JPH04252184A - プロウロキナーゼ誘導体 - Google Patents

プロウロキナーゼ誘導体

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JPH04252184A
JPH04252184A JP3190333A JP19033391A JPH04252184A JP H04252184 A JPH04252184 A JP H04252184A JP 3190333 A JP3190333 A JP 3190333A JP 19033391 A JP19033391 A JP 19033391A JP H04252184 A JPH04252184 A JP H04252184A
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JP
Japan
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prourokinase
derivative
escherichia coli
human
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JP3190333A
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English (en)
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Anna Brandazza
アンナ・ブランダツツア
Jaqueline Lansen
ジヤクリーヌ・ランサン
Gaetano Orsini
ガエタノ・オルシニ
Paolo Sarmientos
パオロ・サルミエントス
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Pfizer Italia SRL
Original Assignee
Farmitalia Carlo Erba SRL
Carlo Erba SpA
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Publication date
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    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/14Hydrolases (3)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】血液凝
固法又は止血法は非常に重要である。
【0002】この点については、組織損傷後に凝塊が生
じることにより、過剰な血液損失が避けられ、それと同
時に潜在病原性微生物の侵入の可能性が減少する。
【0003】出血が止まり、組織が修復されると、凝塊
はフィブリン溶解系の作用により自然に溶解される。こ
のフィブリン溶解系は、凝固系と同様に、一連の酵素及
びコファクターからなっている。これらの酵素及びコフ
ァクターは相互活性により、最終的にプラスミンを生成
し、このプラスミンは溶解性フラグメント内の凝塊の不
溶性構成フィブリン重量を低下させ得る(1)。
【0004】しかしながら、必ずしも出血プロセスを阻
止するためではなく、血管壁の形態機能変化により表さ
れる前凝固刺激(pro−coagulating s
timulus)への応答として血管中で生成される凝
塊が、血管内腔を徐々に減少させる病理学的状況がある
。血栓症として定義されているこのような状況では、フ
ィブリン溶解系が不十分なので、血管中の血液流量が低
減し、関係組織で低酸素症又は無酸素症が生じ得る(2
)。
【0005】血栓塞栓症により生じる心臓不整脈、心筋
梗塞、狭心症、肺塞栓症、発作、深在静脈血栓症及び閉
塞性末梢動脈疾患は、血栓の発生のために1カ所以上の
血管が閉塞して生じるので、これらの疾患は閉塞系(m
enostatic system)及びフィブリン溶
解系の機能におけるこの変化の臨床的発現である。
【0006】これらの疾患は、工業国での最も重大な死
亡原因となっている。米国、日本、西ドイツ、英国、フ
ランス、イタリー及びスペインで実施された調査では、
人口の死者全体の46.3%の死亡原因が血栓崩壊であ
ることが判明した。
【0007】血栓症の現象発生後の死亡率を下げるため
に、世界中の研究者及び製薬会社は、血栓溶解を促進し
得る薬剤の認定及び開発に向けて絶えず研究を行った。
【0008】これらの薬剤はフィブリン溶解剤、又はよ
り一般的には血栓融解剤として知られている。
【0009】最初に市販された血栓融解剤はストレプト
キナーゼ(SK)及びウロキナーゼ(UK)であった(
3,4)。
【0010】血栓塞栓症による疾患(深在静脈血栓症及
び肺塞栓症)の治療における抗凝血剤療法での上記薬剤
の有効性は、過去10年間に実施された多数の臨床実験
により広く実証されている(3,5,6,7,8)。
【0011】これらの血栓融解剤は有効性があるにもか
かわらず、主に治療に関連して出血を伴う合併症が生じ
る危険性があるので、その臨床使用は常に小規模で、専
門家チームからなるセンターに限定されている。
【0012】SK及びUKは今日、第1世代の血栓融解
剤として知られている。
【0013】対照的に、共に天然タンパク質である組織
プラスミノーゲンアクチベーター(t−PA)(9)及
び更に最近のヒトプロウロキナーゼ(pro−UK)(
10)は循環するプラスミノーゲンの弱いアクチベータ
ーであるが、フィブリン凝塊に結合されるプラスミノー
ゲンの強いアクチベーターである。換言すれば、これら
の分子は凝固因子又はα2−アンチプラスミンの全身的
低下を引き起こさず、従ってこれらの分子の臨床使用は
それほど出血の危険性がない(11,12,13)。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明はpro−UKよ
りも良好な酵素特性及びフィブリン溶解特性を有し、従
って血栓融解の代替治療の可能性を提供するプロウロキ
ナーゼ誘導体に関する。
【0015】pro−UKは、411個のアミノ酸及び
12個のジスルフィド架橋からなり、302位でグルコ
シル化され、分子量が54Kdの1本鎖構造のタンパク
質である(14)。
【0016】pro−UKはin  vitroではタ
ンパク分解に対して不活性であり、プラスミンによって
、アミノ酸lys158−ile159間のペプチド結
合を特異的に加水分解して、ジスルフィド架橋により結
合された2本鎖構造(UK)を生じる活性形態に変換さ
れ得る。
【0017】鎖A(20,000ダルトン)は157個
のアミノ酸及びクリングル(kringle)として知
られているドメインを含んでいる。この鎖は更に、セル
レセプターへの結合を担うドメインを含んでいる(15
)。
【0018】鎖B(30,000ダルトン)は253個
のアミノ酸からなり、また触媒ドメインを含んでいる。
【0019】プラスミンは更に、pro−UK分子中の
アミノ酸glu143−leu144間で加水分解を生
じて、生物活性のある低分子量分子を生じ得る(16)
【0020】この第2の切断部位は第1の切断部位より
もプラスミンに対する特異性が低い。
【0021】
【実施例】本発明を更に良く理解するために、これから
添付図面を参照する。
【0022】pro−UK構造体(図1)は、3つのド
メイン、即ち: −フィンガー −クリングル −タンパク分解部 に区別され得る。
【0023】フィンガー(aa.  cys11−se
r47)は分子とUK用特異セルレセプターとの相互作
用部位を含んでいる。
【0024】クリングル(aa.  lys48−ly
s135)はフィブリン結合に充当されるプラスミノー
ゲン及びt−PA分子のクリングルに非常に類似してい
る。しかしながら、プラスミノーゲン及びt−PA分子
のクリングルとは対照的に、pro−UKのクリングル
はフィブリンに対して特異的な親和性を有さないように
思える。
【0025】タンパク分解部(aa.  lys136
−leu411)は、プラスミノーゲンとの相互作用部
位を含んでいる。
【0026】我々は、部位特異的突然変異誘発技術を使
用して、タンパク分解部内で種々のアミノ酸置換を実施
した。
【0027】予想外なことに、負電荷を帯びたアミノ酸
残基を138位及び/又は139位及び/又は303位
のセリンの代りに導入し、次いで活性2本鎖形態に転換
された誘導体が、血漿性阻害剤(例えばPAI−1(プ
ラスミノーゲンアクチベーター阻害剤1))による不活
性化に対してpro−UKより耐性があることが判明し
た。
【0028】しかしながら、これらの誘導体はpro−
UKの酵素特性及びフィブリン溶解特性を保持し、従っ
てこれらの誘導体の各酵素活性が血漿性阻害剤による不
活性化に対してそれほど感受性がないために、フィブリ
ン溶解治療が改良され得る。
【0029】本発明はヒトフィブリン溶解性酵素のプロ
ウロキナーゼ(pro−UK)又はその類似物の誘導体
、及び組換えDNA技術によるこれらの誘導体の製造方
法に関する。
【0030】本発明は更に、上記誘導体用構造コード化
遺伝子、この遺伝子を含んでいるプラスミドベクター及
びこれらのベクターにより形質転換される適切な細菌宿
主を包含している。
【0031】従って、本発明はまず、血漿性阻害剤(例
えばPAI−1(プラスミノーゲンアクチベーター阻害
剤))に対する親和性が小さく、また天然分子の酵素特
性及びフィブリン溶解特性を維持することを特徴とする
ヒトプロウロキナーゼ又はその類似物の誘導体を提供す
る。
【0032】ヒトプロウロキナーゼ類似物は例えば、ヒ
トプロウロキナーゼ、又はヒト以外の種(例えばウシ、
ヒツジ又は一般に哺乳動物)から得られるヒトプロウロ
キナーゼに相当する天然酵素又は合成酵素の欠損、挿入
又は逆位による突然変異体であり得る。
【0033】特に、本発明は、タンパク質配列に存在す
る1〜3個のアミノ酸残基が負電荷を帯びた同等数のア
ミノ酸により置換されたヒトプロウロキナーゼ又はその
類似物の誘導体に関する。特に138位及び/又は13
9位及び/又は303位のセリン残基は、アスパラギン
酸又はグルタミン酸、好ましくはグルタミン酸により置
換される。
【0034】本発明は更に、組換えDNA技術による上
記誘導体の製造方法を提供する。
【0035】プロウロキナーゼ又はその類似物用コード
化遺伝子の部位特異性突然変異を誘発し、次いで適切な
宿主微生物中での新規誘導体の合成を指向し得る適切な
発現ベクター内に突然変異体遺伝子を導入して、上記方
法に基づく誘導体を製造する。
【0036】本発明は更に、化学合成ポリヌクレオチド
を含んでいる、前述したプロウロキナーゼ誘導体用コー
ド化遺伝子を提供する。
【0037】本発明は更に、上記遺伝子を含み、上記誘
導体の合成を指向し得る組換え発現ベクターを提供する
【0038】本発明は更に、これらのベクターにより形
質転換され、従って上記誘導体を生じ得る宿主微生物を
提供する。
【0039】最後に、本発明は上述したプロウロキナー
ゼ誘導体と、医薬として許容し得る1種以上の賦形剤及
び/又は希釈剤及び/又は担体とを含んでいる医薬組成
物を包含している。
【0040】これらの医薬組成物は、従来の方法及び成
分を使用して従来通りに製造することができる。
【0041】特に本発明のプロウロキナーゼ誘導体は、
抗血栓症療法中に非経口投与することができる。治療に
使用する酵素の用量としては例えば、丸塊の形態で合計
10〜100mgの量を1回で投与するか、又は連続静
脈内注入の形態で合計約10〜100mg/時の量を約
12時間投与することができる。
【0042】本発明の実施例として、セリンをグルタミ
ン酸残基で置換するプロウロキナーゼ誘導体を製造した
【0043】特定例としては、 1)138位のセリンをグルタミン酸で置換するヒトプ
ロウロキナーゼ誘導体(proUK−138−Gluと
称するこの誘導体を組換え大腸菌細胞内で製造した)、
2)139位のセリンをグルタミン酸で置換するヒトプ
ロウロキナーゼ誘導体(proUK−139−Gluと
称するこの誘導体も組換え大腸菌細胞内で製造した)、
及び 3)303位のセリンをグルタミン酸で置換するヒトプ
ロウロキナーゼ誘導体(proUK−303−Gluと
称するこの誘導体も組換え大腸菌細胞内で製造した)が
挙げられる。
【0044】138位及び139位又は303位に他の
負電荷又はより大きな負電荷を有する他のヒトプロウロ
キナーゼ誘導体、又はこれらの可能な組み合わせも本発
明で意図するものである。ヒトプロウロキナーゼのその
ままの分子ばかりでなく、他の誘導体又は突然変異体に
もこのような一時変異をおこすことができる。ヒト以外
(ウシ、ヒツジ等)のプロウロキナーゼを一時変異させ
ることもできる。
【0045】酵素Taqポリメラーゼを使用して遺伝子
増幅技術により新規ヒトプロウロキナーゼ誘導体を製造
した(17)。この技術は酵素の熱安定性に基づいてい
る。この技術では、一連のin  vitro熱変性、
再生及び延長サイクルにより、鋳型DNA及び2つの特
異プライマーを出発材料として、特異DNAフラグメン
トを増幅させることができる。
【0046】2つのプライマーのうち一方のプライマー
の配列内に適切な変異を導入して、種々の部位特異性一
時変異体を製造した。使用した鋳型はヒトプロウロキナ
ーゼベクターpFC16(18)(図2)であった。こ
のプラスミドでは、ヒトプロウロキナーゼ遺伝子を大腸
菌での発現を促進し得る調節配列の制御下に置いた。
【0047】このプラスミド及びその特徴については先
に出願した特許明細書(18)で既に説明されている。
【0048】増幅方法により、プライマーレベルで予め
導入された如き突然変異の場合を除いて、鋳型と相同な
DNAフラグメントが得られる。
【0049】突然変異をおこしていない同様のフラグメ
ントの代わりとしてオリジナルプラスミド内に新規フラ
グメントを挿入することにより、大腸菌株で新規誘導体
の製造を促進し得る、pFC16と同質遺伝子的な新規
発現プラスミドを直接製造する。これらの新規プラスミ
ドの製造の詳細を、図3及び図4の説明の項、並びに以
下の“突然変異誘発”及び“突然変異体遺伝子の発現”
での材料・方法の説明の項に記載する。
【0050】突然変異誘発:  本特許明細書に特定的
に記載した3つのヒトプロウロキナーゼ誘導体を、酵素
Taqポリメラーゼを使用してin  vitro遺伝
子増幅により、ヒトプロウロキナーゼを含んでいるプラ
スミドpFC16から製造した。図3は、プライマーと
して使用するオリゴヌクレオチドの製造に使用する方法
を概略的に示している。突然変異体proUK−138
−Glu及びproUK−139−Gluの場合、その
後のサブクローニングの問題のために、接合点に新規M
roI制限部位を導入して2つの別々のフラグメントを
増殖させる必要があった(図3参照)。この部位は遺伝
子ヌクレオチド配列レベルに変異を生じるが、ヒトプロ
ウロキナーゼのアミノ酸配列を決して変えない。
【0051】供給業者の提案する条件に従って、Per
kin  Elmer  CetusのTaqポリメラ
ーゼを使用して、増幅プロセスを実施した。とりわけ、
1ngのDNA鋳型(pFC16)と、8ng/μlの
各プライマーと、0.2mMのdNTPと、50mMの
KClと、10mMのトリスpH8.3と、10mMの
MgCl2と、0.01%ゼラチンと、2単位のTaq
ポリメラーゼ(Perkin  Elmer  Cet
us)とを含んでいる混合物100μlを、92℃で1
分30秒、72℃で2分30秒の熱サイクルに30回か
けた。
【0052】増幅プロセスが終了すると、種々の増幅フ
ラグメントを適切な制限酵素(図4)でダイジェストし
て、pFC16のベクター部分BgIII−MroIで
サブクローニングした。このようにして3つの新規発現
ベクターが得られ、それぞれpFC146、pFC14
7及びpFC148として分類した。
【0053】全ての遺伝操作をManiatis及び彼
の協力者が記載する如く実施した(19)。
【0054】次いで、SequenaseIIシステム
(米国Biochemical  Corporati
on)を使用して、各プラスミドの直接配列について種
々の突然変異体をチェックした。
【0055】突然変異体遺伝子の発現:3種のプラスミ
ドpFC146、pFC147及びpFC148はpF
C16と同様に、促進剤トリプトファン(Ptrp)及
びバクテリオファージMS−2(MS−2  RBS)
の“Shine  Dalgarno”の制御下で、対
応するヒトプロウロキナーゼ誘導体用コード化遺伝子を
有する。組換え突然変異体の発現が、B型大腸菌株内に
種々のプラスミドを挿入して得られた(Pasteur
  Institute  Collection  
No.  54125−パリ)。形質転換、組換え体株
培養、発現誘発及び発現レベル分析の条件は本質的にp
FC16について既に説明した条件と同様である(18
)。
【0056】以下で説明する実験は、本発明の代表的な
pro−UK誘導体、即ちproUK−303−Glu
について、PAI−1血漿性阻害剤による不活性化に対
する耐性がそのままの型の組換え体pro−UK(re
c  pro−UK)よりも優れていることを示してい
る。
【0057】同量(100μl)の組換え体pro−U
K及びproUK−303−Glu突然変異体を、プラ
スミノーゲン/プラスミンセファロースが1:1の懸濁
液100μlで、37℃にて3時間インキュベートした
。次いで、1本鎖から2本鎖uPAへの転化率を、還元
条件下でSDS−PAGEにより評価し、tが90%を
上回ることが判明した。
【0058】1μMプラスミノーゲン及び合成基質S 
 2390を使用して、2ngのそのままの型及び2n
gの303突然変異体の酵素活性を間接反応により試験
した。
【0059】両方とも任意の時点でほぼ同量のS  2
390を転化し、我々は相対的PAI−1感受性につい
て評価することができた。
【0060】2ngのrec  pro−UK及びre
c  proUK−303−Gluを、1mg/mlの
BSAを添加した100mMのヘルペス緩衝液pH7.
5中で、25℃にて1時間、図5a及び図5bに示す濃
度のPAI−1でインキュベートした。
【0061】インキュベートした後に、残留酵素活性を
前述した如く試験し、バックグラウンドを引いて、速度
をOD40013O分−D4003分として計算した。 阻害剤で予めインキュベートした試料の残留酵素活性を
、阻害剤を含まない試料の酵素活性の%として図5a及
び図5bに示す。
【0062】図5a及び図5bは、PAI−1の濃度(
ng)に対して、recproUK−303−Gluの
残留活性がそのままの型のrec  pro−UKの対
応する残留活性より高いことを示している。
【0063】本明細書の以上の部分で()内の番号で引
用した参考文献は以下の通りである。
【0064】(1)Collen  D.  及び  
Lijnen  H.R.Thefibrinolyt
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【図面の簡単な説明】
【図1】ヒトプロウロキナーゼ及びその可能なジスルフ
ィド架橋の概略図である。他のセリンプロテアーゼとの
相同により二次元構造が得られる。矢印は高分子量及び
低分子量の2本鎖ウロキナーゼへの切断点を示している
【図2】大腸菌でのヒトプロウロキナーゼ用コード化遺
伝子の発現のために使用するプラスミドpFC16の概
略図である。ヒトプロウロキナーゼ誘導体を厳密に同一
の遺伝子からなるプラスミドで製造した。
【図3】ヒトプロウロキナーゼ誘導体用コード化遺伝子
の分離のために使用する突然変異誘発アプローチの概略
図である。6種のプライマーを合成した。これらの中で
、02,03,06は所望の一時変異、即ちそれぞれ1
38−Glu,139−Glu,303−Gluを含ん
でいる。02,03,04は更に、MroI制限部位を
生じる他の一時変異を有する。しかしながら、この制限
部位はヒトプロウロキナーゼのアミノ酸配列を変えない
【図4】プラスミドpFC146,pFC147,pF
C148の分離に伴う遺伝操作の概略図である。
【図5a】PAI−1阻害剤の異なる濃度(ng)(横
軸)に対するrec  pro−UKの残留活性のパー
センテージ(縦軸)を示すグラフである。
【図5b】PAI−1阻害剤の異なる濃度(ng)(横
軸)に対する本発明の突然変異体pro−UK−303
−Gluの残留活性のパーセンテージ(縦軸)を示すグ
ラフである。

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  血漿性阻害剤に対する親和性がより小
    さいことを特徴とするヒトプロウロキナーゼ又はその類
    似物の誘導体。
  2. 【請求項2】  前記類似物が、ヒトプロウロキナーゼ
    の欠損、挿入又は逆位による突然変異体からなることを
    特徴とする請求項1に記載の誘導体。
  3. 【請求項3】  前記類似物が、ヒト以外の種から得ら
    れるプロウロキナーゼからなることを特徴とする請求項
    1に記載の誘導体。
  4. 【請求項4】  プロウロキナーゼが哺乳動物から得ら
    れることを特徴とする請求項3に記載の誘導体。
  5. 【請求項5】  ヒトプロウロキナーゼ又はその類似物
    の配列に存在する1〜3個のアミノ酸残基を、負電荷を
    帯びた同等数のアミノ酸と置換することを特徴とする請
    求項1に記載の誘導体。
  6. 【請求項6】  前記残基が138位、139位及び3
    03位のセリンであり、負電荷を帯びた前記アミノ酸が
    グルタミン酸又はアスパラギン酸であることを特徴とす
    る請求項5に記載の誘導体。
  7. 【請求項7】  請求項1から6のいずれか一項に記載
    のプロウロキナーゼ誘導体の組換えDNA技術による製
    造方法。
  8. 【請求項8】  ヒトプロウロキナーゼ又はその類似物
    用コード化遺伝子の部位特異性突然変異を誘発し、その
    後適切な宿主微生物中で新規誘導体の合成を指向し得る
    適切な発現ベクター内に突然変異体遺伝子を導入して前
    記誘導体を製造することを特徴とする請求項7に記載の
    方法。
  9. 【請求項9】  発現ベクターがプラスミドpFC14
    6であり、宿主微生物が大腸菌であることを特徴とする
    請求項8に記載の方法。
  10. 【請求項10】  発現ベクターがプラスミドpFC1
    47であり、宿主微生物が大腸菌であることを特徴とす
    る請求項8に記載の方法。
  11. 【請求項11】  発現ベクターがプラスミドpFC1
    48であり、宿主微生物が大腸菌であることを特徴とす
    る請求項8に記載の方法。
  12. 【請求項12】  化学合成ポリヌクレオチドを含み、
    請求項1から6のいずれか一項に記載のプロウロキナー
    ゼ誘導体をコード化する遺伝子。
  13. 【請求項13】  請求項12に記載の遺伝子を含み、
    請求項6に記載のプロウロキナーゼ誘導体の合成を指向
    し得る組換え発現ベクター。
  14. 【請求項14】  発現ベクターがpFC146である
    ことを特徴とする請求項13に記載の発現ベクター。
  15. 【請求項15】  発現ベクターがpFC147である
    ことを特徴とする請求項13に記載の発現ベクター。
  16. 【請求項16】  発現ベクターがpFC148である
    ことを特徴とする請求項13に記載の発現ベクター。
  17. 【請求項17】  請求項16に記載の発現ベクターに
    より形質転換される宿主微生物。
  18. 【請求項18】  発現ベクターpFC146により形
    質転換される大腸菌B型株。
  19. 【請求項19】  発現ベクターpFC147により形
    質転換される大腸菌B型株。
  20. 【請求項20】  発現ベクターpFC148により形
    質転換される大腸菌B型株。
  21. 【請求項21】  請求項12に記載の遺伝子の発現用
    促進剤Ptrpの大腸菌B型株内での使用。
  22. 【請求項22】  請求項12に記載の遺伝子の大腸菌
    B株内での発現のためにMS−2ファージのShine
    −Dalgarnoの使用。
  23. 【請求項23】  医薬として許容し得る希釈剤及び/
    又は担体と共に、請求項1から6のいずれか一項に記載
    のプロウロキナーゼ誘導体を含んでいる医薬組成物。
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GB2247022A (en) 1992-02-19
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