoretic mobility identical to that characteristic of a 146 amino acid protein expressed in yeast. Within six samples, the signal intensity varies significantly (Figa). Densitometry of autographs reveals approximately five-fold differences in protein levels in individuals HP1 and HP6 with average values in other subjects. Enzyme-linked immunoassay (ELISA) was performed using an immuno-purified antibody and a restored bacterial protein as a standard (see below). The resulting standard curve is shown in Figv. In this test method, plasma protein OB levels in six samples varied between 2-15 ng / ml (Fig. 25C). The level of protein OB in the blood plasma of an individual HP6 went beyond the linear range in immunoassay and amounted to ≥15 ng / ml. The indicated quantitative differences correlated with the obtained Western blotting methods.
Предварительные данные позволяют предположить, что лептин может циркулировать, по крайней мере частично, в виде комплекса с другим белком или белками. Заключение основывается на гетерогенности формы кривой титрования для сыворотки по сравнению с рекомбинантным стандартом. Анализ большого количества лептина, иммуноочищенного на колонке с антителами кролика к ОВ путем HPLC гель-фильтрации в денатурирующих и неденатурирующих условиях с последующим осуществлением ELISA и SDS-PAGE, позволяет предположить, что полипептид ОВ представляет собой высокомолекулярный комплекс. Однако эти данные остаются предварительными. Белок, связывающий полипептид ОВ, если он вообще существует, пока не охарактеризован.Preliminary evidence suggests that leptin can circulate, at least in part, as a complex with another protein or proteins. The conclusion is based on the heterogeneity of the shape of the titration curve for serum compared to the recombinant standard. Analysis of a large amount of leptin immunocleaned on a column with rabbit antibodies to OV by HPLC gel filtration under denaturing and non-denaturing conditions followed by ELISA and SDS-PAGE suggests that the OB polypeptide is a high molecular weight complex. However, these data remain preliminary. The protein that binds the OB polypeptide, if it exists at all, has not yet been characterized.
Структурные особенности ОВ белкаStructural Features of OM Protein
Поскольку белок ОВ имеет два цистеиновых остатка, он может формировать внутри- и межмолекулярные дисульфидные связи в окисляющих условиях in vivo. Вестерн-блоттинг повторяют в отсутствие или при добавлении восстанавливающих агентов к образу буфера. В обоих случаях белок ОВ в сыворотке человека мигрирует как мономер (данные не показаны). В невосстанавливающих условиях белок, иммунопреципитированный из сыворотки мышей db, выявлялся в положениях, соответствующих как мономеру 16 кДа, так и димеру с мол. весом около 32 кДа (Фиг.26А). Полоса, соответствующая соединению с большим мол. весом, исчезала в восстанавливающих условиях. Это позволяет предположить, что фракция белка ОВ мыши циркулирует в виде соединения с большим мол. весом за счет образования межмолекулярной дисульфидной связи. Примерно 80% белка ОВ мыши циркулирует в виде 16 - кДа белка и 20% - в форме 32-кДа белка.Since the protein OB has two cysteine residues, it can form intra- and intermolecular disulfide bonds under oxidizing conditions in vivo. Western blotting is repeated in the absence or addition of reducing agents to the buffer image. In both cases, the OM protein in human serum migrates as a monomer (data not shown). Under non-reducing conditions, a protein immunoprecipitated from the serum of db mice was detected at positions corresponding to both a 16 kDa monomer and a dimer of mol. weighing about 32 kDa (Figa). The band corresponding to the connection with a large mol. weight, disappeared in restoring conditions. This suggests that the mouse OB protein fraction circulates as a compound with a large mol. weight due to the formation of intermolecular disulfide bonds. About 80% of the mouse OB protein circulates as 16 kDa protein and 20% as 32 kDa protein.
Те же самые молекулярные формы выявляются, когда белки человека и мыши экспрессируются в дрожжах Pichia pastoris (Abrams et al., Immunol. Rev.,: 5-24 (1992)). В данных исследованиях ДНК последовательность, соответствующая 146 аминокислотам зрелого белка ОВ, была клонирована в положении «downstream» по отношению к сигнальной последовательности α-спаривающего фактора дрожжей в векторе pPIC.9 (Invitrogen). Белок очищали из среды дрожжевых штаммов, экспрессирующих белки человека и мыши, и подвергали электрофорезу в восстанавливающих и невосстанавливающих условиях (Фиг.26А). Белок мыши экспрессировался в дрожжах главным образом в виде димера в невосстанавливающих условиях и только в виде мономера в присутствии восстанавливающих агентов. Рекомбинантный белок человека мигрировал в положении мономера в обоих условиях (данные не показаны).The same molecular forms are detected when human and mouse proteins are expressed in Pichia pastoris yeast (Abrams et al., Immunol. Rev.,: 5-24 (1992)). In these DNA studies, the sequence corresponding to 146 amino acids of the mature OB protein was cloned in the downstream position relative to the signal sequence of the α-pairing yeast factor in pPIC.9 vector (Invitrogen). The protein was purified from the medium of yeast strains expressing human and mouse proteins and subjected to electrophoresis under reducing and non-reducing conditions (Fig. 26A). Mouse protein was expressed in yeast mainly as a dimer under non-reducing conditions and only as a monomer in the presence of reducing agents. The recombinant human protein migrated at the monomer position under both conditions (data not shown).
Очищенный белок человека, экспрессируемый в клетках Pichia, имеет мол. массу 16.024±3 Да, как определено масс-спектрометрией (Beavis, 1990, см. выше). Эти данные согласуются со значением мол. массы, вычисленной на основе аминокислотной последовательности белка, содержащего один внутримолекулярный дисульфидный мостик (16.024 Да). Масс-спекгрометрический анализ с матрикс-опосредованной лазерной десорбцией применительно к расщепленным цианоген бромидом белковым продуктам, показывает, что цистеины 117 и 167 соединены посредством внутримолекулярной дисульфидной связи (Фиг.26В). Цианоген бромид отщепляет карбокси-концевой участок по метиониновым остаткам.The purified human protein expressed in Pichia cells has a mole. mass 16.024 ± 3 Yes, as determined by mass spectrometry (Beavis, 1990, see above). These data are consistent with the value of mol. mass calculated on the basis of the amino acid sequence of a protein containing one intramolecular disulfide bridge (16.024 Da). Mass spectrometric analysis with matrix-mediated laser desorption for cyanogen bromide-cleaved protein products shows that
Получение и характеристика биоактивного рекомбинантного белка Obtaining and characterization of a bioactive recombinant protein
Белок ОВ мыши экспрессируется в Е. coli с помощью плазмиды рЕТ 15b в виде нерастворимого белка слияния из 20 аминокислотных остатков с N-концевой гекса-гистидиновой меткой, содержащей сайт расщепления тромбином. Бактериальные тельца включения солюбилизируют с помощью гуанидин-HCl и очищают в денатурирующих условиях при использовании ион-аффинной хроматографии с иммобилизированным металлом (IMAC) (Фиг.27). Очищенный денатурированный белок слияния восстанавливают, разводят и заново обеспечивают формирование структуры в водной среде при комнатной температуре. После расщепления тромбином ренатурированный белок ОВ мыши, содержащий четыре дополнительных N-концевых остатка (Gly-Ser-His-Met; SEQ ID NO:38), повторно очищают путем IMAC до >98% гомогенности, как подтверждается SDS-PAGE и масс-спектрометрией. Масс-спектрометрия с матрикс-опосредованной лазерной десорбцией выявляет значение массы 16.414±3 Да (предсказанная масса составляет 16.415 Да). SDS-PAGE в восстанавливающих и невосстанавливающих условиях, показывает наличие полос с одной явной мол. массой, а именно 16 кДа (данные не приведены).Mouse OB protein is expressed in E. coli using plasmid pET 15b as an insoluble fusion protein of 20 amino acid residues with an N-terminal hexa-histidine tag containing a thrombin cleavage site. Bacterial inclusion bodies are solubilized with guanidine-HCl and purified under denaturing conditions using immobilized metal ion affinity chromatography (IMAC) (FIG. 27). The purified denatured fusion protein is reduced, diluted and re-formed in the aqueous medium at room temperature. After thrombin cleavage, the renatured mouse OB protein containing four additional N-terminal residues (Gly-Ser-His-Met; SEQ ID NO: 38) is re-purified by IMAC to> 98% homogeneity, as confirmed by SDS-PAGE and mass spectrometry . Mass spectrometry with matrix-mediated laser desorption reveals a mass value of 16.414 ± 3 Da (predicted mass is 16.415 Da). SDS-PAGE in reducing and non-reducing conditions, shows the presence of bands with one explicit mol. mass, namely 16 kDa (data not shown).
Динамическое рассеивание света с помощью детектора Molecular Size DP801 (Protein Solutions, Inc.) показывает, что ренатурированный белок ОВ мыши в основном мономерен с небольшими агрегатами более высокого порядка. Белок обрабатывают ЭДТА и химически окисляют. Затем более высокомолекулярные структуры удаляют гель-фильтрацией. Дальнейшее динамическое рассеивание света показывает, что очищенный ренатурированный рекомбинантный белок ОВ мыши обладает монодисперсными свойствами. После диализа (PBS) бактериальный эндотоксин удаляют при использовании колонки Acticlean ETOX (Sterogene Bioseparations, Inc.). Конечный выход белка составляет 45 мг/мл.Dynamic light scattering using a Molecular Size DP801 detector (Protein Solutions, Inc.) shows that the renatured mouse OB protein is mainly monomeric with small aggregates of a higher order. The protein is treated with EDTA and chemically oxidized. Then higher molecular weight structures are removed by gel filtration. Further dynamic light scattering shows that purified, renatured recombinant mouse OB protein has monodisperse properties. After dialysis (PBS), the bacterial endotoxin is removed using an Acticlean ETOX column (Sterogene Bioseparations, Inc.). The final protein yield is 45 mg / ml.
Анализ Эллмэна применяют к очищенному, восстановленному рекомбинантному белку ОВ мыши для определения степени его окисления (Ellman, 1959, см. выше). Ренатурированный белок и раскрученный с помощью 6М гуанидина - HCl обнаруживает <0.5% свободного сульфгидрила, показывая, что мономерный продукт содержит внутримолекулярную дисульфидную связь. Это подтверждается масс-спектрометрией продуктов расщепления бактериального белка с восстановленной структурой с помощью цианоген-бромида (данные не показаны).Ellman's analysis is applied to purified, reduced recombinant mouse OB protein to determine its oxidation state (Ellman, 1959, see above). The renatured protein and untwisted with 6M guanidine - HCl detects <0.5% free sulfhydryl, indicating that the monomer product contains an intramolecular disulfide bond. This is confirmed by mass spectrometry of the products of the cleavage of the bacterial protein with the restored structure using cyanogen bromide (data not shown).
Биоактивность ОВ белка.Bioactivity of OB protein.
Очищенный ренатурированный рекомбинантный белок ОВ мыши ежедневно путем интраперитонеальных инъекций в дозе 5 мг/кг/день вводят мышам, разделенным на группы из 10 животных, а именно C57BL/6J ob/ob (16 недель), C57BL/Ks db/db (12 недель) и CBA/J+/+ (8 недель). Аналогичное количество животных получает PBS путем ежедневных инъекций. PBS, используемый для контрольных инъекций, получают из диализата после уравновешивания белка. Десять дополнительных животных трех штаммов не получают инъекций. Потребление пищи индивидуальными животными контролируется ежедневно и вес животных регистрируют с интервалами в 3-4 дня. Общие сведения, касающиеся потребления пищи и веса тела каждого животного из 9 групп мышей, показаны на Фиг.28A-F, а статистическая значимость указанных данных иллюстрируется Табл.1. Потребление пищи мышами C57BL/6J ob/ob, которым инъецировали белок, было значительно снижено после первой инъекции и продолжало уменьшаться до пятого дня, когда стабилизировалось на уровне, эквивалентном примерно 40% потребления пищи животными, получавшими инъекции PBS (р<0.001). Животные, получавшие PBS, не теряли в весе за время исследования, составлявшее более 3 недель. Мыши C57BL/6J ob/ob, получавшие белок, теряли около 10% веса после 5 дней (р<0.001). Данные животные продолжали терять в весе и после трех недель, когда вес ob животных, получавших белок, снизилась примерно до 60% первоначального веса (р<0.001). Отдельную группу мышей ob использовали в экспериментах по парному питанию с животными ob, получавшими белок. Данные Фиг.29В показывают, что животные в экспериментах по парному питанию значительно меньше теряли в весе, чем животные, получавшие рекомбинантный белок (р<0.02). Фотографии двух мышей, получавших инъекции белка или носителя, показывают огромное различие во внешнем виде животных как результат введения белка (Фиг.29В). Для определения дальнейших эффектов белка осуществляли аутопсию двух мышей в каждой группе животных. Тщательное обследование мышей ob, получавших белок, выявило существенное уменьшение содержания жира, так же, как и размера печени. Печень мышей ob, получавших инъекции PBS, весила 5.04 г и 5.02 г в противоположность 2.23 г и 2.03 г - весу печени животных, получавших рекомбинантный белок. По сравнению с бледной ожиревшей печенью мышей ob печень ob мышей, получавших белок, имела более темный цвет, характерный для нормального органа (Фиг.29С). Гистологические срезы печени показывают, что «необработанные» животные имели ожиревшую печень, что не было свойственно животным, получавшим белок (данные не приведены).Purified, renatured recombinant mouse OB protein daily by intraperitoneal injection at a dose of 5 mg / kg / day is administered to mice divided into groups of 10 animals, namely C57BL / 6J ob / ob (16 weeks), C57BL / Ks db / db (12 weeks ) and CBA / J + / + (8 weeks). A similar number of animals receive PBS by daily injection. PBS used for control injections is obtained from dialysate after protein balancing. Ten additional animals of the three strains do not receive injections. The food intake of individual animals is monitored daily and the weight of the animals is recorded at intervals of 3-4 days. General information regarding food intake and body weight of each animal from 9 groups of mice is shown in FIGS. 28A-F, and the statistical significance of these data is illustrated in Table 1. The food intake of C57BL / 6J ob / ob mice injected with the protein was significantly reduced after the first injection and continued to decrease until the fifth day, when it stabilized at a level equivalent to about 40% of the food intake by animals treated with PBS injections (p <0.001). Animals treated with PBS did not lose weight over a study period of more than 3 weeks. Protein-fed C57BL / 6J ob / ob mice lost about 10% of their weight after 5 days (p <0.001). These animals continued to lose weight after three weeks, when the ob weight of the animals receiving the protein decreased to about 60% of the initial weight (p <0.001). A separate group of ob mice was used in paired feeding experiments with ob animals that received protein. The data of Fig. 29B show that animals in paired nutrition experiments lost significantly less weight than animals treated with recombinant protein (p <0.02). Photographs of two mice that received injections of the protein or vehicle show a huge difference in the appearance of the animals as a result of the introduction of the protein (Figv). To determine the further effects of the protein, autopsy of two mice in each animal group was performed. A thorough examination of ob mice treated with protein revealed a significant decrease in fat content, as well as liver size. The liver of ob mice treated with PBS injections weighed 5.04 g and 5.02 g, as opposed to 2.23 g and 2.03 g, the weight of the liver of animals treated with recombinant protein. Compared with the pale obese liver of mice ob, the liver of ob mice that received protein had a darker color characteristic of a normal organ (Fig. 29C). Histological sections of the liver show that the "untreated" animals had an obese liver, which was not characteristic of animals that received protein (data not shown).
В противоположность ob мышам, на было существенных различий в весе тела или потреблении пищи у мышей C57BL/Ks db/db, как получавших белок, так и контрольных животных, получавших носитель (Фиг.28A-F, Табл. 1). Мыши во всех трех группах db/db потеряли в весе 2-5г во время периода осуществления эксперимента. Среднее содержание глюкозы в крови db мышей измеряли с помощью глюкометра; оно составило >500 мг/дл у всех мышей, свидетельствуя о том, что у данных животных диабет развивался вторично по сравнению с ожирением. Инъекции мышам db прекращали через две недели.In contrast to ob mice, there were no significant differences in body weight or food intake in C57BL / Ks db / db mice, both protein and control animals receiving vehicle (Fig. 28A-F, Table 1). Mice in all three db / db groups lost 2-5g in weight during the experiment period. The average glucose in the blood of db mice was measured using a glucometer; it was> 500 mg / dl in all mice, suggesting that in these animals diabetes developed a second time compared to obesity. Injection of db mice was discontinued after two weeks.
У животных дикого типа наблюдалось небольшое, но значительное уменьшение веса тела после введения рекомбинантного белка (Фиг.28A-F, Табл. 1). Через 5 дней после инъекции белка мыши теряли в среднем 0.5г, в то время как контрольные мыши прибавляли 0.4г (р<0.02). В две последующие временные точки животные, получавшие белок, весили значительно меньше, чем мыши, получавшие ежедневные инъекции PBS. Значимость изменения веса уменьшалась в более поздние временные точки. У животных, потерявших вес, потребление пищи существенно отличалось от контрольных животных. Инъекции PBS имели небольшой, но существенный эффект на потребление пищи и вес тела у ob, db и животных дикого типа по сравнению с мышами, не получавшими инъекций (р<0.05).In wild-type animals, a slight but significant decrease in body weight was observed after administration of the recombinant protein (Fig. 28A-F, Table 1). 5 days after protein injection, mice lost an average of 0.5 g, while control mice added 0.4 g (p <0.02). At two subsequent time points, the animals treated with the protein weighed significantly less than the mice that received the daily injections of PBS. The significance of weight changes decreased at later time points. In animals that lost weight, food intake was significantly different from control animals. PBS injections had a small but significant effect on food intake and body weight in ob, db, and wild-type animals compared to non-injected mice (p <0.05).
ОбсуждениеDiscussion
Предположение об эндокринной функции белкового продукта локуса OB впервые было высказано Коулмэном (Coleman), который показал, что вес тела мышей ob/ob уменьшается после парабиотического соединения с нормальными или db мышами (Coleman et al., 1978, см. выше). Результаты, приведенные выше, поддерживают указанную гипотезу, поскольку показывают, что белок ОВ циркулирует в кровотоке, а инъекции рекомбинантного белка снижают вес тела. Молекулярный вес продукта, кодируемого геном ОВ, примерно составляет 16 кДа, что эквивалентно аминокислотной последовательности из 146 аминокислот, которая является карбокси-концевой по отношению к сигнальной последовательности. Рекомбинантный ОВ белок не модифицируется при экспрессии в клетках Pichia pastoris. Экспрессия генов млекопитающих в Pichia в основном приводит к образованию правильной белковой структуры (Cregg et al., Bio/Technology, 11: 905-914 (1993)). Эти данные позволяют предположить, что ОВ белок не гликозилирован и не подвергается пост-трансляционному процессингу in vivo. Они не исключают возможности того, что белок ОВ нековалентно связан сам с собой или другими белками в плазме крови или жировой ткани. Несмотря на то что протеолитическое расщепление белка не исключается, формы белка ОВ с более низким мол. весом не обнаруживается в какой-либо антисыворотке при тестировании с помощью четырех антител к пептиду.The assumption of the endocrine function of the protein product of the locus OB was first made by Coleman, who showed that the body weight of ob / ob mice decreases after a parabiotic compound with normal or db mice (Coleman et al., 1978, supra). The results above support this hypothesis, since they show that the OB protein circulates in the bloodstream, and injections of the recombinant protein reduce body weight. The molecular weight of the product encoded by the OB gene is approximately 16 kDa, which is equivalent to the amino acid sequence of 146 amino acids, which is carboxy-terminal with respect to the signal sequence. The recombinant OB protein is not modified upon expression in Pichia pastoris cells. The expression of mammalian genes in Pichia mainly leads to the formation of the correct protein structure (Cregg et al., Bio / Technology, 11: 905-914 (1993)). These data suggest that the OB protein is not glycosylated and does not undergo post-translational processing in vivo. They do not exclude the possibility that the OB protein is non-covalently bound to itself or to other proteins in blood plasma or adipose tissue. Despite the fact that proteolytic cleavage of the protein is not excluded, the forms of protein OB with a lower mole. weight is not detected in any antiserum when tested with four antibodies to the peptide.
Белок ОВ имеет два цистеиновых остатка и циркулирует в виде мономера у человека и в виде диамера у мыши. Внутримолекулярная дисульфидная связь, типичная длл секретируемых молекул, обнаруживается, когда белок человека экспрессируется в дрожжах Pichia pastoris, позволяя предположить, что in vivo он находится в такой же форме. Данное предположение подтверждается биологической активностью рекомбинантного бактериального белка, у которого обнаружена внутримолекулярная дисульфидная связь. Белок ОВ мыши может выявляться в плазме крови как в виде мономера, так и в виде димера. Мономер и димер обнаруживаются при экспрессии белка ОВ в дрожжах; это показывает, что предрасположенность белка мыши образовывать димер является результатом различий в его первичной последовательности по отношению к белку человека. В то время, как очевидно, что мономер обладает биологической активностью, функциональная активность димера неизвестна.Protein OB has two cysteine residues and circulates as a monomer in humans and as a diamer in mice. An intramolecular disulfide bond, typical of secreted molecules, is detected when a human protein is expressed in Pichia pastoris yeast, suggesting that it is in vivo in the same form. This assumption is confirmed by the biological activity of a recombinant bacterial protein in which an intramolecular disulfide bond has been detected. Mouse OB protein can be detected in blood plasma both as a monomer and as a dimer. Monomer and dimer are detected by expression of the OB protein in yeast; this shows that the predisposition of the mouse protein to form a dimer is the result of differences in its primary sequence with respect to the human protein. While it is obvious that the monomer has biological activity, the functional activity of the dimer is unknown.
Воздействие белка ОВ на потребление пищи и вес тела у мышей ob чрезвычайно существенно. Через три недели ob мыши, получающие ежедневные инъекции рекомбинантного белка, теряют 40% веса и потребляют пищи на 40% меньше по сравнению с контрольными животными. Более того, вес обработанных ob животных не восстанавливается и после завершения эксперимента. Результаты эксперимента по спаренному питанию свидетельствуют о том, что потеря веса наступает в результате воздействия белка ОВ как на потребление пищи, так и на расход энергии. Таким образом, отдельная группа животных ob, чье потребление калорий было ограничено по сравнению с ob мышами, получавшими белок, более существенно теряли в весе, чем животные, получавшие белок. Уменьшение потребления пищи мышами ob/ob до более низкого уровня, чем у животных дикого типа, в течение дня, когда животные получали ОВ белок, свидетельствует о том, что мыши ob/ob особенно чувствительны к воздействию данного белка. В действительности, ОВ рецептор может подвергаться повышенной регуляции у данных животных. Потребление пищи «обработанными» ob мышами становилось относительно постоянным после пяти дней «обработки». Если такое воздействие белка выходит на стабильный высокий уровень, то можно предположить, что белок имеет относительно продолжительный период полужизни (The Pharmacological Basis of Therapeutics pp. 19-45, Goodman and Ceilman, eds., Pergamon Press, New York, 1990). Указанное заключение согласуется с данными эксперимента по парабиозу (Coleman et al., 1978, см выше; Weigle, Int. J. Olesity, 12: 567-578 (1988)).The effect of OB protein on food intake and body weight in ob mice is extremely significant. Three weeks later, ob mice receiving daily injections of recombinant protein lose 40% of their weight and consume 40% less food compared to control animals. Moreover, the weight of the ob-treated animals is not restored even after the experiment. The results of the experiment on paired nutrition indicate that weight loss occurs as a result of exposure to protein OM both on food intake and energy consumption. Thus, a separate group of ob animals whose calorie intake was limited compared to ob mice receiving protein, more significantly lost weight than animals receiving protein. A decrease in food intake by ob / ob mice to a lower level than in wild-type animals during the day when the animals received OB protein indicates that ob / ob mice are especially sensitive to the effects of this protein. In fact, the OB receptor may undergo increased regulation in these animals. The consumption of food by “treated” ob mice became relatively constant after five days of “treatment”. If this effect of the protein reaches a stable high level, then it can be assumed that the protein has a relatively long half-life (The Pharmacological Basis of Therapeutics pp. 19-45, Goodman and Ceilman, eds., Pergamon Press, New York, 1990). This conclusion is consistent with the data of the experiment on parabiosis (Coleman et al., 1978, see above; Weigle, Int. J. Olesity, 12: 567-578 (1988)).
Влияние рекомбинантного белка на вес тела мышей дикого типа было незначительным, но статистически значимым в течение первых двух недель эксперимента. В то время как различие в весе между животными дикого типа, получавшими белок и PBS, выявлялось в более поздние временные точки, статистическая значимость данных существенно падала через три недели. Ранняя потеря в весе не считалась связанной с различием в потреблении пищи. Вероятно, определение потребления пищи было недостаточно точным для выявления пониженного результата, основанного на разнице в весе тела в 1 г, во время эксперимента. Указанные наблюдения отличны от таковых предварительных экспериментов, в которых грызунов дикого типа парабиотически объединяли с мышами db, крысами fa, крысами с нарушениями функций гипоталамуса, и крысами, страдающими ожирением в результате высококалорийной диеты (Coleman et al., 1978, см. выше; Harris et al., 1987, см. выше; Harris et al., «Физиологические и метаболические изменения у парабиотических партнеров среди крыс, страдающих ожирением», Hormones, Thermogenesis and Obesity, Lardy and Staatman, eds., Elsevier Science Publishing Co., New York (1989); Harvey, J. Physiol., 145: 336-352 (1959)). В каждом случае животные дикого типа приобретали анорексию и сильно теряли в весе. Поскольку уровни ОВ белка возрастали у db мышей и крыс fa и уровень ОВ РНК увеличивался у мышей с нарушениями функции гипоталамуса, представляется вероятным, что мыши дикого типа могут реагировать на ОВ, когда он циркулирует в плазме крови в достаточно высокой концентрации. Эти данные согласуются с предположением, что уровни введенного белка ниже эндогенных и приводят к установлению постоянного веса на уровне чуть ниже нормального. Количественное определение циркулирующих уровней белка ОВ у «обработанных» животных сможет помочь в рещении проблемы. В то время, когда еще не было возможности определить содержание белка в организме мыши с помощью иммунологического анализа, иммунопреципитация позволила предположить, что уровни циркулирующего белка ОВ не были значительно повышены у мышей дикого типа, получавших белок.The effect of the recombinant protein on the body weight of wild-type mice was negligible, but statistically significant during the first two weeks of the experiment. While the difference in weight between wild-type animals fed protein and PBS was detected at later time points, the statistical significance of the data dropped significantly after three weeks. Early weight loss was not considered related to differences in food intake. The determination of food intake was probably not accurate enough to detect a reduced result based on a 1 g difference in body weight during the experiment. These observations are different from those of preliminary experiments in which wild-type rodents were parabiotically combined with db mice, fa rats, rats with impaired hypothalamic function, and rats obese as a result of a high-calorie diet (Coleman et al., 1978, see above; Harris et al., 1987, supra; Harris et al., “Physiological and Metabolic Changes in Parabiotic Partners Among Obese Rats,” Hormones, Thermogenesis and Obesity, Lardy and Staatman, eds., Elsevier Science Publishing Co., New York (1989); Harvey, J. Physiol., 145: 336-352 (1959)). In each case, wild-type animals acquired anorexia and lost a lot of weight. Since the levels of protein OB increased in db mice and rat fa and the level of RNA OB increased in mice with impaired hypothalamic function, it seems likely that wild-type mice can respond to OM when it circulates in plasma in a sufficiently high concentration. These data are consistent with the assumption that the levels of the introduced protein are lower than endogenous and lead to the establishment of a constant weight at a level slightly lower than normal. Quantifying the circulating levels of OM protein in “treated” animals can help solve the problem. At a time when it was not yet possible to determine the protein content in the body of the mouse using immunological analysis, immunoprecipitation suggested that the levels of circulating OB protein were not significantly increased in wild-type mice that received the protein.
Меньшее воздействие белка у мышей дикого типа и отсутствие ответа у мышей db делает маловероятной возможность того, что введение белка имеет неспецифический или обратный эффект. Все мыши db теряли небольшое количество в весе за время «обработки» независимо от того, получали они белок ob или нет. Животные db страдали ярко выраженной гипергликемией, и потеря в весе, вероятно, являлась результатом диабета, а не эксперимента. У мышей C57Bl/Ks db/db часто развивался диабет, и они начинали немного терять в весе, когда их возраст приближался к возрасту животных, используемых в эксперименте (Coleman et al., 1978, см. выше). У мышей C57BL/6J ob/ob сходного возраста не развивалось существенной гипергликелии. По видимому, данные фенотипические различия являлись результатом генетических различий между штаммами C57Bl/6J и C57Bl/Ks, несущими мутации (Coleman et al., 1978, см. выше).The lower protein exposure in wild-type mice and the lack of response in db mice makes it unlikely that protein administration has a nonspecific or reverse effect. All db mice lost a small amount in weight during the “treatment” regardless of whether they received ob protein or not. The db animals suffered from severe hyperglycemia, and weight loss was probably the result of diabetes, not experiment. C57Bl / Ks db / db mice often developed diabetes and started to lose a little weight when their age approached the age of the animals used in the experiment (Coleman et al., 1978, supra). C57BL / 6J ob / ob mice of similar age did not develop significant hyperglycelia. Apparently, these phenotypic differences were the result of genetic differences between the C57Bl / 6J and C57Bl / Ks strains carrying mutations (Coleman et al., 1978, see above).
Отсутствие возможности выявить усеченный белок из 105 аминокислот, предсказанный на основе кДНК последовательности гена OB, у мышей C57Bl/6J позволяет предположить, что мутантный белок деградирован или не транслируется. Однако не может быть исключена возможность того, что в используемой сыворотке указанный белок не определяется. Наблюдаемое десятикратное увеличение в уровнях белка ob у мышей db по сравнению с животными дикого типа может свидетельствовать о том, что белок ob сверхпродупируется, когда наблюдается устойчивость к его эффектам. Эти данные коррелируют с изучением OB мРНК. Как отмечалось, предварительные эксперименты показали, что мутации в генах db и db, которые картируются в гомологичных участках хромосом, приводят к сверхпродукции фактора плазмы, который снижает вес тела (Truett et al., 1991, см. выше; Coleman et al., 1978, см. выше; Hervey, 1959, см. выше). В обоих случаях можно было предположить, что мутантные животные устойчивы к эффектам белка ОВ. Эта возможность основывается на наблюдении, что белок ОВ не влияет на вес тела или потребление пищи, когда его вводят мышам db.The inability to detect a truncated protein of 105 amino acids predicted based on the cDNA sequence of the OB gene in C57Bl / 6J mice suggests that the mutant protein is degraded or not translated. However, the possibility that the specified protein cannot be determined in the serum used cannot be ruled out. The observed ten-fold increase in ob protein levels in db mice compared to wild-type animals may indicate that the ob protein is oversupplied when resistance to its effects is observed. These data correlate with the study of OB mRNA. As noted, preliminary experiments have shown that mutations in the db and db genes that map to homologous regions of the chromosomes lead to overproduction of plasma factor, which reduces body weight (Truett et al., 1991, see above; Coleman et al., 1978 , see above; Hervey, 1959, see above). In both cases, it could be assumed that mutant animals are resistant to the effects of protein OB. This possibility is based on the observation that the OB protein does not affect body weight or food intake when administered to db mice.
Ожирение у людей может быть связано с увеличенными уровнями белка ОВ в плазме крови тех индивидуумов, которые относительно нечувствительны к гормону. С другой стороны, пониженная экспрессия OB также способна приводить к ожирению, при котором могут быть обнаружены «нормальные» (т.е. неадекватно низкие) уровни белка. Таким образом, уровни OB белка в плазме крови человека могут быть маркером различных форм ожирения. У небольшой группы не страдающих ожирением индивидуумов с BMI<25 с помощью ELISA выявляются нанограммовые количества белка OB. Существенно, что выявляемые различия в концентрациях OB позволяют высказать предположение, что уровень экспрессии и/или чувствительности к белку, может играть определенную роль в регуляции веса тела.Obesity in humans may be associated with increased levels of OM protein in the blood plasma of those individuals who are relatively insensitive to the hormone. On the other hand, a decreased expression of OB can also lead to obesity, in which “normal” (ie, inappropriately low) protein levels can be detected. Thus, levels of OB protein in human plasma can be a marker of various forms of obesity. In a small group of non-obese individuals with BMI <25, nanogram amounts of OB protein are detected by ELISA. It is significant that the revealed differences in OB concentrations allow us to suggest that the level of expression and / or sensitivity to the protein may play a role in the regulation of body weight.
Участок действия белка ОВ неизвестен. Белок влияет на потребление пищи и расход энергии. Это согласуется с клиническими наблюдениями, показывающими, что обе указанные системы регулируют вес тела (Leibel et al., N. Engl. J. Med., 332: 621-628 (1995); Keesey et al. «Метаболическое поддержание веса тела на определенном уровне», в кн. Association for Research in Nervous and Mental Diseal, pp. 87-96, Stun Kard and Stellar, eds., Raven Press, New York (1984)). Вероятно, что гипоталамус находится в положении «downstream» по отношению к пути ОВ, который контролирует вес тела, хотя возможно и прямое воздействие ОВ на различные органы.The site of action of the OB protein is unknown. Protein affects food intake and energy expenditure. This is consistent with clinical observations showing that both of these systems regulate body weight (Leibel et al., N. Engl. J. Med., 332: 621-628 (1995); Keesey et al. "Metabolic maintenance of body weight at a certain level ", in the book of the Association for Research in Nervous and Mental Diseal, pp. 87-96, Stun Kard and Stellar, eds., Raven Press, New York (1984)). It is likely that the hypothalamus is in the “downstream” position with respect to the pathway of organic matter, which controls body weight, although direct exposure to various organs is possible.
ПРИМЕР 9: Увеличенная экспрессия РНК ОВ в адипоцитах мышей с нарушениями функции гипоталамуса и мутациями в db локусеEXAMPLE 9: Increased expression of RNA OB in mouse adipocytes with impaired hypothalamic function and mutations at the db locus
Продукт недавно клонированного гена ожирения мыши (ОВ) играет важную роль в регуляции количества жировой ткани. РНК ОВ специфически экспрессируется адипоцитами мыши различных типов жировой ткани in vivo, включая бурую жировую ткань. Она также экспрессируется в культивируемых преадипоцитных клетках 3Т3-442А, которые были индуцированы к дифференцировке. Мыши с повреждениями функции гипоталамуса, так же, как и мыши, мутантные по db локусу, экспрессируют в двадцать раз более высокий уровень РНК ОВ в жировой ткани. Указанные данные позволяют предположить, что db ген и гипоталамус находится в положении «downstream» по отношению к гену ОВ и пути ОВ, который регулирует количество жировой ткани, и согласуются с предварительными экспериментами, согласно которым локус db кодирует ОВ рецептор. У мышей db/db и животных с повреждениями гипоталамуса количественные различия в уровне экспрессии РНК ОВ коррелируют с содержанием липидов в адипоцитах. Молекулы, которые регулируют уровень экспрессии гена ОВ в адипоцитах, вероятно, играют важную роль в установлении веса тела, поскольку являются молекулами, опосредующими эффекты ОВ на его участок действия.The product of the recently cloned mouse obesity gene (OB) plays an important role in the regulation of adipose tissue. OB RNA is specifically expressed by mouse adipocytes of various types of adipose tissue in vivo, including brown adipose tissue. It is also expressed in cultured 3T3-442A preadipocyte cells that have been induced to differentiate. Mice with damage to the hypothalamic function, as well as mice mutant at the db locus, express twenty times higher levels of OB RNA in adipose tissue. These data suggest that the db gene and hypothalamus are in the downstream position relative to the OB gene and the pathway of OB, which regulates the amount of adipose tissue, and are consistent with preliminary experiments, according to which the db locus encodes the OB receptor. In db / db mice and animals with hypothalamic lesions, quantitative differences in the level of OM RNA expression correlate with the lipid content in adipocytes. Molecules that regulate the level of expression of the OB gene in adipocytes are likely to play an important role in determining body weight, since they are molecules that mediate the effects of OB on its site of action.
Материалы и методыMaterials and methods
Гибридизация in situ.In situ hybridization.
Белую жировую ткань идентичных абдоминальных участков мышей дикого типа (Wt) и db одновременно «обрабатывали» в соответствии с модифицированным методом, описанным Pichardson et al., Growth, Development and Aging, 56: 149-157 (1992). Коротко говоря, ткани фиксировали в течение 2ч при 4°С. Затем их дегидратировали путем последовательного помещения в этиловый спирт возрастающей концентрации (от 10% до 100%) на 5 мин в каждый раствор при 4°С. Дальнейшую инкубацию тканей в ксилоле (1 ч) и парафине (2 ч) проводили при 65°С. Заключенную в парафин жировую ткань Wt и db/db разрезали и помещали на предметные стекла. Затем срезы прогревали при 65°С в течение 1ч, обрабатывали ксилолом и последовательно проводили через растворы этанола в концентрации от 100% до 50% (3 мин в каждом) при комнатной температуре. Антисмысловую РНК-пробу гена ОВ синтезировали in vitro транскрипцией линеаризованной кодирующей последовательности гена ОВ в положении «upstream» по отношению к полимеразному промотору Sp6 РНК. Гибридизацию in situ осуществляли в точном соответствии с методом Schaeren-Wiemers et al., Histochemistry, 100: 431-440 (1993).White adipose tissue of identical abdominal sections of wild-type (Wt) and db mice was simultaneously “treated” according to the modified method described by Pichardson et al., Growth, Development and Aging, 56: 149-157 (1992). In short, tissues were fixed for 2 hours at 4 ° C. Then they were dehydrated by successive placement in ethanol of increasing concentration (from 10% to 100%) for 5 min in each solution at 4 ° C. Further tissue incubation in xylene (1 h) and paraffin (2 h) was carried out at 65 ° C. Paraffin-embedded adipose tissue Wt and db / db were cut and placed on glass slides. Then the sections were heated at 65 ° C for 1 h, treated with xylene and sequentially carried out through ethanol solutions at a concentration of from 100% to 50% (3 min each) at room temperature. The antisense RNA sample of the OB gene was synthesized in vitro by transcription of the linearized coding sequence of the OB gene at the upstream position with respect to the Sp6 RNA polymerase promoter. In situ hybridization was carried out in exact accordance with the method of Schaeren-Wiemers et al., Histochemistry, 100: 431-440 (1993).
Получение РНК и клеточная культура.Getting RNA and cell culture.
Общую РНК и Нозерн-блоты получали, как описано. Стромальные васкулярные клетки и адипоциты получали в соответствии с методом Родбелла, а РНК из обеих фракций получали согласно Dani et al., Moll. Cell. Endocrinol., 63: 199-208 (1989); Rodbell, J. Biol. Chem., 239: 375-380 (19 ). После субклонирования клетки 3Т3-F 442 выращивали в среде Игла, модифицированной Дульбекко, содержащей 10% сыворотки плода крови (стандартная среда) (Dani et al., «Методики молекулярной биологии в изучении дифференцировки адипоцитов», в кн. Ожирение в Европе, vol. 88, pp. 371-376, Bjontorp and Rossner, Eds., John Libley Company Ltd., London, England (1989)). На стадии монослоя клетки переносили в стандартную среду с добавлением 2 нМ трийодтиронина (Т3) и 17 нМ инсулина. Через 12 дней РНК получали, как описано выше.Total RNA and Northern blots were obtained as described. Stromal vascular cells and adipocytes were obtained according to the Rodbell method, and RNA from both fractions was obtained according to Dani et al., Moll. Cell. Endocrinol., 63: 199-208 (1989); Rodbell, J. Biol. Chem., 239: 375-380 (19). After subcloning, 3T3-F 442 cells were grown in Dulbecco's modified Eagle's medium containing 10% fetal blood serum (standard medium) (Dani et al., “Molecular Biology Techniques for Studying Adipocyte Differentiation”, in Obesity in Europe, vol. 88, pp. 371-376, Bjontorp and Rossner, Eds., John Libley Company Ltd., London, England (1989)). At the monolayer stage, cells were transferred to standard medium supplemented with 2 nM triiodothyronine (T3) and 17 nM insulin. After 12 days, RNA was obtained as described above.
Обработка золотой тиоглюкозой (GTG).Gold Thioglucose (GTG) treatment.
Самкам мышей CBA/J двухмесячного возраста проводили однократную интраперитонеальную инъекцию золотой тиоглюкозоы (Sigma Каталог № А0632) в дозе 0.2 мг/г в физиологическом растворе. Мышей взвешивали через один месяц после «обработки». РНК выделяли из жировой ткани тех животных, у которых вес увеличивался более чем на 20г, после введения GTG.Female CBA / J mice of two months of age were given a single intraperitoneal injection of gold thioglucose (Sigma Catalog No. A0632) at a dose of 0.2 mg / g in physiological saline. Mice were weighed one month after “treatment”. RNA was isolated from the adipose tissue of those animals in which the weight increased by more than 20 g after administration of GTG.
Результатыresults
Как недавно было обнаружено, ген ОВ экспрессируется в жировой ткани (Zhang et al., Nature, 372: 425-432 (1994)). Поскольку жировая ткань состоит из клеток многих топов, включая адипоциты, преадипоциты, фибробласты и васкулярные клетки, гибридизацию in situ проводят на срезах жировых комков придатка яичка нормальных животных с антисмысловыми ОВ рибопробами и смысловыми ОВ рибопробами (Richardson et al., 1992, см. выше; Wasserman, «Концепция жировой ткани как органа» в кн. под. ред. Rodahl, Issekutz «Жир как ткань», стр. 22-92, Me Graw Hill, New York (1964)). При использовании антисмысловой пробы позитивные сигналы выявлялись во всех адипоцитах среза (Фет. 30 - отметка Wt). Сигналы не обнаруживались, когда антисмысловую пробу гибридизовали со срезами мозга (данные не показаны). Степень гибридизации антисмысловой пробы со срезами жировой ткани мышей C57BL/Ks db/db была значительно увеличена, подтверждая специфичность экспрессии РНК ОВ в адипоцитах и демонстрируя существенное увеличение уровня РНК ОВ в расчете на адипоцит у этих животных (Фиг.30 - отметка db/db). Мутанные мыши по локусу db страдали массивным ожирением как составляющей частью синдрома, фенотипически идентичного тому, который наблюдался у мышей C57BL/6J ob/ob (Bahary et al., 1990, см. выше).As recently discovered, the OB gene is expressed in adipose tissue (Zhang et al., Nature, 372: 425-432 (1994)). Since adipose tissue consists of cells of many tops, including adipocytes, preadipocytes, fibroblasts, and vascular cells, in situ hybridization is carried out on sections of fatty lumps of the epididymis of normal animals with antisense OM riboprobes and sense OM riboprobes (Richardson et al., 1992, see above ; Wasserman, “The Concept of Adipose Tissue as an Organ,” in the book by Ed. Rodahl, Issekutz, “Fat as Tissue,” pp. 22-92, Me Graw Hill, New York (1964)). When using the antisense test, positive signals were detected in all slice adipocytes (Fet. 30 - Wt mark). No signals were detected when the antisense sample was hybridized with sections of the brain (data not shown). The degree of hybridization of the antisense test with adipose tissue sections of C57BL / Ks db / db mice was significantly increased, confirming the specificity of expression of RNA OB in adipocytes and showing a significant increase in the level of OB RNA per adipocyte in these animals (Fig. 30 - db / db mark) . Mutant mice at the db locus suffered from massive obesity as part of a syndrome phenotypically identical to that observed in C57BL / 6J ob / ob mice (Bahary et al., 1990, supra).
РНК ОВ не синтезируется в стромальных клетках жировой ткани, отделенных от адипоцитов. Как и ожидалось, клетки во фракции адипоцитов экспрессировали РНК ОВ, что было показано с помощью Нозерн-блоттинга (Фиг.31). Сходные результаты были получены и с помощью RT-PCR (данные не показаны). Эти данные подтверждают заключение, что только в адипоцитах экспрессируется ген ОВ. Результаты, полученные при использовании циркулирующих адипоцитов, свидетельствуют в пользу такого заключения. В указанных экспериментах 3T3-F442A клетки культивировали в условиях, приводящих к ассимиляции липидов, что является частью клеточной программы дифференцировки адипоцитов. РНК ОВ не экспрессировалась ни в экспотенциально растущих клетках, ни в преадипоцитах 3T3-F442A в состоянии монослоя, в которых экспрессируется ранние маркеры, в то время как дифференцировка указанных клеток в адипоциты приводит к экспрессии выявляемых уровней РНК ОВ (Фиг.31) (Dani et al., J. Biol. Chem., 264: 10119-10125 (1989)). Уровень РНК ОВ чрезвычайно чувствителен к условиям культивирования, поскольку мРНК не выявлялась на поздних стадиях, когда клетки после стадии монослоя не подвергались воздействию инсулина.OB RNA is not synthesized in stromal cells of adipose tissue, separated from adipocytes. As expected, cells in the adipocyte fraction expressed OB RNA, as shown by Northern blotting (Figure 31). Similar results were obtained using RT-PCR (data not shown). These data confirm the conclusion that only in adipocytes is expressed the OB gene. The results obtained using circulating adipocytes support this conclusion. In these experiments, 3T3-F442A cells were cultured under conditions leading to lipid assimilation, which is part of the cell program for adipocyte differentiation. OB RNA was not expressed either in exponentially growing cells or in 3T3-F442A preadipocytes in a monolayer state in which early markers are expressed, while differentiation of these cells into adipocytes leads to the expression of detectable OB RNA levels (Fig. 31) (Dani et al., J. Biol. Chem., 264: 10119-10125 (1989)). The level of OM RNA is extremely sensitive to cultivation conditions, since mRNA was not detected in the late stages, when the cells after the monolayer stage were not exposed to insulin.
Исследования по гибридизации показали, что РНК ОВ экспрессируется in vivo в нескольких различных жировых депо, например, в придатке яичка, а также в параметриальных, абдоминальных, околопочечных и паховых жировых комках (Фиг.32А). Точный уровень экспрессии РНК ОВ в каждом жировом депо незначительно варьировал, в паховых и параметриальных жировых комках он был несколько ниже. РНК ОВ также экспрессировалась в бурой жировой ткани, несмотря на то что уровень экспрессии здесь был в 50 раз ниже по сравнению с другими депо жировой ткани. Эти количественные различия коррелировали с предварительно установленными различиями в размерах среди клеток различных жировых депо (Johnson et al., J. Lipid Res., 13: 2-11 (1972)). Количество РНК ОВ в бурой жировой ткани не зависело от холодового воздействия (Фиг.32В). В данном эксперименте уровень РНК несвязавшегося белка ОВ (UCP) увеличивался в бурой жировой ткани после холодового воздействия, в то время как уровень РНК ob не изменялся (Jacobsson et al., J. Biol. Chem., 260: 16250-16254 (1985)). В совокупности указанные сведения подтверждают, что все адипоциты способны продуцировать РНК OB, и демонстрируют различный уровень экспрессии в различных жировых депо. Полученные данные свидетельствуют в пользу предположения, что уровень кодируемого белка коррелирует с общим количеством жировой ткани.Hybridization studies have shown that RNA OB is expressed in vivo in several different fat depots, for example, in the epididymis, as well as in parametric, abdominal, perineal and inguinal fatty lumps (Fig. 32A). The exact level of OM RNA expression in each fat depot varied slightly; in inguinal and parametric fat lumps, it was slightly lower. OB RNA was also expressed in brown adipose tissue, although the expression level here was 50 times lower compared to other adipose tissue depots. These quantitative differences correlated with predefined size differences among cells of various fat depots (Johnson et al., J. Lipid Res., 13: 2-11 (1972)). The amount of OM RNA in brown adipose tissue was independent of cold exposure (Fig. 32B). In this experiment, the level of RNA of unbound OB protein (UCP) increased in brown adipose tissue after cold exposure, while the level of ob RNA did not change (Jacobsson et al., J. Biol. Chem., 260: 16250-16254 (1985) ) Taken together, these data confirm that all adipocytes are capable of producing OB RNA, and demonstrate different levels of expression in various fat depots. The data obtained support the suggestion that the level of encoded protein correlates with the total amount of adipose tissue.
Уровень РНК OB у мышей db/db и мышей с нарушением функции гипоталамуса измеряли во время эксперимента. Повреждения вентромедиального гипоталамуса (VMH) приводили к ожирению, как к составляющей синдрома, сходного с наблюдавшимся у мышей ob/ob и db/db (Bray et al., Metabolism, 24: 99-117 (1975)). Эксперименты по парабиозу позволяют предположить, что такие повреждения приводят к сверхэкспрессии образующегося в крови фактора, супрессирующего потребление пищи и вес тела (Hervey, 1959, см. выше). Сходные результаты наблюдаются, когда мутантные по локусу db мыши парабиотически объединяются с нормальными мышами. Это позволяет предположить, что ОВ рецептор может кодироваться db локусом (Coleman et al., 1978, см. выше). Таким образом, ожирение, развивающееся в результате VMH-повреждений и мутации в локусе db, может обусловливаться устойчивостью к действию белка ОВ. Если это так, то вторичное увеличение уровней ОВ в жировой ткани может быть предсказано.The level of OB RNA in db / db mice and mice with dysfunction of the hypothalamus was measured during the experiment. Damage to the ventromedial hypothalamus (VMH) led to obesity as a component of a syndrome similar to that observed in ob / ob and db / db mice (Bray et al., Metabolism, 24: 99-117 (1975)). Parabiosis experiments suggest that such damage leads to overexpression of a blood-forming factor that suppresses food intake and body weight (Hervey, 1959, see above). Similar results are observed when mutants of the db locus mouse parabiotically combine with normal mice. This suggests that the OB receptor may be encoded by the db locus (Coleman et al., 1978, see above). Thus, obesity resulting from VMH lesions and mutations at the db locus may be due to resistance to the action of the OB protein. If so, then a secondary increase in OM levels in adipose tissue can be predicted.
Повреждения гипоталамуса индуцировали у самок мышей СВА при введении химически чистой золотой тиоглюкозы (GTG) Debons et al., Fed. Proc., 36: 143-147 (1977). Введение GTG приводило к специфическим повреждениям гипоталамуса, особенно в вентромедиальном гипоталамусе (VMH), с последующим развитием ожирения в течение нескольких недель. Обычно однократная интраперитонеальная инъекция GTG в дозе 0.2 мг/г веса тела приводила к развитию ожирения в течение 4 недель. Самкам мышей CBA/J одномесячного возраста (20-25г) вводили GTG, и последующая прибавка в весе «обработанных» и контрольных животных приведена в Табл. 2. РНК получали из жировой ткани мышей db/db и животных, получавших GTG, прибавлявших в весе более 20 г. Нозерн-блоттинг показал двадцатикратное увеличение уровня РНК ОВ у двухмесячных мышей db/db и мышей, получавших GTG, по сравнению с нормальными животными (Фиг.33).Damage to the hypothalamus was induced in female CBA mice by the administration of chemically pure gold thioglucose (GTG) Debons et al., Fed. Proc. 36: 143-147 (1977). The administration of GTG resulted in specific damage to the hypothalamus, especially in the ventromedial hypothalamus (VMH), followed by the development of obesity over several weeks. Typically, a single intraperitoneal injection of GTG at a dose of 0.2 mg / g body weight led to the development of obesity for 4 weeks. One month old female CBA / J mice (20-25g) were injected with GTG, and the subsequent weight gain of the “treated” and control animals is shown in Table. 2. RNA was obtained from the adipose tissue of db / db mice and animals treated with GTG, gaining more than 20 g of weight. Northern blotting showed a twenty-fold increase in the level of RNA OB in two-month-old db / db mice and mice treated with GTG, compared to normal animals (Fig. 33).
Самкам мышей CBA/J двухмесячного возраста вводили GTG (Sigma А0632) интраперитонеально в физиологическом растворе в дозе 2.0 мг/г. Вес тела контрольных и экспериментальных животных регистрировали до и через один месяц после инъекции. Животных содержали по пять в клетке и кормили досыта. Прибавка в весе через один месяц после инъекции GTG показана в Табл.2. Животных с прибавкой в весе более 20 г. через один месяц после инъекции отбирали для дальнейших исследований.Two month old female CBA / J mice were injected with GTG (Sigma A0632) intraperitoneally in saline at a dose of 2.0 mg / g. The body weight of the control and experimental animals was recorded before and one month after injection. Animals were kept five in a cage and fed to satiety. The weight gain one month after GTG injection is shown in Table 2. Animals with a weight gain of more than 20 g. One month after injection were selected for further studies.
ОбсуждениеDiscussion
Продукт гена ОВ циркулирует в плазме крови человека и мыши и может действовать как регулятор количества жировой ткани. Дальнейшие исследования регуляции экспрессии и механизма действия ОВ будут иметь важное практическое значение для лучшего понимания физиологических путей регуляции веса тела.The product of the OB gene circulates in human and mouse blood plasma and can act as a regulator of the amount of adipose tissue. Further studies of the regulation of expression and the mechanism of action of OM will be of great practical importance for a better understanding of the physiological ways of regulating body weight.
Приведенные примеры показывают, что продукт гена ОВ экспрессируется исключительно адипоцитами во всех депо жировой ткани. Этот результат согласуется с возможностью белкового продукта гена ОВ соответствовать запасам липидов в организме. Более того, РНК ОВ подвергается двадцатикратной повышенной регуляции у мышей db и мышей с нарушениями гипоталамуса. У таких животных действительное увеличение уровня РНК ОВ в расчете на клетку скорее всего было даже выше, чем двадцатикратное, поскольку размер адипоцитов у данных животных был увеличен примерно в 5 раз (Фиг.30) (Debons et al., 1977, см. выше). Эти результаты позволяют предположить, что db ген и гипоталамус находятся в положении «downstream» по отношению к ОВ в пути, который контролирует вес тела, и согласуется с предположением, что рецептор ОВ кодируется локусом db (Coleman et al., Diabeiologia 14: 141-148 (1978)). Молекулярное клонирование рецептора ОВ и/или гена db разрешит данную проблему. Увеличение уровня РНК ОВ у мышей db/db и получавших GTG также позволяет предположить, что продукт гена ОВ в жировых клетках выполняет неклеточную автономную функцию (Ashwell et ai, Proc. R. Soc. Land., 195: 343-353 (1977); Ashwell et al., Diabetologia, 15: 465-470). Таким образом, если кодируемый белок действует непосредственно на жировые клетки, ингибируя их рост и дифференцировку, то сверхэкспрессия гена ОВ дикого типа в мышей, получавших GTG, должна приводить к фенотипической худобе.The above examples show that the product of the OB gene is expressed exclusively by adipocytes in all adipose tissue depots. This result is consistent with the ability of the protein product of the OB gene to correspond to lipid stores in the body. Moreover, OM RNA undergoes twenty-fold increased regulation in db mice and mice with impaired hypothalamus. In such animals, the actual increase in the level of OM RNA per cell was most likely even higher than twenty-fold, since the adipocyte size in these animals was increased by about 5 times (Fig. 30) (Debons et al., 1977, see above) . These results suggest that the db gene and hypothalamus are in the downstream position relative to the OB in a pathway that controls body weight and is consistent with the assumption that the OB receptor is encoded by the db locus (Coleman et al., Diabeiologia 14: 141- 148 (1978)). Molecular cloning of the OB receptor and / or db gene will solve this problem. An increase in OB RNA level in db / db mice and treated with GTG also suggests that the OB gene product in fat cells has a non-cellular autonomous function (Ashwell et ai, Proc. R. Soc. Land., 195: 343-353 (1977); Ashwell et al., Diabetologia 15: 465-470). Thus, if the encoded protein acts directly on fat cells, inhibiting their growth and differentiation, then overexpression of the wild-type OB gene in mice treated with GTG should lead to phenotypic thinness.
Наиболее осторожное объяснение приведенных данных заключается в том, что белок ОВ функционирует как эндокринная сигнальная молекула, которая секретируется адипоцитами и действует, непосредственно или опосредованно, на гипоталамус. Прямые эффекты на гипоталамус требуют, чтобы существующие механизмы позволяли прохождение продукта гена ОВ через гемато-энцефалический барьер. Механизмы, задействующие околовентрикулярный орган и/или специфические переносчики, обеспечивают возможность воздействия на мозг молекулы такого размера, которая кодируется геном OB (Johnson et al., FASEB J., 1: 678-686 (1983); Baura et al., J. din. Invest., 92: 1824-1830 (1993); Pardridge, Endocrine Reviews, 7: 314-330 (1986)). Однако данную гипотезу следует интерпретировать с осторожностью, пока не будет идентифицирован механизм, посредством которого белок способен пересекать гемато-эпцефалический барьер. Более того, необходимо оценить возможные эффекты на другие органы-мишени.The most cautious explanation of the data presented is that the OB protein functions as an endocrine signaling molecule that is secreted by adipocytes and acts, directly or indirectly, on the hypothalamus. Direct effects on the hypothalamus require that existing mechanisms allow the passage of the OB gene product through the blood-brain barrier. Mechanisms involving the perioventricular organ and / or specific transporters allow the brain to be exposed to molecules of a size encoded by the OB gene (Johnson et al., FASEB J., 1: 678-686 (1983); Baura et al., J. din. Invest., 92: 1824-1830 (1993); Pardridge, Endocrine Reviews, 7: 314-330 (1986)). However, this hypothesis should be interpreted with caution until a mechanism is identified by which the protein is able to cross the blood-brain barrier. Moreover, it is necessary to evaluate the possible effects on other target organs.
Сигнал(ы) жировых клеток, ответственный(ые) за количественные различия в уровне экспрессии гена ОВ, пока еще неизвестны, однако они коррелируют с различиями в размере адипоцитов. Адипоциты мышей db/db в пять раз больше по сравнению с клетками нормальных животных, и содержание липидов на клетку составляет в них 1.0 мкг (Johnson et al., 1972, см. выше). Предварительные свидетельства показывают, что содержание липида в жировой клетке и/или размер является важным параметром, определяющим вес тела (Faust et al., Am. J. Physiol., 235: 279-286 (1978); Faust et al., Science, 197: 393-396 (1977)). Вероятно, каждая жировая клетка экспрессирует низкий уровень РНК ОВ, который в дальнейшем увеличивается пропорционально размеру клетки. Кроме того, возможно, что размер клетки не столь значительный параметр, но просто совпадает с внутриклеточным сигналом, который увеличивает экспрессию гена ОВ в адипоцитах мышей db/db и с VMH - повреждениями. В любом случае компоненты пути передачи сигналов, регулирующие синтез РНК ОВ, скорее всего играют важную роль в определении веса тела. Влияние среды и генов, уменьшающие уровень экспрессии ОВ, приводят к увеличению веса тела, так же, как и факторы, снижающие чувствительность к кодируемому белку. Специфические молекулы, регулирующие уровень экспрессии гена OB, еще неизвестны. Предстоит также выяснить механизмы генного контроля, которые приводят к количественному различию в уровне РНК ОВ, и природу регуляторных элементов гена ОВ. Индентификация молекул, которые регулируют экспрессию гена ОВ в адипоцитах, и тех, которые опосредуют эффекты белка на его участок (участки) действия, будут способствовать более глубокому пониманию физиологических механизмов, регулирующих вес тела.The signal (s) of fat cells responsible for the quantitative differences in the level of expression of the OB gene is still unknown, but they correlate with differences in the size of adipocytes. The adipocytes of db / db mice are five times greater than in normal animal cells, and their lipid content per cell is 1.0 μg (Johnson et al., 1972, see above). Preliminary evidence indicates that lipid content and / or size is an important parameter in determining body weight (Faust et al., Am. J. Physiol., 235: 279-286 (1978); Faust et al., Science, 197: 393-396 (1977)). It is likely that each fat cell expresses a low level of RNA OB, which further increases in proportion to the size of the cell. In addition, it is possible that the cell size is not such a significant parameter, but simply coincides with the intracellular signal, which increases the expression of the OB gene in adipocytes of db / db mice and with VMH damage. In any case, the components of the signal transduction pathway that regulate the synthesis of OM RNA most likely play an important role in determining body weight. The influence of the environment and genes that reduce the level of OM expression leads to an increase in body weight, as well as factors that reduce sensitivity to the encoded protein. The specific molecules that control the level of expression of the OB gene are still unknown. It is also necessary to clarify the mechanisms of gene control, which lead to a quantitative difference in the level of RNA RH, and the nature of the regulatory elements of the RH gene. The identification of molecules that regulate the expression of the OB gene in adipocytes, and those that mediate the effects of the protein on its site (s) of action, will contribute to a deeper understanding of the physiological mechanisms that regulate body weight.
ПРИМЕР 10: Характер экспрессии РНК и картирование на физиологическом, цитогенетическом и генетическом уровне хромосомы 7EXAMPLE 10: The nature of RNA expression and mapping at the physiological, cytogenetic and genetic levels of
РНК ОВ экспрессируется на высоком уровне в жировой ткани человека и на значительно низком уровне в плаценте и сердце. Ген ОВ человека картируется в контиге большой искусственной хромосомы дрожжей (YAC), которая происходит из хромосомы 7Q 31.3. Для дополнительного определения относительной локализации гена на основе сравнительного картирования генов человека и мыши в данном эксперименте идентифицировали 8 установленных микросателлитных маркеров в тесной физической близости от гена ОВ человека. Поскольку мутации в ОВ мыши могут приводить к синдрому, явным образом напоминающему патологическое ожирение у человека, данные генетические маркеры соответствуют важным инструментам для изучения возможной роли гена ОВ в развитии наследуемых форм ожирения у человека.OB RNA is expressed at a high level in human adipose tissue and at a significantly low level in the placenta and heart. The human OB gene is mapped in the contig of a large artificial yeast chromosome (YAC), which originates from chromosome 7Q 31.3. To further determine the relative localization of the gene based on comparative mapping of human and mouse genes, in this
Материалы и методыMaterials and methods
Нозерн-блоттингNorthern blotting
РНК получают из жировой ткани с помощью метода Chirgwin et al., Biochem., 18: 5294-5299 (1979). Нозерн-блоттинг, радиоактивное мечение и гибридизацию осуществляют, как описано ранее (Zhang et al., 1994, см. выше). Нозерн-блоты polyA+ РНК (MTN человека, MTN II человека, MTN II плода человека) получают от фирмы CLONETECH (Palo Alto, CA), так же, как и PCR-праймеры, используемые для генерации радиоактивномеченной акгиновой пробы человека.RNA is obtained from adipose tissue using the method of Chirgwin et al., Biochem., 18: 5294-5299 (1979). Northern blotting, radioactive labeling and hybridization are carried out as described previously (Zhang et al., 1994, see above). Northern polyA + RNA blots (human MTN, human MTN II, human fetal MTN II) were obtained from CLONETECH (Palo Alto, CA), as well as the PCR primers used to generate the human radiolabeled acgin assay.
Осуществление STSImplementation of STS
Специфический PCR анализ последовательности с сайтами-мишенями (STS) осуществляют и оптимизируют в точности с описанным ранее (Green et al., PCR Methods Applic., 1991; Green et al., Genomics, 11: 548-564 (1991); Green, «Физическое картирование хромосом человека: генерация хромосом-специфической последовательности с сайтами-мишенями», в кн. Методы в молекулярной генетике Vol. 1, Анализ генов и хромосом (Часть A), pp. 192-210, под ред. Adolph., Academic Press, Inc., San Diego (1993); Green et al., Hum. Mol. Genet., 3: 489-501 (1994)). Каждую STS обозначают с помощью префикса «sWSS» за уникальным номером. Подробные сведения о 19 полученных STSs приведены в Табл. 3 с дополнительной информацией (например, условиями реакции PCR, полной ДНК последовательностью), полученной из генного белка и/или геномной базы данных (GDB). Для микросателлит-специфических STSs олигонуклеотидные праймеры, которые использовались в PCR-анализе (Табл. 3), соответствовали тем, которые использовались в генотипическом анализе (Табл. 4), или определенным (наиболее часто с помощью компьютерной программы OSP) (Hiller et al., PCR Meiods Applic., 1: 124-128 (1991)) при использовании ДНК-последовательности, доступной из генного банка. В Табл. 3 приведены STSs в контиге YAC, содержащем ген ОВ человека.Specific PCR sequence analysis with target sites (STS) is performed and optimized exactly as previously described (Green et al., PCR Methods Applic., 1991; Green et al., Genomics, 11: 548-564 (1991); Green, “Physical mapping of human chromosomes: generation of a chromosome-specific sequence with target sites”, in the book Methods in Molecular Genetics Vol. 1, Analysis of Genes and Chromosomes (Part A), pp. 192-210, edited by Adolph., Academic Press, Inc., San Diego (1993); Green et al., Hum. Mol. Genet., 3: 489-501 (1994)). Each STS is denoted by the prefix "sWSS" for a unique number. Details of the 19 received STSs are given in Table. 3 with additional information (e.g., PCR reaction conditions, complete DNA sequence) derived from a gene protein and / or genomic database (GDB). For microsatellite-specific STSs, the oligonucleotide primers used in the PCR analysis (Table 3) corresponded to those used in the genotypic analysis (Table 4) or determined (most often using the OSP computer program) (Hiller et al. , PCR Meiods Applic., 1: 124-128 (1991)) using a DNA sequence available from a gene bank. In Tab. Figure 3 shows STSs in the YAC contig containing the human OB gene.
В контиге YAC, содержащем ген ОВ человека, было картировано 19 STSs, специфичных для хромосомы 7. Все они приведены на Фиг.35. В каждом случае приведены обозначения «sWSS», соответствующие известные наименования, определяемое GDB название локуса, последовательности PCR-праймеров, размер STS и GDB-идентификационный номер. Источники STSs были следующие: конец YAC (изолированная концевая вставка YAC) (Green, 1993, см. выше), лямбда клон (выборочный, специфичный для хромосомы 7 лямбда клон) (Green et al., 1991, см. выше; Green, 1993, см. выше), генетический маркер (микросателлитный маркер, см. Табл. 2) (Green et al., 1994, см. выше), вставка YAC (случайно выбранный сегмент YAC вставки) и ген (геноспецифическая STS). Обратите внимание, что для некоторых генотипических маркерспецифических STSs PCR-праймеры, используемые для идентификации YACs (приведенных в данной таблице), отличаются от тех, которые используются для генотипического анализа (Табл. 4), поскольку детекция YACs, содержащих генетический маркер, не требует амплификации полиморфной последовательности самой по себе. Все указанные исследования PCR проводили при температуре отжига 55°С за исключением sWSS494, sWSS883, sWSS1529 и sWSS2619 (50°C), sWSS999 и sWSS1174 (60°C) и sWSSSOS (65°С). Дополнительные детали STS-специфического PCR-анализа можно найти в GDB.In the YAC contig containing the human OB gene, 19 STSs specific for
На Фиг.35 показаны восемь микросателлитных маркеров, картированных в контиге YAC, содержащем ген ОВ человека. В каждом случае приведены обозначения маркера (указано как известное наименование в Табл.3), тип микросателлитной структуры (тетрануклеотип, «тетра»-повтор или (СА)n повтор), определяемое GDB название локуса, последовательности праймера, используемые для генотипического анализа на основе PCR праймерные последовательности и GDB идентификационные номера. Дополнительные детали, касающиеся PCR-анализа и полиморфизмов, можно найти в GDB.FIG. 35 shows eight microsatellite markers mapped to the YAC contig containing the human OB gene. In each case, marker designations (indicated as a well-known name in Table 3), type of microsatellite structure (tetranucleotype, tetra-repeat or (CA) n repeat), GDB locus name, primer sequences used for genotypic analysis based on PCR primer sequences and GDB identification numbers. Additional details regarding PCR analysis and polymorphisms can be found in GDB.
Структуру (9.5-специфической STS человека (sWW2619) определяли с помощью ДНК-последовательности, полученной из 3'-нетранслируемого участка кДНК. Рaх4-специфическую STS человека (sWSS808) получали следующим образом. Олигонуклеотидные праймеры, специфические к гену Рах4 мыши (GGCTGTGTGAGCAAGATCCTAGGA) и (SEQ ID NO:63) (GGGAGCCTTTGTCCTGGGTACAAAG) (SEQ ID NO:93) (Walther et al., 1991, Genomics 11: 424-434) (1991) использовали для амплификации фрагмента геномной ДНК человека размером 204 п. о. (продукт имеет тот же самый размер, что и полученный из геномной ДНК мыши). Указанный PCR-анализ не подходит для идентификации соответствующих YACs, поскольку сходный по размеру (200 п. о.) продукт также амплифицировался из дрожжевой ДНК. Однако анализ ДНК-последовательности продукта PCR, полученного из ДНК человека, выявляет замещения по 20 положениям среди проанализированных 156 оснований (данные не показаны). При использовании специфической для человека последовательности получали новый праймер (TTGCCAGGCAAAGAGGGCTGGAC) (SEQ ID NO:64), который использовали с первым из указанных выше Pax4-специфических праймеров (см. Табл. 3). Результирующий PCR-анализ Pax4-специфического гена человека не амплифицировал значимый продукт из дрожжевой ДНК и поэтому использовался для идентификации соответствующих YACs.The structure of the (9.5-specific human STS (sWW2619) was determined using the DNA sequence obtained from the 3'-untranslated cDNA region. The Pax4-specific human STS (sWSS808) was prepared as follows: Oligonucleotide primers specific for the mouse Pax4 gene (GGCTGTGTGAGCAAGATCC (SEQ ID NO: 63) (GGGAGCCTTTGTCCTGGGTACAAAG) (SEQ ID NO: 93) (Walther et al., 1991, Genomics 11: 424-434) (1991) was used to amplify a 204 bp fragment of a human genomic DNA (product is the same size as that obtained from mouse genomic DNA.) The indicated PCR analysis is not suitable for identifying YACs, since a similar product (200 bp) was also amplified from yeast DNA, however, DNA sequence analysis of the PCR product obtained from human DNA revealed substitutions at 20 positions among the analyzed 156 bases (data not shown). using a human-specific sequence, a new primer (TTGCCAGGCAAAGAGGGCTGGAC) (SEQ ID NO: 64) was obtained, which was used with the first of the above Pax4-specific primers (see Tab. 3). The resulting PCR analysis of the Pax4-specific human gene did not amplify a significant product from yeast DNA and was therefore used to identify the corresponding YACs.
AGAGTTACAGCTTTACAGCAAGACAAATGAGATAAGG
AGAGTTACAGCTTTACAG
4039
40
ТТАТАТТСАСТТТТССССТСТСSTAAASASSTTTSSATTSS
TTATATTSASTTTTSSSSSTSTS
4241
42
GTGCAGCTTTAATTGTGAGCTGCAGTAAGCTGTGATTGAG
4443
44
AAAGGGGATGTGATAAGTGAGTGTTGTGTTTCTCCTG
AAAGGGGATGTGATAAGTG
4645
46
GGAATAATGAGAGAAGATTGGGTGTTACGTTTAGTTAC
GGAATAATGAGAGAAGATTG
4847
48
GACTATGTAAAAGAAATGCCGCTCAACTGACAGAAAAC
GACTATGTAAAAGAAATGCC
5049
fifty
CCTTCCAACTTCTTTGACAAAGGGCTTCTAATCTAC
CCTTCCAACTTCTTTGAC
5251
52
TTGCATAATAGTCACACCCTAAACCCCCTTTCTGTTC
TTGCATAATAGTCACACCC
5453
54
AAACCGAAGTTCAGATACAGCCAAAATCAGAATTGTCAGAAG
AAACCGAAGTTCAGATACAG
5655
56
TTAGACCTGAGAAAAGAGAATATCTGACATTGGCAC
5857
58
CTTCCATTAGTGTCTTATAGGTTGCACAATACAAAATCC
6059
60
ССАТТСТАСАТТТССАССATSASTASASASSTAATS
6261
62
TTGCCAGGCAAAGAGGGCTGGACGGCTGTGTGAGCAAGATCCTAGGA
TTGCCAGGCAAAGAGGGCTGGAC
6463
64
TGTCTCTGCATTCTTTTCCTCAGGTATGTCTTTATC
6665
66
ATTGAGTTGAGTGTAGTAGGACACATACAAACACAAG
6867
68
AAAAGATGGAGGCTTTTGCAGGGATTTCTAATTGTC
AAAAGATGGAGGCTTTTG
7069
70
TGGCTTAGAGGAGTCAGGGACGTTAAGGGAAGGAACTCTGG
7271
72
TAATGTGTCCTTCTTGCCACCAGGGTCAATACAAAG
TAATGTGTCCTTCTTGCC
7473
74
AAGGTGGGTAGGATGCTACAATCCTGGCTTCATTTG
AAGGTGGGTAGGATGCTA
7675
76
микросателлитные маркеры в контиге УАС, содержащем ген ов человекаTable 4
microsatellite markers in the UAS contig containing the human ov gene
GTGCAGCTTTAATTGTGAGCTGCAGTAAGCTGTGATTGAG
GTGCAGCTTTAATTGTGAGC
7877
78
GGTCAGCAGCACTGTGATTAGCTTCAAGACTTTNAGCCT
GGTCAGCAGCACTGTGATT
8079
80
AACACCGTGGTCTTATCAAATCACCTTGAGATTCCATCC
AACACCGTGGTCTTATCAAA
8281
82
AGATGCTGAATTCCCAGACACATCCAAGTTGGCAGTTTTT
AGATGCTGAATTCCCAGACA
8483
84
TGCAGTTAGTGCCAATGTCATGGGCAACACAGCAAA
TGCAGTTAGTGCCAATGTCA
8685
86
AGTTCTTGGCTTGCGTCAGTCCAGGCCATGTGGAAC
AGTTCTTGGCTTGCGTCAGT
8887
88
GCGCGTGTGTATGTGAGTCTGATTGCTGGCTGC
9089
90
GCCTAAGGGAATGAGACACAAGCTCTTGGCAAACTCACAT
9291
92
Идентификация YACs путем скрининга, основанного на PCR Identification of YACs by PCR Based Screening
Большинство YACs, показанных на Фиг.35, были получены из коллекции клонов, высоко обогащенных ДНК хромосомы 7 человека (YAC-источник хромосомы 7) (Green et al., 1975 см. выше); с помощью основанной на PCR стратегии скрининга (Green et al., 1995, см. выше; Greena et al., Proc. Nail. Acad. ScL USA, 87: 1213-1217 (1990)). В нескольких случаях клоны выделяли путем основанного на PCR скрининга (Green et al., 1990, см. выше) доступных геномных YAC библиотек человека, сконструированных в СЕРН (Dausset et al., Behring Inst. Mitt., 91: 13-20 (1992); Albertsen et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 87: 4256-4260 (1990)) или ICI (Anand et al., Nucl. Acids Res., 17: 3425-3433 (1989); Anand et al., Nucl. Acids Res. 18: 1951-1956 (1990)). Каждый YAC обозначали с помощью «yWSS» впереди уникального номера.Most of the YACs shown in FIG. 35 were obtained from a collection of clones highly enriched in
Результаты и обсужденияResults and discussions
Исследование тканевой экспрессии гена ОВ человека с помощью Нозерн-блоттинга показало, что РНК ОВ экспрессируется на высоком уровне в жировой ткани человека и на значительно меньших уровнях в плаценте и сердце (Фиг.34). Размер РНК (примерно 4.5 kb) человека и мыши был аналогичным, так же, как и в каждой ткани, где она экспрессировалась. В указанных исследованиях наблюдалось пятикратное увеличение сигналов в 10 мкг РНК из обшей жировой ткани по сравнению с 2 мкг полиА+ плацентарной РНК. Пятикратное снижение сигнала наблюдалось в полиА+ РНК из сердца по сравнению с плацентой. По данным оценкам уровень ОВ РНК примерно в 250 раз ниже в плаценте, чем в жировой ткани. В указанном эксперименте РНК ОВ не выявлялась в какой-либо другой исследуемой ткани, включая мозг, легкие, печень, скелетные мышцы, почки и поджелудочную железу. Дополнительные эксперименты не выявили РНК ОВ в селезенке, тимусе, простате, семенниках, яичниках, тонком кишечнике, толстом кишечнике, лейкоцитах периферической крови, мозге плода, печени или почках (данные не показаны). Возможно, что ОВ экспрессируется на невыявляемом уровне (путем Нозерн-блоттинга) в этих тканях или других тканях, которые не были изучены. Наблюдавшийся характер экспрессии в тканях человека несколько отличается от характера экспрессии в тканях мыши, в которых РНК ОВ определялась почти исключительно в жировой ткани.The study of tissue expression of the human OB gene using Northern blot showed that RNA of OB is expressed at a high level in human adipose tissue and at significantly lower levels in the placenta and heart (Fig. 34). The size of the RNA (approximately 4.5 kb) of the human and mouse was similar, as well as in each tissue where it was expressed. In these studies, a five-fold increase in signals of 10 μg of RNA from total adipose tissue was observed compared with 2 μg of polyA + placental RNA. A five-fold decrease in signal was observed in polyA + RNA from the heart compared with the placenta. According to estimates, the level of RNA RV is approximately 250 times lower in the placenta than in adipose tissue. In this experiment, RNA R was not detected in any other test tissue, including the brain, lungs, liver, skeletal muscle, kidneys, and pancreas. Additional experiments did not reveal OB RNA in the spleen, thymus, prostate, testes, ovaries, small intestine, large intestine, peripheral blood leukocytes, fetal brain, liver, or kidneys (data not shown). It is possible that OM is expressed at an undetectable level (by Northern blotting) in these tissues or other tissues that have not been studied. The observed expression pattern in human tissues is somewhat different from the expression pattern in mouse tissues, in which RNA OM was determined almost exclusively in adipose tissue.
Сравнительное картирование участка гена ОВ в геномах человека и мыши. Comparative mapping of the OB gene region in the human and mouse genomes.
Ген ОВ мыши локализован в проксимальной хромосоме 6 в участке, гомологичном области хромосомы 7q человека. Гены в пределах указанного сегмента включают (от проксимальной области к дистальной) Met протоонкоген, регулятор трансмембранной проводимости пистического фиброза (Cfrr), спаренный бокс-содержаший ген 4 (Рах4), ОВ и карбоксипептидазу А (Сра) (Zhang et al., 1994, см. выше; Friedman et al., 1991, см. выше). У мыши генетическое картирование использовалось для демонстрации того факта, что Рах4 тесно связан с ob (Walther et al., см. выше; Zhang et al., 1994, см. выше). Обнаружено, что физическое расстояние между OB и Рах4 составляет примерно одну мегабазу (Mb) (Zhang et al., 1994, см. выше). На основании указанных сравнительных экспериментов по картированию ожидалось, что ген OB человека располагается между Рах4 и СРА на хромосоме 7q. Более того, поскольку CFTR (Heng et al., Cell Genet., 62: 108-109 (1993)) и Рах4 (Tamura et al., Cytogenet. Cell Genet., 66: 132-134 (1994)) картировались путем флуоресценции при гибридизации in situ (FISH) на 7q31.3 и 7q32 соответственно, наиболее вероятно, что цитогенетическая локализация гена OB человека будет «соседствовать» с границей 7q31.3-q32.The mouse OB gene is located on
Картирование гена OB на хромосоме 7 человекаMapping of the OB gene on
STS (sWSS2619), амплифицирующий небольшой сегмент 3'-нетранслируемого участка гена OB человека, использовался для скрининга набора клонов YAC, высоко обогащенных ДНК хромосомы 7 человека (Green et al., 1995a, Genomics 25: 170-183), и было идентифицировано 9 YACs (yWSS691, yWSS1332, yWSS1998, yWSS2087, yWSS3319, yWSS3512, yWSS4875, yWSS4970 и yWSS5004). Для подтверждения того факта, что указанные YACs содержат аутентичный ген OB человека, проводили два дополнительных эксперимента. Во-первых, каждый из YACs тестировали во втором PCR-анализе, специфичном для OB человека, и все YACs обнаружили положительный результат (данные не показаны). Во-вторых, дрожжевую ДНК из каждого клона расщепляли EcoRI и анализировали путем гибридизации после переноса на гель с помощью пробы из кДНК ОВ человека. Во всех случаях наблюдали одну полосу гибридизации, которая имела тот же самый размер в YACs и P1-клоне, содержащих ОВ ген человека (данные не показаны).STS (sWSS2619), an amplifying small segment of the 3′-untranslated region of the human OB gene, was used to screen a set of YAC clones highly enriched in
При использовании компьютерной программы SEGMAP (Green and Green, 1991, см. выше) vs. других данных, полученных на основе YACs, содержащих STS, и касающихся хромосомы 7 (Green et al., 1991, см выше; Green et al., 1994, см выше; Green et al., 1995, см выше), было обнаружено, что ген ОВ человека находится в пределах YAC-контига, показанного на Фиг.35. Данный контиг содержит 43 перекрывающихся YACs и 19 уникальных упорядоченных STSs. Более подробная информация о каждом из 19 STSs приведена в Табл. 3. Помимо OB-специфических STS, контиг также содержит STS (sWSS808), специфичную для гена Рах4 человека (Tamura et al. 1994, см. выше; Stapleton et al., 1993, Nature Genet. 3: 292-298), 7 STSs, полученных из YACs, специфичных для хромосомы 7, 2 STSs, полученных из лямбда-клонов, специфичных для хромосомы 7, и, что важно, 8 микросателлит-специфичных STSs. Дополнительные сведения об указанных 8 генетических маркерах, включая последовательности праймеров, использованных для генотипического анализа, приведены в Табл. 2. Обратите внимание, что существует избыточность основанных на YACs соединений в пределах контига {т.е. существуют 2 или более YACs, соединяющих каждую соседнюю пару STSs), что является строгим свидетельством в пользу относительного порядка STSs, показанного на Фиг.35.When using the SEGMAP computer program (Green and Green, 1991, see above) vs. other data obtained based on YACs containing STS and relating to chromosome 7 (Green et al., 1991, see above; Green et al., 1994, see above; Green et al., 1995, see above), was found that the human OB gene is within the YAC-contig shown in Fig. 35. This contig contains 43 overlapping YACs and 19 unique ordered STSs. For more information on each of the 19 STSs, see Table. 3. In addition to the OB-specific STS, the contig also contains STS (sWSS808) specific for the human Pax4 gene (Tamura et al. 1994, see above; Stapleton et al., 1993, Nature Genet. 3: 292-298), 7 STSs derived from YACs specific for
Как показано на Фиг.35, предсказанная ориентация контига YAC, содержащего ген ОВ человека, такова, что sWSS1734 представляет собой наиболее центромерную STS {т.е. ближайшую к CFTR), в то время как sWSS2367 представляют собой наиболее теломерную STS (т.е. ближайшую к СРА). Эта ориентация преимущественно основана на данных по сравнительному картированию, которое помещает Рах4 проксимальнее и ОВ дистальнее синтетического блока в ДНК человека и мыши (Zhang et al., 1994, см. выше). Ген OB картируется около теломерного конца контига на основании расположения OB-специфической STS (sWSS2619).As shown in FIG. 35, the predicted orientation of the YAC contig containing the human OB gene is such that sWSS1734 is the most centromeric STS {i.e. closest to CFTR), while sWSS2367 represent the most telomeric STS (i.e. closest to CPA). This orientation is mainly based on comparative mapping data, which places Pax4 proximal and OB distal to the synthetic block in human and mouse DNA (Zhang et al., 1994, see above). The OB gene is mapped near the telomeric end of the contig based on the location of the OB-specific STS (sWSS2619).
В то время как контиг, показанный на Фиг.35, был выведен с помощью SEGMAP без учета размеров YAC (при расположении STSs на одинаковом расстоянии друг от друга), сходный анализ данных при использовании SEGMAP с учетом размеров YAC свидетельствует о том, что общий размер участка, перекрываемого контигом, как раз составляет 2 Mb (данные не показаны). Таким образом, в то время как все 8 микросателлит-специфических STSs (Табл. 4) находятся в пределах геномного интервала примерно в 2 Mb, 3 наиболее близкорасположенных к теломерному концу контига STSs (sWSS1392, sWSS1148, sWSS2367) особенно тесно связаны с геном ОВ самим по себе (возможно, в пределах интервала около 500 kb). В действительности, все 3 указанные выше STS находятся по крайней мере в одном из YACs, содержащих ген ОВ человека. Обратите внимание, что интервал между Рах4 (sWSS808) и ob (sWSS2619) человека оценивали примерно в 400 kb, в то время как данный участок у мыши имеет предсказанную протяженность примерно в 1 Mb (Zhang et al., 1994, см. выше). И наконец, 3 YACs в пределах контига (sWSS691, sWSS999 и SWSS2935) также анализировали методом FISH, и было обнаружено, что каждая из них гибридизуется исключительно с 7q31.3. Одна из указанных YACs (sWSS691) содержит OB-специфическую STS, в то время как 2 остальных клона содержат Pax4-специфическую STS. Последние результаты в целом согласуются с предварительными цитогенетическим картированием Рах4 человека в 7q32 (Tamura et al., 1994, см. выше). На основании этих данных ген OB человека может находиться в цитогенетической взаимосвязи с 7q31.3.While the contig shown in FIG. 35 was derived using SEGMAP without considering YAC sizes (when STSs were equally spaced), similar data analysis using SEGMAP taking YAC sizes into account indicates that the overall size the area covered by the contig is just 2 Mb (data not shown). Thus, while all 8 microsatellite-specific STSs (Table 4) are within the genomic interval of about 2 Mb, the 3 closest to the telomeric end of the contig STSs (sWSS1392, sWSS1148, sWSS2367) are especially closely related to the OB gene itself by itself (possibly within an interval of about 500 kb). In fact, all 3 of the above STS are in at least one of the YACs containing the human OB gene. Note that the interval between Pax4 (sWSS808) and ob (sWSS2619) of a person was estimated at approximately 400 kb, while this plot in the mouse has a predicted length of approximately 1 Mb (Zhang et al., 1994, see above). Finally, 3 YACs within the contig (sWSS691, sWSS999 and SWSS2935) were also analyzed by the FISH method, and it was found that each of them hybridizes exclusively with 7q31.3. One of these YACs (sWSS691) contains an OB-specific STS, while the other 2 clones contain a Pax4-specific STS. Recent results are generally consistent with preliminary cytogenetic mapping of human Pax4 to 7q32 (Tamura et al., 1994, supra). Based on these data, the human OB gene can be in cytogenetic relationship with 7q31.3.
ПРИМЕР 11: Полипептид OB человека проявляет биологическую активность в организме мышей.EXAMPLE 11: A human OB polypeptide exhibits biological activity in mice.
Мышам ob/ob, объединенным в группы по 10 животных, путем интраперитонеальной инъекции вводили рекомбинантный (полученный в бактериях) полипептид ОВ человека и мыши (10 мкг/г/день) или физиологический раствор. Через 4 дня группа животных, получавшая физиологический раствор, прибавила в весе 0.3 г. Группа животных, получавшая OB мыши, потеряла в весе 3.2 г. Группа, получавшая OB человека, потеряла в весе 2 г (р<0.01 по сравнению с животными, получавшими физиологический раствор). Указанные группы животных также исследовали на потребление пищи. Данные указанного эксперимента приведены в Табл.5; сведения о массе тела приведены в Табл. 6.Intraperitoneal injection of ob / ob mice into groups of 10 animals was performed by recombinant (obtained in bacteria) human and mouse OB polypeptide (10 μg / g / day) or physiological saline. After 4 days, the group of animals receiving saline added 0.3 g in weight. The group of animals receiving mouse OB lost 3.2 g in weight. The group receiving human OB lost 2 g in weight (p <0.01 compared with animals receiving saline). These groups of animals were also examined for food intake. The data of this experiment are shown in Table 5; information about body weight is given in Table. 6.
Приведенные данные показывают, что ОВ человека обладает биологической активностью в организме мышей.The data presented show that human OM has biological activity in the body of mice.
ПРИМЕР 12: Высокие дозы ОВ воздействуют на мышей дикого типаEXAMPLE 12: High doses of OM affect wild-type mice
Мышам дикого типа (C57BL6J±?) интраперитонеально вводили рекомбинантный ОВ мыши в дозе 10 мкг/г/день, и вес тела животных определяли каждые четыре дня. Результаты исследований приведены в Табл.7.Wild-type mice (C57BL6J ±?) Were intraperitoneally injected with recombinant mouse OB at a dose of 10 μg / g / day, and the animal body weight was determined every four days. The research results are shown in Table 7.
Приведенные сведения показывают, что ОВ влияет на вес тела животных дикого типа животных дикого типа так же, как и мышей ob/ob, страдающих ожирением, хотя и в меньшей степени.The above data show that OM affects the body weight of wild-type animals of wild-type animals in the same way as ob / ob mice, which are obese, although to a lesser extent.
ПРИМЕР 13: Введение полипептида ОВ путем постоянной инфузии с помощью насосаEXAMPLE 13: Introduction of OB polypeptide by continuous infusion using a pump
Данный пример показывает, что постоянная инфузия полипептида ОВ приводит к потере веса у нормальных мышей. Нормальные (не страдающие ожирением) мыши получали полипептид ob мыши посредством насоса с осмотической инфузией. Доза, составляющая 0.5 мг белка на 1 кг веса тела в день, приводила к потере веса тела в 4.62% (±1.34%) по отношению к базовой линии веса на 6ой день инфузии.This example shows that continuous infusion of the OB polypeptide leads to weight loss in normal mice. Normal (non-obese) mice received the mouse ob polypeptide through an osmotic infusion pump. The dose was 0.5 mg protein per 1 kg of body weight per day, resulted in the loss of body weight in 4.62% (± 1.34%) relative to the weight of the base line on the 6 th day of infusion.
Материалы и методыMaterials and methods
ЖивотныеAnimals
В эксперименте использовали животных дикого типа (+/+) С57В16. Животных содержали поодиночке в домашних условиях. Возраст мышей в начальной временной точке составлял 8 недель, и вес животных стабилизировался. Для каждого опыта использовали 10 животных (носитель и белок).In the experiment, wild-type animals (+ / +) C57B16 were used. Animals were kept alone at home. The age of the mice at the initial time point was 8 weeks, and the weight of the animals stabilized. For each experiment, 10 animals were used (carrier and protein).
Определение потребления пищи и весаDetermination of food intake and weight
Мышам давали специальное питание для грызунов (PMI Feeds, Inc.) в виде порошка (Allen town Caging and Equipment), что позволяет более точно определить количество потребляемой пищи по сравнению с обычно используемой подкормкой. Вес тела животных измеряли в одно и то же время (в 2 ч дня) каждый день в течение 6 дней. За базовый уровень принимали вес животных в день, предшествующий инфузии.The mice were given special food for rodents (PMI Feeds, Inc.) in the form of a powder (Allen town Caging and Equipment), which makes it possible to more accurately determine the amount of food consumed compared to commonly used top dressing. The body weight of animals was measured at the same time (2 hours a day) every day for 6 days. The weight of animals on the day preceding the infusion was taken as the baseline.
Клонирование ДНК ОВ мышиMouse OB Cloning
Клонирование ДНК ОВ мыши для экспрессии в Е.coli осуществляли следующим образом. ДНК-последовательность, выведенную на основе опубликованной пептидной последовательности (Zhang et ai, 1994, см. выше, т.е. Пример 1, см. выше), обратно транслировали с использованием оптимальных кодонов Е.coli. Терминальными клонирующими сайтами были Xba I - Bam. HI. Рибосомальный связывающий энхансер и сильный рибосомальный связывающий сайт помещали впереди кодирующего участка. Дуплексную ДНК-последовательность синтезировали с помощью стандартных методов. Соответствующие клоны отбирали по выявлению экспрессии рекомбинантного белка и присутствию заданной ДНК-последовательности ОВ в резидентной плазмиде. Аминокислотная последовательность (и ДНК-последовательность) имеет следующую структуру:Cloning of mouse OB DNA for expression in E. coli was carried out as follows. The DNA sequence derived from the published peptide sequence (Zhang et ai, 1994, see above, i.e., Example 1, see above) was back-translated using the optimal E. coli codons. Terminal cloning sites were Xba I - Bam. Hi. A ribosomal binding enhancer and a strong ribosomal binding site were placed in front of the coding region. The duplex DNA sequence was synthesized using standard methods. The corresponding clones were selected by detecting the expression of the recombinant protein and the presence of a given DNA sequence of the OB in the resident plasmid. Amino acid sequence (and DNA sequence) has the following structure:
Вектор экспрессии и штамм-хозяинаExpression vector and host strain
Для получения белка использовали плазмидный вектор экспрессии pCFM1656, Американская коллекция типовых культур (АТСС) № 69576. Указанную выше ДНК лигировали в вектор экспрессии pCFM1656, который линеаризовали Xba I и Bam HI. Затем вектором трансформировали клетки Е.coli, штамм хозяина FM5. Клетки Е.coli FM5 получены фирмой Amgen Inc., Thousand OaKs, CA, из штамма Е.coli К-12 (Bachmann et al., Bacterial Rev., 40: 116-167 (1976)) и содержат интегрированный репрессорный ген фага лямбда, с I857 (Sussman et al., С.R.Acad. ScL, 254: 1517-1579 (1962)). Получение вектора, трансформацию клеток и селекцию колоний осуществляют стандартными методами, например, как описано Sambrook et al., 1989, см. выше. Клетки-хозяева выращивают в среде LB.To obtain the protein, the plasmid expression vector pCFM1656, American Type Culture Collection (ATCC) No. 69576 was used. The above DNA was ligated into the expression vector pCFM1656, which was linearized by Xba I and Bam HI. Then, E. coli cells, the FM5 host strain, were transformed with the vector. E. coli FM5 cells were obtained by Amgen Inc., Thousand OaKs, CA, from strain E. coli K-12 (Bachmann et al., Bacterial Rev., 40: 116-167 (1976)) and contain an integrated lambda phage repressor gene , I 857 (Sussman et al., C. R. Acad. ScL, 254: 1517-1579 (1962)). The preparation of the vector, the transformation of cells and the selection of colonies is carried out by standard methods, for example, as described by Sambrook et al., 1989, see above. Host cells are grown in LB medium.
Введение белка или носителяThe introduction of a protein or carrier
Рекомбинантный полипептид ОВ мыши используют в настоящих исследованиях, как правило, в настоящих исследованиях, как правило, в концентрации около 0.9 мг/мл фосфатного буферного раствора, рН 7.4. Аминокислотная последовательность (кДНК последовательность) полипептида приведена только что выше. Белок или носитель (фосфатный буферный раствор, рН 7.4) вводят путем инфузии с осмотического насоса. Осмотические мининасосы Alzet (Alza, Palo Alto, CA, модель №1007D) хирургическим путем вживляют каждой мыши в подкожный карман в субкапсулярную зону. Насосы откалибровывают таким образом, чтобы вводить 0.5 мл белка /кг веса тела/день. Контрольным животным вводят фосфатный буферный раствор (рН 7.4) с помощью осмотического мининасоса.The recombinant mouse OB polypeptide is used in these studies, typically in these studies, typically in a concentration of about 0.9 mg / ml phosphate buffer solution, pH 7.4. The amino acid sequence (cDNA sequence) of the polypeptide is shown just above. A protein or carrier (phosphate buffered saline, pH 7.4) is administered by infusion from an osmotic pump. Alzet osmotic mini-pumps (Alza, Palo Alto, CA, model No. 1007D) surgically implant each mouse into a subcutaneous pocket in a subcutaneous pocket. The pumps are calibrated to inject 0.5 ml of protein / kg body weight / day. Control animals were injected with phosphate buffered saline (pH 7.4) using an osmotic mini-pump.
Процесс ферментации. Для получения белка используют трехфазовую ферментационную методику, известную как «процесс дозирования и сортировки».Fermentation process. To obtain protein using a three-phase fermentation technique, known as the “dosing and sorting process."
Дозировалие и сортировка. Источники азота и фосфата стерилизуют (путем повышения температуры до 122°С в течение 35 мин, 18-20 psi) в ферментационном сосуде (Biolafitte, 12л). После охлаждения асептически добавляют углерод, магний, витамины и следовые количества металлов. После культивирования в течении ночи (16 ч или более) бактерий, продуцирующих рекомбинантный белок мыши, 500 мл культуры (в LB бульоне) добавляют в ферментер.Dosing and sorting. Sources of nitrogen and phosphate are sterilized (by raising the temperature to 122 ° C for 35 minutes, 18-20 psi) in a fermentation vessel (Biolafitte, 12 L). After cooling, carbon, magnesium, vitamins and trace amounts of metals are aseptically added. After overnight cultivation (16 hours or more) of bacteria producing the recombinant mouse protein, 500 ml of culture (in LB broth) is added to the fermenter.
Подкормка I. После достижения значения OD600 4.0-6.0 к культурам добавляют подкормку I. Глюкозу добавляют в ограниченном количестве для контроля скорости роста (μ). Автоматически систему (называемую распределительной контрольной системой) программируют для контроля скорости роста на уровне 0.15 регенераций hr-1.Top dressing I. After reaching an OD 600 value of 4.0-6.0, top dressing I is added to the cultures. Glucose is added in a limited amount to control the growth rate (μ). Automatically, a system (called a distribution control system) is programmed to control the growth rate at a level of 0.15 hr -1 regenerations.
Подкормка I. Когда OD600 достигает 30, температуру медленно увеличивают до 42°С и подкормку I заменяют на подкормку II, описанную ниже. Затем ферментацию продолжают в течение 10 ч с взятием образца каждые 2 ч. Через 10 ч содержимое ферментера охлаждают ниже 20°С и собирают центрифугированием.Top dressing I. When OD 600 reaches 30, the temperature is slowly increased to 42 ° C and top dressing I is replaced by top dressing II, described below. Then, fermentation is continued for 10 hours with a sample taken every 2 hours. After 10 hours, the contents of the fermenter are cooled below 20 ° C and collected by centrifugation.
Состав среды:The composition of the medium:
Основная среда:The main environment:
Подкормка II:Top dressing II:
Подкормка II:Top dressing II:
Раствор витаминов (основная среда, подкормка 1): 0.5 г биотина, 0.4 г фолиевой кислоты и 4.2 г рибофлавина растворяют в 450 мл Н2О и 3 мл 10 н. NaOH и разводят до 500 мл Н2О. Четырнадцать граммов пиридоксин-HCl и 61 г ниацина растворяют в 150 мл Н2О и 50 мл 10 н. NaOH и доводят до 250 мл Н2О. Пятьдесят четыре грамма пантотеновой кислоты разводят в 200 мл Н2О и доводят до 250 мл. Три раствора объединяют и доводят до 10 л общего объема.Vitamin solution (basic medium, top dressing 1): 0.5 g of biotin, 0.4 g of folic acid and 4.2 g of riboflavin are dissolved in 450 ml of H 2 O and 3 ml of 10 N. NaOH and diluted to 500 ml of H 2 O. Fourteen grams of pyridoxine-HCl and 61 g of niacin are dissolved in 150 ml of H 2 O and 50 ml of 10 N. NaOH and adjusted to 250 ml of H 2 O. Fifty-four grams of pantothenic acid was diluted in 200 ml of H 2 O and adjusted to 250 ml. Three solutions are combined and brought to 10 l of the total volume.
Раствор следовых металлов (основная среда, подкормка I):Trace metal solution (basic medium, top dressing I):
Хлорид железа (FeCl3·6Н2О):27 г/лFerric Chloride (FeCl 3 · 6H 2 O): 27 g / L
Хлорид цинка (ZnCl2·4H2O):2 г/лZinc Chloride (ZnCl 2 · 4H 2 O): 2 g / l
Хлорид кобальта (CoCl2·6H2O):2 г/лCobalt chloride (CoCl 2 · 6H 2 O): 2 g / l
Молибдат натрия (NaMoO4·2H2O):2 г/лSodium Molybdate (NaMoO 4 · 2H 2 O): 2 g / L
Хлорид кальция (CaCl2·2Н2О):1 г/лCalcium Chloride (CaCl 2 · 2H 2 O): 1 g / l
Сульфат мели (CuSO4·5H2O):1.9 г/лChalk sulfate (CuSO 4 · 5H 2 O): 1.9 g / l
Борная кислота (H3BO3):0.5 г/лBoric acid (H 3 BO 3 ): 0.5 g / l
Хчорид марганца (MnCl2·4Н2О):1.6 г/лManganese Chchoride (MnCl 2 · 4H 2 O): 1.6 g / l
Дигидратированный цитрат натрия: 73 г/л.Dihydrated sodium citrate: 73 g / l.
Очистка полипептида ОВ мышиPurification of mouse OB polypeptide
Очистку проводили следующим образом (если не указано обратное, все этапы проводят при 4°С):The cleaning was carried out as follows (unless otherwise indicated, all steps are carried out at 4 ° C):
1. Клеточная паста. Клеточную пасту Е.coli суспендируют в 5-кратном объеме 7мМ ЭДТА, рН 7.0. Затем клетки в ЭДТА разрушают двукратным пропусканием через жидкостной микрогомогенизатор. Разрушенные клетки центрифугируют при 4.2 k rpm в течение 1 ч в центрифуге Beckman JB-6, ротор J5-4.2.1. Cell paste. E. coli cell paste is suspended in a 5-fold volume of 7 mM EDTA, pH 7.0. The cells in EDTA are then destroyed by double passage through a liquid microhomogenizer. The destroyed cells are centrifuged at 4.2 k rpm for 1 h in a Beckman JB-6 centrifuge, rotor J5-4.2.
2. Отмывание телец включения #1. Супернатант из полученного выше гомогената удаляют и осадок ресуспендируют в 5-кратном объеме 7 мМ ЭДТА, рН 7.0, и гомогенизируют. Смесь центрифугируют, как описано на стадии 1.2. Launch
3. Отмывание телец включения #2. Супернатант полученной выше культуры удаляют, осадок ресуспенлируют в десятикратном объеме 20 мМ Триса, рН 8.5, 10 мМ DTT и 1%-ного дезоксихолата и гомогенизируют. Полученную смесь центрифугируют, как описано на стадии 1.3. Laundering
4. Отмывание телец включения #3. Супернатант полученной выше культуры удаляют, осадок ресуспендируют в десятикратном объеме дистиллированной воды и гомогенизируют. Полученную смесь центрифугируют, как описано на стадии 1.4. Launch
5. Восстановление структуры. Осадок обрабатывают 15 объемами 10 мМ HEPES, рН 8.5, 1% саркозина натрия (N-лаурил саркозин) при комнатной температуре. Через 60 мин раствор добавляют к 60 мМ сульфата меди и далее раствор перемешивают в течение ночи.5. Restoration of the structure. The precipitate was treated with 15 volumes of 10 mM HEPES, pH 8.5, 1% sodium sarcosine (N-lauryl sarcosine) at room temperature. After 60 minutes, the solution was added to 60 mM copper sulfate, and then the solution was stirred overnight.
6. Удаление саркозина. Восстанавливающую смесь разводят 5 объемами 10 мМ Трис-буфера, рН 7.5, и центрифугируют, как описано на стадии 1. Супернатант собирают и соединяют при перемешивании в течение 1 ч со смолой Dowex 1-Х4, 20-50 меш, хлоридная форма (при общем объеме разбавленной восстанавливающей смеси). Данную смесь наносят на колонку и собирают элюат. Удаление саркозина осуществляют с помощью HPLC.6. Removal of sarcosine. The reconstituting mixture was diluted with 5 volumes of 10 mM Tris buffer, pH 7.5, and centrifuged as described in
7. Кислотная преципитаты. Собирают элюат, полученный на предыдущей стадии, рН доводят до 5.5 и инкубируют смесь в течение 30 мин при комнатной температуре. Полученную смесь центрифугируют, как описано на стадии 1.7. Acid precipitates. The eluate obtained in the previous step is collected, the pH is adjusted to 5.5 and the mixture is incubated for 30 minutes at room temperature. The resulting mixture was centrifuged as described in
8. Катионообменная хроматография. РН супернатанта, полученного на предыдущей стадии, доводят до 4.2 и наслаивают препарат на колонку с быстро текущей СМ серофазой. Используют солевой градиент в двадцати объемах колонки при 20 мМ NaOAC, рН 4.2, О М-1.0 М NaCl.8. Cation exchange chromatography. The pH of the supernatant obtained in the previous step is adjusted to 4.2 and the preparation is layered onto a column with rapidly flowing SM serophase. Use a salt gradient in twenty column volumes at 20 mM NaOAC, pH 4.2, O M-1.0 M NaCl.
9. HIC-хроматография. Пиковые фракции, полученные на предыдущей стадии с помощью СМ- серофазы (контроль по излучению в ультрафиолете), добавляют к 0.2 М сульфата аммония. Обратный солевой градиент в 20-кратном объеме колонки получают при 5 мМ NaOAc, рН 4.2, 0.4 М-0 М (NH4)2SO4. Препарат концентрируют и подвергают диафильтрации в PBS.9. HIC chromatography. Peak fractions obtained in the previous step using CM serophase (control of ultraviolet radiation) are added to 0.2 M ammonium sulfate. An inverse salt gradient in a 20-fold column volume was obtained at 5 mM NaOAc, pH 4.2, 0.4 M-0 M (NH 4 ) 2 SO 4 . The drug is concentrated and diafiltered in PBS.
Результатыresults
Ниже приведены различия в процентах между весом мышей C57BL6J (8-недельный возраст) и базовым уровнем.Below are the percent differences between the weight of C57BL6J mice (8 weeks old) and baseline.
Как можно видеть, к концу 6 дня постоянной инфузии животные, получавшие ОВ полипептид, утратили более 4% веса тела по сравнению с базовым уровнем. Это значительно более быстрая потеря веса, чем та, которая наблюдается при интраперитонеальной инъекции. Потеря в весе, составляющая только 2.6-3.0%, наблюдается к концу 32 дня периода инъекций у нормальных мышей дикого типа (ежедневные интраперитонеальные инъекции рекомбинантного полипептида ОВ мыши в дозе 10 мг/кг) и не превышает более 4% в любую временную точку периода инъекций (данные не показаны). Приведенные результаты свидетельствуют, что постоянная инфузия при уменьшенной в 20 раз дозе (0.5 мг/кг в противоположность 10 мг/кг) обеспечивает более существенную потерю веса за более короткий период. Результаты, приведенные здесь, являются специфически достоверными, например, - 4.62% с р<0.0001.As can be seen, by the end of the 6th day of continuous infusion, animals that received the OB polypeptide lost more than 4% of their body weight compared to the baseline. This is significantly faster weight loss than that observed with intraperitoneal injection. A weight loss of only 2.6-3.0% is observed by the end of the 32 days of the injection period in normal wild-type mice (daily intraperitoneal injections of recombinant mouse OB polypeptide at a dose of 10 mg / kg) and does not exceed more than 4% at any time point in the injection period (data not shown). The results indicate that continuous infusion at a dose reduced by 20 times (0.5 mg / kg as opposed to 10 mg / kg) provides more significant weight loss in a shorter period. The results presented here are specifically reliable, for example, 4.62% with p <0.0001.
ПРИМЕР 14: Клонирование и экспрессия аналога рекомбинантного полипептида ОВ человекаEXAMPLE 14: Cloning and expression of an analogue of a recombinant human OB polypeptide
Данный пример относится к композициям и способам получения аналога рекомбинантного ОВ полипептида человека.This example relates to compositions and methods for producing an analogue of a recombinant human polypeptide OB.
Последовательность ДНК ОВ человека получают при использовании ДНК ОВ мыши, как описано в Примере 13, замещая участок между сайтами Mlu I и Bam HI дуплексной ДНК (полученной из синтетических олигонуклеотилов), которая содержит 20 замещений кодонов. Кодоны аргинина в зрелом белке мыши в положении 35 и кодон лейцина в зрелом белке мыши в положении 74 не изменяются. Сайт Mlu I на приведенной ниже последовательности обозначен сплошной линией сверху. Указанную ДНК встраивают в вектор pCFM 1656 (АСТТ №69576) тем же самым образом, что и рекомбинантный белок мыши, как указано ранее.The human OB DNA sequence is obtained using mouse OB DNA as described in Example 13, replacing the site between the Mlu I and Bam HI sites of duplex DNA (obtained from synthetic oligonucleotides), which contains 20 codon substitutions. The codons of arginine in the mature mouse protein at position 35 and the leucine codon in the mature mouse protein at
ФерментацияFermentation
Ферментацию указанных выше клеток-хозяев для получения рекомбинантного полипептида ОВ человека осуществляют в тех же условиях и при использовании тех же самых компонентов, которые описаны выше для получения рекомбинантного полипептида мыши. В конечном препарате анализируют выход (г/л), степень предварительной очистки рекомбинантного ОВ человека и содержание примесей бактериальных белков и оценивают эффективность бактериальной экспрессии.Fermentation of the aforementioned host cells to obtain a recombinant human OB polypeptide is carried out under the same conditions and using the same components as described above to obtain a recombinant mouse polypeptide. In the final preparation, the yield (g / l), the degree of preliminary purification of recombinant human OM and the content of bacterial protein impurities are analyzed, and the effectiveness of bacterial expression is evaluated.
Сокращения: Ind.+...ч обозначает часы после индукции экспрессии белка, как описано в Примере 13 для рекомбинантного белка мыши с помощью плазмиды pCFM 1656. OD - оптическая плотность, измеряемая путем спектрофотометрии (мг/единипа OD/л) мг/OD/л - степень экспрессии в мг белка на единицу OD на литр.Abbreviations: Ind. + ... h means hours after induction of protein expression, as described in Example 13 for recombinant mouse protein using plasmid pCFM 1656. OD is the optical density measured by spectrophotometry (mg / unit OD / l) mg / OD / l - the degree of expression in mg of protein per unit of OD per liter.
Очистка рекомбинантного полипептида ob человекаPurification of recombinant human ob polypeptide
Рекомбинантный белок человека может быть очищен с помощью тех же самых методов, что и рекомбинантный белок мыши, как указано выше в Примере 13. Для получения рекомбинантного полипептида ОВ человека стадию 8 осуществляют при доведении рН супернатанта (стадия 7) до рН 5.0 и нанесении на колонку с быстротекущей СМ-серофазой. Солевой градиент в 20-кратном объеме колонки получают при 20 мМ NaOAC, рН 5.5, 0 М-0.5 М NaCl. Стадию 9 осуществляют при разбавлении водой в четыре раза объединенных фракций с СМ-сефарозы и доведении рН до 7.5. Данную смесь помещают в 0.7 М (NH4)2SO4. Обратный солевой градиент в двадцатикратном объеме колонки получают при 5 мМ NaOAc, рН 5.5, 0.2 М-0 М (NH4)2SO4. За исключением указанного, остальные стадии осуществляют, как указано выше.The recombinant human protein can be purified using the same methods as the recombinant mouse protein, as described above in Example 13. To obtain the recombinant human OB polypeptide,
ПРИМЕР 15: Исследование дозозависимого ответаEXAMPLE 15: Study dose-response
Дополнительные исследования показывают, что существует дозозависимый ответ на постоянное введение белка ОВ. В данном эксперименте мышам дикого типа (CD-1, не страдающим ожирением и весящим 35-40 г, водят рекомбинантный белок ОВ мыши с помощью методов, сходных с описанными в Примерах 12 и 13. Результаты исследований приведены ниже (так же, как и % снижение веса тела по сравнению с базовым уровнем).Additional studies show that there is a dose-dependent response to the continuous administration of protein OB. In this experiment, wild-type mice (CD-1, non-obese and weighing 35-40 g, were introduced with recombinant mouse OB protein using methods similar to those described in Examples 12 and 13. The results of the studies are shown below (same as% weight loss compared to baseline).
Как можно видеть, увеличение дозы от 0.03 мг/кг/день до 1 мг/кг/день приводит к уменьшению веса от 3.5% до 7.5%. Также заслуживает внимания, что на четырнадцатый день доза в 1 мг/кг/день приводит к 14% редукции веса тела.As you can see, increasing the dose from 0.03 mg / kg / day to 1 mg / kg / day leads to weight loss from 3.5% to 7.5%. It is also noteworthy that on the fourteenth day, a dose of 1 mg / kg / day leads to 14% reduction in body weight.
ПРИМЕР 16: Эффекты лептина на состав тела мышей ob/obEXAMPLE 16: Effects of leptin on the body composition of ob / ob mice
Мышам C57BL/6J ob/ob в возрасте 16 недель вводят лептин мыши в концентрации 5 мкг/кг/день или носитель в течение 33 дней. Контрольные животные не получают ничего. Во втором эксперименте ob/ob мышам 7-недельного возраста вводят лептин мыши или носитель в течение 12 дней. Далее животных забивают и оценивают их обший вес тела, состав тела, уровни инсулина и глюкозы. Данные исследований приведены в Табл. 11.16-week-old C57BL / 6J ob / ob mice were injected with mouse leptin at a concentration of 5 μg / kg / day or vehicle for 33 days. Control animals do not receive anything. In a second ob / ob experiment, mice of 7 weeks of age were injected with mouse leptin or vehicle for 12 days. Then the animals are killed and their total body weight, body composition, insulin and glucose levels are evaluated. Research data are given in Table. eleven.
Данные по составу тела показывают, что лептин влияет на три компонента: количество жира, массу обезжиренной мышечной ткани и водную массу. Лептин существенно уменьшает массу жировой ткани и имеет маргинальный эффект на массу обезжиренной мышечной ткани. Однако в последнем случае результат статистически недостоверен.Body composition data shows that leptin affects three components: the amount of fat, the mass of fat-free muscle tissue, and water mass. Leptin significantly reduces the mass of adipose tissue and has a marginal effect on the mass of fat-free muscle tissue. However, in the latter case, the result is statistically unreliable.
Сравнение уровня глюкозы и инсулина у животных, получавших лептин, и контрольных показывает, что лептин снижает уровень сахара и инсулина в крови и тем самым снимает эти симптомы диабета.A comparison of glucose and insulin levels in animals treated with leptin and controls shows that leptin lowers blood sugar and insulin levels and thereby relieves these symptoms of diabetes.
ПРИМЕР 17: Влияние высоких доз лептина на мышей дикого типаEXAMPLE 17: Effect of high doses of leptin on wild-type mice
Не страдающим ожирением контрольным мышам ob/ob (C57BL/6J+/?) один раз в день интраперитонеально вводят 10 мкг/г лептина мыши или носителя (PBS), и в течение двух нелель определяют потребление пищи и вес тела. Наблюдается существенное уменьшение веса тела, начиная с дня 4, и значительное уменьшение потребления пищи с первой недели. Однако через одну неделю уровни потребления пищи становятся неотличимыми в обеих группах животных. Животных умерщвляют в конце второй недели и исследуют состав тела. Результаты анализа состава тела приведены в Табл. 12. Данные показывают уменьшение количества жировой ткани у животных, получавших лептин, в противоположность животным, получавшим PBS.Non-obese control mice ob / ob (C57BL / 6J + /?) Were injected intraperitoneally once per day with 10 μg / g of mouse or carrier leptin (PBS), and food intake and body weight were determined over two weeks. There is a significant decrease in body weight starting from
Второй эксперимент показывает влияние инъекций лептина мыши на животных дикого типа (C57BL/6J) (дважды в день, интраперитонеально, 12.5 мкг/г). Наблюдается существенное уменьшение веса тела и потребление пищи, ассоциированное с ежедневными двукратными инъекциями полипептида. Для этого эксперимента животных помещали в метаболические камеры. Использовали пищу с консистенцией порошкообразной Пурины #5001. Указанная диета отличается от используемой ранее, которая имела консистенцию пудинга с водой. Поскольку пища, которой кормили животных в метаболических камерах, имеет более высокую калорийную ценность, то количество потребляемой пищи при использовании двух диет было различным.The second experiment shows the effect of mouse leptin injections on wild-type animals (C57BL / 6J) (twice daily, intraperitoneally, 12.5 μg / g). There is a significant decrease in body weight and food intake associated with daily double injections of the polypeptide. For this experiment, animals were placed in metabolic chambers. Powdered Purine # 5001 consistency was used. The specified diet differs from that used previously, which had the consistency of a pudding with water. Since the food that was fed to animals in metabolic chambers has a higher caloric value, the amount of food consumed when using two diets was different.
Приведенные ниже ссылки имеют отношение к данному описанию и особенно к экспериментальным процедурам и обсуждению.The following links are relevant to this description and especially to experimental procedures and discussion.
Bahary et al., Genomics, 11: 33-47 (1991)Bahary et al., Genomics, 11: 33-47 (1991)
Bahary et al., Genomics, 13: 761-769 (1992)Bahary et al., Genomics, 13: 761-769 (1992)
Bahary et al.. Molecular mapping of mouse chromosomes 4 and 6: Use of flow-sorted Robertsonian chromosome (1991)Bahary et al .. Molecular mapping of
Blank et al., Mammalian Genome, 1: s51-s78 (1991)Blank et al., Mammalian Genome, 1: s51-s78 (1991)
Bogardus et al., Annals of the New York Academy of Sciences, 630: 100-115 (1991)Bogardus et al., Annals of the New York Academy of Sciences, 630: 100-115 (1991)
Friedman et al., Mammalian Genome, 1: 130-144 (1991)Friedman et al., Mammalian Genome, 1: 130-144 (1991)
Harris, FASEB J., 4: 3310-3318 (1990)Harris, FASEB J., 4: 3310-3318 (1990)
Jacobwitz et al., N. Engl. J. Med., 315: 96-100 (1986).Jacobwitz et al., N. Engl. J. Med., 315: 96-100 (1986).
Kessey, in Obesity, pp. 144-166, StunKard ed., Philadelphia, W. B. Sauders Co.(1980).Kessey, in Obesity, pp. 144-166, StunKard ed., Philadelphia, W. B. Sauders Co. (1980).
Kessey et al., Ann. Rev. Psychol., 37: 109-133.22 (1986).Kessey et al., Ann. Rev. Psychol., 37: 109-133.22 (1986).
Leibel et al., «Генетическое разнообразие и питание при ожирении: подходы к молекулярной генетике ожирения», в кн. «Генетические вариации и питание», pp. 90-101.1, Simpoulos and Childs eds., S. Kargen, Basel (1990).Leibel et al., “Genetic Diversity and Nutrition in Obesity: Approaches to the Molecular Genetics of Obesity,” in vol. Genetic Variations and Nutrition, pp. 90-101.1, Simpoulos and Childs eds., S. Kargen, Basel (1990).
Siegel et al., Cytogenet. Cell Genet., 61 (3): 184-185 (1992).Siegel et al., Cytogenet. Cell Genet., 61 (3): 184-185 (1992).
Настоящее изобретение может быть осуществлено различными способами в пределах его объема и с учетом необходимых особенностей. Описание приведено с целью иллюстрации всех аспектов изобретения и не ограничивает его. Объем изобретения поддерживается заявленными пунктами формулы, которая подразумевает возможные эквивалентные изменения, также входящие в объем притязаний.The present invention can be implemented in various ways within its scope and taking into account the necessary features. The description is given to illustrate all aspects of the invention and does not limit it. The scope of the invention is supported by the claimed claims, which implies possible equivalent changes, also included in the scope of claims.
Различные источники информации приведены в описании в качестве ссылок.Various sources of information are given in the description by reference.
Изобретение охарактеризовано изложенной ниже формулой, соответствующей описанию с доступными источниками информации и исходным материалам. Однако заявители 9 августа 1995 осуществляли депонирование в Американской коллекции типовых культур, 12301 Parklawn Drive, Rockville, MD, 20852-1178, U. S. А. в соответствии с требованиями Будапештского Договора о международном признании депонирования микроорганизмов для целей патентной процедуры следующих объектов: плазмида рЕТМ9 Е. coli M9, регистрационный номер 69880; плазмида рЕТМ9 Е. coli M9, регистрационный номер 69879.The invention is characterized by the following formula, corresponding to the description with available sources of information and source materials. However, on 9 August 1995, applicants deposited with the American Type Culture Collection, 12301 Parklawn Drive, Rockville, MD, 20852-1178, US A. in accordance with the requirements of the Budapest Treaty on the International Recognition of the Deposit of Microorganisms for the purposes of the patent procedure for the following objects: plasmid pETM9 E. coli M9, registration number 69880; plasmid pETM9 E. coli M9, registration number 69879.
Состав тела и вес мышей дикого типа /+/?/Table 12
Body composition and weight of wild-type mice / + /? /
Claims (26)
Applications Claiming Priority (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/292,345 US6001968A (en) | 1994-08-17 | 1994-08-17 | OB polypeptides, modified forms and compositions |
US08/292,345 | 1994-08-17 | ||
US43843194A | 1994-11-30 | 1994-11-30 | |
US08/347,563 US5935810A (en) | 1994-08-17 | 1994-11-30 | Mammalian ob polypeptides capable of modulating body weight, corresponding nucleic acids, and diagnostic and therapeutic uses thereof |
US08/438,431 | 1995-06-07 | ||
US08/483,211 | 1995-06-07 | ||
US08/347,563 | 1995-06-07 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU97104072A RU97104072A (en) | 1999-05-20 |
RU2273645C2 true RU2273645C2 (en) | 2006-04-10 |
RU2273645C9 RU2273645C9 (en) | 2006-11-27 |
Family
ID=36459294
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97104072/13A RU2273645C9 (en) | 1994-08-17 | 1995-08-17 | Obesity polypeptide (ob) (variants), its analogue (variants), and fused protein (variants), nucleic acid isolated molecule, dna molecule, cloning recombinant vector, expression recombinant vector, pharmaceutical composition, monoclonal and polyclonal antibody |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2273645C9 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2552221C2 (en) * | 2010-07-15 | 2015-06-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственная Фирма "Материа Медика Холдинг" | Method of treating obesity and accompanying metabolic disorders and medication for treating obesity and accompanying metabolic disorders |
CN111565736A (en) * | 2017-10-11 | 2020-08-21 | 礼蓝美国股份有限公司 | Porcine G-CSF variants and uses thereof |
US11154601B2 (en) | 2017-12-13 | 2021-10-26 | Inovio Pharmaceuticals, Inc. | Cancer vaccines targeting BORIS and uses thereof |
US11338029B2 (en) | 2017-12-13 | 2022-05-24 | Inovio Pharmaceuticals, Inc. | Cancer vaccines targeting PRAME and uses thereof |
RU2778095C2 (en) * | 2017-12-29 | 2022-08-15 | Пламблайн Лайф Сайенсиз, Инк. | Vaccine composition against type a foot-and-mouth disease virus |
US11583564B2 (en) | 2016-11-17 | 2023-02-21 | Nationwide Children's Hospital, Inc. | Intrathecal delivery of recombinant adeno-associated virus encoding Methyl-CpG binding protein 2 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11584780B2 (en) | 2016-07-26 | 2023-02-21 | Biomarin Pharmaceutical Inc. | Adeno-associated virus capsid proteins |
US11739345B2 (en) | 2018-05-09 | 2023-08-29 | Biomarin Pharmaceutical Inc. | Methods of treating phenylketonuria |
TW202005978A (en) | 2018-05-14 | 2020-02-01 | 美商拜奧馬林製藥公司 | Novel liver targeting adeno-associated viral vectors |
-
1995
- 1995-08-17 RU RU97104072/13A patent/RU2273645C9/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
FRIEDMAN J.M. et al. Mammalian Genome. 1(3), 130-144, 1991. * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2552221C2 (en) * | 2010-07-15 | 2015-06-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственная Фирма "Материа Медика Холдинг" | Method of treating obesity and accompanying metabolic disorders and medication for treating obesity and accompanying metabolic disorders |
US11583564B2 (en) | 2016-11-17 | 2023-02-21 | Nationwide Children's Hospital, Inc. | Intrathecal delivery of recombinant adeno-associated virus encoding Methyl-CpG binding protein 2 |
CN111565736A (en) * | 2017-10-11 | 2020-08-21 | 礼蓝美国股份有限公司 | Porcine G-CSF variants and uses thereof |
CN111565736B (en) * | 2017-10-11 | 2024-03-08 | 礼蓝美国股份有限公司 | Pig G-CSF variants and uses thereof |
US11154601B2 (en) | 2017-12-13 | 2021-10-26 | Inovio Pharmaceuticals, Inc. | Cancer vaccines targeting BORIS and uses thereof |
US11338029B2 (en) | 2017-12-13 | 2022-05-24 | Inovio Pharmaceuticals, Inc. | Cancer vaccines targeting PRAME and uses thereof |
RU2778095C2 (en) * | 2017-12-29 | 2022-08-15 | Пламблайн Лайф Сайенсиз, Инк. | Vaccine composition against type a foot-and-mouth disease virus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2273645C9 (en) | 2006-11-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0777732B1 (en) | Modulators of body weight, corresponding nucleic acids and proteins, and diagnostic and therapeutic uses thereof | |
US6124439A (en) | OB polypeptide antibodies and method of making | |
EP2402444A1 (en) | Modulators of body weight, corresponding nucleic acids and proteins, and diagnostic and therapeutic uses thereof | |
US6048837A (en) | OB polypeptides as modulators of body weight | |
US7063958B1 (en) | Nucleic acids db, the receptor for leptin | |
US20040213763A1 (en) | Modulators of body weight, corresponding nucleic acids and proteins, and diagnostic and therapeutic uses thereof | |
RU2273645C2 (en) | Obesity polypeptide (ob) (variants), its analogue (variants), and fused protein (variants), nucleic acid isolated molecule, dna molecule, cloning recombinant vector, expression recombinant vector, pharmaceutical composition, monoclonal and polyclonal antibody | |
US6350730B1 (en) | OB polypeptides and modified forms as modulators of body weight | |
US6471956B1 (en) | Ob polypeptides, modified forms and compositions thereto | |
JP3985007B2 (en) | Body weight modulators, corresponding nucleic acids and proteins, and their diagnostic and therapeutic uses | |
US6124448A (en) | Nucleic acid primers and probes for the mammalian OB gene | |
KR100584177B1 (en) | Weight modulators, corresponding nucleic acids and proteins, and diagnostic and therapeutic uses thereof | |
US7084252B1 (en) | DB, the receptor for leptin | |
AU738966B2 (en) | Modulators of body weight, corresponding nucleic acids and proteins, and diagnostic and therapeutic uses thereof | |
US6821945B1 (en) | Modulators of body weight, corresponding nucleic acids and proteins, and diagnostic and therapeutic uses thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TH4A | Reissue of patent specification |