JPH06508509A - 応答要素組成物およびそれを用いるアッセイ - Google Patents
応答要素組成物およびそれを用いるアッセイ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】
21、細胞はCV−1,CO3,F9.CHO。
HeLa、NIH3T3.HuTu80.Ra t 2線維芽細胞、 HT10
80. T、ニワトリ胚線維芽細胞、ウズラQT6. またはショウジヨウバエ
・シュナイダーS2細胞から選択されるタイプの哺乳類、鳥類または昆虫細胞で
ある請求項20記載の細胞。
22、関心遺伝子の発現を制御する方法において、請求項20記載の細胞を適当
なリガンドおよびその関連受容2体の存在下または不存在下に培養することを含
む方法。
23、ステロイド/サイロイドスーパーファミリー受容体のメンバーに対するリ
ガンドのアゴニストとしての試験化合物の活性を試験する方法において。
(a)ステロイド/サイロイドスーパーファミリー受容体のメンバーの存在下、
またさらに試験化合物の存在下もしくは不存在下に、請求項20記載の細胞を培
養し、ついて。
24、ステロイド/サイロイドスーパーファミリー受容体のメンバーに対するリ
ガンドのアンタゴニストとしての試験化合物の活性を試験する方法において。
(a)ステロイド/サイロイドスーパーファミリー受容体のメンバー、および上
記リガンドの存在下、またさらに、(1)試験化合物の存在下もしくは(ii)
試験化合物の不存在下に、請求項20記載の細胞を培養し、ついて。
(b)(i)および(ii)培養工程時に発現した関心蛋白質の量を比較するこ
とを含む方法。
25、ステロイド/サイロイドスーパーファミリー受容体の第一のメンバーに対
するリガンドへの応答性が、ステロイド/サイロイドスーパーファミリーの少な
くとも一つのメンバーに独特の経路を介して生じるか否かを。
上記スーパーファミリーの他のメンバーに比較して、識別する方法において。
請求項18記載のベクターを上記第一受容体に対するリガンドと接触させ、そし
て第一および第二の受容体の発現ベクターの比率を変動させ、ついで
第一の受容体と第二の受容体の比率を増大させた場合の、上記リガンドによる上
記応答要素の転写活性の修飾に対する効果を測定することを含む方法。
26、ステロイド/サイロイドスーパーファミリーのオーファン受容体のメンバ
ーに対するリガンドとして作用する化合物を同定するための化合物のスクリーニ
ング方法において。
上記化合物を請求項20記載の細胞と接触させ、この場合、上記細胞はステロイ
ド/サイロイドスーパーファミリーの受容体の上記メンバーに対する発現ベクタ
ーでさらにトランスフェクトし、上記受容体は、その同系リガンドの存在下に、
配列:
5−RGBNNM−[(N)、−RGBNNMIアー3゛(式中、それぞれRは
独立にAまたはGから選択され。
それぞれBは独立にG、CまたはTから選択され、それぞれNは独立にA、T、
CまたはGから選択され、それぞれMは独立にAまたはCから選択される。ただ
しヌクレオチドのそれぞれの−RGBNNM−基の少なくとも4つのヌクレオチ
ドは配列−AGGTCA−の相当する位置におけるヌクレオチドと同一である。
Xは0または2から15までの整数であり、yは少なくともlである)を有する
実質的に純粋なりNAに結合可能であり。
ついて、レポーター蛋白質の発現の修飾をアッセイすることを含む方法。
明 細 書
応答要素組成物およびそれを用いるアッセイ本発明は9合衆国国立健康研究所の
助成より政府の支援を受けて行われたものである。合衆国政府はこの発明に関し
所定の権利を有する。
関連出願
本出願は、係属中の、 1989年11月16日付出願、一連番号第438.7
57号の一部継続出願であり、原出願の内容はすべて参考として本明細書に導入
される。
発明の分野
本発明は、ステロイド/サイロイドホルモン受容体として知られる該受容体およ
びそれらの同系応答要素のスーパーファミリーに関する。さらに詳しくは9本発
明は。
プロモーターの転写活性の制御に使用できる新規な応答要素の発見に基づくもの
である。
発明の背景
真核生物の分子生物学における中心的問題は、特異的なりNA−結合蛋白質が細
胞の機能および運命に影響する調節配列にとのように結合するかである。ステロ
イド/サイロイドホルモン受容体は、このような細胞機能および運命にある役割
を演じていると考えられるリガンド−依存性転写因子のスーパーファミリーを形
成する。たとえば、これらの受容体は、特異的エンハンサ−配列(以下、ホルモ
ン応答要素、またはHREという)を含有する標的遺伝子に細胞外ホルモンシグ
ナルを導入することが知られている。各受容体はりガント−結合ドメインおよび
DNA−結合ドメインを含有する。受容体はリガンドか結合すると、コンフォー
メーション変化を受ける。このコンフォーメーション変化が、受容体−リガント
複合体のその同系応答要素への結合を可能にし、それにより関連プロモーターの
転写活性を調節する。プロモーターの転写活性化が、操作的に関連した構造遺伝
子の転写を駆動する。
ホルモン受容体たとえば糖質コルチコイド受容体(GR)の配列比較および変異
分析により、転写活性化および抑制、核局在、DNA結合、ならびにホルモン結
合に関係する機能性ドメインが同定されてきた。転写を活性化するのに必要なり
NA結合ドメインは、66〜68アミノ酸から構成され、その中の9個のシステ
ィン(C。
〜C,)を含む約20部位は異なる受容体間で不変である。
この受容体スーパーファミリーのメンバーのモジュール構造が一つのドメインの
他のドメインへの転換2機能的キメラ受容体の創製を可能にする。
これまでに同定されたホルモン応答要素は一般に構造的に類似しているが、実際
1機能的には異なっている。
応答要素は、GR[すなわち、糖質コルチコイド応答要素(GRE)]、エスト
ロゲン受容体[すなわち、エストロゲン応答要素(ERE)] 、およびサイロ
イドホルモン受容体[すなわち、サイロイドホルモン応答要素(TRE)]につ
いて、詳細にその特徴が検討され、それぞれ、 「半部位」のパリンドローム対
から構成されることか示されている[Evans、 5cience 240:
889(1988)+Green & Chambon、Trends in
Genetics 4:309(1988)] 。
至適化された偽またはコンセンサス応答要素では、 GREとEREには、半部
位につき2つのヌクレオチドでしか相違しない[Klockら、Nature
329ニア34(1987) ] 。一方、EREとTREには同一の半部位を
認めることができるが、それらのスペーシングは異なっている[Glassら、
Ce1154:313(1988)] 、しかも、TREはCV−1細胞中にト
ランスフェクトされたレチノイン酸による転写活性化の仲介を示すが、トランス
フェクトされていない細胞では応答を示さないことか明らかにされている[Um
esonoら、336:262(1988) ] 、換言すれば、TRおよびR
ARの両受容体がTREを活性化できる。
しかしなから、現在まで、ステロイド/サイロイドスーパーファミリー受容体の
わずか数個のメンバーについての応答要素しか同定されていない。このスーパー
ファミリーの多くの池のメンバーの応答要素、またそれらの間に関係があるとし
ても、その関係については全く報告本発明者らは、ステロイド/サイロイドスー
パーファミリー受容体のいくつかのメンバーのリガンドに細胞内プロモーターの
転写活性化および/または抑制の応答性を付与する機能をもつ応答要素であるD
NAセグメントを発見した。本発明者らはまた1本発明の応答要素の転写活性修
飾作用は、ステロイド/サイロイドスーパーファミリー受容体のいくつかのメン
バーについてのリガンドの存在下にすべての哺乳動物細胞に生じることを発見し
た。これは本発明の応答要素によって認識される様々なホルモン受容体がこれら
の細胞のすべてに内在的に存在することを示している。
GRE、EREおよびTREについて本技術分野において以前報告されていたの
とは異なり、ここに開示される新規な応答要素はGRE、EREおよびTREに
ついて以前報告されていたパリンドローム配列ではなくて。
縦列反復配列を存する。さらに1本発明の応答要素は。
以前に報告されている応答要素(GRE、EREおよびTHE)に比べて、非同
系受容体による転写活性化をはるかに受けにくい。
本発明の応答要素および機能性プロモーターからなる転写制御領域を使用するこ
とにより、転写(この場合。
発現も)かプロモーターの制御下に置かれ、転写活性化かステロイド/サイロイ
ドスーパーファミリー受容体のいくつかのメンバーについてのリガンドに応答す
る(またそれによって修飾される)遺伝子を含有する組換えDNAベクターの提
供が可能になる。
図1は、マウスβRARプロモーター領域および第一エクソンの配列を表す。T
ATAおよび−AGGTCA−モチーフには下線を付し、第一エキソン接続部位
は矢印で示す。
図2(a)は、RARβRA応答要素配列、ならびにβレチノイン酸応答要素を
含む配列の5′末端からの一連の欠失のインビボ分析を示す。
図2(b)は1本明細書に記載の実験に用いられたβレチノイン酸応答要素を含
むオリゴヌクレオチドの配列を示す。
図3は、いくつかのホルモン応答要素についての配列を示し、この種の配列のト
リヨードサイロニン(T3)およびレチノイン酸(RA)に対する応答性をまと
める。
図4は、MHC−TREのRARE中への相互交換を例示する。
図5は1合成直接反復ホルモン応答要素の、ビタミンD3 (VD3)、)IJ
ヨードサイロニン(T3)およびレチノイン酸(RA)による選択的トランスア
クティベーションを例示する。
発明の詳細な説明
本発明によれば、配列:
5’−RGBNNM−[(N)、−RGBNNM]アー3(式中、それぞれRは
独立にAまたはGから選択され。
それぞれBは独立にG、CまたはTから選択され、それぞれNは独立にA、T、
CまたはGから選択され、それぞれMは独立にAまたはCから選択される。ただ
しヌクレオチドのそれぞれの−RGBNNM−基の少なくとも4つのヌクレオチ
ドは配列−AGGTCA−の相当する位置におけるヌクレオチドと同一てあり、
Xは0または2から15までの整数であり、yは少なくとも1である)を有する
実質的に純粋なりNAを提供する。
また2本発明の応答要素は、配列
5−AGGTCA−[(N)、−AGGTCAIアー3(式中、N、xおよびy
は上に定義した通りであって。
ヌクレオチドのそれぞれの−AGGTCA−基のヌクレオチドの1または2は上
に示した定義に一致するように異なるヌクレオチドで置換することかでき、すな
わち。
第一のヌクレオチドはGで置換することができ、その基の第三のヌクレオチドは
CまたはTで置換することができ、その基の第四のヌクレオチドはA、Gまたは
Cて置換することができ、その基の第五のヌクレオチドはA。
GまたはTて置換することができ、その基の第六のヌクレオチドはCて置換する
ことかできる)を育する実質的に純粋なりNAと記載することもてきる。
本発明の他の実施態様によれば2本発明は、上述の応答要素が9通常はステロイ
ド/サイロイドスーパーファミリー受容体のメンバーについてのリガンドによっ
て転写活性化および/または抑制を受けないプロモーターに機能的に連結してな
るDNA構築体であって、DNAおよびプロモーターは適当なりガントおよびそ
の関連受容体の存在下に上記プロモーターに転写活性化および/または抑制活性
を付与するように機能的に連結されたDNA構築体を提供する。上述の構築体は
ついて、転写すべき遺伝子に機能的に連結することができる。得られた遺伝子含
有DNA構築体はついで発現用ベクターに導入できる。得られたベクターはつい
で、適当な宿主細胞(こトランスフオームすることができる。
上述のベクターを合作する細胞はついで、適当なリガンドおよびその関連受容体
の存在または不存在に応答して、関心遺伝子の発現の制御に使用できる。
本発明のさらに他の実施態様によれば1本発明は。
(本発明の応答要素が応答する)ステロイド/サイロイドスーパーファミリー受
容体のメンバーに対するリガンドのアゴニストとしての試験化合物の活性を試験
する方法において。
(a)ステロイド/サイロイドスーパーファミリー受容体のメンバーの存在下、
またさらに試験化合物の存在下もしくは不存在下に、(上述したような)細胞を
培養し。
ついで。
(b)試験化合物の存在下もしくは不存在下における培養時に発現した関心蛋白
質の量を比較する。
ことを含む方法を提供する。
本発明のさらに他の実施態様によれば9本発明は。
(本発明の応答要素か応答する)ステロイド/サイロイドスーパーファミリー受
容体のメンバーに対するリガンドのアンタゴニストとしての試験化合物の活性を
試験する方法において。
(a)ステロイド/サイロイドスーパーファミリー受容体のメンバー、および本
発明の応答要素に応答する上記受容体に対するリガンドの存在下、またさらに、
(i)試験化合物の存在下もしくは(ii)試験化合物の不存在下に。
(上述したような)細胞を培養し、ついで。
(b)(i)および(ii)培養工程時に発現した関心蛋白質の量を比較する。
ことを含む方法を提供する。
本発明の他の実施態様によれば1本発明は、ステロイド/サイロイドスーパーフ
ァミリー受容体の第一のメンバーに対するリガンドへの応答性か、ステロイド/
サイロイドスーパーファミリーの少なくとも一つのメンバーに独特の経路を介し
て生じるか否かを、ステロイド/サイロイドスーパーファミリーの他のメンバー
に比較して。
識別する方法において。
(上述したような)本発明の応答要素を含有するベクターをステロイド/サイロ
イドスーパーファミリー受容体の上記第一のメンバーに対するリガンドと接触さ
せ。
そして第一および第二の受容体の発現ベクターの比率を変動させ。
第一の受容体発現ベクターと第二の受容体発現ベクターの比率を増大させた場合
の、ステロイド/サイロイドスーパーファミリー受容体の第一のメンバーに対す
る上記リガンドによる上記応答要素の転写活性化および/または抑制に対する作
用を測定する。
ことを含む方法を提供する。
本発明の他の実施態様によれば2本発明は、ステロイド/サイロイドスーパーフ
ァミリー受容体のメンバーに対するリガンドとして作用する化合物を同定するた
めの化合物のスクリーニング方法において。
上記化合物を、(上述したような)細胞と接触させ。
この場合その細胞はさらにステロイド/サイロイドスーパーファミリー受容体の
上記メンバーの発現ベクターでトランスフェクトされていて、また上記受容体は
その同系リガンドの存在下に本発明の応答要素と結合可能であり、ついて
そのレポーター蛋白質の発現の調節をアッセイすることを含む方法を提供する。
本明細書および請求の範囲では、技術的な語句が取上げられるか、ここで使用さ
れる場合の意味を以下に明白に定義する。
rRARβ」または[βRARJはいずれも、レチノイン酸受容体βを指す。
rVDRE」はビタミンD2応答要素を意味する。
rTRE」はサイロイドホルモン応答要素を意味する。
「T、」はトリヨードサイロニンを意味する。
rCATJはクロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼを意味する。
rLUc」はホタルルシフェラーゼを意味する。
「β−Ga Nはβ−ガラクトシダーゼを意味する。
「CO8」はT抗原(Tag)を発現するサル腎細胞を意味する[たとえば、
Gluzman、 Ce11.23: 175(1981)参照]。
rCV−NはrCV−IJと呼ばれる細胞系からのマウス腎細胞を意味する。C
V−1はCO8の親系統である。5V40T抗原(Tag)を発現するようにト
ランスフオームされたCoS細胞と異なり、CV−1はT抗原を発現しない。
「転写割面領域」または「転写制御要素Jは、プロモーターの転写活性にリガン
ド応答性を付与するようにプロモーターに機能的に連結された応答要素を含むD
NAセグメントをいう。
「機能的に連結される」とは、連結されたDNAセグメント間の連鎖(すなわち
DNAセグメント)により。
連結セグメントの一方の他に対する記載の効果が発生可能であることを意味する
。本明細書に述べる多様な目的での機能的な連結の達成は9本技術分野における
通常の熟練者には、とくに本明細書の教示により、よく知られているところであ
る。
「リガンドに自然には不応答なプロモーター」とは。
本発明の応答要素が組換えDNA法または遺伝子操作法により、それからの転写
の方向に応じて、プロモーターからなるDNAセグメント中に接合または挿入(
プロモ−ターの上流)され、リガンドに機能的に応答するプロモーターに転写活
性を付与するようにプロモーターに連結されないと、リガンドが細胞内で観察可
能な程度のプロモーターからの転写の増大を生じないことを意味する。
「実質的な配列ホモロジー」とは1本明細書に開示され請求された実際の配列か
られずかな配列変異を存するが、同し機能を維持するDNAまたはRNA配列を
指す。
「ステロイド/サイロイドスーパーファミリー受容体のメンバー」とは、リガン
ド依存性転写因子として作動するホルモン結合蛋白質を意味し、特異的なリガン
ドがまだ同定されていないが、確認されているステロイド/サイロイドスーパー
ファミリー受容体(以下、オーファン受容体という)のメンバーも包含する。こ
のような蛋白質はそれぞれ、標的遺伝子中の特異的DNA配列に結合する固有の
能力を有する。結合後、その遺伝子の転写活性は同系ホルモン(リガンド)の存
在または不存在によって修飾される。これらの該受容体すべてのDNA結合ドメ
インは、66〜68アミノ酸残基からなり、9個のシスティンを含む約20個の
不変アミノ酸残基を有する点て類似している。このスーパーファミリーのメンバ
ーは。
これらの診断的アミノ酸残基を含有する蛋白質として同定できる。これは既知の
ステロイド受容体たとえばヒト糖質コルチコイド受容体(アミノ酸421〜48
6 ) 、エストロゲン受容体(アミノ酸185〜250 )、鉱質コルチコイ
ド受容体(アミノ酸603〜668 ) 、ヒトレチノイン酸受容体(アミノ酸
88〜153)のDNA結合ドメインの部分である。このスーパーファミリーの
メンバーのDNA結合ドメインの高度に保存されたアミノ酸は次の通りである。
Cy s−X−X−Cy s−X−X−As p” −X−Ala”−X−Gl
y”−X−Tyr”−X−X−X−X−Cy s−X−X−Cy 5−Lys”
−X−Phe−Phe−X−Arg” −XX−X−X−X−X−X−X−X
−(X−X−)Cys−X−X−X−X−X−(X−XX−X−)Cys−X−
X−X−Lys−X−X−Arg−X−X−Cys−X−X−Cys−Arg”
−X−X−Lys” −Cys−X−X−X−Gly”−Met
式中、XはDNA結合ドメイン内の非保存的アミノ酸を意味し、星印を付したア
ミノ酸残基はほぼ普遍的に保存されているが、一部の確認されたホルモン受容体
では変異が認められるもので、括弧に括った残基は任意残基(すなわちDNA結
合ドメインは、最低66アミノ酸長を有するか、数個の付加的残基を含むことが
できる)である。ステロイド/サイロイドスーパーファミリー受容体のメンバー
の例には、糖質コルチコイド受容体、鉱質コルチコイド受容体、プロゲステロン
受容体、アンドロゲン受容体、ビタミンD3受容体等、さらにレチノイド受容体
たとえばRARα、RARβ、RARγ等、サイロイド受容体たとえばTRα、
TRβ等、ならびにそれらの構造および性質により上に定義したスーパーファミ
リーのメンバーであると考えられる他の遺伝子産物が包含される。オーファン受
容体の例としては、HNF4 [たとえば、5ladekら、Gene & D
evelopment 4:2353−2365(1990)参照]、C0UP
ファミリー受容体[たとえば。
Miyajimaら、NucleicAcids Re5earch 16:1
1057−11074(1988): Wang ら、Nature 340:
163−166(1989) ] 、 Mlodzikら、Ce1160:21
1−224(1990)およびLadias ら、5cience 251:5
61−565(1991)+:記載サすタヨウナCOU P様受容体およびC0
UPホモローグ、クルトラスピラクル受容体[たとえば、OrOら、Natur
e 347:298−301(1990)参照コ等を挙げることができる。
ステロイド/サイロイドスーパーファミリーのホルモン受容体の「適当なりガン
ト」とは、その同系受容体との組合わせで、同系受容体が結合する応答要素の転
写的活性化に有効な特異的リガント(すなわち、RA/RAR/RARE、ビタ
ミンD3/ビタミンD3受容体/ V D RE 、T * / T R/ T
RE 、 エストロゲン/ER/ERE等)をいう。
本明細書に現れる各種ヌクレオチド配列中に存在するヌクレオチドは1本技術分
野で慣用される通常の一文字表示(A、G、T、CまたはU)で示す。
本明細書および請求の範囲におけるギリシャ文字表示は、アルファ、ベータ等、
または場合により、相当するギリシャ文字記号(α、β等)を使用する。
本発明の応答要素は、2個またはそれ以上の「半部位」から構成されることがで
きる。この場合、各半部位は。
半部位記列中における少なくとも4個のヌクレオチドが。
配列−AGGTCA−の相当する位置において同一であることを条件に、配列−
RG B NNM−を含む。半部位の一つが好ましい配列−AGGTCA−と2
つのヌクレオチドで相違する場合には、応答要素の他の半部位は好ましい配列と
同一であるか、または好ましい配列から1ヌクレオチドを越えて変異しないこと
が好ましい。半部位の対の3゛半部位(下流半部位)は、好ましい配列から高々
lヌクレオチドまでの変異であることが、現時点ては好ましい。
本発明によって意図される応答要素の例は、たとえば。
−AGGTCA−、−GGTTCA−、−GGGTTA−。
−GGGTGA−、−AGGTGA−、−GGGTCA−等から選択される配列
を有する半部位の様々な組合わせから誘導される。
本発明の応答要素中に使用されるスペーサーヌクレオチド配列は、C,T、Gま
たはAの任意の組合わせとすることがてきる。
本発明によって意図される応答要素の例には。
5’−AGGTCA−AGG−AGGTCA−3゛。
5−GGGTGA−ATG−AGGACA−3’ 。
5’−GGGTGA−ACG−GGGGCA−3’ 。
5’−GGTTCA−CGA−GGTTCA−3’ 。
5′−AGGTCA−CAGG−AGGTCA−3′ 。
5’−AGGTGA−CAGG−AGGTCA−3’ 。
5’−AGGTGA−CAGG−AGGACA−3’ 。
5’−GGGTTA−GGGG−AGGACA−3° 。
5’−GGGTCA−TTTC−AGGTCC−3’ 。
5’−AGGTCA−CCAGG−AGGTCA−3’ 。
5−AGGTGA−ACAGG−AGGTCA−3’ 。
5’−GGTTCA−CCGAA−AGTTCA−3’ 。
5−GGTTCA−CCGAA−AGTTCA−3’ 。
5’−AGGTCA−CTGAC−AGGGCA−3’ 。
5’−GGGTCA−TTCAG−AGTTCA−3’ 。
5−AAGCTTAAG−GGTTCA−CCGAA−AGTTCA−CTCA
GCTT−3’ 。
5−AAGCTTAAG−GGTTCA−CCGAA−AGTTCA−CTCG
CATAGCTT−3’ 。
5’−AAGCTTAAG−GGTTCA−CCGAA−AGTTCA−CTC
GCATATATTAGCTT−3′ 。
等かある。
本発明によって意図される現時点て好ましい応答要素の例には。
5−AGGTCA−AGG−AGGTCA−3’ 。
5−AGGTCA−CAGG−AGGTCA−3’ 。
5’−AGGTGA−CAGG−AGGTCA−3’ 。
5’−AGGTCA−CCAGG−AGGTCA−3’ 。
5’−AGGTGA−ACAGG−AGGTCA−3’ 。
等がある。これらは、天然には認められていない合成配列であり、したがって広
範囲のレポーターシステムに適用可能であること(すなわち、これらの応答要素
の使用は、配列の起源に基づく種優先性によって限定されることがない)から、
とくに好ましい。
本発明の転写制御領域の部分であるプロモーターに関しては、プロモーターの転
写活性が本発明の応答要素(プロモーターから上流に適当に配置された場合)に
よって修飾可能である限り、実際上、任意のプロモーターが使用できる。このよ
うなプロモーターには、マウス乳癌ウィルスのΔ−MTVプロモーター、単純ヘ
ルペスチミジンキナーゼ(tk)プロモーター、基底シミアンウィルスSV40
プロモーター、ショウジヨウバエアルコールデヒドロゲナーゼ(ADH)プロモ
ーター等がある。
現時点で好ましいものは活性に応答要素を要求するプロモーターである。
実際に、関心ある任意の蛋白質またはポリペプチドか。
本発明の発現ベクターでトランスフオームした細胞によって製造できる。このよ
うな蛋白質には、ホルモン、リンホカイン、受容体または受容体サブユニット、
免疫グロブリン鎖等が包含される。指標蛋白質たとえばLUC。
CAT、およびβ−Galも製造可能である。
本発明によってトランスフオームできる細胞のタイプには、哺乳類細胞、鳥類細
胞、昆虫細胞等、たとえばCV−1,CO3,F9.PI3.CHO,HeLa
。
NrH3T3.HuTu80.Rat2線維芽細胞、 HT1080、 T、ニ
ワ) IJ胚線維芽細胞、ウズラQT6. ショウジヨウバエ・シュナイダーS
2細胞等がある。
試験化合物の、ステロイド/サイロイドスーパーファミリー受容体のメンバーに
対するリガンドのアゴニストまたはアンタゴニストとしての活性を測定するため
の本発明の方法は本技術分野の熟練者によく知られている標準アッセイ技術を使
用して実施できる[たとえばMange 1sdorfら、Nature 34
5:224−229(1990)参照]。
本発明のアッセイ方法によるスクリーニングが意図される試験化合物には9本発
明の応答要素を介して転写活性を修飾する受容体の能力に影響できる可能性のあ
る任意の化合物が包含される。
ステロイド/サイロイドスーパーファミリーの受容体の第一のメンバーに対する
リガンドへの応答性が第一の受容体に(そのスーパーファミリーの他のメンバー
に関して)独特な経路を介して起こるか否か、または池のある経路を介して起こ
るかの識別を可能にする本発明の特定の実施態様によれば、第一の受容体の経路
を介する上記リガンドへの応答性は上記第一の受容体の発現の増大の関数として
のトランスアクティベーション量の増加を生じ、一方、第二の受容体の経路を介
する上記リガンドへの応答性は上記第二の受容体の発現の増大の関数としてのト
ランスアクティベーションのレベルの低下を生じる(第一の受容体の活性化に必
要なリガンドに対する第二の受容体による競合によって起こる)。
本明細書の主題に関連する受容体、アッセイ法、および他の主題については、以
下の引例に記載されている。
これらは、参考として2本明細書に導入する。すなわち。
共通に譲渡された合衆国特許出願一連番号笛108.471号(19B7年10
月20日出願)およびPCTとして公開された国際公開W O88,03168
号、共通に譲渡された合衆国特許出願一連番号笛276、536号(1988年
11月30日出願)および欧州特許出願として公開された公開第0325849
号。
共通に譲渡された合衆国特許出願一連番号笛370.407号(1989年6月
22日出願、この出願には、γ−レチノイン酸受容体をコードするcDNAを撃
留するプラスミドのブダペスト協定による寄託が掲示されている。この寄託は1
989年6月22日に行われ、 American Type Cu1ture
Collection受人番号40623号が付されている) 、 Zelen
tら、Nature 339ニア14(1989) 、Petkovich ら
、Nature 330:444(1987) 、 Brandら、Natur
e 332:850(1988)である。
本発明の応答要素からなるDNAセグメントは比較的短いので、これらは合成的
に、すなわち本技術分野でよく知られているように、DNAシンセサイザー上で
応答要素含有オリゴヌクレオチドを合成することによって提供できる。合成応答
要素には、DNA発現ベクター中の。
転写活性を増大させ所望の遺伝子の転写を駆動するためのプロモーターの上流部
位への挿入に便利なように、そのオリゴマーの3“および5′末端に制限エンド
ヌクレアーゼ部位を設けることか、多くの場合きわめて望ましい。本技術分野の
通常の熟練者には明らかなように9本発明の応答要素は、他の応答要素と同様に
、方向に依存せず、また広範囲の位置非依存性を示す。すなわち1本発明の応答
要素はいずれの方向でも機能し1作動するプロモーターの約30ヌクレオチド上
流から約10.000ヌクレオチド上流までの任意の便利な位置に配置できる。
本発明の応答要素からなる転写制御領域を用いる発現系を使用するのに好ましい
細胞は、哺乳類細胞たとえばCoS細胞およびCV−1細胞である。CO3−1
(以下CO3という)細胞は5V40T抗原(Tag)を発現するマウス腎臓細
胞であり、一方、CV−1細胞はSV40Tagを発現しない。CV−1細胞は
、低レベルのβRARを産生ずるほかは、内因性の糖質コルチコイドもしくは鉱
質コルチコイドまたは池の既知のステロイド/サイロイドスーパーファミリーの
ホルモン受容体のメンバーを欠くので2便利である。すなわち2本発明の転写制
御領域の制御下にある異種遺伝子からなる適当な発現ベクターでの遺伝子トラン
スファーを介して、これらの宿主細胞を、ステロイド/サイロイドスーパーファ
ミリー受容体のメンバーに対するリガンドによる誘導に応答して所望の蛋白質を
大量に産生ずるトランスフオーム細胞に変換できる。
SV40複製の起源を含有する発現プラスミドは。
SV40Tagを発現する任意の宿主細胞中で高コピー数に増幅できる。したが
って、SV40複製の起源をもつ発現プラスミドはCO8細胞中で複製可能であ
るが、cv−1細胞中では複製できない。高コピー数によって得られる発現の増
加は望ましいものではあるが、ここに記載されたアッセイ系に必須ではない。宿
主として特定の細胞の使用も必須ではないが、現時点ではとくに便利であるとい
う点からCV−1細胞が好ましい。
本発明を、参考としての以下の非限定的実施例により。
さらに詳細に説明する。
以下は、マウスRARβ遺伝子のプロモーター中の配列はレチノイン酸(RA)
応答性を付与し、これらの配列は3つのRA受容体サブクラス(すなわちアルフ
ァー。
ベーターおよびガンマ−RAR)に対して特異的な標的であることを示す。RA
応答要素(RARE)はエストロゲンまたは糖質コルチコイドによる有意な転写
活性化を仲介しないか、ビタミンD受容体またはサイロイドホルモン受容体によ
る転写活性化を弱く(約1オーダー以上低い)仲介する(同系リガンドとの複合
)。
λベクターEMBLa中のマウス肝ゲノムDNAライブラリー(C1onete
ch )をヒトRARβc DNAクローンB 1− RA Re [Benb
rookら、Nature 333: 669−672(1988)参照]のB
amHI −5ph Iフラグメントてスクリーニングして、RARβ遺伝子中
のRAREを局限した。使用したプローブは、βRAR遺伝子に独特な第一エキ
ソンの配列のみを含有する。20 kb挿入体を撃留するクローン(約10 k
bの上流配列、完全第一エキソン、および1Okbの第一イントロンを含有)を
単離し、第一エキソンを囲む領域をサブクローニングし、ジブオキソ配列分析に
付した。第一エキソンおよび近位5’ DNAを含むこのクローンの部分の配列
を図1に示す。これはマウスβRARプロモーター領域および第一のエキソンの
配列を表示する。TATAおよび−AGGTCA−モチーフには下線を付す。第
一エキソン接合部位は矢印で示す。
上述のようにして単離したゲノムフラグメントの10kb上流領域を、β−ガラ
クトシダーゼレポーター遺伝子に、RARβ翻訳開始コドンの丁度下流にインフ
レイムに融合した(図2参照。βレチノイン酸応答要素を包含する配列の5゛末
端からの一連の欠失による。
RARβRA応答要素のインビボ解析を示す)。マウスRARβ遺伝子とβ−ガ
ラクトシダーゼレポーター遺伝子の間の連結部の配列は示された通りである。番
号を付したアミノ酸はネイティブなRARβ翻訳産物に相当する。制限部位の略
号は次の通りである:N=NotI。
X=Xho I、 K=Kpn I、5=Sal I、 Nh=Nhe I。
5c=SacII。点線はプラスミドの配列を示す。
RAR−PL−βGALはRAR発現ベクターでコトランスフエクトされたサル
腎臓CV−を細胞中に導入した。酵素活性はレチノイン酸付加によって誘導され
、ゲノムDNAのこの領域はレチノイン酸に応答する機能性プロモーターを含む
ことを指示した。これは、ゲノムクローン中の指示した位置に特定部位の突然変
異誘発によってSat I制限部位を導入し、ついて10 kbゲノムフラグメ
ントを切り出して、β−ガラクトシダーゼベクターpLSV [pGHlolの
誘導体; Hermanら、 NucleicAcids Re5earch
14ニア130(1986)]中にクローン化し、オリゴ付加によってSal
Iおよびポリリンカー配列を含むように修飾し、RAR−PL−βGALを得る
ことによって達成された。
RAR−PL−βGALの5゛末端からの一連の欠失により、RA誘導を仲介す
る配列は、2 kb Nhe I −5acIIフラグメント内に存在すること
か明らかである(図2aおよび以下の表参照)。この領域のサブフラグメントを
。
マウス乳癌ウィルスプロモーターを含み、天然のGR応答要素か欠失したエンハ
ンサ−依存性ルシフェラーゼレポータープラスミドDMTV−LUC[Holl
enbergら。
Ce1l 55:899−906(1988)参照]中にクローニングした。
183 bp SmaIフラグメント(図1参照)は、この異種プロモーターに
いずれの方向でも、レチノイン酸応答性を付与することかできる(以下の表に示
すデータ参照)。
この領域から誘導されるオリゴヌクレオチド配列(図2b参照)をついで、RA
応答要素を、DMTV−LUCまたはDMTV−CAT中においてさらに同定す
るために使用した(以下の表に示すデータ参照)。図2bには。
これらの実験に用いたβレチノイン酸応答要素を含むオリゴヌクレオチドの配列
を示す。最後の下部の塩基はRARβプロモーターに対して異種であり、Δ−M
TVベクターの唯一のHindI[I部位への挿入を可能にするために包含され
た。
サイロイドホルモン応答要素(TRE)はcv−i細胞中にトランスフェクトさ
れたRARによる転写活性化を仲介することが示されていたが、一方非トランス
フエクト細胞は応答を示さない[Umesonoら、Nature 336:2
62−265(1988)参照]。驚くべきことに、Δ−MTV−CAT構築体
βRE 1. βRE2.およびβRE3 (図2参照)はコトランスフエクト
されたRAR発現ベクターがなくても1強力なRA依存性の誘導を示した。RA
R−α発現ベクターのコトランスフエクションはわずか2倍の誘導の増大を生じ
たか、これはCV−1細胞かβREを含むベクターの効率的な活性化に十分ては
あるか。
以前に検討されたTREの活性化の閾値より明らかに低い低レベルの内因性RA
受容体しか発現しなかったことを示している。以下の細胞系の検討により、すへ
てかトランスフェクトされたRAR発現ベクターなしで、 RA依存性様式てβ
RAREを効率的にトランスアクティベートすることが可能てあった。すなわち
、CHO。
HeLa、NIH3T3.Rat2線維芽細胞、 HTIO80、T (ヒトリ
ンパ系)、ニワトリ胚線維芽細胞、およびウズラQT6細胞である。試験された
細胞系でこの活性を発現しない細胞系はまだない。
配列βRE 1. βRE2.およびβRE3の検査で(図2b参照)6bpモ
チーフの縦列反復を同定する。これらの反復の間の11 bpの中心から中心ま
での分離はDNAヘリックスの1回転である。5−または3°半部位のいずれか
の単一コピーを含有する構築体(βRE4およびβRE 5)は、RAR発現ベ
クターのコトランスフエクション時にのみ機能的である(図2d参照)。これは
、RAREがクローン化cDNAから発現した3種のすべてのRARサブタイプ
の真正な標的であるのみでなく、これらの半部位はΔ−MTVプロモーターに関
しては最小RA応答要素として働くこともできることを指示している。見掛は上
、RARβ遺伝子の単−半部位要素は、TR,ER,および/または受容体スー
パーファミリーの他のメンバーに逆に応答するようにみえる。
ER,GRのCV−1細胞中ての構築体βREIとのコトランスフエクションは
、適当なリガンドの不存在または以後の添加では、見るへき活性化を生じなかっ
た。しかしながら、cv−i細胞の、TRおよびビタミンD受容体(VD3R)
、構築体βREIとのコトランスフェクションはそれらの同系応答要素を弱く(
約10〜20倍未満)活性化した。
表に指示した構築体各5gを、CV−1細胞中にR3V−LUCまたはR3V−
βGALのいずれかとともにトランスフェクトして、トランスフェクション効率
を正常化した。表中の各位は、 10−7MRA (βGAL実験)または10
−’MRA (ルシフェラーゼ実験)での処理プレートの二重の測定値を、溶媒
処理のみのプレートと比較して示す。183 Sma I制限フラグメント(図
1に示す)をΔ−MTVプロモーターに対して正方向(F)または逆方向(R)
のいずれかに挿入した。(NR)構築体は、RAに非応答であったRARβプロ
モーター中βREIの24bl)3’ に局在する45 bpオリゴ配列を含有
する。
プラスミドをCV−1細胞にトランスフェクトし。
10−7M RAを添加しまたは添加しないで、β−ガラクトシダーゼ活性をア
ッセイした。負の応答は2倍またはそれ未満の誘導で、正の誘導は7倍またはそ
れ以上であった。
細胞は、 10cmの皿の中に取り、5gのレポータープラスミド、1〜2gの
R3V−LUC(a)、 またはR3V−βGALもしくはpcHllo (c
およびd)、担体DNAとしてI)GEM4.ならびにaおよびdに示した実験
については、1gのR3V−RAR発現ベクターまたは同量のナンセンス転写体
を発生するR3Vベクターを含むD N A IOgでトランスフェクトした。
細胞はレチノイン酸添加1日後に収穫した。CATアッセイはすへて等量のβ−
ガラクトシダーゼ活性を示し、β−GALアッセイはルシフェラーゼ活性に正常
化した。
構築体 増大倍数
RAR−PL−βGAL I 4
RAR−DXN−βGAL 22
RAR−DNhSc−βGAL 2
DMTV−LUC2
DMTV−Sma183 F−LUC10DMTV−Sma183 R−LUC
9DMTV−LUC2
DMTV−(NR)−LUC2
以下のコトランスフエクションアッセイに使用した受容体発現プラスミドは、以
前に報告されている。
pR3hTRβ [Thompsonら、Proc、Natl、Acad、Sc
i、USA86:3494−3498(1989)参照]、pR3hRARα[
Giguere ら、Nature 330: 624−629(1987)参
照]、pR3hRARβおよびp Rs h RA R7[Ishikawaら
、Mol。
Endocrinol、 4 :837−844(1990)参照]ならびにp
R3hVDR[5chuleら、Ce1l 61:497−504(1990)
] である。基底レポータープラスミドΔSV−CATはTK−CAT中のTK
プロモーター[Dammら、Nature 339:593−597(1989
) ]をSV40初期プロモーターのsph l−Hlnd l[フラグメント
て置換することによって構築した。
ここで使用したすべての組換えCATレポータープラスミドは、SV40プロモ
ーターの上流の唯一のHindII[部位で指示したオリゴヌクレオチドの単一
コピーを撃留する。
挿入されたオリゴヌクレオチドの同一性は配列決定によって確認した。CoS細
胞中てのレポーター蛋白質の産生を改良するため、プラスミドCDM8 [5e
ed、B、ら。
Nature 329:840−842(1987)]を修飾し新しい真核生物
発現ベクターpCMXを調製した。CD8をIJlu Iおよび5tuIt’切
断して、CMV/T7ブロモー9 +、SV、10/11tイントロン/ポリA
シグナル、ポリオーマ−ウィルスエンハンサ−/起源、およびSV40エンハン
サー/起源をコードするDNAフラグメントを放出した。得られたフラグメント
をPvu II消化P U C19の大フラグメントにリゲートした。内部欠失
はDCM8部分に存在する唯一のBamHrとBet I部位の間に導入した。
Xab I部位に隣接したスタファー配列は5 ’ −Kpn I /Asp7
18−εcoRV −BamHI −Msc I −Nhe I −3’ をコ
ードする合成ポリリンカー、ついて蛋白翻訳の万能終結シグナルとして機能てき
る5−TAGGTAGCTAG−3’ のストレッチで置換した。ルシフェラー
ゼ[de Wetら、Mo1.Ce11.Biol、7:725−737(19
87)コならびにヒトTRβ、RARαおよびVDRのコード配列をpCMXの
ポリリンカー領域に置き、それぞれpCMX−LUC,pCMX−hTRβ。
1) CM X −b RA RaおよびpCMX−hVDRを発生させた。R
ARαの翻訳開始部位はコンセンサス翻訳開始シグナルをコードする合成リンカ
−を結合させて、ACCACCATC;に修飾させた[Hollenbergら
、Ce1l 55:899−906(1988) ]。この修飾により、インビ
トロ網状赤血球溶解質翻訳系で判定して、受容体翻訳の収率の著しい上昇を生じ
た。
コトランスフエクションアッセイには、サル腎臓細胞系CV−1を、10%炭末
−樹脂二重スブリット仔ウシウシ血清補充ダルベツコ改良イーグル培地(DME
M)中に維持した。トランスフェクションはUmesonoらによってCe1l
57:1139−1146(1989)に報告されたリン酸カルシウム沈殿法
に従い、0.5μgのpRS受容体発現プラスミド、1.0μgのレポーターC
ATプラスミド、内部対照としての5μgのpRAS−βCAL [Umeso
noら。
Ce1l 57:1139−1146(1989) ] 、および8.5μgの
担体プラスミドpUcI9を用いて実施した。細胞を8時間トランスフェクトし
、ついでDNA沈殿を洗浄後、細胞をさらに36時間、リガント(Ta、100
nM ; RA、1 uM ;1、25−(OH)2ビタミンD z、 10
0 n M )の存在下または非存在下にインキュベートした。細胞抽出物は、
Umesonoら(前出)の記載に従い、βGALおよびCATアッセイのた
めに調製した。F9奇形癌細胞のトランスフェクションは、細胞を12時間DN
A沈殿の存在下にインキュベートし、RAをlμM加えてさらに24時間インキ
ュベートして細胞を収穫するほかは、同様の方法を用いて行った。受容体、pR
AS−βGALおよびpUc19を、それぞれ2.5および4μg使用した。
DNA結合アッセイには、COS細胞をlO%仔ウシウシ血清を含むDMEM中
で培養し、リン酸カルシウム法により、20μgのpCMX受容体発現プラスミ
ドて6時間トランスフェクトし、ついてグリセロールショックに付した。トラン
スフェクトされたCO8細胞をさらに48時間インキュベートし、細胞を収穫し
て抽出物を調製し。
DNA結合アッセイをDammら、Nature 339:593−597(1
989)の記載に従って実施した。抽出物は20mMHE P E 5(pH7
,4)、0.4 MKCI、2mMDTTおよび20%グリセロール中に調製し
た。同様の方法を用いてF9幹細胞から全細胞抽出物を調製した。結合には、5
μg(CO3)または10μg (F9)の蛋白質を氷上で20分間、最初は2
0mMHE P E S、 80MK CI 。
1mMDTT、0.1 %NP40. 2.5 μg ポリdl/dC。
および10%グリセロール中(コールドコンペティターオリゴヌクレオチドを包
含させる場合は、このプレインキュヘーション時に添加した)でインキュベート
した。ついて、 40fmoleの32p−標識オリゴヌクレオチドプローブ(
1〜2 XIO5cpm、a−” P−d CTPの存在下クレノーポリメラー
ゼを用いた充填反応によって調製)を反応混合物に加え1次に室温で30分イン
キュベートした。
受容体−DNA複合体を、5%グリセロール含有5%ポリアクリルアミドゲルを
通す電気泳動により、6V/cm。
室温て分割した。使用した条件下では、リガンドの包含は受容体蛋白質のDNA
結合パターンを変化させなかった。
パリンドロームTRE (TREp)かT2およびレチノイン酸応答の両者を仲
介することか以前明らかにされ。
TRおよびRARか遺伝子の重複セットを調節できることか示唆されている[
Umesawaら、Nature 336:262−265(1988)]。共
調節がTREの一般的な特徴であるかどうかを試験するために、Tよ一感受性M
HC遺伝子プロモーターの性質を調べた。すなわち、MHCα遺伝子プロモータ
ーEaTRE−CAT ; [zumo ら、Nature 334:539−
542(1988)コの168 bp上セグメントカバーするレポータープラス
ミドを、ヒトのRARα、βもしくはγ[Giguere ら、Nature
330: 624−629(1987): Ishikawaら。
Mo1.Endocrinol、 4:837−844(1990)コまたはヒ
トTRβ[Thompsonら、Proc、Natl、Acad、Scj、US
A 86:3494−3498(1989)]の発現プラスミドとともにCV−
1細胞中にコトランスフエクトした。受容体発現プラスミドの非存在下には、R
AまたはT3によるCAT酵素活性の刺激は認められなかった。しかしなからT
Rβの発現は、ラットTRαを用いた以前の結果[lzumoら、前出]と一致
する有意なT、応答を付与した。一方、RARの3種のイソフオームのいずれか
一つの産生はRA応答を促進しなかったか、TREpをコードする類似のCAT
レポーター構築体はTRおよびRAR両者に応答する。
TREpとMHC−TREの間のこの表現型の差の分子的基盤を理解するために
、最小SV40初期プロモーター(ΔSV−CAT)に基づ<CATレポーター
のセットを調製した。TRβ発現ベクターによるコトランスフエクション実験に
より、TREpまたは野生型MHC配列(MHC−L)のいずれかを撃留するプ
ロモーターはT、に応答性を示すことが明らかにされた(図3a参照)。
図3に記載の標的ホルモン応答要素は1両端にオーバーハングしたテトラヌクレ
オチド(5−agc t−3’)をもつ二重鎖オリゴヌクレオチドとして合成し
た。これらのオリゴヌクレオチドの単一コピーを、基底プロモーターCAT構築
体、ΔSV−CAT中に存在する唯一のHindI[部位にクローニングした。
ヌクレオチド配列中の大文字部分は2合成品であるTREpおよびrGH21を
除く天然のプロモーターに見出される配列に相当する。
ホールド体の文字はrAGGTCAJモチーフを指示し。
「X」はそのモチーフからのヌクレオチド置換を意味する。矢印間の数字はスペ
ーサーのサイズ、カラム中の数字はTRβ(±72 、100 n M)または
RARa(±RA、1μM)産生CV−1細胞中でホルモンによって刺激された
CAT酵素活性の誘導倍率を示す。T3およびRAによって基底構築体ΔSV−
CATに観察された誘導はそれぞれ0.8および1.4倍である。
図3aにおいて、TREI)としたのは、効率的なRAREとしても有効である
( Umesonoら前出参照)至適化パリンドロームラット成長ホルモンTR
E (Glassら。
前出参照)である。MHC−LはMHC遺伝子プロモーター(Glassら、前
出参照)中の位置−XXXおよび−YYYに局在するTREをコートする。MH
C−SおよびMHC−Dは、MHC−Lから括弧によって指示した欠失を含有す
る。
MHC−Lはラット成長ホルモンTREおよびTREpに類似することから、現
実の応答要素はAGGTCAの部分パリンドロームからなることが提起されてい
た[図3参照、lzumoら、前出およびGlassら、Ce1l 59:69
7−708(1989)参照コ。しかしながら、予測されたパリンドロームに相
当する制限領域(MHC−Sレポーター)はT、応答性を付与せず、この提起は
正しくないことか示された。これに反し、隣接配列を包含するMHC配列のセグ
メント(MHC−D)は完全な応答の回復を生し。
MHC−TREの最小境界を描出した。この配列の検査では、驚くべきことに、
パリンドロームは見出せず、ヘキサマーのAGGTGAおよびAGGACAの直
接(すなわち、縦列)反復が確認される。
個々の半部位はそれぞれ、TREp中のAGGTCAモチーフに類似するが、M
HC−TRE中の半部位の方向性は異なっている。この要素のT3には応答し、
RAには応答しない興味ある能力は、この配列の性質の詳細な検討によりホル
モン応答についてのさらに詳細か明らかにされる可能性を示唆した。図3bに示
すように。
MHC−Nは野生型配列(MHC−TRE)の23ヌクレオチドコアをコードす
る。MlおよびM3は、提起された直接反復モチーフ中に特異的なヌクレオチド
置換(影つき文字および矢印中の「X」て表示)を含むか、一方。
M2変異体は、推測されたパリンドローム中に特異的なヌクレオチド置換をもっ
ている。TRβ発現プラスミドの存在下または不存在下に調製したCO8細胞抽
出物を用いると、TRβ蛋白質の32p標識MHC−Nオリゴヌクレオチドへの
特異的結合のゲル遅延アッセイによる検標識オリゴヌクレオチドを結合反応に加
えたところ。
MHC−NとM2はいずれもコンピートしたが、Mlと〜13はコンピートしな
かった。これは、TRβ結合部位の構築には、rAGGTGA」およびrAGG
AcA」の両者における2個のG残基の必要性を、明瞭に示している。中央の3
つのヌクレオチドAGG (推定パリンドロームの一部である)は、受容体結合
に対する有意なインパクトなしには交換できない。これはまた、アビジン−ピオ
チンDNA結合アッセイによって得られた結合データ、およびTRをもつM H
Cα遺伝子プロモーター上のフットプリントパターンとも一致する[Flink
ら、J。
Biol、Chem、 265:11233−11237(1990)コ。期待
通り、各構築体てのコトランスフエクションアッセイでは、MlおよびM3はT
2に対して完全にサイレントであるか2M2レポーターは、損傷されていても、
T3応答を維持している(図3b参照)。これらの観察はMHC−TREかパリ
ンドロームてはなく、4ヌクレオチドで分離されたrAGGTCAJ様の半部位
の直接反復からなるとの考え方を支持する。
MHC−TREての結果から、以前に性質が調へられている他のTREについて
も同様に再検討した。Pettyら、J、Biol、Chem、 265ニア3
95−7400(1990)による最近の報告では、T、応答性リンゴ酸酵素遺
伝子プロモーターに見出される短い20bpDNAセグメントか、TRによりフ
ットプリンティングされた。この配列を最小SV40プロモーター中に置くと、
T2応答性か付与され、上記モデルに基づく直接反復モチーフを含有する(図3
0参照)。この図では、リンゴ酸酵素TREは転写開始部位から−XXXないし
−YYYに相当する(PettYら、前出参照)。サイロイド応答要素はマウス
マロニー白血病ウィルス(MLV)LTR(受容体結合アッセイおよびインビボ
機能の両者による:MLV−LTR740はSapらから採取)およびラット成
長ホルモン遺伝子T RE [Brent ら、J、Biol、Chem、 2
64: 178−182(1989)参照コに見出される。βRAREは、 5
ucovら[Proc。
Natl、Acad、Sci、 USA 87:5392−5398(1990
)コによって報告されたβREに相当する。
MLV−LTRI:見出されたTREをSV40レポーター中に置くと、T2誘
導能が付与される。MHCモデルに基づき、これらの配列にrAGGTcAJ様
配列の直接反復が同定できる(図30参照)。これに反し。
Brentら(前出)によってTRE候補として提起されたラット成長ホルモン
(rGH)遺伝子配列はSV40レポーターに誘導能を付与しない(図30参照
)。しかしながら、以下に示すように、この配列はインビトロてTRと相互作用
せず、したがって真正な応答要素ではない可能性がある。
TRおよびRARの両者はパリンドロームTREに結合できるが[Umeson
oら、Nature 336:262−265(1988):Glassら、C
e1l 54:313−323(1988)およびGraupnerら。
Nature 340:653−656(1989)参照]、直接反復TREは
TR特異的である。この制限の分子的性質を理解するため、以前に性質が調べら
れた天然のRAREの構造を再評価した。最近、一つのこのような配列が、マウ
ス(5ucov ら)およびヒト [de Theら、Nature 343:
177−180(1990) ] RA Rβ遺伝子のプロモーター領域に確認
された。興味あることに、このRARE (βRAREと命名)は直接反復モチ
ーフからなり、RARによって選択的に活性化されるが、TRによっては活性化
されない(5ucovら、前出)。直接反復TREおよびRAREモチーフの排
他的認識および選択的応答の基盤をよりよく理解するために、一連の比較インビ
トロDNA結合および機能アッセイを実施した。
ゲル遅延アッセイでRARαおよびTRβの特異的DNA結合を試験するために
、プローブとして図3に掲げたオリゴヌクレオチドを使用した。βRAREにつ
いては、模擬トランスフェクトCO8細胞抽出物中で、かすかなバックグランド
結合活性が検出された。TRβ抽出物は2弱いかバックグランドを越えて検出可
能な結合活性を含有した。しかしながら、RARα抽出物で得られるシグナルは
劇的に上昇した。MHC−TREに加えて、リンゴ酸酵素TREおよびMLV−
LTRはすべて。
Glassら[Ce1159:697−708(1989) ] 、 Sapら
[Nature340:242−244(1989) ] 、Petty ら[
J、Biol、Chem、265ニア395−7400(1990)] 、およ
びFlinkら[J、Biol、Chem、 265:11233−11237
(1990)]の以前の観察に一致し、すべて高親和性TRβ結合部位である。
一方、TRβは、(前述のように)トランスフェクション実験で同じ<T、−依
存性トランスアクティベーションを付与しないrGH21プローブにきわめて貧
弱な結合しか示さない(図3c)。
最後に、RARα蛋白質は、これらのTREのいずれとも、見るべき結合を示さ
なかった。いずれの場合も、インビボのトランスアクティベーションとインビト
ロのDNA結合から得られた結果は一致する。すなわちこれらの縦列HREは9
選択的TRまたはRAR特異的結合およびアクティベーションの付与に固有の差
を育し、実際にホルモンのクロストークを減弱させる。
MHC−TRE (MHC−N)に出発して、半部位スペーシング(MCH+1
)、半部位配列(、MHC−T)。
または両者(MHC−R)に変異を導入するためのオリゴヌクレオチドのセット
を設計した(図4b)。これらのオリゴヌクレオチドの単一コピーを基底レポー
ター構築体ΔSV−CAT中に置き(図4b中に「−」て示す)、CATレポー
タープラスミドのセットをTREpをコードする一つのプラスミドとともに生成
させた。
TRβまたはRARαの発現プラスミドをCV−1細胞中に、変異HREの単一
コピーを含むΔSV−CATレポーターとともに平行コトランスインフエクショ
ンした。
ホルモン(RA、1 μM ; Ts 、 100 nM)の添加後。
細胞抽出物につき、コトランスフエクトpRAS−βGALで産生されたβ−ガ
ラクトシダーゼ活性を測定することにより、CAT活性をアッセイした。図中、
カラム中の数字はホルモンによるCAT活性の誘導レベルを指示する。
対照パリンドロームTREレポーターを用いると。
TRβおよびRARαはそれぞれ14および9倍の誘導を生じたが、一方、MH
C−NはT3応答を付与したもののRA応答は付与しない。スペーシングを1ヌ
クレオチド増やすとI T2応答は10倍から2倍未満に低下し、逆にRAによ
る中等度ではあるか官憲な誘導(4倍)を付好なT3応答(15倍)を生じたが
、一方、RA応答は限界にすぎなかった(2.6倍)。これに反し、MHC−T
の半部位のスペーシングの1ヌクレオチドの増加(MHC−Rへ)は、効率的R
AREを生じ(7,4倍のRA誘導)、一方逆にT、応答性の鈍化が認められた
(1.3倍)。スペーサー内へのヌクレオチドの挿入位置は自由で、MHC−T
変異とともにスペーサーの中央にさらにGを有する(CAGGがCAGGGに)
他の変異体の表現型はMHC−Rの場合と同一である。すなわち。
lヌクレオチドの挿入は(MHC−TがMHC−Rへ)TREのRAREへの交
換に十分なことから、半部位スペーシングは決定パラメーターとして指示される
。
移動度シフトアッセイを用い、TRβおよびRARαを発現するCO8細胞から
の抽出物のこれらの配列へのDNA結合能についても試験した。陽性のTRE(
TREp、MHC−N、およびMHC−T)は、野生型より著しく良好なMHC
−Tとの効率的競合を示した。
これに反し、RA応答要素(MHC+1.MHC−R。
およびβRARE)は貧弱なコンペティターである。このパターンはインビポア
クティベーンヨンのパターンと一致する(図4)。同しオリゴヌクレオチドを3
2P−標識βRAREに対するRARα結合の競合に使用した場合には、逆のパ
ターンが得られた。すなわち、RA応答要素(TREp、 βRARE、および
MHC−R)はすべて有効なコンペティターであるが、MHC−TREは全く競
合しない。さらに、MMC−Rと1ヌクレオチドしか違わないMHC−Tも効率
的には競合しない。これは9機能的応答要素の発生における半部位スペーシング
の役割の顕著な例を提供する。MHC−Rの、TREpの場合に匹敵する結合親
和性は、MHC+1およびMHC−Tのはるかに弱い親和性とともに、トランス
フェクションアッセイからの結果とよく相関する(図4)。
2つの異なる受容体によるインビボトランスアクティベーションとインビトロD
NA結合パターンの間の平行性は、TRは4ヌクレオチドスペーサーでrAGG
TCAJ様直接反復に結合し、一方、RARは同じモチーフを認識するがそれは
5ヌクレオチドのスペーシングをもつとの結論を強く支持するものである。
ラットオステオカルシン遺伝子プロモーターに見出されるVDREの性質の最近
の検討によれば[rO3T−VDRE:Demay ら、J、Biol、Che
m、266:12008−1013(1990); およびMarkoseら、
Proc、Natl、Acad、Sci、USA 87:l701−1705(
1990)参照]、接近した位置に3つのrAGGTCAJ関連配列の存在か明
らかにされた(5’−CTGGGTGAATGAGGACATTACTGACC
−3’ )、rO3T−VDREの5゛部分はrGGGTGAJおよびrAGG
ACAJの縦列反復を含有し、MHC−TREに類似する(図3)。TRおよび
RAR選択性に対する半部位スペーシングの重要な役割から、この観察が半部位
は3つのヌクレオチドて分離されているVDREにも拡大できるかを見るための
試験を行った。
すなわち、スペーサーサイズか3,4または5と変動するrAGGTcA」の直
接反復を作成することによって、1組の合成ホルモン応答要素を設計した(図5
a)。
DR−3,DR−4,およびDR−5はそれぞれrAGGTcA」ヘキサマーの
完全縦列反復をコートしく図中に矢印で指示)、3. 4.および5ヌクレオチ
ドで分離されている。GDR−3,GDR−4およびGDR−5は、半部位記列
がrAGAACA」、GRE半部位に変化されたほかはDRオリゴヌクレオチド
と同一である。
DR−4は直接反復中に4ヌクレオチド分離した2コピーのrAGGTCAJを
コードするので、原則的には。
TREである。DR−5はlヌクレオチドの挿入により5ヌクレオチドのスペー
サーを有し、RAREである。
同様に、スペーサーから1ヌクレオチドが欠失したDR−3は、VDREの候補
である。DR系と同一の構造をもつか、AGGTCAに代えてGREの半部位(
AG人ACA)をコートするオリゴヌクレオチドも。
配列特異性の他の対照として合成した(すなわち。
GDR系1図5aり照)。
上述の戦略を用い、TRβ、RARα、およびVDRについてこれらの人工的H
REのインビボトランスアクティヘーションおよびインビトロDNA結合の両者
を試験した。DRまたはGDRオリゴヌクレオチドの単一コピーを基底プロモー
ターCAT構築体、ΔSV−CATに存在する唯一の旧ndllI部位にクロー
ニングし、DR−3−CAT、DR−4−CAT、DR−5−CAT。
GDR−3−CAT、GDR−4−CAT、およびGDR−5−CATレポータ
ーを生成させた。指示されたレポーター[(−)はΔSV−CATを示すコ l
μgを、CV−1細胞中に、0.58g のVDR,TRβ、またはRARαの
発現プラスミドとともにコトランスフエクトした。同系リガンド(VD、および
T 2 、100 n M ;RA、tμM)と36時間インキュベートし、細
胞を2 コトランスフエクトした対照レポーターpRAS−βGALから産生さ
れるβガラクトシダーゼ活性で正常化したのちCATアッセイ用に収穫した。リ
ガンドの非存在下にΔ5V−CATにより得られたCAT活性を各受容体につい
て1とした。
CV−1細胞中てのトランスフェクションアッセイから、DR−3は実際、新規
なビタミンD3応答要素であることか明らかにされた(8.3倍誘導1図5b参
照)。
予期されたように、上述のモデルに基づ<DR−3からのスペーサー中への1ヌ
クレオチドの挿入(DR4の生成)は、ビタミンD3とT3応答を相互に交換さ
せる(DR−4を介してT3により22倍の誘導2図5c)。
半部位変異体GDR−3およびGDR−41;!VDRおよびTRの両者に対し
て完全に不活性である。DR−5か最良のRA応答(9倍誘導)を付与するか、
DR−3およびDR−4も明瞭な活性を示す(図5d)。以下に示すように、こ
れは多分、受容体蛋白質の過剰発現の結果である。合成りRホルモン応答要素の
これらの性質は。
異なる基底プロモーターたとえば単純ヘルペスウィルスチミジンキナーゼ遺伝子
プロモーターに移すことかできる。
DRレポーターをRA応答性のF9奇形癌幹細胞にトランスフェクトすると、D
R−5のみか機能性RAREとして働く。同様に2図4の場合と同じセットのレ
ポーターをF9細胞にトランスフェクトしたときは、MHC−R(5ヌクレオチ
ドスペーサー)とTREのみが2強力なRAREである。これに反して、そのR
AREの前駆体(MHC−N、MHC+1.MHC−T)は不活性である。プロ
ーブとしてβRAREを用い、F9幹細胞から調製した抽出物中で特異的蛋白質
−DNA複合体が検出された。これは、RARα−トランスフェクトCO3細胞
抽出物の場合と同一のDNA結合パターンを示す。
最後に2 これらの受容体蛋白質の一つを含有するCO3細胞抽出物について、
インビトロDNA結合アッセイを実施した。標識プローブとしてDR−3,DR
−4およびDR−5を用いると、細胞中にそれぞれVDR,TRβおよびRAR
α蛋白質の発現に依存して、特異的蛋白質〜DNA複合体か観察された。これら
の研究はトランスアクティベーション実験と平行して行われ、DR−3、DR−
4およびDR−5配列は、それぞれVDR。
TRβおよびRARαに対する特異的結合応答要素であることを示している。
以上1本発明をその好ましい実施態様に関連して詳細に説明したが2本明細書に
記載され、請求された本発明の精神および範囲内において、修飾および改変か可
能であることを理解すべきである。
FIG、1
五雰↓v0に附
補正書の写しく翻訳文)提出書(特許法第184条の8)平成5年9月6日
Claims (26)
- 1.配列: 5′−RGBNNM−[(N)x−RGBNNM]y−3′(式中,それぞれR は独立にAまたはGから選択され,それぞれBは独立にG,CまたはTから選択 され,それぞれNは独立にA,T,CまたはGから選択され,それぞれMは独立 にAまたはCから選択される。ただしヌクレオチドのそれぞれの−RGBNNM −基の少なくとも4つのヌクレオチドは配列【配列があります】の相当する位置 におけるヌクレオチドと同一である。xは0または2から15までの整数であり ,yは少なくとも1である)を有する実質的に純粋なDNA。
- 2.xは3〜5の範囲である請求項1に記載のDNA。
- 3.xは3である請求項2に記載のDNA。
- 4.それぞれの−RGBNNM−基は独立に,【配列があります】,【配列があ ります】,【配列があります】,【配列があります】,【配列があります】,ま たは【配列があります】から選択される請求項3に記載のDNA。
- 5.スペーサー−(N)2−は,【配列があります】,【配列があります】,【 配列があります】,または【配列があります】から選択される請求項4に記載の DNA。
- 6.配列: 【配列があります】 を有する請求項5に記載のDNA。
- 7.xは4である請求項2に記載のDNA。
- 8.それぞれの−RGBNNM−基は独立に,【配列があります】,【配列があ ります】,【配列があります】,【配列があります】,【配列があります】,ま たは【配列があります】から選択される請求項7に記載のDNA。
- 9.スペーサー−(N)4−は,【配列があります】,【配列があります】,ま たは【配列があります】から選択される請求項8に記載のDNA。
- 10.配列: 【配列があります】, または 【配列があります】 を有する請求項9に記載のDNA。
- 11.xは5である請求項2に記載のDNA。
- 12.それぞれの−RGBNNM−基は独立に,【配列があります】,【配列が あります】,【配列があります】,【配列があります】,【配列があります】, または【配列があります】から選択される請求項11に記載のDNA。
- 13.スペーサー−(N)5−ドは,【配列があります】,【配列があります】 ,【配列があります】,【配列があります】,または【配列があります】から選 択される請求項12に記載のDNA。
- 14.配列: 【配列があります】, 【配列があります】, 【配列があります】, 【配列があります】,または 【配列があります】 から選択される請求項13に記載のDNA。
- 15.通常はステロイド/サイロイドスーパーファミリーの受容体に対するリガ ンドによって転写活性化および/または抑制を受けないプロモーターに機能的に 連結した請求項1記載のDNAを含み,そのDNAおよびそのプロモーターは適 当なリガンドの存在下に上記プロモーターに転写活性化および/または抑制活性 を付与するように機能的に連結されている,実質的に純粋なDNAの構築体。
- 16.プロモーターはマウス乳癌ウイルスのデルターMTVプロモーター,SV 40初期プロモーター,単純ヘルペスウイルスチミジンキナーゼプロモーター, またはショウジョウバエアルコールデヒドロゲナーゼプロモーターである請求項 15に記載のDNA構築体。
- 17.転写のために機能的に遺伝子に連結された請求項15に記載のDNA構築 体を含む実質的に純粋なDNAの構築体。
- 18.細胞中での関心蛋白質の発現のためのベクターであって,請求項17記載 の実質的に純粋なDNA構築体を含み,その場合の遺伝子は関心蛋白質をコード するベクター。
- 19.関心蛋白質はルシフェラーゼ,クロラムフェニコールアセチルトランスフ ェラーゼ,またはβ−ガラクトシダーゼから選択される請求項20記載のベクタ ー。
- 20.請求項18記載のベクターでトランスフォームされた細胞。
- 21.細胞はCV−1,COS,F9,CHO,HeLa,NIH3T3,Hu Tu80,Rat2線維芽細胞,HT1080.T,ニワトリ胚線維芽細胞,ウ ズラQT6,またはショウジョウバエ・シュナイダーS2細胞から選択されるタ イプの哺乳類,鳥類または昆虫細胞である請求項20記載の細胞。
- 22.関心遺伝子の発現を制御する方法において,請求項20記載の細胞を適当 なリガンドおよびその関連受容2体の存在下または不存在下に培養することを含 む方法。
- 23.ステロイド/サイロイドスーパーファミリー受容体のメンバーに対するリ ガンドのアゴニストとしての試験化合物の活性を試験する方法において,(a) ステロイド/サイロイドスーパーファミリー受容体のメンバーの存在下,またさ らに試験化合物の存在下もしくは不存在下に,請求項20記載の細胞を培養し, ついで, (b)試験化合物の存在下もしくは不存在下における培養時に発現した関心蛋白 質の量を比較することを含む方法。
- 24.ステロイド/サイロイドスーパーファミリー受容体のメンバーに対するリ ガンドのアンタゴニストとしての試験化合物の活性を試験する方法において,( a)ステロイド/サイロイドスーパーファミリー受容体のメンバー,および上記 リガンドの存在下,またさらに,(i)試験化合物の存在下もしくは(ii)試 験化合物の不存在下に,請求項20記載の細胞を培養し,ついで,(b)(i) および(ii)培養工程時に発現した関心蛋白質の量を比較することを含む方法 。
- 25.ステロイド/サイロイドスーパーファミリー受容体の第一のメンバーに対 するリガンドヘの応答性が,ステロイド/サイロイドスーパーファミリーの少な くとも一つのメンバーに独特の経路を介して生じるか否かを,上記スーパーファ ミリーの他のメンバーに比較して,識別する方法において, 請求項18記載のベクターを上記第一受容体に対するリガンドと接触させ,そし て第一および第二の受容体の発現ベクターの比率を変動させ,ついで 第一の受容体と第二の受容体の比率を増大させた場合の,上記リガンドによる上 記応答要素の転写活性の修飾に対する効果を測定することを含む方法。
- 26.ステロイド/サイロイドスーパーファミリーのオーファン受容体のメンバ ーに対するリガンドとして作用する化合物を同定するための化合物のスクリーニ ング方法において, 上記化合物を請求項20記載の細胞と接触させ,この場合,上記細胞はステロイ ド/サイロイドスーパーファミリーの受容体の上記メンバーに対する発現ベクタ ーでさらにトランスフェクトし,上記受容体は,その同系リガンドの存在下に, 配列: 5′−RGBNNM−[(N)x−RGBNNM]y−3′(式中,それぞれR は独立にAまたはGから選択され,それぞれBは独立にG,CまたはTから選択 され,それぞれNは独立にA,T,CまたはGから選択され,それぞれMは独立 にAまたはCから選択される。ただしヌクレオチドのそれぞれの−RGBNNM −基の少なくとも4つのヌクレオチドは配列−AGGTCA−の相当する位置に おけるヌクレオチドと同一である。xは0または2から15までの整数であり, yは少なくとも1である)を有する実質的に純粋なDNAに結合可能であり,つ いで,レポーター蛋白質の発現の修飾をアッセイすることを含む方法。
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