JPH09507384A - 腫瘍タンパク質のプロテインキナーゼ - Google Patents

腫瘍タンパク質のプロテインキナーゼ

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JPH09507384A JP7505262A JP50526295A JPH09507384A JP H09507384 A JPH09507384 A JP H09507384A JP 7505262 A JP7505262 A JP 7505262A JP 50526295 A JP50526295 A JP 50526295A JP H09507384 A JPH09507384 A JP H09507384A
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Abstract

(57)【要約】 還元SDS−PAGEて決定した場合、46kDの分子量を有し、セリンおよびスレオニンキナーゼ活性を有し、c−JunN−末端活性化ドメインにリン酸化するという特徴を有する単離ポリペプチドおよびポリヌクレオチド、並びにJNKの検出方法が提供される。JNKは、AP−1部位により遺伝子発現に影響を与えるc−JunN−末端活性化ドメインをリン酸化する。

Description

【発明の詳細な説明】 腫瘍タンパク質のプロテインキナーゼ 発明の背景 本発明は、ハワードヒュー・メディカルインスティチュートの支援および政府 の支援のもと、エネルギー局より授与されたグラント番号:DE-86ER60429 および 米国予防衛生研究所より授与されたグラント番号:CA-50528およびCA-58396を受 けて行われた。合衆国政府は、本発明において一定の権利を有する。 1.発明の分野 本発明は、一般にプロテインキナーゼ、腫瘍遺伝子および腫瘍タンパク質の分 野に関し、具体的には、c−JunN−末端活性化ドメインに結合し、これをリ ン酸化して活性を高めるプロテインキナーゼに関する。 2.関連技術の説明 多くのウイルス遺伝子および細胞性遺伝子が、潜在的な発癌遺伝子として同定 されており、これらはまとめて腫瘍遺伝子(oncogene)と呼称されている。ウイル ス腫瘍遺伝子の細胞性相同物、即ち、腫瘍原遺伝子(proto-oncogene)またはc− 腫瘍遺伝子は、細胞増殖および分化の制御において機能するか、または細胞内シ グナル系を仲介する。腫瘍遺伝子の産物は、その細胞内の存在位置にしたがって 、例えば分泌腫瘍タンパク質、表面腫瘍タンパク質、細胞質腫瘍タンパク質およ び核腫瘍タンパク質のように分類される。 細胞核を標的とするタンパク質を発現する腫瘍原遺伝子は、腫瘍遺伝子の小部 分を構成する。これら核腫瘍原タンパク質は、典型的にはRNAおよびDNA合 成のトランスアクチベータおよびレギュレータとして直接作用する。核腫瘍遺伝 子産物は、細胞の異常増殖および最終的には新形成をもたらす遺伝子調節の変化 を誘発する能力有する。核腫瘍遺伝子の例には、mycskimybfo およびjun遺伝子が含まれる。c−jun腫瘍原遺伝子によってコードされ るc−Junタンパク質は、二量体性の配列特異的転写活性化物質、AP−1の 重要な成分である。他の転写活性化物質と同様に、c−Junは、DNA結合ド メインおよびトランス活性化(トランスアクチベーション)ドメインを含む2つ の機能性ドメインを有する。このDNA結合ドメインはC−末端に位置し、BZ ip構造を有する。この構造は、それぞれDNA結合と二量体化のために必要と なる保存塩基(B)およびロイシンジッパー(Zip)ドメインから成る。N− 末端はトランス活性化ドメインを含む。c−Junの発現は多くの細胞外シグナ ルによって急速に誘発されるが、その活性はまたタンパク質のリン酸化によって 翻訳後に調節される。c−JunのDNA結合ドメインの隣のクラスター部のリ ン酸化はDNAの結合を抑制する(Boyleら、Cell 64:573(1991); Linら、Cell7 0:777(1992))。トランス活性化ドメイン内に配置された他の2つの部位、即ち Ser63およびSer73のリン酸化は、c−Junの能力を高め転写を活性 化させる(Binetruyら、Nature 351:122(1991);Smealら、Nature 354:494(1991) )。これらの部位のリン酸化率は非刺激細胞では低く、増殖因子(例えば血小板 由来増殖因子(PDGF)もしくはv−Sis)、または腫瘍発生的に活性化さ れたSrc、RasおよびRafタンパク質の発現に反応して急速に増加する。 骨髄系およびリンパ系細胞では、これらの部位のリン酸化は、フォルボールエス テル(TPA)によって刺激されるが、線維芽細胞および上皮細胞では刺激され ない。これらの相違は、リンパ系細胞対線維芽細胞におけるHa−ras調節の 態様の相違によるものであろう。 多くのタンパク質が、特定のプロモーターによる転写の活性化において互いに 協調的に機能する。この協力を介して遺伝子は転写され、タンパク質生成物が生 じる。Fos腫瘍原遺伝子ファミリーは、Jun遺伝子ファミリーのメンバーと ともに安定な複合体を形成し、これはDNAにAP−1部位で結合する。このA P−1部位は多数の遺伝子のプロモータードメインに位置する。Fos/Jun 複合体の結合は、AP−1部位に結合した遺伝子の転写を活性化する。自身の増 殖調節メカニズムを失った細胞では、このFos/Jun複合体がAP−1部位 に居座り、特定の遺伝子の過剰発現を引き起こすかもしれないと考えられている 。多くの増殖性疾患は、例えば腫瘍原遺伝子のような他の点では正常な遺伝子の 過剰発現が原因であるので、これら遺伝子の過剰な活性化と干渉する組成物を同 定することが望ましい。 長年にわたって、遺伝子の発現またはそのメッセージのタンパク生成物への翻 訳を変化させる能力について、種々の薬剤が調べられてきた。現在の薬剤療法の 1つの問題は、それは無差別的に作用し、新生細胞同様健常な細胞にも影響を与 える傾向があるということである。これは、主に健常な細胞に対する毒性をもっ た薬剤の作用のために重篤な副作用が存在する多くの化学療法が有する主要な問 題である。 前述の記載から、健常細胞に対する潜在的なマイナスの影響を減少させるため に、その発現産物が細胞増殖に関連する遺伝子の過剰発現に影響を与える異常細 胞中の特定の標的を同定する必要がある。本発明は、そのような標的を提供する 。 発明の要旨 本発明は、c−JunN−末端活性化ドメインをリン酸化する新規なプロテイ ンキナーゼ(JNK)を提供する。JNK1は、46kDの分子量(還元SDS −ポリアクリルアミドゲル電気泳動(PAGE)によって決定)を有し、セリン とスレオニンキナーゼ活性を有するという特徴をもつ。特にJNK1はc−Ju nのセリン残基63と73をリン酸化する。 jun腫瘍原遺伝子産物は、AP−1部位に結合するトランスアクチベーター タンパク質であるので、c−Jun活性化の調節は、細胞中での正常な遺伝子発 現および増殖制御に影響を与える点で重要であろう。JNKの発見は、JNK活 性に影響を与える組成物を同定し、これにより、c−Jun活性化とその後のA P−1部位結合遺伝子の活性化に影響を与える手段を提供する。 JNKの同定によって、c−JunおよびAP−1の活性化に関与する特異的 キナーゼ活性のレベルを検出することが可能になった。さらに、本発明は、細胞 増殖性疾患をもつ患者に、JNK活性を調整する試薬を治療的に有効な量で投与 することによって、JNKが関与するこの疾患を処置する方法を提供する。 本発明はまた、アミノ酸33−79に対応するc−JunのJNK結合領域を 含む合成ペプチドを提供する。このペプチドは、JNKによるc−Jun活性化 量を減少させたい状況において、自然に生じるc−Junの競合阻害剤として有 用である。 本発明はまたJNK2を開示するが、これはJNK1と同様な活性をもつ新規 なプロテインキナーゼであり、55kDの分子量を有する。 図面の簡単な説明 図1は、32P−ATPおよびGST−cJun(wt)、GSTcJun(A 1a63/73)またはGSTとともにインキュベートした後の、FR3T3( −)およびHa−ras−形質転換FR3T3(+)から得た核抽出物およびサ イトゾル抽出物のSDS−PAGEを示す。 図2は、A)未処理またはUV照射HeLaS3細胞、およびB)未処理また はTPAとともにインキュベートしたJurkat細胞のSDS−PAGEを示 す。細胞抽出物は、32P−ATPおよびGST−cJun(wt)、GSTcJ un−(Ala63/73)またはGSTとともにインキュベートした。 図3は、GST−cJunおよびJNKによってリン酸化されたc−Junの リンペプチドマッピングを示す。3(A)はGST−cJunのマップを示し、 (B)はc−Junのマップを示す。 図4Aは、NaCl、尿素、グアニジン−HCl(GuHCl)またはSDS で洗浄し、GST−cJunからJNKを溶出させた後のリン酸化タンパク質の SDS−PAGEを示す。図4Bは、GSTc−Jun(wt)をGSH−ビー ズに共有結合させ、TPA刺激Jurkat細胞の全細胞抽出物とともにインキ ュベートした後のリン酸化c−JunのSDS−PAGEを示す。 図5は、ゲル内キナーゼアッセーを示す。GSTcJun−GSHアガロース ビーズを、A)GSTcJun(wt)の存在下もしくは非存在下で重合させた SDSゲル上のTPA刺激Jurkat細胞から得た細胞抽出物;B)UV刺激 もしくは未刺激HeLa細胞およびTPA刺激もしくは未刺激Jurkat細胞 の抽出物;並びにC)対数増殖期のK562およびHa−ras−形質転換FR 3T3、TPA刺激JurkatおよびU937細胞、並びにUV照射HeLA 、F9およびQT6細胞の抽出物とともにインキュベートした。 図6Aは、種々のGSTc−Jun融合タンパク質のタンパク質ゲルである。 図6Bは、図6Aに示したようにGST融合タンパク質を含むGSHビーズ上を 通した後のUV照射HeLaS3細胞の全細胞抽出物のSDS−PAGEを示す 。図6Cは、GSH−アガロースビーズから1MNaClで溶出したリン酸化G STcJun融合タンパク質のSDS−PAGEを示す。 図7Aは、大腸菌で発現されたGST、GSTcJunおよびGSTvJun のパターンを示す。図7Bは、GSH−ビーズとともにインキュベートしたTP A活性化Jurkat細胞抽出物由来の図7Aのリン酸化タンパク質を示す。図 7Cは、GSTcJunおよびGSTvJunビーズに結合したタンパク質によ るリン酸化後のc−Junタンパク質を示す。 図8は、A)Ha−rasまたはB)UV処置の存在下または非存在下におけ る、いろいろなc−Jun活性化ドメイン部分(cJ=AA1−223;33= AA33−223;43=AA43−223;56=AA56−223;A63 ,73=AA1−246(Ala63/73))およびCATレポーターを含む 細胞のCAT活性を示す。 図9は、A)Ha−rasまたはB)UV照射の存在下または非存在下におけ るv−Junおよびc−Junをトランスフェクトさせた32Pおよび35S標識F 9細胞のSDS−PAGE解析を示す。 図10は、c−Junのヌクレオチドおよび推定アミノ酸配列を示す。矢印は アミノ酸残基33−79を表す。 図11Aは、Jurkat細胞の全細胞質RNAのノザンブロットを示す。細 胞を単独または組み合わせた50ng/mlのTPA(T)、1μg/mlのA 23187(A)または100ng/mlのサイクロスポリンA(CsA)とと もに40分間、表示のようにインキュベートした。c−junjun−B un−Dc−fosおよびα−チュブリン発現レベルは、ランダムな位置から 合成を開始したcDNAプローブに対するハイブリダイゼーションによって決定 した。 図11Bは、可溶性抗CD3(OKT3)、2μg/mlの可溶性抗CD28 (9.3)、または50ng/mlのTPAおよび1μg/mlのA23817 (T/A)との組み合わせとともに40分間表示のとおりインキュベートした後 のJurkat細胞を示す。全細胞RNAを分離し、10μgのサンプルをc− junjun−Dおよびc−fosプローブを用いて分析した。同じ処理によ るIL−2誘発は、6時間の刺激後、IL−2およびα−チュブリン特異的プロ ーブを用いたブロットハイブリダイゼーションによって測定した。 図11Cは、−73Col−LUCまたは−60Col−LUCレポータープ ラスミド10μgをトランスフェクトさせたJurkat細胞を示す。トランス フェクト後24時間して、細胞を適量ずつ24穴プレートに入れ、表示の通り5 0ng/mlのTPA、1μg/mlのA23187または100ng/mlを 単独または組み合わせてCsAとともにインキュベートした。細胞を採集し、ル シフェラーゼ活性を決定した。表示した結果は3穴1組として実施した3回の実 験の平均である。 図12Aは、0.5μgのSRα−cJun発現ベクターをトランスフェクト させ、24時間後に32P−オルソホスフェート(1mCi/ml)で3時間標識 付けしたJurkat細胞(106細胞/レーン)を示す。15分後、表示の通 り単独または組み合わせた50ng/mlのTPA(T)、1μg/mlのA2 3187(A)および100ng/mlのCsAで処理し、細胞をRIPA緩衝 液で溶解し、免疫沈降でc−Junを分離し、SDS−PAGEで解析した。c −Junバンドは指標で示した。 図12Bは、35S−メチオニン(900μCi/ml)または32P−オルソホ スフェート(1mCi/ml)のいずれかで3時間標識付けした2×107Ju rkat細胞を示す。100ng/mlのCsAの存在下または非存在下で50 ng/mlのTPA+1μg/mlのA23178(T/A)とともに、あるい は表示の通り添加せずに15分間インキュベートした後、細胞をRIPA緩衝液 で溶解し、免疫沈降によってc−Junを分離し、SDS−PAGEで解析した 。c−Junバンドは指標で示した。 図12Cは、ゲルから切り出し、トリプシン消化リンペプチドマッピングを行 った、等しい数の細胞から単離した12Aで示したc−Jun特異タンパク質の 全てのバンドを示している。ここには典型的な結果を示した(この実験は少なく とも3回繰り返した)。N−非刺激細胞;T−50ng/mlのTPAで処理さ れた細胞;T/A:50ng/mlのTPAおよび1μg/mlのA23187 で処理された細胞;T/A+CsA:T/Aと100ng/mlのCsAで処理 された細胞。a、b、c、xおよびyは、ボイルらおよびスミールらが先に記載 したc−Junの種々のトリプシン消化リンペプチドに対応する(Boyle ら、Ce ll 64:573-584(1991); Smeal ら、Nature 354:494-496(1991))。T1およびT 2はマイナーなリン酸化部位、Thr91、93および95に対応する(Hibiら 、Genes & Dev.,7:000(1993))。 図13Aは、単独または組み合わせたTPA(T、50ng/ml)、A23 187(A、1μg/ml)またはCsA(100ng/ml)とともに15分 間インキュベートしたJurkat細胞の全細胞抽出物(WCE)を、GST− cJun(1−223)の存在下または非存在下、SDS−PAGE(100μ gタンパク質/レーン)でゲル上で分離したものを示す。ゲルを復元プロトコル (renaturation protocol)に付し、γ−32P−ATP含有キナーゼ緩衝液中でイ ンキュベートした。JNKの55kDおよび46kD形に対応するタンパク質バ ンドは指標で示す。 図13Bは、上記のように処理したJurkat細胞のWCE(50μg)を 、10μgのGST−cJun(1−223)で被覆した5μlのGSHアガロ ースビーズにより4℃で12時間処理したものを示す。十分に洗浄した後、γ−32 P−ATP含有キナーゼ緩衝液で30℃、20分インキュベートし、その後S DSサンプル緩衝液でインキュベートしてタンパク質を分離させてからSDS− PAGEで分離した。49kDバンドはGST−cJun(1−223)に対応 する。 図13Cは、図13Aで述べたように処理し、GST−cJun(1−223 )−GSHアガロースビーズでインキュベートしたJurkat細胞のWCE( 200μg)を示す。結合分画をSDSサンプル緩衝液で溶出させ、GST−c Jun(1−223)含有ゲル上てSDS−PAGEにより分離した。ゲルを復 元し、γ−32P−ATP含有キナーゼ緩衝液でインキュベートしてJNKポリペ プチドを標識した。 図14は、表示の通りTPA(50ng/ml、T)、A23817(1μg /ml、A)および/またはCsA(100ng/ml)の存在下で15分間イ ンキュベートしたFR3T3、CV−1、PC12およびマウス胸腺細胞培養の リン酸化アッセーを示す。樹立細胞株については2−4×105細胞、胸腺細胞 の初代培養物については1.5×106細胞から調製したWCEをGSTcJu n(1−223)−GSHアガロースビーズとともにインキュベートした。洗浄 後、JNK活性を固相リン酸化アッセーで求めた。 図15は、γ−32P−ATP含有キナーゼ緩衝液中で20分間キナーゼ欠失E RK1とともにインキュベートしたJurkat(パネルA)またはマウス胸腺 細胞(パネルC)のWCE(5μg)を示す。リン酸化タンパク質をSDS−P AGEで分離し、変異体ERK1に対応するバンドは指標で示した。上記に記載 したように処理したJurkat(パネルA)またはマウス胸腺細胞(パネルC )のWCE(20μg)を抗ERK抗体で免疫沈降させた。この免疫複合体を洗 浄し、γ−32P−ATPおよび2μgのMBPを含むキナーゼ緩衝液で15分3 0℃でインキュベートした。リン酸化タンパク質はSDS−PAGEで分離した 。リン酸化MBPに対応するバンドをパネルBおよびDで指標によって示した。 図16Aは、表示のとおり100ng/mlのCsAの存在下または非存在下 で正常なマウスの血清、1μg/mlの抗CD3および/または2μg/mlの 抗CD28とともに15分間インキュベートしたJurkat細胞(1×107) を示す。WCEを調製し、100μgのサンプルを、ゲル内キナーゼアッセーを 用いてJNK活性について解析した。 図16Bは、図16Aで述べたように処理し、GSTcJun(1−223) −GSHアガロースビーズとともにインキュベートし、固相キナーゼアッセーを 用いてJNK活性について解析したJurkat細胞のWCE(50μg)を示 す。これと同じWCE(20μg)を抗ERK2抗体で免疫沈降させ、MBPキ ナーゼ活性について解析した。 図16Cは、図16Aで述べたように種々の刺激を単独でまたはそれらを組み 合わせて処理し、GSTcJun(1−223)−GSHアガロースビーズとと もにインキュベートし、固相キナーゼアッセーを用いてJNK活性について解析 したJurkat細胞のWCE(50μg)を示す。これと同じサンプル(20 μg)をまた、図16Bで述べたようにMBP−キナーゼ活性について解析した 。 図17Aは、32P−オルソホスフェート0.4mCiで3時間標識付けし、さ らに、表示の通り非特異的抗体(1μg/mlマウスIgG;コントロール)、 1μg/mlの抗CD3、2μg/mlの抗CD28、10ng/mlのTPA または500ng/mlのA23187(A)とともにインキュベートしたJu rkat細胞(2×106細胞/ポイント)を示す。2分後、細胞を採集して溶 解し、免疫沈降によってHa−Rasを単離した。Ha−Rasに結合したグア ニンヌクレオチドを抽出し、薄層クロマトグラフィーで分離し定量した。表示し た値は、2列で1組として実施した別々の2回の実験の平均を表す。 図17Bは、32P−オルソホスフェートで標識付けし、TPAまたは抗CD3 で刺激したJurkat細胞を示す。表示した時点で細胞を採集し、Ha−Ra sのGTP含有量を求めた。 図18AおよびDは、JNK1のヌクレオチド配列および推定アミノ酸配列を 示す。 図18Bは、JNK1の推定アミノ酸配列と他のMAPキナーゼとの比較を示 す。 図18Cは、JNK1の推定構造とGenBankのデータベースとの比較を 示す。 図19Aは、胎児の脳のJNK1のノザンブロット解析を示す。 図19Bは、成人の組織のJNK1のノザンブロット解析を示す。 図19Cは、JNK1プローブでハイブリダイズさせたヒトゲノムDNAのサ ザンブロット解析を示す。 図20Aは、GST−cJun(1−79)基質を用いてゲル内キナーゼアッ セーによってSDS−PAGEで測定したJNK1キナーゼ活性を示す。 図20Bは、EGFおよびTPAによるJNK1プロテインキナーゼの活性化 の時間的変化を示す。 図20Cおよび20Dは、UV照射によるJNK1活性化の時間的変化および 用量応答性を示す。 図21Aおよび21Bは、COS細胞によって発現された内在性JNK1プロ テインキナーゼのUV活性化の時間的変化と用量応答性を示す。 図22は、JNK1活性に対するHa−RasおよびUVの作用を示す、基質 GST−cJun(1−79)を用いた免疫複合体キナーゼアッセーである。 図23は、COS細胞で発現されUVで活性化された(パネルA)JNK1、 或いはHeLa細胞で発現されたもの(パネルB)、または精製ERK1および ERK2の混合物(パネルC)の免疫沈降実験を示す。タンパク質基質のクーマ シーブルー染色はパネルDに示す。 図24は、JNK−46によってリン酸化されたc−Junのリンペプチドマ ップを示す。 図25Aは、固相プロテインキナーゼアッセーによって検出されたリン酸化G ST−cJunタンパク質を示す。 図25Bは、COS細胞で発現されたエピトープ付加JNK1のウェスタンブ ロット解析を示す。 図26は、Thr−183またはTyr−185の置換後のJNK1のUV刺 激リン酸化解析を示す。パネルAおよびBは、それぞれ化学的発光による検出ま たは32Pホスフェートで代謝的に標識付けした細胞のウェスタンブロット解析を 示す。パネルDは、基質GST−cJun(1−79)を用いたゲル内キナーゼ アッセーによるSDS−PAGEを示す。 図27は、エピトープ付加JNK1細胞でトランスフェクトさせたF9細胞か ら精製したJNK1のトリプシン消化リンペプチドマッピングの結果を示す。 図28は、JNK2のヌクレオチドおよび推定アミノ酸配列である。 図29は、JNK2の推定アミノ酸配列である。 発明の詳細な説明 本発明は、c−Jun腫瘍原タンパク質の十分に解明されたドメインに結合し 、その活性化ドメイン内の2ケ所をリン酸化する新規なプロテインキナーゼ(J NK)を提供する。これらの部位のリン酸化は、転写を促進し腫瘍性のトランス フォーメーション(形質転換)を仲介するc−Junの能力を増加する。 c−Junの活性はリン酸化によって調節される。形質転換性腫瘍遺伝子およ びUV光を含む種々の刺激が、c−JunのN−末端活性化ドメインのセリン6 3および73のリン酸化を誘発し、それによってそのトランス活性化機能を強化 する。本発明は、分子量が46kDであり(還元SDS−PAGEによって決定 )、セリンおよびスレオニンキナーゼ活性を有し、c−JunのN−末端の活性 化ドメインをリン酸化することができるという特徴をもつ単離ポリペプチドに関 する。このタンパク質はJNK1と呼称される。さらに、JNK2と呼ばれる第 二のJNKタンパク質(55kD)も開示される。 “単離された”とは、本発明の一切のJNKポリペプチド、またはJNKポリ ペプチドをコードする一切の遺伝子を指し、該ポリペプチドは、それぞれ他のポ リペプチドまたは遺伝子を実質的に含まず、またJNKポリペプチドもしくは遺 伝子とともに天然では通常見出され得る他の夾雑物も実質的に含まない。 本発明は、機能性ポリペプチド(JNK)およびそれらの機能性フラグメント を含む。本明細書で用いられているように、“機能性ポリペプチド”とは、確立 された機能アッセーにより同定される生物学的な機能または活性を有し、細胞に おける特定の生物学的、形態学的または表現型の変更に関連しているポリペプチ ドを指す。例えば、この生物学的機能は、抗体分子が結合することができるよう な小さいポリペプチドフラグメントから、細胞内の表現型の変更を特徴的に誘発 またはプログラミングすることに関係できる大きいポリペプチドまで変動しうる 。JNKの酵素的機能を有するポリペプチドまたはフラグメントは、c−Jun N−末端活性化ドメインキナーゼ活性を有する。“機能性ポリヌクレオチド”と は、本明細書に記載した機能性ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを指 す。 JNKの一次アミノ酸配列の小さな修飾は、本明細書に記載したJNKポリペ プチドと比較した場合、実質的に同等な活性を有するタンパク質を生じるであろ う。そのような修飾は、部位指向性(site-directed)突然変異のように意図的に 実施できるが、また自然発生的にも生じるであろう。これらの修飾によって生じ るポリペプチドの全ては、JNKのキナーゼ活性が存在する限り本発明に含まれ る。さらに、1つまたは2つ以上のアミノ酸の欠失はまた、そのキナーゼ活性に 顕著な変化を与えることなく、得られた分子の構造を修飾することができる。こ れによって、より大きな利用性を有するより小型の活性分子を開発することがで きる。例えば、JNKキナーゼ活性に必要でないアミノ末端またはカルボキシ末 端のアミノ酸を除去することが可能である。 本発明のJNKポリペプチドはまた、このポリペプチド配列の保守的変形も含 む。本明細書で用いられているように“保守的変形”とは、生物学的に同様な別 の残基のアミノ酸残基によるアミノ酸残基の置換を指す。保守的変形の例には、 例えばイソロイシン、バリン、ロイシンまたはメチオニンのような1つの疎水性 残基を別のものによって置換すること、または1つの極性残基を別のものと置換 すること、例えばリシンをアルギニンで、アスパラギン酸をグルタミン酸で、ま たはアスパラギンをグルタミンで置換すること等が含まれる。“保守的変形”と いう用語は、置換ポリペプチドに対して得られた抗体がまた未置換ポリペプチド と免疫的に反応するならば、未置換親アミノ酸の代わりに置換アミノ酸の使用も 含む。 本発明はまた、c−JunN−末端キナーゼ、JNKに結合する合成ペプチド を提供する。配列番号1のこのアミノ酸配列およびその保守的変形は本発明の合 成ペプチドを含む。この配列は、c−Junポリペプチドのアミノ酸33−79 を表す(Angelら、Nature 332(6160):166(1988))。本明細書で用いられている ように、“合成ペプチド”という用語は、天然に生じる完全なタンパク質分子を 含まないペプチドを指す。ペプチドが、例えば化学合成、組換え体遺伝子工学ま たは完全抗原のフラグメント化等の技術を用いて人間の仲介によって生成され得 る場合、そのペプチドは“合成”である。 本発明のペプチドは、α−アミノ基のt−BOCまたはFMOC保護のような 通常用いられる方法によって合成できる。両方法は段階的な合成を含み、これに よって、ペプチドのC−末端から開始してただ1つのアミノ酸が、各段階で付加 される(Coliganら、免疫学の今日のプロトコル(Current Protocols in Immunolo gy)、Wiley Interscience(1991)、ユニット9)。本発明のペプチドは、メリーフ ィールドおよびスチュワートとヤングが記載した既知の固相ペプチド合成法によ って、0.1−1.0mMolアミン/gポリマー含有コポリ(スチレン−ジビ ニルベンゼン)を用いて合成できる(Merrifield J.Am.Chem.Soc.,85:2149( 1962); Stewart & Young、固相ペプチド合成(Solid Phase Peptide Synthesis) 、Freeman、San Francisco(1969))。化学合成が終了したとき、ペプチドを脱保 護し、液体HF−10%アニゾールにより0℃で約1/4−1時間処理してポリ マーから切断することができる。試薬を蒸発させ、1%酢酸溶液でポリマーから 抽出し、続いて凍結乾燥させて粗製物質を得る。これを通常、溶媒として5%酢 酸を用いて例えばセファデックスG−15でのゲル濾過のような技術により精製 することができる。カラムの適切な分画の凍結乾燥によって、均質なペプチドま たはペプチド誘導体を得ることができ、続いてアミノ酸分析、薄層クロマトグラ フィー、高速液体クロマトグラフィー、紫外線吸収スペクトル分析、モル旋光度 、溶解度のような標準的な技術によって性状を調べ、固相エドマン分解によって 定量できる。 本発明はまた、本発明のJNKポリペプチドおよび配列番号1の合成ペプチド をコードするポリヌクレオチドを提供する。本明細書で用いられるように、“ポ リヌクレオチド”は、分離フラグメントの形状の、または大型構築物の成分とし てのデオキシリボヌクレオチドまたはリボヌクレオチドのポリマーを指す。本発 明のポリペプチドをコードするDNAは、cDNAフラグメントからまたはオリ ゴヌクレオチドから組み立てることができ、これは、組換え体転写ユニットで発 現させることができる合成遺伝子を提供する。本発明のポリヌクレオチド配列に は、DNA、RNAおよびcDNA配列が含まれる。好ましくは、JNK1をコ ードするヌクレオチド配列は配列番号11の配列であり、JNK2は図28の配 列である。 本発明のDNA配列は、幾つかの方法によって得ることができる。例えば、D NAは、当技術分野で周知のハイブリダイゼーション法を用いて単離することが できる。この方法には以下の工程が含まれる:1)ゲノムライブラリーまたはc DNAライブラリーに対してプローブをハイブリダイズさせて、共通するヌクレ オチド配列を検出する;2)発現ライブラリーを抗体でスクリーニングして、共 通した構造特徴物を検出する;さらに、3)ポリメラーゼ鎖伸長反応(Polymera se chain reaction,PCR)によって合成する。但しこれに限られるものではない 。 ハイブリダイゼーション法は、標識付けされた混合合成オリゴヌクレオチドプ ローブを用いて、組換え体クローンをスクリーニングするのに有用である。この 方法では、各プローブは、潜在的に変性二重鎖DNAの異種混合物を含むハイブ リダイゼーションサンプル中の特定のDNA配列の完全な相補物である。そのよ うなスクリーニングでは、ハイブリダイゼーションは好ましくは、一本鎖DNA または変性二重鎖DNAに対して実施される。ハイブリダイゼーションは、特に 、対象ポリペプチドに関連するmRNA配列の量が極めてわずかしか存在しない 原材料に由来するcDNAクローンの検出に有用である。言い換えれば、非特異 的な結合を回避するために指向される厳しいハイブリダイゼーション条件を用い ることによって、例えばその完全な相補物である混合物中のただ1つのプローブ に対する当該標的DNAのハイブリダイゼーションによって、特異的cDNAク ローンをオートラジオグラフによって可視化することが可能である(Wallace ら 、Nucleic Acid Research 9:879(1981))。 JNKをコードする特定のDNA配列は、:1)ゲノムDNAから二重鎖DN A配列を単離する;2)DNA配列を化学的に製造し、対象ポリペプチドに必要 なコドンを提供する;3)真核ドナー細胞から単離したmRNAの逆転写によっ て、二重鎖DNA配列をインビトロで合成することによっても得ることができる 。後者の場合には、mRNAの二重鎖DNA相補物が最後に形成され、これは一 般にはcDNAと呼ばれる。組換え体工程で使用される特定のDNA配列を作成 するためのこれら3つの方法の内、ゲノムDNA単離体の単離が最も一般的でな い。このことは、イントロンの存在のために哺乳類のペプチドを微生物で発現さ せることが所望される場合に特にそうである。 DNA配列の合成は、所望のポリペプチド産物のアミノ酸残基の完全な配列が 分かっている場合には、しばしば最良の方法である。所望のポリペプチドのアミ ノ酸残基の完全な配列が不明の場合は、DNA配列の直接合成は不可能であり、 最良の方法はcDNA配列の合成である。対象cDNA配列を分離する標準的な 方法として、とりわけプラスミドまたはファージ保有のcDNAライブラリーの 作成が用いられるが、これらライブラリーは、高レベルの遺伝子発現をもつドナ ー細胞において豊富なmRNAの逆転写から得られる。ポリメラーゼ鎖伸長反応 法と組み合わせて用いる場合、発現がまれな産物のクローニングも可能である。 ポリペプチドのアミノ酸配列の大半が既知の場合には、標的cDNA中に存在す ることが想定される配列の写しである標識一本鎖もしくは二本鎖DNAまたはR NAプローブ配列の作製が、DNA/DNAハイブリダイゼーション工程で用い られることもあろう。これは、一本鎖形に変性させたcDNAのクローニングし たコピーで実施される(Jayら、Nucl.Acid Res.11:2325(1983))。 cDNA発現ライブラリー例えばラムダgt11は、少なくとも1つのエピト ープを有するJNKポリペプチドについて、JNK特異的抗体を用いて間接的に スクリーニングすることができる。そのような抗体は、ポリクローナル抗体でも モノクローナル抗体でもよく、JNKcDNAの存在を示唆する発現産物を検出 するために用いられる。 ポリヌクレオチド配列は遺伝暗号から推定できるが、遺伝暗号の縮退(degener acy)を考慮に入れなければならない。本発明のポリヌクレオチドには、遺伝暗号 の結果として縮退した配列が含まれる。20個の天然のアミノ酸が存在し、その 大半は1つ以上のコドンによって特定される。したがって、JNKのアミノ酸配 列が機能を有するポリペプチドを生じる限り(少なくとも、ポリヌクレオチドの センス鎖の場合)、全ての縮退ヌクレオチド配列が本発明に含まれる。 JNKのポリヌクレオチド配列はまた、JNKをコードするポリヌクレオチド に対して相補的な配列(アンチセンス配列)を含む。アンチセンス核酸は、特定 のmRNA分子の少なくとも一部分と相補的なDNAまたはRNAである(Weitr aub Scientific American 262:40(1990))。本発明は、JNKポリペプチドの産 生を抑制することができる全てのアンチセンスポリヌクレオチドを包含する。細 胞内では、アンチセンス核酸は対応するmRNAとハイブリダイズし、二重鎖分 子を形成する。アンチセンス核酸は、細胞が二重鎖のmRNAは翻訳しないので mRNAの翻訳に干渉する。容易に合成できるということと、標的JNK産生細 胞に導入したときに大型の分子より問題を生じる可能性が少ないということから 、約15ヌクレオチドのアンチセンスオリゴマーが好ましい。遺伝子の翻訳を抑 制するためにアンチセンス法を用いることは当技術分野では周知である(Marcus- SaKura Anal.Biochem.,172:289(1988))。 さらに、JNKのためのリボザイムヌクレオチド配列も本発明に含まれる。リ ボザイムは、DNA制限エンドヌクレアーゼと類似した態様で他の一本鎖RNA を特異的に切断する能力を有するRNA分子である。これらのRNAをコードす るヌクレオチド配列の修飾を介して、RNA分子内の特定のヌクレオチド配列を 認識し、それを切断する分子を作り出すことが可能である(Cech J.Amer.Med .Assn,260:3030(1988))。それらが配列特異的であるという理由から、この方 法の主な利点は、特定の配列をもつmRNAのみが不活性化されるということで ある。 リボザイムには2つの基本的なタイプすなわちテトラヒメナ型(Hasselhoff Na ture 334:585(1988))および“ハンマーヘッド”型が存在する。テトラヒメナ型 リボザイムは、4塩基の長さの配列を認識し、一方、“ハンマーヘッド”型リボ ザイムは、長さが11−18塩基の配列を認識する。認識配列が長ければ長いほ ど、標的mRNA種においてのみその配列が生じる可能性は大きくなる。結果と して、ハンマーヘッド型リボザイムは、特定のmRNA種を不活性化させること についてテトラヒメナ型リボザイムより好ましく、18塩基の認識配列はより短 い認識配列よりも好ましい。 本発明のJNKポリペプチドはまた、JNKポリペプチドのエピトープに対し て免疫反応性を有するか、または結合する抗体を生成するために用いることがで きる。本発明の抗体はまた、配列番号1の合成ペプチドに結合する抗体を含む。 異なるエピトープ特異性をもつ、実質的にモノクローナル抗体を集めたものから 成る抗体が、それぞれ別個のモノクローナル抗体調製物と同様提供される。モノ クローナル抗体は、このタンパク質のフラグメントを含む抗原から当技術分野で 周知の方法によって作製される(Kohlerら、Nature 256:495(1975); 分子生物学 の今日の手技(Current Protocols in Molecular Biology)、オースベル(Ausubel )ら編(1989))。 本発明で用いられているように“抗体”という用語は、完全な分子と同様にそ のフラグメント(例えばFab、F(ab')2およびFv)でエピトープ決定基と 結合することができるものを含む。これらの抗体フラグメントは、その抗原また はレセプターと選択的に結合する何らかの能力を保持し、以下のように定義され る; (1)Fabとは、抗体分子の一価の抗原結合フラグメントを含むフラグメン トで、完全な抗体を酵素パパインで消化することによって生成でき、完全な一本 の軽鎖と1本の重鎖の一部分が得られる。 (2)Fab'とは、完全な抗体をペプシンで処理し、続いて還元することに よって得られる抗体分子のフラグメントで、完全な一本の軽鎖と重鎖の一部分が 得られる。抗体1分子につき2つのFab’フラグメントが得られる。 (3)(Fab')2とは、完全な抗体を酵素ペプシンで処理し、その後還元を施 さない場合に得られる抗体のフラグメントである。F(ab')2は、2つのジスル フィド結合によって結合した2つのFab’フラグメントの二量体である。 (4)Fvは、2本の鎖として発現される、軽鎖の可変領域と重鎖の可変領域 を含む遺伝学的に作製されたフラグメントと定義される。 (5)単鎖抗体(“SCA”)は、軽鎖の可変領域と重鎖の可変領域を含み、 これらが遺伝学的に融合した単鎖分子として適切なリンカーによって結合された 、遺伝学的に作製された分子と定義される。 これらのフラグメントの作製方法は当技術分野で既知である(例えば、Harlow & Lane著、抗体: 実験室マニュアル(Antibodies: A Laboratory Manual)コール ドスプリングハーバー研究所、ニューヨーク(1988)、この文献は参照により本明 細書に含まれる)。 本発明で用いられているように、“エピトープ”という用語は、抗体のパラト ープが結合する抗原上の一切の抗原決定基を指す。エピトープ決定基は、通常は 分子の化学的に活性な表面分族例えばアミノ酸また糖側鎖から成り、さらに通常 、特異的な電荷特性と同様に特異的な三次元構造特性を有する。 本発明のJNKポリペプチドに結合する抗体は、免疫抗原として完全なポリペ プチドまたは対象となっている小型のペプチドを含むフラグメントを用いて調製 できる。動物を免疫するために用いられるポリペプチドまたはペプチド例えば配 列番号1は、cDNAの翻訳または化学合成から得ることができ、必要であれば 担体タンパク質と共役させてもよい。ペプチドに化学的に結合できる通常用いら れる担体には、キーホールリンペットのヘモシアニン(KLH)、サイログロブ リン、ウシ血清アルブミン(BSA)および破傷風毒素が含まれる。続いてこの 結合ペプチドを動物(例えばマウス、ラットまたはウサギ)を免疫するために用 いる。 所望の場合は、ポリクローナル抗体またはモノクローナル抗体をさらに、例え ば、それに対して抗体を作製したポリペプチドまたはペプチドを結合させたマト リックスに結合させ、続いて溶出させることによって精製することができる。モ ノクローナル抗体、同様ポリクローナル抗体の精製および/または濃縮のための 免疫学分野における一般的な種々の技術も、当該技術分野でも知られている(Col igan ら、ユニット9、免疫学の今日のプロトコル(Current Protocols in Immun ology)、Wiley Interscience(1991)、この文献は参照により本明細書に含まれる )。 抗イディオタイプ技術を用いて、エピトープを模倣したモノクローナル抗体を 生成することもまた可能である。例えば、最初のモノクローナル抗体に対して作 製された抗イディオタイプモノクローナル抗体は、超可変領域内に結合ドメイン を有し、この結合ドメインは、最初のモノクローナル抗体が結合するエピトープ の“イメージ”である。したがって、本発明では、開示する合成ペプチドに結合 する抗体から作製された抗イディオタイプ抗体は、c−Junに結合するJNK 上の部位に結合することができ、したがってJNKがc−Junに結合し、リン 酸化されることを防止することができる。 本発明のポリペプチド(配列番号12および図29)または合成ペプチド(配 列番号1)をコードするポリヌクレオチド配列は、原核細胞または真核細胞のい ずれでも発現できる。宿主には、細菌、酵母、哺乳類生物が含まれる。真核細胞 性配列またはウイルス性配列を有するDNA配列を原核細胞で発現させる方法は 、当技術分野で周知である。宿主の中で発現と複製が可能な、生物学的機能を有 するウイルスおよびプラスミドDNAベクターは、当技術分野で既知である。そ の ようなベクターは本発明のDNA配列を取り込ませるために用いられる。 ポリペプチドをコードするDNA配列は、適切な宿主細胞にDNAを移すこと によってインビトロで発現させることができる。“宿主細胞”とは、ベクターが その中で増殖でき、そのDNAを発現させることができる細胞である。複製中に 突然変異が生じる可能性があるので、全ての子孫が親細胞と同一であるとは限ら ないことは理解されるところである。しかしながら、“宿主細胞”という用語が 用いられる場合はそのような子孫が含まれる。安定なDNA伝達の方法、言い換 えれば、外来DNAが継続的に宿主内で維持される場合は、当技術分野で既知で ある。 本発明では、JNKポリヌクレオチド配列は、組換え体発現ベクターに挿入す ることができる。“組換え体発現ベクター”という用語は、遺伝配列の挿入また は取り込みによる操作が行われた、当技術分野で既知のプラスミド、ウイルスま たは他の担体を指す。そのような発現ベクターは、宿主に挿入された遺伝配列の 効果的な転写を促進するプロモーター配列を含む。発現ベクターは、典型的には 複製開始点、プロモーターを、形質転換細胞の表現形選別を可能にする特定の遺 伝子とともに含む。本発明で使用するために適切なベクターには以下が含まれる が、但しこれらに限られるものではない:細菌で発現させるためにT7基材発現 ベクター(Rosenbergら、Gene 56:125(1987))、哺乳類細胞での発現にpMSXN D(Lee & Nathans J.Biol.Chem.263:3521(1988))および昆虫細胞での発現に バキュロウイルス由来ベクター。DNAセグメントは、調節エレメント例えばプ ロモーター例えばT7、メタロチオネインI、またはポリヘドリンプロモーター に機能できるように結合されてベクター中に存在する。 ベクターは、発現ベクターを含む宿主細胞を同定するために、表現形によって 選択できるマーカーを含むことが可能である。原核細胞発現ベクターで典型的に 用いられるマーカーの例は、アンピシリンに対する抗生物質耐性遺伝子(β−ラ クタマーゼ)、テトラサイクリンおよびクロラムフェニコールに対する抗生物質 耐性遺伝子(クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ)を含む。哺乳 類の発現ベクターで用いられる典型的なマーカーの例には、アデノシンデアミナ ーゼ(ADA)、アミノグリコシドホスホトランスフェラーゼ(neo、G41 8)、ジヒドロフォレートレダクターゼ(DHFR)、ハイグロマイシン−B− ホスホトランスフェラーゼ(HPH)、チミジンキナーゼ(TK)およびキサン チングアニンホスホリボシルトランスフェラーゼ(XGPRT、gpt)が含ま れる。 組換え体DNAによる宿主細胞の形質転換は、当技術分野で周知の慣用的技術 で実施できる。宿主が原核細胞例えば大腸菌の場合、DNA取り込み能力を有す るコンピテント細胞は、増殖期後に採集した細胞から調製でき、続いて当技術分 野で周知の工程によってCaCl2法で処理される。また別には、MgCl2また はRbClも用いることができる。形質転換はまた、宿主細胞からプロトプラス トを形成した後、またはエレクトロポレーションによって実施することができる 。 宿主が真核細胞の場合、DNAのトランスフェクション法例えばリン酸カルシ ウム共沈、慣用的な機械的方法例えば、マイクロインジェクション、エレクトロ ポレーション、リポゾーム封入プラスミドの挿入、またはウイルスベクターを用 いることができる。真核細胞はまた、本発明のポリペプチドをコードするDNA 配列および、選択可能な表現形(例えばヘルペスシンプレックスチミジンキナー ゼ遺伝子)をコードする第二の外来DNA分子で同時形質転換させることができ る。別の方法は、真核細胞ウイルス(例えばシミアンウイルス40(SV40) またはウシパピローマウイルス)を用い、一時的に真核細胞を感染または形質転 換させて、該タンパク質を発現させることである(真核細胞ウイルスベクター(Eu karyotic Viral Vectors)、コールドスプリングハーバー研究所、Gluzman 編、1 982)。哺乳類宿主細胞の例には、COS、BHK、293およびCHO細胞が含 まれる。 本発明によって提供される宿主発現ポリペプチドまたはそのフラグメントの単 離と情製は、調製用クロマトグラフィーおよびモノクローナル抗体もしくはポリ クローナル抗体を必須とする免疫学的分離を含む慣用的な手段によって実施でき る。 本発明のJNKプロテインキナーゼは、キナーゼの活性に影響を与える化合物 または絹成物を同定するためのスクリーニング法として有用である。したがって 、 別の実施例では、本発明は、c−JunN−末端キナーゼに影響を与える組成物 を同定する方法を提供する。この方法は以下の工程を含む;被験組成物およびキ ナーゼまたは該キナーゼをコードするポリヌクレオチドを含む構成成分を、それ ら構成成分が相互反応するために十分な条件下でインキュベートし、続いてその 後、該組成物がキナーゼ活性または該キナーゼをコードするポリヌクレオチドに 与えた影響を測定する。キナーゼに対する観察される影響は、抑制性または刺激 性のいずれかであるだろう。例えば、キナーゼ活性の増加または減少は、放射性 化合物(例えば32P−ATP)を構成成分混合物に加え、c−Junまたは他の 適切なJNKの基質中への放射能の取り込みを調べ、該化合物がプロテインキナ ーゼ活性を抑制するかまたは刺激するのかを決定することができる。キナーゼを コードするポリヌクレオチドを発現ベクターに挿入し、キナーゼの転写に対する 組成物の影響を、例えばノザンブロットアッセーで測定することができる。 別の実施例では、本発明は、JNKに関連する細胞増殖性疾患を治療する方法 を提供するが、該方法は、この疾患をもつ対象者に、キナーゼ活性を調整する試 薬を治療的に有効な量で投与することを含む。“治療的に有効”という用語は、 例えば使用されるモノクローナル抗体またはアンチセンスヌクレオチドの量が、 JNK関連疾患を改善するために十分な量であることを意味する。“細胞増殖性 疾患”という用語は、悪性細胞増殖だけでなく、周辺組織とはしばしば形態的に 異なるように見える非悪性細胞増殖をも指す。例えば、この方法は、種々の器官 系、例えば肺、乳房、類リンパ、胃腸管および秘尿生殖管の悪性物だけでなく、 例えば大半の大腸癌、腎細胞の癌、前立腺癌、肺の非小細胞癌、小腸の癌および 食道癌のような悪性物を含む腺癌の治療に有用であるかもしれない。 この方法はまた、非悪性または免疫関連細胞増殖疾患例えば乾癬、尋常性天疱 瘡、ベーチェット症候群、急性呼吸窮迫症候群(ARDS)、虚血性心疾患、透 析後症候群、白血病、類リューマチ性関節炎、後天性免疫不全症候群、脈管炎、 敗血症性ショックおよび他の急性炎症タイプ並びに脂質組織球増殖症の治療にも 有用である。特に好ましいものは免疫疾患である。本質的には、病因的にJNK キナーゼ活性と連関しているいずれの疾患もこの治療に感受性があると考えられ るであろう。 この治療は、JNKキナーゼ活性を調整する試薬の投与を含む。“調整する” という用語は、JNKが過剰に発現されている場合はその発現抑制を予想し、そ の発現が低下している場合はJNK発現の増加が予想される。この用語はまた、 天然のc−Junの細胞内の結合部位に対する競合的抑制物質として、例えば配 列番号1のペプチドを用いることによって、c−Junのリン酸化の抑制を予想 する。細胞増殖性疾患がJNKの過剰発現と関連している場合は、JNKポリヌ クレオチドアンチセンス配列またはJNK結合抗体のような抑制性試薬を細胞に 導入できる。さらに、本発明のペプチドに結合するモノクローナル抗体に結合す る抗イディオタイプ抗体もまた、本発明の治療方法として用いることができる。 また別に、細胞増殖性疾患がJNKポリペプチドの突然変異体の発現または低発 現に関連している場合は、ポリヌクレオチドセンス配列(DNAのタンパク質コ ード鎖)またはJNKポリペプチドを細胞内に導入することができる。 本発明の抗体は、注射によるか、または時間をかけた緩徐な輸液によって非経 口的に投与できる。本発明のモノクローナル抗体は、静脈内、腹腔内、筋肉内、 皮下、髄膜腔内または経皮的に投与できる。 本発明のペプチドまたは抗体の非経口投与用調製物には、滅菌水性もしくは非 水性溶液、懸濁液および乳液が含まれる。非水性溶媒の例は、プロピレングリコ ール、ポリエチレングリコール、植物油例えばオリーブ油および注射可能な有機 エステル例えばオレイン酸エチルである。水性担体には、水、アルコール性/水 性溶液、乳液または懸濁液が含まれ、食塩水、緩衝性媒体が含まれる。非経口担 体には、塩化ナトリウム溶液、デキストロースリンゲル氏液、デキストロース添 加塩化ナトリウム、乳酸塩付加リンゲル氏液、または固定油が含まれる。静脈内 投与用担体は、液体と栄養補充物、電解質補充物(例えばリンゲルデキストロー ス液をベースにしたようなもの)等を含む。保存料および他の添加物例えば抗菌 剤、抗酸化剤、キレート剤、および不活性ガスなどを含んでいてもよい。 アンチセンス配列を含むポリペプチド配列は、当技術分野で既知の種々の技術 によって治療的に投与することができる。そのような処置は、増殖性疾患をもつ 動物の細胞にJNKポリペプチドを導入することによってその治療的効果を達成 するであろう。JNKポリヌクレオチドの薬剤送達は、遊離ポリヌクレオチドま たは組換え体発現ベクター例えばキメラウイルスまたはコロイド性分散系を用い て達成できる。ヌクレオチド配列の治療的薬剤送達で最も好ましいものは、照準 化リポゾームの使用である。 本明細書で教示する遺伝子治療に利用できる種々のウイルスベクターには、ア デノウイルス、ヘルペスウイルス、ワクシニア、または好ましくはレトロウイル スのようなRNAウイルスが含まれる。好ましくは、レトロウイルスベクターは 、マウスまたはトリのレトロウイルス誘導ウイルスである。単一の外来遺伝子を 挿入できるレトロウイルスベクターの例には以下が含まれるが、これらに限られ るものではない:モロニーマウス白血病ウイルス(MoMuLV)、ハーベイマ ウス肉腫ウイルス(HaMuSV)、マウス乳癌ウイルス(MuMTV)および ラウス肉腫ウイルス(RSV)。さらに多数のレトロウイルスベクターの付加に よって多数の遺伝子を取り込ませることができる。これらのベクターの全ては選 択可能なマーカーのための遺伝子を伝達または取り込ませることができ、それに よって形質導入細胞を識別し増殖させることができる。JNK配列を特定の標的 細胞に対するレセプター用リガンドをコードする別の遺伝子とともにウイルスベ クターに挿入することによって、このベクターは標的特異性を獲得する。レトロ ウイルスベクターは、例えば糖、糖脂質またはタンパク質をコードするポリヌク レオチドを挿入することによって標的特異的にすることができる。好ましい照準 化は抗体を用いることによって達成される。当業者は、JNKポリヌクレオチド を含むレトロウイルスベクターの特異的送達を可能にするために、レトロウイル スゲノムに挿入されるべき特定のポリヌクレオチド配列を容易に知りえるであろ う。 組換え体レトロウイルスは不完全であるので、感染性のベクターウイルスを製 造するためにそれらは助けを必要とする。この助けは、例えばヘルパー細胞株を 用いることによって提供されるが、このヘルパー細胞株は、LTR内の調節配列 の制御の下で、レトロウイルスの構造遺伝子の全てをコードするプラスミドを含 んでいる。これらプラスミドは、パッケージ系に被包化のためのRNA転写物を 認識させるヌクレオチド配列を欠いている。パッケージングシグナルを欠くヘル パー細胞株には、例えばΨ2、PA317およびPA12が含まれるが、これら に限られるものではない。これらの細胞株は、ゲノムが包み込まれないので空の ウイルス粒子を生じる。レトロウイルスベクターが、パッケージングシグナルは 完全であるが構造遺伝子が他の対象遺伝子で置き換えられているような細胞に導 入されると、ベクターはパッケージされベクターウイルス粒子が産生される。こ の方法で産生されたベクターウイルス粒子を、続いて組織細胞株例えばNIH3 T3細胞に感染させるために用いて、大量のキメラレトロウイルス粒子を産生さ せることができる。 JNKポリヌクレオチドの別の照準化送達システムは、コロイド分散システム である。コロイド分散システムには、巨大分子複合体、ナノカプセル、微小球体 、ビーズ並びに水中油滴乳化物、ミセル、混合ミセルおよびリポゾームを含む脂 質ベース系が含まれる。本発明の好ましいコロイド系はリポゾームである。リポ ゾームは、インビトロおよびインビボでの送達担体として有用な人工膜担体であ る。サイズが0.2−4.0μmの大型の単ラメラ小胞(LUV)は、大型の巨 大分子を含む大量の水性緩衝液を封入することが示された。RNA、DNAおよ び完全なウイルス粒子が水性の内部に封入され、生物学的に活性な形で細胞に送 達される(Fraleyら、Trends Biochem.Sci.,6:77(1981))。哺乳類細胞の他に も、リポゾームは、植物、酵母および細菌細胞にポリヌクレオチドを送達するた めに用いられた。リポゾームが有効な遺伝子伝達担体であるために、次のような 特徴が必要である:(1)対象遺伝子がそれらの生物学的活性を損なうことなく 高い効率で封入されること;(2)非標的細胞と比較して標的細胞と専ら、実質 的に結合すること;(3)高効率で標的細胞の細胞質に小胞の水性成分を送達で きること;(4)遺伝子情報が正確にさらに効果的に発現されること(Manninoら 、Biotechniques 6:682(1988))。 リポゾームの照準化は解剖学的要素と機械的要素に基づいて分類される。解剖 学的分類は、選択性、例えば器官特異性、細胞特異性および細胞内小器官特異性 の程度に基づく。機械的照準化は、受動的か能動的化によって区別される。受動 的照準化は、類洞毛細管を含む器官の細網内皮系(RES)細胞に分布しようと するリポゾームの自然の傾向を利用する。他方、能動的照準化は、リポゾームを 特異的なリガンド例えばモノクローナル抗体、糖、糖脂質またはタンパク質に結 合させることによって、またはリポゾームの組成や大きさを変えて自然な状態で 生じる局在部位以外の器官および細胞型に向かわせることによって、リポゾーム を変化させて行うものである。 本発明はまた、JNKキナーゼ活性をもつ細胞を検出する方法、またはJNK 関連細胞増殖性疾患を検出する方法を提供するが、この方法は、c−JunN− 末端キナーゼ活性をもつ細胞成分をその成分と結合する試薬と接触させ、当該試 薬と成分との相互反応を測定することを含む。そのような試薬は、正常な組織と 比較した相対的なJNK発現レベルを測定するために用いることができる。細胞 成分は核酸例えばDNA若しくはRNAまたはタンパク質であろう。この成分が 核酸の場合、当該試薬は、核酸プローブまたはPCRプライマーである。核酸試 薬とc−JunN−末端キナーゼ活性をもつポリペプチドをコードする核酸との 相互反応は、典型的には放射能標識を用いて測定されるが、他のタイプの標識も 当業者にとって既知であろう。細胞成分がタンパク質の場合、当該試薬は典型的 には抗体プローブである。このプローブは直接または間接的に検出できるように 、例えば放射性同位元素、蛍光化合物、生物学的発光化合物、化学発光化合物、 金属キレーターまたは酵素によって標識されている。当業者には抗体に結合でき る他の適切な標識も容易に知りえるところである。 JNKキナーゼ活性を有する細胞の好ましい検出用プローブはc−Junタン パク質である。細胞内のJNK活性は、c−Junタンパク質プローブのリン酸 化量によって測定される。例えば、細胞抽出物中のJNK活性量は、当該抽出物 をc−Junタンパク質と混合し、放射能化合物例えば32P−ATPを当該成分 混合物に加えることによって測定できる。c−Junプローブに取り込まれる放 射能量は、例えばSDS−PAGEによって決定され、c−Junおよび正常レ ベルのJNKキナーゼ活性を有する細胞コントロール(対照群)と比較される。 c−Jun基質を96穴マイクロタイタープレート上に固定し、処理細胞から の抽出物をこの穴に添加する。続いてこの穴を洗浄し、32P−ATPを含む適切 な緩衝液をこの穴に添加する。リン酸化反応を約15分行い、穴を洗浄して放射 能を計測する。このアッセーの修正には、ビーズもしくは磁性粒子を用いて基質 を固定し、基質のリン酸化の測定に、例えばモノクローナル抗体および検出系( 若しくはビオチン化抗体とアビジンペルオキシダーゼ反応)のような非放射能工 程を採用することが含まれる。 上記に記載したJNKキナーゼの検出方法で用いられるJunタンパク質は、 単一のタンパク質ユニットまたは融合タンパク質であってもよい。融合タンパク 質は、好ましくはc−Jun、および担体タンパク質としてグルタチオン−S− トランスフェラーゼ(GST)から成る。c−junヌクレオチド配列を、発現 ベクター例えばpGEXまたは、pGEX2TもしくはpGEX3Xのような誘 導ベクターで、3’から担体タンパク質までクローニングし、遺伝子を発現させ 、細胞を溶解し、その抽出物を担体タンパク質が結合する樹脂を含むカラムに通 すか、またはそのような樹脂と直接混合する。GSTが担体の場合は、グルタチ オン(GSH)樹脂が用いられる。マルトース結合タンパク質(MBP)が担体 の場合は、アミロース樹脂が用いられる。他の担体タンパク質および適切な結合 樹脂は当業者には既知であろう。 本発明の物質はキットの調製に理想的である。当該キットはc−JunN−末 端キナーゼレベルの検出に有用であり、当該キットは、c−JunN−末端キナ ーゼに結合する抗体または、JNKヌクレオチドとハイブリダイズする核酸プロ ーブを含む。このキットはキャリア手段を含み、当該キャリア手段は、その中に 1つまたは2つ以上の容器例えばバイアル、試験管などを閉塞した状態で収納す るように区分けされてあり、各容器にはアッセーで使用される別々の成分の1つ が含まれる。例えば、容器の1つには、検出可能に標識付けされているまたは標 識付けすることもできる本発明のモノクローナル抗体が含まれる。このキットは また、緩衝液を含む容器および/またはレポーター分子例えば酵素標識または蛍 光標識に結合するレポーター手段例えば、ビオチン結合タンパク質(例えばアビ ジンまたはストレプトアビジン)を含む容器を有する。 以下の実施例は、本発明を制限するためではなく、本発明を詳述することを目 的とするものである。これら実施例は代表例であり、当業者にとって既知の他の 方法もまた選択肢として用いることも可能である。 実施例1 プラスミドとGST融合タンパク質の発現 グルタチオン−S−トランスフェラーゼ(GST)−cJun発現ベクター( pGEX2T−cJun(wt))をRSV−cJun(BspHI)から得た 補填BspHI−PstIフラグメント(アミノ酸1−223をコード)をpG EX2T(ファルマシア製)のSmaI部位に挿入して構築した。RSV−cJ un(BspHI)は、RSV−cJunの翻訳開始配列CTATGAを部位指 向性突然変異によってTCATGAに換えることによって構築した。GSTcJ un(Ala63/67)(BspHI)発現ベクターは、同じ方法でRSV− cJun(Ala63/73)(Smealら、上掲書)から得て、pGEX2T− cJun(Ala63/67)を構築するために用いた。種々のGSTcJun 先端切断変異体は、c−Junコード領域の様々な部分を増幅させるために、ポ リメラーゼ鎖伸長反応(PCR)を用いて構築した。プライマーの配列は下記に 示す: DNAフラグメントは、Pfuポリメラーゼ(ストラテジーン(Strategene)製 、ラホイヤ、カリフォルニア)を用い、BamHIおよびPstIで消化し、p B luescriptSK+(ストラテジーン製)のBamHI、PstI部位で サブクローニングして増幅させた。BamHI−EcoRIフラグメントはpB luescriptから切り出し、pGEX3X(ファルマシア製)のBamH I、PstI部位でサブクローニングした。幾つかの構築物は、PCR産物のB amHI−AvaIフラグメントおよびpGEX2X−cJun(wt)のAv aI−EcoRIフラグメントをpGEX3XのBamHI、EcoRI部位に 挿入して作製した。pGEX3X−cJun(33−223)は、XhoII− EcoRIフラグメントをpGEX3Xに挿入して構築した。 v−Junおよびニワトリc−Jun配列は、それぞれRCASVC−3およ びRCASCJ−3から誘導した(Bosら、Genes Dev.,4:1677(1990))。v− Junおよびニワトリc−JunのためのGST融合ベクターは、RCASVC −3およびRCASCJ−3のNcoIフラグメントをpGEX−KG(Guan & Dixon,Anual.Biochem.,192:262(1989))のNcoI部位に挿入して構築した 。c−Junおよびv−Junコード領域の種々の部分を含む同じフラグメント をpSG424(GAL4DNA結合ドメイン発現ベクター(Sadowski & Ptash ne,Nucl.Acids Res.,17:753(1989))でクローニングした。 GST融合タンパク質発現ベクターで、大腸菌のKL1−BlueまたはNM 522株を形質転換させた。タンパク質誘発および精製は先に述べたように実施 した(Smith & Johnson,Gene 67:31(1988))。精製融合タンパク質の量はバイオ ラッドタンパク質アッセーキット(Bio-Rad Protein Assay Kit)で概算した。幾 つかの実験では、GST融合タンパク質は、グルタチオン(GSH)−アガロー スビーズから溶出させず、c−JunN−末端キナーゼの分離のためにビーズに 保持させておいた。細胞培養および細胞抽出物の調製 FR3T3、Ha−ras形質転換FR3T3,HeLaS3およびQT6細 胞は、10%ウシ胎児血清(FCS)、100U/mlのペニシリン(Pc)お よび100μg/mlのストレプトマイシン(Sm)を含むダルベッコーの修飾 イーグル培地(DMEM)で増殖させた。Jurkat、K562およびU93 7細胞は、10%FCS、100U/mlのPcおよび100μg/mlのSm を補充したRPMI1640で増殖させた。F9細胞は45%DMEM、45% HamのF12、10%FCS、100U/mlのPc、および100μg/m lのSm中で増殖させた。核と細胞質の抽出物は。ディグナムらの記載(Dignam ら、(1983))にしたがって調製した。全細胞抽出物の調製には、採取細胞をWC E緩衝液(25mMのHEPES(pH7.7)、0.3MのNaCl、1.5 mMのMgCl2、0.2mMのEDTA、0.1%のトリトンX−100、0 .5mMのDTT、20mMのβ−グリセロホスフェート、0.1mMのNa3 VO4、2μg/mlのロイペプチン、100μg/mlのPMSF)に懸濁さ せた。この細胞懸濁液を4℃で30分間回転させ、抽出物は10000×g10 分遠心して清澄にした。タンパク質量はバイオラッドタンパク質アッセーキット で概算した。トランスフェクション実験 トランスフェクション実験は、RSV−cJun、RSV−vJunおよびG AL4−Jun、GAL4−vJunおよびHa−Ras(Leu61)発現ベ クターを先に述べたように用いて実施した(Boyleら、上掲書(1991); Binetruy ら、上掲書(1991);Smealら、上掲書(1991))。CAT活性は下記実施例8の記 載にしたがって求めた。c−Junおよびv−Junタンパク質発現およびリン 酸化はスミールらの記載にしたがって調べた(Smealら、上掲書(1991);Smealら 、Mol.Cell Biol.,12:3507(1992))。タンパク質の精製 GST融合タンパク質は、記載(Smithら、Gene 67:31-40(1988))にしたがって GSH−アガロースで親和性クロマトグラフィーによって精製した。精製MAP キナーセ(ERK1およびERK2の混合物)はコッブ博士(Dr.M.Cobb,Univ ersity of Texas Southwestern)から入手した。JNK−46は、標準的液体ク ロマトグラフィーによってUV照射HeLaS3細胞から精製した。エピトープ タッグ化(tagged)JNKは、一時的にトランスフェクトさせたCOS細胞から免 疫精製した。簡単に記せば、COS細胞を20mMのTris(pH7.6)、0 .5%のNP−40、250mMのNaCl、3mMのβ−グリセロホスフェー ト、3mMのEDTA、3mMのEGTA、100μMのオルトバナジウム酸 Na、10μg/mlのロイペプチン、1mMのPMSFで可溶化した。JNK を、プロテインA−セファロース結合M2モノクローナル抗体を用いて免疫親和 性クロマトグラフィーで分離した。ビーズを緩衝液A(20mMのHEPES( pH7.7)、50mMのNaCl、0.1mMのEDTA、0.05%のトリ トンX−100)で十分に洗浄した。緩衝液A中の3M尿素でJNKをカラムか ら溶出させ、10%グリセロールを含む緩衝液Aに対して透析した。 実施例2 キナーゼアッセー 固相キナーゼアッセー 細胞抽出物を希釈し、WCE緩衝液の最終組成を20mMのHEPES(pH 7.7)、75mMのNaCl、2.5mMのMgCl2、0.1mMのEDT A、0.05%のトリトンX−100、0.5mMのDTT、20mMのβ−グ リセロールホスフェート、0.1mMのNa3VO4、2μg/mlのロイペプチ ン、100μg/mlのPMSFとした。抽出物を、10μgのGSTまたはG ST−Jun融合タンパク質を結合させた10μlのGSH−アガロース懸濁物 (シグマ製)と混合した。混合物を微量遠心管で4℃で3時間回転させ、100 00×gで20秒遠心して沈澱させた。HEPES結合緩衝液(20mMのHE PES(pH7.7)、50mMのNaCl、2.5mMのMgCl2、0.1 mMのEDTA、0.05%のトリトンX−100)1mlで4回洗浄した後、 20μMのATPおよび5μCiのγ−32PATPを含む30μlのキナーゼ緩 衝液(20mMのHEPES(pH7.6)、20mMの塩化マグネシウム、2 0mMのβ−グリセロールホスフェート、20μMのp−ニトロフェニルホスフ ェート、0.1mMのNa3VO4、2mMのDTT)に沈澱ビーズを再懸濁させ た。30℃で20分後に、HEPES結合緩衝液で洗浄して反応を停止させた。 リン酸化タンパク質を1.5倍のレムリ(Laemlli)サンプル緩衝液30μlで溶 出させ、10%SDSポリアクリルアミドゲルで解析し、続いてオートラジオグ ラフィーを行った。取り込まれたリン酸塩の定量は、ゲルを薄く切りシンチレー ション計測によって求めた。リン酸化GST融合タンパク質はゲル薄片から溶出 させ、記載(Boyleら、上掲書(1991))にしたがってリンペプチドマッピングを 実施した。ゲル内キナーゼアッセー ゲル内キナーゼアッセーは、カメシタとフジサワの記載(Kameshita & Fujisaw a,Anal.Biochem.,183:139(1989))をわずかに変更して実施した。簡単に記せ は、c−Jun結合タンパク質を、80μgのGST−cJun含有GSH−ア ガロースビーズを用いて、上記のように全細胞抽出物から分離した。タンパク質 をレムリサンプル緩衝液に溶出させ、GST−cJunの存在下(40μg/m l)または非存在下で重合させた10%SDS−ポリアクリルアミドゲルで解析 した。電気泳動の後、ゲルを100mlの20%2−プロパノール、50mMの HEPES(pH7.6)で30分ずつ2回洗浄して、SDSを除去した。ゲル を1回30分で2回、100mlの緩衝液A(50mMのHEPES(pH7. 6)、5mMのβ−メルカプトエタノール)で洗浄した後、200mlの緩衝液 A中6Mの尿素で1時間、室温でインキュベートし、さらにその後、0.05% のトゥイーン20および3M、1.5Mまたは0.75Mの尿素かを含む緩衝液 Aで連続的にインキュベートした。ゲルを各回1時間4℃で数回0.05%のト ゥイーン20を含む緩衝液Aの100mlで洗浄した後、50μMのATPと5 μCi/mlのγ−32P−ATPを含むキナーゼ緩衝液で1時間30℃でインキ ュベートした。反応後、ゲルを100mlの5%トリクロロ酢酸と1%のピロリ ン酸ナトリウムで数回室温で洗浄し、その後、乾燥させてオートラジオグラフィ ーを実施した。 実施例3 プロテインキナーゼのGST−cJun−GSH−アガロースビーズへの結合 融合タンパク質、GSTcJun(wt)は、そのGST部分を介してグルタ チオン(GSH)−アガロースビーズに結合して、プロテインキナーゼを含み得 るc−Jun結合タンパク質の同定のための親和結合マトリックスを得ることが できる。FR3T3細胞のHa−Rasによる形質転換は、Ser63および7 3におけるc−Junのリン酸化を高める結果をもたらす(binetruyら、上掲書 (1991); Smealら、上掲書(1991))。予備実験によって、形質転換細胞はより高 レベルのc−JunN−末端キナーゼ活性を含み、一方、c−JunC−末端キ ナーゼ活性は変化しないことが示された。c−JunN−末端キナーゼ活性の特 徴を調べるためのより簡便なアッセーを開発するために、非形質転換および形質 転換FR3T3細胞の核抽出物と細胞質抽出物をGSTcJun(wt)−GS H−アガロースビーズと混合した。FR3T3(−)細胞およびHa−ras形 質転換FR3T3(+)細胞を0.5%FCS中に24時間保持し、採取して核 抽出物とサイトゾル抽出物とを調製した。これらの抽出物(同じ数の細胞から調 製)を10μgのGST−cJun(wt)、GSTcJun(Ala63/7 3)またはGSTを含むGSH−アガロースビーズと混合した。3時間インキュ ベートした後、ビーズを遠心沈殿し、4回洗浄して、γ−32P−ATPを含むキ ナーゼ緩衝液中で30℃20分インキュベートした。反応をSDSサンプル緩衝 液で洗浄して停止した。溶出タンパク質をSDS−PAGEで解析した。GST cJun融合タンパク質の位置を図1に表示する。このアッセーで用いた抽出物 の量を標準化するために細胞数よりむしろタンパク質濃度を用いたとき(300 μgのサイトゾル抽出物及び等量の核抽出物)、同様な結果が得られた。この工 程はGSTcJun(wt)のリン酸化をもたらしたが、これはプロテインキナ ーゼがGSH−アガロースに付着している間にGSTcJun(wt)と結合し てリン酸化したことを示唆している(図1)。他方、GSH−アガロースに結合 したGSTのリン酸化はこのアッセーでは検出できなかった。 同じ実験をGSTcJun(Ala63/73)融合タンパク質を用いて繰り 返した。この融合タンパク質では、c−JunのSer63と73を標的とする キナーゼを同定するために、63位と73位のセリンは両方ともアラニンに変換 した。このタンパク質のリン酸化は、GSTcJun(wt)のそれよりも極め て低かった(図1)。これらの実験によって、c−JunのN−末端部位に影響 を与えるキナーゼ活性は、Has−ras形質転換に際して上昇し、インビボ標 識で検出される形質転換と非形質転換細胞との間のc−JunN−末端リン酸化 の程度の違いと一致するという以前の観察が確認された(Binetruyら、上掲書(1 991); Smealら、上掲書(1991)、(1992))。この固相アッセーによって検出され るキナーゼ活性は、サイトゾルおよび核分画の両方に存在し、細胞当たりではサ イトゾルで数倍高い。しかしながら、細胞分画中にキナーゼのいくらかが核から サイトゾルに漏出した可能性もある。 固相アッセーを、他の細胞タイプのN−末端c−Junキナーゼ活性を調べる ために用いた。HeLa細胞をUVに曝すことによって、Ha−rasシグナル 経路が活性化され、c−JunのN−末端リン酸化の強い増加が生じた(Devary ら、Cell 71:1081(1992))。他方、フォルボールエステル、TPAでHeLa細 胞を処理しても、c−JunのN−末端リン酸化には極めてわずかな影響しか与 えられない(Boyleら、(1991))。HeLaS3細胞を12時間血清枯渇の状態 にさせ、さらに、未処理、UV光で照射(40J/m2)またはTPA(100 ng/ml)とともにインキュベートのいずれかを行った。UVまたはTPAに 曝した後、表示した時間に細胞を採取した。等しい数の細胞から分離した全細胞 抽出物(約800μgタンパク質)を、GST、GSTcJun(wt)または GSTcJun(Ala63/73)のいずれかの10μgを含むGSH−アガ ロースビーズと混合した。3時間インキュベート後、十分に洗浄し、上記のよう に固相リン酸化アッセーを実施した。20分反応させた後、SDSサンプル緩衝 液でタンパク質を分離させ、SDS−PAGEで解析した。 図2Aに示したように、N−末端c−Junキナーゼ活性は、UV照射後5分 以内に上昇し、30分後には未処理細胞より250倍となった。しかしながら、 TPAの影響はUVのそれに較べてわずかであった。以前に認められたように、 GSTcJun(wt)は、GSTcJun(Ala63/73)よりさらに効 果的にリン酸化され、一方、GSTはリン酸化されなかった。これらの結果は、 インビボでのc−Junリン酸化の測定結果と一致する(Boyle ら、上掲書(199 1);Dexvaryら、上掲書(1992))。 HeLa細胞と較べてJurkatT細胞のTPA処理は、Ser63および 73においてc−Junリン酸化が刺激された。Jurkat細胞に2時間血清 枯渇を施し、さらに未処理またはTPA(50ng/ml)処理10分もしくは 30分のいずれかを施した。5×106細胞から調製した全細胞抽出物を、GS T、GSTcJun(wt)またはGSTcJun(Ala63/73)を含む GSH−アガロースビーズと混合した。ビーズに付着したGSTタンパク質のリ ン酸化は上記のように実施した。より速く移動するバンドはGSTcJunタン パク質の分解産物に対応する。 HeLa細胞と異なりJurkat細胞では、N−末端キナーゼ活性は、TP Aによって大きく高められた(30分後に25倍)(図2B)。このキナーゼは また、GSTcJun(Ala63/73)よりもGSTcJun(wt)に選 択性を示し、GST部分に対して結合せずまたはリン酸化しなかった。これらの 結果を合わせれば、固相アッセーで検出されるキナーゼは、Ser63および7 3でc−Junをリン酸化し、さらに、その調節はインビボ標識によって調べた c−JunN−末端リン酸化のそれと平行することが示唆される。 実施例4 結合キナーゼ、JNKによるセリン63および73のリン酸化 GSTcJunに結合するキナーゼが使用する正確なリンアクセプター(phosp hoacceptor)部位を決定するために、リン酸化GSTcJun(wt)およびG STcJun(Ala63/73)タンパク質をトリプシン消化二次元リンペプ チドマッピング(phosphopeptide mapping)に付した。Hs−ras形質転換FR 3T3細胞(2.5mg)、UV照射HeLa細胞(200μg)またはTPA 刺激Jurkat細胞(1.2mg)の全細胞抽出物を、GSTcJun(wt )またはGSTcJun(Ala63/73)を含むGSH−アガロースビーズ と混合した。GSTcJunタンパク質を、結合キナーゼによって上記のように リン酸化し、SDS−PAGEによって単離してゲルから切り出し、トリプシン で消化して二次元リンペプチドマッピングを施した。X、Y、T1およびT2リ ンペプチドは指標で示されている。オートラジオグラムは全て同じ期間露光した 。 図3Aに示したように、Ha−ras形質転換FR3T3細胞、UV照射He La細胞およびTPA刺激Juekat細胞から単離したキナーゼは、GSTc Junを、XおよびYで、さらに他の2つのペプチドT1およびT2でリン酸化 した。XおよびYは、それぞれSer−73およびSer−63のリン酸化に対 応し(Smealら、上掲書(1991))、相対的に高レベルのT1およびT2を含むG STcJun(Ala63/73)の消化物には存在しなかった。リンアミノ酸 分析によって、T1およびT2はホスホスレオニンのみを含むことが示唆された 。欠失解析実験によって、これらのスレオニンは、c−Junのアミノ酸91、 93または95に割り当てられた。 下記に述べるように、GSTcJunに結合するキナーゼをビーズから溶出さ せ、完全な長さの組換え体c−Junタンパク質を溶液中でリン酸化するために 用いた(図3B)。組換え体c−Junタンパク質は、GSTcJun(WT) −GSH−アガロースビーズから溶出させたc−JunN−末端キナーゼ(JN K)によってインビトロでリン酸化し、さらにc−Junは、c−Junおよび Ha−Ras発現ベクターで同時トランスフェクトさせた32P標識F9細胞から 免疫沈降によって単離された(Smealら、上掲書(1991))。各タンパク質調製物 を同じ計測値だけトリプシンで消化し、リンペプチドマッピングを施した。X、 X’(アルキル化によって生成されたXの誘導体; Smealら、上掲書(1991))、 Y、bおよびcの各リンペプチドの移動位置を示す。 インビボで認められたように、結合キナーゼは殆どSer73でc−Junを リン酸化し、次いでSer63でリン酸化した。さらに、結合キナーゼ活性は、 c−JunのC−末端の2か所で弱くc−Junをリン酸化し、リンペプチドb およびCの出現をもたらした。これは、c−JunのN−末端部位の少なくとも 1つに対して明瞭な特異性をもって検出された最初のプロテインキナーゼである ので、これをc−unの−末端のプロテインキナーゼ(inase)とし てJNKと名付けた。 実施例5 JNKのc−Junへの結合 GSTcJunとJNKとの間の相互反応の安定性を調べるために、TPA刺 激Jurkat細胞の抽出物をGSTcJun(wt)−GSHアガロースビー ズとともにインキュベートした。十分に洗浄した後、このビーズをNaCl、尿 素、グアニジン−HClおよびSDSの濃度を高めながらの溶出に付した。JN Kの溶出は、溶液中における組換え体c−Junをリン酸化する能力によって調 べた。GSTcJun(wt)−GSHアガロースビーズを、TPA刺激Jur kat細胞の全細胞抽出物とともに3時間インキュベートし、4回洗浄してから 、NaCl、尿素、グアニジン−HCl(M)またはSDS(%)の濃度を高め なからキナーゼ緩衝液で溶出した(図4)。溶出分画(等容量)を、10%グリ セロールを含みATPは含まないキナーゼ緩衝液に対して4℃で透析し、続いて 20μMのATPおよび5μCiのγ−32P−ATPの存在下でc−Junタン パク質(250ng)とともに30℃で20分間インキュベートした。溶出工程 後にビーズに残ったキナーゼ量(Rレーン)は、20μMのATPおよび5μC iのγ−32P−ATPの存在下でキナーゼ緩衝液とともに単離ビーズを30℃2 0分インキュベートして決定した。リン酸化タンパク質は上記のようにSDS− PAGEで解析し、オートラジオグラフィーによって可視化させた。GSTcJ unおよびc−Junの移動位置は指標で示されている。 驚くべきことには、JNKはGSTcJunにむしろ強固に結合していること が分かった。すなわち、ほんのわずかのキナーゼ活性しか0.5MのNaClで 溶出せず、さらに、2MのNaClで溶出させた後も殆どのキナーゼはビーズに 残った(図4A)。結合キナーゼの約50%が1M尿素で溶出し、残りは2Mの 尿素で溶出した。ほぼ完全な溶出は、0.5Mのグアニジン−HClまたは0. 01%SDSのいずれかで達成された。全てのこれら溶出条件下で、GSTcJ un(wt)はまた、GSH−アガロースビーズから部分的に溶出した。このこ とは、JNK:c−Jun複合体の安定性はGST:GSH複合体のそれと類似 していることを示唆する。 GSTcJun(wt)を、シアノゲンブロマイドを用いてGSH−アガロー スビーズに共有結合で連結させ、TPA刺激Jurkat細胞の全細胞抽出物と ともにインキュベートした。十分に洗浄した後、ATPを含まないキナーゼ緩衝 液(レーン2)または20μMのATP(図4B)レーン3)もしくは50μM のATP(レーン4)を含むキナーゼ緩衝液を用いてビーズの一部分を溶出させ た。溶出分画(等容量)を基質として組換え体c−Junタンパク質(500n g)と、さらに5μCiのγ−32P−ATPとともに30分インキュベートした 。さらに、キナーゼ緩衝液単独(レーン1)または50μMのATPを含むキナ ー ゼ緩衝液(レーン5)のいずれかで溶出させた後、ビーズを5μCiのγ−32P −ATPの存在下で30分c−Junタンパク質(500ng)とともにインキ ュベートした。c−Junのリン酸化(矢印で示す)は、SDS−PAGEとオ ートラジオグラフィーで解析した。 GSTcJunが共有結合で連結されているキナーゼ付加GSH−アガロース ビーズへの外来c−Junの添加によって、効果的なリン酸化が得られた(図4 B、レーン1)。このことは、GSTcJunのリン酸化後、JNKはビーズか ら分離し、外来c−Junをリン酸化することを示唆している。さらに、ATP を含むキナーゼ緩衝液でインキュベートすると、外来c−Junに対するリン酸 化能によって示されるように、JNKのGSTcJunビーズから溶出した(図 4B、レーン2−4)。50μMのATPとともにインキュベートすると、20 %未満のキナーゼがビーズに残った(図4B、レーン1と5を比較のこと)。 実施例6 JNK1は46kDタンパク質である JNKの大きさを決定するためにゲル内キナーゼアッセーを実施した。GST cJun−GSH−アガロースビーズを、TPA刺激Jurkat細胞の全抽出 物とともにインキュベートし、十分に洗浄して結合タンパク質をSDSサンプル 緩衝液に溶出させ、さらに、GSTcJun(wt)の存在下(+)または非存 在下(−)で重合させたSDSポリアクリルアミドゲルで分離した。電気泳動後 、ゲルを6M尿素中でインキュベートし、さらに実施例1で述べたように復元に 付した。復元ゲルを50μMのATPおよび5μCi/mlのγ−32P−ATP を含むキナーゼ緩衝液中で30℃1時間インキュベートし、洗浄し固定して、オ ートラジオグラフィーによって可視化させた。 両方の例で、見かけの分子量が46kDであるタンパク質バンドがリン酸化さ れた(図5A)。リン酸化はGSTcJunの存在化で2倍効果的であった。こ のことは、46kDタンパク質バンドは自己リン酸化JNKであるか、または共 移動タンパク質であることを示している。32P標識タンパク質は、GST−GS H−アガロースビーズの溶出液では検出されなかった。 Jurkat細胞のTPA刺激またはHeLa細胞のUV照射によってJNK 活性が高まることを示すために、同じゲル内キナーゼアッセーを用いた(図5B) 。GSTcJun−GSH−アガロースビーズを、UV刺激または非刺激HeL a細胞およびTPA刺激または非刺激Jurkat細胞の全細胞抽出物とともに インキュベートした。洗浄後、結合タンパク質をSDSサンプル緩衝液に溶出さ せ、SDS−PAGEで分離させた。復元後、50μMのATPおよび5μCi /mlのγ−32P−ATPを含むキナーゼ緩衝液中でインキュベートし、リン酸 化タンパク質をオートラジオグラフィーで可視化した。 これらの結果は、JNKの見かけの分子量は46kDであるということについ て新たな証拠を提供する。種々の細胞タイプに同じN−末端c−Junキナーゼ が存在するのか否かを決定するために、ゲル内キナーゼアッセーを用いて、K5 62ヒト赤白血病細胞、U937ヒト組織球性白血病細胞、Jurkat細胞、 HeLa細胞、F9胎生期癌細胞、Ha−ras形質転換FR3T3細胞および QT6ウズラ繊維芽細胞の抽出物を調べた。HeLa、F9およびQT6抽出物 は、UV照射細胞から調製し、U937およびJurkat抽出物はTPA刺激 細胞から作製し、一方、K562細胞はいずれの特別な処理も施さなかった。全 ての細胞は、GSTcJunに結合し、46kDあたりに移動するプロテインキ ナーゼを含んでいた(図5C)。ある細胞、特にQT6細胞は、その次に豊富な プロテインキナーゼ種で約55kDの場所に移動するプロテインキナーゼを含ん でいた。両方のキナーゼ活性は細胞刺激によって誘発された。増殖期のK562 およびHa−ras形質転換FR3T3細胞、TPA刺激JurkatおよびU 937細胞並びにUV照射HeLa、F9およびQT6細胞の全細胞抽出物とと もに、GSTcJun(wt)−GSH−アガロースビーズをインキュベートし た。洗浄後、結合タンパク質を溶出させ、ゲル内キナーゼアッセーで上記のよう に分析した。 JNKは大きさが46kDであるという新たな証拠が、TPA刺激Jurka t細胞抽出物のGSTcJun結合タンパク質分画をSDS−PAGEによって 分離することによって得られた。分画タンパク質を溶出して復元後、GSTcJ unに結合しSer63および73を特異的にリン酸化させることができる主要 なプロテインキナーゼの分子量は、46kDであることが決定された。ERK1 およびERK2のサイズ(それぞれ44および42kD)は、JNKのサイズに 近いが、両方のERKと反応する抗血清を用いたウェスタンブロット分析によっ て、46kDJNKは免疫学的にそれらのいずれとも関連を有しないことが示さ れた。さらに、JNKはRaf−1とは免疫学的に関係がない。さらに、55k DポリペプチドはJNK活性を示すものとして同定されたが、46kDはもっと 効率的にc−Junに結合するようであった(Hibiら、Genes Dev.,7:2135(199 3))。 実施例7 キナーゼ結合部位の解明 N−末端またはC−末端配列のいずれかを欠くGSTcJunの欠失変異体( 図6A)を用いてJNK結合部位を画定した。種々のc−Jun配列を含むGS TcJun融合タンパク質を大腸菌で発現させ、GSH−アガロースに結合させ て単離した。この結合タンパク質をSDS−PAGEで分析し、クーマシーブル ーで染色した。数字は各融合タンパク質に存在するc−Junのアミノ酸を示す 。完全なGST融合タンパク質の移動位置は点で示されている。より速い移動バ ンドは分解産物である。 これらのタンパク質をGSH−アガロースビーズに固定し、UV照射HeLa 細胞抽出物とともにインキュベートした。UV照射HeLaS3細胞の全細胞抽 出物を、同じ量の種々のGST融合タンパク質を含むGSH−アガロースビーズ と混合した。洗浄後、γ−32P−ATPを含むキナーゼ緩衝液中で20分ビーズ をインキュベートした。このビーズからGST融合タンパク質を溶出させ、SD S−PAGEとオートラジオグラフィーで解析した。完全なGST融合タンパク 質の移動位置は点で示されている。UV照射HeLa細胞の全細胞抽出物ととも にインキュベートした後、結合したJNK分画の一部分を1MのNaClで溶出 させ、溶液における組換え体c−Jun(250ng)のリン酸化能について調 べた。タンパク質のリン酸化はSDS−PAGEとオートラジオグラフィーによ って解析した。 JNKの結合は、GSTcJun融合タンパク質(その全てはSer63およ び73の両方を含む)をリン酸化する能力によって調べた(図6B)。JNK結 合に影響を与えることなく、そのN−末端リン受容体の存在顕示に影響を与える いかなる先端欠失の可能性も排除できるように、これらのビーズから溶出させた キナーゼを、溶液における完全な長さの外来c−Junをリン酸化する能力につ いて調べた(図6C)。両方のアッセーから得られた結果は、アミノ酸(AA) 1−21の除去はJNK結合に対して影響を与えないということを示した。AA 1−32の除去はGSTcJunのリン酸化を減少させるが、キナーゼ結合に対 しては小さな影響を与えただけである。しかしながら、AA1−42の除去は完 全にキナーゼ結合を排除した。N−末端の切り縮めと反対に、調べた2つのC− 末端の切断は、JNK結合に対して影響を持たず、c−JunのAA1−79を 含むGST融合タンパク質は完全な結合活性を示した。したがって、AA33− 79はキナーゼ結合活性を構成する。 JNK結合部位は、v−Junに欠落しているc−JunのAA31−57に 広がるδ領域を包含する(Vogt& Bos,(1990))。δ領域のキナーゼ結合における 関与を調べるために、ニワトリのc−JunのN−末端活性化ドメイン(AA1 −144)またはv−Junの対応する領域(図7A)を含むGST融合タンパ ク質を構築した。ニワトリ(ch)c−Junの活性化ドメイン(AA1−14 4)およびv−Junの対応する領域をGSTに融合させ、大腸菌で発現させた 。GST融合タンパク質はGSH−アガロースビーズで単離し、SDS−PAG Eとクーマシーブルー染色で解析した。完全タンパク質の移動位置は点で示され ている。これらGST融合タンパク質をGSH−アガロースに付加した後、上記 のようにキナーゼ結合アッセーを実施した。 TPA活性化Jurkat細胞の抽出物を、GST、GSTcJun(Ch) またはGSTvJunを含むGSH−アガロースビーズとともにインキュベート した。洗浄後、γ−32P−ATPを含むキナーゼ緩衝液中でこのビーズをインキ ュベートし、リン酸化GST融合タンパク質を図6について述べたように解析し た。結合タンパク質分画をGSTcJun(Ch)およびGSTvJunビーズ から溶出させ、溶液中におけるc−Junのリン酸化能について図6について述 べたように調べた。ニワトリのGSTcJunがヒトGSTcJunと同じよう に効果的にキナーゼに結合したが、一方、GSTvJunはJNK結合では不完 全であった(図7B、C)。 実施例8 JNK結合はHa−rasとUV応答のために必要である Ser63と73のリン酸化は、Ha−rasによるc−Jun仲介トランス 活性化の強化のために必要である(Smeal等、上掲書(1991))。この反応におい てJNKの結合が何らかの役割を持つとしたら、インビトロでキナーゼ結合を減 少させる変異体は、インビボでのHa−rasによるc−Jun活性の刺激を弱 めるはずである。この関係は同時トランスフェクトによって調べた。発現ベクタ ーは、キメラGAL4−cJunおよびGAL4−vJunタンパク質を発現さ せるために構築した。これらキメラタンパク質は、酵母の活性化因子GAL4(S adowski & Ptashne(1989))のDNA結合ドメインとc−Junまたはv−Jun のN−末端配列とから成る。GAL4−依存レポーター5xGAL4−E1b− CAT(Lillie & Green(1989))を活性化させるこれらキメラの能力を、同時トラ ンスフェクトさせたHa−ras発現ベクターの存在下または非存在下で調べた (図8A)。種々のc−Jun活性化ドメイン〔cJ=AA1−223;33− AA33−223;56=AA56−223;A63,73=AA1−246( Ala63/73)〕を含む表示されたGAL4−cJunキメラタンパク質を コードする1.0μgの発現ベクターおよび2.0μgの5×GAL4−E1b −CATレポーターを表示された量(μg)でpZIPNeoRas(Leu6 1)の存在下または非存在下においてF9細胞に同時トランスフェクトさせた。 pUC18および適切な量のpZIPneoを用いて、発現ベクターの全量を一 定に保ち、トランスフェクトさせるDNAの全量を15μgにした。トランスフ ェクト後28時間で細胞を採取し、CAT活性を決定した。表示したものは2つ の実験の平均で、GAL4−Jun発現ベクターの非存在下で認められたレポー ター発現レベルに対する何倍の活性化かを計算した。 c−JunのAA1−32の欠失は、Ha−ras応答においてわずかな低下 (wtGAL4−cJunについて9.8倍誘発対19倍誘発)をもたらしたが 、一方、AA1−42または1−55の欠失は、Ha−ras応答に対してより 大きな低下をもたらした(5.2倍誘発)。Ha−ras応答に対する同様な減 少が、c−Jun配列のv−Jun配列による置換に際して認められた(4.7 倍誘発)。実際、GAL4−cJun(56−223)およびGAL4−vJu nキメラは、Ser63と73がアラニンに変換されているGAL4−cJun (1−246;Ala63/73)よりも応答性はわずかに2倍であった。この キメラはHa−rasに対してわずかな応答(2倍)を示しただけであった。G AL4−cJunおよびGAL4−vJun融合タンパク質の同じ組み合わせを UV応答について調べた。pZIPNeoRasで同時トランスフェクトさせた という点を除いてF9細胞を上記のようにトランスフェクトさせ、トランスフェ クト後8時間で細胞にUV−Cを40J/m2で照射し、または照射しなかった 。20時間後に細胞を採取し、CAT活性について調べた。図8Bは上記のよう に計算した2つの実験の平均を示す。 図8Bに示したように、インビトロでJNKに結合できないこれらのタンパク 質は、インビボでUVに対して非応答性である。GAL4−cJun(1−22 3)の活性はUVによって7.5倍刺激され、一方、GAL4−cJun(43 −223)、GAL4−cJun(56−223)およびGAL4−vJunの 活性はわずかに1.5倍誘発されただけである。 c−Junリン酸化におけるJNK結合の役割を明らかにするために、活性化 Ha−ras発現ベクターの存在下または非存在下でc−Junおよびv−Ju n発現ベクターをF9細胞にトランスフェクトした。Ha−ras経路を活性化 させるためにUV照射も用いた(Devaryら、(1992))。v−Junおよびc−J unを、pZIPNeoRas(Leu61)の存在下または非存在下でv−J unおよびc−Jun発現ベクターでトランスフェクトされた32Sまたは32P− 標識F9細胞から免疫沈降により単離した。単離タンパク質をSDS−PAGE とオートラジオグラフィーによって解析した。各タンパク質について代表的な実 験結果を示した。32P標識v−Junのオートラジオグラムは、対応するc−J unのオートラジオグラムより3倍長く露光して、同様な強度になっていること に留意されたい。v−Junおよびc−Jun発現ベクターをトランスフェクト させた32Pおよび32S標識F9細胞から、v−Junおよびc−Junを単離し た。免疫沈降によってJunタンパク質を単離する前に、細胞の半分にUV−C (40J/m2)を30分間照射した。この例では、c−Junとv−Junの レーンは同じ露光のオートラジオグラムを示している。2つの矢印は、c−Ju nの2つの形態(Devary,(1992))の移動位置を示し、一方、四角はv−Jun の移動位置を示している。 32S標識細胞からの免疫沈降によって、c−Junおよびv−Junは同程度 に発現され、それらの発現レベルはHa−ras(図9A)またはUV(図9B )のいずれにも影響されないことが示された。32P標識細胞からの免疫沈降によ って、Ha−rasおよびUVの両方ともc−Junのリン酸化を刺激し、一方 、基準レベルはc−Junのそれより数倍低いv−Junのリン酸化は、いずれ の処置によっても強化されないことが示唆された。以前に観察されたように(De varyら、上掲書(1991))、UVはc−Junリン酸化のより強力な誘発因子で、 電気泳動移動度を遅くする。リンペップチドマッピングによって、Ha−ras 発現は、v−Junのリン酸化に対してはc−Junに対するその影響と較べて はるかに小さな影響しか与えないことが確認された。以前に示されたように(Sme alら、上掲書(1991))、v−Junは、c−JunのSer73に対応する1つ の部位だけをリン酸化した。 実施例9 抗血清とタンパク質 c−Jun多クローン性抗血清はBinetruyら、(Nature 351:122-127(1991)に よって記載された。抗CD3モノクローナル抗体OKT3(Van Wauweら、J.Imm unol.,124:2708-2713(1980))はアルトマン博士(Dr.Amnon Altman,La Jolla Institute for Allergy & Immunology)から入手し、抗CD28モノクローナル 抗体9.3はハンセンらの文献(Hansenら、Immunogenetics 10:247-260(1980)) に記載されている。抗ERK2および抗ERK抗体は、それぞれウェーバー博士 (Dr.M.Weher,University of Texas Southwestern)とコッブ博士(Dr.M.Co bb,University of Texas Southwestern)から提供された。GST−cJun( 1−223)の発現および精製は記載されている(Hibiら、Genes & Dev.,7:21 35(1993))。キナーゼ欠損ERK1のための細菌発現ベクターはコッブ博士から 提供され、その組換え体タンパク質はハグストロム博士(Dr.J.Hagstrom)によ って調製され、精製された。MBPはシグマから購入した。細胞培養、代謝標識および免疫沈降 Jurkat細胞は、10%ウシ胎児血清(FCS)、1mMのグルタメート 、100μ/mlペニシリン(pen)、100μg/mlストレプトマイシン (strep)、および250ng/mlアンホテリシンを添加したRPMI( 完全培地)で増殖させた。HeLaS3、CV−1およびFR3T3細胞は、1 0%FCS、100μ/mlのpen、100μg/mlのstrepを補充し たDMEMで増殖させた。全ての細胞は5%CO2とともに37℃で培養した。 マウスの胸腺細胞は、8週齢のBalb/cマウスからリンパ球分離培地(ファ ルマシア)で勾配遠心によって調製した。リンパ球は、刺激前にRPMI+10 %FCS中で5時間37℃で培養した。Jurkat細胞は、リン酸ナトリウム を含まない培地で0.5mCi/mlの32P−オルトホスフェート(ICNラジ オケミカルス)で90分間標識した。標識細胞を表示の通りTPA(シグマ)お よびA23187(Calbiochem)1μg/mlで処理した。使用に際して、細胞 刺激10分前にエタノール中のサイクロスポリンA(CsA)(サンド)100 ng/mlを添加した。刺激後、標識細胞を氷冷PBSで2回洗浄し、続いてホ スファターゼ阻害剤(20mMのβ−グリセロホスフェート、10mMのp−ニ トロフェニルホスフェート、1mMのNa3VO4)およびプロテアーゼ阻害剤( 10μg/mlのロイペプチン、アプロチニン、ペプスタチンンおよび1mMの フェニルメチルスルホニルフロリド)を補充したRIPA緩衝液(10mMトリ ス(pH7.5)、150mMのNaCl、2mMのEDTA、1%トリトンX −100、1%DOC、0.1%SDS)で溶解した。c−Junは記載(Bine truyら、上掲書(1992))にしたがって免疫沈降され、SDS−PAGEとその後 のペプチドマッピング(Boyleら、Cell 64:573-584(1991); Linら、Cell 70:777- 789(1992))によって分析した。Ha−rasはY13−259で免疫沈降させた 。Ha−ras結合ヌクレオチドはサトーらの記載(Satohら、Proc.Natl.Aca d.Scl.,USA 15:5993-5997(1990))にしたがって抽出し解析した。RNA抽出とノザンブロッティング RPMI完全培地で増殖させた対数増殖期のJurkat細胞(106/ml )を、適切な時期にCsAで15分間予備処置し、続いて種々な処置をさらに4 0分間行った。先に記載(Angelら、Cell 49:729-739(1987))されたように、全細 胞質RNAを抽出した。10μgのRNAをグリオキサールで55℃60分間イ ンキュベートして変性させ、リン酸緩衝液中の1%アガロースゲルで分画した。 分画RNAをゼータバインド(Zetabind)ナイロンメンブレン(CUNO Labs製) にブロットし、c−junjun−Bjun−Dc−fos、α−チュブ リンおよびIL−2に特異的な32P標識cDNAプローブとハイブリダイズさせ た。プロテインキナーゼアッセー 対数増殖期の細胞を表示した時間刺激し、低張デタージェント細胞抽出物を記 載(Hibiら、Genes & Dev.,上掲書(1993))にしたがって調製した。記載(Hibi ら、上掲書(1993))および実施例2にしたがってGSTcJun(1−223) −GSHアガロースビーズとともにインキュベートした抽出物を用いて、JNK 活性測定用固相リン酸化アッセーを実施した。ERK1および2の活性は、基質 としてMBPを用いた免疫複合体キナーゼアッセーによって調べた(Mindenら、 Nature(1993))。レポーター、発現ベクターおよびトランスフェクション −79jun−LUC、−73/+63Col−LUC、−60/+63Co l−LUCは以前に記載された(Deng& Karin(1993))。IL2−LUCレポー タープラスミドは、SacIおよびKpnI部位の間のIL2CAT/+1(Se rflingら、EMBO J.,8:465-473(1988))由来IL2プロモーター(298bp) をp20Lucベクター(Deng & Karin Genes & Dev.,7:479(1993))にサブク ローニングして構築した。c−Jun発現ベクター、pSRaIIc−Junは 、pRSVc−Jun(Binetruyら、上掲書(1991))由来ヒトc−junのHi n dIII−NotIフラグメントを平滑末端連結によってpSRαIIベクター にサブクローニングして構築した。pBJ−CNAおよびpBJ−CNBはクラ ブツリー博士(Dr.G.Crabtree、スタンフォード大学)から入手した。β−ア クチン−LUCはグラス博士(Dr.C.Glass(UCSD))から入手した。 TAgJurkat細胞は、SV40ラージT抗原を安定的にトランスフェク トさせたヒトJurkatT細胞株の誘導体(クラブツリー博士から分与)であ り、これを106/mlまで増殖させ、続いて新鮮な完全培地に2×107/ml で再懸濁させた。107細胞(0.5ml)をレポータープラスミド(5μg、 −79jun−LUC;10μg、−73/+63Col−LUCまたは−60 /+63Col−LUC;5μgIL2−LUC)と室温で10分混合し、続い てバイオラドジーンパルサー(Bio-Rad GenePulser)を用いて0.4cmキュベ ットで250V、960uFで電気的に穴を開けた。電気穿孔の後、直ちに細胞 を氷上に10分静置し、続いて刺激前に24時間10mlの完全培地に再懸濁さ せた。0.5μgのpSRaIIc−Junを107Jurkat細胞にトラン スフェクトさせるために用いた。ルシフェラーゼ活性は記載(Deng & Karin、上 掲書(1993))にしたがって決定した。RASp21に結合したGDPおよびGTPの分析 1mg/mlのBSAを補充した0.5mMのNa3VO4ホスフェート非含有 DMEM中の32P−オルソホスフェート(ICNラジオケミカルス)1mCi/ mlで、Jurkat細胞10×106を3時間標識した。採取前に、10ng /mlのTPA、1μg/mlのA23187、10μg/mlの抗CD3抗体 (OKT3)、2μg/mlの抗CD28抗体、またはそれらの組み合わせを用 いて細胞を刺激した。特定の時間処理してから、直ちに細胞を1回氷冷PBSで 、さらに2回氷冷トリス緩衝食塩水(50mMのトリス−HCl(pH7.5) 、20mMのMgCl2、150mMのNaCl、10.5%Nonidet P −40 /1μg/mlのアプロチニン、ロイペプチン、ペプスタチン、および1mMの フェニルメチルスルホニルフルオリド)で洗浄した。Rasp21をモノクロー ナル抗体Y12−259(サンタクルツバイオテクノロジー社、サンタクルツ、 カリフォルニア)で免疫沈降させた。RasのGDP/GTP含有量を、記載(S a tohら、Proc.Natl.Acad.Sci.,USA 15:5993(1990))にしたがってTLCで分 析し、アンビス(Ambis)放射能定量画像化システム(アンビス、サンディエゴ、 カリフォルニア)で定量した。 実施例10 T細胞活性化時のAP−1活性の相乗誘発 Tリンパ球活性化の第一段階で、初期反応遺伝子は迅速に誘発される(Crabtr ee,Science 243:355,361(1989); Zipfelら、Mol.Cell Bio.9:1041-1048(1989 ))。JurkatT細胞の活性化時のjunおよびfos遺伝子の誘発を調べ た。2つの異なる共同刺激例を用いた。1つはTPAとCa2+のイオノフォアA 23187を用い、第二はそのCD3成分に対する抗体(OKT3;Van Wauwe ら、J.Immunol.,124:2708-2713(1980))とTCR複合体の同時刺激および抗C D28抗体(9.3;Hansenら、Immunogenetics 10:247-260(1993); Juneら、Im munol.Today 11:211-216(1990))と合わせたCD28補助レセプターの刺激に基 づくものである。表示の通り単独または組み合わせて50ng/mlのTPA( T)、1μg/mlのA23187(A)または100ng/mlのサイクロス ポリンA(CsA)とともに40分インキュベートしたJurkat細胞から、 全細胞質RNAを抽出した。アガロースゲルで10μgのサンプルを分画し、ナ イロンメンブレンに移した後、c−junjun−Bjun−Dc−fo およびα−チュブリンの発現レベルを、ランダムプライム(random primed)で 作製したcDNAプローブに対するハイブリダイゼーションによって求めた。 第二に、表示のように、10μg/mlの可溶性抗CD3(OKT3)抗体、 2μg/mlの可溶性抗CD28(9.3)抗体または、50ng/mlのTP Aと1μg/mlのA23817の組み合わせ(T/A)とともに40分間Ju rkat細胞をインキュベートした。全細胞質RNAを単離し、上記のように −junjun−Dおよびc−fosプローブを用いて、10μgのサンプル を分折した。同じ処理によるIL−2の誘発は刺激後6時間で、IL−2とα− チュブリン特異的プローブを用いたブロットハイブリダイゼーションによって測 定した。 第一および第二の同時刺激例の両方がIL−2転写を誘発した(図11B)。c−jun の至適誘発もまた、TPAとA23187の合同処置(図11A)、 または抗CD3と抗CD28抗体の合同処置(図11B)を必要とした。両方の 同時刺激例によるc−junの相乗誘発は、CsAによって部分的に抑制された 。jun−BもまたTPAによって誘発されたが、その誘発はA23187また はCsAによっては影響されなかった。TPA+A23187はjun−D発現 を強化させたが、この作用はCsAによってもまた抑制されなかった。マチラ(M atillaら、EMBO J.9:4425-4433(1990))が報告したように、c−fosの最大誘 発はTPA+A23187による処置を必要としたが、これはCsAでは抑制さ れなかった。したがって、CsAに対する感受性はc−junに固有である。一 方,可溶性抗CD3抗体とのインキュベートはc−junおよびc−fosの誘 発をもたらしたが、c−junの発現のみが抗CD28に同時に曝すことによっ て増加した。 ルシフェラーゼ(LUC)レポーター遺伝子に融合した先端切断(truncated) されたAP−1反応性のヒトコラゲナーゼプロモーター(Angelら、Cell 49:72 9 -739(1987))を用いて、Jurkat細胞におけるAP−1転写活性に対する異 なる刺激の影響を調べた。10μgの−73Col−LUCまたは−60Col −LUCレポータープラスミドの何れかで、Jurkat細胞をトランスフェク トした。トランスフェクト後24時間して、細胞を24穴プレートに分注し、表 示のとおり単独または組み合わせて50ng/mlのTPA、1μg/mlのA 23187または100ng/mlのCsAとともに9時間インキュベートした 。細胞を採取し、ルシフェラーゼ活性を測定した。提示した結果は、3穴1組で 実施した3回の実験の平均である。 単独で投与したTPAとA23187は、−73Col−LUCに対してわず かな影響しか与えなかったが、一方、2つを合わせると相乗活性を生じた(図1 1C)。AP−1結合部位を欠く−60Col−LUCレポーターは誘発されな かった。−73Col−LUCの誘発はCsAによって抑制された。抗CD3お よび抗CD28抗体による処理は、−73Col−LUCの相乗活性をもたらし た。同様な結果はAP−1反応性c−junプロモーターで得られた。これらの 発見は、多数のAP−1部位を含む合成プロモーターを使用した、以前のJur kat細胞でのAP−1活性測定値と異なる(Matillaら、joukeisho(1993); Ull manら、Genes & Dev.,7:188-196(1993))。これらの発見は再現性があるが、一 方、以前の実験は、生理学的なコラゲナーゼとc−junプロモーターはAP− 1転写活性についてより正確で有効な測定を提供することを示唆している。実際 、コラゲナーゼとc−junレポーターの発現パターンはc−jun遺伝子のそ れと非常に類似している。 実施例11 c−JunN−末端リン酸化の同時刺激はCsAによって抑制される c−Junの転写誘発とAP−1の最適刺激はc−Junリン酸化の変化と相 関する(Devary,Cell 71:1081-1091(1992))。Jurkat細胞におけるc−J unリン酸化に対するTPAとA23187の影響を調べた。c−Jun発現を 上昇させるために、Jurkat細胞にc−Jun発現ベクターをトランスフェ クトさせた。細胞を32Pで標識し、種々の刺激を施した細胞からc−Junを免 疫沈降させ、SDS−PAGEで調べた(図12A)。Jurkat細胞(106 細胞/レーン)は0.5μgのSRα−cJun発現ベクターでトランスフェ クトさせ、24時間して32P−オルソホスフェート(1mCi/ml)で3時間 標識付けした。表示の通り単独または組み合わせて、50ng/mlのTPA( T)、1μg/mlのA23187(A)または100ng/mlのCsAで1 5分間処理した後、細胞をRIPA緩衝液で溶解し、c−Junを免疫沈降によ って単離し、SDS−PAGEで分析した。c−Junバンドは指標で示した。 非刺激細胞では、リン酸化c−Junは単一のバンドとして移動した。TPA で15分間処理することによって、よりゆっくりと移動するバンドの出現を誘発 し、A23187との同時刺激によってこの作用は強化された。一方、CsAは Ca++作用を減少させた。この実験の短い時間枠の中で、c−Jun発現に対す るごくわずかな影響があった。 同様な結果が、内在性c−Jun発現とリン酸化の解析によって得られた(図 12B)。2×107Jurkat細胞を35S−メチオニン(900μCi/m l)または32P−オルソホスフェート(1mCi/ml)のいずれかで3時間標 識付けした。表示のように100ng/mlのCsAの存在下または非存在下で 50ng/mlTPA+1μg/mlA23187(T/A)とともに、または それらを加えないで15分間インキュベートし、その後細胞をRIPA緩衝液で 溶解させ、免疫沈降によってc−Junを単離し、SDS−PAGEで調べた。 c−Junバンドは指標で示した。しかしながら、発現レベルが低いために、よ りゆっくりと移動する形態のあるものは明瞭に見ることはできなかった。 c−Junリン酸化をさらに二次元リンペプチドマッピングで解析した(図1 2C)。この解析にはすべてのc−Junの異性形を含めた。等しい数の細胞か ら単離した図12Aに示す全てのc−Jun特異的タンパク質バンドは、ゲルか ら切り出しトリプシン消化リンペプチドマッピングに付した。典型的な結果を示 した(この実験は少なくとも3回繰り返した)。N;非刺激細胞、T;50ng /mlのTPA処理細胞、T/A;50ng/mlのTPAと1μg/mlのA 23187で処理した細胞、T/A+CsA;T/Aと100ng/mlのCs Aとで処理した細胞、a、b、c、xおよびyは,ボイレら(Boyleら、Cell 64: 573-584(1991))およびスミールら(Smealら、Nature 354:494-496(1991))が以 前に記載したc−Junの種々のトリプシン消化リンペプチドに対応する。T1 およびT2はマイナーなリン酸化部位、Thr91、93および95に対応する (Hibiら、Genes & Dev.,7:000(1993))。 c−JunのC−末端リン酸化部位を含む二重にリン酸化されたトリプシン消 化ペプチド(Boyle,Cell 64:573-584(1991);Linら、Cell 70:777-789(1992)で あるスポットbの濃さが多かれ少なかれ不変である一方、TPA処理によって、 このペプチドの単一リン酸化形(スポットc)は、その三重リン酸化形(スポッ トa)を犠牲にしながら濃さを少し増加させた。この効果はまた、TPA+A2 3187による同時刺激に対する反応でも認められた。HeLa細胞および線維 芽細胞とは対照的に(Boyleら、上掲書(1991); Mindenら、Nature(1993))、Ju rkat細胞のTPA処理によって、Ser63(スポットy)およびSer7 3(スポットx)に対応するN−末端のリン酸化が高められ、この効果はA23 187によって極めて強化される。CsAはA23187によるN−末端リン 酸化の強化を防ぐ。 実施例12 JNKの相乗的活性化 TPA+A23187に反応したN−末端c−Junリン酸化の強化は、c− Junに結合し、そのN−末端部位をリン酸化するプロテインキナーゼであるJ NKの相乗的活性化によるものか否かを決定するために実験を行った。JNKは 46kDと55kDのサイズの2つの形態として存在し、その両方とも外部刺激 によって活性化される(Hibiら、上掲書(1993); Dengら、上掲書(1993))。ゲル 内キナーゼアッセーは、JNKの両形態がTPAによって活性化されることを示 した(図13A)。TPA(T、50ng/ml)、A23187(A、1μg /ml)またはCsA(100ng/ml)を単独または組み合わせて15分間 、Jurkat細胞の全細胞抽出物(WCE)とともにインキュベートし、GS T−cJun(1−223)の存在下または非存在下でSDS−PAGEでゲル 上で分離し(100μgタンパク質/レーン)した。このゲルを復元工程に付し 、γ−32P−ATP含有キナーゼ緩衝液でインキュベートした。JNKの55k Dと46kD形に対応するタンパク質バンドは指標で示されている。 A23187単独処理はJNKを活性化しなかったが、一方、TPAによって その活性化は強化された。CsAはこの同時刺激効果を阻害した。 JNKはGSTcJun−グルタチオン(GSH)アガロース親和性樹脂上に 保持され、そのキナーゼ活性はGSTcJunのリン酸化によって測定される。 上記のように処理したJurkat細胞のWCE(50μg)を、10μgのG ST−cJun(1−223)で被覆した5μlのGSHアガロースビーズとと もに12時間4℃でインキュベートした。十分に洗浄した後、γ−32P−ATP 含有キナーゼ緩衝液中で20分間30℃でビーズをインキュベートした。その後 、SDSサンプル緩衝液でタンパク質を解離させ、SDS−PAGEで分離した (図13B)。49kDバンドはGST−cJun(1−223)に対応する。 より速く移動するバンドは分解産物である(Hibiら、上掲書(1993))。 この固相アッセーはまた、TPA処理は、単独では効果を持たないA2318 7によって極めて強化されるJNKの活性化をもたらすことを示した。このJN Kの相乗的活性化はCsAによって抑制された(図13B)。この固相アッセー は、ゲル内キナーゼアッセーで同定された同じポリペプチドの活性を測定してい るということを証明するために、JNKをまずGSTcJun−GSHアガロー スビーズ上で単離し、続いてそれをゲル内キナーゼアッセーで調べた。JNKの 55および46kD形の両方がGSTcJunに結合し、結合アッセーで認めら れた態様と同じ態様で調節された(図13C)。図13Aで述べたように処理し たJurkat細胞のWCE(200μg)を、上記のようにGST−cJun (1−223)−GSHアガロースビーズとともにインキュベートし、その結合 分画をSDSサンプル緩衝液に溶出させ、SDS−PAGEによりGST−cJ un(1−223)含有ゲルで分離した。ゲルを復元し、γ−32P−ATP含有 キナーゼ緩衝液でインキュベートし、JNKポリペプチドを標識付けした。 実施例13 Ca++による同時刺激はJNKおよびTリンパ球に固有である 細胞内上昇Ca++は他の細胞においてJNK活性化に影響を与えるか否かを調 べた。JNK活性は、CV1およびFR3T3細胞TPAによって弱く刺激され たが、PC12細胞では刺激されなかった(図14)。FR3T3、CV−1、 PC12およびマウス胸腺細胞培養物を、表示の通りTPA(50ng/ml、 T)、A23817(1μg/ml、A)および/またはCsA(100ng/ ml)の存在下で15分インキュベートした。樹立培養細胞からは2−4×105 個、初代胸腺細胞からは1.5×106個の細胞で調製したWCEを、GSTc Jun(1−223)GSH−アガロースビーズとともにインキュベートした。 洗浄後、JNK活性を上記のように固相リン酸化アッセーで求めた。 これらの細胞の何れにおいてもJNK活性は、A23187またはCsA処理 によって影響を受けなかった。同様な結果はHeLa、HepG2およびGc細 胞で得られた。これに対してマウス胸腺細胞におけるJNK活性の調節は、Ju rkat細胞で観察されたものと同様であった。TPAは、A23187によっ て強化されたJNK活性の中等度の増加を誘発し、その同時刺激がCsAによっ て抑制される(図14)。 JNKは、細胞外刺激によって活性化されるプロリン指向プロテインキナーゼ である(Hibiら、上掲書(1993))。この点で、JNKはERK1および2MAP キナーゼと類似する(Boultonら、Cell 65:663-675(1991))。ERK1および2は 、c−fosの誘発に深く関与する(Gilleら、Nature 358:414-417(1992);Mara isら、Cell 73:381-393(1993))ようであり、したがってT細胞活性化に関与する 可能性があるため、それらの調節を調べてみた。ERK1およびERK2活性は 、免疫複合体キナーゼアッセーを用い、ミエリン塩基性タンパク質(MBP)を 基質としてJurkatおよびマウス胸腺細胞の両方で測定した。組換え体のキ ナーゼ欠損ERK1もまた、ERK1および2の活性化に必須のプロテインキナ ーゼであるMEKのアッセーのための基質に用いられた(Crewsら、Science 258 :478-4808(1992))。ERKもMEK活性も両方とも、Jurkat細胞または マウス胸腺細胞のいずれのTPA処理によっても最高に刺激された(図15)。 Jurkat(図15、パネルA)またはマウス胸腺細胞(図15、パネルC )のWCE(5μg)を、1μgのキナーゼ欠損ERK1とともにγ−32P−A TP含有キナーゼ緩衝液で20分インキュベートした。リン酸化タンパク質をS DS−PAGEで分離し、変異体ERK1に対応するバンドは指標で示した。上 記のように処理したJurkat(パネルB)またはマウス胸腺細胞(パネルC )のWCE(20μg)を、抗ERK抗体(ウェーバー博士から提供)で免疫沈 降させた。この免疫複合体を洗浄し、γ−32P−ATPおよび2μgのMBPを 含むキナーゼ緩衝液で15分間30℃でインキュベートした。リン酸化タンパク 質をSDS−PAGEで分離した。リン酸化MBPに対応するバンドは指標で示 した。いずれの活性に対しても、A23187およびCsAは影響を与えなかっ た。 実施例14 抗CD3および抗CD28抗体によるJNKの相乗的活性化 JNKがT細胞活性化時のシグナル移送(integration)において中心的役割を 果たすならば、他の同時刺激例もまた、その相乗的活性化を引き起こすはずであ る。抗CD3および抗CD28抗体によるT細胞活性化に呼応するJNKの調節 を調べた。正常マウス血清、1μg/mlの抗CD3および/または2μg/m lの抗CD28抗体のいずれかとともに、Jurkat細胞(1×107)を表 示のように100ng/mlのCsAの存在下または非存在下で15分間インキ ュベートした。WCEを調製し、上記のようにゲル内キナーゼアッセーを用いて 、100μgのサンプルをJNK活性化について調べた。 Jurkat細胞を可溶性抗CD3または可溶性抗CD28抗体だけを使用し てインキュベートした場合、JNK活性に対して殆ど影響が認められないが、一 方、両抗体と同時インキュベートした場合、両方の形態において強い相乗的活性 化が生じた(図16A)。 上記のように処理したJurkat細胞のWCE(50μg)をGSTcJu n(1−223)−GSHアガロースビーズとともにインキュベートし、固相キ ナーゼアッセーを用いてJNK活性について調べた。同じWCE(20μg)を 抗ERK2抗体で免疫沈降し、MBPキナーゼ活性について調べた。CsAは部 分的にこの作用を弱めた。これに対して、可溶性抗CD3抗体とのインキュベー トは、抗CD28との同時刺激によって強化されず、またCsAによって抑制も されないERK2の効率的な活性化に十分であった(図16B)。 JNKのシグナル移送についての性質をさらに解明するために、抗CD3また は抗CD28の何れによってもJNKを活性化しないTPAの至適量より少ない 容量の場合を調べた(図16C)。パネルAで述べたように、単独または組み合 わせた種々の刺激で処理したJurkat細胞のWCE(50μg)を、GST cJun(1−223)−GSHアガロースビーズとともにインキュベートし固 相キナーゼアッセーを用いてJNK活性について調べた。同じサンプル(20μ g)をまた、図16Bで述べたように、MBPキナーゼ活性について解析した。 この至適量より少ない量のTPAは、A23187と一緒になって、強いJN Kの相乗的活性化をもたらしたが、ERK2の活性化は生じなかった。JNKの 活性化は、CsAによって完全に抑制された。至適量以下のTPAはまた、抗C D3または抗CD28抗体のいずれかと一緒になって強いJNK相乗的活性化を もたらした。他方、ERK2は抗CD3によって完全に活性化されたが、単独で はERK2の部分的活性化を生じる至適量以下のTPAはそれ以上の効果を生じ なかった。抗CD28抗体に曝しても、ERK2の活性化はTPAによって増強 されなかった。JNKはまた、抗CD3+A23187による合同処理によって 効率的に活性化されたが、抗CD28+A23187によっては活性化されなか った。 実施例15 Ha−Rasの活性化 Ha−Ras活性化に対する種々の処理の影響を調べ、結果を図17に示した 。0.4mCiの32P−オルソホスフェートで3時間標識付けしたJurkat 細胞(2×106細胞/点)を、表示の通り非特異的抗体(1μg/mlのマウ スIgG;コントロール)、1μg/mlの抗CD3抗体、2μg/mlの抗C D28抗体、10ng/mlのTPAまたは500ng/mlのA23187( A)と共にインキュベートした。2分後、細胞を集め、溶解し、Ha−Rasを 免疫沈降によって単離した。Ha−Rasに結合したグアニンヌクレオチドを、 実施例9で述べたように、抽出し、薄層クロマトグラフィーで分離し、定量した 。表示した値は、2例1組として実施した別個の2回の実験の平均を表す。Ju rkat細胞は32P−オルソホスフェートで標識し、上記のようにTPAまたは 抗CD3抗体のいずれかで刺激した。表示した時点で細胞を採取し、Ha−Ra sのGTP含有量を直前に述べたように測定した。 TPAの至適量と可溶性抗CD3抗体への曝露によって、そのGTP含有量の 増加による測定で、Ha−Rasの活性化をもたらし、一方、可溶性抗CD28 抗体はHa−Ras活性に対して影響をもたなかった(図17A)。抗CD3抗 体またはTPAのいずれかによるHa−Rasの活性化は、それぞれ抗CD28 抗体またはA23187の何れかによる同時刺激によって増強されなかった。T PAによるHa−Rasの活性化は少なくとも20分持続するが、一方、可溶性 抗CD3抗体に対する反応は極めて一時的であった(図17B)。したがって、 シグナル移送はHa−Rasの下流で生じるはずである。 実施例16 JNK1ポリヌクレオチド(46kD)のクローニング MAPキナーゼ群の新規なキナーゼを同定するために、縮退プライマーを用い てポリメラーゼ鎖伸長反応(PCR)を実施し、ヒト肝臓cDNAライブラリー 由来配列を増幅させた。cDNAクローニング 保存キナーゼサブドメインを基に、縮退オリゴヌクレオチドCAYMGNGA YNTNAARCC(配列番号13)およびGAGAGCCCATNSWCCA DATRTC(配列番号14)をデザインし、PCRプライマーとして用いて、 ヒト肝臓cDNAライブラリーからMAPキナーゼ関連cDNAフラグメントを 単離した。387個のクローンの配列をジェンバンク(GenBank)データベース(ブ ラストファイルサーバー、National Center for Biotechnology)と比較するこに よって、MAPキナーゼ類のキナーゼと高レベルの相同性を示す1つのクローン が同定された。この部分的cDNAをλZappIIヒト胎児脳cDNAライブ ラリー(ストラテジーン社、ラホイヤ、カリフォルニア)のスクリーニングに用 いた。106のファージをクローニングして、3個の陽性クローンを得た。蛍光 ジデオキシヌクレオチドとモデル373A自動シーケンサー(アプライドバイオ システムズ製)を用いて、各クローンの両方の鎖のDNA配列決定をPCRによ って実施した。この分析によって、これらのクローンはオーバーラップしたcD NAに一致することが明らかになった。最も大きいクローン(1418塩基対) の配列は完全なJNK1コード領域を含むが、これは図18AおよびDに示した 。推定質量が44.2kDの推定プロテインキナーゼ(JNK1)をコードする ただ1つの長いオープンな読み枠が確認された。このcDNAの5’および3’ 領域内の枠内停止コドンは、このクローンが完全なJNK1コード領域を含んで いることを示している。図18Bは、JNK1の推定配列と他のMAPキナーゼ との比較を示している。 パイルアップ(PILEUP)プログラム(ウィスコンシン・ジーネティクス・コン ピューター・グループ)を用いて、JNK1の推定配列を以下の配列と並べて比 較した:MAPキナーゼHOG1(Brewsterら、Science 259:1760-1763(1993)) 、MPK1(Torresら、Mol.Microbiol.5:2845-2854(1991); Leeら、C.Mol.Cel l Biol.13:3067-3075(1993))、FUS3(Elionら、Cell 60:649-664(1990))、KS S1(Courchesneら、Cell 58:1107-1119(1989))、ERK1(Boultonら、Scienc e 249:64-67(1990))およびERK2(Boultonら、Cell 65:663-675(1991))。並べ 方を最適とするために導入した配列内のギャップはダッシュ(−)で示した。同 一残基はピリオド(.)で示した。キナーゼドメインを越えて延びるHOG1と MPK1のカルボキシル末端は切断してある(>)。推定タンパク質配列内に位 置するプロテインキナーゼサブドメインは図示してあり、保存チロシンおよびス レオニンのリン酸化部位は星印(*)で示した(Davis,J.Biol.Chem.268:145 53-14556(1993))。 JNK1の推定構造とジェンバンクデータベース(ブラストファイルサーバー 、National Center for Biotechnology)との比較によって、MAPキナーゼ、E RK1(Boultonら、Science 249:64-67(1990))およびERK2(Boulton,Cell 65:663-675(1991))との相同性が明らかになった。配列相同性はまた、JNKと 酵母MAPキナーゼ、HOG1(Brewsterら、Science 259:1760-1763(1993))、 MPK1(Torresら、Mol.Microbiol.5:2845-2854(1991); Leeら、C.Mol.Cel l Biol.13:3067-3075(1993))、FUS3(Elionら、Cell 60:649-664(1990))、 KSS1(Courchesneら、Cell 58:1107-1119(1989))との間で観察された。JN K1と他のMAPキナーゼとの間の同一性が明らかな領域は、このプロテインキ ナーゼドメインに亙って認められる。とりわけ、サブドメインVIIIに位置す るThrおよびTyrリン酸化部位は、MAPキナーゼ活性のために必要であり (Payneら、EMBO J.10:885-892(1991))、これはJNK1に保存されている。 これらは、この配列類似性がJNK1がMAPキナーゼ群と遠い親戚であること を示唆している(図18C)。 図18Cは、対様式で連続する並べ方を用いてパイルアッププログラムによっ て作製し、樹木図として表した比較を示す。JNK1に対するキナーゼの同一性 は、ベストフィット(BESTFIT)プログラムを用いて計算した:ERK1(39. 7%);ERK2(43.1%);HOG1(41.1%);FUS3(41. 5%);KSS1(40.6%);MPK1(41.0%);SPK1(40. 1%);CDC2(37.5%);GSK−3a(29.7%);プロテインキ ナーゼAa(21.5%);およびプロテインキナーゼCa(22.6%)。キ ナーゼのJNKに対する類似性はベストフィットプログラムで計算した:ERK 1(64.5%);ERK2(67.6%);HOG1(64.2%);FUS 3(63.9%);KSS1(63.9%);MPK1(63.7%);SPK 1(63.5%);CDC2(58.7%);GSK−3a(50.6%);プ ロテインキナーゼAa(48.8%);プロテインキナーゼCa(44.2%) 。パイルアップおよびベストフィットプログラムはウィスコンシン・ジネティク ス・コンピューター・グループからのもである。 実施例17 JNKmRNAの局在部位決定 JNK1の組織分布を調べるために、ノザンブロット分析を用いた。ハイブリダイゼーション分析 ヒトの種々の組織から単離し、変性アガロースゲル電気泳動によって分画し、 ナイロンメンブレン(クロンテック(Clontech))に移した2μgのポリA+RNA を用いてノザンブロットを実施した。このブロットを、ランダムプライミング( ストラテジーン社)によりJNK1のcDNAを〔α−32P)dCTP(アマシ ャムインターナショナルPLC)で標識付けすることによって調製したプローブ に対してハイブリダイズさせた。mRNAサンプルの完全性は、アクチンプロー ブに対するハイブリダイゼーションによって確認した。サザンプロット分析は、 異なる制限酵素で消化し、アガロースゲル電気泳動によって分画し、ナイロンメ ンブレンに移したヒトゲノムDNAの10μgを用いて実施した。JNK1cD NAのランダムプライミングフラグメント(797塩基対から1275塩基対) をプローブとしてこのメンブレンを調べた。オートラジオグラフィーの前に、ブ ロットを1×SSC、0.5%SDS、および1mMのEDTAで3回洗浄した 。 ただ1つの主要なJNK1転写物(3.5Kb)が胎児脳で認められた(図1 9A)。成人組織では、JNK1プローブとハイブリダイズする転写物は普遍的 に発現されていた。しかしながら、mRNAの組織特異的な不均一性が、成人組 織で認められた(図19B)。この不均一性は、単一遺伝子からの転写物の他の プロセッシングによって生じることが可能である。また別に、JNK1は緊密な 関係にあるプロテインキナーゼのサブファミリーに対する原型と同等である可能 性がある。ヒトゲノムDNAのサザンブロット分析時に、JNK1プローブとハ イブリダイズする多数のバンドが認められたということは、この仮説と一致する (図19C)。異なる制限酵素で消化したヒトゲノムDNAを、JNK1cDN Aプローブを用いてサザンブロット分析によって調べた。このゲノムDNAは、 EcoRI(レーン1)、HindIII(レーン2)、BamH1(レーン3) 、pstI(レーン4)、およびBgIII(レーン5)で制限処理した。キロ ベース単位でDNAサイズマーカーの位置を図示した。 実施例18 JNK1はUV応答時に活性化される 精製JNK1のキナーゼ活性の性状決定のために、モノクローナル抗体で免疫 沈降させることができる、エピトープタッグ化(tagged)JNK1タンパク質をコ ードする発現ベクターを構築した。 JNK1cDNAをまず、XbaIとHindIIIとの間で発現ベクターp CMV5(Anderssonら、J.Biol.Chem.264:8222-8229(1989))にクローニン グした。PCRを基にした工程を用いて、エピトープタッグ(Asp-Tyr-Lys-Asp- Asp-Asp-Asp-Lys)(配列番号15)をJNK1cDNAのコドン1と2との間 に挿入した(Hoら、Gene 77:51-59(1989))。同様な方法を用いて、HAエピトー プタッグを挿入した。リン酸化部位Thr−183およびTyr−185のそれ ぞれAlaおよびPheによる置換は、縮退二重鎖オリゴヌクレオチドとPst 1およびSty1制限部位とを用いてカセット変異によって実施した。これらの 構築物の配列は、モデル373ADNAシーケンサー(アプライドバイオシステ ム)自動シークエンサーによって確認された。 プラスミドpCMV−Ras/Leu61はコーツマン博士(Dr.L.Kozman, University of Massachusetts Medical School)から提供された。GST−Ju n融合タンパク質をコードするプラスミドは既に記載されている(Hibiら、Genes Dev.,7:2135-2148(1993))。プラスミドDNA(1μg)をリポフェクタミン 法(Gibco-BRL)を用いてCOS−1細胞にトランスフェクトさせた。48時間後 、細胞をTPA、EGFまたはUV−Cと処理し、あるいは未処理のままにおい た。 JNK1プロテインキナーゼ活性は免疫複合体で検出できた。M2免疫沈降物 または精製JNK1、JNK−46、およびERK1またはERK2のいずれか を用いた免疫複合体キナーゼアッセーは、3μgの基質、20μMのATPおよ び30μlのキナーゼ緩衝液中の5μCi〔γ−32P)ATP(キナーゼ緩衝液 :25mMのHepes(pH7.6)、20mMのMgCl2、20mMのβ −グリセロホスフェート、20mMのp−ニトロフェニルホスフェート、0.1 mMのオルソノバナジウム酸Na、2mMのDTT)を用いて、20分間30℃ で実施した。反応は、レムリーのサンプル緩衝液で終了させ、生成物をSDS− PAGE(12%ゲル)で解析した。JNK1タンパク質活性はまた、SDS− PAGEの後、ヒビら(Hibiら、上掲書(1993))に記載されたようにゲル内キナ ーゼアッセーによって測定した。固相プロテインキナーゼアッセーは上掲書(Hi biら、(1993))の記載にしたがって実施した。清澄にした細胞抽出物をGSH− アガロースビーズに固定したGST融合タンパク質とともにインキュベートした 。4℃で3時間してから、ビーズを十分に洗浄し、結合JNK1を〔γ−32P〕 ATPの添加によって検出した。反応を30℃で10分後に停止させ、生成物を SDS−PAGEで解折した。〔32P〕ホスフェートの取り込みはオートラジオ グラフィーによって可視化し、リン画像化装置(phosphorimager)およびイメージ クォント(ImageQuant)ソフト(モリキュラーダイナミクス社、サニーベール、 カリフォルニア)で定量した。リンペプチドマッピング(Boyleら、Cell 64:573- 584(1991))およびリンアミノ酸分析(Alvarezら、J.Biol.Chem.266:15227-15 285(1991))に用いた方法は先に記載した。 JNK1活性の性状を調べるためにデザインした最初の実験では、SDS−P AGEおよびゲル内キナーゼアッセーはJNK1プロテインキナーゼの見かけの 質量を同定するために用いられた。標準的な免疫複合体キナーゼアッセーを用い て、実質的に同一の結果が得られた。JNK1の自己リン酸化は、外来基質の非 存在下で実施した実験では観察されなかった。しかしながら、46kDaに移動 する低レベルのキナーゼ活性が、c−Jun活性化ドメイン(GST−cJun (1−79))の組換え体フラグメントを基質として用いた場合に検出された( 図20A)。 エピトープタッグ化JNK1はCOS細胞で発現された。コントロール実験は 、擬似トランスフェクト細胞(mock-transfectedc ell)を用いて実施した。48 時間後、細胞を10nMのTPA、10nMのEGFもしくは80J/m2のU V−Cで処理するかまたは無処理のままで1時間インキュベートした。細胞をR IPA緩衝液に溶解し、M2モノクローナル抗体を用いて、JNK1タンパク質 を免疫沈降によって単離した。JNK1プロテインキナーゼ活性は、SDS−P AGEの後、ゲル内で重合させた基質GST−cJun(1−79)を用いてゲ ル内キナーゼアッセーで測定した。 COS−1細胞は、5%ウシ血清アルブミン(Gibco-BRL)を補充したダルベッ コー修飾イーグル培地で維持した。〔32P〕ホスフェートによる代謝標識は、0 .1%ウシ胎児血清と1mCi/mlの〔32P〕オルソホスフェート(デュポン −NEN)を補填したリン非含有改良イーグル培地(フローラボラトリーズ社)で細 胞をインキュベートして実施した。COS細胞は10nMのEGFまたは100 nMのソーボルミリステートアセテートで処理した。細胞を採取してJNK1プ ロテインキナーゼ活性を測定する前に、この細胞を37℃で規定時間インキュベ ートした。データは任意単位で表されている。トランスフェクト細胞のEGFま たはフォルボールエステル(TPA)による処理は、約2時間持続する低レベル のJNK1活性化を引き起こした(図20B)。これに対して、UV照射は顕著 なJNK1活性の増加をもたらした。重要なことには、UV刺激JNK1酵素活 性の電気泳動移動度はJNK−46(Hibiら、上掲書(1993))と同じであった。 JNK−46に較べて微かに遅いJNK1の移動度は、JNK1に融合させたペ プチド8個のエピトープタッグによって生じた可能性が高い。 UV線量応答は、COS細胞にUV−Cを照射して調べ、1時間インキュベー ト後細胞を採取した。反応経過は、COS細胞に40J/m2のUV−Cを照射 し、続いて細胞を規定時間インキュベートすることによって調べた。JNK1活 性は、M2モノクローナル抗体で免疫沈降させ、ゲル内キナーゼアッセーを実施 し、さらにリン画像化装置で検出して測定した。リン画像化装置による検出 代謝的に標識付け細胞を、25mMのHepes(pH7.5)、1%トリト ンX−100、1%(w/v)デオキシコレート、0.1%(w/v)SDS、 0.5MのNaCl、50mMのNaF、1mMのオルソバナジウム酸Na、5 mMのEDTA、10μg/mlのロイペプチン、1mMのPMSFに溶解させ た。可溶性抽出物を100,000×gで30分、4℃で遠心して調製した。タ ンパク質G−セファロース(ファルマシア−LKB バイオテクノロジーズ社)を用 いて抽出物をプレクリアし、さらに、タンパク質G−セファロースに予め結合さ せたモノクローナル抗体M2(IBI-Kodak)とともにインキュベートした。このM 2抗体はエピトープ、Asp-Tyr-Lys-Asp-Asp-Asp-Asp-Lys(フラグ;Immunex Corp .)を認識し、エピトープ付加JNK1タンパク質を免疫沈降させる(いくつかの 実験では、モノクローナル抗体、12CA5をHAエピトープタッグ化JNK1 の免疫沈降に用いた)。1時間インキュベートしてから、免疫沈殿物を溶解緩衝 液で3回洗浄し、さらに1回、25mMのHepes(pH7.5)、0.2% (w/v)のトリトン−X100、1mMのEDTAで洗浄した。 ウェスタンブロッティング分析の前に、タンパク質サンプルをSDS−PAG Eで解析し、イモビロン(Immobilon)Pメンブレン(ミリポアー製)に電気的に ブロットを移した。このメンブレンをモノクローナル抗体M2(IBI-コダック製 )をプローブとして調べ、免疫複合体を増強化学発光検出(アマシャムインター ナショナルPLC)を用いて可視化した。 UV誘発JNK1活性化はUV照射後急速に惹起され1時間で最大活性に達し 、時間の経過とともにJNK1活性は減少していった(図20C)。UV線量応 答実験によって、20J/m2で検出可能なJNK1活性化が、約80J/m2で 最大活性化が生じることが示された。意義深いことには、UVによるJNK1活 性化の反応経過と線量応答(図20)は、COS細胞によって発現される内在性 JNK−46プロテインキナーゼの調節と同じであった(図21)。図21は、 COS細胞によって発現される内在性JNK1のUV活性化の反応経過と線量応 答を示している。UV線量応答は、COS細胞にUV−Cを照射して調べ、細胞 は1時間後で採取した。反応経過は、COS細胞に40J/m2のUV−Cを照 射 し、続いて細胞を規定時間インキュベートして調べた。内在性JNK1活性は、 基質としてGST−cJun(1−79)を用いて記載にしたがって固相キナー ゼアッセーで測定した。 JNK1の電気泳動移動度、UVによる強力な活性化、検出しえる自己リン酸 化の欠如およびGSTcJun融合タンパク質の効果的なリン酸化によって、J NK1は、UV照射細胞で同定されたプロテインキナーゼ活性、JNK−46( Hibiら、上掲書(1993))と同種または同一であることが示唆される。 実施例19 Ha−RasはJNK1を活性化し、UV反応経路を強化する 以前の実験の結果は、腫瘍遺伝学的に活性化されたRasは、c−JunのN H2−末端のリン酸化を刺激することを示した(Binetruyら、上掲書(1991); Sme al ら、上掲書(1991)(1992))。さらに、RasはUV反応に関与し、c−Ju n活性の増加をもたらす(Devaryら、上掲書(1992);Radler-Pohlら、EMBO J.12 :1005-1012(1993))。腫瘍遺伝学的に活性化されたRasのJNK1に対する影 響を調べた。エピトープタッグ化JNK1を、Ha−Rasを活性化させ或いは 活性化させないでCOS細胞で同時発現させた。48時間後、細胞に種々の線量 のUV−Cを照射し、続いて1時間37℃でインキュベートした。JNK1はM 2モノクローナル抗体で免疫沈降によって単離し、JNK1活性は、GST−c Jun(1−79)基質を用いて免疫複合体キナーゼアッセーで測定した。 意義深いことには、活性化Ha−Rasの発現は、UV刺激JNK1活性を強 化させた(図22)。単独でHa−RasはJNK1活性化を引起し、それは4 0J/m2UV照射で得られるものの約40%であった。これらのデータは、H a−Rasは部分的にJNK1を活性化させ、さらに、Ha−RasはUVで惹 起される活性化を強化することを示唆している。JNK1はCOS細胞で発現さ れ、さらにUV光照射によって活性化された。JNK1をM2モノクローナル抗 体で免疫沈降によって単離し、3μgのGST(コントロール、レーン1)、G ST−cJun(1−223)(レーン2)、GST−cJun(43−223 )(レーン3)、GST−cJun(1−79)(レーン4)、GST−cJu n (1−223/Ala63,Ala73)(レーン5)、GST−chcJun (1−144)(chicken c−Jun、レーン6)、GST−chvJ un(1−144)(chicken v−Jun、レーン7)、またはMBP をリン酸化させるために用いた。リン酸化反応後、種々のタンパク質をSDS− PAGEで分離し、オートラジオグラフィーで可視化した。UV照射HeLa細 胞から精製したJNK−46(B)、または精製ERK1およびERK2の混合 物(C)のための基質として同じタンパク質を用いた。タンパク質基質のクーマ シーブルー染色もまた示した(D)。完全な大きさの基質タンパク質の移動部位 は点で示した。 実施例20 JNK1はSer63およびSer73でc−Junにリン酸化する JNK1とJNK−46との関係を調べるために、JNKの基質特異性を調べ た。 図23(パネルA)は、GST−vJunおよびミエリン塩基性タンパク質( MBP)はともに、JNK1にとり極めて貧弱な基質であり、一方、GST−c Jun融合タンパク質は優れたJNK1基質であることを示している。基質特異 性のこのパターンは、UV照射HeLa細胞精製JNK−46と同一である(図 23、パネルB)。JNK−46と同じように、JNK1は、c−Junの残基 1−223および1−79を含むGST−cJun融合タンパク質を効果的にリ ン酸化した。しかしながら、ドメイン(残基1−42)を含むc−JunのNH2 −末端配列の欠失は、JNK1によるリン酸化において顕著な減少をもたらす 。Ser63とSer73のAlaによる置換はまた、観察されたリン酸化を減 少させた。他方、MAPキナーゼERK1およびERK2の基質特異性は、JN K1のそれとは極めて異なっていた(図23、パネルC)。この場合には、ミエ リン塩基性タンパク質(MBP)は、GST−cJunよりもはるかに優れた基 質であった。さらに、GST−cJun、GST−vJun、およびJNK1リ ン酸化部位〔GST−cJun(Ala)〕を欠くかまたはJNK1結合部位を 欠く〔gST−cJun(43−223)〕変異体との間に区別は存在しなかっ た。 タンパク質基質のクーマシーブルー染色もまた示した(図23、パネルD)。 JNK1の基質特異性をさらに確立させるために、c−Junリン酸化部位を 、リンペプチドマッピングによって求めた。GST−cJun(1−223)、 GST−cJun(1−223/Ala63,73)、GSTcJun(1−7 9)および完全な大きさのc−JunをUV照射トランスフェクトCOS細胞か ら免疫精製したエピトープタッグ化JNK1によってリン酸化した。完全な大き さのc−Junもまた、UV照射HeLa細胞から精製したJNK−46でリン 酸化した。このリン酸化タンパク質をSDS−PAGEで単離し、ゲルから溶出 させ、トリプシンで消化した。トリプシン消化物を薄層電気泳動(水平ディメン ジョン)で、その後上昇型クロマトグラフィー(垂直ディメンジョン)で分離し 、オートラジオグラフィーで可視化した。起点とリンペプチドX、Y、T1およ びT2は指標で示した。 観察された主要なリンペプチドはXおよびYであった(図24)。これらのリ ンペプチドはまた、精製JNK−46によってリン酸化したc−Junのマップ でも認められた。以前の実験で、これらのリンペプチドは、調節部位Ser63 およびSer73のリン酸化に一致することが示された(Binetruyら、Nature 3 51:122-127(1991); Pulvererら、Nature 353:670-674(1991); Smealら、上掲書( 1991)(1992))。これらのリン酸化部位を取り巻く一次配列の調査は、共通配列 部分、Leu/Ala−Ser*−Pro−Asp/Glu(配列番号16)を 示唆した。Ser63およびSer73以外の部位で低レベルのリン酸化がまた 観察され、これはSer63およびSer73のAlaによる置換によって影響 を受けなかった(リンペプチドT1およびT2)。これらの部位は、以前にマイ ナーJNK1部位として認識された(Hibiら、上掲書(1993))Thr−Proモ チーフ(Thr−91、Thr−93またはThr−95)におけるリン酸化に 一致する。重要なことには、精製ERKでリン酸化したとき(Alvarezら、J.Bi ol.Chem.266:15227-15285(1991))、Ser243を含むCOOH−末端部位 のリン酸化は認められなかった(Boyleら、Cell 64:573-584(1991); Linら、Cell 70:77-789(1992))。部分精製JNK1調製物で以前に認められたCOOH−末 端の低レベルのリン酸化(Hibiら、上掲書(1993))は、他のプロテインキナー ゼの混入による可能性が高い。 実施例21 JNK1はc−Junトランス活性化ドメインと結合する v−Junは良好なJNK1基質ではないという観察は、v−Junもc−J unもリンアクセプタ部位Ser63およびSer73を含むので興味深い。こ のことは、リン酸化部位をコードする一次配列の存在は、JNK1の効果的な基 質認識には不十分であるかもしれないということを示唆している。以前の実験で は、c−Junのトランス活性化ドメインの小領域、すなわちδサブドメイン( Vogtら、Adv.Cancer Res.55:1-35(1990)は、Ser63およびSer73をリ ン酸化する生理学的に関連するプロテインキナーゼとc−Junとの直接的相互 作用を仲介することが提唱され(Adlerら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA,89:53 41-5345(1992))、JNK1のための結合部位として同定された。この仮説にし たがえば、v−Junの非効率的リン酸化は不完全なJNK1結合部位のためで ある。 JNK1が生理学的に関連するc−Junプロテインキナーゼであるか否かを 調べるために、UV刺激COS細胞から単離した免疫精製JNK1の結合を調べ た。JNK1のc−Junへの結合は、固相キナーゼアッセーを用いて検出した 。このアッセーでは、JNK1は、固定されたGST−cJun融合タンパク質 に結合し、ATPの添加後にSer63とSer73をリン酸化する。 エピトープタッグ化JNK1を発現しているCOS細胞を緩衝液Aに溶解し、 100000×gで20分遠心して可溶性抽出物を得た。COS細胞抽出物(2 50μg)を、10μlのGSH−アガロースビーズに固定した20μgのGS TまたはGST−cJunとともに4℃で5時間インキュベートした。このビー ズを緩衝液Aで4回洗浄し、さらに、レムリーのサンプル緩衝液でJNK1を溶 出させた。 c−Junトランス活性化ドメインへのJNK1結合の検出は、固相プロテイ ンキナーゼアッセーを用いて調べた。エピトープタッグ化JNK1はCOS細胞 で発現させ、UV照射によって活性化させた。擬似トランスフェクトCOS細胞 はコントロールとして用いた。1時間後、細胞を溶解させ、M2モノクローナル 抗体による免疫沈降に付した。免疫複合体を尿素で溶出させ、透折した後、GS H−アガロースビーズに結合させたGST−Jun融合タンパク質とともに単離 JNK1をインキュベートした。ビーズを十分に洗浄し、記載のように固相キナ ーゼアッセーを用いて結合JNK1を検出した。リン酸化タンパク質はSDS− PAGEで解析しオートラジオグラフィーで検出した。点はGSTおよび種々の GST−cJunタンパク質の移動を示している(図25A参照)。 JNK1のc−Junへの結合がJNK1活性化の状態によって変動するか否 かを調べるために、エピトープタッグ化JNK1の固定c−Junへの結合をウ ェスタンブロット法で調べた。非刺激またはUV照射細胞の何れのJNK1もG ST−cJunに結合した。エピトープタッグ化JNK1はCOS細胞で発現さ せた(レーン3−5)。擬似トランスフェクトCOS細胞はコントロール実験で 用いた(レーン1と2)。細胞は未処理(レーン1と3)かまたは40J/m2 のUV−Cで照射された(レーン2、4および5)。細胞溶解物を調製し、GS H−アガロースビーズに固定したGST−cJun(1−79)(レーン1−4 )またはGST(レーン5)とともにインキュベートした。ビーズを十分に洗浄 し、結合JNK1をM2モノクローナル抗体を用いてウェスタンブロット分析に よって検出した。レーン6は、JNK1発現細胞の未分画細胞溶解物を表す(図 25B参照)。 c−Junトランス活性化ドメインの残基1−42または1−55(これはδ サブドメインを含む)の欠損は、JNK1の結合を妨げた(図25A)。c−J un残基1−32の欠損は、JNK1結合を低下させるが排除はしなかった。し かしながら、残基1−22の欠損はJNK1結合に全く影響を与えなかった。以 前の実験は、これらの欠損のGST−cJunリン酸化に対する影響は、リンア クセプタ部位の存在よりむしろJNK1結合における変化のためであるというこ とを明らかにした。総合すれば、これらの観察は、主要なリン酸化部位(Ser 63およびSer73)に隣接するc−JunNH2−末端領域は、JNK1へ の結合に必要であるということを明らかにしている。 これらのデータは、JNK1は、c−JunのNH2−末端トランス活性化ド メインの特異的領域(残基23−79)に結合することを明らかにした。この結 合は、おそらくJNK1とc−Junとの直接的な相互反応を反映するものであ ろう。しかしながら、これらの実験は、c−JunへのJNK1結合のためにア クセサリー(付属)タンパク質が要求されるという可能性、またはアクセサリー タンパク質がこの相互反応を安定化させるかもしれないという可能性を排除しな い。 実施例22 ThrおよびTyrのリン酸化はUV誘発JNK1活性化に必要である MAPキナーゼは、サブドメインVIII内のThrおよびTyrにおける二 重のリン酸化によって活性化される。したがって、これらの部位におけるリン酸 化がUVによるJNK1活性化に必要であるか否かを調べた。予想されるリン酸 化部位Thr−183とTyr−185を、部位誘導変異を用いてAlaおよび Pheでそれぞれ置換した。 図26パネルA、BおよびCは、Thr−183またはTyr−185の置換 はJNK1のUV刺激リン酸化を阻害することを示唆する結果を示している。J NK1リン酸化部位Thr−183をAlaで、Tyr−185をPheで置換 するために部位誘導変異を用いた。エピトープタッグ化野性型JNK1(TPY )および変異JNK1タンパク質(APY、TPFおよびAPF)をCOS細胞 で発現させた。細胞を80J/m2のUV−Cで照射し或いは照射しないで、1 時間インキュベートし、続いてRIPA緩衝液で溶解させた。M2モノクローナ ル抗体による免疫沈降とSDS−PAGEによってJNK1を単離した。野性型 と変異JNK1タンパク質の発現レベルを、M2モノクローナル抗体を用いたウ ェスタンブロット分析と増強化学発光検出によって調べた(図26A)。JNK 1のリン酸化状態を、〔32P〕ホスフェートで代謝的に標識した細胞を用いて調 べた(図26B)。リン酸化JNK1タンパク質をリンアミノ酸分析に付した( 図26C)。 UVによるJNK1プロテインキナーゼ活性化は、図26Dに示したようにT hr−183またはTyr−185の置換によって抑制される。エピトープタッ グ化JNKタンパク質を、M2モノクローナル抗体を用いてCOS細胞溶解物か ら免疫沈降させた。JNK1プロテインキナーゼ活性は、SDS−PAGEの後 基質GST−cJun(1−79)を用いてゲル内キナーゼアッセーで測定した 。 野性型と変異JNK1の同レベルの発現が、一時的にトランスフェクトさせた COS細胞で得られた(図26A)。JNK1リン酸化は、〔32P〕ホスフェー トで代謝的に標識した細胞を用いて調べた。図26Bは、UV処理が野性型JN K1のリン酸化の増加を惹起することを示している。リンアミノ酸分析によって 、高レベルのJNK1基準セリンリン酸化が明らかにされた(図26C)。UV 刺激JNK1リン酸化は、〔32P〕ホスホスレオニンおよび〔32P〕ホスホチロ シンの増加で説明された(図26C)。 エピトープタッグ化(HA)JNK1をコードする発現ベクター10μgでF 9細胞をトランスフェクトさせた。トランスフェクト後12時間してから〔32P 〕ホスフェート(0.5mCi/ml)で4時間、細胞を標識した。1枚の培養 皿を100J/m2UV−Cに曝し、45分後細胞を採取した。免疫沈降(12 CA5抗体)およびSDS−PAGEによってHA−JNK1を精製した。リン 酸化JNK1をゲルから溶出させ、トリプシンで消化した。トリプシン消化物を 薄層電気泳動(水平ディメンジョン)で、続いて上昇クロマトグラフィー(垂直 ディメンジョン)で分離し、オートラジオグラフィー(−80℃で9日間)で可 視化した。構造リンペプチド(C)、誘発リンペプチド(I)および起点(矢印 )は図7に示されている。 トリプシン消化リンペプチドマッピングは、この二元的リン酸化は1つの主要 〔32P〕リンペプチドの出現に付随することを明瞭に示した(図27)。この新 規なリンペプチドの存在は、JNK1のUV刺激リン酸化の部位としてのThr −183とTyr−185の確認と一致する。この仮説は、Thr−183とT yr−185における変異は、JNK1のUV刺激リン酸化の阻害するというこ とを明らかにすることによって確認された(図26C)。意義深いことには、こ れらの変異JNK1タンパク質は、非刺激またはUV照射細胞から単離したとき 、キナーゼ活性を示さなかった(図26D)。総合して、これらのデータは、J NK1活性化のメカニズムはThr−183およびTyr−185におけるリン 酸 化の増強を含むことを示している。 実施例23 JNK2(55kD)のクローニング ヒトHeLa細胞cDNAライブラリーを、JNK1cDNAから調製したラ ンダムライミングプローブでハイブリダイズすることにより、JNK異性体のJ NK2を分子クローニングした。図28に示したJNK2c−Junの配列は、 それが、JNK1と関係を有する約55kDaタンパク質(図29)をコードす ることを示している。このcDNAは長さが1782塩基対で、ヌクレオチド5 9から1330までのオープンな読み枠を含み、これは424個のアミノ酸のタ ンパク質をコードする(それぞれ配列番号17および18)。JNK1とJNK 2との間には高レベルのタンパク質配列同一性があり、これらの酵素が緊密な関 係にあることを示唆している。JNK1とJNK2との間の主要な配列相違は、 JNK1と比較して、JNK2はCOOH末端の拡張を含むということである。 JNK2の機能的特性はJNK1と同じで、これらのプロテインキナーゼは、関 連する生物学的機能をもつ群を形成することを示唆している。 上記の実施例3および18で、JNK1のUV活性化を調べるために用いた方 法で決定したところ、JNK2活性はUV処理によって誘発された。同じように 調節されるが、JNK1の46kDポリペプチドは、55kDポリペプチドより c−Junへの結合についてより高い親和性を示す(実施例6、およびHibiら、 上掲書(1993))。JNKの両方の形態(46および55)の活性は、UVによっ て急激にかつ強力に刺激される。UVの腫瘍化促進活性を仲介する分子メカニズ ムは完全には解明されていないが、JNK1およびJNK2がAP−1活性の強 化に深く関わり、Ha−Rasによって活性化され、さらにUV誘発腫瘍化促進 の仲介物質として深く係わっている可能性は高い。 前述の記載は、本発明の範囲の詳述のためであり制限のためではない。実際、 当業者には、本明細書の教示を基にし、過度の実験を行うことなくまた別の実施 例を企画し、作製することは容易であろう。
【手続補正書】特許法第184条の8 【提出日】1995年9月5日 【補正内容】 図6Aは、種々のGSTc−Jun融合タンパク質のタンパク質ゲルである。 図6Bは、図6Aに示したようにGST融合タンパク質を含むGSHビーズ上を 通した後のUV照射HeLaS3細胞の全細胞抽出物のSDS−PAGEを示す 。図6Cは、GSH−アガロースビーズから1MNaClで溶出したリン酸化G STcJun融合タンパク質のSDS−PAGEを示す。 図7Aは、大腸菌で発現されたGST、GSTcJunおよびGSTvJun のパターンを示す。図7Bは、GSH−ビーズとともにインキュベートしたTP A活性化Jurkat細胞抽出物由来の図7Aのリン酸化タンパク質を示す。図 7Cは、GSTcJunおよびGSTvJunビーズに結合したタンパク質によ るリン酸化後のc−Junタンパク質を示す。 図8は、A)Ha−rasまたはB)UV処置の存在下または非存在下におけ る、いろいろなc−Jun活性化ドメイン部分(cJ=AA1−223;33= AA33−223;43=AA43−223;56=AA56−223;A63 ,73=AA1−246(Ala63/73))およびCATレポーターを含む 細胞のCAT活性を示す。 図9は、A)Ha−rasまたはB)UV照射の存在下または非存在下におけ るv−Junおよびc−Junをトランスフェクトさせた32Pおよび35S標識F 9細胞のSDS−PAGE解析を示す。 図10A−Eは、c−Junのヌクレオチドおよび推定アミノ酸配列を示す。 矢印はアミノ酸残基33−79を表す。 図11Aは、Jurkat細胞の全細胞質RNAのノザンブロットを示す。細 胞を単独または組み合わせた50ng/mlのTPA(T)、1μg/mlのA 23187(A)または100ng/mlのサイクロスポリンA(CsA)とと もに40分間、表示のようにインキュベートした。c−junjun−B un−Dc−fosおよびα−チュブリン発現レベルは、ランダムな位置から 合成を開始したcDNAプローブに対するハイブリダイゼーションによって決定 した。 【手続補正書】 【提出日】1996年11月29日 【補正内容】 請求の範囲 1. a.還元SDS−PAGEで決定した場合46kDの分子量を有し、 b.セリンおよびスレオニンキナーゼ活性を有し、 c.c−JunN−末端活性化ドメインをリン酸化し、さらに、 d.配列番号12のアミノ酸配列を有する、 という特徴を有する単離ポリペプチド。 2. 請求の範囲第1項のポリペプチドをコードする単離ポリヌクレオチド配 列。 3. その配列が、配列番号11のヌクレオチド配列である、請求の範囲第2 項のポリヌクレオチド。 4. 前記ヌクレオチド配列が、以下の核酸配列から成る群から選ばれる請求 の範囲第2項のポリヌクレオチド; a.TがまたUでも良い、配列番号11; b.配列番号11と相補的な核酸配列;および c.長さが少なくとも15塩基で、さらに配列番号12のポリペプチド をコードするゲノムDNAと選択的にハイブリダイズし得る、aま たはbのフラグメント。 5. 請求の範囲第2項のポリヌクレオチドを含む宿主細胞。 6. 請求の範囲第2項のポリヌクレオチドを含む組換え体発現ベクター。 7. 請求の範囲第4項のポリヌクレオチドを含む組換え体発現ベクター。 8. ウイルスである、請求の範囲第6項のベクター。 9. 前記ウイルスがRNAウイルスである、請求の範囲第8項のベクター。 10. 前記RNAウイルスがレトロウイルスである、請求の範囲第9項のベ クター。 11. 前記ベクターがプラスミドである、請求の範囲第6項のベクター。 12. 請求の範囲第1項のポリペプチドと結合する抗体またはそのフラグメ ント。 13. 前記抗体がポリクローナルである、請求の範囲第12項の抗体。 14. 前記抗体がモノクローナルである、請求の範囲第12項の抗体。 15. c−JunN−末端キナーゼに影響を与える組成物を同定する方法で あって、当該方法が、 a.前記組成物と前記キナーゼまたは該キナーゼをコードするポリ ヌクレオチドを含む成分とを、該成分が相互に作用するために十 分な条件下でインキュベートし、 b.前記キナーゼまたは該キナーゼをコードするポリヌクレオチドに 対する組成物の作用を測定すること、 を含み、ここで、前記キナーゼが請求の範囲第1項のポリペプチドである前記の 同定方法。 16. 前記ポリヌクレオチドが請求の範囲第2項のポリヌクレオチドである 、請求の範囲第15項の方法。 17. 前記ポリヌクレオチドが配列番号11のポリヌクレオチドである、請 求の範囲第15項の方法。 18. c−JunN−末端キナーゼ活性をもつ細胞を同定する方法であって 、当該方法が、c−JunN−末端キナーゼ活性を伴う細胞成分を、該成分と結 合する試薬に接触させ、該成分と試薬との相互作用を測定することを含ここで、前記試薬が配列番号11またはそのフラグメントで構成されたプロー ブである、 前記細胞の同定方法。 19. a.還元SDS−PAGEによって決定された場合、55kDの分子 量を有し、 b.セリンおよびスレオニンキナーゼ活性を有し、 c.c−JunN−末端活性化ドメインをリン酸化し、さらに、 d.図29のアミノ酸配列を有する、 という特徴を有する単離ポリペプチド。 20. 請求の範囲第19項のポリペプチドをコードする単離ポリヌクレオチ ド配列。 21. 図28のヌクレオチド配列である、請求の範囲第20項のポリヌクレ オチド。 22. 前記ヌクレオチド配列が、以下の核酸配列から成る群から選ばれる請 求の範囲第20項のポリヌクレオチド: a.TがまたUでも可能な図28、 b.図28と相補的な核酸配列、 c.長さが少なくとも15塩基で、さらに図29のポリペプチドをコ ードするゲノムDNAと選択的にハイブリダイズする、aまたは bのフラグメント。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI A61K 39/395 ADV A61K 39/395 ADV ADY ADY AED 9284−4C AEDD C07H 21/04 8615−4C C07H 21/04 B C07K 14/82 9356−4H C07K 14/82 16/32 9356−4H 16/32 C12N 15/02 9637−4B C12P 21/08 15/09 7823−4B C12Q 1/68 A C12P 21/08 9282−4B C12N 15/00 A C12Q 1/68 9282−4B B (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG ,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN, TD,TG),AT,AU,BB,BG,BR,BY, CA,CH,CN,CZ,DE,DK,ES,FI,G B,GE,HU,JP,KE,KG,KP,KR,KZ ,LK,LT,LU,LV,MD,MG,MN,MW, NL,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,S E,SI,SK,TJ,TT,UA,US,UZ,VN (72)発明者 カリン、マイケル アメリカ合衆国 92122 カリフォルニア 州 サンディエゴ チャルスドニー 2565 (72)発明者 デイヴィス、ロジャー アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 ウ ーセスター ルーム 308 プランテイシ ョン ストリート 373 ユニバーシティ オブ マサチューセッツ メディカル スクール内 (72)発明者 日比 正彦 アメリカ合衆国 92122 カリフォルニア 州 サンディエゴ ナンバー 418 チャ ーマント ドライブ 7528 (72)発明者 リン、アニン アメリカ合衆国 92093 カリフォルニア 州 ラホイヤ ヴィア マヨルカ ドライ ブ 8655 アパートメント 93 (72)発明者 デリジャード、ベノイト アメリカ合衆国 01605 マサチューセッ ツ州 ウーセスター ルーム 308 プラ ンテイション ストリート 373 ユニバ ーシティ オブ マサチューセッツ メデ ィカル スクール内

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. a.還元SDS−PAGEで決定した場合46kDの分子量を有し、 b.セリンおよびスレオニンキナーゼ活性を有し、 c.c−JunN−末端活性化ドメインをリン酸化し、さらに、 d.配列番号12のアミノ酸配列を有する、 という特徴を有する単離ポリペプチド。 2. 請求の範囲第1項のポリペプチドをコードする単離ポリヌクレオチド配 列。 3. その配列が、配列番号11のヌクレオチド配列である、請求の範囲第2 項のポリヌクレオチド。 4. 前記ヌクレオチド配列が、以下の核酸配列から成る群から選ばれる請求 の範囲第2項のポリヌクレオチド; a.TがまたUでも良い、配列番号11; b.配列番号11と相補的な核酸配列;および c.長さが少なくとも15塩基で、さらに配列番号12のポリペプチド をコードするゲノムDNAと選択的にハイブリダイズし得る、aま たはbのフラグメント。 5. 請求の範囲第2項のポリヌクレオチドを含む宿主細胞。 6. 請求の範囲第2項のポリヌクレオチドを含む組換え体発現ベクター。 7. 請求の範囲第4項のポリヌクレオチドを含む組換え体発現ベクター。 8. ウイルスである、請求の範囲第6項のベクター。 9. 前記ウイルスがRNAウイルスである、請求の範囲第8項のベクター。 10. 前記RNAウイルスがレトロウイルスである、請求の範囲第9項のベ クター。 11. 前記ベクターがプラスミドである、請求の範囲第6項のベクター。 12. 請求の範囲第1項のポリペプチドと結合する抗体またはそのフラグメ ント。 13. 前記抗体がポリクローナルである、請求の範囲第12項の抗体。 14. 前記抗体がモノクローナルである、請求の範囲第12項の抗体。 15. c−JunN−末端キナーゼに影響を与える組成物を同定する方法で あって、当該方法が、 a.前記組成物と前記キナーゼまたは該キナーゼをコードするポリ ヌクレオチドを含む成分とを、該成分が相互に作用するために十 分な条件下でインキュベートし、 b.前記キナーゼまたは該キナーゼをコードするポリヌクレオチドに 対する組成物の作用を測定すること、 を含む前記の同定方法。 16. 前記キナーゼが請求の範囲第1項のポリペプチド、請求の範囲第15 項の方法。 17. 前記作用がキナーゼの抑制である、請求の範囲第15項の方法。 18. 前記作用がキナーゼの刺激である、請求の範囲第15項の方法。 19. 前記ポリヌクレオチドが請求の範囲第2項のポリヌクレオチドである 、請求の範囲第15項の方法。 20. 前記組成物が免疫抑制剤である、請求の範囲第15項の方法。 21. 前記ポリヌクレオチドが配列番号11のポリヌクレオチドである、請 求の範囲第15項の方法。 22. 配列番号1およびその保守的変形を含む単離合成ペプチド。 23. 前記ペプチドがc−JunN−末端キナーゼ、JNKに結合する、請 求の範囲第22項のペプチド。 24. 請求の範囲第22項のペプチドをコードするポリヌクレオチド。 25. 配列番号1のアミノ酸配列に結合する抗体。 26. 前記抗体がポリクローナルである、請求の範囲第25項の抗体。 27. 前記抗体がモノクローナルである、請求の範囲第25項の抗体。 28. c−JunN−末端キナーゼに連関する細胞増殖性疾患の治療方法で あって、前記疾患の対象者に治療的に有効な量の、キナーゼ活性を調整する試薬 を投与することを含む前記細胞増殖性疾患の治療方法。 29. 前記試薬がアンチセンスポリヌクレオチド配列である、請求の範囲第 28項の方法。 30. 前記試薬が抗体である、請求の範囲第28項の方法。 31. 前記抗体がモノクローナルである、請求の範囲第30項の方法。 32. 前記試薬が、配列番号1の合成ペプチドに結合する抗体である、請求 の範囲第28項の方法。 33. 前記試薬が、配列番号1のアミノ酸配列をもつ合成ペプチドおよびそ の保守的変形である、請求の範囲第28項の方法。 34. 前記試薬が抗イディオタイプ抗体である、請求の範囲第28項の方法 。 35. 前記抗イディオタイプ抗体が、配列番号1のアミノ酸配列に結合する 抗体のパラトープに結合する、請求の範囲第34項の方法。 36. 前記細胞増殖性疾患が、虚血性心疾患、白血病、類リューマチ性関節 炎、大腸癌、腎細胞癌、前立腺癌、肺の非小細胞癌、小腸の癌、食道癌、後天性 免疫不全症候群、脈管炎、および免疫病理学的疾患から成る群から選ばれる、請 求の範囲第28項の方法。 37. c−JunN−末端キナーゼ活性をもつ細胞を同定する方法であって 、当該方法が、c−JunN−末端キナーゼ活性を伴う細胞成分を、該成分と結 合する試薬に接触させ、該成分と試薬との相互作用を測定することを含む、前記 細胞の同定方法。 38. 前記成分が核酸である、請求の範囲第37項の方法。 39. 前記核酸がRNAである、請求の範囲第38項の方法。 40. 前記成分がタンパク質である、請求の範囲第37項の方法。 41. 前記試薬がプローブである、請求の範囲第37項の方法。 42. 前記プローブが核酸である、請求の範囲第41項の方法。 43. 前記プローブが配列番号11またはそのフラグメントである、請求の 範囲第42項の方法。 44. 前記プローブがタンパク質である、請求の範囲第41項の方法。 45. 前記タンパク質がc−Junタンパク質である、請求の範囲第44項 の方法。 46. 前記c−Junタンパク質が融合タンパク質である、請求の範囲第4 5 項の方法。 47. 前記融合タンパク質がc−Junおよびグルタチオン−S−トランス フェラーゼ(GST)から成る、請求の範囲第46項の方法。 48. 前記プローブが抗体である、請求の範囲第41項の方法。 49. 前記抗体がモノクローナルである、請求の範囲第48項の方法。 50. 前記プローブが検出できるように標識されている、請求の範囲第41 項の方法。 51. 前記標識が、放射性同位元素、生物発光化合物、化学発光化合物、蛍 光化合物、金属キレート、または酵素から成る群から選ばれる、請求の範囲第5 0項の方法。 52. c−JunN−末端キナーゼに結合する抗体を含むc−JunN−末 端キナーゼの検出に有用なキットであって、当該キットが、1つまたは2つ以上 の容器を閉塞状態で収納する区画されたキャリア手段を含み、該抗体と特異的に 反応するプローブを含む容器を含む、前記c−JunN−末端キナーゼ検出用キ ット 53. 前記プローブが抗体である、請求の範囲第52項のキット。 54. 前記抗体が検出できるように標識されている、請求の範囲第53項の キット 55. a.還元SDS−PAGEによって決定された場合、55kDの分子 量を有し、 b.セリンおよびスレオニンキナーゼ活性を有し、 c.c−JunN−末端活性化ドメインをリン酸化し、さらに、 d.図29のアミノ酸配列を有する、 という特徴を有する単離ポリペプチド。 56. 請求の範囲第55項のポリペプチドをコードする単離ポリヌクレオチ ド配列。 57. 図28のヌクレオチド配列である、請求の範囲第56項のポリヌクレ オチド。 58. 前記ヌクレオチド配列が、以下の核酸配列から成る群から選ばれる請 求の範囲第56項のポリヌクレオチド: a.TがまたUでも可能な図28、 b.図28と相補的な核酸配列、 c.長さが少なくとも15塩基で、さらに図29のポリペプチドをコ ードするゲノムDNAと選択的にハイブリダイズする、aまたは bのフラグメント。
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