本申请是1996年7月7日提交的美国专利申请NO.08/661,393的部分延续,而该美国专利申请是1995年12月20日提交的美国专利申请NO.08/575,967的部分延续。
发明详述
本发明用下面各实施例进行说明。实施例1介绍编码88-2B和88C趋化因子受体的基因组DNA的分离方法;实施例2介绍编码人88-2B和88C以及恒河猴88C的cDNA的分离和测序过程;实施例3介绍用Northern分析来揭示在不同组织中88-2B和88C受体的表达图谱;实施例4详细说明了88-2B和88C受体的重组表达;实施例5介绍了用于检测与潜在配体应答后88-2B和88C受体活性的多种试验方法,包括Ca++流动试验(Ca++Flux Assay)、磷酸肌醇水解试验和结合试验;实施例6和实施例7都是介绍88-2B和88C作为HIV的辅助受体所起作用的实验。实施例8介绍了能与88C进行免疫反应的单克隆抗体和多克隆抗体的制备方法和分析方法。实施例9介绍了用于鉴定88-2B或88C配体或调节剂的其它试验。
实施例1
编码本发明的新趋化因子受体的基因组部分克隆由PCR方法获得。PCR依据已鉴定趋化因子受体基因的保守序列和趋化因子受体基因在人基因组中成束分布进行设计。基因组DNA按标准PCR方法以变性寡核苷酸片断作引物进行扩增。
PCR扩增所用的模板来自商业化的人重组基因组DNA,这种人基因组DNA克隆构建在酵母人工染色体(即YAC)上(ResearchGenetics,Inc.,Huntsville,AL,YAC Library Pools,catalog no.95011 B)。每个YAC载体可容纳500-1000个千碱基对的插入片断。首先,用PCR方法用针对编码CCCKR1的基因的特异引物对YAC克隆库进行筛选。其中,有义链引物CCCKR(2)-5’(对应于CCCKR1的有义链)见SEQ IDNO:15,其序列为5’-CGTAAGCTTAGAGAAGCCGGGATGGGAA-3’,其中下面划线的核苷酸为CCCKR1的翻译起始密码子。反义链引物为CCCKR-3’(对应于CCCKR1的反义链),其序列见SEQ ID NO:,CCCKR-3’的序列为5’-GCCTCTAGAGTCAGAGACCAGCAGA-3’,其中含有CCCKR1翻译终止密码子的反向互补核苷酸(划线核苷酸)。可用合适的鉴定方案,将能产生可察PCR产物(即凝胶电泳中出现DNA带)的YAC库鉴定为适宜的YAC亚库。(Research Genetics,Inc.,Huntsville,AL)。PCR反应起始条件为94℃温育4分钟。序列扩增共采用33个循环,每轮循环变性条件为94℃、1分钟,退火条件为55℃、1分钟,链延伸条件为72℃、2分钟。
所获得的YAC克隆亚库可用PCR方法进行第二轮筛选,PCR所使用的条件和引物与第一轮相同。从亚库中可筛选到能用CCCKR1的特异引物进行PCR反应的单个克隆。其中一个克隆-克隆881F10带有640Kb的人基因组DNA,PCR和杂交证实该基因组DNA来自3p21染色体并含有编码CCCKR1和CCCKR2的基因。一个重叠克隆941A7带有700Kb的人基因组DNA,也含有编码CCCKR1和CCCKR2的基因。接着对这两个YAC克隆进行进一步图谱分析,Southern分析发现,CCCKR1和CCCKR2之间仅相距约100Kb。
CCCKR1和CCCKR2基因紧密靠近表明新的相关基因很可能也与它们相连。以YAC克隆881F10和941A7的DNA为模板,可用PCR方法扩增任何与CCCKR1和CCCKR2相连的受体基因。设计变性寡核苷酸作为PCR引物,寡核苷酸序列对应于编码CC族趋化因子受体第二胞内环和第六跨膜结构域的基因区,这些基因区可通过比较CCCKR1、CCCKR2和V28的相应序列推导得出。使用V28是因为它是一个具有趋化因子受体特征的孤儿受体,V28已被定位在人的3号染色体上[Raport等,《基因》(Gene)163:295-299(1995)]。需进一步说明的是,CCCKR2的两个剪接变体-CCCKR2A和CCCKR2B对于所分析的第二胞内环和第六跨膜结构域来说是相同的。5’引物命名为V28degf2,V28degf2内部有一个BamHI酶切位点(见下文),其序列见SEQ ID NO:5,引物V28degf2的序列与编码受体典型结构第二胞内环的DNA一致,(Probst等,见上文);3’引物命名为V28degr2,V28degr2内部有一个HindIII酶切位点(见下文),其序列见SEQ IDNO:6,V28degr2的序列与编码受体典型结构第六跨膜结构域的DNA一致。
PCR扩增后的DNA随后用BamHI和HindIII消化,产生大小约390bp的DNA片断,这一数据与由典型序列所推测的片断大小一致。然后将消化后的,PCR片断克隆到pBluescript上(Stratagene Inc.,LaJolla,CA)。对所获得的54个克隆片断进行核酸自动测序分析,在这54个克隆中,除CCCKR1和CCCKR2的序列外,还找到本发明的两个新趋化因子受体基因的序列。这两个新趋化因子受体基因被命名为88-2B和88C。
运用限制内切酶图谱技术和杂交技术测量了编码受体88C、88-2B、CCCKR1和CCCKR2的基因在图谱中的相对位置。这四种基因紧密相连,其中88C与CCCKR2都位于人染色体3p21上,相距仅约18KBP。
实施例2
88-2B和88C的全长cDNA可按下述步骤从巨噬细胞cDNA文库中获得。首先,用人巨噬细胞mRNA在pRc/CMV(Invitrogen Corp.,SanDiego,CA)中构建一个cDNA文库[见Tjoelker等,《自然)》(Nature)374:549-553(1995)],然后用88-2B或88C的特异引物对在cDNA文库中PCR筛选含88-2B和88C的cDNA克隆。PCR的起始变性条件为94℃、4分钟,扩增共进行33个循环。反应条件为:变性94℃、1分钟;退火55℃、1分钟;链延伸72℃、2分钟。88-2B的第一条特异引物为88-2B-f1,其序列见SEQ ID NO:11,它对应于SEQ ID NO:3中有义链的844-863核苷酸。88-2B的第二条特异引物为88-2B-r1,其序列见SEQ ID NO:12,它对应于SEQ ID NO:3中1023-1042核苷酸的反义链。与此类似,88C的第一条特异引物88C-f1的序列见SEQ IDNO:13,它对应于SEQ ID NO:1中有义链的453-471核苷酸。88C的第二条特异引物为88C-r3,其序列见SEQ ID NO:14,它对应于SEQ IDNO:1中744-763核苷酸的反义链。
筛选得到了克隆777,它是88-2B的一个cDNA克隆。克隆777含有一个1915bp的DNA插入片断,该插入片断包括88-2B的全部编码序列,这是根据以下标准确定的:这个克隆含有一个长的以ATG密码子为起点的开放阅读框,有一个Kozak序列,且在上游有一个框内终止密码子。克隆777中插入DNA的序列及由其推导出的氨基酸顺序分别见SEQ ID NO:3和SEQ ID NO:4。88-2B在巨噬细胞cDNA文库中的转录水平非常低,在估计总数为三百万的克隆中,只筛选到三个88-2B克隆。
在筛选编码88C趋化因子受体的cDNA克隆时找到两个克隆101和134,这两个克隆看来都含有完整的88C编码区并有一个假定的起始密码子。但这两个克隆缺少必需的5’辅助序列来证实其起始密码子。88C转录子在巨噬细胞cDNA文库中相对多一些,在筛库过程中,估计每3000个转录子(库总量约为三百万克隆)中就有一个88C转录子。
运用RACE PCR(cDNA末端快速扩增)技术延伸已存在的88C克隆的序列,就可以方便地对88C cDNA的5’末端进行精确的分析。人脾5’-RACE-ready cDNA购自Clontech Laboratories,Inc.,Palo Alto,CA并按厂商推荐的方法使用。将cDNA制备成5’-RACE-ready的方法是将一段锚序列连接在cDNA片断的5’端。这段锚序列与ClontechLaboratories,Inc.,Palo Alto,CA提供的一个锚引物互补,这个锚序列-锚引物多核苷酸双链中有一个EcoRI酶切位点。选用人脾cDNA为模板的原因是Northern杂交表明88C能在脾中表达。PCR反应的起始步骤是将样品94℃变性4分钟,然后进行35轮扩增,扩增条件为:变性94℃、1分钟;退火60℃、45秒钟;链延伸72℃、2分钟。第一轮PCR的反应混合物含有2ul的5’-RACE-ready脾cDNA、1ul的锚引物、和1ul的88c-r4引物(100ng/ul),反应总体积为50ul。88C的特异引物88c-r4(5’-GATAAGCCTCACAGCCCTGTG-3’)见SEQ IDNO:7,其序列与SEQ ID NO:1中745-765核苷酸的反义链顺序一致。第二轮PCR的反应混合物包含1ul的首轮PCR产物、1ul的锚引物、和1ul的引物88C-r1b(100ng/ul)。88C-r1b的序列为5’-GCTAAGCTTGATGACTATCTTTAATGTC-3’并见SEQ ID NO:8。引物88C-r1b的序列含有一个HindIII酶切位点(划线核苷酸)。HindIII酶切位点的3’序列与SEQ ID NO:1中636-654核苷酸的反义链一致。得到的PCR产物用EcoRI和HindIII消化并用1%的琼脂糖凝胶电泳分离,回收大小约700bp的DNA片断,并将其克隆到pBluescript上。对插入片断最大的克隆进行测序分析。另外,还可以用一种商业化的TA克隆试剂盒将完整的PCR产物连接到pCR载体上(Invitrogen Corp.,San Diego,CA)进行测序分析。
88-2B和88C的序列测定使用 PRISMTMReady ReactionDyeDeoxyTM Terminator Cycle测序试剂盒(Perkin Elmer Corp.,FosterCity,CA)和A即lied Biosystems 373A DNA测序仪。使用克隆777的插入片断作为88-2BcDNA的双链测序模板。所测得克隆777完整插入片断的序列作为88-2B的cDNA序列与由其推导出的氨基酸顺序在SEQID NO:3列出。这段插入序列长1915 bp,包括361 bp的5’非翻译区(对应于SEQ ID NO:3的1-361核苷酸)、1065 bp的编码区(对应于SEQID NO:3的362-1426核苷酸)、489bp的3’非翻译区(对应于SEQ IDNO:3的1427-1915核苷酸)。88-2B的基因组DNA(见上文实施例1)对应于SEQ ID NO:3的746-1128核苷酸。88C的cDNA序列及由其推导出的氨基酸顺序见SEQ ID NO:1。88C的cDNA是由RACE-PCRcDNA、克隆134和克隆101的测序结果拼组而来。以RACE-PCR cDNA为模板测定了SEQ ID NO:1的1-654核苷酸,其中包括独特的对应于SEQ ID NO:1的1-9核苷酸的9 bp 5’非翻译区。由RACE-PCR cDNA的测序结果证实88C的第一个甲硫氨酸密码子位于SEQ ID NO:1的55-57核苷酸,并支持克隆134和101含有88C的全部编码区这一观点。克隆134含有45 bp的5’非翻译区(对应于SEQ ID NO:1的10-54核苷酸)、1056bp的88C编码区(对应于SEQ ID NO:1的55-1110核苷酸)及492bp的3’非翻译区(对应于SEQ ID NO:1的1111-1602核苷酸)。克隆101含有25 bp的5’非翻译区(对应于SEQ ID NO:1的30-54核苷酸)、1056bp的88C编码区(对应于SEQ ID NO:1的55-1110核苷酸)及2273bp的3’非翻译区(对应于SEQ ID NO:1的1111-3383核苷酸)。前面实施例1中介绍的88C基因组DNA对应于SEQ ID NO:1的424-809核苷酸。
推导而来的88-2B和88C氨基酸顺序表现出GPCR的疏水特征,它们有七个与GPCR跨膜结构域一致的疏水结构域。将它们的序列与其它GPCR相比也可看出一定程度的同源性。特别有意义的是,推导而来的88-2B和88C氨基酸顺序与趋化因子受体的氨基酸顺序有最高的同源性。表1列出了这些氨基酸顺序进行比较的结果。
趋化因子受体 |
88-2B |
88C |
IL-8RA |
30% |
30% |
IL-8RB |
31% |
30% |
CCCKR1 |
62% |
54% |
CCCKR2A |
46% |
66% |
CCCKR2B |
50% |
72% |
88-2B |
100% |
50% |
88-C |
50% |
100% |
表1显示:88-2B与CCCKR1最相似(62%的氨基酸同源性);88C与CCCKR2最相似(72%的氨基酸同源性)。
推导而来的882B和88C氨基酸顺序也表现出GPCR的胞内和胞外结构域特征。88-2B的胞外结构域对应于SEQ ID NO:3和SEQ IDNO:4所示氨基酸顺序的1-36、93-107、171-196和263-284氨基酸残基。88-2B的胞外结构域由对应于SEQ ID NO:3中的362-469、638-682、872-949和1148-1213核苷酸的多核苷酸序列编码。88C的胞外结构域包括SEQ ID NO:1和SEQ ID NO:2中的1-32、89-112、166-191和259-280氨基酸残基。88C的胞外结构域由对应于SEQ ID NO:1中的55-150、319-390、550-627和829-894核苷酸的多核苷酸序列编码。88-2B的胞内结构域包括SEQ ID NO:3和SEQ ID NO:4中的60-71、131-151、219-240和306-355氨基酸残基。这些结构域分别由对应于SEQ ID NO:3中的539-574、752-814、1016-1081和1277-1426核苷酸的多核苷酸序列编码。88C的胞内结构域包括SEQ ID NO:1和SEQ ID NO:2中的55-67、125-145、213-235和301-352氨基酸残基。这些结构域分别由对应于SEQ ID NO:1中的220-255、427-489、691-759和955-1110核苷酸的多核苷酸序列编码。
另外,使用对应于人88C cDNA5’和3’两翼区域的引物,用PCR的方法扩增了一个恒河猴的88CDNA,所用的5’端引物对应于紧接甲硫氨酸起始密码子并包括甲硫氨酸起始密码子的上游区域,而3’端引物则与紧接终止密码子的下游区域互补。两个引物中含有酶切位点,可将扩增产物克隆到表达载体上。5’端引物的序列为GACAAGCTTCACAGGGTGGAACAAGATG(划线部分为HindIII酶切位点)(SEQ ID NO:17),3’端引物的序列为GTCTCTAGACCACTTGAGTCCGTGTCA(划线部分为XbaI酶切位点)(SEQ ID NO:18)。扩增的起始条件为94℃、8分钟,然后进行40个循环的扩增。每轮扩增的条件为:变性94℃、1分钟、退火55℃、45秒钟、链延伸72℃、1分钟。扩增产物克隆到pcDNA3的HindIII和XbaII酶切位点上。最后得到了一个克隆并进行了序列测定。全长的恒河猴cDNA序列及由之推导的氨基酸顺序分别见SEQ IDNO:19和SEQ ID NO:20。恒河猴88C的核苷酸序列与人88C的核苷酸序列有98%的同源性,由两者推导而来的氨基酸顺序有97%的同源性。
实施例3
88-2B和88CmRNA的表达图谱用Northern印迹法进行了测定。
所用的Northern印迹购自Colntech Laboratories,Inc.,Palo Alto,CA.,含有固定化的人多种组织的poly A+RNA。特别对下列组织进行了检测:心脏、脑、胎盘、肺、肝脏、骨骼肌、肾脏、胰腺、脾、胸腺、前列腺、睾丸、卵巢、小肠、结肠以及外周血中的白细胞。
用cDNA克隆478制备了一个88-2B核苷酸序列的特异性探针。克隆478的cDNA插入片断含有与SEQ ID NO:3中641-1915核苷酸一致的序列。制备这一探针的过程为:先将克隆478消化并用凝胶电泳分离DNA插入片断,然后用本领域通用的方法用32P标记核苷酸对插入片断进行放射性标记。
通过分离和标记克隆493中发现的DNA插入片断,制备了一个88C核苷酸序列的特异性探针。克隆493的DNA插入片断含有与SEQ IDNO:1中421-1359核苷酸一致的序列。同样,这一探针的制备也运用了包含32P标记核苷酸等传统技术。
以88-2B为探针的Northern印迹在外周血白细胞中发现了一种长度约1.8kb的mRNA。88C Northern试验表明在多种人组织中存在一种长度约4kb的mRNA,包括在脾或胸腺组织中用探针检测到的强阳性信号和在外周血白细胞及小肠中略弱的阳性信号。用88C探针在肺组织和卵巢组织中也得到了相对弱的阳性信号。
88C在人T细胞和造血细胞系中的表达也用Northern印迹法进行了检测。88C在CD4+和CD8+T细胞中的水平非常高。转录水平在髓样细胞系THP1和HL-60中也相对较高,在B细胞系Jijoye中也发现了同样的现象。另外,在用PCR方法扩增而来的人巨噬细胞cDNA文库中,88C的转录水平相对较高。
实施例4
用重组方法在哺乳动物细胞中表达88-2B和88C的cDNA。
为进行瞬时转染实验,先将88C亚克隆到哺乳动物细胞表达载体pBJ1[Ishi,K等,《生物与化学杂志》(J.Biol.Chem)270:16435-16440(1995)]上。这一载体含有一段编码催乳素信号肽的序列,可以让重组产物在细胞表面有效表达。88C的氨基端有一个FLAG表位,可用于表达产物的检测。这个FLAG表位含有“DYKDDDD”氨基酸顺序。按产品说明,使用脂质转染胺(Life Technology,Inc.,Grand Island,NY)将88C表达载体瞬时转染至COS-7细胞中。简单地说,先将细胞按4×104每孔接种到24孔板上培养过夜,然后用PBS洗涤细胞,将0.3mgDNA和1.5ul脂质转染胺在0.25ml Opti-MEM中混匀并加入到每个孔中。37℃、5小时后,用含10%FCS的培养基取代原来的培养基。使用FLAG表位的特异性抗体M1(Eastman Co.,New Haven,CT)进行定量ELISA证实88C在瞬时转染的COS-7细胞的细胞表面上有表达。
按厂家推荐的方法使用转染试剂DOTAP(N-[1-[(2,3-二油酰基氧)丙基]-N,N,N-三甲基铵]甲基硫酸盐,Boehringer-Mannheim,Inc.,Indianapolis,IN),FLAG标记的88C受体也可稳定转染到HEK-293细胞中,HEK-293是一种人胚肾细胞系。在有药物G418存在的条件下选择稳定的细胞系。使用针对FLAG表位的抗体M1,用ELISA方法评价88C在转染后HEK-293细胞表面的表达。ELISA的结果表明,FLAG表位标记的88C在稳定转化的HEK-293细胞表面获得了表达。
使用88-2B和88C的cDNA来获得稳定的HEK-293转染子。先用PCR方法将88-2B受体的cDNA克隆到pRc/CMV(Invitrogen Corp.,SanDiego,CA)上巨细胞病毒启动子的后面。PCR反应所用的模板为克隆777中的cDNA插入片断。两条引物为88-2B-3(内含XbaII酶切位点)和88-2B-5(内含HindIII酶切位点)。88-2B-3的核苷酸序列见SEQ IDNO:9,88-2B-5的核苷酸序列见SEQ ID NO:10。cDNA上一个1104 bp的区域得到了扩增。扩增完成后,用XbaII和HindIII酶切得到的DNA,并将其克隆到用相同酶切处理的pRc/CMV上。所获得的重组质粒命名为777XP2。777XP2含有18bp的5’端非翻译区、88-2B的完整编码区和3bp的3’非编码区。对于88C来说,克隆134的全长cDNA插入片断在转染HEK-293前不需进一步加工。
为获得稳定的转化细胞系,按厂家推荐的方法使用转染试剂DOTAP(N-[1-[(2,3-二油酰基氧)丙基]-N,N,N-三甲基铵]甲基硫酸盐,Boehringer-Mannheim,Inc.,Indianapolis,IN)将pRc/CMV重组子转染到人胚肾细胞系HEK-293中。用标准筛选方法(即Northern印迹法)鉴定能高水平产生88-2B和88C mRNA的稳定细胞系。
实施例5A. Ca++流动试验
为了分析多肽的表达,我们采用了一个检测趋化因子受体活性的功能试验。已知的趋化因子受体在传导信号时有一个共同的特征,那就是在信号传导过程中伴随着细胞内Ca++的释放。因此可以通过分析转染后HEK-293细胞内Ca++的浓度来判断88-2B或88C受体是否对任何一种已知趋化因子产生应答。
将用上文所述的方法稳定转染了88-2B、88C(不含编码FLAG表位的序列)或一种对照序列(编码IL-8R或CCCKR2,见下文)的HEK-293细胞在T75培养瓶中培养至约90%汇合,所用的培养基为MEM+10%血清。用Versene(0.6mM EDTA,10mM Na2HPO4,0.14MNaCl,3mM KCl,1mM葡萄糖)洗涤并收集细胞,在MEM+10%血清+1uM Fura-2 AM(Molecular Probes,Inc.,Eugene,OR)中室温温育30分钟,其中Fura-2 AM是一种Ca++敏感的染料。用含有0.9mM CaCl2和0.5mM MgCl2的Dulbecco’s磷酸缓冲盐(D-PBS)重新悬浮细胞并将其浓度调整至约107细胞/毫升,用一台荧光分光光度计(Hitachi ModelF-4010)监测荧光的变化。将1.8ml悬浮有约106细胞的D-PBS加入维持在37℃的测量杯中,激发波长在340nm和380 nm之间以4秒钟为间隔进行改变。发射波长为510nm,待测化合物由注射接口加入。最大Ca++流动通过加入离子霉素进行测量。
在表达IL-8RA的细胞中用IL-8刺激可以观测到阳性应答,用MCP-1或MCP-3刺激表达CCCKR2的细胞也可以观测到阳性应答。但表达88-2B或88C的HEK-293细胞在与下列趋化因子作用时,却观测不到细胞内Ca++的浓度变化,这些趋化因子包括:MCP-1、MCP-2、MCP-3、MIP-1α、MIP-1β、IL8、NAP-2、gro/MGSA、IP-10、ENA-78、PF-4(Peproteeh,Inc.,Rocky Hill,NJ)。
用一种更敏感的试验,将表达88-2B的细胞在有Fura-2AM的情况下与RANTES作用,可以观测到应答于RANTES的Ca++流动,这一试验所用的细胞和试剂均按前述方法制备。RANTES(Regulated onActivation,Normal T Expressed and Secreted)是一种CC族趋化因子,已经证明这种趋化因子是嗜酸性粒细胞的化学吸引剂和激活剂(见上文Neote等)。这种细胞因子还可介导嗜碱性粒细胞释放组胺,并在体外具有记忆T细胞化学吸引剂的功能。因此,88C受体活性的调节对于调节白细胞活性是有用的。
FLAG标记的88C受体在HEK-293细胞中进行表达,其与趋化因子的相互作用用Ca++流动试验进行检测。88C在细胞表面的表达用M1抗体通过ELISA和FACScan进行证实。在浓度为100nM时,趋化因子RANTES、MIP-1α、和MIP-1β都能在88C-转染细胞中诱导Ca++流动。
Ca++流动试验还可设计用于鉴定趋化因子受体结合活性的调节剂。在有待测化合物存在的条件下进行前述的荧光检测试验或显微镜检测试验,如果在存在待测化合物时Ca++流动增加,说明这种化合物为趋化因子受体结合活性的激活剂;如果Ca++流动减少,则表明待测化合物是趋化因子受体结合活性的抑制剂。
B磷酸肌醇水解
另一个检测配体或调节剂的试验包括磷脂酶C活性的监测[见Hung等,《生物与化学杂志》(J.Biol.Chem.)116:827-832(1992)].首先,将表达一种趋化因子受体的细胞用3H-肌醇标记24小时。在细胞中加入待测化合物(即可能的配体),37℃温育15分钟。然后用20mM的甲酸溶解细胞并抽提磷酸肌醇代谢的水解产物(即磷脂酶C介导的水解反应产物)。抽提物用一个AG1X8阴离子交换柱(甲酸型)进行阴离子交换层析。磷酸肌醇用2M甲酸铵/0.1M甲酸洗脱,带有3H标记的化合物用液闪分光光度计测定。磷脂酶C试验也可用于鉴定趋化因子受体活性的调节剂。试验方法与前面介绍的方法相同,只是多加入一种可能的调节剂。如果标记物的水平升高,就表明这种调节剂是一种激活剂;而标记物的水平降低则说明调节剂是一种趋化因子受体活性的抑制剂。
磷脂酶C试验也可用于鉴定FLAG-标记的88C受体的趋化因子配体。在转染后约24小时,表达88C的COS-7细胞用肌-[2-3H]肌醇(1uCi/ml)标记20-24小时。标记时所用的培养基含10%透析过的FCS且不含肌醇。标记后的细胞用含有10mM LiCl且不含肌醇的DMEM洗涤,然后在含有10mM LiCl和下列一种趋化因子且不含肌醇的DMEM中37°温育1小时,所用的趋化因子包括:RANTES、MIP-1β、MIP-1α、MCP-1、IL-8或鼠的MCP-1同系物JE。磷酸肌醇(IP)的生成用上段所述的方法进行分析。在与趋化因子一起温育后,将培养基吸出并加入0.75ml冰冷的20mM甲酸(30分钟)。将上清装入AG1-X8 Dowex柱(Biorad.Hercules,CA)并迅速加入时3ml 50mM的NH4OH。然后用4ml 40mM的甲酸铵洗柱,接着用2M的甲酸铵洗脱。通过测量beta射线计算磷酸肌醇的总量。
由于发现某些趋化因子受体如IL-8RA和IL-8RB只有在与一种外源G蛋白共转染时,才能在COS-7细胞中产生可检测到的信号传导,因此88C受体与嵌合G蛋白Gqi5进行了共表达[Conklin等,《自然》(Nature)363:274-276,(1993)]。Gqi5是一种Gi(受体结合部位)羧基端的五个氨基酸被剪接到Gαq的G蛋白。与Gqi5一起共转染明显增强了由CCCKR1和CCCKR2传导的信号。Gqi5共转染显示88C在应答RANTES、MIP-1β和MIP-1α时能很好地传导信号,但不能对MCP-1、IL-8或鼠MCP-1同系物JE产生应答。剂量应答曲线显示RANTES、MIP-1β和MIP-1α的EC50值分别为1nM、6nM和22nM。
88C是第一个克隆到的与MIP-1β应答传导信号的人受体。与其它CC族趋化因子相比,MIP-1β明显有一个独特的细胞激活谱。它似乎能激活T细胞而不能激活单核细胞(见上文Baggiolini等),这与受体刺激研究所获得的结果一致。例如,MIP-1β与CCCKR1结合时不能诱导Ca++流动(见上文Neote等)。相反,MIP-1α和RANTES能够与CCCKR1和CCCKR5结合并传导信号(RANTES还能激活CCCKR3)。这样看来MIP-1β与其它CC族趋化因子相比更具有选择性。这种选择性具有治疗意义,因为这样可以刺激一个特定有益的活性(如抑制HIV感染)而不会刺激多种白细胞群体从而导致广泛的炎症活性。
C结合试验
另一个用于分析受体与趋化因子相互作用的试验为修改的Ernst结合试验[Ernst等,《免疫学杂志》(J.Immunol.)152:3541-3549(1994)]。MIP-1β用Bolton和Hunter试剂(二碘化物,NEN,Wilmington,DE)按产品说明进行标记。通过PD-10柱(Pharmacia)洗脱使未连接的二碘化物与标记好的蛋白分离,PD-10在使用前用PBS和BSA(1%w/v)平衡。特异活性一般为2200 Ci/mmole。平衡结合按如下步骤进行:在聚丙烯管内加入5×105HEK-293细胞,该细胞已转染了FLAG标记的88C。将125I标记的配体与或不与100倍过量的非标记配体一起加入到细胞中,反应总体积为300ul(50 mM的HEPES pH7.4,1mM的CaCl2,MgCl2,0.5%的BSA)。27℃、150rpm振荡温育90分钟。用Skatron细胞收集仪(Skatron Instruments Inc.,Sterling,VA)将细胞收集到预先用0.3%的聚乙烯亚胺和0.2%BSA浸泡过的玻璃纤维滤膜上,漂洗并取出滤膜,通过计量gamma射线计算结合的配体。非标记配体竞争条件下的配体结合用5×105的转染细胞(同上)与1.5nM的放射性标记配体和指定浓度的非标记配体一起温育,按前述方法对样品进行收集、洗涤和计量。用曲线拟合程序Prism(GraphPad Inc.,SanDiego,CA)和迭代非线性回归程序LIGAND(PM220)对获得的数据进行分析。
在平衡结合试验中,88C受体与放射性标记MIP-1β的结合具有专一性和饱和性,用Scatchard的方法对这一结合的数据进行分析发现其解离常数(Kd)为1.6nM。用标记的MIP-1α所做的竞争结合试验表明88C与MIP-1β(IC50=7.4nM)、RANTES(IC50=6.9nM)和MIP-1α(IC50=7.4nM)都能高亲和地结合,这一结果与上文B节中由瞬时转染的COS-7细胞获得的信号传导数据一致。
实施例6
已经发现MIP-1α、MIP-1β及RANTES能抑制HIV-1和HIV-2在人外周血单核细胞和PM1细胞中的复制(见上文,Cocchi等)。鉴于这一发现以及例5中所述的结果,本发明认为激活88C受体或用配体与88C受体结合可在HIV感染中提供保护作用。
最近,有报导说孤儿G蛋白偶联受体融合素(fusin)可作为HIV侵入的辅助受体。融合素/CXCR4与HIV的主要受体CD4组合,能明显促进HIV对T细胞培养物的感染[Feng等,《科学》(science)272:872-877(1996)]。基于融合素与趋化因子受体的同源性及88C的趋化因子结合能力,并且由于88C在T细胞中为组成型表达且在巨噬细胞中表达量丰富,88C很可能参予了病毒和HIV的感染。
用88C或88-2B转染表达CD4的细胞,并用HIV进行攻击,证明88C和88-2B具有HIV辅助受体功能。只有当细胞同时表达CD4和一种有功能的辅助受体时,HIV才能感染细胞。HIV感染可用多种方法测定。用来检测HIV抗原表达的ELISA试剂盒可由商业途径购得,如Coulter HIV-1 p24 antigen assay(US Patent Nos.4,886,742),CoulterCorp.,11800 SW 147th Ave.,Miami,FL 33196。另外,还用基因工程的方法使待测细胞表达一个报告基因如LACZ,并将这一基因连接在HIV LTR启动子的后面[Kimpton等,《病毒学杂志》(J.Virol.),66:2232-2239(1992)]。在这个方法中,感染HIV的细胞可用比色试验进行检测。
88C瞬时转染至一个猫细胞系CCC[Clapham等,181:703-715(1991)]中,这一细胞已稳定转染了人CD4并能表达人CD4(CCC-CD4)。通常情况下,这种细胞能够抵抗任何HIV-1株的感染,因为这种细胞本身不表达88C。在实验中,将88C克隆到表达载体pcDNA3.1(InVitrogen Corp.,San Diego,CA)上,并用脂质转染胺(Gibco BRL,Gaithersburg,MD)瞬时转染到CCC/CD4细胞中。转染两天后用HIV攻击转染细胞。温育4天,将细胞固定染色,观测p24抗原作为HIV感染的指标。88C的表达使转染细胞对多株HIV-1的感染敏感。这些HIV株包括四种原代非合胞体诱导型HIV-1分离株(M23、E80、SL-2和SF-162),它们都只能以88C作辅助受体而不能用融合素作辅助受体。几种原代合胞体诱导型HIV-1株(2006、M13、2028和2076)则可用88C或融合素作辅助受体。而且,两种克隆化的HIV-1病毒(GUN-1和89.6)也可使用88C或融合素作辅助受体。
有报导说某些HIV-2株可感染特定的CD4阴性细胞系,这暗示HIV-2可以不需CD4而直接与一种受体作用[Clapham等,《病毒学杂志》(J.Virol.)66:3531-3537(1992)]。对某些HIV-2株来说,可溶性的CD4(sCD4)可促这种感染。因为88-2B与其它可作为HIV辅助受体的趋化因子受体(即88C和融合素)有很高的同源性,88-2B很可能是HIV-2的辅助受体。88-2B作为一种HIV-2辅助受体的作用可用HIV-2的ROD/B株进行证明。内源不表达CD4的猫CCC细胞用88-2B进行转染。在实验中,先用脂质转染胺将带有88-2B的pcDNA3.1转染到细胞中,48小时后用HIV-2进行感染,在感染三天后,用免疫染色的方法检测HIV-2包膜糖蛋白的存在。在HIV-2ROD/B攻击时存在sCD4可使感染的细胞增加10倍。HIV-2侵入88-2B转染细胞可为400-800ng/ml的eotaxin所阻断,eotaxin是88-2B的一种配体。CCC/88-2B细胞的基础感染水平(没有可溶性的CD4)与没有用88-2B转染的CCC细胞相同。
通过制备稳定转化并表达88C或88-2B的细胞系并用HIV和SIV的多种分离株进行攻击,已经证实了88-2B和88C作为HIV辅助受体的作用。这些结果在例7中介绍。
另外,88C和88-2B的辅助受体功能也可用不需使用活病毒的实验方法进行证明。在这种方法中,共表达88C或88-2B、CD4和一个LACZ报告基因的细胞系与共表达HIV包膜糖蛋白(ENV)和一个报告基因转录因子的细胞系进行混合[Nussbaum等,1994,《病毒学杂志》(J.Virol.)68:5411],表达有功能的HIV辅助受体的细胞将会与表达ENV的细胞融合从而使报告基因表达。在这一方法中,用比色试验检测到报告基因就说明88C或88-2B具有HIV辅助受体功能。
趋化因子抑制病毒感染的机制还不清楚。一种可能的机制是趋化因子结合引起受体活化。趋化因子结合导致细胞内信号传导,使细胞能抵抗病毒的感染和/或阻止病毒在细胞内复制。与干扰素诱导类似,细胞将分化以抵抗病毒的感染或建立一种抗病毒状态。另一种可能的机制是,趋化因子的结合通过阻断病毒包膜糖蛋白与辅助受体靠近,直接干扰了病毒进入细胞。在这一机制中,趋化因子抑制病毒感染不需要G蛋白信号传导。
为弄清88C和88-2B究竟以这两种机制中哪一种来行使其病毒或HIV感染的辅助受体功能。我们将趋化因子与受体的结合同信号传导解偶联,并测定趋化因子对病毒感染的抑制效果。
配体结合与信号传导解偶联可通过加入能抑制G蛋白介导信号传导的化合物如百日咳毒素和霍乱毒素来实现。另外,下游的效应多肽可用其它化合物如渥曼青霉素来抑制。如果G蛋白信号传导参予病毒感染的抑制,加入这些化合物将会阻止趋化因子对病毒感染的抑制。此外还可将88C和88-2B受体与G蛋白偶联所需的结构域或关键氨基酸残基改变或删除。这样就可改变或破坏其与G蛋白的偶联而不影响趋化因子的结合。
在这种情况下,如果趋化因子不能抑制病毒或HIV的感染,就说明G蛋白信号传导对于抑制病毒和HIV感染是必需的;反之,如果趋化因子能够抑制病毒的感染,说明G蛋白信号传导不是趋化因子抑制病毒感染所必需的,趋化因子的保护作用可能是通过阻断病毒利用受体来实现的。
另一条证明途径包含88C或88-2B特异性抗体的使用。某些抗体能与88C或88-2B结合但不引起G蛋白信号传导,这种抗体能阻断受体上趋化因子或病毒的结合位点。如果在有88C或88-2B抗体的情况下,病毒的感染受到抑制,就说明趋化因子的保护机制是阻断病毒与受体的结合。Feng等人报导,针对融合素受体氨基端的抗体能抑制HIV感染(Feng等,1996)。
实施例7
用稳定转化了88C或88-2B的细胞系来进一步说明88C和88-2B在HIV感染中所起的作用。Kimpton和Emerman在《通过激活整合β-半乳糖苷酶基因检测敏感细胞系中有复制能力的假型人免疫缺陷病毒》(Detection of Replication-Competent and Pseudotyped HumanImmunodeficiency Virus with a SensitiVe Cell Line on the Basis ofActivation of an Integrated Beta-Galactosidase Gene),《病毒学杂志》(J.Virol)66(5):3026-3031(1992)中介绍了一个指示细胞系,在这里我们称之为HeLa-MAGI细胞。HeLa-MAGI细胞是稳定转化了CD4并能表达CD4的HeLa细胞,这种细胞还整合有能启动染色体中β-半乳糖苷酶基因表达的HIV-1 LTR。在细胞中整合一个HIV原病毒将会导致细胞合成病毒的反式激活因子Tat,后者又会启动β-半乳糖苷酶基因的表达。用X-gal原位检查细胞的β-半乳糖苷酶活性,阳性细胞的数量直接与受感染细胞的数量呈正比。
这种HeLa-MAGI细胞可以检测出实验室获得的HIV-1分离株,但却只能检出少数原代分离株[见上文,Kimpton和Emerman],而且这种细胞不能检出多数SIV分离株[Chackerian等,《能被多种猴免疫缺陷病毒分离株感染并且经一个复制循环即可检测出病毒的CD4表达恒河猴细胞系的鉴定》(Characterization of a CD4-Expressing MacaqueCell Line that can Detect Virus After A Single Replication Cycle andcan be infected bv Diverse Simian Immunodeficiency Virus Isolates)《病毒学)》(Virology),213(2):6499-6505(1995)]。
另外,Harrington和Geballe在《I型人免疫缺陷病毒进入表达CD4的人细胞系必需的辅助因子》(Co-Factor Requirement forHuman Immunodeficiency Virus Type 1 Entry into a CD4-expressingHuman Cell Line),《病毒学杂志》(J.Virol.),67:5939-5947(1993)一文中介绍了一个U373细胞衍生的细胞系。U373细胞已通过基因工程技术改造,能表达CD4和与上文相同的LTR-β-半乳糖苷酶。这个细胞系在这里我们称之为U373-MAGI。已经发现U373-MAGI细胞系不能被任何HIV株(M向性或T向性)感染,但在与HeLa细胞融合后却对感染敏感[见上文,Harrington和Geballe]。
为构建既能用来检测巨噬细胞向性病毒又能检测T细胞向性病毒的指示细胞系,我们用一个逆转录病毒载体将编码表位标记的88C或88-2B的DNA转染到HeLa-MAGI或U373-MAGI细胞中,分别得到HeLa-MAGI-88C或U373-MAGI-88C细胞系。用抗FLAG的M1抗体对活细胞进行免疫染色或用RT-PCR来证明辅助受体在细胞表面的表达。
用于构建HeLa-MAGI-88C和U373-MAGI-88C的88C和88-2B基因与实施例4中介绍的一样,含有编码催乳素信号肽的基因序列,在编码催乳素信号肽的基因后面为编码一个FLAG表位的序列。这段基因插入在逆转录病毒载体pBabe-Puro[Morgenstern和Land,《核酸研究》(Nucelic Acids Research),18(12):3587-3596(1990)]上。高滴度的逆转录载体与VSV-G蛋白组成假型病毒,这种假型病毒是按Bartx[Bartx等,《病毒学杂志》(J.Virol.)70:2324-2331(1996)]所述用瞬时转染的方法制备的。用这种假型病毒感染HeLa-MAGI细胞和U373-MAGI细胞。将能抵抗0.6ug/ml嘌呤霉素(HeLa)或1ug/ml嘌呤霉素(U373)的细胞合并收集,每个合并物中至少含1000个独立的转导子。用原代HeLa-MAGI[见上文,Kimpton和Emerman]细胞的早期传代物(第二代)来制备HeLa-MAGI-88C细胞。
按Kimpton和Emerman(见上文)介绍的方法,HIV感染指示细胞系在12孔板中用300ul病毒的10倍梯度血清稀释物在存在30ug/ml DEAE-Dextran的情况下进行。
所有HIV株和SIVmac239go来自NIH AIDS Reference and ReagentProgram。原代HIV-27312A[Gao等,《2型人类免疫缺陷病毒的遗传多样性:独特序列亚型在病毒生物学上的差异的证据》(Genetic Diversityof Human Immunodeficiency virus Type 2:Evidence for DistinctSequence Subtypes with Differences in Virus Biology,)《病毒学杂志》(J.Virol.),68(11):7433-7447(1992)]和SIVsmPbj1.9[Dewhurst等,《分子克隆的SIVsmm-PBj14的序列分析和急性病理学》(Sequence Analysisand Acute Pathogenicity of Moleularly Cloned SIVsmm-PBj14),《自然》(Nature),345:636-640(1990)]的分子克隆来自B.Hahn(UAB)处。其它所有SIVmne分离株都从Julje Overbaugh(U.Washington.Seattle)处获得。克隆原病毒产生的原种用瞬时转染293细胞来制备。其它病毒原种用病毒在人外周血单核细胞或CEMx174细胞(用于SIV原种)中包装来制备。病毒原种用ELISA、p24gag(Coulter Immunology)或p27gag(Coulter Immunology)按厂商提供的标准方法分别归类于HIV-1和HIV-2/SIV。
U373-MAGI-88C细胞和U373-MAGI细胞(对照)用一株T-向性的HIV-1(HIVLAI)、一株M-向性的HIV-1(HIVYU-2)、一株SIV分离株(SIVMAC239)的有限稀释物进行感染。通过计算每孔中单位体积的病毒产生蓝色细胞的数目来测量感染能力(表2)。
表2
病毒株a |
细胞系中的滴度(IU/ml)bU373-MAGI U373-MAGI-88C |
HIV-1LAI |
<100 <100 |
HIV-1YU-2 |
<100 2.2×106 |
SIVMAC239 |
1.2×103 4×105 |
a由分子克隆转染293细胞得到的病毒
b每毫升的感染单位(IU)是将病毒的稀释物换算成1毫升终体积后,在每孔中产生的蓝色细胞数乘以稀释倍数。
感染两天后,将细胞固定,用X-gal染色检测其β-半乳糖苷酶活性。U373衍生的MAGI细胞在37℃染色120分钟,HeLa衍生的MAGI细胞在37℃染色50分钟,非感染细胞的背景染色不会超过每孔大约3个蓝色细胞。只计算深蓝色的细胞,有多个核的合胞体只计算成一个感染细胞。感染滴度为病毒上清稀释物换算成1ml在每孔中产生的蓝色细胞数乘以稀释倍数。HIVYU-2感染U373-MAGI-88C的滴度为2×106,而HIV-1LAI感染U373-MAGI-88C的滴度少于100。特定HIV株对88C的特异性可相差4个数量级。
虽然SIVMAC239在U373-MAGI-88C中的感染滴度高达4×105,它仍明显能感染U373-MAGI细胞(表2)。
下一步,分析一系列原代非克隆的HIV株和克隆的M向性HIV-1株感染表达88C的指示细胞系的能力。
按上文介绍的方法,用各种HIV株的有限稀释物感染HeLa-MAGI细胞和HeLa-MAGI-88C细胞。两种克隆的M向性病毒HIVJR-CSF和HIVYU-2都能感染HeLa-MAGI-88C细胞而不能感染HeLa-MAGI细胞,这表明两种病毒都需要88C作为辅助受体(见表3,说明c)。但是这两种病毒感染HeLa-MAGI-88C细胞的能力相差很大,HIVYU~2和HIVJR-CSF的滴度分别为6.2×105和1.2×104IU/ml。病毒原种的感染力(表3)是每个物理颗粒的感染单位数量(这里用病毒核心蛋白的数量表示)。另外,在分别制备这两种病毒的原种时还发现,它们的克隆株在感染力方面也相差超过50倍。
原代病毒分离株之间感染能力的差别进一步通过分析来自三个分化单位的12株未克隆病毒原种来进行检查(表3)。所用的分化单位A的三个原代分离株、分化单位E的三个原代分离株和三个额外的分化单位B分离株分别来自不同的地理来源。所有九株原代HIV株只能用HeLa-MAGI-88C细胞进行检测而不能使用HeLa-MAGI细胞(表3)。检测到的感染效率从每ng p24gag5个感染单位到超过100个感染单位(表3)。这一结果表明:M-向性株的绝对感染能力相差非常大且与所属的分化单位无关。可用来解释这种差异的假说涉及每个病毒株的V3环在同CD4结合后与88C的亲和力。[Trkola等,《自然》(Nature),384(6605):184-187(1996);Wu等,《自然》(Nature),384(6605):179-183(1996)]。
表3
病毒株a |
病毒亚型(来源国家)b |
HeLa-MAGI-88C上的滴度(IU/mg)c |
p24gagng/ml |
感染力d |
HIV-1YU-2 |
B(美国) |
6.2×105 |
2200 |
281 |
HIV-1JR-CSF |
B(美国) |
12000 |
2800 |
4.2 |
HIV-1TH020 |
E(泰国) |
4133 |
93 |
44 |
HIV-1TH021 |
E(泰国) |
4967 |
52 |
96 |
HIV-1TH022 |
E(泰国) |
200 |
15 |
13 |
HIV-1US660 |
B(美国) |
2367 |
127 |
19 |
HIV-1UG031 |
A(乌干达) |
1633 |
71 |
23 |
HIV-1RW009 |
A(卢旺达) |
3333 |
158 |
21 |
HIV-1RW026 |
A(卢旺达) |
739 |
143 |
5.2 |
HIV-1US727 |
B(美国) |
14,067 |
289 |
49 |
HIV-1US056 |
B(美国) |
5833 |
284 |
21 |
HIV-1LA1 |
B(法国) |
2.8×105 |
167 |
1600 |
aHIV-1YU-2和HIV-1JR-CSF用其分子克隆转染获得。其它病毒用感染异源外周血单核细胞制备的非克隆病毒原种粗上清物进行检测。
b分化单位按Myers等人在1995年对envgene所作的定义:来源国家是指获取病毒分离物的HIV阳性个体的国籍。(World HealthOrganization Viral Isolate Progran)
c每毫升的感染单位(IU)指病毒上清稀释物换算成1ml后在每孔中产生的蓝色细胞数目乘以稀释倍数。除HIV-1LAI外,所有病毒在不表达88C的HeLa-MAGI细胞中检测时,感染单位均少于10IU/ml。HIV-1LAI是一种T向性病毒株,它在表达和不表达88C的HeLa-MAGI细胞中检测时,滴度均为2.8×105。
d感染力是每ng p24gag含有的感染单位(用第5列去除第4列)。
对HeLa-MAGI-88C细胞检测HIV-2及其它SIV株的能力也进行了测定。有报导说HIV-2Rod可用融合素作为辅助受体,甚至在缺少CD4时也是如此[Enders等,《细胞》(Cell)87(4):745-756(1996)]。HIV-2Rod可以感染HeLa-MAGI细胞。但在HeLa-MAGI-88C细胞中,其感染能力至少增强10倍(表4)。HeLa细胞能内源表达融合素。这样,HIV-2Rod的分子克隆就具有双相性,不仅能用CXCR4作为其辅助受体,还可使用88C。与此相似,HIV-27312A的一个原代株可感染HeLa-MAGI-88C细胞而不能感染HeLa-MAGI细胞,说明与HIV-1的原代株一样,它也将88C用作受体。
表4病毒株a 参考文献 HeLa- HeLa-MAGI HeLa-MAGI
MAGI -88C上的滴度-88C上的感染力c
上的滴度 (IU/ml
(IU/ml)bHIV-2ROD9(Guyader等,1987) 967 5900 13HIV-27312A(Gao等,1994) <30 6500 17SIVMAC239 (Naidu等,1988) <30 20900 90SIVMNEc18 (Overbaugh等,1991) <30 15700 19SIVMne170 (Rudensey等,1995) <30 10700 27SIVSMPbj1.9(Dewhurst等,1990) <30 776 NDdSIVAGM9063 (Hirsch等,1995) <30 50 <1
aHIV-2原种。SIVSMPbj1.9和SIVAGM9063用其分子克隆在293细胞中转染后直接进行检测。其它病毒用其分子克隆在CEMx174细胞中转染并进行扩增得到。
b每毫升的感染单位(IU)指病毒上清稀释物换算成1ml后在每孔中产生的蓝色细胞数目乘以稀释倍数。这组试验中的所有病毒在HeLa-MAGI-88-2B细胞中均为阴性。
c感染力是用ELISA测定的每ng p27gag含有的感染单位(在表达88C的细胞中)。
dND:未确定。
所有检测了的SIV菌株都不能感染HeLa-MAGI细胞(表4),也不能感染表达88-2B的HeLa-MAGI细胞。这说明SIV在U373细胞中所用的辅助受体在HeLa细胞中不表达,这种受体也不是88-2B。所有检测了的SIV菌株都能某种程度地感染HeLa-MAGI-88C细胞(表3),这说明所有检测了的SIV菌株至少将88C用作它们的一个辅助受体。
在过去,HIV的M向性和T向性菌株分类常常与另一种称呼相关,即分别称为“非合胞体诱导型(NSI)”和“合胞体诱导型(SI)”。这里介绍的基于细胞系的试验对合胞体形成很敏感。受感染的细胞可形成大小不一含有多个核的感染灶。[Kimpton或Emerman,见上文]。
用多种不同的病毒株与U373-MAGI-88C或HeLa-MAGI-88C所做的实验显示,这种SI/NSI称法是没有意义的,因为所有病毒株在存在正确的辅助因子时,都能形成合胞体。这些实验显示,合胞体形成更像是标志感染细胞表面存在一个合适辅助受体而不是用来指示相性。用文献中报导的非合胞体形成SIV株,特别是SIVMAC239、SIVMNEc18和SIVMNE170感染Hela-MAGI-88细胞引人注目,是因为它们在单层细胞中诱导的合胞体比任何其它HIV株诱导的合胞体要大得多。
实施例8
制备能特异性识别88C的鼠单克隆抗体。这些抗体用对应于88C氨基端20个氨基酸的短肽免疫小鼠而产生,按产品说明将短肽与匙孔血红蛋白(KLH)结合(Pierce,Imject maleimide activated KLH),用福氏完全佐剂乳化,注射给5只小鼠。以三周为间隔,将结合好的短肽加在福氏不完全佐剂中进行两次辅助注射。在最后一次注射10天后,取这5只小鼠的血清用ELISA法检测其与20氨基酸肽的免疫反应性。另外,用流式细胞仪(FACS)测血清与293细胞表面表达的完整88C受体的免疫反应性。抗88C活性最高的小鼠选用来进行脾细胞融合,并按标准方法生产单克隆抗体。建立了5个单克隆细胞系(227K、227M、227N、227P、227R),ELISA证明它们产生的抗体能识别前面所说的短肽,FACS证明它们产生的抗体可识别293细胞的88C蛋白。每种抗体都只与表达88C的293细胞反应,而不能与表达关系密切的MCP受体(CCCKR-2)的293细胞反应。这些抗体也能识别COS细胞中瞬时表达的88C。
还制备了抗88C的兔多克隆抗体。用前面介绍的方法给两只兔注射结合好的氨基端短肽。并用结合好的氨基端短肽对兔进行四次辅助注射以加强免疫。用表达88C的293细胞对每只兔的血清(2337J和2470J)进行FACS检测。这两种血清都能特异性识别293细胞表面的88C。
检测了上述5种单克隆抗体阻断SIV感染细胞的能力,SIV是与HIV关系密切的猿猴免疫缺陷病毒[Lehner等,《自然医学》(NatureMedicine),2:767(1996)]。猿猴CD4+T细胞在通常情况下对SIV感染敏感。在存在1∶5稀释的抗88C单克隆抗体二清的情况下,将CD4+T细胞与SIVmac32HJ5克隆一起温育。通过在第9天用RT检测和定量法(Quan-T-RT分析试剂盒,Amersham,Arlington Heights,IL)检测反转录酶活性来确定SIV的感染。有四种抗体能阻断SIV的感染:抗体227K的阻断率为53%;抗体227M的阻断率为59%;抗体227N的阻断率为47%、抗体227P的阻断率为82%。抗体227R不能阻断SIV的感染。
这五种抗人88C氨基端短肽的单克隆抗体与恒河猴88C(见SEQID NO;X)的反应能力也进行了检测(恒河猴88C与人88C在氨基端短肽区域内有两个氨基酸不同)。将人88C和恒河猴88C的编码区克隆到表达载体pcDNA3(Invitrogen)中。将这些表达质粒用DEAE法转染COS细胞。用空载体作为阴性对照。转染三天后,收集细胞,与五种抗88C单克隆抗体一起温育,并进行FACS分析。结果表明:五种抗体中有四种(227K、227M、227N、227P)能识别恒河猴88C,有一种(227R)不能识别。这五种抗体都能识别转染的人88C,且都不与用空载体转染的细胞发生交叉反应。
实施例9
其它方法也可用来鉴定本发明的趋化因子受体配体和调节剂。
在一个实施方案中,本发明包括配体的直接分析。将可检测的标记待测化合物与携带趋化因子受体功能结构的膜制备物进行作用。例如,用编码一种趋化因子受体的表达载体转染HEK-293细胞或组织培养细胞。然后用表达趋化因子受体的转染细胞制备试验用的膜制备物。将膜制备物与125I标记的待测化合物(即趋化因子)作用,在适当的条件下温育(如37℃、10分钟)。然后用真空抽滤的方法将结合有待测化合物的膜物质收集到滤膜上,洗去未结合的待测化合物。用液闪分光光度计测量滤膜上结合的待测化合物的放射性。待测化合物的特异性可用下面方法进行证明。在加有浓度不断增加的非标记待测化合物情况下重复上述试验,观测受体结合的竞争水平。这些结合试验还可用来鉴定趋化因子受体结合的调节剂。这时可对前述结合试验作如下修改:除标记的待测化合物外,还加入一种可能的调节剂与膜制备物进行作用。膜上标记水平的升高说明这种调节剂是一种激活剂;如果膜上标记水平降低,则说明这种调节剂是趋化因子受体结合活性的抑制剂。
在另一个实施方案中,本发明还包括鉴定受体的配体的间接试验,这种间接试验利用趋化因子受体与G蛋白的偶联性来鉴定受体的配体。正如Linder等的综述[Linder,《(美国科学》(Sci.Am.),267:56-65(1992)]所介绍的那样,在信号传导过程中,激活的受体与一种G蛋白相互作用并使G蛋白活化,G蛋白通过GDP与GTP交换而活化。随后G蛋白结合的GTP水解使G蛋白失活。因此检测G蛋白的活性试验可通过监测[γ-32P]-GTP释放32Pi来完成。例如,将带有本发明质粒的大约5×107个HEK-293细胞在MEM+10%FCS中培养。在培养基中补加5mCi/ml[32P]-磷酸钠培养2小时使细胞内核苷酸库获得标记。然后用低磷酸等渗缓冲液洗涤细胞。将一份洗涤后的细胞与一种待测化合物作用,另取一份洗涤后细胞不与待测化合物作用,但接受相同的处理。温育一段时间后(如10分钟),将细胞离心收集并裂解。以1M LiCl作展层剂用薄层层析使核苷酸化合物分离。标记的GTP和GDP用众知的共展层标准方法来鉴定。然后用本领域标准的放射性自显影技术对标记的GTP和GDP进行计量。相对高水平的32P标记的GDP说明待测化合物是一种配体。这种GTP水解试验也可用于鉴定趋化因子受体结合的调节剂。在存在一种可能的调节剂的情况下进行前述试验。GTP水解相对增加而导致的32P标记GDP信号增强说明受体活性相对升高,因此这种信号增强表明该可能的调节剂是一种激活剂。而与之相反,32P标记GDP的信号相对减弱表明受体活性降低。因而说明该可能的调节剂是一种趋化因子受体结合活性的抑制剂。
G蛋白效应分子(如腺苷酸环化酶、磷脂酶C、离子通道和磷酸二脂酶)的活性也可用于试验。用于检测这些效应分子活性的试验在前面已做过介绍。例如,腺苷酸环化酶催化环腺苷酸单磷酸(cAMP)的合成,它可被G蛋白活化。配体与一种趋化因子受体结合,会活化一种G蛋白,而后者又会活化腺苷酸环化酶。因此通过监测本发明的重组宿主细胞中cAMP的水平,就可以检测配体与趋化因子受体的结合。运用本领域众知的合适对照,可以将细胞内cAMP水平的升高归因于配体诱导的受体活性升高,从而来鉴定配体。同样,运用本领域众知的对照,可用cAMP浓度的相对减少来间接鉴定受体活性的抑制剂。cAMP的浓度可用商业化的酶联免疫试验进行测量。例如,BioTrak试剂盒提供竞争免疫试验的试剂。(Amersham,Inc.,Arlinton Heights,IL)。按厂商推荐的方法使用这一试剂盒,可设计一个非标记cAMP与辣根过氧化物酶结合的cAMP的竞争试验。例如非标记的cAMP可由表达有本发明的趋化因子受体的活化细胞中获得。这两种化合物竞争性地与一种固定的抗cAMP抗体结合。在竞争反应完成后,以四甲基联苯胺/H2O2为底物,用酶法通过检测在450nm处有色反应产物的出现,来测量固定的辣根过氧化物酶-cAMP结合物。运用本领域的标准技术,可用这一结果来计算非标记cAMP的水平。除可用于鉴定能与趋化因子受体结合的配体外,cAMP试验还可用于鉴定趋化因子受体结合的调节剂。使用本发明的重组宿主细胞,除多加一种可能的趋化因子受体活性的调节剂外,按前面所述的方法进行试验。在使用本领域众知对照的情况下,细胞内cAMP水平的相对升高或降低反映了腺苷酸环化酶活性的激活或抑制,而腺苷酸环化酶的活性水平又反映了所研究趋化因子受体的相对活性。趋化因子受体活性水平的相对升高,说明待测调节物是一个激活剂,而趋化因子受体活性水平的相对降低,说明待测调节物是一个趋化因子受体活性的抑制剂。
尽管本发明以具体实施方案的形式进行了叙述,但应当理解本领域的技术人员可对之进行变化和修改。因此,本发明仅受所附权利要求的限定。
序列表
(1)一般信息
(i)申请人:ICOS Corporation.
22021 20th Avenue S.E.
Bothell,WA 98201
(ii)发明名称:趋化因子受体的材料与方法
(iii)序列数:20
(iv)通讯地址:
(A)联系人:Marshall,O’Tool,Gerstein,Murry&Borun
(B)街道:6300 Sears Tower,233 S.Wacker Drive
(C)城市:Chicago
(D)州:Illinois
(E)国家:USA
(F)邮政编码:60606
(v)计算机可读形式
(A)介质类型:软盘
(B)计算机:IBM PC兼容
(C)操作系统:PC-DOS/MS-DOS
(D)软件:PatentIn Release#1.0,1.30版
(vi)现申请数据:
(A)申请号:
(B)申请日:
(C)分类:
(viii)律师/事务所信息:
(A)姓名:Noland,Greta E.
(B)登记号:35,302
(C)参考/备案号:27866/33670
(ix)电讯信息:
(A)电话:312-474-6300
(B)传真:312-474-0448(2)序列1(SEQ ID NO:1)信息:
(i)序列特征:
(A)长度:3383碱基对
(B)类型:核酸
(C)链型:单链
(D)拓扑构型:线型
(ii)分子类型:cDNA
(ix)特征:
(A)名称/关键:CDS
(B)位置:55…1110
(ix)特征:
(A)名称/关键:misc-特征
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Met
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(D)拓扑构型:线型(ii)分子类型:DNA(ix)特征:
(A)名称/关键:misc-特征
(B)其它信息:/=“88c-r1b”(xi)序列表述:序列8(SEQ ID NO:8):GCTAAGCTTG TGACTATCT TTAATGTC(2)序列9(SEQ ID NO:9)信息:(i)序列特征:
(A)长度:27碱基对
(B)类型:核酸
(C)链型:单链
(D)拓扑构型:线型(ii)分子类型:DNA(ix)特征:
(A)名称/关键:misc-特征
(B)其它信息:/=“88-2B-3”(xi)序列表述:序列9(SEQ ID NO:9):CCCTCTAGAC TAAAACACAA TAGAGAG(2)序列10(SEQ ID NO:10)信息:(i)序列特征:
(A)长度:30碱基对
(B)类型:核酸
(C)链型:单链
(D)拓扑构型:线型(ii)分子类型:DNA(ix)特征:
(A)名称/关键:misc-特征
(B)其它信息:/=“88-2B-5”(xi)序列表述:序列10(SEQ ID NO:10):GCTAAGCTTA TCACAGGGAG AAGTGAAATG(2)序列11(SEQ ID NO:11)信息:(i)序列特征:
(A)长度:20碱基对
(B)类型:核酸
(C)链型:单链
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(A)名称/关键:misc-特征
(B)其它信息:/=“88-2B-f1”(xi)序列表述:序列11(SEQ ID NO:11):AGTGCTAGCA GCTCTTCCTG(2)序列12(SEQ ID NO:12)信息:(i)序列特征:
(A)长度:20碱基对
(B)类型:核酸
(C)链型:单链
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(A)名称/关键:misc-特征
(B)其它信息:/=“88-2B-r1”(xi)序列表述:序列12(SEQ ID NO:12):CAGCAGCGTT TTGATGATTC(2)序列13(SEQ ID NO:13)信息:(i)序列特征:
(A)长度:19碱基对
(B)类型:核酸
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(D)拓扑构型:线型(ii)分子类型:DNA(ix)特征:
(A)名称/关键:misc-特征
(B)其它信息:/=“88C-f1”(xi)序列表述:序列13(SEQ ID NO:13):TGTGTTTGCT TTAAAAGCC(2)序列14(SEQ ID NO:14)信息:(i)序列特征:
(A)长度:17碱基对
(B)类型:核酸
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(A)名称/关键:misc-特征
(B)其它信息:/=“88C-r3”(xi)序列表述:序列14(SEQ ID NO:14):TAAGCCTCAC AGCCCTG(2)序列15(SEQ ID NO:15)信息:(i)序列特征:
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(B)其它信息:/=“CCCKR1(2)-5引物”(xi)序列表述:序列15(SEQ ID NO:15):CGTAAGCTTA GAGAAGCCGG GATGGGAA(2)序列16(SEQ ID NO:16)信息:(i)序列特征:
(A)长度:25碱基对
(B)类型:核酸
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(D)拓扑构型:线型(ii)分子类型:DNA(iv)反义链:是(ix)特征:
(A)名称/关键:misc-特征
(B)其它信息:/=“CCCKR1-3引物”(xi)序列表述:序列16(SEQ ID NO:16):GCCTCTAGAG TCAGAGACCA GCAGA(2)序列17(SEQ ID NO:17)信息:(i)序列特征:
(A)长度:28碱基对
(B)类型:核酸
(C)链型:单链
(D)拓扑构型:线型(ii)分子类型:DNA(基因组)(xi)序列表述:序列17(SEQ ID NO:17):GACAAGCTTC ACAGGGTGGA ACAAGATG(2)序列18(SEQ ID NO:18)信息:(i)序列特征:
(A)长度:27碱基对
(B)类型:核酸
(C)链型:单链
(D)拓扑构型:线型(ii)分子类型:DNA(基因组)(xi)序列表述:序列18(SEQ ID NO:18):GTCTCTAGAC CACTTGAGTC CGTGTCA(2)序列19(SEQ ID NO:19)信息:(i)序列特征:
(A)长度:1059碱基对
(B)类型:核酸
(C)链型:单链
(D)拓扑构型:线型(ii)分子类型:cDNA(ix)特征:
(A)名称/关键:CDS
(B)位置:1…1056(xi)序列表述:序列19(SEQ ID NO:19):ATG GAC TAT CAA GTG TCA AGT CCA ACC TAT GAC ATC GAT TAT TAT ACA 48Met Asp Tyr Gln Val Ser Ser Pro Thr Tyr Asp Ile Asp Tyr Tyr Thr1 5 10 15TCG GAA CCC TGC CAA AAA ATC AAT GTG AAA CAA ATC GCA GCC CGC CTC 96Ser Glu Pro Cys Gln Lys Ile Asn Val Lys Gln Ile Ala Ala Arg Leu
20 25 30CTG CCT CCG CTC TAC TCA CTG GTG TTC ATC TTT GGT TTT GTG GGC AAC 144Leu Pro Pro Leu Tyr Ser Leu Val Phe Ile Phe Gly Phe Val Gly Asn
35 40 45ATA CTG GTC GTC CTC ATC CTG ATA AAC TGC AAA AGG CTG AAA AGC ATG 192Ile Leu Val Val Leu Ile Leu Ile Asn Cys Lys Arg Leu Lys Ser Met
50 55 60ACT GAC ATC TAC CTG CTC AAC CTG GCC ATC TCT GAC CTG CTT TTC CTT 240Thr Asp Ile Tyr Leu Leu Asn Leu Ala Ile Ser Asp Leu Leu Phe Leu65 70 75 80CTT ACT GTC CCC TTC TGG GCT CAC TAT GCT GCT GCC CAG TGG GAC TTT 288Leu Thr val Pro Phe Trp Ala His Tyr Ala Ala Ala Gln Trp Asp Phe
85 90 95GGA AAT ACA ATG TGT CAA CTC TTG ACA GGG CTC TAT TTT ATA GGC TTC 336Gly Asn Thr Met Cys Gln Leu Leu Thr Gly Leu Tyr Phe Ile Gly Phe
100 105 110TTC TCT GGA ATC TTC TTC ATC ATC CTC CTG ACA ATC GAT AGG TAC CTG 384Phe Ser Gly Ile Phe Phe Ile Ile Leu Leu Thr Ile Asp Arg Tyr Leu
115 120 125GCT ATC GTC CAT GCT GTG TTT GCT TTA AAA GCC AGG ACA GTC ACC TTT 432Ala Ile Val His Ala Val Phe Ala Leu Lys Ala Arg Thr Val Thr Phe
130 135 140GGG GTG GTG ACA AGT GTG ATC ACT TGG GTG GTG GCT GTG TTT GCC TCT 480Gly Val Val Thr Ser Val Ile Thr Trp Val Val Ala Val Phe Ala Ser145 150 155 160CTC CCA GGA ATC ATC TTT ACC AGA TCT CAG AGA GAA GGT CTT CAT TAC 528Leu Pro Gly Ile Ile Phe Thr Arg Ser Gln Arg Glu Gly Leu His Tyr
165 170 175ACC TGC AGC TCT CAT TTT CCA TAC AGT CAG TAT CAA TTC TGG AAG AAT 576Thr Cys Ser Ser His Phe Pro Tyr Ser Gln Tyr Gln Phe Trp Lys Asn
180 185 190TTT CAG ACA TTA AAG ATG GTC ATC TTG GGG CTG GTC CTG CCG CTG CTT 624Phe Gln Thr Leu Lys Met Val Ile Leu Gly Leu Val Leu Pro Leu Leu
195 200 205GTC ATG GTC ATC TGC TAC TCG GGA ATC CTG AAA ACT CTG CTT CGG TGT 672Val Met Val Ile Cys Tyr Ser Gly Ile Leu Lys Thr Leu Leu Arg Cys
210 215 220CGA AAC GAG AAG AAG AGG CAC AGG GCT GTG AGG CTT ATC TTC ACC ATC 720Arg Asn Glu Lys Lys Arg His Arg Ala Val Arg Leu Ile Phe Thr Ile225 230 235 240ATG ATT GTT TAT TTT CTC TTG TGG GCT CCC TAC AAC ATT GTC CTT CTC 768Met Ile Val Tyr Phe Leu Leu Trp Ala Pro Tyr Asn Ile Val Leu Leu
245 250 255CTG AAC ACC TTC CAG GAA TTC TTT GGC CTG AAT AAT TGC AGT AGC TCT 816Leu Asn Thr Phe Gln Glu Phe Phe Gly Leu Asn Asn Cys Ser Ser Ser
260 265 270AAC AGG TTG GAC CAA GCC ATG CAG GTG ACA GAG ACT CTT GGG ATG ACA 864Asn Arg Leu Asp Gln Ala Met Gln Val Thr Glu Thr Leu Gly Met Thr
275 280 285CAC TGC TGC ATC AAC CCC ATC ATC TAT GCC TTT GTC GGG GAG AAG TTC 912His Cys Cys Ile Asn Pro Ile Ile Tyr Ala Phe Val Gly Glu Lys Phe
290 295 300AGA AAC TAC CTC TTA GTC TTC TTC CAA AAG CAC ATT GCC AAA CGC TTC 960Arg Asn Tyr Leu Leu Val Phe Phe Gln Lys His Ile Ala Lys Arg Phe305 310 315 320TGC AAA TGC TGT TCC ATT TTC CAG CAA GAG GCT CCC GAG CGA GCA AGT 1008Cys Lys Cys Cys Ser Ile Phe Gln Gln Glu Ala Pro Glu Arg Ala Ser
325 330 335TCA GTT TAC ACC CGA TCC ACT GGG GAG CAG GAA ATA TCT GTG GGC TTG 1056Ser Val Tyr Thr Arg Ser Thr Gly Glu Gln Glu Ile Ser Val Gly Leu
340 345 350TGA 1059(2)序列20(SEQ ID NO:20)的信息:(I)序列特征:(A)长度:352氨基酸(B)类型:氨基酸(D)拓朴构型:线型(ii)分子类型:蛋白质(xi)序列表述:序列20(SEQ ID NO:20):Met Asp Tyr Gln Val Ser Ser Pro Thr Tyr Asp Ile Asp Tyr Tyr Thr1 5 10 15Ser Glu Pro Cys Gln Lys Ile Asn Val Lys Gln Ile Ala Ala Arg Leu
20 25 30Leu Pro Pro Leu Tyr Ser Leu Val Phe Ile Phe Gly Phe Val Gly Asn
35 40 45Ile Leu Val Val Leu Ile Leu Ile Asn Cys Lys Arg Leu Lys Ser Met
50 55 60Thr Asp Ile Tyr Leu Leu Asn Leu Ala Ile Ser Asp Leu Leu Phe Leu65 70 75 80Leu Thr Val Pro Phe Trp Ala His Tyr Ala Ala Ala Gln Trp Asp Phe
85 90 95Gly Asn Thr Met Cys Gln Leu Leu Thr Gly Leu Tyr Phe Ile Gly Phe
100 105 110Phe Ser Gly Ile Phe Phe Ile Ile Leu Leu Thr Ile Asp Arg Tyr Leu
115 120 125Ala Ile Val His Ala Val Phe Ala Leu Lys Ala Arg Thr Val Thr Phe
130 135 140Gly Val Val Thr Ser Val Ile Thr Trp Val Val Ala Val Phe Ala Ser145 150 155 160Leu Pro Gly Ile Ile Phe Thr Arg Ser Gln Arg Glu Gly Leu His Tyr
165 170 175Thr Cys Ser Ser His Phe Pro Tyr Ser Gln Tyr Gln Phe Trp Lys Asn
180 185 190Phe Gln Thr Leu Lys Met Val Ile Leu Gly Leu Val Leu Pro Leu Leu
195 200 205Val Met Val Ile Cys Tyr Ser Gly Ile Leu Lys Thr Leu Leu Arg Cys
210 215 220Arg Asn Glu Lys Lys Arg His Arg Ala Val Arg Leu Ile Phe Thr Ile225 230 235 240Met Ile Val Tyr Phe Leu Leu Trp Ala Pro Tyr Asn Ile Val Leu Leu
245 250 255Leu Asn Thr Phe Gln Glu Phe Phe Gly Leu Asn Asn Cys Ser Ser Ser
260 265 270Asn Arg Leu Asp Gln Ala Met Gln Val Thr Glu Thr Leu Gly Met Thr
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340 345 350