【発明の詳細な説明】
エラスターゼ阻害活性を有する
α−1−アンチキモトリプシンアナログ産業上の利用分野
この発明は、組換えDNA技術により産生される蛋白質の分野に関する。さら
に詳しくは、本発明はエラスターゼを阻害できる蛋白質に関する。発明の背景
アンチキモトリプシン(ACT)及びα1−プロテアーゼ阻害剤(α1−PI
)は、セリンプロテアーゼ阻害剤スーパーファミリーの一員であり、密接に関連
した一次アミノ酸配列及び三次元構造を有する。しかし、アンチキモトリプシン
は、狭い阻害活性スペクトルを持っている。特に、α1−PIはヒト好中球エラ
スターゼ(HNE)の有効な阻害剤であるが、アンチキモトリプシンはこの酵素
の基質であり、この酵素により不活性化される。ポテンパ他、J.Biol.C
hem.1991,266,21482を参照。
ヒト好中球エラスターゼが多くの炎症の分子的及び細胞的機構を媒介するに際
して有意義な役割を果たすことはよく認識されている。トラビス及びフリッツ、
Am.Rev.Resp.1991,43,1412を
参照。
炎症のいくつかのメディエーターは、プロテアーゼ及びプロテアーゼ阻害剤に
よって調節されているものと思われる。ひとつの例は、TNF媒介による好中球
からのカテプシンG(catG)の放出による、腫瘍壊死因子(TNF)増強さ
れた血小板の活性化であり、アンチキモトリプシン(ACT)によりブロックさ
れた効果である。P.レネスト他、J.Immunol.1991,146,2
305を参照。また、TNFにより刺激された好中球でのロイコトリエンB4(
LTB4)及び血小板活性化因子(PAF)の合成及び放出はα1−プロテイナ
ーゼ阻害剤(α1−PI)及びACTによりブロックされ、catG及びヒト好
中球エラスターゼ(HNE)により高められた。G.カムシ他、J.Exp.M
ed.1988,168,1293及びG.カムシ他,Eur.J.Bioch
em.1989,182,661を参照。
炎症反応の血管及び組織の微細環境は、内在性の又は投与された抗炎症因子の
接近を制限することによって有効な応答を加減するように働くことができる。例
えば、小さい(11.7kD)塩基性ポリペプチドである分泌性白血球プロテア
ーゼ阻害剤(SLPI)は、付着性の好中球の下にある微細環境に対して接近す
ることができ、中性親和顆粒エラスターゼによる蛋白質分解から局所組織を保護
するものと思われる。α1−PI、血清又
は血漿ではなくてエラスターゼ特異性クロルメチルケトン阻害剤はヒト微細血管
傷害のモデルにおいてインビトロで好中球により媒介された内皮の損傷を阻止し
た。ナザン氏は、付着性好中球が浮遊状態の好中球と明確に異なった動力学を有
するフリーラジカル酸素を発生させることを示した。ナザン、J.Clin.I
nvest.1980,80,1550を参照。しかし、非常に反応性のフリー
ラジカル酸素種及びその生成物が付着性好中球と下にある組織との間に蓄積する
かどうかは不明である。
ヒト好中球は、組織化学又は超微細構造組織化学により識別される二つの明確
な種類の顆粒を含有する。ベイントン他、J.Cell.Biol.1968,
39,286及びベイントン他、J.Cell.Biol.1968,39,2
99を参照。アズール親和性(即ち、第一の)顆粒は通常大きく、緻密でミエロ
ペルオキシダーゼ(MPO)及び中性プロテアーゼを含有する。これよりも小さ
くて、緻密ではなく、特異的な(即ち、第二の)顆粒はペルオキシダーゼ陰性で
あり、リゾチーム及びラクトフェリンを含有する。ウェインバウム氏他は、好中
球内にはアズール親和性顆粒について少なくとも三つの明確な集団があることを
報告した。一つの集団は全てエラスターゼ抗原を有するがMPO活性はほとんど
ない。アズール親和性顆粒は不均質であり、脱顆粒剌激に対して様々に応答する
。また、特異的顆粒も不均質
であって、カルシウムで誘発されるラクトフェリンの放出に対して異なった感受
性を持っている。プロテインキナーゼCの選択的阻害はアズール親和性脱顆粒を
阻害しないが特異的顆粒の内容物の放出を阻害する。従って、炎症性応答を特徴
づける微細環境における好中球からのヒト好中球エラスターゼ、catG及びプ
ロテイナーゼ3の放出を刺激させるには多重の協調されたシグナルが要求されよ
う。これらのシグナルに対する結合及び応答の動力学は炎症に対する生理学的応
答を調節するのにも重要であろう。肺におけるヒト好中球エラスターゼの放出は
、好中球が循環から去ったずっと後に肺胞の間質内で起こることがわかっている
。血管外遊出の間の好中球脱顆粒についてはほとんど知られていない。呼吸上皮
細胞は増大されたIL−8の発現によってヒト好中球エラスターゼに応答し、そ
して更に、IL−8は上皮細胞を通過する移動を媒介する。従って、HNEの放
出、次いで強調された好中球の移動を伴う好中球循環の動的で有害なサイクルが
確立される。
付着性細胞による好中球プロテアーゼの放出は充分に研究されていないが、好
中球のホルボルミリステートアセテート(PMA)による刺激が下にある細胞外
マトリックスを消化するプロテアーゼを放出させることになることが知られてい
る。キャンベル他、J.Clin.Invest.1982,70,845及び
ウェイズ他、J.Immunol.1986,136,636を
参照。マトリックス蛋白質(例えば、ラミニン、フィブロネクチン又はビトロネ
クチン)に付着性の好中球はTNF又は顆粒球コロニー刺激因子(G−CST)
のような生理学的シグナルによって刺激されたが、浮遊細胞はそうではなかった
。付着性細胞はレスピラトリーバーストを発現し、それはPMAに対するよりも
TNF及びG−CSFに対して10〜50倍感受性であり、またfMet−Le
u−Phe又はC5aに対するよりも50〜250倍感受性であった。さらに、
これらは、浮遊細胞とは著しく異なった動力学でもって応答した。
従って、蛋白質分解酵素の阻害剤は、治療的に投与されたときは、炎症の分子
的及び細胞的機構を制限し、しかして組織の損傷を減少させることができる。従
って、動物に臨床適用するための安全で有効なエラスターゼ阻害剤に対する要望
が存在する。多機能プロテアーゼ阻害剤に基づく治療剤は、フリーラジカルやプ
ロテアーゼが成人の呼吸症候群、膵炎、炎症性皮膚傷害及び再潅流損傷のような
傷害の機構に関連してきた疾病の治療を臨床的に進歩させるであろう。発明の概要
本発明は、ヒト好中球エラスターゼの有効な阻害剤であるヒトα1−アンチキ
モトリプシンのアナログを提供する。本発明のヒトα1−アンチキモトリプシン
アナログは、それらがヒト好中球エラスターゼの基質であるこ
とを止め、且つ、ヒト好中球エラスターゼの阻害剤となるように巧みに扱われる
。本発明は、358位のアミノ酸ロイシンがメチオニン、イソロイシン、バリン
、アラニン、アスパラギン酸、トレオニン及びグルタミン酸よりなる群から選択
されるアミノ酸で置換されたヒトα−1−アンチキモトリプシンのアナログを提
供する。このアナログは更に、356、357、359、360及び361位の
アミノ酸の位置の少なくとも一つにプロリンを有し得る。本発明のアナログは、
ヌクレオチド配列から産生されるヒトα−1−アンチキモトリプシンであって、
野生型のα−1−アンチキモトリプシンの356〜361位のアミノ酸Thr−
Leu−Leu−Ser−Ala−Leu(SEQ ID No.7)に相当す
るアミノ酸がIle−Pro−Xxx−Ser−Ile−Pro(SEQ ID
No.8)(ここで、Xxxはメチオニン、トリプトファン、アラニン、アス
パラギン、アスパラギン酸、システイン、グルタミン、グルタミン酸、グリシン
、ヒスチジン、イソロイシン、リジン、フェニルアラニン、プロリン、セリン、
トレオニン、チロシン及びバリンよりなる群から選択される)により置換されて
いるヒトα−1−アンチキモトリプシンを包含する。
本発明の他の点は、新規なα−1−アンチキモトリプシンポリペプチドを提供
することである。本発明の新規なポリペプチドは、成熟ヒト野生型α−1−アン
チキモ
トリプシンの全アミノ酸配列(図1参照)をコードするヌクレオチド配列の35
6〜361位のアミノ酸がIle−Pro−Xxx−Ser−Ile−Pro(
SEQ ID No.8)(ここで、Xxxはメチオニン、トリプトファン、ア
ラニン、アスパラギン、アスパラギン酸、システイン、グルタミン、グルタミン
酸、グリシン、ヒスチジン、イソロイシン、リジン、フェニルアラニン、プロリ
ン、セリン、トレオニン、チロシン及びバリンよりなる群から選択される)によ
り置換されているヌクレオチド配列から産生される。
また、本発明は、349及び350位に相当するアミノ酸Ala−AlaがG
ly−Thrに変えられ且つ368位のアミノ酸ValがThrに変えられた、
ヌクレオチド配列から産生されたヒト野生型α−1−アンチキモトリプシンのア
ナログを提供する。また、前記の置換を有するα−1−アンチキモトリプシンの
新規なポリペプチドアナログも本発明の主題である。
さらに、356〜361位でのアミノ酸置換並びに349、350及び368
位でのアミノ酸置換もα−1−アンチキモトリプシンのさらに新規なアナログを
生成させるように同じヌクレオチド及びアミノ酸配列内で起こり得るであろう。
本発明の新規なポリペプチドはN−末端伸長部Met−Ala−Ser−Le
u−Cys−His−Pro(SEQ ID No.5)及びMet−
Ala−Serを含み、そのいずれも野生型α−1−アンチキモトリプシン並び
に本発明の新規なα−1−アンチキモトリプシンアナログに付加することができ
る。N−末端伸長部をコードするヌクレオチド配列及びN−末端伸長部を有する
α−1−アンチキモトリプシンは本発明の範囲内である。
また、本発明は、本発明のα−1−アンチキモトリプシンアナログをコードす
る核酸配列、この核酸配列を含む発現ベクター、本発明の核酸配列を発現させる
ことができるトランスフォームされた宿主細胞、本発明のヒトα−1−アンチキ
モトリプシンアナログを発現させることができる細胞培養物及び本発明のヒトα
−1−アンチキモトリプシンアナログを含む蛋白質製剤を提供する。
さらに本発明の他の点は、本発明のヒトα−1−アンチキモトリプシンアナロ
グを発現させることができる宿主細胞を培養してヒトα−1−アンチキモトリプ
シンアナログ含有細胞を生成することを含むヒトα−1−アンチキモトリプシン
アナログの生産方法を提供する。適宜、ヒトα−1−アンチキモトリプシンアナ
ログを含有する細胞と培地との混合物を精製してヒトα−1−アンチキモトリプ
シンアナログを精製された形態で生産することができる。
本発明のさらに他の主題は、エラスターゼを阻害剤として有効な量の本発明の
ヒトα−1−アンチキモトリプ
シンアナログと接触させることからなる好中球エラスターゼを阻害する方法に関
する。
本発明は以下の記載からさらに明らかとなるであろう。図面の簡単な説明
図1は野生型ヒトα−1−アンチキモトリプシンの完全ヌクレオチド配列及び
予測されたアミノ酸配列を示す。この全長の遺伝子はヌクレオチド残基1〜12
09によりコードされている。発明の具体的な説明
本発明者は、驚いたことに、ヒトα−1−アンチキモトリプシンをコードする
配列中のある種のアミノ酸の置換が、α−1−アンチキモトリプシンをヒト好中
球エラスターゼの基質からヒト好中球エラスターゼの有効な阻害剤に変化させる
一方キモトリプシンを阻害する能力を保持することを予期せずして見出した。
本発明は、ヒト野生型α−1−アンチキモトリプシンのヌクレオチド配列であ
って、その野生型α−1−アンチキモトリプシンの356〜361位のアミノ酸
Thr−Leu−Leu−Ser−Ala−Leu(SEQ ID No.7)
に相当するアミノ酸がIle−Pro−Xxx−Ser−Ile−Pro(SE
Q ID No.8)により置換されているもの
を提供する。また、356〜361位のアミノ酸の置換をコードする新規なヌク
レオチド配列も本発明に包含される。
さらに本発明では、相当する349、350及び368位の対応アミノ酸の置
換をコードするヌクレオチドを有するヒト野生型α−1−アンチキモトリプシン
のヌクレオチド配列アナログも提供される。このアナログのこれらの位置におけ
るヌクレオチドはそれぞれGly、Thr及びThrをコードする。これらの置
換を有するポリペプチド配列も本発明の範囲内にある。
野生型α−1−アンチキモトリプシンの349及び350位のアラニン−アラ
ニンに相当するアミノ酸がそれぞれグリシン−トレオニンで置換され、KpnI
制限エンドヌクレアーゼ部位を形成し、且つ、野生型α−1−アンチキモトリプ
シンの368及び369位のバリン−アルギニンに相当するアミノ酸がそれぞれ
トレオニン−アルギニンで置換され、MluI制限エンドヌクレアーゼ部位を形
成する本発明のアナログは、エラスターゼ阻害活性を示す。
N−末端伸長部は本発明の新規なアナログ又は野生型α−1−アンチキモトリ
プシンに付加することができる。これらのN−末端新頂部には、ポリペプチド配
列Met−Ala−Ser−Leu−Cys−His−Pro(SEQ ID
No.5)及びMet−Ala−Serのためのヌクレオチド配列が含まれる。
本発明のアナログをセリンプロテアーゼ阻害剤とセリンプロテアーゼとの間の
相互作用の性質を分析するために使用した。アンチキモトリプシンの反応中心の
P1位及びその反応中心の周囲にある残基は、エラスターゼと本発明のα−1−
アンチキモトリプシンアナログとの間の安定な複合体形成を生じさせた。
野生型α−1−アンチキモトリプシン中に置換されるアミノ酸配列Ile−P
ro−Xxx−Ser−Ile−Pro(SEQ ID No.8)はα−1−
プロテイナーゼ阻害剤の相当セグメント、即ち、P3からP3’位までのα−1
−プロテイナーゼ阻害剤の反応中心から選択した。本明細書で使用される命名は
、シェヒター及びベルガー両氏により報告されたものと一致している。シェヒタ
ー及びベルガー、Biochem.Biophys.Res.Commun.1
967,27,157を参照。野生型α−1−アンチキモトリプシンとは、ヒト
α−1−アンチキモトリプシンの天然の成熟型を意味する。
Met−SerがP1−P1’残基であるα−1−プロテイナーゼ阻害剤は1
0×106M-1S-1の二次速度定数でHNEを阻害する。α−1−アンチキモト
リプシンは、相当する位置に44.5%の同一残基を有するα−1−プロテイナ
ーゼ阻害剤と高度に相同性である。しかし、反応中心でP1−P1’Leu−S
er残基に隣接する配列は全く異なる。野生型α−1−アンチキモ
トリプシンはキモトリプシンの優秀な阻害剤であるが、HNEの有効な阻害剤で
はない。事実、HNEはα−1−アンチキモトリプシンを少なくともP4−P3
位(Ile355−Thr356)において開裂させ、その阻害特性の不活性化
を生じさせる。
しかして、本発明は、ヒトα−1−アンチキモトリプシンの小部分のみを変化
させることによって、その特異性を、α−1−アンチキモトリプシンアナログの
キモトリプシンを阻害する能力を保持しながらそれが完全に異なる酵素、即ちエ
ラスターゼの有効な阻害剤であるように、驚くほどに変化させるものである。
一般に、本発明のα−1−アンチキモトリプシンアナログは、特定の蛋白質を
コードする核酸配列を含む発現ベクターによりトランスフォームされた宿主細胞
内で産生される。トランスフォームされた細胞は、その特定の蛋白質をコードす
る核酸配列が発現される条件下で培養される。蛋白質が蓄積するのに適した所定
の時間の後に、蛋白質はトランスフォームされた細胞から精製される。
α−1−アンチキモトリプシンをコードするヒト遺伝子は、ヒト肝臓cDNA
ライブラリーから容易に得ることができる。好適なライブラリーは、Clont
echPaloAlto、CAのような商業的な供給源から得ることができる。
次いで、陽性クローンをDNA配列決定に付してα−1−アンチキモトリプシン
をコードする
DNA配列の存在を決定する。DNA配列決定は、サンガー他のチェーンターミ
ネーション法を使用して容易に達成される。Proc.Nat’l.Acad.
Sci.USA,1977,74,5463を参照。次いでα−1−アンチキモ
トリプシンをコードするDNA配列を宿主細胞における後の発現のために発現ベ
クター内に挿入する。
本発明のα−1−アンチキモトリプシンのアナログは、米国特許第5,079
,336号(参考として本明細書中に援用する)に開示されたα−1−アンチキ
モトリプシンカセットアナログを使用して製造することができる。例えば、35
6〜361位のアミノ酸置換Ile−Pro−Xxx−Ser−Ile−Pro
(SEQ ID No.8)をコードするDNA配列をカセットに挿入し、次い
でこれをα−1−アンチキモトリプシンをコードする配列中に挿入する。さらに
、356〜361位のアミノ酸置換を有する蛋白質をコードするDNA配列並び
に349、350及び368位のアミノ酸置換を有するポリペプチドをコードす
るDNA配列をカセットベクターによって製造することができる。別法として、
α−1−アンチキモトリプシンのアナログをコードするDNA配列はPCRによ
り製造することができる。最終的に、α−1−アンチキモトリプシンのポリペプ
チドアナログを産生させることができる。
発現ベクター及び宿主細胞は、α−1−アンチキモト
リプシン又はアナログを合成できる発現系を形成するように選択される。本発明
で使用するのに好適な宿主細胞には、米国特許第5,079,336号に開示さ
れるように、α−1−アンチキモトリプシンを安定して含有し且つ発現させるよ
うにトランスフォームすることができる原核細胞及び真核細胞が含まれる。例え
ば、組換えα−1−アンチキモトリプシン又はアナログをコードする核酸は、組
換え蛋白質産生用の最も普通に使用されている宿主細胞E.coliを含めて原
核細胞又は真核細胞内で発現させることができる。しかし、Bacillus
subtilis等の他の微生物菌株、Salmonella typhimu
rium又はSerratis marcescensのようなその他の腸内細
菌科、各種のPseudomonas属、或いはその他の細菌株も使用すること
ができる。
普通に使用される真核細胞系には、Saccharomyces cerev
isiaeのような酵母、Spodoptera frugiperdaのよう
な昆虫細胞、E3C/O及びSL−29のようなニワトリ細胞、HeLa、チャ
イニーズハムスター卵巣細胞(CHO)、COS−7またはMDCK細胞などの
ような哺乳類細胞が含まれる。上記のリストは例示に過ぎず、本発明の核酸配列
を発現させるために好適な宿主細胞のタイプを何ら制限するものではない。発現
ベクターとは、本明細書で使用するときは、組換えα−1−アンチキモ
トリプシンをコードする核酸配列を含有するように操作することができる任意の
タイプのベクター、例えば、プラスミッド発現ベクター及びウイルスベクターを
いう。発現ベクターの選択は、組換えα−1−アンチキモトリプシンをコードす
る核酸の発現が生じるように所望の宿主細胞との適合性に基づいて決める。プラ
スミッド発現ベクターは、プロモーターのような少なくとも1種の発現調節要素
と機能的に結合された本発明の核酸配列を含む。一般に、プラスミッドベクター
は、宿主細胞と適合性の種から誘導されたレプリコン及び調節配列を含有する。
本発明の核酸配列を含有するプラスミッドの選択を容易にするためには、プラス
ミッドベクターは、抗生物質耐性をコードする遺伝子のような選択可能なマーカ
ーも含有することができる。好適な例としては、アンピシリン、テトラサイクリ
ン、クロラムフェニコール又はカナマイシン耐性をコードする遺伝子がある。
好適な発現ベクター、プロモーター、エンハンサー及びその他の発現調節要素
は当分野で知られており、サムブルック他、「Molecular Cloni
ng:実験室マニュアル」第二版(コールド・スプリング・ハーバー・ラボラト
リー・プレス、コールド・スプリング・ハーバー、NY、1989)に見出され
る。例えば、pBR322、pUC18、pUC19、pZMS、pZMのよう
なプラスミッド及び実施例に記載のプラスミッドはE.coliで発現させるた
めに使用す
ることができる。プラスミッドYRp7は、S.cervisiaeで発現させ
るのに使用することができる。pMT2及びpMSGのようなプラスミッドは哺
乳類細胞で発現させるのに使用することができる。好適なウイルスベクターには
バキュロウイルス、ワクシニアウイルス及びアデノウイルスが含まれる。
E.coliでα−1−アンチキモトリプシン又はアナログを発現させるため
には、スタジール及びモファットによりJ.Mol.Biol.1986,18
9,113(その記載内容は本明細書に含めるものとする)に開示されたような
バクテリオファージT7RNAポリメラーゼを基にした遺伝子発現系を使用する
ことができる。この系においては、選択した生成物をコードするDNA配列と機
能的に結合されたバクテリオファージT7プロモーターを含有するプラスミッド
によりトランスフォームされたE.coli細胞に、T7RNAポリメラーゼの
発現可能な遺伝子を有するλファージを感染させる。このプラスミッドの十分な
コピーが宿主細胞内に存在した後に細胞にファージを感染させ、感染後間もなく
蛋白質の合成が始まる。
発現ベクターは、好ましくは、ヒトα−1−アンチキモトリプシンをコードす
る核酸酸配列に機能的に結合された少なくとも1個の転写及び翻訳調節要素を含
む。例えば、上流の位置には、プロモーターの後に、リボソーム結合部位と間始
コドンを含む翻訳開始シグナルが続
き、下流の位置には、転写終結シグナルが続いていてよい。転写調節要素と翻訳
調節要素は任意の機能的な組合せ又は順序で結合され得る。本発明の特定の具体
例において使用される転写調節要素と翻訳調節要素は、発現系が造られるように
、発現ベクターが導入される細胞型を参考にして選択される。α−1−アンチキ
モトリプシン又はアナログをコードする核酸配列を組み入れた発現ベクターを宿
主細胞に導入することは、斯界で知られた種々の方法、例えば、塩化カルシウム
又は塩化リチウム共沈法又は電気穿孔法により達成することができる。
E.coliは、現在、α−1−アンチキモトリプシン又はアナログを発現さ
せるのに好ましい宿主細胞である。クローニング及び発現は、E.coliにお
いて迅速に得ることができる。E.coliにおける産生は、コスト的に有効な
大規模の発酵及び蛋白質精製に容易に順応できる。
α−1−アンチキモトリプシンアナログをコードするDNA配列を含有するト
ランスフォームされた宿主細胞は、次いで、宿主のための適当な培地中で成育さ
せることができる。誘導可能なプロモーターが使用される場合には、宿主細胞は
高密度に成育させることができ、そしてプロモーターをα−1−アンチキモトリ
プシン又はアナログを発現させるために始動させることができる。プロモーター
が誘導可能でない場合は、蛋白質生成物の構成的な産生が起こる。宿主細胞に対
して実質的に毒性で
ない場合にはα−1−アンチキモトリプシン又はアナログの構成的な産生が好ま
しい。次いで、細胞を生成物の蓄積が所望のレベルになるまで成育させ、その時
点で細胞を収穫し、蛋白質生成物を慣用の技術により精製する。好適な精製方法
にはイオン交換クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー、電気
泳動、透析及び斯界で知られたその他の蛋白質精製方法があるが、これらに限ら
れない。
従って、本発明は、ヒトα−1−アンチキモトリプシン又はアナログを発現さ
せることができる宿主細胞を培養してヒトα−1−アンチキモトリプシン又はア
ナログを含有する細胞を産生し、適宜、その混合物を精製してヒトα−1−アン
チキモトリプシン又はアナログを精製された形態で製造することからなるヒトα
−1−アンチキモトリプシン又はアナログの製造方法を提供する。
しかして、宿主細胞により産生された精製又は未精製の組換えα−1−アンチ
キモトリプシンアナログの蛋白質調製物が生産され、それは蛋白質の精製の度合
いに応じてα−1−アンチキモトリプシン並びに宿主細胞成分及び/又は細胞培
地のようなその他の物質を含む。
用語「精製された」とは、この発明の核酸配列の状態を記述するために使用す
るときは、ヒトα−1−アンチキモトリプシンをコードしない核酸を実質的に含
まず又は非組換え細胞中で即ちその「天然状態」において核酸と通常会合してい
るその他の物質を実質的に含まない
核酸配列をいう。
用語「精製された」又は「精製された形態の」とは、α−1−アンチキモトリ
プシン蛋白質又はアナログ蛋白質の状態を説明するために使用するときは、その
天然状態でそれと通常会合している細胞物質又はその他の物質を少なくともある
程度までは含まないα−1−アンチキモトリプシン又はアナログをいう。好まし
くは、α−1−アンチキモトリプシン又はアナログは少なくとも約25〜100
%の純度(均質性)を有する。さらに好ましくは、純度は少なくとも約50%で
ある。
本発明のα−1−アンチキモトリプシン、アナログ及び蛋白質調製物は、敗血
症性ショック、膵炎、凝固障害、肝臓病、微生物のキモトリプシン様酵素を合成
することにより皮膚を透過する微生物に起因するある種の疾病及びヒトを含む哺
乳動物における皮膚の炎症を治療するのに有用であることが期待される。本発明
の組成物は、ヒトを含む哺乳動物に、静脈内、筋肉内及び腹腔内経路を含む種々
の経路で、また皮膚の患部には局所的に投与することができる。本発明の組成物
は、また、次の疾病:リューマチ性関節炎、糸球体腎炎、成人呼吸困難及び膿胸
のような肺病、心臓及び脳組織への再潅流傷害及び移植の結果としての傷害、老
化、敗血症、膵炎の治療に、アドリアマイシンのような化学療法剤との同時投与
に、並びに皮膚の問題、粘膜炎(mucositis)及び毛髪の損失のような電離放射
線の副作用の予防に有用であ
る。
従って、本発明は、エラスターゼを、阻害剤として有効量のヒトα−1−アン
チキモトリプシンのアナログであってその野生型α−1−アンチキモトリプシン
の356〜361位のアミノ酸Thr−Leu−Leu−Ser−Ala−Le
u(SEQ ID No.7)に相当するアミノ酸がIle−Pro−Xxx−
Ser−Ile−Pro(SEQ ID No.8)により置換されているもの
と接触させ、又はエラスターゼを阻害剤として有効量の本発明の蛋白質調製物と
接触させることからなる、エラスターゼの阻害方法を提供する。
さらに、本発明は、ヒトα−1−アンチキモトリプシンのアナログの利用方法
を提供し、ここに、該アナログは、エラスターゼ活性を阻害するように野生型α
−1−アンチキモトリプシンの356〜361位のアミノ酸Thr−Leu−L
eu−Ser−Ala−Leu(SEQ ID No.7)に相当するアミノ酸
がIle −Pro−Xxx−Ser−Ile−Pro(SEQ ID No.
8)により置換されており、該方法はエラスターゼを阻害剤として有効量のこの
ようなヒトα−1−アンチキモトリプシンアナログと接触させる工程からなる。
用語「有効量の」及び「阻害剤として有効な量の」とは、天然又は合成の基質
に対するエラスターゼの活性を減少させるような本発明のヒトα−1−アンチキ
モトリ
プシンアナログの濃度をいう。
本発明のヒトα−1−アンチキモトリプシンアナログは好中球エラスターゼ阻
害活性を示し、しかして天然又は野生型のα−1−アンチキモトリプシンと同じ
ように有用である。これらのアナログは、好中球エラスターゼの阻害剤として有
用であり、また再潅流傷害、肺の炎症、炎症性の腸の疾病、皮膚の炎症、膵炎、
糸球体腎炎及び敗血症の治療及び予防に有用である。
肺の炎症の場合には、炎症は、酸性物質、例えば胃の内容物、煙など(これら
に限らない)の吸引、感染、例えばグラム陰性菌(例えば、大腸菌属及びシュー
ドモナス属)による感染を含む病原体感染により起きるであろう。
再潅流傷害に関しては、本発明のアナログは、血餅を除去し又は溶解させるた
めの潅流中の傷害を予防するために投与することができる。
本発明のアナログは、製薬上許容できるキャリアー又は希釈剤、例えば生理食
塩水又はその他の緩衝剤と共に投与することができる。好適な製薬上許容できる
キャリアーは斯界で周知であり、例えば、この分野において標準的な参考文献で
あるジェナンロ−アルフォンソ編「Remington’s Pharmace
utical Sciences」18版(1990、マーク・パブリッシング
Co、イースタン、PA)に記載されている。キャリアーは投与経路及び標準的
な製薬
上のプラクチスに関して選択することができる。投薬量は、患者の体重及び臨床
的状況に関して決定される。活性成分対キャリアーの比は、アナログの化学的性
状、溶解度及び安定性並びに意図した投薬量に当然左右される。
本発明のアナログは、本発明の方法において単独で又は本発明の他のアナログ
を含むその他の化合物(これらに限られれない)と組合せて使用することができ
る。また、本発明の方法は、抗体、トキシン及びアンチセンスオリゴヌクレオチ
ドを含む(これらに限られれない)他の治療剤と組合せて使用することができる
。イン・ビボで適用するためには、投与量はやはり患者の年齢、体重及び臨床的
な状況のような因子に左右されよう。本発明のアナログは、任意の適当な経路で
、例えば、接種及び注射、例えば静脈内、口腔内、腹腔内、筋肉内、皮下、局所
注射により、上皮又は粘膜内層、例えば鼻、口、膣、直腸及び胃腸への吸収によ
り投与することができる。
本発明のアナログ、薬剤及び組成物の投与の方法は、そのアナログを送達でき
る生体における部位を決定しよう。例えば、局所適用は、クリーム、軟膏、ゲル
、オイル、乳液、ペースト、ローションなどで投与することができる。非経口的
投与については、アナログを無菌水溶液として使用することができ、それは他の
溶質、例えば溶液を等張にするのに十分な量の塩類、グルコース又は
デキスロースを含有することができる。経口投与のためには、本発明のアナログ
は、錠剤、カプセル、飴錠剤、トローチ、粉末、シロップ、エリキシル、水溶液
及び懸濁液として投与することができる。種々の崩壊剤例えば澱粉及び滑剤を使
用することができる。カプセルの形態で経口投与するためには、有用な希釈剤は
ラクトース及び高分子量のポリエチレングリコールである。経口用に水性懸濁液
が必要なときは、ある種の甘味料及び/又は香料を添加することができる。
また、好中球エステラーゼを阻害する方法、皮膚の炎症、肺の炎症、糸球体腎
炎、膵炎、敗血症及び炎症性の腸の疾病を治療する方法、再潅流による損傷を治
療し予防する方法も提供され、この方法では358位にアミノ酸置換を有し又は
356〜361位にアミノ酸置換を有し且つ358位が前記のアミノ酸から選択
されるa−1−アンチキモトリプシンのアナログ、或いはヒト野生型α−1−ア
ンチキモトリプシンの356〜361位のアミノ酸Thr−Leu−Leu−S
er−Ala−LeuがIle−Pro−Xxx−Ser−Ile−Proによ
り置換されている該アナログが治療すべき状況を示すサンプルに添加される。
本発明は又、この発明のα−1−アンチキモトリプシンアナログ及び製薬上許
容し得るキャリアー又は希釈剤を含む製薬組成物をも提供する。
この発明の組成物は、好ましくは、生理学的に許容し
得るキャリアー又は希釈剤例えば塩溶液又はその他の緩衝液と組み合わせて病気
の哺乳動物に送達する。適当な製薬用キャリアーは、この技術分野で周知であり
、例えばRemington's Pharmaceutical Sciences,E.W.Martin(この分野におけ
る標準的参考テキスト)に記載されている。皮膚の炎症の治療のために、この発
明の組成物を生理学的に許容し得る軟膏又はクリームと組み合わせて冒された領
域に適用することができる。任意の特定の健康状態に対して哺乳動物に投与され
るこの発明の組成物の特定の量は、病気の型、及び他の因子例えば体重及び患者
の年齢及び送達の経路に依存する。局所適用のためには、この発明の組成物を、
皮膚の炎症の悪化を緩和し又は阻止するのに有効な量で適用する。実施例 組換えα−1−アンチキモトリプシンアナログの生成及び精製 材料
キモトリプシンを、Sigma 及びBoehringer-Mannheimより得た。すべての発色
性のプロテアーゼの基質はBachemから得たが、それは、フェニルメチルスルホニ
ルフルオリド(PMSF)であった。
ヒト血清α−1−アンチキモトリプシンを、Tsuda等、Tokai,J.Exp.Clin.Med
.,1982,7,201の仕事に基づく手順を用いて調製した。この方法は、3工程、D
NA
セルロースからのバッチ式の溶出、G−150クロマトグラフィー及びDNAセ
ルロースからのCaCl勾配溶出で純粋なα−1−アンチキモトリプシンを与え
る。
プラスミッド構築及びDNA操作を、Sambrook等、Molecular Cloning: A Lab
oratory Manual,第二版、Cold Spring Harbor Loboratory Press,Cold Spring
Harbor,ニューヨーク(1989)に従って行なった。ヒトアンチキモトリプシンからの遺伝子の同定及び配列決定
Mitchell Weiss(ペンシルベニア大学、ヒト遺伝学科)により与えられたファ
ージ発現ベクターラムダ−gt−11中のヒト肝臓cDNAライブラリーを、Yo
ung 及びDavis,Proc.Natl.Acad.Sci.,U.S.A.,1977,74,5463 の方法に従って、
関連セリンプロテアーゼ阻害剤であるC1エステラーゼ阻害剤(カリフォルニア
、Santa Barbara 在、DAKO)に対して高められたポリクローナル抗体を用いてス
クリーニングした。陽性クローンを選び取り、再スクリーニングしてプラーク精
製した。DNA配列決定を、Sanger等、Proc.Natl.Acad.Sci.,1977,74,5463のチ
ェーンターミネーション法により、Nucleic Acid Synthesis Center of the Wis
tar Institute(ペンシルベニア、Philadelphia 在)から得たオリゴヌクレオチドプラ
イマーを用いて行なった。
陽性ラムダ−gt11cDNAクローンの1つからの
EcoRI断片のDNA配列及び誘導したアミノ酸配列は、図1に示すように、
成熟ヒトα−1−アンチキモトリプシンの完全なコード領域を含んだ。この構築
物は又、配列5'−Met−Ala−Ser−Leu−Cys−His−Pro−
(SEQ ID NO:5)からなる7アミノ酸をコードする5’末端の21ヌ
クレオチド伸長をも含んだ。この成熟蛋白質は、アミノ末端の第1位のAsnか
ら始まる398アミノ酸(Mr45,031)を含み且つ236位に単一のシス
テイン残基を含んでいる。356〜361位のアミノ酸に置換を有するα−1−アンチキモトリプシンのP CRによる調製
356〜361位のアミノ酸に置換を有するα−1−アンチキモトリプシンア
ナログをPCRにより調製した。市販のプラスミッドpKC30をBamHIに
より切断し、食い違いになった末端をクレノー反応により満たした。この両端が
鈍端化された直線状プラスミッドをセルフライゲートし、E.coli N4830−
1をこのライゲーション反応混合物によりトランスフォームした。このトランス
フォーマントから精製したプラスミッドはpKC30(−BamHI)であった
が、これはBamHI部位のみを取り除いたpKC30を示す。このpKC30
(−BamHI)をHpaIにより消化して次のライゲーション工程のための2
つの鈍端を造った。
XbaI及びEcoRVを用いて、リボソーム結合部位を含む0.2kbの断
片を、プラスミッドpAR3038、pAR3039及びpAR3040から切
り出した。EcoRV切断は鈍端を造った。XbaIにより造られた食い違いに
なった末端を、クレノー反応により満たした。鈍端化した両端を用いて、これら
の3つの0.2kb断片を、HpaI消化したpKC30(−BamHI)に別
々にライゲートした。これらの3つのライゲーション混合物を用いてN4830
−1を別々にトランスフォームした。
3つのベクターをこれらのトランスフォーマントから得た。それらは、3つの
リーディングフレームに対応してpZM3038、pZM3039及びpZM3
040と命名した。これらのpZMベクターは、pKC30からのpLプロモー
ターを含み、pARベクターからシャイン−ダルガノ配列を受けた。これらのベ
クターのユニークなクローニング部位は、pARからの断片中に位置するBam
HIである。
pZM3038、pZM3039又はpZM3040の1つをNheIにより
切断して約5.9kbと約0.75kbの2つの断片を生成した。この5.9k
b断片をゲル精製し、ライゲートして再環状化した。N4830−1を、このラ
イゲーション反応物を用いてトランスフォームした。これらのトランスフォーマ
ントから単離したプラスミッドをpZMsと命名した。
pZMsは、pLプロモーター、シャイン−ダルガノ配列及び開始コドンの下流
にユニークなクローニング部位、NheIを有する。
表1に示したプライマー1、2、3及び4を、Sambrook等、Molecular Clonin
g: A Laboratory Manual,第二版、Cold Spring Harbor Loboratory Press,Col
d Spring Harbor,ニューヨーク(1989)に示された標準的技術により調製し、ポリメラ
ーゼ連鎖反応(PCR)プロトコールで使用して、P3−P3’をコードする塩
基をα−1−アンチキモトリプシンをコードする配列中に導入した。標準的PC
Rプロトコールは、当業者には公知である。
この完全長ヌクレオチド配列は、2つの部分、断片A及びBに造り、これらを
合わせて完全長ヌクレオチド配列を生成した。
断片Aを構築するために、2つのプライマーを使用した。プライマー1は、α
−1−アンチキモトリプシンをコードする鎖即ちセンス鎖の5’配列(表1に下
線を付けて示したNheIクローニング部位を含む伸長した
5’テールを有する)を含む。プライマー2は、N末端方向へ伸びるアミノ酸に
対応する塩基を含む。次いで、プライマー1及び2をポリメラーゼ連鎖反応で用
いて、α−1−アンチキモトリプシンのこの部分をコードする配列をpUC19
中にサブクローン化して断片Aを生成した。
標準的PCR法に従って、断片Aを生成した。1μl(100ng/μl)の
プライマー1及び1μl(100ng/μl)のプライマー2、10μlの10
×PCR緩衝液、10μlの2mM dNTP及び0.5μlのTaq酵素を1
0ngのテンプレートDNA、α−1−アンチキモトリプシン遺伝子を含むpU
C19に加えた(反応容積を100μlにする蒸留水を伴う)。PCRの3工程
、94℃で15秒間、52℃で15秒間及び72℃で1秒間を行なった。これら
の3工程は1サイクルに等しく、30サイクルを実施した。
断片Bを構築するために、2つの異なるプライマーを用いた。プライマー3は
、C末端方向に伸びるアミノ酸に対応する塩基を含む。プライマー4は、表1に
下線を付けて示したNheIクローニング部位を含む伸長した5’テールを含む
。次いで、プライマー3と4をポリメラーゼ連鎖反応で用いて、α−1−アンチ
キモトリプシンをコードする配列のこの部分をpUC19中にサブクローン化し
て断片Bを生成した。断片Bの生成も又、断
片Aの生成のために上に示したPCRプロトコールに従った。
次いで、この完全長配列を、断片Aのために上に示したプロトコール(断片A
及び断片Bの各々の5〜10ngの置換を有する)によって生成した。これらの
断片を変性して再アニールした。これらの断片を再アニールして、プライマー2
及び3により造られた356〜361位をコードする配列にて重複する断片A及
びBのヘテロ二本鎖を生成した。これらの断片A及びBのヘテロ二本鎖を、Ta
qDNAポリメラーゼを用いて、プライマーとして働く断片AとBの重複部分を
用いて伸長させて、野生型のThr−Leu−Leu−Ser−Ala−Leu
(SEQ ID NO:7)の代わりにIle−Pro−Met−Ser−Il
e−Pro(SEQ ID NO:8)を有するα−1−アンチキモトリプシン
をコードする完全長配列を生成した。次いで、これらの完全長配列を、プライマ
ー1及び4を用いて増幅した。
次いで、この増幅した完全長配列をNheIで消化して、NheIで消化した
発現ベクターpZMsに挿入した。次いで、E.coli をこの完全長遺伝子を含む
pZMsでトランスフォームした。こうして、356〜361位に改変アミノ酸
を有するα−1−アンチキモトリプシンアナログが発現された。このアナログは
、ここでは、rACT−P3−P3’PIと表わす。本発明の野生型
ヒトアンチキモトリプシンの他のアナログを同様にして調製することができる。Met−Ala−SerN末端伸長を有する組換えα−1−アンチキモトリプシ ンの調製
Met−Ala−SerN末端伸長を有するα−1−アンチキモトリプシン(
野生型又はアナログ)をコードするヌクレオチド配列を生成するために、野生型
及びアナログα−1−アンチキモトリプシンのヌクレオチド配列内にコードされ
ているN末端配列Met−Ala−Ser−Leu−Cys−His−Pro(
SEQ ID NO:5)内のLeu−Cys−His−Pro(SEQ ID
NO:6)をコードするヌクレオチドの欠失によりN末端システイン残基を除
去することによって安定なモノマーを、直接発現させた。こうして、野生型又は
アナログα−1−アンチキモトリプシンのアミノ酸の−4〜−1位のアミノ酸ロ
イシン、システイン、ヒスチジン及びプロリンを欠失させることができる。N末
端伸長は、アミノ酸の−3〜−1位でメチオニン−アラニン−セリンになる。か
かる伸長は、上に示したように、N末端プライマー 5'-CCCCATATGGCTAGCAACAGCC
CACTTG-3'(SEQ ID NO:1)を用いる完全なコード鎖のPCR増幅に
より達成することができる。C末端プライマー 5'-TTTCATATGGCTAGCGCTCTAGGCTT
GC-3'(SEQ ID NO:4)(下線を引いた配列 GCTAGC は挿入部位とし
て働く)を用いることができる。下線を引いたCTA 配列は、このベクターのセン
ス鎖中にTAG終止コドンを造る。この配列をpZMs中にクローン化
することができる。この増幅した完全長配列を、NheIで消化し、NheIで
消化した発現ベクターpZMs中に挿入することができる。次いで、E.coli を
、改変したN末端伸長を有するこの遺伝子を含むpZMsでトランスフォームす
ることができる。こうして、α−1−アンチキモトリプシンのアナログを、アミ
ノ酸ロイシン、システイン、ヒスチジン及びプロリンが欠失するようにアミノ酸
の−4〜−1位を変えることにより生成することができる。同様に、Met−A
la−Serを用いて、7ヌクレオチドのN末端伸長を造ることができる。Me
t−Ala−Ser伸長の生成のために上に示した方法及び手順に従ってこのN
末端伸長を造ることができる。356〜361並びに349、350及び361位にアミノ酸置換を有するヒト α−1−アンチキモトリプシンのアナログのカセットベクター調製
ヒトα−1−アンチキモトリプシンをコードする核酸配列を、米国特許第5,
079,336号(本明細書中に参考として援用する)に開示された方法に従っ
て得た。野生型α−1−アンチキモトリプシンのアミノ酸の356〜361位の
Thr−Leu−Leu−Ser−Ala−Leu(SEQ ID NO:7)
に対応するアミノ酸がIle−Pro−Met−Ser−Ile−Pro(SE
Q ID NO:8)で置換されたヒト
α−1−アンチキモトリプシンアナログを、米国特許第5,079,336号に
開示されたα−1−アンチキモトリプシンカセットアナログから調製した。
カセット蛋白質を、α−1−アンチキモトリプシンをコードするDNA配列の
位置指定突然変異導入法によって生成した。これは、市販のキット(カリフォルニア、R
ichmond在、BioRad)を用いて、製造者の指図に従って、合成DNAプライマー
5'-GTTGAAACGCGTAATGGTCCTT-3'(SEQ ID NO:9)(MluI制限エ
ンドヌクレアーゼ部位構築用)及び 5'-ACTGCTGTGGTACCAGATGCTTC-3'(SEQ
ID NO:10)(KpnI制限エンドヌクレアーゼ部位作成用)を用いて行
なった。これらの合成プライマーは、標準的技術を用いて合成した。この改変遺
伝子を二本鎖M13からEcoRIで切り出し、ヤエナリヌクレアーゼで処理し
て鈍端を形成した。次いで、この生成物を鈍端化したpZMベクターに挿入して
、組換えの示したpACTCASを生成した。
これらのKpnI及びMluI制限部位は、このDNA配列についてユニーク
である。位置指定突然変異導入法は、Kpn制限部位を図1に示すようにアミノ
酸349及び350に対応する位置に造ってAla−AlaをGly−Thrに
変え且つMluI制限部位を368及び369に対応する位置に造ってVal−
ArgをTrh−Argに変えた。これらの制限部位間の領域即ちカセットは、
α−1−キモトリプシンの活性
部位を含み且つKpnI及びMluIで取り出して所望のDNA配列に挿入する
ことができる。
この配列のカセット部分を、KpnI及びMluIで切り出した。慣用技術を
用いて合成により調製した配列ATTCCAATGTCTATTCCT(SEQ ID NO:11
)を含む対応カセットをカセット部位にライゲートして、野生型α−1−アンチ
キモトリプシンのアミノ酸356〜361にIle−Pro−Met−Ser−
Ile−Pro(SEQ ID NO:8)をコードする塩基を与えた。この形
成したベクターは、ここでは、pACT−P3−P3’ PIと表示する。
陽性のラムダ−gt11cDNAクローンの一つからの挿入物のDNA配列及
び導いたアミノ酸配列は、成熟ヒトα−1−アンチキモトリプシンの完全なコー
ド領域を含んだ。この挿入物は又、成熟蛋白質の前駆体中に現われる4アミノ酸
をコードする5’末端の12ヌクレオチドの伸長をも含んだ。rACTP3P3’PIの発現
E.coli N4830−1を、Sambrook等、Molecular Cloning: A Laboratory
Manual,第二版、Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor
,ニューヨーク(1989)により記載された標準的塩化カルシウム法により、pACT−P
3P3’PIを用いてトランスフォームした。小規摸生育条件及び抽出
pACT−P3P3’PIでトランスフォームしたE.coli N4830−1株
の新鮮な一晩培養物を、アンピシリン(Na+塩、0.1mg/ml)を含むL
Bブロス中で1.5%に希釈し、震盪インキュベーター中で30℃で0.18の
A600nmまで生育させ、温度を42℃に上げることにより誘導し、更に5〜8時
間生育させた。これらの細胞を遠心分離してフレンチプレスにて粉砕した。この
トランスフォームした細胞から精製したα−1−アンチキモトリプシン蛋白質は
、rACTP3P3’PIと表示する。組換えα−1−アンチキモトリプシンの精製及び特性決定 E.coli の大規摸生育
pACT−P3P3’PIでトランスフォームしたE.coli N4830−1株
を、アンピシリン(Na+塩、0.1mg/ml)を含むLB培地にて、酸素バ
ブラーを備えた15Lの箱入り大型ガラス瓶中で、0.18のA600nmになるま
で30℃で生育させた。これらの細胞を、温度を42℃に上げることにより誘導
し、約0.9〜1.0の最終A600nmまで更に6時間生育させた。抽出及びカラムクロマトグラフィー
すべての精製工程を4℃で行なった。rACTP3P3’PIの典型的調製に
おいて、細胞ペーストを10mM リン酸カリウム緩衝液pH6.9(25ml
)中に分散させ、10,000psi及び4℃でフレンチプレスを3回通すこと
により溶解させた。細胞残渣を4℃で30分間、30,000×gで遠心分離す
ることにより除去した。この上清(25ml)を、50mMKClを含む50m
M トリス−Cl(pH7.5)に平衡化した Sepharose Fast Q(Pharmacia)
のカラム(4.9cm2×37cm)に載せた。蛋白質を、50mM トリス−
Cl(pH7.5)中でKClの直線状勾配(2L中の50〜500mM)を用
いて溶出した。画分(15ml)を、A280nmによりモニターし且つここに記載
したようにアンチキモトリプシン活性についてアッセイした。rACTP3P3
’PIは、約200mM KClにて溶出した。rACTP3P3’PIを含む
画分を合わせて2倍容の10mM リン酸カリウム緩衝液(pH6.9)に対し
て48時間にわたって透析した。この透析した溶液を、次いで、10mMKCl
を含む10mMリン酸カリウム(pH6.9)で予備平衡化したDNA−セルロ
ースカラム(1.7cm2×20cm)に加えた。載せた後に、カラムを先ず同
じ緩衝液(20ml)で洗った。このカラムを、同じ緩衝液中のKClの直線状
勾配(10〜500mM、300ml)
を用いて溶出した。画分(8ml)を、ここに記載したように、蛋白質及びアン
チキモトリプシン活性についてアッセイした。rACTP3P3’PIは、約3
50mM KClにて溶出した。アンチキモトリプシン活性を含む画分を、SD
S−PAGEによって純度について分析した。それは、Laemmli,Nature(Londo
n)1970,227,680に従って行なった。各蛋白質を、Amicon YM-10膜を用いて限
外濾過により濃縮し且つ50mM トリス−Cl、pH7.5(500ml)に
対して一晩透析した。幾つかの場合には、更に、組換え蛋白質を、上記の条件を
用いて、FPLC Mono Q アニオン交換カラムにて精製した。アンチキモトリプシン活性アッセイ
画分(1.0ml)を集め、アンチキモトリプシン活性についてアッセイした
。該活性を、基質N−suc−Ala−Ala−Pro−Phe−p−ニトロア
ニリド(90%DMSO中の10mM溶液の0.1ml)のキモトリプシン触媒
による加水分解の阻害として測定した(DelMar等、Anal.Biochem.1979,99,31
6)。典型的キモトリプシンアッセイは、100mM トリス−Cl緩衝液(p
H8.3)、0.005%(v/v)トリトンX−100、ウシ膵臓キモトリプ
シン(18kモル)及びカラム溶出物(0.005〜0.5ml)を含んだ(1
.0ml中)。このアッセイ混合物を、室温で5分
間予備インキュベートし、基質(90%DMSO中の10mM溶液の0.01m
l)を加えて残留キモトリプシン活性を、p−ニトロアニリンの遊離により引き
起こされるA410nmの変化の割合によって測定した。光学的な吸光度の測定を、
温度調節された試料コンパートメントを備えた分光光度計(Hewlett Packard 84
52A)を用いて、25℃で行なった。
存在する活性なrACTP3P3’PIの量を、既知濃度のキモトリプシン溶
液の滴定及び部分精製したrACTP3P3’PI画分の量を変えた活性の滴定
によって測定した。次いで、阻害剤含有溶液と共にインキュベートした後に存在
する活性なキモトリプシンの量を、キモトリプシン活性アッセイを用いて測定し
た。キモトリプシンの濃度を、Ardelt及びLaskowski,Biochemistry,1985,24
,5313の活性部位滴定法を用いて測定した。ヒト好中球エラスターゼの阻害 材料及び方法
HNE及びα1PIは、CalBiochemより得た。基質は、Sigma Chemical Co.
(ミズーリ、St.Louis)より得た。SDSゲル用の標準蛋白質は、BioRadより得た。阻害剤及びプロテアーゼ濃度の測定
rACTP3P3’PI及びα1PI濃度を、ウシキモトリプシンを用いてる
活性部位滴定により測定した。
キモトリプシン濃度を、Schnbaum等、J.Biol.Chem.,1961,236,2930 の方法に従
って、活性滴定剤、N−トランス−シンナモイルイミダゾールを用いる滴定によ
り標準化した。HNE濃度を、標準化したα1PIを用いる滴定により測定した
。この値を用いて、1nモルのHNE当たり毎分0.61nモルの生成物という
HNEの比活性を測定した。HNEは、Nakajima等、J.Biol.Chem.,1979,254,4
027 により記載された標準的アッセイ条件下で測定した(0.1M HEPES
、pH7.5、0.5M NaCl、9%Me2SO4、1mM N−MeO−S
uc−Ala−Ala−Pro−Val−pNA)。形成されたパラニトロアニ
リンをe410=8800M-1cm-1を用いて定量した。滴定及びタイムコース研究
滴定反応を、0.1M トリス−HCl(pH8.0)、0.1M NaCl
、0.01%トリトンX−100を含む0.50ml中で行なった。HNE濃度
は、150〜400nMにわたった。インキュベーションは、通常、25℃で3
0分間行なった。残留活性を、対照の初期加水分解速度が0.4〜0.75Δ吸
光度単位410/分となるような1mlの標準緩衝液中の試料アリコートの希釈
により測定した。加水分解速度を、Beckman DU又はGilford 260 分光光度計にて
、連続的に3分間モニターした。タイムコース研究を同様に行
なったが、同じ反応混合物から時間経過につれてアリコートを繰り返し取り出せ
るように反応容積を増大させた。不活性化速度定数の測定
速度定数を、Petersen及びClemmensen,Biochem.J.,1981,199,121に記載さ
れたように、基質(0.5〜1mM)の存在下で、擬一次条件下で測定した。進
行曲線を10〜15分間モニターし、変化を10秒間隔で測定した。瞬間速度を
、1分間の間隔で集めた吸光度測定値の線形最小二乗当てはめにより測定した。
k’(基質の存在下での見掛けの速度定数)をデータ(速度対時間のプロット)
の指数Ae-ktへの最小二乗当てはめにより測定した。この見掛けの速度定数を
、次いで、基質濃度に関して、kobs=k’(Km/Km+S)という関係(こ
こに、Km測定値は、0.1M NaClを含む反応物中では0.40mMであ
り、0.5mM NaClで実施した反応物では0.14であった)によって修
正した。
イオン強度はkobsに有意の影響を及ぼさなかった;報告された値は、両イオ
ン強度において行なった測定の平均及び標準偏差である。SDSゲル電気泳動
反応を、30分後に、PMSFの添加(終濃度0.5
mM)により停止させた。10分間のインキュベーション期間の後に、2%SD
S及び5mM DTT(24)を含む変性用緩衝液を加え、試料を10分間90
℃に加熱した。蛋白質を7.5%ゲル上で分離し、クーマシーブリリアントブル
ーで染色することにより可視化した。組換えアンチキモトリプシン(rACT)のHNEとの反応
HNEの、米国特許第5,079,336号に開示されたように調製した組換
えヒトα−1−アンチキモトリプシンとの相互作用は、安定な阻害を示さなかっ
た。高い阻害剤のエラスターゼに対する(I/E)比率(25〜30:1)では
、加水分解の初期速度は対照よりも低く、時間及び塩に依存して、酵素活性の対
照レベルまで増加した。時間の関数として採取した反応生成物のSDSゲル分析
は、安定な複合体の証拠を伴わない開裂したrACTの遅い蓄積を示した。対照
実験において、α1PIによるHNEの滴定は、1の阻害化学量論(SI)まで
直線的であり、すべてのI/E比で形成された複合体は、0.15M NaCl
、0.1M トリス(pH8.0)中で、少なくとも24時間安定であった。rACTP3P3’PIのHNE及びアンチキモトリプシンとの反応
HNEのrACTP3P3’PIによる阻害のタイムコースは、即時の活性の
損失とその後約20時間にわたって0.1M NaCl中で起きる遊離酵素の遅
い再生(これは、非常に安定な酵素/阻害剤複合体の形成を示している)を示し
た。比較すると、0.4M NaCl中では、この変形物は、HNEを同じ時間
にわたって完全に遊離させた。SIはイオン強度に依存せず且つ1.4まで滴定
された。rACTP3P3’PI/HNE複合体の安定性を、SDS−PAGE
ゲル分析による高分子量の反応生成物の検出により示した。擬一次条件下で、H
NEについての見掛けの秒のオーダーの速度定数、105M-1S-1(n=6)が
得られ、rACTL358M/キモトリプシン相互作用についての3.0×105
M-1S-1と比較してキモトリプシンについての1.8×104M-1S-1が得られ
た(rACTL358Mはα−1−アンチキモトリプシンアナログであり、アミ
ノ酸の358位のロイシンがメチオニンで置換されている)。rACTP3P3
’PIのキモトリプシンでの1:1滴定は、カセットベクターから生じる位置P
10、P9及びP10’における変化が、この酵素に関するセルピン(serpin)
のSI値を変えないことを示した。rACTP3P3’PIは、HNEの効率的
な阻害剤としての多くの特性を有したが、それは、α1PIのHNEとの速度定
数(〜107M-1S-1)を達成せず、この複合体は同程度の安定性を有しなかっ
た。
ここに示し且つ説明したものに加えて、この発明の種々の改変物は、上述の記
載から当業者には明白であろう。かかる改変物も又、添付の請求の範囲の範囲内
に入るものである。
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(51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI
A61K 38/55 ADS 8615−4C C07H 21/04 B
ADZ 9051−4C A61K 37/64 ABE
C07K 14/81 ACD
C12N 1/21 ADZ
9/99 ADS
C12P 21/02 ACV
// C07H 21/04 ACJ
(C12N 1/21
C12R 1:19)
(C12P 21/02
C12R 1:19)
(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,KG,KP,KR,KZ,LK
,LU,LV,MD,MG,MN,MW,NL,NO,
NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SI,S
K,TJ,TT,UA,UZ,VN
特許法第30条第1項適用申請有り
(72)発明者 ルービン,ハービー
アメリカ合衆国 19103 ペンシルベニア,
フィラデルフィア,マニング ストリート
1925
(72)発明者 シェクター ノーマン
アメリカ合衆国 19131 ペンシルベニア,
フィラデルフィア,シティー アベニュー
6100,アパートメント 708
(72)発明者 ワン,ジ メイ
アメリカ合衆国 19104 ペンシルベニア,
フィラデルフィア,サウス フォーティエ
ス ストリート 316