[go: up one dir, main page]

FI121070B - Bone morphogenetic protein 6, DNA encoding it, nucleotide vector, recombinant host cell, pharmaceutical composition and osteogenic device - Google Patents

Bone morphogenetic protein 6, DNA encoding it, nucleotide vector, recombinant host cell, pharmaceutical composition and osteogenic device Download PDF

Info

Publication number
FI121070B
FI121070B FI20055257A FI20055257A FI121070B FI 121070 B FI121070 B FI 121070B FI 20055257 A FI20055257 A FI 20055257A FI 20055257 A FI20055257 A FI 20055257A FI 121070 B FI121070 B FI 121070B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
bmp
morphogenetic protein
bone
bone morphogenetic
reindeer
Prior art date
Application number
FI20055257A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI20055257A0 (en
FI20055257A (en
Inventor
Elli Birr
Mari Ulmanen
Oili Hietala
Marja Juustila
Heli Korkala
Pekka Jalovaara
Original Assignee
Bbs Bioactive Bone Substitutes
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bbs Bioactive Bone Substitutes filed Critical Bbs Bioactive Bone Substitutes
Publication of FI20055257A0 publication Critical patent/FI20055257A0/en
Priority to FI20055257A priority Critical patent/FI121070B/en
Priority to AT06743556T priority patent/ATE533781T1/en
Priority to US11/921,104 priority patent/US7851435B2/en
Priority to PCT/FI2006/050214 priority patent/WO2006125868A1/en
Priority to PCT/FI2006/050213 priority patent/WO2006125867A1/en
Priority to EP06743556A priority patent/EP1885751B1/en
Priority to EP06743555A priority patent/EP1885750B1/en
Priority to ES06725969.7T priority patent/ES2642591T3/en
Priority to PCT/FI2006/050212 priority patent/WO2006125866A1/en
Priority to EP06725969.7A priority patent/EP1885749B1/en
Priority to US11/921,069 priority patent/US7910552B2/en
Priority to AT06743555T priority patent/ATE520711T1/en
Priority to US11/921,103 priority patent/US7807627B2/en
Publication of FI20055257A publication Critical patent/FI20055257A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI121070B publication Critical patent/FI121070B/en

Links

Landscapes

  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)

Description

Luun morfogeneeitinen proteiini 6, sitä koodaava DNA, nukleotidivektori, re= kombinantti isäntäsolu, farmaseuttinen koostumus ja osfeogeeninen väline 5 Keksinnön alue Tämä keksintö liittyy luun muodostusta indusoiviin proteiineihin, joita kutsutaan luun morfogeneettisiksi proteiineiksi (BMP), varsinkin BMP-6-proteiiniin; nukleiini-happomolekyyleihin, jotka koodaavat mainittuja proteiineja; vektoreihin, jotka sisäl-10 tävät mainittuja nukleiinihappomolekyylejä sekä isäntäsoluihin, jotka ekspressoivat mainittua proteiinia. Tämä keksintö liittyy myös näiden luun morfogeneettisten proteiinien käyttöön hoidettaessa häiriöitä, kuten häiriöitä, jotka liittyvät luun ja ruston muodostukseen. Tämä keksintö lisäksi liittyy osteogeenisiin välineisiin ja farmaseuttisiin koostumuksiin, jotka sisältävät kyseisiä proteiineja.FIELD OF THE INVENTION This invention relates to bone formation inducing proteins called bone morphogenetic proteins (BMPs), especially BMPs 6, particularly BMPs; nucleic acid molecules encoding said proteins; vectors containing said nucleic acid molecules; and host cells expressing said protein. The present invention also relates to the use of these bone morphogenetic proteins in the treatment of disorders such as those associated with bone and cartilage formation. The present invention further relates to osteogenic devices and pharmaceutical compositions containing said proteins.

1515

Keksinnön taustaBackground of the Invention

Lancroix havaitsi vuonna 1945 luun muodostukseen liittyvän ilmiön, kun hän osoitti, että hapan alkoholi-luuekstrakti indusoi heterotrooppisen luun muodostuksen 20 ektooppisissa paikoissa. Kaksikymmentä vuotta myöhemmin Urist työtovereineen dekalsifioi luumatriksin ja kun tätä implantoitiin lihakseen, hän huomasi implantoin-tikohtaan muodostuvan uutta rustoa ja luuta. Nämä havainnot johtivat luuta indusoivan aineen, joka nimettiin BMP:ksi, eristämiseen ja puhdistamiseen eri eläinlajien luumatriksista ja vuosia myöhemmin näiden uusien proteiinien cDNA:n kloona-25 ukseen ja karakterisointiin. BMP:n biologista aktiivisuutta on määritetty bioanalyy-ry sillä, joissa BMP implantoidaan rotan tai hiiren lihastaskuun, tai nisäkässoluviljel- y ; missä, joissa mitataan alkaalista fosfataasia (ALP).In 1945, Lancroix discovered a phenomenon related to bone formation when he demonstrated that acidic alcohol-bone extract induces heterotropic bone formation at 20 ectopic sites. Twenty years later, Urist and his colleagues decalcified the bone matrix, and when it was implanted into muscle, he noticed new cartilage and bone forming at the implant site. These findings led to the isolation and purification of a bone inducing agent, designated BMP, from bone matrices of various animal species and, years later, to the cloning and characterization of the cDNA of these new proteins. Biological activity of BMP has been determined by bioassay in which BMP is implanted in rat or mouse muscle mass, or in mammalian cell culture; where alkaline phosphatase (ALP) is measured.

Aikaisemmat tutkimukset vuodesta 1965 alkaen ovat osoittaneet, että BMP:t kuu-30 luvat TGF^-superperheeseen, ja kuten muillakin tämän geeniperheen jäsenillä, niillä on moninaisia vaikutuksia solun liikkuvuuteen, kasvuun ja erilaistumiseen, varsinkin luun muodostuksen ja kudosten korjausprosessien aikana, mutta myös , - embryogeneesiin ja syöpiin. Ne ovat molekyylikooltaan pieniä, hydrofobisia giyko- proteiineja, jotka liukenevat kaotrooppisiin aineisiin, kuten ureaan ja guanidiinihyd-35 rokloridiin mutta ovat resistantteja useiden proteaasien, kuten kollagenaasien, vaikutukselle.Previous studies since 1965 have shown that BMPs promulgate the TGFβ superfamily and, like other members of this gene family, have multiple effects on cell motility, growth and differentiation, particularly during bone formation and tissue repair processes, but also, - embryogenesis and cancer. They are small, hydrophobic glycoproteins of molecular size that are soluble in chaotropic agents such as urea and guanidine hydroxide 35 but are resistant to several proteases, such as collagenases.

2 BMP:t tuotetaan suurina prekursorimolekyyleinä, jotka prosessoidaan proteolyytti-sesti kypsiksi peptideiksi translaation jälkeen. Kuten muutkin TGF-p-superperheen jäsenet, BMP:t sisältävät seitsemän kysteiinitähteen jonon kypsässä C-terminaalisessa osassa. Kypsissä BMP-monomeereissä näiden kysteiinien välissä 5 on kolme disulfidisidosta ja yksi disulfidisidos, joka yhdistää kaksi monomeeriä, jolloin syntyy biologisesti aktiivinen dimeeri.2 BMPs are produced as large precursor molecules which are processed into proteolytically mature peptides after translation. Like other members of the TGF-β superfamily, BMPs contain a sequence of seven cysteine residues in the mature C-terminal portion. In mature BMP monomers, between these cysteines there are three disulfide bonds and one disulfide bond which combines the two monomers to form a biologically active dimer.

BMP:n vaikutus välittyy kohdesolujen solukalvolla sijaitsevien spesifisten resepto-reiden kautta. BlVIP-reseptorit ovat seriini-treoniini-kinaaseja, jotka ovat samankal-10 täisiä TGF-p-reseptoreiden kanssa ja ne jaetaan kahteen alaryhmään: tyypin I ja tyypin II reseptoreihin. BMP:t kykenevät sitoutumaan tiukasti ainoastaan sellaiseen reseptoriin, joka muodostaa heterotetrameerisen kompleksin. Tällaisen kompleksin muodostuminen on edellytys sille, että tapahtuu BMP:n signaalin siirtyminen (signal transduction). Kohdesolun sisällä BMP-signaalit siirretään tumaan käyttäen 15 spesifisiä signaalin siirtoon erikoistuneita molekyylejä nimeltään Smadit, jotka kykenevät myös vaimentamaan BMP-signaaleja.The effect of BMP is mediated through specific receptors on the cell membrane of target cells. B1VIP receptors are serine-threonine kinases that are similar to TGF-? Receptors and are divided into two subgroups: type I and type II receptors. BMPs can only bind tightly to the receptor that forms the heterotetrameric complex. The formation of such a complex is a prerequisite for BMP signal transduction. Within the target cell, BMP signals are transferred to the nucleus using 15 specific signal transduction molecules called Smads, which are also capable of attenuating BMP signals.

Tähän mennessä on karakterisoitu 16 erilaista BMP-molekyyliä, joista seitsemän (BMP:t 2-7 ja 9) on osoitettu kykenevän indusoimaan luun muodostuksen kun ne 20 on implantoitu ektooppisiin kohtiin. Kypsän osan aminohapposekvenssin perusteella BMP:t jaetaan kahteen alaryhmään. BMP:t 2 ja 4 ovat 86 % identtisiä keskenään ja BMP:t 5, 6 ja 7 ovat 78 % identtisiä. Näiden kahden alaryhmän välinen identtisyys on vain noin 56 %. BMP-3:n aminohapposekvenssi on noin 45 % samankaltainen kuin BMP-2:n ja BMP-4:n sekvenssi ja BMP-9 on 50-55 % identtinen * 25 BMP:iden 2, 4, 5, 6 ja 7:n kanssa. Johtuen suuresta homologiasta ja vähäisestä eroavuudesta molekyylien koossa, BMPdden erottaminen toisistaan, puhdistaminen ja identifioiminen proteiinitasolla on melko vaikeaa, aikaa vievää ja kallista. Tästä syystä nykyään useimmat BMP:t tuotetaan käyttäen hyväksi molekyylibiologian menetelmiä. Erilaisia rekombinanttiproteiinitekniikoita on kokeiltu ja sekä eu-30 karyootti- että prokaryoottisysteemejä on käytetty.To date, 16 different BMP molecules have been characterized, seven of which (BMPs 2-7 and 9) have been shown to be able to induce bone formation when implanted into ectopic sites. Based on the amino acid sequence of the mature portion, the BMPs are divided into two subgroups. BMPs 2 and 4 are 86% identical to each other and BMPs 5, 6 and 7 are 78% identical. The identity between the two subgroups is only about 56%. The amino acid sequence of BMP-3 is about 45% similar to that of BMP-2 and BMP-4, and BMP-9 is 50-55% identical * 25 to BMPs 2, 4, 5, 6 and 7 with. Due to the high homology and slight difference in size of molecules, separation, purification and identification of BMPs at the protein level is quite difficult, time consuming and expensive. For this reason, today most BMPs are produced using molecular biology techniques. Various recombinant protein techniques have been tried and both eu-30 karyotic and prokaryotic systems have been used.

Suurin osa tutkimuksesta on kohdistunut ihmisen rekombinantti-BMP:hen, mutta mielenkiintoisen tutkimusalueen muodostaa myös Ce/v/dae-heimo, koska niissä tapahtuu tehokas luun induktio sarvissa. Sarvet ovat luuta sisältäviä kallon raken-35 nelmia, jotka ovat tyypillisiä Ce/v/dae-heimolle, ja jotka eroavat Bovidaen sarvista kasvutapansa vuoksi. Sarvet kasvavat sarven kärjestä ja urokset pudottavat ne kerran vuodessa. On väitetty, että sarvet ovat nisäkkäiden keskuudessa nopeimmin kasvavat rakennelmat ja näiden rakenteiden tiedetään olevan ainoita, jotka 3 uusiutuvat täydellisesti joka vuosi. Sarvien muodostuessa tapahtuu tietynlainen endokondraalinen ossifikaatio, jossa prosessi etenee runsaan verisuoniston omaavan ruston kautta, joka kalsifioituessaan muodostuu lopulta luuksi. Sarvet muodostavat mielenkiintoisen mallin mineralisoituvan kudoksen regeneraatiosta täysikas-5 vuisessa eläimessä ja luun uusiutuminen jatkuu siihen saakka kunnes sarvet pudotetaan. Vaikka sarvien hämmästyttävän kasvunopeuden perimmäistä syytä ei ole selvitetty, sarvissa tiedetään olevan useita BMP-proteiineja. Hirvieläimen sarvien on osoitettu tuottavan BMP-2:ta ja BMP-4:ää (Feng et ai. 1997 Biochim Biophys Acta 1350:47-52; Feng et ai. 1995 Biochim Biophys Acta 1263:163-168). Lisäksi 10 poron sarvissa ekspressoidaan BMP-3b-proteiinia (Kapanen et ai. 2002 J Biomed Mat Res 59:78-83). Kuitenkin, on myös mahdollista, että sarvissa on yksi tai useampi tuntematon tekijä/tekijöitä, joka saa aikaan sarven nopean kasvun.Most of the research has been directed to recombinant human BMP, but the Ce / v / dae family is also an interesting area of study because of their efficient bone induction in horns. Horns are bone-bearing skeletal structures typical of the Ce / v / dae family and differ from the Bovidae horns in their growth. Horns grow from the tip of the horn and are dropped by males once a year. It has been argued that horns are the fastest growing structures in mammals, and these structures are known to be the only ones that are completely renewed every year. A certain type of endochondral ossification occurs during the formation of horns, where the process proceeds through the presence of abundant vascular cartilage, which eventually becomes bone upon calcification. The horns provide an interesting model for the regeneration of mineralizing tissue in a full-5-year-old animal and bone regeneration continues until the horns are dropped. Although the root cause of the astounding growth rate of horns has not been elucidated, several hormone BMPs are known to exist in horns. Deer horns have been shown to produce BMP-2 and BMP-4 (Feng et al. 1997 Biochim Biophys Acta 1350: 47-52; Feng et al. 1995 Biochim Biophys Acta 1263: 163-168). Additionally, BMP-3b is expressed in 10 reindeer horns (Kapanen et al. 2002 J Biomed Mat Res 59: 78-83). However, it is also possible that the horns have one or more unknown factor (s) causing rapid horn growth.

Osteoinduktiivisen ominaisuutensa vuoksi sekä BMP:t, jotka on uutettu deminerali-15 soidusta luumatriksista että BMP:t, jotka on tuotettu käyttäen rekombinanttitekniik-kaa, ovat hyvin mielenkiintoisia ja erittäin potentiaalisia vaihtoehtoja luusiirrännäi-sille. Erilaisia BMP-proteiineja on käytetty useissa kokeellisissa ja kliinisissä tutkimuksissa.Because of their osteoinductive properties, both BMPs extracted from demineralized 15 bone matrix and BMPs produced using recombinant technology are very interesting and highly potential alternatives for bone graft. Various BMP proteins have been used in several experimental and clinical studies.

20 Luun morfogeneettinen proteiini 6 on eristetty eri lähteistä käsittäen eräät nisäkäslajit kuten hiiri, rotta, ihminen ja nauta. Kuitenkaan sitä ei ole karakterisoitu hir-vieläimistä, päinvastoin kuin BMP-2, BMP-3b ja BMP-4, jotka kaikki on kloonattu /*, joko peuran tai poron sarvista, jotka molemmat kuuluvat Cerv/dae-heimoon (Feng et ai. 1997; Feng et ai. 1995; Kapanen et ai. 2002). Ottaen huomioon, että BMP-6 25 on tärkeä kondrogeneesin säätelijä, on todennäköistä, että sitä ekspressoidaan sarvissa kuten ekspressoidaan muitakin BMP-geeniperheen jäseniä, jotka on jo kloonattu.Bone morphogenetic protein 6 has been isolated from various sources, including some mammalian species such as mouse, rat, human and bovine. However, it has not been characterized by hir-embryos, unlike BMP-2, BMP-3b and BMP-4, all cloned / * from either deer or reindeer horns, both of which belong to the Cerv / dae family (Feng et al. 1997 Feng et al. 1995; Kapanen et al. 2002). Given that BMP-6 is an important regulator of chondrogenesis, it is likely that it will be expressed in horns as other members of the BMP gene family that have already been cloned.

Tähän mennessä BMP-3b on ainoa BMP, joka on karakterisoitu poron sarvikudok-30 sesta (Kapanen et ai. 2002).To date, BMP-3b is the only BMP that has been characterized by reindeer horn tissue (Kapanen et al., 2002).

US 5399677 esittää DNA-molekyylejä, jotka koodaavat luun morfogeneettisten proteiinien mutanttimuotoja. BMP:n mutanttimuotoja voidaan tuottaa bakteereissa ja laskostaa biologisesti aktiiviseen muotoon joko BMP:n homodimeeriksi tai hete-35 rodimeeriksi. Menetelmä, jolla kyseinen mutantti BMP tehdään, on myös esitetty. Kyseiset mutanttimuodot ovat hyödyllisiä, koska bakteeri-isännässä tuotettuna ne ovat laskostuneet virheettömästi.US 5,399,677 discloses DNA molecules encoding mutant forms of bone morphogenetic proteins. Mutant forms of BMP can be produced in bacteria and folded into the biologically active form either as a homodimer or as a hete-35 rhodimer of BMP. The method by which said mutant BMP is made is also disclosed. These mutant forms are useful because they are flawlessly folded when produced in a bacterial host.

4 WO 98/51354 esittää osteogeenisiä välineitä ja niiden käyttömenetelmiä luu- ja rustovikojen korjaamiseksi. Menetelmä uuden luun kasvattamiseksi vaurioituneeseen luun kohtaan nisäkkäällä sisältää vaiheen, jossa kalsiumfosfaattimatriksi, joka sisältää ainakin yhtä osteogeenistä proteiinia, implantoidaan vauriokohtaan. Kysei-5 set osteogeeniset proteiinit käsittävät useita morfogeenejä, kuten luun morfoge-neettisiä proteiineja.WO 98/51354 discloses osteogenic devices and methods of using them to repair bone and cartilage defects. A method for growing new bone at a damaged bone site in a mammal comprises the step of implanting a calcium phosphate matrix containing at least one osteogenic protein into the lesion site. The osteogenic proteins in question comprise several morphogens, such as bone morphogenetic proteins.

US 6207 813 esittää puhdistetun ihmisen BMP-6-proteiinin ja prosesseja sen tuottamiseksi. Julkaisu myös esittää yleisesti tunnettuja farmaseuttisia koostumuksia, 10 lääkinnällisiä käyttöjä ja menetelmiä, joissa käytettiin kyseistä ihmisen BMP-6-proteiinia. BMP-6 on paikallistettu hypertrofiseen rustoon ja se on tärkeä säätelijä kondrosyyttien maturaatioprosessissa. Kun CHO-soluja, jotka yliekspressoivat hiiren BMP-6-proteiinia, laitettiin suoraan atymisten karvattomien hiirten ihonalaiseen kudokseen, niille muodostui kasvaimia, joita ympäröi laaja sidekudosalue, joka si-15 sälsi suuren määrän rustoa ja luuta. Tämä viittaa siihen, että BMP-6 indusoi endo-kondraalisen luun muodostumisen in vivo. BMP-6:n on myös osoitettu lisäävän pluripotenttien mesenkymaalisten kantasolujen osteoblastista differentaatiota in vitro tapauksissa, joissa solut on transfektoitu vektorilla, joka yliekspressoi hiiren BMP-6-proteiinia. Lisäksi rekombinantin ihmisen BMP-6:n on osoitettu osallistuvan 20 luuytimen strooman solujen osteoblastiseen differentaatioon in vitro. CHO-soluissa tuotetun rekombinantin ihmisen BMP-6:n osteoinduktiivinen aktiivisuus on toden-r% nettu rotan lihaksen in vivo -testillä. Kaikesta huolimatta, mistä tahansa lähteestä peräisin olevan rekombinantin BMP-6:n, joka on tuotettu E. coli systeemissä, bio-> logista aktiivisuutta ei ole julkaistu. Kukaan ei myöskään ole julkaissut tietoja sei- ’ 25 laisen BMP-6-proteiinin biologisesta aktiivisuudesta, joka on kloonattu minkä ta-I , hansa Cervidae-heimoon kuuluvan eläimen sarvikudoksesta.US 6207 813 discloses purified human BMP-6 protein and processes for its production. The publication also discloses well-known pharmaceutical compositions, medical uses and methods employing the human BMP-6 protein. BMP-6 is localized to hypertrophic cartilage and is an important regulator of chondrocyte maturation. When CHO cells overexpressing murine BMP-6 protein were directly injected into the subcutaneous tissue of athymic nude mice, they developed tumors surrounded by a large connective tissue region containing a large amount of cartilage and bone. This suggests that BMP-6 induces endo-chondral bone formation in vivo. BMP-6 has also been shown to increase osteoblastic differentiation of pluripotent mesenchymal stem cells in vitro in cells transfected with a vector overexpressing murine BMP-6 protein. In addition, recombinant human BMP-6 has been shown to be involved in osteoblastic differentiation of 20 bone marrow stromal cells in vitro. The osteoinductive activity of recombinant human BMP-6 produced in CHO cells has been confirmed by an in vivo rat muscle test. Nevertheless, the biological activity of recombinant BMP-6 from any source produced in the E. coli system has not been published. Also, no one has published data on the biological activity of the murine BMP-6 protein cloned from the corneal tissue of any animal belonging to the genus Hans Cervidae.

EP 1131087 esittää morfogeneettisten proteiinien, kuten BMP:n, lisäkäytön. On osoitettu, että syöpäsolujen joutuminen kosketuksiin morfogeenien kanssa inhiboi V 30 syöpäsolujen kasvua ja saa aikaan niiden erilaistumisen pois syöpäsolun fenotyypistä. Morfogeenien käyttö voi vaikuttaa syöpäsolujen solukohtaloon ja osaltaan lieventää syövän oireita. BMP-6 kuuluu esitettyihin edullisiin morfogeeneihin.EP 1131087 discloses the additional use of morphogenetic proteins such as BMP. It has been shown that contact of cancer cells with morphogens inhibits the growth of V 30 cancer cells and causes their differentiation away from the cancer cell phenotype. The use of morphogens can affect the cellular fate of cancer cells and help to reduce the symptoms of cancer. BMP-6 is one of the preferred morphogens shown.

Vaikka joidenkin BMP-proteiinien käyttösovelluksia luun ja ruston muodostuksen ' : 35 indusoijina, samoin kuin syövän oireiden lievittämisessä, tunnetaan, tarvetta on kuitenkin saada vieläkin parempia menetelmiä näiden proteiinien eristämiseksi ja varsinkin parempien morfogeneettisten proteiinien saamiseksi, esimerkiksi sellaisten, jotka toimivat tehokkaammin luun indusoijina tai ovat liukoisempia kuin aikai 5 semmin. Sellaisilla proteiineilla olisi käyttöä paremmissa terapeuttisissa menetelmissä ja sovelluksissa.While applications of some BMPs as known as bone and cartilage inducers, as well as in the alleviation of cancer symptoms, are known, there is a need for even better methods for isolating these proteins, and in particular for obtaining better morphogenetic proteins, such as more soluble than at 5 sem. Such proteins would have utility in improved therapeutic methods and applications.

Keksinnön yhteenveto 5Summary of the Invention 5

Yllättäen tämän keksinnön uudella BMP-6-proteiinilla, joka on eristetty porosta, ja jolla on suuri homologia sekvenssin suhteen verrattuna muihin jo tunnettuihin luun morfogeneettisiin proteiineihin, on erittäin hyödyllisiä ominaisuuksia, jotka liittyvät luun ja ruston muodostukseen. Kyseiset ominaisuudet ovat huomattavasti parem-10 pia kuin jo tunnetuilla BMP-proteiineilla. Kyseiset, tämän keksinnön mukaiset luun morfogeneettiset proteiinit ja niiden homologit ovat hyödyllisiä luun ja ruston in-dusoijina useanlaisissa sovelluksissa, kuten terapeuttisissa sovelluksissa. Eristetty luun morfogeneettinen proteiini voi myös sisältää proteiinin propeptidi-osan. Tämän osan mukanaolo voi stabiloida BMP;tä ja muuntaa sen toiminnallista aktiivi-15 suutta.Surprisingly, the novel BMP-6 protein of the present invention, isolated from a reindeer and having high sequence homology to other already known bone morphogenetic proteins, has highly beneficial properties related to bone and cartilage formation. These properties are significantly better than those of the already known BMP proteins. The bone morphogenetic proteins of the present invention and their homologs are useful as bone and cartilage inducers in a variety of applications, such as therapeutic applications. The isolated bone morphogenetic protein may also contain a propeptide moiety of the protein. The presence of this moiety can stabilize BMP and alter its functional activity.

Lisäksi tämän keksinnön BMP-6-proteiinin cDNA:ta lyhennettiin, aiheuttamatta muutoksia proteiinin sekvenssiin, ja tuotettaessa sitä rekombinanttiproteiinina isän-täsolusysteemissä, saatiin mahdollisimman korkea ekspressiotaso. Hepariinin si-20 toutumiskohta (HBS) lisättiin rdBMP-6 geenin eteen ja tämä lisäys mahdollisti ekspression myös E co//TOPI 0 soluissa, joissa ekspressio oli estynyt pelkällä (ilman HBS) rdBMP-6:llä.Furthermore, the cDNA of the BMP-6 protein of the present invention was truncated without causing any alteration in the protein sequence and when produced as a recombinant protein in the host cell system, the highest possible level of expression was obtained. The heparin si-20 binding site (HBS) was added upstream of the rdBMP-6 gene and this addition also allowed expression in Eco / TOP10 cells in which expression was inhibited by (without HBS) rdBMP-6 alone.

Esillä oleva keksintö tarjoaa eristetyn luun morfogeneettisen proteiinin 6 (BMP-6), 25 joka sisältää konsensussekvenssin P-G/S/N-R/K-R/H-R/K-Q/N-Q-A/S/N-R-N/S-77 R/A/K-S/A-T/S/N-P ja aminoterminaalisessa päässään hepariinia sitovan kohdan, 77 joka sisältää aminohapposekvenssin AKHKQRKRGT.The present invention provides an isolated bone morphogenetic protein 6 (BMP-6) containing the consensus sequence PG / S / NR / KR / HR / KQ / NQA / S / NRN / S-77 R / A / KS / AT / S / NP and a heparin binding site at its amino terminus 77 containing the amino acid sequence AKHKQRKRGT.

Toinen tämän keksinnön näkökulma liittyy mainittuun eristettyyn luun morfogeneet-30 tiseen proteiiniin, joka sisältää BMP-propeptidin.Another aspect of the present invention relates to said isolated bone morphogenetic protein comprising a BMP propeptide.

Eräs tämän keksinnön näkökulma liittyy eristettyyn DNA-molekyyliin, joka koodaa mainittua morfogeneettistä proteiinia.Another aspect of the present invention relates to an isolated DNA molecule encoding said morphogenetic protein.

35 Vielä lisäksi tämän keksinnön eräs näkökulma liittyy nukleiinihappovektoriin, joka J sisältää mainitun eristetyn DNA-molekyylin.Yet another aspect of the present invention pertains to a nucleic acid vector which contains said isolated DNA molecule.

66

Vielä lisäksi tämän keksinnön eräs näkökulma liittyy rekombinantti-isäntäsoluun, joka sisältää mainitun DNA-molekyylin tai edellä mainitun nukleiinihappovektorin.Yet another aspect of the present invention pertains to a recombinant host cell comprising said DNA molecule or the aforementioned nucleic acid vector.

Vielä lisäksi tämän keksinnön eräs näkökulma liittyy luun morfogeneettiseen prote-5 iiniin, jota on tuotettu kasvattamalla kyseistä isäntäsolua siten, että se ekspressoi mainittua luun morfogeneettistä proteiinia ja mainittu luun morfogeneettinen proteiini on otettu talteen mainitusta isäntäsolusta.Yet another aspect of the present invention pertains to a bone morphogenetic protein 5 produced by growing said host cell so as to express said bone morphogenetic protein and recovering said bone morphogenetic protein from said host cell.

Vielä lisäksi tämän keksinnön eräs näkökohta liittyy rekombinantti-isäntäsoluun, 10 joka ekspressoi mainittua luun morfogeneettistä proteiinia.Yet another aspect of the present invention pertains to a recombinant host cell expressing said bone morphogenetic protein.

Vielä lisäksi tämän keksinnön eräs näkökohta liittyy farmaseuttiseen koostumukseen, joka sisältää mainitun luun morfogeneettisen proteiinin.Yet another aspect of the present invention pertains to a pharmaceutical composition comprising said bone morphogenetic protein.

15 Vielä lisäksi tämän keksinnön eräs näkökohta liittyy mainittuun, eristettyyn luun morfogeneettiseen proteiiniin käytettäväksi lääkeaineena.Yet another aspect of the present invention pertains to said isolated bone morphogenetic protein for use as a medicament.

Vielä lisäksi tämän keksinnön eräs näkökohta liittyy mainitun, eristetyn luun morfogeneettisen proteiinin käyttöön valmistettaessa lääkeainetta, jota voidaan käyttää 20 luuhun ja rustoon liittyviin häiriöihin, joissa regeneraatio, vaurion korjaaminen tai kasvu on toivottavaa, tai muihin tauteihin, kuten syöpiin.Yet another aspect of the present invention pertains to the use of said isolated bone morphogenetic protein in the manufacture of a medicament for use in the treatment of bone and cartilage disorders where regeneration, repair or growth is desirable, or other diseases such as cancers.

Vielä lisäksi tämän keksinnön eräs näkökohta liittyy osteögeeniseen välineeseen, jolla hoidetaan mainittuja häiriöitä, joka väline sisältää kyseisen luun morfogeneet-;V,' 25 tisen proteiinin.Yet another aspect of the present invention pertains to an osteogenic device for treating said disorders, which device comprises a morphogenetic protein of said bone.

; Vielä lisäksi tämän keksinnön eräs näkökohta liittyy menetelmään, jolla ruston ja/tai luun muodostusta indusoidaan käsittelemällä mainittua rustoa ja/tai luuta mainitulla eristetyllä luun morfogeneettisella proteiinilla.; Yet another aspect of the present invention pertains to a method of inducing cartilage and / or bone formation by treating said cartilage and / or bone with said isolated bone morphogenetic protein.

3030

Vielä lisäksi tämän keksinnön eräs näkökohta liittyy menetelmään, jolla hoidetaan kyseisiä luuhun ja rustoon liittyviä häiriöitä, joissa regeneraatio, vaurion korjaaminen tai kasvu on toivottavaa, tai muita sairauksia, kuten syöpiä, antamalla mainittua eristettyä luun morfogeneettistä proteiinia potilaalle, joka kärsii mainitusta häiri-35 östä.Yet another aspect of the present invention pertains to a method of treating such bone and cartilage disorders in which regeneration, repair, or growth is desirable, or other diseases, such as cancer, by administering said isolated bone morphogenetic protein to a patient suffering from said disorder. .

77

Kuvien lyhyt yhteenvetoBrief summary of pictures

Kuva 1 esittää plasmideja, jotka sisältävät useita eri inserttejä PCR- vektorissa pGEM-T® (Promega).Figure 1 shows plasmids containing several different inserts in the PCR vector pGEM-T® (Promega).

55

Kuva 2 esittää plasmideja, jotka sisältävät useita eri inserttejä ekspressiovek-torissa pTrchis2A (Invitrogen).Figure 2 shows plasmids containing several different inserts in the expression vector pTrchis2A (Invitrogen).

Kuva 3 esittää plasmideja, jotka sisältävät useita eri inserttejä ekspressiovek-10 torissa pET-22b(+) (Novagen).Figure 3 shows plasmids containing several different inserts in the expression vector pET-22b (+) (Novagen).

Kuva 4 esittää plasmidin, joka sisältää insertin ekspressiovektorissa pl- VEX2.4C (Roche) RTS500 -systeemissä.Figure 4 shows a plasmid containing an insert in the expression vector p1-VEX2.4C (Roche) RTS500.

15 Kuva5 esittää pMU20~ ja pMU90-plasmideissa tuotetun poron BMP-6- proteiinin kypsän osan aminohappo- ja nukleotidisekvenssit. Kypsä osa poron BMP-6-proteiinista on reunustettu, mutatoidut nukleotidikodonit on osoitettu harmailla laatikoilla ja muutetut nukleotidit on merkitty lihavoiduilla kirjaimilla. Kysteii-nit, jotka ovat tyypillisiä TGF-p-geeniperheelle, on myös merkitty lihavoituina.Figure 5 shows the amino acid and nucleotide sequences of the mature portion of the reindeer BMP-6 protein produced in pMU20 and pMU90. The mature portion of the reindeer BMP-6 protein is flanked, mutated nucleotide codons are indicated in gray boxes, and modified nucleotides are indicated in bold letters. Cysteines typical of the TGF-β gene family are also labeled in bold.

2020

Kuva 6 esittää pTrcHBSrd6A- ja pTrcHBSrdö-plasmideissa tuotetun poron BMP-6-proteiinin kypsän osan ja hepariinin sitoutumiskohdan (HBS) aminohappoja nukleotidisekvenssit. Hepariinin sitoutumiskohta on merkitty kursiivilla ja lihavoitu. Kypsä osa poron BMP-6-proteiinista on reunustettu, mutatoidut nukleotidikodo-25 nit on merkitty harmailla laatikoilla ja muutetut nukleotidit on merkitty lihavoituina. Kysteiinit, jotka ovat tyypillisiä TGF-p-geeniperheelle, on myös merkitty lihavoituina.Figure 6 shows the nucleotide sequences of the mature portion of the reindeer BMP-6 protein and the heparin binding site (HBS) produced in pTrcHBSrd6A and pTrcHBSrd6 plasmids. The heparin binding site is indicated in italics and in bold. The mature portion of the reindeer BMP-6 protein is flanked, the mutated nucleotide codons are marked in gray boxes and the modified nucleotides are shown in bold. Cysteines typical of the TGF-β gene family are also labeled in bold.

Kuva 7 esittää pETrd6A- ja pETrd6-plasmideissa tuotetun poron BMP-6-30 proteiinin kypsän osan aminohappo- ja nukleotidisekvenssit. Kypsä osa poron BMP-6-proteiinista on reunustettu, mutatoidut nukleotidikodonit on merkitty harmailla laatikoilla ja muutetut nukleotidit on merkitty lihavoiduilla kirjaimilla. Kysteiinit, jotka ovat tyypillisiä TGF^-geeniperheelle, on merkitty lihavoituina.Figure 7 shows the amino acid and nucleotide sequences of the mature portion of the reindeer protein BMP-6-30 produced in pETrd6A and pETrd6. The mature portion of the reindeer BMP-6 protein is flanked, mutated nucleotide codons are indicated by gray boxes, and modified nucleotides are indicated by bold letters. Cysteines that are typical of the TGFβ gene family are indicated in bold.

35 Kuva 8 esittää pTrcETrd6A-ja pTrcETrd6-plasmideissa tuotetun poron BMP-6-proteiinin kypsän osan ja hepariinin sitoutumiskohdan (HBS) aminohappo- ja nukleotidisekvenssit. Hepariinin sitoutumiskohta on merkitty kursiivilla ja lihavoitu. Kypsä osa poron BMP-6-proteiinista on reunustettu, mutatoidut nukleotidikodonit 8 on merkitty harmailla laatikoilla ja muutetut nukleotidit on merkitty lihavoiduilla kirjaimilla. Kysteiinit, jotka ovat tyypillisiä TGF-p-geeniperheelle, on myös merkitty lihavoituina.Figure 8 shows the amino acid and nucleotide sequences of the mature portion of the reindeer BMP-6 protein and the heparin binding site (HBS) produced in pTrcETrd6A and pTrcETrd6. The heparin binding site is indicated in italics and in bold. The mature portion of the reindeer BMP-6 protein is flanked, mutated nucleotide codons 8 are indicated in gray boxes and modified nucleotides are indicated in bold letters. Cysteines typical of the TGF-β gene family are also labeled in bold.

5 Kuva 9 esittää pMU200-plasmidissa tuotetun poron BMP-6 rekombinanttipro-teiinin kypsän osan aminohappo- ja nukleotidisekvenssit. Kypsä osa poron BMP-6-proteiinista on reunustettu. Kysteiinit, jotka ovat tyypillisiä TGF-β geeniperheelle, on myös merkitty lihavoituina.Figure 9 shows the amino acid and nucleotide sequences of the mature portion of the reindeer BMP-6 recombinant protein produced in pMU200. The mature portion of the reindeer BMP-6 protein is flanked. Cysteines that are typical of the TGF-β gene family are also labeled in bold.

10 Kuvat 10A ja B (jatkuu) esittävät osan poron BMP-6:n aminohappo-ja nukleotidi-sekvenssistä. Kypsä osa on reunustettu ja kysteiinit, jotka ovat tyypillisiä TGF-β-geeniperheelle, on merkitty lihavoiduilla kirjaimilla. Aminohapot 1-118 ennen kypsää osaa edustavat BMP-propeptidiä.Figures 10A and B (continued) show part of the amino acid and nucleotide sequence of reindeer BMP-6. The mature portion is flanked and the cysteines typical of the TGF-β gene family are indicated in bold letters. Amino acids 1-118 before the mature portion represent the BMP propeptide.

15 Kuva 11 esittää Coomassie Blue -väriaineella värjättyä SDS-PAGE-geeliä, jossa on puhdistamisen aikana kerättyjä fraktioita A) rdBMP-6-proteiinista ja B) rdBMP-6-proteiinista, joka sisältää hepariinin sitoutumiskohdan. Vyöhykkeet edustavat 1) lähtömateriaali; 2) standardi; 3) pylvään läpi kulkenut materiaali; 4) ensimmäinen pesu; 5) toinen pesu; 6) eluutio 1; 7) eluutio 2; 8) eluutio 3; ja 9) eluutio 20 4 (rd-BMP-6-HBS).Figure 11 shows a SDS-PAGE gel stained with Coomassie Blue dye with fractions collected during purification from A) rdBMP-6 and B) rdBMP-6 containing a heparin binding site. The zones represent 1) starting material; 2) the standard; 3) material passed through the column; 4) first washing; 5) a second wash; 6) Elution 1; 7) Elution 2; 8) elution 3; and 9) elution 204 (rd-BMP-6-HBS).

Kuva 12 esittää röntgenkuvia hiiren takajalan lihaksista. A) istutettu implantti, joka sisältää ihmisen BMP-6-proteiinia (verrokki) ja B) istutettu implantti, joka sisältää tämän keksinnön BMP-6-proteiinia.Figure 12 is an X-ray of the hind paw muscles. A) an implanted implant containing human BMP-6 protein (control) and B) an implanted implant containing BMP-6 protein of the present invention.

2525

Keksinnön yksityiskohtainen kuvausDetailed Description of the Invention

Aikaisemmin tunnettujen BMP-6-proteiinien kypsien osien keskinäinen homologia on korkein hiiren ja rotan välillä (98 %) ja rotan ja ihmisen välillä (98 %) (taulukko ’ 30 1). Poron BMP-6:n kypsän osan kloonaus ja karakterisointi osoittivat, että sillä on korkein homologia naudan BMP-6:n kanssa (Wozney et a/.1998). Aminohappota-; : solia vain yksi aminohappo oli erilainen verrattaessa näitä kahta polypeptidiä toi- siinsa ja homologia ylsi 99 %:iin (taulukko 1). Jopa nukleiinihappotasollakin homo logia poron ja naudan BMP-6 kypsien osien välillä oli 95 %, mikä on yhtä korkea 35 kuin hiiren ja rotan välillä (taulukko 1). Yleisesti ottaen BMP-6:lla on homologiaa myös muiden BMP-tyyppien kanssa, kuten esimerkiksi BMP-5:n ja BMP-7:n kanssa.The homology between the mature portions of previously known BMP-6 proteins is highest between mouse and rat (98%) and between rat and human (98%) (Table '30 L). Cloning and characterization of the mature part of reindeer BMP-6 showed that it has the highest homology with bovine BMP-6 (Wozney et al / 1998). at the amino acid; : only one amino acid in the cell was different when comparing the two polypeptides and the homology reached 99% (Table 1). Even at the nucleic acid level, the homology between the mature portions of the reindeer and bovine BMP-6 was 95%, which is as high as between the mouse and rat (Table 1). In general, BMP-6 also has homology with other types of BMP, such as BMP-5 and BMP-7.

99

Alkuperä Poro Nauta Ihminen Hiiri Rotta nt ah nt ah nt ah nt ah nt ahOrigin of Reindeer Cattle Human Mouse Rat nt ah nt ah nt ah nt ah nt ah

Poro 100 100 95 99 84 95 84 93 84 95Poro 100 100 95 99 84 95 84 93 84 95

Nauta__95 99 100 100 84 94 85 92 85 92Cattle__95 99 100 100 84 94 85 92 85 92

Ihminen 84 95 84 94 100 100 88 96 88 98Human 84 95 84 94 100 100 88 96 88 98

Hiiri__84 93 85 92 88 96 100 100 95 98Mouse__84 93 85 92 88 96 100 100 95 98

Rotta I 84 I 95 l 85 l 94 I 88 | 98 I 95 I 98 Ϊ00 j 100Rotta I 84 I 95 l 85 l 94 I 88 | 98 I 95 I 98 Ϊ00 j 100

Taulukko 1 Eri nisäkkäistä peräisin olevien BMP-6 kypsien osien homologia nukleotidi- ja aminohappotasolla esitettynä prosentteina (%) (nt = nukleotidit; ah = 5 aminohapot)Table 1 Homology of mature portions of BMP-6 from different mammals at nucleotide and amino acid levels (%) (nt = nucleotides; ah = 5 amino acids)

Alla oleva linjaus esittää ihmisen ja poron BMP-6-proteiinin kypsien osan aminohapposekvenssit (vertailu tehty käyttäen ClustalX 1.8 -ohjelmaa (Thompson, J.D., Higgins, D.G. and Gibson, T.J. (1994) Nucleic Acids Research, 22: 4673-4680), 10 rdBMP-6 = poron BMP-6, hBMP-6 = ihmisen BMP-6, tähti osoittaa identtiset aminohapot). Kypsien osien aminohapposekvenssit eroavat toisistaan aminoterminaa-lisen pään alueella seitsemän aminohapon suhteen. Keskeisimmät eroavuudet aiheutuvat todennäköisesti rdBMP-6-proteiinin proliineista, Pro3 ja erityisesti Pro16, jotka todennäköisesti vaikuttavat kypsän proteiinin laskostumiseen tai ra-15 kenteeseen. Poron BMP-6:n lähin vastine on ihmisen BMP-6, jonka aktiivisuus on määritetty.The alignment below shows the amino acid sequences of the mature portion of the human and reindeer BMP-6 protein (comparison made using ClustalX 1.8 (Thompson, JD, Higgins, DG and Gibson, TJ (1994) Nucleic Acids Research, 22: 4673-4680), 10 rdBMP-6 = reindeer BMP-6, hBMP-6 = human BMP-6, star indicates identical amino acids). The amino acid sequences of the mature portions differ in the amino terminal region with respect to seven amino acids. The major differences are likely to be due to the prolines of rdBMP-6, Pro3, and especially Pro16, which are likely to affect the folding or structure of the mature protein. The closest equivalent of reindeer BMP-6 is human BMP-6, which has been assayed for activity.

I rdBMP-6 SAPGRRRQQARNRSTPAQDVSRASSASDYNSSELKTACRKHELYVSFQDLGWQDWIIAPKI rdBMP-6 SAPGRRRQQARNRSTPAQDVSRASSASDYNSSELKTACRKHELYVSFQDLGWQDWIIAPK

; hBMP-6 SASSRRRQQSRNRSTQSQDVARVSSASDYNSSELKTACRKHELYVSFQDLGWQDWIIAPK; hBMP-6 SASSRRRQQSRNRSTQSQDVARVSSASDYNSSELKTACRKHELYVSFQDLGWQDWIIAPK

20 ** *****.***** ;***.* ******* ******************** **********20 ** *****. *****; ***. * ******* ******************** *** *******

rdBMP-6 GYAANYCDGECSFPLNAHMNATNHAIVQTLVHLMNPEYVPKPCCAPTKLNAISVLYFDDNrdBMP-6 GYAANYCDGECSFPLNAHMNATNHAIVQTLVHLMNPEYVPKPCCAPTKLNAISVLYFDDN

hBMP-6 GYAANYCDGECSFPLNAHMNATNHAIVQTLVHLMNPEYVPKPCCAPTKLNAISVLYFDDNhBMP-6 GYAANYCDGECSFPLNAHMNATNHAIVQTLVHLMNPEYVPKPCCAPTKLNAISVLYFDDN

k'k-k'ic-ic-k^'k'k'k-k-fi'k-k-k^e-k'k-A--k -k-fr-k-k-k-k^k-k-fc-k-k-k-k-k-if-k-k-k-k-k k-k'ik’k’k’kifir 0': 25k'k-k'ic-ic-k ^ 'k'k'k-k-fi'k-kk ^ e-k'k-A - k -k-fr-kkkk ^ kk-fc-kkkkk- if-kkkkk k-k'ik'k'k'kifir 0 ': 25

:,,,; rdBMP-6 SNVILKKYRNMVVRACGCH: ,,,; rdBMP-6 SNVILKKYRNMVVRACGCH

hBMP-6 SNVILKKYRNMVVRACGCHhBMP-6 SNVILKKYRNMVVRACGCH

j ******************* 30 ’’Keksinnön BMP-6-proteiini” tai ’’keksinnön luun morfogeneettinen proteiini” viittaa-vat proteiiniin, jolla on luun morfogeneettistä aktiivisuutta (tai morfogeenistä, joita molempia sanoja voidaan käyttää synonyymeinä), kuten porosta eristetyllä BMP-6-proteiinilla, joka on kuvattu tässä asiakirjassa (SEQ ID NO:1 oheisessa sekvenssi- 10 listauksessa tai rdBMP-6 yllä olevassa linjauksessa), ja sisältää sen homologit, analogit, johdannaiset ja fragmentit. Määritelmä viittaa myös edellä oleviin modifikaatioihin, kuten BMP:hen, joka sisältää spesifisen funktionaalisen sekvenssin, esimerkiksi hepariinin sitoutumiskohdan, propeptidin tai vastaavan. Sellaiset homo-5 logit tai johdannaiset sisältävät kyseessä olevan proteiinin toiminnalliset johdannaiset, kuten proteiinit, jotka ovat peräisin alkuperäisestä BMP-6-proteiinista tai minkä tahansa muun lajin mistä tahansa muusta BMP:stä. Johdannaiset voivat erota pituutensa suhteen ja ne voivat sisältää aminohappolisäyksiä, poistoja tai substituutioita, kuten alan ammattilaiset hyvin tietävät. Tunnusomaisena piirteenä tämän 10 keksinnön luun morfogeneettiselle proteiinille, esimerkiksi kuten on esitetty edellä olevassa linjauksessa, ovat ne aminohapot, jotka ovat erilaisia kuin muissa tunnetuissa BMP-6-proteiineissa, kuten ne aminohapot, jotka ovat erilaisia ihmisen vastineen kanssa, erityisesti Pro3 ja Pro16. Todennäköisesti alueet, joissa nämä aminohapot sijaitsevat, ovat konservoituneita tämän keksinnön luun morfogeneettises-15 sa proteiinissa. Nämä voivat olla SEQ ID NO: 1 :n tai sen homologin aminohapot 3-23, tai edullisemmin aminohapot 3-16. Aminohapot 3 ja 16 ovat proliineja, joilla on voimakas vaikutus kypsän proteiinin laskostumiseen ja siten myös proteiinin toimintaan. Aminohapot 3 ja 23 määrittävät alueen, jossa sijaitsevat ne aminohapot, jotka ovat erilaisia verrattuna ihmisen BMP-6-vastineeseen.30 ************************************************ A "BMP-6 protein of the invention" or "bone morphogenetic protein of the invention" refers to a protein having bone morphogenetic activity (or morphogen, both of which can be used synonymously), such as the reindeer-derived BMP-6 protein described herein (SEQ ID NO: 1 in the sequential listing or rdBMP-6 above), and includes homologues, analogs thereof , derivatives and fragments. The definition also refers to the above modifications such as BMP containing a specific functional sequence, for example a heparin binding site, a propeptide or the like. Such homo logs or derivatives include functional derivatives of the protein in question, such as those derived from the parent BMP-6 protein or any other BMP of any other species. The derivatives may differ in length and may include amino acid additions, deletions or substitutions as well known to those skilled in the art. A characteristic feature of the bone morphogenetic protein of the present invention, for example as shown in the above alignment, are amino acids which are different from other known BMP-6 proteins, such as amino acids which are different with the human counterpart, especially Pro3 and Pro16. It is likely that the regions in which these amino acids are located are conserved in the bone morphogenetic protein of this invention. These may be amino acids 3-23 of SEQ ID NO: 1 or a homologue thereof, or more preferably amino acids 3-16. Amino acids 3 and 16 are prolines which have a strong effect on the folding of the mature protein and hence on the function of the protein. Amino acids 3 and 23 define the region where the amino acids differing from the human BMP-6 counterpart are located.

2020

Toisaalta, lisäykset, poistot ja substituutiot, jotka sijaitsevat kaukana mainitusta tunnusomaisesta alueesta, eivät todennäköisesti aiheuta oleellista muutosta keksinnön BMP-proteiinin toimintaan, tehoon tai laskostumiseen. Esimerkiksi homologit, joissa on poistoja, kuten muutaman aminohapon poisto, edullisesti 1-10 ami-\ 25 nohappoa, edullisemmin 1-5 aminohappoa, edullisimmin 1-3 aminohappoa, joko »"V karboksyyli- tai aminoterminaalisessa päässä, jolloin polypeptidi on kooltaan lyhy- ” , empi, ovat tämän keksinnön suojapiirissä kunhan kyseiset poistot eivät vaikuta keksinnön BMP-proteiinin tunnusomaisiin aminohappoihin. On edullista, että kyseessä olevilla homologeilla on alkuperäisen poron BMP-4-proteiinin hyödyllisiä 30 ominaisuuksia, jotka liittyvät mainittuihin tunnusomaisiin aminohappoihin Pro6 ja/tai Pro21 ja/tai niiden ympärillä olevaan alueeseen. Mainituissa homologeissa voi olla aminohapposubstituutioita, joilla ei ole olennaisesti vaikutusta mainitun proteiinin toimintaan ja tehoon. Esimerkiksi aminohappo, joka ei sijaitse aktiivisessa kohdassa tai sen läheisyydessä, voidaan korvata toisella, jolla on samankaltainen rakenne 35 ja/tai kemialliset ominaisuudet (esimerkiksi hydrofobisuus tai hydrofiilisyys), tämä tarkoittaa konservatiivista aminohapon vaihtoa, niin kauan kuin kyseessä oleva substituutio ei olennaisesti muuta kypsän proteiinin toimintaa tai laskostumista. Tällaisia substituutioita tunnetaan ja ymmärretään hyvin alalla. Esimerkkinä näistä 11 aminohappojen ominaisuuksista eri ryhmiin jaettuina ovat hydrofobiset (Met, Ala, Vai, Leu, lie), neutraalit hydrofiiliset (Cys, Ser, Thr), happamat (Asp, Glu), emäksiset (Asn, Gin, His, Lys, Arg), aminohapot, jotka vaikuttavat ketjun orientaatioon (Gly, Pro) ja aromaattiset (Trp, Tyr, Phe) aminohapot. Substituutiot kyseessä ole-5 vien ryhmien sisällä eivät todennäköisesti saa aikaan merkittäviä muutoksia poly-peptidiketjun tukirangan rakenteeseen (esimerkiksi laskos tai helikaalinen konfor-maatio), varaukseen tai molekyylin hydrofobisuuteen tai sivuketjujen kokoon.On the other hand, additions, deletions, and substitutions far from said characteristic region are unlikely to cause a substantial change in the function, potency, or folding of the BMP protein of the invention. For example, homologues with deletions, such as deletion of a few amino acids, preferably 1-10 amino acids, more preferably 1-5 amino acids, most preferably 1-3 amino acids, either at the carboxyl or amino terminal end of the "V", wherein the polypeptide is short in size. ", Empi, are within the scope of this invention so long as such deletions do not affect the amino acids characteristic of the BMP of the invention. It is preferred that the homologues in question have the beneficial properties of the original reindeer BMP-4 associated with said characteristic amino acids Pro6 and / or Pro21 and Said homologues may have amino acid substitutions that do not substantially affect the function and potency of said protein. For example, an amino acid not located in or in the vicinity of an active site may be replaced by another having a similar structure and / or chemical properties. (for example, h hydrophilicity or hydrophilicity), this means conservative amino acid exchange as long as the substitution in question does not substantially alter the function or folding of the mature protein. Such substitutions are well known and understood in the art. Examples of these 11 amino acid properties divided into different groups are hydrophobic (Met, Ala, Val, Leu, lie), neutral hydrophilic (Cys, Ser, Thr), acidic (Asp, Glu), basic (Asn, Gin, His, Lys, Arg) ), amino acids that affect chain orientation (Gly, Pro), and aromatic (Trp, Tyr, Phe) amino acids. Substitutions within the groups in question are unlikely to result in significant changes in the structure of the polypeptide chain backbone (e.g., pleated or helical conformation), charge, or hydrophobicity or side chain size of the molecule.

Tämän keksinnön BMP-homologit käsittävät esimerkiksi minkä tahansa luun mor-10 fogeneettisen proteiinin, joka sisältää tai se on modifioitu siten, että se sisältää ainakin osan konservoituneista aminohapoista tai sekvenssistä, kuten edellä on esitetty tai vastaavan alueen homologisessa BMP-proteiinissa, jossa numerointi on erilainen. Myös mikä tahansa tällä hetkellä tuntematon BMP-6-proteiini, mistä tahansa lajista, joka on modifioitu, kuten edellä on esitetty, on tämän keksinnön suo-15 japiirissä.For example, the BMP homologs of the present invention comprise any bone morphogenetic protein containing or modified to contain at least a portion of the conserved amino acid or sequence as set forth above, or a corresponding region in a homologous BMP protein having different numbering. . Any currently unknown BMP-6 protein of any species modified as above is within the scope of this invention.

Verrattuna tunnettuun ihmisen BMP-6-proteiiniin, poron BMP-6-proteiinissa on seitsemän substituoitua aminohappoa P3, G4, A10, P16, A17, S21 ja A23, jotka on määritelty SEQ ID N:0 1:ssä esitetystä kypsästä BMP-6-proteiinista. Nämä amino-20 hapot ovat tunnusomaisia tämän keksinnön BMP:lle. Vielä spesifisemmin, P3 ja/tai P16 ovat erityisen tunnusomaisia tämän keksinnön BMP:lle.Compared to the known human BMP-6 protein, the reindeer BMP-6 protein has seven substituted amino acids P3, G4, A10, P16, A17, S21 and A23, as defined by the mature BMP-6- set forth in SEQ ID NO: 1. protein. These amino-20 acids are characteristic of the BMP of the present invention. More specifically, P3 and / or P16 are particularly characteristic of the BMP of the present invention.

Tämän keksinnön eräässä toteutusmuodossa BMP on mikä tahansa BMP tai sen homologi, johdannainen tai fragmentti, joka sisältää kahden proliinin välissä olevan ‘ 25 konsensussekvenssin: P-G/S/N-R/K-R/H-R/K-Q/N-Q-A/S/N-R-N/S-R/A/K-S/A- T/S/N-P. Tämä konsensussekvenssi on määritetty eri lajien useiden samankaltaisti'/ ten BMP-6-, BMP-5-ja BMP-7-proteiinien sekvenssien linjauksien perusteella, ku ten on esitetty allaolevassa ClustalX linjauksessa. Kyseinen konsensussekvenssi vastaa aminohappoja 3-16 SEQ ID NO: 1:ssä. Eräässä keksinnön toteutusmuo-30 dossa keksinnön BMP on mikä tahansa BMP tai sen homologi, johdannainen, tai fragmentti, joka sisältää vastaavan konsensussekvenssin, joka on määritetty BMP-6 perheen mukaan: P-G/S-R-R-R-Q-Q-A/S-R-N-R/A-S-T-P. Myös muita konsen-sussekvenssejä voidaan määritellä, esimerkiksi sellainen, jossa määritellään alue, joka on toisen proliinin ympärillä (Pro16 SEQ ID N:0 1:ssä), kuten R-N/S-R/A/K-35 S/A-T/S/N-P-A-Q-D-V, tai samankaltainen sekvenssi, joka eroaa pituuden suhteen, esimerkiksi 1-5 aminohappoa. Vastaavia konsensussekvenssejä voidaan määrittää alla olevasta linjauksesta tai vastaavista linjauksista, jotka on tehty linjaamalla erilaisia läheistä sukua olevia BMP-proteiineja. Linjatut BMP-6-, BMP-5-, ja BMP-7- 12 sekvenssit ovat porosta, naudasta, rotasta, hiirestä, ihmisestä, kanasta ja afrikkalaisesta kynsisammakosta (Xenopus laevis).In one embodiment of the present invention, BMP is any BMP, or homologue, derivative or fragment thereof, containing the consensus sequence between two proline: PG / S / NR / KR / HR / KQ / NQA / S / NRN / SR / A / KS / A- T / S / NP. This consensus sequence is determined from the alignments of several similarly related BMP-6, BMP-5, and BMP-7 proteins of different species as shown in the ClustalX alignment below. This consensus sequence corresponds to amino acids 3-16 of SEQ ID NO: 1. In one embodiment of the invention, the BMP of the invention is any BMP or homologue, derivative, or fragment thereof comprising the corresponding consensus sequence defined by the BMP-6 family: P-G / S-R-R-R-Q-Q-A / S-R-N-R / A-S-T-P. Other consensus sequences may also be defined, for example, defining the region around another proline (Pro16 in SEQ ID NO: 0 1), such as RN / SR / A / K-35 S / AT / S / NPAQDV, or a similar sequence that differs in length, for example 1-5 amino acids. Corresponding consensus sequences may be determined from the alignment below, or from the corresponding alignments made by aligning various closely related BMPs. The aligned BMP-6, BMP-5, and BMP-7-12 sequences are from reindeer, bovine, rat, mouse, human, chicken and African nail frog (Xenopus laevis).

BMP6_REINDEER SAPGRRRQQARNRSTPAQDVSRASSASDYNSSELKTACRKHELYVSFQDLGWQDWIIAPKBMP6_REINDEER SAPGRRRQQARNRSTPAQDVSRASSASDYNSSELKTACRKHELYVSFQDLGWQDWIIAPK

5 BMP6_B0VINE SAPGRRRQQARNASTPAQDVSRASSASDYNSSELKTACRKHELYVSFQDLGWQDWIIAPK5 BMP6_B0VINE SAPGRRRQQARNASTPAQDVSRASSASDYNSSELKTACRKHELYVSFQDLGWQDWIIAPK

BMP6_RAT SASSRRRQQSRNRSTQSQDVSRGSSASDYNSSELKTACKKHELYVSFQDLGWQDWIIAPKBMP6_RAT SASSRRRQQSRNRSTQSQDVSRGSSASDYNSSELKTACKKHELYVSFQDLGWQDWIIAPK

BMP6JVIOUSE SASSRRRQQSRNRSTQSQDVSRGSGSSDYNGSELKTACKKHELYVSFQDLGWQDWIIAPKBMP6JVIOUSE SASSRRRQQSRNRSTQSQDVSRGSGSSDYNGSELKTACKKHELYVSFQDLGWQDWIIAPK

BMP6_H0MAN SASSRRRQQSRNRSTQSQDVARVSSASDYNSSELKTACRKHELYVSFQDLGWQDWIIAPKBMP6_H0MAN SASSRRRQQSRNRSTQSQDVARVSSASDYNSSELKTACRKHELYVSFQDLGWQDWIIAPK

BMP5_H0MAN -AANKRKNQNRNKSSSHQDSSRMSSVGDYNTSEQKQACKKHELYVSFRDLGWQDWIIAPEBMP5_H0MAN -AANKRKNQNRNKSSSHQDSSRMSSVGDYNTSEQKQACKKHELYVSFRDLGWQDWIIAPE

10 BMP5_CHICKEN AANNKRKNQNRNKSSSHQESSRMPSVGDYNTSEQKQACKKHELYVSFRDLGWQDWIIAPE10 BMP5_CHICKEN AANNKRKNQNRNKSSSHQESSRMPSVGDYNTSEQKQACKKHELYVSFRDLGWQDWIIAPE

BMP5_M00SE -AASKRKNQNRNKSNSHQDPSRMPSAGDYNTSEQKQACKKHELYVSFRDLGWQDWIIAPEBMP5_M00SE -AASKRKNQNRNKSNSHQDPSRMPSAGDYNTSEQKQACKKHELYVSFRDLGWQDWIIAPE

BMP7_XENOPUS SAGGKHRNQNRSKAPKSQEALRVSNIAENSSTDQKQACKKHELYVSFKDLGWQDWIIAPE ' k ·»«·}>r k · k · -k · ·· k kk· kk kkkkkk »kkkkkkkkkkk·BMP7_XENOPUS SAGGKHRNQNRSKAPKSQEALRVSNIAENSSTDQKQACKKHELYVSFKDLGWQDWIIAPE 'k »· ·> r k k k k · kk kk · ·

15 BMP6_REINDEER GYAANYCDGECSFPLNAHMNATNHAIVQTLVHLMNPEYVPKPCCAPTKLNAISVLYFDDN15 BMP6_REINDEER GYAANYCDGECSFPLNAHMNATNHAIVQTLVHLMNPEYVPKPCCAPTKLNAISVLYFDDN

BMP 6_B0VINE GYAANYCDGECSFPLNAHMNATNHAIVQTLVHLMNPEYVPKPCCAPTKLNAISVLYFDDNBMP 6_B0VINE GYAANYCDGECSFPLNAHMNATNHAIVQTLVHLMNPEYVPKPCCAPTKLNAISVLYFDDN

BMP6_RÄT GYAANYCDGECSFPLNAHMNÄTNHAIVQTLVHLMNPEYVPKPCCAPTKLNAISVLYFDDNBMP6_RÄT GYAANYCDGECSFPLNAHMNÄTNHAIVQTLVHLMNPEYVPKPCCAPTKLNAISVLYFDDN

BMP6_MOUSE GYAANYCDGECSFPLNAHMNATNHAIVQTLVHLMNPEYVPKPCCAPTKLNAISVLYFDDNBMP6_MOUSE GYAANYCDGECSFPLNAHMNATNHAIVQTLVHLMNPEYVPKPCCAPTKLNAISVLYFDDN

BMP6_HÖMAN GYAANYCDGECSFPLNAHMNÄTNHAIVQTLVHLMNPEYVPKPCCAPTKLNAISVLYFDDNBMP6_HÖMAN GYAANYCDGECSFPLNAHMNÄTNHAIVQTLVHLMNPEYVPKPCCAPTKLNAISVLYFDDN

20 BMP5_HUMAN GYAAFYCDGECSFPLNAHMNATNHAIVQTLVHLMFPDHVPKPCCAPTKLNAISVLYFDDS20 BMP5_HUMAN GYAAFYCDGECSFPLNAHMNATNHAIVQTLVHLMFPDHVPKPCCAPTKLNAISVLYFDDS

BMP5_CHICKEN GYAAFYCDGECSFPLNAHMNATNHAIVQTLVHLMFPDHVPKPCCAPTKLNAISVLYFDDSBMP5_CHICKEN GYAAFYCDGECSFPLNAHMNATNHAIVQTLVHLMFPDHVPKPCCAPTKLNAISVLYFDDS

j' . , BMP5_MOUSE GYAAFYCDGECS FPLNAHMNATNHAIVQTLVHLMFPDHVPKPCCAPTKLNAISVLYFDDSj '. , BMP5_MOUSE GYAAFYCDGECS FPLNAHMNATNHAIVQTLVHLMFPDHVPKPCCAPTKLNAISVLYFDDS

BMP7_XENOPUS GYAAFYCEGECAFPLNSYMNATNHAIVQTLVHFINPDTVPKPCCAPTQLNPISVLYFDDSBMP7_XENOPUS GYAAFYCEGECAFPLNSYMNATNHAIVQTLVHFINPDTVPKPCCAPTQLNPISVLYFDDS

k k k k kk»kkk^kkkk»*kkkkkkkkkkkkkk·· k · kkkkkkkkk·kk k k k k k k k k 25w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w w a w

5 . BMP6_REINDEER SNVILKKYRNMVVRÄCGC H5. BMP6_REINDEER SNVILKKYRNMVVRÄCGC H

BMP6_BOVINE SN VILKK YRNMVVRACGCIIBMP6_BOVINE SN FLIGHT YRNMVVRACGCII

BMP6_RAT SNVILKKYRNMVVRACGCHBMP6_RAT SNVILKKYRNMVVRACGCH

BMP6_MOUSE SNVILKKYRNMVVRACGCHBMP6_MOUSE SNVILKKYRNMVVRACGCH

30 BMP6_HOMAN SNVILKKYRNMVVRACGCH30 BMP6_HOMAN SNVILKKYRNMVVRACGCH

BMP5__H0MAN SNVILKKYRNMVVRSCGCHBMP5__H0MAN SNVILKKYRNMVVRSCGCH

’ BMP5__CHICKEN SNVILKKYRNMVVRSCGCH'BMP5__CHICKEN SNVILKKYRNMVVRSCGCH

, : ; BMP5J40USE SNVILKKYRNMVVRSCGCH,:; BMP5J40USE SNVILKKYRNMVVRSCGCH

BMP7_XENOPUS SNVILKKYRNMVVRACGCHBMP7_XENOPUS SNVILKKYRNMVVRACGCH

35 k k kk-k k kk k k k kk k * kkk k35 k k k k-k k kk k k k kk k * kkk k

Eräässä keksinnön toteutusmuodossa kyseessä oleva BMP on mikä tahansa BMP, sen homologi tai fragmentti, joka käsittää SEQ ID NO: 1:n aminohapot 3-16.In one embodiment of the invention, the BMP is any BMP, homologue or fragment thereof comprising amino acids 3-16 of SEQ ID NO: 1.

1313

Kyseisien aminohappojen paikkanumerot on laskettu minkä tahansa yleisen BMP-6-proteiinin kypsän osan, kuten SEQ ID NO:1:ssä esitetyn proteiinin tai sen homologin, johdannaisen tai fragmentin, aminoterminaalisesta päästä lukien, joissa ami-noterminaalinen sekvenssi alkaa aminohapoilla SA, kuten esimerkiksi porolla (kat-5 so yllä oleva sekvenssilinjaus tai SEQ ID NO: 1), tai vastaavalta alueelta. Jos kyseisen homologin aminohapposekvenssissä on numerointiin vaikuttavia lisäyksiä tai poistoja, tämä pitää ottaa huomioon kun määritellään mainittujen olennaisten aminohappojen paikkoja, esimerkiksi linjaamalla sekvenssit, kuten on kerrottu, ja sen jälkeen määrittämällä kyseisten aminohappojen paikat. Kuitenkin minkä tahan-10 sa kyseessä olevista BMP-6-proteiinin homologeista, johdannaisista tai fragmenteista pitäisi olennaisilta osiltaan pitää sisällään sellainen toiminta ja tehokkuus, joka on tässä esitetty. Koska kuitenkin kaikki tunnetut BMP-6-proteiinit ovat hyvin konservoituneita, kyseisten olennaisten aminohappojen paikan määritys on yksiselitteinen, kuten ihmisen BMP-6:n tapauksessa. Kyseiset paikat voidaan myös hel-15 posti määrittää muista BMP-proteiineista (katso edellä olevaa linjausta). Yleensä näiden homologia-aste aminohappotasolla voi olla ainakin 70 %, edullisesti 80 %, edullisemmin 90 % ja edullisimmin 93 %.The position numbers of these amino acids are calculated from the amino terminus of the mature portion of any common BMP-6 protein, such as the protein shown in SEQ ID NO: 1 or a homologue, derivative or fragment thereof, wherein the amino-terminal sequence begins with amino acids SA, such as reindeer (cat-5 i.e. the above sequence alignment or SEQ ID NO: 1), or the like. If there are numbering additions or deletions in the amino acid sequence of the homologue in question, this should be taken into account when defining the positions of said essential amino acids, for example, by aligning the sequences as described, and then determining the positions of said amino acids. However, any of the homologues, derivatives, or fragments of the BMP-6 protein in question should substantially include the function and efficacy disclosed herein. However, since all known BMP-6 proteins are highly conserved, the position determination of these essential amino acids is unambiguous, as is the case with human BMP-6. These sites can also be readily determined from other BMPs (see alignment above). In general, their degree of homology at the amino acid level may be at least 70%, preferably 80%, more preferably 90%, and most preferably 93%.

Eräässä keksinnön toteutusmuodossa BMP on mikä tahansa BMP tai sen homolo-20 gi, johdannainen tai fragmentti, joka sisältää SEQ ID NO: 1:n aminohapot 3-23. Eräässä keksinnön toteutusmuodossa BMP on BMP-6-proteiini. Vielä eräässä keksinnön toteutusmuodossa BMP on BMP tai sen homologi, johdannainen tai fragmentti, joka sisältää SEQ ID NO: 1:n aminohapposekvenssin. Homologien, johdannaisten, tai fragmenttien, jotka mainitaan näissä toteutusmuodoissa, pitäisi 25 sisältää ainakin yksi tunnusomainen aminohappo, joka on kuvattu edellä. Kyseessä oleviin homologeihin, johdannaisiin tai fragmentteihin eivät sisälly tunnetut BMP-6-proteiinit sellaisenaan, kuten hBMP-6, koska ne eivät sisällä aminohappoja, jotka ovat luonteenomaisia tämän keksinnön BMP-proteiinille. Kuitenkin, jos jo tunnettu BMP modifioidaan siten, että se sisältää ainakin yhden kyseessä olevan tun-30 nusomaisen aminohapon, sitä voidaan pitää tällaisena homologina, johdannaisena tai fragmenttina.In one embodiment of the invention, the BMP is any BMP or homologue 20, derivative or fragment thereof comprising amino acids 3-23 of SEQ ID NO: 1. In one embodiment of the invention, BMP is a BMP-6 protein. In yet another embodiment of the invention, BMP is BMP or a homologue, derivative or fragment thereof comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1. The homologues, derivatives, or fragments mentioned in these embodiments should contain at least one of the characteristic amino acids described above. The homologues, derivatives or fragments in question do not include known BMP-6 proteins as such, as hBMP-6, since they do not contain the amino acids that are characteristic of the BMP protein of the present invention. However, if the already known BMP is modified to include at least one of the characteristic amino acids in question, it can be considered as such a homologue, derivative or fragment.

Lisäksi edellä kuvattu BMP sisältää hepariinia sitovan kohdan (HBS). Yleisesti ottaen tämä on aminohapposekvenssi, joka kykenee sitomaan hepariinia. Kyseinen 35 hepariinin sitoutumiskohta sijaitsee mainitun BMP:n aminoterminaalisessa päässä, kuten ennen SEQ ID NO:1:n sekvenssiä tai sen funktionaalista homologia. Eräässä keksinnön toteutusmuodossa hepariinin sitoutumiskohta sisältää aminohapposekvenssin AKHKQRKRGT (kuva 8) tai QAKHKQRKRGT (kuva 6). Mainittu he- 14 pariinin sitoutumiskohta voi myös olla sen toiminnallinen homologi, johdannainen tai fragmentti.In addition, the BMP described above contains a heparin binding site (HBS). Generally speaking, this is an amino acid sequence capable of binding heparin. Said heparin binding site is located at the amino terminus of said BMP, such as prior to SEQ ID NO: 1 or its functional homology. In one embodiment of the invention, the heparin binding site comprises the amino acid sequence AKHKQRKRGT (Figure 8) or QAKHKQRKRGT (Figure 6). Said heparin binding site may also be a functional homologue, derivative or fragment thereof.

Eräässä keksinnön toteutusmuodossa yllä kuvattu BMP sisältää SEQ ID NO: 2:ssa 5 esitetyn propeptidin tai sen funktionaalisen homologin, johdannaisen tai fragmentin. Kyseisellä propeptidillä on rooli BMP-proteiinin kontrolloinnissa ja proteiinin oikeanlaisessa laskostumisessa. Samankaltaisia propeptidejä tunnetaan alalla (katso Regulation of bone morphogenetic protein activity by pro domains and proprotein convertases. Constam DB, Robertson EJ. J Cell Biol. 1999 Jan 11; 10 144(1):139-49). BMP-propeptidi tai sen homologi voidaan liittää BMP-proteiinin aminoterminaaliseen päähän, kuten BMP-6-proteiiniin, jossa propeptidi mahdollistaa kypsän proteiinin laskostumisen. Sittemmin propeptidi voidaan katkaista pois.In one embodiment of the invention, the BMP described above contains the propeptide shown in SEQ ID NO: 2 or a functional homologue, derivative or fragment thereof. The propeptide in question plays a role in controlling BMP and proper folding of the protein. Similar propeptides are known in the art (see Regulation of bone morphogenetic protein activity by pro domains and proprotein convertases. Constam DB, Robertson EJ. J Cell Biol. 1999 Jan 11; 10 144 (1): 139-49). The BMP propeptide or homologue thereof may be linked to the amino terminal end of the BMP protein, such as BMP-6, where the propeptide allows folding of the mature protein. Subsequently, the propeptide can be cleaved off.

Eräs tämän keksinnön toteutusmuoto tarjoaa nukleiinihappomolekyylin, kuten 15 DNA- tai RNA-molekyylin, joka koodaa mainittua tämän keksinnön BMP:tä, joko hepariinin sitoutumiskohdan tai propeptidin kanssa tai ilman. Johtuen geneettisen koodin degeneratiivisuudesta on olemassa useita erilaisia nukleiinihapposekvens-sejä, jotka koodaavat keksinnön BMP:tä, kyseistä hepariinia sitovaa kohtaa tai propeptidiä. Kaikki sellaiset nukleiinihappovariantit ovat tämän keksinnön suojapii-20 rissa. Edullisesti kyseinen nukleiinihappomolekyyli on DNA-molekyyli. Ei-rajoittavia esimerkkejä kyseisistä DNA-sekvensseistä on esitetty kuvissa 5-10.One embodiment of the present invention provides a nucleic acid molecule, such as a DNA or RNA molecule encoding said BMP of this invention, with or without a heparin binding site or propeptide. Due to the degeneracy of the genetic code, there are several different nucleic acid sequences encoding the BMP of the invention, the heparin-binding site or the propeptide. All such nucleic acid variants are within the scope of the present invention. Preferably, the nucleic acid molecule is a DNA molecule. Non-limiting examples of such DNA sequences are shown in Figures 5-10.

Eräs tämän keksinnön toteutusmuoto tarjoaa replikoituvan vektorin, joka sisältää edellä kuvatun nukleiinihappomolekyylin, yhdistettynä toiminnallisesti sellaiseen 25 sekvenssiin, joka kontrolloi sen ekspressiota. Tällaisia vektoreita voidaan käyttää tuottamaan keksinnön mukaisia BMP-rekombinanttiproteiineja sopivassa isän-täsysteemissä.One embodiment of the present invention provides a replicable vector containing the above-described nucleic acid molecule operably linked to a sequence that controls its expression. Such vectors may be used to produce recombinant BMPs of the invention in a suitable host system.

Nukleiinihappo, joka koodaa tämän keksinnön BMP:tä, voidaan liittää kyseiseen 30 replikoituvaan vektoriin kloonausta tai ekspressiota varten. Useita vektoreita on yleisesti saatavilla. Vektori voi olla esimerkiksi plasmidin, kosmidin, viruspartikkelin tai faagin muodossa. Tarkoituksenmukainen nukleiinihapposekvenssi voidaan liittää vektoriin käyttäen useaa eri menettelytapaa. Yleensä, DNA liitetään sopivaan restriktioendonukleaasin katkaisukohtaan käyttäen alalla hyvin tunnettuja mene-35 telmiä. Vektorin rakenneosana voi olla esimerkiksi yksi tai useampi signaalise-kvenssi, replikaation alkamiskohta, yksi tai useampi markkerigeeni, enhancer-elementti, promoottori ja transkription lopettamissekvenssi. Rakennettaessa tällaisia sopivia vektoreita, jotka sisältävät yhden tai useamman näistä komponenteista, 15 käytetään hyväksi normaaleja ligaatiotekniikoita, jotka alan ammattilainen tuntee hyvin.The nucleic acid encoding the BMP of the present invention can be inserted into the 30 replicable vectors for cloning or expression. Several vectors are publicly available. The vector may be, for example, in the form of a plasmid, cosmid, viral particle or phage. The appropriate nucleic acid sequence may be inserted into a vector using a variety of procedures. Generally, DNA is ligated to a suitable restriction endonuclease cleavage site using methods well known in the art. The vector may be, for example, one or more signal sequences, an origin of replication, one or more marker genes, an enhancer element, a promoter, and a transcription termination sequence. Construction of such suitable vectors containing one or more of these components utilizes standard ligation techniques well known to those skilled in the art.

Yleensä kyseinen BMP voidaan tuottaa geeniteknologisesti ekspressoimalla sitä 5 missä tahansa sopivassa isäntäsolussa, kuten bakteerisolussa. Tällaiset menetelmät ovat alalla hyvin tunnettuja ja niistä löytyy tietoa kirjallisuudesta. Oleellista on, että proteiini laskostuu oikeanlaiseen muotoon ekspression aikana ja että se sisältää kaikki tarpeelliset post-translationaaliset modifikaatiot.Generally, the BMP in question can be produced by gene expression by expression in any suitable host cell, such as a bacterial cell. Such methods are well known in the art and can be found in the literature. It is essential that the protein folds into the correct form during expression and that it contains all necessary post-translational modifications.

10 Ei ole aina mahdollista tuottaa ja puhdistaa tiettyjä proteiineja asianmukaisesti, esimerkiksi liukoisuuteen ja uudelleenlaskostumiseen liittyvistä ongelmista johtuen. Yleensä E. coli ei voi tehdä post-translationaalisia modifikaatioita, jotka ovat tyypillisiä nisäkässolusysteemeille. Kuitenkin tämän keksinnön tekijät ovat tuottaneet poron BMP-6-proteiinin kypsän osan rekombinanttiproteiinina E. colissa ja puhdis-15 tamisen ja uudelleen laskostumisen jälkeen osoittaneet sen olevan biologisesti aktiivisessa muodossa.10 It is not always possible to produce and purify certain proteins properly, for example due to problems with solubility and refolding. In general, E. coli cannot make the post-translational modifications typical of mammalian cell systems. However, the inventors have produced a mature portion of reindeer BMP-6 as a recombinant protein in E. coli and, after purification and refolding, have shown that it is in a biologically active form.

Eräs tämän keksinnön toteutusmuoto tarjoaa isäntäsolun, joka sisältää nukleotidi-molekyylin tai nukleotidivektorin, joka on kuvattu edellä. Käyttökelpoisia soluja ovat 20 kaikki prokaryoottiset ja eukaryoottiset solut, jotka kykenevät ekspressoimaan tämän keksinnön proteiinia. Tällaiset isäntäsolut ovat hyvin tunnettuja alalla ja alan ammattilainen voi helposti valita sopivan isäntäsolun. Eräs toteutusmuoto tarjoaa BMP:n, joka on tuotettu kasvattamalla mainittuja soluja siten, että ne ekspressoivat kyseistä proteiinia ja ottamalla talteen mainittu tuotettu proteiini kyseisestä isän-* 25 täsolusta. Mitä tahansa käyttökelpoista menetelmää voidaan käyttää proteiinin tal- teenottamiseen ja puhdistamiseen ja sellaiset menetelmät ovat alalla hyvin tunnettuja.One embodiment of the present invention provides a host cell comprising a nucleotide molecule or nucleotide vector described above. Useful cells include all prokaryotic and eukaryotic cells capable of expressing the protein of this invention. Such host cells are well known in the art and one of ordinary skill in the art can readily select a suitable host cell. One embodiment provides BMP produced by growing said cells to express said protein and recovering said produced protein from said host * target cell. Any useful method can be used for protein recovery and purification and such methods are well known in the art.

Tämän keksinnön BMP:tä voidaan käyttää hoidettaessa häiriöitä, jotka kohdistuvat 30 luun, ruston, jänteen tai hampaiden vikoihin tai sairauksiin tai muuhun vastaavaan, jossa niiden uudistuminen, korjaaminen tai kasvu on toivottavaa, tai myös muihin sairauksiin. Tämän keksinnön proteiinia voidaan käyttää myös haavojen parantamiseen, kuten palovammoihin, leikkaushaavoihin ja mahahaavoihin ja vastaaviin kudosten korjauksiin ja myös syövän hoitoon, kuten on esitetty julkaisussa 35 EP1131087. Koska BMP-proteiinilta yleisesti puuttuu lajispesifisyys, potilas, joka kärsii kyseisestä viasta, voi olla mikä tahansa soveltuva eläin, edullisesti nisäkäs, kuten ihminen, ja hoidossa käytettävä BMP-proteiini voi olla alkuperältään mistä tahansa sopivasta lähteestä peräisin. Samankaltaisten BMP-proteiinien käyttö mo- 16 nissa terapeuttisissa sovelluksissa tunnetaan alalla hyvin (katso esimerkiksi US 6245889 ja WO 98/51354).The BMP of the present invention may be used in the treatment of disorders affecting bone, cartilage, tendon or tooth defects or diseases, or the like where regeneration, repair, or growth is desirable, or other diseases. The protein of the present invention may also be used for wound healing, such as burns, surgical wounds and stomach ulcers and similar tissue repair, as well as for the treatment of cancer, as disclosed in EP1131087. Because the BMP protein generally lacks species specificity, the patient suffering from the defect in question may be any suitable animal, preferably a mammal such as a human, and the BMP protein used in the treatment may be derived from any suitable source. The use of similar BMP proteins in many therapeutic applications is well known in the art (see, for example, US 6245889 and WO 98/51354).

’’Häiriöt, jotka liittyvät luun, ruston, jänteen tai hampaiden vikoihin” tässä käytettynä 5 viittaa yleisesti mihin tahansa vaivaan, jossa luun, ruston, jänteen tai hampaiden paraneminen tai uudelleen rakentaminen, ts. regeneraatio, on toivottavaa. Ei-rajoittavia esimerkkejä hoitotoimenpiteistä, jotka kohdistuvat luun, ruston, jänteen tai hampaiden häiriöihin tai sairauksiin tai vastaaviin, ovat luun ja hammaskudok-sen regeneraatio, korjaaminen ja kasvu; luun regeneraatio, korjaaminen ja kasvu 10 nisäkkäillä, kuten ihmisellä; hoitotoimenpiteet luun muodostuksessa tai regeneraa-tiossa tapahtuneiden poikkeavuuksien korjaamiseksi; haavan paraneminen, ek~ tooppinen luun indusointi ja segmentaalisten luuvaurioiden parantaminen selkärankaisilla; hoitotoimenpiteet luurangan häiriöiden ja epämuodostumien korjaamiseksi; suurten luuvaurioiden korjaaminen, jotka johtuvat traumasta, kasvainten 15 poistamisesta tai synnynnäisistä epämuodostumista, implantoidun sisäisen proteesin vuoksi vähentyneiden luuvarastojen rekonstruointi korjausoperaatioissa tai luunmurtumien hidastunut paraneminen tai yhteen liittymättömät luunmurtumat; luun ja ruston vikojen korjaaminen, kuten ’’critical size defectit”, "non-critical size defectit", yhteen liittymättömät murtumat, segmentaaliset yhteen liittymättömät 20 murtumat; akuutit murtumat, rustoviat, luu-rusto defektit, rustonalaisen luun viat, paikallinen luun ja ruston muodostus; viat, jotka johtuvat rappeuttavista sairauksis-; . . ta; hampaisiin liittyvät sovellukset, joissa korjataan hammaskudosta, alveolaarista luuta, hammassementtiä, hampaanjuuren membraania, täytetään hampaan juuri-kanavan sisältöä, hammasimplantin kiinnityksen kehittäminen ja parantaminen, ä 25 Lisää esimerkkejä näistä häiriöistä löytyy julkaisusta Ann Rheum Dis, Volume 62, 2003, 73-78: Reddy AH: Cartilage morphogenic proteins: role in joint development, homeostasis and regeneration."Disorders Related to Bone, Cartilage, Tendon or Tooth Defects" as used herein generally refers to any disorder in which healing or rebuilding, i.e. regeneration, of bone, cartilage, tendon, or teeth is desirable. Non-limiting examples of treatment measures for disorders or diseases of bone, cartilage, tendon or teeth, or the like, include regeneration, repair, and growth of bone and dental tissue; bone regeneration, repair and growth in 10 mammals such as man; treatment measures to correct abnormalities in bone formation or regeneration; wound healing, ectopic bone induction, and healing of segmental bone damage in vertebrates; treatment measures to correct skeletal disorders and deformities; repair of major bone damage due to trauma, removal of tumors, or congenital malformations, reconstruction of reduced bone stores due to implanted internal prosthesis in repair operations, or delayed healing of fractures or unrelated bone fractures; repair of bone and cartilage defects such as '' critical size defects '', 'non-critical size defects', unrelated fractures, segmental unrelated fractures; acute fractures, cartilage defects, bone-cartilage defects, cartilage bone defects, local bone and cartilage formation; defects due to degenerative diseases; . . O; dental applications for repairing dental tissue, alveolar bone, dental cement, tooth root membrane, filling tooth root canal contents, developing and improving dental implant attachment, 25 More examples of these disorders can be found in Ann Rheum Dis, Volume 62, 2003, 73-78: Reddy AH: Cartilage Morphogenic Proteins: Role in Joint Development, Homeostasis and Regeneration.

Muita sairauksia, joissa tämän keksinnön BMP on hyödyllinen, ovat esimerkiksi 30 syöpä, fibromyalgia, psoriasis ja muut dermatologiset häiriöt, ja reumaattiset häiriöt ja vastaavat. Esimerkkejä tällaisista syövistä ja menetelmistä ja koostumuksista, joilla niitä hoidetaan, on esitetty julkaisussa EP1131087.Other diseases where the BMP of this invention is useful include cancer, fibromyalgia, psoriasis and other dermatological disorders, and rheumatic disorders and the like. Examples of such cancers and methods and compositions for treating them are disclosed in EP1131087.

Eräs keksinnön toteutusmuoto tarjoaa BMP:n, kuten BMP-6, käytettäväksi missä tahansa tässä kuvatussa sovelluksessa yhdessä yhden tai useamman muun mor-35 fogeneettisen proteiinin kanssa, kuten toisen BMP-tyypin tai vastaavan kanssa. Yleensä tällä saavutetaan synergiaetuja, kuten alalla tiedetään. Esimerkkeinä muista sopivista BMP-proteiineista ovat, mutta eivät ole rajoittuneet vain näihin, BMP-1, BMP-2, BMP-3, BMP-4, BMP-5, jokin muu BMP-6, BMP-7 ja BMP-8. Myös 17 muita terapeuttisesti hyödyllisiä aineita voidaan käyttää, kuten epidermaalista kasvutekijää, fibroplastista kasvutekijää ja tranformoivaa kasvutekijää (US 6 245 889). Eräässä keksinnön toteutusmuodossa kyseessä oleva täydentävä morfogeneetti-nen proteiini on peräisin porosta, kuten jokin muu poron BMP-proteiini. Eräässä 5 keksinnön toteutusmuodossa BMP tarjotaan käytettäväksi dimeerinä, homodimee-rinä tai heterodimeerinä yhdessä toisen BMP-proteiinin kanssa, kuten on kuvattu edellä. Vielä eräässä toteutusmuodossa BMP tarjotaan käytettäväksi dimeerimuo-dossa tai yhdessä jonkin muun tekijän tai proteiinin kanssa, kuten on kuvattu edellä, lääkeaineen valmistukseen, jolla lääkitään häiriöitä, joita on kuvattu selitysosas-10 sa.One embodiment of the invention provides a BMP, such as BMP-6, for use in any of the embodiments described herein, in combination with one or more other mor-35 phagenetic proteins, such as another type of BMP or the like. Generally, this achieves synergy benefits, as is known in the art. Examples of other suitable BMP proteins include, but are not limited to, BMP-1, BMP-2, BMP-3, BMP-4, BMP-5, other BMP-6, BMP-7 and BMP-8. 17 other therapeutically useful agents can also be used, such as epidermal growth factor, fibroplastic growth factor and transforming growth factor (US 6,245,889). In one embodiment of the invention, the complementary morphogenetic protein in question is derived from a reindeer, like any other reindeer BMP protein. In one embodiment of the invention, the BMP is provided for use as a dimer, homodimer, or heterodimer in combination with another BMP protein as described above. In another embodiment, the BMP is provided for use in dimeric form or in combination with another agent or protein, as described above, for the manufacture of a medicament for the treatment of disorders as described in the Explanatory Note.

Eräs keksinnön toteutusmuoto tarjoaa käyttöön osteogeenisen välineen, kuten implantin, joka sisältää tämän keksinnön BMP:tä. Osteogeeninen väline voi sisältää bioyhteensopivan matriksin, kuten kalsiumfosfaatti-, karboksimetyyliselluloosa-, 15 kollageenimatriksin tai näiden yhdistelmiä. Eräässä toteutusmuodossa kyseinen kalsiumfosfaattimatriksi on hydroksiapatiittimatriksi. Kyseinen matriksi voi mahdollistaa BMP-proteiinin hitaan vapautumisen ja/tai sopivan ympäristön BMP-proteiinin luovuttamiselle. Osteogeeninen väline saattaa myös sisältää metallisen implantin, jota mainittu bioyhteensopiva matriksi ympäröi. Eräs esimerkki kyseises-20 tä metallista on titaani. Joitakin esimerkkejä tällaisista osteogeenisistä välineistä on esitetty julkaisussa WO 98/51354.One embodiment of the invention provides an osteogenic device, such as an implant, containing the BMP of the present invention. The osteogenic device may include a biocompatible matrix, such as calcium phosphate, carboxymethylcellulose, collagen matrix, or combinations thereof. In one embodiment, the calcium phosphate matrix is a hydroxyapatite matrix. Such a matrix may allow slow release of the BMP protein and / or a suitable environment for release of the BMP protein. The osteogenic device may also include a metallic implant surrounded by said biocompatible matrix. One example of such 20 metals is titanium. Some examples of such osteogenic devices are disclosed in WO 98/51354.

Ei-rajoittavia esimerkkejä erilaisista tukimateriaaleista, kantajista tai tuista, joiden avulla muodostetaan esimerkiksi erilaisia osteogeenisiä välineitä tai vastaavia, 25 joissa on tämän keksinnön proteiinia, ovat ilmiasultaan seuraavissa erilaisissa muodoissa: pulveri, pesusienimäinen, liuska, kalvo, geeli, verkko tai liuos tai suspensio; puolikiinteä liuosmainen kantaja, jota voidaan käyttää lihaksensisäisiin, suonensisäisiin, luuytimensisäisiin tai nivelensisäisiin injektioihin; eristetyt mesen-kymaaliset kantasolut, mikä tahansa farmaseuttisesti hyväksyttävä kuljetin; jauhe-30 tut auto-ja allograftit, mikä tahansa farmaseuttisesti hyväksyttävä matriksi, materiaali, joka on valittu ryhmästä, joka käsittää hydroksiapatiitin, kollageenin, polymeerejä (esimerkiksi polymaitohappo- ja polyglykolihappo-polymeerit), synteettiset polymeerit, hyaluronihappo, α-BSM, kalsiumfosfaatti, trikalsiumfosfaatti, ei-huokoinen keraaminen biopolymeeri, ei-huokoinen resorboituva biopolymeeri, koralli, de-35 mineralisoitunut luu, biolasi, mikä tahansa biohajoava materiaali ja näiden yhdistelmät; sitoutumiseen käytetyt aineet, jotka on valittu seuraavasta ryhmästä: man-nitoli, dekstraanit, valkovaseliini, alkyyli- ja metyyliselluloosat, kostuttavat aineet kuten natriumsuolat, fobriiniliima, nisäkäsperäinen fibrinogeeni ja trombiini ja näi- 18 den yhdistelmät ja sekoitukset. Osteogeeninen väline voi olla esimerkiksi rakenteellisesti stabiili, kolmiulotteinen implantti, joka on muodoltaan kuutio, sylinteri tai blokki tai anatomisesti muotoiltu tai injektoitavassa muodossa. Esimerkkejä osteo-geenisistä välineistä, hyödyllisistä materiaaleista ja tekniikoista on tuotu esiin kir-5 jassa Skeletal reconstruction and bioimplantation (T. Sam Lindholm, 1997, Sprin-ger-Verlag, Heidelberg, Germany).Non-limiting examples of various supports, carriers, or supports for forming, for example, various osteogenic devices or the like containing the protein of the present invention have the following various forms: powder, sponge, tab, membrane, gel, web or solution or suspension; a semi-solid solution carrier which can be used for intramuscular, intravenous, bone marrow or intra-articular injection; isolated mesenchymal stem cells, any pharmaceutically acceptable carrier; powdered auto and allografts, any pharmaceutically acceptable matrix, material selected from the group consisting of hydroxyapatite, collagen, polymers (e.g., polylactic and polyglycolic acid polymers), synthetic polymers, hyaluronic acid, α-BSM, tricalcium phosphate, non-porous ceramic biopolymer, non-porous resorbable biopolymer, coral, de-35 mineralized bone, bio glass, any biodegradable material and combinations thereof; binding agents selected from the group consisting of mannitol, dextrans, white petrolatum, alkyl and methylcelluloses, wetting agents such as sodium salts, phobrin glue, mammalian fibrinogen and thrombin, and combinations and mixtures thereof. The osteogenic device may be, for example, a structurally stable, three-dimensional implant in the shape of a cube, cylinder or block or anatomically shaped or injectable. Examples of osteogenic tools, useful materials, and techniques are disclosed in Skeletal reconstruction and bioimplantation (T. Sam Lindholm, 1997, Springer-Verlag, Heidelberg, Germany).

Eräs keksinnön toteutusmuoto tarjoaa farmaseuttisen koostumuksen, joka sisältää terapeuttisesti tehokkaan määrän tämän keksinnön BMP:tä farmaseuttisesti sopi-10 vassa kuljettimessa tai kantajassa. Kyseisiä farmaseuttisia koostumuksia voidaan käyttää sellaisten häiriöiden hoitamiseen, jotka liittyvät luun, ruston, jänteen tai hampaiden vaurioihin tai muihin sairauksiin, haavoihin ja muihin kudosvaurioihin tai mihin tahansa häiriöihin, joita on kuvattu tässä tekstissä.One embodiment of the invention provides a pharmaceutical composition comprising a therapeutically effective amount of the BMP of this invention in a pharmaceutically acceptable carrier or carrier. The pharmaceutical compositions may be used to treat disorders associated with bone, cartilage, tendon or tooth damage or other diseases, wounds and other tissue damage, or any of the disorders described herein.

15 Eräs keksinnön toteutusmuoto tarjoaa menetelmän, jolla voidaan indusoida luun, ruston, jänteen, hampaiden tai vastaavien muodostuminen, jossa kyseistä luuta, rustoa, jännettä, hammasta tai vastaavaa käsitellään tämän keksinnön BMP:llä tai sen yhdistelmillä kuten on kuvattu edellä, in vitro tai in vivo. Vielä eräs keksinnön toteutusmuoto tarjoaa menetelmän, jolla hoidetaan niitä häiriöitä, joita on kuvattu 20 selityksessä, käsittäen eristetyn keksinnönmukaisen BMP:n antamisen potilaalle, joka kärsii kyseisistä häiriöistä. Kyseistä BMP:tä voidaan antaa farmaseuttisena koostumuksena tai osteogeenisenä välineenä, kuten on kuvattu edellä. Täydentäviä morfogeneettisiä proteiineja tai muita hyödyllisiä aineita voidaan antaa yhdessä kyseessä olevan tämän keksinnön BMP:n kanssa, kuten on kuvattu edellä, lisää-25 mään terapeuttista vaikutusta.An embodiment of the invention provides a method of inducing bone, cartilage, tendon, tooth, or the like, wherein said bone, cartilage, tendon, tooth, or the like is treated with the BMP of the present invention or combinations thereof as described above, in vitro or in vitro. vivo. Yet another embodiment of the invention provides a method of treating the disorders described in the specification, comprising administering an isolated BMP of the invention to a patient suffering from such disorders. The BMP in question may be administered as a pharmaceutical composition or as an osteogenic device as described above. Complementary morphogenetic proteins or other useful substances may be administered in combination with the BMP of the present invention as described above to enhance the therapeutic effect.

’ Seuraavassa selvityksessä ja esimerkeissä kuvataan sitä, miten poron rekombi- nantti-BMP-6:n kypsä osa hepariinia sitovan kohdan (HBS) kanssa tai ilman sitä, kuten on esitetty tämän keksinnön eräissä toteutusmuodoissa, tuotetaan E. colis-30 sa. Puhdistamisen ja laskostamisen jälkeen osteoinduktiivinen aktiivisuus varmistettiin bioanalyysillä hiiren takajalan lihastaskussa. Tämä in vivo -bioanalyysi on ollut BMP:n aktiivisuuden määrityksen standardimenetelmä jo proteiinin keksimisestä lähtien. Se käsittää BMP:n implantoimisen hiiren takajalan lihakseen ja heterotrooppisen uuden luun indusoitumisen arvioinnin radiologisesti ja histologisesti 35 10-21 päivän kuluttua implantaatiosta.The following description and examples describe how the mature portion of a reindeer recombinant BMP-6 with or without a heparin binding site (HBS), as disclosed in some embodiments of the present invention, is produced in E. coli. After purification and folding, osteoinductive activity was confirmed by bioassay in the mouse hindlimb muscle pocket. This in vivo bioassay has been a standard method for determining BMP activity since the discovery of the protein. It involves BMP implantation of mouse hind foot muscle and assessment of heterotropic new bone induction radiologically and histologically 35 10 to 21 days after implantation.

BMP:n aktiivisuuden määrityksessä kuva-analyysi tehdään lähettämällä röntgensäde luun lävitse, jolloin se nähdään filmillä röntgenpositiivisena tummentumana 19 verrattaessa sitä pehmytkudokseen. Tämä mahdollistaa vastamuodostuneen luun radiograaffisen havaitsemisen ja radiomorfometrisen kvantitaation, joka on saatu aikaan implantoimalia BMP:tä tai muuta luuta indusoivaa ainetta heterotooppiseen tai ortotooppiseen paikkaan.In the assay of BMP activity, image analysis is performed by transmitting an X-ray through the bone, which is seen on the film as an X-positive darkening 19 when compared to soft tissue. This allows radiographic detection and radiomorphometric quantification of newly formed bone obtained by implantation of BMP or other bone inducing agent at a heterotopic or orthotopic site.

55

Osteoinduktiivisuus havaittiin kaikissa kolmessa tutkitussa ryhmässä (1 mg, 3 mg, ja 5 mg rekombinanttia poron BMP-6-proteiinia) ja vaste kohosi annosta lisättäessä (taulukko 2). Verrattaessa poron BMP-6 rekombinanttiproteiinia ihmisen vastaavaan, poron BMP-6 oli tehokkaampi luun muodostuksen indusoija, joten se on po-10 tentiaalinen aine kliinisiin sovelluksiin.Osteoinductivity was observed in all three groups studied (1 mg, 3 mg, and 5 mg recombinant reindeer BMP-6) and the response increased with dose (Table 2). When compared to the recombinant protein of reindeer BMP-6 against that of human, reindeer BMP-6 was a more potent inducer of bone formation, making it a potent agent for clinical applications.

Annos__1 mg 3 mg 5 mgDoses__1 mg 3 mg 5 mg

Poron BMP-6__-__(+) -__k____(+) +__++ + ~Poron BMP-6 __-__ (+) -__ k ____ (+) + __ ++ + ~

Poron BMP-6-HBS ---+++ (+) - (+) +(+) + +(+)Poron BMP-6-HBS --- +++ (+) - (+) + (+) + + (+)

Ihmisen BMP-6__+ - - (+) - (+) (+) - +__(+)Human BMP-6 __ + - - (+) - (+) (+) - + __ (+)

Naudan BMP-6........k - (+) + 15 Taulukko 2. Poron ja ihmisen BMP-6-proteiinien osteoinduktiivisen vasteen vertailu eri annoksilla (k= lopetettu).Bovine BMP-6 ........ k - (+) + 15 Table 2. Comparison of the osteoinductive response of reindeer and human BMP-6 proteins at different doses (k = discontinued).

In vivo -bioanalyysin tulokset on esitetty kuvassa 12. Kuva 12A on verrokki, jossa implanttina on käytetty ihmisen BMP-6:tta ja 12B on implantti, joka sisältää tämän 20 keksinnön BMP-6-proteiinia. Bioanalyysi toteutettiin kuten on esitetty julkaisussa Marshall R. Urist, J.J. Chang, A. Lietze, Y.K. Huo, A.G. Brownell and J.DeLange (1987): Preparation and Bioassay of Bone Morphogenetic Protein and Polypeptide Fragments, Methods Enzymol 146: 294-312.The results of the in vivo bioassay are shown in Figure 12. Figure 12A is a control using human BMP-6 as an implant and 12B is an implant containing the BMP-6 protein of the present invention. The bioassay was performed as described in Marshall R. Urist, J.J. Chang, A. Lietze, Y.K. Huo, A.G. Brownell and J. DeLange (1987): Preparation and Bioassay of Bone Morphogenetic Protein and Polypeptide Fragments, Methods Enzymol 146: 294-312.

25 Aluksi rekombinantin rdBMP-6:n kypsän Osan ekspressointi E. colissa tuotti suuria vaikeuksia. Jopa mutaatioilla, jotka tehtiin tiettyihin kodoneihin, jotta rdBMP-6 ko~ donikäyttö muistuttaisi E. colin kodonikäyttöä, ei ollut parantavaa vaikutusta eks-pressiotasoon. Tämän vuoksi tutkijat olettivat, että huono ekspressoitavuus johtuisi rdBMP-6:n kypsän osan N-terminaalisen alueen korkeasta GC-pitoisuudesta. Kos-30 ka hepariinia sitova kohta (HBS) on poron BMP-2 kypsän osan alussa ja sen GC-pitoisuus on matala, tehtiin konstrukti, jossa HBS sijoitettiin rdBMP-6:n kypsän 20 osan alkuun ja tällä tavalla keksijät kykenivät parantamaan rekombinatti-rdBMP-6:n ekspressiotasoa.Initially, expression of the mature part of the recombinant rdBMP-6 in E. coli caused great difficulty. Even mutations made to specific codons to make the codon usage of rdBMP-6 similar to that of E. coli had no healing effect on the expression level. Therefore, the researchers hypothesized that poor expression would be due to high GC content in the N-terminal region of the mature portion of rdBMP-6. Kos-30 ka heparin binding site (HBS) is at the beginning of the mature portion of reindeer BMP-2 and has a low GC content, a construct was made where HBS was placed at the beginning of the mature portion of rdBMP-6 and thus the inventors were able to improve recombinant rdBMP. Expression level of -6.

HBS, joka sijaitsee rdBMP-2:n N-terminaalisessa osassa, sisältää 10 emäksistä 5 aminohappoa ja muistuttaa tunnettuja tai esitettyjä muiden kasvutekijöiden heparii-nia sitovia kohtia. Näiden kohtien otaksutaan olevan tärkeitä proteiinien säilyvyyden ja stabiilisuuden kannalta ja ne voivat suoraan edistää proteiinien biologista aktiivisuutta. On myös mahdollista, että kehityksen aikana HBS sisältävän proteiinin vuorovaikutuksella ekstrasellulaarisen matriksin kanssa saattaisi olla tärkeä 10 merkitys morfogeneettisen gradientin luomisessa, jolla rajoitetaan proteiinin vapaata diffuntoitumista. Siksi otaksuttiin, että HBS kykenisi myös parantamaan rekom-binantin rdBMP-6:n biologista aktiivisuutta pidentämällä aikaa ennen kuin proteiini häviää implantaatiokohdasta, mikä myös osoitettiin bioanalyysilla.HBS, located in the N-terminal portion of rdBMP-2, contains 10 basic 5 amino acids and resembles known or disclosed heparin binding sites for other growth factors. These sites are believed to be important for the stability and stability of the proteins and may directly contribute to the biological activity of the proteins. It is also possible that, during development, the interaction of the HBS-containing protein with the extracellular matrix could play an important role in creating a morphogenetic gradient limiting the free diffusion of the protein. Therefore, it was assumed that HBS would also be able to improve the biological activity of the recombinant rdBMP-6 by extending the time before protein loss at the implantation site, which was also demonstrated by bioassay.

15 Esimerkit15 Examples

Esimerkki 1: Poron BIWIP-6 cDNAm kloonaaminen ja sekvensointi 3’» päästä A. RNA eristäminen 20Example 1: Cloning and Sequencing Reindeer BIWIP-6 cDNAm 3 'to End A. Isolation of RNA

Kolmivuotiaan urosporon sarvet leikattiin irti ja jäädytettiin nestetypessä välittömästi teurastuksen jälkeen. Jäätyneet sarvet leikattiin 0,5 cm:n palasiksi ja säilytettiin -70 °C:ssa. Poron sarven mRNA eristettiin käyttäen QuickPrep® Micro mRNA Purification Kit -pakkausta (Pharmacia Biotech). Osa poron sarven kappaleesta pilkot-25 tiin pieniksi palasiksi (noin 1 mm3) ja 0,1 g tätä kudosta lisättiin 0,6 mi:aan Extracti-on-puskuria, joka sisälsi guanidiinitiosyanaattia ja N-lauroyylisarkosiinia. Kudosta homogenisoitiin jäissä Ultra Turraksilla kolme kertaa 10 sekuntia ja jäähdytettiin homogenisointikertojen välillä. 1,2 ml Elution-puskuria lisättiin ja suspensiota homogenisoitiin vielä yhden kerran 10 sekunnin ajan. Lopputuloksena oli tasainen 30 suspensio.Three-year-old male reindeer horns were severed and frozen in liquid nitrogen immediately after slaughter. The frozen horns were cut into 0.5 cm pieces and stored at -70 ° C. Reindeer horn mRNA was isolated using the QuickPrep® Micro mRNA Purification Kit (Pharmacia Biotech). A portion of the reindeer horn slice was cut into small pieces (about 1 mm 3) and 0.1 g of this tissue was added to 0.6 mL of Extract-on buffer containing guanidine thiocyanate and N-lauroyl sarcosine. The tissue was homogenized on ice with Ultra Turras three times for 10 seconds and cooled between homogenization runs. 1.2 ml of Elution buffer was added and the suspension was homogenized once more for 10 seconds. The end result was a uniform suspension.

Poron sarven homogenaatti ja Oligo(dT)-selluloosa sentrifugoitiin täydellä nopeudella [14,000 rpm, huoneenlämmössä, Centrifuge 5415 C (Eppendorf)) yhden minuutin ajan. Oligo(dT)-selluloosasakan päällä oleva puskuri poistettiin ja kirkas ku-35 doshomogenaatti pipetoitiin sen tilalle. Putkea käänneltiin ylösalaisin, jotta Oli-go(dT)-selluloosa saataisiin suspensioksi. Suspensiota sekoitettiin varovasti viiden minuutin ajan ja sentrifugoitiin täydellä nopeudella [14,000 rpm, huoneenlämmös- 21 sä, Centrifuge 5415 C (Eppendorf)] kymmenen sekunnin ajan. Supernatantti heitettiin pois.The reindeer horn homogenate and the Oligo (dT) cellulose were centrifuged at full speed [14,000 rpm, room temperature, Centrifuge 5415 C (Eppendorf)) for one minute. The buffer on the oligo (dT) cellulose precipitate was removed and the clear K? 35 homogenate was pipetted in its place. The tube was inverted to obtain a suspension of Oli-go (dT) cellulose. The suspension was gently stirred for five minutes and centrifuged at full speed [14,000 rpm, room temperature, Centrifuge 5415 C (Eppendorf)] for ten seconds. The supernatant was discarded.

Oligo(dT)-selluioosa suspensoitiin uudelleen High-Salt Buffer -puskuriin [10 mM 5 Tris-HCI (pH 7,5), 1 mM EDTA, 0,5 M NaCI] ja suspensio sentrifugoitiin täydellä nopeudella [14,000 rpm, huoneenlämmössä, Centrifuge 5415 C (Eppendorf)] kymmenen sekunnin ajan. Pesut High-Salt Buffer -puskurilla toistettiin viisi kertaa ja lisäksi kaksi kertaa Low Salt Buffer -puskurilla [10 mM Tris-HCI (pH 7,5), 1 mM EDTA, 0,1 M NaCI], Kolme ml Low Salt Buffer -puskuria lisättiin ja suspensio siir-10 rettiin MicroSpin-pylvääseen. MicroSpin-pylväs laitettiin Eppendorf-putkeen ja sentrifugoitiin täydellä nopeudella viiden sekunnin ajan. Pylvään Oligo(dT)-selluloosa huuhdeltiin kolme kertaa Low Salt Buffer -puskurilla.The oligo (dT) cellulose was resuspended in High-Salt Buffer [10 mM Tris-HCl (pH 7.5), 1 mM EDTA, 0.5 M NaCl], and the suspension was centrifuged at full speed [14,000 rpm, room temperature, Centrifuge 5415 ° C (Eppendorf)] for ten seconds. Washes with High-Salt Buffer were repeated five times, and twice with Low Salt Buffer [10 mM Tris-HCl (pH 7.5), 1 mM EDTA, 0.1 M NaCl], Three ml Low Salt Buffer was added and the suspension was transferred to a MicroSpin column. The MicroSpin column was placed in an Eppendorf tube and centrifuged at full speed for five seconds. Column Oligo (dT) cellulose was rinsed three times with Low Salt Buffer.

Poron sarven mRNA eluoitiin MicroSpin-pylväästä puhtaaseen Eppendorf-putkeen 15 lisäämällä pylvääseen 0,2 ml 65 °C Elution Buffer -puskuria (QuickPrep® Micro mRNA Purification Kit, Pharmacia Biotech) ja sentrifugoimalla täydellä nopeudella [14,000 rpm, huoneenlämmössä, Centrifuge 5415 C (Eppendorf)] viiden sekunnin ajan. Eluutiovaihe toistettiin kaksi kertaa. Eristetty mRNA saostettiin lisäämällä jokaiseen eluanttiin 5 pl glykogeeniliuosta (5-10 mg/ml DEPC-käsitellyssä H20:ssa), 20 1/10 tilavuutta K-asetaattiliuosta (2,5 M kaliumasetaatti, pH 5,0) ja 0,5 ml absoluut tista etanolia (jäähdytettynä -20 °C:seen). Saostumisen annettiin tapahtua -20 °C:ssa ainakin 30 minuuttia ja mRNA sentrifugoitiin täydellä nopeudella [14,000 rpm, 4 °C:ssa, Centrifuge 5415 C (Eppendorf)] viiden minuutin ajan. Saostettu mRNA säilytettiin -70 °C:ssa niin kauan kunnes cDNA:n synteesi suoritettiin.Reindeer horn mRNA was eluted from the MicroSpin column into a clean Eppendorf tube 15 by adding 0.2 ml of 65 ° C Elution Buffer (QuickPrep® Micro mRNA Purification Kit, Pharmacia Biotech) to the column and centrifugation at full speed [14,000 rpm, Centrifuge 5415 ( Eppendorf)] for five seconds. The elution step was repeated twice. The isolated mRNA was precipitated by adding 5 µl of glycogen solution (5-10 mg / ml in DEPC-treated H2O), 20 1/10 volumes of K-acetate solution (2.5 M potassium acetate, pH 5.0) and 0.5 ml absolute to each eluant. ethanol (cooled to -20 ° C). Precipitation was allowed to proceed at -20 ° C for at least 30 minutes and the mRNA was centrifuged at full speed [14,000 rpm, 4 ° C, Centrifuge 5415 C (Eppendorf)] for 5 minutes. The precipitated mRNA was stored at -70 ° C until cDNA synthesis was performed.

25 B. cDNA:n synteesi25 B. Synthesis of cDNA

Poron sarven mRNA:n käänteistranskriptio suoritettiin modifioiden Time Saver™ cDNA Synthesis Kit -pakkauksen (Pharmacia Biotech) ohjeita. 3 pg mRNA:ta läm-30 pödenaturoitiin 65 °C:ssa kymmenen minuutin ajan ja jäähdytettiin jäissä. 0,2 pmol DTT, 0,5 pg Oligo(dT)i2-i8-aluketta ja lämpödenaturoitu mRNA lisättiin First Strand ...... -reaktioseokseen, joka sisälsi seuraavia: FPLCpure™ Cloned Murine ReverseReverse transcription of reindeer mRNA was performed by modification of the Time Saver ™ cDNA Synthesis Kit (Pharmacia Biotech). 3 µg of mRNA was warmed at 65 ° C for ten minutes and cooled on ice. 0.2 pmol DTT, 0.5 µg Oligo (dT) i2-18 primer and heat denatured mRNA were added to the First Strand ...... reaction mixture containing: FPLCpure ™ Cloned Murine Reverse

Transcriptase, RNAguard™, RNase/DNase-Free BSA, dNTPs (dATP, dCTP, dGTP ja dTTP) vesipohjaisessa puskurissa (Time Saver™ cDNA Synthesis Kit, / 35 Pharmacia Biotech). Sekoitettua liuosta inkuboitiin 37 °C:ssa yhden tunnin ajan.Transcriptase, RNAguard ™, RNase / DNase-Free BSA, dNTPs (dATP, dCTP, dGTP and dTTP) in an aqueous buffer (Time Saver ™ cDNA Synthesis Kit, 35 Pharmacia Biotech). The mixed solution was incubated at 37 ° C for one hour.

Inkubaation jälkeen First Strand -reaktioseos lisättiin Second Strand -reaktioseokseen, joka sisälsi E. colin RNasi H:ta ja E. colin DNA-polymeraasi l:tä ja dNTP:t vesipohjaisessa puskurissa (Time Saver™ cDNA Synthesis Kit, Phar- 22 mada Biotech). Liuosta sekoitettiin varovasti ja inkuboitiin huoneen lämpötilassa 30 minuuttia. Syntetisoitu cDNA säilytettiin +4 °C:ssa.After incubation, the First Strand reaction mixture was added to the Second Strand reaction mixture containing E. coli RNasi H and E. coli DNA polymerase I and dNTPs in an aqueous buffer (Time Saver ™ cDNA Synthesis Kit, Phar-22 Mada Biotech ). The solution was gently mixed and incubated at room temperature for 30 minutes. The synthesized cDNA was stored at + 4 ° C.

C. Poron sarven cDNA.n kartoittaminen 5C. Detection of Reindeer Horn cDNA

Osa poron BMP-6:n cDNA:ta monistettiin PCR-tekniikalla (Polymerase chain reaction) käyttäen alukkeita (5’-CGG(C)ATCTACAAGGACTGTGTT(G)G(A)TGGG -3’) ja (3’-GTCCGG(A)GCC(T)TGTGCCTGCCACTAA-5’) (taulukko 3), jotka oli suunniteltu jo tunnettujen eri nisäkäslajien (ihminen, rotta ja hiiri) BMP-6-geenien homo-10 logiaan perustuen. PCR-reaktioseos (50 pl) sisälsi 100 ng poron sarvesta valmistettua cDNA:ta, 40 pmoi kutakin aluketta, 0,4 mM dNTP:tä (PCR Core Kit, Roche) ja 0,7 U/μΙ Expand High Fidelity -entsyymiseosta (lämpöstabiili Taq polymeraasi + oikolukeva polymeraasi, Roche) Expand High Fidelity -puskurissa, joka sisälsi MgCta (Expand High Fidelity PCR System, Roche). Reaktio suoritettiin käyttäen 15 Mastercycler personal apparatus -laitetta (Eppendorf) seuraavan ohjelman mukaisesti: alkudenaturaatio 94 °C 4 minuuttia, ja seuraavat 25 sykliä: denaturaatio 94 °C, 1 minuutti, alukkeiden liittäminen 55 °C 1 minuutti, DNA ketjujen pidentäminen 72 °C 2 minuuttia. Loppuekstensio suoritettiin 72 °C:ssa 10 minuuttia.Part of the reindeer BMP-6 cDNA was amplified by PCR (Polymerase chain reaction) using primers (5'-CGG (C) ATCTACAAGGACTGTGTT (G) G (A) TGGG -3 ') and (3'-GTCCGG (A ) GCC (T) TGTGCCTGCCACTAA-5 ') (Table 3) designed based on the homology of the BMP-6 genes of various known mammalian species (human, rat and mouse). The PCR reaction mixture (50 µl) contained 100 ng of reindeer cDNA, 40 µm of each primer, 0.4 mM dNTP (PCR Core Kit, Roche), and 0.7 U / μΙ Expand High Fidelity (thermostable) Taq polymerase + proof reading polymerase, Roche) in Expand High Fidelity buffer containing MgC (Expand High Fidelity PCR System, Roche). The reaction was performed using 15 Mastercycler personal apparatus (Eppendorf) according to the following program: initial denaturation 94 ° C for 4 minutes, and the following 25 cycles: denaturation 94 ° C, 1 minute, priming 55 ° C for 1 minute, extension of DNA strands 72 ° C. 2 minutes. The final extension was performed at 72 ° C for 10 minutes.

2323

Kloonauksessa käytetyt alukkeet _Primers used in cloning _

Osa poron BMP-6:n cDNA:ta_______Part of the reindeer BMP-6 cDNA _______

5’-> 3’ CGG(C)ATCTACAAGGACTGTGTT(G)G(A)TGGG 3’—> 5’ GTCCGG(A)GCC(T)TGTGCCTGCCACTAA5 '-> 3' CGG (C) ATCTACAAGGACTGTGTT (G) G (A) TGGG 3 '-> 5' GTCCGG (A) GCC (T) TGTGCCTGCCACTAA

Poron BMP-6:n kypsä osa_________Mature part of reindeer BMP-6_________

pTrcHis2A 5’-> 3’ GGATCCGTCGGCCCCCGGGCGGCGCCGGCAGpTrcHis2A 5 '-> 3' GGATCCGTCGGCCCCCGGGCGGCGCCGGCAG

3’-> 5’ AAGCTTGTGGCAGCCACAGGCCCGGACGAC PIVEX2.4 5’—»· 3’ CCGCGGCTCGGCCCCCGGGCGGCGCCGGCAG3 '-> 5' AAGCTTGTGGCAGCCACAGGCCCGGACGAC PIVEX2.4 5 '- »· 3' CCGCGGCTCGGCCCCCGGGCGGCGCCGGCAG

3’—» 5’ GGATCCTAGTGGCAGCCACAGGCCC pTrcHBS 5’—> 3’ GGTACCTCGGCCCCCGGGCGGCGCCGGCAG3'— »5 'GGATCCTAGTGGCAGCCACAGGCCC pTrcHBS 5' -> 3 'GGTACCTCGGCCCCCGGGCGGCGCCGGCAG

_ 3’—>· 5’ AAGCTT GT GGCAGCCACAGGCCCGGACGAC_ 3 '-> · 5' AAGCTT GT GGCAGCCACAGGCCCGGACGAC

Poron BMP-6:n mutatoitu kypsä osa__________Mutated mature part of reindeer BMP-6__________

pTrcHis2A 5'-* 3' GGATCCGTCGGCCCCGGGGCGCCGCCGCCAGpTrcHis2A 5 '- * 3' GGATCCGTCGGCCCCGGGGCGCCGCCGCCAG

3’—> 5’ AAGCTT GT GGCAGCCGCAGGCGCGGACGAC pTrcHBS 5’—> 3’ GGTACCTCGGCCCCGGGGCGCCGCCGCCAG3 '-> 5' AAGCTT GT GGCAGCCGCAGGCGCGGACGAC pTrcHBS 5 '-> 3' GGTACCTCGGCCCCGGGGCGCCGCCGCCAG

3’-» 5’ AAGCTTGTGGCAGCCGCAGGCGCGGACGAC3'- »5 'AAGCTTGTGGCAGCCGCAGGCGCGGACGAC

;· Q; · Q

• Taulukko 3. Alukkeet, joita on käytetty poron BMP-6:n normaalin ja mutatoidun ; kypsän osan kloonaamisessa 5 D. Kloonaaminen pGEM-T®-vektoriin PCR-tuote puhdistettiin käyttäen Wizard® PCR Preps DNA Purification System -pakkausta (Promega) ja ligatoitiin pGEM-T®-vektoriin (kuva 1) käyttäen T4 DNA-10 ligaasia (pGEM-T® Vector System I; Promega). 0,3 pg puhdistettua PCR-tuotetta ja 2,3 pg/ml pGEM-T®-vektoria lisättiin ligaatiopuskuriin, joka sisälsi 18 mM Tris-HCI (pH 7,8), 6 mM MgCfe, 6 mM DTT, 0,3 mM ATP, 3 % polyetyleeniglykolia ja 0,14 U/μΙ T4 DNA ligaasia kokonaistilavuuden ollessa 66 μΙ. Reaktion annettiin tapahtua +16 °C:ssa vesihauteessa, joka viileni yön aikana +4 °C:ksi. Syntynyttä, uutta 15 plasmidia kutsuttiin nimellä pMSU1 (kuva 1).Table 3. Primers used for normal and mutated reindeer BMP-6; 5 D. Cloning into the pGEM-T® vector The PCR product was purified using the Wizard® PCR Preps DNA Purification System kit (Promega) and ligated into the pGEM-T® vector (Figure 1) using T4 DNA-10 ligase (pGEM -T® Vector System I; Promega). 0.3 µg of purified PCR product and 2.3 µg / ml pGEM-T® vector were added to the ligation buffer containing 18 mM Tris-HCl (pH 7.8), 6 mM MgCl 2, 6 mM DTT, 0.3 mM ATP, 3% polyethylene glycol and 0.14 U / μΙ T4 DNA ligase for a total volume of 66 μΙ. The reaction was allowed to proceed at +16 ° C in a water bath which cooled to +4 ° C overnight. The resulting new plasmid was called pMSU1 (Figure 1).

24 E. Kompetenttien Escherichia coli TOP 10 F' -solujen valmistaminen24 E. Preparation of competent Escherichia coli TOP 10 F 'cells

Kompetentit Escherichia coli TOP 10 F' -solut valmistettiin kalsiumklori-di/magnesiumkloridi-meneteimällä. 2 ml LB-kasvatuslientä inokuloitiin E. Coli TOP 5 10 F' -soluilla ja kasvatettiin yön yli 37 °C:ssa ravistellen (225 rpm). Seuraavana aamuna 100 ml: iin tuoretta LB-kasvatuslientä lisättiin 1 ml yli yön kasvatettua kasvustoa ja sitä kasvatettiin ravistellen (225 rpm) 37 °C:ssa niin kauan kunnes ODeoo > = 0,5-0,6. Kasvatetut solut kerättiin sentrifugoimalia (2,500 x g, 5 minuuttia), sus-pendoitiin 10 ml:aan 0,1 M MgCh-liuosta ja kerättiin uudelleen sentrifugoimalia 10 (2,500 x g, 5 minuuttia). MgCI2-käsittelyn jälkeen solut suspendoitiin 10 ml:aan 0,1 M CaCI2-liuosta, inkuboitiin jäähauteessa 30 minuuttia ja kerättiin taas sentrifugoi-malla (2,500 x g, 5 minuuttia). CaCh-käsittely toistettiin, muuttaen sitä kuitenkin niin, että toisella kerralla käytettiin 3,5 ml CaCI2-liuosta ja inkuboimalla soluja yhden tunnin ajan. Suspensioon lisättiin glyserolia (lopullinen konsentraatio 14 % 15 (v/v)) ja suspensio jaettiin 200 pl:n eriin. Kompetentit E. coli TOP 10 F' -solut pa kastettiin nestetyppeen ja säilytettiin -70 °C:ssa.Competent Escherichia coli TOP 10 F 'cells were prepared by the calcium chloride / magnesium chloride method. 2 ml of LB broth were inoculated with E. Coli TOP 5 10 F 'cells and grown overnight at 37 ° C with shaking (225 rpm). The next morning, 100 ml of fresh LB broth was added to 1 ml of overnight broth and grown with shaking (225 rpm) at 37 ° C until OD 600 = 0.5-0.6. The cultured cells were harvested in a centrifuge (2.500 x g, 5 minutes), resuspended in 10 ml of 0.1 M MgCl 2 solution and re-collected in a centrifuge (10, 500 x g, 5 minutes). After treatment with MgCl2, the cells were suspended in 10 ml of 0.1 M CaCl2, incubated in an ice bath for 30 minutes, and collected again by centrifugation (2.500 x g, 5 minutes). The CaCl 2 treatment was repeated, however, with a second run of 3.5 mL CaCl 2 and incubation of the cells for one hour. Glycerol (final concentration 14% (v / v)) was added to the suspension and the suspension was divided into 200 µl aliquots. Competent E. coli TOP 10 F 'cells were frozen in liquid nitrogen and stored at -70 ° C.

F. Kompetenttien Escherichia coli TOP 10 F' -solujen transformointi ja sellaisten kloonien valitseminen, jotka sisältävät poron BMP-6:n.F. Transformation of competent Escherichia coli TOP 10 F 'cells and selection of clones containing reindeer BMP-6.

2020

Kompetentit Escherichia coli TOP 10 F' -solut sulatettiin jäähauteessa 15 minuutin Γν, ajan. 20 μΙ ligaatioseosta (kuvattu edellä) lisättiin 100 pl:aan TCM-liuosta (10 mMCompetent Escherichia coli TOP 10 F 'cells were thawed in an ice bath for 15 minutes Γν. 20 μΙ of the ligation mixture (described above) was added to 100 µl of TCM (10 mM

Tris-HCI, 10 mM CaC^, 10 mM MgCI2, pH 7,0) ja sekoitettiin 200 μΙ:η kanssa kompetentteja E. coli -soluja. Seosta inkuboitiin jäissä 30 minuuttia ennen lämpöshok-25 kia (43 °C, 3 minuuttia). Lämpökäsittelyn jälkeen lisättiin 800 μΙ LB-kasvatuslientä ja solujen annettiin elpyä 37 °C:ssa 30 minuuttia. Transformoidut solut kerättiin sentrifugoimalia täydellä nopeudella 2 minuutin ajan ja suspendoitiin 30 pl:aan kasvatuslientä. Solususpensio maljattiin kahdelle LB maljalle, jotka sisälsivät 25 pg/ml ampisilliinia, 1 mmol IPTGitä (isopropyyli-p-D-tiogalaktopyranosidia) ja 2,4 30 nmol X-gal:ia (5-bromi-4-kioori-3-indolyyli^-D-galaktosidi) ja soluja kasvatettiin maljoilla yön yli 37 °C:ssa. Positiiviset kloonit havaittiin siitä, että ne olivat väriltään valkoisia IacZ-geenin a-komplementaation vuoksi. Menetelmä on kuvattu yksityiskohtaisesti kirjassa: Sambrook ja Russel (2001) Molecular Cloning, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York.Tris-HCl, 10 mM CaCl 2, 10 mM MgCl 2, pH 7.0) and mixed with 200 μΙ competent E. coli cells. The mixture was incubated on ice for 30 minutes before heat shock (43 ° C, 3 minutes). After heat treatment, 800 μΙ LB broth was added and cells were allowed to recover at 37 ° C for 30 minutes. Transformed cells were harvested by centrifugation at full speed for 2 minutes and resuspended in 30 µl culture broth. The cell suspension was plated on two LB plates containing 25 pg / ml ampicillin, 1 mmol IPTG (isopropyl-pD-thiogalactopyranoside) and 2.4 30 nmoles of X-gal (5-bromo-4-chloro-3-indolyl-4-D). galactoside) and cells were grown overnight at 37 ° C. Positive clones were found to be white in color due to α-complementation of the IacZ gene. The method is described in detail in Sambrook and Russel (2001) Molecular Cloning, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York.

35 25 G. pMS U1 -plasm id ie n eristäminen ja cDNA-inserttien sekvensointi35 25 Isolation of G. pMS U1 plasmid ids and sequencing of cDNA inserts

Plasmidit eristettiin käyttäen Wizard® Plus Minipreps DNA Purification System -pakkausta (Promega) ja puhdistettiin lisäksi saostamalla etanolilla. cDNA:n identi-5 teetti varmistettiin sekvensoimalla ABI Prism -laitteella (Perkin-Elmer Corporation). Sekvensointireaktio suoritettiin käyttäen DYEnamic ET Terminator Cycle Sequencing Kit -pakkausta (Amersham Pharmacia Biotech) ja Mastercycler Personel PCR -laitetta (Eppendorf). Sekvensoinnissa käytettävät PCR-alukkeet olivat (5’-TAATACGAGTCACTATAGGGCGA-3’) ja (3’-ATTTAGGTAACACTATAGAATAC-10 5’) (taulukko 4) ja käytetty ohjelma: 25 sykliä denaturaatio 94 °C 30 sekuntia, aluk- keiden liittäminen 50 °C 15 sekuntia, ketjun pidentäminen 60 °C. Monistetut PCR-tuotteet saostettiin etanolilla. 10 pl.aan reaktioseosta lisättiin 1 μΙ 1,5 M Na-asetaatti-250 mM EDTA -puskuria ja 95-100% etanolia niin paljon, että etanolin lopullinen konsentraatio oli 75 %. Saostumisen annettiin tapahtua jäähauteessa 7 15 minuutin ajan ja sen jälkeen seosta sentrifugoitiin 20 minuuttia. Supernatantti heitettiin pois ja sakka pestiin huoneenlämmössä 125 pl:lla 70 % etanolia. Seos sentrifugoitiin pikaisesti ja pesussa käytetty etanoli poistettiin niin tehokkaasti kuin mahdollista. Sakka kuivattiin 37 °C:ssa muutaman minuutin ajan, kunnes kaikki etanoli oli haihtunut. ABI Prism -laitteisto oli lääketieteellisen biokemian ja molekyy-20 libiologian laitoksella Oulun yliopistossa ja varsinainen sekvensointi suoritettiin siellä. Osa poron BMP-6:n cDNA:n nukleotidisekvenssistä ja vastaavasta aminohapposekvenssistä on esitetty kuvassa 10.Plasmids were isolated using the Wizard® Plus Minipreps DNA Purification System kit (Promega) and further purified by ethanol precipitation. The identity of the cDNA was confirmed by sequencing on an ABI Prism (Perkin-Elmer Corporation). The sequencing reaction was performed using a DYEnamic ET Terminator Cycle Sequencing Kit (Amersham Pharmacia Biotech) and a Mastercycler Personel PCR (Eppendorf). The PCR primers used for sequencing were (5'-TAATACGAGTCACTATAGGGCGA-3 ') and (3'-ATTTAGGTAACACTATAGAATAC-10 5') (Table 4) and program used: 25 cycles of denaturation at 94 ° C for 30 seconds, primer addition at 50 ° C. 15 seconds, chain extension at 60 ° C. Amplified PCR products were ethanol precipitated. To 10 µl of the reaction mixture was added 1 μΙ of 1.5 M Na-acetate-250 mM EDTA buffer and 95-100% ethanol to a final concentration of 75% ethanol. Precipitation was allowed to occur in an ice bath 7 for 15 minutes and then the mixture was centrifuged for 20 minutes. The supernatant was discarded and the precipitate was washed at room temperature with 125 µl of 70% ethanol. The mixture was centrifuged rapidly and the ethanol used for washing was removed as efficiently as possible. The precipitate was dried at 37 ° C for a few minutes until all ethanol had evaporated. The ABI Prism equipment was at the Department of Medical Biochemistry and Molecular Libiology at the University of Oulu and the actual sequencing was performed there. Part of the nucleotide sequence and corresponding amino acid sequence of the reindeer BMP-6 cDNA is shown in Figure 10.

Sekvensointialukkeet _____Sequencing primers _____

pGEM-T@-plasmidit 5’->3’ TAATACGACTCACTATAGGGCGApGEM-T @ plasmids 5 '-> 3' TAATACGACTCACTATAGGGCGA

3’—>5' ATTTAGGT G AC ACTATAGAATAC3 '-> 5' ATTTAGGT G AC ACTATAGAATAC

pT rcHis2A-plasmid it 5'->3' AGAGGTATATATTAAT GTATCGpT rcHis2A-Plasmid it 5 '-> 3' AGAGGTATATATTAAT GTATCG

; 3’—>5’ AT GGT CG ACGGCGCTATT CAG; 3 '-> 5' AT GGT CG ACGGCGCTATT CAG

7 plVEX2.4c-plasmidit 5’->3 TAATACGACTCACTATAGGGCGA7 plVEX2.4c Plasmids 5 '-> 3 TAATACGACTCACTATAGGGCGA

3’—>55 GCTAGTTATTGCTCAGCGG3 '-> 55 GCTAGTTATTGCTCAGCGG

: Λ 25 / , Taulukko 4. Alukkeet, joita on käytetty poron BMP-6:n normaalin ja mutatoidun kypsän osan sekvensoinnissa 26: Λ 25 /, Table 4. Primers used for sequencing normal and mutated mature portion of reindeer BMP-6 26

Esimerkki 2: Poron BfVIP-6:n normaalin ja nukieotidimuiatoidun kypsän osan rekombinanttiproteiinin ekspressio Escherichia coii TOP 10 F', Origami B (DE3) ja Rosetta (DE3) -soluissa 5 A. Poron BMP-6:n kypsän osan monistaminen ekspressiovektoria vartenExample 2: Expression of the recombinant normal and nucleotide mutated mature portion of reindeer BfVIP-6 in Escherichia coii TOP 10 F ', Origami B (DE3) and Rosetta (DE3) cells 5 A. Amplification of the mature portion of reindeer BMP-6 for expression vector

Poron BMP-6:n kypsä osa monistettiin pMSU1-plasmidista PCR-menetelmällä käyttäen homologisia alukkeita: (5’-GGATCCGTCGGCCCCCGGGCGGCGCCGGCAG-3’)ja 10 (3’-AAGCTTGTGGCAGCCACAGGCCCGGACGAC-5’) ja mutatoidulle kypsän osan versiolle seuraavia alukkeita: (5’- GGATCCGTCGGCCCCGGGGCGCCGCCGCCAG-3’) ja (3’-AAGCTTGTGGCAGCCGCAGGCGCGGACGAC-5’) (katso esimerkki 2 osa B). Alukkeet ovat myös nähtävissä taulukossa 3. Ensim-15 mäisen alukkeen 5’-päässä oli tunnistuskohta Bam Hl -restriktioentsyymille ja toisen alukkeen 3’-päässä oli tunnistuskohta Hind III -entsyymille.The mature portion of reindeer BMP-6 was amplified from pMSU1 by PCR using homologous primers: (5'-GGATCCGTCGGCCCCCGGGCGGCGCCGGCAG-3 ') and 10 (3'-AAGCTTGTGGCAGCCACAGGCCCGGACGACi-5? - GGATCCGTCGGCCCCGGGGCGCCGCCGCCAG-3 ') and (3'-AAGCTTGTGGCAGCCGCAGGCGCGGACGAC-5') (see Example 2, Part B). The primers are also seen in Table 3. The primer-15 primer had a recognition site for the Bam HI restriction enzyme and the other primer had a recognition site for the Hind III enzyme at its 3'-end.

50 μΙ:η reaktioseos sisälsi pMSU-plasmidin (0,05 pg) ja molempien alukkeiden (40 pmol) lisäksi 0,4 mM dNTP:itä (PCR Core Kit, Roche) ja 0,7 U/μΙ Expand High Fi-20 delity -entsyymiseosia (termostabiili Taq-polymeraasi + oikolukeva polymeraasi, Roche) ja Expand High Fidelity -puskuria, joka sisälsi MgCb (Roche). PCR-reaktio tehtiin Mastercycler Personel -laitteessa (Eppendorf) seuraavan ohjelman mukaisesti: alkudenaturaatio 94 °C 4 minuuttia, ja seuraavat 25 sykliä: denaturaatio 94 °C, 1 minuutti, alukkeiden liittäminen 55 °C 1 minuutti, DNA-ketjujen pidentäminen 25 72 °C 2 minuuttia. Loppuekstensio suoritettiin 72 °C:ssa 10 minuuttia. PCR-tuote puhdistettiin PCR-reaktioseoksesta käyttäen Wizard® PCR Preps DNA Purification System -pakkausta (Promega) ja ligatoitiin pGEM-T®-vektoriin. Syntyneitä, uusia plasmideja, jotka sisälsivät poron BMP-6:n normaalin ja nukieotidimuiatoidun kypsän osan, kutsuttiin nimillä pMU2 ja pMU8 (kuva 1).The 50 μΙ: η reaction mixture contained, in addition to pMSU plasmid (0.05 pg) and both primers (40 pmol) 0.4 mM dNTPs (PCR Core Kit, Roche) and 0.7 U / μΙ Expand High Fi-20 delity enzyme mixtures (thermostable Taq polymerase + proof reading polymerase, Roche) and Expand High Fidelity buffer containing MgCl 2 (Roche). The PCR reaction was performed on a Mastercycler Personel (Eppendorf) according to the following program: initial denaturation 94 ° C for 4 minutes, and the following 25 cycles: denaturation 94 ° C, 1 minute, primer ligation 55 ° C 1 minute, extension of DNA strands 25 72 ° C 2 minutes. The final extension was performed at 72 ° C for 10 minutes. The PCR product was purified from the PCR reaction mix using the Wizard® PCR Preps DNA Purification System kit (Promega) and ligated into the pGEM-T® vector. The resulting, new plasmids containing the normal and nucleotide-modified mature portion of reindeer BMP-6 were called pMU2 and pMU8 (Figure 1).

30 B. Poron BMP-6:n normaalin ja nukieotidimuiatoidun kypsän osan subkloonaami-nen pGEM-T®-vektorista ekspressiovektoriin pTrcHis 2A (Invitrogen) ja transfor-mointi kompetentteihin Escherichia coli TOP 10 F', Origami B (DE) ja Rosetta (DE) -soluihin : 35B. Subcloning of the normal and nucleotide-modified mature portion of reindeer BMP-6 from the pGEM-T® vector into the expression vector pTrcHis 2A (Invitrogen) and transformation to the competent Escherichia coli TOP 10 F ', Origami B (DE) and Rosetta (DE). ) cells: 35

Poron BMP-6:n normaalin ja nukleotidimutatoidun kypsän osan subkloonaminen pGEM®-T vektorista ekspressiovektoriin pTrcHis 2A (kuva 2) toteutettiin irrottamalla kypsät osat pGEM®-T-vektorista Bam Hl ja Hind III -restriktioentsyymeillä ja liga- 27 toimalla insertti pTrcHis 2A -vektoriin, joka oli digestoitu samoilla entsyymeillä. pGEM®-T-konstruktien ja pTrcHis 2A:n (1 pg) digestio Bam Hl (Roche) ja Hind III (Roche) -entsyymeillä suoritettiin 10 pl:ssa 10 mM Tris-HCI, 10 mM NaCI, 5 mM MgCI2, 1 mM 2-merkaptoetanoli, pH 8,0 (SuRE/Cut B, Roche) käyttäen 1 U/μΙ ku-5 takin restriktioentsyymiä. Reaktion annettiin tapahtua 1,5 tuntia 37 °C:ssa, jonka jälkeen restriktioentsyymit inaktivoitiin 65 °C:ssa 20 minuutin ajan ja pakastettiin -20 °C:seen. Ligaatio (ligaasin pitoisuus 0,1 U/μΙ) suoritettiin 2X Rapid Ligation Buffer -puskurissa (tullut pGEM-T®-vektorin (Promega) mukana) +16 °C asteen vesi-hauteessa, jonka annettiin hitaasti jäähtyä + 4 °C:seen yön aikana.Subcloning of the normal and nucleotide mutated mature portion of reindeer BMP-6 from the pGEM®-T vector into the expression vector pTrcHis 2A (Figure 2) was accomplished by cleaving the mature portions of the pGEM®-T vector with Bam HI and Hind III restriction enzymes and ligand 2Tc - vector digested with the same enzymes. Digestion of pGEM®-T constructs and pTrcHis 2A (1 µg) with Bam HI (Roche) and Hind III (Roche) were performed in 10 µl of 10 mM Tris-HCl, 10 mM NaCl, 5 mM MgCl 2, 1 mM. 2-mercaptoethanol, pH 8.0 (SuRE / Cut B, Roche) using 1 U / μΙ ku-5 coat restriction enzyme. The reaction was allowed to proceed for 1.5 hours at 37 ° C, after which the restriction enzymes were inactivated at 65 ° C for 20 minutes and frozen at -20 ° C. Ligation (ligase concentration 0.1 U / μΙ) was performed in 2X Rapid Ligation Buffer (supplied with pGEM-T® vector (Promega)) in a +16 ° C water bath allowed to slowly cool to + 4 ° C. during the night.

1010

Uusi konstrukti tarkistettiin sekvensoimalla (menetelmä on kuvattu esimerkissä 1, osassa G) käyttäen alukkeita: (5’-AGAGGTATATATTAATGTATCG-3’) ja (3*-ATGGTCGACGGCGCTATTCAG-5’). Ekspressiovektoria, joka sisälsi pTrcHis 2A:n ja poron BMP-6:n normaalin kypsän osan cDNA:n, kutsuttiin nimillä pMU20, ja vek-15 toria, joka sisälsi pTrcHis 2A:n ja poron BMP-6:n mutatoidun kypsän osan cDNA:n, kutsuttiin nimellä pMU90 (kuva 2). Kompetentit Escherichia coli TOP 10 F' -solut transformoitiin kuten on kuvattu esimerkissä 1, osa F ja Origami B (DE3) ja Rosetta (DE3) -solut transformoitiin valmistajan (Novagen) ohjeiden mukaan.The new construct was verified by sequencing (the method is described in Example 1, Part G) using primers: (5'-AGAGGTATATATTAATGTATCG-3 ') and (3 * -ATGGTCGACGGCGCTATTCAG-5'). The expression vector containing the cDNA of the normal mature portion of pTrcHis 2A and reindeer BMP-6 was called pMU20, and the vector containing pTrcHis 2A and the mutated mature portion of reindeer BMP-6 cDNA: n, was called pMU90 (Figure 2). Competent Escherichia coli TOP 10 F 'cells were transformed as described in Example 1, Part F and Origami B (DE3) and Rosetta (DE3) cells were transformed according to the manufacturer's (Novagen) instructions.

20 C. Nukleotidimutaatiot, joilla muutettiin poron BMP-6:n luonnollisen kypsän osan kodonit Escherichia colin kannalta sopivammiksi kodoneiksi20 C. Nucleotide Mutations Converting Codons of the Natural Mature Part of Reindeer BMP-6 to Escherichia coli

Mahdollisimman korkean ekspressiotason saavuttamiseksi poron BMP-6;n kypsän osan kahdeksan kodonia mutatoitiin yleisemmin käytetyiksi E. colin kodoneiksi.To achieve the highest possible level of expression, the eight codons of the mature part of the reindeer BMP-6 were mutated to more commonly used E. coli codons.

\ 25 Mutatoidut kodonit koodasivat aminohappoja P6, R8, R10, P99, P103, R132, R137 ja C139 (kuva 5). Mutaatioiden ansiosta käytettyjen kodonien kodonifrekvenssi nousi dramaattisesti (erot on kuvattu taulukossa 6). Mutaatiot P6, R8, R10, R137 ja C139 tehtiin käyttäen PCR-tekniikkaa (katso esimerkki 2 osa A) ja mutaatiot P99, P103 ja R132 suoritettiin käyttäen QuickChange™ Site-Directed Mutagenesis Kit 30 -pakkausta (Stratagene) noudattaen valmistajan ohjeita sen jälkeen kun kypsä osa : oli subkloonattu plasmidiin pTrcHis 2A (katso esimerkki 2, osa B). Mutaatioiden tekemisessä käytetyt oligot on esitetty taulukossa 5.Mutated codons encoded amino acids P6, R8, R10, P99, P103, R132, R137 and C139 (Figure 5). Thanks to the mutations, the codon frequency of the codons used increased dramatically (the differences are shown in Table 6). Mutations P6, R8, R10, R137 and C139 were made using PCR (see Example 2, Part A) and mutations P99, P103 and R132 were performed using the QuickChange ™ Site-Directed Mutagenesis Kit 30 (Stratagene) following the manufacturer's instructions. mature part: was subcloned into pTrcHis 2A (see Example 2, Part B). The oligos used to make the mutations are shown in Table 5.

2828

Alukkeet täydentäville mutaatioille (pMU80 ->pMU9Q)___________Primer for Complementary Mutations (pMU80 -> pMU9Q) ___________

P99 ja P103 5’^3’ CCTCATGAACCCGGAGTACGTCCCGAAGCCGTGCTGTGCGP99 and P103 5 '^ 3' CCTCATGAACCCGGAGTACGTCCCGAAGCCGTGCTGTGCG

3’-»5’ CGCACAGCACGGCTTCGGGACGTACTCCGGGTTCATGAGG R132 5W3’ CCTGAAAAAGTACCGCAACATGGTCGTCCGCGCC3 '- »5' CGCACAGCACGGCTTCGGGACGTACTCCGGGTTCATGAGG R132 5W3 'CCTGAAAAAGTACCGCAACATGGTCGTCCGCGCC

_ 3’—*5' G GCG CGGACGACCATGTTGCGGTACTTTTTCAGG__ 3 '- * 5' G GCG CGGACGACCATGTTGCGGTACTTTTTCAGG_

Taulukko 5. Poron BMP-6 mutaatioissa käytetyt alukkeet.Table 5. Primers used in reindeer BMP-6 mutations.

5. ___^5. ___ ^

Aminohappo Alkuperäinen kodo- Mutatoitu kodoni/ __ni/frekvenssi frekvenssi_ F6__CCC /5,1 CCG/22,0 R8__CGG / 5,4___CGC/20,6 R10__CGG / 5,4 CGC / 20.6 P99__CCC/5,1 CCG/22,0 P103__CCC/5,1__CCG/22,0 R132__AGG /1,7 CGC/20,6 R137__CGG / 5,4__CGC / 20,6 C139 l TGT/5,1 TGC/6,2Amino acid Original codon Mutated codon / __ / frequency Frequency_ F6__CCC / 5.1 CCG / 22.0 R8__CGG / 5.4 ___ CGC / 20.6 R10__CGG / 5.4 CGC / 20.6 P99__CCC / 5.1 CCG / 22.0 P103__CCC / 5.1__CCG / 22.0 R132__AGG / 1.7 CGC / 20.6 R137__CGG / 5.4__CGC / 20.6 C139 l TGT / 5.1 TGC / 6.2

Taulukko 6. Poron BMP-6:n kypsään osaan tehtyjen paikkakohdennettujen mutaatioiden aiheuttamat muutokset aminohappokodoneiden frekvensseihin. Aminohapot on numeroitu rekombinantin rdBMP-6:n, joka on tuotettu plasmidissa pMU90, 10 sekvenssin perusteella (katso kuva 5).Table 6. Changes in amino acid codon frequencies caused by site-directed mutations in the mature part of reindeer BMP-6. The amino acids are numbered based on the 10 sequences of recombinant rdBMP-6 produced in pMU90 (see Figure 5).

D. Poron BMP-6:n normaalin ja nukleotidimutatoidun kypsän osan liittäminen pET22b(+) (Novagen) ekspressiovektoriin ja transformoiminen kompetentteihin Escherichia coii Origami B (DE3) ja Rosetta (DE3) -soluihin 15D. Insertion of a normal and nucleotide mutated mature portion of reindeer BMP-6 into pET22b (+) (Novagen) expression vector and transformation into competent Escherichia coii Origami B (DE3) and Rosetta (DE3) cells

Poron BMP-6:n normaalin ja nukleotidimutatoidun kypsän osan subkloonaaminen ekspressoivaan vektoriin pET22b(+) (Novagen) (kuva 3) suoritettiin, kuten on kuvattu edellä (katso esimerkki 2 osa B). Syntynyttä uutta plasmidia, joka sisälsi ’ : : pET22b(+)vektorin ja siihen ligatoidun poron BMP-6:n normaalin kypsän osan 20 cDNA-molekyylin kutsuttiin nimellä pETrd6A ja plasmidia, joka sisälsi pET22b(+)vektorin ja siihen ligatoidun poron BMP-6:n mutatoidun kypsän osan 29 cDNA-molekyylin, kutsuttiin nimellä pETrd6 (kuva 3). Kompetentit Origami B (DE3) ja Rosetta (DE3) -solut transformoitiin kuten on kuvattu edellä.Subcloning of the normal and nucleotide mutated mature portion of reindeer BMP-6 into the expression vector pET22b (+) (Novagen) (Figure 3) was performed as described above (see Example 2, Part B). The resulting new plasmid containing the ':: pET22b (+) vector and the normal mature portion of the cDNA 20 of the BMP-6 ligated reindeer was called pETrd6A and the plasmid containing the pET22b (+) vector and the reindeer BMP-6 ligated thereto. The mutated mature portion of the 29 cDNA was called pETrd6 (Figure 3). Competent Origami B (DE3) and Rosetta (DE3) cells were transformed as described above.

E, Poron BMP-6:n kypsän osan rekombinanttiproteiinin ekspressio Escherichia coli 5 -kasvustoissa ja solujen kerääminen E. coli -soluja [TOP 10, Origami B (DE3) tai Rosetta (DE3)], jotka sisälsivät joko pMU20, pMU90, pETrd6A tai pETrd6 -plasmidin, kasvatettiin yön yli 50 ml:ssa SOB-kasvatuslientä, joka sisälsi ampisilliinia (50 pg/ml) ja Rosetta (DE3) -10 solukasvusto myös kloramfenikolia (35 pg/ml), +37 °C:ssa ravistellen (225 rpm). Seuraavana aamuna 1200 ml:aan SOB-kasvatusmediumia, joka sisälsi edellä mainitut antibiootit, lisättiin 24 ml yön yli kasvanutta kasvustoa ja kasvatusta jatkettiin + 37 °C:ssa ravistellen (225 rpm) kunnes OD 6oo oli 0,6, jolloin solut ovat logaritmisen kasvuvaiheen puolivälin paikkeilla. Tässä vaiheessa rekombinanttiproteii-15 nin indusointi suoritettiin lisäämällä IPTG:tä siten, että lopullinen konsentraatio oli 1 mM. Induktion jälkeen soluja kasvatettiin neljästä viiteen tuntiin, jonka jälkeen ne kerättiin sentrifugoimalla. Nukleotidisekvensseistä johdetut rekombinanttiproteiinien aminohapposekvenssit on esitetty kuvassa 5 (pMU20/pMU90) ja kuvassa 7 (pETrd6A/pETrd6).E, Expression of the recombinant protein of Poron BMP-6 in Escherichia coli 5 cultures and cell harvesting in E. coli cells [TOP 10, Origami B (DE3) or Rosetta (DE3)] containing either pMU20, pMU90, pETrd6A or pETrd6 plasmid, was grown overnight in 50 ml SOB culture broth containing ampicillin (50 pg / ml) and Rosetta (DE3) -10 cell culture also chloramphenicol (35 pg / ml), shaking at 225 ° C (225 ° C). rpm). The next morning, 24 ml of overnight growth medium was added to 1200 ml of SOB medium containing the above antibiotics and culturing was continued at + 37 ° C with shaking (225 rpm) until the OD 600 was 0.6, with cells in a logarithmic growth phase. around the middle. At this point, the induction of recombinant protein-15 was performed by adding IPTG to a final concentration of 1 mM. After induction, cells were grown for four to five hours, after which they were harvested by centrifugation. The amino acid sequences of the recombinant proteins derived from the nucleotide sequences are shown in Figure 5 (pMU20 / pMU90) and Figure 7 (pETrd6A / pETrd6).

2020

Esimerkki 3: Poron BMP-6:n nukleotidimutatoidun kypsän osan rekombinanttiproteiinin puhdistaminen ja laskostaminen A. Inkluusiokappaleiden peseminen 25Example 3: Purification and folding of the nucleotide mutated mature portion of reindeer BMP-6 A. Washing of inclusion bodies

Kerätyt solut suspendoitiin ravistellen 50 mM Na-fosfaattipuskuriin (pH 7,0, 220 g soluja/1 litra puskuria). Suspensio sentrifugoitiin 5500 x g 45 minuuttia +4 °C:ssa. Pesu Na-fosfaattiliuoksella toistettiin kerran. Solupelletti punnittiin ja säilytettiin -70 °C:ssa yön yli. Pakastettu pelletti, jossa oli osittain särkyneitä soluja, sulatettiin ja 30 suspendoitiin (25 mg/ml) 20 mM Tris-HCI-puskuriin, pH 8,5, joka sisälsi 0,5 mM EDTA, ravistellen 2 minuuttia. Suspensio sentrifugoitiin 26 000 x g 30 minuutin ajan +4 °C:ssa ja Tris-HCI-EDTA pesu toistettiin kerran. Saatu solupelletti punnittiin. Viimeisen pesun jälkeen solupelletti suspendoitiin (35 mg/ml) ravistellen (200 rpm/minuutti, yön yli, huoneenlämmössä) lyysipuskuriin (6 M GuHCI - 20 mM Na-35 fosfaatti - 0,5 M NaCI, pH 8,0), jolloin kaikki loput kokonaiset E. coli -solut särkyvät ja inkluusiokappaleet saadaan liukoisiksi. Suspensio sentrifugoitiin (26,000 x g, 45 minuuttia, huoneenlämmössä), pelletti heitetään pois ja rekombinanttiproteiini jää 30 liukoisena supernatanttiin. Lopuksi supernatantti suodatetaan 45 pm suodattimen läpi, jotta päästään varmasti eroon kaikista solurippeistä.The harvested cells were suspended by shaking in 50 mM Na-phosphate buffer (pH 7.0, 220 g cells / liter buffer). The suspension was centrifuged at 5500 x g for 45 minutes at + 4 ° C. Washing with Na-phosphate solution was repeated once. The cell pellet was weighed and stored at -70 ° C overnight. The frozen pellet with partially disrupted cells was thawed and suspended (25 mg / ml) in 20 mM Tris-HCl buffer, pH 8.5 containing 0.5 mM EDTA, shaking for 2 minutes. The suspension was centrifuged at 26,000 x g for 30 minutes at + 4 ° C and the Tris-HCl-EDTA wash was repeated once. The resulting cell pellet was weighed. After the final wash, the cell pellet was suspended (35 mg / ml) with shaking (200 rpm / minute, overnight, at room temperature) in lysis buffer (6 M GuHCl - 20 mM Na-35 phosphate - 0.5 M NaCl, pH 8.0), the remaining whole E. coli cells are disrupted and the inclusion bodies are solubilized. The suspension was centrifuged (26,000 x g, 45 minutes, at room temperature), the pellet discarded, and the recombinant protein remaining soluble in the supernatant. Finally, the supernatant is filtered through a 45 µm filter to ensure that all cell debris is removed.

B. Saostus isoelektrisessä pisteessä (pl) 5B. Precipitation at isoelectric point (pl) 5

Nukleotidimutatoitu poron BMP-6-rekombinanttiproteiini, jota ekspressoitiin pETrd6-plasmidissa Escherichia coli Origami B (DE3) tai Rosetta (DE3) -soluissa, saostettiin isoelektrisessä pisteessään pH 9,69. Isoelektrinen piste määritettiin tie-tokonelaskennan avulla poron BMP-6-rekombinantin aminohapposekvenssistä 10 (kuva 7). Sakka kerättiin sentrifugoimalla (12 000 x g, 30 min, huoneenlämmössä) ja suspensoitiin lyysipuskuriin (6 M GuHCI - 20 mM Na-fosfaatti - 0,5 M NaCI; pH 8,0).The nucleotide mutated reindeer BMP-6 recombinant protein expressed in pETrd6 in Escherichia coli Origami B (DE3) or Rosetta (DE3) cells was precipitated at its isoelectric point at pH 9.69. The isoelectric point was determined by computer-aided calculation of the reindeer BMP-6 recombinant amino acid sequence 10 (Figure 7). The precipitate was collected by centrifugation (12,000 x g, 30 min, at room temperature) and suspended in lysis buffer (6 M GuHCl - 20 mM Na phosphate - 0.5 M NaCl, pH 8.0).

C. immobilisoitu metalliaffiniteettikromatografia (IMAC) 15C. immobilized metal affinity chromatography (IMAC) 15

Escherichia coli -solut lyysattiin heilutelemalla 6 M GuHCI - 20 mM Na-fosfaatti -0,5 M NaCI (pH 8,0) -liuoksessa kahden tunnin ajan ja suodatettiin 45 pm suodattimen läpi. IMAC-menetelmässä käytettiin valmiiksi pakattuja HiTrap Chelating HP -affiniteettipyIväitä (Amersham Pharmacia Biotech). Pylväsmatriksit varattiin Co2+-, 20 Cu2+- tai Ni2+-ioneilla valmistajan ohjeen mukaan. Puhdistuksen ideana on se, että rdBMP-6-proteiinin päässä oleva ”His-tag”-epitooppi sitoutuu metalli-ioneilla varattuun pylvääseen ja E. colista peräisin olevat solujätteet viilaavat pylvään läpi. Suodatettu, pesujen jälkeinen supernatantti saatettiin pylvään pintaan pylvään varaamisen jälkeen. Suurin osa epäpuhtauksista poistettiin pesemällä pylvästä lyysipus-25 kurilla (6 M GuHCI - 20 mM Na-fosfaatti - 0,5 M NaCI, pH 8,0) 5-10-kertaisella pylvään tilavuudella. Toinen pesukerta, määrältään 5-10-kertainen pylvään tilavuus, suoritettiin lyysipuskuriila, jossa 6 M GuHCI :n tilalla oli 6 M urea. Poron rekombi-nantti BMP-6 eluoitiin HiTrap-pylväästä käyttäen pH-gradienttia pH 7,0:sta pH 4,0:aan (6M urea - 20 mM Na - fosfaatti - 0,5 M NaCI). Fraktiot analysoitiin SDS-30 PAGEdia ja puhtaimmat rekombinantti-rdBMP-6:tta sisältävät fraktiot yhdistettiin laskostamista varten.Escherichia coli cells were lysed by shaking in 6 M GuHCl - 20 mM Na-phosphate in -0.5 M NaCl (pH 8.0) for 2 hours and filtered through a 45 µm filter. Pre-packaged HiTrap Chelating HP affinity beads (Amersham Pharmacia Biotech) were used in the IMAC method. The column matrices were charged with Co2 +, 20 Cu2 + or Ni2 + ions according to the manufacturer's instructions. The idea behind the purification is that the "His-tag" epitope at the end of the rdBMP-6 protein binds to a column charged with metal ions and that cellular debris from E. coli is filed through the column. The filtered, post-wash supernatant was applied to the column after the column was charged. Most of the impurities were removed by washing the column with lysis bag 25 (6 M GuHCl - 20 mM Na phosphate - 0.5 M NaCl, pH 8.0) with 5-10 fold column volume. A second wash, 5 to 10 times the column volume, was performed in a lysis buffer with 6 M urea instead of 6 M GuHCl. The reindeer recombinant BMP-6 was eluted from a HiTrap column using a pH gradient from pH 7.0 to pH 4.0 (6M urea - 20 mM Na - phosphate - 0.5 M NaCl). Fractions were analyzed by SDS-30 PAGE and the purest fractions containing recombinant rdBMP-6 were pooled for folding.

D. Rekombinantti-rdBMP-6:n kypsän osan laskostaminen 35 BMP-6-fraktiot, jotka oli analysoitu SDS-PAGE:lla, yhdistettiin ja dialysoitiin vettä vastaan. Dialyysissä saostunut proteiini kerättiin sentrifugoimalla ja suspendoitiin inkuboiden kaksi tuntia 25 °C:ssa 8 M urea - 0,1 M Tris/HCI, pH 8 -liuokseen, joka lisäksi sisälsi 100 mM DTT, 1 mM EDTA. pH laskettiin pH:hon 3-4 lisäämällä tipoit- 31 tain 1 M HCI:a. DTT poistettiin täysin dialysoimalia kaksi tuntia 25 °C:ssa 6 M urea -10 miVJ HCI -liuosta vastaan. Dialyysiä jatkettiin +4 °C:ssa yön yli 6 M ureaa vastaan. Rekombinantin rdBMP-6:n laskostaminen suoritettiin kaksivaiheisessa dialyysissä. Ensimmäinen dialyysiliuos oli 20 mM Tris-HCI - 150 mM NaCI - 3 M urea 5 (pH 7,5). Dialyysipuskuri vaihdettiin ainakin kuusi kertaa kahden tai kolmen päivän aikana. Näyte, josta suolat oli poistettu, sentrifugoitiin ja pelletti kuivattiin lyofilisoi-malla. Tässä vaiheessa BMP-6:n puhtausaste oli 75 % ja se laskostui 50-prosenttisesti määritettynä ei-pelkistävällä SDS-PAGE:lla. Poron rekombinantin BMP-6:n laskostuneen dimeerin määrä kvantitoitiin densitometrillä Coomassie Bril-10 liant Blue -värjätyistä geeleistä.D. Folding of the mature portion of recombinant rdBMP-6 The BMP-6 fractions analyzed by SDS-PAGE were pooled and dialyzed against water. Protein precipitated by dialysis was collected by centrifugation and suspended for 2 hours at 25 ° C in 8 M urea - 0.1 M Tris / HCl, pH 8, additionally containing 100 mM DTT, 1 mM EDTA. The pH was lowered to pH 3-4 by the dropwise addition of 1 M HCl. The DTT was completely removed by dialysis at 2 ° C for 2 hours against 6 M urea in -10 miV HCl. Dialysis was continued at + 4 ° C overnight against 6 M urea. Folding of recombinant rdBMP-6 was performed by two-step dialysis. The first dialysis solution was 20 mM Tris-HCl - 150 mM NaCl - 3 M urea 5 (pH 7.5). The dialysis buffer was changed at least six times over two or three days. The desalted sample was centrifuged and the pellet dried by lyophilization. At this point, BMP-6 was 75% pure and 50% folded as determined by non-reducing SDS-PAGE. The amount of folded dimer of reindeer recombinant BMP-6 was quantitated by densitometry on Coomassie Bril-10 liant Blue stained gels.

Esimerkki 4; Hepariinia sitovan kohdan liittäminen poron BMP-6:n kypsän osan eteen 15 A. Hepariinia sitovaa kohtaa koodaavan DNA-fragmentin liittäminen pTrcHis 2A -vektoriinExample 4; Insertion of a Heparin Binding Site in Front of the Mature Part of Reindeer BMP-6 15 A. Insertion of a Heparin Binding Site DNA Fragment into the pTrcHis 2A Vector

Kaksi komplementaarista aluketta, jotka on esitetty taulukossa 7, suunniteltiin käyttäen poron BMP-2:n hepariinia sitovaa kohtaa (HBS) mallina. Bam Hl ja Κρη I 20 -restriktioentsyymien katkaisukohdat lisättiin HBS:n 5’- ja 3’-päihin, kyseisessä järjestyksessä. Alukkeet denaturoitiin aluksi +100 °C:ssa 5 minuutin ajan ja sitten annettiin liittymisen tapahtua pienen vesihauteen jäähtyessä +100 °C:sta ensin huoneen lämpötilaan ja sitten +4 °C:seen (1 tunti). Sekä liitetty HBS-fragmentti (1 pg) että pTrcHis 2A -vektori (0,5 pg) digestoitiin Bam Hl (1 U/pl) ja Κρη I (2U/pl) 25 -entsyymeillä MuIti-Core-puskurissa (Promega) +37 °C:ssa 1,5 tuntia ja ligaatio suoritettiin +16 °C:n vesihauteessa, jonka annettiin hitaasti jäähtyä +4 °C:seen yön aikana. Uusi muodostunut konstrukti tarkistettiin sekvensoimalla (katso esimerkki 2 osa B) ja plasmidia kutsuttiin nimellä pTrcHBS (kuva 2).The two complementary primers shown in Table 7 were designed using the heparin binding site (HBS) of reindeer BMP-2. The cleavage sites of the Bam HI and Κρη I 20 restriction enzymes were added to the 5 'and 3' ends of HBS, respectively. The primers were initially denatured at +100 ° C for 5 minutes and then allowed to attach with a small water bath cooled from +100 ° C first to room temperature and then to +4 ° C (1 hour). Both the linked HBS fragment (1 pg) and the pTrcHis 2A vector (0.5 pg) were digested with Bam HI (1 U / µl) and Κρη I (2 U / µl) in MuIti-Core buffer (Promega). At 1.5 ° C for 1.5 hours and ligation was performed in a +16 ° C water bath which was allowed to cool slowly to + 4 ° C overnight. The new construct constructed was verified by sequencing (see Example 2, Part B) and the plasmid was called pTrcHBS (Figure 2).

HBS:n kloonauksessa käytetyt alukkeet____Primer used in HBS Cloning____

5’->3’ CGGGATCCGCAAGCAAAACATAAACAGCGCAAACGCGGTACCCC 3’—>5’ GGGGTACCGCGTTTCCGCTGTTTATGTTTTGCTTGCGGATCCCG5 '-> 3' CGGGATCCGCAAGCAAAACATAAACAGCGCAAACGCGGTACCCC 3 '-> 5' GGGGTACCGCGTTTCCGCTGTTTATGTTTTGCTTGCGGATCCCG

Taulukko 7. Alukkeet, joita on käytetty poron BMP-6:n nukleotidimutatoidun kypsän osan kloonauksessa 30 32 B. Poron BMP-6:n normaalin ja nukleotidimutatoidun kypsän osan liittäminen pTrcHBS-vektoriin ja kompetenttien Escherichia coli TOP 10 F', Origami B (DE3) ja Rosetta (DE3) -solujen transformaatio 5 Poron BMP-6:n normaalin ja nukleotidimutatoidun kypsän osan liittämiseksi pTrcHBS-vektoriin kypsä osa monistettiin pMSU1-vektorista (kuva 1). Käytetyissä alukkeissa oli Κρη I -restriktiokohta alukkeen 5’-pään alussa ja Hind III -restriktiokohta alukkeen 3’-päässä. Poron BMP-6:n luonnollisen kypsän osan monistamisessa käytetyt alukkeet olivat: 10 (5’-GGTACCTCGGCCCCCGGGCGGCGCCGGCAG-3’) ja (3’-AAGCTTGTGGCAGCCACAGGCCCGGACGAC-5’) ja poron BMP-6:n muta-toidun kypsän osan monistamisessa käytetyt alukkeet olivat: (5’-GGTACCTCGGCCCCGGGGCGCCGCCGCCAG-3’)ja (3’-AAGCTTGTGGCAGCCACAGGCCCGGACGAC-5’).Table 7. Primers Used for Cloning the Nucleotide Mutated Mature Part of Reindeer BMP-6 30 Attaching the Normal and Nucleotide Mutated Mature Part of Reindeer BMP-6 to the pTrcHBS vector and competent Escherichia coli TOP 10 F ', Origami B (DE3 ) and transformation of Rosetta (DE3) cells To insert the normal and nucleotide mutated mature portion of reindeer BMP-6 into the pTrcHBS vector, the mature portion was amplified from the pMSU1 vector (Figure 1). The primers used had the Κρη I restriction site at the start of the 5 'end of the primer and the Hind III restriction site at the 3' end of the primer. The primers used to amplify the natural mature portion of reindeer BMP-6 were: 10 (5'-GGTACCTCGGCCCCCGGGCGGCGCCGGCAG-3 ') and (3'-AAGCTTGTGGCAGCCACAGGCCCGGACGAC-5') and the primers used for the recombinant BMP-6 part : (5'-GGTACCTCGGCCCCGGGGCGCCGCCGCCAG-3 ') and (3'-AAGCTTGTGGCAGCCACAGGCCCGGACGAC-5').

15 Alukkeet ovat myös taulukossa 3. PCR-reaktiot, PCR-tuotteiden puhdistaminen ja ligatoiminen pGEM®-vektoriin suoritettiin kuten on kerrottu esimerkissä 1 osa C ja D. pGEM®-vektoria, joka sisälsi poron BMP-6:n luonnollisen kypsän osan, kutsuttiin nimellä pMU12 ja pGEM®-vektoria, joka sisälsi poron BMP-6 mutatoidun kypsän osan, kutsuttiin nimellä pMU11. Molemmat konstruktit on esitetty kaavamai-20 sesti kuvassa 1.The primers are also in Table 3. PCR reactions, purification of PCR products and ligation to pGEM® were performed as described in Example 1, part C and D. The pGEM® vector containing the natural mature part of reindeer BMP-6 was called under the name pMU12 and the pGEM® vector containing the mutated mature portion of reindeer BMP-6 was called pMU11. Both constructs are shown schematically in Figure 1.

Poron BMP-6:n mutatoidun kypsän osan subkloonaaminen pGEM®-vektorista * -pTrcHBS-vektoriin toteutettiin samalla tavalla kuin saman insertin subkloonaami- f ; nen pTrcHis 2A -vektoriin, kuten on kerrottu esimerkissä 2, osa B. Ainoa ero oli, * , \ 25 että Κρη I -restriktioentsyymi korvasi Bam Hl -entsyymin ja käytetty puskuri oli Mul- 5 ti-Core-puskuri (Promega). Transformaatiot suoritettiin, kuten on kuvattu esimer- ’ kissä 1 osa F ja esimerkissä 2 osa B. Uusia konstrukteja kutsuttiin nimillä pTrcHBSrd6A (alkuperäinen kypsä osa) ja pTrcHBSrdö (mutatoitu kypsä osa) (kuva 2), ja molemmat konstruktit tarkistettiin sekvensoimalla (katso esimerkki 2 osa ; 30 c).Subcloning of the mutated mature portion of reindeer BMP-6 from the pGEM® vector into the * -pTrcHBS vector was performed in the same manner as the same insert subclonam; pTrcHis 2A vector as described in Example 2, part B. The only difference was that the amρη I restriction enzyme replaced Bam HI and the buffer used was the Multi-Core buffer (Promega). Transformations were performed as described in Example 1, Part F and in Example 2, Part B. The new constructs were called pTrcHBSrd6A (original mature part) and pTrcHBSrd6 (mutated mature part) (Figure 2), and both constructs were verified by sequencing (see Example 2). part c).

: : C. Poron BMP-6:n normaalin ja mutatoidun kypsän osan, joka sisältää hepariinia sitovan alueen, liittäminen pET22b(+)-vektori in ja transformoiminen kompetenttei-hin Escherichia coli Origami B (DE3) ja Rosetta (DE3) -soluihin 35:: C. Insertion of the normal and mutated mature portion of reindeer BMP-6 containing the heparin binding region into pET22b (+) vector and transformed into competent E. coli Origami B (DE3) and Rosetta (DE3) cells 35

Poron BMP-6 normaalin ja mutatoidun kypsän osan, joka sisältää hepariinia sitovan alueen, liittäminen pET22b(+) vektoriin suoritettiin täysin samalla tavalla kuin poron BMP-6 normaalin ja mutatoidun kypsän osan subkloonaminen 33 pGEM®-vektorista pTrcHBS-vektoriin, joka on esitetty esimerkissä 2 osa B. Transformaatiot suoritettiin kuten on esitetty esimerkissä 1 osa F ja esimerkissä 2 osa C. Uusia konstrukteja kutsuttiin nimillä pETHBSrdöA (poron BMP-6:n alkuperäinen kypsä osa) ja pETHBSrd6 (poron BMP-6:n mutatoitu kypsä osa) (kuva 3).The insertion of the normal and mutated mature portion of reindeer BMP-6 containing the heparin binding region into the pET22b (+) vector was performed in exactly the same way as the subcloning of the normal and mutated mature portion of reindeer BMP-6 from 33 pGEM® vectors into the pTrcHBS vector Part 2 B. Transformations were performed as shown in Example 1 Part F and Example 2 Part C. The new constructs were called pETHBSrd6A (the original mature part of reindeer BMP-6) and pETHBSrd6 (the mutated mature part of reindeer BMP-6) (Figure 3).

5 D. Poron rekombinantin BMP-6:n, joka sisältää hepariinia sitovan alueen, kypsän osan ekspressio Escherichia coli -kasvustoissa ja solujen kerääminenD. Expression of mature portion of reindeer's recombinant BMP-6 containing heparin binding region in Escherichia coli and cell harvesting

Ekspressio suoritettiin, kuten on kuvattu aikaisemmin esimerkissä 2 osa E. Re-10 kombinanttiproteiinien aminohapposekvenssit ja vastaavat nukleiinihapposekvens-sit on esitetty kuvassa 6 (pTrcHBSrd6A/pTrcHBSrd6) ja kuvassa 8 (pETHBSrd6A/pETHBSrd6).Expression was performed as previously described in Example 2, Part E. The amino acid sequences of the Re-10 recombinant proteins and the corresponding nucleic acid sequences are shown in Figure 6 (pTrcHBSrd6A / pTrcHBSrd6) and Figure 8 (pETHBSrd6A / pETHBSrd6).

Esimerkki 5: Poron rekombinantin BMP-S.n, joka sisältää hepariinia sitovan 15 kohdan, mutatoidun kypsän osan puhdistaminen ja laskostaminen (HBSrdBMP-6) A, HBSrdBMP-6:n puhdistaminen IMAC-menetelmällä 20 Escherichia coli -solut hajotettiin ravistamalla soluja 2 tuntia 6 M GuHCI - 20 mM Na-fosfaatti - 0,5 M NaCI (pH 8,0) -puskurissa ja suodatettiin 45 pm suodattimen läpi. IMAC-puhdistusmenetelmässä käytettiin valmiiksi pakattuja HiTrap Chelating HP -affiniteettipylväitä (Amersham Pharmacia Biotech). Pylväsmatriksit varattiin Co2+-, Cu2+- tai Ni2+-ioneilla valmistajan ohjeen mukaan. Suodatettu lysaatti laitet-25 tiin pylvääseen ja pestiin lyysipuskurilla, jonka määrä oli 15-kertainen pylvään mat-riksiin verrattuna. Toinen pesu suoritettiin 40-kertaisella pylvään matriksin tilavuudella käyttäen 6 M urea - 20 mM Na-fosfaatti - 0,5 M NaCI (pH 7,5) -puskuria. Kolmas pesuliuos oli 0,05 M imidatsoli, joka oli lisätty toiseen pesupuskuriin, ja pesunesteen tilavuus oli 15-kertainen pylvään tilavuus. Rekombinantti HBSrdBMP-6 30 eluoitui pylväästä imidatsoligradientilla, joka alkoi 0,05 M imidatsolikonsentraatiolla ja päättyi 0,5 M imidatsolikonsentraatioon 6 M urea - 20 mM Na-fosfaatti - 0,5 M NaCI (pH 7,5) -puskurissa. Fraktiot analysoitiin SDS-PAGE:lla ja ne fraktiot, joissa oli kaikkein puhtainta HBSrdBMP-6-rekombinanttia, yhdistettiin ja dialysoitiin 100 mM Na-fosfaattipuskuria (pH 7,5) vastaan viikonlopun yli. Saostunut rekombinant-35 tiproteiini kerättiin sentrifugoimalla ja liuotettiin 8 M urea -100 mM Na-fosfaatti -10 mM Tris-HCI (pH 7,5) -puskuriin. Ennen puhdistamista hepariiniaffiniteettipylvääs-sä rekombinanttiproteiiniliuos suodatettiin 45 pm suodattimen läpi.Example 5: Purification and folding of the mutated mature portion of reindeer's recombinant BMP-Sn containing heparin binding site 15 (HBSrdBMP-6) A, Purification of HBSrdBMP-6 by IMAC 20 Escherichia coli cells were lysed by shaking for 2 hours at 6 M. GuHCl - 20 mM Na-phosphate - 0.5 M NaCl (pH 8.0) buffer and filtered through a 45 µm filter. Pre-packaged HiTrap Chelating HP affinity columns (Amersham Pharmacia Biotech) were used in the IMAC purification process. The column matrices were charged with Co2 +, Cu2 + or Ni2 + ions according to the manufacturer's instructions. The filtered lysate was loaded onto the column and washed with lysis buffer at 15 times the column matrix. A second wash was performed in 40 column volumes of column matrix using 6 M urea - 20 mM Na phosphate - 0.5 M NaCl (pH 7.5) buffer. The third wash solution was 0.05 M imidazole added to the second wash buffer and the wash volume was 15 times the column volume. Recombinant HBSrdBMP-6 eluted from the column with an imidazole gradient starting at 0.05 M imidazole concentration and ending at 0.5 M imidazole concentration in 6 M urea-20 mM Na-phosphate-0.5 M NaCl buffer (pH 7.5). Fractions were analyzed by SDS-PAGE and those fractions containing the purest HBSrdBMP-6 recombinant were pooled and dialyzed against 100 mM Na phosphate buffer (pH 7.5) over the weekend. The precipitated recombinant-35 tiprotein was collected by centrifugation and dissolved in 8 M urea in -100 mM Na-phosphate in -10 mM Tris-HCl (pH 7.5). Prior to purification on a heparin affinity column, the recombinant protein solution was filtered through a 45 µm filter.

34 B. Rekombinantin HBSrdBMP-6:n puhdistaminen hepariiniaffiniteettipylväässä.34 B. Purification of recombinant HBSrdBMP-6 on a heparin affinity column.

IMAC-pylvään jälkeinen suodos annosteltiin valmiiseen HiTrap Heparin HP -pylvääseen (Amersham Pharmacia Biotech), joka oli tasapainotettu 8 M urea -5 100 mM Na-fosfaatti - 10 mM Tris-HCI (pH 7,5) -puskurilla. Pylväs pestiin 20- kertaisella pylväsmatriksin tilavuudella samaa puskuria ja rekombinantti HBSrdBMP-6 eluoitiin hepariinipylväästä NaCI-gradientilla, joka alkoi 0 M ja päättyi 2 M NaCI -pitoisuuteen samassa puskurissa. Fraktiot analysoitiin SDS-PAGE:lla ja Western blot -menetelmillä ja puhtaimmat HBSrdBMP-6-fraktiot yhdistettiin. Wes-10 tern blot -menetelmässä käytettiin spesifisiä vasta-aineita, jotka oli tuotettu His6:ta ja BMP-6:ta vastaan. Yhdistetyt fraktiot olivat valmiita laskostamista varten.The post-IMAC column filtrate was dispensed onto a finished HiTrap Heparin HP column (Amersham Pharmacia Biotech) equilibrated with 8 M urea -5 100 mM Na-phosphate-10 mM Tris-HCl (pH 7.5). The column was washed with 20X column volume of the same buffer and recombinant HBSrdBMP-6 was eluted from the heparin column with a NaCl gradient starting at 0 M and ending with 2 M NaCl in the same buffer. Fractions were analyzed by SDS-PAGE and Western blotting and the purest HBSrdBMP-6 fractions were pooled. The Wes-10 tern blot method used specific antibodies raised against His6 and BMP-6. The combined fractions were ready for folding.

C. Rekombinantin HBSrdBMP-6:n laskostaminen 15 Rekombinantin HBSrdBMP-6:n laskostaminen suoritettiin samalla tavalla kuin rekombinantin rdBMP-6:n laskostaminen, kuten on kuvattu esimerkissä 3 osa D.C. Folding of Recombinant HBSrdBMP-6 Folding of recombinant HBSrdBMP-6 was performed in the same manner as folding of recombinant rdBMP-6 as described in Example 3, Part D.

Esimerkki 6. Poron BMP-6-rekombinanttiproteiinin mutatoidun kypsän osan, joka joko sisältää hepariinia sitovan alueen tai ei sisällä, biologisen aktiivi-20 suuden testaaminenExample 6. Testing for biological activity of a mutated mature portion of reindeer BMP-6 recombinant protein, whether heparin-binding region or not

Lyofilisoidun rekombinantin HBSrdBMP-6:n biologinen aktiivisuus testattiin implan-toimalla hiiren reisilihaksen taskuun vähemmän kuin 1 mg rekombinanttia HBSrdBMP~6:ta absorboituna Lyostrypt®-kollageenihuopaan. 21 päivän kuluttua 25 takajalat röntgenkuvattiin ja implantointikohdat leikeltiin ja fiksattiin 10 % neutraalissa formaliiniliuoksessa. Fiksatut implantit leikattiin 4 pm:n leikkeiksi ja värjättiin hematoksyliini-eosiiniliuoksella. Leikkeitä tarkasteltiin valomikroskoopilla.The biological activity of the lyophilized recombinant HBSrdBMP-6 was tested by implantation into a mouse thigh pocket with less than 1 mg of recombinant HBSrdBMP-6 absorbed into Lyostrypt® collagen blanket. After 21 days, the hind legs were x-rayed and the implant sites were dissected and fixed in 10% neutral formalin solution. Fixed implants were cut into 4 µm sections and stained with hematoxylin-eosin solution. The sections were examined under a light microscope.

Uuden luun muodostus evaluoitiin röntgenkuvauksen avulla määrittämällä pinta-ala 30 ja optinen tiheys. Röntgenkuvat siirrettiin tietokoneelle käyttäen optista skanneria (HP Scan Jet, Hewett-Packard, USA). Ektooppisen ja orthotooppisen uuden luun muodostuminen arvioitiin röntgenkuvissa nähtävän kalsifioidun kudoksen pinta-alan suhteen (mm2) käyttäen Scion Image Beta 4.02 (Scion Corp., USA) -ohjelmaa. Tietyn alueen keskimääräinen optinen tiheys (mmAl) mitattiin samalla 35 laitteella. Optisen tiheyden kalibrointi suoritettiin käyttäen alumiinista valmistettua levyä (AI), jossa oli 0,25 mmAl askelmat, ja jonka kalibroitu tiheys antoi vaihtelu-alueen 4 mmAl asti. Myös samalla menetelmällä tuotetun ihmisen rekombinantin 35 BMP-6:n kypsän osan biologista aktiivisuutta testattiin vertailun vuoksi edellä kuvatulla biotestillä.New bone formation was evaluated by X-ray imaging by determining area 30 and optical density. X-rays were transferred to a computer using an optical scanner (HP Scan Jet, Hewett-Packard, USA). The formation of ectopic and orthotopic new bone was assessed by the area of calcified tissue seen in X-rays (mm 2) using the Scion Image Beta 4.02 (Scion Corp., USA) software. The average optical density (mmAl) of a given region was measured with the same 35 devices. The optical density calibration was performed using an aluminum plate (Al) with 0.25 mmAl steps and a calibrated density giving a range of up to 4 mmAl. The biological activity of the mature portion of recombinant human BMP-6 produced by the same method was also tested for comparison by the bioassay described above.

Esimerkki 7: Poron rekombinantin BWlP-6:n kypsän osan ekspressio Rapid 5 Translation System RTS 500:ssa A RTS 500 -ekspressiovektorin pIVEX 2,4c (Roche) rakentaminenExample 7: Expression of the mature part of reindeer recombinant BW1P-6 in Rapid 5 Translation System RTS 500 Construction of A RTS 500 expression vector pIVEX 2,4c (Roche)

Poron BMP-6:n alkuperäisen kypsän osan monistaminen, PCR-tuotteen puhdista-10 minen, ligaatio pGEM-T®-vektoriin (kuva 1), transformaatio kompetentteihin Escherichia co//TOPI 0 F' -soluihin (Invitrogen), plasmidin puhdistaminen ja inserttien sekvensointi tehtiin muutoin samoin kuin on kuvattu esimerkissä 1, paitsi poron BMP-6 kypsän osan monistamiseen käytettiin seuraavia alukkeita: (5’- CCGCGGCTCGGCCCCCGGGCGGCGC-3’) 15 ja (3’-GGATCCTAGTGGCAGCCACAGGCCC-5’) (taulukko 3) ja konstruktia kutsuttiin nimellä pMU2/2 (kuva 1). Konstruktin sekvensoinnissa käytetyt alukkeet olivat: (5’-TAATACGACTCACTATAGGGCGA-3’) ja (3’-GCTAGTTATTGCTCAGCGG-5’) (taulukko 4). Monistamiseen käytetyissä alukkeissa oli Ksp I (Sac il) -restriktioentsyymin katkaisukohta 5’-päässä ja Bam Hl 20 -katkaisukohta alukkeen 3’-päässä, ja näitä kohtia käytettiin hyväksi poron BMP-6:n kypsän osan subkloonauksessa. Plasmidit pMU2/2 ja pIVEX 2,4c (0,5 pg) di-gestoitiin käyttäen 10 mM Tris-HCI, 10 mM MgCI2 1 mM ditioerytritolia, pH 7,5 (SuRE Cut Buffer L, Roche) -puskuria ja kutakin 1 U/μΙ entsyymiä, kokonaistilavuuden ollessa 10 pL Restriktioentsyymit inaktivoitiin ennen ligaatiota ja ligaatiore-25 aktio suoritettiin kuten on esitetty esimerkissä 2, osassa C. Uutta konstruktia kutsuttiin nimellä pMU500 (kuva 4).Amplification of the original mature portion of reindeer BMP-6, purification of the PCR product, ligation into the pGEM-T® vector (Figure 1), transformation into competent Escherichia co // TOPI 0 F 'cells (Invitrogen), plasmid purification and the sequences of the inserts were otherwise performed as described in Example 1, except that the following primers were used to amplify the mature part of reindeer BMP-6: (5'-CCGCGGCTCGGCCCCCGGGCGGCGC-3 ') 15 and (3'-GGATCCTAGTGGCAGCCACAGGCCc for' 5 ') under the name pMU2 / 2 (Figure 1). The primers used to construct the construct were: (5'-TAATACGACTCACTATAGGGCGA-3 ') and (3'-GCTAGTTATTGCTCAGCGG-5') (Table 4). The primers used for amplification had a Ksp I (Sac II) restriction enzyme cleavage site at the 5 'end and a Bam HI 20 cleavage site at the 3' end of the primer, and these sites were utilized for subcloning the mature portion of reindeer BMP-6. Plasmids pMU2 / 2 and pIVEX 2.4c (0.5 µg) were digested using 10 mM Tris-HCl, 10 mM MgCl2, 1 mM dithioerythritol, pH 7.5 (SuRE Cut Buffer L, Roche) buffer and 1 U each. / μΙ enzyme, with a total volume of 10 pL. The restriction enzymes were inactivated before ligation and the ligation-25 reaction was performed as shown in Example 2, Part C. The new construct was called pMU500 (Figure 4).

B. Rekombinantin BMP-6:n kypsän osan tuottaminen RTS 500 -systeemissä 30 RTS 500 -reaktio suoritettiin noudattaen Rapid Translation System RTS 500 E. coli Template Kit Instruction Manual -ohjeita. Rekombinanttiproteiinin aminohapposekvenssi ja vastaava nukleotidisekvenssi on esitetty kuvassa 9.B. Production of the mature portion of recombinant BMP-6 in the RTS 500 System The RTS 500 reaction was performed following the instructions of the Rapid Translation System RTS 500 E. coli Template Kit Instruction Manual. The amino acid sequence and the corresponding nucleotide sequence of the recombinant protein are shown in Figure 9.

3636

TuloksetScore

Poron BMP-6:n osittaisen cDNA.n kloonaus 5 Nukleotidisekvenssi, joka saatiin ABI Prism -sekvensointireaktioista, analysoitiin tietokoneen avulla ja sitä verrattiin jo tunnettuihin BMP-sekvensseihin. Uusi kloonattu cDNA osoittautui homologiavertailujen perusteella kaikkein homologisimmak-si naudan BMP-6:n kanssa (nukleotidihomologia 95,0 % ja aminohappohomologia 99,1 %, US 6 207 813). BMP-6-proteiinien nukleotidi-ja aminohappohomologiat eri 10 nisäkkäiden välillä on esitetty taulukossa 1. Poron BMP-6:n nukleotidisekvenssi ja vastaava poron BMP-6:n osittaisen cDNA.n aminohapposekvenssi on esitetty kuvassa 10.Cloning of Reindeer BMP-6 Partial cDNA The nucleotide sequence obtained from the ABI Prism sequencing reactions was computer-analyzed and compared to already known BMP sequences. The new cloned cDNA was found to be most homologous to bovine BMP-6 based on homology comparisons (nucleotide homology 95.0% and amino acid homology 99.1%, US 6,207,813). The nucleotide and amino acid homologies of the BMP-6 proteins between the different 10 mammals are shown in Table 1. The nucleotide sequence of the reindeer BMP-6 and the corresponding amino acid sequence of the reindeer BMP-6 partial cDNA are shown in Figure 10.

Poron BMP-6:n kypsän osan ekspressointi 15Expression of the mature part of reindeer BMP-6 15

Ensiksikin, poron BMP-6:n kypsä osa kloonattiin pTrcHis2A vektoriin, transformoitiin E. co//TOP 10 -soluihin, jolloin saatiin pMU20-vektori. Rekombinanttiproteiinin tuotanto indusoitiin IPTG:llä. Rekobinanttiproteiinin tuotto varmistettiin SDS-PAGE:lla, mutta induktiota ei havaittu. Tämän arveltiin johtuvan monista sellaisista 20 rdBMP-6:n kodoneista, jotka ovat harvoin käytössä E. colissa. Nämä kodonit muta-toitiiin sopivammiksi E. colin translaatiosysteemille ja plasmidi pMU90 luotiin. Tästä huolimatta rekombinanttiproteiinin induktiota ei havaittu analysoitaessa SDS-PAGE:lla, Päädyttiinkin johtopäätökseen, että indusoitumattomuus johtunee rdBMP-6-proteiinin koodaavan alueen alussa olevasta korkeasta GC-25 pitoisuudesta. Havaittiin myös, että poron BMP-2:n kypsän osan alussa olevan hepariinia sitovan kohdan GC-pitoisuus oli hyvin alhainen ja lisättäessä se poron BMP-6:n kypsän osan alkuun sitä voitaisiin myös käyttää hyväksi puhdistuksissa. Siksi pTrcHBS-vektori rakennettiin. Kloonaamalla rdBMP-6:n alkuperäinen kypsä osa ja mutatoitu kypsä osa pTrcHBS-vektoriin saatiin vektorit pTrcHBSrd6A ja 30 pTrcHBSrd6. Molempien rekombinanttien, HBSrdBMP~6A ja HBSrdBMP-6, menestyksellinen induktio varmistettin SDS-PAGE:lla, mutta mutatoidun HBSrdBMP-; 6:n ekspressiotaso oli huomattavasti korkeampi.First, the mature portion of reindeer BMP-6 was cloned into the pTrcHis2A vector, transformed into E. coli TOP 10 cells to obtain the pMU20 vector. Recombinant protein production was induced by IPTG. Production of the recombinant protein was confirmed by SDS-PAGE, but no induction was observed. This was thought to be due to many of the 20 rdBMP-6 codons rarely used in E. coli. These codons were mutated to be more suitable for the E. coli translation system and plasmid pMU90 was created. Nevertheless, no induction of recombinant protein was detected by SDS-PAGE, and it was concluded that the induction is due to the high GC-25 concentration at the beginning of the rdBMP-6 coding region. It was also found that the GC content of the heparin binding site at the beginning of the mature part of the reindeer BMP-2 was very low and when added to the beginning of the mature part of the reindeer BMP-6 it could also be used for purification. Therefore, the pTrcHBS vector was constructed. By cloning the original mature portion of rdBMP-6 and the mutated mature portion into the pTrcHBS vector, pTrcHBSrd6A and 30 pTrcHBSrd6 were obtained. Successful induction of both recombinants, HBSrdBMP ~ 6A and HBSrdBMP-6, was confirmed by SDS-PAGE but with mutated HBSrdBMP-; The expression level of 6 was significantly higher.

Koska vielä ei ollut käytössä vektoria pelkän rdBMP-6:n kypsän osan rekombinant-35 tiproteiinin tuottoon, päätettiin kokeilla toisenlaista vektorisysteemiä ja erilaista E. coli -solulinjaa. pET22b(+) (Novagen), jossa on His6-tag ja pelB-johtoalue, valittiin uudeksi ekspressiovektoriksi ja Rosetta (DE3) (Novagen) ja Origami B (DE3) (Novagen) uusiksi E. coli -linjoiksi. Poron BMP-6:n alkuperäinen ja mutatoitu kypsä 37 osa, joka joko sisälsi hepariinia sitovan alueen tai ei sisältänyt sitä, kloonattiin pET22b(+)-vektoriin ja neljää uutta plasmidia kutsuttiin nimillä: pETrd6A, pETrd6, pETHBSrd6A ja pETHBSrdö ja sekä Rosetta (DE3) että Origami B (DE3) -solut transformoitiin näillä vektorilla kukin erikseen. Analysoitaessa SDS-PAGE:lla ha-5 valttiin kaikilla yhdistelmillä rdBIVIP-6:n tai HBSrdBMP-6:n ekspressio. Kuitenkin, kuten on aikaisemmin kuvattu pTrcHBSrd6A:n ja pTrcHBSrd6:n suhteen, nukleoti-dimutaatiot kypsässä osassa saivat aikaan dramaattisen lisäyksen ekspres-siotasoon, kun joko pelkkää poron BMP-6:tta tai sellaista, jossa oli hepariinia sitova kohta, ekspressoitiin. Ekspressiokokeiden perusteella pääasiassa Rosetta (DE3) -10 soluja, jotka sisälsivät pETrdö- tai pETHBSrd6-vektorin, käytettiin tuottamaan rdBMP-6- tai HBSrdBMP-6-rekombinanttiproteiinia.Since no vector was yet available for the production of the rdBMP-6 mature portion of recombinant 35 tiprotein, it was decided to experiment with a different vector system and a different E. coli cell line. pET22b (+) (Novagen) with His6 tag and pelB leader was selected as the new expression vector and Rosetta (DE3) (Novagen) and Origami B (DE3) (Novagen) as new E. coli lines. The original and mutated mature 37 portions of reindeer BMP-6, with or without the heparin binding region, were cloned into the pET22b (+) vector and four new plasmids were designated pETrd6A, pETrd6, pETHBSrd6A and pETHBSrd6 and Rosetta (DE3). ) that Origami B (DE3) cells were transformed with this vector individually. When analyzed by SDS-PAGE, ha-5 prevailed in all combinations for expression of rdBIVIP-6 or HBSrdBMP-6. However, as previously described for pTrcHBSrd6A and pTrcHBSrd6, nucleotide dimutations in the mature portion produced a dramatic increase in expression level when either reindeer BMP-6 alone or heparin binding site was expressed. Based on the expression experiments, mainly Rosetta (DE3) -10 cells containing the pETrd6 or pETHBSrd6 vector were used to produce the recombinant protein rdBMP-6 or HBSrdBMP-6.

rdBMP-6:n puhdistaminen 15Purification of rdBMP-6 15

Poron rdBMP-6-rekombinanttiproteiinia tuotettiin E, colissa. Pesujen, isoelektriseen pisteeseen perustuvan saostuksen ja inkluusiokappaleiden solubilisaation jälkeen rekombinantin poron rdBMP-6:n pitoisuus oli 85 %.Reindeer rdBMP-6 recombinant protein was produced in E. coli. After washes, isoelectric point precipitation, and solubilization of the inclusion bodies, the recombinant reindeer had a rdBMP-6 concentration of 85%.

20 Seuraava puhdistusvaihe oli immobilisoitu metalliaffiniteettikromatografia (IMAC). Näyte eluoitiin pylväästä käyttäen pH-gradienttia ja rdBMP-6-proteiinin puhtaus oli vähintään 75 % määritettynä SDS-PAGE:lla. Eristetyn rdBMP-6-proteiinin kypsän osan molekyylipaino oli 20 300 Da määritettynä elektroforeettisen liikkuvuuden perusteella SDS-PAGE:lla pelkistävissä olosuhteissa (kuva 11).The next purification step was immobilized metal affinity chromatography (IMAC). The sample was eluted from the column using a pH gradient and the rdBMP-6 had a purity of at least 75% as determined by SDS-PAGE. The mature portion of the isolated rdBMP-6 protein had a molecular weight of 20,300 Da as determined by electrophoretic mobility by SDS-PAGE under reducing conditions (Figure 11).

25 rdBMP~6~HBS:n puhdistaminen25 Purification of rdBMP ~ 6 ~ HBS

Poron rdBMP-6-HBS-rekombinanttiproteiinia tuotettiin E. colissa inkluusiokappa-30 leissa (IBs). Pesujen, isoelektriseen pisteeseen perustuvan saostuksen ja inkluusiokappaleiden solubilisaation jälkeen rekombinantin poron rdBMP-6-HBS:n pitoisuus oli 85 %.Reindeer rdBMP-6-HBS recombinant protein was produced in E. coli in inclusion kappa-30 (IBs). After washing, isoelectric point precipitation, and solubilization of the inclusion bodies, the recombinant reindeer had a rdBMP-6-HBS content of 85%.

: Seuraava puhdistusvaihe oli immobilisoitu metalliaffiniteettikromatografia (IMAC).A: The next purification step was immobilized metal affinity chromatography (IMAC).

35 Näyte eluoitiin pylväästä käyttäen pH-gradienttia ja rdBMP-6-HBS-proteiinin puhtaus oli vähintään 75 % määritettynä SDS-PAGE:lla. Eristetyn rdBMP-6-HBS-proteiinin kypsän osan molekyylipaino oli 21 600 Da määritettynä elektrofo- 38 reettisen liikkuvuuden perusteella SDS-PAGE:lla pelkistävissä olosuhteissa (kuva 11).The sample was eluted from the column using a pH gradient and the rdBMP-6-HBS protein was at least 75% pure as determined by SDS-PAGE. The mature portion of the isolated rdBMP-6-HBS protein had a molecular weight of 21,600 Da as determined by electrophoretic mobility by SDS-PAGE under reducing conditions (Figure 11).

rdBMP-6:n ja rdBMP-6-HBS:n laskostaminen ja aktiivisuuden testaaminen 5 Denaturoituneiden rdBMP-6- ja rdBMP-6-HBS-proteiinien in vitro -laskostuminen kvantitoitiin mittaamalla laskostunut dimeeri Coomassie Brilliant Blue -värjätyiltä geeleiltä densitometrisesti. Ei-pelkistävistä SDS-PAGE-geeleistä määritetty proteiinin laskostuminen oli 50 %.Folding and Activity Testing of rdBMP-6 and rdBMP-6-HBS The in vitro folding of denatured rdBMP-6 and rdBMP-6-HBS was quantitated by densitometry by measuring the folded dimer on Coomassie Brilliant Blue stained gels. Protein folding was determined from non-reducing SDS-PAGE gels at 50%.

10 rdBMP-6-proteiinin osteoinduktiivinen aktiivisuus lisääntyi annoskokoa suurennettaessa (taulukko 2). Poron rdBMP-6-rekombinanttiproteiini osoittautui huomattavasti tehokkaammaksi luun muodostuksen indusoijaksi kuin ihmisen vastaavaa. Poron rdBMP-6-HBS:n luuta muodostava aktiivisuus oli suhteessa verrattuna rdBMP~6:n aktiivisuuteen, kun taas naudan BMP-6 sai vaikutuksen aikaan vain 15 suurimmalla käytetyllä määrällä.The osteoinductive activity of 10 rdBMP-6 increased with increasing dose size (Table 2). Reindeer rdBMP-6 recombinant protein proved to be a much more potent inducer of bone formation than that of human. The bone-forming activity of reindeer rdBMP-6-HBS was proportional to that of rdBMP-6, whereas bovine BMP-6 produced the effect at only the 15 highest amounts used.

Tämä keksintö on kuvattu korostaen joitakin edullisia toteutusmuotoja ja sovelluksia. Kuitenkin alan ammattilaisille on ilmeistä, että variaatioita esiintuoduista toteutusmuodoista voidaan tehdä ja käyttää ja, että keksintöä voidaan käyttää seuraavi-20 en vaatimusten puitteissa muullakin tavalla kuin mitä on tässä täsmällisesti esitetty.The present invention has been described with emphasis on some preferred embodiments and applications. However, it will be apparent to those skilled in the art that variations of the embodiments disclosed may be made and practiced, and that the invention may be practiced within the scope of the following claims other than as specifically set forth herein.

3939

SEQUENCE LISTINGSEQUENCE LISTING

<110> BBS-Bioactive Bone Substitutes Oy 5 <120> Bone morphogenetic proteins <130> OP10087 5 <160> 2 10 <170> Patentin version 3.1 <210> 1 <211> 139<110> BBS-Bioactive Bone Substitutes Oy 5 <120> Bone Morphogenetic Proteins <130> OP10087 5 <160> 2 10 <170> Patent Version 3.1 <210> 1 <211> 139

15 <212> PRT15 <212> PRT

<213> Rangifer tarandus tarandus <4 00> 1 20 Ser Ala Pro Gly Arg Arg Arg Gin Gin Ala Arg Asn Arg Ser Thr Pro 15 10 15<213> Rangifer tarar tarar <4 00> 1 20 Ser Ala Pro Gly Arg Arg Arg Gin Gin Arg Asn Arg Ser Thr Pro 15 10 15

Ala Gin Asp Val Ser Arg Ala Ser Ser Ala Ser Asp Tyr Asn Ser Ser 20 25 30 25Ala Gin Asp Val Ser Arg Ala Ser Ser Ala Ser Asp Tyr Asn Ser Ser 20 25 30 25

Glu Leu Lys Thr Ala Cys Arg Lys His Glu Leu Tyr Val Ser Phe Gin 35 40 45Glu Leu Lys Thr Ala Cys Arg Lys His Glu Leu Tyr Val Ser Phe Gin 35 40 45

Asp Leu Gly Trp Gin Asp Trp lie lie Ala Pro Lys Gly Tyr Ala Ala 30 50 55 60Asp Leu Gly Trp Gin Asp Trp lie lie Ala Pro Lys Gly Tyr Ala Ala 30 50 55 60

Asn Tyr Cys Asp Gly Glu Cys Ser Phe Pro Leu Asn Ala His Met Asn 65 70 75 80 > 35 Ala Thr Asn His Ala lie Val Gin Thr Leu Val His Leu Met Asn Pro I . 85 90 95Asn Tyr Cys Asp Gly Glu Cys Ser Phe Pro Leu Asn Ala His Met Asn 65 70 75 80> 35 Ala Thr Asn His Ala lie Val Gin Thr Leu Val His Leu Met Asn Pro I. 85 90 95

Glu Tyr Val Pro Lys Pro Cys Cys Ala Pro Thr Lys Leu Asn Ala lie 100 105 110 40 ’V Ser Val Leu Tyr Phe Asp Asp Asn Ser Asn Val lie Leu Lys Lys Tyr •J * 115 120 125Glu Tyr Val Pro Lys Pro Cys Cys Ala Pro Thr Lys Leu Asn Ala lie 100 105 110 40 'V Ser Val Leu Tyr Phe Asp Asp Asn Ser Asn Val lie Leu Lys Tyr • J * 115 120 125

Arg Asn Met Val Val Arg Ala Cys Gly Cys His 45 130 135Arg Asn Met Val Val Arg Ala Cys Gly Cys His 45 130 135

<210> 2 <211> 118 <212> PRT<210> 2 <211> 118 <212> PRT

50 <213> Rangifer tarandus tarandus <400> 250 <213> Rangifer tarand tarang <400> 2

Arg lie Tyr Lys Asp Cys Val Val Gly Ser Phe Lys Asn Gin Thr Phe 55 1 5 10 15Arg lie Tyr Lys Asp Cys Val Val Gly Ser Phe Lys Asn Gin Thr Phe 55 1 5 10 15

Leu lie Ser lie Tyr Gin Val Leu Gin Glu His Gin His Arg Asp Ser 20 25 30 1Leu lie Ser lie Tyr Gin Val Leu Gin Glu His Gin His Arg Asp Ser 20 25 30 1

Asp Leu Phe Leu Leu Gly Thr Arg Ala Val Trp Ala Ser Glu Ala Gly 40 35 40 45Asp Leu Phe Leu Leu Gly Thr Arg Ala Val Trp Ala Ser Glu Ala Gly 40 35 40 45

Trp Leu Glu Phe Asp lie Thr Ala Thr Ser Asn Leu Trp Val Leu Thr 50 55 60 5Trp Leu Glu Phe Asp lie Thr Ala Thr Ser Asn Leu Trp Val Leu Thr 50 55 60 5

Pro Gin His Asn Met Gly Leu Gin Leu Ser Val Val Thr Arg Asp Gly 65 70 75 80Pro Gin His Asn Met Gly Leu Gin Leu Ser Val Val Thr Arg Asp Gly 65 70 75 80

Leu Ser lie Ser Pro Gly Ala Ala Gly Leu Val Gly Arg Asp Gly Pro 10 85 90 95Leu Ser lie Ser Pro Gly Alla Gla Leu Val Gly Arg Asp Gly Pro 10 85 90 95

Tyr Asp Lys Gin Pro Phe Met Val Ala Phe Phe Lys Ala Ser Glu Ala 100 105 110 15 His Val Arg Ser Ala Arg 115Tyr Asp Lys Gin Pro Phe Met Val Ala Phe Phe Lys Ala Ser Glu Ala 100 105 110 15 His Val Arg Ser Ala Arg 115

Claims (19)

1. Eristetty luun morfogeneettinen proteiini 6 (BMP-6), tunnettu siitä, että se sisältää konsensussekvenssin P-G/S/N-R/K-R/H-R/K-Q/N-Q-A/S/N-R-N/S-R/A/K-An isolated bone morphogenetic protein 6 (BMP-6), characterized in that it contains the consensus sequence P-G / S / N-R / K-R / H-R / K-Q / N-Q-A / S / N-R-N / S-R / A / K- 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen luun morfogeneettinen proteiini 6, tunnettu siitä, että se sisältää SEQ ID NO: 1:n aminohapot 3-16. 10Bone morphogenetic protein 6 according to claim 1, characterized in that it contains amino acids 3-16 of SEQ ID NO: 1. 10 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen luun morfogeneettinen proteiini 6, tunnettu siitä, että se sisältää SEQ ID NO: 1:n aminohapposekvenssin.Bone morphogenetic protein 6 according to claim 1, characterized in that it contains the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1. 4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen luun morfogeneettinen pro-15 teiini 6, tunnettu siitä, että se lisäksi sisältää SEQ ID NO: 2:n BMP-propeptidin.Bone morphogenetic protein 6 according to any one of the preceding claims, characterized in that it additionally contains the BMP propeptide of SEQ ID NO: 2. 5. Eristetty DNA-molekyyli, tunnettu siitä, että se koodaa jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukaista luun morfogeneettistä proteiinia.An isolated DNA molecule, characterized in that it encodes a bone morphogenetic protein according to any one of the preceding claims. 5 S/A-TYS/N-P ja aminoterminaalisessa päässään hepariinia sitovan kohdan, joka sisältää aminohapposekvenssin AKHKQRKRGT.5 S / A-TYS / N-P and at its amino terminus a heparin binding site containing the amino acid sequence AKHKQRKRGT. 6. Nukleotidivektori, tunnettu siitä, että se sisältää patenttivaatimuksen 5 mu kaisen eristetyn DNA-molekyylin.Nucleotide vector, characterized in that it contains an isolated DNA molecule according to claim 5. 7. Rekombinantti-isäntäsolu, tunnettu siitä, että se sisältää patenttivaatimuk-sen 6 mukaisen nukleotidivektorin. 25A recombinant host cell, characterized in that it contains the nucleotide vector of claim 6. 25 8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen rekombinantti-isäntäsolu, tunnettu siitä, että se on E. coliTOP10, Origami B (DE3) tai Rosetta (DE3) -solu.Recombinant host cell according to claim 7, characterized in that it is an E. coliTOP10, Origami B (DE3) or Rosetta (DE3) cell. 9. Farmaseuttinen koostumus, tunnettu siitä, että se sisältää jonkin patentti-30 vaatimuksen 1-4 mukaisen luun morfogeneettisen proteiinin.Pharmaceutical composition, characterized in that it contains a bone morphogenetic protein according to any one of claims 1-4. 10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen farmaseuttinen koostumus, tunnettu siitä, että se sisältää kyseistä luun morfogeneettistä proteiinia homodimeerinä, tai hete-rodimeerinä jonkin toisen luun morfogeneettisen proteiinin kanssa. 35Pharmaceutical composition according to claim 9, characterized in that it contains said bone morphogenetic protein as a homodimer, or as a heterodimer with another bone morphogenetic protein. 35 11. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 mukainen farmaseuttinen koostumus, tunnettu siitä, että se sisältää lisäksi jonkin muun luun morfogeneettisen proteiinin, epider-maalisen kasvutekijän, fibroblastisen kasvutekijän tai transformoivan kasvutekijän.Pharmaceutical composition according to claim 9 or 10, characterized in that it further comprises a bone morphogenetic protein, an epidermal growth factor, a fibroblastic growth factor or a transforming growth factor. 12. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukaisen luun morfogeneettisen proteiinin käyttö valmistettaessa lääkeainetta, jolla hoidetaan luuhun, rustoon, jänteisiin tai hampaisiin liittyviä häiriöitä, joissa niiden regeneraatio, korjaus tai kasvu on toivottavaa. 5Use of a bone morphogenetic protein according to any one of claims 1 to 4 in the manufacture of a medicament for the treatment of disorders associated with bone, cartilage, tendons or teeth where regeneration, repair or growth is desirable. 5 13. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukaisen luun morfogeneettisen proteiinin käyttö valmistettaessa lääkeainetta, jolla hoidetaan syöpää, fibromyalgiaa, psoriasista ja muita dermatologisia häiriöitä, ja reumaattisia vaivoja.Use of a bone morphogenetic protein according to any one of claims 1 to 4 in the manufacture of a medicament for the treatment of cancer, fibromyalgia, psoriasis and other dermatological disorders, and rheumatic disorders. 14. Osteogeeninen väline, tunnettu siitä, että se sisältää jonkin patenttivaati muksen 1-4 mukaisen luun morfogeneettisen proteiinin.Osteogenic device, characterized in that it contains a bone morphogenetic protein according to any one of claims 1 to 4. 15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen osteogeeninen väline, tunnettu siitä, että se sisältää kyseistä luun morfogeneettistä proteiinia homodimeerinä, tai heterodi- 15 meerinä jonkin toisen luun morfogeneettisen proteiinin kanssa.An osteogenic device according to claim 14, characterized in that it contains said bone morphogenetic protein as a homodimer, or as a heterodimer with another bone morphogenetic protein. 16. Patenttivaatimuksen 14 tai 15 mukainen osteogeeninen väline, tunnettu siitä, että se lisäksi sisältää jonkun toisen luun morfogeneettisen proteiinin, epi-dermaalisen kasvutekijän, fibroblastisen kasvutekijän tai transformoivan kasvuteki- 20 jän.An osteogenic device according to claim 14 or 15, characterized in that it further comprises a bone morphogenetic protein, an epidermal growth factor, a fibroblastic growth factor or a transforming growth factor. 17. Jonkin patenttivaatimuksen 14-16 mukainen osteogeeninen väline, tunnettu siitä, että se sisältää biologisesti yhteensopivan matriksin.An osteogenic device according to any one of claims 14 to 16, characterized in that it contains a biocompatible matrix. 18. Patenttivaatimuksen 17 mukainen osteogeeninen väline, tunnettu siitä, että kyseinen biologisesti yhteensopiva matriksi sisältää kalsiumfosfaattia, karboksime-tyyliselluloosaa tai kollageenia tai näiden yhdistelmistä.The osteogenic device according to claim 17, characterized in that said biocompatible matrix contains calcium phosphate, carboxymethylcellulose or collagen or combinations thereof. 19. Menetelmä luun, ruston, jänteen tai hampaan luun muodostuksen indusoi-30 miseksi in vitro, tunnettu siitä, että jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukaisella luun ; morfogeneettisellä proteiinilla käsitellään kyseistä luuta, rustoa, jännettä tai ham- ' masta.A method for inducing bone, cartilage, tendon or tooth bone formation in vitro, characterized in that the bone of any one of claims 1-4; the morphogenetic protein is applied to the bone, cartilage, tendon or tooth.
FI20055257A 2005-05-27 2005-05-27 Bone morphogenetic protein 6, DNA encoding it, nucleotide vector, recombinant host cell, pharmaceutical composition and osteogenic device FI121070B (en)

Priority Applications (13)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20055257A FI121070B (en) 2005-05-27 2005-05-27 Bone morphogenetic protein 6, DNA encoding it, nucleotide vector, recombinant host cell, pharmaceutical composition and osteogenic device
EP06743555A EP1885750B1 (en) 2005-05-27 2006-05-26 Bone morphogenetic protein 4 and osteogenic devices and pharmaceutical products containing thereof
PCT/FI2006/050212 WO2006125866A1 (en) 2005-05-27 2006-05-26 Bone morphogenetic protein 3 and osteogenic devices and pharmaceutical products containing thereof
PCT/FI2006/050214 WO2006125868A1 (en) 2005-05-27 2006-05-26 Bone morphogenetic proteins containing a heparin binding site and osteogenic devices and pharmaceutical products containing thereof
PCT/FI2006/050213 WO2006125867A1 (en) 2005-05-27 2006-05-26 Bone morphogenetic protein 4 and osteogenic devices and pharmaceutical products containing thereof
EP06743556A EP1885751B1 (en) 2005-05-27 2006-05-26 Bone morphogenetic protein 6 containing a heparin binding site and osteogenic devices and pharmaceutical products containing thereof
AT06743556T ATE533781T1 (en) 2005-05-27 2006-05-26 HEPARIN BINDING SITE CONTAINING BONE MORPHOGENETIC PROTEIN 6 AND OSTEOGENIC DEVICES AND PHARMACEUTICAL PRODUCTS CONTAINING THE SAME
ES06725969.7T ES2642591T3 (en) 2005-05-27 2006-05-26 Bone morphogenetic protein 3 and osteogenic devices and pharmaceutical products containing the same
US11/921,104 US7851435B2 (en) 2005-05-27 2006-05-26 Bone morphogenetic protein 3 and osteogenic devices and pharmaceutical products containing thereof
EP06725969.7A EP1885749B1 (en) 2005-05-27 2006-05-26 Bone morphogenetic protein 3 and osteogenic devices and pharmaceutical products containing thereof
US11/921,069 US7910552B2 (en) 2005-05-27 2006-05-26 Bone morphogenetic proteins containing a heparin binding site and osteogenic devices and pharmaceutical products containing thereof
AT06743555T ATE520711T1 (en) 2005-05-27 2006-05-26 BONE MORPHOGENETIC PROTEIN 4 AND OSTEOGENIC DEVICES AND PHARMACEUTICAL PRODUCTS CONTAINING THE SAME
US11/921,103 US7807627B2 (en) 2005-05-27 2006-05-26 Bone morphogenetic protein 4 and osteogenic devices and pharmaceutical products containing thereof

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20055257 2005-05-27
FI20055257A FI121070B (en) 2005-05-27 2005-05-27 Bone morphogenetic protein 6, DNA encoding it, nucleotide vector, recombinant host cell, pharmaceutical composition and osteogenic device

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20055257A0 FI20055257A0 (en) 2005-05-27
FI20055257A FI20055257A (en) 2006-11-28
FI121070B true FI121070B (en) 2010-06-30

Family

ID=34630192

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20055257A FI121070B (en) 2005-05-27 2005-05-27 Bone morphogenetic protein 6, DNA encoding it, nucleotide vector, recombinant host cell, pharmaceutical composition and osteogenic device

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI121070B (en)

Also Published As

Publication number Publication date
FI20055257A0 (en) 2005-05-27
FI20055257A (en) 2006-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI119696B (en) DNA sequences encoding BMP-11, method of preparation and in vitro uses
CA2265508C (en) Bone morphogenetic protein-16 (bmp-16) compositions
EP0646022B1 (en) Prosthetic devices having enhanced osteogenic properties
US5986056A (en) Chordin compositions
AU681362B2 (en) OP-3-induced morphogenesis
US6972321B1 (en) Monomeric protein of the TGF-β family
JPH1070989A (en) New osteogenesis-inductive composition
WO1996033215A1 (en) Novel protein and process for producing the same
JPH04505151A (en) bone morphogenetic factors
JP4272357B2 (en) Novel monomeric proteins with osteoinductive activity and preventive and therapeutic agents for bone / cartilage diseases comprising them
EP1948689B1 (en) High activity growth factor mutants
JP2004514441A (en) Production of recombinant BMP-2
US7807627B2 (en) Bone morphogenetic protein 4 and osteogenic devices and pharmaceutical products containing thereof
US7910552B2 (en) Bone morphogenetic proteins containing a heparin binding site and osteogenic devices and pharmaceutical products containing thereof
EP1885749B1 (en) Bone morphogenetic protein 3 and osteogenic devices and pharmaceutical products containing thereof
FI121070B (en) Bone morphogenetic protein 6, DNA encoding it, nucleotide vector, recombinant host cell, pharmaceutical composition and osteogenic device
CA2345201C (en) Mature protein having antagonistic activity against bone morphogenetic protein
NZ310391A (en) Polypeptides that stimulate bone growth
FI119373B (en) Bone proteins
MXPA00001427A (en) Frazzled nucleotide sequences, expression products, compositions and uses.
FI118736B (en) Bone morphogenetic protein
JPH06172390A (en) New osteogenesis-inducing protein, dna coding the protein, production of the protein and osteogenesis-inducing agent containing the protein a active component
MXPA00000820A (en) Wa545 compositions

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 121070

Country of ref document: FI

MM Patent lapsed