JPH05503211A - 人間プラスミノゲン活性化因子抑制因子1(pai―1)の変異体、それらの製造および使用 - Google Patents
人間プラスミノゲン活性化因子抑制因子1(pai―1)の変異体、それらの製造および使用Info
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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】
名称
人間プラスミノゲン活性化因子抑制因子1 (FAI−1)の変異体、それらの
製造および使用
本発明は、組み換え型DNA技術を使用する遺伝工学分野、改質された酵素の設
計および製造、並びにこれらの改質された酵素の薬品中での使用に関するもので
ある。
より特に、本発明は血清プロテアーゼに対する改変された特異性を有する人間プ
ラスミノゲン活性化因子抑制因子(FA l−1)の変異体、並びに遺伝的技術
処理をなされた有機体、特に微生物、を使用する該変異体の製造方法、並びにプ
ラスミノゲン活性化因子を用いる腺維素溶解/血栓崩壊治療における変異体の使
用に関するものである。
プラスミノゲン活性化因子、特に人間組織−型ブラスミノゲン活性化因子t−P
A、またはウロキナーゼ−型プラスミノゲン活性化因子U−PA、またはプラス
ミノゲン活性化因子作用を有する非−天然構造体、を用いての腺維素溶解治療は
、例えば深部静脈の血栓症または心筋梗塞の如き血管の血栓性閉鎖(凝血)の治
療用の有効な方法である。しかしながら、腺維素溶解/血栓崩壊冶療における重
大な問題は最初は成功を収めた血栓崩壊直後に凝血が再び生じること(再閉鎖)
である。種々の研究では、再閉鎖は冠状動脈における血栓崩壊に関するt−PA
治療後の臨床例の10−33%で観察されていた(コリーン(Colleen)
他、1984 ;ヴエルストレート(Verstraete)他、1988
、TIMI研究グループ、1985:ヴエルストレート他、1987)。
腺維素溶解治療中の凝固システムの明白な活性化が酵素トロンビンの生成をもた
らし、次にそれがフィブリノゲンからの不溶性蛋白質フィブリンの生成を促進さ
せ(オーウエン(Oven)他、1988)そして血小板を活性化させ、それが
血小板の凝固および血小板のフィブリンへの結合を促進させる(ケリンズ(Ke
rins)池、1988)という事実のために再閉鎖を誘発させている。抗凝固
剤であるヘパリンを投与した時でさえ再閉鎖が起きるということは、この抗凝固
剤に対する治療変更への強い要望があることを示している。
プラスミノゲン活性化因子抑制因子型l (FAI−1)は組織−型プラスミノ
ゲン活性化因子(t−PA)およびウロキナーゼ−型プラスミノゲン活性化因子
(u−PA)の両者の生理学的抑制因子であると考えられている。PAI−1は
培養された血管内皮細胞により製造され、そして血小板のアルファー粒子中に存
在しており、そこから次に活性化でそれが放出される(シュリーフ(Schle
ef)およびロスクトッフ(Loskutoff) 、1988参照)。全PA
I−1cDNAのクローニングおよびそれのヌクレオチド配列の測定により、4
02個のアミノ酸類からなるブレーFAI−1蛋白質のアミノ酸配列の予測が可
能である(バネケーク(Pannekoek)他、1986)、変異体PAI−
1がシスチン残基を含有していないことが重要な点であり、それは二硫化物架橋
用の還元−酸化工程なしにバクテリアである大腸菌中の生物学的機能性FAI−
1を直接的に表示する可能性を暗示している(バネケーク他、1986)。
さらに、PAI−1のアミノ酸配列と他の蛋白質のものとの間の比較によりFA
I−1がセリンプロテアーゼ抑制因子の蛋白質優性材(いわゆるセルピン類)に
属していることがわかっている(バネケーク他、2986)。この抑制因子材に
属する員が共通の祖先から伝わっておりそしてそれらのアミノ酸配列の顕著な相
同性の観点から同様な三次元構造を有することが推定される(カレル(Carr
ell)およびポスウェル(Boswe11L1986)。セルピン類はそれら
の個々の目標プロテアーゼとの等モル不活性複合体を形成し、この複合体はドデ
シル硫酸ナトリウム(SDS)抵抗性である。セルビン反応性の原則は分子の個
々のカルボキシ−末端部分、すなわち反応性部位PL−PI’ (FAI−1に
関しては、それぞれ位置346におけるアルギニンおよび位置347におけるメ
チオニン、アンドレアセン(^ndreasen)他、1986参照)を基にし
ており、それは目標セリンプロテアーゼに対する偽−基質として呈されている(
トラヴイス(Travis)およびサルヴエセン(Salvesen)、198
3)。異なる目標プロテアーゼに対するセルビンの特異性の少なくとも一部は反
応性中心のおよび付近の配列により引き起こされており、それは異なるセルビン
間で大きく変動しておりそして分子の残部よりはるかに急速な進化変動を多分受
けているであろう(ヒル(Bill)およびハスチー(Hastie) 、19
89)。セリンプロテアーゼとセルピンとの間の相互作用は、プロテアーゼの活
性中心内のセリン残基およびセルピンのP1残基により行われる。セリンプロテ
アーゼとセルピンとの間の複合体の生成は最終的にはPl−およびP1′−残基
間のペプチド結合の加水分解をもたらす。プロテアーゼによる真の基質の開裂の
この機構とは対照的に、セルピン−プロテアーゼ複合体は蛋白質分解方法におい
ては比較的安定な中間生成物であると推定されており、Pl−およびP1′−残
基間のペプチド結合のそれの加水分解は非常にゆっくり進行する(トラヴイスお
よびサルヴエセン、1983)。
他のセルピン類と比較して、培養された血管内皮細胞により分泌されるFAI−
1はそれが活性な立体配座および不活性な開裂された立体配座を有しているだけ
でなく、はとんど潜伏形であると見いだされている(ヘクマン(Hekman)
およびロスクトフ(Loskutoff) 、1985 )という点で独特な特
徴を有している。変性剤(ヘクマンおよびロスクトフ、1985)または負に荷
電された燐脂質(ランバーズ(La+1berS)他、1987)を用いる処理
により、この潜伏形は再活性化される。FAI−1の他の性質は、それの活性形
においてそれが内皮下層マトリックス中に沈着しており、そこでそれは結合性蛋
白質ピクトネクチンとの複合体を形成していることである(ミムロ(Mimur
o)およびロスクトフ、1989)。最近では、FAI−1とピクトネクチンと
の二元複合体も血漿媒体中で見いだされている(ライマン(Viman)他、1
988 :デクラーク(Declerck)他、1988)。内皮下層マトリッ
クス中または血漿中でのこれらの分子の会合がFAI−1の活性形の部分的安定
化をもたらすことが知られている(ミムロ他、1987 ;デクラーク他、19
88)。さらに、ピクトネクチンおよびFAI−1の両者は活性化された血小板
から分泌されており、そしてその後に複合体の形で見いだされる。この観察は、
ピクトネクチンがプロテアーゼ抑制の局部的表示調節因子として機能することを
示している。
セルピン類、特にFAI−1、のプロテアーゼ特異性の測定における別の研究の
一部として、反応性中心部中に置換基を含有している全長PAI−1cDNAか
ら現在では変異体が製造されている。これらの変異体は大腸菌中で表示され、均
買性となるまで精製され、そして活性化されている。この研究は、反応性部位中
およびその付近における特異的変異がそれの目標セリンであるプロテアーゼt−
PAおよび通常はFAT−1の目標ではないセリンプロテアーゼトロンビンに対
するFAI−1の反応性に影響を与えているという明白な指示を与えていた。野
性−型酵素(すなわち天然FAI−1)と比べて、当該変異体は特にピクトネク
チンの存在下ではトロンビンに対する大きな反応性を示すようである。
得られた結果から、ピクトネクチンがセルピンの活性に関する蛋白質補助因子で
あり、セルピンPAI−1の目標特異性に強く影響を与えているようである。以
下で定義されているFAI−1変異体はピクトネクチンの存在下ではかなり有効
なトロンビン抑制因子となりそして同時にt−PAに対するはるかに小さい反応
性を示すという驚異的な発見により、以下で述べられているような腺維素溶解/
血栓崩壊治療の問題を解決するための真の将来性が生じる。本発明に従う新規変
異体の諸性質の組み合わせの生理学的意義は以下で説明することができる。トロ
ンビン活性の変調は内皮細胞表面で生じ、そしてトロンボモジュリン(エスモン
(Esa+on) 、1989)または抗トロンビンIIIと結合されたヘパリ
ン(ローゼンベルグ(Rosenberg)およびダムス(Damus) 、1
973)を含んでいる。これまでには、成長中の血小板に富んでいる血栓のとこ
ろでのトロンビン活性の調節は記載されていない。最近、トロンビンで血小板を
活性化するとピクトネクチンおよびFAI−1の両者が放出されそして複合体と
して単離できることが示されている。そのような環境では、複合体はトロンビン
活性の関連調節因子として機能することができる。このことは、FAI−1がt
−PAおよびu−PAの両者の主要抑制因子として作用するというそれの公知の
抗−腺維素溶解機能の他に未知の抗−凝固剤活性も示していることを意味する。
野性−型PAI−1ではこの抗−凝固剤活性は比較的弱いが、ここに記載されて
いる変異体はそれらの補助因子であるピクトネクチンの存在下では多少の程度の
差こそあれトロンビンの有効な抑制を行う能力を有している。
血漿は補助因子として行動する大量のピクトネクチン(血漿中のピクトネクチン
の濃度は約300μg/m+である)を含有しているため、この性質は血栓崩壊
治療において使用することができる。本発明に従うFAI−1変異体を静脈内投
与する時には、それがピクトネクチンと結合しそしてその結果として強力なトロ
ンビン抑制因子になるが、同時にそれはFAI−1の典型的な目標であるプラス
ミノゲン活性化因子の抑制因子としてははるかに無効に機能するであろう。本発
明に従う変異体の他の利点は、FAI−1がフィブリンと結合するため(ムラヤ
マ(Murayama)およびパン(Bang) 、1987 ;ケイジェル(
Keijer)他、1988)、変異体は多分ピクトネクチンとの複合体の形で
それら血栓(これは本質的にフィブリンおよび血小板からなっている)に向けら
れそしてそこで変異体はその後トロンビンの活性を抑制しその結果として再閉鎖
を予防することである。
従って、本発明は主として人間プラスミノゲン活性化因子抑制因子1(FAI−
1) 、すなわち本質的にアミノ酸配列(−文字コードに従う)SGTVASS
STAVIVSARMAPEEI TMDからなる反応性中心部が、全部または
部分的に、それの反応性中心が本質的にアミノ酸配列(−文字コードに従う)E
GSEAAASTAVVIAGR3LNPNRVTFKANからなっている抗ト
ロンビンIII (ATIII)の対応する部分により置換されている変異体、
を提供するものである。
少なくともFAI−1の位置P1およびP1′におけるアミノ酸類RMが対応す
る位置におけるATIIIのアミノ酸類R3により置換されている変異体が好適
であり、少なくともPAI−1の位置P2−P2’におけるアミノ酸類ARMA
が対応する位置におけるATIIIのアミノ酸類GRSLにより置換されている
変異体がさらに好適である。少なくともFAI−1の位置p3−p3’における
アミノ酸類SARMAPが対応する位置におけるATIIIのアミノ酸類AGR
3LNにより置換されている変異体が最も好適である。
この好適性のために、本発明が反応性中心PL−PL’に関する対称的置換が起
きている変異体にだけ関連しているという印象を与えるかもしれないが、これは
決してそうではな(そして本発明は多少とも非対称性である変異体も包括してい
る。
上記の反応性中心の部位はATIIIおよびPAI−1の両者に関して表1に指
定されている。本発明に従う変化は反応性中心部分、すなわち表1中の2個の箱
(EVNEおよびRPFL)の間の部分、に制限されている。
PIPI’
ATIII EVNE EGSEA^ASTAVVTAGR5LNPNRVTF
KAN RPFLPAI−I EVNE 5GTVASSSTAVTVSARM
APEE−−−IIMD RPFL本発明は変異体自体に関するだけでなく、少
なくも一部が本発明に従う新規なFAI−1変異体に対してコード付けしている
ような組み換え型ポリヌクレオチド類も包含している。本発明に従う組み換え型
ポリヌクレオチド類は変異した遺伝子自身からなることもでき、または媒介体部
分および挿入部分からなることもでき、挿入部分は本発明に従うPAl−1変異
体をコード付けするヌクレオチド配列を含んでいる。「組み換え型ポリヌクレオ
チド類」という語は、組み換え型DNAおよび組み換え型RNAの両者を含んで
いる。当技術の最近の現状では、組み換え型DNAは例えば特異的宿主有機体中
でのクローニングおよび/または表示用に適している媒介体を基にしている組み
換え型プラスミドの形で含まれているであろう。媒介体として適している多種の
宿主有機体、例えば大腸菌バクテリア用の種々のpUCプラスミド類、が知られ
ている。
そのような組み換え型ポリヌクレオチドにより転換された宿主有機体をその後P
I−1変異体の製造方法で使用することができる。PAf−1変異体のこの製造
方法も本発明の範囲内に入る。
本発明に従う変異体の驚異的性質の上記の生理学的意義の観点では、本発明はさ
らに本発明に従うFAI−1変異体を1種以上の薬学的に許容可能な担体および
/または助剤と組み合わせて含んでいる薬学的に調合物、並びに再閉鎖の発生を
予防するためのプラスミノゲン活性化因子を用いる腺維素溶解/血栓崩壊治療に
おける本発明に従うFAI−1変異体の使用も包括している。
本発明を下記の実験部分および対応する図面を参照しながらさらに親図1は、P
、l−1およびそれの変異体のt−PA抑制作用の滴定結果を示している。種々
の量の種々の抑制因子を1時間にわたり37℃において二鎖t−PA (1,5
nm)を用いて50μmの合計量の中で培養した。次に0.5mMの合成基質H
−D −i 1 e−p r o−a r g −p−ニトロアニリン(S 2
288)を加え、そして405nmにおける吸収の増加が培養時間に対してプロ
ットされている線状プロットから残基tp活性を測定した。図1は、試験した種
々の抑制因子に関して加えられる抑制因子の量(六ノグラム)によって残基t−
PA活性(%)がどのように変動したかを示している。培養された内皮細胞(E
CCM−PA4−1)の調整培地から得られたFAI−1に関する結果は四角に
より表示されており、組み換え型の野性−型PAI−1は丸により表示されてお
り、変異体PAT−IP3−P3’ATHIは三角により表示されており、そし
て変異体PAI−IPI−P1’ATIIIは菱形により表示されている。
図2は、野性−型FAI−1および本発明に従う変異体の両者によるトロンビン
の抑制に対するピクトネクチンの効果を示している。終わりまで、ピクトネクチ
ン対(変異体)PAI−1のモル比をトロンビン抑制率に対してグラフA中にプ
ロットした。丸は、3.75nMの野性〜型PAI−1を0.15nMトロンビ
ンおよび指定量のピクトネクチンと共に60分間培養した時の結果を示している
。三角は0.75 nMの変異体PA■−IPI−P1’ATIIIを用いた同
様の実験に関する結果を示しており、四角は0.75nMの変異体PAI−IP
3−P3’ATIIIを上記濃度のトロンビンおよびピクトネクチンと共に培養
した時の結果を示している。
図2のグラフBは、0.15nMのトロンビンを1時間にわたり370Cにおい
て領75nMの変異体FAI−IP3−P3’ATIIIと共に0.8nMのピ
クトネクチンの存在下または不存在下で培養した実験に関するものである。残存
トロンビン活性を以下に記載されている方法で測定し、そしてピクトネクチンの
存在下では約50%においてそしてピクトネクチンの不存在下では100%にお
いて固定させた。兎のポリクローン性抗血清(4mg/ml)を精製されたピク
トネクチン(プレイスネル(Preissner)他、1985)に対して隆起
させ、そして硫酸アンモニウム沈澱およびDEAE−セフ7セル上でのクロマト
グラフィーにより部分的に精製した。対照として、精製された人間ヴオン・ウイ
レブランド因子(ダコバソツ、グロストラップ、デンマーク)に対して隆起させ
た兎の免疫グロブリン類を使用した。ピクトネクチンを加える前に抗血清を指定
された希釈度で反応混合物に加え、そして残存トロンビン活性を測定した。
抗血清の不存在下であるが0.8nMのピクトネクチンの存在下での残存トロン
ビン活性は任意に100%に固定されていた。三角は抗−ピクトネクチンが存在
している場合の結果を示しており、菱形は抗−ヴオン・ウィレブランドが存在し
ている時の結果を示している。
実験部分
大腸菌からのFAI−1およびFAI−1変異体の表示および精製P、l−1の
反応性部位Pi−PL’のアミノ酸残基およびその付近のアミノ酸残基がトロン
ビン抑制因子である抗トロンビンIII (AT■II)のものにより置換され
ている2種の置換変異体を製造した:ポック他、1982、カレルおよびポスウ
ェル、1986参照。第一変異体は抗トロンビンHIのPi−PI’配列を含ん
でいたが、FAI−1蛋白質の残部は未変更のままであった。第二変異体は抗ト
ロンビンIIIのP3−P3′配列を含んでいたが、これもFAI−1蛋白質の
残部は未変更のままであった。FAT−1およびFAI−1変異体の形質転換細
胞大腸菌における表示に関しては、厳密に規則化されたトリプトファンプロモー
ター−オペレーターを使用し、それは1リツトルの培養された細胞当たり10−
40mgの高収率をもたらす。細胞の溶解後に、PAI−1およびそれから誘導
された変異体を三段階精製方法を用いて精製し、そこではQ−セファロース・フ
ァスト・フロー・クロマトグラフィーおよび不動化された抗−PAI−1モノク
ロ一ン性抗体を用いる免疫親和性クロマトグラフィーを行った。非−還元性条件
下での5DS−ポリアクリルアミドゲル(10重量/容量%のポリアクリルアミ
ドゲル、その中に0.2重量/容量%の5DS)上での電気泳動および銀着色に
よる蛋白質の分析は、単独蛋白質帯を示した(結果はここには示されていない)
。
予期されていた如く、大腸菌中のグリコジル化が存在しないために、組み換え型
蛋白質の見掛は分子量は培養された内皮細胞の調整培地からのグリコジル化され
たFAI−1(ECCM−PAA−1;ランバーズ(Lallbers)他、1
987参照)のものよりわずかに低かった。培養された血管内皮細胞の調整培地
から単離された精製された人間FAI−1に対して向けられているマウスのモノ
クローン性抗体を使用する免疫汚染分析においては、蛋白質着色中と同じ模様が
観察された(これらの結果はここには示されていない)。
精製された抑制因子を使用して二次率定数を目標血清プロテアーゼt−PAおよ
び通常は目標ではない血清プロテアーゼトロンビンと共に測定した。調合物を使
用して、反応速度定数および抑制機構に対する内皮細胞マトリックスおよび血漿
からのPI−1結合蛋白質であるビトロネクチンの影響も試験した。
t−PAの抑制
t−PAに対する精製されたFAT−1、FAI−1変異体およびECCM−P
AI−1の抑制因子能力を、酵素を1時間の比較的長期間中に増加させた量の種
々の抑制因子と共に培養し、その後に残存t−PA活性を測定することにより、
測定した。図1に示されている如く、抑制因子活性は全ての試験した4種の抑制
因子に関して事実上同じであり、そのことはグアニジン−HCl誘発活性化と匹
敵する応答を示している。
精製されたECCM−FAI−1、FAT−1およびPAI−IPI−P1’A
TTIIに関する二次会合速度定数は事実上同じであった(それぞれ34.3.
2および2.5X107M−1秒一つ。この観察は、FAI−1のグリコリル化
がt−PAとの相互作用にとって必須ではないことを示している。さらに、P1
′位置におけるメチオニン残基のセリンによる置換は変異体PA I−I P
1−P 1’ATIIIの性質の観点ではt −pAの抑制に本質的に影響を与
えていないようである。一方、FAI−IF5−P3’ATHI抑制因子はt−
PA抑制に関してFAI−1より25−50倍も低い二次速度定数(0,84X
10’M−’秒−1)を有しており、これはt−PAに対する特異性に関する
PL−Pi’と隣接する残基の重要性を強調している。さらに、FAI−1より
モル過剰のピクトネクチンの存在はいずれの抑制因子中でもt−PAを用いる抑
制因子の二次速度定数に影響を与えないようであり、これはECCM−FAI−
1に関してこれまでに報告されている観察(デクラーク他、1988)と一致し
ている。
トロンビンの抑制
FAT−1並びにFAI−1/抗トロンビンIIIハイブリツド類、すなわちF
AI−IPI−P1’ATIIIおJ:びPA I−IF5−P3’ATIII
、の二次速度定数をトロンビンを用いて測定する前に、FAI−1の結合性蛋白
質がFAI−1またはFAI−1変異体およびトロンビンの間の相互作用に影響
を与えたかどうかを検査した。驚くべきことに、ピクトネクチンはFAI−1の
トロンビン抑制能力を相当増加させたようであり、そして変異体中で、特に変異
体PAr−IP3−P3’ATIII中で、顕著であった。はぼ等モル濃度のピ
クトネクチンおよびFAI−1においては、図2のグラフAに示されている如(
、トロンビンの半分の最高抑制が観察された。ピクトネクチンの代わりに牛血清
アルブミンを使用した時には、トロンビン抑制における増加は観察されず(結果
は示されていない)、そして精製されたピクトネクチンに対して隆起されている
ピクトネクチンおよび親和性精製されたポリクローン性抗体の両者の存在下でも
トロンビン抑制における増加は観察できながった(図2のグラフB参照)。従っ
て、Pl−1およびそれの変異体によるトロンビンの抑制に対するピクトネクチ
ンの影響はt−PA上の抑制に対する影響とは非常に顕著に異なっている。後者
の場合には、ピクトネクチンはそれの半値期間を2−3倍延長させることにより
FAI〜1の活性形の安定化だけをもたらし、それの抑制因子能力は増加させな
かった。
次に、最適濃度のピクトネクチンの存在下または不存在下でのFAI−1、PA
T−IPI−P1’ATIIIおよびPAI−IF5−P3’ATIIIに関す
るトロンビンを用いる二次速度定数を測定した。結果は表2に示されている。そ
れは、PAI−IF5−P3’ATIIIがPAr−1より10倍はど良好であ
るかまたは速いトロンビンの抑制因子であることを明らかに示しており、それは
抗トロンビンIIIのP3−P3’残基がトロンビン抑制にとって重要であるこ
とを示している。それとは対照的に、明らかに、Pl’残基すなわちFAI−1
の場合にはメチオニンまたはPAr−IPI−P1’ATIrlの場合にはセI
)ンはt−PA抑制におけるものと同様な方法ではトロンビン抑制においてあま
り重要ではない。FAI−1およびそれから誘導される変異体の両者のトロンビ
ンとの会合速度はピクトネクチンの存在下では100−200倍に増加し、それ
1tPAI−1、FAI−IPI−P1’ATIIrおよびEccM−PAl−
1に関する1、6−2.9xlO5M−’秒−1およびPAI−IF5−P3’
ATHIに関する1、 8 x 106M−1秒−1の匹敵するkI値を生じた
。これらの結果も大腸菌源のFAI−1および内皮細胞がら生じたPAl−1の
明白な同一性能を示している。
特にピクトネクチンの存在下では、変異体蛋白質FAI−IP3−P3’ATI
IIは有効なトロンビン抑制因子として機能するようである。蛋白質ピクトネク
チンはFAT−1によるトロンビンの抑制用の補助因子として作用するようであ
る。
トロンビンとの複合体生成
トロンビン抑制に対するピクトネクチンの影響がプロテアーゼとセルビンとの間
の5DS−安定性複合体の生成の投与量依存性増加によるものであるかどうかを
測定するために、1241 Qll識の付いたトロンビンをPAI−1または有
効なトロンビン抑制因子であるPAI−IF5−P3’ATIIIおよび増加し
た濃度のピクトネクチンと共に培養した。混合物を次に非−還元性条件下での5
DS−ポリアクリルアミドゲル上での電気泳動およびその後のフルオログラフィ
ーにより分析した(結果はここでは示されていない)。増加した濃度のピクトネ
クチンはトロンビンおよび2種のセルピン類のそれぞれとの間の5DS−安定性
複合体の生成を増加させた。90%以上のトロンビンが3@過剰のP、1−IF
5−P3’ATHTの条件下でトロンビンおよびピクトネクチンに対して最適濃
度において複合体中で見られた。例えばグアニジン−HClを用いるFAI−1
の活性化は複合体生成の予備条件であり、その理由は活性化が省略された時には
複合体化されたトロンビンは見られないからである(データはここでは示されて
いない)。従って、ピクトネクチンによるトロンビンとFAI−1およびそれか
ら誘導された変異体との間の会合速度における増加はトロンビンと抑制因子との
間の5DS−安定性複合体の比較的有効な生成によるものであるようである。
使用された実験条件下では変異体PA l−1P3−P3’ATIIIがt−P
Aのものより3倍はど良好なトロンビンの抑制因子であるという事実により、P
Al−1の反応性中心部分の大部分がATIIIの対応する部分により置換され
ている人間プラスミノゲン活性化因子抑制因子1の別の変異体が少なくとも腺維
素溶解/血栓崩壇冶療における見込みのある助剤であることは当然である。
ビンの抑制に関する二次速度定数(kl)誘導体 ピクトネクチン kl(M−
1秒−リPA I −11,1+/−0,2X 103PAI−1+ 2.2+
/−0,4xlO’PAI−IPI−P1’A73 3.1 +/−1,Ox
103PAI−IPI−P1’AT3 + 2.9+/−0,6x105PA
I−I P 1−P 1’AT3 1.3 +/−0,5x 10’PAI−I
PI−P1’AT3 + 1.8 +/−0.4X10’二次速度定数(kl)
を以下に記載されている工程に従い測定した。
物質
制限エンドヌクレアーゼ類はニューイングランド・バイオブールたはベテスダ・
リサーチ・ラボラトリーズから購入した。T4ポリヌクレオチドキナーゼはファ
ーマンア(アップサラ、スエーデン)から得られ、そしてDNAポリメラーゼの
レナウ・フラグメントはベーリンゲル・マンハイム・バイオケミカルズから得ら
れた。M13ml)18am4DNへの複製形(RF)は英国コルチェスターの
アングリアン・バイオテクノロジー・リミテッドから得られた。配列DNAポリ
メラーゼはユナイテッド・ステーブ・バイオケミカルズから購入された。カザミ
ノ酸MCL=トリプトファン欠落)はディフコから得られた。合成基質であるH
−D−イソロイシン−プロリン−アルギニン−p−ニトロアニリド(82288
)およびH−D−フェニルアラニンーピペコリルーアルギニンーp−ニトロアニ
リド(S 2238)はケビヴイツルム(ストックホルム、スエーデン)から得
られ、モしてQ−セファローズ・ファスト・フローはファーマンア(アップサラ
、スエーデン)から得られた。アンピシリンおよび膵臓DNA5eIはシグマ・
アンド・カンパニーから得られ、そしてアルカリ性フォスファターゼと結合され
た山羊の抗−マウス■gGはプロメガから得られた。大腸菌トリプトファンオペ
ロンのプロモーター−オペレーターを含有しているプラスミドpMBL、11は
オランダ、リーズウィークのメディカル・バイオロジカル・ラボラトリ−TNO
から得られ、そして大腸菌に12菌株1046 (recA−)はオランダ、ウ
トレヒト州立大学のファバゲン・コレクションから得られた。セファローズと共
有結合された人間FAI−1に対して向けられたマウスのモノクローン性抗体M
AI−13はバイオプール(ウメア、スエーデン)から購入された。
蛋白質
ポラス黒腫誘発性の二鎖t−PA (910001U/mg)はバイオブール(
ウメア、スエーデン)から購入された。明白な均質性となるまで精製された人間
トロンビンはザ・ネザーランズ・レッド・クルス、輸血協会の中央研究所、血液
凝固部門から得られた。p−ニトロフェニルp′−安息香酸グアニジノ(チェー
ス・アンド・シャク、1970)1用いる精製トロンビンの活性部位滴定は5、
Omg/mlの濃度を生じ、この値はブラッドフォード工程に従う4.5mg/
m+の蛋白質濃度の測定値と良く一致している。トロンビンにはイオドゲン方法
を用いて+251標識が付けられており、16μCi/μgの蛋白質の特異的放
射活性を生じた。ピクトネクチンは人間血漿から1985年にブレイスナー(P
reissner)によりこれまでに記載されている如くして明白な均質性にな
るまで精製した。FAI−1は、培養された転換大腸菌細胞の溶解物からの組み
換え型FAT−1の精製に関して以下に記載されている三段階工程を用いて培養
された人間の―静脈内皮細胞の調整培地から精製された。
一般的方法
プラスミドDNAおよびバクテリオファージM13DNA単離、制限フラグメン
ト単離、核酸との酵素反応およびバクテリア性転換を含む標準的な分子−生物学
的技術をマニアチス(Maniatis)他(1982)により記載されている
如くして行った。サンガー(Sanger)他、1977のンデオキシ鎖−終結
方法を使用して配列DNAポリメラーゼを用いてヌクレオチド配列測定を行った
。自動式合成器(アプライド・バイオシステムズ、モデル381A)上での固相
燐アミダイド化学法により合成オリゴヌクレオチド類を合成した。
表示プラスミド類の製造
人間PAI−1蛋白質およびそれの変異体にコード付けしそして転換大腸菌中の
生物学的に機能性であるFAI−1,蛋白質の表示用に適しているプラスミド類
は下記の如くして製造された。全長の人間PAI−1cDNAは発明者(バネコ
ーク他、1986)によりこれまでに記載されているプラスミドpUC8/PA
rexから得られた。全長のPAI−1cDNAの全ヌクレオチド配列および誘
導されたFAI−1アミノ酸配列はこれまでに報告されている(バネコーク池、
1986)。プラスミドpUC8/PAIexを制限エンドヌクレアーゼΔpa
L1と共に培養し、そして生成したフラグメントをDNAポリメラーゼIのレナ
ウ・フラグメントを用いてプラントエンド(blunt−end)にした。次に
、生成したDNA調合物を制限エンドヌクレオチドBg±IIと共に培養し、そ
して生成したフラグメントをアガローズゲル電気泳動により分離した。全部のF
A I−1コード付は配列を含有している希望するApaLl(プラントエンド
化された)−BglIIフラグメント(約1300塩基対)を標準的工程(マニ
アチス他、1982)を使用して同定し、単離し、そしてゲルから精製した。プ
ラスミドpMBLIIを大腸菌中の種々の組み換え型蛋白質用の表示媒介体とし
た使用した。表示媒介体の選択はここに記載されている発見に関して特に重要で
はない。大腸菌に関して多くの他の良く制定されている表示媒介体もここで使用
されている媒介体と同等に良く機能することができる。媒介体pMBL11は大
腸菌トリプトファンプロモーター−オペレーター調節因子およびぺ一ターラクタ
マーゼ用の遺伝子を運んで、抗生物質であるアンピンリンに対する抵抗性を与え
た。trpE遺伝子の第6コドンすなわちトリプトファンオペロンの最大のプロ
モーター−ブロキシマルジーンの直後に、制限エンドヌクレアーゼ類xh旦■、
旦呈±目およびBamHIに対する独特の制限部位を含有している多重クローニ
ング部位(5’ACTCGAGATCTAGGATCC3’)を加えた。pMB
Lllを制限エンドヌクレアーゼ旦呈±冊を用いて開裂させ、次にDNAポリメ
ラーゼIのレナウ・フラグメントを用いてプラントエンド化させ、そしてントを
電気泳動後にアガローズゲルから単離し、そして上記の約1300塩基対長さの
八paL1 (プラントエンド化された一Bg工冊フラグメントに配位させて、
プラスミドpMBL11/FAI−1を生成した。関連する縮合された制限部位
のヌクレオチド配列は以上で略記されているDNA配列方法により制定された。
オリゴヌクレオチド−指定された変異生成制限部位
EcoRI−BsmI −3f i r−Ns i I−Nco T−3a ]
1を含有している(「上部」菌株の)配列5’ GAATTCG^^TGCC
GGCCCACCTGGCCATGCATCCATGGGTCGAC3’を有す
るリンカ−分子の2種の菌株を合成しそしてファージM13mp18μm4RF
DNAの多重クローニング部位のEcoRr−3a l I部分を置換するため
に使用した。全長の人間PAI−1cDNAからの(330塩基対) Sal
l−Ns i I制限フラグメント(それぞれ位置1045および1375に相
当する)をこの改質されたM13mp18am4RF中に挿入した。生成した単
−鎖鋳型上での部位−指定された変異生成はクラマー(Kramer)他、19
84に従い行われた。FAI−1のP1′(メチオニン)が抗トロンビンIII
の対応する残基(セリン)により置換されているFAI−1の誘導体(ポック、
1982 ;カレルおよび、1986)に対するcDNAコード付けを作成する
ために、下記の合成オリゴヌクレトオチド。
5’ GTCATAGTCTCAGCCCGCTCAGCCCCCGAGGAG
ATCATC3’を合成して、最終的にはPAI−IPI−P1’ATIIIと
示されている変異体cDNAを生成した。FAI−1のP3、P2、P1′、P
2’およびP3’が抗トロンビンII丁の対応する配列のアミノ酸残基により置
換されているFAI−1の誘導体に対するcDNAコード付けを作成するために
、下記の合成オリゴヌクレトオチド:5’ TCCACAGCTGTCATAG
TCGCCGG^^GATCACTGAACGAGGAGATCATCATGG
AC3’を合成して、最終的にはPAT−IF5−P3’ATIIIと示されて
いる変異体cDNAを生成した。全部変異された5alI−NsiI制限フラグ
メントのヌクレオチド配列はDNA配列化により変動させた。最後に、変異Ns
±l−3alIフラグメントを単離して、表示プラスミドであるpMBL11/
PAI−1の未変異の対応するフラグメントを置換して、それぞれプラスミド類
pPAI−1/PL−Pi’−ATIIIおよびPAI−IF5−P3’ATl
IIを生成シタ。pAI−1の反応性中心付近のアミノ酸配列並びにFA I
−1/P 1−P L’−ATIIIおよびPAI−IF5−P3’ATIII
の7ミ/酸W換を、「野性−型JPAI−1と比較して、表3に表示する。
嚢−−J
FAI−1、FAI−1/PI−PL’−ATIIIおよびPAT−IF5−P
3’ATIIIの反応性中心付近のアミノ酸配列
誘導体 P4 P3 P2 Pi PI’ P2’ P3’ P4’PAI−1
vat ser ala arg met ala pro gluPAI−I
PI−PI’^TIII val ser ala arg ser ala
pro gluPAI−I P3−P3’^TIII val ala gl
y arg ser leu asn glu反応性中心(Pi−PL’)を構
成している残基の制定はこれまでに記載されている(アンドレアセン他、198
6)。表3では、アミノ酸残基は三文字コードで表示されている。野性−型PA
I−1と変異体蛋白質FA I−1/PL−PL’−ATIIIとのアミノ酸配
列間の差は、5er−347によるmet−347の置換である。変異体蛋白質
PAI−IP3−P3’ATIIIはPAI−1と比べて位置P3、P2、P1
′、P2’およびP3’において異なるアミノ酸類を含有しているが、分子の残
部は野性型FAI−1と同一である。
上記プラスミド類の1種を含有している大腸菌に12菌株1046を、100μ
g/mlのアンピシリンおよび250μg/mlのL−トリプトファンを含有し
ているLB(マニアチス他、1982)中で一夜成長させた。−夜の培養物を同
じ媒体中で100倍に希釈し、そして約6×108個の細胞/mlの密度に達す
るまで培養した。細胞を遠心により集め、M9媒体(マニアチス他、1982)
で1回洗浄し、そして最後に0.5%のグルコース、1μg/mlのトリアミン
、100μg/mlのアンピンリンおよび0.2%のカザミノ酸類が補充されて
いるM9媒体中に再懸濁させた。次に、トリプトファンオペレーターの低下を基
にした表示を37℃において16−20時時間待させそして細胞の遠心により終
結させた。
大腸菌溶解物からのFAI−1およびFAI−1変異体の精製25m1の培養物
からのバクテリアペレットを10mMのトリス−HCl、pH8,0,1mMの
EDTA、100mMのNaClおよび01(容量/容量)%のツイーン−80
を含有している2、5mlの緩衝液中に懸濁させ、そして0℃において30秒間
超音波処理を3回行った。溶解物を30.OOOxgにおいて10分間遠心し、
そして1/100容量のI M Mg CI 2を添加後に10ttg/m1の
膵臓DNA5eIと共に37℃において30分間培養した。次に硫酸アンモニウ
ムを25(重量/容量)%の最終的濃度となるまで加え、そして精製したペレッ
トを廃棄した。さらに45(重量/容量)%までの硫酸アンモニウム添加ペレッ
トを2.5mlの20mMhリスーMCI、pH8,0、0.1(容量/容量)
%ツイーンー80中に呼局させ、そして同じ緩衝液に対して一夜透析した。FA
I−1またはそれの誘導体を含有している溶液をバッチ式に室温において15分
間にわたり2rnlのQ−セファローズ・ファスト・フロー樹脂上に吸着させ、
それを次にカラム中に充填し、10m1の20mMトリス−HCI (pH8,
0) 、0. I C容量/容量)%ツイーンー80で洗浄し、そして抑制因子
を5mlの20mMトリス−HCl (pH8,0)、0.1 (容量/容量)
%ツイーンー80.200mMのNaClで溶離した。最終的精製段階用に、溶
離液をバッチ式で4℃において12時間にわたり1mlのセファローズと共有結
合されている抗−PAI−1モノクロ一ン性抗体MAI−13の!fi液と共に
培養した。再び、樹脂をカラム中に充填し、10カラム容量の20mMトリス−
HCl (pH8,0> 、0.1 (容量/容量)%ツイーンー80.1Mの
NaClで洗浄し、そして3mlの100mMグリシン(pH3,3) 、0.
1 (容量/容量)%ツイーンー80で溶離し、そして300μmの1Mトリス
−HCl (pH8,0)中に直接集めた。
FAI−1またはそれの変異体の最終的な均質調合物は主として潜伏立体配座で
あった。
FAI−1、FAI−1変異体の活性化、およびそれらの個々の活性の滴定
PAr−1またはPAf−1変異体(20−30ug/mI)を、室温において
4Mグアニジン−HCl(ヘクマン(Hekman)およびロスクトフ(Los
kutoff) 、1985)と共に2時間培養することにより、活性化した。
次に試料を20mMのトリス−HCl (pH8,0) 、10QmMのNaC
l、01(容量/容量)%のツイーン−80に対して一夜透析した。透析後に、
濃度を10μg/m+に調節し、モしてアルギニンを50mMの最終的濃度とな
るまで加えて、活性立体配座を安定化させた。増加した量の活性化されたFAI
−1またはFAI−1変異体を37℃において1.5nMの二鎖t−PAと共に
培養した。次に、発色基質32288 (0,5mM)を加え、そして残存t−
PA活性を405nmにおける吸収増加の経時的線状プロットから測定した。
t−PAまたはトロンビンを用いるFAI−1およびFAI−1変異体の二次速
度定数の測定
種々の抑制因子を用いるt−PAの抑制に関する二次速度定数(kl)は下記の
如くして測定された。1.5nMの二鎖t−PA(実験中ではPAI−IF5−
P3’ATHIを用いて15nM)を37℃において2QmMのトリx−HCI
(pH8,0) 、100mMのNaC1,01(容量/容量)%のツイーン
−80中で2nMのECCM−PAI−1(内皮細胞の調整培地から誘導された
)、FAI−1、FAI−IPI−PL’ATIflまたは20nMの活性PA
I−IP3−P3’ATIHと共に培養した。指定された時間(5秒間−16分
間)において、反応混合物を1.2mMの52288で40倍に希釈することに
より反応を停止させた。残存t−PA活性をカリ−219分光器中で測定された
405nmにおける吸収の初期増加から測定した。二次速度定数(klンは二次
反応用の標準式を用いて酵素よりわずかに過剰の抑制因子の条件下で計算された
:
ここでEOおよびIOはそれぞれ酵素および抑制因子の初期濃度であり、そして
Etは時間tにおける酵素濃度である。
FAI−1またはFAI−1変異体によるトロンビンの抑制用の二次速度定数は
上記のt−PAの抑制と同様にして測定された。この目的用には、2.5nMの
トロンビンおよび110−40nの1種の抑制因子の活性成分を使用した。設定
時間において、Q、5mMの発色基質52288を用いる30倍希釈により反応
を停止させた。ある実験では10nMのFAI−1またはそれの変異体の添加の
直前に55nMのピクトネクチンを加えた。
FAI−1およびP、l−1変異体とトロンビンとの複合体生成アイオドゲン工
程を使用して125Iで標識が付けられているトロンビンを20μlの20mM
トリス−HCl (pH8,0) 、100mMのNaCl、0.1(容量/容
量)%のツイーン−80の中で1時間にわたり37℃においてピクトネクチンと
共に、FAI−1と共に、またはピクトネクチンおよびPAI−1と共に、培養
した。ピクトネクチンは3、5 nMおよび7QnMの濃度で使用され、そして
抑制因子は0.75nMおよび7.5nMの濃度で使用された。標識の付いたト
ロンビンの量は全ての場合とも2.5nMであった。反応混合物に5μmの0.
25Mトリス−HCl (pH6,8) 、10 (重量/容量)%のSDS、
40(容量/容量)%のグリセロール、0.05(重量/容量)%のブロモフェ
ノールブルーを加え、そして最終的混合物を10(重量/容量)%の5DS−ポ
リアクリルアミドゲル(ラエンリ (Laemmli) 、1970)上での電
気泳動により分析した。トロンビンはフルオログラフィーにより可視化された。
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閉塞速度に対する維持注入の影響(Initial patency and
1nfluence of maintained 1nfusion on
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60 (1987)、231゜
ヴエルストレート(Verstraete)他、Vergleichende
randomisierte Untersuchung zur Wirks
amkeit van rekombinantem Gewebe−Plas
minogen|
Aktivator i、v、 und 5treptokinase i、v
、 bei Patienten mit akutemHerzinfark
t、 K11n、 1lochensch155 (補XH,1988) 、7
7゜ライ7 :/ (fiman)池、FEBS Lett、、242 (19
88)、125−128゜
残存t −P A活↑4B (%)
〔ビトロネクチンVC枳血り因子]
FIG、 2
国際調査報告
1111.11.11.、ll−ム@@141+4+−−・pcτ、’NL90
10O14S国際調査報告
NL 9000145
SA 40B18
Claims (9)
- 1.本質的にアミノ酸配列(一文字コードによる)【配列があります】 からなっている反応性中心の部位が、全部または部分的に、反応性中心の部位が 本質的にアミノ酸配列(一文字コードによる)【配列があります】 からなっている抗トロンビンIIIの対応する部分により置換されている、人間 プラスモノゲン活性化因子抑制因子1(PAI−1)の変異体。
- 2.少なくともPAI−1の位置P1およびP1′におけるアミノ酸類RMが対 応する位置に配置されているATIIIのアミノ酸類RSにより置換されている 、請求項1に記載の変異体。
- 3.少なくともPAI−1の位置P2〜P2′におけるアミノ酸類ARMAが対 応する位置に配置されているATIIIのアミノ酸類GRSLにより置換されて いる、請求項1に記載の変異体。
- 4.少なくともPAI−1の位置P3〜P3′におけるアミノ酸類SARMAP が対応する位置に配置されているATIIIのアミノ酸類AGRSLNにより置 換されている、請求項1に記載の変異体。
- 5.少なくとも一部が請求項1−4のいずれかに記載のPAI−1変異体に対し てコード付けしていることを特徴とする、組み換え型ポリヌクレオチド。
- 6.挿入部分が請求項1−4のいずれかに記載のPAI−1変異体に対してコー ド付けしているヌクレオチド配列からなっていることを特徴とする、媒介部分お よび挿入部分からなる組み換え型ポリヌクレオチド。
- 7.請求項6に記載の組み換え型ポリヌクレオチドを用いて任意の祖先の遺伝子 操作によりPAI−1変異体を表示する能力を獲得している有機体を培養しそし て生成したPAI−1変異体を単離することによる、請求項1−4のいずれかに 記載のPAI−1変異体の製造方法。
- 8.請求項1−4のいずれかに記載のPAI−1変異体並びに1種以上の薬学的 に許容可能な担体および/または助剤からなる、薬学的調合物。
- 9.再閉鎖の発生を予防するためのプラスモノゲン活性化因子を用いる腺維素溶 解/血栓崩壊治療における、請求項1−4のいずれかに記載のPAI−1変異体 の使用。
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