【発明の詳細な説明】
テロメラーゼの蛋白質成分 発明の背景
染色体の安定性は、細胞の生存能力に必須である。真核細胞は、直鎖状の染色
体ならびに分解および組み換えから染色体を守る末端を覆うテロメアを有する。
細胞増殖の間のテロメアDNAの損失は、老化および癌において重要な役割を果
たしている。カウンター(Counter,C.M.)ら、EMBO,11:1921-1929(1992)。
テロメア配列は、真核生物において、高度に保存されている。DNA配列は、
特異的GTに富むモチーフの単一の縦列反復を含む。正確な配列は、個々の生物
の特徴をなし;すなわち、テトラヒメナ(Tetrahymena)においてはd(TTGG
GG)、オキシトリシャ(Oxytricha)においてはd(TTTTGGGG)および
ヒトにおいてはd(TTAGGG)である。いかなる一定の染色体末端の反復数
も変化し、サザンブロットにおいて異質性または見かけ上「あいまいな」特徴を
テロメアに付与する。配列の保存性に加え、テロメアの機能も真核生物において
保存されている。テトラヒメナおよびヒトのテロメアは、酵母サッカロミセスセ
レビシエ(Saccharomyces cerevisiae)で機能し、酵母テロメアは、他の菌類で
機能する。スゾスタークとブラックバーン(Szostak,J.W.and E.H.Blackburn
)(1982)Cell,29:245-255。従って、安定な末端を維持する機構が、多様な真核
生物において必須の特徴を共有しているに違いない。
テロメア配列は、テロメラーゼと呼ばれる高度に特殊化されたDNAポリメラ
ーゼにより染色体末端で合成される。テロメラーゼは、RNAおよび蛋白質成分
両方がテロメラーゼ活性に必須であるリボヌクレオ蛋白質酵素である。RNA成
分は、テロメア反復合成の鋳型を提供する。ブラックバーン(Blackburn E.H.)
、(1992)Annu.Rev.Biochem.,61:113-129。
テロメアの複製は、テロメアの短小化とテロメアの伸長化間の平衡を確立する
ことを含む。DNA−鋳型依存性DNAポリメラーゼが、DNA分子の真の末端
を複製できないことから、DNAの複製は、テロメアの短小化を導く。テロメラ
ーゼは、de novo の配列付加を通して染色体を伸長する。次いで、DNA−鋳型
依存性DNAポリメラーゼおよびプライマーによる二本鎖合成が、相補的なCに
富む鎖を埋める。
テロメラーゼのRNA成分は、ヒト(Feng,J.,et al.(1995)Science 269:12
36-1241)、マウスおよびいくつかの哺乳類種(Greider,C.,未刊行のデータ)な
らびにサッカロミセスセレビシエ、テトラヒメナ、ユープロテス(Euplotes)およ
びオキシトリシャで配列決定されている。シンガーとゴットシュリング(Singer
and Gottschling)、(1994)Science,266:404-409;リングナー(Lingner)ら、(199
4)Genes & Development,8:1984-1988;ロメロとブラックバーン(Romero,D.P.
and E.H.Blackburn)、(1994)Cell,67:343-353 参照。いかなる種由来のテロ
メラーゼの蛋白質成分も、いまだ配列決定またはクローニングされていない。発明の概要
哺乳類を含む真核生物起源のテロメラーゼ蛋白質成分をコードする遺伝子、該
遺伝子によりコードされるテロメラーゼ蛋白質、前記ポリペプチドをコードする
RNAおよびこれらの遺伝子とハイブリダイズする配列が本明細書に記載されて
いる。本明細書に記載されるように、テロメラーゼ蛋白質成分をコードするゲノ
ム配列が、本出願人により決定された。テロメラーゼのRNAおよび蛋白質両成
分は、染色体のテロメア長の維持に必須である。テロメラーゼの蛋白質成分は、
診断もしくは治療法およびテロメラーゼのアッセイにおいて、それ自体またはR
NA成分と組み合わせて用いることができる。
本明細書で記載されるように、テトラヒメナのテロメラーゼ蛋白質成分をコー
ドするテトラヒメナ遺伝子を単離し、シーケンスした。これらの遺伝子によりコ
ードされるポリペプチドは、80kDおよび95kDのポリペプチド(それぞれ
、p80およびp95)であることが示された。ポリペプチドは、RNA成分と
結合して、テロメアTTGGGG反復を追加するように作用して染色体テロメア
長を安定化する蛋白質からなる。また、本発明は、開示されたポリペプチドをコ
ードするDNA配列およびその一部、これらのDNA配列に相補的な配列ならび
にセンスもしくは相補的(アンチセンス)配列またはその断片のいずれかとハイ
ブリダイズする、例えばプローブ等の配列を提供する。
特に、テトラヒメナのテロメラーゼ蛋白質成分である80kDおよび95kD
のポリペプチドを単離し、シーケンスした。蛋白質成分の80kDおよび95k
Dのポリペプチドのアミノ酸配列は、本明細書に開示され、80kDおよび95
kDの蛋白質をコードするDNA(核酸)配列も同様である。
さらに、ほとんどの真核細胞により翻訳されるp80およびp95テロメラー
ゼポリペプチドをコードするヌクレオチド配列が開示される。これらのDNA配
列は、プラスミドに取り込まれ、該プラスミドはベクターに形質転換される。こ
れらのベクターを含んでいる宿主細胞は、組み換えテロメラーゼ蛋白質成分を製
造するために提供される。
また、開示された配列と実質的に同等のDNA配列およびポリペプチド配列の
両配列も、本発明により提供される。
テトラヒメナの蛋白質成分をコードするDNA配列を用いて、他の非脊椎動物
および脊椎動物種の蛋白質成分、特に、ヒト、マウス、ラット、イヌ、ネコ、ブ
タ、チンパンジーまたはサル等の哺乳類種のテロメラーゼ蛋白質成分をコードす
るDNA配列を決定する方法も含まれる。
また、本研究は、哺乳類、特にヒト個体が、異常なテロメラーゼ活性が症状も
しくは原因である障害または疾病にかかる可能性があるかを決定する利用可能な
方法を作製する。テロメラーゼ発現の検出方法は、ヒトまたは他の動物の不死化
細胞または癌細胞の成長の傾向を診断する手段として提供される。1つの態様に
おいて、細胞または組織試料に存在するDNAまたはRNAが、テロメラーゼ蛋
白質成分遺伝子の全部または一部と相補的なDNAまたはRNAプローブとハイ
ブリダイズする。本明細書で用いる場合、「テロメラーゼ蛋白質成分遺伝子」と
いう用語は、配列が本明細書に記載されている遺伝子、該遺伝子またはその一部
とハイブリダイズする遺伝子およびヒト、マウス、ラット、イヌ、ネコ、ブタ、
チンパンジー、サルまたはテトラヒメナ等の他の種由来の同等な遺伝子を含む。
ハイブリダイゼーションの検出は、癌または不死化細胞を生じる他の障害の成長
、または存在の指標ではある。
本発明の重要な特徴は、テロメラーゼの蛋白質成分を用いて、細胞でテロメラ
ーゼの発現および/または活性を阻害するために使用可能なテロメラーゼ阻害剤
をスクリーニングすることができることである。個体自身の細胞および組織内、
侵入した寄生虫の外来細胞中または真核生物である疾病生物のいずれかで異常な
テロメラーゼ活性により発病した個体を同定および治療する方法の基礎として、
蛋白質成分を用いることができる。
従って、本発明は、テロメラーゼ活性阻害剤を試験および改良することができ
、かつ、癌等の疾病または酵母もしくは原生動物病等の感染症が診断できる診断
道具を提供する。
本発明の他の態様は、例えば、80kDもしくは95kDのポリペプチドの一
方もしくは両方、合成テロメラーゼポリペプチド配列またはこれらのポリペプチ
ドの一部に対する抗体等のテロメラーゼ蛋白質成分に対する抗体である。これら
は、例えば、本発明の80kDおよび95kDのポリペプチドのいずれかまたは
両方と結合するポリクローナルおよびモノクローナル抗体等のポリクローナルお
よびモノクローナル抗体の両方を含む。かかる抗テロメラーゼ抗体は、細胞およ
び組織中のテロメラーゼ活性の検出に有用である。
さらなる態様は、テロメラーゼサブユニットに対する遺伝子のいずかまたは両
方を、単独またはテロメラーゼのRNA成分をコードする遺伝子等の他の遺伝子
と組み合わせて含有する組み換えおよび/または形質転換細胞を包含する治療法
および処置法を含む。抗テロメラーゼ抗体を産生する組み換えまたは形質転換細
胞も同様に含まれる。かかる方法は、異常なテロメラーゼ活性から生じた障害の
治療に適用可能であり、また、細胞死を予防するためにテロメラーゼ発現を増加
または誘発するために使用可能である。図面の簡単な説明
図1は、テトラヒメナ80kD蛋白質遺伝子のヌクレオチド配列(配列番号:
1)である。ヌクレオチド配列は、ゲノムおよびcDNAクローンから由来する
。
図2は、図1で示したヌクレオチド配列から推定した80kD蛋白質のアミノ
酸配列(配列番号:2)である。
図3は、テトラヒメナ95kD蛋白質遺伝子のヌクレオチド配列(配列番号:
3)である。
図4は、図3で示したヌクレオチド配列から推定した95kD蛋白質のアミノ
酸配列(配列番号:4)である。
図5は、12個のデオキシリボヌクレオチド配列(プライマー1〜12)から
なるプライマーセット1である。
図6は、12個のデオキシリボヌクレオチド配列(プライマー13〜24)か
らなるプライマーセット2である。
図7は、10個のデオキシリボヌクレオチド配列(プライマー25〜34)か
らなるプライマーセット3である。
図8A−8Bは、18個のデオキシリボヌクレオチド配列(プライマーF1〜
F9およびR1〜R9)からなるプライマーセット4である。
図9は、10個のデオキシリボヌクレオチド配列(プライマーF10〜F14
およびR10〜R14)からなるプライマーセット5である。
図10は、遺伝子工学的p80遺伝子のDNA配列(配列番号:8)である。
図11は、遺伝子工学的p95遺伝子のDNA配列(配列番号:9)である。発明の詳細な説明
本発明は、真核生物テロメラーゼ蛋白質成分をコードする遺伝子、かかる遺伝
子によりコードされるポリペプチドならびにポリペプチドをコードするRNA、
相補的ヌクレオチド配列および該ヌクレオチド配列のセンスおよび相補的部分に
ハイブリダイズするプローブに関する。
さらに、80kDおよび95kDテロメラーゼ蛋白質成分をコードする合成遺
伝子、これらの遺伝子によりコードされる組み換えポリペプチド、該ポリペプチ
ドをコードするRNA、これらの遺伝子を合成するために用いるプライマーおよ
び相補的ヌクレオチド配列またはそれらの断片が提供される。
当業者であれば、多くの異なるDNA配列が単一の蛋白質をコードすることが
できることを認識するであろう。前記遺伝子および他のヌクレオチド配列に加え
、触媒活性なテロメラーゼ蛋白質成分をコードするDNA配列およびこれらのD
NA配列とハイブリダイズするヌクレオチド配列も本発明の範疇であると考えら
れる。一般に、これらは、中程度のストリンジェントな条件下でハイブリダイズ
する。本発明によれば、「ストリンジェントな条件」という用語は、62°〜6
6℃で4xSSC(NaCl−クエン酸塩緩衝液)の塩濃度からなるハイブリダ
イゼーションの条件を意味し、「高ストリンジェントな条件」とは68℃で0.
1xSSCの塩濃度からなるハイブリダイゼーションの条件を意味する。アウス
ベル(Ausubel)ら、(1994)Current Protocols in Molecular Biology,John Wile
y & Sons,Inc.。
これらの配列を用いて、他のテロメラーゼ成分を推論する方法が記載されてい
る。テロメラーゼの蛋白質成分、該蛋白質成分をコードするヌクレオチド配列ま
たはその一部を用いる診断方法および治療方法も含まれる。
以下の本発明の態様の説明ならびに実験手順を記載した以下の実施例により、
本発明の原理を説明する。材料と方法に対するすべての参考文献は、参照により
本明細書に取り込まれる。
また、本発明は、本明細書に記載されたポリペプチドを含む真核生物起源のテ
ロメラーゼ蛋白質成分からなるポリペプチドも包含する。テロメラーゼ蛋白質成
分からなり、テロメラーゼ成分として活性なすべてのポリペプチドは、本発明お
よび本明細書で用いるテロメラーゼ蛋白質成分という用語により包含される。
テロメラーゼ蛋白質成分は、以下の方法により「実質的に純粋な」型で製造さ
れる。「実質的に純粋な」とは、テロメラーゼRNA成分と結合した際にテロメ
ラーゼ活性を示す最小のアミノ酸配列として定義される。テトラヒメナ蛋白質成分遺伝子
容易に利用できるクロマトグラフィーマトリックスを用いて、テトラヒメナの
テロメラーゼ酵素を精製した。2つの基準を用いて、以下の酵素精製を行った。
第1に、標準テロメラーゼ測定法(Greider,C.W.(1987)Cell,51:887-898)
を用いて活性測定を行い、32P−dGTPの取込みは、DE−81ペーパー上に
スポットし、取り込まれたカウントを決定することにより定量した(Greider,C
.W.(1987)Ph.D.Thesis,Univ.Calif.Berekley)。第2に、テロメラーゼ
RNAをノーザンブロット分析に付し、既知の量の合成テロメラーゼRNA標準
のタイターとの比較により定量した。ヒドロキシルアパタイト、スペルミンアガ
ロース、セファロースCL−6B分粒カラム、フェニル−セファロース、DEA
Eアガロース(またはQ−セファロース)および15ないし20〜35%グリセ
ロール勾配の精製により、高度に精製されたテロメラーゼ画分を得た。活性画分
中に、80および95kDの2つの優勢な蛋白質が同定され、テロメラーゼ活性
と共に共精製され、テロメラーゼRNAと化学量論的に同等存在した。
前記のように精製された物質の2つの試料を、未変性ゲル上で分離した。ゲル
の1つのレーンをノーザンブロッティングして、テロメラーゼRNAの位置を同
定し、他のレーンを未変性ゲルから切り出し、SDS PAGEゲル上で二次元
泳動した。大部分の蛋白質は、一次元目の未変性ゲルのウエル近くに留まったが
、テロメラーゼRNAならびにp80およびp95蛋白質両方とも、未変性ゲル
の約3分の1の行程泳動し、同じ位置であった。このことは、p80およびp9
5がテロメラーゼの成分であることを示唆する。300Lすなわち1.2×1011
細胞から出発して、最終グリセロール勾配中の活性画分は、1マイクログラム
を越えるテロメラーゼRNAを含んでいた。このことにより、共精製ポリペプチ
ドをシーケンスするのに十分な材料があることを示された。
p80およびp95画分がテロメラーゼ活性からなるか、同様の性質を有して
泳動した汚染物かを決定するために、テロメラーゼをミクロコッカスヌクレアー
ゼで処理した。従前の実験により、テロメラーゼRNAの限定切断は完全にテロ
メラーゼ活性を不活化しないことが証明されている。Greider,C.W.and E.H.
Blackburn(1989)Nature,337: 331-337。グリセロール勾配分析のために精製
テロメラーゼの2つの画分を調製し、RNAの切断がグリセロール勾配でRNP
の移動度を変えるかどうかを決定した。一方の試料をミクロコッカスヌクレアー
ゼで短時間処理し、他方は緩衝液のみでインキュベートした。これらの試料をグ
リセロール勾配沈降させ、各勾配から画分を集めた。活性を測定し、蛋白質プロ
フィルを決定した。未処理画分では、p80およびp95を有する画分8および
9で、活性がピークを示した。ミクロコッカスヌクレアーゼ処理画分では、画分
10で弱い活性のピークを示し、p80およびp95のピークも画分10にシフ
トしたということは、これらの蛋白質がテロメラーゼ成分として予想される挙動
を示すことを示唆する。勾配中の他のほとんどの蛋白質沈降物は、テロメラーゼ
の沈降物中の変化に比べて変化しないままであった。
p80およびp95の両方から部分ペプチド配列を決定した。2つのポリペプ
チドの完全なアミノ酸配列は、同様にして決定することが可能である。344L
のテトラヒメナ細胞由来のテロメラーゼを、未変性ゲル電気泳動およびSDSP
AGE電気泳動の前にDEAEアガロース濃縮行程を追加して前記手順に従って
精製した。蛋白質の直接N末端シーケンスに伴う問題を避けるために、切り出
した蛋白質のバンドをアクロモバクター由来のリシルエンドペプチダーゼで消化
した。ペプチド断片をゲルから抽出し、C18逆相HPLCカラムで分離した。
いくつかの十分に明らかにされたペプチドピークを、Applied Biosystems自動シ
ーケンサーで、連続エドマン分解に付した。テロメラーゼの2つの分離した調製
物から、p80由来の7個のペプチドおよびp95由来の25個のペプチドに対
してアミノ酸配列を決定した。テトラヒメナコドンバイアスを指針として用いて
、縮重オリゴヌクレオチドをデザインした。マーチンデール(Martindale,D.W.
)(1989)J.Protozol.36: 29-34。
オリゴヌクレオチドを2つのセットで用いて、逆転写されたRNAまたはゲノ
ムDNA由来のPCR産物を得た。各蛋白質遺伝子に対して、2つのPCR産物
が得られた。4つのPCR産物の内3つの配列は、蛋白質のシーケンスにより同
定されたが、PCRのプライマーとして使用しなかったペプチドをコードした(
図2および4)。p80またはp95蛋白質のいずれかに対するPCR産物をプ
ローブに用いるゲノミックサザンブロットにより、該遺伝子はテトラヒメナゲノ
ム内にシングルコピーとして存在する可能性があることが示された。活発に生育
している細胞由来のノーザンブロット分析により、p95に対する約3.0kb
のシングルバンドおよびp80mRNAに対する2.5kbのシングルバンドが
示された。静止細胞由来のRNAは、95kD遺伝子の5’部分をプローブとし
て用いた場合に2つのバンドを示した。このことにより、この遺伝子の選択的プ
ロセシングが示唆される。
フルレングスの蛋白質配列を得るために、クローニングされたPCR産物を、
テトラヒメナcDNAライブラリーおよびゲノムライブラリーの両方に対するプ
ローブとして用いた。陽性のクローンが得られ、サブクローニングし、シーケン
スした。この配列は他の真核生物のものとは異なるので、これらの蛋白質配列を
推定するために、テトラヒメナ遺伝コードを用いた。プレスコット(Prescott,D
.M.)(1994)Microbiol.Rev.,58:233-267。本出願人は、p80およびp9
5蛋白質の両方に対する全読み取り枠(ORF)の配列を決定した(それぞれ、
図1、配列番号:1および図3、配列番号:3)。ヌクレオチド配列は、ゲノミ
ックおよびcDNAクローン由来であり、mRNAのポリアデニル化は、報告さ
れた配列の3’末端の近傍で起こる。第1に、p80およびp95mRNAのノ
ーザンブロット分析により約2.47および2.9kbのサイズが示唆される。
本出願人は、これらのmRNAに対する2.4および2.8kbを越える配列を
得た。第2に、すべての確実なペプチド配列が、ORFに見出された(p80に
対して7/7;p95に対して25/25)。第3に、最長のORF中の最初の
メチオニンコドンからの示唆されるmRNAの翻訳により、SDS−PAGEに
よる蛋白質分析から推定される分子量と同等またはやや大きい推定蛋白質産物が
得られる。第4に、コード領域として翻訳される領域外の配列は、テトラヒメナ
遺伝子の特徴である、コード領域よりも高いA/T含量を含んでいる。プレスコ
ット(Prescott,D.M.)(1994)Microbiol.Rev.,58: 233-267。いずれの遺伝
子も、Genbank、EKMBL、PIRおよびSwissprotデータベ
ースに対応物を有さない。
80kDおよび95kD蛋白質がテロメラーゼの成分であることを示すために
、該2つの蛋白質に対するポリクローナル抗体を作製した。各蛋白質から2つの
異なる領域に対応する合成ペプチドを合成した。80kD蛋白質のペプチドに対
する2つのポリクローナル抗体(A81およびA82と命名)および95kD蛋
白質のペプチドに対する4つの抗体(A83、A84、A85およびA86と命
名)が、それぞれの蛋白質に対してよい力価を示した。
表1は、用いた種々のペプチド配列に対する得られた抗体を記載している。ペ
プチド配列表は、直接PCR産物の蛋白質シーケンスから得られた。最初のペプ
チドは、シーケンスの予備試験に由来するものであり、遺伝子がクローニングさ
れた後誤りであることが決定した。後に、このペプチドおよびこれに対する抗体
を対照として用いた。A85およびA86を作製するためにラビットに注射した
ペプチドは、クローニングされた配列と比較して1つのエラー(第2番目の位置
にTの欠失)を有するが、このペプチドに対する抗体は、95kD蛋白質と交差
反応する。担体の蛋白質にペプチドを結合させるために、合成の間にN末端のC
残基を各ペプチドに付加した。
これらの抗体の中で、80kD蛋白質に対する最も高い親和性を有するもの(
A82)および95kD蛋白質に対する最も高い親和性を有するもの(A86)
を用いて、80kDおよび95kDポリペプチドが両方ともテロメラーゼ活性を
有して共精製されることが立証され、これらの蛋白質はテロメラーゼ成分である
ことが示唆された。80kD蛋白質に関する免疫沈降研究の結果は矛盾がなく、
80kD蛋白質がテロメラーゼの機能成分であることを示唆する。合成蛋白質成分遺伝子
他の真核生物においてテロメラーゼ蛋白質成分をコードする遺伝子を作製する
ために、テトラヒメナ遺伝コードを変えて、大部分の真核生物、すなわち、ヒト
等の哺乳類において使用/翻訳される遺伝コードを有する生物体で正しい翻訳お
よび転写を可能にした合成遺伝子配列を構築した。オリゴヌクレオチドの重複セ
ット(プライマーセット)から、該遺伝子を遺伝子断片として合成し、次いで、
プラスミドにクローニングした。プラスミド中で断片を結合させることにより、
フルレングスの遺伝子を構築した。p80遺伝子をプラスミドBluescri
pt中で構築し、p95遺伝子をプラスミドpSE280中で構築したが、いか
なるプラスミドも使用できる。
p80およびp95蛋白質を発現させるために、合成遺伝子をpRSETベク
ターおよびpBlueBacベクターの異なる制限部位にクローニングした。P
RSETおよびpBlueBac中の遺伝子の転写および翻訳により、それぞれ
、大腸菌およびバキュロウイルス中で組み換え蛋白質を作製した。各組み換え蛋
白質の末端のHis−タグおよび切断部位は、蛋白質の精製を容易にする。
大腸菌およびp80およびp95遺伝子構築物を含むpRSET等のベクター
を用いて、または別法としてバキュロウイルスおよび同じ構築物を含むpBlu
eBac等のベクターを用いて、組み換えp80およびp95が発現され得る。
従って、本出願人は、p80およびp95テロメラーゼ蛋白質成分の発現を可能
にする最初の公知の細菌株または発現ベクターを製造した。本発明の1つの態様
は、宿主細胞における1以上の組み換えテロメラーゼ蛋白質成分の製造である。
1つの方法は、蛋白質またはその類似体をコードする遺伝子を含む宿主細胞を、
蛋白質の製造を可能にする条件下で培養することからなる。1つの態様において
、該方法は、蛋白質の一定量を回収する工程ならびに精製工程をさらに含むもの
である。当業者であれば、本発明の組み換え蛋白質を調製することができる種々
の方法を認識するであろう。
組み換え蛋白質およびその断片は、テロメラーゼの触媒活性を刺激または阻害
する薬剤を検出するのに有用である。それらは、腫瘍細胞中のテロメラーゼ活性
、またはある化合物への曝露に対する応答におけるテロメラーゼの刺激もしくは
阻害産生の検出等のスクリーニング法に対する抗体を製造するのにも有用である
。
また、本発明によれば、ポリペプチドの他のテロメラーゼ蛋白質およびRNA
成分との結合能力またはテロメラーゼの酵素活性に影響を与えることなく、ゲノ
ムDNAによりコードされるテロメラーゼポリペプチド由来のアミノ酸配列が変
異したテロメラーゼポリペプチド(すなわち、テトラヒメナテロメラーゼポリペ
プチド等の天然のテロメラーゼポリペプチドとは異なる)も含まれる。これらの
変異は、アミノ酸配列に対する付加、欠失、置換および他の変化(例えば、アミ
ノ酸残基の修飾等)を含んでもよい。
テトラヒメナのテロメラーゼ蛋白質成分をコードする遺伝子、合成遺伝子また
はプライマーを用いて、本明細書に記載の公知の方法を用いて、ヒトテロメラー
ゼ蛋白質成分および他の哺乳類テロメラーゼ蛋白質成分をクローニングすること
ができる。
2つのアプローチを用いて、テトラヒメナの、合成またはプライマー配列を用
いてヒトテロメラーゼ蛋白質遺伝子をクローニングすることができる。これらの
手法は、以下の実施例に詳細に記載されている。
第1のアプローチにおいて、DNA配列ハイブリダイゼーションを用いて、テ
トラヒメナ蛋白質のヒトホモローグを同定およびクローニングすることができる
。テトラヒメナ遺伝子をプローブとして、一連のストリンジェンシーを高めた条
件でヒトゲノムDNAおよびmRNAブロットを行なう。特異的バンドが同定さ
れた場合、ファージラムダベクターにクローニングされたcDNAまたはゲノム
ライブラリーを同様のストリンジェンシーで探し、ヒトホモローグに対する遺伝
子を同定する。陽性ファージの制限酵素地図を作製し、サブクローニングしてシ
ーケンスする。
第2のアプローチは、p80およびp95蛋白質の両方の種々の領域に対する
一連の抗体を製造することである。前記抗体(A82およびA86)を用いるこ
とができる。追加の抗体も合成ペプチドおよび融合蛋白質として作製し、交差反
応性によりヒトテロメラーゼ蛋白質を同定するために用いることができる。蛋白
質の一部を発現するヒトまたは他の哺乳類のcDNAライブラリーから、抗体を
プローブとして用いて、標準的な分子生物学的手法によりヒトまたは哺乳類の遺
伝子をクローニングすることができる。サンブルック(Sambrook)ら、(1989)Mole
cular Cloning -A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Press,Cold Sprin
g Harbor Laboratory,NY を参照。
ヒトテロメラーゼは、抗癌療法にとって優れたターゲットである。テトラヒメ
ナ酵素の蛋白質成分の有効性は、テロメラーゼの生化学の完全な理解を容易にし
、特異的抗テロメラーゼ薬剤の同定の助けとなる。
テロメラーゼ活性は、70を越えるヒト不死化細胞株および癌組織で見出され
ているが、ヒト初代培養体細胞または組織ではほとんど見つかっていない。キム
(Kim)ら、(1994)Science 266: 2011-2015。テロメア長の維持は、寿命の限られ
ているヒト初代培養体細胞では起こらない。インビトロまたはインビボで初代培
養細胞が分裂したとき、テロメア長は短くなる。生殖細胞は、この短小化を示さ
ない。オールソップ(Allsopp)ら、(1992)PNAS 89: 10114-10118; ハーレー(Har
ley)ら、(1990)Nature,337: 331-337; バジリ(Vaziri)ら、(1993)Amer.J.Hu
m.Genet.52: 661-667。テロメラーゼ活性は、不死化ヒトHeLa細胞中に存
在するけれども(Morin,G.B.(1989)Cell 59: 521-529)、テロメラーゼは、
初代培養繊維芽培養物で検出されていない。本出願人は、ヒト初代培養細胞から
SV40で不死化された細胞株を樹立して、テロメラーゼとテロメア短小化間の
関係を調べた。初代培養およびSV40で形質転換したヒト胎児腎細胞の両方で
、細胞を継代したとき、テロメアは短小化したが、テロメラーゼは検出さ
れなかった。培養物が危機(crisis)を被ったとき、ほとんどの細胞株は死ぬが、
生き残った不死化クローンでは、テロメラーゼ活性が検出され、テロメアは短い
が安定に維持された。カウンター(Counter)ら、(1992)EMBO J.11:1921-1929。
培養物中の初代培養マウス細胞で、同様な結果が得られた。プロウズとグライダ
ー(Prowse,K.R.and C.W.Greider)(1995)PNAS 92: 4818。
これらの結果より、初代培養細胞はテロメラーゼ活性をほとんどまたは全く発
現しないが、不死化後の癌細胞はテロメラーゼを再活性化し、テロメア長を維持
することが示唆される。事実、テロメラーゼ活性は、ヒト卵巣癌細胞で証明され
ていたが、正常子宮頸部内皮細胞では証明されていない。カウンター(Counter)
ら、(1994)PNAS 91:2900-2904。危機前のテロメアの短小化は、致死的であるか
もしれないが、テロメラーゼを再活性化できるこれらの細胞は、テロメア長を維
持し、危機にもかかわらず生きている。このモデルにより、テロメラーゼが不死
化細胞の生育に必要であるなら、テロメラーゼ阻害剤は、優れた抗癌剤となる。
本研究により、正常にはテロメラーゼを発現しない体細胞におけるテロメラー
ゼ活性を検出することにより、臨床的な症状の露見前またはその間に、癌を診断
できる方法を提供する。体細胞または組織試料中でのテロメラーゼmRNAの発
現は、DNAまたはRNAプローブを用いて検出可能であり、このことは、テロ
メラーゼ発現の指標であり、体細胞は正常にはテロメラーゼを産生しないので、
次には不死化癌細胞の指標である。ハイブリダイゼーシュンの検出は、細胞の不
死化もしくは癌、または癌もしくは不死化細胞の存在の傾向の指標である。
ハイブリダイゼーションにより、DNAおよび/またはRNA分子またはその
断片をハイブリダイゼーシュン分析に用いて、アウスベル(Ausubel)ら、(1994)
Current Protocols in Molecular Biology,(Suppl.26),John Wiley & Sons,
Inc.に記載の方法に従って、中程度のストリンジェンシーの条件下で、相補的
ポリヌクレオチドを検出することが示される。
真核生物の組織試料または真核細胞の試料中の不死化細胞の存在または不死化
の傾向を検出する1つの態様において、核酸をプローブまたはプライマーとして
用いる。この態様は、下記工程からなる:
a)真核生物から組織試料または細胞試料を得る工程;および
b)試料中のテロメラーゼの存在を決定する工程、試料がテロメラーゼの存在を
示した場合、不死化細胞または不死化への傾向が存在する。同じ方法を用いて、
癌の傾向または癌細胞もしくは癌組織の存在を検出してもよい。
また、哺乳類のテロメラーゼの発現は、p80もしくはp95ポリペプチドサ
ブユニット、両サブユニットまたはその断片に対するポリクローナルまたはモノ
クローナル抗体を用いて検出することができる。1つの抗体が両サブユニットを
検出してもよいし、それぞれが異なるサブユニットを検出する2つの抗体を用い
ることもできる。例えば、個体由来の体細胞または腫瘍細胞試料を、(もし存在
するならば)テロメラーゼを抗体との結合に利用できるように加工または処理し
た後、抗テロメラーゼ抗体と接触させることができる。抗体の結合は、テロメラ
ーゼの存在の指標となり、従って、細胞の不死化または癌への傾向または癌細胞
もしくは不死化細胞の存在の指標である。
抗体を用いて真核生物の組織試料または真核細胞試料中のテロメラーゼを検出
する方法は、下記工程からなってもよい:
a)真核生物から組織試料または細胞試料を得る工程;および
b)試料を処理してテロメラーゼを抗テロメラーゼ抗体と結合できるようにし、
そうすることによって、処理された試料を製造する工程;
c)処理された試料を、テロメラーゼに対する(ポリクローナルまたはモノクロ
ーナル)抗テロメラーゼ抗体と接触させる工程;および
d)テロメラーゼの抗体の結合を検出する工程、結合が起こった場合、テロメラ
ーゼが存在する。抗体検出は、例えば、癌細胞の成長および癌もしくは不死化細
胞の存在等で起こる細胞の不死化を検出するためばかりでなく、下記のように、
多細胞生物の細胞および組織中の外来真核細胞の存在を検出するためにも有用で
ある。
本発明は、テロメラーゼ活性を破壊または不活化もしくは干渉する薬剤および
医薬化合物を開発する方法も提供する。テトラヒメナのテロメラーゼ活性を阻害
または不活性化する化合物は、哺乳類のテロメラーゼにおけるその効果について
も評価することができる。RNA成分を有するかまたは有さないテロメラーゼ蛋
白質成分を用いて、下記抗癌剤および抗菌剤として有効な薬剤および医薬化合物
をスクリーニングすることができる。
さらに、別のテロメラーゼ活性が、抗老化効果を有し、テロメア長の安定化に
より細胞の回復を生じるかもしれないので、テロメラーゼ活性を刺激または誘導
する可能性について、化合物をスクリーニングすることができる。蛋白質成分を
テロメラーゼのRNA成分と結合させて、通常の方法により細胞に送達すること
ができる機能的なテロメラーゼ分子を製造することもできる。別の方法として、
テロメラーゼ分子をコードするDNAを、組み換えDNA手法および形質転換技
術により標的細胞に導入することができる。機能的なテロメラーゼ分子の余分な
コピーの取込みにより、テロメア長を安定化することにより宿主細胞の複製寿命
が延長されるかもしれない。従って、本発明は、哺乳類における遺伝子治療法を
含む。
本発明の別の適用は、哺乳類の体細胞および組織で真核生物病を起こした生物
の検出および生じた疾病の治療である。哺乳類の細胞および組織に進入し、種々
の疾病の原因となる多くの真菌、原生動物および藻類さえも存在する。かかる疾
病の例としては、アスペルギルス症、ヒストプラスマ症、カンジダ症、パラコク
シジオイドミコーシス、マラリア、旋毛虫症、フィラリア症、トリパノソーマ症
(眠り病)、住血吸虫症、トキソプラスマ症およびリーシュマニア症が挙げられ
るが、これらに限定されない。これらの生物はテロメラーゼを必要とし、正常で
はテロメラーゼを産生しない宿主細胞内で増殖したときに、この酵素を発現する
。前記テロメラーゼを検出する方法を用いて、これらの真核微生物寄生虫の早期
検出および診断方法を開発することができる。
個体由来の組織試料または真核細胞試料中の真核微生物により生じる疾病のか
かる検出方法の例としては、下記工程を含んでもよい:
a)個体から組織試料または細胞試料を得る工程;および
b)試料中のテロメラーゼの存在を決定する工程、試料が真核微生物のテロメラ
ーゼを示した場合、真核微生物により生じた疾病が存在する。核酸プローブもし
くはプライマーまたはテロメラーゼ蛋白質成分と結合する抗体を用いることによ
り試料中のテロメラーゼを決定することができるが、本明細書に記載された方法
に限定されない。
さらに、哺乳類体細胞はテロメラーゼを必要としないので、テロメラーゼ阻害
剤およびテロメラーゼに対する抗生物質の使用は、宿主にとって非毒性であるか
ほとんど毒性を示さない、かかる疾病の治療法を提供する。例えば、トリパノソ
ーマ種により生じる疾病を治療するために用いる薬剤のほとんどは、重篤な副作
用および死まで起こす。トリパノソーマ種のテロメラーゼの80kDまたは95
kD蛋白質成分に対するアンチセンスRNAまたはテロメラーゼに対する薬剤を
用いて、テロメラーゼを阻害し、従って、宿主の体細胞および組織に影響を与え
ることなく、個体におけるこの寄生虫種の増殖を予防することができる。テロメ
ラーゼの蛋白質成分をコードするmRNAの翻訳を阻害するアンチセンス核酸が
、これらの医薬品に含まれる。
テロメラーゼ活性を阻害または破壊する化合物は、通常の材料と方法を用いて
、薬学的に許容され得る担体および/または他の賦形剤を含む医薬組成物に処方
することができる。それらは、テロメラーゼ活性の異常なレベルから生じた疾病
または状態を治療するために、ヒトまたは非ヒト動物に投与することができる。
投与は、多くのものが公知である適当な処方を用いて、通常のいかなる経路(非
経口、経口、吸入など)であってもよい。化合物は、活性な誘導体と無毒で反応
する非経口投与に適する薬学的に許容され得る有機または無機担体物質等の通常
の賦形剤と混合して用いることができる。
特定の場合における活性な化合物の実質的に好ましい量を、利用する特殊な化
合物、処方された特定の組成物、適用方法、適用の特定の位置および治療される
個体に従って変えることが評価される。一定のレシピエントに対する用量は、身
長、体重、年齢および治療対象の状態のタイプと厳しさ等の個体の特徴に基づい
て決定される。
本明細書に記載の処方は、家畜病治療用ならびにヒトへの適用に用いてもよい
し、「個体」または「宿主」という用語を限定して解釈するべきでないことに注
意するべきである。これらの用語は、ヒトおよび非ヒト脊椎動物、特に哺乳類を
含む。
さらなる見地において、本発明は、下記工程からなる組み換え産物を製造する
方法を提供する:
(a)テロメラーゼ分子をコードするDNAを含む発現ベクターを製造する工程
;
(b)該ベクターで宿主細胞を形質転換または感染させる工程;および
(c)形質転換または感染した細胞株を培養してコードされたテロメラーゼ分子
(組み換えテロメラーゼ)を製造する工程。分子生物学的標準技術を用いて、テ
ロメラーゼのRNAおよび蛋白質成分をコードし、宿主細胞における酵素発現の
ための適当なプロモーターを有するベクターの構築のためのDNA配列を調製す
ることができる。好適な宿主細胞/ベクター系、形質転換または感染方法および
培養方法は、当該分野において公知である。これらの系を用いて、テロメラーゼ
に対する抗体を製造することもできる。
前記方法を用いて、真核生物におけるテロメラーゼの役割を研究するための使
用および治療目的のために、遺伝子導入細胞、組織および生物を製造できるとい
うことも評価される。従って、本発明は、哺乳類を含む真核生物由来のテロメラ
ーゼの蛋白質成分からなる遺伝子導入生物材料を提供する。
以下に実施例により本発明を説明するが、本発明はいずれもこれらに限定され
ない。
実施例1 テロメラーゼの精製
テトラヒメナ サーモフィラ(Tetrahymena thermophi
la)をPPYS(2%プロテオースペプトン,0.2%イーストエクストラク
ト,10μM FeCl3)中で密度が4.0×105/mlになるまで増殖させ
、GSAローター(Sorvall 製)で遠心分離して集菌し、Dryls(1.7m
M NaC6H8O7,1.2mM NaH2PO4,1.3mM Na2HPO4,
2mM CaCl2)中で18時間スターブした。スターブした細胞を再び集菌
し、T2MG緩衝液(20mM Tris−HCl pH8.0,1mM Mg
Cl2,10% グリセリン,2mM DTTあるいはβ−メルカプトエタノー
ル,0.1mM PMSF,2μg/ml ロイペプチン,1μg/ml ペプ
スタチン)で再懸濁し、そして最終濃度0.2%のNP−40を加え溶解した。
溶解した細胞を130,000xgで50分間4℃で遠心分離して、S−100
抽出物を得た。以下の工程は全て4℃で行った。
1〜2×1011個の細胞(約300LのPPYS培養液)から得たS−100
抽出物を粗く濾過し、T2MGで平衡化したセラミックのHAP(AIC 製)にア
プライした。テロメラーゼをT2MG中で0.2MのK2HPO4勾配で溶出した
。活性がピークの画分をプールし、3倍量のT2MGで希釈し、0.15Mグル
タミン酸カリウム(KC5H8NO4,KGと略する)を含むT2MGで平衡化し
たスペルミンアガロース(Sigma製)にアプライした。テロメラーゼを0.65M
のKGを含むT2MGで溶出した。活性がピークの画分をプールし、20mM
KGと3mM NaN3を含むT2MGで平衡化した1Lのセファロース
CL−6B(Pharmacia 製)カラムに負荷し、同液で流した。活性がピークの画
分をプールし、0.4M KGとなるように調整し、0.4M KGを含むT2
MGで平衡化したフェニルセファロース(Pharmacia 製)にアプライした。カラ
ムをT2MGで洗浄し、それから、テロメラーゼを1% Triton X−1
00を含むT2MGで溶出した。活性がピークの画分をプールし、T2MGで平
衡化したDEAEアガロース(BioRad製)にアプライした。テロメラーゼをT2
MG中で0.4M KGまで勾配溶出、あるいは0.4M KGまで段階溶出し
た。活性がピークの画分を、時には蒸留水で希釈し、15〜35%あるいは20
〜35%グリセリン勾配上に載せた。勾配をSW41ローター(Beckman 製)で
20時間遠心分離した。グリセリン勾配で精製したテロメラーゼを本発明に記載
したいくつかの実験に用いた。
テロメラーゼを、ペプチドシーケンシングのための蛋白質分解消化の前にさら
に精製した。活性がピークのグリセリン勾配画分をプールし、T2MGで平衡化
したDEAEアガロースにアプライした。テロメラーゼを、0.4M KGを含
むT2MGで溶出した。ピークの画分をT2MGで透析し、それから6% アク
リルアミド,50mM Tris−酢酸ゲルにアプライし、50mM Tris
−酢酸緩衝液,pH8.0中で泳動した。未変性ゲルを約12時間、約250V
で泳動した。テロメラーゼを含む未変性ゲルのレーンを切り出し、2×SDS試
料緩衝液(0.125M Tris−HCl pH6.8,4% SDS,10
% β−メルカプトエタノール,20% グリセリン,ブロモフェノールブルー
)に短時間浸し、mM Tris−酢酸中の0.1%アガロースを含む変性7%
アクリルアミドゲルのウェルに差し込んだ。SDS−PAGEをTris−グリ
シン−SDS緩衝液(25mM Tris−HCl pH8.3,192mMグ
リシン,0.1% SDS)中で行った。
実施例2 分析規模の2次元ゲル分析
画分を少なくとも10%のグリセリンに調整し、6% アクリルアミド,50
mM Tris−酢酸のミニゲルである未変性ゲルに負荷した。未変性ゲルは5
0mM Tris−酢酸緩衝液,pH8.0中で泳動した。テロメラーゼを含む
未変性ゲルのレーンを切り出し、2×SDS試料緩衝液に短時間浸し、25mM
Tris−酢酸中の0.1%アガロースを含む変性5〜15%、あるいは5〜
20%勾配アクリルアミドミニゲルのウェルに差し込んだ。SDS−PAGEを
Tris−グリシン−SDS緩衝液(25mM Tris−HCl pH8.3
,192mM グリシン,0.1% SDS)中で行った。電気泳動後、ゲルを
50%メタノールに10分間2回浸し、5%メタノールで平衡化した。0.1m
M DTT中で20分間、1mg/ml硝酸銀中で20分間ゲルをインキュベー
ションして銀染色を行ない、0.28M Na2CO3、0・0185%ホルムア
ルデヒド中で展開した。染色反応はクエン酸で止めた。
実施例3 テロメラーゼサブユニットの蛋白質分解消化とペプチドシーケンシング
テロメラーゼの80kDと95kDのサブユニットを上記のように精製した。
テロメラーゼを含む調製用SDSゲルを0.05%クマシーブリリアントブルー
(Aldrich 製)、20%メタノール、0.5%酢酸中で染色し、メタノール−酢
酸中で脱染した。蒸留水に10分間浸した後、ポリペプチドをゲルから切り出し
た。ゲルのスライスを破砕し、50%メタノールに20分間2回浸し、デカント
し、減圧下で短時間乾燥させた。蛋白質を約300ngのアクロモバクタープロ
テアーゼIで、0.1M Tris−HCl pH9.0、0.01% Twe
en−20中で、24時間37℃で消化した。ペプチドをゲル断片からスピン濾
過により分離し、Speed−Vacで濃縮し、C−18カラム(Vydac 製)に
アプライした。ペプチドを0.09%トリフルオロ酢酸中、アセトニトリル:イ
ソプパノール(3:1)勾配で溶出した。214nmの吸光度のピークを集め、
凍結乾燥し、プロテイン・シーケンサー(ABI 製)にアプライした。
実施例4 80kDと95kDのテロメラーゼ・サブユニット遺伝子のクローニング
テトラヒメナのコドン使用頻度を考慮に入れて、縮重プライマーをペプチド配
列からデザインした。マーチンデール(Martindale,D.W.)(1989)J.Protozol
.36: 29-34。これらのプライマーは、様々なPCR条件下で複数の組み合わせ
で用いた。PCRのテンプレートは、テトラヒメナの大核のゲノムDNA、ある
いは、上記のように増殖させ、スターブさせたテトラヒメナ由来の全RNA、又
はポリ−A+RNA(アウスベル(Ausubel)ら,(1992)Current Protocols in Mol
ecular Biology,John Wiley & Sons,Inc.とサンブルック(Sambrook)ら,前
出、に記載されているように調製した)を含んでいた。PCR増幅産物を精製し
、大腸菌にクローニングし、標準的なプロトコルに従ってシーケンスした。PC
R産物がPCRプライマーにより特定されない付加的なペプチド配列をコードし
ている場合、PCR産物がp80もしくはP95遺伝子又はcDNA由来の全く
の内部ペプチドとして、又は反応に用いられた縮重PCRプライマーにより特定
される配列に隣接する配列として得られたことを確認した。
PCR産物を用いて、オリゴdTを付加したテトラヒメナのλgt10cDN
Aライブラリー(タケマサ(Takemasa)ら(1989)J.Biol.Chem.264: 19293-
19301)をスクリーニングした。不完全なクローン(0.8kb以下)しか得られ
なかった。EcoRIあるいはClaIで消化したテトラヒメナのゲノムDNA
を用い、Bluescript KS+(Stratagene製)でゲノムライブラリー
を構築した。p80遺伝子の大部分を含む3.2kbのクローンが得られた。p
95遺伝子をコードする配列の内部領域を含む1.1kbのクローンが得られた
。EcoRIで消化したゲノムDNAのサザンブロットによりp95遺伝子の
他の部分を含む断片が検出されたが、構築したライブラリーにおいては全く不足
していた。両遺伝子のcDNAの5’末端を得るために、スターブしたテトラヒ
メナ由来のポリ−A+RNAを用いてRACEプロトコルを行った(Gibco
# 18374−025)。p95のcDNAの3’末端を決定するために、
ラムダクローンの配列を3’RACEにより得られた配列と比較した。上記のプ
ロトコルに基づいて、逆転写のためのmRNAのポリ−A+末尾からプライミン
グするオリゴdTを用いて、PCRのためのゲノムクローンの既知の配列内から
プライミングするものと組み合わせて3’RACEを行った。p80 cDNA
の3’末端を決定するために、ラムダクローンとゲノムクローンの配列を比較し
た。p80に対して得られたラムダクローンは、ゲノムクローンでは4つのアデ
ニン残基しか存在していないポリ−A配列を有する3’末端で終る。p80での
3’RACEの結果は、この領域がポリアデニル化の部位であることを支持して
いる。
以前のp95の核酸配列の決定では、405番のヌクレオチドが”G”で、9
77〜979番のヌクレオチドが”CGT”であることが示されていた。このこ
とは、コードする蛋白質において、それぞれ、”Q”と”A”の代わりに”R”
であるという結果になっていた。
実施例580kDと95kDのポリペプチドに対する抗体産出
各蛋白質から二つの異なる領域に相当する合成ペプチドを合成した。これらの
ペプチドは Genosys Biotechnologies から入手した。これらのペプチドは、標
準的なプロトコルを用いて、Keyhole Lymphet Hemocya
nine(KLH)キャリアー蛋白質に、アミノ末端に付加したシスチン残基を
介して結合させた。ハーロー(Harlow)ら(1988)Antibodies - A Laboratory
Manual,Cold Spring Harbor Press,Cold Spring Harbor,NY。KLH蛋白質に
結合した各ペプチドを、周期的に抗原を与える標準的なプロトコルを用いて、2
匹の別々のラビットに注射した。ハーロー(Harlow)ら,前出。数週間毎にラビッ
トから血清を採取した。動物への注射は Hazelton Corporation で行った。抗原
を3〜4回与えた後、全てのラビットから血清を得て、最初に各ラビットに注射
するのに用いた合成ペプチドに対するELISAアッセイを行った。粗血清のい
くつかは特異的にそのペプチドを認識した。それから、抗体をウェスタンブロッ
トにより全テトラヒメナと精製したテロメラーゼ画分に対して試験した。1種類
のペプチドで免役した2匹のラビットは80kDの蛋白質に対して非常に高い力
価を持っていた。これらのラビットのそれぞれから得た抗体をA81とA82と
名付けた。同様に、2種類のペプチドで免役した4匹のラビットは95kDの蛋
白質に対して高い力価を持っていた。これらの抗体をA83、A84、A85と
A86と名付けた。A82が80kDの蛋白質に対して最も親和性が高く、A8
6が95kDの蛋白質に対して最も親和性が高かった。
それから、特異的なペプチドを結合させたカラムに結合させることで、抗体を
アフィニティー精製した。まず、酢酸緩衝液(0.1M NaOAc,pH4.
0)で抗体をカラムから溶出し、続いてグリシン緩衝液(0.1M グリシン,
pH2.7)でより強固に結合した抗体を取り除いた。アフィニティー精製抗体
を、ウェスタンブロットと免疫沈降の双方に用いた。A82抗体とA86抗体を
含む血清でのウェスタン分析により、80kDのポリペプチドと95kDのポリ
ペプチドの双方が、カラム精製のスキーム全体を通じてテロメラーゼ活性を有し
たまま共精製されることが示された(実施例1参照)。95kDの蛋白質と80
kDの蛋白質の両方のレベルは精製の各段階での酵素活性の倍増と並行しており
、これらの蛋白質がテロメラーゼ成分であることと一致していた。
テロメラーゼ活性は80kDの蛋白質に対する最も親和性の高い抗体(A82
)により特異的に免疫沈降された。免疫沈降は標準的な技術(Harlow,ら,前出
)を用いて行なった。アフィニティー精製した抗体をG蛋白質に結合させたアガ
ロースビーズ(Pharmacia 製)とインキュベートした。最初の結合反応後、グリ
セリン勾配の非ピーク領域から高度に精製した画分(実施例1参照)を3〜4時
間、4℃でビーズとインキュベートし、テロメラーゼを結合させた。それから、
ビーズをエッペンドルフチューブ中で非常に低速度で回転させ、上清を除いた。
ビーズを0.1M KG、0.5% NP−40を含むT2MGで3回洗浄し、
同じ緩衝液に再懸濁した。それから、テロメラーゼ活性を、上清画分、最終洗浄
画分とペレット画分において各抗体に対してアッセイした。抗体A82により、
ペレットと上清のテロメラーゼ活性は活性が減少していることが示された。コン
トロールとして、アフィニティー精製した、ウェスタンブロットで80kDと9
5kDのどちらも認識しない抗体を免疫沈降に用いた。他の80kDのポリペプ
チドと95kDのポリペプチドに対する親和性がより低い抗体(A83、A84
、A85とA86)の場合と同じように、この抗体では、活性は上清に残ってい
た。これらの結果は、80kDのポリペプチドがテロメラーゼの機能成分である
ことを示している。
実施例6 80kDと95kDのテロメラーゼサブユニット遺伝子の合成
繊毛虫類に加えて、いずれの生物においてもテトラヒメナの蛋白質を発現させ
るためには、グルタミンをコードするのにUAAとUAGを用いるテトラヒメナ
のコドン(マーチンデール(Martindale,D.W.)(1989)J.Protozol.36: 29
- 34)を置換しなければならない。ほとんどの真核生物では、これらのコドンは
”停止”を表していて、そのため、これらの翻訳では完全な長さの蛋白質の発現
が妨げられる。p95遺伝子では44個のグルタミンコドンが、p80遺伝子で
は18個のグルタミン部位が置換を要するので、これらの遺伝子は、各置換を行
う部位特異的変異を用いるよりもむしろde novo 合成した。合成遺伝子を構築す
るために、まず、どのコドンを各アミノ酸をコードするのに用いるかを確定し
た。組換え蛋白質を発現するのに効果的な2つのシステムである、大腸菌とバキ
ュロウイルスでのコドン使用頻度(ローマン(Rohrmann,G.F.)(1986)J.Gen.V
irol.67: 1499 - 1513 ;チャン(Zhang,G.)ら(1991)Gene 105: 61 - 72)を
もとに、これらのコドンを選択した。選択したコドンのリストを表2に示す。
p80とp90の両方の蛋白質の配列を遺伝暗号として表2のコドンを用いて
”逆翻訳”するのに、GeneWorks(IntelliGenetics 製)コンピュータ
ープログラムを用いた。これにより選択した遺伝暗号の縮重により幾分縮重した
DNA配列を創った。それから、各遺伝子配列において約300bp毎にユニー
クな制限酵素部位を見つけるために、この縮重配列から予想される制限酵素地図
を調べた。ここで、必要ならば、特定のアミノ酸をコードする異なるコドンを選
択することで制限酵素部位を個々に削除した。適切な位置に制限酵素部位を有す
るユニークなDNA配列を得るまでこの過程を繰り返した。クローニングに用い
た5’末端と3’末端に作製した制限酵素部位を有する最終的なDNA配列を図
10と11に示す。
図10と11に示した2つの遺伝子を合成するために、p80に対しては28
個のオーバーラップするオリゴヌクレオチドのセットを合成し(プライマーセッ
ト3と4、それぞれ、図7と8)、p95に対しては34個のセットを合成し(
プライマーセット1、2と3、それぞれ、図5、6と7)、そして遺伝子を重複
伸長PCRにより構築した。プロドロモー(Prodromou,C.)とパール(L.H.Pear
l)(1992)Protein Engineering 5: 827 - 829;バンボット(Bambot,S.B.)と
ルセル(A.J.Russell)(1993)PCR Meths.and Apps.2: 266 - 271。オリゴヌ
クレオチドをBioserve Biotechnologies(Laurel,MD)から購入した。各オリゴ
ヌクレオチドは長さが約100ntで、それと相補なものとオーバーラップして
、20塩基対がハイブリッドするように設計した。各オリゴヌクレオチドは、ま
た、オリゴヌクレオチドの3’末端の通常はホスホジエステルがある位置に、ホ
スホロチオエート結合を有する。このホスホロチオエートは、初期のポリメラー
ゼの伸長工程の間20bpのハイブリッドオーバーラップのエキソヌクレアーゼ
による除去を妨げる。スキール(Skerr,A.)(1992)Nucl.Acid Res.20: 3551
- 3554。
オリゴヌクレオチド対の最初のセット(プライマーセット4、図8A〜8B)
を組み合わせ、それから、述べたように全領域を増幅するためにPCRを用いて
、p80遺伝子を2つの断片に構築した。2番目の半分は、プライマーセット5
(図9)を用いて同様の方法で構築した。遺伝子の各半分をプラスミドBlue
scriptにクローニングし、新たな変異が導入されていないのを確認するた
めに全長をシーケンスした。5’半分はBamHI−EcoRI断片にクローニ
ングされ、3’半分はEcoRI−KpnI断片にクローニングされた。それか
ら、2つの断片を適切な順にpBluescript(Stratagene製)に結合さ
せて、全長の遺伝子を構築した。
オリゴヌクレオチド対の各セットを組み合わせ、それから、全領域を増幅する
ためにPCRを用いて、p95遺伝子を3つの断片に構築した。最初の断片は、
プライマーセット1を用いて構築し、2番目の断片は、プライマーセット2を用
いて構築し、そして、3番目は、プライマーセット3を用いて構築した。遺伝子
の3つの断片をそれぞれ、プラスミドpSE280(Invitrogen製)にクローニ
ングし、全長をシーケンスした。5’断片(断片とプライマーセット1)はNc
oI−BstBI断片にクローニングされ、内部断片(断片とプライマーセット
2)はBstBI−EcoRI断片にクローニングされ、3’断片(断片とプラ
イマーセット3)はEcoRI−HindIII断片にクローニングされた。そ
れから、まず断片1と2をpSE280プラスミドに結合させて、そして、続い
て遺伝子を完成させるために3’断片を加えて完全な長さの遺伝子を構築した。
実施例7 細胞由来の組換えp80とp95蛋白質の発現と精製
当該技術に熟練した者に公知の方法(例えば、アウスベル(Ausubel),前出 ;サ
ンブルック(Sambrook),前出,参照)により、全長の構築物をそれぞれpRSE
TとpBlueBacベクター(Invitrogen製)にクローニングし、p80とp
95蛋白質を大腸菌とバキュロウイルスで発現させる。これらのベクターにより
、組換え蛋白質の発現と精製ができる。p80をpRSETとpBlueBac
のBamHI部位とHindIII部位にクローニングし、p95をNcoI部
位とHindIII部位にクローニングした。これらの構築物の転写と翻訳によ
り一連の6つのヒスチジン(His−tag)を後部に有する組換え蛋白質が生
産され、EK(エンテロキナーゼ)プロテアーゼ開裂部位により分離される。こ
れにより、各蛋白質はNi++キレーティングカラムを通じた過程により精製され
る。精製した蛋白質はプロテアーゼ、エンテロキナーゼによる消化によりHis
tagから取り除かれる。
実施例8 ヒト・テロメラーゼ蛋白質成分のクローニグ
ヒト遺伝子をクローニングするのに、2つの一般的なアプローチ、DNA配列
に基づいたアプローチと抗体によるアプローチ、が採られる。最初のアプローチ
はテトラヒメナ遺伝子のDNA配列を利用し、直接ヒトのホモログを同定する。
当業者は、DNA配列に基づいてホモログをクローニングするのに用いる3つの
異なる方法を認識している:(1)テトラヒメナ遺伝子でヒトゲノム或いは、c
DNAライブラリーに対して直接ハイブリダイゼーションする方法;(2)他の
生物種でテロメラーゼ蛋白質の保存された領域を同定し、これらの領域に基づい
てヒト遺伝子をPCRで増幅する方法;(3)PCRプローブでテロメラーゼ遺
伝子の全領域を満たし、PCRを用い遺伝子長に沿って”ウォーク”しヒトのホ
モログを同定する系統的な方法。方法論の全ては標準的な分子遺伝学の実験室の
方法に基づいている(サンブルック(Sambrook)ら,前出)。
最初の方法では、テトラヒメナ遺伝子を用いて一連の増加させたストリンジェ
ンシーで、ヒトゲノムDNAブロットとmRNAブロットを調べる。特異的なバ
ンドを同定した場合、cDNAあるいはゲノムライブラリーを同様のストリンジ
ェンシーで調べ、ヒトのホモログの遺伝子を同定する。それから陽性のファージ
の制限酵素地図を作製し、サブクローニングし、そしてシーケンスする。
2番目の方法においては、テロメラーゼ蛋白質はヒトとテトラヒメナの間では
DNA配列のレベルではわずかに限定されて保存されているにすぎないので、最
初に他の繊毛虫からのテロメラーゼ蛋白質のクローニングを伴う。それから、哺
乳類の類似体をこれらのcDNAから得た情報を用いてクローニングする。この
ようにして、クローニングしたテトラヒメナ遺伝子を用いて、クロスハイブリダ
イゼーションする遺伝子を同定するために、遠縁のテトラヒメナあるいはオキシ
トリシャとユープローテス由来のライブラリーを、中程度のストリンジェンシー
で調べることができる。繊毛虫オキシトリシャとユープロテスは、テトラヒメナ
のテロメラーゼと機能的に類似したテロメラーゼ酵素を有するので(リングナー
(Lingner)ら(1994)Genes Dev.8: 1984 - 1998;シッペン−レンツ( Shippen
- Lentz,D.)とブラックバーン(E.H.Blackburn)(1990)Science 247: 546 -
552)、おそらくこの方法でホモログ蛋白質が同定できるであろう。両繊毛虫由
来のp95ホモログとp80ホモログの双方の遺伝子を完全にシーケンスするこ
とができ、そして、異なる種間で最も高度に類似している領域を同定することが
できる。ヒト遺伝子をクローニングするための逆転写酵素PCRに基づく方法に
おいて用いるために、各蛋白質につき3つの保存領域を選ぶ。p80遺伝子とp
95遺伝子の双方に対する遺伝子をクローニングするのに同じアプローチを用い
る。ヒトの翻訳コドンのバイアスを用いて、テトラヒメナ、オキシトリシャとユ
ープロテスのテロメラーゼ蛋白質で保存された領域をコードする縮重オリゴヌク
レオチドを合成する。3つのオリゴヌクレオチドのうちの2つでPCRを初めに
行う。最も3’側のオリゴヌクレオチド(オリゴ1)はmRNAに相補的である
。このように、オリゴ1をプライマーとして用いて単離したmRNAからcDN
Aを合成する。最も5’側のオリゴ(オリゴ2)は、オリゴ1と反対方向で5’
から3’方向へ向いていて、mRNA鎖に配列が同一である。それから、この
オリゴヌクレオチドをオリゴ1と共にPCR工程で用いて、オリゴ1とオリゴ2
の間の領域を増幅させる。最後に、オリゴ1と2により標的とされる領域中にあ
る蛋白質の保存領域に、3番目のプライマー(オリゴ3)を対向させる。オリゴ
の配列はmRNAに相補的であろう。オリゴ1と2で増幅したPCR産物をオリ
ゴ2とオリゴ3を用いて再び増幅する。これにより、生産された特異的な産物全
てがテロメラーゼ蛋白質の3つの保存領域を有することが確認される。PCR産
物をシーケンスし、蛋白質ホモログを含むものを同定する。
3番目の方法は系統的に細かく調べるアプローチで、テトラヒメナ遺伝子とヒ
ト遺伝子の間で相同性のある領域を見つけ、それから、PCRによりこれらの領
域を増幅させるものである。テトラヒメナ遺伝子の蛋白質配列を手引きとして用
い、DNA配列におけるヒトのコドンのバイアスをさらに利用してテトラヒメナ
遺伝子の領域をコードする一連のプライマーオリゴヌクレオチドを作る。初めに
、10アミノ酸分ハイブリダイズする領域が異なるプライマーセットを遺伝子の
3’末端に対して作る。これらはcDNAを作製するためにRT PCR反応に
用いられる。次に、遺伝子の5’末端から3’末端に向かうプライマーセットを
cDNAを増幅するのに用いる。テトラヒメナ蛋白質の領域に対し期待されるサ
イズのバンドを同定するために、5’末端と3’末端由来の2つのPCRプライ
マーの可能な組み合わせの全てを一緒に用いることができる。特異的産物が生産
された場合、それらを最初の2つのプライマーの範囲内でアニーリングすべきプ
ライマーを用いて再び増幅する。どんなプライマーを単独で用いても生産されな
かった特異的産物をサブクローニングし、シーケンスする。
実施例9 ヒトのテロメラーゼホモログのクローニングの抗体によるアプローチ
この方法は、抗体により認識される蛋白質表面上の保存されたエピトープを利
用する。p80蛋白質とp95蛋白質の両方の様々な領域に対する一連の抗体を
作る。実施例5に述べたような抗体を用いることができる。抗体産生に対する抗
原を合成ペプチドとして、あるいは、融合蛋白質として生産する。最初に融合蛋
白質を作らなくてもよいので、合成ペプチドを生産する方が早くできる;しかし
ながら、これらのペプチドは合成ペプチドに比べ、力価が高くないかもしれない
。ペプチドの約10〜15残基、好ましくは非構造的でそのため抗原性であるた
め蛋白質の5’末端と3’末端を選ぶ。加えて、非構造的で蛋白質の表面近くに
ありそうな領域を選択するために、蛋白質の親水性と予想される二次構造を決定
するのにコンピューター分析を適用できる。合成ペプチドをKLH等のキャリア
ーに結合させ、ラビットに接種するのに用いる。キャリアーに結合するのに適当
なアミノ酸がペプチドに存在しない場合、リンカーのシステイン残基をN末端に
付加する。
融合蛋白質をT7ポリメラーゼ系で生産し(スタデール(Studier)ら(1990)Me
th.Enzymol.185: 60 - 89)、ラビットやマウスに接種するために精製する。そ
れから、クローニングした蛋白質を発現する大腸菌由来の抽出物あるいは精製し
た画分を用いて、血清をウェスタンブロットでスクリーニングした。陽性抗体の
ウェスタンブロットで95kDあるいは80kDの蛋白質を認識する、及び/又
は特異的にテロメラーゼRNAを免疫沈降する、或いは、さもなければテロメラ
ーゼ活性を阻害する能力を試験する。コントロールとして、ペプチドとプレイン
キュベートする時に、抗ペプチド抗体がテロメラーゼRNAを沈降させる能力を
消滅させるべきである。マウスとラビットの血清とモノクローナル培養基はテロ
メラーゼ活性を阻害し(ハリントン(L.Harrington),未発表結果)、アフィニテ
ィー精製したIgGを抗体がテロメラーゼ活性を阻害する能力を試験するのに用
いる。
テトラヒメナのテロメラーゼ蛋白質に対するポリクローナル抗体とモノクロー
ナル抗体の両方を、交差反応するヒトとマウス細胞由来のテロメラーゼ蛋白質を
ウェスタンブロットで同定するのに用いることができる。陽性のシグナルを見つ
けた場合、反応性バンドがテロメラーゼ活性と共に共精製されているかどうかを
決定するために、ヒトのテロメラーゼの精製した画分を用いる。共精製の証拠に
より、交差反応するバンドがヒトのテロメラーゼの成分であることが示される。
最も良いシグナルを与える抗体を、それからラムダGT11発現ライブラリーを
調べるのに用いる。モノクローナル抗体を用いるならば、発現ライブラリーを調
べるのにいくつかの異なる抗体をプールしておく。ポリクローナル抗体では、2
つ又は3つの異なる抗体を複製したプレートに用いる。両方のプローブで光を発
するファージしか陽性であると考えない。これらのプラークを精製し、インサー
トをサブクローニングし、シーケンスする。
実施例10 マウスホモログのクローニングと使用
上記と同じ2つの方法、DNAの相同性又は抗体の交差反応性を、マウスのテ
ロメラーゼ蛋白質の成分を同定することに同時に用いることもできる。マウスの
テロメラーゼのクローンは癌の治療法を試験したり、哺乳類のテロメラーゼの生
物学を理解するために役立てることができる。マウスのテロメラーゼの同定によ
り、トランスジェニックマウスをin vivoでのテロメアの長さとテロメラ
ーゼの役割を試験することに用いることもできる。一度、マウス又はヒトのホモ
ログのいずれかが同定されると、いずれかのクローンを他の生物の配列を導き出
すの適用することができる。ヒトとマウスの遺伝子間では配列の類似性が高いの
で、一方のクローンを他のクローン由来のプローブを用いて得ることは、簡単な
過程である。それから、ゲノムライブラリーとcDNAライブラリーの両方をプ
レーティングし、中程度のストリンジェンシーで調べクロスハイブリダイゼーシ
ョンするプラークを同定する。それから、陽性プラークを選択し、制限酵素地図
を作製し、シーケンスし、テロメラーゼ蛋白質ホモログがクローニングされてい
るかどうかを決定する。それから、再構築や遺伝子破壊等のさらなる機能分析を
ヒトとマウスのクローンに適用する。均等物
当業者であれば、単なる日常的実験手法により、本明細書に記載された発明の
具体的態様に対する多くの均等物を認識し、あるいは確認することができるであ
ろう。そのような均等物は下記請求の範囲に記載されるような本発明の範疇に含
まれるものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Telomerase protein components Background of the Invention
Chromosome stability is essential for cell viability. Eukaryotic cells stain linearly
It has a telomere that covers the body and ends that protect the chromosome from degradation and recombination.
Loss of telomeric DNA during cell growth plays a key role in aging and cancer.
I'm sorry. Counter (C.M.) et al., EMBO, 11: 1921-1929 (1992).
Telomere sequences are highly conserved in eukaryotes. The DNA sequence is
It contains a single tandem repeat of a specific GT-rich motif. The exact sequence depends on the individual organism
D) (TTGG in Tetrahymena).
GG), d (TTTTGGGG) in Oxytricha and
In humans, it is d (TTAGGG). The number of repeats at any given chromosome end
Also appear to be heterogeneous or apparently "ambiguous" in Southern blots.
Grant to telomeres. In addition to sequence preservation, telomere function is also eukaryotic
Has been saved. Tetrahymena and human telomeres are derived from the yeast Saccharomyces
It functions in Saccharomyces cerevisiae and yeast telomeres are used in other fungi.
Function. Szostak, J.W. and E.H. Blackburn
) (1982) Cell, 29: 245-255. Therefore, the mechanism for maintaining stable ends is diverse eukaryotic
They must share essential features in living things.
The telomere sequence is a highly specialized DNA polymerase called telomerase.
Synthesized at the chromosome end by lyse. Telomerase is an RNA and protein component
Both are ribonucleoprotein enzymes that are essential for telomerase activity. RNA synthesis
The minute provides a template for telomere repeat synthesis. Blackburn (Blackburn E.H.)
, (1992) Annu. Rev. Biochem., 61: 113-129.
Telomere replication establishes an equilibrium between telomere shortening and telomere elongation
Including. DNA-template dependent DNA polymerase is the true end of the DNA molecule
Since DNA cannot be replicated, DNA replication leads to shortening of telomeres. Telomera
It extends chromosomes through de novo sequence addition. Then the DNA-template
Double-stranded synthesis by dependent DNA polymerase and primers leads to complementary C
Fill the rich chain.
The RNA component of telomerase is human (Feng, J., et al. (1995) Science 269: 12).
36-1241), mice and some mammalian species (Greider, C., unpublished data).
Saccharomyces cerevisiae, Tetrahymena, Euplotes and
And oxytrisha. Singer and Gotshling
and Gottschling), (1994) Science, 266: 404-409; Lingner et al., (199
4) Genes & Development, 8: 1984-1988; Romero and Blackburn (Romero, D.P.
and E. H. Blackburn), (1994) Cell, 67: 343-353. Terrorism of any species
The protein component of merase has not yet been sequenced or cloned.Summary of the Invention
A gene encoding a telomerase protein component of eukaryotic origin including mammals,
Telomerase protein encoded by the gene, encoding the polypeptide
RNAs and sequences that hybridize to these genes are described herein.
I have. As described herein, a genomic gene encoding a telomerase protein component
The sequence was determined by the applicant. RNA and protein synthesis of telomerase
Minutes are essential for maintaining chromosome telomere length. The protein component of telomerase is
In diagnostic or therapeutic methods and in the assay of telomerase,
It can be used in combination with the NA component.
As described herein, the telomerase protein component of Tetrahymena is
The isolated Tetrahymena gene was isolated and sequenced. By these genes,
The polypeptides loaded are the 80 kD and 95 kD polypeptides (respectively
, P80 and p95). Polypeptides combine with the RNA component
Chromosome telomeres that bind and act to add telomere TTGGGGG repeats
Consists of a protein that stabilizes length. The present invention also relates to the disclosed polypeptides.
DNA sequences and parts thereof, sequences complementary to these DNA sequences and
High with either a sense or complementary (antisense) sequence or fragment thereof
A sequence is provided that hybridizes, eg, a probe.
In particular, the 80 kD and 95 kD telomerase protein components of Tetrahymena
Were isolated and sequenced. 80kD and 95k of protein component
The amino acid sequence of the polypeptide of D is disclosed herein, and is 80 kD and 95 kD.
The same applies to the DNA (nucleic acid) sequence encoding the kD protein.
In addition, p80 and p95 telomeres translated by most eukaryotic cells
Disclosed are nucleotide sequences encoding ze polypeptides. These DNA sequences
The rows are incorporated into a plasmid, which is transformed into a vector. This
Host cells containing these vectors produce the recombinant telomerase protein component.
Provided to build.
Also, DNA and polypeptide sequences substantially equivalent to the disclosed sequences
Both sequences are also provided by the present invention.
Using DNA sequences encoding the protein components of Tetrahymena, other non-vertebrate animals
And protein components of vertebrate species, especially humans, mice, rats, dogs, cats,
Encoding a telomerase protein component of a mammalian species such as
A method for determining a DNA sequence is also included.
This study also showed that abnormal telomerase activity in mammals, especially human
Or to determine if it is likely to have a causative disorder or disease
Create a method. Methods for detecting telomerase expression can be used to immortalize humans or other animals.
It is provided as a means for diagnosing the tendency of cells or cancer cells to grow. In one aspect
DNA or RNA present in a cell or tissue sample
DNA and RNA probes complementary to all or part of the white matter component gene
Bridging. As used herein, "telomerase protein component gene"
The term refers to a gene whose sequence is described herein, said gene or a portion thereof.
And humans, mice, rats, dogs, cats, pigs,
Includes equivalent genes from other species such as chimpanzees, monkeys or Tetrahymena.
The detection of hybridization is the growth of cancer or other disorders that result in immortalized cells.
, Or an indicator of existence.
An important feature of the present invention is that telomerase is produced in cells using the protein component of telomerase.
Telomerase inhibitors that can be used to inhibit the expression and / or activity of lyase
Can be screened. Within the individual's own cells and tissues,
Abnormal in either the foreign cells of the invading parasite or in a diseased organism that is eukaryotic
As a basis for identifying and treating individuals affected by telomerase activity,
Protein components can be used.
Thus, the present invention can test and improve telomerase activity inhibitors.
Diagnosis that can diagnose diseases such as cancer or infectious diseases such as yeast or protozoan disease
Provide tools.
Other aspects of the invention include, for example, one of the 80 kD or 95 kD polypeptides.
One or both, synthetic telomerase polypeptide sequences or their polypeptides
Antibody against a telomerase protein component such as an antibody against a part of the drug. these
Is, for example, any of the 80 kD and 95 kD polypeptides of the invention or
Polyclonal and monoclonal antibodies that bind to both
And monoclonal antibodies. Such anti-telomerase antibodies can be used in cells and
And is useful for detecting telomerase activity in tissues and tissues.
A further embodiment is that either or both of the genes for the telomerase subunit
One alone or another gene such as a gene encoding the RNA component of telomerase
Comprising recombinant and / or transformed cells containing in combination with
And treatment methods. Recombinant or transformed cells producing anti-telomerase antibodies
Vesicles are included as well. Such a method may be useful for treating disorders resulting from abnormal telomerase activity.
Applicable for therapy and also increases telomerase expression to prevent cell death
Or can be used to trigger.BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
FIG. 1 shows the nucleotide sequence of the Tetrahymena 80 kD protein gene (SEQ ID NO:
1). Nucleotide sequences are derived from genomic and cDNA clones
.
FIG. 2 shows the amino acid sequence of the 80 kD protein deduced from the nucleotide sequence shown in FIG.
This is an acid sequence (SEQ ID NO: 2).
FIG. 3 shows the nucleotide sequence of the Tetrahymena 95 kD protein gene (SEQ ID NO:
3).
FIG. 4 shows the amino acid sequence of the 95 kD protein deduced from the nucleotide sequence shown in FIG.
This is an acid sequence (SEQ ID NO: 4).
FIG. 5 shows the results from 12 deoxyribonucleotide sequences (primers 1 to 12).
Primer set 1
FIG. 6 shows the sequence of 12 deoxyribonucleotide sequences (primers 13 to 24).
Primer Set 2 consisting of
FIG. 7 shows the sequence of 10 deoxyribonucleotide sequences (primers 25 to 34).
Primer Set 3 consisting of
8A-8B show 18 deoxyribonucleotide sequences (primers F1-
F9 and R1 to R9).
FIG. 9 shows ten deoxyribonucleotide sequences (primers F10 to F14).
And R10 to R14).
FIG. 10 shows the DNA sequence of the genetically engineered p80 gene (SEQ ID NO: 8).
FIG. 11 shows the DNA sequence of the genetically engineered p95 gene (SEQ ID NO: 9).Detailed description of the invention
The present invention relates to genes encoding eukaryotic telomerase protein components, such genes
A polypeptide encoded by the offspring as well as an RNA encoding the polypeptide,
To the complementary nucleotide sequence and the sense and complementary portions of the nucleotide sequence
For a hybridizing probe.
In addition, synthetic genes encoding 80 kD and 95 kD telomerase protein components
Genes, recombinant polypeptides encoded by these genes, the polypeptides
RNA encoding the primers, primers used to synthesize these genes and
And complementary nucleotide sequences or fragments thereof are provided.
One skilled in the art will recognize that many different DNA sequences may encode a single protein.
You will recognize what you can do. In addition to the gene and other nucleotide sequences
DNA sequences encoding catalytically active telomerase protein components and their DNA sequences
Nucleotide sequences that hybridize to NA sequences are also considered to be within the scope of the present invention.
It is. Generally, they will hybridize under moderately stringent conditions.
I do. According to the present invention, the term “stringent conditions” refers to 62 ° to 6 °
Hybridizer consisting of a salt concentration of 4 × SSC (NaCl-citrate buffer) at 6 ° C.
The conditions of the immobilization are referred to as “highly stringent conditions” at 68 ° C.
Hybridization conditions consisting of 1 × SSC salt concentration. Aus
Ausubel et al., (1994) Current Protocols in Molecular Biology, John Wile.
y & Sons, Inc.
Methods for inferring other telomerase components using these sequences have been described.
You. The protein component of telomerase, the nucleotide sequence encoding the protein component, etc.
Diagnostic and therapeutic methods using or a part thereof are also included.
The following examples, which describe aspects of the invention as well as experimental procedures,
The principle of the present invention will be described. All references to materials and methods are by reference
Incorporated herein.
The present invention also relates to a protein of eukaryotic origin that includes the polypeptides described herein.
Also encompassed are polypeptides composed of the romerase protein component. Telomerase protein synthesis
All polypeptides that are active as telomerase components
And the term telomerase protein component as used herein.
Telomerase protein components are produced in "substantially pure" form by the following method.
It is. "Substantially pure" refers to a telomerase that binds to a telomerase RNA component.
It is defined as the minimum amino acid sequence that exhibits the activity of the enzyme.Tetrahymena protein component gene
Using readily available chromatography matrices, tetrahymena
The telomerase enzyme was purified. The following enzyme purification was performed using the two criteria.
First, standard telomerase measurement method (Greider, CW (1987) Cell, 51: 887-898)
The activity was measured by using, and the incorporation of 32 P-dGTP was determined by
Spots were quantified by determining the incorporated counts (Greider, C
. W. (1987) Ph. D. Thesis, Univ. Calif. Berekley). Second, telomerase
RNA was subjected to Northern blot analysis and a known amount of synthetic telomerase RNA standard
Was determined by comparison with a titer. Hydroxyapatite, spermine aga
Loose, Sepharose CL-6B sizing column, Phenyl-Sepharose, DEA
E-agarose (or Q-Sepharose) and 15 to 20-35% glyce
Purification of the roll gradient provided a highly purified telomerase fraction. Active fraction
In which, two predominant proteins of 80 and 95 kD were identified and telomerase activity
And was stoichiometrically equivalent to telomerase RNA.
Two samples of the material purified as described above were separated on a native gel. gel
One of the lanes was subjected to Northern blotting to identify the position of telomerase RNA.
And the other lanes were excised from the native gel and two-dimensionally run on an SDS PAGE gel.
Electrophoresed. Most proteins stayed near the wells of the first dimension native gel,
Telomerase RNA and both p80 and p95 proteins are native gels
The electrophoresis was performed about one-third of the time, and was at the same position. This means that p80 and p9
5 suggests that it is a component of telomerase. 300L or 1.2 × 1011
Starting from the cells, the active fraction in the final glycerol gradient was 1 microgram
Telomerase RNA. This allows co-purified polypeptides
It was shown that there was enough material to sequence the code.
The p80 and p95 fractions consist of telomerase activity or have similar properties
Telomerase is used to determine whether it is a migrating contaminant.
Treated. Previous experiments showed that limited cleavage of telomerase RNA was completely
It has been shown not to inactivate the merase activity. Greider, C. W. and E. H.
Blackburn (1989) Nature, 337: 331-337. Purified for glycerol gradient analysis
Two fractions of telomerase were prepared and the cleavage of RNA was performed by RNP on a glycerol gradient.
Was determined whether to change the mobility. Micrococcus nucleus
And the other was incubated with buffer only. Group these samples
A lyserol gradient was settled and fractions were collected from each gradient. Measure protein activity
Phil decided. In the untreated fraction, fraction 8 with p80 and p95 and
At 9, the activity peaked. In the Micrococcus nuclease-treated fraction, the fraction
10 shows a weak activity peak, and peaks of p80 and p95 are also shifted to fraction 10.
That these proteins are expected to behave as telomerase components.
Suggests that Most other protein precipitates in the gradient are telomerase
Remained unchanged compared to changes in sediment.
The partial peptide sequence was determined from both p80 and p95. Two polypeps
The complete amino acid sequence of the tide can be determined in a similar manner. 344L
Telomerase from Tetrahymena cells by native gel electrophoresis and SDSP
Add a DEAE agarose concentration step prior to AGE electrophoresis and follow the above procedure
Purified. Cut out to avoid problems with direct N-terminal sequencing of proteins
Digested protein band with lysyl endopeptidase from Achromobacter
did. Peptide fragments were extracted from the gel and separated on a C18 reverse phase HPLC column.
Several well-defined peptide peaks were analyzed on an Applied Biosystems automated system.
-Sequencer, subjected to continuous Edman degradation. Two separate preparations of telomerase
From the product to 7 peptides from p80 and 25 peptides from p95.
The amino acid sequence was determined. Using tetrahymenacodon bias as a guide
, A degenerate oligonucleotide was designed. Martindale, D.W.
1989). Protozol. 36: 29-34.
Using oligonucleotides in two sets, reverse transcribed RNA or
A PCR product derived from DNA was obtained. Two PCR products for each protein gene
was gotten. Three of the four PCR products have the same sequence depending on the protein sequence.
Encoded a peptide that was defined but not used as a PCR primer (
Figures 2 and 4). PCR products for either p80 or p95 proteins
The gene was found to be tetrahymenageno by genomic Southern blot used for lobes.
It was suggested that it could exist as a single copy in the system. Actively growing
Approximately 3.0 kb for p95 by Northern blot analysis from
And a 2.5 kb single band for p80 mRNA
Indicated. RNA derived from quiescent cells uses the 5 'part of the 95 kD gene as a probe.
When used, two bands were shown. This allows the selective selection of this gene.
Processing is suggested.
To obtain the full-length protein sequence, the cloned PCR product was
For both Tetrahymena cDNA and genomic libraries
Used as lobe. Positive clones were obtained, subcloned and sequenced.
I did it. Since this sequence is different from that of other eukaryotes, these protein sequences
For the estimation, the Tetrahymena genetic code was used. Prescott, D
. M.) (1994) Microbiol. Rev., 58: 233-267. Applicants have identified p80 and p9
The entire open reading frame (ORF) for both of the five proteins was sequenced (respectively,
FIG. 1, SEQ ID NO: 1 and FIG. 3, SEQ ID NO: 3). The nucleotide sequence is
Polyadenylation of mRNA from cDNA and cDNA clones.
Occurs near the 3 'end of the sequence. First, the p80 and p95 mRNA
Southern blot analysis suggests sizes of about 2.47 and 2.9 kb.
Applicants have determined that more than 2.4 and 2.8 kb of sequence for these mRNAs.
Obtained. Second, all reliable peptide sequences were found in the ORF (p80
7/7; 25/25 for p95). Third, the first in the longest ORF
Suggested translation of mRNA from methionine codon results in SDS-PAGE
Putative protein product equivalent to or slightly larger than the molecular weight estimated from protein analysis by
can get. Fourth, the sequence outside the region translated as a coding region is Tetrahymena
It contains a higher A / T content than the coding region, characteristic of the gene. Presco
(Prescott, DM) (1994) Microbiol. Rev., 58: 233-267. Any heredity
Children are also Genbank, EKMBL, PIR and Swissprot databases.
The source has no counterpart.
To show that the 80 kD and 95 kD proteins are components of telomerase
A polyclonal antibody against the two proteins was prepared. Two from each protein
Synthetic peptides corresponding to different regions were synthesized. For 80 kD protein peptide
Two polyclonal antibodies (designated A81 and A82) and a 95 kD protein
Four antibodies against white matter peptides (A83, A84, A85 and A86 and
Name) showed good titers for each protein.
Table 1 describes the antibodies obtained against the various peptide sequences used. Pe
The peptide sequence listing was obtained directly from the protein sequence of the PCR product. First pep
The tide is from a preliminary test of the sequence and the gene has been cloned.
Was determined to be incorrect. Later, this peptide and its antibody
Was used as a control. Rabbit injected to make A85 and A86
The peptide has one error (second position) compared to the cloned sequence.
However, an antibody against this peptide crossed with the 95 kD protein.
react. To attach the peptide to the carrier protein, the N-terminal C
Residues were added to each peptide.
Among these antibodies, those with the highest affinity for the 80 kD protein (
A82) and those with the highest affinity for the 95 kD protein (A86)
And that the 80 kD and 95 kD polypeptides both have telomerase activity
Have been demonstrated to be co-purified and these proteins are telomerase components
It has been suggested. The results of immunoprecipitation studies on the 80 kD protein were consistent.
This suggests that the 80 kD protein is a functional component of telomerase.Synthetic protein component gene
Creating genes encoding telomerase protein components in other eukaryotes
In order to change the Tetrahymena genetic code, most eukaryotes,
Organisms with the genetic code used / translated in mammals, such as
And a synthetic gene sequence that enabled transcription was constructed. Oligonucleotide overlap
(Primer set), the gene is synthesized as a gene fragment,
Cloned into a plasmid. By joining the fragments in a plasmid,
A full-length gene was constructed. The p80 gene was transferred to plasmid Bluescri
pt and the p95 gene was constructed in plasmid pSE280.
Can also be used.
To express the p80 and p95 proteins, the synthetic gene was transformed into a pRSET vector.
And pBlueBac vectors were cloned into different restriction sites. P
By transcription and translation of the genes in RSET and pBlueBac, respectively
Recombinant proteins were made in E. coli and baculovirus. Each recombinant protein
The His-tag and cleavage site at the end of white matter facilitates protein purification.
Vectors such as E. coli and pRSET containing p80 and p95 gene constructs
Or alternatively, a pBlu containing baculovirus and the same construct
Using vectors such as eBac, recombinant p80 and p95 can be expressed.
Accordingly, Applicants have been able to express p80 and p95 telomerase protein components.
The first known bacterial strain or expression vector was produced. One aspect of the present invention
Is the production of one or more recombinant telomerase protein components in a host cell.
One method involves providing a host cell containing a gene encoding a protein or analog thereof.
Culturing under conditions that allow the production of the protein. In one aspect
The method further comprising a step of recovering a certain amount of the protein and a purification step
It is. Those skilled in the art can prepare various recombinant proteins of the present invention.
Will recognize how.
Recombinant proteins and their fragments stimulate or inhibit telomerase catalytic activity
It is useful for detecting drugs that do. They are responsible for telomerase activity in tumor cells
Or stimulation of telomerase in response to exposure to a compound or
It is also useful for producing antibodies for screening methods such as detection of inhibition production
.
Also according to the invention, other telomerase proteins and RNAs of the polypeptide
Genomics without affecting the binding capacity of the components or the enzyme activity of telomerase
Amino acid sequence derived from telomerase polypeptide encoded by
Different telomerase polypeptides (ie, Tetrahymena telomerase polypeptides)
(Unlike natural telomerase polypeptides such as peptides). these
Mutations can result in additions, deletions, substitutions and other changes to the amino acid sequence (eg,
(A modification of the acid residue).
A gene encoding a telomerase protein component of Tetrahymena, a synthetic gene or
Is a human telomere using a primer and a known method described herein.
Cloning zeoprotein components and other mammalian telomerase protein components
Can be.
Using Tetrahymena synthetic or primer sequences using two approaches
Thus, the human telomerase protein gene can be cloned. these
The technique is described in detail in the following examples.
In the first approach, using DNA sequence hybridization,
Can identify and clone human homologues of Trachymena protein
. A series of stringency-enhancing conditions using the Tetrahymena gene as a probe
Human genomic DNA and mRNA blots are performed. Specific band identified
CDNA or genome cloned into a phage lambda vector
Libraries are searched for with similar stringency, and
Identify the offspring. Create a restriction map of the positive phage, subclone it,
To sequence.
The second approach is to address various regions of both p80 and p95 proteins.
To produce a series of antibodies. Using the antibodies (A82 and A86)
Can be. Additional antibodies were also generated as synthetic peptides and fusion proteins, and
It can be used to identify human telomerase proteins by responsiveness. Protein
Antibodies can be obtained from human or other mammalian cDNA libraries that express a portion of the quality.
Used as a probe, human or mammalian
The gene can be cloned. Sambrook et al., (1989) Mole
cular Cloning -A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Press, Cold Sprin
g See Harbor Laboratory, NY.
Human telomerase is an excellent target for anti-cancer therapy. Tetrahime
The availability of the protein component of the enzyme facilitates a thorough understanding of telomerase biochemistry.
To help identify specific anti-telomerase drugs.
Telomerase activity has been found in over 70 human immortalized cell lines and cancer tissues.
But are rarely found in primary human somatic cells or tissues. Kim
(Kim) et al. (1994) Science 266: 2011-2015. Maintaining telomere length is limited in lifespan
It does not occur in primary human somatic cells. Primary culture in vitro or in vivo
When the feeder divides, the telomere length becomes shorter. Germ cells show this shortening
Absent. Allsopp et al., (1992) PNAS 89: 10114-10118; Harley
(1990) Nature, 337: 331-337; Vaziri et al., (1993) Amer. J. Hu
m. Genet. 52: 661-667. Telomerase activity is present in immortalized human HeLa cells.
Although present (Morin, GB (1989) Cell 59: 521-529), telomerase is
Not detected in primary fibroblast cultures. Applicants have determined from primary human cultured cells
An SV40 immortalized cell line was established to establish a telomerase and telomere shortening.
Investigated the relationship. In both primary cultures and human fetal kidney cells transformed with SV40
When cells were passaged, telomeres were shortened but telomerase was not detected.
Was not. When a culture is in crisis, most cell lines die,
Telomerase activity is detected in surviving immortalized clones and telomeres are short
Was maintained stable. Counter et al., (1992) EMBO J .; 11: 1921-1929.
Similar results were obtained with primary mouse cells in culture. Plows and glider
-(Prowse, KR and CW Greider) (1995) PNAS 92: 4818.
Based on these results, primary cultured cells exhibited little or no telomerase activity.
Does not appear, but immortalized cancer cells reactivate telomerase and maintain telomere length
It is suggested that In fact, telomerase activity has been demonstrated in human ovarian cancer cells
Has not been demonstrated in normal cervical endothelial cells. Counter
(1994) PNAS 91: 2900-2904. Is shortening of pre-crisis telomeres fatal?
These cells, which may be able to reactivate telomerase, may maintain telomere length.
And live despite the crisis. This model makes telomerase immortal
If necessary for the growth of metaplastic cells, telomerase inhibitors will be excellent anticancer agents.
This study shows that telomeres in somatic cells that do not normally express telomerase
Diagnosis of cancer before or during clinical manifestation by detecting enzyme activity
Provide a way to do it. Expression of telomerase mRNA in somatic cell or tissue samples
At present it is detectable using DNA or RNA probes, which
It is an indicator of the expression of merase, somatic cells do not normally produce telomerase,
Next is an index of immortalized cancer cells. Detection of hybridisation s
It is an indication of a tendency to die or cancer, or the presence of cancer or immortalized cells.
By hybridization, DNA and / or RNA molecules or their
The fragments were used for hybridisation analysis, Ausubel et al., (1994)
Current Protocols in Molecular Biology, (Suppl. 26), John Wiley & Sons,
Inc. Under moderate stringency conditions, according to the method described in
It is shown to detect polynucleotides.
Presence or immortalization of immortalized cells in a eukaryotic tissue sample or eukaryotic cell sample
In one embodiment for detecting the tendency of the nucleic acid, the nucleic acid as a probe or primer
Used. This embodiment comprises the following steps:
a) obtaining a tissue or cell sample from a eukaryote;
b) determining the presence of telomerase in the sample, wherein the sample determines the presence of telomerase;
When indicated, there is an immortalized cell or a tendency to immortalization. Using the same method,
A tendency for cancer or the presence of cancer cells or tissue may be detected.
In addition, expression of mammalian telomerase is dependent on p80 or p95 polypeptide
Polyclonal or mono-subunit, both subunits or fragments thereof
It can be detected using a clonal antibody. One antibody combines both subunits
Using two antibodies, each detecting a different subunit.
You can also. For example, a sample of somatic cells or tumor cells from an individual (if present
If necessary, process or treat the telomerase to make it available for binding to the antibody.
After that, it can be contacted with an anti-telomerase antibody. Antibody binding, telomera
Is indicative of the presence of the enzyme, thus immortalizing the cell or prone to cancer or cancer cells
Or it is an indicator of the presence of immortalized cells.
Use antibodies to detect telomerase in eukaryotic tissue samples or eukaryotic cell samples
The method may comprise the following steps:
a) obtaining a tissue or cell sample from a eukaryote;
b) processing the sample to allow telomerase to bind to the anti-telomerase antibody;
Producing a processed sample by doing so;
c) Treating the treated sample against telomerase (polyclonal or monoclonal)
Contacting with an anti-telomerase antibody; and
d) detecting the binding of the telomerase antibody, if the binding occurs, the telomerase
There is. Antibody detection can be, for example, the growth of cancer cells and cancer or immortalized cells.
Not only to detect immortalization of cells caused by the presence of vesicles, but also as follows:
It is also useful for detecting the presence of foreign eukaryotic cells in cells and tissues of multicellular organisms.
is there.
The present invention relates to agents that disrupt or inactivate or interfere with telomerase activity and
Methods for developing pharmaceutical compounds are also provided. Inhibits telomerase activity in Tetrahymena
Or inactivating compounds may be responsible for their effects on mammalian telomerase
Can also be evaluated. Telomerase protein with or without RNA component
Drugs and pharmaceutical compounds effective as the following anticancer agents and antibacterial agents using white matter components
Can be screened.
Furthermore, another telomerase activity has an anti-aging effect, and stabilizes telomere length.
Stimulates or induces telomerase activity as it may result in more cellular recovery
Compounds can be screened for the potential to do so. Protein components
Linked to the RNA component of telomerase and delivered to cells in the usual manner
A functional telomerase molecule can be produced. Alternatively,
DNA encoding telomerase molecules can be obtained by recombinant DNA techniques and transformation techniques.
It can be introduced into target cells by surgery. Extra of a functional telomerase molecule
Replication uptake of host cells by stabilizing telomere length by copy incorporation
May be extended. Accordingly, the present invention provides a method for gene therapy in mammals.
Including.
Another application of the invention is directed to organisms that have developed eukaryotic disease in mammalian somatic cells and tissues.
Detection and treatment of the resulting disease. Invades mammalian cells and tissues,
There are also many fungi, protozoa and even algae that contribute to the disease of the stomach. Such diseases
Examples of the disease include aspergillosis, histoplasmosis, candidiasis, paracoccosis
Sidioid mycosis, malaria, trichinosis, filariasis, trypanosomiasis
(Sleep sickness), schistosomiasis, toxoplasmosis and leishmaniasis
But not limited to these. These organisms require telomerase and are normal
Expresses this enzyme when grown in host cells that do not produce telomerase
. Early detection of these eukaryotic microbial parasites using the method for detecting telomerase
Detection and diagnostic methods can be developed.
Is disease caused by eukaryotic microorganisms in tissue samples or eukaryotic cell samples from individuals?
Examples of such detection methods may include the following steps:
a) obtaining a tissue or cell sample from the individual;
b) determining the presence of telomerase in the sample, wherein the sample is a telomere of a eukaryotic microorganism.
If it does, then there is a disease caused by a eukaryotic microorganism. If a nucleic acid probe
Primers or antibodies that bind to the telomerase protein component.
Telomerase in a sample can be determined by the methods described herein.
It is not limited to.
In addition, mammalian somatic cells do not require telomerase, so telomerase inhibition
The use of antibiotics for drugs and telomerase non-toxic to the host?
There is provided a method for treating such diseases which shows little toxicity. For example, trypanoso
Most drugs used to treat diseases caused by
Use and wake up to death. 80 kD or 95 telomerase of Trypanosoma sp.
Antisense RNA against kD protein component or drug against telomerase
Inhibits telomerase and thus affects host somatic cells and tissues
Without preventing the growth of this parasite species in the individual. Telomere
An antisense nucleic acid that inhibits the translation of mRNA encoding the protein component of
Included in these medicines.
Compounds that inhibit or destroy telomerase activity can be made using standard materials and methods.
Formulated in a pharmaceutical composition comprising a pharmaceutically acceptable carrier and / or other excipients
can do. They are diseases that result from abnormal levels of telomerase activity.
Alternatively, it can be administered to a human or non-human animal to treat the condition.
Administration can be carried out by any of the usual routes (non-
Oral, oral, inhalation, etc.). Compound reacts non-toxicly with active derivatives
Pharmaceutically acceptable organic or inorganic carrier substances suitable for parenteral administration
And excipients.
Specializations utilizing substantially preferred amounts of active compounds in certain cases
The compound, the specific composition prescribed, the method of application, the specific location of the application and the treatment
It is evaluated to change according to the individual. The dose for a given recipient is
Based on individual characteristics such as length, weight, age and type and severity of condition being treated
Is determined.
The formulations described herein may be used for veterinary disease treatment as well as for human applications
Note that the terms “individual” or “host” should not be construed as limiting.
Should be aware. These terms refer to human and non-human vertebrates, particularly mammals.
Including.
In a further aspect, the invention provides a recombinant product comprising the steps of:
Provide a way:
(A) Step of producing an expression vector containing a DNA encoding a telomerase molecule
;
(B) transforming or infecting a host cell with the vector; and
(C) telomerase molecules encoded by culturing transformed or infected cell lines
(Recombinant telomerase). Using standard techniques for molecular biology,
Encodes the RNA and protein components of Romerase and regulates expression of the enzyme in host cells.
DNA sequence for construction of a vector having an appropriate promoter for
Can be Suitable host cell / vector systems, transformation or infection methods and
Culture methods are known in the art. Using these systems, telomerase
Can also be produced.
Using the method described above to study the role of telomerase in eukaryotes
Transgenic cells, tissues and organisms for medical and therapeutic purposes.
Is also evaluated. Accordingly, the present invention relates to telomeres derived from eukaryotes, including mammals.
The present invention provides a transgenic biological material comprising a protein component of a protease.
Hereinafter, the present invention will be described with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.
Absent.
Example 1 Purification of telomerase
Tetrahymena thermophila
la) with PPYS (2% proteose peptone, 0.2% yeast extract)
G, 10 μM FeClThree)) With a density of 4.0 × 10Five/ Ml
The cells were collected by centrifugation using a GSA rotor (manufactured by Sorvall) and dried (1.7 m).
M NaC6H8O7, 1.2 mM NaHTwoPOFour, 1.3 mM NaTwoHPOFour,
2 mM CaClTwo) Was starved for 18 hours. Harvest the starved cells again
And T2MG buffer (20 mM Tris-HCl pH 8.0, 1 mM Mg
ClTwo, 10% glycerin, 2 mM DTT or β-mercaptoethanol
, 0.1 mM PMSF, 2 μg / ml leupeptin, 1 μg / ml pep
(Statin) and NP-40 at a final concentration of 0.2% was added and dissolved.
The lysed cells were centrifuged at 130,000 × g for 50 minutes at 4 ° C. to give S-100
An extract was obtained. The following steps were all performed at 4 ° C.
1-2 × 1011S-100 obtained from a single cell (approximately 300 L of PPYS culture solution)
The extract was filtered coarsely and applied to a ceramic HAP (AIC) equilibrated with T2MG.
I plied. Telomerase at 0.2 M K in T2MGTwoHPOFourEluted with a gradient
. Fractions with the highest activity were pooled and diluted with 3 volumes of T2MG to give 0.15 M
Potassium taminate (KCFiveH8NOFour, KG)) containing T2MG
Spermine agarose (Sigma). Telomerase 0.65M
Eluted with T2MG containing KG. Fractions with the highest activity were pooled and 20 mM
KG and 3 mM NaNThree1L Sepharose equilibrated with T2MG containing
The solution was loaded on a CL-6B (Pharmacia) column, and the column was flushed with the same solution. Activity peaks
Pool the minutes and adjust to 0.4M KG, T2 containing 0.4M KG
It was applied to phenyl sepharose (Pharmacia) equilibrated with MG. Kara
Was washed with T2MG, and then telomerase was added to 1% Triton X-1.
Eluted with T2MG containing 00. Fractions with the highest activity were pooled and flattened with T2MG.
It was applied to equilibrated DEAE agarose (manufactured by BioRad). Telomerase to T2
Gradient elution to 0.4M KG in MG or step elution to 0.4M KG
Was. The fraction with the highest activity is sometimes diluted with distilled water to 15-35% or 20%.
Loaded on a ~ 35% glycerin gradient. Gradient with SW41 rotor (Beckman)
Centrifuged for 20 hours. Glycerin gradient purified telomerase described in the present invention
Used for some experiments.
Telomerase is exposed before proteolytic digestion for peptide sequencing.
Was purified. Glycerin gradient fractions with peak activity are pooled and equilibrated with T2MG
And applied to DEAE agarose. Telomerase containing 0.4M KG
Eluted with T2MG. The peak fraction was dialyzed against T2MG and then 6%
Lilamide was applied to a 50 mM Tris-acetate gel, and 50 mM Tris was added.
-Electrophoresis in acetate buffer, pH 8.0. Run the native gel for about 12 hours at about 250V
Electrophoresed. Cut out the lane of the native gel containing telomerase and perform 2 × SDS test.
Buffer (0.125 M Tris-HCl pH 6.8, 4% SDS, 10
% Β-mercaptoethanol, 20% glycerin, bromophenol blue
) And denatured 7% with 0.1% agarose in mM Tris-acetic acid
Inserted into the wells of an acrylamide gel. SDS-PAGE to Tris-grid
Syn-SDS buffer (25 mM Tris-HCl pH 8.3, 192 mM
Lysine, 0.1% SDS).
Example 2 Analytical scale two-dimensional gel analysis
Fractions were adjusted to at least 10% glycerin and 6% acrylamide, 50%
Loaded on a native gel, a minigel of mM Tris-acetic acid. 5 for native gel
Electrophoresis was performed in 0 mM Tris-acetate buffer, pH 8.0. Contains telomerase
Cut the native gel lane, immerse briefly in 2 × SDS sample buffer, add 25 mM
Denatured 5-15% with 0.1% agarose in Tris-acetic acid, or 5-15%
Inserted into wells of a 20% gradient acrylamide minigel. SDS-PAGE
Tris-glycine-SDS buffer (25 mM Tris-HCl pH 8.3
, 192 mM glycine, 0.1% SDS). After electrophoresis, run the gel
It was immersed twice in 50% methanol for 10 minutes and equilibrated with 5% methanol. 0.1m
Incubate the gel in 1 mg / ml silver nitrate for 20 minutes in M DTT for 20 minutes.
And silver staining, 0.28M NaTwoCOThree, 0.0185% formua
Deployed in Rudehid. The staining reaction was stopped with citric acid.
Example 3 Proteolytic digestion of telomerase subunits and peptide sequencing
The 80 kD and 95 kD subunits of telomerase were purified as described above.
Preparing the SDS gel containing telomerase with 0.05% Coomassie Brilliant Blue
(Manufactured by Aldrich), stained in 20% methanol and 0.5% acetic acid, and
Destained in acid. After soaking in distilled water for 10 minutes, the polypeptide is cut out of the gel.
Was. Crush the gel slice, dip it twice in 50% methanol for 20 minutes, decant
And dried briefly under reduced pressure. Approximately 300 ng of Acromobacter Pro
0.1M Tris-HCl pH 9.0, 0.01% Tween
Digested for 24 hours at 37 ° C. in en-20. Spin filtration of peptides from gel fragments
Separated by filtration, concentrated with Speed-Vac, and applied to a C-18 column (manufactured by Vydac).
I applied. The peptide was dissolved in 0.09% trifluoroacetic acid in acetonitrile:
Elution was carried out with a sopanol (3: 1) gradient. Collect the absorbance peak at 214 nm,
It was freeze-dried and applied to a protein sequencer (ABI).
Example 4 Cloning of 80 kD and 95 kD telomerase subunit genes
Considering the codon usage of Tetrahymena, degenerate primers
Designed from columns. Martindale, D.W. (1989) Protozol
. 36: 29-34. These primers can be used in multiple combinations under various PCR conditions.
Used in The template for PCR is the genomic DNA of the macronucleus of Tetrahymena
Alternatively, total RNA from Tetrahymena grown and starved as described above, or
Is poly-A+RNA (Ausubel et al., (1992) Current Protocols in Mol
ecular Biology, John Wiley & Sons, Inc. and Sambrook et al.
Prepared as described in Ref. Purify PCR amplification products
, Cloned into E. coli and sequenced according to standard protocols. PC
R product encodes an additional peptide sequence not specified by the PCR primers
If the PCR product is a p80 or P95 gene or cDNA
Specified as internal peptide of or by degenerate PCR primers used in the reaction
It was confirmed that it was obtained as a sequence adjacent to the sequence to be performed.
Λgt10cDN of Tetrahymena to which oligo dT was added using a PCR product
A library (Takemasa et al. (1989) J. Biol. Chem. 264: 19293-
19301) was screened. Only incomplete clones (less than 0.8kb) are obtained
Did not. Genomic DNA of Tetrahymena digested with EcoRI or ClaI
Using genomic library with Bluescript KS + (Stratagene)
Was built. A 3.2 kb clone containing the majority of the p80 gene was obtained. p
A 1.1 kb clone containing the internal region of the sequence encoding 95 genes was obtained.
. The p95 gene was identified by Southern blot of genomic DNA digested with EcoRI.
Fragments containing other parts were detected, but completely missing in the constructed library
Was. To obtain the 5 'ends of the cDNAs of both genes,
Poly-A derived from mena+A RACE protocol was performed using RNA (Gibco
# 18374-025). To determine the 3 'end of the p95 cDNA,
The sequence of the lambda clone was compared to the sequence obtained by 3'RACE. The above
Based on protocol, poly-A of mRNA for reverse transcription+Priming from the end
Using the oligo dT to be cloned from within the known sequence of the genomic clone for PCR.
3 'RACE was performed in combination with the priming. p80 cDNA
Compare the sequence of the lambda and genomic clones to determine the 3 'end of
Was. The lambda clones obtained for p80 are four genomic clones.
Terminates at the 3 'end with a poly-A sequence in which only nin residues are present. at p80
The 3 'RACE results support that this region is the site of polyadenylation.
I have.
In a previous determination of the p95 nucleic acid sequence, nucleotide 405 was a "G" and 9
It was shown that nucleotides 77-979 were "CGT". this child
Means "R" instead of "Q" and "A" in the encoded protein, respectively.
Was the result.
Example 5Production of antibodies against 80 kD and 95 kD polypeptides
Synthetic peptides corresponding to two different regions were synthesized from each protein. these
Peptides were obtained from Genosys Biotechnologies. These peptides are labeled
Using a standard protocol, Keyhole Lymphet Hemocia
A cystine residue added to the amino terminus is added to the nin (KLH) carrier protein.
Coupled via Harlow et al. (1988) Antibodies-A Laboratory
Manual, Cold Spring Harbor Press, Cold Spring Harbor, NY. For KLH protein
Each bound peptide is converted into 2 using standard protocols to periodically give antigen.
The animals were injected into separate rabbits. Harlow et al., Supra. Rabbit every few weeks
Serum was collected from the sample. Injections into animals were made at Hazelton Corporation. antigen
3-4 times before obtaining serum from all rabbits and first injecting each rabbit
An ELISA assay was performed on the synthetic peptide used to perform the assay. Crude serum
Some specifically recognized the peptide. Then, the antibody is
The test was performed on all tetrahymena and the purified telomerase fraction. One type
Two rabbits, immunized with a peptide, have very high power on 80 kD protein
Had value. Antibodies obtained from each of these rabbits were designated A81 and A82.
I named it. Similarly, four rabbits immunized with the two peptides had a 95 kD protein.
He had a high titer for white matter. These antibodies are called A83, A84, A85
Named A86. A82 has the highest affinity for the 80 kD protein, and A8
6 had the highest affinity for the 95 kD protein.
Then, by binding to a column to which a specific peptide is bound, the antibody is
Affinity purified. First, an acetate buffer (0.1 M NaOAc, pH 4.
0) elute the antibody from the column, followed by glycine buffer (0.1 M glycine,
At pH 2.7) the more tightly bound antibody was removed. Affinity purified antibody
Was used for both Western blot and immunoprecipitation. A82 and A86 antibodies
Western analysis of the containing sera revealed a polypeptide of 80 kD and a polypeptide of 95 kD.
Both peptides have telomerase activity throughout the column purification scheme
It was shown to be co-purified as is (see Example 1). 95 kD protein and 80
Both levels of kD protein parallel the doubling of enzyme activity at each stage of purification.
, Consistent with the fact that these proteins are telomerase components.
Telomerase activity is the highest affinity antibody (A82) for the 80 kD protein.
) Specifically immunoprecipitated. Immunoprecipitation is a standard technique (Harlow, et al., Supra).
). Aga in which affinity-purified antibody is bound to G protein
The plate was incubated with the loin beads (Pharmacia). After the first binding reaction,
Highly purified fractions from the non-peak region of the serine gradient (see Example 1) at 3-4
For 4 hours at 4 ° C. to allow telomerase to bind. then,
The beads were spun at very low speed in an Eppendorf tube and the supernatant was removed.
The beads were washed three times with T2MG containing 0.1 M KG, 0.5% NP-40,
Resuspended in the same buffer. Then, the telomerase activity was measured in the supernatant fraction, final washing.
Fractions and pellet fractions were assayed for each antibody. By antibody A82,
Telomerase activity in the pellet and supernatant showed reduced activity. Con
As trolls, affinity purified 80 kD and 9 by Western blot.
Antibodies that did not recognize either of the 5 kD were used for immunoprecipitation. Other 80 kD polypep
Antibodies (A83, A84) with lower affinity for the polypeptide and the 95 kD polypeptide
As with A85 and A86), with this antibody the activity remains in the supernatant.
Was. These results indicate that the 80 kD polypeptide is a functional component of telomerase
It is shown that.
Example 6 Synthesis of 80 kD and 95 kD telomerase subunit genes
In addition to ciliates, all organisms express Tetrahymena proteins.
To use UAA and UAG to encode glutamine
Codon (Martindale, D.W. (1989) J. Protozol. 36:29).
-34) must be replaced. In most eukaryotes, these codons
Stands for "halt", so that these translations express the full-length protein
Is hindered. 44 glutamine codons in the p95 gene
These genes make each substitution because 18 glutamine sites require substitution.
Rather than using site-specific mutations, de novo synthesis was performed. Build synthetic genes
First determine which codons will be used to encode each amino acid.
Was. Escherichia coli and Baki, two effective systems for expressing recombinant proteins
Codon usage in urovirus (Rohrmann, GF (1986) J. Gen. V
irol. 67: 1499-1513; Zhang, G. et al. (1991) Gene 105: 61-72).
Based on these, these codons were selected. A list of selected codons is shown in Table 2.
Using the sequences of both p80 and p90 proteins as the genetic code using the codons in Table 2
Geneworks (IntelliGenetics) computer for "reverse translation"
-Program was used. This resulted in some degeneracy due to the degeneracy of the selected genetic code
A DNA sequence was created. Then, every 300 bp in each gene sequence,
Restriction enzyme map predicted from this degenerate sequence to find the optimal restriction enzyme sites
Was examined. Here, if necessary, select different codons that code for a particular amino acid.
The restriction enzyme sites were individually deleted by selection. Has restriction enzyme sites at appropriate positions
This process was repeated until a unique DNA sequence was obtained. Used for cloning
Figure 5 shows the final DNA sequence with restriction enzyme sites created at the 5 'and 3' ends.
10 and 11 show.
To synthesize the two genes shown in FIGS. 10 and 11, 28
A set of overlapping oligonucleotides was synthesized (primer set
3 and 4, respectively, FIGS. 7 and 8), 34 sets were synthesized for p95 (
Primer sets 1, 2, and 3, respectively, Figures 5, 6, and 7), and duplicate genes
Constructed by extension PCR. Prodromou (C.) and Pearl (LH Pear)
l) (1992) Protein Engineering 5: 827-829; with Bambot, SB
A. Russell (1993) PCR Meths. and Apps. 2: 266-271. Oligonu
Creotide was purchased from Bioserve Biotechnologies (Laurel, MD). Each oligo
Nucleotides are about 100 nt long and overlap with their complement
, 20 base pairs were designed to hybridize. Each oligonucleotide is
Also, at the 3 'end of the oligonucleotide, usually at the position where the phosphodiester is,
It has a suholothioate linkage. This phosphorothioate is an early polymer
Exonuclease with 20 bp hybrid overlap during the elongation step
Hinders removal. Skehr, A. (1992) Nucl. Acid Res. 20: 3551
-3554.
First set of oligonucleotide pairs (primer set 4, FIGS. 8A-8B)
And then using PCR to amplify the entire region as described
, The p80 gene was constructed in two fragments. The second half is primer set 5
(FIG. 9) and a similar method was used. Each half of the gene was replaced with plasmid Blue
Cloning into script to confirm that no new mutations were introduced
The full length was sequenced for: The 5 'half was cloned into a BamHI-EcoRI fragment.
And the 3 'half was cloned into the EcoRI-KpnI fragment. Or that
Then, the two fragments were ligated to pBluescript (manufactured by Stratagene) in an appropriate order.
Then, a full-length gene was constructed.
Combine each set of oligonucleotide pairs and then amplify the entire region
The p95 gene was assembled into three fragments using PCR. The first fragment is
Constructed using Primer Set 1 and the second fragment uses Primer Set 2.
And the third was constructed using primer set 3. gene
Were cloned into plasmid pSE280 (manufactured by Invitrogen).
And sequenced the full length. The 5 'fragment (fragment and primer set 1) is Nc
oI-BstBI fragment and cloned into an internal fragment (fragment and primer set
2) was cloned into the BstBI-EcoRI fragment and the 3 'fragment (fragment and plasmid)
Immerset 3) was cloned into the EcoRI-HindIII fragment. So
Then, fragments 1 and 2 were first ligated into the pSE280 plasmid and then
The 3 'fragment was added to complete the gene to construct the full length gene.
Example 7 Expression and purification of recombinant p80 and p95 proteins from cells
Methods known to those skilled in the art (eg, Ausubel, supra;
(See Sambrook, supra), each of the full-length constructs was pRSE
T and pBlueBac vector (Invitrogen) and cloned into p80 and p
95 protein is expressed in E. coli and baculovirus. With these vectors
And expression and purification of the recombinant protein. p80 to pRSET and pBlueBac
Was cloned into the BamHI and HindIII sites of
And HindIII sites. By transcription and translation of these constructs
A series of 6 histidines (His-tags) at the rear produce recombinant proteins.
And is separated by an EK (enterokinase) protease cleavage site. This
As a result, each protein becomes Ni++Purified by a process through a chelating column
You. The purified protein is His by digestion with protease and enterokinase.
Removed from tag.
Example 8 Cloning of human telomerase protein components
Two general approaches to cloning human genes, DNA sequences
And antibody-based approaches. First approach
Utilizes the DNA sequence of the Tetrahymena gene to directly identify human homologs.
One of skill in the art will recognize that three cloning homologs based on DNA sequences can be used.
Recognizing different methods: (1) the human genome or c
A method of directly hybridizing to a DNA library;
Identify conserved regions of the telomerase protein in species and base these regions on
(3) Telomerase residue by PCR probe
Fill the entire region of the gene and “walk” along the gene length using PCR to
A systematic way to identify mologs. All of the methodology is standard molecular genetics laboratory
Based on the method (Sambrook et al., Supra).
In the first method, a series of increased stringency using the Tetrahymena gene
Examine the human genomic DNA blot and mRNA blot. Specific ba
If a cDNA or genomic library is identified, a similar string
Investigate and identify genes for human homologs. Then positive phage
A restriction map is generated, subcloned, and sequenced.
In the second method, the telomerase protein is located between human and Tetrahymena
At the DNA sequence level, they are only slightly conserved,
First involves the cloning of a telomerase protein from another ciliate. And then
Milk analogs are cloned using information obtained from these cDNAs. this
Thus, using the cloned tetrahymena gene,
In order to identify the gene to be immobilized, distant tetrahymena or oxy
Libraries from Trisha and Euplotes at moderate stringency
You can find out at Ciliate Oxytrisha and Euplotes are Tetrahymena
Has a telomerase enzyme functionally similar to that of
(Lingner) et al. (1994) Genes Dev. 8: 1984-1998; Shippen-Lentz
-Lentz, D.) and EH Blackburn (1990) Science 247: 546-
552), and probably homologous proteins could be identified in this way. Both ciliate insects
Complete sequencing of both the p95 and p80 homologous genes
And identify the most highly similar regions between different species
it can. Reverse transcriptase PCR-based method for cloning human genes
Choose three conserved regions for each protein for use in p80 gene and p
Using the same approach to clone genes for both of the 95 genes
You. Using human translation codon bias, tetrahymena, oxytrisha and
Degenerate oligonucleotides encoding regions conserved in the telomerase protein of Protes
Synthesize leotide. Starting PCR with two of the three oligonucleotides
Do. The 3'-most oligonucleotide (oligo 1) is complementary to mRNA
. Thus, from the mRNA isolated using oligo 1 as a primer, cDN
A is synthesized. The oligo at the 5 'side (oligo 2) is 5' in the opposite direction to oligo 1.
And the sequence is identical to the mRNA strand. Then this
Oligonucleotides were used together with Oligo 1 in the PCR step, and
Amplify the region between Finally, the region targeted by oligos 1 and 2
The third primer (oligo 3) faces the conserved region of the protein. Oligo
Will be complementary to the mRNA. The PCR products amplified by Oligos 1 and 2 are
Amplify again using go2 and oligo3. This ensures that all specific products produced
It is confirmed that the telomerase has three conserved regions of the telomerase protein. PCR production
The products are sequenced and those containing protein homologs are identified.
The third approach is a systematic and detailed approach, in which the Tetrahymena gene and
Regions of homology between the genes, and then these regions are determined by PCR.
It amplifies the area. Using the protein sequence of the Tetrahymena gene as a guide
Further exploiting the human codon bias in DNA sequences, Tetrahymena
A series of primer oligonucleotides are created that encode regions of the gene. at first
Primer sets with different regions that hybridize by 10 amino acids
Make to the 3 'end. These are used in the RT PCR reaction to produce cDNA.
Used. Next, a primer set from the 5 'end to the 3' end of the gene was prepared.
Used to amplify cDNA. Promising support for the Tetrahymena protein region
Two PCR primers from the 5 'and 3' ends to identify
All possible combinations of the mer can be used together. Specific product is produced
If so, they should be annealed within the first two primers.
Amplify again using primer. No primer can be used alone
The specific product is subcloned and sequenced.
Example 9 An antibody approach to cloning human telomerase homologs.
This method utilizes conserved epitopes on the protein surface that are recognized by the antibody.
To use. A series of antibodies against various regions of both p80 and p95 proteins
create. Antibodies as described in Example 5 can be used. Antibody against antibody production
The raw material is produced as a synthetic peptide or as a fusion protein. First, the fusion protein
Producing synthetic peptides is faster because white matter does not have to be made; however,
However, these peptides may not be as potent as synthetic peptides
. About 10 to 15 residues of the peptide, preferably non-structural and therefore antigenic
Select the 5 'and 3' ends of the protein. In addition, it is non-structural and close to the protein surface
Determine the hydrophilic structure of the protein and the expected secondary structure to select likely regions
Computer analysis can be applied to Use synthetic peptides as carriers such as KLH
Used to inoculate rabbits. Suitable for binding to carriers
If no amino acid is present in the peptide, the linker cysteine residue is added to the N-terminus.
Add.
The fusion protein was produced using the T7 polymerase system (Studier et al. (1990) Me.
th. Enzymol. 185: 60-89), purified for inoculation into rabbits and mice. So
Then, an extract or purification from E. coli expressing the cloned protein is performed.
Using the obtained fractions, sera were screened by Western blot. Positive antibody
Recognizes a protein of 95 kD or 80 kD on Western blot and / or
Specifically immunoprecipitates telomerase RNA, or otherwise telomerase
The ability to inhibit the activity of the enzyme is tested. As controls, peptide and plain
The ability of anti-peptide antibodies to precipitate telomerase RNA during cuvettes
Should be extinguished. Mouse and rabbit sera and monoclonal media are terror
Inhibits merase activity (L. Harrington, unpublished results)
Use purified IgG to test the ability of antibodies to inhibit telomerase activity
I have.
Polyclonal Antibodies and Monoclonal Antibodies against Tetrahymena Telomerase Protein
Telomerase protein from human and mouse cells that cross-react with both null antibodies
Can be used to identify by Western blot. Find a positive signal
If activated, determine if the reactive band has been co-purified with telomerase activity.
For the determination, the purified fraction of human telomerase is used. For evidence of co-refining
This indicates that the cross-reacting band is a component of human telomerase.
Antibodies that give the best signal, and then a lambda GT11 expression library
Used to check. If using monoclonal antibodies, prepare an expression library.
Pool several different antibodies for viewing. For polyclonal antibodies, 2
One or three different antibodies are used on duplicate plates. Emit light with both probes
Only those phages that do not are considered positive. Purify these plaques and insert
Subclones and sequences.
Example 10 Cloning and use of mouse homologs
The same two methods described above, DNA homology or antibody cross-reactivity, were used to
It can also be used simultaneously to identify the components of the Romerase protein. of mouse
Telomerase clones can be used to test cancer treatments or to produce mammalian telomerase.
It can help you understand the physics. Identification of mouse telomerase
Transgenic mice were tested for telomere length and telomere in vivo.
It can also be used to test the role of ose. Once, mouse or human homo
If any of the logs are identified, one of the clones will be sequenced to another organism
Can be applied. High sequence similarity between human and mouse genes
Thus, obtaining one clone using a probe derived from another clone is simple.
It is a process. Then, load both the genomic and cDNA libraries.
Rated and examined at moderate stringency for cross-hybridization
Plaques to be identified. Then select positive plaques and map restriction enzyme
Were sequenced and the telomerase protein homolog was cloned.
Determine whether or not. Then, further functional analysis such as reconstruction and gene disruption
Applies to human and mouse clones.Equivalent
Those skilled in the art will recognize, by mere routine experimentation, the invention described herein.
Many equivalents to a particular embodiment can be recognized or confirmed.
Would. Such equivalents are within the scope of the invention as set forth in the following claims.
It is rare.
【手続補正書】特許法第184条の8第1項
【提出日】1996年12月18日
【補正内容】
請求の範囲
1.(a)テロメラーゼ蛋白質成分をコードし、配列番号:2または配列番号:
4のヌクレオチド配列と同一または実質的に相同な単離されたDNA。
2.請求項1記載のDNAと中程度にストリンジェントな条件下でハイブリダイ
ズするDNA。
3.請求項1記載のDNAから転写されるかまたは請求項1記載のDNAと相補
的な単離されたRNA。
4.請求項2記載のDNAから転写されるかまたは請求項2記載のDNAと相補
的な単離されたRNA。
5.請求項1のDNAによりコードされるポリペプチド。
6.配列番号:2または配列番号:4のアミノ酸配列を含んでなる単離されたポ
リペプチド。
7.薬学的に許容され得る担体、希釈剤または賦形剤と組み合わせた請求項1記
載の単離されたDNAによりコードされるアミノ酸配列を含んでなる治療または
診断用化合物。
8.薬学的に許容され得る希釈剤、賦形剤または担体と組み合わせた請求項1記
載のポリペプチドの一方または両方をすべてまたは実質的にすべて含んでなる医
薬組成物。
9.請求項1記載のDNA配列または該配列に相補的な配列を含む形質転換真核
細胞または真核生物。
10.請求項1記載のDNA配列または該配列に相補的な配列を含む形質転換原
核細胞。
11.請求項1のヌクレオチド配列を含む形質転換真核細胞または真核生物。
12.配列番号:8または配列番号:9を含んでなるDNA配列。
13.請求項12記載のDNA配列によりコードされる合成テロメラーゼ蛋白質
成分。
14.請求項12記載のDNA配列とハイブリダイズするDNAまたはRNA配
列。
15.プライマー1〜34、F1〜F14およびR1〜R14からなる群より選
ばれたDNAを含んでなる発現ベクター。
16.AEGYSDINVRG、QNEFQFNNVKおよびEFGLEPNI
LTからなる群より選ばれたアミノ酸配列を含んでなるペプチドと結合する抗テ
ロメラーゼ抗体。
17.実質的に純粋なテロメラーゼ蛋白質成分。
18.テトラヒメナテロメラーゼ蛋白質成分である請求項17記載の実質的に純
粋な蛋白質成分。
19.請求項17記載のテロメラーゼ蛋白質成分の全部または一部と結合する抗
テロメラーゼ抗体。
20.下記工程からなる、真核生物の組織試料または真核細胞試料において不死
化細胞の存在または細胞の不死化への傾向の検出方法:
a)真核生物から組織試料または細胞試料を得る工程;および
b)試料中のテロメラーゼの存在を決定する工程、試料がテロメラーゼの存在
を示した場合、不死化細胞または不死化への傾向が存在する。
21.真核生物の組織試料または真核細胞試料における疾病(癌等)または疾病
傾向の存在が、試料中のテロメラーゼの存在の決定により検出され、試料がテロ
メラーゼの存在を示した場合、疾病または疾病への傾向が存在する請求項20記
載の方法。
22.疾病が真核微生物により生じ、および試料が真核微生物のテロメラーゼを
示した場合、真核微生物により生じた疾病が存在する請求項21記載の方法。
23.下記工程からなる請求項20、21および22いずれか記載の方法:
a)試料を処理してテロメラーゼを抗テロメラーゼ抗体と結合できるようにし
、そうすることによって、処理された試料を製造する工程;
b)処理された試料を抗テロメラーゼ抗体と接触させる工程;および
c)テロメラーゼへの抗体の結合を検出する工程、結合が起こった場合、テロ
メ ラーゼが存在する。
24.化合物をテトラヒメナの細胞に投与し、その細胞中のテトラヒメナのテロ
メラーゼ活性を測定することからなり、テトラヒメナのテロメラーゼ活性が低減
した場合、その化合物はテロメラーゼ阻害剤である、真核細胞中のテロメラーゼ
活性を阻害、破壊または干渉する化合物の同定方法。
25.化合物をテロメラーゼ活性を発現する真核細胞に投与し、テロメラーゼ活
性を測定することからなり、テロメラーゼ活性が低減した場合、該化合物または
化合物群はテロメラーゼ阻害剤として同定される、ヒトを含む哺乳類細胞中のテ
ロメラーゼ活性を阻害、破壊または干渉する化合物の同定方法。
26.薬学的に許容され得る担体、希釈剤または賦形剤と組み合わせてテロメラ
ーゼ活性阻害剤を含んでなる治療または診断用化合物。
27.薬学的に許容され得る賦形剤、希釈剤または担体とともに抗テロメラーゼ
化合物を組み合わせることからなる治療または診断用組成物の調製方法。
28.テロメラーゼ活性の異常レベルを伴う障害を受けた哺乳類(ヒト等)の治
療処置方法であって、該レベルが高すぎた場合はテロメラーゼの産生を阻害し、
該レベルが低すぎた場合はテロメラーゼを投与することからなる方法。
29.哺乳類で真核微生物により疾病が生じ、微生物中のテロメラーゼ活性を阻
害するのに有効な量のテロメラーゼ阻害剤をその哺乳類に投与することにより疾
病を治療する請求項28記載の方法。
30.真核微生物寄生虫の活性を阻害するのに有効な量のテロメラーゼ阻害剤を
哺乳類に投与することからなる、真核微生物寄生虫、特に真菌および原生動物寄
生虫の活性を阻害するための請求項28記載の方法。
31.下記工程からなる組み換えテロメラーゼまたは抗テロメラーゼ抗体の製造
方法:
a)テロメラーゼ分子または抗テロメラーゼ抗体をそれぞれコードするDNA
を含む発現ベクターを製造する工程;
b)該ベクターで宿主細胞を形質転換または感染させ、そうすることによって
形質転換または感染した宿主細胞を製造する工程;および
c)形質転換細胞または感染細胞を培養してコードされたテロメラーゼまたは
抗テロメラーゼ抗体を製造する工程。
32.テロメラーゼ蛋白質成分またはその断片をコードするDNAを含んでなる
発現ベクターを含んでなる宿主細胞。
33.テロメラーゼ蛋白質成分またはその断片の製造が可能な条件下で、請求項
32の宿主細胞を培養する工程からなるテロメラーゼ蛋白質成分またはその断片
の製造方法。
34.同じ細胞中で2以上のテロメラーゼ蛋白質成分またはその断片が製造され
る請求項33記載の方法。
35.テロメラーゼ蛋白質成分またはその断片を精製する工程をさらに含んでな
る請求項33記載の方法。[Procedure for Amendment] Article 184-8, Paragraph 1 of the Patent Act [Date of Submission] December 18, 1996 [Content of Amendment] Claims 1. (A) an isolated DNA that encodes a telomerase protein component and is identical or substantially homologous to the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4. 2. A DNA that hybridizes with the DNA of claim 1 under moderately stringent conditions. 3. An isolated RNA transcribed from the DNA of claim 1 or complementary to the DNA of claim 1. 4. An isolated RNA transcribed from the DNA of claim 2 or complementary to the DNA of claim 2. 5. A polypeptide encoded by the DNA of claim 1. 6. An isolated polypeptide comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4. 7. A therapeutic or diagnostic compound comprising an amino acid sequence encoded by the isolated DNA of claim 1 in combination with a pharmaceutically acceptable carrier, diluent or excipient. 8. A pharmaceutical composition comprising all or substantially all of one or both of the polypeptides of claim 1 in combination with a pharmaceutically acceptable diluent, excipient or carrier. 9. A transformed eukaryotic cell or eukaryote comprising the DNA sequence of claim 1 or a sequence complementary thereto. 10. A transformed prokaryotic cell comprising the DNA sequence of claim 1 or a sequence complementary to said sequence. 11. A transformed eukaryotic cell or eukaryote comprising the nucleotide sequence of claim 1. 12. A DNA sequence comprising SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9. 13. A synthetic telomerase protein component encoded by the DNA sequence of claim 12. 14. A DNA or RNA sequence that hybridizes with the DNA sequence of claim 12. 15. An expression vector comprising DNA selected from the group consisting of primers 1 to 34, F1 to F14, and R1 to R14. 16. An anti-telomerase antibody that binds to a peptide comprising an amino acid sequence selected from the group consisting of AEGYSDINVRG, QNEFQFNNVK, and EFGLEPNI LT. 17. Substantially pure telomerase protein component. 18. 18. The substantially pure protein component of claim 17, which is a Tetrahymena telomerase protein component. 19. An anti-telomerase antibody that binds to all or a part of the telomerase protein component according to claim 17. 20. A method for detecting the presence or propensity of a cell to immortalize in a eukaryotic tissue or eukaryotic cell sample, comprising: a) obtaining a tissue or cell sample from a eukaryote; b) determining the presence of telomerase in the sample, if the sample shows the presence of telomerase, there is an immortalized cell or a tendency to immortalization. 21. If the presence of a disease (such as cancer) or disease tendency in a eukaryotic tissue sample or eukaryotic cell sample is detected by determining the presence of telomerase in the sample, and the sample indicates the presence of telomerase, the disease or disorder is detected. 21. The method of claim 20, wherein the tendency exists. 22. 22. The method of claim 21, wherein the disease is caused by a eukaryotic microorganism, and wherein the sample exhibits eukaryotic microbial telomerase, the disease caused by the eukaryotic microorganism is present. 23. 23. The method according to any of claims 20, 21 and 22, comprising the steps of: a) treating the sample to allow telomerase to bind to the anti-telomerase antibody, thereby producing a treated sample; b. A) contacting the treated sample with an anti-telomerase antibody; and c) detecting binding of the antibody to telomerase, if binding occurs, telomerase is present. 24. Administering the compound to cells of Tetrahymena, measuring the telomerase activity of Tetrahymena in the cells, if the telomerase activity of Tetrahymena is reduced, the compound is a telomerase inhibitor, telomerase activity in eukaryotic cells Methods for identifying compounds that inhibit, destroy or interfere. 25. Administering the compound to a eukaryotic cell that expresses telomerase activity, and measuring the telomerase activity.If the telomerase activity is reduced, the compound or compounds are identified as telomerase inhibitors, in mammalian cells, including humans. A method for identifying a compound that inhibits, destroys, or interferes with telomerase activity of a plant. 26. A therapeutic or diagnostic compound comprising a telomerase activity inhibitor in combination with a pharmaceutically acceptable carrier, diluent or excipient. 27. A method for preparing a therapeutic or diagnostic composition comprising combining an anti-telomerase compound with a pharmaceutically acceptable excipient, diluent or carrier. 28. A method for the therapeutic treatment of a mammal (such as a human) suffering from an abnormal level of telomerase activity, wherein the telomerase production is inhibited if the level is too high, and telomerase is administered if the level is too low The method that consists of doing. 29. 29. The method of claim 28, wherein the disease is caused by a eukaryotic microorganism in the mammal, and the disease is treated by administering to the mammal an effective amount of a telomerase inhibitor to inhibit telomerase activity in the microorganism. 30. Claims for inhibiting the activity of eukaryotic microbial parasites, especially fungal and protozoan parasites, comprising administering to a mammal an effective amount of a telomerase inhibitor to inhibit the activity of eukaryotic microbial parasites. 28. The method of claim 28. 31. A method for producing a recombinant telomerase or anti-telomerase antibody comprising the following steps: a) a step of producing an expression vector containing a DNA encoding a telomerase molecule or an anti-telomerase antibody, respectively; b) transforming or infecting a host cell with the vector; Producing a transformed or infected host cell by doing so; and c) culturing the transformed or infected cell to produce the encoded telomerase or anti-telomerase antibody. 32. A host cell comprising an expression vector comprising a DNA encoding a telomerase protein component or a fragment thereof. 33. 33. A method for producing a telomerase protein component or a fragment thereof, comprising the step of culturing the host cell according to claim 32 under conditions capable of producing a telomerase protein component or a fragment thereof. 34. 34. The method of claim 33, wherein two or more telomerase protein components or fragments thereof are produced in the same cell. 35. 34. The method of claim 33, further comprising the step of purifying the telomerase protein component or a fragment thereof.
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.6 識別記号 FI
A61K 39/395 AGZ A61K 45/00 ADX
45/00 ADX 48/00 ADU
48/00 ADU C07K 16/40
C07K 16/40 C12N 1/21
C12N 1/21 9/12
5/10 C12P 21/08
9/12 G01N 33/573 A
C12P 21/08 A01K 67/027
G01N 33/573 C12N 5/00 B
// A01K 67/027 A61K 37/64 ADY
(C12N 1/21
C12R 1:19)
(C12N 9/12
C12R 1:19)
(72)発明者 コリンズ,キャスリーン
アメリカ合衆国 ニューヨーク 11743
ハンティントン,プライム アベニュー
111
(72)発明者 コバヤシ,リュウジ
アメリカ合衆国 ニューヨーク 11791
シオスセット,コーブ エッジ ロード
1152
(72)発明者 ヤン,ザイアオホン ヘレナ
アメリカ合衆国 ニューヨーク 11740
グリーンローン,キューバ ヒル ロード
90
(72)発明者 ヘミシュ,ジル エム.
アメリカ合衆国 ニューヨーク 11746
ハンティントン ステーション,フェンウ
ッド ロード 4
(72)発明者 オーテグザイアー,チャンタル
アメリカ合衆国 ニューヨーク 11731
イースト ノースポート,ヴァーノン バ
レー ロード 188──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI A61K 39/395 AGZ A61K 45/00 ADX 45/00 ADX 48/00 ADU 48/00 ADU C07K 16/40 C07K 16/40 C12N 1 / 21 C12N 1/21 9/12 5/10 C12P 21/08 9/12 G01N 33/573 A C12P 21/08 A01K 67/027 G01N 33/573 C12N 5/00 B // A01K 67/027 A61K 37 / 64 ADY (C12N 1/21 C12R 1:19) (C12N 9/12 C12R 1:19) (72) Collins, Kathleen United States of America New York 11743 Huntington, Prime Avenue 111 (72) Inventor Kobayashi, Ryuji United States of America New York 11791 Shiosset, Cove Edge Road 1152 (72) Inventor Yang, The Aohon Helena United States New York 11740 Green Lawn, Cuba Hill Road 90 (72) Inventor Hemis, Jill Em. United States New York 11746 Huntington Station, Fenwood Road 4 (72) Inventor Oteguzier, Chantal United States of America New York 11731 East Northport, Vernon Ba Leh Road 188