ES2302333T3 - Gen de un cnp humano y proteina precursora. - Google Patents
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Abstract
LA INVENCION SE REFIERE A MOLECULAS DE ADN QUE CODIFICAN CNP HUMANO (PEPTIDO NATRIURETICO DE TIPO C HUMANO) ASI COMO POLIPEPTIDOS CNP HUMANOS Y DERIVADOS DE LOS MISMOS.
Description
Gen de un CNP humano y proteína precursora.
Esta invención se refiere al gen de un CNP
humano (péptico natriurético de tipo C humano que se abrevia en
virtud de esto como hCNP), así como a la proteína precursora de hCNP
(prepro hCNP) que es codificada por dicho
gen.
gen.
En los últimos años, se han aislado diferentes
péptidos a los que se hace referencia colectivamente como
"péptidos natriuréticos" (NP) a partir de atrios y cerebros de
diferentes animales. Hoy esos NP pueden ser clasificados en tres
tipos, péptido natriurético de tipo A (ANP), péptido natriurético de
tipo B (BNP) y péptido natriurético de tipo C (CNP), dependiendo de
las similitudes en la secuencia de aminoácidos primaria y de la
estructura de sus precursores. De estos tres tipos, el ANP y el BNP
fueron aislados primero e identificados a partir de atrio y cerebro
y de ahí que algunas veces se denominen "péptido natriurético
atrial" y "péptido natriurético cerebral", respectivamente
(Matsuo, H. y Nakazato, H., Endocrinol. Metab. Clin. North. Am.,
16, 43, 1.987; Sudoh, et al., Nature, 332,
78, 1.988). No obstante, se sabe hoy que el ANP existe no
solamente en el atrio sino también en el cerebro y que el BNP
existe no sólo en el cerebro sino también en el atrio.
Adicionalmente, tanto el ANP como el BNP muestran acciones
natriurética e hipotensiva significativas, de manera que está claro
que cada uno de estos péptidos funciona no sólo como hormona a ser
secretada a partir del atrio a la sangre sino como transmisor
nervioso en el cerebro, ayudando en cualquier caso a regular el
equilibrio homeostático del volumen de fluido corporal y la presión
sanguínea en
mamíferos.
mamíferos.
El CNP ha sido aislado e identificado muy
recientemente a partir de cerebro porcino por Sudoh et al.
como el tercer tipo de NP que no es asignable ni al ANP ni al BNP
(Sudoh, T. et al., Biochem. Biophys. Res. Commun.,
168, 863, 1.990). El primer CNP descubierto constaba de 22
restos aminoácido (este péptido es abreviado en virtud de esto como
"pCNP-22"). Como ANP y BNP, CNP contenía dos
restos cisteína que formaban un enlace disulfuro intramolecular,
produciendo una estructura, anular compuesta por 17 restos
aminoácido. Adicionalmente, se descubrió que la secuencia de
aminoácidos primaria que formaba esa estructura anular en
pCNP-22 tenía mucha homología con la del ANP y
BNP.
No obstante, pCNP-22 difiere de
ANP y BNP en que el último tiene numerosos restos aminoácido
adicionalmente anclados al extremo C de la estructura del anillo
mientras tal "estructura de cola" no se encuentra presente en
pCNP-22. En otras palabras, el extremo C de
pCNP-22 termina en un resto cisteína. En base a
estos hechos, se ha descubierto que la estructura de
pCNP-22 es similar a, pero claramente distinguible
de las de ANP y BNP. Además, pCNP-22 mostraba
acciones natriurética e hipotensiva y asimismo se descubrió que
despliega una actividad mayor que ANP y BNP en ensayos de actividad
relajante sobre muestras rectales en pollitos. A partir de estas
observaciones, se descubrió que el pCNP-22 era un NP
asignable a un nuevo tipo, cuyos péptidos se denominaron
"CNP".
"CNP".
Después del pCNP-22, un segundo
péptido asignable a CNP fue aislado e identificado a partir de
cerebro porcino por los autores de la presente invención. Se
descubrió que el péptido constaba de 53 restos aminoácido con el
pCNP-22 presente en el extremo C (este péptido es
abreviado aquí en virtud de esto como pCNP-53). En
otras palabras, se descubrió que el pCNP-53 era un
péptido que tenía 31 restos aminoácido más anclados al extremo N de
pCNP-22. Bastante interesantemente, se ha
descubierto que el pCNP-53 existe en una cantidad
mayor que el pCNP-22 en cerebro porcino (Solicitud
de Patente Japonesa cedida comúnmente Núm. 186582/1990).
Otro estudio muy reciente tuvo éxito en la
identificación de la estructura del precursor de
pCNP-22 y pCNP-53 mediante análisis
de genes y esto ayudó a desentrañar el mecanismo que está detrás de
la biosíntesis de esos péptidos (Solicitud de Patente Europea Núm.
91 111 630.9). Los autores de la presente invención aislaron e
identificaron un gen cromosómico porcino y el ADNc que codificaba el
pCNP-22 y el pCNP-53; mediante su
análisis, se desentrañó la estructura de la proteína precursora del
CNP porcino (prepro pCNP); al mismo tiempo, se descubrió que cada
uno de pCNP-22 y pCNP-53 era
traducido primero a partir del ARNm como una prepro de pCNP
compuesto por 126 restos aminoácido y que el péptido señal presente
en la región N-terminal de la proteína precursora
era escindido después en el procedimiento de secreción para ser
convertido en pro pCNP, que era además específicamente escindido
con enzimas de maduración y convertido en pCNP-53 o
pCNP-22 según fuera apropiado. Basándose en estas
observaciones, se ha descubierto que como en el caso de ANP y BNP,
tanto pCNP-22 como pCNP-53 son
péptidos secretores que son biosintetizados a partir de una
proteína precursora común (prepro pCNP).
No obstante, en marcado contraste con los
péptidos asignables a ANP y BNP que se ha descubierto que, por
estudios previos, funcionan no sólo como hormonas a secretar desde
el atrio a la sangre sino también como transmisores nerviosos en el
cerebro, regulando de ese modo el balance homeostático del volumen
de fluido corporal y la presión sanguínea, el CNP permanece poco
claro en muchos puntos en cuanto a los detalles de su distribución
in vivo y sus acciones fisiológicas.
Como para ANP y BNP, se han establecido sus
estructuras en humanos y están en marcha esfuerzos para aplicarlos
como fármacos. No obstante, hasta hoy, no ha sido identificada la
estructura del CNP en seres humanos.
\newpage
La presente invención ha sido completada en
estas circunstancias y tiene como objeto identificar las estructuras
de los CNP en seres humanos (hCNP), concretamente aquellas de los
CNP de seres humanos que corresponden a pCNP-53,
así como la estructura de su proteína precursora que corrresponde a
prepro pCNP en cerdos.
La Fig. 1 muestra el mapa por enzimas de
restricción para hgEco-2 y hgEco-1,
así como la estrategia para la determinación de la secuencia de
bases;
La Fig. 2 muestra la secuencia de bases de
hgEco-1 qué codifica la proteína precursora de hCNP,
así como la secuencia de aminoácidos de la proteína precursora de
hCNP codificada por los exones de la región génica estructural;
y
La Fig. 3 muestra la secuencia de bases completa
del ADNc de hCNP, así como la secuencia de aminoácidos de la
proteína precursora de hCNP codificada por él.
Observando que la secuencia de aminoácidos de
ANP y la secuencia de bases del gen que lo codifica son ambas
conservadas con una elevada homología a través de las especies
animales, los autores de la presente invención pensaron que habría
una alta probabilidad de que existiera la misma situación en el CNP.
Observando adicionalmente que el CNP aparece en una cantidad mucho
más pequeña en cerebro porcino que ANP y BNP y que el tejido
cerebral para la producción de esos péptidos está todavía por
identificar, los autores de la presente invención pensaron que era
difícil aislar e identificar el péptido CNP directamente de un
cerebro humano y aislar y analizar el ADNc para identificar el CNP
humano. Basándose en estas suposiciones, los autores de la presente
invención proyectaron un programa en el cual el gen de CNP humano
se aislaba utilizando como sonda el gen de CNP porcino obtenido
previamente o cCNP y el gen CNP humano aislado se analizó para
identificar la estructura de la proteína precursora del CNP humano
así como las estructuras de los CNP humanos que corresponden a
pCNP-53 y
pCNP-22.
pCNP-22.
Sudoh T. et al., (Biochem. Biophys. Res.
Comm. 168 (1940) 863-870) han identificado el
péptido natriurético de tipo C (CNP) que es un nuevo miembro de la
familia de péptidos natriuréticos. El péptido descrito allí ha sido
obtenido de extractos de cerero porcino.
Según este programa, los autores de la presente
invención cortaron primero un fragmento de ADN de aproximadamente
70 bases (ADNc de pC) de ADNc de pCNP (véase la solicitud de Patente
Europea Núm. 91 111 630.9) tratando con una enzima de restricción
DdeI y utilizaron este fragmento como sonda. La sonda también puede
ser sintetizada químicamente. Utilizando esta sonda, los autores de
la presente invención rastrearon una genoteca cromosómica humana
(vector del fago \lambda que incorpora un fragmento génico
cromosómico humano). La genoteca cromosómica humana puede ser
fácilmente preparada por un experto en la técnica o,
alternativamente, es asequible comercialmente de Clonetech Co. Como
resultado, se obtuvo un clon que hibridaba con el ADNc de pC. El
análisis de este clon (\lambdahCNP2) mostró que albergaba
aproximadamente 15 kpb del gen cromosómico humano y que un fragmento
de ADN EcoRI (hgEco-2) compuesto de aproximadamente
2 kpb de esos 15 kpb hibridaba con la sonda de ADNc de pC. Cuando
se analizó este hgEco-2 compuesto por
aproximadamente 2 kpb, se hizo evidente que este fragmento contenía
parte del gen de hCNP (por el mapa mediante enzimas de restricción
para hgEco-2 y la estrategia para la determinación
de la secuencia de bases, véase Fig. 1).
En la siguiente etapa, con el propósito de
identificar la estructura global de la proteína precursora de hCNP,
los autores de la presente invención rastrearon de nuevo la genoteca
cromosómica humana utilizando hgEco-2 como sonda.
Como resultado, se obtuvo un clon que hibridaba con la sonda
hgEco-2. El análisis de este clon (\lambdahCNP1)
confirmó que contenía un gen cromosómico humano de 15 kpb y más y
que un fragmento EcoRI (hgEco-1) de ese clon que
estaba compuesto de aproximadamente 4 kpb hibridaba con la sonda
hgEco-2. Los autores de la presente invención
construyeron después un mapa mediante enzimas de restricción para el
fragmento hgEco-1 y lo compararon con el mapa ya
construido para hgEco-2 (véase la Fig. 1). Como
resultado, se hizo claro que hgEco-1 era un ADN que
tenía un gen cromosómico humano de aproximadamente 2 kpb anclado
adicionalmente al lado 5' de hgEco-2. En base a
este descubrimiento, los autores de la presente invención
determinaron la secuencia de bases del fragmento de ADN de interés
(para la estrategia para determinar la secuencia de bases de
hgEco-1, véase la Fig. 1). Como resultado, se
descubrió que como se muestra en la Fig. 2, el
hgEco-1 contenía no sólo el gen estructural que
codifica la secuencia de aminoácidos completa de la proteína
precursora del CNP humano sino también la región promotora del gen
CNP humano.
Primero, en cuanto a la región promotora, una
secuencia TATA que era compartida por las regiones promotoras de
los genes eucarióticos se encontraba presente en las posiciones
1.546 - 1.551 de la secuencia de bases del ADN mostrada en la Fig.
2 y asimismo se descubrió que dos secuencias GC y una secuencia Y,
que presumiblemente tomarían parte ambas en el control de la
expresión del gen, se encontraban presentes aguas arriba de la
secuencia TATA. En base a estos hechos, los autores de la presente
invención concluyeron que la región de interés era la región
promotora del gen precursor de CNP.
En cuanto a la región del gen estructural, ATG
se encontraba presente en las posiciones 172 - 174 de la secuencia
de bases aguas abajo (en el lado 3') de la secuencia TATA. Puesto
que este ATG era el primer codón para metionina que aparecía aguas
abajo (en el lado 3') de la secuencia TATA y puesto que la secuencia
de bases alrededor del codón concordaba con la secuencia consenso
de un codón de iniciación de la traducción, A/G NNATG (N indica una
cualquiera de A, T, G y C), que se sabe que existe en eucariotas,
los autores de la presente invención estimaron que el ATG de
interés sería un codón de iniciación de la traducción para el
precursor del CNP humano. Si se supone que este ATG es un codón de
iniciación de la traducción, la comparación con la estructura ya
identificada del gen cromosómico CNP porcino muestra que el área
hasta el codón (AAG) del resto lisina presente en las posiciones
1.809 - 1.811 de la secuencia de bases corresponde al primer exón.
Asimismo una comparación similar muestra que el segundo exón
empieza con el codón (GTC) del resto valina presente en las
posiciones 2.256 - 2.258 de la secuencia de bases. El primer
hgEco-2 analizado es un fragmento de ADN que
codifica el área del segundo exón en posición 2.286 por delante de
la secuencia de bases. Estos hechos también son confirmados por lo
siguiente: en las cercanías de la posición 1.810 de la secuencia de
bases se encuentran presentes secuencias de bases similares a C/A
AGGT y A/G AGT que son conocidas como secuencias consenso de un
donador de empalme; y una secuencia de bases similar a
(Py)nNC/T AGG (Py indica el resto piridina, y N indica una
cualquiera de A, T, C y G) que es conocida como secuencia consenso
de un aceptor de empalme se encuentra presente en el lado 5' de la
posición 2.256 de la secuencia de bases. En base a estas
observaciones, los autores de la presente invención supusieron que
la región de ADN en las posiciones 1.812 -2.255 de la secuencia de
bases era un intrón y que dicho intrón podría ser separado mediante
empalme durante la formación de un ARNm maduro que codifique para
la proteína precursora de hCNP. En otras palabras, quedó claro que
la proteína precursora de hCNP estaba codificada por el primer exón
que comenzaba en la posición 1.722 de la secuencia de bases y que
terminaba en la posición 1.811 y asimismo por el segundo exón que
comenzaba en la posición 2.256 y que dicha proteína precursora era
un polipéptido que estaba compuesto totalmente por 126 restos
aminoácido como en la porcina.
La proteína precursora de hCNP así identificada
(que es referida en virtud de esto como "prepro hCNP") fue
comparada en cuanto a su secuencia de aminoácidos primaria con la
proteína precursora de pCNP. Se descubrió que las dos proteínas
precursoras eran idénticas excepto por la diferencia en cinco
posiciones de la secuencia de aminoácidos (posiciones 37, 40, 56,
90 y 101 de la secuencia de aminoácidos primaria de la prepro hCNP
mostrada en la Fig. 3). Era particularmente interesante que las dos
secuencias de aminoácidos siguientes eran completamente iguales en
humanos y cerdos: la secuencia de aminoácidos primaria del péptido
señal que existía en la región N-terminal de la
prepro de CNP que ya se había descubierto que tomaba parte en la
secreción de la proteína precursora del CNP en el mecanismo de
biosíntesis del CNP porcino; y la secuencia de aminoácidos en las
áreas próximas al extremo N del CNP-22 y el
CNP-53 que serían reconocidas y escindidas por
enzimas de maduración durante la formación de
CNP-22 y CNP-53 a partir de la
prepro de CNP.
Teniendo en cuenta los hechos discutidos antes,
el CNP humano es biosintetizado presumiblemente mediante la
siguiente ruta que es similar a la asociada con la porcina. Primero,
la prepro del hCNP compuesta por 126 restos aminoácido es traducida
a partir del ARNm. Después, el péptido señal presente en la región
N-terminal de la prepro de hCNP es escindido para
la conversión en la pro de hCNP en el procedimiento de secreción.
Adicionalmente, la pro de hCNP es escindida mediante enzimas de
maduración en posiciones específicas (entre las posiciones 73 y 74
de la secuencia de aminoácidos primaria que se muestra en la Fig. 3
y entre las posiciones 104 y 105 de la misma secuencia) para ser
convertida en CNP-53 humano (posiciones 74 - 126 de
la secuencia de aminoácidos primaria mostrada en la Fig. 3) que
corresponde al pCNP-53, así como al
pCNP-22 humano (posiciones 105 - 126 de la misma
secuencia) que corresponde al pCNP-22. En cuanto al
hCNP-22, su secuencia de aminoácidos primaria es
completamente idéntica a la de pCNP-22, de modo que
no hay duda de que mostrará las mismas actividades fisiológicas que
pCNP-22 (p. ej. acciones natriurética e
hipotensiva).
Por otra parte, la secuencia de aminoácidos de
hCNP-53 difiere de la de pCNP-53 en
dos posiciones (posiciones 90 y 101 de la secuencia de aminoácidos
primaria mostrada en la Fig. 3), de manera que
hCNP-53 es un péptido novedoso y sus acciones
fisiológicas no son conocidas. De ahí, los autores de la presente
invención sintetizaron hCNP-53 químicamente y
examinaron las actividades fisiológicas de ese péptido novedoso.
Como resultado, se descubrió que hCNP-53 mostraba
una acción relajante del recto en pollito; a la vez, mostraba
acciones natriurética e hipotensiva claras cuando se administraba a
ratas.
En resumen, los autores de la presente invención
aislaron un gen cromosómico que codificaba para la proteína
precursora de hCNP y la analizaron para identificar su secuencia de
aminoácidos primaria. Como resultado, identificaron con éxito las
estructuras de los CNP humanos (hCNP-22 y
hCNP-53) correspondientes a pCNP-22
y pCNP-53. Al mismo tiempo, sintetizaron el
hCNP-53 químicamente y verificaron sus actividades
fisiológicas. La presente invención ha sido completada en estas
circunstancias.
Se deberá observar aquí que si el gen
cromosómico hCNP de la presente invención es transducido a una
célula de mamífero adecuada (p. ej. célula COS derivada de células
de riñón de mono) o directamente o por estar enlazado a un área
aguas abajo de un promotor adecuado (p. ej. el promotor inicial de
SV 40), se puede obtener el ADNc de hCNP y este hecho cae en el
ámbito de lo obvio (véase la Solicitud de Patente Europea Núm. 91
111 630.9).
La secuencia de bases completa del ADNc del hCNP
así obtenido y la secuencia de aminoácidos primaria de la proteína
precursora de hCNP codificada por dicho ADNc se muestran en la Fig.
3.
Los siguientes ejemplos se proporcionan con el
propósito de ilustrar adicionalmente la presente invención.
\newpage
Ejemplo
1
La sonda de ADN (ADNc de pC) a utilizar para
clonar un gen cromosómico que codificaba la proteína precursora
de CNP humano se preparó mediante el método que consistía en
escindir el ADNc de CNP porcino (véase la Solicitud de Patente
Europea Núm. 91 111 630.9) con una enzima de restricción DdeI,
aislar un fragmento de ADN de aproximadamente 700 pb, marcar
después el ADN con dCTP[\alpha-P^{32}]
mediante traslado de muescas.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
2
La cepa LE 392 derivada de K12 de E. coli
fue infectada con una genoteca de ADN de fagos de genes cromosómicos
humanos almacenada a 4ºC. Las células fueron cultivadas en placa
sobre un medio LB (10 g, bactotriptona; 5 g, extracto de levadura;
5 g, NaC\lambda; 1,5%, bactoagar; volumen total, 1\lambda) y se
cultivaron durante la noche a 37ºC. La placa se enfrió a 4ºC
durante 30 minutos y se dejó estar sobre filtro de nitrocelulosa
(producto de Shleicher & Schnell Co.) sobre la placa del fago
durante 5 minutos. Con posterioridad, el filtro se separó de la
placa, se secó con aire, se sumergió en una solución de
desnaturalización alcalina (NaOH 0,5 M y NaCl 1,5 M) durante 1
minuto, y después se sumergió en una solución de neutralización
(Tris-HC\lambda 0,5 M; pH 7,0; NaC\lambda 1,5
M) durante 1 minuto. Después de eso, el filtro de nitrocelulosa se
enjuagó con una solución 3 x SSC (20 x SSC NaC\lambda, 175,3 g;
citrato trisódico, 88,2 g; volumen total, 1 \lambda), se secó con
aire y se trató con calor a vacío a 80ºC durante 120 minutos.
Utilizando el filtro de nitrocelulosa así
preparado, se realizó la hibridación en placa en las siguientes
condiciones. Primero, se añadió al filtro de nitrocelulosa una
solución de prehibridación [3 x SSC; 1 x solución de Denhardt (que
constaba de albúmina, polivinil-pirrolidona y
Ficoll, pesando cada uno 0,2 mg/m\lambda); ADN de esperma de
salmón, 50 \mug/m\lambda; DSS al 0,1%] y se llevó a cabo la
prehibridación a 60ºC durante 3 horas. Después, utilizando 10^{6}
cpm de la sonda de ADNc de pO y 1 m\lambda de la solución de
prehibridación para dos hojas de filtro de nitrocelulosa, se
realizó la hibridación durante la noche a 60ºC. Con posterioridad,
el filtro se lavó tres veces con una solución 3 x SSC que contenía
DSS al 0,1%, realizando cada lavado a 60ºC durante 30 minutos; el
filtro lavado se secó con aire y se sometió a autorradiografía a
-80ºC durante 24 horas. Rastreando aproximadamente 2 x 10^{5}
clones de este modo, se obtuvo un clon que hibridaba con la sonda
de ADNc de pC. Este clon se denominó "\lambdahCNP 2" y se
sometió a análisis en las fases siguientes.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
3
Se preparó ADN a partir del fago \lambdahCNP 2
de la manera habitual. Con posterioridad, se escindió el ADN del
fago con una enzima de restricción EcoRI y el fragmento de ADN
resultante se separó y analizó mediante electroforesis en un gel de
agarosa. Se descubrió que \lambdahCNP 2 era un fago que contenía
un gen cromosómico humano de aproximadamente 15 kpb. El análisis
mediante transferencia Southern utilizando la sonda de ADNc de pC
mostró que el fragmento EcoRI de hCNP 2 (hgEco-2)
que tenía una longitud de aproximadamente 2 kpb hibridaba con la
sonda de ADNc pC.
Con el fin de determinar la secuencia de bases
del fragmento de ADN hgEco-2, el último fue
sub-clonado primero en un vector plasmídico pUC 118
(Takara Shuzo Co., Ltd.) en el sitio EcoRI para preparar pUC hCNP
2. El pUC hCNP 2 fue después escindido con una enzima de
restricción adecuada y el fragmento de ADN resultante fue subclonado
en el fago M13. La secuencia de bases del fragmento de ADN
hgEco-2 fue determinada mediante el método
didesoxi.
Como resultado, se descubrió que el fragmento de
ADN de interés codificaba parte del gen CNP humano.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
4
Utilizando el filtro de nitrocelulosa
acondicionado mediante el método descrito en el Ejemplo 1, se
realizó la hibridación en placa en las condiciones descritas abajo.
La sonda a utilizar se preparó marcando el hCNP 2 derivado de
hgEco-2 (aproximadamente 2 kpb) con
dCTP[\alpha-P^{32}] mediante traslado de
muescas. La sonda así preparada se denomina en virtud de esto ADN
hgEco-2.
Primero, se añadió una solución de
prehibridación [3 x SSC; 1 x solución de Denhardt (que constaba de
albúmina, polivinilpirrolidona y Ficoll, pesando cada uno 0,2
mg/m\lambda); ADN de esperma de salmón, 50 \mug/m\lambda; DSS
al 0,1%] y se llevó a cabo la prehibridación a 65ºC durante 3 horas.
Después, utilizando 10 cpm de la sonda de ADNc de
hgEco-2 y 1 m\lambda de la solución de
prehibridación para dos hojas de filtro de nitrocelulosa, se
realizó la hibridación durante la noche a 65ºC. Con posterioridad,
el filtro se lavó tres veces con una solución 3 x SSC que contenía
DSS al 0,1%, realizando cada lavado a 65º durante 30 minutos; el
filtro lavado se secó con aire y se sometió a autorradiografía a
-80º durante 24 horas. Rastreando aproximadamente 5 x 10^{5}
clones de este modo, se obtuvieron cinco clones que hibridaban con
la sonda de ADN hgEco-2. Uno de estos clones se
denominó "\lambdahCNP1" y se sometió a análisis en las fases
siguientes.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
5
Se preparó ADN a partir del fago \lambdahCNP1
de la manera habitual. Con posterioridad, se escindió el ADN del
fago con una enzima de restricción EcoRI y el fragmento de ADN
resultante se separó y analizó mediante electroforesis en un gel de
agarosa. Como resultado, se descubrió que \lambdahCNP1 era un fago
que contenía un gen cromosómico humano de aproximadamente 15 kpb o
más. El análisis mediante transferencia Southern utilizando la
sonda de ADN de hgEco-2 mostró que el fragmento de
ADN EcoRI (hgEco-1) de aproximadamente 4 kpb
hibridaba con la sonda de ADNc hgEco-2. De ahí, se
determinó la secuencia de bases de este fragmento de ADN que
hibridaba con el fragmento de ADN hgEco-2 mediante
el siguiente método.
Con el fin de determinar la secuencia de bases
del fragmento de ADN hgEco-1, el último fue
subclonado primero en un vector plasmídico pUC 118 (Takara Shuzo
Co., Ltd.) en el sitio EcoRI para preparar pUC CNP1. El pUC CNP1
fue después escindido con una enzima de restricción adecuada y el
fragmento de ADN resultante fue subclonado en el fago M13. La
secuencia de bases del fragmento de ADN de interés fue determinada
mediante el método didesoxi. La región de la secuencia de bases
determinada por el método descrito antes se muestra mediante flechas
continuas en la Fig. 1.
En una etapa separada para determinar la
secuencia de bases de la hebra inferior del fragmento de ADN
hgEco-1 (hgEco-1), el último fue
subclonado primero en un vector del fago M13 mpl8 en el sitio EcoRI
para preparar M13 hCNP1. Después, utilizando este M13 hCNP1 como
molde, se determinó la secuencia de bases del fragmento de ADN de
interés mediante el método didesoxi utilizando un cebador universal
y el cebador oligonucleotídico que se había sintetizado en base a
la secuencia de bases ya determinada. La región determinada de ese
modo, se muestra mediante flechas discontinuas en la Fig. 1. La
secuencia de bases determinada mediante el método descrito antes se
combinó con la secuencia de bases del fragmento de ADN
hgEco-2 para completar la secuencia de bases
completa del fragmento de ADN hgEco-1. La secuencia
de bases completada y la secuencia de aminoácidos predecible a
codificar a partir de dicha secuencia de bases en el sitio del exón
se muestran en la
Fig. 2.
Fig. 2.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
6
Se sintetizó el hCNP-53 mediante
un método de síntesis en fase sólida con un sintetizador peptídico
de Applied Biosystems Co. Después se desprotegió con fluoruro de
hidrógeno para formar un enlaces S-S intramolecular,
seguido de purificación.
Los resultados de la secuenciación de
aminoácidos del producto puro final y los datos del análisis de
aminoácidos se muestran en las Tablas 1 y 2, respectivamente.
Aquellos resultados y datos demostraron positivamente que el
hCNP-53 sintetizado químicamente era exactamente el
productor pretendido. En la Tabla 1 se muestran los rendimientos de
los aminoácidos PTH obtenidos mediante ciclos sucesivos de análisis
del hCNP-53 sintetizado químicamente mediante el
método de Edman. En la Tabla 1, cada aminoácido es designado por una
sola letra. En la Tabla 2 se muestran los datos del análisis de
aminoácidos del hCNP-53 sintetizado
químicamente.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
7
Se llevó a cabo la medida de la actividad
relajante de recto de pollito de acuerdo con el método de Currie
et al. descrito en Nature, 221, 1-13,
1.983. Se encontró que la CE_{50} de hCNP-53 era
de 0,87 \pm 0,1 nM que era aproximadamente tres veces la
actividad de \alpha-ANP.
Se midieron las acciones natriurética e
hipotensiva de hCNP-53 según el método de DeBold
et al. descrito en Life Sci., 28,
89-94, 1981. Como resultado, se descubrió que
hCNP-53, cuando se administraba a una dosis de 100
nmoles/kg, aumentaba el aclarado de la orina 2,5 veces mientras
reducía la presión sanguínea en un 10%.
Como se ha descrito en las páginas anteriores,
los autores de la presente invención aislaron parte del gen hCNP a
partir de una genoteca de genes cromosómicos humanos utilizando ADNc
de pCNP como sonda. Utilizando el gen hCNP aislado como sonda,
aislaron con éxito un gen que codificaba para la región completa del
precursor de hCNP. El gen aislado también contenía la región
promotora de hCNP. Como resultado, se verificó que también existía
en humanos, así como también en cerdos, un gen que codificaba para
CNP. Adicionalmente, se determinó la estructura completa de la
proteína precursora de hCNP. Como en cerdos, la proteína precursora
de hCNP estaba compuesta por 126 restos aminoácido y contenía en el
extremo C-terminal las secuencias de aminoácidos que
correspondían a pCNP-53 y pCNP-22
aisladas de cerebro porcino. Puesto que las secuencias de
aminoácidos de esos péptidos en el sitio de maduración tenían una
coincidencia completa entre porcino y humano, se prevé que esos
péptidos también serían biosintetizados en humanos a través de una
ruta similar a la implicada en cerdos y que funcionarían como
hormonas o transmisores nerviosos que regulan el equilibrio
homeostático del volumen de fluido corporal y la presión sanguínea
in vivo.
Lo que es digno de ser concretamente observado
en la presente invención es el descubrimiento de que el
hCNP-53 era estructuralmente diferente del
pCNP-53 en dos posiciones de la secuencia de
aminoácidos. Los autores de la presente invención sintetizaron
químicamente por lo tanto el hCNP-53 y verificaron
sus actividades fisiológicas en términos de acción relajante del
recto en pollitos, así como sus acciones natriurética e hipotensiva.
Como resultado, el hCNP-53 demostró que era un
péptido fisiológicamente activo. Esto tendrá gran importancia en la
aplicación de los péptidos de la familia CNP a fármacos. Por
ejemplo, si se utiliza pCNP-53 que es
estructuralmente diferente de hCNP-53 como fármaco,
probablemente será reconocido como sustancia foránea en el cuerpo
humano causando producción de anticuerpos. Como consecuencia, la
actividad de pCNP-53 puede ser neutralizada o se
puede causar nefrotoxicidad mediante un complejo
antígeno-anticuerpo. Adicionalmente, el
pCNP-53 puede tener menos afinidad por el receptor
de CNP de células humanas que el hCNP-53 y, en ese
caso, se puede atenuar per se la acción de
pCNP-53. Estos problemas están ausentes de
hCNP-53 y lo mismo se verifica para otros péptidos
que pueden ser biosintetizados a partir de la proteína precursora de
hCNP [entre las posiciones 24 y 102 de la secuencia de aminoácidos
primaria de la prepro de hCNP, hay al menos 9 restos lisina (en las
posiciones 24, 30, 51, 52, 55, 65, 89, 97 y 99) y al menos 8 restos
arginina (en las posiciones 33, 68, 70, 73, 76, 82, 87 y 96) y la
pro hCNP puede ser escindida mediante enzimas de maduración in
vivo en posiciones específicas del lado
C-terminal de aquellos restos aminoácido básicos
para aumentar la probabilidad de que existan in vivo aquellos
péptidos que tengan aminoácidos adicionales anclados al extremo N de
hCNP-22 y hCNP-53].
Asimismo se ha descubierto que el gen de la
proteína precursora de hCNP mostrado en la Fig. 2 contiene no sólo
la región del gen estructural que codifica la proteína sino también
la región promotora que expresa ese gen estructural. Enlazando, por
ejemplo, el gen de CAT (cloramfenicol acetil transferasa) a un área
aguas abajo de esta región promotora y transduciendo la combinación
a una célula humana adecuada, se hace posible estudiar íntimamente
el mecanismo que está detrás de la regulación de la expresión de
hCNP.
Por lo tanto, la información obtenida mediante
la presente invención acerca del gen cromosómico de la proteína
precursora de hCNP y su secuencia de aminoácidos primaria hará
grandes contribuciones no sólo a futuros estudios para el
desentrañamiento del mecanismo que está detrás de la biosíntesis y
de las acciones fisiológicas de los CNP humanos sino también a los
esfuerzos para establecer aplicaciones farmacéuticas de los péptidos
asignables a la familia de CNP.
<110> Daiichi Asubio Pharma. Co., Ldt.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<120> Gen y proteína precursora de CNP
Humano
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<130>
PED-11-2EPB
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\vskip0.400000\baselineskip
<160> 7
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<170> PatentIn versión 3.1
\vskip1.000000\baselineskip
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<210> 1
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 53
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<212> PRT
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<213> Homo sapiens
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\vskip0.400000\baselineskip
<400> 1
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\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 2
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 159
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
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<213> Homo sapiens
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 2
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\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 3
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 4258
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Homo sapiens
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<220>
\vskip0.400000\baselineskip
<221> CDS
\vskip0.400000\baselineskip
<222> (1722)..(1811)
\vskip0.400000\baselineskip
<223>
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<220>
\vskip0.400000\baselineskip
<221> CDS
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<222> (2256)..(2543)
\vskip0.400000\baselineskip
<223>
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 3
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 4
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 30
\vskip0.400000\baselineskip
<212> PRT
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Homo sapiens
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 4
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 5
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 96
\vskip0.400000\baselineskip
<212> PRT
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Homo sapiens
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 5
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 6
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 378
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Homo sapiens
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<220>
\vskip0.400000\baselineskip
<221> CDS
\vskip0.400000\baselineskip
<222> (1)..(378)
\vskip0.400000\baselineskip
<223>
\vskip1.000000\baselineskip
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<400> 6
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
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<210> 7
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<211> 126
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<212> PRT
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<213> Homo sapiens
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 7
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Claims (4)
1. Un polipéptido que consiste en los restos
aminoácido 1 a 53 con la siguiente secuencia de aminoácidos
2. Un polipéptido como se representa en la
reivindicación 1, que carece del péptido del extremo N debido a que
es escindido entre dos restos aminoácido adyacentes cualesquiera de
la secuencia de aminoácidos entre los aminoácidos Asp(1) a
Ala (28).
3. Un ADN que codifica un polipéptido de acuerdo
con la reivindicación 1 o la reivindicación 2.
4. Un ADN de acuerdo con la reivindicación 3,
que tiene la siguiente secuencia de bases.
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