JPH11182A - Gタンパク質結合レセプターの活性化を測定するための新規なレポーター遺伝子構築物 - Google Patents

Gタンパク質結合レセプターの活性化を測定するための新規なレポーター遺伝子構築物

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JPH11182A
JPH11182A JP10089176A JP8917698A JPH11182A JP H11182 A JPH11182 A JP H11182A JP 10089176 A JP10089176 A JP 10089176A JP 8917698 A JP8917698 A JP 8917698A JP H11182 A JPH11182 A JP H11182A
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JP
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cells
construct
protein
receptor
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JP10089176A
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Jonathon A Lee
ジョナソン・エイ・リー
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SmithKline Beecham Corp
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    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6897Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids involving reporter genes operably linked to promoters

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 細胞表面に局在化したレセプターに関するア
ゴニストまたはアンタゴニスト活性についての化合物の
アッセイに有用な、レポーター構築物ならびにこの構築
物でトランスフェクションされた組み換え細胞を提供す
る。これらの組み換え細胞を用いるアッセイ方法も提供
する。 【解決手段】 (a)多重応答エレメント、(b)cA
MP応答エレメント、(c)血管腸ペプチドプロモータ
ー、および(d)レセプター遺伝子を含むレポーター遺
伝子構築物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レポーター構築物
およびこの構築物でトランスフェクションされた組み換
え細胞であって、細胞表面局在レセプターに関するアゴ
ニストまたはアンタゴニスト活性について化合物をアッ
セイするのに有用なものに関する。これらの組み換え細
胞を用いるアッセイ方法にも関する。
【0002】
【従来の技術】多くの医学的に重要なプロセスは、原形
質膜レセプター(Gタンパク質結合レセプターまたはG
PCR)とグアニンヌクレオチド交換タンパク質(Gタ
ンパク質)および種々の細胞エフェクター酵素との連続
的相互作用に関与するシグナルトランスダクション経路
により媒介されている。これら3種の基本的な分子成分
は、(1)GPCRスーパーファミリーのサイズおよび
リガンド認識、(2)Gタンパク質のヘテロ3量体の組
み合わせの数、ならびに(3)エフェクタータンパク質
の多様性、例えばホスホリパーゼ、アデニリルシクラー
ゼ、ホスホジエステラーゼ、チャンネルおよびプロテイ
ンキナーゼによって、広範なシグナルトランスダクショ
ン経路を生じさせる。
【0003】GPCRにより媒介されるシグナルトラン
スダクション経路の分子多様性は機能的アッセイの形態
を複雑なものにする。過去において、ラジオイムノアッ
セイ、放射性標識イノシトールホスフェートの生成、ま
たは細胞内Caレベルの変化によって、機能的GPCR
アッセイによりcAMPが定量された。これらのアッセ
イは細胞内の第2のメッセンジャーの直接的測定を提供
するが、一般的には、それらは多数の細胞、ラジオアイ
ソトープの使用を必要とし、さらに液体を移す工程を多
く必要とする。それゆえ、現在フォーマットされている
ように、一般的には、これらのアッセイは自動化および
高処理量アッセイに不向きである。
【0004】GPCRsについての高処理量機能的アッ
セイの開発は、薬理学的標的としてのこの重要なスーパ
ーファミリーに対する新規アゴニストおよびアンタゴニ
ストの発見の可能性を大いに増大させるであろう。高処
理量機能的GPCRアッセイの開発のための1のアプロ
ーチは、レセプター遺伝子構築物の使用である。レセプ
ター遺伝子構築物は、適当なプロモーターおよびレポー
ター遺伝子とともに種々の細胞内の第2のメッセンジャ
ーにより調節されている転写エンハンサーと結合して、
種々のホルモンレセプターにより活性化されたシグナリ
ング経路に応答する代用シグナルトランスダクション系
を形成する(Deschamps, Science, 1985230:1174-1177;
Montminy, Proc. Natl.Aced. Sci USA, 1986 83:6682-
6686; Angel, Cell, 1987, 49:729-739; Fisch, Mol. C
ell Biol, 1989 9:1327-1331)。転写エンハンサー、プ
ロモーター、およびレポーター遺伝子を適当に選択し
て、Gs結合GPCR(Konig, Mol. Cell. Neuroscien
ces, 1991 2:331-337; Chen, Anal.Biochemistry, 1995
226:349-354)およびGq結合GPCR(Weyer, Recep
tor and Channels, 1993 1:193-200; Stratowa, J.Rec.
and Signal Transduction Research, 1995, 15(1-4):6
17-630)に関する非放射測定機能的アッセイが構築さ
れ、それらは高処理量スクリーニング法に適用可能であ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】概念的には簡単である
が、有用なレポーター遺伝子構築物の開発の成功は、使
用宿主細胞に合った転写エンハンサーおよび基本的なプ
ロモーターの性質に依存する。よって、特定の環状AM
P応答エレメント(CRE)レポーター遺伝子は、HE
K293細胞中のアデニリルシクラーゼ活性化により誘
導されるが、試験した他の5種の細胞系においては不活
性であることがわかった(Chen, Anal. Biochemistry,
1995, 226:349-354)。同様に、特定のCREは、SV
40プロモーターに連結されて、HeLa、CV−1お
よびNIH3T3細胞中にトランスフェクションされた
場合にはcAMP誘導活性を付与したが、L、HeL
a、KBおよびA431細胞中にトランスフェクション
された場合には不活性であった。そのうえ、同じCRE
は、c−Ha−ras−1プロモーターに連結された場
合には構成的転写アクチベーターとして作用し、またニ
ワトリ・β−アクチンプロモーターに連結された場合に
は、使用細胞系にもよるが、構成的に活性を有するレポ
ーター構築物または活性のないレポーター構築物のいず
れかを生成することができた(Kanei-Ishii, Nuc. Acid
s. Res.,1989 17:1521-1536)。これらの結果は、個々
のレポーター遺伝子構築物の有用性、エンハンサーおよ
びプロモーターエレメントの特定の組み合わせを、個々
の細胞宿主用に実験的に決定しなければならないことを
示す。
【0006】
【課題を解決するための手段および発明の実施の形態】
1またはそれ以上の多重応答エレメント(MREs)
を、血管腸ペプチド(VIP)プロモーター、環状AM
P応答エンハンサーエレメント(CRE)およびレポー
ター遺伝子を含むDNA構築物中に含ませることは、ア
デニリルシクラーゼの直接刺激または組み換えもしくは
内在性Gタンパク質結合レセプターの活性化による細胞
内cAMPレベルの刺激後のレポーター遺伝子活性を有
意に増大させることが今回見いだされた。レポーター遺
伝子構築物は特異的にプロテインキナーゼA活性をモニ
ターするものであり、プロテインキナーゼC経路の活性
化には感受性がない。構築物は、レポーター遺伝子でト
ランスフェクションされたHEK293、COS−1、
COS−7およびCHO細胞系におけるcAMPにより
媒介される出来事のモニタリングに有用である。
【0007】本発明の1の目的は、少なくとも1つの多
重応答エレメント、環状AMP応答エンハンサーエレメ
ント、血管腸プロモーターおよびレポーター遺伝子を含
む新規レポーター遺伝子構築物を提供することである。
【0008】本発明によれば、Gタンパク質結合レセプ
ターに関するアゴニストまたはアンタゴニスト活性につ
いて化合物をアッセイするのに有用な、この構築物でト
ランスフェクションされた新規組み換え細胞が提供され
る。
【0009】これらの組み換え細胞を用いるアッセイ方
法も提供される。これらの方法は、Gタンパク質結合レ
セプターと相互作用することによりGタンパク質結合レ
セプターの機能に影響を及ぼす化合物を同定するための
迅速かつ高感度の手段を提供する。
【0010】本発明によれば、少なくとも1のMREお
よびCRE転写制御エレメント、VIPプロモーター、
およびレポーター遺伝子を含むレポーター遺伝子構築物
が提供される。組み換えGPCRを発現するために通常
使用される細胞中へのこの構築物のトランスフェクショ
ンは、細胞内cAMPレベルの刺激、次いで、有意なレ
ポーター遺伝子発現を生じた。
【0011】例えば、図1に示すように、レポーター遺
伝子構築物でトランスフェクションされ、刺激されなか
った細胞と比較すると、MREII VIPII構築物のヒ
ト・胚腎臓293細胞中へのトランスフェクションは、
ホスホジエステラーゼ阻害剤3−イソブチル−1−メチ
ルキサンチン(IBMX)の存在下において、フォルス
コリンでの細胞内cAMPレベルの刺激、次いで、約8
0倍のルシフェラーゼ活性を生じた。COS−1、CO
S−7およびCHO細胞系においても、このレポーター
遺伝子構築物でのトランスフェクション後の有意な刺激
が観察された。本発明構築物の広い細胞適用範囲は、他
のcAMP応答レセプター遺伝子について報告された結
果(Chen, Anal. Biochemistry, 1985, 226:349-354)
とは異なる。
【0012】3つのMREのかわりに単一のMREを含
む構築物は、1つのCREまたは1つのMREいずれか
のみを伴う構築物を含む細胞において観察されるよりも
ずっと多くの増加を示すことがわかった。1つのVIP
プロモーターおよび1つのCREもしくは1つのMRE
のいずれかを有する構築物でトランスフェクションされ
た細胞は、cAMPによる誘導は10倍未満であった。
しかしながら、構築物中における単一のMREおよびC
REの組み合わせは、誘導を40倍まで増大させた。単
一のCREとともに複数のMREを構築物中に含ませた
場合、cAMP誘導をさらに80倍で増大させた。した
がって、複数のMREはCREと相乗的に作用してより
合い活性を生じさせると考えられる。さらにCREを加
えるこにとよっては誘導のレベルは増大しなかった。
【0013】本発明レポーター遺伝子構築物のプロテイ
ンキナーゼ特異性も調べた。これらの実験において、H
EK293細胞をMREII VIPIIでトランスフェク
ションし、次いで、フォルスコリン(15μM)または
TPA(100nM)で処理して、プロテインキナーゼ
AまたはプロテインキナーゼCにより媒介される各シグ
ナルトランスダクション経路を活性化した。ホスホジエ
ステラーゼ阻害剤IBMXの存在下または不存在下にお
けるフォルスコリンでの刺激から6または24時間後い
ずれかにおいてMREII VIPIIの有意な活性化が観
察された。TPAによるプロテインキナーゼCの活性化
後には有意な刺激が観察されなかった。したがって、原
理的には、MREII VIPIIはプロテインキナーゼA
シグナルトランスダクション経路をモニターするもので
ある。
【0014】MREII VIPII構築物のGPCR刺激
も調べた。これらの実験において、野生型HEK293
細胞またはブタ・CGRPレセプターを安定に発現する
HEK293細胞をMREII VIPIIでトランスフェ
クションし、IBMX存在下において種々のGPCRア
ゴニストまたはフォルスコリンとともにインキュベーシ
ョンした。フォルスコリンまたはアゴニストにより媒介
されるGs結合内在性レセプター、β−アドレナリン作
動性剤、カルシトニン、PGE2、VIP、またはGs
結合組み換えブタ・CGRPレセプターの刺激によるア
デニリルシクラーゼの直接活性化に基づくルシフェラー
ゼ刺激が観察された。アデノシン、エンドセリン、カル
バコール、ATP、およびスロンビンに対するGiまた
はGq結合内在性レセプターはMREII VIPIIから
のルシフェラーゼ誘導を刺激しなかった。したがって、
MREII VIPIIは、Gs/プロテインキナーゼAに
より媒介されるシグナリング経路によるcAMPレベル
の増大を特異的にモニターするものである。
【0015】この開示から当業者に明らかなように、V
IPのほかに、本発明構築物に使用されるCREは他の
遺伝子(ソマトスタチン、プロエンケファリン、ホスホ
エノールピルベートカルボキシラーゼ、またはNGFI
−Aを包含するが、これらに限らない)由来のものであ
ってもよい。さらに、ルシフェラーゼ以外のレポーター
遺伝子、例えばCAT、アルカリ性ホスファターゼ、お
よびβ−ガラクトシダーゼを用いることもできる。
【0016】また本発明は、特定のタイプのレセプター
に関してアゴニストまたはアンタゴニスト活性を確認す
るための化合物のアッセイに有用な組み換え細胞を包含
する。該レセプターは細胞表面に存在し、該細胞は、少
なくとも1つのMRE、1つのCRE、1つのVIPプ
ロモーター、およびレポーター遺伝子を含むレポーター
遺伝子構築物で形質転換されている。安定な細胞系を得
るために、この構築物を含むベクターもまた、少なくと
も1つの選択可能マーカーを含む。当業者は通常的に、
安定な細胞系を調製するために適当なベクターの選択す
ることができる。好ましい具体例において、細胞を用い
て化合物をスクリーニングして、細胞表面に存在するG
PCRに関してアゴニストまたはアンタゴニスト活性を
確認する。化合物をアッセイしてその細胞レセプターア
ゴニストまたはアンタゴニスト活性を調べる方法も提供
され、該方法は、本発明組み換え細胞を試験化合物含有
培地に接触させた場合のレポーター遺伝子の転写および
/または翻訳生成物のレベルを調べることを特徴とす
る。次いで、このレベルを、組み換え細胞を試験化合物
不含培地に接触させた場合のレポーター遺伝子の転写お
よび/または翻訳生成物のレベルと比較する。細胞レセ
プターのアゴニストは、細胞と比較した場合、レポータ
ー遺伝子の転写および/または翻訳生成物のレベルの上
昇を引き起こす化合物であると同定される。細胞レセプ
ターのアンタゴニストは、化合物に曝露されていない、
アゴニストにより活性化された細胞と比較した場合、ア
ゴニストにより活性化された細胞中のレポーター遺伝子
の転写および/または翻訳生成物のレベルの低下を引き
起こす化合物であると定義される。別法として、潜在的
アゴニストまたはアンタゴニストの存在下でのレポータ
ーの転写および/または翻訳生成物のレベルを、レセプ
ターを表面に発現する細胞およびレセプターを表面に発
現しない細胞において比較することができる。
【0017】本発明方法を用いて、Gs結合GPCRの
既知アゴニストは、容量依存的にルシフェラーゼ発現を
刺激することが示された。これらの実験において、ブタ
・CGRPレポーターを安定に発現するHEK293細
胞をMREII VIPIIでトランスフェクションし、I
BMX存在下でGPCRアゴニストと思われる化合物と
ともにインキュベーションした。ルシフェラーゼ発現の
刺激から得られた見かけのEC50値は慣用的アッセイ
から得られた値と同様である。このことは、本発明レポ
ーターッセイが定量的であり、GPCRアゴニストおよ
びアンタゴニストの同定および特徴づけに有用でありう
ることを示す。
【0018】
【実施例】下記の非限定的な実施例は本発明のさらなる
例示説明である。 実施例1:MREII VIPIIの構築 IL−6 MRE(−173から−142まで;Ray, Mo
l Cell Biol., 1990,10:5736-5746)の3個の並列コピ
ーならび5’および3’末端にそれぞれにMulIおよ
びXhoI部位を有するオリゴヌクレオチドをルシフェ
ラーゼベクターpGL3−basic(Promega Cor
p.)中にサブクローンした。PCRを用いてCREおよ
びヒトゲノムDNA由来のVIP遺伝子の基礎的なVI
Pプロモーター(−94から152まで;Tsukuda, J.B
iol.Chem., 1987, 262:8743-8747)を増幅し、XhoI
およびHindIII部位をフラグメントのそれぞれ5’
および3’末端に入れた。VIP CREおよび基礎的
なプロモーターのMRE pGL−3basic中への
その後のサブクローニングによりプラスミドを得た。M
REII VIPIIのMulIおよびHindIII間のヌク
レオチド配列を下に示す。
【0019】 ACGCGTATGCTAAAGGACGGTCACATTGCACAATCTTAAATGCTAAAGGACGTCACATTGCACAATCTTAAA TGCTAAAGGACGTCACATTGCACAATCTTAACTCGAGACTTCAAGCCCTATTCATCCCATGGCCGTCATACT GTGACGTCTTTCAGAGCACTTTGTGATTGCTCAGTCCTAAGTATAAGCCCTATAAAATGATGGGCTTTGAAA TGCTGGTCAGGGTAGAGTGAGAAGCACCAGCAGGCAGTAACAGCCAACCCTTAGCCATTGCTAAGGGCAGAG AACTGGTGGAGCCTTTCTCTTACTCCCAGGACTTCAGCACCTAAGACAGCTCCAAAACAAACCAGAACAGTC AGCTCCGGGGGAGCACGACTGGGCGAGAAGCTT
【0020】実施例2:DNAトランスフェクションお
よびルシフェラーゼ活性 1日目:10%ウシ胎児血清および2mMグルタミンを
補足したEarlの最少必須培地(EMEM)中の細胞密度
4.5x106個/T−75フラスコのHEK293細胞
を、37℃、5% CO2の加湿組織培養インキュベータ
ー中で一晩インキュベーションした。 2日目:MREII VIPII DNA(7.8μg)を7
80μlの無血清EMEMと混合して溶液Aを得た。リ
ポフェクタミン(23.1μl;Gibco-BRL)を780μ
lの血清EMEMと混合して溶液Bを得た。次いで、溶
液AおよびBをおだやかに混合し、室温で15ないし4
5分インキュベーションした。次いで、15mlの無血
清EMEMで細胞をすすぎ、6.25mlの無血清EM
EMを添加した。混合溶液(A+B)を重層し、フラグ
メントを組織培養インキュベーター中に5時間置いた。
培地を15mlのEMEM/10%血清/2mMグルタ
ミンと交換し、組織培養インキュベーター中で保存し
た。 3日目:96ウェル組織培養プレートをMatrigel(50
μl/ウェル、リン酸塩緩衝化セイライン(PBS)で
1/50希釈したもの;Collaborative Biochemical Pr
oducts)で1時間以上処理した。次いで、Matrigel溶液
を除去し、100μlの補足EMEM中2.6x104
/100μlの補足EMEM中2.6x104個/ウェル
の細胞密度のHEK293細胞でプレートをトランスフ
ェクションした。細胞を撒いた後、下記のアゴニストま
たは作用剤:フォルスコリン(15μM)、IBMX
(60μM)、TPA(100nM)、および0.3、
1.3、10、100および300nMの濃度のアゴニ
ストPEG2、VIPまたはCGRPで細胞を24時間
または48時間処理した。次いで、細胞を組織培養イン
キュベーター中37℃、5% CO2で6時間インキュベ
ーションした。培地を除去し、細胞を50μlのPBS
で洗浄した。AEBSF(0.24mg/ml)、ペプ
スタチン、ロイペプチン、およびアプロチニン(各5μ
g/ml)、ならびにDNAse I(50μg/m
l)を補足した細胞溶解溶液(50μl;Promega)を
添加し、抽出物を凍結した。ルミノメーターの自動注入
器(Dynex MLX)を用いて10マイクロリットルの融解
抽出物を50μlの復元されたルシフェラーゼアッセイ
試薬(Promega)とともにアッセイプレートに入れ、試
料を読んだ。ルシフェラーゼ活性は、アゴニスト、IB
MX、TPAまたはフォルスコリンで処理されなかった
細胞において発現された基礎的なルシフェラーゼ活性よ
りも2倍多く発現された。
【0021】
【配列表】
(1)一般的情報: (i)出願人:ジョナソン・エイ・リー (ii)発明の名称:Gタンパク質結合レセプターの活
性化を測定するための新規なレポーター遺伝子構築物 (iii)配列の数:1 (iv)連絡先: (A)宛て名:スミスクライン・ビーチャム・コーポレ
イション (B)通り名:スウェードランド・ロード709番、ピ
ー・オー・ボックス1539 (C)都市名:キング・オブ・プルシア (D)州名:ペンシルベニア州 (E)国名:アメリカ合衆国 (F)ZIP:19406−0939 (v)コンピューターリーダブルフォーム: (A)媒体タイプ:3.5インチディスケット、容量1.
44Mb (B)コンピューター:IBM 486 (C)オペレーティングシステム:WINDOWS FOR WORKGR
OUPS (D)ソフトウェア:WORDPERFECT 5.1 (vi)現在の出願データ: (A)出願番号:未付与 (B)出願日:これと同日 (C)分類: (vii)先の出願データ: (A)出願番号:60/039011 (B)出願日:1997年2月27日 (viii)代理人等の情報: (A)氏名:ウィリアム・ティ・キング (B)登録番号:30954 (C)代理人等における処理番号:P50625 (ix)テレコミュニケーションの情報: (A)電話番号:610−270−5015 (B)ファックス番号:610−270−5090
【0022】(2)配列番号:1に関する情報: (i)配列の特徴: (A)配列の長さ:393 (B)配列の型:核酸 (C)鎖の数:1本 (D)トポロジー:直鎖状 (iv)アンチセンス:なし (xi)配列の記載:配列番号:1: ACGCGTATGC TAAAGGACGG TCACATTGCA CAATCTTAAA TGCTAAAGGA 50 CGTCACATTG CACAATCTTA AATGCTAAAG GACGTCACAT TGCACAATCT 100 TAACTCGAGA CTTCAAGCCC TATTCATCCC ATGGCCGTCA TACTGTGACG 150 TCTTTCAGAG CACTTTGTGA TTGCTCAGTC CTAAGTATAA GCCCTATAAA 200 ATGATGGGCT TTGAAATGCT GGTCAGGGTA GAGTGAGAAG CACCAGCAGG 250 CAGTAACAGC CAACCCTTAG CCATTGCTAA GGGCAGAGAA CTGGTGGAGC 300 CTTTCTCTTA CTCCCAGGAC TTCAGCACCT AAGACAGCTC CAAAACAAAC 350 CAGAACAGTC AGCTCCGGGG GAGCACGACT GGGCGAGAAG CTT 393
【図面の簡単な説明】
【図1】 MREII VIPIIレポーター遺伝子と称す
る本発明レポーター遺伝子構築物の具体例をスキーム的
に示したものである。この具体例において、3つの並列
IL−6多重応答エレメント(MRE;Ray, Mol. Cel
l. Biol., 1989,9:5537-5547)がcAMP応答エレメン
ト(CRE)および血管腸ペプチド(VIP)遺伝子の
基礎的なプロモーターの上流にある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C12R 1:91) (C12N 5/10 ZNA C12R 1:91) (C12P 21/02 C12R 1:91) (C12Q 1/68 C12R 1:91)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)多重応答エレメント、 (b)cAMP応答エレメント、 (c)血管腸ペプチドプロモーター、および (d)レセプター遺伝子 を含むレポーター遺伝子構築物。
  2. 【請求項2】 3つの多重応答エレメントを含む請求項
    1のレポーター構築物。
  3. 【請求項3】 (a)多重応答エレメント、 (b)cAMP応答エレメント、 (c)血管腸ペプチドプロモーター、および (d)レポーター遺伝子 を含むレポーター遺伝子構築物で形質転換された組み換
    え細胞系。
  4. 【請求項4】 (a)請求項3の組み換え細胞系を試験
    化合物と接触させること、 (b)組み換え細胞系における転写または翻訳生成物の
    レベルを調べること、次いで、 (c)このレベルを、試験化合物を含まない対照培地と
    接触させられた請求項3の組み換え細胞において生成さ
    れたレポーター遺伝子の転写または翻訳生成物のレベル
    と比較することを特徴とする、Gタンパク質結合レセプ
    ターのアゴニストまたはアンタゴニストの同定方法。
JP10089176A 1997-02-25 1998-02-25 Gタンパク質結合レセプターの活性化を測定するための新規なレポーター遺伝子構築物 Pending JPH11182A (ja)

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