WO2006092174A1 - Method for identifying pde10 modulators - Google Patents

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WO2006092174A1
WO2006092174A1 PCT/EP2005/052271 EP2005052271W WO2006092174A1 WO 2006092174 A1 WO2006092174 A1 WO 2006092174A1 EP 2005052271 W EP2005052271 W EP 2005052271W WO 2006092174 A1 WO2006092174 A1 WO 2006092174A1
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amino acid
gaf
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seq
adenylate cyclase
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PCT/EP2005/052271
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Joachim Schultz
Jost Weber
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Nycomed Gmbh
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    • C12N5/10Cells modified by introduction of foreign genetic material

Definitions

  • the present invention relates to a novel polypeptide comprising the GAF A domain and GAF B domain of a human phosphodiesterase 10 (PDE10) and the catalytic domain of adenylate cyclase and the use of this polypeptide in a method for the identification of PDE10 modulators.
  • PDE10 human phosphodiesterase 10
  • PDEs Phosphodiesterases
  • PDEs are eukaryotic proteins and known as modulators of the cydic nucleotides cAMP and cGMP.
  • PDEs are divided into 3 classes (I, II and III), of which only class I with its 11 PDE families (called PDE1 to -11) occurs in mammals
  • GAF domains are ubiquitous in all kingdoms of life and have been compared by Aravind and Ponting (Aravind L. and Ponting CP: The GAF domain: an evolutionary link between diverse phototransducing proteins., 1997, TIBS, 22, 45 & 459) due to protein structure and sequence comparison Are defined.
  • PDE2, PDE5 and PDE6 contain so-called cGMP-binding GAF domains, which play a role in the allosteric activation of PDEs.
  • Adenylate cyclases catalyze the conversion of ATP into cAMP in all areas of life (Cooper DM: Regulation and organization of adenylyl cyclases and cAMP, 2003, Biochem J., 375 (Pt 3), 517-29, Tang WJ Gilman AG: Construction of a soluble adenylyl cyclase activated by Gs ⁇ and forskolin, 1995, Science, 268, 1769-1772). Due to sequence comparisons and structural considerations, they are subdivided into 5 classes (I to V). Of molecular biological interest are the bacterial class III ACs from cyanobacteria, in particular from Nostoc sp. PCC 7120 which also includes CyaB1.
  • the cyanobacterial ACs CyaB1 and CyaB2 also contain N-terminal GAF domains which are structurally similar to those of PDEs but have cAMP as the activating ligand.
  • the 9 known families of human Class III ACs are all membrane bound and regulated by G proteins (Tang WJ and Gilman AG: Construction of a soluble adenylyl cyclase activated by Gs ⁇ and forskolin, 1995, Science, 268, 1769-1772). , A combination with GAF domains is unknown.
  • the object underlying the invention is to provide a method for identifying PDE10 modulators.
  • the object is achieved by providing the polypeptide of the invention comprising functionally (a) the GAF A domain and GAF B domain of a human phosphodiesterase 10 (PDE10) or their functionally equivalent variants and (b) the catalytic domain of an adenylate cyclase or its functionally equivalent Variants and their use in a method for identifying PDE10 modulators solved.
  • PDE10 human phosphodiesterase 10
  • a chimeric protein of N-terminal human PDE10 GAF domains and C-terminal catalytic center of an adenylate cyclase is useful as effector molecule.
  • the GAF domains are the activation domains that change their conformation upon ligand binding, thereby modulating the catalytic activity of the adenylate cyclase domain, which serves as a read-out.
  • cAMP as a PDE10 agonist selectively activates the GAF domain of PDE10, in particular with an ECs 0 of about 50-100 ⁇ M.
  • the present invention enables PDE10 modulators, i. To identify PDE10 antagonists or PDE10 agonists that do not act by binding and blocking the catalytic center of PDE10, but by allosteric regulation at the N-terminus of PDE10, i. at the GAF domains.
  • the invention relates to a polypeptide comprising functionally linked (a) the GAF A domain and GAF B domain of a human phosphodiesterase 10 (PDE10) or their functionally equivalent variants and (b) the catalytic domain of adenylate cyclase or its functionally equivalent variants.
  • PDE10 human phosphodiesterase 10
  • a human phosphodiesterase or PDE is understood to mean an enzyme of human origin which is capable of converting cAMP or cGMP into the corresponding inactive 5'-monophosphates. Due to their structure and properties, the PDEs are classified into different families.
  • a human phosphodiesterase 10 or else PDE10 is understood in particular as meaning an enzyme family of human origin which is capable of converting cAMP or cGMP into the inactive 5'-monophosphates.
  • GAF A domain and B domain have GAF.
  • the GAF domains of PDE10 are located in tandem as N-terminal protein.
  • the GAF domain closest to the N-terminus is referred to as GAF A
  • GAF B - beginning and ending of the GAF domains can be determined from protein sequence comparisons.
  • a SMART sequence comparison (Schultz J., Milpetz F., Bork P. and Pointing CP: SMART a simple modular architecture research tool: 1998, PNAS, 95, 5857-5864) yields, for example, the isoform for GAF A.
  • PDE10A2 D91 to A244 and for GAF B : A266 to R422.
  • adenylate cyclase an enzyme capable of converting ATP into cAMP. Accordingly, adenylate cyclase activity is understood as meaning the amount of ATP reacted or amount of cAMP formed in a certain time by the polypeptide according to the invention.
  • a catalytic domain of adenylate cyclase is understood as meaning the part of the amino acid sequence of an adenylate cyclase which is necessary for the adenylate cyclase to still have the property of converting ATP into cAMP, ie it is still essentially functional and thus has adenylate cyclase activity.
  • the catalytic domain of adenylate cyclase can be easily determined.
  • the determination of the adenylate cyclase activity can be carried out, for example, by measuring the conversion of radioactive [ ⁇ - 3Z P] -ATP into [ ⁇ - 32 P] -cAMP.
  • the adenylate cyclase activity is easily possible by measuring the resulting cAMP via antibody binding.
  • various commercial assay kits such as the cAMP [3 H] or [125 -I] BioTrak® ® cAMP SPA assay from Amersham ® or AlphaScreen ® and the Lance ® cAMP assay PerkinElmer ® are all based on the principle that matters in the AC reaction ATP unlabeled cAMP is formed. This competes with exogenously added 3H-, 1251-, or biotin-labeled cAMP for binding to a cAMP-specific antibody.
  • HEFP TM PDE assay based on IMAP technology also allows the use of a fluorescently labeled substrate instead of radioactivity.
  • the HEFP-PDE assay uses fluorescein-labeled cAMP (FI-cAMP), which is converted by the PDE into fluorescein-labeled 5'AMP (Fl-AMP).
  • FI-cAMP fluorescein-labeled cAMP
  • Fl-AMP fluorescein-labeled 5'AMP
  • the FI-AMP selectively binds to special beads and this fluoresces strongly.
  • FI-cAMP does not bind to the beads, so that an increase in polarization is proportional to the amount of FI-AMP produced.
  • fluorescently-labeled ATP can be used instead of FI-cAMP and beads that selectively bind to FI-cAMP instead of FI-cAMP (eg, beads loaded with cAMP antibody).
  • polypeptides or domains ie sequence segments of the polypeptides having a particular function
  • polypeptides or domains which differ structurally, as described below, but which still perform the same function: functionally equivalent variants of domains the skilled person easily, as described in more detail below, find by varying and functional testing of the corresponding domains, by sequence comparisons with corresponding domains of other known proteins or by hybridization of the corresponding nucleic acid sequences encoding these domains with suitable sequences from other organisms.
  • a “functional linkage” is understood as meaning linkages, preferably covalent bonds of domains which lead to an arrangement of the domains in such a way that they can fulfill their function, for example, under a functional link the GAF A domain, GAF B domain and the catalytic domain adenylate cyclase means a junction of these domains that results in an array of domains such that upon ligand binding, for example, cAMP or PDE10 modulators, the GAF domains change conformation and thereby modulate the catalytic activity of the adenylate cyclase domain
  • a functional linkage of the GAF A domain and the GAF ⁇ domain is understood as meaning a compound of these domains which leads to an arrangement of the domains such that the GAF A domain and the GAF 8 domain together act as the GAF domain in ligands.
  • candidate human phosphodiesterases 10 selected from the group of isoforms PDE 10A (Accession: CAI20436 / CAB92797 / CAH72023 / Q9Y233 / NP_006652 / CAG38804 / BAA78034), PDE10A1 (Accession: BAB16383 / BAB92963 / AAD32595), PDE10A2 (Accession: AB026816 / BAA84467 / AAD32596) and PDE10A7 (Accession: BAB16368) or their respective functionally equivalent variants, particularly preferred is the use according to the invention of the GAF domains of the isoform PDE10A2 (Genbank Accession No. AB026816) or their functionally equivalent variants.
  • the GAF A domain of the polypeptide of the invention has an amino acid sequence containing the amino acid sequence SEQ. ID. NO. 6 or a sequence derived from this sequence by substitution, insertion or deletion of amino acids having an identity of at least 90%, preferably at least 91%, more preferably at least 92%, more preferably at least 93%, more preferably at least 94%, more preferably at least 95%, more preferably at least 96%, more preferably at least 97%, more preferably at least 98%, more preferably at least 99% at the amino acid level with the sequence SEQ ID NO: 6 and has the property of a GAF A domain.
  • SEQ. ID. NO. 6 can be used for the entire description analogous to SEQ. ID. NO. 16 are used.
  • SEQ. ID. NO. Figure 16 is the N-terminus of the GAF A domain around an amino acid (D79) versus SEQ. ID. NO. 6 shortened.
  • substitution refers to the replacement of one or more amino acids by one or more amino acids.
  • conservative exchanges are carried out in which the replaced amino acid has a similar property to the original amino acid, for example exchange of Glu by Asp, GIn by Asn, VaI by Me, Leu by Ne 1 Ser by Thr.
  • Deletion is the replacement of an amino acid by a direct bond.
  • Preferred positions for deletions are the termini of the polypeptide and the linkages between the individual protein domains.
  • Insertions are insertions of amino acids into the polypeptide chain, formally replacing a direct bond with one or more amino acids.
  • Identity between two proteins is understood to mean the identity of the amino acids over the entire protein length in each case, in particular the identity which can be determined by comparison with the aid of the laser gene software from DNASTAR. Madison, Wisconsin (USA) using the Clustal method (Higgins DG, Sharp PM, Fast and sensitive multiple sequence alignments on a microcomputer, Comput Appl. BioscL 1989 Apr; 5 (2): 151-1) is calculated using the following parameters :
  • a protein or a domain which has an identity of at least 90% at the amino acid level with the sequence SEQ ID NO: 6 is understood as meaning a protein or a domain which, when comparing its sequence with the sequence SEQ ID NO: 6 has an identity of at least 90%, in particular according to the above program logarithm with the above parameter set.
  • GAF A domain The property of a GAF A domain is understood in particular to be its function of binding together with the GAF B domain cAMP.
  • the GAF A domain of the polypeptide according to the invention has the amino acid sequence SEQ. ID. NO. 6 on.
  • the GAF B domain of the polypeptide of the invention has an amino acid sequence containing the amino acid sequence SEQ. ID. NO. 8 or a sequence derived from this sequence by substitution, insertion or deletion of amino acids having an identity of at least 90%, preferably at least 91%, more preferably at least 92%, more preferably at least 93%, more preferably at least 94%, more preferably at least 95%, more preferably at least 96%, more preferably at least 97%, more preferably at least 98%, more preferably at least 99% at the amino acid level with the sequence SEQ ID NO: 8 and has the property of a GAF B domain.
  • GAF B domain in particular its function is understood to be responsible for the dimer formation and in particular its property, together with the GAF A domain by binding cAMP to activate the PDE10 or by binding of PDE10 modulators PDE10 Activity, ie to increase or decrease.
  • the GAF B domain of the polypeptide according to the invention has the amino acid sequence SEQ. ID. NO.8 on.
  • the functionally linked GAF A domain and GAF B domain, ie the complete GAF domain, of a human phosphodiesterase 10 (PDE10) or its functionally equivalent variants have an amino acid sequence containing the amino acid sequence SEQ. ID. NO. 10 or SEQ. ID. NO.
  • PDE10 human phosphodiesterase 10
  • the N-terminal residue of the particularly preferred GAF domains SEQ. ID. NO. 10 or SEQ. ID. NO. 14 is from the N-terminus to the GAF A domain SEQ. ID. NO. 6 freely variable and in particular shortened.
  • the N-terminal residue of the most preferred GAF domains is SEQ. ID. NO. 10 or SEQ. ID. NO. 14 by 100 amino acids, more preferably by 90 amino acids, more preferably by 80 amino acids, more preferably by 70 amino acids, more preferably by 60 amino acids, more preferably by 50 amino acids, more preferably by 40 amino acids, more preferably by 30 amino acids, more preferably by 20 amino acids, more preferably by 10 amino acids, more preferably by 5 amino acids N-terminus shortened.
  • amino acid partial sequences of the GAF A domain SEQ. ID. NO. 6 and the GAF B domain, SEQ. ID. NO. 8 can be replaced by substitution, insertion or deletion of amino acids by not more than 10%, more preferably not more than 9%, more preferably not more than 8%, more preferably not more than 7%, more preferably not more than 6%, more preferably not more than 5%, more preferably not more than 4%, more preferably not more than 3% , more preferably not more than 2%, more preferably not more than 1, more preferably not more than 0.5%, without the loss of the respective functions described above.
  • the functionally linked GAF A domain and B domain GAF the complete GAF domain of a human phosphodiesterase 10 (PDE10) or their functionally equivalent variants ie an amino acid sequence selected from the group
  • adenylate cyclases which have a GAF domain in their natural form.
  • Particularly preferred adenylate cyclases are adenylate cyclases of bacterial origin, in particular of cyanobacteria which have a GAF domain in their natural form or their respective functionally equivalent variants.
  • adenylate cyclases are selected from the group consisting of:
  • adenylate cyclase from Magnetococcus sp. MC-1 or its functionally equivalent variant
  • Very particularly preferred adenylate cyclases are adenylate cyclases from Anabaena sp. PCC 7120 of the isoform CyaB1 or CyaB2, in particular CyaB1 (Accession: NP_486306, D89623) or their functionally equivalent variant.
  • the catalytic domain of an adenylate cyclase or its functionally equivalent variants has an amino acid sequence containing the amino acid sequence SEQ. ID. NO. 12 or a sequence derived from this sequence by substitution, insertion or deletion of amino acids having an identity of at least 90%, preferably at least 91%, more preferably at least 92%, more preferably at least 93%, more preferably at least 94%, more preferably at least 95%, more preferably at least 96%, more preferably at least 97%, more preferably at least 98%, more preferably at least 99% at the amino acid level with the sequence SEQ ID NO: 12 and has the catalytic property of an adenylate cyclase.
  • a catalytic domain of adenylate cyclase By the property of a catalytic domain of adenylate cyclase is meant the above-described catalytic property of an adenylate cyclase, in particular the ability to convert ATP to cAMP.
  • the catalytic domain of an adenylate cyclase or its functionally equivalent variants has an amino acid sequence selected from the group
  • the polypeptide according to the invention comprises the amino acid sequence SEQ. ID. NO. 1 or SEQ. ID. NO.4 or one of these sequences derived by substitution, insertion or deletion of amino acids derived sequence having an identity of at least 70%, preferably at least 75%, more preferably at least 80%, more preferably at least 85%, more preferably at least 90%, more preferably at least 93 %, more preferably at least 95%, more preferably at least 97%, more preferably at least 98%, more preferably at least 99% at the amino acid level with the sequence SEQ ID NO: 1 or 4 and the regulatory properties of the GAF domain of a human phosphodiesterase 10 (PDE10) and the catalytic properties of an adenylate cyclase, wherein the amino acid sequences contained the GAF A domain, SEQ. ID. NO. 6, the GAF B domain, SEQ. ID. NO. 8 and the catalytic domain of adenylate cyclase, SEQ. ID. NO
  • the N-terminal residue of the particularly preferred polypeptides according to the invention SEQ. ID. NO. 1 and SEQ. ID. NO. 4 is from the N-terminus to the GAF A domain SEQ. ID. NO. 6 freely variable and in particular shortened.
  • the N-terminal residue of the particularly preferred polypeptides of the invention SEQ. ID. NO. 1 or SEQ. ID. NO.4 is 100 amino acids, more preferably 90 amino acids, more preferably 80 amino acids, more preferably 70 amino acids, more preferably 60 amino acids, more preferably 50 amino acids, more preferably 40 amino acids, more preferably 30 amino acids, more preferably 20 amino acids, even more preferably 10 Amino acids, more preferably by 5 amino acids N-terminal shortened.
  • amino acid partial sequences of the GAF A domain SEQ. ID. NO. 6, the GAF B domain, SEQ. ID. NO. 8 and the catalytic domain of adenylate cyclase, SEQ. ID. NO. 12 can be replaced by substitution, insertion or deletion of amino acids by a maximum of 10%, more preferably not more than 9%, more preferably not more than 8%, more preferably not more than 7%, more preferably not more than 6%, more preferably not more than 5%, more preferably not more than 4%, more preferably not more than 3% , more preferably not more than 2%, more preferably not more than 1, more preferably not more than 0.5%, without causing any of the above-described function.
  • the chimeric polypeptide according to the invention contains N-terminally of L14, preferably of M19 particularly preferably of M41, which was mutated from S41 to R422 the N-terminus of human PDE10A2 (Accession: NP_006652). This is followed by C-terminal of V386, which mutated from L386 upon insertion of the cloning site, to K859, the C-terminus of CyaB1 (Accession: NP_486306).
  • polypeptide according to the invention comprising the amino acid sequence SEQ. ID. NO. 1 or SEQ. ID. NO.4.
  • Very particularly preferred polypeptides according to the invention are polypeptides having the amino acid sequence SEQ. ID. NO. 1 or SEQ. ID. NO.4.
  • the invention further relates to polynucleotides, also referred to below as nucleic acids, coding one of the above-described invention Polypeptides.
  • All polynucleotides or nucleic acids mentioned in the description can be, for example, an RNA, DNA or cDNA sequence.
  • Particularly preferred polynucleotides according to the invention contain as partial sequences
  • SEQ. ID. NO. Figure 5 represents a particularly preferred partial nucleic acid sequence encoding the most preferred GAF A domain SEQ. ID. NO. 6th
  • SEQ. ID. NO. Figure 7 represents a particularly preferred partial nucleic acid sequence encoding the most preferred GAF B domain SEQ. ID. NO. 8th.
  • SEQ. ID. NO. Figure 11 represents a particularly preferred partial nucleic acid sequence encoding the most preferred catalytic domain of an adenylate cyclase SEQ. ID. NO. 12th
  • nucleic acids or partial nucleic acids encoding the domains described above can furthermore be obtained starting from the partial nucleic acid sequences described above, in particular starting from the sequences SEQ ID NO: 5, 7 or 11 from various organisms whose genomic sequence is unknown, by hybridization techniques easy to find in a conventional manner.
  • Hybridization may be under moderate (low stringency) or preferably under stringent (high stringency) conditions.
  • the conditions during the washing step can be selected from the range of conditions limited by those with low stringency (with 2X SSC at 50_C) and those with high stringency (with 0.2X SSC at 50_C, preferably at 65_C) (2OX SSC: 0, 3 m Sodium citrate, 3 M sodium chloride, pH 7.0).
  • the temperature may be raised from moderate conditions at room temperature, 22_C, to stringent conditions at 65_C.
  • Both parameters, salt concentration and temperature, can be varied at the same time, also one of the two parameters can be kept constant and only the other can be varied.
  • denaturing agents such as formamide or SDS may also be used. In the presence of 50% formamide, hybridization is preferably carried out at 42_C.
  • a particularly preferred polynucleotide according to the invention encoding a polypeptide according to the invention contains the nucleic acid sequence SEQ. ID. NO. Second
  • a very particularly preferred polynucleotide according to the invention which codes for a polypeptide according to the invention comprises the nucleic acid sequence SEQ. ID. NO. 2 on.
  • polypeptides according to the invention can preferably be prepared by cloning a polynucleotide described above, encoding a polypeptide according to the invention, into a suitable expression vector, transforming a host cell with this expression vector, expressing this host cell expressing the polypeptide according to the invention and then isolating the protein according to the invention becomes.
  • the invention therefore relates to a method for producing a polypeptide according to the invention by cultivating a recombinant host cell, expression and isolation of the polypeptide according to the invention.
  • the invention further relates to a recombinant plasmid vector, in particular an expression vector, comprising a polynucleotide according to the invention encoding a polypeptide according to the invention.
  • the nature of the expression vector is not critical. Any expression vector capable of expressing the desired polypeptide in a corresponding host cell can be used. Suitable expression systems are known to the person skilled in the art.
  • Preferred expression vectors are PQE30 (Quiagen), pQE60 (Quiagen) pMAL (NEB) pIRES.
  • PIVEX2.4a ROCHE
  • PIVEX2.4b ROCHE
  • PIVEX2.4c ROCHE
  • pUMVCI Aldevron
  • pUMVC2 Aldevron
  • PUMVC3 Aldevron
  • PUMVC4a Aldevron
  • PUMVC4b Aldevron
  • pUMVC7 Aldevron
  • PUMVC ⁇ a Aldevron
  • pSP64T pSP64TS
  • pT7TS pCro7
  • pKJE7 Takara
  • pKM260 pYes260, pGEMT Easy.
  • the invention further relates to a recombinant host cell comprising a plasmid vector according to the invention.
  • This transformed host cell is preferably able to express the polypeptide of the invention.
  • the type of host cell is not critical. Both prokaryotic host cells and eukaryotic host cells are suitable. Any host cell capable of expressing the desired polypeptide with a corresponding expression vector can be used. Suitable expression systems from expression vectors and host cells are known in the art.
  • Preferred host cells are, for example, prokaryotic cells such as E. coli, Corynebacteria, yeasts, streptomycetes or eukaryotic cells such as CHO, HEK293 or insect cell lines such as SF9, SF21, Xenopus oocytes.
  • prokaryotic cells such as E. coli, Corynebacteria, yeasts, streptomycetes
  • eukaryotic cells such as CHO, HEK293 or insect cell lines such as SF9, SF21, Xenopus oocytes.
  • the culturing conditions of the transformed host cells such as culture medium composition and fermentation conditions, are known to those skilled in the art and depend on the type of host cell chosen.
  • Isolation and purification of the polypeptide may be by standard methods, for example as described in "The QuiaExpressionist®, Fifth Edition, June2003.
  • transformed host cells expressing the polypeptide of the present invention are also particularly useful for performing methods described below for identifying PDE10 modulators in a cellular assay.
  • it may furthermore be advantageous to immobilize the corresponding host cells on solid carriers and / or to carry out a corresponding screening procedure in high-throughput scale (high-throughput screening).
  • nucleic acid sequences can be cut out from known nucleic acid sequences by methods known, for example enzymatic, and reassembled with known nucleic acid sequences and thus produced. Furthermore, all of the abovementioned nucleic acids can be prepared in a manner known per se by chemical synthesis from the nucleotide units, for example by fragment condensation of individual overlapping, complementary nucleic acid units of the double helix. The chemical synthesis of oligonucleotides can be carried out, for example, in a known manner by the phosphoamidite method (Voet, Voet, 2nd edition, Wiley Press New York, p. 896-897).
  • the invention further relates to a method for identifying a modulator of a human
  • Phosphodiesterase 10 (PDE10) comprising the steps
  • Polypeptide compared to the absence of the possible modulator changed.
  • step (a) in addition to the possible modulator of a human phosphodiesterase 10 (PDE10), cAMP is contacted with a polypeptide according to the invention.
  • PDE10 human phosphodiesterase 10
  • the potential PDE10 modulator preferably in vitro, is incubated with the preferably purified polypeptide according to the invention and particularly preferably with cAMP, and the change in the adenylate cyclase activity of the polypeptide according to the invention is measured against a test batch without PDE10 modulator.
  • the change in adenylate cyclase activity, after addition of the potential PDE10 modulator, can be measured to a pilot preparation containing the polypeptide of the invention and optionally cAMP.
  • the adenylate cyclase activity of the PDE10 / CyaB1 chimera is determined by reaction of a defined amount of ATP in cAMP, as described in more detail below.
  • PDE10 modulator By a modulator of a human phosphodiesterase 10 (PDE10), hereinafter also PDE10 modulator is meant a substance capable of modulating PDE1O activity via binding to the GAF domains of PDE10, i. here, measured by the change in adenylate cyclase activity.
  • a PDE10 modulator thus acts via the allosteric center of PDE10 and not or not alone via the catalytic center of PDE10.
  • the modulator may be an agonist by increasing the enzymatic activity of PDE10 (PDE10 agonist) or an antagonist by lowering the enzymatic activity of PDE10 (PDE10 antagonist).
  • cAMP is a PDE10 agonist.
  • Preferred PDE10 modulators are furthermore, for example, peptides, peptidomimetics, proteins, in particular antibodies, in particular monoclonal antibodies directed against GAF domains, amino acids, amino acids analogues, nucleotides, nucleotide analogs, polynucleotides, in particular oligonucleotides and particularly preferably so-called "small molecules" or SMOLs
  • Preferred SMOLs are organic or inorganic compounds, including heteroorganic compounds or organometallic compounds having a molecular weight of less than 1000 g / mol, in particular having a molecular weight of from 200 to 800 g / mol, particularly preferably having a molecular weight of from 300 to 600 g / mol.
  • a PDE 10 modulator preferentially binds to the GAF domains in the polypeptide of the invention (PDE10 / CyaB1 chimera) and either directly leads to a change in the adenylate cyclase activity of the polypeptide of the invention (PDE10 / CyaB1 chimera) or to a change adenylate cyclase activity of the PDE10 / CyaB1 chimera by displacing cAMP from the PDE10 / CyaB1 chimera.
  • the inventive method only with cGMP, cAMP or various other nucleotide derivatives, such as 7-CH-cAMP, 2-CI-cAMP, cPuMP, 6-CI-cPuMP or 2-NH 2 - cAMP and without PDE10 modulator than to be tested Substances, the dose response curve of FIG. 5.
  • the PDE10 / CyaB1 chimera is activated by 100 uM cAMP about 50 times. This corresponds to a% basal value of 5000 and shows that cAMP is a PDE10 GAF agonist.
  • cGMP is non-activating at 100 ⁇ M and has a% basal value of about 200, ie it is neither a PDE10 agonist nor a PDE10 antagonist.
  • the modulation, ie the change, ie the increase or decrease of the adenylate cyclase activity by the PDE10 modulator in a test batch without cGMP is calculated as% basic value according to the following formula:
  • the% basal value is less than 50 using 100 ⁇ M of the potential PDE10 modulator, this indicates a PDE10 antagonist binding to the GAF domains in the PDE10 / CyaB1 chimera, while a% basal value greater than 400 PDE10 agonists suggest.
  • the invention therefore relates to a particularly preferred method according to the invention in which, in the presence of the modulator, a decrease in the adenylate cyclase activity is measured in comparison with the absence of the modulator and the modulator represents a PDE10 antagonist.
  • the invention relates to a particularly preferred method according to the invention in which, in the presence of the modulator, an increase in adenylate cyclase activity is measured in comparison with the absence of the modulator and the modulator is a PDE10 agonist.
  • adenylate cyclase activity by measuring the conversion of radioactively labeled ATP.
  • the determination of the adenylate cyclase activity is carried out by measuring the conversion of fluorescence-labeled ATP.
  • the measurement of the adenylate cyclase activity of the polypeptide according to the invention, the PDE10 / CyaB1 chimera, can be carried out by measuring the conversion of radioactive [ ⁇ - 32 P] -ATP into [Ct- 32 P] -AMP.
  • the adenylate cyclase activity is easily possible by measuring the resulting cAMP via antibody binding.
  • various commercial assay kits such as the cAMP [3 H] or [125 -I] BioTrak® ® cAMP SPA assay from Amersham ® or AlphaScreen ® or ® Lance cAMP assay PerkinElmer ® are all based on the Principle that arises in the AC reaction from ATP unlabeled cAMP. This competes with exogenously added 3H-, 1251-, or biotin-labeled cAMP for binding to a cAMP-specific antibody.
  • HEFP TM PDE assay based on IMAP technology also allows the use of a fluorescently labeled substrate instead of radioactivity.
  • the HEFP-PDE assay uses fluorescein-labeled cAMP (FI-cAMP), which is converted by the PDE into fluorescein-labeled 5'AMP (Fl-AMP).
  • FI-cAMP fluorescein-labeled cAMP
  • Fl-AMP fluorescein-labeled 5'AMP
  • the FI-AMP selectively binds to special beads and this fluoresces strongly.
  • FI-cAMP does not bind to the beads, so that an increase in polarization is proportional to the amount of FI-AMP produced.
  • fluorescently-labeled ATP can be used instead of FI-cAMP and beads that selectively bind to FI-cAMP instead of FI-cAMP (eg, beads loaded with cAMP antibody).
  • a counterscreen is additionally performed.
  • the invention therefore furthermore relates to a preferred process according to the invention in which one excludes direct modulators of the catalytic domain of adenylate cyclase method according to the invention using a polypeptide which has the catalytic domain of an adenylate cyclase and has no functional GAF domain of a human phosphodiesterase 10 (PDE10).
  • PDE10 human phosphodiesterase 10
  • the% basic value is determined analogously to the method described above, preferably instead of the PDE10 / CayB1 chimera with a protein which preferably contains only a) the AC catalytic center or b) mutations to amino acids essential for GAF function or c) is truncated N-terminal to the GAF domains.
  • An example of a) is a polypeptide having the amino acid sequence SEQ. ID. NO. 1, with the proviso that N-terminal L2 to L617 are missing.
  • An example of b) is a polypeptide having the amino acid sequence SEQ. ID. NO. 1, with the proviso that it contains the mutation D385A.
  • c) is a polypeptide having the amino acid sequence SEQ. ID. NO. 1, with the proviso that the partial sequence from D79 to R410 is missing.
  • the method is carried out as a cellular assay in the presence of a host cell according to the invention described above, wherein an increase in the adenylate cyclase activity is measured in comparison to the absence of the modulator and the modulator is a PDE 10 agonist.
  • Assay systems according to the invention in which catalytically reacted cAMP can not be distinguished from the added cAMP for activation of the chimera as a result of the detection, as for example in the cellular assay described below, are preferably only suitable for searching for PDE10 agonists.
  • the resulting cAMP as a measure of the adenylate cyclase activity, can also be determined in cellular assays, as for example in Johnston, P. Cellular assays in HTS, Methods Mol BbI. 190, 107-16. (2002) and Johnston, PA and Johnston, PA Cellular platforms for HTS: three case studies.D ⁇ vg Discov Today. 7, 353-63. (2002).
  • cDNA of the polypeptides of the invention, the PDE10 / CyaB1 chimera inserted via suitable interfaces in a transfection vector and transfected with the resulting vector construct suitable cells, such as CHO or HEK293IIellen.
  • suitable cells such as CHO or HEK293IIellen.
  • the cell clones are selected which stably express the polypeptides according to the invention.
  • the intracellular cAMP level of the transfected cell clones is significantly influenced by the adenylate cyclase activity of the polypeptides according to the invention.
  • GAF antagonists cause a decrease in adenylate cyclase activity and GAF agonists cause an increase in intracellular cAMP.
  • the amount of cAMP can be measured either after lysis of the cells with the methods described above (BioTrak ®, Alpha Screen ® or HEFP ®), or directly into the cell.
  • a reporter gene is preferably coupled to a CRE (cAMP response element) in the cell line (Johnston, P. Cellular assays in HTS, Methods Mol Biol.
  • cAMP response element binding protein cAMP response element binding protein
  • CRE regulator cAMP response element binding protein
  • cAMP response element binding protein cAMP response element binding protein
  • ß-galactosidase or luciferase whose expression level can be determined by fluorometric, photometric or luminometric, as in Greer, LF and Szalay, AA Luminscscenc ⁇ 17, 43-72 (2002) or Hill, S. et al., Reporter gene Systems for the study of G protein coupled receptors, Curr. Opin. Pharmacol., 1, 526-532 (2001).
  • the cloning was carried out according to standard methods.
  • the original human PDE10A2 gene clone (Genbank Accession No. AB026816) was provided by ALTANAPHARMA in a suitable vector.
  • Analog became a gene fragment hPDE10A2 28 ⁇ 432 , which encodes the GAF-B domain and amplifies N-terminal Xbal and C-terminal Sall.
  • the two fragments were assembled via subcloning steps in the cloning vector pBluescriptII SK (-) via the XbaI interface to hPDE10A24i-4 3 2.
  • hPDEIOAZn ⁇ interface has been C-terminally CyaB1 3 ⁇ 6 a generated by PCR gene fragment on the SalI - 859 attached to the catalytic domain of the adenylate cyclase CyaB1 (Genbank Accession No. D89623).
  • the N-terminal SalI site of hPDE10A2 41 w t32 was cloned onto the C-terminal Xhol site of CyaB1 386459 , and L386 was mutated from CyaB1 to V. All cloning steps were carried out in E. coli XHblu ⁇ MRF '.
  • the gene for the PDE10-GAF chimera was recloned into the expression vector pQE30 (from Quiagen).
  • the pQE30 vector with the gene for the PDE10-GAF chimera was retransformed into E. coli BL21 cells.
  • the expression and purification of the protein was analogous to "The QIAexpressionist ®", Fifth Edition, June 2003. In this case, the optimal protein yield in the expression conditions of induction with 25 uM IPTG 1 16h incubation at 16 ° C and subsequent French Press Treatment of E. coli
  • the adenylate cyclase activity of the PDE10 / CyaB1 chimera is measured with and without substance to be tested.
  • the adenylate cyclase activity by reacting a defined amount of ATP in cAMP and its chromatographic separation via 2 column steps according to Salomon et al. certainly.
  • For the detection of the conversion is used as a radioactive tracer [ ⁇ - 32 P] -ATP and the resulting amount of [ ⁇ - 32 P] -cAMP measured.
  • 3 H-CAMP serves as an internal standard for the recovery rate.
  • the incubation time should be between 1 and 120 min, the incubation temperature between 20 and 45 ° C, the Mg 2+ cofactor concentration between 1 and 20 mM (it is also possible to use corresponding amounts of Mn 2+ as cofactor) and the ATP concentration between 0.5 ⁇ M and 5 mM.
  • An increase of the substance with respect to the substance without substance indicates a GAF-agonistic effect. If the conversion is inhibited by substance addition, this indicates a GAF-antagonistic effect of the substance.
  • GAF antagonism can also be measured by blocking the activation of the PDE10 / CyaB1 chimera by the native GAF ligand cAMP. For this purpose, the conversion is measured with increasing cAMP concentrations with and without substance. Are the sales with Substance below those without substance, this indicates a GAF antagonism of the substance.
  • a reaction mixture contains:
  • the protein samples and the cocktail are mixed in 1.5 ml reaction vessels on ice, the reaction is started with ATP and incubated at 37 ° C. for 10 min. The reaction is stopped with 150 ⁇ l of AC stop buffer, the reaction vessels are placed on ice and 10 ⁇ l of 20 mM cAMP including 100 Bq [2,8- 3 H] -cAMP and 750 ⁇ l of water are added.
  • each test batch is duplicated.
  • the blank used was a test batch with water instead of enzyme.
  • the enzyme basal activity is determined.
  • each sample is placed on glass columns with 1.2 g of Dowex-50WX4-400 and, after infiltration with 3-4 ml of water. It was then eluted with 5 ml of water on aluminum oxide columns (9 ⁇ 1 cm glass columns with 1.0 g of AL 2 O 3 90 active, neutral) and this with 4 ml of 0.1 M TRIS / HCl, pH 7.5 in scintillation vials eluted with 4 ml of scintillator Ultima XR Gold.
  • the conversion is calculated as enzyme activity according to the following formula:
  • the inhibition or activation of the enzyme by the substance is calculated as% basic value according to the following formula:
  • a GAF antagonist is present when the% base value is less than 90 using 100 ⁇ M of the substance to be investigated
  • Fig. 1 Amino acid sequence of the PDE10 / CyaB1 chimera
  • Fig. 2 cDNA sequence of the PDE10 / CyaB1 chimera
  • Figure 4 Schematic representation of the chimeric PDE10 / CYAB1 polypeptide
  • FIG. 5 Activation of the PDE10 / CyaB1 Chimera by Cyclic Nucleotides
  • the method according to the invention is used only with cGMP, cAMP or various other nucleotide derivatives, for example 7-CH-cAMP, 2-CI-cAMP, cPuMP, 6-CI-cPuMP or 2 -NH 2 -cAMP and without PDE10 modulator as substances to be tested
  • the dose response curve according to FIG. 5 results.
  • the PDE10 / CyaB1 chimera is activated by 100 ⁇ M cAMP approximately 50 times. This corresponds to a% basal value of 5000 and shows that cAMP is a PDE10 GAF agonist.
  • cGMP is non-activating at 100 ⁇ M and has a% basal value of about 200, ie it is neither a PDE10 agonist nor a PDE10 antagonist.

Abstract

The invention relates to a novel polypeptide, containing the GAFA domain and GAFB domain of a human phosphodiesterase 10 (PDE10) and the catalytic domain of an adenylate cyclase and to the use of said polypeptide in a method for identifying PDE10 modulators.

Description

Methode zur Identifizierung von PDE10-ModulatorenMethod for identifying PDE10 modulators
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Polypeptid, enthaltend die GAFA-Domäne und GAFB- Domäne einer humanen Phosphodiesterase 10 (PDE10) und die katalytische Domäne einer Adenylatcyclase sowie die Verwendung dieses Polypeptids in einer Methode zur Identifizierung von PDE10-Modulatoren.The present invention relates to a novel polypeptide comprising the GAF A domain and GAF B domain of a human phosphodiesterase 10 (PDE10) and the catalytic domain of adenylate cyclase and the use of this polypeptide in a method for the identification of PDE10 modulators.
Stand der TechnikState of the art
Phosphodiesterasen (=PDEs) sind eukaryontische Proteine und als Modulatoren von den cydischen Nukleotiden cAMP und cGMP bekannt. PDEs werden in 3 Klassen (I, Il und III) eingeteilt, von denen nur die Klasse I mit ihren 11 PDE-Familien (PDE1 bis-11 genannt) bei Säugetieren vorkommtPhosphodiesterases (= PDEs) are eukaryotic proteins and known as modulators of the cydic nucleotides cAMP and cGMP. PDEs are divided into 3 classes (I, II and III), of which only class I with its 11 PDE families (called PDE1 to -11) occurs in mammals
GAF-Domänen sind ubiquitär in allen Reichen des Lebens und wurden von Aravind und Ponting (Aravind L. and Ponting CP: The GAF domain: an evolutionary link between diverse phototransducing proteins. 1997, TIBS, 22, 45&459) aufgrund von Proteinstruktur und - sequenzvergleichen definiert. PDE2, PDE5 und PDE6 enthalten so genannte cGMP-bindende GAF-Domänen, die eine Rolle in der allosterischen Aktivierung der PDEs spielen.GAF domains are ubiquitous in all kingdoms of life and have been compared by Aravind and Ponting (Aravind L. and Ponting CP: The GAF domain: an evolutionary link between diverse phototransducing proteins., 1997, TIBS, 22, 45 & 459) due to protein structure and sequence comparison Are defined. PDE2, PDE5 and PDE6 contain so-called cGMP-binding GAF domains, which play a role in the allosteric activation of PDEs.
Adenylatcyclasen (=ACs) katalysieren in allen Bereichen des Lebens die Umwandlung von ATP in cAMP (Cooper D.M.: Regulation and organization of adenylyl cyclases and cAMP. 2003, Biochem J., 375(Pt 3),517-29; Tang WJ. and Gilman A.G.: Construction of a soluble adenylyl cyclase activated by Gsα and forskolin. 1995, Science, 268, 1769-1772). Aufgrund von Sequenzvergleichen und strukturellen Überlegungen werden sie in 5 Klassen (I bis V) unterteilt. Von molekularbiologischem Interesse sind die bakteriellen Klasse III ACs aus Cyanobakterien insbesondere aus Nostoc sp. PCC 7120 zu denen auch CyaB1 gehört. Die cyanobakteriellen ACs CyaB1 und CyaB2 enthalten ebenfalls N-terminale GAF-Domänen, die strukturell ähnlich zu denen der PDEs sind, aber cAMP als aktivierenden Liganden haben. Die 9 bekannten Familien der Klasse III ACs des Menschen sind alle Membrangebunden und werden über G-Proteine reguliert (Tang WJ. and Gilman A.G.: Construction of a soluble adenylyl cyclase activated by Gsα and forskolin. 1995, Science, 268, 1769-1772). Eine Kombination mit GAF-Domänen ist nicht bekannt.Adenylate cyclases (= ACs) catalyze the conversion of ATP into cAMP in all areas of life (Cooper DM: Regulation and organization of adenylyl cyclases and cAMP, 2003, Biochem J., 375 (Pt 3), 517-29, Tang WJ Gilman AG: Construction of a soluble adenylyl cyclase activated by Gsα and forskolin, 1995, Science, 268, 1769-1772). Due to sequence comparisons and structural considerations, they are subdivided into 5 classes (I to V). Of molecular biological interest are the bacterial class III ACs from cyanobacteria, in particular from Nostoc sp. PCC 7120 which also includes CyaB1. The cyanobacterial ACs CyaB1 and CyaB2 also contain N-terminal GAF domains which are structurally similar to those of PDEs but have cAMP as the activating ligand. The 9 known families of human Class III ACs are all membrane bound and regulated by G proteins (Tang WJ and Gilman AG: Construction of a soluble adenylyl cyclase activated by Gsα and forskolin, 1995, Science, 268, 1769-1772). , A combination with GAF domains is unknown.
Die Konstruktion einer Chimäre aus den GAF-Domänen der Ratten-PDE2 und dem katalytischen Zentrum der Adenylatcyclase CyaB1 ist bereits beschrieben (Kanadier T., Schultz A., Linder J. U. and Schultz J.E.: A GAF-domain-regulated adenylyl cyclase from Anabaena is a seif activated cAMP switch. 2002, EMBO J., 21, 3672-3680).The construction of a chimera from the GAF domains of the rat PDE2 and the catalytic center of the adenylate cyclase CyaB1 has already been described (Kanadier T., Schultz A., Linder JU and Schultz JE: A GAF-domain-regulated adenylyl cyclase from Anabaena is a seif activated cAMP switch. 2002, EMBO J., 21, 3672-3680).
Ein Chimer aus humaner PDE10 und bakterieller Adenylatcyclase ist nicht bekannt. Ebenso ist die Verwendung eines solchen Chimers in einer Methode zur Identifizierung von PDE10-Modulatoren aus dem Stand der Technik nicht bekanntA chimer from human PDE10 and bacterial adenylate cyclase is not known. Likewise, the use of such a chimer in a method of identifying PDE10 modulators of the prior art is not known
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Identifizierung von PDE10-Modulatoren bereitzustellen.The object underlying the invention is to provide a method for identifying PDE10 modulators.
Die Aufgabe wird durch Bereitstellung des erfindungsgemäßen Polypeptids, umfassend funktionell verknüpft (a) die GAFA-Domäπe und GAFB-Domäne einer humanen Phosphodiesterase 10 (PDE10) oder deren funktionell äquivalenten Varianten und (b) die katalytische Domäne einer Adenylatcyclase oder deren funktionell äquivalenten Varianten und dessen Verwendung in einem Verfahren zur Identifizierung von PDE10-Modulatoren gelöst.The object is achieved by providing the polypeptide of the invention comprising functionally (a) the GAF A domain and GAF B domain of a human phosphodiesterase 10 (PDE10) or their functionally equivalent variants and (b) the catalytic domain of an adenylate cyclase or its functionally equivalent Variants and their use in a method for identifying PDE10 modulators solved.
Es wurde überraschenderweise festgestellt, dass sich ein chimäres Protein aus N-terminalen humanen PDE10-GAF-Domänen und C-terminalen katalytischem Zentrum einer Adenylatcyclase als Effektormolekül eignet. Im Chimären Protein sind die GAF-Domänen die Aktivierungsdomänen, die bei Liganden-Bindung ihre Konformation ändern und dadurch die katalytische Aktivität der Adenylatcyclase-Domäne, die als read-out dient, modulieren.It has surprisingly been found that a chimeric protein of N-terminal human PDE10 GAF domains and C-terminal catalytic center of an adenylate cyclase is useful as effector molecule. In the chimeric protein, the GAF domains are the activation domains that change their conformation upon ligand binding, thereby modulating the catalytic activity of the adenylate cyclase domain, which serves as a read-out.
Weiterhin wurde überraschenderweise festgestellt, dass cAMP als PDE10 Agonist selektiv die GAF-Domäne von PDE10 aktiviert, insbesondere mit einer ECs0 von etwa 50-100 μM.Furthermore, it was surprisingly found that cAMP as a PDE10 agonist selectively activates the GAF domain of PDE10, in particular with an ECs 0 of about 50-100 μM.
Diese Ergebnisse waren insbesondere überraschend, da beispielsweise die GAF-Domäne der PDE10 nur 28 % Identität zur GAF-Domäne der CyaB1 zeigt und ein funktioneller, aktivierender Ligand der GAF-Domäne der PDE10 bis jetzt unbekannt war.These results were particularly surprising since, for example, the GAE domain of PDE10 shows only 28% identity to the GAF domain of CyaB1 and a functional, activating ligand of the GAF domain of PDE10 was unknown until now.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht, PDE10-Modulatoreπ, d.h. PDE10-Antagonisten oder PDE10- Agonisten zu identifizieren, die nicht über die Bindung und Blockierung des katalytischen Zentrums der PDE10 wirken, sondern durch allosterische Regulation am N-Terminus der PDE10, d.h. an den GAF-Domänen, wirken.The present invention enables PDE10 modulators, i. To identify PDE10 antagonists or PDE10 agonists that do not act by binding and blocking the catalytic center of PDE10, but by allosteric regulation at the N-terminus of PDE10, i. at the GAF domains.
Wie vorstehend erwähnt, betrifft die Erfindung ein Polypeptid umfassend funktionell verknüpft (a) die GAFA-Domäne und GAFB-Domäne einer humanen Phosphodiesterase 10 (PDE10) oder deren funktionell äquivalenten Varianten und (b) die katalytische Domäne einer Adenylatcyclase oder deren funktionell äquivalenten Varianten.As mentioned above, the invention relates to a polypeptide comprising functionally linked (a) the GAF A domain and GAF B domain of a human phosphodiesterase 10 (PDE10) or their functionally equivalent variants and (b) the catalytic domain of adenylate cyclase or its functionally equivalent variants.
Unter einer humanen Phosphodiesterase oder auch PDE wird ein Enzym humanen Ursprungs verstanden, dass in der Lage ist cAMP oder cGMP in die entsprechenden inaktiven 5'- Monophosphate zu überführen. Augrund ihrer Struktur und Eigenschaften werden die PDEs in verschiedene Familien klassifiziert. Unter einer humanen Phosphodiesterase 10 oder auch PDE10 wird insbesondere eine Enzymfamilie humanen Ursprungs verstanden, die in der Lage ist cAMP oder cGMP in die inaktiven 5'-Monophosphate zu überführen.A human phosphodiesterase or PDE is understood to mean an enzyme of human origin which is capable of converting cAMP or cGMP into the corresponding inactive 5'-monophosphates. Due to their structure and properties, the PDEs are classified into different families. A human phosphodiesterase 10 or else PDE10 is understood in particular as meaning an enzyme family of human origin which is capable of converting cAMP or cGMP into the inactive 5'-monophosphates.
Erfindungsgemäß als PDE10 kommen sämtliche PDE10 in Frage, die eine GAFA-Domäne und GAFß-Domäne aufweisen. Die GAF-Domänen von PDE10 sind als Tandem N-terminal im Protein lokalisiert. Die GAF-Domäne, die dem N-Terminus am nächsten ist, wird als GAFA bezeichnet und die unmittelbar folgende als GAFB- Anfang und Ende der GAF-Domänen können anhand von Proteinsequenzvergleichen bestimmt werden. Ein SMART-Sequenzvergleich (Schultz J., Milpetz F., Bork P. and Pointing C.P.: SMART a simple modular architecture research tool: identification of signaling domains. 1998, PNAS, 95, 5857-5864) ergibt beispielsweise für GAFA der Isoform PDE10A2: D91 bis A244 und für GAFB: A266 bis R422.According to the invention as all PDE10 PDE10 come into question, a GAF A domain and B domain have GAF. The GAF domains of PDE10 are located in tandem as N-terminal protein. The GAF domain closest to the N-terminus is referred to as GAF A , and the immediately following as GAF B - beginning and ending of the GAF domains can be determined from protein sequence comparisons. A SMART sequence comparison (Schultz J., Milpetz F., Bork P. and Pointing CP: SMART a simple modular architecture research tool: 1998, PNAS, 95, 5857-5864) yields, for example, the isoform for GAF A. PDE10A2: D91 to A244 and for GAF B : A266 to R422.
Unter einer Adenylatcyclase wird ein Enzym verstanden, dass in der Lage ist ATP in cAMP zu überführen. Dementsprechend wird unter Adenylatcyclase-Aktivität die in einer bestimmten Zeit durch das erfindungsgemäße Polypeptid umgesetzte Menge ATP bzw. gebildete Menge cAMP verstanden.By an adenylate cyclase is meant an enzyme capable of converting ATP into cAMP. Accordingly, adenylate cyclase activity is understood as meaning the amount of ATP reacted or amount of cAMP formed in a certain time by the polypeptide according to the invention.
Unter einer katalytischen Domäne einer Adenylatcyclase wird der Teil der Aminosäuresequenz einer Adenylatcyclase verstanden, der nötig ist damit die Adenylatcyclase noch ihre Eigenschaft aufweist, ATP in cAMP zu überführen, also noch im wesentlichen funktionell ist und somit eine Adenylatcyclase-Aktivität aufweist.A catalytic domain of adenylate cyclase is understood as meaning the part of the amino acid sequence of an adenylate cyclase which is necessary for the adenylate cyclase to still have the property of converting ATP into cAMP, ie it is still essentially functional and thus has adenylate cyclase activity.
Durch iteratives Verkürzen der Aminosäuresequenz und anschließendem Messen der Adenylatcyclase-Aktivität lässt sich die katalytische Domäne einer Adenylatcyclase einfach bestimmen.By iteratively shortening the amino acid sequence and then measuring the adenylate cyclase activity, the catalytic domain of adenylate cyclase can be easily determined.
Die Bestimmung der Adenylatcyclase-Aktivität kann beispielsweise durch die Messung des Umsatzes von radioaktivem [α-3ZP]-ATP in [α-32P]-cAMP erfolgen.The determination of the adenylate cyclase activity can be carried out, for example, by measuring the conversion of radioactive [α- 3Z P] -ATP into [α- 32 P] -cAMP.
Generell ist die Adenylatcyclase-Aktivität leicht über die Messung des entstandenen cAMP über Antikörperbindung möglich. Dafür gibt es verschiedene käufliche Assay-Kits wie die cAMP [3H-] oder [125-l] Biotrak® cAMP SPA-Assays von Amersham® oder den AlphaScreen® bzw. den Lance® cAMP Assay von PerkinElmer®: Sie alle basieren auf dem Prinzip, das bei der AC-Reaktion aus ATP unmarkiertes cAMP entsteht. Dieses konkurriert mit exogen zugesetzten 3H-, 1251-, oder Biotin-markiertem cAMP um die Bindung an einem cAMP-spezifischen Antikörper. Beim nicht radioaktiven Lance®-Assay ist Alexa®-Flour and den Antiköφer gebunden, das mit dem Tracer ein TR-FRET-Signal bei 665 nm erzeugt. Je mehr unmarkiertes cAMP gebunden ist, desto schwächer ist das durch markiertes cAMP ausgelöste Signal. Mit einer Standardkurve können die Signalstärken den entsprechenden cAMP-Konzentrationen zugeordnet werden.In general, the adenylate cyclase activity is easily possible by measuring the resulting cAMP via antibody binding. There are various commercial assay kits such as the cAMP [3 H] or [125 -I] BioTrak® ® cAMP SPA assay from Amersham ® or AlphaScreen ® and the Lance ® cAMP assay PerkinElmer ® are all based on the principle that matters in the AC reaction ATP unlabeled cAMP is formed. This competes with exogenously added 3H-, 1251-, or biotin-labeled cAMP for binding to a cAMP-specific antibody. When non-radioactive Lance ® assay Alexa ® -Flour and the Antiköφer is bound with the tracer which generates a TR-FRET signal at 665 nm. The more unlabeled cAMP bound, the weaker is the signal triggered by labeled cAMP. With a standard curve, the signal strengths can be assigned to the corresponding cAMP concentrations.
Analog zu dem High-Efficiency Fluorescence Polarization (HEFP™)-PDE-Assay von Molecular Devices, der auf der IMAP-Technologie basiert, kann statt radioaktiv auch fluoreszenz-markiertes Substrat verwendet werden. Beim HEFP-PDE-Assay wird Fluorescein- markiertes cAMP (FI-cAMP) eingesetzt, das von der PDE zu Fluorescein-markierten 5'AMP (Fl- AMP) umgesetzt wird. Das FI-AMP bindet selektiv an spezielle Beads und dadurch wird die Fluoreszenz stark polarisiert. FI-cAMP bindet nicht an die Beads, so das eine Zunahme der Polarisation der Menge an entstandenem FI-AMP proportional ist. Für einen entsprechenden AC- Test kann fluoreszenz-markiertes ATP statt FI-cAMP und Beads, die selektiv an FI-cAMP statt an FI-cAMP binden (z. B. Beads die mit cAMP Antiköφer beladen sind), verwendet werden.Molecular Devices' High-Efficiency Fluorescence Polarization (HEFP ™) PDE assay based on IMAP technology also allows the use of a fluorescently labeled substrate instead of radioactivity. The HEFP-PDE assay uses fluorescein-labeled cAMP (FI-cAMP), which is converted by the PDE into fluorescein-labeled 5'AMP (Fl-AMP). The FI-AMP selectively binds to special beads and this fluoresces strongly. FI-cAMP does not bind to the beads, so that an increase in polarization is proportional to the amount of FI-AMP produced. For a corresponding AC test, fluorescently-labeled ATP can be used instead of FI-cAMP and beads that selectively bind to FI-cAMP instead of FI-cAMP (eg, beads loaded with cAMP antibody).
Unter „funktionell äquivalenten Varianten" von Polypeptiden bzw. Domänen, d.h. Sequenzabschnitten der Polypeptide, mit bestimmter Funktion werden Polypeptide bzw. Domänen verstanden, die sich strukturell unterscheiden, wie nachstehend beschrieben, aber noch die gleiche Funktion erfüllen. Funktionell äquivalente Varianten von Domänen, kann der Fachmann leicht, wie nachstehend näher beschrieben, durch Variation und Funktionstestung der entsprechenden Domänen, durch Sequenzvergleiche mit entsprechenden Domänen anderer bekannter Proteine oder durch Hybridisierung der entsprechenden Nukleinsäuresequenzen kodierend diese Domänen mit geeigneten Sequenzen aus anderen Organismen auffinden.By "functionally equivalent variants" of polypeptides or domains, ie sequence segments of the polypeptides having a particular function, are meant polypeptides or domains which differ structurally, as described below, but which still perform the same function: functionally equivalent variants of domains the skilled person easily, as described in more detail below, find by varying and functional testing of the corresponding domains, by sequence comparisons with corresponding domains of other known proteins or by hybridization of the corresponding nucleic acid sequences encoding these domains with suitable sequences from other organisms.
Unter einer „funktionellen Verknüpfung" werden Verknüpfungen, vorzugsweise kovalente Verbindungen von Domänen verstanden die zu einer Anordnung der Domänen führt, dass sie ihre Funktion erfüllen können. Beispielsweise wird unter einer funktionellen Verknüpfung der GAFA- Domäne, GAFB-Domäne und der katalytischen Domäne der Adenylatcyclase eine Verbindung dieser Domänen verstanden, die zu einer Anordnung der Domänen führt, so dass die GAF- Domänen bei Liganden-Bindung, beispielsweise von cAMP oder PDE10-Modulatoren ihre Konformation ändern und dadurch die katalytische Aktivität der Adenylatcyclase-Domäne modulieren. Weiterhin wird beispielsweise unter einer funktionellen Verknüpfung der GAFA-Domäne und der GAFβ-Domäne eine Verbindung dieser Domänen verstanden, die zu einer Anordnung der Domänen führt, so dass die GAFA-Domäne und die GAF8-Domäne gemeinsam als GAF-Domäne bei Liganden-Bindung, beispielsweise von cAMP oder PDE10-Modulatoren ihre Konformation ändern. Vorzugsweise sind die für die GAF Domänen, GAFA und GAFB| in Frage kommenden humanen Phosphodiesterasen 10 (PDE10) ausgewählt aus der Gruppe der Isoformen PDE 10A (Accession: CAI20436/ CAB92797/ CAH72023/ Q9Y233/ NP_006652/ CAG38804/ BAA78034), PDE10A1 (Accession: BAB16383/ BAB92963/ AAD32595), PDE10A2 (Accession: AB026816/BAA84467/ AAD32596) und PDE10A7 (Accession: BAB16368) oder deren jeweiligen funktionell äquivalenten Varianten, besonders bevorzugt ist die erfindungsgemäße Verwendung der GAF-Domänen der Isoform PDE10A2 (Genbank Accession No. AB026816) oder deren funktionell äquivalenten Varianten.A "functional linkage" is understood as meaning linkages, preferably covalent bonds of domains which lead to an arrangement of the domains in such a way that they can fulfill their function, for example, under a functional link the GAF A domain, GAF B domain and the catalytic domain adenylate cyclase means a junction of these domains that results in an array of domains such that upon ligand binding, for example, cAMP or PDE10 modulators, the GAF domains change conformation and thereby modulate the catalytic activity of the adenylate cyclase domain For example, a functional linkage of the GAF A domain and the GAFβ domain is understood as meaning a compound of these domains which leads to an arrangement of the domains such that the GAF A domain and the GAF 8 domain together act as the GAF domain in ligands. Binding, for example, of cAMP or PDE10 modulators their Konfor change. Preferably, those for the GAF domains, GAF A and GAF B | candidate human phosphodiesterases 10 (PDE10) selected from the group of isoforms PDE 10A (Accession: CAI20436 / CAB92797 / CAH72023 / Q9Y233 / NP_006652 / CAG38804 / BAA78034), PDE10A1 (Accession: BAB16383 / BAB92963 / AAD32595), PDE10A2 (Accession: AB026816 / BAA84467 / AAD32596) and PDE10A7 (Accession: BAB16368) or their respective functionally equivalent variants, particularly preferred is the use according to the invention of the GAF domains of the isoform PDE10A2 (Genbank Accession No. AB026816) or their functionally equivalent variants.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die GAFA-Domäne des erfindungsgemäßen Polypeptids eine Aminosäuresequenz auf, enthaltend die Aminosäuresequenz SEQ. ID. NO. 6 oder eine von dieser Sequenz durch Substitution, Insertion oder Deletion von Aminosäuren abgeleitete Sequenz, die eine Identität von mindestens 90 %, bevorzugt mindestens 91%, bevorzugter mindestens 92%, bevorzugter mindestens 93%, bevorzugter mindestens 94%, bevorzugter mindestens 95%, bevorzugter mindestens 96%, bevorzugter mindestens 97%, bevorzugter mindestens 98%, bevorzugter mindestens 99% auf Aminosäureebene mit der Sequenz SEQ ID NO: 6 und die Eigenschaft einer GAFA-Domäne aufweist.In a preferred embodiment, the GAF A domain of the polypeptide of the invention has an amino acid sequence containing the amino acid sequence SEQ. ID. NO. 6 or a sequence derived from this sequence by substitution, insertion or deletion of amino acids having an identity of at least 90%, preferably at least 91%, more preferably at least 92%, more preferably at least 93%, more preferably at least 94%, more preferably at least 95%, more preferably at least 96%, more preferably at least 97%, more preferably at least 98%, more preferably at least 99% at the amino acid level with the sequence SEQ ID NO: 6 and has the property of a GAF A domain.
Anstelle von SEQ. ID. NO. 6 kann für die ganze Beschreibung analog SEQ. ID. NO. 16 verwendet werden. Bei SEQ. ID. NO. 16 ist der N-Terminus der GAFA-Domäne um eine Aminsäure (D79) gegenüber SEQ. ID. NO. 6 verkürzt.Instead of SEQ. ID. NO. 6 can be used for the entire description analogous to SEQ. ID. NO. 16 are used. At SEQ. ID. NO. Figure 16 is the N-terminus of the GAF A domain around an amino acid (D79) versus SEQ. ID. NO. 6 shortened.
Dabei kann es sich um eine natürliche funktionell äquivalente Variante der GAFA-Domäne handeln, die, wie vorstehend beschrieben, durch Identitätsvergleich der Sequenzen mit anderen Proteinen gefunden werden kann oder um eine künstliche GAFA-Domäne, die ausgehend von der Sequenz SEQ ID NO: 6 durch künstliche Variation, beispielsweise durch Substitution, Insertion oder Deletion von Aminosäuren abgewandelt wurde.This may be a natural functionally equivalent variant of the GAF A domain, which, as described above, can be found by identity comparison of the sequences with other proteins or to an artificial GAF A domain starting from the sequence SEQ ID NO : 6 was modified by artificial variation, for example by substitution, insertion or deletion of amino acids.
Unter dem Begriff "Substitution" ist in der Beschreibung der Austausch einer oder mehrerer Aminosäuren durch eine oder mehrere Aminosäuren zu verstehen. Bevorzugt werden sog. konservative Austausche durchgeführt, bei denen die ersetzte Aminosäure eine ähnliche Eigenschaft hat wie die ursprüngliche Aminosäure, beispielsweise Austausch von GIu durch Asp, GIn durch Asn, VaI durch Me, Leu durch Ne1 Ser durch Thr.The term "substitution" in the description refers to the replacement of one or more amino acids by one or more amino acids. Preferably, so-called conservative exchanges are carried out in which the replaced amino acid has a similar property to the original amino acid, for example exchange of Glu by Asp, GIn by Asn, VaI by Me, Leu by Ne 1 Ser by Thr.
Deletion ist das Ersetzen einer Aminosäure durch eine direkte Bindung. Bevorzugte Positionen für Deletionen sind die Termini des Polypeptides und die Verknüpfungen zwischen den einzelnen Proteindomänen. Insertionen sind Einfügungen von Aminosäuren in die Polypeptidkette, wobei formal eine direkte Bindung durch eine oder mehrere Aminosäuren ersetzt wird.Deletion is the replacement of an amino acid by a direct bond. Preferred positions for deletions are the termini of the polypeptide and the linkages between the individual protein domains. Insertions are insertions of amino acids into the polypeptide chain, formally replacing a direct bond with one or more amino acids.
Unter Identität zwischen zwei Proteinen wird die Identität der Aminosäuren über die jeweils gesamte Proteinlänge verstanden, insbesondere die Identität die durch Vergleich mit Hilfe der Lasergene Software der Firma DNASTAR, ine. Madison, Wisconsin (USA) unter Anwendung der Clustal Methode (Higgins DG, Sharp PM. Fast and sensitive multiple sequence alignments on a microcomputer. Comput Appl. BioscL 1989 Apr;5(2): 151-1) unter Einstellung folgender Parameter berechnet wird:Identity between two proteins is understood to mean the identity of the amino acids over the entire protein length in each case, in particular the identity which can be determined by comparison with the aid of the laser gene software from DNASTAR. Madison, Wisconsin (USA) using the Clustal method (Higgins DG, Sharp PM, Fast and sensitive multiple sequence alignments on a microcomputer, Comput Appl. BioscL 1989 Apr; 5 (2): 151-1) is calculated using the following parameters :
Multiple ahgnment parameter:Multiple ahgnment parameter:
Gap penalty 10Gap penalty 10
Gap length penalty 10Gap length penalty 10
Pairwise alignment parameterPairwise alignment parameter
K-tuple 1K-tuple 1
Gap penalty 3Gap penalty 3
Window 5Window 5
Diagonals saved 5Diagonals saved 5
Unter einem Protein oder einer Domäne, die eine Identität von mindestens 90 % auf Aminosäureebene mit der Sequenz SEQ ID NO: 6 aufweist, wird dementsprechend ein Protein bzw. eine Domäne verstanden, die bei einem Vergleich seiner Sequenz mit der Sequenz SEQ ID NO: 6, insbesondere nach obigem Programmlogarithmus mit obigem Parametersatz eine Identität von mindestens 90 % aufweist.Accordingly, a protein or a domain which has an identity of at least 90% at the amino acid level with the sequence SEQ ID NO: 6 is understood as meaning a protein or a domain which, when comparing its sequence with the sequence SEQ ID NO: 6 has an identity of at least 90%, in particular according to the above program logarithm with the above parameter set.
Unter der Eigenschaft einer GAFA-Domäne wird insbesondere dessen Funktion verstanden, gemeinsam mit der GAFB-Domäne cAMP zu binden.The property of a GAF A domain is understood in particular to be its function of binding together with the GAF B domain cAMP.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform weist die GAFA-Domäne des erfindungsgemäßen Polypeptids die Aminosäuresequenz SEQ. ID. NO. 6 auf.In a further preferred embodiment, the GAF A domain of the polypeptide according to the invention has the amino acid sequence SEQ. ID. NO. 6 on.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die GAFB-Domäne des erfindungsgemäßen Polypeptids eine Aminosäuresequenz auf, enthaltend die Aminosäuresequenz SEQ. ID. NO. 8 oder eine von dieser Sequenz durch Substitution, Insertion oder Deletion von Aminosäuren abgeleitete Sequenz, die eine Identität von mindestens 90 %, bevorzugt mindestens 91%, bevorzugter mindestens 92%, bevorzugter mindestens 93%, bevorzugter mindestens 94%, bevorzugter mindestens 95%, bevorzugter mindestens 96%, bevorzugter mindestens 97%, bevorzugter mindestens 98%, bevorzugter mindestens 99% auf Aminosäureebene mit der Sequenz SEQ ID NO: 8 und die Eigenschaft einer GAFB-Domäne aufweist.In a preferred embodiment, the GAF B domain of the polypeptide of the invention has an amino acid sequence containing the amino acid sequence SEQ. ID. NO. 8 or a sequence derived from this sequence by substitution, insertion or deletion of amino acids having an identity of at least 90%, preferably at least 91%, more preferably at least 92%, more preferably at least 93%, more preferably at least 94%, more preferably at least 95%, more preferably at least 96%, more preferably at least 97%, more preferably at least 98%, more preferably at least 99% at the amino acid level with the sequence SEQ ID NO: 8 and has the property of a GAF B domain.
Dabei kann es sich um eine natürliche funktionell äquivalente Variante der GAFB-Domäne handeln, die, wie vorstehend beschrieben, durch Identitätsvergleich der Sequenzen mit anderen Proteinen gefunden werden kann oder um eine künstliche GAFB-Domäne, die ausgehend von der Sequenz SEQ ID NO: 6 durch künstliche Variation, beispielsweise durch Substitution, Insertion oder Deletion von Aminosäuren, wie vorstehend beschrieben, abgewandelt wurde.This may be a natural functionally equivalent variant of the GAF B domain, which, as described above, can be found by identity comparison of the sequences with other proteins or to an artificial GAF B domain starting from the sequence SEQ ID NO : 6 was modified by artificial variation, for example by substitution, insertion or deletion of amino acids as described above.
Unter der Eigenschaft einer GAFB-Domäne wird insbesondere dessen Funktion verstanden für die Dimer-Bildung verantwortlich zu sein und insbesondere dessen Eigenschaft, zusammen mit der GAFA-Domäne durch Bindung von cAMP die PDE10 zu aktivieren oder durch Bindung von PDE10- Modulatoren die PDE10-Aktivität zu modulieren, d.h. zu erhöhen oder zu erniedrigen.The property of a GAF B domain in particular its function is understood to be responsible for the dimer formation and in particular its property, together with the GAF A domain by binding cAMP to activate the PDE10 or by binding of PDE10 modulators PDE10 Activity, ie to increase or decrease.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform weist die GAFB-Domäne des erfindungsgemäßen Polypeptids die Aminosäuresequenz SEQ. ID. NO.8 auf.In a further preferred embodiment, the GAF B domain of the polypeptide according to the invention has the amino acid sequence SEQ. ID. NO.8 on.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Polypeptids weisen die funktionell verknüpfte GAFA-Domäne und GAFB-Domäne, d.h. die komplette GAF-Domäne, einer humanen Phosphodiesterase 10 (PDE10) oder deren funktionell äquivalenten Varianten eine Aminosäuresequenz auf, enthaltend die Aminosäuresequenz SEQ. ID. NO. 10 oder SEQ. ID. NO. 14 oder eine von diesen Sequenzen durch Substitution, Insertion oder Deletion von Aminosäuren abgeleitete Sequenz, die eine Identität von mindestens 70 %, bevorzugt mindestens 75%, bevorzugter mindestens 80%, bevorzugter mindestens 85%, bevorzugter mindestens 90%, bevorzugter mindestens 93%, bevorzugter mindestens 95%, bevorzugter mindestens 97%, bevorzugter mindestens 98%, bevorzugter mindestens 99% auf Aminosäureebene mit der Sequenz SEQ ID NO: 10 oder SEQ. ID. NO. 14 und die regulatorischen Eigenschaft der GAF-Domäne einer humanen Phosphodiesterase 10 (PDE10) auf, wobei die enthaltenen Aminosäuresequenzen der GAFA-Domäne, SEQ. ID. NO. 6 und der GAFB-Domäne, SEQ. ID. NO. 8 durch Substitution, Insertion oder Deletion von Aminosäuren um maximal 10%, bevorzugter maximal 9%, bevorzugter maximal 8%, bevorzugter maximal 7%, bevorzugter maximal 6%, bevorzugter maximal 5%, bevorzugter maximal 4%, bevorzugter maximal 3%, bevorzugter maximal 2%, bevorzugter maximal 1 , bevorzugter maximal 0,5% variieren.In a further preferred embodiment of the polypeptide according to the invention, the functionally linked GAF A domain and GAF B domain, ie the complete GAF domain, of a human phosphodiesterase 10 (PDE10) or its functionally equivalent variants have an amino acid sequence containing the amino acid sequence SEQ. ID. NO. 10 or SEQ. ID. NO. 14 or one of these sequences derived by substitution, insertion or deletion of amino acids having an identity of at least 70%, preferably at least 75%, more preferably at least 80%, more preferably at least 85%, more preferably at least 90%, more preferably at least 93%, more preferably at least 95%, more preferably at least 97%, more preferably at least 98%, more preferably at least 99% at the amino acid level with the sequence SEQ ID NO: 10 or SEQ. ID. NO. 14 and the regulatory property of the GAF domain of a human phosphodiesterase 10 (PDE10), wherein the amino acid sequences contained the GAF A domain, SEQ. ID. NO. 6 and the GAF B domain, SEQ. ID. NO. 8 by substitution, insertion or deletion of amino acids by a maximum of 10%, more preferably not more than 9%, more preferably not more than 8%, more preferably not more than 7%, more preferably not more than 6%, more preferably not more than 5%, more preferably not more than 4%, more preferably not more than 3% not more than 2%, more preferably not more than 1, more preferably not more than 0.5%.
Insbesondere der N-terminale Rest der besonders bevorzugten GAF-Domänen SEQ. ID. NO. 10 oder SEQ. ID. NO. 14 ist vom N-Terminus bis zur GAFA-Domäne SEQ. ID. NO. 6 frei variierbar und insbesondere verkürzbar. Vorzugsweise ist der N-terminale Rest der besonders bevorzugten GAF- Domänen SEQ. ID. NO. 10 oder SEQ. ID. NO. 14 um 100 Aminosäuren, bevorzugter um 90 Aminosäuren, bevorzugter um 80 Aminosäuren, bevorzugter um 70 Aminosäuren, bevorzugter um 60 Aminosäuren, bevorzugter um 50 Aminosäuren, bevorzugter um 40 Aminosäuren, bevorzugter um 30 Aminosäuren, bevorzugter um 20 Aminosäuren, bevorzugter um 10 Aminosäuren, bevorzugter um 5 Aminosäuren N-terminal verkürzbar.In particular, the N-terminal residue of the particularly preferred GAF domains SEQ. ID. NO. 10 or SEQ. ID. NO. 14 is from the N-terminus to the GAF A domain SEQ. ID. NO. 6 freely variable and in particular shortened. Preferably, the N-terminal residue of the most preferred GAF domains is SEQ. ID. NO. 10 or SEQ. ID. NO. 14 by 100 amino acids, more preferably by 90 amino acids, more preferably by 80 amino acids, more preferably by 70 amino acids, more preferably by 60 amino acids, more preferably by 50 amino acids, more preferably by 40 amino acids, more preferably by 30 amino acids, more preferably by 20 amino acids, more preferably by 10 amino acids, more preferably by 5 amino acids N-terminus shortened.
Die Aminosäureteilsequenzen der GAFA-Domäne SEQ. ID. NO. 6 und der GAFB-Domäne, SEQ. ID. NO. 8 lassen sich durch Substitution, Insertion oder Deletion von Aminosäuren um maximal 10%, bevorzugter maximal 9%, bevorzugter maximal 8%, bevorzugter maximal 7%, bevorzugter maximal 6%, bevorzugter maximal 5%, bevorzugter maximal 4%, bevorzugter maximal 3%, bevorzugter maximal 2%, bevorzugter maximal 1 , bevorzugter maximal 0,5% variieren ohne dass es zu einem Verlust der jeweiligen, vorstehend beschriebenen Funktionen kommt.The amino acid partial sequences of the GAF A domain SEQ. ID. NO. 6 and the GAF B domain, SEQ. ID. NO. 8 can be replaced by substitution, insertion or deletion of amino acids by not more than 10%, more preferably not more than 9%, more preferably not more than 8%, more preferably not more than 7%, more preferably not more than 6%, more preferably not more than 5%, more preferably not more than 4%, more preferably not more than 3% , more preferably not more than 2%, more preferably not more than 1, more preferably not more than 0.5%, without the loss of the respective functions described above.
Vorzugsweise weist die funktionell verknüpfte GAFA-Domäne und GAFß-Domäne, d.h. die komplette GAF-Domäne, einer humanen Phosphodiesterase 10 (PDE10) oder deren funktionell äquivalenten Varianten eine Aminosäuresequenz auf, ausgewählt aus der GruppePreferably, the functionally linked GAF A domain and B domain GAF, the complete GAF domain of a human phosphodiesterase 10 (PDE10) or their functionally equivalent variants ie an amino acid sequence selected from the group
(a) N-Terminus von humaner PDE10A2 von der Aminosäure L14 bis zur Aminosäure R422 oder(a) N-terminus of human PDE10A2 from amino acid L14 to amino acid R422 or
(b) N-Terminus von humaner PDE10A2 von der Aminosäure M19 bis zur Aminosäure R422 oder(b) N-terminus of human PDE10A2 from amino acid M19 to amino acid R422 or
(c) N-Terminus von humaner PDE10A2 von der Aminosäure M41, dass aus S41 mutiert wurde bis zur Aminosäure R422,(c) N-terminus of human PDE10A2 from amino acid M41 mutated from S41 to amino acid R422,
(d) SEQ. ID. NO. 10 oder (e) SEQ. ID. NO. 14.(d) SEQ. ID. NO. 10 or (e) SEQ. ID. NO. 14th
Für den Teil der katalytischen Domäne einer Adenylatcyclase des erfindungsgemäßen Polypeptides werden bevorzugt Adenylatcyclasen verwendet, die in natürlicher Form eine GAF- Domäne aufweisen. Besonders bevorzugte Adenylatcyclasen sind Adenylatcyclasen bakteriellen Ursprungs, insbesondere aus Cyanobakterien, die in natürlicher Form eine GAF-Domäne aufweisen oder deren jeweiligen funktionell äquivalenten Varianten.For the part of the catalytic domain of an adenylate cyclase of the polypeptide according to the invention, preference is given to using adenylate cyclases which have a GAF domain in their natural form. Particularly preferred adenylate cyclases are adenylate cyclases of bacterial origin, in particular of cyanobacteria which have a GAF domain in their natural form or their respective functionally equivalent variants.
Besonders bevorzugte Adenylatcyclasen sind ausgewählt aus der GruppeParticularly preferred adenylate cyclases are selected from the group
(a) Adenylatcyclase aus Anabaena sp. PCC 7120 oder deren funktionell äquivalenten Variante,(a) Adenylate cyclase from Anabaena sp. PCC 7120 or its functionally equivalent variant,
(b) Adenylatcyclase aus Anabaena variabili ATTC 29413 oder deren funktionell äquivalenten Variante,(b) adenylate cyclase from Anabaena variabili ATTC 29413 or its functionally equivalent variant,
(c) Adenylatcyclase aus Nostoc punctiforme PCC 73102 oder deren funktionell äquivalenten Variante,(c) adenylate cyclase from Nostoc punctiforme PCC 73102 or its functionally equivalent variant,
(d) Adenylatcyclase aus Trichodesmium erythraeum IMS101 oder deren funktionell äquivalenten Variante,(d) adenylate cyclase from Trichodesmium erythraeum IMS101 or its functionally equivalent variant,
(e) Adenylatcyclase aus Bdellovibrio bacteriovorus HD100 oder deren funktionell äquivalenten Variante,(e) adenylate cyclase from Bdellovibrio bacteriovorus HD100 or its functionally equivalent variant,
(f) Adenylatcyclase aus Magnetococcus sp. MC-1 oder deren funktionell äquivalenten Variante, Ganz besonders bevorzugte Adenylatcyclasen sind Adenylatcyclasen aus Anabaena sp. PCC 7120 der Isoform CyaB1 oder CyaB2, insbesondere CyaB1 (Accession: NP_486306, D89623) oder deren funktionell äquivalente Variante.(f) adenylate cyclase from Magnetococcus sp. MC-1 or its functionally equivalent variant, Very particularly preferred adenylate cyclases are adenylate cyclases from Anabaena sp. PCC 7120 of the isoform CyaB1 or CyaB2, in particular CyaB1 (Accession: NP_486306, D89623) or their functionally equivalent variant.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die katalytische Domäne einer Adenylatcyclase oder deren funktionell äquivalenten Varianten eine Aminosäuresequenz auf, enthaltend die Aminosäuresequenz SEQ. ID. NO. 12 oder eine von dieser Sequenz durch Substitution, Insertion oder Deletion von Aminosäuren abgeleitete Sequenz, die eine Identität von mindestens 90 %, bevorzugt mindestens 91%, bevorzugter mindestens 92%, bevorzugter mindestens 93%, bevorzugter mindestens 94%, bevorzugter mindestens 95%, bevorzugter mindestens 96%, bevorzugter mindestens 97%, bevorzugter mindestens 98%, bevorzugter mindestens 99% auf Aminosäureebene mit der Sequenz SEQ ID NO: 12 und die katalytische Eigenschaft einer Adenylatcyclase aufweist.In a preferred embodiment, the catalytic domain of an adenylate cyclase or its functionally equivalent variants has an amino acid sequence containing the amino acid sequence SEQ. ID. NO. 12 or a sequence derived from this sequence by substitution, insertion or deletion of amino acids having an identity of at least 90%, preferably at least 91%, more preferably at least 92%, more preferably at least 93%, more preferably at least 94%, more preferably at least 95%, more preferably at least 96%, more preferably at least 97%, more preferably at least 98%, more preferably at least 99% at the amino acid level with the sequence SEQ ID NO: 12 and has the catalytic property of an adenylate cyclase.
Dabei kann es sich um eine natürliche funktionell äquivalente Variante der katalytische Domäne einer Adenylatcyclase handeln, die, wie vorstehend beschrieben, durch Identitätsvergleich der Sequenzen mit anderen Adenylatcyclasen gefunden werden kann oder um eine künstliche katalytische Domäne einer Adenylatcyclase, die ausgehend von der Sequenz SEQ ID NO: 12 durch künstliche Variation, beispielsweise durch Substitution, Insertion oder Deletion von Aminosäuren, wie vorstehend beschrieben, abgewandelt wurde.This may be a natural functionally equivalent variant of the catalytic domain of an adenylate cyclase, which, as described above, can be found by identity comparison of the sequences with other adenylate cyclases or an artificial catalytic domain of adenylate cyclase starting from the sequence SEQ ID NO : 12 was modified by artificial variation, for example, by substitution, insertion or deletion of amino acids as described above.
Unter der Eigenschaft einer katalytischen Domäne einer Adenylatcyclase wird die vorstehend beschriebene katalytische Eigenschaft einer Adenylatcyclase, insbesondere die Fähigkeit, ATP in cAMP zu überführen, verstanden.By the property of a catalytic domain of adenylate cyclase is meant the above-described catalytic property of an adenylate cyclase, in particular the ability to convert ATP to cAMP.
Vorzugsweise weist die katalytische Domäne einer Adenylatcyclase oder deren funktionell äquivalenten Varianten eine Aminosäuresequenz auf, ausgewählt aus der GruppePreferably, the catalytic domain of an adenylate cyclase or its functionally equivalent variants has an amino acid sequence selected from the group
(a) C-Terminus von CyaB1 von der Aminosäure L386 bis K859, wobei L386 von CyaB1 durch V386 ersetzt ist oder(a) C-terminus of CyaB1 from amino acid L386 to K859, where L386 of CyaB1 is replaced by V386 or
(b) SEQ. ID. NO. 12(b) SEQ. ID. NO. 12
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Polypeptid die Aminosäuresequenz SEQ. ID. NO. 1 oder SEQ. ID. NO.4 oder eine von diesen Sequenzen durch Substitution, Insertion oder Deletion von Aminosäuren abgeleitete Sequenz, die eine Identität von mindestens 70 %, bevorzugt mindestens 75%, bevorzugter mindestens 80%, bevorzugter mindestens 85%, bevorzugter mindestens 90%, bevorzugter mindestens 93%, bevorzugter mindestens 95%, bevorzugter mindestens 97%, bevorzugter mindestens 98%, bevorzugter mindestens 99% auf Aminosäureebene mit der Sequenz SEQ ID NO: 1 oder 4 und die regulatorischen Eigenschaften der GAF-Domäne einer humanen Phosphodiesterase 10 (PDE10) und die katalytischen Eigenschaften einer Adenylatcyclase aufweist, wobei die enthaltenen Aminosäuresequenzen der GAFA-Domäne, SEQ. ID. NO. 6, der GAFB-Domäne, SEQ. ID. NO. 8 und der katalytischen Domäne der Adenylatcyclase, SEQ. ID. NO. 12 durch Substitution, Insertion oder Deletion von Aminosäuren um maximal 10% variieren.In a particularly preferred embodiment, the polypeptide according to the invention comprises the amino acid sequence SEQ. ID. NO. 1 or SEQ. ID. NO.4 or one of these sequences derived by substitution, insertion or deletion of amino acids derived sequence having an identity of at least 70%, preferably at least 75%, more preferably at least 80%, more preferably at least 85%, more preferably at least 90%, more preferably at least 93 %, more preferably at least 95%, more preferably at least 97%, more preferably at least 98%, more preferably at least 99% at the amino acid level with the sequence SEQ ID NO: 1 or 4 and the regulatory properties of the GAF domain of a human phosphodiesterase 10 (PDE10) and the catalytic properties of an adenylate cyclase, wherein the amino acid sequences contained the GAF A domain, SEQ. ID. NO. 6, the GAF B domain, SEQ. ID. NO. 8 and the catalytic domain of adenylate cyclase, SEQ. ID. NO. 12 by substitution, insertion or deletion of amino acids vary by a maximum of 10%.
Insbesondere der N-terminale Rest der besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Polypeptide SEQ. ID. NO. 1 und SEQ. ID. NO. 4 ist vom N-Terminus bis zur GAFA-Domäne SEQ. ID. NO. 6 frei variierbar und insbesondere verkürzbar. Vorzugsweise ist der N-terminale Rest der besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Polypeptide SEQ. ID. NO. 1 oder SEQ. ID. NO.4 um 100 Aminosäuren, bevorzugter um 90 Aminosäuren, bevorzugter um 80 Aminosäuren, bevorzugter um 70 Aminosäuren, bevorzugter um 60 Aminosäuren, bevorzugter um 50 Aminosäuren, bevorzugter um 40 Aminosäuren, bevorzugter um 30 Aminosäuren, bevorzugter um 20 Aminosäuren, bevorzugter um 10 Aminosäuren, bevorzugter um 5 Aminosäuren N-terminal verkürzbar.In particular, the N-terminal residue of the particularly preferred polypeptides according to the invention SEQ. ID. NO. 1 and SEQ. ID. NO. 4 is from the N-terminus to the GAF A domain SEQ. ID. NO. 6 freely variable and in particular shortened. Preferably, the N-terminal residue of the particularly preferred polypeptides of the invention SEQ. ID. NO. 1 or SEQ. ID. NO.4 is 100 amino acids, more preferably 90 amino acids, more preferably 80 amino acids, more preferably 70 amino acids, more preferably 60 amino acids, more preferably 50 amino acids, more preferably 40 amino acids, more preferably 30 amino acids, more preferably 20 amino acids, even more preferably 10 Amino acids, more preferably by 5 amino acids N-terminal shortened.
Die Aminosäureteilsequenzen der GAFA-Domäne SEQ. ID. NO. 6, der GAFB-Domäne, SEQ. ID. NO. 8 und der katalytischen Domäne der Adenylatcyclase, SEQ. ID. NO. 12 lassen sich durch Substitution, Insertion oder Deletion von Aminosäuren um maximal 10%, bevorzugter maximal 9%, bevorzugter maximal 8%, bevorzugter maximal 7%, bevorzugter maximal 6%, bevorzugter maximal 5%, bevorzugter maximal 4%, bevorzugter maximal 3%, bevorzugter maximal 2%, bevorzugter maximal 1 , bevorzugter maximal 0,5% variieren ohne dass es zu einem Vertust der jeweiligen vorstehend beschriebenen Funktion kommt.The amino acid partial sequences of the GAF A domain SEQ. ID. NO. 6, the GAF B domain, SEQ. ID. NO. 8 and the catalytic domain of adenylate cyclase, SEQ. ID. NO. 12 can be replaced by substitution, insertion or deletion of amino acids by a maximum of 10%, more preferably not more than 9%, more preferably not more than 8%, more preferably not more than 7%, more preferably not more than 6%, more preferably not more than 5%, more preferably not more than 4%, more preferably not more than 3% , more preferably not more than 2%, more preferably not more than 1, more preferably not more than 0.5%, without causing any of the above-described function.
Besonders bevorzugt enthält das erfindungsgemäße chimäre Polypeptid N-terminal von L14, vorzugsweise von M19 besonders bevorzugt von M41, das aus S41 mutiert wurde bis R422 den N- Terminus der humanen PDE10A2 (Accession: NP_006652). Daran schließt C-terminal von V386, dass aus L386 beim Einfügen der Klonierungsschnittstelle mutiert wurde, bis K859 der C-Terminus von CyaB1 (Accession: NP_486306) an.Particularly preferably, the chimeric polypeptide according to the invention contains N-terminally of L14, preferably of M19 particularly preferably of M41, which was mutated from S41 to R422 the N-terminus of human PDE10A2 (Accession: NP_006652). This is followed by C-terminal of V386, which mutated from L386 upon insertion of the cloning site, to K859, the C-terminus of CyaB1 (Accession: NP_486306).
Besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Polypeptid umfassend die Aminosäuresequenz SEQ. ID. NO. 1 oder SEQ. ID. NO.4.Particularly preferred is a polypeptide according to the invention comprising the amino acid sequence SEQ. ID. NO. 1 or SEQ. ID. NO.4.
Ganz besonders bevorzugte erfindungsgemäße Polypeptide sind Polypeptide mit der Aminosäuresequenz SEQ. ID. NO. 1 oder SEQ. ID. NO.4.Very particularly preferred polypeptides according to the invention are polypeptides having the amino acid sequence SEQ. ID. NO. 1 or SEQ. ID. NO.4.
In einer weiteren Ausführungsform betrifft die Erfindung ferner Polynukleotide, im folgenden auch Nukleinsäuren genannt, kodierend eines der vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Polypeptide.In a further embodiment, the invention further relates to polynucleotides, also referred to below as nucleic acids, coding one of the above-described invention Polypeptides.
Alle in der Beschreibung erwähnten Polynukleotide oder Nukleinsäuren können beispielsweise eine RNA-, DNA- oder cDNA-Sequenz sein.All polynucleotides or nucleic acids mentioned in the description can be, for example, an RNA, DNA or cDNA sequence.
Besonders bevorzugte erfindungsgemälJe Polynukleotide enthalten als TeilsequenzenParticularly preferred polynucleotides according to the invention contain as partial sequences
(a) SEQ. ID. NO. 5 oder eine Nukleinsäuresequenz die mit der Nukleinsäuresequenz SEQ. ID. NO. 5 unter stringenten Bedingungen hybridisiert und(a) SEQ. ID. NO. 5 or a nucleic acid sequence which corresponds to the nucleic acid sequence SEQ. ID. NO. 5 hybridized under stringent conditions and
(b) SEQ. ID. NO. 7 oder eine Nukleinsäuresequenz die mit der Nukleinsäuresequenz SEQ. ID. NO. 7 unter stringenten Bedingungen hybridisiert und(b) SEQ. ID. NO. 7 or a nucleic acid sequence which corresponds to the nucleic acid sequence SEQ. ID. NO. 7 hybridized under stringent conditions and
(c) SEQ. ID. NO. 11 oder eine Nukleinsäuresequenz die mit der Nukleinsäuresequenz SEQ. ID. NO. 11 unter stringenten Bedingungen hybridisiert.(c) SEQ. ID. NO. 11 or a nucleic acid sequence which corresponds to the nucleic acid sequence SEQ. ID. NO. 11 hybridized under stringent conditions.
SEQ. ID. NO. 5 stellt eine besonders bevorzugte Teilnukleinsäuresequenz dar, kodierend die besonders bevorzugte GAFA-Domäne SEQ. ID. NO. 6.SEQ. ID. NO. Figure 5 represents a particularly preferred partial nucleic acid sequence encoding the most preferred GAF A domain SEQ. ID. NO. 6th
SEQ. ID. NO. 7 stellt eine besonders bevorzugte Teilnukleinsäuresequenz dar, kodierend die besonders bevorzugte GAFB-Domäne SEQ. ID. NO. 8.SEQ. ID. NO. Figure 7 represents a particularly preferred partial nucleic acid sequence encoding the most preferred GAF B domain SEQ. ID. NO. 8th.
SEQ. ID. NO. 11 stellt eine besonders bevorzugte Teilnukleinsäuresequenz dar, kodierend die besonders bevorzugte katalytische Domäne einer Adenylatcyclase SEQ. ID. NO. 12.SEQ. ID. NO. Figure 11 represents a particularly preferred partial nucleic acid sequence encoding the most preferred catalytic domain of an adenylate cyclase SEQ. ID. NO. 12th
Weitere natürliche Beispiele für Nukleinsäuren bzw. Teilnukleinsäuren kodierend die vorstehend beschriebenen Domänen lassen sich weiterhin ausgehend von den vorstehend beschriebenen Teilnukleinsäuresequenzen, insbesondere ausgehend von den Sequenzen SEQ ID NO: 5, 7 oder 11 aus verschiedenen Organismen, deren genomische Sequenz nicht bekannt ist, durch Hybridisierungstechniken in an sich bekannter Weise leicht auffinden.Further natural examples of nucleic acids or partial nucleic acids encoding the domains described above can furthermore be obtained starting from the partial nucleic acid sequences described above, in particular starting from the sequences SEQ ID NO: 5, 7 or 11 from various organisms whose genomic sequence is unknown, by hybridization techniques easy to find in a conventional manner.
Die Hybridisierung kann unter moderaten (geringe Stringenz) oder vorzugsweise unter stringenten (hohe Stringenz) Bedingungen erfolgen.Hybridization may be under moderate (low stringency) or preferably under stringent (high stringency) conditions.
Solche Hybridisierungsbedingungen sind beispielsweise bei Sambrook, J., Fritsch, E.F., Maniatis, T., in: Molecular Cloning (A Laboratory Manual), 2. Auflage, CoId Spring Harbor Laboratory Press, 1989, Seiten 9.31-9.57 oder in Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, N.Y. (1989), 6.3.1-6.3.6 beschrieben.Such hybridization conditions are described, for example, in Sambrook, J., Fritsch, EF, Maniatis, T., in: Molecular Cloning (A Laboratory Manual), 2nd Ed., CoId Spring Harbor Laboratory Press, 1989, pp. 9.31-9.57 or in Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, NY (1989), 6.3.1-6.3.6.
Beispielhaft können die Bedingungen während des Waschschrittes ausgewählt sein aus dem Bereich von Bedingungen begrenzt von solchen mit geringer Stringenz (mit 2X SSC bei 50_C) und solchen mit hoher Stringenz (mit 0.2X SSC bei 50_C, bevorzugt bei 65_C) (2OX SSC: 0,3 M Natriumeitrat, 3 M Natriumchlorid, pH 7.0).By way of example, the conditions during the washing step can be selected from the range of conditions limited by those with low stringency (with 2X SSC at 50_C) and those with high stringency (with 0.2X SSC at 50_C, preferably at 65_C) (2OX SSC: 0, 3 m Sodium citrate, 3 M sodium chloride, pH 7.0).
Darüber hinaus kann die Temperatur während des Waschschrittes von moderaten Bedingungen bei Raumtemperatur, 22_C, bis zu stringenten Bedingungen bei 65_C angehoben werden.In addition, during the washing step, the temperature may be raised from moderate conditions at room temperature, 22_C, to stringent conditions at 65_C.
Beide Parameter, Salzkonzentration und Temperatur, können gleichzeitig variiert werden, auch kann einer der beiden Parameter konstant gehalten und nur der andere variiert werden. Während der Hybridisierung können auch denaturierende Agenzien wie zum Beispiel Formamid oder SDS eingesetzt werden. In Gegenwart von 50 % Formamid wird die Hybridisierung bevorzugt bei 42_C ausgeführt.Both parameters, salt concentration and temperature, can be varied at the same time, also one of the two parameters can be kept constant and only the other can be varied. During hybridization, denaturing agents such as formamide or SDS may also be used. In the presence of 50% formamide, hybridization is preferably carried out at 42_C.
Einige beispielhafte Bedingungen für Hybridisierung und Waschschritt sind infolge gegeben:Some exemplary conditions for hybridization and washing step are given as follows:
(1 ) Hybridisierungsbedingungen mit zum Beispiel(1) hybridization conditions with, for example
(1) 4X SSC bei 65_C, oder (ii) 6X SSC bei 45_C, oder(1) 4X SSC at 65_C, or (ii) 6X SSC at 45_C, or
(iii) 6X SSC bei 68_C, 100 mg/ml denaturierter Fischsperma-DNA, oder(iii) 6X SSC at 68_C, 100 mg / ml denatured fish sperm DNA, or
(iv) 6X SSC, 0.5 % SDS, 100 mg/ml denaturierte, fragmentierte Lachssperma-DNA bei 68_C, oder(iv) 6X SSC, 0.5% SDS, 100 mg / ml denatured, fragmented salmon sperm DNA at 68_C, or
(v) 6XSSC, 0.5 % SDS, 100 mg/ml denaturierte, fragmentierte Lachssperma-DNA, 50 % Formamid bei 42_C, oder(v) 6XSSC, 0.5% SDS, 100 mg / ml denatured, fragmented salmon sperm DNA, 50% formamide at 42_C, or
(vi) 50 % Formamid, 4X SSC bei 42_C, oder(vi) 50% formamide, 4X SSC at 42_C, or
(vii) 50 % (vol/vol) Formamid, 0.1 % Rinderserumalbumin, 0.1 % Ficoll, 0.1 % Polyvinylpyrrolidon, 50 mM Natriumphosphatpuffer pH 6.5, 750 mM NaCI, 75 mM Natriumeitrat bei 42_C, oder(vii) 50% (vol / vol) formamide, 0.1% bovine serum albumin, 0.1% Ficoll, 0.1% polyvinyl pyrrolidone, 50 mM sodium phosphate buffer pH 6.5, 750 mM NaCl, 75 mM sodium citrate at 42 ° C, or
(viii) 2X oder 4X SSC bei 50_C (moderate Bedingungen), oder(viii) 2X or 4X SSC at 50_C (moderate conditions), or
(ix) 30 bis 40 % Formamid, 2X oder 4X SSC bei 42_ (moderate Bedingungen).(ix) 30 to 40% formamide, 2X or 4X SSC at 42_ (moderate conditions).
(2) Waschschritte für jeweils 10 Minuten mit zum Beispiel(2) Wash for 10 minutes each with, for example
(i) 0.015 M NaCI/0.0015 M Natriumcitrat/0.1 % SDS bei 50_C, oder (ii) 0.1X SSC bei 65_C, oder (iii) 0.1X SSC1 0.5 % SDS bei 68_C, oder (iv) 0.1 X SSC, 0.5 % SDS, 50 % Formamid bei 42_C, oder (v) 0.2X SSC, 0.1 % SDS bei 42_C, oder 2X SSC bei 65_C (moderate Bedingungen). Ein besonders bevorzugtes erfindungsgemäßes Polynukleotid kodierend ein erfindungsgemäßes Polypeptid enthält die Nukleinsäuresequenz SEQ. ID. NO. 2.(i) 0.015M NaCl / 0.0015M sodium citrate / 0.1% SDS at 50_C, or (ii) 0.1X SSC at 65_C, or (iii) 0.1X SSC 1 0.5% SDS at 68_C, or (iv) 0.1X SSC, 0.5 % SDS, 50% formamide at 42_C, or (v) 0.2X SSC, 0.1% SDS at 42_C, or 2X SSC at 65_C (moderate conditions). A particularly preferred polynucleotide according to the invention encoding a polypeptide according to the invention contains the nucleic acid sequence SEQ. ID. NO. Second
Ein ganz besonders bevorzugtes, erfindungsgemäßθs Polynukleotid kodierend ein erfindungsgemäßes Polypeptid weist die Nukleinsäuresequenz SEQ. ID. NO. 2 auf.A very particularly preferred polynucleotide according to the invention which codes for a polypeptide according to the invention comprises the nucleic acid sequence SEQ. ID. NO. 2 on.
Die erfindungsgemäßen Polypeptide lassen sich bevorzugt herstellen, in dem ein vorstehend beschriebenes Polynukleotid, kodierend ein erfindungsgemäßes Polypeptid, in einen geeigneten Expressionsvektor kloniert wird, eine Wirtszelle mit diesem Expressionsvektor transformiert wird, diese Wirtszelle unter Expression des erfindungsgemäßen Polypeptids exprimiert wird und anschließend das erfindungsgemäße Protein isoliert wird.The polypeptides according to the invention can preferably be prepared by cloning a polynucleotide described above, encoding a polypeptide according to the invention, into a suitable expression vector, transforming a host cell with this expression vector, expressing this host cell expressing the polypeptide according to the invention and then isolating the protein according to the invention becomes.
Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Polypeptids durch Kultivierung einer rekombinanten Wirtszelle, Expression und Isolierung des erfindungsgemäßen Polypeptides.The invention therefore relates to a method for producing a polypeptide according to the invention by cultivating a recombinant host cell, expression and isolation of the polypeptide according to the invention.
Die Transformationsmethoden sind dem Fachmann bekannt und beispielsweise in bei Sambrook, J., Fritsch, E.F., Maniatis, T., in: Molecular Cloning (A Laboratory Manual), 2. Auflage, CoId Spring Harbor Laboratory Press, 1989, Seiten 9.31-9.57 beschrieben.The transformation methods are known to the person skilled in the art and are described, for example, in Sambrook, J., Fritsch, EF, Maniatis, T., in: Molecular Cloning (A Laboratory Manual), 2nd edition, CoId Spring Harbor Laboratory Press, 1989, pages 9.31-9.57 described.
Die Erfindung betrifft femer einen rekombinanten Plasmidvektor, insbesondere einen Expressionsvektor, umfassend ein erfindungsgemäßes Polynukleotid kodierend eine erfindungsgemäßes Polypeptid.The invention further relates to a recombinant plasmid vector, in particular an expression vector, comprising a polynucleotide according to the invention encoding a polypeptide according to the invention.
Die Art des Expressionsvektors ist nicht kritisch. Es kann jeder Expressionsvektor verwendet werden, der in der Lage ist in einer entsprechenden Wirtszelle das gewünschte Polypeptid zu exprimieren. Geeignete Expressionssysteme sind dem Fachmann bekannt.The nature of the expression vector is not critical. Any expression vector capable of expressing the desired polypeptide in a corresponding host cell can be used. Suitable expression systems are known to the person skilled in the art.
Bevorzugte Expressionsvektoren sind PQE30 (Quiagen), pQE60 (Quiagen) pMAL (NEB) pIRES. PIVEX2.4a (ROCHE), PIVEX2.4b (ROCHE), PIVEX2.4c (ROCHE), pUMVCI (Aldevron), pUMVC2 (Aldevron),. PUMVC3 (Aldevron),. PUMVC4a (Aldevron),. PUMVC4b (Aldevron), pUMVC7 (Aldevron),. PUMVCβa (Aldevron),.pSP64T, pSP64TS, pT7TS, pCro7 (Takara), pKJE7 (Takara), pKM260, pYes260, pGEMT Easy.Preferred expression vectors are PQE30 (Quiagen), pQE60 (Quiagen) pMAL (NEB) pIRES. PIVEX2.4a (ROCHE), PIVEX2.4b (ROCHE), PIVEX2.4c (ROCHE), pUMVCI (Aldevron), pUMVC2 (Aldevron) ,. PUMVC3 (Aldevron) ,. PUMVC4a (Aldevron) ,. PUMVC4b (Aldevron), pUMVC7 (Aldevron) ,. PUMVCβa (Aldevron), pSP64T, pSP64TS, pT7TS, pCro7 (Takara), pKJE7 (Takara), pKM260, pYes260, pGEMT Easy.
Die Erfindung betrifft femer eine rekombinante Wirtszelle umfassend einen erfindungsgemäßen Plasmidvektor. Diese transformierte Wirtszelle ist vorzugsweise in der Lage das erfindungsgemäße Polypeptid zu exprimieren. Die Art der Wirtszelle ist nicht kritisch. Es eigenen sich sowohl prokaryontische Wirtszellen als auch eukaryontische Wirtszellen. Es kann jede Wirtszelle verwendet werden, die in der Lage ist mit einem entsprechenden Expressionsvektor das gewünschte Polypeptid zu exprimieren. Geeignete Expressionssysteme aus Expressionsvektoren und Wirtszellen sind dem Fachmann bekannt.The invention further relates to a recombinant host cell comprising a plasmid vector according to the invention. This transformed host cell is preferably able to express the polypeptide of the invention. The type of host cell is not critical. Both prokaryotic host cells and eukaryotic host cells are suitable. Any host cell capable of expressing the desired polypeptide with a corresponding expression vector can be used. Suitable expression systems from expression vectors and host cells are known in the art.
Bevorzugte Wirtszellen sind beispielsweise prokaryontische Zellen, wie E.coli, Corynebacterien, Hefen, Streptomyceten oder eukariotische Zellen wie beispielsweise CHO, HEK293 oder Insektenzelllinien, wie beispielsweise SF9, SF21, Xenopus Oozyten.Preferred host cells are, for example, prokaryotic cells such as E. coli, Corynebacteria, yeasts, streptomycetes or eukaryotic cells such as CHO, HEK293 or insect cell lines such as SF9, SF21, Xenopus oocytes.
Die Kultivierungsbedingungen der transformierten Wirtszellen, wie beispielsweise Kulturmedium- Zusammensetzung und Fermentationsbedingungen sind dem Fachmann bekannt und richten sich nach der Art der gewählten Wirtszelle.The culturing conditions of the transformed host cells, such as culture medium composition and fermentation conditions, are known to those skilled in the art and depend on the type of host cell chosen.
Die Isolierung und Reinigung des Polypeptids kann nach Standardmethoden erfolgen, beispielsweise wie in „The QuiaExpressionist®, Fifth Edition, June2003, beschrieben.Isolation and purification of the polypeptide may be by standard methods, for example as described in "The QuiaExpressionist®, Fifth Edition, June2003.
Vorstehend beschriebene, transformierte Wirtszellen, die das erfindungsgemäße Polypeptid exprimieren eignen sich auch insbesondere zur Durchführung von nachstehend beschriebenen Verfahren zur Identifizierung von PDE10-Modulatoren in einem zellulären Assay. Dazu kann es weiterhin vorteilhaft sein, die entsprechenden Wirtszellen auf festen Trägem zu immobilisieren und/oder ein entsprechendes Screening-Verfahren im Hochdurchsatz Maßstab durchzuführen (High-Through-Put-Screening).The above-described transformed host cells expressing the polypeptide of the present invention are also particularly useful for performing methods described below for identifying PDE10 modulators in a cellular assay. For this purpose, it may furthermore be advantageous to immobilize the corresponding host cells on solid carriers and / or to carry out a corresponding screening procedure in high-throughput scale (high-throughput screening).
Alle vorstehend erwähnten Nukleinsäuresequenzen lassen sich, durch den Fachmann bekannte, beispielsweise enzymatische, Methoden aus bekannten Nukleinsäuresequenzen herausschneiden und mit bekannten Nukleinsäuresequenzen neu zusammensetzen und somit herstellen. Weiterhin sind alle vorstehend erwähnten Nukleinsäuren in an sich bekannter Weise durch chemische Synthese aus den Nukleotidbausteinen wie beispielsweise durch Fragmentkondensation einzelner überlappender, komplementärer Nukleinsäurebausteine der Doppelhelix herstellbar. Die chemische Synthese von Oligonukleotiden kann beispielsweise, in bekannter Weise, nach der Phosphoamiditmethode (Voet, Voet, 2. Auflage, Wiley Press New York, S. 896-897) erfolgen. Die Anlagerung synthetischer Oligonukleotide und Auffüllen von Lücken mithilfe des Wenow- Fragmentes der DNA-Polymerase und Ligationsreaktionen sowie allgemeine Klonierungsverfahren werden in Sambrook et al. (1989), Molecular cloning: A laboratory manual, CoId Spring Harbor Laboratory Press, beschrieben.All of the abovementioned nucleic acid sequences can be cut out from known nucleic acid sequences by methods known, for example enzymatic, and reassembled with known nucleic acid sequences and thus produced. Furthermore, all of the abovementioned nucleic acids can be prepared in a manner known per se by chemical synthesis from the nucleotide units, for example by fragment condensation of individual overlapping, complementary nucleic acid units of the double helix. The chemical synthesis of oligonucleotides can be carried out, for example, in a known manner by the phosphoamidite method (Voet, Voet, 2nd edition, Wiley Press New York, p. 896-897). The attachment of synthetic oligonucleotides and filling in of gaps using the Wenow fragment of the DNA polymerase and ligation reactions and general cloning methods are described in Sambrook et al. (1989), Molecular cloning: A laboratory manual, Col. Spring Harbor Laboratory Press.
Die Erfindung betrifft femer ein Verfahren zur Identifizierung eines Modulators einer humanenThe invention further relates to a method for identifying a modulator of a human
Phosphodiesterase 10 (PDE10) umfassend die SchrittePhosphodiesterase 10 (PDE10) comprising the steps
(a) Kontaktierung eines möglichen Modulators einer humanen Phosphodiesterase 10 (PDE10) mit einem erfindungsgemäßen Polypeptid und(a) contacting a possible modulator of a human phosphodiesterase 10 (PDE10) with a polypeptide of the invention and
(b) Bestimmung, ob der mögliche Modulator die Adenylatcyclase-Aktivität des erfindungsgemäßen(b) determining if the possible modulator is the adenylate cyclase activity of the invention
Polypeptids im Vergleich zur Abwesenheit des möglichen Modulators verändert.Polypeptide compared to the absence of the possible modulator changed.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Schritt (a) zusätzlich zum möglichen Modulator einer humanen Phosphodiesterase 10 (PDE10) cAMP mit einem erfindungsgemäßen Polypeptid kontaktiert.In a preferred embodiment of the method according to the invention, in step (a), in addition to the possible modulator of a human phosphodiesterase 10 (PDE10), cAMP is contacted with a polypeptide according to the invention.
Im erfindungsgemäßeπ Verfahren wird der mögliche PDE10-Modulator, vorzugsweise in vitro mit dem vorzugsweise, aufgereinigten erfindungsgemäßen Polypeptid und besonders bevorzugt mit cAMP inkubiert und die Veränderung der Adenylatcyclase-Aktivität des erfindungsgemäßen Polypeptids gegenüber einem Versuchansatz ohne PDE10-Modulator gemessen.In the method according to the invention, the potential PDE10 modulator, preferably in vitro, is incubated with the preferably purified polypeptide according to the invention and particularly preferably with cAMP, and the change in the adenylate cyclase activity of the polypeptide according to the invention is measured against a test batch without PDE10 modulator.
Alternativ dazu kann die Veränderung der Adenylatcyclase-Aktivität nach Zugabe des möglichen PDE10-Modulators zu einem Versuchsansatz, der das erfindungsgemäße Polypeptid und gegebenenfalls cAMP enthält, gemessen werden. Die Adenylatcyclase-Aktivität der PDE10/CyaB1- Chimäre wird, wie nachstehend ausführlicher beschrieben, über Umsetzung einer definierten Menge ATP in cAMP bestimmt.Alternatively, the change in adenylate cyclase activity, after addition of the potential PDE10 modulator, can be measured to a pilot preparation containing the polypeptide of the invention and optionally cAMP. The adenylate cyclase activity of the PDE10 / CyaB1 chimera is determined by reaction of a defined amount of ATP in cAMP, as described in more detail below.
Unter einem Modulator einer humanen Phosphodiesterase 10 (PDE10), im folgenden auch PDE10- Modulator wird eine Substanz verstanden, die in der Lage ist, über Bindung an die GAF-Domänen der PDE10 die PDE1O-Aktivität zu modulieren, d.h. zu verändern, hier gemessen über die Veränderung der Adenylatcyclase-Aktivität. Ein PDE10-Modulator wirkt somit über das allosterische Zentrum der PDE10 und nicht oder nicht alleine über das katalytische Zentrum der PDE10. Der Modulator kann ein Agonist sein, indem er die enzymatische Aktivität der PDE10 erhöht (PDE10- Agonist) oder ein Antagonist sein, in dem er die enzymatische Aktivität der PDE10 (PDE10- Antagonist) erniedrigt.By a modulator of a human phosphodiesterase 10 (PDE10), hereinafter also PDE10 modulator is meant a substance capable of modulating PDE1O activity via binding to the GAF domains of PDE10, i. here, measured by the change in adenylate cyclase activity. A PDE10 modulator thus acts via the allosteric center of PDE10 and not or not alone via the catalytic center of PDE10. The modulator may be an agonist by increasing the enzymatic activity of PDE10 (PDE10 agonist) or an antagonist by lowering the enzymatic activity of PDE10 (PDE10 antagonist).
Beispielsweise konnte mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, wie nachstehend erläutert, gezeigt werden, dass cAMP einen PDE10-Agonisten darstellt.For example, with the method of the invention, as explained below, it could be shown that cAMP is a PDE10 agonist.
Bevorzugte PDE10-Modulatoren sind weiterhin beispielsweise Peptide, Peptidomimetica, Proteine, insbesondere Antikörper, insbesondere gegen GAF-Domänen gerichtete monoklonale Antikörper, Aminosäuren, Aminosäuren Analoga, Nukleotide, Nukleotid-Analoga, Polynukleotide, insbesondere Oligonukleotide und besonders bevorzugt sogenannte „small molecules" oder SMOLs. Bevorzugte SMOLs sind organische oder anorganische Verbindungen, einschließlich heteroorganische Verbindungen oder organometallische Verbindungen mit einem Molekulargewicht kleiner 1000 g/mol, insbesondere mit einem Molekulargewicht von 200 bis 800 g/mol, besonders bevorzugt mit einem Molekulargewicht von 300 bis 600 g/mol. Gemäß vorliegender Erfindung bindet ein PDE 10-Modulator vorzugsweise an die GAF-Domänen im erfindungsgemäßen Polypeptid (PDE10/CyaB1-Chimär) und führt entweder direkt zu einer Veränderung der Adenylatcyclase-Aktivität des erfindungsgemäßen Polypeptids (PDE10/CyaB1- Chimär) oder zu einer Veränderung der Adenylatcyclase-Aktivität des PDE10/CyaB1-Chimär durch die Verdrängung von cAMP vom PDE10/CyaB1-Chimär.Preferred PDE10 modulators are furthermore, for example, peptides, peptidomimetics, proteins, in particular antibodies, in particular monoclonal antibodies directed against GAF domains, amino acids, amino acids analogues, nucleotides, nucleotide analogs, polynucleotides, in particular oligonucleotides and particularly preferably so-called "small molecules" or SMOLs Preferred SMOLs are organic or inorganic compounds, including heteroorganic compounds or organometallic compounds having a molecular weight of less than 1000 g / mol, in particular having a molecular weight of from 200 to 800 g / mol, particularly preferably having a molecular weight of from 300 to 600 g / mol. According to the present invention, a PDE 10 modulator preferentially binds to the GAF domains in the polypeptide of the invention (PDE10 / CyaB1 chimera) and either directly leads to a change in the adenylate cyclase activity of the polypeptide of the invention (PDE10 / CyaB1 chimera) or to a change adenylate cyclase activity of the PDE10 / CyaB1 chimera by displacing cAMP from the PDE10 / CyaB1 chimera.
Wird die erfindungsgemäße Methode nur mit cGMP, cAMP oder diversen anderen Nukleotidderivaten, wie beispielsweise 7-CH-cAMP, 2-CI-cAMP, cPuMP, 6-CI-cPuMP oder 2-NH2- cAMP und ohne PDE10-Modulator als zu testende Substanzen durchgeführt, so ergibt sich die Dosiswirkungskurve nach Fig. 5. Die PDE10/CyaB1 -Chimäre wird durch 100 μM cAMP etwa 50 fach aktiviert. Das entspricht einem %-Basalwert von 5000 und zeigt das cAMP ein PDE10-GAF- Agonist ist. cGMP wirkt bei 100 μM nicht aktivierend und hat einen %-Basalwert von etwa 200, d.h. es ist weder ein PDE10-Agonist noch ein PDE10-Antagonist.If the inventive method only with cGMP, cAMP or various other nucleotide derivatives, such as 7-CH-cAMP, 2-CI-cAMP, cPuMP, 6-CI-cPuMP or 2-NH 2 - cAMP and without PDE10 modulator than to be tested Substances, the dose response curve of FIG. 5. The PDE10 / CyaB1 chimera is activated by 100 uM cAMP about 50 times. This corresponds to a% basal value of 5000 and shows that cAMP is a PDE10 GAF agonist. cGMP is non-activating at 100 μM and has a% basal value of about 200, ie it is neither a PDE10 agonist nor a PDE10 antagonist.
Die Modulation, also die Veränderung, also die Erhöhung oder Erniedrigung der Adenylatcyclase- Aktivität durch den PDE10-Modulator in einem Versuchsansatz ohne cGMP wird als %-Basalwert nach folgender Formel berechnet:The modulation, ie the change, ie the increase or decrease of the adenylate cyclase activity by the PDE10 modulator in a test batch without cGMP is calculated as% basic value according to the following formula:
Umsatz mit SubstanzSales with substance
%-Basalwert = 100 x Umsatz ohne Substanz% Basic value = 100 x turnover without substance
Ist der %-Basalwert bei Verwendung von 100 μM des möglichen PDE10-Modulators kleiner 50, so deutet das auf einen PDE10-Antagonisten hin, der an die GAF-Domänen im PDE10/CyaB1- Chimäre bindet, während ein %-Basalwert größer 400 auf PDE10-Agonisten hindeutet.If the% basal value is less than 50 using 100 μM of the potential PDE10 modulator, this indicates a PDE10 antagonist binding to the GAF domains in the PDE10 / CyaB1 chimera, while a% basal value greater than 400 PDE10 agonists suggest.
Die Erfindung betrifft daher ein besonders bevorzugtes, erfindungsgemäßes Verfahren nachdem in Anwesenheit des Modulators eine Erniedrigung der Adenylatcyclase-Aktivität im Vergleich zur Abwesenheit des Modulators gemessen wird und der Modulator einen PDE10-Antagonisten darstellt.The invention therefore relates to a particularly preferred method according to the invention in which, in the presence of the modulator, a decrease in the adenylate cyclase activity is measured in comparison with the absence of the modulator and the modulator represents a PDE10 antagonist.
Femer betrifft die Erfindung ein besonders bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren nachdem in Anwesenheit des Modulators eine Erhöhung der Adenylatcyclase-Aktivität im Vergleich zur Abwesenheit des Modulators gemessen wird und der Modulator einen PDE10-Agonisten darstellt.Furthermore, the invention relates to a particularly preferred method according to the invention in which, in the presence of the modulator, an increase in adenylate cyclase activity is measured in comparison with the absence of the modulator and the modulator is a PDE10 agonist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Bestimmung der Adenylatcyclase-Aktivität durch Messung des Umsatzes von radioaktivmarkiertem ATP.In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention takes place Determination of adenylate cyclase activity by measuring the conversion of radioactively labeled ATP.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Bestimmung der Adenylatcyclase-Aktivität durch Messung des Umsatzes von fluoreszenz- markiertem ATP.In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, the determination of the adenylate cyclase activity is carried out by measuring the conversion of fluorescence-labeled ATP.
Die Messung der Adenylatcyclase-Aktivität des erfindungsgemäßen Polypeptids, dem PDE10/CyaB1-Chimär, kann durch die Messung des Umsatzes von radioaktivem [α-32P]-ATP in [Ct-32P]-CAMP erfolgen.The measurement of the adenylate cyclase activity of the polypeptide according to the invention, the PDE10 / CyaB1 chimera, can be carried out by measuring the conversion of radioactive [α- 32 P] -ATP into [Ct- 32 P] -AMP.
Generell ist die Adenylatcyclase-Aktivität leicht über die Messung des entstandenen cAMP über Antikörperbindung möglich. Dafür gibt es verschiedene käufliche Assay-Kits wie die cAMP [3H-] oder [125-l] Biotrak® cAMP SPA-Assays von Amersham® oder den AlphaScreen® bzw. Lance® cAMP Assay von PerkinElmer®: Sie alle basieren auf dem Prinzip, das bei der AC-Reaktion aus ATP unmarkiertes cAMP entsteht. Dieses konkurriert mit exogen zugesetzten 3H-, 1251-, oder Biotin-markierten cAMP um die Bindung an einem cAMP-spezifischen Antikörper. Beim nicht radioaktiven Lance®-Assay ist Alexa®-Flour and den Antikörper gebunden, das mit dem Tracer ein TR-FRET-Signal bei 665 nm erzeugt. Je mehr unmarkiertes cAMP gebunden ist, desto schwächer ist das durch markiertes cAMP ausgelöste Signal. Mit einer Standardkurve können die Signalstärken den entsprechenden cAMP-Konzentrationen zugeordnet werden.In general, the adenylate cyclase activity is easily possible by measuring the resulting cAMP via antibody binding. There are various commercial assay kits such as the cAMP [3 H] or [125 -I] BioTrak® ® cAMP SPA assay from Amersham ® or AlphaScreen ® or ® Lance cAMP assay PerkinElmer ® are all based on the Principle that arises in the AC reaction from ATP unlabeled cAMP. This competes with exogenously added 3H-, 1251-, or biotin-labeled cAMP for binding to a cAMP-specific antibody. When non-radioactive Lance ® assay Alexa ® -Flour and the antibody is bound, which produced with the tracer, a TR-FRET signal at 665 nm. The more unlabeled cAMP bound, the weaker is the signal triggered by labeled cAMP. With a standard curve, the signal strengths can be assigned to the corresponding cAMP concentrations.
Analog zu dem High-Efficiency Fluorescence Polarization (HEFP™)-PDE-Assay von Molecular Devices, der auf der IMAP-Technologie basiert, kann statt radioaktiv auch fluoreszenz-markiertes Substrat verwendet werden. Beim HEFP-PDE-Assay wird Fluorescein- markiertes cAMP (FI-cAMP) eingesetzt, das von der PDE zu Fluorescein-markierten 5'AMP (Fl- AMP) umgesetzt wird. Das FI-AMP bindet selektiv an spezielle Beads und dadurch wird die Fluoreszenz stark polarisiert. FI-cAMP bindet nicht an die Beads, so das eine Zunahme der Polarisation der Menge an entstandenem FI-AMP proportional ist. Für einen entsprechenden AC- Test kann fluoreszenz-markiertes ATP statt FI-cAMP und Beads, die selektiv an FI-cAMP statt an FI-cAMP binden (z. B. Beads die mit cAMP Antikörper beladen sind), verwendet werden.Molecular Devices' High-Efficiency Fluorescence Polarization (HEFP ™) PDE assay based on IMAP technology also allows the use of a fluorescently labeled substrate instead of radioactivity. The HEFP-PDE assay uses fluorescein-labeled cAMP (FI-cAMP), which is converted by the PDE into fluorescein-labeled 5'AMP (Fl-AMP). The FI-AMP selectively binds to special beads and this fluoresces strongly. FI-cAMP does not bind to the beads, so that an increase in polarization is proportional to the amount of FI-AMP produced. For a corresponding AC assay, fluorescently-labeled ATP can be used instead of FI-cAMP and beads that selectively bind to FI-cAMP instead of FI-cAMP (eg, beads loaded with cAMP antibody).
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird, um zu differenzieren, ob der veränderte %-Basalwert durch einen GAF-modulatorischen Effekt der Substanz oder durch die direkte Modulation des AC-katalytischen Zentrums bedingt ist, zusätzlich ein Counterscreen durchgeführt.In a further preferred embodiment of the method according to the invention, in order to differentiate whether the altered% base value is due to a GAF-modulatory effect of the substance or due to the direct modulation of the AC-catalytic center, a counterscreen is additionally performed.
Die Erfindung betrifft daher weiter ein bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren bei dem man zum Ausschluss von direkten Modulatoren der katalytischen Domäne der Adenylatcyclase ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführt unter Verwendung eines Polypeptids das die katalytische Domäne einer Adenylatcyclase aufweist und keine funktionelle GAF-Domäne einer humanen Phosphodiesterase 10 (PDE10) aufweist.The invention therefore furthermore relates to a preferred process according to the invention in which one excludes direct modulators of the catalytic domain of adenylate cyclase method according to the invention using a polypeptide which has the catalytic domain of an adenylate cyclase and has no functional GAF domain of a human phosphodiesterase 10 (PDE10).
Vorzugsweise wird dazu der %-Basalwert analog dem vorstehend beschriebenen Verfahren, vorzugsweise statt mit der PDE10/CayB1 -Chimäre mit einem Protein ermittelt, das vorzugsweise nur a) das AC-katalytische Zentrum enthält oder b) Mutationen an für die GAF-Funktion essentiellen Aminosäuren enthält, oder c) N-terminal um die GAF-Domänen verkürzt ist.Preferably, the% basic value is determined analogously to the method described above, preferably instead of the PDE10 / CayB1 chimera with a protein which preferably contains only a) the AC catalytic center or b) mutations to amino acids essential for GAF function or c) is truncated N-terminal to the GAF domains.
Ein Beispiel für a) ist ein Polypeptid mit der Aminosäuresequenz SEQ. ID. NO. 1 , mit der Maßgabe, dass N-terminal L2 bis L617 fehlen.An example of a) is a polypeptide having the amino acid sequence SEQ. ID. NO. 1, with the proviso that N-terminal L2 to L617 are missing.
Ein Beispiel für b) ist ein Polypeptid mit der Aminosäuresequenz SEQ. ID. NO. 1 , mit der Maßgabe, dass es die Mutation D385A enthält.An example of b) is a polypeptide having the amino acid sequence SEQ. ID. NO. 1, with the proviso that it contains the mutation D385A.
Ein Beispiel für c) ist ein Polypeptid mit der Aminosäuresequenz SEQ. ID. NO. 1 , mit der Maßgabe, dass die Teilsequenz von D79 bis R410 fehlt.An example of c) is a polypeptide having the amino acid sequence SEQ. ID. NO. 1, with the proviso that the partial sequence from D79 to R410 is missing.
Ergeben 100 μM einer Substanz mit dem nach a, b oder c modifizierten Protein einen %-Basalwert kleiner 50 liegt eine Hemmung des AC-katalytischen Zentrums vor und ein reiner GAF- Antagonismus kann ausgeschlossen werden.If 100 μM of a substance with the protein modified according to a, b or c has a% basal value of less than 50, there is an inhibition of the AC catalytic center and pure GAF antagonism can be ruled out.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Verfahren als zellulärer Assay in Anwesenheit einer vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Wirtszelle durchgeführt, wobei eine Erhöhung der Adenylatcyclase-Aktivität im Vergleich zur Abwesenheit des Modulators gemessen wird und der Modulator einen PDE 10- Agonisten darstellt.In a further preferred embodiment of the method according to the invention, the method is carried out as a cellular assay in the presence of a host cell according to the invention described above, wherein an increase in the adenylate cyclase activity is measured in comparison to the absence of the modulator and the modulator is a PDE 10 agonist.
Erfindungsgemäße Assay-Systemen, in denen aufgrund der Detektion katalytisch umgesetztes cAMP nicht vom zugesetzten cAMP zur Aktivierung der Chimäre unterschieden werden kann, wie beispielsweise bei dem nachstehend beschriebenen zellulären Assay, eignen sich vorzugsweise nur Suche nach PDE10-Agonisteπ.Assay systems according to the invention in which catalytically reacted cAMP can not be distinguished from the added cAMP for activation of the chimera as a result of the detection, as for example in the cellular assay described below, are preferably only suitable for searching for PDE10 agonists.
Dazu kann das entstandenen cAMP, als Maß für die Adenylatcyclase-Aktivität, auch in Zellulären Assays bestimmt werden, wie beispielsweise in Johnston, P. Cellular assays in HTS, Methods Mol BbI. 190, 107-16. (2002) und Johnston, P.A. and Johnston, P.A. Cellular platforms for HTS: three case studies.Dπvg Discov Today. 7, 353-63. (2002) beschrieben. Dazu wird vorzugsweise cDNA der erfindungsgemäßen Polypeptide, der PDE10/CyaB1-Chimäre, über geeignete Schnittstellen in einen Transfektionsvektor eingefügt und mit dem entstandenen Vektorkonstrukt geeignete Zellen, wie beispielsweise CHO oder HEK293-2ellen transfiziert. Es werden die Zellklone selektiert, die die erfindungsgemäßen Polypeptide stabil exprimieren.For this purpose, the resulting cAMP, as a measure of the adenylate cyclase activity, can also be determined in cellular assays, as for example in Johnston, P. Cellular assays in HTS, Methods Mol BbI. 190, 107-16. (2002) and Johnston, PA and Johnston, PA Cellular platforms for HTS: three case studies.Dπvg Discov Today. 7, 353-63. (2002). For this purpose, preferably cDNA of the polypeptides of the invention, the PDE10 / CyaB1 chimera, inserted via suitable interfaces in a transfection vector and transfected with the resulting vector construct suitable cells, such as CHO or HEK293IIellen. The cell clones are selected which stably express the polypeptides according to the invention.
Der intrazelluläre cAMP-Spiegel der transfizierten Zellklone wird durch die Adenylatcyclase-Aktivität der erfindungsgemäßen Polypeptide maßgeblich beeinflusst. GAF-Antagonisten verursachen durch eine Hemmung der Adenylatcyclase-Aktivität ein Absinken und GAF-Agonisten einen Anstieg des Intrazellulären cAMP.The intracellular cAMP level of the transfected cell clones is significantly influenced by the adenylate cyclase activity of the polypeptides according to the invention. GAF antagonists cause a decrease in adenylate cyclase activity and GAF agonists cause an increase in intracellular cAMP.
Die cAMP-Menge kann entweder nach Lyse der Zellen mit den oben beschriebenen Methoden (BioTrak®, Alphascreen® oder HEFP®) gemessen werden, oder direkt in der Zelle. Dazu wird in der Zellline vorzugsweise ein Reportergen an ein CRE (cAMP response element) gekoppelt (Johnston, P. Cellular assays in HTS, Methods Mol Biol. 190, 107-16. (2002). Ein erhöhter cAMP-Spiegel führt zu erhöhter Bindung von CREB (cAMP response element binding Protein) an den CRE-Regulator und so zu erhöhter Transkription des Reportergens. Als Reportergen kann z.B. greβn fluorescent protein, ß-Galactosidase oder Luziferase dienen, deren Expressionslevel flourometrisch, photometrisch oder luminometrisch bestimmt werden kann, wie in Greer, L.F. and Szalay, A.A. Imaging of light emission from the expression of luciferase in living cells and organisms: a review. Luminβscencβ 17, 43-72 (2002) oder Hill, S. et al. Reporter-gene Systems för the study of G-protein coupled receptors. Curr. Opin. Pharmacol. 1, 526-532 (2001) beschrieben.The amount of cAMP can be measured either after lysis of the cells with the methods described above (BioTrak ®, Alpha Screen ® or HEFP ®), or directly into the cell. For this purpose, a reporter gene is preferably coupled to a CRE (cAMP response element) in the cell line (Johnston, P. Cellular assays in HTS, Methods Mol Biol. 190, 107-16 (2002).) An increased cAMP level leads to increased binding of CREB (cAMP response element binding protein) to the CRE regulator and thus to increased transcription of the reporter gene can serve as Reportergen greβn fluorescent protein, ß-galactosidase or luciferase whose expression level can be determined by fluorometric, photometric or luminometric, as in Greer, LF and Szalay, AA Luminscscencβ 17, 43-72 (2002) or Hill, S. et al., Reporter gene Systems for the study of G protein coupled receptors, Curr. Opin. Pharmacol., 1, 526-532 (2001).
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das vorstehend beschriebene, erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere als zellulärer Assay im Hoch-Durchsatz Maßstab angewendetIn a particularly preferred embodiment, the above-described inventive method, in particular as a cellular assay in high-throughput scale is applied
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung ohne sie auf diese Beispiele zu beschränken:The following examples illustrate the present invention without limiting it to these examples:
Beispiel 1example 1
Herstellung der rekombinanten DNA kodierend eine PDE10/CyaB1 -ChimärePreparation of the recombinant DNA encoding a PDE10 / CyaB1 chimera
Die Klonierung erfolgte nach Standard-Methoden. Der Originalklon mit dem Gen für humane PDE10A2 (Genbank Accession No. AB026816) wurde von ALTANAPHARMA in einem geeigneten Vektor zur Verfügung gestellt. Per PCR wurde analog zu der bei Kanadier et al., EMBO J. 2002, beschriebenen Klonierungen der PDE2-GAF-Chimäre vorgegangen. Mit spezifischen Primem wurde ein Gen-Fragment hPDE10A241.283 amplifiziert, das für einen Teil des PDE10-N-Terminus mit der GAF-A-Domänβ codiert und N-terminal eine BamHI sowie C-terminal eine Xbal-Schnittstelle enthält. Dabei wurde S41 der PDE10A2 zu M mutiert. Analog wurde ein Gen-Fragment hPDE10A228Φ432, das für die GAF-B-Domäne codiert und N-terminal eine Xbal-Schnittstelle sowie C-terminal eine Sall-Schnittstelle enthält amplifiziert. Die beiden Fragmente wurden über Subklonierungsschritte im Klonierungs-Vektor pBluescriptll SK(-) über die Xbal-Schnittstelle zu hPDE10A24i-432 zusammengefügt. An das Gen-Fragment hPDEIOAZn^ wurde über die Sall- Schnittstelle C-terminal ein per PCR generiertes Gen-Fragment CyaB13β6-859 mit der katalytische Domäne der Adenylatcyclase CyaB1 (Genbank Accession No. D89623) angehängt. Dabei wurde die N-terminale Sall-Schnittstelle von hPDE10A241wt32 auf die C-terminale Xhol-Schnittstelle von CyaB1386459 kloniert und L386 von CyaB1 zu V mutiert. Alle Klonierungsschritte erfolgten in E. coli XHbluθMRF'.The cloning was carried out according to standard methods. The original human PDE10A2 gene clone (Genbank Accession No. AB026816) was provided by ALTANAPHARMA in a suitable vector. The cloning of the PDE2-GAF chimera described by Kanadier et al., EMBO J. 2002, was carried out by PCR. With specific primers was a gene fragment hPDE10A2 41st 283 amplifies that encodes part of the PDE10 N-terminus with the GAF A domain and N-terminally contains a BamHI and C-terminal an XbaI site. In this case, S41 of the PDE10A2 was mutated to M. Analog became a gene fragment hPDE10A2 28 Φ 432 , which encodes the GAF-B domain and amplifies N-terminal Xbal and C-terminal Sall. The two fragments were assembled via subcloning steps in the cloning vector pBluescriptII SK (-) via the XbaI interface to hPDE10A24i-4 3 2. To the gene fragment hPDEIOAZn ^ interface has been C-terminally CyaB1 3 β 6 a generated by PCR gene fragment on the SalI - 859 attached to the catalytic domain of the adenylate cyclase CyaB1 (Genbank Accession No. D89623). The N-terminal SalI site of hPDE10A2 41 w t32 was cloned onto the C-terminal Xhol site of CyaB1 386459 , and L386 was mutated from CyaB1 to V. All cloning steps were carried out in E. coli XHbluθMRF '.
Das Gen für die PDE10-GAF-Chimäre wurde in den Expressionsvektor pQE30 (von Quiagen) umkloniert.The gene for the PDE10-GAF chimera was recloned into the expression vector pQE30 (from Quiagen).
Beispiel 2Example 2
Expression und Reinigung des PolypeptidsExpression and purification of the polypeptide
Der pQE30 Vektor mit dem Gen für die PDE10-GAF-Chimäre wurde in E.coli BL21 Zellen retransformiert. Die Expression und Reinigung des Proteins erfolgte analog zu "The QiaExpressionist®", Fifth Edition, June 2003. Dabei wurde die optimale Proteinausbeute bei den Expressionsbedingungen: Induktion mit 25 μM IPTG1 16h Inkubation bei 16°C und anschließende French Press Behandlung der E. coli, erzieltThe pQE30 vector with the gene for the PDE10-GAF chimera was retransformed into E. coli BL21 cells. The expression and purification of the protein was analogous to "The QIAexpressionist ®", Fifth Edition, June 2003. In this case, the optimal protein yield in the expression conditions of induction with 25 uM IPTG 1 16h incubation at 16 ° C and subsequent French Press Treatment of E. coli
Beispiel 3Example 3
Durchführung des AssaysCarrying out the assay
Die Adenylatcyclase-Aktivität der PDE10/CyaB1-Chimäre wird mit und ohne zu untersuchender Substanz gemessen. Dabei wird die Adenylatcyclase-Aktivität über Umsetzung einer definierten Menge ATP in cAMP und dessen chromatographische Abtrennung über 2 Säulenschritte nach Salomon et al. bestimmt. Zur Detektion des Umsatzes wird als radioaktiver Tracer [α-32P]-ATP eingesetzt und die entstandene Menge [α-32P]-cAMP gemessen. 3H-CAMP dient als interner Standard für die Wiederfindungsrate. Die Inkubationszeit sollte zwischen 1 und 120 min liegen, die Inkubationstemperatur zwischen 20 und 45 °C, die Mg2+-Cofaktorkonzentration zwischen 1 und 20 mM (es können auch entsprechende Mengen Mn2+ als Cofaktor verwendet werden) und die ATP- Konzentration zwischen 0,5 μM und 5 mM. Eine Erhöhung des Umsatzes mit Substanz gegenüber dem ohne Substanz deutet auf einen GAF-agonistischen Effekt hin. Ist der Umsatz durch Substanzzugabe gehemmt, deutet das auf einen GAF-antagonistischen Effekt der Substanz hin. Ein GAF-Antagonismus kann auch über die Blockierung der Aktivierung der PDE10/CyaB1- Chimäre durch den nativen GAF-Liganden cAMP gemessen werden. Dazu wird der Umsatz bei steigenden cAMP-Konzentrationen mit und ohne Substanz gemessen. Liegen die Umsätze mit Substanz unter denen ohne Substanz, deutet das auf einen GAF-Antagonismus der Substanz hin.The adenylate cyclase activity of the PDE10 / CyaB1 chimera is measured with and without substance to be tested. In this case, the adenylate cyclase activity by reacting a defined amount of ATP in cAMP and its chromatographic separation via 2 column steps according to Salomon et al. certainly. For the detection of the conversion is used as a radioactive tracer [α- 32 P] -ATP and the resulting amount of [α- 32 P] -cAMP measured. 3 H-CAMP serves as an internal standard for the recovery rate. The incubation time should be between 1 and 120 min, the incubation temperature between 20 and 45 ° C, the Mg 2+ cofactor concentration between 1 and 20 mM (it is also possible to use corresponding amounts of Mn 2+ as cofactor) and the ATP concentration between 0.5 μM and 5 mM. An increase of the substance with respect to the substance without substance indicates a GAF-agonistic effect. If the conversion is inhibited by substance addition, this indicates a GAF-antagonistic effect of the substance. GAF antagonism can also be measured by blocking the activation of the PDE10 / CyaB1 chimera by the native GAF ligand cAMP. For this purpose, the conversion is measured with increasing cAMP concentrations with and without substance. Are the sales with Substance below those without substance, this indicates a GAF antagonism of the substance.
Ein Reaktionsansatz enthält:A reaction mixture contains:
• 50 μl AC-Test-Cocktail (Glycerin 43,5 % (V/V), 0,1 M Tris/HCI pH 7,5, 20 mM MgCI2)• 50 μl AC test cocktail (glycerol 43.5% (v / v), 0.1 M Tris / HCl pH 7.5, 20 mM MgCl 2 )
• 40-x μl Enzym-Verdünnung (enthält je nach Aktivität 0,1-0,3 μg PDE10/CyaB1-Chimäre in 0,1 % (W/V) wässriger BSA-Lösung)• 40-x μl of enzyme dilution (contains 0.1-0.3 μg PDE10 / CyaB1 chimera in 0.1% (w / v) aqueous BSA solution depending on activity)
• x μl Substanz• x μl of substance
• 10 μl 750 μM ATP-Start-Lösung inkl. 16-30 kBq [ -32P]-ATP.• 10 μl 750 μM ATP Start Solution incl. 16-30 kBq [- 32 P] ATP.
Die Proteinproben und der Cocktail werden in 1 ,5 ml Reaktionsgefäßen auf Eis gemischt, die Reaktion mit ATP gestartet und 10 min bei 37 0C inkubiert. Mit 150 μl AC-Stopppuffer wird die Reaktion beendet die Reaktionsgefäße werden auf Eis gestellt und 10 μl 20 mM cAMP inkl. 100 Bq [2,8-3H]-cAMP und 750 μl Wasser zugegeben.The protein samples and the cocktail are mixed in 1.5 ml reaction vessels on ice, the reaction is started with ATP and incubated at 37 ° C. for 10 min. The reaction is stopped with 150 μl of AC stop buffer, the reaction vessels are placed on ice and 10 μl of 20 mM cAMP including 100 Bq [2,8- 3 H] -cAMP and 750 μl of water are added.
Jeder Testansatz wird doppelt ausgeführt. Als Blank diente ein Testansatz mit Wasser statt Enzym. Mit einem Testansatz ohne Substanz und cGMP wird die Enzym-Basalaktivität bestimmt. Zur Trennung von ATP und cAMP wird jede Probe auf Glassäulen mit 1,2 g Dowex-50WX4-400 gegeben und nach Einsickern mit 3- 4 ml Wasser gewaschen. Anschließend wurde mit 5 ml Wasser auf Aluminiumoxid-Säulen (9 x 1 cm Glassäulen mit 1,0 g AL2O3 90 aktiv, neutral) eluiert und diese mit 4 ml 0,1 M TRIS/HCI, pH 7,5 in Scintillationsgefäße mit 4 ml vorgelegten Scintillator Ultima XR Gold eluiert. Nach gründlichem Mischen wurde im Liquid Scintillation Countβr ausgezählt Die eingesetzten Mengen von radioaktiv markierten cAMP und ATP werden als 3H- und 32P-fofa/s direkt in 5 ml Elutiorϊspuffer und 4 ml Scintillator ausgezählt.Each test batch is duplicated. The blank used was a test batch with water instead of enzyme. With a test batch without substance and cGMP the enzyme basal activity is determined. For the separation of ATP and cAMP, each sample is placed on glass columns with 1.2 g of Dowex-50WX4-400 and, after infiltration with 3-4 ml of water. It was then eluted with 5 ml of water on aluminum oxide columns (9 × 1 cm glass columns with 1.0 g of AL 2 O 3 90 active, neutral) and this with 4 ml of 0.1 M TRIS / HCl, pH 7.5 in scintillation vials eluted with 4 ml of scintillator Ultima XR Gold. After thorough mixing, counted in Liquid Scintillation Countβr The amounts of radioactively labeled cAMP and ATP are counted as 3 H and 32 P-fofa / s directly in 5 ml Elutiorϊspuffer and 4 ml scintillator.
Der Umsatz wird als Enzymaktivität nach folgender Formel berechnet:The conversion is calculated as enzyme activity according to the following formula:
pmol[cAMP] Substrat [μM] 105 mg [Protein] x min Zei itt [[min ] Proteinmenge [μg]pmol [cAMP] substrate [μM] 10 5 mg [protein] x min time [[min] protein amount [μg]
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Die Hemmung oder Aktivierung des Enzyms durch die Substanz wird als %-Basalwert nach folgender Formel berechnet:The inhibition or activation of the enzyme by the substance is calculated as% basic value according to the following formula:
n, n , < ΛΛ Umsatz mit Substanz n , n , <ΛΛ turnover with substance
%-Basalwert = 100 x% Basic value = 100 x
Umsatz ohne Substanz Ist %-Basalwert bei 100 μM Substanz kleiner 50 deutet das, wenn eine Hemmung des AC- katalytischen Zentrums ausgeschlossen ist, auf einen GAF-Antagonisten hin, während %-Basalwert größer 400 auf GAF-Agonisten hindeuten.Sales without substance If% basal at 100 μM substance is less than 50, this would indicate GAF antagonist if inhibition of the AC catalytic site is excluded, while% baseline greater than 400 indicates GAF agonist.
In einem Versuchansatz mit 100 μM cAMP liegt ein GAF-Antagonist vor wenn der %-Basalwert bei Verwendung von 100 μ M der zu untersuchenden Substanz kleiner 90 istIn a test batch with 100 μM cAMP, a GAF antagonist is present when the% base value is less than 90 using 100 μM of the substance to be investigated
Die Säulen wurden nach der Benutzung wie folgt regeneriert: Dowex-Säulen: 5 ml 2N HCl, 2x 5 ml WasserThe columns were regenerated after use as follows: Dowex columns: 5 ml 2N HCl, 2x 5 ml water
Aluminiumoxid-Säulen: 2x 5 ml 0,1 M TRIS/HCI, pH 7,5 Aluminum oxide columns: 2x 5 ml 0.1 M TRIS / HCl, pH 7.5
Figurenbeschreibungfigure description
Fig. 1: Aminosäuresequenz des PDE10/CyaB1 -ChimärsFig. 1: Amino acid sequence of the PDE10 / CyaB1 chimera
Fig. 2: cDNA-Sequenz des PDE10/CyaB1-ChimärsFig. 2: cDNA sequence of the PDE10 / CyaB1 chimera
Fig.3: Proteinsequenz der PDE10/CYAB1-Chimäre nach Aufreiniguπg. Von N-Terminus zu C- Terminus: kursiv = Reinigungs-tag aus dem Expressionsvektor (PQE30 von Quiagen); M41 wurde aus S41 mutiert; fett = N-Terminus mit PDE-10 GAF-Domänen; fett und unterstrichen= GAFA- Domäne und GAFB-Domäne; V386 wurde zum Einfügen der Klonierungsschnittstelle aus L386 mutiert; unterstrichen = C-terminus von CyaB1 mit katalytischer Domäne.FIG. 3: Protein sequence of the PDE10 / CYAB1 chimera after purification. From N-terminus to C-terminus: italic = purification tag from the expression vector (PQE30 from Quiagen); M41 was mutated from S41; bold = N-terminus with PDE-10 GAF domains; bold and underlined = GAFA domain and GAFB domain; V386 was mutated to insert the cloning interface from L386; underlined = C-terminus of catalytic domain CyaB1.
Fig.4: Schematische Darstellung des Chimären PDE10/CYAB1 -PolypeptidsFigure 4: Schematic representation of the chimeric PDE10 / CYAB1 polypeptide
Fig. 5 Aktivierung der PDE10/CyaB1 -Chimäre durch cyclische Nukleotide Wird die erfindungsgemäße Methode nur mit cGMP, cAMP oder diversen anderen Nukleotidderivaten, wie beispielsweise 7-CH-cAMP, 2-CI-cAMP, cPuMP, 6-CI-cPuMP oder 2-NH2- cAMP und ohne PDE10-Modulator als zu testende Substanzen durchgeführt, so ergibt sich die Dosiswirkungskurve nach Fig. 5. Die PDE10/CyaB1 -Chimäre wird durch 100 μM cAMP etwa 50 fach aktiviert. Das entspricht einem %-Basalwert von 5000 und zeigt das cAMP ein PDE10-GAF- Agonist ist. cGMP wirkt bei 100 μM nicht aktivierend und hat einen %-Basalwert von etwa 200, d.h. es ist weder ein PDE10-Agonist noch ein PDE10-Antagonist. FIG. 5 Activation of the PDE10 / CyaB1 Chimera by Cyclic Nucleotides If the method according to the invention is used only with cGMP, cAMP or various other nucleotide derivatives, for example 7-CH-cAMP, 2-CI-cAMP, cPuMP, 6-CI-cPuMP or 2 -NH 2 -cAMP and without PDE10 modulator as substances to be tested, the dose response curve according to FIG. 5 results. The PDE10 / CyaB1 chimera is activated by 100 μM cAMP approximately 50 times. This corresponds to a% basal value of 5000 and shows that cAMP is a PDE10 GAF agonist. cGMP is non-activating at 100 μM and has a% basal value of about 200, ie it is neither a PDE10 agonist nor a PDE10 antagonist.

Claims

Patentansprüche claims
1. Polypeptid umfassend funktionell verknüpft1. Functionally linked polypeptide
(a) die GAFA-Domäne und GAFB-Domäne einer humanen Phosphodiesterase 10 (PDE10) oder deren funktionell äquivalenten Varianten und(a) the GAF A domain and GAF B domain of a human phosphodiesterase 10 (PDE10) or their functionally equivalent variants and
(b) die katalytische Domäne einer Adenylatcyclase oder deren funktionell äquivalenten Varianten.(b) the catalytic domain of adenylate cyclase or its functionally equivalent variants.
2. Polypeptid nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Phosphodiesterase 10 (PDE10) ausgewählt ist aus der Gruppe PDE10A, PDE10A1, PDE10A2 oder PDE10A7oder deren jeweiligen funktionell äquivalenten Varianten.2. Polypeptide according to claim 1, characterized in that the phosphodiesterase 10 (PDE10) is selected from the group PDE10A, PDE10A1, PDE10A2 or PDE10A7 or their respective functionally equivalent variants.
3. Polypeptid nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Phosphodiesterase 10 (PDE10) die Isoform PDE10A2 aufweist.3. Polypeptide according to claim 1 or 2, characterized in that the phosphodiesterase 10 (PDE10) has the isoform PDE10A2.
4. Polypeptid nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die GAFA- Domäne eine Aminosäuresequenz aufweist, enthaltend die Aminosäuresequenz SEQ. ID. NO. 6 oder eine von dieser Sequenz durch Substitution, Insertion oder Deletion von Aminosäuren abgeleitete Sequenz, die eine Identität von mindestens 90 % auf Aminosäureebene mit der Sequenz SEQ ID NO: 6 und die Eigenschaft einer GAFA- Domäne aufweist.4. Polypeptide according to one of claims 1 to 3, characterized in that the GAF A - domain has an amino acid sequence containing the amino acid sequence SEQ. ID. NO. 6 or a sequence derived from this sequence by substitution, insertion or deletion of amino acids, which has an identity of at least 90% at the amino acid level with the sequence SEQ ID NO: 6 and the property of a GAF A domain.
5. Polypeptid nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die GAFA-Domäne eine Aminosäuresequenz aufweist, enthaltend die Aminosäuresequenz SEQ. ID. NO. 6.5. Polypeptide according to claim 4, characterized in that the GAF A domain has an amino acid sequence containing the amino acid sequence SEQ. ID. NO. 6th
6. Polypeptid nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die GAFB- Domäne eine Aminosäuresequenz aufweist, enthaltend die Aminosäuresequenz SEQ. ID. NO. 8 oder eine von dieser Sequenz durch Substitution, Insertion oder Deletion von Aminosäuren abgeleitete Sequenz, die eine Identität von mindestens 90 % auf Aminosäureebene mit der Sequenz SEQ ID NO: 8 und die Eigenschaft einer GAFB- Domäne aufweist.6. Polypeptide according to one of claims 1 to 5, characterized in that the GAF B - domain has an amino acid sequence containing the amino acid sequence SEQ. ID. NO. 8 or a sequence derived from this sequence by substitution, insertion or deletion of amino acids which has an identity of at least 90% at the amino acid level with the sequence SEQ ID NO: 8 and the property of a GAF B domain.
7. Polypeptid nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die GAFB-Domäne eine Aminosäuresequenz aufweist, enthaltend die Aminosäuresequenz SEQ. ID. NO. 8.7. Polypeptide according to claim 6, characterized in that the GAF B domain has an amino acid sequence containing the amino acid sequence SEQ. ID. NO. 8th.
8. Polypeptid nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die funktionell verknüpfte GAFA-Domäne und GAFB-Domäne einer humanen Phosphodiesterase 10 (PDE10) oder deren funktionell äquivalenten Varianten eine Aminosäuresequenz aufweist, enthaltend die Aminosäuresequenz SEQ. ID. NO. 10 oder SEQ. ID. NO. 14 oder eine von diesen Sequenzen durch Substitution, Insertion oder Deletion von Aminosäuren abgeleitete Sequenz, die eine Identität von mindestens 70 % auf Aminosäureebene mit der Sequenz SEQ ID NO: 10 oder SEQ. ID. NO. 14 und die regulatorische Eigenschaft der GAF-Domäne einer humanen Phosphodiesterase 10 (PDE10) aufweist, wobei die enthaltenen Aminosäuresequenzen der GAFA-Domäne, SEQ. ID. NO. 6 und der GAFB-Domäne, SEQ. ID. NO. 8 durch Substitution, Insertion oder Deletion von Aminosäuren um maximal 10% variieren.8. Polypeptide according to one of claims 1 to 7, characterized in that the functionally linked GAF A domain and GAF B domain of a human phosphodiesterase 10 (PDE10) or their functionally equivalent variants having an amino acid sequence containing the amino acid sequence SEQ. ID. NO. 10 or SEQ. ID. NO. 14 or one of these sequences derived by substitution, insertion or deletion of amino acids sequence having an identity of at least 70% at the amino acid level with the sequence SEQ ID NO: 10 or SEQ. ID. NO. 14 and the regulatory property of the GAF domain of a human phosphodiesterase 10 (PDE10), wherein the amino acid sequences contained the GAF A domain, SEQ. ID. NO. 6 and the GAF B domain, SEQ. ID. NO. 8 by substitution, insertion or deletion of amino acids vary by a maximum of 10%.
9. Polypeptid nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die funktionell verknüpfte GAFA-Domäne und GAFB-Domäne einer humanen Phosphodiesterase 10 (PDE10) oder deren funktionell äquivalenten Varianten eine Aminosäuresequenz aufweist, ausgewählt aus der Gruppe9. Polypeptide according to one of claims 1 to 8, characterized in that the functionally linked GAF A domain and GAF B domain of a human phosphodiesterase 10 (PDE10) or their functionally equivalent variants has an amino acid sequence selected from the group
(a) N-Terminus von humaner PDE10A2 von der Aminosäure L14 bis zur Aminosäure R422 oder(a) N-terminus of human PDE10A2 from amino acid L14 to amino acid R422 or
(b) N-Terminus von humaner PDE10A2 von der Aminosäure M19 bis zur Aminosäure R422 oder(b) N-terminus of human PDE10A2 from amino acid M19 to amino acid R422 or
(c) N-Terminus von humaner PDE10A2 von der Aminosäure M41 , die aus S41 mutiert wurde bis zur Aminosäure R422 oder(c) N-terminus of human PDE10A2 from amino acid M41 mutated from S41 to amino acid R422 or
(d) SEQ. ID. NO. 10 oder(d) SEQ. ID. NO. 10 or
(e) SEQ. ID. NO. 14.(e) SEQ. ID. NO. 14th
10. Polypeptid nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Adenylatcyclase eine GAF-Domänen enthaltende Adenylatcyclase bakteriellen Ursprungs oder deren jeweiligen funktionell äquivalenten Varianten darstellt.10. Polypeptide according to one of claims 1 to 9, characterized in that the adenylate cyclase represents a GAF domains containing adenylate cyclase of bacterial origin or their respective functionally equivalent variants.
11. Polypeptid nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Adenylatcyclase eine Adenylatcyclase darstellt ausgewählt aus der Gruppe11. Polypeptide according to one of claims 1 to 10, characterized in that the adenylate cyclase represents an adenylate cyclase selected from the group
(a) Adenylatcyclase aus Anabaena sp. PCC 7120 oder deren funktionell äquivalenten Variante,(a) Adenylate cyclase from Anabaena sp. PCC 7120 or its functionally equivalent variant,
(b) Adenylatcyclase aus Anabaena variabili ATTC 29413 oder deren funktionell äquivalenten Variante,(b) adenylate cyclase from Anabaena variabili ATTC 29413 or its functionally equivalent variant,
(c) Adenylatcyclase aus Nostoc punctiforme PCC 73102 oder deren funktionell äquivalenten Variante,(c) adenylate cyclase from Nostoc punctiforme PCC 73102 or its functionally equivalent variant,
(d) Adenylatcyclase aus Trichodesmium erythraeum IMS101 oder deren funktionell äquivalenten Variante(d) adenylate cyclase from Trichodesmium erythraeum IMS101 or its functionally equivalent variant
(e) Adenylatcyclase aus Bdellovibrio bacteriovorus HD100 oder deren funktionell äquivalenten Variante,(e) adenylate cyclase from Bdellovibrio bacteriovorus HD100 or its functionally equivalent variant,
(f) Adenylatcyclase aus Magnetococcus sp. MC-1 oder deren funktionell äquivalenten Variante(f) adenylate cyclase from Magnetococcus sp. MC-1 or its functionally equivalent variant
12. Polypeptid nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Adenylatcyclase eine Adenylatcyclase aus Anabaena sp. PCC 7120 der Isoform CyaB1 oder CyaB2 oder deren funktionell äquivalente Variante darstellt12. Polypeptide according to one of claims 1 to 11, characterized in that the adenylate cyclase an adenylate cyclase from Anabaena sp. PCC 7120 is the isoform CyaB1 or CyaB2 or their functionally equivalent variant
13. Polypeptid nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die katalytische Domäne einer Adenylatcyclase oder deren funktionell äquivalenten Varianten eine Aminosäuresequenz aufweist, enthaltend die Aminosäuresequenz SEQ. ID. NO. 12 oder eine von dieser Sequenz durch Substitution, Insertion oder Deletion von Aminosäuren abgeleitete Sequenz, die eine Identität von mindestens 90 % auf Aminosäureebene mit der Sequenz SEQ ID NO: 12 und die katalytische Eigenschaft einer Adenylatcyclase aufweist.13. Polypeptide according to one of claims 1 to 12, characterized in that the catalytic domain of adenylate cyclase or its functionally equivalent variants has an amino acid sequence containing the amino acid sequence SEQ. ID. NO. 12 or a sequence derived from this sequence by substitution, insertion or deletion of amino acids which has an identity of at least 90% at the amino acid level with the sequence SEQ ID NO: 12 and the catalytic property of an adenylate cyclase.
14. Polypeptid nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet dass die katalytische Domäne einer Adenylatcyclase oder deren funktionell äquivalenten Varianten eine Aminosäuresequenz aufweist, ausgewählt aus der Gruppe14. Polypeptide according to one of claims 1 to 13, characterized in that the catalytic domain of adenylate cyclase or their functionally equivalent variants has an amino acid sequence selected from the group
(a) C-Terminus von CyaB1 von der Aminosäure L386 bis K859, wobei L386 von CyaB1 durch V386 ersetzt ist oder(a) C-terminus of CyaB1 from amino acid L386 to K859, where L386 of CyaB1 is replaced by V386 or
(b) SEQ. ID. NO. 12(b) SEQ. ID. NO. 12
15. Polypeptid nach einem der Ansprüche 1 bis 14, enthaltend die Aminosäuresequenz SEQ. ID. NO. 1 oder SEQ. ID. NO. 4 oder eine von diesen Sequenzen durch Substitution, Insertion oder Deletion von Aminosäuren abgeleitete Sequenz, die eine Identität von mindestens 70 % auf Aminosäureebene mit der Sequenz SEQ ID NO: 1 oder 4 und die regulatorischen Eigenschaften der GAF-Domäne einer humanen Phosphodiesterase 10 (PDE10) und die katalytjschen Eigenschaften einer Adenylatcyclase aufweist wobei die enthaltenen Aminosäuresequenzen der GAFA-Domäne, SEQ. ID. NO. 6, der GAF8- Domäne, SEQ. ID. NO. 8 und der katalytischen Domäne der Adenylatcyclase, SEQ. ID. NO. 12 durch Substitution, Insertion oder Deletion von Aminosäuren um maximal 10% variieren.15. Polypeptide according to one of claims 1 to 14, containing the amino acid sequence SEQ. ID. NO. 1 or SEQ. ID. NO. 4 or one of these sequences derived by substitution, insertion or deletion of amino acids having an identity of at least 70% at the amino acid level with the sequence SEQ ID NO: 1 or 4 and the regulatory properties of the GAF domain of a human phosphodiesterase 10 (PDE10 ) and the catalytic properties of an adenylate cyclase, wherein the amino acid sequences contained in the GAF A domain, SEQ. ID. NO. 6, the GAF 8 domain, SEQ. ID. NO. 8 and the catalytic domain of adenylate cyclase, SEQ. ID. NO. 12 by substitution, insertion or deletion of amino acids vary by a maximum of 10%.
16. Polypeptid nach Anspruch 1, umfassend die Aminosäuresequenz SEQ. ID. NO. 1 oder SEQ. ID. NO. 4.16. Polypeptide according to claim 1, comprising the amino acid sequence SEQ. ID. NO. 1 or SEQ. ID. NO. 4th
17. Polypeptid mit der Aminosäuresequenz SEQ. ID. NO. 1 oder SEQ. ID. NO.4.17. Polypeptide with the amino acid sequence SEQ. ID. NO. 1 or SEQ. ID. NO.4.
18. Polynukleotid kodierend eines der Polypeptide gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17. 18. polynucleotide encoding one of the polypeptides according to one of claims 1 to 17.
19. Polynukleotid nach Anspruch 18, enthaltend als Teilsequenzen19. Polynucleotide according to claim 18, containing as partial sequences
(a) SEQ. ID. NO. 5 oder eine Nukleinsäuresequenz die mit der Nukleinsäuresequenz SEQ. ID. NO. 5 unter stringenten Bedingungen hybridisiert und(a) SEQ. ID. NO. 5 or a nucleic acid sequence which corresponds to the nucleic acid sequence SEQ. ID. NO. 5 hybridized under stringent conditions and
(b) SEQ. ID. NO. 7 oder eine Nukleinsäuresequenz die mit der Nukleinsäuresequenz SEQ. ID. NO. 7 unter stringenten Bedingungen hybridisiert und(b) SEQ. ID. NO. 7 or a nucleic acid sequence which corresponds to the nucleic acid sequence SEQ. ID. NO. 7 hybridized under stringent conditions and
(c) SEQ. ID. NO. 11 oder eine Nukleinsäuresequenz die mit der Nukleinsäuresequenz SEQ. ID. NO. 11 unter stringenten Bedingungen hybridisiert.(c) SEQ. ID. NO. 11 or a nucleic acid sequence which corresponds to the nucleic acid sequence SEQ. ID. NO. 11 hybridized under stringent conditions.
20. Polynukleotid enthaltend die Nukleinsäuresequenz SEQ. ID. NO. 2.20. Polynucleotide containing the nucleic acid sequence SEQ. ID. NO. Second
21. Polynukleotid der Nukleinsäuresequenz SEQ. ID. NO. 2.21. Polynucleotide of the nucleic acid sequence SEQ. ID. NO. Second
22. Rekombinanter Plasmidvektor umfassend ein Polynukleotid gemäß einem der Ansprüche 18 bis 22.22. A recombinant plasmid vector comprising a polynucleotide according to any one of claims 18 to 22.
23. Rekombinante Wirtszelle umfassend einen Plasmidvektor gemäß Anspruch 22.23. A recombinant host cell comprising a plasmid vector according to claim 22.
24. Verfahren zur Herstellung eines Polypeptides gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17 durch Kultivierung einer rekombinanten Wirtszelle gemäß Anspruch 23, Expression und Isolierung des Polypeptides gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17.24. A method for producing a polypeptide according to any one of claims 1 to 17 by culturing a recombinant host cell according to claim 23, expression and isolation of the polypeptide according to any one of claims 1 to 17.
25. Verfahren zur Identifizierung eines Modulators einer humanen Phosphodiesterase 10 (PDE10) umfassend die Schritte25. A method of identifying a modulator of a human phosphodiesterase 10 (PDE10) comprising the steps
(a) Kontaktierung eines möglichen Modulators einer humanen Phosphodiesterase 10 (PDE10) mit einem Polypeptid gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17 und(A) contacting a possible modulator of a human phosphodiesterase 10 (PDE10) with a polypeptide according to any one of claims 1 to 17 and
(b) Bestimmung, ob der mögliche Modulator die Adenylatcyclase-Aktivität des Polypeptids gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17 im Vergleich zur Abwesenheit des möglichen Modulators verändert.(b) Determining whether the possible modulator alters the adenylate cyclase activity of the polypeptide of any one of claims 1 to 17 compared to the absence of the possible modulator.
26. Verfahren nach Anspruch 25, wobei in Schritt (a) zusätzlich zum möglichen Modulator einer humanen Phosphodiesterase 10 (PDE 10) cAMP mit einem Polypeptid gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17 kontaktiert wird.26. The method of claim 25, wherein in step (a) in addition to the possible modulator of a human phosphodiesterase 10 (PDE 10) cAMP is contacted with a polypeptide according to any one of claims 1 to 17.
27. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet dass die Bestimmung der Adenylatcyclase-Aktivität durch Messung des Umsatzes von radioaktiv- oder fluoreszenzmarkiertem ATP erfolgt.27. The method according to claim 25 or 26, characterized in that the determination of the adenylate cyclase activity is carried out by measuring the conversion of radioactively or fluorescently labeled ATP.
28. Verfahren nach Anspruch 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass in Anwesenheit des Modulators eine Erniedrigung der Adenylatcyclase-Aktivität im Vergleich zur Abwesenheit des Modulators gemessen wird und der Modulator einen PDE10-Antagonisten darstellt.28. The method according to claim 25 to 27, characterized in that in the presence of the modulator, a decrease in the adenylate cyclase activity compared to the absence the modulator is measured and the modulator represents a PDE10 antagonist.
29. Verfahren nach Anspruch 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass in Anwesenheit des Modulators eine Erhöhung der Adenylatcyclase-Aktivität im Vergleich zur Abwesenheit des Modulators gemessen wird und der Modulator einen PDE10-Agonisten darstellt.29. The method according to claim 25 to 28, characterized in that in the presence of the modulator an increase in the adenylate cyclase activity in comparison to the absence of the modulator is measured and the modulator is a PDE10 agonist.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass man zum Ausschluss von direkten Modulatoren der katalytischen Domäne der Adenylatcyclase ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 25 bis 27 durchführt unter Verwendung eines Polypeptids das die katalytische Domäne einer Adenylatcyclase aufweist und keine funktionelle GAF-Domäne einer humanen Phosphodiesterase 10 (PDE 10) aufweist.30. The method according to any one of claims 25 to 29, characterized in that to exclude direct modulators of the catalytic domain of adenylate cyclase, a method according to any one of claims 25 to 27 is performed using a polypeptide having the catalytic domain of adenylate cyclase and no functional GAF domain of a human phosphodiesterase 10 (PDE 10).
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 30, dadurch gekennzeichnet dass das Verfahren als zellulärer Assay zum Auffinden von PDE10-Agonisten in Anwesenheit einer Wirtszelle gemäß Anspruch 23 durchgeführt wird.31. The method according to any one of claims 25 to 30, characterized in that the method is carried out as a cellular assay for finding PDE10 agonists in the presence of a host cell according to claim 23.
32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren im Hoch- Durchsatz Maßstab angewendet wird. 32. The method according to claim 31, characterized in that the method is applied in high throughput scale.
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