JP2000004886A - ヒアルロン酸合成酵素改変タンパク質 - Google Patents
ヒアルロン酸合成酵素改変タンパク質Info
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Landscapes
- Enzymes And Modification Thereof (AREA)
Abstract
ン酸合成を制御するために有用な改変タンパク質を提供
する。 【解決手段】 連続する3つの領域(N末端領域、内部
領域およびC末端領域)からなり、配列番号2、配列番
号4及び配列番号6に示すアミノ酸配列を有する3種の
ヒアルロン酸合成酵素タンパク質から選ばれる1種のタ
ンパク質の前記3つの領域のうち1つ又は2つの領域
を、残りの1種又は2種のヒアルロン酸合成酵素タンパ
ク質の前記1つ又は2つの領域に相当する領域で置換さ
れたタンパク質であり、好ましくはヒアルロン酸合成活
性が低下又は増加したタンパク質。
Description
メラ又は変異型のヒアルロン酸合成酵素に関する。該タ
ンパク質は、生化学的研究又は医薬開発の研究試薬とし
て有用である。
う)は、高分子量のグリコサミノグリカンであり、関節
軟骨などの細胞外マトリクスの主要構成分子である。H
Aは、グルクロン酸がN−アセチルグルコサミンにβ−
1,3結合した二糖単位(GlcUAβ1-3GlcNAc:GlcUAは
グルクロン酸を、GlcNAcはN−アセチルグルコサミンを
それぞれ表す)のβ−1,4結合による繰り返しから構
成され、ヒアルロン酸合成酵素(以下、「HAS」とも
いう)により合成される。
表面受容体との相互作用により、細胞の接着、遊走、分
化等のような多くの細胞の挙動を調節している。さら
に、HAは、形態形成、再生、創傷治癒、腫瘍浸潤、お
よびガン転移等の多くの現象に関与している。これらの
機能は、HAの濃度や鎖長のような多くの要因に依存し
ている。例えば、高分子量のHAは高濃度で、内皮細胞
の成長を抑制する一方、低分子量のHAは細胞成長を刺
激し、血管形成を誘導することが示されている。同様
に、高分子量のHAは高濃度で、滑膜細胞及びある種の
線維芽細胞の成長を抑制するが、低分子量のHAは低濃
度でこれらの細胞の成長を刺激する。
手段は、HA合成機構を解明し、HAの合成制御法を開
発することであると考えられる。しかし、哺乳動物にお
けるHA合成機構の解明するために多くの研究がなされ
てきたが、HA合成に関与する活性型の酵素の単離が困
難であったために、未だ明らかにされていない。
動物のHAS遺伝子、HAS1(マウス:特開平9−2
24674号、ヒト:WO97/38113号国際公開パンフレッ
ト)、HAS2およびHAS3(Spicer, A.P., August
ine, M.L., and Mcdonald, J.A. (1996)J. Biol. Chem.
271, 23400-23406; Spicer, A.P., Olson, J.S. andMc
donald, J.A.(1997) J. Biol. Chem. 272, 8957-8961;
WO98/00551)が、相次いでクローニングされている。異
なる酵素の存在により、HAの合成機構および生物学的
意義に関し、さらなる疑問が持ち上がっている。
S−1細胞にトランスフェクトすると、粒子排除アッセ
イ(particle exclusion assay)によりHAコート(HA
-coat)のデ・ノボ産生が検出され、これら2つの遺伝
子産物はアイソザイムであることが示唆された。しか
し、HAS1と他の2種の機能の関係は不明である。
子産物は、構造的に類似しており、N末端疎水性領域、
内部細胞内領域、およびC末端疎水性領域の3つの領域
を有している。N末端及びC末端領域は、HASタンパ
ク質ファミリー間で相同性は低いが、高い相同性が内部
細胞内領域で認められる。細胞内領域は、β−1,4−
結合によるオリゴ糖の合成を触媒することが示唆される
アミノ酸モチーフ(Asp Asp Gln Arg Trp(配列番号
7))を含んでおり、HA合成の触媒領域に関与してい
る可能性がある。哺乳動物のHAS遺伝子がクローニン
グされてはいるが、HA生合成の調節機構、および酵素
活性やHAの鎖長の決定に重要であるタンパク質ドメイ
ンの解明に有用な情報は得られていない。
解明およびHA合成を制御することを目的としてなされ
たものであり、そのために有用なHAS改変タンパク質
を提供することを課題とする。
解決するために鋭意研究を行った結果、HAS1、HA
S2およびHAS3のいずれかを、他の少なくとも1種
又は2種の一部と置換して得られるキメラタンパク質、
および特定の位置にアミノ酸を置換する変異を有する変
異型HASは、野生型HASよりもHA合成活性が低下
又は増加することを見出し、本発明を完成するに至っ
た。
(N末端領域、内部領域およびC末端領域)からなり、
配列番号2、配列番号4及び配列番号6に示すアミノ酸
配列を有する3種のヒアルロン酸合成酵素タンパク質か
ら選ばれる1種のタンパク質の前記3つの領域のうち1
つ又は2つの領域を、残りの1種又は2種のヒアルロン
酸合成酵素タンパク質の前記1つ又は2つの領域に相当
する領域で置換した組換えタンパク質であり、好ましく
はヒアルロン酸合成活性が低下又は増加したタンパク質
である。
るDNAを提供する。さらに本発明は、活性が低下又は
増加した変異型ヒアルロン酸合成酵素を提供する。本発
明はまた、ヒアルロン酸合成酵素タンパク質の研究用キ
ットであって、上記タンパク質を含むキットを提供す
る。
とは、グルクロン酸とN−アセチルグルコサミンを基質
として、ヒアルロン酸を合成する活性をいい、具体的に
は、一定の酵素濃度、基質濃度及び酵素反応条件におけ
る単位時間あたりのヒアルロン酸合成量として表すこと
ができる。なお、ヒアルロン酸合成活性の低下、又は増
加は、改変していないHAS(野生型HAS)のヒアル
ロン酸合成活性に対する改変したHAS(HAS改変タ
ンパク質)のヒアルロン酸合成活性の低下又は増加を調
べることにより、判定することができる。
本発明の第1のHAS改変タンパク質は、HAS1、H
AS2およびHAS3のいずれかにおいて、N末端領
域、内部領域およびC末端領域のうち1つ又は2つの領
域を、残りの1種又は2種のヒアルロン酸合成酵素タン
パク質の前記1つ又は2つの領域に相当する領域で置換
したタンパク質である。本発明のタンパク質は、HAS
1、HAS2およびHAS3よりも低下又は増加したH
AS活性を有する。
で表すことがある)とは、HASタンパク質のN末端に
存在する疎水性領域であり、細胞膜を貫通する2つのト
ランスメンブレンドメインを有している。内部領域(以
下、「B」の記号で表すことがある)は、HASタンパ
ク質の内部に存在し、HAS酵素活性を有する活性ドメ
インを含み、細胞内ループを形成する。C末端領域(以
下、「C」の記号で表すことがある)は、HASタンパ
ク質のC末端に存在する疎水性領域であり、細胞膜を貫
通する複数のトランスメンブレンドメインを有している
(以上、図1参照)。本発明において、N末端領域、内
部領域およびC末端領域とは、便宜的に、概ね上記の構
造によって分けられるものであり、厳密な境界を有する
ものではないが、例えば、HAS1ではAとBとの境界
はN末端から227番目〜228番目付近、BとCの境
界はN末端から409番目〜420番目付近に存在す
る。
的には、以下に示すタンパク質が挙げられる。これらの
中では、活性が低下している点では、(8)を除くもの
が好ましい。
領域が、それぞれ下記(A)〜(C)で示されるアミノ
酸配列を有するタンパク質。 (A)配列番号2におけるアミノ酸番号1〜71で示さ
れるアミノ酸配列。 (B)配列番号4におけるアミノ酸番号52〜379で
示されるアミノ酸配列。 (C)配列番号2におけるアミノ酸番号410〜583
で示されるアミノ酸配列。
領域が、それぞれ下記(A)〜(C)で示されるアミノ
酸配列を有するタンパク質。 (A)配列番号2におけるアミノ酸番号1〜71で示さ
れるアミノ酸配列。 (B)配列番号6におけるアミノ酸番号51〜383で
示されるアミノ酸配列。 (C)配列番号2におけるアミノ酸番号410〜583
で示されるアミノ酸配列。
領域が、それぞれ下記(A)〜(C)で示されるアミノ
酸配列を有するタンパク質。 (A)配列番号4におけるアミノ酸番号1〜51で示さ
れるアミノ酸配列。 (B)配列番号2におけるアミノ酸番号71〜409で
示されるアミノ酸配列。 (C)配列番号4におけるアミノ酸番号380〜552
で示されるアミノ酸配列。
領域が、それぞれ下記(A)〜(C)で示されるアミノ
酸配列を有するタンパク質。 (A)配列番号4におけるアミノ酸番号1〜51で示さ
れるアミノ酸配列。 (B)配列番号6におけるアミノ酸番号51〜383で
示されるアミノ酸配列。 (C)配列番号4におけるアミノ酸番号380〜552
で示されるアミノ酸配列。
領域が、それぞれ下記(A)〜(C)で示されるアミノ
酸配列を有するタンパク質。 (A)配列番号2におけるアミノ酸番号1〜227で示
されるアミノ酸配列。 (B)配列番号4におけるアミノ酸番号198〜379
で示されるアミノ酸配列。 (C)配列番号2におけるアミノ酸番号410〜583
で示されるアミノ酸配列。
領域が、それぞれ下記(A)〜(C)で示されるアミノ
酸配列を有するタンパク質。 (A)配列番号2におけるアミノ酸番号1〜227で示
されるアミノ酸配列。 (B)配列番号6におけるアミノ酸番号201〜383
で示されるアミノ酸配列。 (C)配列番号2におけるアミノ酸番号410〜583
で示されるアミノ酸配列。
領域が、それぞれ下記(A)〜(C)で示されるアミノ
酸配列を有するタンパク質。 (A)配列番号4におけるアミノ酸番号1〜197で示
されるアミノ酸配列。 (B)配列番号2におけるアミノ酸番号228〜409
で示されるアミノ酸配列。 (C)配列番号4におけるアミノ酸番号380〜552
で示されるアミノ酸配列。
領域が、それぞれ下記(A)〜(C)で示されるアミノ
酸配列を有するタンパク質。 (A)配列番号4におけるアミノ酸番号1〜197で示
されるアミノ酸配列。 (B)配列番号6におけるアミノ酸番号201〜383
で示されるアミノ酸配列。 (C)配列番号4におけるアミノ酸番号380〜552
で示されるアミノ酸配列。
C末端領域が、それぞれ下記(A)、(B)で示される
アミノ酸配列を有するタンパク質。 (A)配列番号2におけるアミノ酸番号1〜409で示
されるアミノ酸配列。 (B)配列番号4におけるアミノ酸番号380〜552
で示されるアミノ酸配列。
びC末端領域が、それぞれ下記(A)、(B)で示され
るアミノ酸配列を有するタンパク質。 (A)配列番号4におけるアミノ酸番号1〜197で示
されるアミノ酸配列。 (B)配列番号2におけるアミノ酸番号228〜583
で示されるアミノ酸配列。
にC末端領域が、それぞれ下記(A)、(B)で示され
るアミノ酸配列を有するタンパク質。 (A)配列番号4におけるアミノ酸番号1〜379で示
されるアミノ酸配列。 (B)配列番号2におけるアミノ酸番号410〜583
で示されるアミノ酸配列。
びC末端領域が、それぞれ下記(A)、(B)で示され
るアミノ酸配列を有する、請求項1記載のタンパク質。 (A)配列番号2におけるアミノ酸番号1〜227で示
されるアミノ酸配列。 (B)配列番号4におけるアミノ酸番号198〜552
で示されるアミノ酸配列。
端領域が、それぞれ下記(A)〜(C)で示されるアミ
ノ酸配列を有するタンパク質。 (A)配列番号4におけるアミノ酸番号1〜275で示
されるアミノ酸配列。 (B)配列番号6におけるアミノ酸番号280〜383
で示されるアミノ酸配列。 (C)配列番号4におけるアミノ酸番号380〜552
で示されるアミノ酸配列。
端領域が、それぞれ下記(A)〜(C)で示されるアミ
ノ酸配列を有するタンパク質。 (A)配列番号4におけるアミノ酸番号1〜196で示
されるアミノ酸配列。 (B)配列番号6におけるアミノ酸番号201〜279
で示されるアミノ酸配列。 (C)配列番号4におけるアミノ酸番号276〜552
で示されるアミノ酸配列。
端領域が、それぞれ下記(A)〜(C)で示されるアミ
ノ酸配列を有するタンパク質。 (A)配列番号4におけるアミノ酸番号1〜318で示
されるアミノ酸配列。 (B)配列番号6におけるアミノ酸番号323〜383
で示されるアミノ酸配列。 (C)配列番号4におけるアミノ酸番号380〜552
で示されるアミノ酸配列。
端領域が、それぞれ下記(A)〜(C)で示されるアミ
ノ酸配列を有するタンパク質。 (A)配列番号4におけるアミノ酸番号1〜275で示
されるアミノ酸配列。 (B)配列番号6におけるアミノ酸番号280〜322
で示されるアミノ酸配列。 (C)配列番号4におけるアミノ酸番号319〜552
で示されるアミノ酸配列。
A又はこれらのDNAを発現させるための発現ベクター
は、HAS1(配列番号1)、HAS2(配列番号3)
およびHAS3(配列番号5)のcDNAを用いて、通
常の組換えDNA手法により容易に作製することができ
る。
は、配列番号2、4又は6で示されるアミノ酸配列をコ
ードしている限りにおいて特に限定されず、例えば配列
番号1、3又は5が例示されるが、遺伝暗号の縮重によ
る異なった塩基配列を有するcDNAであってもよい。
本発明の改変タンパク質をコードするDNAには、当該
DNAに相補的なDNA又はRNAも包含される。さら
に本発明の改変タンパク質をコードするDNAは、本発
明の改変タンパク質をコードするコード鎖のみの一本鎖
であってもよく、この一本鎖およびこれと相補的な塩基
配列を有するDNA鎖またはRNA鎖からなる二本鎖で
あってもよい。
現用の細胞、特に動物細胞で発現可能なものであれば特
に制限されないが、例えばpFLAG−CMV−2ベク
ター(イーストマン・コダック社)、pcDNA3.
1、pRC/CMV2(インビトロジェン社)等が挙げ
られる。またHAS発現ベクターを導入する細胞として
は、COS−1細胞、CHO細胞、BHK細胞等が挙げ
られる。
特定の位置のアミノ酸が他のアミノ酸に置換されたHA
S1タンパク質、HAS2タンパク質又はHAS3タン
パク質である。HAS1タンパク質に導入する変異は、
242位のAsp残基をGlu残基に置換する変異、3
37位のThr残基をSer残基に置換する変異、33
8位のHis残基をLys残基に置換する変異、344
位のAsp残基をGlu残基に置換する変異、380位
のGln残基をAsn残基に置換する変異、383位の
Arg残基をLys残基に置換する変異、384位のT
rp残基をTyr残基に置換する変異、または312位
にGly残基をPro残基に置換する変異から選ばれ
る。
低下するものとしては、242位のAsp残基をGlu
残基に置換する変異、344位のAsp残基をGlu残
基に置換する変異、380位のGln残基をAsn残基
に置換する変異、383位のArg残基をLys残基に
置換する変異、384位のTrp残基をTyr残基に置
換する変異が挙げられ、かつ好ましい。
性が低下するものとしては、242位のAsp残基をG
lu残基に置換する変異、344位のAsp残基をGl
u残基へ置換する変異、または384位のTrp残基を
Tyr残基へ置換する変異が挙げられ、かつ特に好まし
い。
加するものとしては、337位のThr残基をSer
残基に置換する変異、並びに337位のThr残基を
Ser残基に置換する変異及び338位のHis残基を
Lys残基に置換する変異が挙げられ、かつ好ましい。
これらの変異の中でも、特に顕著にHA合成活性が増加
するものとしては、337位のThr残基をSer残基
に置換する変異及び338位のHis残基をLys残基
に置換する変異が挙げられ、かつ特に好ましい。
は、297位のGln残基をHis残基に置換する変
異、298位のGln残基をGlu残基に置換する変
異、300位のLeu残基をVal残基に置換する変
異、305位のHis残基をAsn残基に置換する変
異、307位のLys残基をGlu残基に置換する変
異、309位のLeu残基をMet残基に置換する変
異、311位のSer残基をAsn残基に置換する変
異、または312位のLys残基をGln残基に置換す
る変異から選ばれる。
するものとしては、297位のGln残基をHis残基
に置換する変異、298位のGln残基をGlu残基に
置換する変異、307位のLys残基をGlu残基へ置
換する変異、または312位のLys残基をGln残基
へ置換する変異が挙げられ、かつ好ましい。これらの変
異の中で特に顕著にHA合成活性が低下するものとして
は、297位のGln残基をHis残基に置換する変異
が挙げられ、かつ特に好ましい。
は、293位のHis残基をGln残基に置換する変
異、及び294位のGlu残基をGln残基に置換する
変異、293位のHis残基をGln残基に置換する
変異、294位のGlu残基をGln残基に置換する変
異、及び303位のGlu残基をLys残基に置換する
変異、293位のHis残基をGln残基に置換する
変異、294位のGlu残基をGln残基に置換する変
異、303位のGlu残基をLys残基に置換する変
異、307位のAsn残基をSer残基に置換する変
異、及び308位のGln残基をLys残基に置換する
変異、から選ばれる。
増加するものとしては、293位のHis残基をGl
n残基に置換する変異、294位のGlu残基をGln
残基に置換する変異及び303位のGlu残基をLys
残基に置換する変異、並びに293位のHis残基を
Gln残基に置換する変異、294位のGlu残基をG
ln残基に置換する変異、303位のGlu残基をLy
s残基に置換する変異、307位のAsn残基をSer
残基に置換する変異、及び308位のGln残基をLy
s残基に置換する変異が挙げられ、かつ好ましい。
ASタンパク質をコードするDNAに、所望の変異が生
じるように部位特異的変異を導入し、COS−1細胞等
の細胞で発現させることによって容易に取得することが
できる。
り、HASタンパク質研究用のキットを構成することが
できる。本発明の改変タンパク質は、HAS活性が低下
又は増加している。本発明の改変タンパク質または、こ
れらのタンパク質をコードするDNA、並びに各種改変
タンパク質、またはこれらのタンパク質をコードするD
NAを含むキットは、HAの生合成機構の解明などの研
究に有用である。また、ガン細胞の増殖、転移にはHA
が関与していることから、活性の低下したHASは、ガ
ン細胞の増殖、転移を抑制することが期待される。
り合成されるHAの平均分子量は、それぞれ2000k
Da、1400kDa及び100〜300kDaである
ことが明らかにされた。これら本発明により、HAの合
成量、合成HAの長さを制御する事が可能となり、特定
の分子量を持つHAを効率的に生産する有用なツールと
なり得る。更に、それら分子量の異なるHA標品の生理
機能、例えば、形態形成作用、器官再生効果や、細胞増
殖の抑制あるいは促進作用、細胞浸潤促進あるいは抑制
作用などから、腫瘍浸潤抑制作用、癌転移抑制作用、抗
潰瘍作用、創傷治癒、関節炎治療、感染防止等の医薬品
開発が期待される。また、本発明の改変タンパク質をコ
ードするDNAを生物体に取り込むことで、HA合成機
能の促進、抑制、攪乱を行うことが可能となり、HA生
合成に係わる疾患(例えば関節炎、炎症、繊維化、角質
化、癌等)に対する遺伝子治療の可能性も期待される。
に説明する。
及びCOS−1細胞への導入 (1)マウスHAS1 cDNA発現ベクターの構築 マウスHAS1 cDNAは、マウス17日齢の胚cD
NA(Marathon−ReadyTMcDNA、クロ
ンテック社)からSpicer, A.P. et al. (1996)J. Biol.
Chem., 271, 23400-23406に記載の方法に従ってクロー
ン化した。
DNAポリメラーゼ(Stratagene社)および
配列番号8及び9に示す塩基配列を有するプライマーを
用いた20サイクルのPCR反応により増幅した。配列
番号8に示す塩基配列は、BglII部位及びHAS1の
配列番号10に示すアミノ酸配列(2〜9位)に相当す
る配列を含んでいる。また、配列番号9に示す塩基配列
は、HASIの配列番号11に示すアミノ酸配列(20
4〜311位)に相当する配列を含んでいる。
pHIで切断して電気泳動により製し、BspHIを含
む断片を取り出した。同様に、3’末端側の断片は、H
AS1全長cDNAからBspHIおよびBglIIで切
断して電気泳動により精製することにより取り出した。
これらのHAS1の2つの断片は、pFLAG−CMV
−2ベクター(イーストマン・コダック)のBglII部
位にサプクローン化し、pFLAG−HAS1を構築し
た。pFLAG−CMV−2ベクターは、CMVプロモ
ーター及び8アミノ酸からなるFLAGペプチドをコー
ドする配列を含んでおり、クローン化断片がコードする
ペプチドは、FLAGとの融合蛋白として該ベクターが
導入された細胞内に分泌される。
ターの構築 マウスHAS2 cDNAは、マウス17日齢の胚cD
NA(Marathon−ReadyTMcDNA、クロ
ンテック社)からSpicer, A.P. et al. (1996)J. Biol.
Chem., 271, 23400-23406に記載の方法に従ってクロー
ン化した。
号12及び13に示す塩基配列を有するプライマーを用
いて、上記と同様にしてPCRにより増幅した。配列番
号12に示す塩基配列は、BglII部位及びHAS2の
配列番号14に示すアミノ酸配列(2〜9位)に相当す
る配列を含んでいる。また、配列番号13に示す塩基配
列は、SmaI部位及びHAS2の配列番号15に示す
アミノ酸配列(545〜552位)に相当する配列を含
んでいる。
し、pFLAG−CMV−2ベクターのBglII及びS
maI部位にサプクローン化し、pFLAG−HAS2
を構築した。
ターの構築 マウスHAS3 cDNAは、マウス17日齢の胚cD
NA(Marathon−ReadyTMcDNA、クロ
ンテック社)からSpicer, A.P. et al. (1996)J. Biol.
Chem., 271, 23400-23406に記載の方法に従ってクロー
ン化した。
号16及び17に示す塩基配列を有するプライマーを用
いて、上記と同様にしてPCRにより増幅した。配列番
号16に示す塩基配列は、EcoRI部位及びHAS3
の配列番号18に示すアミノ酸配列(2〜9位)に相当
する配列を含んでいる。また、配列番号17に示す塩基
配列は、EcoRI部位及びHAS3の配列番号19に
示すアミノ酸配列(549〜554位)に相当する配列
を含んでいる。
し、pFLAG−CMV−2ベクターのEcoRI部位
にサプクローン化し、pFLAG−HAS3を構築し
た。
ScDNAを含むプラスミドpFLAG−HAS1、p
FLAG−HAS2、およびpFLAG−HAS3を鋳
型とするPCRを行った。先ず、HAS1及びHAS2
のC末端領域を、5’側プライマーとして配列番号25
(F1-4)または配列番号32(F2-4)に示す塩基配列を
有するプライマーを、3’側プライマーとして配列番号
36に示すプライマー(C-CMV-24)を用いて、それぞれ
増幅した。また、他の領域を、表1に示すプライマーを
用いてそれぞれ増幅した。PCRは、Gene Amp
PCR System 9600(パーキン−エルマー
社)を用いて、94℃45秒、60℃45秒、および7
2℃4分の反応を25サイクル行った。
のとおりである。また、以下の記載において、各領域を
表す記号の後に付された数字1、2、3は、HAS1、
HAS2またはHAS3の領域であることを示す。例え
ば、C1は、HAS1のC末端領域を表す。
インまでの領域 B :内部領域 BL :酵素活性を有する細胞内ループドメイン
は、図3に記載されているように、内部領域を更に細分
化しており、そのB領域に相当する部分は以下のように
なる。Baとは、HAS2のアミノ酸配列(配列番号
4)198番から275番と、HAS3のアミノ酸配列
(配列番号6)280番から383番より成る部分と、
Bbとは、HAS3のアミノ酸配列(配列番号6)20
1番から279番と、HAS2のアミノ酸配列(配列番
号4)276番から379番より成る部分と、Bcと
は、HAS2のアミノ酸配列(配列番号4)198番か
ら318番と、HAS3のアミノ酸配列(配列番号6)
323番から383番より成る部分と、Bdとは、HA
S2のアミノ酸配列(配列番号4)198番から275
番と、HAS3のアミノ酸配列(配列番号6)280番
から322番と、HAS2のアミノ酸配列(配列番号
4)319番から379番、より成る部分を表してい
る。
化し、pFLAG−CMV−2ベクターにサブクローン
化し、pFLAG−C1を構築した。また、C2断片を
EcoRIおよびSmaIで消化し、pFLAG−CM
V−2ベクターにサブクローン化し、pFLAG−C2
を構築した。さらに、A1、AS1、A2、AS2の各断
片をHindIIIで消化し、pFLAG−C1またはp
FLAG−C2のHindIIIおよびEco47III部位
にサブクローン化し、pFLAG−A1C1、pFLA
G−A1C2、pFLAG−A2C1、pFLAG−A
2C2、pFLAG−AS1C1、およびpFLAG−
AS2C2を構築した。
位が、A断片及びC断片の間に生成された。B1断片
を、pFLAG−A1C1、pFLAG−A1C2、p
FLAG−A2C1、pFLAG−A2C2のEco4
7III部位にサブクローン化した。また、B2断片およ
びB3断片を、pFLAG−A1C1およびpFLAG
−A2C2のEco47III部位にサブクローン化し
た。さらに、BL1、BL2、およびBL3断片を、pF
LAG−AS1C1およびpFLAG−AS2C2のEc
o47III部位にサブクローン化した。
CRにより、重複する2つの分離したPCR産物を連結
してより長い産物を得た。第一段階PCRでは、表1に
示すプライマーおよびpfuDNAポリメラーゼを用
い、Bドメインの5’断片および3’断片を得た。第二
段階PCRでは、ゲル電気泳動で精製した重複する2つ
の断片を等量用い、プライマーを用いずに5サイクル反
応を行った。反応後、Bドメインの両側に設定されたプ
ライマーのセットを加え、PCR反応を20サイクル行
った。プライマーは、B1断片にはF1−3及びR1−
3を、B2断片にはF2−3及びR2−3を、B3断片
にはF3−3及びR3−3を、それぞれ用いた。得られ
たキメラB断片を、pFLAG−A1C1およびpFL
AG−A2C2のEco47III部位にサブクローン化
した。
は、塩基配列決定により確認した。これらの発現ベクタ
ーがコードするHASキメラタンパク質の構造を、図2
および図3に模式的に示す。また、上記手順と図示した
キメラ蛋白質との関係を表2に示す。尚、これらのタン
パク質のうちChim1およびChim7は、HAS1
と同一の構造を有する。また、Chim5とChim1
1はHAS2と同一の構造を有する。
の構築 Quick−ChangeTM 部位特異的変異キットを
用い、HAS1(pFLAG−HAS1)に、242位
のAsp残基をGlu残基に置換する変異(Asp24
2Glu)、344位のAsp残基をGlu残基に置換
する変異(Asp344Glu)、380位のGln残
基をAsn残基に置換する変異(Gln380AS
n)、383位のArg残基をLys残基に置換する変
異(Arg383Lys)、384位のTrp残基をT
yr残基に置換する変異(Trp384Tyr)、また
は312位にGly残基をPro残基に置換する変異
(Gly312Pro)を導入した。HASタンパク質
中における各変異の位置を、図4に示す。さらに、HA
S1(pFLAG−HAS1)に、337位のThr残
基をSer残基に置換する変異(T337S)、及び同
変異に加えて338位のHis残基をLys残基に置換
する変異(T337S,H338K)を導入した。
3)に、297位のGln残基をHis残基に置換する
変異(Q297H)、298位のGln残基をGlu残
基に置換する変異(Q298E)、300位のLeu残
基をVal残基に置換する変異(L300V)、305
位のHis残基をAsn残基に置換する変異(H305
N)、307位のLys残基をGlu残基に置換する変
異(K307E)、309位のLeu残基をMet残基
に置換する変異(L309M)、311位のSer残基
をAsn残基に置換する変異(S311N)、または3
12位のLys残基をGln残基に置換する変異(K3
12Q)を導入した。また、HAS2(pFLAG−H
AS2)に、293位のHis残基をGln残基に置
換する変異、及び294位のGlu残基をGln残基に
置換する変異(H293Q,E294Q)、293位
のHis残基をGln残基に置換する変異、及び294
位のGlu残基をGln残基に置換する変異、及び30
3位のGlu残基をLys残基に置換する変異(H29
3Q,E294Q,E303K)、293位のHis
残基をGln残基に置換する変異、及び294位のGl
u残基をGln残基に置換する変異、303位のGlu
残基をLys残基に置換する変異、307位のAsn残
基をSer残基に置換する変異、及び308位のGln
残基をLys残基に置換する変異(H293Q,E29
4Q,E303K,N307S,Q308K)、をそれ
ぞれ導入した。
基配列決定により確認した。
−1細胞への導入 上記のようにして構築されたFLAG−タグ標識ベクタ
ーを、COS−1細胞にエレクトロポレーションにより
トランスフェクトした。コントロールとして、pFLA
G−CMV−2ベクターをCOS−1細胞にトランスフ
ェクトした。エレクトロポレーションは、市販の装置
(Gene Pulser、バイオラッド社)を用い、
装置のマニュアルに従って行った。トランスフェクトさ
れた細胞は、10%ウシ胎仔血清および2mM L−グ
ルタミンを含むダルベッコ改変イーグル培地で37℃で
3日間培養した。
mM Hpeps−NaOH(pH7.1)、5mMジ
チオスライトール、15mM MgCl2、1mM UD
P−GlcNAc(シグマ社)、0.1mM UDP−
GlcA(Nakarai Tesque)、および
2.5μCi UDP−[14C]GlcA(28.5m
Ci/mmol、デュポンNEN社)に懸濁させた。タ
ンパク質量は、BIO−RADプロテインアッセイキッ
ト(バイオラッド社)を用いて定量した。HAS活性
は、 Ng, K.F. and Schwartzm, N.B. (1989) J. Biol.
Chem.,264, 11776-11783に記載の方法を改変して測定
した。すなわち、上記懸濁液を37℃で1時間保温後、
1TRUのストレプトマイセスヒアルロニダーゼ(生化
学工業(株))を添加し、あるいは添加しないで、37
℃で1時間さらにインキュベートした。その後、1%
(W/V)SDSを添加して煮沸した。
16/60 Superdex 30pg(ファルマシア
バイオテック社)を用いたクロマトグラフィーにより分
離した。溶出は、0.2M酢酸アンモニウムを用いて行
い、1mlづつ分画し、放射活性を測定した。HAに取
り込まれた放射活性を、ストレプトマイセスヒアルロニ
ダーゼ感受性のカウントを計算することにより測定し
た。このHAに取り込まれた放射活性から、HAS活性
(ピコモル/分/μgタンパク質)を算出した。Chi
m1〜Chim16についての結果を図5に示す。ま
た、Chim17〜Chim20、変異型HAS2タン
パク質、変異型HAS3タンパク質、および、変異型H
AS1タンパク質のうちHAS1(T337S)及びH
AS1(T337S,H338K)についての結果を図
6に示す。さらに、残りの変異型HAS1タンパク質に
ついての結果を表3に示す。
質ループ上にあるアミノ酸を別のアミノ酸に置換した変
異型HASタンパク質を用いた結果(表3、図6)にお
いて、変異型HASタンパク質の野生型HASタンパク
質に対する相対活性が極端に低下していることにより、
HASの活性部位は、細胞質ループ上にあることが示さ
れた。
胞の溶解物を用いて合成された放射性標識HAを、上記
と同様にしてHiLoad 16/60 Superde
x 30pgで分離した。放射活性HAは、1TRUの
ストレプトマイセスヒアルロニダーゼ(生化学工業
(株))を添加し、あるいは添加しないで、37℃で1
時間インキュベートし、アガロースゲル電気泳動で分画
した。KiloBaseTM DNAマーカー(ファルマ
シアバイオテック社)を分子量マーカーに用いた。ゲル
を乾燥させた後、放射活性HAを、BAS2000II
(富士フィルム社)で2日間露光後に検出した。結果を
図7に示す。キメラHASタンパク質及び変異型HAS
タンパク質を用いて合成したHAを、上記と同様にして
電気泳動し、分子量を測定した。その結果、HAの分子
量は、改変又は変異による合成活性の変化とは独立し
て、大きく異なっていた。
用いて合成したHAを上記と同様にして電気泳動し、分
子量を測定した。その結果、HAS1、HAS2、HA
S3により合成されるHAの平均分子量は、それぞれ2
000kDa、1400kDa、100〜300kDa
であった。
HAS改変タンパク質が得られる。
図。
造を示す模式図。
造を示す模式図。矢印は、B領域間で置換されているフ
ラグメントの両端を表す。
す図。
のHAS活性を示すグラフ図。「mock」は、ブラン
クを表す。
0及び変異型HASタンパク質のHAS活性を示すグラ
フ図。「mock」は、ブランクを表す。
泳動の結果を示すオートラジオグラム。
Claims (30)
- 【請求項1】 連続する3つの領域(N末端領域、内部
領域およびC末端領域)からなり、配列番号2、配列番
号4及び配列番号6に示すアミノ酸配列を有する3種の
ヒアルロン酸合成酵素タンパク質から選ばれる1種のタ
ンパク質の前記3つの領域のうち1つ又は2つの領域
を、残りの1種又は2種のヒアルロン酸合成酵素タンパ
ク質の前記1つ又は2つの領域に相当する領域で置換さ
れた組換えタンパク質。 - 【請求項2】 前記N末端領域、内部領域およびC末端
領域が、それぞれ下記(A)〜(C)で示されるアミノ
酸配列を有する請求項1記載のタンパク質。 (A)配列番号2におけるアミノ酸番号1〜71で示さ
れるアミノ酸配列。 (B)配列番号4におけるアミノ酸番号52〜379で
示されるアミノ酸配列。 (C)配列番号2におけるアミノ酸番号410〜583
で示されるアミノ酸配列。 - 【請求項3】 前記N末端領域、内部領域およびC末端
領域が、それぞれ下記(A)〜(C)で示されるアミノ
酸配列を有する、請求項1記載のタンパク質。 (A)配列番号2におけるアミノ酸番号1〜71で示さ
れるアミノ酸配列。 (B)配列番号6におけるアミノ酸番号51〜383で
示されるアミノ酸配列。 (C)配列番号2におけるアミノ酸番号410〜583
で示されるアミノ酸配列。 - 【請求項4】 前記N末端領域、内部領域およびC末端
領域が、それぞれ下記(A)〜(C)で示されるアミノ
酸配列を有する、請求項1記載のタンパク質。 (A)配列番号4におけるアミノ酸番号1〜51で示さ
れるアミノ酸配列。 (B)配列番号2におけるアミノ酸番号71〜409で
示されるアミノ酸配列。 (C)配列番号4におけるアミノ酸番号380〜552
で示されるアミノ酸配列。 - 【請求項5】 前記N末端領域、内部領域およびC末端
領域が、それぞれ下記(A)〜(C)で示されるアミノ
酸配列を有する、請求項1記載のタンパク質。 (A)配列番号4におけるアミノ酸番号1〜51で示さ
れるアミノ酸配列。 (B)配列番号6におけるアミノ酸番号51〜383で
示されるアミノ酸配列。 (C)配列番号4におけるアミノ酸番号380〜552
で示されるアミノ酸配列。 - 【請求項6】 前記N末端領域、内部領域およびC末端
領域が、それぞれ下記(A)〜(C)で示されるアミノ
酸配列を有する、請求項1記載のタンパク質。 (A)配列番号2におけるアミノ酸番号1〜227で示
されるアミノ酸配列。 (B)配列番号4におけるアミノ酸番号198〜379
で示されるアミノ酸配列。 (C)配列番号2におけるアミノ酸番号410〜583
で示されるアミノ酸配列。 - 【請求項7】 前記N末端領域、内部領域およびC末端
領域が、それぞれ下記(A)〜(C)で示されるアミノ
酸配列を有する、請求項1記載のタンパク質。 (A)配列番号2におけるアミノ酸番号1〜227で示
されるアミノ酸配列。 (B)配列番号6におけるアミノ酸番号201〜383
で示されるアミノ酸配列。 (C)配列番号2におけるアミノ酸番号410〜583
で示されるアミノ酸配列。 - 【請求項8】 前記N末端領域、内部領域およびC末端
領域が、それぞれ下記(A)〜(C)で示されるアミノ
酸配列を有する、請求項1記載のタンパク質。 (A)配列番号4におけるアミノ酸番号1〜197で示
されるアミノ酸配列。 (B)配列番号2におけるアミノ酸番号228〜409
で示されるアミノ酸配列。 (C)配列番号4におけるアミノ酸番号380〜552
で示されるアミノ酸配列。 - 【請求項9】 前記N末端領域、内部領域およびC末端
領域が、それぞれ下記(A)〜(C)で示されるアミノ
酸配列を有する、請求項1記載のタンパク質。 (A)配列番号4におけるアミノ酸番号1〜197で示
されるアミノ酸配列。 (B)配列番号6におけるアミノ酸番号201〜383
で示されるアミノ酸配列。 (C)配列番号4におけるアミノ酸番号380〜552
で示されるアミノ酸配列。 - 【請求項10】 前記N末端領域および内部領域、並び
にC末端領域が、それぞれ下記(A)、(B)で示され
るアミノ酸配列を有する、請求項1記載のタンパク質。 (A)配列番号2におけるアミノ酸番号1〜409で示
されるアミノ酸配列。 (B)配列番号4におけるアミノ酸番号380〜552
で示されるアミノ酸配列。 - 【請求項11】 前記N末端領域、並びに内部領域およ
びC末端領域が、それぞれ下記(A)、(B)で示され
るアミノ酸配列を有する、請求項1記載のタンパク質。 (A)配列番号4におけるアミノ酸番号1〜197で示
されるアミノ酸配列。 (B)配列番号2におけるアミノ酸番号228〜583
で示されるアミノ酸配列。 - 【請求項12】 前記N末端領域および内部領域、並び
にC末端領域が、それぞれ下記(A)、(B)で示され
るアミノ酸配列を有する、請求項1記載のタンパク質。 (A)配列番号4におけるアミノ酸番号1〜379で示
されるアミノ酸配列。 (B)配列番号2におけるアミノ酸番号410〜583
で示されるアミノ酸配列。 - 【請求項13】 前記N末端領域、並びに内部領域およ
びC末端領域が、それぞれ下記(A)、(B)で示され
るアミノ酸配列を有する、請求項1記載のタンパク質。 (A)配列番号2におけるアミノ酸番号1〜227で示
されるアミノ酸配列。 (B)配列番号4におけるアミノ酸番号198〜552
で示されるアミノ酸配列。 列。 - 【請求項14】 前記N末端領域、内部領域およびC末
端領域が、それぞれ下記(A)〜(C)で示されるアミ
ノ酸配列を有する、請求項1記載のタンパク質。 (A)配列番号4におけるアミノ酸番号1〜275で示
されるアミノ酸配列。 (B)配列番号6におけるアミノ酸番号280〜383
で示されるアミノ酸配列。 (C)配列番号4におけるアミノ酸番号380〜552
で示されるアミノ酸配列。 - 【請求項15】 前記N末端領域、内部領域およびC末
端領域が、それぞれ下記(A)〜(C)で示されるアミ
ノ酸配列を有する、請求項1記載のタンパク質。 (A)配列番号4におけるアミノ酸番号1〜196で示
されるアミノ酸配列。 (B)配列番号6におけるアミノ酸番号201〜279
で示されるアミノ酸配列。 (C)配列番号4におけるアミノ酸番号276〜552
で示されるアミノ酸配列。 - 【請求項16】 前記N末端領域、内部領域およびC末
端領域が、それぞれ下記(A)〜(C)で示されるアミ
ノ酸配列を有する、請求項1記載のタンパク質。 (A)配列番号4におけるアミノ酸番号1〜318で示
されるアミノ酸配列。 (B)配列番号6におけるアミノ酸番号323〜383
で示されるアミノ酸配列。 (C)配列番号4におけるアミノ酸番号380〜552
で示されるアミノ酸配列。 - 【請求項17】 前記N末端領域、内部領域およびC末
端領域が、それぞれ下記(A)〜(C)で示されるアミ
ノ酸配列を有する、請求項1記載のタンパク質。 (A)配列番号4におけるアミノ酸番号1〜275で示
されるアミノ酸配列。 (B)配列番号6におけるアミノ酸番号280〜322
で示されるアミノ酸配列。 (C)配列番号4におけるアミノ酸番号319〜552
で示されるアミノ酸配列。 - 【請求項18】 請求項1〜17のいずれか1項記載の
タンパク質をコードするDNA。 - 【請求項19】 配列番号2で示されるアミノ酸配列を
有するタンパク質において、242位のアスパラギン酸
のグルタミン酸への置換、337位のスレオニンからセ
リンへの置換、338位のヒスチジンからリジンへの置
換、344位のアスパラギン酸のグルタミン酸への置
換、380位のグルタミンのアスパラギンへの置換、3
83位のアルギニンのリジンへの置換、384位のトリ
プトファンのチロシンへの置換から選ばれるアミノ酸置
換を有することを特徴とするタンパク質。 - 【請求項20】 前記アミノ酸置換が、242位のアス
パラギン酸のグルタミン酸への置換、344位のアスパ
ラギン酸のグルタミン酸への置換、380位のグルタミ
ンのアスパラギンへの置換、383位のアルギニンのリ
ジンへの置換、384位のトリプトファンのチロシンへ
の置換から選ばれる請求項19記載のタンパク質。 - 【請求項21】 前記アミノ酸置換が、337位のスレ
オニンのセリンへの置換、並びに337位のスレニオン
のセリンへの置換及び338位のヒスチジンのリジンへ
の置換から選ばれる請求項19記載のタンパク質。 - 【請求項22】 請求項19〜21のいずれか一項に記
載のタンパク質をコードするDNA。 - 【請求項23】 配列番号6で示されるアミノ酸配列を
有するタンパク質において、297位のグルタミンのヒ
スチジンへの置換、298位のグルタミンのグルタミン
酸への置換、300位のロイシンのバリンへの置換、3
05位のヒスチジンのアスパラギンへの置換、307位
のリジンのグルタミン酸への置換、309位のロイシン
のメチオニンへの置換、311位のセリンのアスパラギ
ンへの置換、312位のリジンのグルタミンへの置換か
ら選ばれるアミノ酸置換を有することを特徴とするタン
パク質。 - 【請求項24】 前記アミノ酸置換が、297位のグル
タミンのヒスチジンへの置換、298位のグルタミンの
グルタミン酸への置換、307位のリジンのグルタミン
酸への置換、312位のリジンのグルタミンへの置換か
ら選ばれる請求項23記載のタンパク質。 - 【請求項25】 請求項23又は24に記載のタンパク
質をコードするDNA。 - 【請求項26】 配列番号4で示されるアミノ酸配列を
有するタンパク質において、293位のヒスチジンのグ
ルタミンへの置換及び294位のグルタミン酸のグルタ
ミンへの置換を有することを特徴とするタンパク質。 - 【請求項27】 配列番号4で示されるアミノ酸配列を
有するタンパク質において、293位のヒスチジンのグ
ルタミンへの置換、294位のグルタミン酸のグルタミ
ンへの置換、及び303位のグルタミン酸のリジンへの
置換を有することを特徴とするタンパク質。 - 【請求項28】 配列番号4で示されるアミノ酸配列を
有するタンパク質において、293位のヒスチジンのグ
ルタミンへの置換、294位のグルタミン酸のグルタミ
ンへの置換、303位のグルタミン酸のリジンへの置
換、307位のアスパラギンのセリンへの置換、及び3
08位のグルタミンからリジンへの置換を有することを
特徴とするタンパク質。 - 【請求項29】 請求項26〜28のいずれか一項に記
載のタンパク質をコードするDNA。 - 【請求項30】 ヒアルロン酸合成酵素タンパク質の研
究用キットであって、請求項1〜17、19、20、2
1、23、24及び26〜28に記載のタンパク質を含
むキット。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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1998
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