JPH0466595A - Mammalian GAP-43 compositions and methods of use - Google Patents
Mammalian GAP-43 compositions and methods of useInfo
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- JPH0466595A JPH0466595A JP2290615A JP29061590A JPH0466595A JP H0466595 A JPH0466595 A JP H0466595A JP 2290615 A JP2290615 A JP 2290615A JP 29061590 A JP29061590 A JP 29061590A JP H0466595 A JPH0466595 A JP H0466595A
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Abstract
Description
(産業上の利用分野)
本発明は分子遺伝学および神経学の分野に関する。さら
に詳しくは、本発明は、哺乳動物G A P43、ニュ
ーロン成長関連蛋白のc D N 、A配列および対応
するアミノ酸配列に関する。さらに、本発明は、GAP
−43の発現を調節し、それにより軸索成長を調節する
方法、および原核生物または真核生物宿主細胞または生
物においてG 、A P43を産生する方法に関する。
さらに詳しく述へれば、本発明は、GAP−43の膜結
合および成長円錐富化を調節でき、かついずれの所望の
蛋白またはポリペプチドをもニューロンまたは非ニュー
ロン細胞の膜に対して定方向化できるG A P43由
来の新規な膜ターゲツテイング(membraneta
rget ing)ペプチドに関する。また、本発明は
、GAP−43およびそれらから誘導された生物学的に
活性なペプチドか内部調節蛋白(IRPs)として機能
し、細胞機能を細胞内的に変調するように作用すること
ができる。また、本発明は、とりわけ、ヒ1〜を含めた
動物における神経学的徴候において、GAP−43およ
びその調節および膜ターケアティング要素の臨床的なi
n vivoおよび1nvitroての診断および治療
適用に関する。
(従来の技術)
G A P −43は成長する軸索を特異的に特徴付け
る蛋白の1つである(スケ不(Skcne)、セル(C
el ])37 : 697(1984);メイツ(M
eiri)、ビイ・xヌ−xイ・xス(i〕NAs)U
SA83 : 3537(1980))。軸索により輸
送される蛋白は全細11’=、2蛋白のうら小さい→ブ
セ、1−であり、こA1らのらち少お(か、そのレー・
ルか軸索成長を直接に媒介寸−ると乙えることかできる
ように変化するースケ不お3上びライリアー l”(S
kpne andζ1lliard)、ンヤーナル・オ
フ・セリュラー・バイオ0/−(J、 Ce11. B
iol、)89 : 86(] 981):ヘノウイッ
およびリューイス(Benowitz and Lew
is)、ンヤーナル・オフ・ニューロサイエンス(J、
Ne+)r。
5cience)3:2153(1983);スケ不(
Skene)、セル(Cell)37 : 697(1
984);メイツ(Meiri)、ビイ・エヌ・エイ・
ニス(P!1AS) U S A83 : 3537(
] 986))。こ41らの分子のいずれかが構造変化
を媒介する直接の証拠は欠くか、c A P −43は
(l¥補として特に魅力的であるC というのは、それ
は、第一に成長円錐膜1戊要素であり、そこでは成長円
錐膜の内表面に結合し、蛋白キナーセCについての基質
として働くからである(アロ3(へ1oyo)、ツヤ−
ナル・オフ・二」−ロケミスドリー(J、 Neur
ochem、)41 : 649(1983) エイ
カースおよびロウテンプルク(Ake、、rsand
Routten−4−+erg)、フレイン・り廿−チ
(BrainRes、)334: 147(+ 983
))。さらに、その)六(云−J−発現のレヘルは、命
田l包槁養およびin〜1〜0双方において、軸索成長
に人いに関係−4−る(′・/(t3asi)、セル(
Cell)49 : 485(1987)ノノーンズ(
Karns)、サイエンス(Science) 236
597(1987);不へ(Neve)、モレキュラー
・プレイン・リサーチ(Molec、Brain Re
s、)2 : 17?(] 987); トウ・う・モ
ーントら(de IaMonte et al)、未発
表)。
成熟したヒ1〜中枢神経系(CNS)における修i宴の
欠如は手ごわい臨床的問題である。急性虚血または外傷
の後、再生の組織病理学的証拠は最小てあり、神経学的
回復は通常存在しないかまたは不完全である。他方、末
梢神経系のニューロンは、金魚またはヒキカエルのごと
き他の種のCNSニューロンかそうであるごとく、再生
することか予測できる(スケ不およびウィラート (S
kene andWilliard) 、/ヤーナルe
オフ争セリュラー曽バイオo ノー(J、 Ce11.
Biol、)89 : 86(1981)へノウィッお
よびリー↓−イス(Benowitz andl、(・
wis)、/ヤーナル・オフ・ニューロサイエンス(1
)へ(・+」rt)scicncs)3 : 21 ;
−+ 3(1983))。成1(哺乳動物C入8ニュー
コンの不応件についての1の説明は、成長に重装な分子
の不可逆的抑制であろう。特に、G A P −43は
再生に対して臨界的であると示唆されている(スケ不(
Skcne)、セル(Cell)37 : 697(1
9B 4))。これについての証拠は成長円錐における
その富化(スr不(Skene)、サイエンス(Sci
ence) 233 : 783(1986);メイツ
(Meiri)、ビイ・エヌ・エイ・ニス(PNAS)
L;S、A83 : 3537(1986))および周
産期CNSとは月明的な成人におけるその最小発現(ス
ケ不およびウィラーF(Ske旧! andWilli
ard)、/ヤーナル・オフ・セ1ノユラー・ハイオロ
ノ(J、 Ce11. Biol、)89:96(
] 981)カーノズ(Karns)、サイエンス(S
cience) 236597(19ε37))を含む
。さらに、GへP743は、ヒキカエルまたは分色、視
神経または哺乳動物末梢神経のごとく、再生か可能なニ
ューロノニおける負傷のi友、高レベルまで増力口する
か、哺乳動物C\8ニューロンにり、1する同様の負傷
のi(てはそゞ)はならない(スケイ、お、上ひウィラ
ート(Skene and Williard)、ンヤ
ーナル・オフ・セリュラー・バイオロジー(J、 C
e11. Biol、)89 : 96(1981))
。
(発明か解決しようとする課題)
本発明者らは、ヒ)CNS機能および病気におけるGA
P−43の役割を調−2た。ヒトGAP43 c DN
Aをクローン化し、その発育および成人分布を死後組織
のアッセイによって調へた。高い周産期発現に加え、本
発明者らは、GAP−43発現は成人の不連続(dis
crete)領域に残存し、予期せぬことに急性虚血負
傷は、通常それか低い領域においても、GAP−43の
高い発現に関係することを見い出した。
(課題を解決するための手段)
哺乳動物CNS機能および病気におけるGAP43の潜
在的な重要性を認識しつつ、本発明者らは、相補DNA
(cDNA)クローニングによって、哺乳動物GAP−
43遺伝子の配列決定に成功した。ラットGAP−43
をコード付けする遺伝子の完全なヌクレオチド配列およ
びアミノ酸配列を決定した。う7 トGAP−43につ
いてのcDNAをプローブとして用いて、ヒト脳幹およ
び小脳ライブラリーからのヒトGAP−43についての
cDNAを同定し、クローン化した。ヒトG、AP−4
3についてのアミノ酸配列も決定した。
かくして、本発明の1の具体例において、実質的に純粋
な哺乳動物GAP−43蛋白、またはその機能的誘導体
か提供される。また、実質的に純粋な形態のラットおよ
びヒ)GAP−43蛋白、ならびにこれらの蛋白の機能
的誘導体か提供される。本発明の特別の具体例は、各々
、第2図および5A図に示したものに対応するアミノ酸
配列を有する実質的に純粋なラットおよびヒトGAP4
3蛋白およびポリペプチド、およびそれらの機能的誘導
体よりなる。
本発明のもう1つの具体例は、第2図または5A図に示
したヌクレオチド配列またはそれと実質的に同様のヌク
レオチド配列よりなるc D NA、またはその誘導体
を提供する。本発明のc L)NAはプラスミドのごと
き適当な発現ベクターに組み込むことかでき、該ベクタ
ーを用いて原核生物または真核生物宿主細胞をトランス
フェクトし、次いて、該宿主細胞は、適当なin vi
vo in vitr。
またはin 5itu条件下で該cDNAを発現し、こ
れらすへては、それにより産生されたGAP−43蛋白
またはポリペプチドと一緒に本発明のさらなる具体例を
形成する。
かくして、本発明のさらにもう1つの具体例は、哺乳動
物GAP−43蛋白またはポリペプチドをコード付けす
るcDNAよりなるベクターて原核生物または真核生物
宿主細胞をトランスフェクトし、該哺乳動物GAP−4
3蛋白またはポリペプチドの発現を可能とする条件下で
該宿主細胞を適当な培地中で培養し、該哺乳動物GAP
−43蛋白またはポリペプチド、あるいはその機能的誘
導体を該培地から分離することを特徴とする哺乳動物G
AP−43蛋白またはポリペプチドあるいはその機能的
誘導体を産生ずる方法を提供する。
本発明の実質的に純粋なGAP−43抗原を使用し、本
発明者らは、対GAP−43抗体を作り出すのに成功し
、かかる抗体ならびにその機能的および化学的誘導体は
本発明のさらなる具体例よりなる。本発明のGAP−4
3抗体はポリクローナルまたは、好ましくはモノクロー
ナル抗体とてき、種々の調製、診断および治療用途に適
し、これらはなおさらに本発明の具体例を形成すると理
解されるへきである。
さらに、本発明のGAPi3抗原および抗体は、すへて
特定の調製、診断または治療適用か要すると判断される
、例えば検出可能な標識または治療標識に関するごとく
適当な(才識化に、および医薬上許容されるまたは許容
されなくてもよい組成物にて他の活性剤と共に使用する
のに適する。
かかる樟識化GAP−43抗原、抗体ならびにその機能
的および化学的誘導体、ならびにかかる釘1成物は本発
明の具体例よりなる。
その機能的および化学的誘導体と共に、本発明のGAP
−43抗原および、特に抗体は当業者に公知の種々の診
断方法で用いることかできる。免疫細胞化学的方法およ
びイムノメトリック方法を包aするかそれらに限定され
るものではないががる方法はさらに本発明の具体例をな
す。
従って、本発明の1の例示的具体例において、GA、P
−−43抗原または抗体を含有することか疑われる試料
を各々検出可能に標識化したGAP43抗体または抗原
と接触させ、GAP−43抗原−抗体複合体の形成を可
能とするために該試料を該抗体または抗原と共にインキ
−ベートし、かく形成された?1体を複合体を形成しな
かった抗原または抗体から分離し、標識した複合体化抗
体または抗原を検出することを特徴とする、試料におい
て哺乳動物GAP−43抗原または抗体を測定または検
出する方法か提供される。本発明の本具体例および他の
ものは、所望するに応して、nvivo、in vit
roまたはin 5ituて行うことかてきる。
本発明の調製、診断または7台療力法で用いる場合、本
発明の化合物および組成物は、都合よくは、キット中に
包なさせることかでき、かかるキ、)・は本発明のも;
)1つの具体例を形[戊する。かくして、非限定的例と
して、閑した区画に1またはそれ以上の容器手段を収容
させるために打切を設けた担体手段よりなり、1または
それ以上の該容器手段か、調製、検出または治療可能に
標識化されたGAP−43抗原または抗体、あるいはそ
の機能的または化学的誘導体よりなる、GAP−43抗
原または抗体の調製、精製、単離、測定または検出に、
あるいはG A、 P −43抗原または抗体での治療
処置に有用なキ7)か提供される。
また、本発明者らは、正常な、並ひに損傷または疾害C
XS組織においてG A P−43発現を評価した。i
n vivo GAP−43発現は中枢組織の発育間に
変化し、GAP 43発現の領域による変動か存在す
ることか見い出された。さらに、GAP−43発現は中
枢組織に対する損傷の結束、かなりの変化を受はること
も見い出された。
さらに、本発明者らは、哺乳動物GAP−43発現を増
強でき、または所望ならば抑制できるノカニスムを見い
出した。、特に、GAP43発現は神)二¥成長囚了に
よ−・−ご増強され、これはある種のステロイド類によ
−・て抑制されることを見い出した。G A P −4
3発現を変調する能力は、中枢または末梢神経系に対す
る損傷、またはその病気もしくは機能障害に罹った哺乳
動物、特にヒトを処置するにおいで太いに治療的利用か
てきのて、これらの発見の重要性は容易に理解されるで
あろう。、さらに、本発明者らは、GAP−43または
その機能的誘導体をコード付けするc D N、Aを非
神経細胞に導入することによって、非神経細胞てあ−・
でも成長円錐−様突起を形成できるという驚くへき発見
をした。再度、この発見の潜在的治療イ凸イ直は2AK
なものである。
従って、もう1つの態様において、本発明は、疾患また
は損傷CNS組織、ならひに正常なCNS組織における
G A I)−43活11および発現を評価または1測
定する方法よりなる。さらに、本発明は、中枢または末
梢神経組織の損傷、疾化または機能[撞害に罹−・たヒ
トを禽めた哺乳動物を治療する方法、およびヒトを劇め
た哺乳動物において正常な(i NS♀11織ζこお(
fる横送再編成を変調する方l去よりなる3、
かくして、1の具体例において、本発明は、細り包をi
n vivo、 in vitroまたはin 5it
uて有髪J量の神経成長因子に暴露することを特徴とす
る該細胞においてGAP−43の発現を誘導する方法よ
りなる。柱」包をか< in vitroで暴露した場
合、もう1−)の態様において、治療効果を件いつつ、
損傷、疾患または機能障害の中枢または末梢神経細胞の
イ)処置にかかる細胞を導入し、または該位置と綿密に
同格の位置に導入することか可能であろう。
もう1つの態様においで、G A P −43をツー1
−付はするc D N Aを非神経細胞または神鋒細叫
に導入することによって、G AP−43発現を誘導ま
たは増強することかできる。これは、トランスフJり/
ジン、杉質導入および直接的マイクロインノゴク/−3
ノを含めた種々の十トλによ−、てin vivo、
in vitroまたはin 5ituで達成すること
かでき、これりず・\ては本発明を限定するものではな
い意図した具体例を形I戊する。刑法として、本発明の
C’ D\Aは、レトロウィルスまたはウイルスベクタ
ーの手段によって導入できるか、またはいずれかの数の
細胞表面レセプターリカントに付着させ、かかるリガン
トと共に細胞中に移送することかできる。これらの方法
、ならひにGAP43 c D N Aならびにその機
能的および化学的誘導体よりなる組成物およびベクター
のすへては本発明のさらなる具体例を形成する。
同様に、本発明のなおさらなる具体例は、構造再編成を
変調する方法、ンナプス可塑性を変調する方法、および
、神経成長因子、ステロイドおよびそれらの機能的誘導
体よりなる群から選択される1またはそれ以上の物質の
有効量に細胞を暴露することを特徴とするニューロンお
よび非ニューロン細胞を包含する細胞のミクロ環境を変
調する方法よりなる。
また、驚くへきことに、GAP−43は10個のアミノ
酸アミノ末端エクソンを含有すること、およびこのペプ
チドはGAP−43を細胞膜へ特にニューロン細胞の成
長円錐領域へ定方向化する原因となることを見い出した
。さらに、この]0個のアミノ酸膜−ターケノティング
ペプケト、およびその機能性誘導体は、所望の蛋白また
はペプチドのアミノ末端にまたはその近くに結合した場
合、該蛋白またはペプチドを細胞膜へ定方向化できるこ
とを見い出した。この驚くへき発見は、通常細胞質ツル
であり、通常は膜連結性でない蛋白類およびペプチド類
に適用される。
かくして、本発明のさらなる具体例は、いずれの所望の
蛋白またはペプチドをもニューロン細胞または非ニュー
ロン細胞の細胞膜へ定方向化できル膜−ターケ、ティン
グペプチドまたはその機能的誘導体よりなる。本発明の
膜−ターケノテイングペプケト、またはそれに結有する
所望の蛋白またはペプチドは診断または治療のため標識
化てきる。該膜−ターケ、ティノグペプケトを用いる、
ヒトを含めた動物のニューロンまたは非ニューロン細胞
の診療または治療のin vivo、il vitro
またはin 5itu処置は本発明のさらなる具体例を
構成する。
他の具体例において、本発明は、単離したゲノミックG
AP−43ならひに配置されたそのイントロン−エクソ
ン境界ならびに転写スタート部位を提供するものである
。さらに、驚くことに、GAP−43プロモーターかそ
の構造において全(般的てあり、他の構造遺伝子の発現
に有用であり得ることが見いだされた。
さらに他の具体例において、本発明は、GAP43がG
。のものを含む他の細胞蛋白の結合能力を変形するよう
に細胞内的に作用するという驚くへき発見に基づくもの
である。すなわち、本発明は、そのGAP=43が外部
細胞レセプターと効果および利用性において一致する内
部調節蛋白(rlRPJ)の重要な新規クラスを提供す
るものである。また、GAP−43のアミノ末端アミノ
酸からなる合成ペプチドが内部調節蛋白として生物学的
活性を呈することか見いたされ、このような蛋白からな
る組成物およびその用途か本発明の他の具体例を構成す
る。
以下に、添付図面について簡単に説明する。
第1図 GA P−43c DNAのハイブリット選択
翻訳。
ツキアルティら(Ricciardi et al)、
ビイ・エヌ・エイ・ニス(PNAS)76 : 492
7(1979)の手法により、EcoRIインサート、
GAP43−2を用いてm RNAを選択した。略言す
れば、該GAP43−2インサート05μg1または当
量の非特異的DNA、細菌プラスミドpSP65をニト
ロセルロース」−にスポットL、65%ホルムアミド、
400mMNaC(,10mM14−ピペラ/ンンエタ
ンスルホン酸(PIPES)を含む溶液、pH6,4中
、新生児ラット脳ボリアテニル化「ポリ(A)゛二、R
NA l 7.5μgと42°Cて16時間ハイブリク
イズさせた。65°Cて標準的なりエン酸添加生理食塩
水(S S CXX I )、05%SDS中てt先浄
した後、該フィルターを沸騰し、RNAをエタノールで
沈殿させ、ウサキ網状赤血球溶解物で翻訳し、蛋白を”
135S]メチオニンで標識化した(ペルハムら(Pe
lham et al)、ニーロビーアン・ジャーナル
・オフ・バイオケミストリー(Eur、 J、 B
iochem、)67 : 247(] 976乃。財
訳産物、または対GAP43抗体て免疫沈殿させた産物
を12%SDS −ポリアクリルアミドゲル上で分離し
た。(A)(1)外因性RNA無し、(ii)pSP6
5−選択RNA、(iiiおよび1v)GA P 43
−2−選択RN A 、および(X)ポリ(A)゛新生
児脳RNA(新生児)でのin vitr。
翻訳産物。(B)スニペスら(Snipes et a
l)、ツク・ニューロサイ・アフストル(Soc、 N
eurosciAbstr、)12 : 500(19
86)におけるごとくA製したG A P−43蛋白で
該GAP−43抗体を予め吸収させた後に翻訳産物の免
疫沈殿を示す4番目のレーンを除き(A)について記載
したごとく、(A)の翻訳産物のGAP−43に対する
抗体による免疫沈殿。
第2図 GAP−43のヌクレオチド配列および予測さ
れるアミノ酸配列。胚17〜]8日令ラットからの抜根
神経節よりのR:’J AてcDNAライフラリ−を得
た。チャーゲイン:) (Chirg★in etal
)、バイオケミストリー(Biochemistry’
) l 8 : 5294(1974)の方法によって
全細胞RN 、A、をt15離し、ポリ(A)RNAを
4リコ−dTセルロスて選択した。グブラーおよびホフ
マン(Gublerand Hofl’man)、シー
ン(Gene)25 : 263(1983)によって
記載されているリホヌクレアーセH法によって二本鎖c
DNAを得、EcoRIリンカ−に結び、ラムタファー
/クローニングベクターλgt 10およびλgtll
のEcoR1部位に結んだ。対GAP−43ウサキ抗体
、続いてアルカリホスファターセ一対つサキグロブリン
G(プロメカ・バイオチク(Promega Biot
ec乃連結抗体を用いることによって、イソプロピルβ
−F)チオカラクトピラ//ト(I PTG)での誘導
の後、同定された最長クローン、GA、P43−2、お
よびより小さいインセードを有する2のファー/をλg
t11ライブラリー中の約5xlO’プラークから同定
した。該c DNAインサートをMl 3mp 18の
E c o R1部位に継代クローンした。2のより短
いクローンの最初のDNA配列分析により、それらは最
長のものに包含されていることか明らかにされた。ンテ
オキンヌクレオケト鎖−停止法(サンカーら(Sang
er et at)、ビイ・ニス・エイ・ニス(PNA
S)74 : 5463(197″7))により、配列
の下方に示した一連の重複する制限断LLを用いること
によって、インサートGAP43−2を配列決定した。
この断片の3“末端は3の独立したλgill単離体に
共通のEc。
R+部位であり、GAP−43遺伝子において天然に生
じるE c o RI部位と考えられる。ボリアテニル
化配列を有するインサートを含有するクローンはなかっ
たので、該c D N A内のEcoR1部位はライブ
ラリー構築の間にメチル化されなかったようである。G
AP−43についての予測される蛋白配列を該DNA配
列の−L方に示す。イタリック体の第1のメチオニンは
後記する理由でコーティング領域のスターI・とじて選
択した。ここにアミノ酸5として示す他のメチオニンの
みか別に開始フトンとして働くのではないよってある。
アミノ酸7におけるアルキニン(R)からアミノ酸20
にお(Iるイソロイノン(1)までの直接的な蛋白配列
決定によ−・て同定されたアミノ酸残基の」−に線を引
いた。確実性をもってアミノ酸を決定できる配列決定の
最初のサイクルはアルキニンてあ−1.た。
次のアミノ酸は確実性をもって決定できなかった。
断片化されていない蛋白を配列決定できないことは、ア
ミノ末端はブロックされているらしいことを示唆する。
E、EcoRl ;MlMspl :VPvul;)l
、Haelll;P、Pstl;5Sau3A0ヌクレ
オチド100および101間の矢印は第1および第2エ
クソン間の境界を示しヌクレオチド664および665
間の矢印は第3エクソンのスタートを示す。
第3図 PC12細胞におけるG A P −43発現
の調節。
】0%ウマ血清および5%胎児ウノ血清を含有するRP
MI培地中でPC]2細胞を継代した。
該細胞を平板培養した40時間後、該j−H地を異なる
添加物を含むように変更した。4日後、該細胞を写真に
撮り(A)、次いて、各細胞培養からRNAを単離した
。RNA(試料角たり]Oμg)を変性L、1.2%了
カロースーホルムアルテヒトケル−ヒC泳動させ、ノー
ンスクリーン(Gene Screen)ナイロンフィ
ルターに移し、紫外線架橋によって該フィルターに結合
させ、32p−標識化GAP43−2でプローブした(
B)。最終の洗浄は65°CにおけるS S C(x
0.2)、0.1%SDSであった。含まれる添加物は
(1)無し、(ii)1ミリリツトル当たりNGF50
ng、(iii)10−3M シブチリルcAMP、お
よび(iv)1ミリリツトル当たりNGF50ngおよ
び10−3M ジブチリルcAMPであった。最後のレ
ーンは、ブロア)法およびハイブリタイモーション法に
ついての陽性対照として泳動させた新生児脳からのRN
Al0Mgである。
第4図 GAP−43遺伝子発現の発育調節および組織
特異性。チャーゲインら(Chirgwin etal
)、バイオケミストリー(Bioche−mistry
) 18 :5294(1979)の手法の修飾法によ
って、全細胞RNAを、示したラット組織から単離した
。
各RNA(10Mg)を変性し、1.2%アカロースー
ホルムアメテヒトゲルにて電気泳動を行い、ニトロセル
ロースに移した。該フィルターを二。
クトランスレーションによって、デオキ/ンチンン5′
−[α−3tp]hリホスフエートで標識したλgtl
l GAP43−2からのEcoRIインサートと42
6Cにて一晩ハイブリタイズさせた。
最終の洗浄は65°Cにて5SC(xo、2)、0.1
%SDSで行った。RNA試料=(1)胚13日令(E
13)心臓(H)、(ii)E 13肝臓(L)、(
iii)E13脳(B)、(iv)E−13後根神経節
(DRG)、(v)ないしくvii )胚17日令心臓
、肝臓、脳、および後板神経節;(ix)ないしく x
ii )新生児心臓、肝臓、脳、および後板神経節:(
xiii)ないしくxvi)成人心臓、肝臓、脳および
後板神経節。18Sおよび28SリホソームRNAの位
置を右に示す。下方は同フィルターとグリセルアルナヒ
ト−3−ホスフエートデヒドロケナーセ(GAPDH)
をコード付けするc DNAプローブ(ビエンヤチクら
(Piechacyk et al)、セル(Cell
)42 : 589(1985))とのハイブリタイセ
−7ヨンである。
第5図 (A)ヒトGAP−43cDNAのヌクレオチ
ド配列および帰結されるアミノ酸配列。
E:EcoRI ;H:HaelI[;M:Msp1
0コーディング領域は太線で示す。規模は100bpで
ある。矢印は配列決定した重複制限断片を示す。(B)
ヒト、ラットGAP−43およびマウスP−57アミノ
酸配列の配置。垂直線は同一性を示し、コロンは保存さ
れる置換を示す。アミノ酸は、IUPA(、−IUB
CBNの一文字記号によって表す。うyトの配列は第2
図のそれてあり、マウスの配列はシムラーら(Ciml
er et al)、ジャーナル・オフ・バイオロジカ
ル・ケミストリ(J、 Biol、 Chem、)26
2 : 12158(1987)からのものである。(
C)ツカ−およびシュタイグラ−(Zuker and
Steigler)、ヌクレイツク・アシソズ・リサ
ーチ(Nuc]、 Ac1ds Res、 ) 9 :
133(1980のひた(fold)プログラムによ
って予測される3”−非翻訳領域におけるステム−ルー
プ構造。
第6図 成熟を伴うGAP−43発現の領域制限を示す
ノーサンプロット。8日令、16年令、64年令の脳領
域からの全10μgRNAを各レーンに負荷し、該プロ
ットを、実施例■に記載したごとく、ヒトGAP−43
プローブC1aてプローブする。18Sおよび28Sの
rRNAハンドの位置を示す。
第7図 GAP’−43発現か虚血事故のあとに増加す
ることを示すノーサンプロット。(A)野(A rea
) 17 (視覚皮質)における卒中を有する患者の異
なる脳領域からのRNAl0Mg0野17における発現
は脳(野11)における最大に匹敵するレベルまで増加
した。(B)すへて泳動させ、レーン2および3聞で切
り出した関係のないハンドを有する同プロット上でプロ
、トした、3人の患者からの野3.1.2.5からのR
NAl0Mg0レーン3はわずかの卒中を包含り、GA
P43発現の増加を示すのに対し、レーン1および2は
組織学的に正常であった。
第8図 in si″tu・ハイブリタイセー/ヨンに
より、梗塞に隣接する領域におけるGAP−43発現の
増加が明らかにされる。(A1)脂質負荷マクロファー
ジおよび反応性星状細胞による組織の散漫な浸潤を示す
Bにおける梗塞領域の高倍率拡大。この領域に残存する
ニューロンはない(X160)。(A2)豊富な組織学
的に無傷なニューロンを有する正常な隣接皮質(x 3
00)。(B)1の胴回(矢印頭)および隣接胴回にお
ける無傷皮質(矢印)を含む組織化虚血梗塞(10ない
し]4日令)を有する視覚皮質の低倍率図(x12)。
(C)暗視野調査によると、正常な視覚皮質においては
、GAP−43発現は少数の散在ニューロンに制限され
る(矢印頭)。(D)梗塞皮質においては、アンチセン
スGAP−43プローブの特異的結合はない。大きな明
るい焦点はセンスブローブチ非特異的に標識する凝集率
クローンスの領域からのものである(G)。対照的に、
隣接無傷皮質においては、多数のニューロンかG 、A
P −43を発現する(アンチセンスプローブで標識
したE−明視野およびF−暗視野)。特W的GAP−4
3結合の不存在を示す、センスプローブで標識した(F
()対照明視野および(+)暗視野((、−1x160
)。
第9図 重症の低血圧症および低酸素症の発作の数日後
における小脳皮質のニューロンにおけるGAP−43発
現の増強。すべての切断面を同時に処理した。(A)検
出可能なGAP−43標識化の不存在を示す正常成人小
脳皮質。(B)ブルキニエ細胞および外部顆粒細胞層に
おけるGAP43の発現の顕著な増加を示す虚血後生脳
皮質。
(C)対照としてのセンス鎖ブローブトハイフリタイズ
させたBに隣接する断面図くすべてX315)。
第10図 CHO細胞系における突起形成に対するGA
P−43の影響。中抜き線は4のCDM8−トランスフ
ェクト系統における突起を有する細胞を表し、切れ口の
ない線はGAl”43を発現する4の細胞系を表す。細
胞系は実施例■に記載したごとくに得た。突起を有する
細胞のパーセンテージは、CHO細胞をポリーD−リシ
ンー被覆カバーカラス十に平板培養することによって検
定した。20ミクロンより長い突起をもつ細胞を陽性と
して記録した。比較性を確実とするために、すへてのア
ッセイは、平板培養の後、30分から45分にわたる時
間枠内で行った。本ア、セイの重要な要素は選択した時
間枠てあった。というのは、より長い平板培養時間の後
では、あるいは細胞が密集するに従い、突起は不明確と
なるからであった。この時間枠の間に、できるたけ多く
の細胞を計数し、調へたすべての細胞を包含させた。
異なる系について計数した細胞数はLA、、4061B
、408:2A、287 28 3035E、234
;4,333;12,156;14゜161゜GAP−
43発現細胞系で突起をもつ細胞の割合は対照における
よりもかなり高か−)だ(p<0.001.)。
第11図 アミノ末端エクソンかGAP−43蛋白を細
胞膜へ定方向化させる原因であること、およびそれはク
ロラノーフユニコールアセチルトランスフェラーセの膜
ターゲツティングを指令することを証明する実験の模式
図。左欄(「構築」)は、CO5,、N + +(3T
3、CHOまたはPCI2細胞のトランスフェクンヨン
で用いる遺伝子の構築を示す。右欄(、rllil )
は、発現された蛋白または断片が、骨細胞分別、続いて
のウェスタンプロ2テイング、直接免疫蛍光、またはそ
の双方によって検定して、膜一連結(+)であったか否
か(−)を示す。エクソン2の実質的部分(G A、
P (−内部))またはG A P−43遺伝子のカル
ボキシ末端領域(GAPタッグ)を欠<GAP構築物も
そうであったように、無傷G A P−43遺伝子(G
AP)はかなり膜連結性であった。しかしながら、GA
P43の最初の4個のアミノ酸をコード付けするヌクレ
オチドを欠失した場合(GAP(−1−4))、発現さ
れた蛋白断片は膜連結性でなかった。
第1のエクソンの3(C3)または4(C4)位におけ
る/スティンをコード付1ブする配列に点突然変異を導
入した結果、得られた蛋白でアラニンが発現された。C
3(GAP*C8)またi;IC4(GAp*c、)い
ずれかの突然変異の結果、無傷GAP43と比較して膜
レヘル(+/−)か減少17た。
C4を変更した場合、減少は特に顕著であった。
C3およびC4(GAP*C3,、)双方の突然変異は
膜連結を全く排除(7た。
この通常は細胞質ゾルの酵素について予測されるコト<
、クロラムフェニコールアセチルトランスフラーゼ(C
AT)をコード付けする遺伝子の一時的発現により、膜
連結蛋白は産生されなかった。
第1のGAP−43エクソンの10個のアミノ酸をコー
ド付けするヌクレオチド配列をCAT遺伝子のアミノ末
端に結ぶと(GAP(1−10)CAT)、発現された
蛋白は膜連結性であった。
第12図 CH○細胞にトランスフェクトした場合、通
常のGAP−43は膜成分および細胞質ゾル成分(M=
膜;C−細胞質ゾル)を共に有することを示すウェスタ
ンプロット。第1のGAPエクソンの第3または第4シ
ステイン(C−3またはC−4)をコード付けするヌク
レオチド配列の突然変異は膜結合成分に干渉し、一方、
両システィン(C−3,4)の突然変異は膜結合を完全
に排除した。対照細胞(CON)はGAP−43を有さ
ず:脳膜(BR)はトランスフェクトした遺伝子からの
ものと同一の分子量のGAP−43を有していた。
第13図 ラ、 トGAP−43遺伝子の地図A、
5°から3°への向きのGAP−43遺伝子の直線表示
。マツピングに用いたファージインサートの表示を示す
。3個のエクソンを垂直線として表す。示した部位は制
限エントヌクレアーセBamHI (B) 、Kpn
I (K) 、および5acl(S)についてのもので
ある。
B、イントロン−エクソン境界および3′ポリアデニル
化部位。コンセンサススプライス部位に最良に適合させ
、ここに記載するごときc DNA配列と比較すること
によって、エクソンおよび隣接領域を配列決定し、イン
トロン−エクソン境界を決定した(マウント(Moun
t)、ヌクレイツク・アシッズ・リサーチ(Nucl、
Ac1ds Res、)10 : 459−472(
1982)。主要ポリアデニル化部位は、RNA5 e
保護によって決定した。利用したポリアデニル化ングナ
ルの直く3′側にしばしば見い出される推定ポリアデニ
ル化シグナルおよびコンセンサス・モチーフ(moti
f)のタンデム対に下線を引いた(マクラウヒランら(
McLauchlanet al)、ヌクレイツク・ア
ンノズ・リサーチ(Nucl、 Ac1ds Res、
)13 : 1347−1368(1985))。
第14図 GAP−43プロモーター領域の配列。ヌク
レオチド+1位はGAP−43蛋白の開始ATGコドン
のAを示す。この配列は+30で終わる可変サイズの第
1のエクソンを包含する。
主要な転写スタート部位は矢印によって示す。プリン残
基は星印を下に示す。コンセンサスPit1結合部位は
上に線を引く。
第15図 H−DNAによって誘導された制限断片にお
ける移動度シフト。制限部位および主要なホモプリン−
ホモピリミジン領域(太くし標識したI、 I[、およ
び■)の位置を示す−518ないし+85のGAP−4
3プロモーター領域の模式図。下方に、以下の酵素でプ
ラスミドbs1.5RIX4を消化することによって遊
離したGAP43プロモーター断片を表示する 1)S
spl、603bp;2)XbaI/5spl、560
bp:3)SmaI/5spI、490bp4)Ssp
l/Nhel、409bp;5)Ssp1/Ns i
I、284bp(領域■を含有)、319bp(領域■
および■を含有);6)Sspl/Acc+、314b
p (領域1)、289bp(領域■およびII[);
7)Xba I/Nhe I、360bp:および8
)Sma I/Nhe I、295bp。
第16図 p34およびp38についての部分的蛋白配
列。
第17図 GAP−43およびGAP−43ペプチドに
よるG。に対する(35S)GTPuS結合の変調。特
異的なG。に対する(35S)GTPuS結合は、1μ
M GAP−43の存在下、対照の310+40%(n
=7)まで刺激される(A。
左)。同一濃度のG。不含GAP−43は検出可能な(
35S)GTPuSを結合しない。GAP−43a度の
変化は、この効果に対する+50nMのEC6oを示す
(A、右)。様々なGAP−43の調製物に関して、E
C5oの範囲は、おそらく精製の間にGAP〜43の部
分的な不活性化を生じる1l50−800nであった(
第17図りを比較する)。GAP−43由来の最初の2
4アミノ酸を含む1mMペプチド、すなわぢMLCCM
RRTKQVEKNDEDQK I EQDGの添加に
よって、1μMGAP−43によると同一のレベル(2
50%)まで結合が刺激され、GAP−43および1−
24ペプチドの添加によっては、両方共、さらに刺激は
生じない(B、左)。他の3つのペプチド、すなわちG
AP(35−53)−ATK IQASFRGHITR
KKLKD、、GAP(5369)=DEKKGDAP
AAEAEAKEKおよびGAP(2]、0−226)
=ARQDEGKEDPEADQEHAは、1mMてG
。に対する(35S)GTPuS結合への効果を有しな
い。124ペプチドによる結合の刺激は、2011Mの
EC50で飽和される。c A P −43の最初の1
0アミノ酸からなるペプチド、すなわちMLCCMRR
T K Qは、1mMて80%まてG。に対する(35
S)GTPυS結合を抑制する(C1左)。位置3およ
び4に7ステインの代わりにトレオニンを有するペプチ
ドは、Goに対する(35S)GTPuS結合への効果
を有しない。1−10ペプチドに関するIC,。は20
μMである(C1左)。パネルY)は、50μM 1−
10ペプチドの存在下または非存在下でのGAP−43
11度の関数としてGoに対する(35S)GTPuS
結合を示す。GA P−43かペプチドによる抑制を逆
転させること、GAP−43のEC5oかこのベブチ!
・の濃度によって600%Mから12μMまで上昇する
ことに注意する。これは、1−10ペプチドとGAP−
4:3間の直接的な競合と一致する。
方法 (35S)GTPuSに−−・イングランド・ヌ
クレア(New England Nuclear)、
2000 Ci / ミリモル)結合は、以前に開示さ
れたとおり(フッ・アール・エムら(Huff、R,M
、 et al、)、ジャーナル・オフ・バイオロジカ
ル・ケミスi・リ−(J、 Biol、 Chem、)
260 : 10864−10871(1985);ノ
ースラップ・ンエイ・ケイら(Norl、hrup、J
、に、 et al、)、/ヤーナル・オフ・バイオロ
ンカル・ケミストリー(J、 Biol、 Chem、
) 257・11416−11423(+982))
、30°Cで6分間、50mM T r i 5−HC
C,、pH80,1mM E D T A 、 6
mM MgCQt、01% Lu b r o I
PX、 20011971fr&ウン血清アルブ
ミン、ln1Mジチオトレイト−ルの100ノl(2中
てG。(1nM、 10r+9)および(35S)G
TPuS(2丁1M)をインキュベートし、ニトロセル
ロースを介して濾過し、結合放射活性をンンチレーンヨ
ンカウントすることによって測定された。これらのア、
セイにおける(35S)GTPuSの濃度は、見掛けの
KDの約10分の1であり()7−アール・エムら(I
luff、R,M、 et al、)、/ヤーナル・オ
フ・バイオロジカル・ケミストリー(J、 Biol、
Chem、)260 : 10864−10871(
1985):ノースラップ・/エイ・ケイら(Nort
hrup、J、に、 et at、)、ジャーナル・オ
フ・バイオロンカル・ケミストリー(J、 Biol、
Chem、)257:11416−11423(19
82))、この結果、見掛けのKDとBmaxの両方に
おける変化は結合のレベルを変える。結合した放射活性
の合計は全ての場合に添加されたものの10%以下であ
った。10μM非標識化GTPuSの存在下で非標識化
結合を測定し、これを合計結合から差し引いて、特異的
結合を決定した。全てのアッセイを2回行った。平均ア
ッセイ管は800,000cpmを含んており、合計結
合30.000cpmおよび非特異的結合1500cp
mを得た。G A、 P43の添加は非特異的結合に影
響せずに特異的結合を増加した。GAP−43は、l−
u b r o IPXから調製したG。および1つの
アルファ。の2つの異なる試′#1を活性化した。しか
しながら、活性の範囲は、調製物の間で変化した。GA
P43による活性化は、Goの精製において使用される
洗剤および結合緩衝液組成物に対して感受性であるらし
い。GAP−43は、ツバイア−ら(Z★1ers e
t al、)ノ方法(ンヤーナル中オフ゛壷ニューロケ
ミストリー(l Neurochem、)44 :
108:3−1090(1985))を変形させた方
法によって精製し、5DS−PAGEゲルのクマシーブ
ルー染色によると純度97%以−してあ〜た。蛋白は、
アッセイ緩衝液に対して広範囲に透析し、これを上記で
示した濃度中でのGTPuS−Goインキュベーション
物に添加した。ペプチドは、ノーワード・ヒユーズ・メ
ディカル・インステイチュート・ラボラトリ−(How
ard Hughes Medical In5tit
uteLaboratory) (マサチューセノツ・
ゼネラル・ホスピタル(Massachusetts
General Ho5pital)、ボストン、マサ
チューセ、ツ州)で合成され、逆相HPLCによって精
製され、構造は、アミノ酸配列決定によって確認した。
このペプチドをアッセイ緩衝液中に溶解し、指示した濃
度てGTPuSG、インキュヘーション物に添加した。
第18図 GAP−43アミノ末端およびG結合レセプ
ターの細胞質テール間の相同性。GAP43の最初の1
0アミノ酸を、G結合レセプターの配列と比較した。G
AP−43の最初の7アミノ酸および多数のG結合レセ
プターの細胞質テールのアミノ末端セグメント間に相同
性か見られる。共通の配列、すなわち、疎水性−Ieu
cys−cys−x−塩基一塩基と一致する残基に網掛
けをする。
1/セプター中に示されたンステインは、最後の膜内外
領域に対して末端の約13アミノ酸が配置され、これは
、β、−アドレナリン作動性レセプターのcys341
と一致しており、ヒガシジマ・ティーら(Higash
ijima、T、 et al、)(ジャーナル・オ
フ・バイオロジカル・ケミストリー(J、 BiolC
hem、)263:6491−6494(1988)中
に開示されているように一直線にされる。この示された
配列は、ヒト(第5図)およびサカナ由来のGAP−4
3、ヒトβ−アドレナリン作動性レセプター(β1−ア
ドレナリン作動性、フレル・ティーら(Frielle
、T、 et al、)、プロシーティングズ・オプ・
ナショナル・アカデミ−・オフ・サイエンス(Proc
、 Natl、 Acad、 Sci、)U、 S、A
、 84 : 46−50(1987))、ヒトロドプ
シン(ロドプシン、不イサンス゛・ンエイ・ティーおよ
びホブ不ス・ティー・ニス(Nathans、 J、
D、 & Hogness、 D、 S、 )プロシー
ティングズ・オフ・ナンヨナル・アカテミー・オフ・サ
イエンス(Proc、 Natl、 Acad、 Sc
i、)U、S、A、81:4851−4855(198
4))、ヒトブルー−オプシン(ブルー−オプシン、ネ
イサンズ・ジェイら(Nathans、J、 et a
l、)、サイエンス(Science)232 : 1
93−202(1986))、ヒトαアドレナリン作動
性レセプター(α、−アドレナリン作動性、コテッチャ
・ニスら(Cotecchias、 et al、)、
プロシーディングズ・オフ・ナンヨナル・アカテミー・
オフ・サイエンス(Proc、 Na1lAcad、
Sci、)U、S、A、85 : 7159−7163
(1988))、ヒト血小板α、アドレナリン作動性レ
セプター(pα、−アドレナリン作動性、コブリカ・ビ
ー・ケイら(Koblika、B、に、 et al、
)、サイエンス(Science)238 : 650
−656(1987))、ヒトムスカリン作動性レセプ
ターサブタイプ1〜5(Mus−ACh−1〜−5、ヒ
ガンジマ0ティーら(Higashijima、T、
et al、)、ンヤーナル・オフ・バイオロジカル・
ケミストリー(JBiol、 Chet)263 :
6491−6494(1988);ペルルタ・イー・ジ
ーら(Perulta、 E、 Getal、)、EM
B○ジャーナル(EMBOJ、 )6 : 3923−
3929(1987))、ヒトセロトニンレセプターサ
ブタイプIA(5HT−IA、コブリカ・ビー・ケイら
(Koblika、B、に、 et al、)、不イチ
+−(Nature)329 : 75−79(198
7))およびラットセロトニンレセプターサブタイプI
Cおよび2(5HT−IC,シュリアス・デイ−ら(J
ulius、D、 et al、)、サイエンス(Sc
ience)241 : 473−479(1988)
および5HT2、ブリソチェット・デイ−・ビーら(P
ritchettD、B、 et al、)、EMB○
ジャーナノ喧EMBOJ、)7:4135−4140(
1988))である。
第19図 GAP−43=刺激されたG。に対するGT
PuS結合のカルモジュリンによる投与量依存性減少。
両パネルの縦軸は対照の割合(%)として表したGTP
γS結合である。G、に対するGAP−43の添加(線
2)は、Goたけ(線1)と比較して200%オーバー
まてGTPγS結合を増加させた。カルモジュリンの添
加は、対照レベルまで(線5)この結合を減少させた。
GAP43たけ(線3)またはGAP−4,11汁カル
モジユリン(線4)を用いて、G、の非存在下ではGT
PγS結合は見られなかった。右側のパネルのカルモジ
ュリン濃度(μM)は、G、に対−するGTPγS結合
へのカルモジュリンの影響の投与量依存性を示す。
好ましい具体例の記載
以下の記載において、分子遺伝学および神経学の分野の
当業者に公知の種々の方法を参照する。
参照がなされるかかる公知の方法を記載する出版物およ
び他の資料を十分に記載されているごとくその全体を参
照により一体化させる。
DNA組換え技術の一般的な原理を記載する標準的な文
献はワトソン・ジュイ・デイら(Watson。
J、D、 et al)、モレキュラー・バイオロジー
・オフ・ザ0ジーン(Molecular Biolo
gy or the Gene)、 Iおよび■巻、す
・ベンジャミン/クミングズ・パブリノンイング・カン
パニー・インコーポレイテノド (Benjamin/
CuCumm1n Publ ishing Co
mpany。
Inc、 )、出版者、メン口・パーク(Menlo
Park)、カリフォルニア化(1987);ターネル
・ジェイ・イーら(Darnell、 、1. E、
etal)、モレキュラー・セル・バイオロジー(Mo
iecular Ce1l Biologの。サイエン
ティフック・アメリカン・ブノクス・インコーボレイテ
ノド(Scientific American Bo
oks、 Inc、)、出版者、ニューヨーク、ニュー
ヨーク州(1986);レーウィン・ビイーxム(Le
win、 B、 M、 )、ジーン(Gene) H、
ジョン・ウィリー・アンド・サンプ(John Wil
ey & 5ons)、 出版者、=、、−ヨーク、ニ
ューヨーク州(1985);オールド・アール・グブリ
ューら(Old、 R,L 、 et at)、ブワン
ンブルズ・オフ・シーン・マニュビュレーションニアン
・イントロタクション・トウ・ン5.不テイノク・エン
ジニアリング(Principles of Gene
Manipulation:An Introdt+
ction to Genetic Engineer
ing)、第2版、ユニバーシイティ・オフ・カリフォ
ルニア。
プレス(University of Ca1ifor
nia Press)、出版者、バーケレイ(Berk
eley)、カリフォルニア化(1981,)およびマ
ニアテイス・ティら(Maniatis丁 et al
)、 モレキュラー・クローニング ア・ラホラトリー
・マニュアル(Molecular Cloning^
Laboratory Manual)、コールド・ス
プリング・ハーバ−・ラボラトリ−(Cold Spr
ing HarborLaboratory)、出版者
、コールド・スプリング・ハーバ(Cold Spri
ng Harbor)、ニューヨーク州(1982)を
包含する。
「クローニング」とは、特定の遺伝子または他のDNA
配列をベクター分子に挿入するil vitr。
組換技術の使用を意味する。所望の遺伝子を首尾よくク
ローン化するためには、DNA断片を生成させる方法、
該断片をベクター分子につなく方法、該複合DNA分子
をそれが複製可能な宿主中に導入する方法、および受容
宿主細胞の間から標的遺伝子を有するクローンを選択す
る方法を使用する必要がある。
1−cDNAJとは、RNA−依存性DNAポリメラー
ゼ(逆転写酵素)の作用によってRNA鋳型から産生さ
れた相補的DNAまたはコピーDNAを意味する。かく
して、rcDNAクローン」はクローニングベクターに
担持された、注目するRNA分子に対しご相補的なデュ
プレックスDNA配列を意味する。
rcDNAライブラリー」とは、−緒になって、生物体
の全ゲノムよりなるc L’) N Aインサートを含
有する組換体DNA分子の収集を意味する。かかるcD
NAライブラリーは、当業者に公知であって、例えば、
マニアティスら(Maniatis et al)、モ
レキュラー・クローニング ア・ラボラトリ−・マニュ
アル(Molecular Cloning:A La
boratoryManual)、前掲、に記載されて
いる方法によって調製できる。一般に、そのゲノムから
特定の遺伝子をクローン化することが所望される生物の
細胞からRNAをまず単離する。本発明の[−1的に好
ましいのは哺乳動物、および特にヒ1〜細胞系である。
「ベクター」とは、その中へD N A断片を挿入また
はクローン化できるプラスミドまたはバタテリオファー
ン由来DNA分子を意味する。ベクターは1個またはそ
れ以−Lの唯一の制限部位を含有し、クローン化配列か
再生可能なような定義宿主またはビヒクル生物中で自律
複製か凸J能である。
かくして、「DNA発現発現ツクターは、D N Aの
付加配列か自律要素ゲノムに組み込まれた後、宿主染色
体から独立して、宿主中で複製できるいずれの自律要素
も意味する。かかるDNA発現ベクターは細菌プラスミ
ドおよびファージを包含する。本発明の目的で好ましい
のはラムダgtI[発現ベクターである。
「実質的に純粋」とは、各々、他の抗原または遺伝子が
実質的になく、または通常天然に見い出される可能性の
ある他の不純物が実質的になく、天然に見い出されない
形態で存在する本発明のいずれの抗原、またはいずれの
かかる抗原をコード付けするいずれの遺伝子をも意味す
る。「機能的誘導体」とは、分子の「断片」、「変異体
」、「同族体」、または「化学的誘導体」を意味する。
本発明のcDNA配列のいずれかの断片のごとき分子の
「断片」とは、分子のいずれのヌクレオチドサブユニッ
トをもいうものとする。かかる分子の「変異体」とは、
全分子、またはその断片いずれかに実質的に同様な天然
に生しる分子をいうものとする。分子の「同族体」とは
、全分子またはその断片いずれかに実質的に同様な非天
然分子をいうものとする。
両分子においてアミノ酸の配列が実質的に同一であれば
、分子は他の分子に「実質的に同様」であるという。実
質的に同様なアミノ酸分子は同様な生物学的活性を有す
る。かくして、2の分子か同様な活性を有するならば、
分子の一方が他方で見い出されない付加アミノ酸残基を
含有したり、またはアミノ酸残基の配列が同一でない場
合にもその用語を用いるごとく、それらは変異体である
と考えられる。本明細書中で用いるごとく、分子が通常
は当該分子の一部ではない付加化学部位を含有する場合
、該分子はもう1つの分子の「化学的誘導体」であると
言われる。かかる部位は分子の溶解性、吸収、生物学的
半減期等を改良する。
また、該部位は分子の毒性を減少させ、分子の望ましく
ない副作用を排除しまたは減衰させるなどする。かかる
効果を媒介できる部位は、例えば、レミントンズ・ファ
ルマンユーティカル・サイエンス(Remington
’s Pharmaceutical 5cience
)、第16版、マノク・パブリッシング・カンパニ(M
ack Publishing Co、)、イーストン
(Easton)、ペニシルハニア州(1980)に開
示されている。
同様に、本発明の抗原のいずれかの遺伝子の「機能的誘
導体」とは、ヌクレオチド配列が「実質的に同様であり
」、同様の活性を有する分子をコード付けする遺伝子の
「断片」、「変異体」、または「同族体」を包含させる
意図である。
GAP−43をコード付けするDNAまたはその機能的
誘導体、あるいは膜−ターゲツティングペプチドまたは
その機能的誘導体は、結ぶための平滑末端またはスタガ
ード(staggered)末端、適当な末端を供給す
るための制限酵素消化、適当に粘着性末端を満たすこと
、望まない結合を回避するためのアルカリホスファター
セ処理、および適当なリガーセで結ぶことを含めた通常
の技術でベクターDNAと組み合わせることかできる。
かかる操作についての技術はマニアティス・ティら(M
aniat is、 T、 、 et al)、前掲、
によって開示されており、かつ当該分野でよく知られて
いる。
DNAのごとき核酸分子は、転写および翻訳調節情報を
含有するときはポリペプチドを「発現することができる
」と言われ、かかる配列は該ポリペプチドをコード付け
するヌクレオチド配列に「作動可能に結合」している。
作動可能な連鎖は、調節DNA配列および発現が求めら
れるDNA配列が遺伝子発現を可能とするように連結し
た連鎖である。遺伝子発現に要する調節領域の正確な性
質は生物間で変わり得るが、それは、一般に、原核生物
においては、(RNA転写の開始を指令する)プロモー
ターならびに、RNAに転写されたときに蛋白合成の開
始を指令するDNA配列を共に含有するプロモーター領
域を包含する。かかる領域は、通常、TATAホ、クス
、キャップ配列、CAAT配列等のごとき、転写および
翻訳の開始に関与するそれらの5゛ −非コーディング
配列を。
包含する。
所望ならば、蛋白についてコード付けする遺伝子配列よ
り3°側の非コーディング領域は前記方法によって得る
ことかできる。この領域は、終始およびポリアデニル化
のごとき、その転写終始調節配列のために保持すること
かできる。かくして、蛋白についてコード付けするDN
A配列に本来隣接する3°−領域を保持することによっ
て、転写終始シグナルを供することができる。転写終始
シグナルが発現宿主細胞で満足に機能しない場合、該宿
主細胞において機能する3”領域を置き換えることかで
きる。
(プロモーター領域配列およびGAP−43をコード付
けする配列のごとき)2のDNA配列は、2のDNA配
列間の連鎖の性質の結果、(1)フレーム−ソフト突然
変異の導入が起こらず、(2)GAP−43遺伝子配列
の転写を指令するプロモーター領域配列の能力に干渉せ
ず、または(3)プロモーター領域配列によって転写さ
れるべきGAP−43遺伝子配列の能力に干渉しない七
きは、作動可能に連結していると言われる。かくして、
プロモーター領域は、該プロモーターかDNA配列の転
写を行うことかできるならば、その■)NA配列に作動
可能に連結していることになろう。
かくして、蛋白を発現させるには、適当な宿主によって
認識される転写および翻訳/グナルを要する。
本発明は、原核生物または真核生物細胞いずれかにおけ
るGAP−43蛋白(またはその機能性誘導体)の発現
を含む。好ましい宿主はイー・コリ (E、 col
i)、バチルス(Bacillus)、ストレフトミセ
ス(Streptomyces)、/ニードモナス(P
seudomonas) 、サルモネラ(Salmon
ella)、セラチア(Serrat ia)等を包含
する。最も好ましい原核生物宿主はイー・コリである。
サルモ不う・ティフィムリウム(Salmonella
typhimurium)またはセラチア喘マルセス
センス(Serratia marceseenc)、
および種々のシュードモナス(Pseudomonas
)種のごとき他の腸内細菌を利用することもてきる。か
かる条件下では、GAP−43はグリコ/ル化されない
であろう。原核生物宿主は発現プラスミドにおいでレプ
リコンおよび制御配列に適有するものでなければならな
い。
(例えば、イー・コリ(E、coli)、ビイ・スブチ
リス(B、 5ul)t i I is)、ンユードモ
ナス(Pseudomonas)、ストレプトミセス(
Streptomyces)等のごとき)原核生物細胞
でGAP−43蛋白(またはその機能的誘導体)を発現
させるには、GAP〜43をコード付けする配列を機能
的原核生物プロモーターに作動可能に連結させなければ
ならない。かかるプロモーターは構成的または、より好
ましくは、調節可能(例えば、誘導可能または脱抑制可
能)いずれかであってよい。構成的プロモーターの例は
バクテリオファージλの1ntプロモーターpBR32
2のβ−ラクタマーセ遺伝子の+:+ l aプロモー
ター、およびpBR325のクロラムフェニコールアセ
チルトランスフェラーセ遺伝子のCA Tプロモーター
等を包含する。誘導可能な原核生物プロモーターの例は
バクテリオファー/λの主要な右側および左側プロモー
ター(PLおよびpa)、イー−rす(E、 col
i)のtrp、、recA。
1acZ、1acl、およびgalプロモーターバチラ
ス・スブチリス(B、 5btilis)のα−アミラ
ーセ(ウルマ不ン・アイら(Ulmanen、1. e
t al)、ジャーナル・オフ・バタテリオロノ−(J
、 Bacteriol、)162: 176−182
(1985)およびσ−28−MX的プロモーター(グ
リマン・ユム・七/Fら(GIiman、M、Z、、
et al)、/−ン(Gene) 32 :11〜
20(1984))、バチルス属のハクテリオファーン
のプロモーター(グリソアン・ティ・ジエイ (Gry
czan、 T、 J、 )、す・モレキュラー・ノ\
イオロジー・オフ・ザ・バチリ(The Molecu
larBiology of the Bacilli
)、アカテミノク・プレス・インコーポレイテノド(A
cademeic Press、 Inc、 )、ニュ
ーヨーク化(1982))、およびストレプI・ミセス
(Streptomyces)プロモーター(ワード・
/エイーxムら(Ward、 J、 M、 、 et
at)、モレキュラー・アンド・/1不うル・シェ不テ
ィノクス(Mo1. GenGenet、 ) 203
468−478(+986))を包含する。原核生物
プロモーターはグリツク・ビイ・アール(Giick、
B、 R,)(/+−ナル・オフ・インティアン秦マ
イクロバイオo ’; −(J、 lnd、 Micr
obiol、 )1277〜282(1987));セ
ナティエンボ・ワイ(Cenat iempo、 Y、
)(ビオ/ミー(Biochimie)68 : 5
05〜516(1986));およびコテスマン・ニス
(Gottesesman、 S、 (アヌ・レブ・ジ
ェネ ト (Ann、Rev、Genet、)1 8
: 4 1 E+−442(1984))によっ
て総括されている。
原核生物細胞での適当な発現には、遺伝子−コーディン
グ配列の上流のリポソーム結合部位の存在も必要である
。かかるリポソーム結合部位は、例えば、ボルド・エル
ら(Gold、 L、 、 et al)(アヌ・レブ
ーフイクロバイオル(Ann、 Rev、 Micro
biol、 )旦支: 365−404(198]、)
)によって開示されている。
もっとも好ましい宿主は、in vitro、または組
織培養いずれかにおける、酵母、昆虫、菌類、哺乳動物
細胞(特にヒト細胞)を含めた真核生物宿主である。哺
乳動物細胞は、正しい部位における正しい折り畳み(f
olding)またはグリコ/ル化を包含する蛋白分子
に対する翻訳後修飾を提供する。
宿主として有用である得る哺乳動物細胞はVEROまた
はCHO−KIのごとき線維芽細胞起源の細胞、または
ハイブリドーマ5P210−AGI4のごときリンパ系
起源の細胞または骨髄腫P3x63Sg8、およびその
誘導体を包含する。好ましい哺乳動物宿主細胞は、正し
い翻訳後ブロモ。
シンクについて良好な能力を提供するS P 210お
よびJ 558L、ならひに1MR322のごとき神経
芽細胞腫細胞系を包含する。また、CO8細胞は、GA
P−43発現、ならひにGAP−43発現の調節の研究
について都合よい真核生物宿主であって、本目的につい
ては好ましい。
哺乳動物宿主については、多くの可能なベクター系がG
AP−43の発現に利用できる。宿主の性質に応じ、多
くの種類の転写および翻訳調節配列を使用できる。調節
シグナルか高レベルの発現を有する特定の遺伝子に関連
するとき、転写および翻訳調節シグナルは、アデノウィ
ルス、ウシ乳頭腫ウィルス、7ミアンウイルス等のごと
きウィルス源に由来するものであってもよい。別法とし
て、アクチン、コラ−ケン、ミオンン等のごとき哺乳動
物発現産物からのプロモーターを用いることもてきる。
遺伝子の発現を調節できるように、抑制または活性化を
可能とする転写開始調節シグナルを選択できる。注目す
べきものは、温度を変化させることによって発現を抑制
または開始することができように温度感受性である調節
シグナル、あるいは化学調節、例えば、代謝物に付され
る調節シグナルである。
酵母はグリコジル化を含めた翻訳後ペプチド修飾も行う
ことができる点で実質的な利点を提供する。酵母での所
望の蛋白の産生に使用することができる強力なプロモー
ター配列および高コピー数のプラスミドを用いる多数の
組換えDNA技術か存在する。酵母はクローン化哺乳動
物遺伝子産物上のリーダー配列を認識し、リーダー配列
を担持するペプチド(例えば、プレーペプチド)を分泌
する。
グルコースか豊富な培地で酵母を増殖させる場合に大量
に産生される解糖酵素についてコード付けし、活発に発
現される遺伝子からのプロモーターおよび終始要素を一
体化する一連の酵母遺伝子発現系のいずれを利用するこ
ともできる。また、公知の解糖遺伝子は非常に効果的な
転写制御シグナルを提供できる。例えば、ホスホグリセ
レートキナーセ遺伝子のプロモーターおよびターミネー
タ−シグナルを利用することができる。
GAP−43またはその機能的誘導体の昆虫での産生は
、例えば、当業者に公知の方法によって、昆虫宿主をG
AP−43を発現するよう設計したバクロウィルスに感
染させることにより達成できる。かくして、1の具体例
において、GAP−43をコード付けする配列をウィル
ス多角体蛋白の調節領域に作動可能に連結することかで
きる(7ヤスニイ(Jasny)、サイエンス(Sci
ence) 238 : 1653(1987))。組
換体バクロウィルスで感染させ、培養した昆虫細胞、ま
たは生きた昆虫それ自体は、全蛋白生産の20ないし5
0%もの量てGAP−43蛋白を生産できる。生きた昆
虫を用いるべき場合、現在のところ、本発明による大規
模なGAP−43生産用に毛虫か好ましい宿主である。
前記したごとく、真核生物宿主でのGAP−43の発現
には真核生物調節領域を必要とする。かかる領域は、一
般に、RNA合成の開始を指令するのに十分なプロモー
ター領域を包含する。好ましい真核生物プロモーターは
マウス・メタロチオネイン■遺伝子(ヘイマー・ティら
(lamer、 D、 、 etal)、ジャーナル・
オフ・モレキュラー・アンド・アプライド・ジェ不ティ
ノクス(J、 Mo1. Appl、 Gen、 )1
:273〜288(1982));ヘルペスウィルスの
T K フロモーター(マノフナイト・ニス(McKn
ight、 S、 )、セル(Cell)31 : 3
55〜365(1982)); SV40初期プロモー
ター(ヘノイスト・シイら(Benoist、 C,、
et al)、ネイチャー(Nature) (Lon
don) 290 : 304〜210(1981);
酵母ga14遺伝子プロモーター(ンヨンストン・ニス
・エイら(Johnston、 S、 A、 、 et
al)、プロ/−ティングズ・オフ・ナンヨナル・ア
カテミー・オフ・サイエン/ズ(Proc、 Nat
1. Acad、 Sc i、 )(USA)79 :
697 ]〜] 975(1982):/ルバー・ビ
イ・エイ(Si 1ver、 P、 A、 、 et
al)、プロンーティングズ・オフ・す/ヨナル・アカ
テミ−・オフ・サイユンンズ(Proc、Natl、A
cad、 Sci、)(IJSA)81 : 5951
〜1955(1984))を包含する。
広く知られているごとく、真核生物mRNAの翻訳は最
初のメチオニンをコード付けするコドンで開始される。
この理由により、真核生物プロモーターとGAP−43
蛋白(またはその機能的誘導体)をコード付けするDN
A配列との間の連鎖か、メチオニンをコード付けてきる
いずれの介在コドン(すなわぢAUG)も含有しないこ
とを確認するのか好ましい。かかるコドンの存在の結果
、(AtJGフドンかGAP−43をコード付けするD
NA配列と同一のリーティングフレームにあれば)融合
蛋白を形成するか、または(A U GコドンかG A
、 P −43をコード付けする配列と同一のリーティ
ングフレームにない場合は)フレームソフト突然変胃か
起こる。
GAP43をコード付けする配列および作動可能に連結
したプロモーターを、線状分子または、より好ましくは
閉環状分子いずれかであり得る非複製DNA(またはR
NA)分子として、受容体原核生物または真核生物細胞
に導入することかできる。かかる分子は自律複製ができ
ないので、GAP−43蛋白の発現は導入された配列の
一時的発現を通じて起こり得る。別法として、永久的な
発現は、導入された配列の宿主染色体への組込を通じて
起こり得る。
1の具体例において、所望の遺伝子配列を宿主細胞染色
体に組み込むことができるベクターを使用する。導入さ
れたDNAをそれらの染色体に安定に組み込んた細胞は
、発現ベクターを含有する宿主細胞の選択を可能とする
1またはそれ以上のマーカーも導入することによって選
択できる。該マーカーは、栄養素要求性宿主に対する原
栄養性、生物殺傷耐性、例えば抗生物質、または銅のご
とき重金属等を提供し得る。選択可能なマーカー遺伝子
は発現されるへきI) N A遺伝子配列に直接連結す
るか、または共トランスフェクションによって同細抱に
導入することかてきる。また、−・本鎖結合蛋臼rn
RN Aの最適合成には、さらなる要素か必要となり得
る。これらの要素はスプライスノブナル、ならびに転写
プロモーター、エンハンサ、および終始ングナルを包含
し得る。かかる要素を一体化するcDNA発現ベクター
はオカヤマ・エイチ(Okayama、 H,)、モレ
キュラー・アント・セリュラー・バイオロジー(Mo1
.Ce1.Biol、)3 : 280(1983)に
よって記載されているものを包含する。
好ましい具体例において、導入された配列は受容体宿主
中で自律複製できるプラスミドまたはウィルスベクター
に組み込まれる。広範な種類のへフタ−いずれもこの目
的で使用することかできる。
特定のプラスミドまf:はウィルスベクターの選択で重
要な因子は ベクターを含有する受容体細胞かそれによ
り認識され、当該ベクターを含有しない受容体細胞から
選択される容4さ、特定の宿1:中で所望されるベクタ
ーのコピー数、および異なる種の宿主細胞間をベクター
を往来させることかできるのか望ましいか占かを包含す
る。好ましい原核生物ベクターは、(例えば、pBR3
22、Co1E]、psc 101、pACYC184
、πVXごとく)イー・コリ(E、 col i)中で
複製できるもののごときプラスミドを包含する。かかる
プラスミドは、例えば、マニアティス・ティら(Man
iatis、 T、 、 et al)(モレキュラー
・クローニング、ア・ラホラトリー・マニュアル(Mo
lecularCloning、A Laborato
ry Manual)、コールド0スプリング・ハーバ
−・プレス(Cold Spring HarborP
ress)、コールド・スプリング・ハーバ−(Col
dSpring Harbor)、ニューヨーク州(1
982))によって開示されている。バチラス(Bac
i l 1us)プラスミドはpc194、pC221
、pT127等を包含する。かかるプラスミドはタリノ
ァン・ティ(Gryczan、 T、 ) (す・モレ
キュラー・バイオロジー・オン0ザ0ハチリ(The
Mo1ecular Biology ofthe B
acilli)、アカデミアイ・プレス(Academ
icPress)、ニューヨーク州(1982)、30
7〜329頁)によって開示されている。適当なストレ
プトミセス(Streptomyces)プラスミドは
、plJlol(ケンタル・ケイ・ジェイら(Kend
al l、 K、 J、 。
et al)、ジャーナル・オン・バクテリオロジ−(
J、Bacteriol、)169 : 4177〜4
183(1987))、およびφC31のごときストレ
プトミセス(Streptomyces)バクテリオフ
ァージ(チャタ−・ケイ・エフら(Chater、 K
、 F、 、 et al) (シックスス・インター
ナショナル・シンポジウム・オン・アクチ/ミセテイル
ズ・バイオロジー(SixthInternation
al Symposium on Actinomyc
etalesBiology)、アカデミアイ・カイト
(AkademiaiKaido)、ブダペスト、ハン
ガリー(1986)、45〜54頁)を包含する。シュ
ードモナス(Pseudomonas)プラスミドはジ
ョン・ジェイ・エフら(John、 J、 F、 、
et al)(レビューズ・オン・ンンフエクシャス・
デイシーズ(Rev、 Infect、 Dis、 )
8: 693−704(1986))、およびイザキ・
ケイ(lzaki、 K、 Xジャパニーズ・ンヤーナ
ル・オフ・パイテリオロジ−(Jpn、 J、 Bac
teriol、 ) 33: 729−742(197
8))によって総括されている。
好ましい真核生物プラスミドはBPV、ツクシニア、S
V40,2−ミクロンサークル(circle)等、ま
たはその誘導体を包含する。かかるプラスミドは当該分
野でよく知られている(ホードスティン・ティら(Bo
tstein、 D、 、 et al)、マイアミラ
ントル・ンンボ(Miami Wntr、Symp、)
19 : 265〜274(1982)、ブローチ・ジ
エイ・アール(Broach、 J、 R,) :ザ・
モレキュラー・バイオロジー・オン・ザ・イースト・サ
ツカロミセス・ライフ・サイクル・アンド・インへりタ
ンス(TheMolecular Biology o
f the Yeast Saccharomyces
: Life Cycle and Inherita
nce)、コールド0スプリング・バーバー・ラボラト
リ−(Cold Spring)1arbor Lab
oratory)、コールド・スプリング・ハーバ−(
Cold Spring Harbor)、ニューヨー
ク州、445〜470頁(1981);ブローチ・シェ
イ・アール(Broach、 J、 R,)、セル(C
ell)28 : 203204(1982);ポロン
・デイ・ビイら(Bol Jon、 D、 P、 、
et at)、ジャーナル・オン・タリノ・ヘマトル・
オンフル(J、 CI in、 Hematol、 0
nco1. )10:39〜48(1980);マニア
ティス・ティ(Maniat is、 T、 )、セル
・バイオロジーニア・コンブリヘンンブ・トリーティズ
(Cell Biology : AComprehe
nsive Treatise)、3巻、ジーン9イク
スブレ7ヨン(Gene Expression)、ア
カデミツク0ブレス(Academic Press)
、ニューヨーク州、563〜60B(1980))。
一旦構築体を含有するベクターまたはDNA配列を発現
用に調製したならば、形質転換、トランスフエクンヨン
、接合、プロトプラスト融合、リン酸カルシウム沈殿の
ごとき生化学的手段、およびジメチルアミノエチル(D
EAE)テキストランのごときポリカチオンの適用、お
よび電気穿孔、直接マイクロイン/ヱクンヨン、および
マイクロブロンエフティール(microprojec
tile) (ハイオリスティック (biolist
ic)ホンバードメント(bombardment)
(ジョンストンら(Johnston et al)、
サイエンス(Science)240(4858):
1538(1988)等を包含する種々の適当な手段の
うちいずれかによって、該ベクターまたはDNA構築体
を適当な宿主細胞に導入することができる。
ベクターの導入の後、含ベクター細胞の増殖について選
択する選択培地中で受容体細胞を増殖させる。クローン
化遺伝子配列の発現の結果、GAP−43蛋白が産生さ
れるか、またはこの蛋白の断片が産生される。これは、
形質転換細胞中で、あるいはく例えば、ブロモチオキン
ウラシルを神経芽細胞腫細胞等に投与することによって
)これらの細胞を分化するよう誘導した後、起こり得る
。
発現された蛋白は、抽出、沈殿、クロマトグラフィー、
アフィニティクロマトグラフィー、電気泳動等のごとき
常法に従って単離し精製できる。
また、本発明は、GAP−43またはその断片およびヘ
ーターガラクトンターセのごとき検出可能な酵素、ある
いはいずれかの所望の同種または異種蛋白またはペプチ
ドよりなる融合蛋白をコード付けするクローン化遺伝子
に関する。かかる融合蛋白を産生ずる方法は教示されて
いる。例えば、ハイ・ティ・エイチら(Bai、 D、
tl、 、 et al)、/ヤーナル・オン・バイ
オロジカル・ケミストリー(JBiol、Chem、)
26 ] : ] 2395−12399(1986)
、またはフィン・ティ・ニーら(Huynh、 TIJ
、 et al)、ティ・エヌ・エイ・クローニング・
テクニックス、ア・プラクティカル・アプローチ(DN
A Cloning Techniques:A Pr
actical Approach)中のrlgtlo
およびλgtllにおける構築およびスクリーニングc
D N Aライブラリーズ(ConStructio
n and Screening cDNA 1−ib
raries)、ティ・グロハー(D、 Glover
)ftm、アイ・アール・エル・プレス(IRL Pr
ess)、オノクスフォ−1’、1985.49〜77
頁。
GAP−43、その機能的誘導体、またはGAP−43
またはその断片および検出可能な酵素または所望の蛋白
もしくはペプチドよりなる融合蛋白は当業者に公知の常
法によって単離できる。例えば、細胞を遠心によって収
集し、または適当な緩衝液で溶解でき、蛋白は、例えば
D E A、 E−セルロース、ホスホセルロース、ポ
リリポ/チ/ル酸−アカロース、ヒトロキ/アパタイト
上のカラムクロマトグラフィーまたは電気泳動もしくは
免疫沈殿によって単離できる。別法として、GAP43
またはその機能性誘導体、またはGAP43および検出
可能な酵素または所望の蛋白もしくはペプチドよりなる
融合蛋白は抗−GAP−43抗体の使用によって、また
は検出可能な酵素または所望の蛋白もしくはペプチドに
対する抗体の使用によって単離することかできる。かか
る抗体は、よく知られた方法によって得ることかでき、
そのうちいくつかを後記する。かくして、例えば、ポリ
クローナルウサキ抗−GAP−43血清の調製は本明細
書の実施例部分に開示されている。
本発明のもう1つの具体例は、対G A P −4,3
蛋白抗体よりなる。本明細書中で用いる[抗体](Ab
)または[モノクローナル抗体J(Mab)とは、抗原
を結合できる(例えば、FabおよびF (ab’ )
。
断片のごとき)無傷分子ならびにその断片を包含するも
のとする。FabおよびF(ab’)、断片は無傷抗体
のFc断片を欠き、循環から急速に消失し、無傷抗体の
低い非特異的組織結合を有し得る(ウオールら(Wah
l ct at)、ジャーナル・オン・ヌクレイツク・
メティシン(J、 Nucl、 Mecl、 )243
16〜325(1983))。
本発明の抗体は種々の方法のうちいずれによっても調製
できる。例えば、GAP−43蛋白、またはその機能性
誘導体を発現する細胞は、GAP43を結合できるポリ
クローナル抗体を含有する血清の産生を誘導するために
動物に投与できる。
最も好ましい方法では、本発明の抗体はモノクローナル
抗体である。かかるモノクローナル抗体はハイブリドー
マ技術を用いて調製できる(コーラ−ら(Kohl、e
r et al)、不イチ+ −(Nature) 2
56:495(1975);コーラ−ら(Kohler
et al)、ニーロビーアン・ツヤ−ナル・オン・
イミュノロ、/’−(Eur、J、 1mmunoL)
6 :511 (1976):コーラーら(Kohle
r et al)、ニーロビーアン・/ヤーナル・オン
・イミュノロ/−(Eurl、 1mmuno1.)6
292(1976)、ハマーリングら(Hammerl
ing6t al、)、モノクローナル・アンティホ
ティズ・アンド・ティーセル・ハイブリトーマズ(Mo
noclonaAntibodies and TCe
ll tlybridomas)、エルセビエ・エヌ・
ワイ(Elsevier、 N、 Y、 )、563〜
681頁(1981))。一般に、かかる手法はGAP
43抗原での動物の免疫化を含む。かかる動物の肺臓細
胞を抽出し、適当な骨髄腫細胞系と融合させる。いずれ
の適当な骨髄腫細胞系も本発明で用いることができる。
融合の後、得られたハイフリトーマ細胞をHAT培地中
て選択的に維持し、次いて、ワンズ・ンエイ・アールら
(Wands、 J、 R,、etal)(カストロエ
ンテロロン−(Gastroenterology)8
0 : 225〜232(1981)によって記載され
ているごとき限界希釈法によってクローン化する。次い
て、かかる選択により得られたハイブリドーマ細胞を検
定してGAP−43抗原を結合できる抗体を分泌するク
ローンを同定する。
ハイブリトーマ細胞系の寄託
本発明の好ましいモノクローナル抗体はMAb抗−GA
P−43(HB)と名付けたモノクローナル抗体の特異
性を有するものである。さらなる具体例として、本発明
は、本発明のモノクローナル抗体を産生ずるハイプリド
ーマ株よりなる。本発明による好ましいハイブリトーマ
細胞系はHBと名付け、MAb抗−GAP−43(HB
)と命名したモノクローナル抗体を産生ずる。該H5細
胞系は、1989年12別21日に米国、メリーランド
州20581、ロックビル(Rockville)、パ
ークローン・ドライブ(Parklawn Drive
) 12301、アメリカン・タイプ・カルチャー・コ
レクション(American Type Cu1tu
re Co11ection)(ATCC)に寄託し、
受託番号ATCCHB 10316が与えられた。
本発明の抗体は、フォーワード(forward)サン
ドイッチ、リバース(reverse)サンドイッチ、
ンマルテイニアス(simultaneous)サンド
イッチアッセイのごときイムノメトリ、クアッセイまた
は「サンドイッチ」アッセイを包含する当該分野で公知
の標準的な免疫診断アッセイで用いるのによく適有する
。本発明の抗体は、当業者か、GAP43抗原またはそ
の同等物についての許容される特異性、感受性、および
正確性の免疫アッセイを行ために不都合な実験を行うこ
となく決定できるごとく、いずれの数の組み合わせで用
いることもできる。
免疫学の一般的原理に関する標準的な文献は、クライン
・ジェイ(Klein 、 J、 )、イミュノロンー
ザ・サイエンス・オン・セルフ−ノンセルフ・ディスク
リミネーンヨン(1mmunology: The 5
cienceof 5elf−Nonself Dis
crimination)、ジオン・ウィリー・アンド
・サンズ(John Wiley & 5ons)、出
版者、ニューヨーク(1982);ケネノト・アールら
(Kennett、 R,、et al)編、モノクロ
ーナル・アンティホディズ、ハイブリドーマニア・二ニ
ー・ティメンンヨン・イン・バイオロジカル・アナリン
ーズ(Monoclonal Antibodies、
Hybridoma:^Neb Dimensio
n in Biological AnalySes)
、ブレナム−プレス(Plenum Press)、出
版者、ニューヨーク(1980);ブルドン・アールら
(BurdonR,、et al)[、ラホラトリー・
テクニックス・イン・バイオケミストリー・アンド・モ
レキュラー・ハイオロ/−(Laboratory T
echniques in Bi。
chemistry and Mo1ecular B
iology)、13巻、エルセビエ(Elsevie
r)、出版者、アムステルダム(1984)、中のカン
ペル・エイ(Campbel ]、 A、 )、[モノ
クローナル・アンティホディ・テクノロジー(Mono
clonal Antibody Technolog
y)を包含する。
「検出する」とは、物質の存在または不存在を測定する
こと、および物質の量を定量することを包含するものと
する。かくして、該語は、定量的および定性的測定につ
いての本発明の物質、組成物、および方法の使用をいう
。
本明細書中に記載したのと同一の特異性のモノクローナ
ル抗体を分i・する他のハイブリトーマの単離は、抗−
イディオタイプスクリーニングの技術によって達成でき
る。ポトスミャ、りら(Potocmjak、 et
al)、サイエンス(Science) 215: 1
637(1982)。簡単に言えば、抗−イディオタイ
プ抗体は注目するクローンによって産・生された抗体上
に存在する唯一の決定基を認識する抗体である。該抗−
イディオタイプ抗体は、モノクローナル抗体の源として
用いるのと同一の株の動物を注目するモノクローナル抗
体で免疫化することによって調製される。免疫化された
動物は、これらのイディオタイプ決定基(抗−イテイオ
タイプ抗体)に対する抗体を産生ずることによって、免
疫化抗体のイディオタイプ決定基を認識し、それに応答
するであろう。単一クローンによって産生されたモノク
ローナル抗体について特異的な、第2の動物の抗−イテ
イオタイプ抗体を用いることによって、免疫化に用いた
他のクローンを同定することができる。2のクローンの
産物のイテイオタイプの同一性は、2のクローンか同一
のエピトープ決定基のそれらの認識に関して同一である
ことを示す。また、抗−イテイオタイプ抗体を「免疫原
」として用いてさらにもう1つの動物において免疫応答
を誘導し、元のMAbに対してエピトープ的に同一であ
る、いわゆる抵−イテイオタイプ抗体を産生させること
かできる。かくして、モノクローナル抗体のエピトープ
決定基に対する抗体を用いることによって、同一のエピ
トープ特異性の抗体を発現する他のクローンを同定する
ことかできる。抗体において、イディオタイプ決定基は
所与のエピトープに結有する超可変領域に存在する。
従、って、本発明のモノクローナル抗体を用いてB A
、 L B / cマウスのごとき適当な動物において
抗−イディオタイプAbsを誘導することができる。こ
れらの動物からの牌臓細胞を用いて抗−イディオタイプ
ハイブリドーマ細胞系を産生ずる。
K L Hにカップリングしたモノクローナル抗−イテ
ィオタイプAbsを「免疫原」として用いてBALB/
cマウスを免疫化する。これらのマウスからの血清は、
占められたエピトープについて特異的な元のAbの結合
特性を有する抗抗−イテイオタイプAbsを含有するで
あろう。かくして、抗〜イティオタイプMAbsは評価
されるべきエピトープと構造的に同様なイテイオタイプ
抗原決定基を有する。
複製については、ノ\イブリット細胞をinνitr。
およびin vivo双方にて培養することかできる。
高in vivo産生はこれを現在液も好ましい培養方
法とする。略L′すれば、個々のノ\イブリット株から
の細胞をプリスタンで初回抗原攻撃を受けたBA L
B / cマウスに腹腔内投与して、高a度の所望のモ
ノクローナル抗体を含有する腹水液を産生させる。アイ
ソタイプIgMまたはIgGのモノクローナル抗体は当
業者によく知られたカラムクロマトグラフィー法を用い
、培養上?登みから精製することかできる。
本発明の抗体は、それを液相で用いることかできるか、
または固相担体に結合させることかできる免疫アッセイ
で用いるのに特に適している。加えて、これらの免疫ア
ッセイにおける抗体は種々の方法で検出可能に標識する
ことかできる。
当該分野では、多くの異なる標識および標識法かある。
本発明で用いることができる標識のタイプ例は、酵素、
放射性同位元素、蛍光化合物、ケミルミネッセンス化合
物、生物ルミネッセンス化合物および金属キレ−1・を
包含するか、それらに限定されるものではない。当業者
ならば、抗体に結合させる他の適当な標識を知っている
であろうし、ルーチン的な実験の使用によってそれを確
認することかできるであろう。さらに、これらの標識の
抗体への結合は当業者に通常知られた標準的な技術を用
いて達成できる。
本発明の抗体を検出可能に標識できる方法の1つは、抗
体を酵素に結合させることによる。後でその基質に暴露
した場合、この酵素は、例えば、分光的または蛍光光度
的手段によって検出てきる化学基を生しるように基質と
反応するであろう。
本発明の抗体を検出可能に標識できる酵素の例はリンコ
酸デヒドロゲナーセ、スタフィロコノカスーヌクレアー
セ、チルターV−ステロイドイソメラーゼ、酵母アルコ
ールデヒドロケナーセ、アルファグリセリンリン酸テヒ
トロケナーゼ、トリオースリン酸イソメラーセ、ビオチ
ン−アビノンベルオキ/ター上、ホースラティノユペル
オキンターセ、アルカリホスファターセ、アスパラキナ
ーセ、グルコースオキ/ター上、ヘーターカラクト/タ
ーセ、リホヌクレアーセ、ウレアー七、カタラーゼ、グ
ルコース−Vl−ホスフェ−トチヒドロゲナーゼ、グル
コアミラーセおよびアセチルコリンエステラーセを包含
する。
また、本発明の検出可能に標識した抗体の存在は、ガン
マカウンターまたはシンチレーションカウンターの使用
のごとき手段によって測定できる放射能活性アイソトー
プで抗体を標識することによって検出できる。本発明の
目的に特に有用なアイソトープは、3)(X+25I、
32p、 35S、 +4C1”Cr、 38CQ
、 ”Co、”Co、”Feおよび75Seである。
また、抗体を蛍光化合物で標識することによって、本発
明の検出可能に標識した抗体の結合を検出することがで
きる。蛍光的に標識した抗体を適当な波長の光に暴露す
ると、染料の蛍光のため、その存在が検出てきる。最も
普通に使用される蛍光標識化合物の中には、フルオロセ
イン、イソチオシアネート、ロータミン、紅藻素、藻青
紫、アロフィコシアニン、0−フタロアルテヒトおよび
フルオレスカミンかある。
また、本発明の抗体はl+2Eu1または他のランタノ
イド系列のごとき蛍光を発する金属を用いて、検出可能
に標識することもてきる。これらの金属は、ンエチレン
トリアミノ五酢酸(DTPA)またはエチレンジアミノ
四酢酸(EDTA)のごとき金属キレート基を用いて抗
体分子に結合させることができる。
また、本発明の抗体は、それをケミルミネッセンス化合
物にカップリングさせることによって検出可能に標識す
ることかできる。次いて、ケミルミネッセンス−標識抗
体の存在は、化学反応の間に生じるルミネッセンスの存
在を検出することによって決定できる。特に有用なケミ
ルミネッセンス標識化合物の例は、ルミナール、イソル
ミナール、セロマチック(theromat ic)ア
クリジニウムエステル、イミダゾール、アクリンニウム
塩およびオキサレートエステルである。
同様に、生物ルミネッセンス化合物を用いて本発明の抗
体を標識することができる。生物ルミネッセンスは、触
媒蛋白かケミルミネッセンス反応の効率を増加させる生
物学系で見い出されるタイプのケミルミネッセンスであ
る。生物ルミネッセンス抗体の存在はルミネッセンスの
存在を検出することによって決定される。標識の目的の
ための重要な生物ルミネッセンス化合物はルシフェリン
、ルンフェラーセおよびエクオリンを包含する。
本発明の抗体および実質的に精製された抗原は、理想的
には、キットの調製に適する。かかる牛。
トは、バイアル、試験官等のごとき1個またはそれ以上
の容器手段を閉じた区画に収容するように仕切った担体
手段よりなり、該容器手段の各々は用いるべきアッセイ
の別々の要素よりなる。
キット形態に一体化できるアッセイのタイプは多くあり
、例えば、競合アッセイおよび非競合ア。
セイを包含する。本発明の抗体を利用できるアッセイの
典型的な例はラジオイムノア、セイ(RIA)、酵素イ
ムノアッセイ(EIA)、免疫酵素法(ELISA)、
イムノメトリック、またはサンドイッチ、イムノアッセ
イである。
「イムノメトリックアッセイ」または[サンドイッチイ
ムノア、セイ」なる語とは、7マルテイニアス(sim
ultaneous)サンドイッチ、フォーワード(f
orward)サンドイッチおよびリバース(reve
rse)サンドイッチイムノアソセイを包含するものと
する。これらの語は当業者に十分理解されるであろう。
また、当業者ならば、本発明の抗体は他の変法および現
在公知であるまたは将来開発されるであろうアッセイ形
態において有用てあことを理解するであろう。これらは
本発明の範囲内に包含されるものとする。
フォーワード・サンドイッチ・アッセイは、例えば、米
国特許第3867517号、第4012294号および
第4376110号に記載されている。リバース・サン
トイ、チ・アッセイは、例えば、米国特許第40988
76号および第4376110号に記載されている。
当該アッセイを実行する好ましい態様においては、ある
種の「遮断薬(blocker) Jをインキュヘーシ
ョン媒質に存在させることか重要である(通常、標識し
た可溶抗体と共に添加する)。該こ遮断薬」を添加して
、非特異的蛋白類、プロテアー七、または実験試料中に
存在するマウス免疫グロブリンに対するヒト抗体か、同
相支持体上の抗体、または放射能標識した抗体を架橋さ
せたりそれを破壊して誤った陽性結果または誤った陰性
結果を生じないことを確認する。従って、「遮断薬」の
選択は、本発明で記載したアッセイの特異性を実質的に
増加させる。
アッセイで用いるものと同一のクラスまたはサブクラス
(アイソタイプ)の多数の無関係ないくすなわち、非特
異的)抗体(例えば、I g G +、1gG2.、I
gM等)を1遮断薬」として用いることかできる。適当
な感度を維持し、ヒト血清中で交差反応性蛋白を相互に
生じることによる望まない干渉を抑制するには、「遮断
薬」の濃度(通常1〜100マイクログラム/マイクロ
リツトル)か重要である。加えて、「遮断薬」を含有す
る緩衝液系は最適化されることを要する。好ましい緩衝
液は、生理学的p H範囲におけるイミタゾール、HE
PPS、MOPS、TES、ADA、ACES、ト(E
PES、P I PES、TRI S等のごとき弱有機
酸をヘースとするものである。幾分かは好ましくない緩
衝液は、リン酸塩、ホウ酸塩または炭酸塩のごとき無機
緩衝液である。最終的には、公知のプロテアーセ阻害剤
を、「遮断薬」を含有する緩衝液に(通常0.01〜1
0マイクログラム/mQで)添加すべきである。
これまでに使用されてきた、および本発明で用いること
かできる多くの固相免疫吸着剤かある。
よく知られた公知の免疫吸着剤は、チューフ、ビーズの
形態のガラス、ポリスチレン、ポリフロピレン、テキス
トラン、ナイロンおよび他の材料、およびかかる材料か
ら形成したまたはそれて被覆したマイクロタイタープレ
ートを包含する。固定化抗体は、アミドまたはエステル
結合を介する共有結合のごとき技術、あるいは吸着によ
って、同相免疫吸着剤に共有結合によりまたは物理的に
結合させることができる。当業者ならば、多くの適当な
固相免疫吸着剤およびその上に抗体を固定化する方法を
知っているであろうし、ルーチン的な実験を用いるたけ
て、それを確認することかできるであろう。
in vivo、in vitroまたはin 5it
u診断については、放射性核種のごとき標識を、直接的
にまたは媒介官能基を用いることによって、本発明の抗
体に結合させることができる。金属カチオンとして存在
する放射性同位元素を抗体に結合させるのにしばしば用
いる媒介基は/エチレントリアミノ四酢酸(DTPA)
である。このようにして結合される金属チオンの典型的
な例は: 99 m T c、123■、■11 N、
+31)、 9’lRu、 87CuSl17Gaお
よび”G aである。また、本発明の抗体は診断目的の
非放射性同位元素で標識することもてきる。この方法で
特に有用な元素は+57Gcl、”Mn、+82Dy、
”Crおよび56Feである。
また、本発明の抗体は、本発明の抗体と反応性のエピト
ープを件うGAP−43抗原を発現する良性または癌性
新形成のごとき障害を有するヒトを包含する動物におい
て免疫療法で用いることかできる。
免疫療法で用いる場合、本発明の抗体は治療剤で標識し
なくても標識してもよい。免疫療法て本発明の抗体にカ
ップリングできる治療剤の例は、放射性同位元素、レク
チンおよびトキ/ンである。
レクチンは特異的糖部値に結有する、通常、植物材料か
ら単離した蛋白である。また、多くのレクチンは細胞を
凝集させ、リンパ球を刺激することかてきる。す/ンは
免疫治療で用いられてきた毒性レクチンである。この使
用はく毒性の原因とナルリンンのアルファーペプチド鎖
を抗体分子に結合させて毒性欠損の部位特異的デリバリ
を可能とすることによって達成される。これは、例えば
、ビテノタら(Vitctta et allfイエン
ス(Science)238 : ] 098(198
7)、およびパスタノら(Psatan et al)
、アトハ+アレルキー(AdvΔllergy)47
: 641 (] 986)に記載されている。
トキノン類は、十分な用量であるとしばしば死に至らし
める、植物、動物または微生物によって産生される有毒
性物質である。例えば、ンフテリア)・キノンはコリ不
ハクテリウjトンフチリア(Corynebaeter
ium diphtheria)によって産生される蛋
白である。このトキシンは適当な条件下で分離できるア
ルファおよびベータサブユニットよりなる。該トキシン
のアルファ成分は抗体に結合し、部位特異的デリバリに
用いることができる。
免疫療法で用いる本発明の抗体に結合できる放射性同位
元素の例は: ”’Um、 +3’I、”Y、@’TC
u、!+7Bi、を目A t 、 ””P b、 47
S cおよび10”Pdである。
勿論、発現されたGAP−43は、通常、細胞膜内に閉
じ込められている。従って、当業者ならば、本発明の抗
体を用いるin vivo診断法および治療法は、かか
る抗体か細胞内膜上のGAP−43を検出できるメカニ
ズムをいくらか必要とすることを理解するであろう。1
のかかる方法は、抗体またはその断片を細胞膜に導入す
るか、または細胞膜を通過させて細胞自体の中へ導入す
ることである。これは、例えば、標的細胞がそれに対し
てレセプタ一部位′を含有するりカントに抗体を結合さ
せることによって達成できる。かくして、当該抗体は、
リカントと共に細胞膜内に輸送されるか、または細胞膜
を通過することができる。
担体リガンドの選択は、当業者に理解されるごとく、い
くつかの因子に依存する。これらは、例えばリガンドお
よびそのレセプターの、および受動または能動を含む全
輸送の速度論を含み、活性化されて輸送されるリガンド
か好ましい。また、抗体をリガントに結合させる手段は
制限内で変化し、例えば、共有結合またはイオン結合と
することができるか、かかる結合はりガント−レセプタ
ーの親和性を許容されない程度に変化させるべきでない
ことを銘記すべきである。
かかる適用に適したレセプターの例はレセプターの飲食
作用について必要な情報をすべて含有することが示され
ている(デイビスら(Davis et al)、ジャ
ーナル・サブ・セリュラー・バイオロジー(J、Ce1
l Biol、) 107 (6/ 3) 、アブスト
ラクト番号3112(1988)低密度リポ蛋白(LD
L)に対するレセプター、ならびにドーパミンについて
のもののごとき公知の脳−特異的レセプターを包含する
。この点に関し、リカンドはそれ自体で、本発明の抗体
かそれに対して結合し得るレセプターに特異的な抗体ま
たは断片となり得ることか理解されるであろう。
更に、当業者ならば、リガンド−レセプター相互作用に
干渉しないようであり、かつ容易に細胞膜を通過し得る
(例えばFabまたはF(ab’)2断片のごとき)本
発明の抗体断片を使用するのが特に望ましいことを見い
出すであろう。当業者に理解されるであろうごとく、−
車路抗体がこれらのおよび他の理由で好ましいであろう
。
抗体が前記したごとく細胞膜内にまたは細胞内に輸送さ
れるべき場合、抗体がGAP’−43蛋白上のその抗原
部位に結有するときに標識が比較的より効果的となるよ
うに診断または治療に際して抗体を標識するのが好まし
いであろう。これは、例えば、抗原−抗体コンプレック
スの形成の結果、活性または検出可能となる標識を使用
することによって達成できる。別法として、抗原−抗体
コンプレックスの形成か抗体のフンフォメーションの変
化を誘導してまた暴露されていないまたは十分には暴露
されていない標識を暴露したりまたは十分に暴露するよ
うに抗体自体を標識することかできる。前記基準および
その他のすべては本発明のこれらの態様を実施するに際
し当業者に明らかであろう。
また、本発明の抗体を有するリポソームをそれらの膜内
で利用して当該抗体を標的領域に特異的に輸送すること
もできる。これらのリポソームは、それらが、当該抗体
以外に、標的部位で放出されるであろう薬剤、放射性同
位元素、レクチンおよびトキシンのごとき免疫療法剤を
含有するように製造することができる。
抗体、および好ましくはGAP−43をコード付けする
ヌクレオチド配列(およびその機能的および化学的誘導
体)を診断または治療目的で神経細胞に導入するもう1
つの好ましい方法は、レトロウィルスを包含するウイル
スベクターの使用ニよる。適当なウィルスの例として、
種々のヘルペスウィルスを挙げることかできる。適当な
ウィルスは、ヒト免疫不全症ウィルス(HIV)を包含
する。他の適当なウィルスおよびレトロウィルスは当業
者によく知られている。哺乳動物細胞に遺伝子を導入す
るためにウィルスベクターを使用することは、例えば、
ハルマス(Varmus)、サイエンス(Scienc
e)240(4858): 1427(1988):エ
グリティスら(Eglitis et al)、バイオ
テクニックス(BioTechniques)6. 7
: 608 (1988):ジェーニソンーL (J
aenisch)サンエンス(Science)240
(4858): 1468(1988):およびヘルン
/ユタインら(Bernstein et、 aり、シ
ェ不テノクス・エンジニアリング・ニューズ(Gene
t、Eng、XN、Y、)7 : 235(1985)
で総括されている。
本発明の目的では、弱毒化したウィルスまたはレトロウ
ィルス株を使用するのか好ましいでろう。
かくして、例えば、本発明の抗体またはDNA配列のた
めのベクターとして、CD4−依存メカニズム(フンケ
ら(Funke et al)、ンヤーナル・オン・エ
クスベリメンタル・メティンン(J、 Exp、 Me
d、 ) 165 : 1230(1987))によっ
て神経細胞に侵入するHIV−2ST(コンブら(Ko
ng et al)づンエンス(Science)24
0(4858): 1525(1988乃またはHIV
−2uc、(エバンズら(Evans et al)、
サイエンス(Science) 240 (4858)
: 1523(1988))のごとき弱毒化細胞変性(
cytopathieity)を有するレトロウィルス
を用いることかてきる。HIV感染の神経生物学は、例
えば、ジョンメンら(Johnson et al)、
エフ・エイ・ニス・イー・ビイ・ジャーナル(FASE
BJ、)、 2(14): 2970(1988)に
記載されている。当業者ならば、ルーチン的技量の努力
によって、ウィルスに対し公知の感受性を有する異なる
神経集団を標的とすることかできるであろう。
例えば、CD4はヒト脳において変異転写体を有するこ
とか知られており、前脳で含有量か最大である(マトン
ら(Maddon et al)、セル(Cel l)
47 :333(1986)。
理想的には、遺伝子プリン\り系の選択は、Mi織に適
した方法により、遺伝子の発現が適当なレベルであって
いずれの逆効果もなく、効果的かつ安定な遺伝子移送の
目的を銘記しつつ、当業者によってなされるであろう。
例えば、ウオルフら(Wolffet al)、リコー
ム・ディス・クリソ・ノース・アム(Rheum、Di
s、Cl1n、North Am、) 14 (2)
: 459(1983)参照。中枢神経系標的へのプリ
ン\りに関しては、HI Vを包含する多くのウィルス
ベクターか血液脳関門を通過できる利点を提供する(ジ
ョンメンら(Johnson et al)、エフ・エ
イ・ニス・イー・ビイ・ジャーナル(FASEB J、
)2 (14): 2970(1988))。
標識したプローブを用いるラットGAP−43の単離に
ついて前記した方法に従い、GAP−43をコード付け
するDNA配列、ま1こはその断片をDNAプローブと
して用いて、ヒトにおける対応抗原を単離することがで
きる。次いて、ヒト抗原遺伝子をクローン化し、宿主で
発現させてヒト抗原を得ることかできる。次いで、この
ヒト抗原を、対応する自己抗体についての、およびヒト
を包含する動物の治療処置についての診断アッセイで用
いることかできる。
本発明者らは、G A P−43遺伝子の発現を制御す
る調節メカニズムを明らかにすへく設計17た実験を行
った。GAP−43発現の変調は、中枢神経または末梢
神経組織の損傷、疾患または機能障害に罹ったヒトを包
含する哺乳動物を治療処置てきる便利で効果的な方法を
提供する。さらに、本発明による、ヒトを包含する哺乳
動物における通常の中枢または末梢神経組織で構造再編
成を変調する方法は、ニューロンの構造および機能のメ
カニズムをさらに明らかにする点て当業者にとって太い
に役立ってあろう。
神経学的病気または障害の治療における本発明の前臨床
治療的使用または臨床治療的使用は、診断および処置の
許容される原理を用いて、当業者により最善に達成され
るであろう。かかる原理は当該分野で公知であり、例え
ば、ビーターストルフ・アール・ンイら(Peters
dorf、R,G、 et al)m、ハリスンズ・プ
リン/プル・オン・インターナル・メテインン(tla
rrison’s Pr1nciples or In
ternaMedicine)、第10版、マグロ−ヒ
ル(McGrawHill)、出版者、ニューヨーク、
ニューヨーク州(1983)、特にその文献のパートA
、セクション11の「中枢神経系の障害(Disord
ers of theCentral Nervous
System)Jなる標題の部分に記載されている。
本発明の抗原、抗体および組成物、またはそれらの機能
的誘導体は医薬組成物の調製によく適有する。本発明の
医薬組成物は、本発明の化合物の有用な効果を享受でき
るいずれの動物に投与することもできる。かかる動物の
中で第1にはヒトであるか、本発明はそのように限定さ
れるものではない。
本発明の医薬組成物はその意図する目的を達成するいず
れの手段によって投与することもできる。
例えば、投与は非経口、皮下、静脈内、筋肉内、腹腔内
、経皮、またはバッカル経路によって投与できる。別法
として、または同時に、投与は経口経路によって行うこ
とができる。投与すべき用量は受容者の年令、健康、お
よび体重、同時治療の種類、もしあれば、治療の頻度、
および所望する効果の性質に依存する。
薬理学的に活性な化合物に加え、新しい医薬製剤には、
活性化合物を医薬に使用できる製剤中に入れて加工する
のを容易とする賦形剤および添加剤よりなる適当な医薬
上許容される担体を含有させることができる。好ましく
は、製剤、特に錠剤、糖衣錠、およびカプセル剤のごと
き経口投与できる製剤および好ましい投与タイプで用い
ることができる製剤、および生薬のごとき直腸投与でき
る製剤、ならびに注射による投与に適した液剤には、賦
形剤と共に、活性化合物約0.001ないし約99パー
ント、好ましくは約0.01ないし約95パーセントを
含有させる。
本発明の組成物投与ための用量範囲は所望の効果を生じ
るのに十分な程犬であり、それにより、例えば、腫瘍性
組織は減少するか排除されあるいは改善される。用量は
、望まない交差反応、アナフィラキシ−反応等の逆効果
を引き起こすほど大であってはならない。一般に、用量
は患者の年令、状態、性及び病気の程度により変化する
。逆兆候(counterindication)、も
しあれば、免疫寛容および他の変数もまた適切な用量に
影響するであろう。抗体は注射または時間をかけての徐
々に行う大量注入(prof us 1on)によって
非経口投与できる。
また、本発明の抗体は静脈内、イントラバレントラリ(
intraparenterallの、筋肉内または皮
下投与できる。
本発明の医薬製剤は、それ自体公知の方法、例えば、通
常の混合、顆粒化、糖衣作成、溶解、凍結乾燥工程によ
って製造できる。かくして、経口使用のための医薬製剤
は、活性化合物を固体賦形剤と合し、所望により、得ら
れた混合物を粉砕し、顆粒の混合物を加工し、所望によ
りまたは要すれば、適当な添加剤の添加の後に錠剤また
は糖衣錠のコアを得る。
適当な賦形剤は、特に、糖類のごとき充填剤、例えばラ
クトースまたはスクロース、マンニトールまたはソルビ
トール調製物および/またはリン酸カルンウム、例えば
リン酸三カルシウムまたはリン酸水素カルシウム、なら
びに、例えばトウモロコシ澱粉、小麦澱粉、米澱粉、ジ
ャガイモ澱粉、セラチン、トラガカント、メチルセルロ
ース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキ
シメチルセルロースナトリウム、および/またはポリビ
ニルピロリドンを用いる澱粉ペーストのごき結合剤であ
る。所望ならば、前記澱粉およびカルボキシメチル−澱
粉、架橋ポリビニルピロリドン、寒天、またはアルギン
酸またはアルギン酸ナトリウムのごときその塩のような
崩壊剤を添加することができる。添加剤は、前記したち
のすべて、流動調節剤および滑沢剤、例えば、シリカ、
タルク、ステアリン酸またはステアリン酸マグネシウム
もしくはステアリン酸カルシウムのごときその塩、およ
び/またはポリエチレングリコールである。
糖衣錠コアには、所望ならば、胃液に対して耐性の適当
なコーティング剤を施す。この目的には、所望により、
アラビアガム、タルク、ポリビニルピロリドン、ポリエ
チレングリコールおよび/または二酸化チタン、ラッカ
ー溶液および適当な有機溶媒または溶媒混合物を含有さ
せてもよい濃い糖溶液を用いることができる。胃液に対
して耐性のコーチインク剤を得るには、アセチルセルロ
ースフタレートまたはヒドロキンフロビルメチルセルロ
ースフタレートのごとき適当なセルロース調製物の溶液
を用いる。染料または色素を、例えば、同一性のため、
または活性化合物用量の組み合わせを特徴付けるために
錠剤または糖衣錠コーティングに添加することができる
。
経口的に用いることができる他の医薬製剤は、ゼラチン
でつくったブノンユ フィツト(push−fit)カ
プセル剤、ならひにセラチンおよびグリセロールまたは
ソルビトールのごとき可塑剤でつくった柔軟で密封した
カプセル剤を包含する。該プラン。
フィ、トカプセル剤には、ラクトースのごとき充填剤、
澱粉のごとき結合剤、および7/またはタルクまたはス
テアリン酸マグネシウムのごとき滑沢剤、および所望に
より安定剤と混合できる顆粒形態の活性化合物を含有さ
Uることかできる。ソフトカプセル剤においては、活性
化合物は、好ましくは、脂肪油または流動パラフィンの
ごとき適当な液体に溶解または懸濁できる。加えて、安
定剤を添加することもてきる。
経直腸的に使用できる可能な医薬製剤は、例えば、1種
またはそれ以上の活性化合物と生薬基剤との組み合わせ
よりなる生薬を包含する。適当な生薬基剤は、例えば、
天然または合成トリグリセリド、パラフィン炭化水素で
ある。加えて、活性化合物と基剤との組み合わせよりな
るセラチン直腸カプセル剤を用いることもできる。5J
能な基剤は、例えば、液状トリグリセリi・、ポリエチ
レングリコール、またはパラフィン炭化水素を包含する
。
非経口投与用の適当な処方は、水溶性形態、例えば水溶
性塩である活性化合物の水性溶液を包含する。加えて、
適当な油性注射懸濁剤としての活性化合物の懸濁剤を投
与することかできる。適当な脂肪親和性溶媒またはビヒ
クルは脂肪111]、例えばコマ油、または合成脂肪酸
エステル、例えばオしイン酸エチルまたはトリグリセリ
ドを包含する。
水性注射懸濁剤には、懸濁剤の粘度を増加させる物質、
例えばカルホキジメチルセルロースナトリウム、ソルビ
トール、および/またはテキストランを含有させること
ができる。所望により、該懸濁剤には安定剤を含有させ
ることもてきる。
本発明のGAP−43抗原はニューロン細胞に対してユ
ニークであり、かくして、便利で有用なマーカーを提供
する。従って、GAP−43に定方向化された抗体は当
業者によく知られた種々の技術で用いてニューロン細胞
を同定することかできる。さらに、本発明の抗体は新形
成およびニューロン起源の他の障害の検出、測定および
治療処置を可能とし、ヒトを包含する動物において癌お
よび他の障害の前臨床および臨床評価および治療のため
の、便利で有用なin vlvo、、in vitro
またはin 5itu診断および治療方法を提供する。
本発明の抗原は、本発明の抗体を使用して、実質的に純
粋な形態て単離できる。かくして、本発明の具体例は実
質的に純粋な抗原GAP−43を提供し、該抗原は本発
明の抗体によって認識されかつそれに結有する点で特徴
付けられる。もう1一つの具体例において、本発明は、
GAP−43に定方向化された1種またはそれ以上の抗
体と該抗原とてコンプレックスを形成することによって
、GAP−43抗厚を単離しまたは精製する方法を提供
する。
本発明の実質的に純粋な抗原GAP−43は、脳を髄液
、血清または尿のごとき試料において対GAP−43抗
体を検出しまたは測定するのに用いることかできる。か
くして、本発明の1の具体例は、GAP−43抗原に対
する抗体を含有する試料と検出可能に標識されたGAP
−43とを接触させ、次いて該標識を検出することを特
徴とする該試料中のG A P−43抗原に対する抗体
の存在またはその爪を測定する方法よりなる。G A、
P43の免疫反応性画分およびGAP−43の免疫反
応性同族体も用いることかできることか理解されるであ
ろう。「免疫反応性画分−・なる詔は、GAP−43に
定方向化された抗体に対し同等の免疫応答を示すG A
、 P −43抗原のいずれの部分もいうものとする。
[免疫反応性同族体、′なる語は、1個またはそれ以上
のアミノ酸だけGAP〜43蛋白とは異なるか、本発明
の抗体に対し同等の免疫応答を示す蛋白をいうものとす
る。
本発明のなおさらにもう1つの態様において、GAP−
43蛋白は、GAP−43蛋白を細胞膜へ、特にニュー
ロン細胞の成長円錐の領域へ定方向化する新規な膜−タ
ーゲノティングペプチドドメインを含有することか判明
した。この膜−ターゲソティングドメインの構造を決定
し、該ペプチドは(通常は膜連結でない)通常は細胞質
ゾルの蛋白を細胞膜へ定方向化するのに効果的なことが
示された。本発明の詳細な説明する実験は明細書の実施
例■に詳細に記載する。
本発明の本態様の組成物および方法により、とりわけ、
通常は膜連結でない蛋白を含むいずれの所望の蛋白も細
胞膜へ定方向化することかできる。
更に、本発明の本態様の組成物および方法は、動物にお
ける、神経学的損傷および障害のin vitro、i
n vivo、およびin 5itu冶療処置て利用で
きることは明らかである。当業者ならば、診断および治
療方法のこれまでの記載は本発明の本具体例に等しく適
用されることを理解するであろう。さらに、本発明の膜
−ターゲツティングペプチドはいずれの所望の蛋白また
はペプチドを細胞膜へ定方向化することにも使用され、
かくして、同様に、非神経学的指標において診断および
治療で使用されることも明らかである。かかる指標の例
は、細胞の膜か免疫学的指標のごとき重要な役割を演じ
るいずれの適用も包含するが、それらに限定されるもの
ではない。
本発明を実施する態様および方法は以下の実施例を参照
して当業者に十分に理解されるだろうか、これらの実施
例は、断して、本発明の範囲または請求の範囲を限定す
るものではない。
(実施例)
実施例I
ラットGAP−43についてのcDNAのクロニング
17日令胎由来のう・7ト後根神経節のRNAからcD
NAライブラリーを得、λgil1発現へフタ−中にク
ローニングした[ヒュインフ(Huynh)ら、「ディ
ーエヌエー・クローニング・ア・プラクティカル・アプ
ローチ(DNA Cloning A Practic
alApproach) J、デイ・エム・クローンゞ
−(D、 M、 Glover)編(アイアールエル・
プレス(IRL Press)、ワシントン・デイ−・
シー、1985)pp、 49−78]。3つの推定G
AP−43クローンを、スナイプス(Snipes)ら
のSoc、Neurosci、Abstr、 12:
500 (1986)によって記載されたGAP−43
に対する抗体を用いて同定した。最長クローン、GAP
43−2の同定を、ハイブリッド選択翻訳法によって確
実とした(第1図)。GAP43−2は、ハイブリダイ
ゼーションによって、天然GAl”43、すなわち約4
3kDの分子サイズの予測される移動度で5DS−ポリ
アクリルアミドケル中を移動するポリペプチドの翻訳を
方向付けるメ、センンヤーRNA(mRNA)を選択し
た。このin vitro翻訳産物をGAP−43に対
する抗体によって選択的に免疫沈降させた。免疫沈降の
特異性は、非標識化精製GAP−43との競合によって
証明した。さらに確認のために、精製したGAP−43
の臭化/アン分解によって調製したペプチドを配列化し
た。
該配列、Arg−X−Lys−Gln−Val−Glu
4.ys−Asn−Asp−GluAsp−Gln−L
ys−1ieは、GAP43−2の予想されたオーフン
リーティングフレームの範囲内に完全に含まれている(
該Xは、アミノ酸の同一性か確実に決定され得ない配列
決定のサイクルを表す)。
GAP43−2の完全なヌクレオチド配列および予測さ
れるアミノ酸配列を第2図に示す。l/−ディングフレ
ームは、配列決定されたベプケトフラグメ/トを含んて
おり、λgillのβ−カラクト/ターセ遺伝子と同一
のリーディングフレーム中にある。[ラットGAP−4
3に関するcDNAは、スキm=(J、 )i、 P、
5kene)および彼の同僚(ハ/(G、Ba5i)
、ヤコブソン(R,Jacobson)、ビラグ(IV
irag)、スキm=<J、 H,P、 5kene)
、私信)によって独立して得られた。該配列のコピーを
交換した。
本発明の予測されるアミノ酸配列は、スキm=(JH,
P、 5keneンによって提供さねたちのと完全に一
致し、ヌクレオチド配+ljは、3′非針訳領域におけ
る1っの位置たけ相異する。]オーブンリーディングフ
レームの開始と一致するメチオニンは、ヌクレオチド位
置13のイン・フレーム(in(rame)停止コドン
(TAA)の後の最初のメチオニンであり、真核生物の
翻訳を開始するのに最も有利な前後関係とするためにコ
サツク(Kozak)のセル(Cell)44:283
(1,986)によって示唆された9つのヌク1/オ
チトコンセンサス配列のうちの8つによって囲まれてい
る。これは、GAP−43コーデイング領域の最初の残
基であることを示唆する。しかし、該情報は、この帰属
を明確とするには不十分てあり、従って、第2のメチオ
ニン(アミノ酸5)は、この役割を果す可能性かある。
G A P−43の予測される組成は、高極性であり、
明白な膜内外ドメインまたは可能なN−結合グリコンル
化部位を有していない。この組成は、G A P−4,
3か膜連結性であるか、膜浸透化なしては抗体認識に達
しにくいという観察と一致しており「メイツ(Meir
i)ら、PNAS USA 83:3537 (198
6)] iかくして、これは膜の内部表面に連結してい
るかもしれない。
オープンリーディングフレームからのGAP)43蛋白
の予測される分子サイズは24kDであり、これは、5
DS−ボ1ノアク1フルアミドケル中の分子の見掛の分
子サイズとしてスキm=(Skene)およびライリア
ーF Qilliard)によって最初に観察された4
3kDより小さい[スキm=(Skene)およびウイ
リアート(Williard)、ンヤーナル・イン・セ
ル・バイオロジー(J、Ce11.Biol、)89:
86 (1981)、同上、p、 9B]。GAP−4
3の見掛の分子サイズはポリアクリルアミド11度に依
存するので、該分子サイズは不確かであり[ヤコブソン
(J acobson)ら、ジャーナル・イン・ニュー
ロサイエンス(JNeurosci) 6:1843
(198B)]、この蛋白か、SDSポリアクリルアミ
ドゲル上で変則的に移動する蛋白の範鴫に入ることを示
唆するLノーンカー(Banker)ら、/ヤーナル・
イン・バイオロジカル・ケミストリー(J、 Biol
、 Chem、 )、247:5856(1972)バ
ーフン(Persson)ら、サイエンス(Scien
ce) 225687 (1984) ;スマート(S
mart)ら、)<イロロシー(Virology)
112ニア03 (1981)]。この特性は、1nv
itro翻訳産物か天然GAP−43の移動度と同様の
移動度を有するので、翻訳後の修飾によるとは思われな
い(第1図)。
推定上のオープンリーディングフレームの範囲内てコー
ド付けされる蛋白の5DS−ポリアクリルアミドケル移
動特性に関する情報を収集するために、ノルトン(Me
l ton)らのNucleic Ac1ds Re5
12ニア035 (19g4)の方法によって、ハタテ
リオファ−ンSP6 プロモーターを用いて、in
vitro転写系においてcDNAからGAP−43R
NAを合成した。5au3A部位、すなわち予測される
オープンリーディングフレームの端部の65塩基3“側
で切断したcDNAを転写することによって800=塩
基RN Aを得(第2図)、cDNAの3′末端のポリ
リンカー領域におけるHindT11部位で切断するこ
とによって1100−塩基RNAを得た。800−塩基
RNAおよび11001塩基RNAの両者は、網状赤血
球溶解産物を用いてin vitroて關訳し、15%
5DS−ポリアクノルアミドケル上で分析すると見掛分
子サイズか40kDであるポリペプチドの合成を指令し
た。
両方の場合の4C1−kD翻訳産物を、対GAP43抗
体を用いて免疫沈降した。新生児ラット脳RNAからi
l vitro合成したGAP−43は、これらの翻訳
産物と一緒に移動した。
GAP−43か成長円錐の機能に対して重要であるとい
う確信に関する証拠としては、成長円錐膜中の蛋白の豊
富さ[メイツ(Meiri)ら、PNAS USA83
:3537 (1986) ;スキm=(Skene)
ら、サイエンス(Science) 233ニア83
(1986)]、および発育および再生する神経におけ
る蛋白の輸送の増大[スキニ(Skene)およびウイ
リアート(Williard)、ジャーナル・イン・セ
ル・バイオロン−(J、 Cel ]。Bio1. )
89・86 (1981)、同書、p、 961か挙げ
られる。GAP−43遺伝子発現か神経突起の伸長と協
同して調整されるか否かを調へるために、その発現をP
C12細胞において試験したか、そこでは神経突起の突
出は神経発育因子(NGF)によって促進され、アテノ
ンン3’、 5’〜モノホスフエート(cAMP)によ
ってはそれ程ではなかった。これらの薬物は神経突起の
突出を誘導する際に異なった機構によって作用する[カ
ニング(Gunning)ら、ンヤーナル・イソ・セル
+バイオロジー(J、Ce11.Biol、) 89:
240 (1981)]。いずれかの薬物によって誘導
される神経突起成長には、GAP−43mRNAレベル
の増加が伴い、両薬物に暴露された細胞で増加が最大で
ある(第3図)。
通常の成長期間のGAP−43遺伝子の発現のパターン
を決定するために、全細胞性RNAを、13日令胎、1
7日令胎、新生児、および成体ラットの脳、抜根神経節
、心臓、および肝臓から単離した。神経−特異的方法で
、GAP−43を発現させた(第4図)。全ての年令で
、約1500ヌクレオチドの主要なハイブリタイズする
バンドは、ニューロン組織中たけで見える。本発明者ら
はケノミソクGAP’−43遺伝子かイントロン配列を
含有していることを見い出したので、かすかな、大きい
分子サイズのハンドは、スブラインングしていない前駆
体分子に対応し得る。GAP−43はニューロン中に位
置するのて[メイツ(Meiri)ら、PNAS ’J
SA 83:3537 (1986)コ、ニューロン組
織におけるGAP−43mRNAは、神経膠(ダリア)
の起源よりもおそらく神経の起源てあり、GAP−43
RNAは、神経膠原(グリオーム)細胞系C6中では検
出されなかった。
神経組織において、GAP−43mRNAの量は、発育
段階によって変化する。ピーク濃度は、周産期に生じ、
末梢神経系に対し中枢神経系では若干遅延する。発現の
タイミングは、軸索成長のlに一致する[ヤコブソン(
Jacobson)、ティへローフメンタル・ニューロ
バソロノー(Develop−mental Neur
opathology)(プレナム(Plenum)、
ニュー・ヨーク、197g)]。しかし、成体神経組織
中の有意な量のGAP−43RNAは、周産期間よりも
有意に少量ではあるが、GAP−43蛋白か成体ラット
皮質中に存続するという観察と一致している[ヤコブソ
ン(Jacobson)ら、/ヤーナル・イソ・ニュー
ロサイエンス(J、 Neurosci、 )、618
43 (1986)]。GAP−43発現の持続は、成
体神経系における進行役を示唆している。GAP−43
から電気泳動的および抗原的に識別不可能なリン蛋白で
あるB−50およびFlの特性は、成体神経組織におい
て評価されてきた。これらの蛋白は、プロティンキナー
ゼC様酵素に対する基質として働き、そのリン酸化は、
神経ペプチド、神経伝達物質、および長期相乗作用期間
によって調節される[ヤコブソン(Jacobson)
ら、ンヤーナル・イソ・ニューロサイエンス(J、Ne
urosci、) 6:1843(1986) ;アロ
ヨ(Aloyo)ら、ジャーナル・イソ・ニューロケミ
ストリー(J、 Neurochem、 ) 41 :
649(1983) 、ツハイヤーズ(Zweier
s)ら、progr、 BrainRes、 56:4
05 (1982)]。成体のGA−1”43調節か遺
伝子発現における変化によっても生じるか否かは知られ
ていない。成熟動物におけるGAP43の機能に関する
1つのモデルとして、ンナブス交替[コツトマン(Co
tman) ラ、サイエンス(Science) 22
5:1287 (+984)]、および神経末端での構
造成長によって伴われる学習のような他の神経系の「形
成性の(plastic)J変化[ヘイリー(Bail
ey)およびチェノ(Chen) 、サイエンス(Sc
ience) 220:91 (1983)]における
進行役か挙げられる。
実施例■
ヒトGAP−43についてのcDNAのクローニング
試験方法
組織入手
剖検時および死後10時間以内のヒト脳組織を新しく入
手した。特定領域から得た2X2X05cz以下の脳の
細片を、トライアイスで冷却したイソペンタン(2〜メ
チルブタン)中でスナップ凍結し、次いて、−90°C
て貯蔵した。これらの標本は、in 5ituハイブリ
タイセーノヨンおよび免疫細胞化学のために用いた。さ
らに、新しく、または該凍結試料から得た同一領域から
の組織の小さい部分を、ノーサンプロット分析のために
用いた。凍結ブロックと直接隣接しているホルマリン固
定化、パラフィン−包埋した組織において、通常の組織
学を行った。
1日令の脳幹および7日令の小脳のc I) N Aラ
イブラリー[両ライブラリー共に、アメリカン・タイプ
・カルチャー・コレクンヨン(AmericanTyp
e Cu1ture Co11ection)からのも
のであった]から]ヒ1−GAP−43cDNAを単離
した。これらのライブラリーを、32P−手票識化ラッ
トG A I)43cDNAプローブてスクリーニング
した1カーンズ(Karns)ら、サイエンス(Sci
ence) 236:597 (1987)]。ハイブ
リタイセー/ヨンは、4×標準ク工ン酸添加生理食塩水
(SSC)、08×デンハート(Denhardt)、
10%硫酸デキス[・ラン、40%ホルトアミド、In
(l当たりニシン精工DNA20μ7.7gMhリス(
Tris)(pH7、6)、1%SDS、および106
cpm/ rnQのプローブ中、42°Cて16時間で
行った。フィルターを、オートう/オグラフィー前に、
室温て2XSSC153°CでlX5SC1次に、再度
60°Cて1×8SC中で、充分に洗浄した。陽性クロ
ーンをpGem3Z[プロメカ・バイオチク(Prom
ega Biotec)1およびM13mp18の両方
の中て継代クローンし、鎖成長停止反応方法Eサンガー
(Sanger)ら、プロ/−ティンゲス・イン・す/
ヨナル・アカテミー・イン・サイエンス・ニーニスニー
(Proc。
Najl、Acad、Sci、USA) 74:546
3 (1977)Iによって配列決定した。uwccc
rユニバージティー・イン・ウィスフンンン・ジェネテ
ィクス・コンピューター1グループ(Universi
ty of%’1sconsinGenetics C
omputer Group)]ソフトウエアバノケー
/によってDNA配列を分析した。
ノーサンプロット分析
チオシアン酸グアニジン法[チャーブウィン(Ch i
rgw i n)ら、バイオケミストリー(BiOch
emistry)18:5294 (1979)]によ
って剖検したヒト組織から全細胞RNAを単離した。ノ
ーサンフロノドのために、各組織からの全RNAl0μ
?を変性し、1.2%アガロース−ホルムアルテヒ!−
ケルで泳動させ、l 0XSSC中、ンーンスクリーン
(Genescreen) lニュー・イングランド・
ニュークノア(New England Nuclea
r)lまたはナイトラン(Nytran)lニュ・アン
ト・ニス(S i s)’lに移し、紫外線架橋させ、
任意に準備した[ファインノ\−グ(Feinberg
)およびホーケルスタイン(Vogelsiein)、
アナソテイカル・ノ1イオケミストリー(Anal、B
iochem、) 132:6 (1983)1ヒ1−
GAP−43c 1.:) N AクローンC1aと一
緒に42°Cて一晩ノ\イブリタイズした。最後にフィ
ルターを、60°Cて、01%SDSて1xSSCに洗
浄した。C1aてプローブした後、フィルターを細片化
し、対照とし、てラノトグリセルアルテヒドー3−ホス
フy−−1〜−テヒトロケナーセ(GAPDH)cDN
A クローン[ビーチャフライク(Piechaczy
k)ら、セル(Cell)42:589 (1985)
lて再プローブした。
in 5ituハイブリタイセーシヨンヒト脳糺織の低
を品槽切片標本を4%パラホルt・アルデヒ)・中で固
定し、03%トリトンX−100で処理し、次いて1μ
y/ MQブロテイナーセにで処理し、アセチル化し、
50%ポルムアミド/2XSSC中−Cブレハイブリダ
イス(−だ。50’Cて5時間、湿気のあるチャンノ\
−中、スライド当たり2 X I O’cpmの3L′
S−標識化ア゛/チセンスまたはセンスリホブローブ[
ノルトン(Melton)ら、Nuclcic Aci
ds Res. 12ニア035(1984)]を用
いてハイブリタイセーンヨンを行った。次いて、組織切
片標本を、最初に50%ホルムアミドを含有しており、
次いて50%ホルt・アミド+01%(・リドン(Tr
iton)X X ] O Oを含有している10mM
/チオトレイ)・−ルを有する2XSSC中で洗浄した
。5 0 11’i/mQ R N Aase Aて処
理することによって、−重鎖RNAを取り出した。
該切片標本を、さらに2時間、lxMDTTを有する2
XSSC中で洗浄し、次いて、0.3M酢酸アンモニウ
ムを含有する楼準アルコール(graded alco
hols)によって脱水した。N T F3 2コタノ
ク(Kodak)エマルノヨンを用いて、放射能活性信
号を検出した。エマル/−3ン塗布したスライドをー\
マトキ/リンで対比染色した。
結果
ヒl− G A P − 4 3はマウスカルモノニリ
ン結合タンパクと相同である
実施例1に記載のとおり、うy h G A P −
4 3に関するcDNAをクローンし、プローブとして
用いて、ヒト脳幹および小脳ライブラリー由来の関連す
るcDNA クローンを同定した。各ライブラリーから
重複しているクローンか得られ、これらは重複領域中で
一致していた。最長クローンの配列(小脳ライブラリー
由来C1a)を第5図Aに示し、第5図Bにおいてラッ
トGAP−43との比較を示した。P−57と称する神
経特異性マウスカルモンユリン結合タンパクとGAP−
43との同一性は、シムシー(Cimler)らのジャ
ーナル・イン・バイオロジカル・ケミストリー(J、
Biol、 Chem、 )262・12158 (1
987)によって開示されたので、第5図Bにおいて配
列を示す。P−57は、カルシウムレベルか上がるとカ
ルモゾュリンを結有するよりもむしろ放出するという例
外的な特性を有する神経特異性力ルモンーリン結合蛋白
として開示されている[アントリーセン(Andrea
sen)ら、バイオケミストリー(Biochemis
try) 22:4615 (1983)’、。
該蛋白は、ヒト、ラットおよびマウスの間でかなり維持
されている。例えば、ヒトおよびマウス間のアミノ酸の
同一性は89%である。さらに、第5図Cに示す2つの
効果的に望ましいステム−ループ構造を含む3゛−非翻
訳領域間の維持は異常に高く(80%)、これは、他の
遺伝子との類似性によって、メツセンジャーRNA安定
性を調節するのに役立つUjJ−ヘス(Reeves)
ら、プロシーティンゲス・イン・ナショナル・アカテミ
ー・イン・サイエンス・ニーニスニー(Proc、 N
at 1. Acad、 Sc 1USA) 83:3
22g (1986) ; ンヨ(Shaw)およびカ
メン(Kamen)、セル(Ce11) 46:659
(1986)]。
GAP−43発現は成人ヒト脳の孤立性領域において持
続する
RNA分解を最小にするために、死後10時間以下の患
者から脳組織を得た。隣接する切片標本を組織病理学的
に試験した。8日令および7力月令の2乳児において、
ノーサーンブロノトによって評価すると、脳の至る所て
GAP−43か均一に健全に発現されていた。試験した
領域は、小脳、側頭皮質、側頭連合皮質、前頭皮質、眼
窩前頭皮質[野(Area) 11 ]、海馬、視覚皮
質(野17/18)、およびを髄を含んでおり、幾つか
の例を第6図に示す。これらの令では、脳に対して、を
髄のレベルは低く、これは、この領域の早期成熟に関連
し得る[アナンド(Anand)およびヒキ(Hike
y)、ニュー・イングランド・/ヤーナル・イン・メデ
イアン(New Engl、J、Med、) 317:
1321 (1987)]。GAP−43は、新生児ま
たは成人のいずれにおいても試験された如何なる非ニュ
ーロン組織(腎臓、肺、肝臓および副腎を含む)におい
ても発現されなかった。正常な成人部において、GAP
−43発現は、様々な領域間で顕著に変化した。例えば
、3つの脳において、ブロードマン野11(l]ffl
!前頭回)ては、新生児に匹敵するレベルか見られ、視
覚皮質(野17/18)では非常に低いレベルで発現し
た。海馬ては、一致して低いレベルてあった。lff1
体ラット海馬は、GAP−43に富んでいるので、後者
は興味深いものである。同様の分布か不ヘイ(Neve
)のMo1ec、Brain Res、 2:177
(1987)によって近年報告された。
虚血性損傷後、再開されたGAP−43発現死前lO〜
14日に生じた小さい臨床的無症状梗塞(small
clinjca]ly 5ilent jnfarci
s)を有する2人の患者からの脳組織を試験した。これ
らの亜急性梗塞を特徴付ける組織病理学的特徴としては
、以下のものか挙げられる [1]梗塞形成組織と無傷
組織との間の鮮明なデリニエー/ヨン[2]ニユーロン
の喪失:[3]単核炎症細胞とリン1!マクロフアージ
による壊死組織の浸潤、および[4〕梗塞の縁にtQっ
だ線維性星状細胞の活性化。ある−人の患者は、視覚皮
質(野17)に梗塞かあり、他の患者には、頭頂葉(野
3.1.2.5)に梗塞があった。該組織をノーサーン
分析に用い、in 5ituハイブリタイセー/ヨンは
、梗塞形成組織および同一のブロードマン野からの周囲
の正常な脳の両方を含んだ。第7図Aは、野17におけ
る発作の後、GAP−43発現か、成人においてGAP
−43か通常最も富んでいる領域である野]1に匹敵す
るレベルまて増加することを示す。第7図Bは、2つの
正常な脳からの野3、1.2.5におけるG A P
−、−43レベル(レーン1および2)かその場所で小
さな発作を有する別の患者(レーン3)と比較して低か
ったことを示す。
これらの観察は、G A p−43か虚血性梗塞後、数
日以内増加することを示唆する。
上述のとおり、GAP−43は、その発現において二、
ニーロン制限され、ニューロンは梗塞した領域には存在
しないので(第8図A1、B)、おそらく、GAP43
発現の増加は形態学的に無傷のニューロンから誘導され
たのであろう。この仮説を試験するために、in 5i
tuハイブリタイセー/・フンを用いて、梗塞形成領域
におけるGAP43発現の分布を研究した。、GAP−
43発現の詳細な細胞解剖学を実施例3に記載する。ノ
ー叶−ン分析から予想されるように、視覚皮質(野17
)を含んでいる成人大脳皮質のはとんとの領域の全体に
わたって、GAP−43を発現した細胞かほんの少した
け散乱していた(第8図C)。率直に島って、壊死領域
はアンチセンスおよびセンスプローブの両方と非特異的
に結合したか、視覚皮質の梗塞領域において、特胃的な
GAP43発現は見られなかった(第8図D、第8図G
)。他方、隣接する形態学的に正常な野17(第8図A
2)において、本質的に、全てのニューロンかGAP4
3発現を明示しく第8図E、第8図F)、梗塞した組織
と隣接する領域か増加したGAP−43発現の起源であ
ることを確認した。
G A P −4,3発現による梗塞を伴わない一時的
虚血の影響も吟味した。大脳皮質および海馬のツマ−セ
クター(Sommer’s 5ector)のような脳
のある領域におけるニューロンは、特に層流低下による
場合、虚血性および低酸素発作に対して選択的に傷つき
易いことを証明する1ブリアーリー(Brierley
)およびグラハム(Graham)、グリーンフィール
ズ・ニューロパソロンー(Greenfield sN
europathology)、第4版、アタムス(J
、 H,Adams)、コーセリス(Corsel l
is、 J、 A、 N、 )、およびタデエン(1
)uchen、 L、 L )、Eds、 、 ニドワ
ード・アーノルト(Edward Arnold)、ロ
ンドン、1984、pp、 125−1561゜このタ
イプの損傷は一時的なものであり、数週間以内て完全な
回復か起こり得る。ln 5itu /・イブJタイセ
ーン1ンを用いて、全無酸素症を付随した心拍停山をし
ブ計−人の患者の大脳皮質を試験した。該但者は数日後
に死亡し、剖検て、梗塞を伴わない無酸素性脳障害の形
跡かあった。これは、散乱した多数の核l農縮(賭く縮
んだ)ニューロンまたは水li@i(膨張した)ニー□
−ロンの存在ならひに大脳皮質、海馬および小脳におけ
る神経網の空り包形成によって証明された。小脳におい
て、虚血性プシ牛ンエ細胞は、水腫性であり、無色であ
った。
第ε〕図Bに示すとおり、小脳において、主に、正瓦な
成人においてin 5ituハイブリタイセーノヨンに
よ−)て検出[1J能なG A P −43発現を伴わ
ないことかわかった領域であるプルキンゴ細飽層におい
て、GAP43発現の著しい増強かあった(第9図A)
。
考察
成長内照は、?112杆を発育および再生させることに
3)−・で1frth)れた神経木端構造である[例え
ば、レイモン・イ・力/トル(Ramon y Caj
al)、]−テ/、x不レしンヨン・アンド・リンエ不
し−ノヨン・Aブ0す1ナーバス0システム(Dege
neration andRegeneration
of the Nervous System)へオノ
クスフォード・ユニバーンティー・プレス(Oxfor
dしn1versity PresS)、ロントノ(+
982) 、ケイタ(Kater7およびレトウアノイ
(1,etourneau)、 ハイオロノー・イン・
す・ナーブ・グロース・コーン(Bioiogy or
the nerve growth cone)j
、アラン1アール・リス・インフーヂレイテy )”(
Alan R1、iss、 Inc、 )、ニューヨー
ク (1985)l。これらは、局部情報の連動性およ
び変換に関するR械装置を含んでおり、体細胞からの運
搬によって決定されたタンパク成分を有する。G A
P −43は、迅速に運搬されたタンパクの1つてあり
、これは、神経を発育および再生させる際に、軸木運搬
における明確な質の同士かSJ3’lである。再生ずる
へき哺乳動物CNS二4ユーロノの欠損は、成人脳にお
ける低く誘導できないレベルのGAP−143と結びつ
け、:、れた]スキ一二(Skene)、セル(Cel
l) 37:697 (1984)l。すなわち、もち
ろん、CNS損傷および発作の治療において遭遇する問
題のために、ヒトにおいてこのタンパクの調節を研究す
るのは、特に興味深いものである。
GAP−43および成長円錐
GAP−43は、ラットとヒトの間で非常に保存持され
、周囲のカル7ウムが増加するとカルモジュリンを放出
する異常な特性を有するカルモジュリン−結合タンパク
として近年同定されたマウスタンパクに明らかに匹敵す
る[アンドリーセン(Andreasen)ら、バイオ
ケミストリー(Biochemistry) 22:4
615 (1983) ;シムシー(Cimler)ら
、ジャーナル・イン・バイオロジカル・ケミストリー(
JBiol、Chem、) 260:10784 (1
985) ;アレキサンダー(Alexander)ら
、ジャーナル・イン・バイオロジカル・ケミストリー(
J、Biol、Chem、) 292:6108 (1
987)]。上記著者らによって示唆されたように、成
長円錐におけるその役割に関する概念は、カルモジュリ
ン活性を調節すること、および局所的細胞ドメインにお
いてそれを放出することによってそのようにすることで
ある。すなわち、カルモジュリンに対するGAP−43
の結合性は、例えば、活動電位の後、カルシウムか上昇
すると減少するであろう[ビラーデティ(Belard
etti)ら、プロシーティンゲス・イン・ナショナル
・アカデミ−・イン・サイエンス(Proc、Natl
、Acad、5ci) 83ニア094(1986)]
。そのために、成長円錐のカルモジュリン依存活性は、
カルシウム入口のすく近所の範囲内で調節することがで
きる。
成人におけるGAP−43
GAP−43発現は、発育の間に非常に調節される。一
般に、最高レベルは、軸索伸ひ率のピークの期間とよく
相互関係をもつ。しかし、成熟脳の個々の領域における
高いレベルの発現は、GAP−43かいくつかの成体ニ
ューロンにおける進行役を有することを示唆している。
1つの可能性は、GAP−43発現か、特に神経末端で
、それらの構造を改造する際に活発に従事した細胞を示
すことである。これに関する証拠は、ラットにおいて、
GAP−43を発現する成体ニューロンか海馬ニューロ
ンおよび嗅球の僧帽状細胞を最も顕著に含んでおり、実
際に、該ニューロンは、成体においてそれらの末端を改
造することである。ヒト海馬は、低いレベルでのみGA
P−43を発現し、GAP−43が実際にこのような構
造上の改造の標識であるとすれば、ヒト脳の様々な領域
かこの機能を保持していたことを示唆している。GAP
−43について提案された他の機能は、そのホスホリル
化状態が長期相乗作用の結果として変化するので、学習
である[ネルソン(Nelson)およびルッテンバー
グ(Routtenberg)、イクスペリメンタル・
ニューロロシー(Exp、Neurol、) 89:2
F(1985)〕。実際に、構造上の改造は、長期学習
の一面てあり[チャン(Chang)およびグリーナフ
(Greenough)、Brain Res、 30
9:35 (1984) ;ゲレ。
ト (Goelet) ら、不イーチャ(Natur
e) 322:419(1983)J、神経末端領域の
成長は、アプリシア(Aplysia)において長期学
習を伴うことが立証された[ヘイリ(Bailey)お
よびチャン(Chan)、サイエンス(Science
) 220:91 (1983)]。すなわち、1つの
興味をいたかせる可能性は、長期学習に関する構造上の
形成性を使用する成人脳のニューロンがGAP−43を
発現するものであるということである。この可能性は、
不ルソン(Nelson)およびル、テンバーグ(Ro
uttenberg)のイクスペリメンタル・ニューロ
ロシー(Exp、 Neurol、) 89:213
(1985)、ヤコブソン(Jacobson)らのジ
ャーナル・イン・ニューロサイエンス(J、Neuro
sci、) 6:1843 (1986)、および不ペ
イ(Neve)らのMo1ec、Brain Res。
2:177 (1987)を含む焼入かの研究者らによ
って検討されており、本研究は、これらの示唆と一致す
る。この提案は、種々の疾患状態とGAP−43発現と
の密な相互関係を必要とするであろう。
成体CNSにおけるGAP−43および修復CNS損傷
からの回復による抑制は、あまり理解されていない。哺
乳動物の末梢神経または両生動物の中枢神経てさえ、切
断の後、完全に回復するか、これに反して、哺乳動物の
中枢神経におけるこのような損傷は回復しない。中枢神
経は、カイトとしてそれらか末梢神経鞘を有する限り、
軸索切断の後、長い距離伸びるので、成体ニューロンは
、成長する能力を維持−・Vる[ヘンフェイ(Ber+
fey)およびアグア3 (Aguayo)、ネイチャ
ー(Nature) 296:150 (1982)I
o修復の失敗は、末梢神経系とは反対に、中枢神経系に
おいては、軸索運搬タンパクのグループにお(′Iる異
なる調節抑制に起因していた。特に、GAP−43か関
係しているのは、そのレベルか正常な成長および回復力
に非常に匹敵しているからである[スキーニ(Sken
e)、セル(Cell) 37:697(1984)]
。本発明者らは、あるタイプの刺激の後で、成熟ニュー
ロンか高いレベルてG A P −43を発現すること
かできるということを示した。
一時的な虚血性および大脳梗塞のような疾患は、軸索切
断の後、障害か永久であるか、これに反して、臨床学的
回復かこのような病変の後にしばしば生じ、るので興味
深いものである。神経学的回復か損傷1111 II包
の修(Uによって誘導されるかまたは近隣の無傷I’l
l胞の発生に、k 7+で誘導されるかは、臨床病理的
+HLI関係によって識別することはできない。高し△
、ルのGAP−43を発現するニューロンど細胞死領域
との間の距離は、発芽を色味し得ることを示唆する。他
方、これらの場合に観察されるGAP−43の増加は、
体幹の虚血性影響から誘導され、該影響は、軸索切断の
間にはあまり生しないらしい。例えば、これらは、興奮
性アミノ酸の放出および結果として起こる\□−メチル
D−アスパラギン酸ifK(NMDA)レセプター興奮
を含む[オル不イ(Olneの、イクスベリメンタル・
アンド・クリニカル・ニューロI・キノコロ/−(Ex
perimental and C11nical N
eurotoxieology)、スゝン! −(P、
S、 5pencer)およびンヤウンノ\−グ(H
,H,Schaumberg)、eds、 (ハルテ
ィモア(Baltimore)、MD ウィリアムズ
(!illiams)およびウィルキンズ(Wi 1k
ins)、pp、 272−294 (1980) ;
aスマン(Rothman)、ツヤ−ナル・オフ・ニ
ューロサイエンス(J、Neurosci、) 4:1
884 (1984)I。
宋−数例1−
精製したG A P −43タンパクに対して指向する
抗体を用いるGAP−43R現の検出光の免疫組織化学
研究は、特に成長し2ている神経系において、G A、
P −43か神経突起に限定されることを示唆してい
た1へ/つ゛イ2・ノ(Beno★1tz)う、E/ヤ
ーナル・オフ゛・二−ユーロ→ナイエンス(1゜Npu
rosci、) 8:339−352 (1988):
ノスペ7 (Gispen)ら、Brain Res、
328:38]−385(1985) :メイツ(V
leiri)ら、ブロン−ティンゲス・インφナノヨナ
ル・アカテミー・オフ・サイエンス・ニーニスニー(P
roc、Natl、Acad、Sci、USA) 83
:3537−3541 (1986) :スヰ一二(S
kene)ら、サイエンス(Science)233ニ
ア83−786 (1986)]。本実施例において、
in 5ituハイブリタイセーンヨンおよび神経細胞
形質染色(perikaryal st、aining
)を示すGAP43にl=1する新規な抗体を用いて、
本発明各らは、G A P −43を発現する細胞個体
8Tを同定し、成体脳において、広<?−’iき渡った
G A P −43免疫反応性軸索か;ニーロンの比較
的小さい個体群から発散され、このほとんとか局部的に
制限されることを小す。
方法
in 5ituハイブリタイセー/3ンおよび免疫細胞
化学のために用いる組織を新しく入手し、トライアイス
によって冷却された2−メチルブタン中てスナップ凍結
した。使用直前に、適当な固定液を用いて低温槽切片標
本を固定した。胎芽うノt□(E)(12,15,18
および20日令)、生後発育しているラット(P)(1
,7および14日令)および成体ラット由来の脳とを髄
を同時に研究した。
該組織を4%バラホルムアルテヒ)・中で[固定し、0
.3%トリトンXIO○て処理し、次いて1μ9/v=
Qプロテイナーセにで処理し、アセチル化し、50%ホ
ルムアミ]/2X標準クエン酸添加生理食塩水(SSC
)中でブレハイブリタイズした。
プローブは、」−記のとおり、c Ap −43アンチ
センスRN Aの1121塩基てあ、った。50°Cて
5時間、iff気のある千ヤンハー中、スライド当たり
2 X ] 006cmの″S−標識化アンチセンスま
たはセンスリホプロ・−ブを用いてハイブリタイゼージ
ョンを行った。次いて、組織切片に本を、最初に50%
ホルムアミドを含有しており、次いて、50%ホルムア
ミド+01%トリトン−X100を含有している110
l11ンチオトレイトールを有する2XSSC中で洗浄
した。50μ9/ x(IRNAaseAで処理するこ
とによって、−重鎖RNAを取り出した。該切片標本を
、さらに2時間、1mMDTTを有する2XSSC中で
洗浄し、次いて、0.3M酢酸アンモニウムを含有する
標準アルコール(graded alcohols)に
よって脱水した。
NTB2 コタノク(K odak)エマルジョンヲ
用いて、放射能活性信号を検出した。エマルジョン塗布
したスライドをヘマトキシリンおよびエオシンで対比染
色した。
in 5ituハイブリタイセーンヨンのために用いた
ものと隣接する組織切片標本を免疫組織化学のために用
いた。λgtll中で発生したキメラGAP43−β−
カラクト/ターセ融合タンパクを注射したウサキにおい
て、ポリクローナル抗血清か高められた1カーンズ(K
arns)ら、サイエンス(Science) 236
:597−600 (1987) :ヤング(Youn
g)ら、プロソーティンゲス・オプ・ナショナル・アカ
テミー・イン・サイエンス・ニーニスニー(ProcN
atl、Acad、Sci、LISA) 80:119
4−1198 (1983)]。硫酸アンモニウム分画
法オよびDEAEセルロースクロマトグラフィーによっ
て、粗血清を処理した[ホロウ゛イソツ(Horowi
tz)ら、ファンクメンタル・テクニクス・イン・ハイ
ロロシー(FundamentalTechnique
s in Virology)、pp、 297−31
51゜新生児ラット脳から調製した成長円錐膜粒子を用
いて[フェニンカー(Menninger)ら、セル(
Cell) 35:578584 (1983)]、ウ
ウェスターンプロト9析法[メイツ(Meiri)ら、
ブロン−ティ/ゲス・イン・す/ヨナル・アカデミ−・
イン・サイエンス・ニーニスニー(Proc、Natl
、Acad、Sci、tiSA) 83:3537−3
541 (1986)]によって該抗体を検査した。ウ
ェスターンプロ、トは、アルカリホスファターセ/BC
I P/NBT キット「プロメカ(Promega)
]を用いて展開させた。ウェスターンプロ、ト検査法
において結有する抗体の特異性は、新生児う、ト脳から
精製されたGAP−43タンパクによる予備吸収によっ
て示された[チャン(Chan)ら、ンヤーナル・オプ
・ニューロサイエンス(J、Neurosci、) 6
:36183627 (1986)]。GAP−43タ
ンパクは、クロマゲン(chromagen)として3
−3°ジアミノベンジジンおよび対比染色としてヘマト
キンリンを用いて、アビジン−ビオチン西洋ワサビペル
オキンターセ複合法[フス(Hsu)ら、ジャーナル・
イン・ヒストケミストリー・アンド・サイトケミストリ
ー(J、Histochem、Cytochem、)
29:577−580 (1981)]を使用する免疫
組織化学染色によってCNS組織において示された。標
識化の特異性は、新生児う。
ト脳由来の精製した天然GAP−43タンパクと一緒に
第1抗体をブレインキュベートすることによって確認さ
れた。
糀果
12および15日令の胎芽て、CNSにおけるGAP−
43mRNA発現は低いか、抜根神経節のニューロンは
、その軸索成長のピーク期間に応じて極度な標識化を呈
した。E20で、GAP43レベルは、脳の全体に渡っ
て均一に、かつ著しく高かった。出生後生活期間第1週
の間、高レベルの発現か維持されたか、E20およびP
lで観察された拡散した標識化に対照して、P7ラノト
の脳において、個々のニューロン上での別々の標識化は
、神経網の広がりおよび神経膠素子の成長によって、正
しく評価することかできた。最もよく試験することがで
きるように、全てのニューロンをこの年令で標識化した
。Pl4ては、GAP 43mRNA発現は、−船釣
な/グナルの強さか低く、皮質ニューロンの50〜75
%だけか標識された。
成体CNSにおいて、GAP−43は、はとんとの大脳
皮質の全体にわたって、拡散された細胞だけか標識化さ
れる程度の比較的少ないニューロンにおいて発現され、
標識化の強度かPl4脳と比較して顕著に低下した。し
かし、内側嗅皮質(entorhinal corte
x)は、適度に高い密度のGAP−43−発現ニューロ
ンヲ有シタ。ニューロンの濃い局所的標識化は、P14
ラットのを髄、脳幹、および小脳においてまた存在して
いるが、成体においては、GAP〜43−発現ニューロ
ンか、これらの領域において存在しないかまたは非常に
低い密度で存在するかのいずれかであった。しかし、成
体において、はとんとのニューロンの極度の標識化か海
馬および四球の2つの領域に維持された。海馬における
標識化のパターンは、歯状間、CAIおよびCA3の全
体にわたって、ニューロンかGAP−43mRNAを発
現したことを示した。四球において、主に、高レベルの
GAP−43mRNAを含有する僧帽状細胞領域てあ−
った。
免疫組織化学によるG A P−43−発現の観察λg
tl]中て生りるキメラG A P −43−β−カラ
ク1−ンターセEA合タンパクにX=jするウカーキボ
リクFIELD OF INDUSTRIAL APPLICATION The present invention relates to the fields of molecular genetics and neurology. Sara
In particular, the present invention provides mammalian G A P43,
- cDN, A sequence and correspondence of protein related to growth of Ronin
Concerning the amino acid sequence. Furthermore, the present invention provides G.A.P.
-43 expression, thereby regulating axonal growth
methods, and prokaryotic or eukaryotic host cells or
The present invention relates to a method for producing G,A P43 in animals. More specifically, the present invention provides membrane condensation of GAP-43.
growth cone enrichment can be controlled and any desired
Proteins or polypeptides can also be linked to neurons or non-neurons.
The reason for GAP43, which can be oriented to the membrane of Ron cells.
New membrane targeting
rgeting) peptides. Moreover, the present invention
, GAP-43 and biologically derived from them
Function as active peptides or internal regulatory proteins (IRPs)
and act to modulate cellular functions intracellularly.
I can do it. In addition, the present invention particularly includes
GAP-43 and
Clinical I of the regulation and membrane targeting elements
Diagnosis and treatment in vivo and in vitro
Regarding application. (Prior Art) G A P-43 specifically characterizes growing axons.
It is one of the proteins (Skcne), cell (C
el ]) 37: 697 (1984); Mates (M
eiri), B.
SA83: 3537 (1980)). transported by axons
The protein to be sent is the whole thin 11'=, the smaller of the two proteins → block
Se, 1-, this A1 et al.
It can be said that the molecule directly mediates axonal growth.
Changes like - Sukefuo 3 Ascension Lyria l” (S
kpne andζ1lliard), Nyanar O
F Cellular Bio 0/- (J, Ce11. B
iol, ) 89: 86 (] 981): Henowit
and Benowitz and Lew
is), Nyarnal Off Neuroscience (J,
Ne+)r. 5science) 3:2153 (1983);
Cell 37: 697 (1
984); Meiri, BNA
Varnish (P!1AS) US A83: 3537 (
] 986)). Any of these 41 molecules undergoes a structural change.
There is a lack of direct evidence that c A P -43 mediates
(C is particularly attractive as a complement to l\.
is firstly a growth cone membrane 1 element, where the growth circle
binds to the inner surface of the pyramidal membrane and is a substrate for protein kinase C
This is because it works as (aro 3 (he 1 oyo), gloss)
Neur Off 2” - Location Mistry (J, Neur
ochem, ) 41: 649 (1983)
Kaas and Routtenpark (Ake, rsand
Routten-4-+erg), Frein Richter
(BrainRes,) 334: 147 (+983
)). Furthermore, the Rehel of the )6 (Yun-J-expression) is life.
Axonal growth in both tianbao and in~1~0
niininiirelation-4-ru('・/(t3asi), cell(
Cell) 49: 485 (1987) Nonones (
Karns), Science 236
597 (1987); Neve, Molecular
・Plain Research (Molec, Brain Re
s,) 2: 17? (] 987); Tou・U・Mo
de IaMonte et al., unpublished
table). Mature human 1 ~ The ritual process in the central nervous system (CNS)
Deficiency is a formidable clinical problem. acute ischemia or trauma
After that, there was minimal histopathological evidence of regeneration and neurological
Recovery is usually absent or incomplete. On the other hand, the end
Neurons in the treetop nervous system are like goldfish or toads.
regeneration, as do CNS neurons of other species.
It is possible to predict what will happen (Sukefu and Willert (S
kene and Williard), /Yarnal e
Off competition Cellular Sobio o No (J, Ce11.
Biol, ) 89: 86 (1981)
Benowitz andl, (・
wis), / Yarn Off Neuroscience (1
) to (・+”rt)sicncs)3: 21;
-+ 3 (1983)). Sei 1 (8 new with mammal C)
The first explanation for Con's refractory condition is that molecules that are heavily loaded with growth.
This would be an irreversible suppression of In particular, G A P-43
It has been suggested that it is critical for regeneration (
Cell 37: 697 (1
9B 4)). Evidence for this is in growth cones
Its enrichment (Skene), Science (Sci)
ence) 233: 783 (1986);
(Meiri), BNA Nis (PNAS)
L; S, A83: 3537 (1986)) and Zhou
The perinatal CNS refers to its minimal expression in the lunar adult.
Kefu and Willi F (Ske old! and Willi
ard), / Yarnal Off Se1 Noyular Hioro
No (J, Ce11. Biol,) 89:96 (
] 981) Karns, Science (S
science) 236597 (19ε37))
. Furthermore, P743 to G is toad or color separation, visual
Nerves that can be regenerated, such as nerves or mammalian peripheral nerves.
Injured friend in Urononi, increases power to high level
or a similar injury to mammalian C\8 neurons.
The i (tehasozu) must not be
Skene and Williard, Nya
Null Off Cellular Biology (J, C
e11. Biol, ) 89: 96 (1981))
. (Invention or Problem to be Solved) The present inventors have discovered that (h) GA in CNS function and disease;
The role of P-43 was investigated. human GAP43 c DN
A. was cloned and its development and adult distribution were determined in postmortem tissues.
The results were determined by this assay. In addition to high perinatal expression, this
We found that GAP-43 expression is discontinuous in adults.
crete) and unexpectedly caused acute ischemic damage.
Wounds usually occur in areas where GAP-43 is low.
We found that it is associated with high expression. (Means for solving the problem) GAP43 latency in mammalian CNS function and disease
Recognizing the potential importance of complementary DNA, we
By (cDNA) cloning, mammalian GAP-
Successfully sequenced 43 genes. rat GAP-43
The complete nucleotide sequence and
The amino acid sequence was determined. U7 About GAP-43
Human brain stem and
for human GAP-43 from the cerebellum and cerebellum libraries.
The cDNA was identified and cloned. Human G, AP-4
The amino acid sequence of 3 was also determined. Thus, in one embodiment of the invention, substantially pure
mammalian GAP-43 protein, or a functional derivative thereof
or provided. Additionally, substantially pure forms of rat and
(b) GAP-43 proteins and the functions of these proteins
Derivatives are provided. Specific embodiments of the invention each include
, amino acids corresponding to those shown in Figures 2 and 5A.
Substantially pure rat and human GAP4 with the sequence
3 proteins and polypeptides and their functional induction
Consists of the body. Another embodiment of the invention is shown in FIG. 2 or 5A.
or a nucleotide sequence substantially similar thereto.
cDNA consisting of a leotide sequence, or a derivative thereof
I will provide a. The cL)NA of the present invention is like a plasmid.
can be incorporated into a suitable expression vector, and the vector can be
transducing prokaryotic or eukaryotic host cells using
fect, and then the host cells are incubated with a suitable in vitro
vo in vitre. Alternatively, the cDNA can be expressed under in 5 situ conditions.
The result is the GAP-43 protein produced by it.
or further embodiments of the invention together with polypeptides.
Form. Thus, yet another embodiment of the invention provides
Encoding a substance GAP-43 protein or polypeptide
Vector consisting of cDNA of prokaryotes or eukaryotes
transfecting a host cell with the mammalian GAP-4
3 under conditions that allow expression of the protein or polypeptide.
The host cells are cultured in a suitable medium, and the mammalian GAP
-43 protein or polypeptide, or its functional inducer
A mammal G characterized in that the conductor is separated from the medium.
AP-43 protein or polypeptide or its functional
Methods of producing derivatives are provided. Using the substantially pure GAP-43 antigen of the invention,
The inventors succeeded in creating an anti-GAP-43 antibody.
, such antibodies and their functional and chemical derivatives are
These consist of further embodiments of the invention. GAP-4 of the present invention
3. Antibodies may be polyclonal or preferably monoclonal.
Nuclear antibodies are suitable for a variety of preparative, diagnostic and therapeutic applications.
However, it is understood that these still form further embodiments of the invention.
It is a place to be understood. Furthermore, the GAPi3 antigen and antibodies of the present invention are
A specific preparation, diagnostic or therapeutic application is deemed necessary.
, such as with respect to detectable or therapeutic markers.
suitable (competent and pharmaceutically acceptable or acceptable)
Use with other active agents in compositions that do not require
suitable for Such Camphor-recognized GAP-43 antigen, antibody and its functions
and chemical derivatives, as well as such nail compositions.
Consists of specific examples. GAP of the invention, together with its functional and chemical derivatives
-43 antigen and, in particular, antibodies, can be used for various diagnostic tests known to those skilled in the art.
It can be used in a cutting method. Immunocytochemical methods and
and immunometric methods.
Further embodiments of the present invention include
vinegar. Thus, in one exemplary embodiment of the invention, GA, P
--43 Samples suspected of containing antigens or antibodies
GAP43 antibody or antigen each detectably labeled with
to allow the formation of a GAP-43 antigen-antibody complex.
ink the sample with the antibody or antigen to
-Bate and thus formed? Do not form a complex with one body.
The conjugated antibody is isolated from the antigen or antibody and labeled.
in a sample, characterized in that the body or antigen is detected.
to measure or test mammalian GAP-43 antigen or antibody.
Provided a way to get out. This embodiment of the invention and other
Things can be carried out in vivo or in vit as desired.
It can be done ro or in 5 itu. When used in the preparation, diagnosis, or seven therapy method of the present invention, the present invention
Compounds and compositions of the invention are conveniently provided in kits.
It is possible to make the packaging unnecessary, and such a feature is also included in the present invention;
) Give one concrete example in the form [戊. Thus, a non-limiting example and
to accommodate one or more container means in a vacant compartment.
comprising a carrier means provided with a truncation in order to
Any further said container means capable of preparation, detection or treatment
Labeled GAP-43 antigen or antibody, or
GAP-43 anti-
For the preparation, purification, isolation, measurement or detection of antigens or antibodies,
or treatment with GA, P-43 antigen or antibody
Keys 7) useful for treatment are provided. We also believe that normal as well as injury or disease C
G A P-43 expression was evaluated in XS tissues. i
n vivo GAP-43 expression occurs during central tissue development.
There are regional variations in GAP 43 expression.
Something was discovered. Furthermore, GAP-43 expression is moderately
Consolidation of damage to the cardinal tissues, undergoing considerable changes
was also found. Furthermore, we found that increasing mammalian GAP-43 expression
Find a nocanism that can be strengthened or suppressed if desired.
I put it out. In particular, GAP43 expression is divine) 2\\ growth captivity
Yo--oh, this is enhanced by certain steroids.
−・We found that this was suppressed. GAP-4
The ability to modulate the expression of 3 to the central or peripheral nervous system
A baby with an injury or disease or impairment that
Is it of great therapeutic use in treating animals, especially humans?
Nowadays, the importance of these discoveries is not easily understood.
Probably. , furthermore, the inventors found that GAP-43 or
c DN encoding its functional derivative, A non-
By introducing it into neurons, non-neuronal cells...
Surprising discovery that even growth cone-like processes can be formed
Did. Again, the potential treatment of this discovery is 2AK
It is something. Therefore, in another aspect, the invention provides a method for treating diseases or
in damaged CNS tissue, whereas in normal CNS tissue
G A I)-43 activity 11 and expression evaluated or measured.
It consists of a method of determining Furthermore, the present invention provides central or peripheral
Damage, disease, or function of peripheral nerve tissue
How to treat infected mammals, and how to treat humans.
Normal (iNS♀11 weave ζ) in mammals
3. Thus, in embodiment 1, the present invention provides a method for modulating the transverse reorganization of f.
n vivo, in vitro or in 5it
Characterized by exposure to a large amount of nerve growth factor
A method for inducing the expression of GAP-43 in said cells.
Rinaru. When exposed in vitro,
In the case of embodiment 1-), while maintaining the therapeutic effect,
Damage, disease or dysfunction of central or peripheral nerve cells
b) Introducing the cells to be treated or carefully aligning the location.
It would be possible to introduce it in the same position. In another aspect, G A P-43 is
-Attach cDNA to non-neuronal cells or
GAP-43 expression can be induced by introducing
or can be strengthened. This is Transf J Ri/
Jin, cedar quality introduction and direct microinnogoku/-3
In vivo, according to various λs including
What can be achieved in vitro or in 5 ita
This does not limit the present invention.
Give a concrete example of the intended meaning. As a criminal law, the present invention
C' D\A is a retrovirus or viral vector
or any number of
Ligands attached to cell surface receptor licants
It can also be transported into cells together with the cellulose. These methods
, Narahini GAP43 c DNA and its machine
Compositions and vectors comprising functional and chemical derivatives
The results form further embodiments of the invention. Similarly, still further embodiments of the invention provide structural rearrangements.
methods of modulating, methods of modulating Nnapus plasticity, and
, nerve growth factors, steroids and their functional induction
of one or more substances selected from the group consisting of
neuron or neuron therapy characterized by exposing the cells to an effective amount.
Alter the microenvironment of cells, including neuronal and non-neuronal cells.
It depends on the method of measurement. Surprisingly, GAP-43 has 10 amino acids.
containing an acid amino-terminal exon and that this peptide
Tide transfers GAP-43 to the cell membrane, especially in the formation of neuronal cells.
We discovered that this is the cause of the orientation toward the long conical region.
. Furthermore, this]0 amino acid membrane-Turkenoting
Pepketo, and its functional derivatives, can be used to
is attached to or near the amino terminus of the peptide.
In this case, the protein or peptide can be directed to the cell membrane.
I discovered that. This surprising finding is usually found in cytoplasmic vines.
and proteins and peptides that are not normally membrane-associated.
applied to. Thus, further embodiments of the invention provide for any desired
Proteins or peptides can also be added to neuronal cells or non-neuronal cells.
Orientation to the plasma membrane of long cells - Thake, Ting
peptide or a functional derivative thereof. of the present invention
Membrane-terkenoting pepeket, or attached thereto
Label the desired protein or peptide for diagnosis or therapy
It's going to change. The membrane-tarke, using tinogpepketo,
Neuronal or non-neuronal cells of animals including humans
medical treatment or treatment in vivo, il vitro
or in 5 situ treatment provides further embodiments of the invention.
Configure. In other embodiments, the invention provides isolated genomic G.
The intron-exo located in AP-43
It provides a transcription start site as well as a transcription start site.
. Moreover, surprisingly, the GAP-43 promoter
The structure of all (general) and the expression of other structural genes
It has been found that this can be useful. In yet other embodiments, the invention provides that GAP43 is G
. to alter the binding ability of other cellular proteins, including those of
This is based on the surprising discovery that it acts intracellularly on
It is. That is, in the present invention, the GAP=43 is external.
within the same potency and availability as cellular receptors.
provides an important new class of regional regulatory proteins (rlRPJs).
It is something that In addition, the amino terminal amino acid of GAP-43
Synthetic peptides consisting of acids are biologically active as internal regulatory proteins.
It has been discovered that these proteins exhibit activity.
The compositions and uses thereof constitute other embodiments of the invention.
Ru. Below, the accompanying drawings will be briefly explained. Figure 1 Hybrid selection of GA P-43c DNA
translation. Ricciardi et al.
PNAS 76: 492
7 (1979), EcoRI insert,
mRNA was selected using GAP43-2. abbreviate
If so, the GAP43-2 insert 05μg1 or
amount of non-specific DNA, bacterial plasmid pSP65 was
Spot L, 65% formamide,
400mM NaC (,10mM 14-pipera/naC)
solution containing polysulfonic acid (PIPES), pH 6.4
, Neonatal rat brain boriatenylation “poly(A)゛2,R
Hybridize with 7.5 μg of NA1 at 42°C for 16 hours.
It made me cry. Standard enoic acid-added physiological saline at 65°C
Pre-clean in water (S S CXX I), 05% SDS.
After that, the filter was boiled and the RNA was washed with ethanol.
Proteins were precipitated and translated with Usaki reticulocyte lysate.
135S] methionine (Pelham et al.
lham et al), Neirobian Journal
・Off-biochemistry (Eur, J, B
iochem, ) 67: 247 (] 976no. wealth
Translation product or product immunoprecipitated with anti-GAP43 antibody
were separated on a 12% SDS-polyacrylamide gel.
Ta. (A) (1) No exogenous RNA, (ii) pSP6
5-Selected RNA, (iii and 1v) GA P 43
-2- Selected RNA, and (X) poly(A) nascent
In vitro in infant brain RNA (newborn). translation product. (B) Snipes et a
l), Tsuku Neurosai Afstor (Soc, N
eurosciAbstr, ) 12: 500 (19
G A P-43 protein produced by A as in 86).
After pre-absorbing the GAP-43 antibody, the translation product is immunized.
Describes (A) except for the 4th lane showing epidemiological precipitation.
As shown, the translation product of (A) for GAP-43
Immunoprecipitation with antibodies. Figure 2 Nucleotide sequence and predicted sequence of GAP-43
amino acid sequence. Embryo 17~] Root extraction from 8 day old rats
Obtain cDNA library from ganglia.
Ta. Chirgain:) (Chirg★in etal
), Biochemistry'
) l8: 5294 (1974)
Total cellular RNA, A, was released at t15 and poly(A) RNA
4 Lico-dT cellulose was selected. Gubler and Hoff
Gublerand Hofl'man, Sea
Gene 25: 263 (1983)
Double-stranded c by the described lihonuclease H method
Obtain the DNA, connect it to EcoRI linker, and add Rum Taffer.
/cloning vectors λgt 10 and λgtll
ligated to the EcoR1 site of. Anti-GAP-43 rabbit antibody
, followed by one pair of alkaline phosphatase and one saki globulin.
G (Promega Biot
By using an ec-linked antibody, isopropyl β
-F) Induction with thiocalactopyr//to(IPTG)
After that, the longest clone identified, GA, P43-2,
λg
Identified from approximately 5xlO' plaques in the t11 library
did. The cDNA insert was added to Ml 3mp 18
Passage cloned into the Eco R1 site. 2 shorter
Initial DNA sequence analysis of the new clones revealed that they were the most
It was clarified that it is included in the long term. Inte
Oxine nucleoketo chain termination method (Sangkar et al.
er et at), Bi Nis A Nis (PNA
S) 74: 5463 (197″7)) makes the array
Using a series of overlapping limit cuts LL shown below
Insert GAP43-2 was sequenced by. The 3” end of this fragment was isolated into 3 independent λgill isolates.
Common Ec. R+ site, naturally occurring in the GAP-43 gene.
It is considered to be an E co RI site. boriatenyl
There are no clones containing inserts with
Therefore, the EcoR1 site within the cDNA is live.
It appears that it was not methylated during rally construction. G
The predicted protein sequence for AP-43 was combined with the DNA sequence.
It is shown on the -L side of the column. The first methionine in italics is
Star I/Toto in the coating area was selected for the reasons described below.
I chose. Other methionines shown here as amino acid 5
It is said that Mika does not work as a starter futon. Arkinine (R) in amino acid 7 to amino acid 20
Direct protein sequence up to isoloinone (1)
Draw a line between the amino acid residues identified by the determination.
there was. Sequencing that can determine amino acids with certainty
The first cycle is Arkinine Tea-1. Ta. The following amino acids could not be determined with certainty. The inability to sequence unfragmented proteins is an
This suggests that the mino terminus appears to be blocked. E, EcoRl ;MlMspl :VPvul;)l
, Haell; P, Pstl; 5Sau3A0 nucleus
The arrow between the lines 100 and 101 indicates the first and second
Nucleotides 664 and 665 mark the boundary between the coxons
The arrow in between indicates the start of the third exon. Figure 3 GAP-43 expression in PC12 cells
adjustment. ] RP containing 0% horse serum and 5% fetal Uno serum
PC]2 cells were passaged in MI medium. Forty hours after plating the cells, the j-H substrate was
Modified to include additives. After 4 days, photograph the cells.
(A), then RNA was isolated from each cell culture.
. RNA (sample size: 0 μg) was denatured at 1.2%.
Carousel formaldehyde Kel-H C was run, and no
Gene Screen nylon filament
transferred to a filter and bonded to the filter by UV cross-linking.
and probed with 32p-labeled GAP43-2 (
B). The final wash was carried out in S S C (x
0.2) and 0.1% SDS. The additives included are
(1) None, (ii) NGF50 per milliliter
ng, (iii) 10-3M sibutyryl cAMP,
and (iv) 50 ng of NGF per milliliter and
and 10-3M dibutyryl cAMP. last level
blower) method and hybrid motion method.
RN from neonatal brains run as a positive control for
Al0Mg. Figure 4 Developmental regulation and organization of GAP-43 gene expression
Specificity. Chirgwin et al.
), Biochemistry
) 18:5294 (1979).
Total cellular RNA was isolated from the indicated rat tissues.
. Denature each RNA (10 Mg) and add 1.2% acarose
Electrophoresis was performed using formamide gel, and Nitrocell was used.
Transferred to loin. Two filters. By translation, Deoki/Nchinn 5'
-[α-3tp]h-lyphosphate labeled λgtl
l EcoRI insert from GAP43-2 and 42
Hybridization was carried out overnight at 6C. Final wash at 65°C, 5SC(xo,2), 0.1
%SDS. RNA sample = (1) Embryo 13 days old (E
13) Heart (H), (ii) E 13 Liver (L), (
iii) E13 brain (B), (iv) E-13 dorsal root ganglion
(DRG), (v) or vii) 17-day embryonic heart
, liver, brain, and posterior plate ganglia; (ix) or x
ii) Neonatal heart, liver, brain, and posterior plate ganglia: (
xiii) or xvi) Adult heart, liver, brain and
Posterior plate ganglion. 18S and 28S lyfosomal RNA positions
The location is shown on the right. Below is the same filter and Grisel Alnahi
To-3-phosphate dehydrokenase (GAPDH)
c DNA probe encoding (Bienjaczyk et al.
(Piechacyk et al), Cell (Piechacyk et al)
) 42:589 (1985))
-7 Yon. Figure 5 (A) Nucleotide of human GAP-43 cDNA
code sequence and resulting amino acid sequence. E: EcoRI; H: HaelI [; M: Msp1
0 coding regions are shown in bold. The scale is 100bp
be. Arrows indicate overlapping restriction fragments that were sequenced. (B)
Human, rat GAP-43 and mouse P-57 amino
Arrangement of acid sequences. Vertical lines indicate identity, colons indicate conservation.
Indicates the substitution that will be made. Amino acids are IUPA (, -IUB
Represented by the single letter symbol CBN. The array of objects is the second
There is a deviation from the figure, and the mouse arrangement is from Simler et al. (Cimler et al.
er et al), Journal of Biologica
Le Chemistry (J, Biol, Chem,) 26
2:12158 (1987). (
C) Zuker and Steigler
Steigler), Nucleitsk Asisoz Lisa
(Nuc), Ac1ds Res, ) 9:
133 (1980 fold program)
The predicted stem-rule in the 3”-untranslated region
structure. Figure 6 shows regional restriction of GAP-43 expression with maturation.
North Plot. Brain area of 8 days old, 16 years old, 64 years old
Load 10 μg total RNA from the region into each lane and
human GAP-43 as described in Example ■.
Probe with probe C1a. 18S and 28S
The position of the rRNA hand is shown. Figure 7: GAP'-43 expression increases after ischemic accident.
The North Plot shows that (A) field
) 17 Differences in patients with stroke (visual cortex)
Expression in RNA10Mg0 area 17 from the brain region
increases to levels comparable to maxima in the brain (area 11)
did. (B) After complete electrophoresis, cut in lanes 2 and 3.
Pros on the same plot with unrelated hands drawn
, R from field 3.1.2.5 from three patients.
NAl0Mg0 lane 3 contains a few strokes, GA
Lanes 1 and 2 show increased P43 expression, whereas lanes 1 and 2
Histology was normal. Figure 8 in si″tu hybridization/yon
Therefore, GAP-43 expression in the area adjacent to the infarct
Increase is revealed. (A1) Lipid-loaded macropher
showing diffuse infiltration of the tissue by di- and reactive astrocytes.
High magnification of the infarcted area in B. remain in this area
There are no neurons (X160). (A2) Abundant histology
Normal adjacent cortex (x 3
00). (B) In the first trunk gyrus (arrowhead) and the adjacent trunk gyrus.
Organized ischemic infarcts (10+) containing intact cortex (arrows)
Low magnification view (x12) of the visual cortex with 4 days of age). (C) Dark-field studies show that in normal visual cortex,
, GAP-43 expression is restricted to a small number of scattered neurons.
(arrow head). (D) In the infarcted cortex, antisene
There is no specific binding of the GAP-43 probe. big light
Bright focus indicates aggregation rate of non-specific labeling of sense blobs
It is from the area of Clonus (G). in contrast,
In the adjacent intact cortex, a large number of neurons G, A
Express P-43 (labeled with antisense probe)
E-bright field and F-dark field). Special W GAP-4
labeled with a sense probe (F
() vs. illumination field and (+) dark field ((, -1x160
). Figure 9: Several days after an attack of severe hypotension and hypoxia
GAP-43 release in neurons of the cerebellar cortex in
Current augmentation. All cut surfaces were processed simultaneously. (A) Inspection
Normal adult small size showing absence of visible GAP-43 labeling
brain cortex. (B) In Burkinje cells and external granule cell layer.
Post-ischemic brain showing marked increase in GAP43 expression in
cortex. (C) Sense strand blown hyphretization as a control.
All cross-sectional views adjacent to B are X315). Figure 10 GA for protrusion formation in CHO cell line
Effect of P-43. The hollow line is 4 CDM8-transfer
It represents a cell with a process in the subject lineage, and the cut
The blank line represents 4 cell lines expressing GAl''43.
Cell lines were obtained as described in Example 2. have protrusions
The percentage of cells is CHO cells
Detected by plating on coated covers.
Established. Cells with protrusions longer than 20 microns are considered positive.
and recorded it. To ensure comparability, all
The assay was carried out over a period of 30 to 45 minutes after plating.
It was done within the time frame. The important element of this is when you choose
There was a time frame. Because after a longer plating time
Or, as the cells become denser, the protrusions become less clear.
It was because it was. as many as possible during this time frame
The cells were counted and all cells counted were included. Cell numbers counted for different systems are LA, 4061B.
, 408:2A, 287 28 3035E, 234
;4,333;12,156;14゜161゜GAP-
The percentage of cells with protrusions in the 43-expressing cell line was higher than that in the control.
(p<0.001.) Figure 11 Amino-terminal exon or GAP-43 protein
It is believed that it is responsible for the orientation towards the cystic membrane and that it
Loranoff Unicol Acetyl Transferase Membrane
Schematic of experiment to prove that targeting is directed
figure. The left column (“Construction”) shows CO5,, N + + (3T
3. Transfection of CHO or PCI2 cells
The construction of the gene used in the following is shown. Right column (,rllil)
The expressed protein or fragment is then subjected to osteocyte differentiation, followed by
Western profiling, direct immunofluorescence, or
Tested by both methods to determine if there was membrane connection (+).
or (-). Substantial part of exon 2 (GA,
P (-internal)) or G A P-43 gene cal
GAP constructs lacking the boxy-terminal region (GAP tag) also
As was the case, the intact G A P-43 gene (G
AP) was significantly membrane-associated. However, G.A.
Nucleotide encoding the first four amino acids of P43
When Otide is deleted (GAP(-1-4)), the expression is
The protein fragments obtained were not membrane-associated. At position 3 (C3) or 4 (C4) of the first exon
Introducing a point mutation in the sequence that codes for /Stin
As a result, alanine was expressed in the resulting protein. C
3(GAP*C8) also i; IC4(GAp*c,)
Either mutation results in membrane defects compared to intact GAP43.
Leher (+/-) decreased by 17. The reduction was particularly pronounced when changing C4. Mutations in both C3 and C4 (GAP*C3,,)
Total elimination of membrane connections (7). This is normally expected for cytosolic enzymes.
, chloramphenicol acetyltransfrase (C
Transient expression of the gene encoding the membrane
No linking protein was produced. Coding the 10 amino acids of the first GAP-43 exon
Add the nucleotide sequence to the amino terminus of the CAT gene.
When tied at the end (GAP(1-10)CAT), the expressed
The protein was membrane-associated. Figure 12. When transfected into CH○ cells,
Normal GAP-43 has membrane and cytosolic components (M=
membrane; C-cytosol)
plot. The third or fourth sequence of the first GAP exon
Nuc coding stain (C-3 or C-4)
Mutations in the leotide sequence interfere with membrane-bound components, whereas
Mutation of both cysteines (C-3,4) completely abolishes membrane binding.
was excluded. Control cells (CON) have GAP-43
Z: The brain membrane (BR) is derived from the transfected gene.
It had the same molecular weight of GAP-43. Figure 13. Map of GAP-43 gene A.
Linear representation of the GAP-43 gene oriented from 5° to 3°
. Display of phage insert used for mapping is shown.
. Three exons are represented as vertical lines. The indicated parts are controlled.
Limited endonuclease BamHI (B), Kpn
I (K), and 5acl (S)
be. B, intron-exon boundaries and 3' polyadenyls
cation site. best match the consensus splice site
, compared with the c DNA sequence as described herein.
The exons and flanking regions were sequenced by
Tron-exon boundaries were determined (Moun
t), Nuclitsk Acids Research (Nucl,
Ac1ds Res, ) 10: 459-472 (
1982). The major polyadenylation site is RNA5 e
Determined by protection. Polyadenylated guna utilized
The putative polyadenylene often found immediately 3' of the
synthesis signals and consensus motifs (moti
f) tandem pairs are underlined (McLaughlan et al.
McLauchlanet al), Nucleitsk A
Nno's Research (Nucl, Ac1ds Res,
) 13: 1347-1368 (1985)). FIG. 14 Sequence of GAP-43 promoter region. Nuku
Reotide + 1st position is the start ATG codon of GAP-43 protein
A is shown. This array contains variables of variable size ending in +30.
Contains 1 exon. The major transcription start site is indicated by an arrow. pudding leftover
The base is indicated by an asterisk below. The consensus Pit1 binding site is
Draw a line above. Figure 15. Restriction fragments induced by H-DNA
mobility shift. Restriction sites and major homopurines
Homopyrimidine regions (thick labeled I, I[, and
GAP-4 of -518 to +85 indicating the position of
3 Schematic diagram of the promoter region. At the bottom, coat with the following enzymes.
by digesting lasmid bs1.5RIX4.
Displaying the released GAP43 promoter fragment 1)S
spl, 603bp; 2) XbaI/5spl, 560
bp: 3) SmaI/5spI, 490bp 4) Ssp
l/Nhel, 409bp; 5) Ssp1/Ns i
I, 284 bp (contains region ■), 319 bp (region ■
and ■); 6) Sspl/Acc+, 314b
p (region 1), 289 bp (region ■ and II[);
7) Xba I/Nhe I, 360bp: and 8
) Sma I/Nhe I, 295 bp. Figure 16 Partial protein sequences for p34 and p38
Column. Figure 17 GAP-43 and GAP-43 peptide
Yoru G. Modulation of (35S)GTPuS binding to. Special
A different G. (35S)GTPuS binding to 1μ
In the presence of M GAP-43, 310+40% of control (n
=7) (A. Left). G at the same concentration. GAP-43 free is detectable (
35S) Does not bind GTPuS. GAP-43a degree
Changes indicate an EC6o of +50 nM for this effect
(A, right). For various GAP-43 preparations, E
The range of C5o probably depends on the GAP~43 part during purification.
1l50-800n resulting in partial inactivation (
Compare the 17th chart). The first two from GAP-43
1mM peptide containing 4 amino acids, i.e. MLCCM
RRTKQVEKNDEDQK I For addition of EQDG
Therefore, according to 1 μM GAP-43, the same level (2
50%), GAP-43 and 1-
24 Depending on the addition of peptides, both of them were further stimulated.
Does not occur (B, left). The other three peptides, namely G
AP(35-53)-ATK IQASFRGHITR
KKLKD,,GAP(5369)=DEKKGDAP
AAEAEAKEK and GAP (2], 0-226)
= ARQDEGKEDPEADQEHA is 1mM G
. has no effect on (35S)GTPuS binding to
stomach. Stimulation of binding by the 124 peptide of 2011M
It is saturated at EC50. c AP-43 first 1
Peptide consisting of 0 amino acids, i.e. MLCCMRR
TKQ is 1mM and 80% G. against (35
S) Inhibits GTPυS binding (C1 left). Position 3 and
and 4 to 7 peptides with threonine instead of stain.
Effect on (35S)GTPuS binding to Go
does not have. IC for 1-10 peptides. is 20
μM (C1 left). Panel Y) is 50 μM 1-
GAP-43 in the presence or absence of 10 peptides
(35S) GTPuS for Go as a function of 11 degrees
Indicates a bond. GA P-43 reverses inhibition by peptides
Turn it around, GAP-43's EC5o or this Bebuchi!
・Increases from 600%M to 12μM depending on the concentration of
Be careful. 1-10 peptide and GAP-
Consistent with a direct conflict between 4:3. Method (35S) GTPuS--England Nu
Claire (New England Nuclear),
2000 Ci/mmol) bond was previously disclosed.
As described (Huff, R, M et al.
, et al.), Journal of Biologica
Le Chemis I. Lee (J, Biol, Chem,)
260: 10864-10871 (1985);
- Norl, hrup, J.
, et al, ), / Yarn Off Biolo
Computer Chemistry (J, Biol, Chem,
) 257・11416-11423(+982))
, 6 min at 30°C, 50mM Tri 5-HC
C, pH 80, 1mM EDTA, 6
mM MgCQt, 01% Lubro I
PX, 20011971fr&un serum album
100 nol of 1M dithiothreitol (in 2
TeG. (1nM, 10r+9) and (35S)G
Incubate TPuS (2 tubes 1M) and nitrocell.
filter through a loin to remove bound radioactivity.
measured by counting. These a,
The concentration of (35S) GTPuS in
It is about one-tenth of KD ()7-R.M. et al.
luff, R, M, et al,), / Yarnal O
Biological Chemistry (J, Biol,
Chem, ) 260: 10864-10871 (
1985): Northrup/A.K. et al.
hrup, J., et at.), Journal O.
Biol Chemistry (J, Biol,
Chem, ) 257:11416-11423 (19
82)), as a result, both the apparent KD and Bmax
A change in changes the level of binding. bound radioactivity
In all cases the sum of
It was. unlabeled in the presence of 10 μM unlabeled GTPuS
Measure the binding and subtract it from the total binding to determine the specific
The binding was determined. All assays were performed in duplicate. average a
The tube contains 800,000 cpm, with a total
30.000 cpm and 1500 cp non-specific binding.
I got m. GA, Addition of P43 affects non-specific binding.
increased specific binding without any effect. GAP-43 is l-
G prepared from u b r o IPX. and one
alpha. Two different trials '#1 were activated. deer
However, the range of activity varied between preparations. G.A.
Activation by P43 is used in the purification of Go
Must be sensitive to detergent and binding buffer compositions
stomach. GAP-43 was developed by Zweier et al.
tal,) method
Mistry (l Neurochem,) 44:
108:3-1090 (1985))
Coumasieve purified by 5DS-PAGE gel
According to Roux staining, the purity was over 97%. The protein is
Dialyzed extensively against assay buffer and this
GTPuS-Go incubation in indicated concentrations
added to things. Peptides are known as no word
Dical Institute Laboratory (How
ard Hughes Medical In5tit
ute Laboratory) (Massachusetts
General Hospital (Massachusetts)
General Ho5pital), Boston, Mass.
(Chuse, Tsuzhou) and purified by reverse-phase HPLC.
The structure was confirmed by amino acid sequencing. Dissolve the peptide in assay buffer and concentrate at the indicated concentration.
GTPuSG was added to the incubation at once. Figure 18 GAP-43 amino terminus and G-coupled receptor
Homology between the cytoplasmic tails of T. The first 1 of GAP43
0 amino acids were compared with the sequence of a G-coupled receptor. G
The first seven amino acids of AP-43 and numerous G-coupled receptors
homology between the amino-terminal segments of the cytoplasmic tail of
You can see the sex. Common sequence i.e. hydrophobic-Ieu
Residues matching cys-cys-x-base single base are shaded.
Injure yourself. 1/Instein shown in the septa is the last transmembrane
Approximately 13 terminal amino acids are located for the region, which is
, β, -adrenergic receptor cys341
This is consistent with Higashijima T. et al.
ijima, T. et al.) (Journal O.
Biological Chemistry (J, BiolC)
hem,) 263:6491-6494 (1988)
aligned as disclosed in . This indicated
Sequences of GAP-4 from humans (Figure 5) and fish
3. Human β-adrenergic receptor (β1-adrenergic receptor)
Drenalinergic, Frielle et al.
, T. et al.), Proceedings Op.
National Academy of Sciences (Proc.
, Natl, Acad, Sci,) U, S, A
, 84: 46-50 (1987)),
Syn (rhodopsin, non-existence
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D, & Hogness, D, S, ) procedure
Tings Off Nanyonal Academy
Jens (Proc, Natl, Acad, Sc
i,) U, S, A, 81:4851-4855 (198
4)), human blue-opsin (blue-opsin,
Nathans, J. et al.
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sex receptor (alpha, - adrenergic, cotecha)
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Scepter (pα, - adrenergic, Cobrica bi
- Koblika, B. et al.
), Science 238: 650
-656 (1987)), human muscarinic receptor
ter subtypes 1 to 5 (Mus-ACh-1 to -5, Human
Higashijima, T, et al.
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3929 (1987)), human serotonin receptor sa
Type IA (5HT-IA, Kobrika B.K. et al.
(Koblika, B., et al.), Fuichi
+- (Nature) 329: 75-79 (198
7)) and rat serotonin receptor subtype I
C and 2 (5HT-IC, Shreyas Day et al. (J
ulius, D. et al.), Science (Sc.
ience) 241: 473-479 (1988)
and 5HT2, Brissochet Da-B et al. (P
Ritchett D, B, et al,), EMB○
Journano Ken EMBOJ,) 7:4135-4140 (
1988)). FIG. 19 GAP-43 = stimulated G. GT against
Dose-dependent reduction of PuS binding by calmodulin. The vertical axis of both panels is GTP expressed as a percentage of control.
It is a γS bond. Addition of GAP-43 to G (line
2) is 200% over compared to Gotake (line 1)
It also increased GTPγS binding. With calmodulin
addition decreased this binding to control levels (line 5). GAP43take (line 3) or GAP-4,11 soup cal
Using modulin (line 4), in the absence of G, GT
No PγS binding was observed. Karmoji on the right panel
GTPγS binding to G
Figure 2 shows the dose dependence of calmodulin's effect on DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS In the following description, reference will be made to the fields of molecular genetics and neurology.
Reference is made to various methods known to those skilled in the art. Publications describing such known methods to which reference is made
and other materials should be read in their entirety as if fully written.
Unify by illumination. A standard text describing the general principles of recombinant DNA technology
Contributed by Watson J. D. et al., Molecular Biology.
・Off the 0 Gene (Molecular Biolo)
gy or the Gene), Volumes I and ■,
・Benjamin/Cumming's Publinoning Can
Punny Inc. (Benjamin/
CuCumm1n Publishing Co
mpany. Inc.), Publisher, Menlo Park
Park), Californianization (1987); Turnell
・J.E. et al. (Darnell, , 1.E,
etal), Molecular Cell Biology (Mo
iecular Ce1l Biolog. Saien
Tihook American Bunox Incorporate
Nodo (Scientific American Bo)
oks, Inc.), Publisher, New York, New
York County (1986);
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John Willie and Thump
ey & 5ons), Publisher, =, -York, Ni
New York (1985); Old Earl Gubry
Old, R, L, et at, Bouan
Mumbles Off Scene Manipulation
・Introduction・To・N5. Unidentified En
Principles of Gene
Manipulation: An introduction+
ction to Genetic Engineer
ing), 2nd edition, University of California
Runia. Press (University of California)
nia Press, Publisher, Berkley
Eley), Californianization (1981,) and Ma
Maniatis Ding et al.
), Molecular Cloning, a Laboratory
・Manual (Molecular Cloning^
Laboratory Manual), Cold Suspension
Pulling Harbor Laboratory (Cold Spr.
ing Harbor Laboratory), Publisher
, Cold Spring Harbor
ng Harbor), New York (1982)
include. "Cloning" refers to the production of specific genes or other DNA.
il vitr to insert the sequence into the vector molecule. Refers to the use of recombinant technology. successfully target the desired gene.
In order to make a loan, a method of generating DNA fragments,
A method for linking said fragment to a vector molecule, said composite DNA molecule
how it is introduced into a host in which it is capable of replication, and its acceptance.
Select clones containing the target gene from host cells
method must be used. 1-cDNAJ is an RNA-dependent DNA polymer
produced from an RNA template by the action of enzyme (reverse transcriptase)
complementary DNA or copy DNA. write
Then, the rcDNA clone is converted into a cloning vector.
A complementary duplex to the supported RNA molecule of interest.
means a plex DNA sequence. "rcDNA library" is a collection of living organisms.
cL') consisting of the entire genome of
refers to the collection of recombinant DNA molecules with Such cD
NA libraries are known to those skilled in the art and include, for example:
Maniatis et al.
Recular Cloning A Laboratory Manual
Molecular Cloning: A La
boratoryManual), supra,
It can be prepared by any method. Generally, from its genome
of an organism in which it is desired to clone a particular gene.
RNA is first isolated from the cells. The present invention [-1 preferable
Preferred are mammalian and especially human cell lines. A “vector” is a vector into which a DNA fragment is inserted or
is a plasmid or batatteryophore that can be cloned.
means a DNA molecule derived from One or more vectors
Contains a unique restriction site for Re-L and contains the cloned sequence.
autonomous in a host or vehicle organism defined as renewable
It is either a copy or a convex J ability. Thus, "DNA expression vectors"
Host staining after additional sequences or autonomous elements are integrated into the genome
any autonomous element that can replicate in the host independently of the body
also means Such a DNA expression vector is a bacterial plasmid.
phages and phages. Preferred for the purposes of the invention
is the lambda gtI expression vector. "Substantially pure" means that each antigen or gene is free of other antigens or genes.
substantially free of or of the potential normally found in nature
Virtually free of certain other impurities and not found in nature
Any antigen of the invention present in the form of
refers to any gene encoding such an antigen.
Ru. "Functional derivative" means a "fragment", "mutant" of a molecule.
”, “homolog”, or “chemical derivative”. of molecules such as fragments of any of the cDNA sequences of the invention.
“Fragment” means any nucleotide subunit of a molecule.
shall also refer to A “variant” of such a molecule is
Substantially similar naturally occurring molecules, either whole molecules or fragments thereof
refers to molecules that occur in What is a “homologue” of a molecule?
, substantially similar non-natural elements to either the whole molecule or its fragments.
natural molecules. If the amino acid sequences in both molecules are substantially the same
, a molecule is said to be "substantially similar" to another molecule. fruit
Qualitatively similar amino acid molecules have similar biological activities
Ru. Thus, if the two molecules have similar activities,
one side of the molecule contains additional amino acid residues not found in the other
or the sequences of amino acid residues are not the same.
They are mutants, as the term is also used in
it is conceivable that. As used herein, a molecule usually
contains additional chemical moieties that are not part of the molecule
, the molecule is a "chemical derivative" of another molecule.
It is said. Such sites are responsible for the solubility, absorption, and biological
Improve half-life, etc. The site also reduces the toxicity of the molecule and makes it more desirable.
such as eliminating or attenuating side effects. It takes
Sites that can mediate the effect include, for example, Remington's
Remington
's Pharmaceutical 5science
), 16th edition, Manok Publishing Company (M
ack Publishing Co.), Easton
(Easton), Pennsylvania (1980)
It is shown. Similarly, the “functional inducer” of any gene of the antigen of the present invention
"conductors" are those whose nucleotide sequences are "substantially similar".
”, of genes encoding molecules with similar activity.
Include “fragments,” “variants,” or “homologues.”
It's the intention. DNA encoding GAP-43 or its functional
derivatives, or membrane-targeting peptides or
Its functional derivatives have blunt ends or staggered ends for tying.
Staggered ends, supplying suitable ends
Restriction enzyme digestion to properly fill sticky ends
, alkaline phosphater to avoid unwanted binding
Normal treatment including tying with suitable ligase
It can be combined with vector DNA using this technique. Techniques for such operations are described by Maniatis Ti et al.
aniatis, T., et al), supra.
as disclosed by and well known in the field.
There is. Nucleic acid molecules such as DNA carry transcriptional and translational regulatory information.
When containing a polypeptide, it is possible to express it.
” and such a sequence encodes the polypeptide.
"operably linked" to a nucleotide sequence that Operable linkage includes the regulatory DNA sequences and expression required.
DNA sequences linked together to enable gene expression.
It is a chain of events. The exact nature of the regulatory regions required for gene expression
Although the quality can vary between organisms, it is generally the case that prokaryotes
In , the promoter (which directs the initiation of RNA transcription)
protein synthesis when transcribed into RNA.
A promoter region that together contains a DNA sequence that directs the initiation of
encompasses the area. Such areas are usually
, cap sequences, CAAT sequences, etc., transcription and
Those 5゛-non-coding involved in the initiation of translation
array. include. If desired, the gene sequence encoding the protein
The non-coding area on the 3° side is obtained by the above method.
I can do it. This region is endogenously and polyadenylated
retained for its transcriptional termination regulatory sequences, such as
I can do it. Thus, the DN that codes for the protein
By retaining the 3°-region originally adjacent to the A sequence,
can provide a transcription termination signal. From beginning to end of transcription
If the signal does not function satisfactorily in the expression host cell,
By replacing the 3” region that functions in the main cell,
Wear. (Coding promoter region sequence and GAP-43
The DNA sequence of 2 is the same as the DNA sequence of 2.
As a result of the nature of chaining between columns, (1) frame-soft sudden
(2) GAP-43 gene sequence
interfere with the ability of promoter region sequences to direct transcription of
or (3) transcribed by the promoter region sequence.
7. Does not interfere with the ability of the GAP-43 gene sequence to be
are said to be operably connected. Thus,
The promoter region refers to the promoter or transcription region of the DNA sequence.
If it is possible to perform a photocopy, then
It is possible that they are connected. Thus, for protein expression, it is necessary to
Requires recognized transcription and translation/signals. The present invention provides for
Expression of GAP-43 protein (or functional derivative thereof)
including. The preferred host is E. coli (E, col
i), Bacillus, Strephtomycete
Streptomyces, /Needomonas (P
seudomonas), Salmonella
ella), Serratia, etc.
do. The most preferred prokaryotic host is E. coli. Salmonella Typhimurium
typhimurium) or Serratia marces
Sense (Serratia marceseenc),
and various Pseudomonas
) It is also possible to use other intestinal bacteria such as seeds. mosquito
Under such conditions, GAP-43 is not glycosylated.
Will. Prokaryotic hosts replicate in expression plasmids.
Must be suitable for recon and control sequences.
stomach. (For example, E. coli, B.
Squirrel (B, 5ul)t i I is), Nyudomo
Eggplant (Pseudomonas), Streptomyces (
Streptomyces), etc.) prokaryotic cells
Expressing GAP-43 protein (or its functional derivative) in
To function, the sequence encoding GAP~43 is
Must be operably linked to a target prokaryotic promoter.
It won't happen. Such promoters may be constitutive or, more preferably,
preferably regulatable (e.g. inducible or disinhibitable).
function). An example of a constitutive promoter is
1nt promoter of bacteriophage λ pBR32
+: + la promoter of β-lactamase gene of 2
, and chloramphenicol acetate of pBR325.
CAT promoter of chilltransferase gene
etc. Examples of inducible prokaryotic promoters are
Main right- and left-hand promoters of bacteriophore/λ
(PL and pa), E-r (E, col)
i) trp,,recA. 1acZ, 1acl, and gal promoter batilla
α-amyla of B. subtilis (B, 5btilis)
(Ulmanen, 1. e
tal), Journal of Battalion (J
, Bacteriol, ) 162: 176-182
(1985) and the σ-28-MX-like promoter (
Liman Yum 7/F et al. (GIiman, M, Z,...
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(Streptomyces) promoter (word
/Axm et al. (Ward, J. M., et al.
at), Molecular &/1 Furu Che Fute
GenGenet (Mo1. GenGenet) 203
468-478 (+986)). prokaryotes
The promoter is Giick.
B, R,) (/+-Nal Off Intian Qin Ma
Microbio o'; - (J, lnd, Micr
obiol, ) 1277-282 (1987);
Cenat iempo, Y.
) (Biochimie) 68: 5
05-516 (1986)); and Kotesman Niss.
(Gottesesman, S.
Ann, Rev, Genet, 1 8
: 4 1 E+-442 (1984))
are summarized. Proper expression in prokaryotic cells requires gene-coding
The presence of a liposome binding site upstream of the binding sequence is also required.
. Such liposome binding sites may include, for example, Bold L.
(Gold, L., et al) (Anu Lev
- Microbiol (Ann, Rev, Micro
biol, ) Danshi: 365-404 (198],)
) is disclosed by. The most preferred host is in vitro or
Yeast, insects, fungi, mammals in either tissue culture
Eukaryotic hosts, including cells, especially human cells. Mammal
Mammalian cells maintain the correct folding (f) at the correct site.
protein molecules that involve glycosylation or glycolysis
Provide post-translational modification for Mammalian cells that may be useful as hosts include VERO or
cells of fibroblast origin such as CHO-KI, or
Lymphoid system such as hybridoma 5P210-AGI4
cell of origin or myeloma P3x63Sg8, and its
Including derivatives. Preferred mammalian host cells are
Bromo after translation. S P 210 or
and J 558L, Nerves like Narahi 1MR322
Includes blastoma cell lines. In addition, CO8 cells are GA
Study of regulation of P-43 expression and GAP-43 expression
A convenient eukaryotic host for this purpose.
is preferable. For mammalian hosts, many possible vector systems are
Can be used to express AP-43. Depending on the nature of the host, many
Many types of transcriptional and translational control sequences can be used. adjustment
signals or associated with specific genes that have high levels of expression
When the adenovirus is activated, transcriptional and translational regulatory signals
Rus, bovine papillomavirus, 7mian virus, etc.
It may be derived from a different virus source. alternatively
Mammals such as actin, kolaken, mionn, etc.
Promoters from product expression products can also be used. repression or activation so that gene expression can be regulated.
A transcription initiation regulatory signal that enables transcription initiation can be selected. Attention
The expression of what should be suppressed by changing the temperature
Or adjustments that are temperature sensitive so that they can be initiated
signal or chemical regulation, e.g.
It is a regulatory signal that Yeast also performs post-translational peptide modifications including glycosylation
It offers substantial advantages in that it can. Place in yeast
A powerful promoter that can be used to produce the desired protein.
A large number of
Recombinant DNA technology exists. Yeast is a cloned mammal
Recognizes the leader sequence on the gene product and extracts the leader sequence.
secretes peptides (e.g., pre-peptides) that carry
do. large amounts when growing yeast on glucose-rich media
The coding for the glycolytic enzymes produced in the
The promoter and termination elements from the expressed gene are
Which of a series of yeast gene expression systems can be used?
You can also do it. Additionally, known glycolytic genes are highly effective
Can provide transcriptional control signals. For example, phosphoglyceride
Promoter and terminus of ratekinase gene
You can use the tar signal. Production of GAP-43 or its functional derivatives in insects
, for example, by methods known to those skilled in the art.
baculovirus engineered to express AP-43.
This can be achieved by dyeing. Thus, specific example of 1
The sequence encoding GAP-43 was generated in
by operably linking to the regulatory region of the polyhedral protein.
Kiru (7 Jasny), Science (Sci)
ence) 238: 1653 (1987)). set
Insect cells infected and cultured with transformed baculovirus, or
or live insects themselves contribute 20 to 50% of total protein production.
GAP-43 protein can be produced in an amount as low as 0%. live kelp
If insects should be used, at present, large-scale treatment according to the invention is not possible.
Caterpillars are the preferred host for imitation GAP-43 production. As described above, expression of GAP-43 in eukaryotic hosts
requires eukaryotic regulatory regions. Such area is
Generally, sufficient promoters are present to direct the initiation of RNA synthesis.
includes the target area. Preferred eukaryotic promoters are
Mouse metallothionein gene (Haymer, T. et al.
(Lamer, D., etal), Journal
Off-Molecular and Applied Geography
Nox (J, Mo1. Appl, Gen, )1
: 273-288 (1982)); herpesvirus
T K Fromoter (Manovite Varnish (McKn)
light, S, ), Cell 31:3
55-365 (1982)); SV40 initial promotion
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1. Acad, Sci, ) (USA) 79:
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Si 1ver, P, A, , et
al), Prontings Off Su/Yonaru Aka
Temmy Off Saijuns (Proc, Natl, A
cad, Sci, ) (IJSA) 81: 5951
~1955 (1984)). As is widely known, the translation of eukaryotic mRNA is
It begins with the codon that codes for the first methionine. For this reason, eukaryotic promoters and GAP-43
DN encoding a protein (or a functional derivative thereof)
A linkage with the A sequence encodes methionine.
Contains no intervening codon (Sunawaji AUG)
It is preferable to check that. Consequences of the presence of such codons
, (D coding AtJG Fudon or GAP-43
If it is in the same reading frame as the NA sequence) fusion
to form a protein or (AU G codon or G A
, a reity identical to the sequence encoding P-43.
If the frame is not in the frame, the frame software suddenly changes.
happen. Sequences encoding GAP43 and operably linked
a linear molecule or, more preferably,
Non-replicating DNA (or R
NA) As a molecule, the receptor prokaryotic or eukaryotic cell
It can be introduced into Such molecules are capable of autonomous replication.
Therefore, the expression of GAP-43 protein depends on the introduced sequence.
Can occur through temporary manifestations. Alternatively, permanent
Expression occurs through integration of introduced sequences into the host chromosome
It can happen. In embodiment 1, the desired gene sequence is stained in the host cell.
Use vectors that can be integrated into the body. introduced
Cells that have stably integrated the DNA into their chromosomes are
, allowing selection of host cells containing the expression vector
selection by also introducing one or more markers.
You can choose. The marker is a source for auxotrophic hosts.
nutritional properties, biocide resistance, e.g. antibiotics, or copper
Heavy metals etc. may be provided. selectable marker gene
I) Directly linked to the NA gene sequence
or by cotransfection.
You can introduce it. In addition, −・main chain binding protein rn
Optimal synthesis of RNA may require additional elements.
Ru. These elements are splice knobs, as well as transcriptional
Includes promoters, enhancers, and terminal signals
It is possible. cDNA expression vectors integrating such elements
is Okayama H, More
Cellular Ant Cellular Biology (Mo1
.. Ce1. Biol, ) 3: 280 (1983)
Therefore, it includes what is described. In a preferred embodiment, the introduced sequences are
a plasmid or viral vector that can autonomously replicate in
be incorporated into. Wide variety of Hephthers - all of this order
It can be used in any purpose. Specific plasmids are important in the selection of viral vectors.
The key factor is the receptor cell containing the vector or its
from receptor cells that do not contain the vector.
Selected option 4, specific location 1: desired vector in
the number of copies of the vector, and the transfer between host cells of different species.
It includes whether it is possible, desirable, or fortune-telling to move the
Ru. Preferred prokaryotic vectors are (e.g. pBR3
22, Co1E], psc 101, pACYC184
, πVX) in E. coli (E, coli)
Includes plasmids such as those capable of replication. It takes
Plasmids are described, for example, by Maniatis Ti et al.
iatis, T., et al) (Molecular
・Cloning, A Lahoratory Manual (Mo
Regular Cloning, A Laborato
ry Manual), Cold 0 Spring Herba
-・Press (Cold Spring HarborP
ress), Cold Spring Harbor (Col
dSpring Harbor), New York (1
982)). Bacillus
i l 1us) Plasmids are pc194 and pC221
, pT127, etc. Such a plasmid is Talino
Gryczan, T.
General Biology on 0 the 0 Hachiri (The
Molecular Biology of the B
acilli), Academia i Press (Academ
icPress), New York (1982), 30
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, plJlol (Kental K. J. et al.
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The Pseudomonas plasmid is
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Kei (lzaki, K, X Japanese Nyana)
Le Off Piteiology (Jpn, J, Bac
Terriol, ) 33: 729-742 (197
8)). Preferred eukaryotic plasmids are BPV, Tuccinia, S
V40, 2-micron circle, etc.
or its derivatives. Such plasmids
(Bo
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Academic Press
, New York, 563-60B (1980)). Once the vector containing the construct or DNA sequence is expressed
Once prepared for transformation, transfection
, conjugation, protoplast fusion, calcium phosphate precipitation
biochemical means such as dimethylaminoethyl (D
EAE) Application of polycations such as text run,
and electroporation, direct microin/excunyong, and
microprojec
tile) (biolist
ic) bombardment
(Johnston et al.,
Science 240 (4858):
1538 (1988) and the like.
The vector or DNA construct by either
can be introduced into suitable host cells. After vector introduction, select for proliferation of vector-containing cells.
Recipient cells are grown in a selective medium of choice. clone
As a result of the expression of the modified gene sequence, GAP-43 protein is produced.
or fragments of this protein are produced. this is,
In transformed cells, or for example, bromothioquine.
By administering uracil to neuroblastoma cells etc.
) can occur after inducing these cells to differentiate
. The expressed protein is extracted, precipitated, chromatographed,
Such as affinity chromatography, electrophoresis, etc.
It can be isolated and purified according to conventional methods. The present invention also provides GAP-43 or its fragments and fragments.
There are detectable enzymes such as tergalactone
or any desired homologous or heterologous protein or peptide
A cloned gene encoding a fusion protein consisting of
Regarding. Methods for producing such fusion proteins have not been taught.
There is. For example, Bai, D.
tl, , et al), / Yarnal on By
Logical Chemistry (JBiol, Chem,)
26 ] : ] 2395-12399 (1986)
, or Huynh, TIJ
, et al), TNA Cloning
Techniques, A Practical Approach (DN
A Cloning Techniques:A Pr
rlgtlo during the actual approach)
and construction and screening in λgtll c
DNA Libraries (Constructio
n and Screening cDNA 1-ib
Glover
) ftm, IRL Pr
ess), Onoxfor-1', 1985.49-77
page. GAP-43, a functional derivative thereof, or GAP-43
or a fragment thereof and a detectable enzyme or desired protein.
Alternatively, fusion proteins consisting of peptides can be prepared using conventional methods known to those skilled in the art.
It can be isolated by the method. For example, cells can be harvested by centrifugation.
The protein can be collected or dissolved in a suitable buffer, e.g.
D E A, E-cellulose, phosphocellulose, polymer
Lilipo/Thyric acid-Acarose, Hitoloki/Apatite
column chromatography or electrophoresis or
Can be isolated by immunoprecipitation. Alternatively, GAP43
or a functional derivative thereof, or GAP43 and detection
consisting of possible enzymes or desired proteins or peptides
The fusion protein can also be isolated by the use of anti-GAP-43 antibodies.
to a detectable enzyme or desired protein or peptide.
It can be isolated by using antibodies against it. Kaka
Antibodies can be obtained by well-known methods,
Some of them will be mentioned later. Thus, for example, poly
Preparation of clonal rabbit anti-GAP-43 serum is described herein.
This is disclosed in the Examples section of the book. Another embodiment of the invention is for G A P -4,3
Consists of protein antibodies. [Antibody] (Ab
) or [monoclonal antibody J (Mab) is an antigen
(e.g., Fab and F (ab')
. including intact molecules (such as fragments) as well as fragments thereof.
To be. Fab and F(ab'), fragments are intact antibodies
It lacks the Fc fragment of the intact antibody, rapidly disappears from the circulation, and
may have low non-specific tissue binding (Wah et al.
l ct at), Journal on Nucleatsk.
Meticin (J, Nucl, Mecl, ) 243
16-325 (1983)). Antibodies of the invention can be prepared by any of a variety of methods.
can. For example, GAP-43 protein or its functionality
Cells expressing the derivative contain a polypeptide capable of binding GAP43.
To induce the production of serum containing clonal antibodies
Can be administered to animals. In the most preferred method, antibodies of the invention are monoclonal.
It is an antibody. Such monoclonal antibodies are hybrid
(Kohl et al.
r et al), Fuichi + - (Nature) 2
56:495 (1975); Kohler et al.
et al), Neirobian Shiny On.
Immunolo, /'-(Eur, J, 1mmunoL)
6:511 (1976): Kohle et al.
r et al), Nyobian/Yarnal On
・Immuno/- (Eurl, 1mmuno1.)6
292 (1976), Hammerling et al.
ing6t al,), monoclonal antijo
Tis and Tisel hybridomas (Mo
noclona Antibodies and TCe
ll tlybridomas), Elsevier N.
Y (Elsevier, N, Y, ), 563~
681 pages (1981)). In general, such techniques
immunization of animals with 43 antigens. Lung cells of such animals
The cells are extracted and fused with the appropriate myeloma cell line. Either
Any suitable myeloma cell line can also be used in the present invention. After fusion, the resulting Hyfritoma cells were placed in HAT medium.
selectively maintained, and then Wands, N.E.R. et al.
(Wands, J, R, etal) (Castroe
Nterolone-(Gastroenterology) 8
0:225-232 (1981)
Cloning is performed by the limiting dilution method such as next
The hybridoma cells obtained through such selection are then examined.
A clone that secretes antibodies capable of binding the GAP-43 antigen
Identify the loan. Deposit of Hybridoma Cell Lines A preferred monoclonal antibody of the invention is the MAb anti-GA
Specificity of monoclonal antibody named P-43 (HB)
It is something that has a nature. As a further embodiment, the present invention
is a hybrid that produces the monoclonal antibody of the present invention.
Consists of market stocks. Preferred hybridomas according to the invention
The cell line was named HB and the MAb anti-GAP-43 (HB
) produces a monoclonal antibody named The H5 thin
The cell line was born in Maryland, USA on December 21, 1989.
State 20581, Rockville, PA
- Clone Drive (Parklawn Drive)
) 12301, American Type Culture Co.
Rection (American Type Cu1tu)
re Co11ection) (ATCC);
Granted accession number ATCCHB 10316. The antibodies of the present invention can be used in forward antibodies.
German, reverse sandwich,
Simultaneous Sand
Immunometry such as switch assay, test assay or
are known in the art, including "sandwich" assays.
Well suited for use in standard immunodiagnostic assays
. Antibodies of the present invention can be prepared by those skilled in the art, such as GAP43 antigen or its like.
Acceptable specificity, sensitivity, and
Do not perform inconvenient experiments to perform immunoassays with accuracy.
Any combination of numbers can be used, as can be determined arbitrarily.
You can also be there. The standard text on the general principles of immunology is Klein
・Jay (Klein, J, ), Immunolone
The Science on Self-Nonself Disc
1mmunology: The 5
Science of 5elf-Nonself Dis
crime), Zion Willie &
・Sands (John Wiley & 5ons), out
Publisher, New York (1982); Kenenoto R et al.
(Kennett, R., et al.), monochrome
Null Antihodes, Hybridomania Nini
- Timmenyong in Biological Anarin
Monoclonal Antibodies,
Hybridoma: ^Neb Dimensio
n in Biological Analysis)
, Blenheim Press, published
Publisher, New York (1980); Bourdon Earl et al.
(BurdonR, et al)
Techniques in biochemistry and
Recular Hyolo/-(Laboratory T
echniques in Bi. Chemistry and Molecular B
iology), Volume 13, Elsevie
R), Publisher, Amsterdam (1984), Kan in
Campbell], A.), [Mono
Clonal Antihody Technology (Mono
clonal Antibody Technology
y). "Detect" means to measure the presence or absence of a substance.
and includes quantifying the amount of a substance.
do. Thus, the term refers to both quantitative and qualitative measurements.
Refers to the use of the materials, compositions, and methods of the invention in
. Monoclonals of the same specificity as described herein
Isolation of other hybridomas that separate anti-
This can be achieved through idiotype screening techniques.
Ru. Potocmjak, etc.
al), Science 215: 1
637 (1982). Simply put, anti-idiotypic
Antibodies are antibodies produced by the clone of interest.
It is an antibody that recognizes the only determinant present in The anti-
Idiotypic antibodies as a source of monoclonal antibodies
A monoclonal antibody that focuses on animals of the same strain as used.
It is prepared by immunizing the body. immunized
Animals possess these idiotypic determinants (anti-idiotypic determinants).
immunity by producing antibodies against
Recognizes and responds to idiotypic determinants of infectious antibodies
will. monoc produced by a single clone
a second animal anti-item specific for the local antibody;
by using the iotype antibodies used for immunization.
Other clones can be identified. 2 clone's
The itiotypic identity of the product is determined by whether the two clones are identical or
are identical with respect to their recognition of epitopic determinants of
Show that. In addition, anti-iteiotypic antibodies can be used as immunogens.
immune response in yet another animal using
is epitopically identical to the original MAb.
to produce so-called anti-iteiotype antibodies.
I can do it. Thus, the epitope of a monoclonal antibody
By using antibodies against determinants, the same epitope
Identify other clones expressing tope-specific antibodies
I can do it. In antibodies, idiotypic determinants are
Located in hypervariable regions that bind to a given epitope. Therefore, using the monoclonal antibody of the present invention, B A
, in suitable animals such as LB/c mice.
Anti-idiotypic Abs can be induced. child
Spleen cells from these animals were used to identify anti-idiotypes.
Generate hybridoma cell lines. Monoclonal anti-ite coupled to KLH
BALB/
c Immunize mice. Sera from these mice were
Binding of the original Ab specific for the occupied epitope
Contains anti-anti-iteiotypic Abs with the properties
Probably. Thus, anti-itiotypic MAbs are evaluated
Itiotypes that are structurally similar to the epitope to be treated
Contains antigenic determinants. For replication, inνitr cells. It can be cultured both in vitro and in vivo. High in vivo production makes this the preferred culture method.
Make it law. Abbreviated as L′, from each individual No.
BAL cells were subjected to initial antigen challenge with pristane.
B/c mice were administered intraperitoneally to achieve the desired model of high a.
Ascites fluid containing noclonal antibodies is produced. Eye
Monoclonal antibodies of the sotype IgM or IgG are
using column chromatography methods well known to the industry.
, on culture? It can be refined from climbing. Can the antibodies of the invention be used in liquid phase?
or immunoassays that can be coupled to a solid phase support.
Particularly suitable for use in In addition, these immune
Antibodies in assays can be detectably labeled in a variety of ways.
I can do it. There are many different labels and labeling methods in the art. Examples of the types of labels that can be used in the present invention include enzymes,
Radioactive isotopes, fluorescent compounds, chemiluminescent compounds
substances, bioluminescent compounds and metal molecules.
including but not limited to. person skilled in the art
If so, do you know of other suitable labels to attach to the antibody?
and can be confirmed by the use of routine experiments.
I'm sure you can admit it. Furthermore, these signs
Conjugation to antibodies is accomplished using standard techniques commonly known to those skilled in the art.
can be achieved. One way in which the antibodies of the invention can be detectably labeled is to
By binding the body to enzymes. later exposed to that substrate
If this enzyme is
the substrate in such a way that it produces a chemical group that can be detected by physical means.
will react. An example of an enzyme that can detectably label the antibodies of the invention is
Acid dehydrogenase, staphyloconochonuclear
se, tilter V-steroid isomerase, yeast alco
aldehydroquenase, alpha glycerin phosphate
Trochenase, triose phosphate isomerase, biotin
N-Abinon Beloqui/Targe, Hose Latino Hupel
Oquintase, alkaline phosphatase, asparaquina
-se, glucose oki/ta, heterkaract/ta
-se, lihonuclease, urea-7, catalase, g
lucose-Vl-phosphate-tihydrogenase, glucose
Contains coamylase and acetylcholinesterase
do. Additionally, the presence of the detectably labeled antibodies of the present invention
Using a microcounter or scintillation counter
Radioactive isotopes that can be measured by such means as
It can be detected by labeling the antibody with a label. of the present invention
Particularly useful isotopes for this purpose are 3) (X+25I,
32p, 35S, +4C1”Cr, 38CQ
, “Co,” “Co,” “Fe,” and 75Se.Also, by labeling the antibody with a fluorescent compound, the present invention
binding of bright, detectably labeled antibodies can be detected.
Wear. Expose the fluorescently labeled antibody to light of the appropriate wavelength.
The presence of the dye can then be detected due to its fluorescence. most
Some commonly used fluorescent labeling compounds include fluorochromes.
In, isothiocyanate, rotamine, red algae, algae
Purple, allophycocyanin, 0-phthaloartechite and
There's fluorescamine. The antibodies of the present invention may also be used for l+2Eu1 or other lanthanomes.
Can be detected using metals that emit fluorescence, such as those in the id series.
It can also be labeled. These metals are
Triaminopentaacetic acid (DTPA) or ethylene diamino
Using metal chelating groups such as tetraacetic acid (EDTA)
can be attached to body molecules. The antibodies of the present invention can also be combined with chemiluminescent compounds.
detectably labeled by coupling to
I can do that. Then, chemiluminescence-labeled anti-
The presence of the body is due to the presence of luminescence that occurs during chemical reactions.
This can be determined by detecting the presence of Particularly useful chemistry
Examples of luminescent labeled compounds are Luminal, Isol
minar, theromatic a
Clidinium ester, imidazole, acrinnium
salts and oxalate esters. Similarly, bioluminescent compounds can be used to
The body can be labeled. Bioluminescence is
mediator proteins or biomolecules that increase the efficiency of chemiluminescence reactions.
It is a type of chemiluminescence found in physics.
Ru. The presence of bioluminescent antibodies indicates that luminescence
Determined by detecting presence. purpose of the sign
An important bioluminescent compound for is luciferin
, including lumferase and aequorin. The antibodies and substantially purified antigens of the invention are ideal
The kit is suitable for preparation. It takes a cow. One or more items such as vials, test tubes, etc.
a carrier partitioned to accommodate container means in a closed compartment;
means, each of said container means containing an assay to be used.
consists of separate elements. There are many types of assays that can be integrated into kit formats.
, e.g. competitive assays and non-competitive assays. Includes Sei. Assays that can utilize the antibodies of the invention
Typical examples are Radioimmunoa, Sei (RIA), Enzyme Immuno
immunoassay (EIA), immunoenzymatic assay (ELISA),
immunometric, or sandwich, immunoassay
Yes. “Immunometric assay” or “sandwich assay”
The word "Munoa, Sei" means 7 Martinius (sim
ultaneous) sandwich, forward (f
sandwich and reverse
rse) including sandwich immunoassays.
do. These terms will be well understood by those skilled in the art. Those skilled in the art will also appreciate that the antibodies of the invention can be used in other variations and
Assay formats known or to be developed in the future
You will understand how useful it is in situations. these are
It is intended to be encompassed within the scope of the present invention. Forward sandwich assays can be used, e.g.
National Patent No. 3867517, No. 4012294 and
No. 4376110. Reverse Sun
Toi, Chi assays are described, for example, in U.S. Pat. No. 40,988.
No. 76 and No. 4376110. In a preferred embodiment of carrying out the assay, a
Species ``blocker''
presence in the application medium (usually labeled
soluble antibody). Adding a "blocker"
, non-specific proteins, proteases, or in experimental samples.
Human antibodies against mouse immunoglobulins present or
Cross-linked antibodies on a phase support or radiolabeled antibodies
or destroy it, resulting in a false positive result or a false negative result.
Make sure there are no consequences. Therefore, the “blocker”
The selection substantially increases the specificity of the assay described in this invention.
increase. Same class or subclass as used in the assay
A large number of unrelated (isotypes) i.e. non-specific
heterologous) antibodies (e.g., IgG+, 1gG2., I
gM etc.) can be used as a 1 blocker. suitable
maintains high sensitivity and detects cross-reactive proteins in human serum.
To suppress unwanted interference caused by
drug concentration (usually 1 to 100 micrograms/micro
little) or important. In addition, products containing “blockers”
The buffer system used needs to be optimized. preferred buffer
The solution is imitazole, HE in the physiological pH range.
PPS, MOPS, TES, ADA, ACES,
Weak organics such as PES, PI PES, TRI S, etc.
It uses acid as haze. Somewhat undesirable
The solution is inorganic, such as phosphates, borates or carbonates.
It is a buffer solution. Finally, known protease inhibitors
into a buffer containing a "blocker" (usually 0.01 to 1
0 micrograms/mQ). Previously used and for use in the present invention
There are many solid phase immunosorbents available. Well-known immunoadsorbents include chews, beads,
Forms of glass, polystyrene, polypropylene, textile
Tran, nylon and other materials, and such materials?
microtiter plates formed or coated with
Includes Immobilized antibodies can be amide or ester
techniques such as covalent bonding via bonding, or by adsorption.
covalently or physically attached to the in-phase immunoadsorbent.
Can be combined. Those skilled in the art will appreciate that there are many suitable
Solid-phase immunosorbents and methods for immobilizing antibodies on them
As you know and use routine experiments,
You can probably confirm that. in vivo, in vitro or in 5it
For u-diagnosis, labels such as radionuclides can be used directly
or by using a mediating functional group.
Can be attached to the body. Exists as a metal cation
often used to attach radioactive isotopes to antibodies.
The mediating group is /ethylenetriaminotetraacetic acid (DTPA)
It is. Typical examples of metal thiones bound in this way
Examples are: 99 m T c, 123■, ■11 N,
+31), 9'lRu, 87CuSl17Gao
and “G a.Also, the antibody of the present invention can be used for diagnostic purposes.
It can also be labeled with non-radioactive isotopes. using this method
Particularly useful elements are +57Gcl, Mn, +82Dy,
"Cr and 56Fe. Furthermore, the antibody of the present invention has an epitope reactive with the antibody of the present invention.
benign or cancerous expressing the GAP-43 antigen associated with
in animals, including humans, with disorders such as neoplasia.
It can be used in immunotherapy. When used in immunotherapy, the antibodies of the invention are labeled with a therapeutic agent.
You can label it even if you don't have one. Immunotherapy using antibodies of the invention
Examples of therapeutic agents that can be coupled include radioisotopes,
They are Chin and Tokin/N. Lectins bind to specific sugar levels, usually from plant materials.
This is a protein isolated from Additionally, many lectins stimulate cells.
It can aggregate and stimulate lymphocytes. S/N is
It is a toxic lectin that has been used in immunotherapy. This angel
The cause of drug toxicity and the alpha peptide chain of Narurin
Site-specific delivery of toxic defects by conjugating to antibody molecules
This is achieved by making it possible. This is for example
, Vitctta et al.
Science 238: ] 098 (198
7), and Psatan et al.
, Atoha + allergy (AdvΔallergy) 47
: 641 (] 986). Toquinones are often fatal in sufficient doses.
poisonous substance produced by plants, animals or microorganisms
It is a sexual substance. For example, Nphtheria) and quinone are non-stiff.
Corynebaeter
ium diphtheria)
It is white. This toxin can be isolated under appropriate conditions.
Consists of luca and beta subunits. the toxin
The alpha component of the antibody binds to the antibody for site-specific delivery.
Can be used. Radioisotopes capable of binding to antibodies of the invention for use in immunotherapy
Examples of elements are: ``'Um, +3'I,''Y, @'TC
U,! +7Bi, look at A t, ””P b, 47
Of course, the expressed GAP-43 is normally confined within the cell membrane.
It's locked up. Therefore, those skilled in the art will understand that the anti-inflammatory agents of the present invention
In vivo diagnostic and therapeutic methods that use the body
Mechanism that can detect GAP-43 on the intracellular membrane
You will understand that some rhythm is required. 1
Such methods involve introducing antibodies or fragments thereof into cell membranes.
or introduced into the cell itself through the cell membrane.
Is Rukoto. This means, for example, that the target cell
The antibody is bound to the receptor site containing the receptor site.
This can be achieved by Thus, the antibody is
transported into the cell membrane with the recant, or
can pass through. The choice of carrier ligand is as understood by those skilled in the art.
Depends on several factors. These include, for example, ligands and
and its receptors, and all
Ligands that are activated and transported, including transport kinetics
Or preferable. In addition, the means for binding antibodies to ligands is
Varies within limits, e.g. with covalent or ionic bonds
Can such a binding beam be used as a Gantt-receptor?
should not change the affinity of
This should be kept in mind. Examples of receptors suitable for such applications include
has been shown to contain all the necessary information about its effects.
(Davis et al.,
Nal Subcellular Biology (J, Ce1
l Biol,) 107 (6/3), Abst
Lacto No. 3112 (1988) Low-density lipoprotein (LD)
Regarding receptors for L) and dopamine
including known brain-specific receptors such as
. In this regard, Ricando itself is an antibody of the invention.
or antibodies specific for the receptors that can bind to it.
It will be understood that it could be a fragment. Furthermore, those skilled in the art will understand the ligand-receptor interaction.
Seems non-interfering and can easily cross cell membranes
(such as Fab or F(ab')2 fragments)
We have found it particularly desirable to use the antibody fragments of the invention.
It will come out. As will be understood by those skilled in the art, -
Roadway antibodies may be preferred for these and other reasons
. The antibody is transported into the cell membrane or into the cell as described above.
If the antibody is to be isolated from its antigen on the GAP'-43 protein,
The label becomes relatively more effective when attached to the site.
It is preferable to label antibodies for diagnosis or treatment of sea urchins.
It would be nice. This includes, for example, antigen-antibody complexes.
Use a label that becomes active or detectable as a result of the formation of a gas.
This can be achieved by doing. Alternatively, antigen-antibody
complex formation or changes in antibody conformation.
Inducing oxidation and also unexposed or insufficiently exposed
Exposure or sufficient exposure of unmarked marks.
It is also possible to label the sea urchin antibody itself. The above criteria and
All other matters in practicing these aspects of the invention.
will be clear to those skilled in the art. In addition, liposomes containing the antibody of the present invention can be incorporated into their membranes.
to specifically transport the antibody to the target region.
You can also do it. These liposomes contain antibodies that are
In addition, drugs and radioisotopes that will be released at the target site
immunotherapeutic agents such as topicals, lectins, and toxins.
It can be manufactured to contain. an antibody, and preferably encodes GAP-43
Nucleotide sequences (and their functional and chemical derivations)
Another method is to introduce the body) into nerve cells for diagnostic or therapeutic purposes.
One preferred method is to remove viruses, including retroviruses.
Depends on the use of vectors. An example of a suitable virus is
Mention may be made of various herpesviruses. Appropriate
Viruses include human immunodeficiency virus (HIV)
do. Other suitable viruses and retroviruses are in the art.
well known to people. Introducing genes into mammalian cells
The use of viral vectors to
Varmus, Science
e) 240 (4858): 1427 (1988):
Eglitis et al., Bio
Techniques (BioTechniques)6. 7
: 608 (1988): Jenison L (J
aenisch) Science 240
(4858): 1468 (1988): and Hern
/ Bernstein et al.
Gene
t, Eng, XN, Y,) 7: 235 (1985)
It is summarized in. For the purposes of this invention, attenuated viruses or retroviruses
It would be preferable to use a virus strain. Thus, for example, for antibodies or DNA sequences of the invention.
CD4-dependent mechanism (Funke
Funke et al.
Experimental Metinn (J, Exp, Me
d, ) 165: 1230 (1987))
HIV-2ST that invades nerve cells (Konbu et al.
Science 24
0 (4858): 1525 (1988 or HIV
-2uc, (Evans et al.
Science 240 (4858)
: 1523 (1988)).
Retrovirus with cytopathy)
You can also use The neurobiology of HIV infection is e.g.
For example, Johnson et al.
F.A.N.E.B. Journal (FASE)
BJ, ), 2(14): 2970 (1988)
Are listed. A person skilled in the art would appreciate the effort of routine skill.
Different people with known susceptibility to the virus
It would be possible to target neural populations. For example, CD4 has been shown to have mutant transcripts in the human brain.
It is known that the content is highest in the forebrain (mutton
Maddon et al., Cell
47:333 (1986). Ideally, the selection of gene purine/ri system is suitable for Mi weaving.
This method ensures that gene expression is at an appropriate level.
Effective and stable gene transfer without any adverse effects
This may be done by one of ordinary skill in the art, keeping the purpose in mind. For example, Wolfet al., Ricoh
Rheum, Di
s, Cl1n, North Am, ) 14 (2)
: 459 (1983). puri to central nervous system targets
Regarding cancer, there are many viruses including HIV.
vectors have the advantage of being able to cross the blood-brain barrier (i.e.
Johnson et al., F.E.
I Nis E B Journal (FASEB J,
) 2 (14): 2970 (1988)). For isolation of rat GAP-43 using labeled probes
Code GAP-43 according to the method described above.
Maiko uses the fragment as a DNA probe.
can be used to isolate the corresponding antigen in humans.
Wear. Next, we cloned the human antigen gene and used it in the host.
Human antigens can be obtained by expression. Then this
human antigens, corresponding autoantibodies, and human
for use in diagnostic assays for animal therapeutic procedures involving
I can be there. The present inventors have demonstrated the ability to control the expression of the G A P-43 gene.
We conducted 17 well-designed experiments to reveal the regulatory mechanisms that
It was. Modulation of GAP-43 expression can be either central or peripheral.
Involves humans with neurological tissue damage, disease or dysfunction.
A convenient and effective way to treat mammals with
provide. Furthermore, according to the present invention, mammals, including humans,
Structural reorganization in normal central or peripheral nervous tissue in animals
Methods to modulate neuronal structure and function
It is important for those skilled in the art to further clarify the mechanism.
It would be useful. Preclinical use of the invention in the treatment of neurological diseases or disorders
Therapeutic use or clinical therapeutic use is for diagnosis and treatment.
as best accomplished by one skilled in the art using acceptable principles.
There will be. Such principles are known in the art, and e.g.
Peterstorf, R.N., et al.
dorf, R, G, et al) m, harrison pr
Lin/Pull on Internal Metainin (tla
rrison's Principles or In
ternaMedicine), 10th edition, McGraw-H.
McGrawHill, Publisher, New York.
State of New York (1983), especially Part A of that document.
, Section 11 “Disorders of the Central Nervous System”
ers of theCentral Nervous
System) J. Antigens, antibodies and compositions of the invention or their functions
The derivatives are well suited for the preparation of pharmaceutical compositions. of the present invention
The pharmaceutical composition can enjoy the beneficial effects of the compounds of the present invention.
It can be administered to any animal. of such animals
The first of these is humans, and the invention is not limited as such.
It's not something you can do. The pharmaceutical composition of the present invention does not achieve its intended purpose.
It can also be administered by any of these means. For example, administration may be parenteral, subcutaneous, intravenous, intramuscular, or intraperitoneal.
It can be administered by the transdermal, transdermal, or buccal route. alternative method
Administration may be by oral route, either as a
I can do it. The dose to be administered depends on the age, health, and
and body weight, type of concurrent treatment, frequency of treatment, if any,
and on the nature of the desired effect. In addition to pharmacologically active compounds, new pharmaceutical formulations include
Processing of active compounds into pharmaceutical preparations
A suitable drug consisting of excipients and additives that facilitate
The above-mentioned acceptable carriers may be included. preferably
is used for pharmaceutical preparations, especially tablets, dragees, and capsules.
used in orally administrable formulations and preferred types of administration.
Preparations that can be administered rectally, such as herbal medicines, and herbal medicines that can be administered rectally.
Formulations suitable for administration by injection, as well as solutions suitable for administration by injection, include excipients.
With excipients, about 0.001 to about 99 percent active compound
preferably from about 0.01 to about 95 percent.
Contain. The dosage range for administering the compositions of the invention will produce the desired effect.
canine, thereby preventing e.g. neoplastic disease.
Tissues are reduced, eliminated, or improved. The dose is
, unwanted cross-reactions, adverse effects such as anaphylactic reactions, etc.
should not be large enough to cause Generally, the dose
varies depending on the patient's age, condition, sex, and severity of disease.
. counterindication, also
Immune tolerance and other variables, if any, also determine the appropriate dose.
It will have an impact. Antibodies can be administered by injection or by slowing down over time.
By repeated large injections (prof us 1on)
Can be administered parenterally. The antibodies of the present invention can also be administered intravenously, intravalently (
intraparental, intramuscular or skin
Can be administered subcutaneously. The pharmaceutical formulations of the invention can be prepared by methods known per se, for example by conventional methods.
through routine mixing, granulation, dragee-making, dissolving and freeze-drying processes.
It can be manufactured. Thus, pharmaceutical formulations for oral use
The active compound is combined with a solid excipient and, if desired, the obtained
The granulated mixture is milled and the granulated mixture is processed and granulated as desired.
tablets or, if necessary, after addition of suitable excipients.
obtain the dragee core. Suitable excipients include, in particular, fillers such as sugars, e.g.
Cutose or sucrose, mannitol or sorbitol
toll preparations and/or carunium phosphates, e.g.
Tricalcium phosphate or calcium hydrogen phosphate, then
For example, corn starch, wheat starch, rice starch,
Potato starch, seratin, tragacanth, methylcellulose
base, hydroxypropyl methylcellulose, carboxylic acid
Sodium dimethylcellulose and/or polyvinylcellulose
A good binder for starch pastes using nilpyrrolidone.
Ru. If desired, the starch and carboxymethyl starch
powder, cross-linked polyvinylpyrrolidone, agar, or algin
acids or their salts such as sodium alginate
Disintegrants can be added. Additives are as described above.
All of the flow control agents and lubricants, such as silica,
Talc, stearic acid or magnesium stearate
or its salts, such as calcium stearate, and
and/or polyethylene glycol. The dragee core may, if desired, contain a suitable material resistant to gastric juices.
Apply a suitable coating agent. For this purpose, if desired,
Gum arabic, talc, polyvinylpyrrolidone, polier
tyrene glycol and/or titanium dioxide, lacquer
– solution and a suitable organic solvent or solvent mixture.
A concentrated sugar solution can be used. against gastric juices
To obtain a resistant coach ink agent, use acetylcellulose
-suphthalate or hydroquine furovir methylcellulose
-solutions of suitable cellulose preparations such as sphthalates.
Use. dyes or pigments, e.g. for identity,
or to characterize combinations of active compound doses.
Can be added to tablets or dragee coatings
. Other pharmaceutical preparations that can be used orally include gelatin
Bunonyu Fit (push-fit) made with
capsules, ceratin and glycerol or
A flexible, sealed material made with a plasticizer such as sorbitol.
Includes capsules. The plan. Filler such as lactose,
Binders such as starch, and/or talc or starch.
Lubricants such as magnesium thearate, and optionally
Contains active compound in granular form that can be mixed with more stabilizers.
I can do U. In soft capsules, active
The compound is preferably a fatty oil or liquid paraffin.
It can be dissolved or suspended in a suitable liquid. In addition, cheap
A fixing agent can also be added. Possible pharmaceutical preparations that can be used rectally include, for example, one
or more active compounds in combination with herbal bases
It includes crude drugs consisting of: Suitable crude drug bases include, for example:
With natural or synthetic triglycerides, paraffin hydrocarbons
be. In addition, the combination of active compound and base
Seratin rectal capsules may also be used. 5J
Possible bases include, for example, liquid triglyceride, polyethylene
Contains lene glycol or paraffin hydrocarbons
. Suitable formulations for parenteral administration include water-soluble forms, e.g.
and aqueous solutions of active compounds that are salts. In addition,
Suspension of the active compounds as appropriate oily injection suspensions may be administered.
I can give something. A suitable lipophilic solvent or vehicle
Cru is fat 111], such as sesame oil, or synthetic fatty acids
Esters, such as ethyl ester or triglyceride
includes the code. Aqueous injection suspensions may contain substances that increase the viscosity of the suspension.
For example, carboxydimethylcellulose sodium, sorbitol
Containing tall and/or text runs
I can do it. Optionally, the suspending agent can contain stabilizers.
You can also do that. The GAP-43 antigen of the present invention has a binding effect on neuron cells.
unique and thus provides a convenient and useful marker.
do. Therefore, antibodies directed to GAP-43 are
Neuron cells using various techniques well known to those skilled in the art
can be identified. Furthermore, the antibodies of the present invention
detection, measurement and
Therapeutic treatment and treatment of cancer and cancer in animals, including humans.
and for preclinical and clinical evaluation and treatment of and other disorders.
Convenient and useful in vlvo, in vitro
or in 5 situ diagnosis and treatment methods. Antigens of the invention can be obtained in substantially pure form using antibodies of the invention.
It can be isolated in a stylish form. Thus, embodiments of the invention are
provides a qualitatively pure antigen GAP-43, which is derived from the present invention.
Characteristic in that it is recognized by and binds to light antibodies
Can be attached. In another embodiment, the invention provides:
one or more antibodies directed against GAP-43;
By forming a complex with the body and the antigen
, provides a method for isolating or purifying GAP-43 antibodies.
do. Substantially pure antigen GAP-43 of the present invention can be used to treat brain cerebrospinal fluid.
, anti-GAP-43 in samples such as serum or urine.
It can be used to detect or measure the body. mosquito
Therefore, one embodiment of the present invention is directed to GAP-43 antigen.
A sample containing an antibody to detectably labeled GAP
-43 and then detecting the label.
Antibody against the G A P-43 antigen in the sample as a characteristic
The presence of or a method of measuring the nail. G.A.
Immunoreactive fraction of P43 and immunoreactive fraction of GAP-43
It is understood that reactive homologs may also be used.
Dew. ``Immunoreactive fraction-・The imperial edict is related to GAP-43.
G A showing equivalent immune response to directed antibodies
, any portion of the P-43 antigen. [The term 'immunoreactive congeners,' refers to one or more
The present invention differs from the GAP~43 protein by only amino acids of
A protein that exhibits an equivalent immune response to antibodies of
Ru. In still yet another embodiment of the invention, GAP-
43 protein transports GAP-43 protein to the cell membrane, especially
A novel membrane protein that orients cells to the region of their growth cones.
- found to contain a genomic peptide domain
did. Determining the structure of this membrane-targeting domain
However, the peptide is usually cytoplasmic (not usually membrane-bound).
It is effective in directing sol proteins to the cell membrane.
Shown. A detailed illustration of the present invention was carried out in the specification.
Examples are described in detail in ■. The compositions and methods of this aspect of the invention provide, inter alia,
Any protein of interest, including proteins that are not normally membrane-associated,
It can be directed to the cystic membrane. Additionally, the compositions and methods of this aspect of the invention may be used in animals.
to treat neurological damage and disorders in vitro, i.
Can be used in vivo, and in 5 in situ therapeutic treatments.
It is clear that it can be done. Those skilled in the art will be able to diagnose and treat
The previous description of therapeutic methods is equally applicable to this embodiment of the invention.
will understand that it is used. Furthermore, the membrane of the present invention
- The targeting peptide can be any desired protein or protein.
is also used to direct peptides to the cell membrane,
Thus, diagnosis and diagnosis in non-neurological indicators as well.
It is also clear that it has therapeutic uses. Examples of such indicators
plays an important role as a cell membrane or an immunological indicator.
including, but not limited to, any application
isn't it. For modes and methods of carrying out the invention, see the examples below.
These implementations will be well understood by those skilled in the art.
The examples in no way limit the scope of the invention or the claims.
It's not something you can do. (Example) Example I Cloning of cDNA for rat GAP-43 cD from RNA of 17-day-old embryo-derived pouch and 7-tooth dorsal root ganglion
Obtain the NA library and clone it into the lid for λgil1 expression.
[Huynh et al.
-NA Cloning a Practical App
Roach (DNA Cloning A Practical
alApproach) J, D.M. Clone
- (D, M, Glover) (I.R.L.
IRL Press, Washington Day
C., 1985) pp. 49-78]. Three estimates G
The AP-43 clone was developed by Snipes et al.
Soc, Neurosci, Abstr, 12:
GAP-43 described by 500 (1986)
It was identified using an antibody against. Longest clone, GAP
The identity of 43-2 was confirmed by hybrid selection translation method.
It became fruit (Fig. 1). GAP43-2 is a hybrid
cation, the natural GAl”43, i.e. about 4
5DS-polymer with an expected mobility of 3 kD molecular size.
Translation of polypeptides moving through acrylamide gel
To direct, select Senya RNA (mRNA).
Ta. This in vitro translation product was directed against GAP-43.
selectively immunoprecipitated with an antibody. immunoprecipitation
Specificity is determined by competition with unlabeled purified GAP-43.
certified. For further confirmation, purified GAP-43
Sequenced peptides prepared by bromide/anolysis of
Ta. The sequence, Arg-X-Lys-Gln-Val-Glu
4. ys-Asn-Asp-GluAsp-Gln-L
ys-1ie is a predicted orphan of GAP43-2
completely within the leading frame (
The X is a sequence whose amino acid identity cannot be determined with certainty.
(represents a cycle of decisions). Complete nucleotide sequence and predicted GAP43-2
The amino acid sequence obtained is shown in FIG. l/-Dingfre
The system contains the sequenced vepketophage fragments.
and is identical to the β-caract/terce gene of λgill.
in the reading frame. [Rat GAP-4
The cDNA for 3 is skim=(J, )i, P,
5kene) and his colleague (Ha/(G, Ba5i)
, Jacobson (R, Jacobson), Virag (IV)
irag), like m=<J, H, P, 5kene)
, personal communication). a copy of the array
Exchanged. The predicted amino acid sequence of the present invention is skim=(JH,
Completely identical to Sanetachi's provided by P, 5kenen.
Therefore, the nucleotide sequence +lj is
There is a difference in the position of 1. ] Oven reading leaf
The methionine that coincides with the start of the frame is the nucleotide position
In-frame stop codon at position 13
It is the first methionine after (TAA) and is the first methionine in eukaryotes.
code to give you the most favorable context to start your translation.
Kozak Cell 44:283
(1,986) suggested nine Nuku1/o
Surrounded by eight of the Cyto consensus sequences
Ru. This is the first remnant of the GAP-43 coding region.
It suggests that it is a group. However, the information
is insufficient to make it clear, therefore, the second methio
Nin (amino acid 5) may play this role. The predicted composition of G A P-43 is highly polar;
Obvious transmembrane domains or possible N-linked glyconols
It has no oxidation site. This composition is G A P-4,
3 or membrane-bound, or antibody recognition is reached without membrane permeabilization.
This is consistent with the observation that it is difficult to
i) et al., PNAS USA 83:3537 (198
6) ] i This is thus connected to the internal surface of the membrane.
It might happen. GAP) 43 protein from open reading frame
The predicted molecular size of is 24 kD, which is equivalent to 5
DS-Bo1 Noak1 Apparent fraction of molecules in Fluamidekel
Suki m = (Skene) and Lyria as child size
-F Qilliard) 4
Smaller than 3 kD [Skeen = (Skene) and
Williard, Nyanar in Se
Le Biology (J, Ce11.Biol,) 89:
86 (1981), ibid., p. 9B]. GAP-4
The apparent molecular size of 3 depends on the polyacrylamide 11 degrees.
Since the molecular size is uncertain [Jacobson
(Jacobson) et al., Journal in New
J Neurosci 6:1843
(198B)], this protein or SDS polyacrylamide
This indicates that the protein falls into the category of proteins that move irregularly on the dog gel.
L Banker et al./Yarnal
In Biological Chemistry (J, Biol
, Chem, ), 247:5856 (1972)
Persson et al., Science
ce) 225687 (1984); Smart (S
mart) et al.)<Virology
112 Near 03 (1981)]. This characteristic is 1nv
The itro-translation product has a mobility similar to that of native GAP-43.
It does not seem to be due to post-translational modification because it has high mobility.
(Figure 1). code within the putative open reading frame.
5DS-polyacrylamide gel transfer of the protein to be coded.
In order to collect information on the dynamic properties, Norton (Me
Nucleic Ac1ds Re5 by L ton) et al.
Hatate by the method of 12 Near 035 (19g4)
Using the Liophane SP6 promoter, in
GAP-43R from cDNA in vitro transcription system
NA was synthesized. 5au3A site, i.e. predicted
65 bases 3” of the end of the open reading frame
800=salt by transcribing the cDNA cut with
The base RNA was obtained (Fig. 2), and the polynucleotide at the 3' end of the cDNA was
Cutting at the HindT11 site in the linker region
1100-base RNA was obtained. 800-base
Both RNA and 11001 base RNA
Translated in vitro using sphere lysate, 15%
When analyzed on 5DS-polyacnolamide gel, the apparent
directs the synthesis of a polypeptide with a child size of 40 kD.
Ta. The 4C1-kD translation product in both cases was purified using anti-GAP43 anti-
Immunoprecipitation was performed using the body. i from neonatal rat brain RNA
l Vitro-synthesized GAP-43 inhibits these translations.
Moved with the product. GAP-43 has been shown to be important for growth cone function.
Evidence for the belief that growth cone membranes are enriched with proteins
Wealth [Meiri et al., PNAS USA83
:3537 (1986) ;Sukim=(Skene)
et al., Science 233 Near 83
(1986)] and in developing and regenerating nerves.
Increased transport of proteins [Skene and Wii]
Williard, Journal in Se
Le Biolon (J, Cel].Bio1.)
89/86 (1981), ibid., p. 961.
It will be done. GAP-43 gene expression or neurite outgrowth
In order to investigate whether the expression is regulated in the same way, P
tested in C12 cells, where neurite projections
production is promoted by neurodevelopmental factor (NGF),
3', 5' to monophosphate (cAMP)
It wasn't that much. These drugs cause neurite
Different mechanisms act in inducing protrusion.
Gunning et al., Gunning et al.
+Biology (J, Ce11.Biol,) 89:
240 (1981)]. Induced by any drug
GAP-43 mRNA levels are responsible for neurite outgrowth.
The increase was greatest in cells exposed to both drugs.
Yes (Figure 3). Pattern of GAP-43 gene expression during normal growth period
To determine the
Brains of 7-day-old fetuses, neonates, and adult rats, explanted ganglia
, heart, and liver. in a neuro-specific manner
, GAP-43 was expressed (Fig. 4). at all ages
, a major hybridization of approximately 1500 nucleotides
The bands are visible deep in the neuronal tissue. The inventors
contains the Kenomisoku GAP'-43 gene or intron sequence.
We found that it contains faint and large
Molecular-sized hands are non-springing precursors
can correspond to body molecules. GAP-43 is located in neurons.
[Meiri et al., PNAS 'J
SA 83:3537 (1986) Ko, Neuron Group
GAP-43 mRNA in the glial tissue (Dahlia)
GAP-43 probably has a more neural origin than that of GAP-43.
RNA is undetectable in the glioma cell line C6.
It wasn't served. In neural tissues, the amount of GAP-43 mRNA varies depending on development.
It changes depending on the stage. Peak concentrations occur during the perinatal period;
It is slightly delayed in the central nervous system compared to the peripheral nervous system. of expression
The timing coincides with l of axonal growth [Jacobson (
Jacobson), Tee Loaf Mental Neuro
Develop-mental Neur
(Plenum)
New York, 197g)]. However, adult neural tissue
A significant amount of GAP-43 RNA during the perinatal period
Although significantly less abundant, GAP-43 protein in adult rats
consistent with the observation that it persists in the cortex [Jacobso et al.
Jacobson et al./Yarnal iso new
Neurosci (J, Neurosci, ), 618
43 (1986)]. Sustainment of GAP-43 expression
This suggests a facilitator role in the somatic nervous system. GAP-43
in an electrophoretically and antigenically indistinguishable phosphoprotein from
Certain B-50 and Fl properties are important in adult neural tissue.
It has been evaluated as such. These proteins are protein kinases
Serves as a substrate for ZeC-like enzymes, and its phosphorylation is
Neuropeptides, neurotransmitters, and long-term synergistic periods
[Jacobson
et al., Nyanal Iso Neuroscience (J, Ne
urosci, ) 6:1843 (1986);
Aloyo et al., Journal Iso Neurochem.
Story (J, Neurochem, ) 41:
649 (1983), Zweier
s) et al., progr, BrainRes, 56:4
05 (1982)]. Adult GA-1”43 regulation or inheritance
It is unknown whether this is also caused by changes in gene expression.
Not yet. Regarding the function of GAP43 in adult animals
One model is the Nnabusu alternation [Co
tman) La, Science (Science) 22
5:1287 (+984)] and structures at nerve terminals.
Other nervous system “forms” such as the learning that accompanies plastic growth
Plastic J change [Bail
ey) and Chen, Science (Sc.
Ience) 220:91 (1983)]
Facilitator may be mentioned. Example ■ Cloning of cDNA for human GAP-43 Test method Tissue acquisition Human brain tissue obtained at autopsy or within 10 hours after death was newly obtained.
I got it. Brain size less than 2X2X05cz obtained from specific area
The strips are soaked in isopentane (2 to 4
Snap frozen in chlorobutane) and then at -90°C.
It was stored. These specimens were in 5 in situ hybrids.
used for typhoid and immunocytochemistry. difference
Additionally, from the same region obtained freshly or from the frozen sample.
For Northam plot analysis, a small portion of the tissue of
Using. Formalin solids directly adjacent to the frozen block.
normal tissue in paraffin-embedded tissues.
studied. 1-day-old brainstem and 7-day-old cerebellum c I) NA
Library [Both libraries are American type
・Culture Collection (American Type)
e Culture Co11ection)
Isolated human 1-GAP-43 cDNA from
did. These libraries can be used as a 32P-sign identification package.
G A I) Screening using 43 cDNA probe
1 Karns et al., Sci.
ence) 236:597 (1987)]. hive
Retaisay/Yon is 4x standard citric acid-added physiological saline.
(SSC), 08×Denhardt,
10% dex[ran] sulfate, 40% fortamide, In
(Nishin Seiko DNA 20μ7.7gMh squirrel per liter (
Tris) (pH 7, 6), 1% SDS, and 106
cpm/rnQ probe for 16 hours at 42°C.
went. Before auto-graphing the filter,
2XSSC at room temperature 1X5SC at 3°C then again
Washed thoroughly in 1×8 SC at 60°C. positive black
pGem3Z [Promeca Biotic (Prom
both ega Biotec) 1 and M13mp18
Cloning and chain growth termination reaction method E Sanger
(Sanger) et al., Pro/-Tinges in Su/
Jonal Academy in Science Ninisny
(Proc. Najl, Acad, Sci, USA) 74:546
3 (1977) I. uwccc
rUniversity in Wisfunn Genete
1 group of computers (Universi)
ty of%'1sconsinGenetics C
computer Group)] Software Banoke
The DNA sequence was analyzed by /. Northam plot analysis guanidine thiocyanate method [Chabwin (Ch i
Biochemistry (BiOch) et al.
emistry) 18:5294 (1979)]
Total cellular RNA was isolated from human tissues autopsied. of
-Total RNA from each tissue 10μ for Sanfronod
? Denatured with 1.2% agarose-formaltech! −
Electrophoresis was carried out in a gel column, and then a 100% screen was run in 10XSSC.
(Genescreen) New England
New England Nuclea
r)l or Nytran
transferred to Si'l and cross-linked with ultraviolet light,
Randomly prepared [Feinberg
) and Vogelstein,
Anasotetical No. 1 Iochemistry (Anal, B
iochem, ) 132:6 (1983) 1hi 1-
GAP-43c 1. :) NA clone C1a and one
I brititized it overnight at 42°C. Finally, the fi
Wash the router in 01% SDS and 1x SSC at 60°C.
Purified. After C1a probe, cut the filter into small pieces.
and as a control, lanotoglyceraltehyde 3-phos
fy--1~-tehytrokenase (GAPDH) cDNA
A Clone [Piechaczy
K) et al., Cell 42:589 (1985)
The probe was then reprobed. In 5 itu hybridization of human brain tissue
The section specimens were fixed in 4% paraform (aldehyde).
treated with 03% Triton X-100, then 1μ
y/ treated with MQ Brotainase, acetylated,
50% Polumamide/2XSSC Medium-C Brehybrid
Chair (-) 50'C and humid Channo for 5 hours
- Medium, 3L' of 2 X I O'cpm per slide
S-labeled antisense or sense receptor probe [
Melton et al., Nuclic Aci
ds Res. 12 Near 035 (1984)]
I went to hybridization. Then, the tissue is cut
The piece specimen was initially containing 50% formamide,
Next, 50% hol-t-amide + 01% (-ridone (Tr)
10mM containing
Washed in 2X SSC with /thiotre
. 5 0 11'i/mQ R N Aase A treatment
-Heavy chain RNA was removed by processing. The sections were incubated with lxMDTT for an additional 2 hours.
Wash in XSSC, then 0.3M ammonium acetate
graded alcohol containing
hols). N T F3 2 Kotano
Using Kodak Emul Noyon, radioactivity
No. was detected. Emul/-3 coated slide
Counterstaining was performed with Matoki/Rin. Results Hi-GAP-4 3 is mouse carmononili
As described in Example 1, which is homologous to the protein binding protein,
4 Clone the cDNA related to 3 and use it as a probe.
using the human brainstem and cerebellum libraries.
A cDNA clone was identified. From each library
Overlapping clones are obtained, and these are located in the overlapping region.
It was a match. Sequence of longest clone (cerebellar library)
origin C1a) is shown in Figure 5A, and in Figure 5B
A comparison with GAP-43 is shown. God called P-57
transspecific mouse calmonyulin binding protein and GAP-
The identity with 43 was confirmed by Cimler et al.
Null in Biological Chemistry (J,
Biol, Chem, )262・12158 (1
987), the arrangement is shown in FIG. 5B.
Indicates a column. P-57 increases when calcium levels rise.
An example of releasing lumosolin rather than binding it.
Neurospecific lumonulin-binding protein with extrinsic properties
disclosed as [Andrea
sen) et al., Biochemistry (Biochemistry)
try) 22:4615 (1983)'. The protein is highly conserved among humans, rats and mice.
has been done. For example, the amino acid differences between humans and mice
Identity is 89%. Furthermore, the two
3゛-nontransformable structure that effectively contains the desired stem-loop structure
Retention between translation areas is unusually high (80%), which is similar to other
Metsenger RNA stability due to similarity to genes
UjJ-Reeves helps regulate sex
Proceedings in National Academy of Sciences
- In Science Ninisny (Proc, N
at 1. Acad, Sc 1USA) 83:3
22g (1986); Nyo (Shaw) and Ka
Kamen, Ce11 46:659
(1986)]. GAP-43 expression persists in isolated regions of the adult human brain.
To minimize subsequent RNA degradation,
Brain tissue was obtained from individuals. Histopathological examination of adjacent section specimens
was tested. In two infants, 8 days old and 7 months old,
Everywhere in the brain, as assessed by Northern Bronot
GAP-43 was expressed uniformly and in a healthy manner. tested
The areas are the cerebellum, temporal cortex, temporal association cortex, frontal cortex, and eye.
Foveofrontal cortex [Area 11], hippocampus, visual cortex
(fields 17/18), and contains some pith;
An example of this is shown in FIG. In these orders, for the brain,
The level of pith is low, which is associated with early maturation of this region
[Anand and Hike]
y), New England/Yarnal in Mede
Ian (New Engl, J, Med,) 317:
1321 (1987)]. GAP-43 is suitable for newborns and
Any non-nuclear substance tested either in humans or adults
- odor of tissues (including kidneys, lungs, liver and adrenal glands)
However, it was not expressed. In normal adults, GAP
-43 expression varied significantly between different regions. for example
, in three brains, Brodmann's area 11(l]ffl
! The frontal gyrus) can be seen at a level comparable to that of a newborn, and the visual acuity is
It is expressed at a very low level in the sensory cortex (areas 17/18).
Ta. In the hippocampus, there were consistently low levels. lff1
The latter is important because the rat hippocampus is rich in GAP-43.
is interesting. Similar distribution or non-uniformity (Neve
) Mo1ec, Brain Res, 2:177
(1987) recently reported. GAP-43 expression resumed after ischemic injury antemortem lO~
A small clinically silent infarction occurred on day 14.
clinjca]ly 5ilent jnfarci
Brain tissue from two patients with s) was examined. this
Histopathological features characterizing subacute infarctions include
, the following may be mentioned: [1] Infarcted tissue and intact tissue
A clear delineator/yon [2] Nieuron between the organization
Loss of: [3] Mononuclear inflammatory cells and phosphorus 1! macrophage
[4] Infiltration of necrotic tissue due to
Activation of fibrillar astrocytes. Some patients have visual skin
There was an infarction in the parietal lobe (area 17) in another patient.
3.1.2.5) had an infarction. Nocern the organization
Used for analysis, in 5 intu hybridization/yellow
, surrounding infarcted tissue and from the same Brodmann's area.
included both normal brains. Figure 7A is in field 17.
After a stroke, GAP-43 expression or GAP
−43 or the field which is usually the richest region] is comparable to 1.
This indicates that the level increases. Figure 7B shows two
G A P in area 3, 1.2.5 from normal brain
-, -43 level (lanes 1 and 2) or small at that location.
lower compared to another patient with a small seizure (lane 3).
It shows that These observations suggest that G A p-43 increases in number after ischemic infarction.
Suggests that it will increase within days. As mentioned above, GAP-43 has a dual role in its expression.
Neurons are restricted and neurons are present in the infarcted area
(Fig. 8 A1, B), probably GAP43
Increased expression is induced from morphologically intact neurons
It must have been. To test this hypothesis, in 5i
Infarcted area using TU hybridase/Fun
We studied the distribution of GAP43 expression in. , GAP-
The detailed cellular anatomy of 43 expression is described in Example 3. of
As expected from the analysis, visual cortex (area 17)
) throughout the entire area of the adult cerebral cortex, which contains
Over time, only a few cells expressed GAP-43.
were scattered (Fig. 8C). Honestly, the island is a necrotic area.
is non-specific with both antisense and sense probes.
in the infarcted area of the visual cortex
GAP43 expression was not observed (Fig. 8D, Fig. 8G
). On the other hand, adjacent morphologically normal field 17 (Fig. 8A
In 2), essentially all neurons or GAP4
Figure 8 E, Figure 8 F) clearly shows the expression of 3 in the infarcted tissue.
The adjacent region is the origin of increased GAP-43 expression.
I was sure that. Temporary non-infarction due to GAP-4,3 expression
The effects of ischemia were also examined. Cerebral cortex and hippocampus
Brain like Summer's 5ector
Neurons in certain regions are particularly affected by laminar flow reduction.
In case of selective damage to ischemic and hypoxic insults
1 Brierley that proves easy
) and Graham, Greenfield
Greenfield sN
europathology), 4th edition, Atamus (J
, H. Adams), Corsel I.
is, J, A, N, ), and Tadeene (1
) uchen, L, L), Eds, , Nidowa
Edward Arnold, Ro
Ndon, 1984, pp, 125-1561゜This type
The damage is temporary and will not be permanent within a few weeks.
Recovery is possible. ln 5itu/・Eve J Taise
Cardiac arrest with concomitant total anoxia using
The cerebral cortex of a total of two patients was examined. However, after a few days
Death occurred and autopsy showed a form of anoxic brain damage without infarction.
There were some marks. This is due to the large number of scattered nuclear agriculturists.
) neuron or water li@i (inflated) knee □
-If Ron exists, it will be present in the cerebral cortex, hippocampus, and cerebellum.
This was evidenced by the formation of empty capsules in the neuropil. cerebellum odor
Therefore, ischemic psittacine cells are edematous and colorless.
It was. [Epsilon] As shown in Figure B, in the cerebellum, mainly the positive tile
in 5 intu hybridization in adults
Detection [accompanied by 1J-capable GAP-43 expression]
The Purkingo subsaturation layer, which is an area where it was found that there is no
There was a significant increase in GAP43 expression (Figure 9A).
. Consideration: What is the internal reflection of growth? 112 To develop and regenerate rods
3) - 1frth) is the neural tree end structure [e.g.
Ramon y Caj
al), ]-te/, xfureshinyon and rinyefu
Shi-Noyon Ab0s1 Nervous System (Dege
generation and regeneration
of the Nervous System)
Oxford University Press
dshinn1versity PresS), Rontono (+
982), Keita (Kater7 and Letouanoi)
(1, etourneau)
Nerve Growth Cone (Bioiogy or
the nerve growth cone)
, Alan 1 R.I.R.I.S.)” (
Alan R1, iss, Inc.), New York
(1985)l. These are local information interlocking and
Contains the R machine for transformation and transformation, and transports transport from somatic cells.
It has a protein composition determined by protein transport. G.A.
P-43 is one of the rapidly transported proteins.
, which is important for axial tree transport when developing and regenerating nerves.
SJ3'l is of clear quality. play trick
Defects in the mammalian CNS 24 eurono are found in the adult brain.
associated with low and uninducible levels of GAP-143.
Skene, Cel
l) 37:697 (1984) l. In other words, mochi
Of course, the problems encountered in the treatment of CNS injuries and seizures
To study the regulation of this protein in humans,
This is particularly interesting. GAP-43 and growth cone GAP-43 are highly conserved between rats and humans.
, releases calmodulin when surrounding calcium increases
A calmodulin-binding protein with unusual properties that
It is clearly comparable to a mouse protein recently identified as
[Andreasen et al., Bio
Chemistry (Biochemistry) 22:4
615 (1983); Cimler et al.
, Journal in Biological Chemistry (
JBiol, Chem, ) 260:10784 (1
985); Alexander et al.
, Journal in Biological Chemistry (
J, Biol, Chem, ) 292:6108 (1
987)]. As suggested by the above authors,
The concept of its role in the long cone is derived from Calmodyri.
regulation of tumor activity and local cellular domains.
By doing so by emitting it
be. That is, GAP-43 for calmodulin
For example, after an action potential, calcium or
Then it will decrease [Belard
etti) et al., Processinges in National
・Academy in Science (Proc, Natl.
, Acad, 5ci) 83 Near 094 (1986)]
. Therefore, the calmodulin-dependent activity of growth cones is
It can be adjusted within the vicinity of the calcium inlet.
Wear. GAP-43 in adults GAP-43 expression is highly regulated during development. one
In general, the highest level corresponds to the period of peak axonal elongation rate.
have a mutual relationship. However, in individual regions of the mature brain
High levels of expression indicate that GAP-43 or some adult
It is suggested to have a facilitator in Uron. One possibility is that GAP-43 expression or
, indicating cells actively engaged in remodeling their structures.
It is to do so. Evidence for this is that in rats,
Adult neurons or hippocampal neurons expressing GAP-43
most prominently contains mitral cells of the olfactory bulb and olfactory bulb;
In adults, these neurons modify their terminals.
It is to create. Human hippocampus contains GA only at low levels
P-43 is expressed, and GAP-43 is actually in this structure.
Various regions of the human brain are markers of structural modification.
This suggests that it retained this function. GAP
Another function proposed for -43 is that its phosphoryl
learning as the state of change changes as a result of long-term synergy.
[Nelson and Ruttenbar]
Routtenberg, Experimental
Neurology (Exp, Neurol,) 89:2
F (1985)]. In fact, structural modifications can lead to long-term learning
There is a front page of [Chang and Greenough]
(Greenough), Brain Res, 30
9:35 (1984); Gere. Goelet et al., Nature
e) 322:419 (1983) J, in the area of nerve endings.
Growth is a long-term strategy at Aplysia.
Xi [Bailey]
Chan, Science
) 220:91 (1983)]. That is, one
The possibility of increasing interest lies in the structural aspects of long-term learning.
Neurons in the adult brain that use GAP-43
It means that it is something that is expressed. This possibility is
Nelson and Ro, Tenberg
Uttenberg)'s Experimental Neuro
Rosie (Exp, Neurol,) 89:213
(1985), Jacobson et al.
Journal in Neuroscience
sci.) 6:1843 (1986), and
Molec, Brain Res of Neve et al. 2:177 (1987),
This research is consistent with these suggestions.
Ru. This proposal suggests that various disease states and GAP-43 expression may
will require close interaction between the two. GAP-43 and repair CNS damage in the adult CNS
Suppression due to recovery from is poorly understood. Mammal
The peripheral nerves of mammals or even the central nerves of amphibians are incised.
After rupture, complete recovery or, on the contrary, mammalian
Such damage to the central nervous system does not recover. central god
As long as the meridians have peripheral nerve sheaths as kites,
After axotomy, adult neurons extend over long distances.
, maintain the ability to grow - Vru [Henfei (Ber +
fey) and Aguayo 3 (Aguayo), Nature
-(Nature) 296:150 (1982) I
o Failure of repair affects the central nervous system as opposed to the peripheral nervous system.
In the group of axonal transport proteins, ('I)
This was due to regulatory inhibition. Especially regarding GAP-43.
It's about that level or normal growth and resilience.
This is because it is very comparable to [Sken
e), Cell 37:697 (1984)]
. We found that after certain types of stimulation, maturing new
Ron expresses high levels of GAP-43.
showed that it can be done. Diseases such as temporary ischemic and cerebral infarctions may require axotomy.
Disability or permanent, as opposed to clinical
Recovery is of interest because it often occurs after such lesions.
It's deep. Neurological recovery or injury 1111 Capsule II
modification (induced by U or nearby intact I'l
Whether K7+ is induced in the development of L cells depends on the clinicopathological
It cannot be identified by the +HLI relationship. High△
Cell death area such as neurons expressing GAP-43
The distance between the two suggests that germination may be tinted. other
On the other hand, the increase in GAP-43 observed in these cases is due to
derived from ischemic effects in the trunk, which are associated with axotomy.
There doesn't seem to be much in between. For example, these are
release of amino acids and the resulting \□-methyl
D-aspartate ifK (NMDA) receptor excitation
[Olne's experimental
And Clinical Neuro I Kinokoro/-(Ex
peripheral and C11nical N
eurotoxieology), Swan! -(P,
S, 5pence) and Nyaunnog (H
, H. Schaumberg), eds, (Harte
Baltimore, MD Williams
(!illiams) and Wilkins (Wi 1k
ins), pp. 272-294 (1980);
Rothman, glossy off-knee
Neuroscience (J, Neurosci, ) 4:1
884 (1984) I. Song - Example 1 - Directed to purified GAP-43 protein
Immunohistochemistry of detection light of GAP-43R using antibody
Research has shown that GA, especially in the growing nervous system,
This suggests that P-43 is restricted to neurites.
To 1/T 2 ノ (Beno★1tz) U, E/Ya
Naru Off゛・2-Euro → Niens (1゜Npu
rosci, ) 8:339-352 (1988):
Gispen et al., Brain Res,
328:38]-385 (1985): Mates (V
Leiri) et al., Brontinges Inn.
Le Academy Off Science Ninisny (P
roc, Natl, Acad, Sci, USA) 83
:3537-3541 (1986) :Suiichiji (S
Kene et al., Science 233
A83-786 (1986)]. In this example,
In 5 itu hybridization and nerve cells
Perikaryal staining (perikaryal staining)
) using a novel antibody that has l=1 for GAP43,
Each of the present invention provides a cell individual expressing G A P-43.
We identified 8T in the adult brain and found that it is widely distributed in the adult brain. -'i passed
GAP-43 immunoreactive axons? Nealon comparison
emanated from a small population, and this mostly occurs locally.
Be less restricted. Method in 5 itu hybridase/3 cells and immune cells
New tissue used for chemistry is obtained and tri-ice is used.
Snap frozen in 2-methylbutane cooled by
did. Immediately before use, prepare cryostat sections using an appropriate fixative.
Fixed the book. Embryo Unot□ (E) (12, 15, 18
and 20 days old), postnatally developing rats (P) (1
, 7 and 14 days old) and adult rat brains.
were studied at the same time. The tissue was fixed in 4% paraformaltehy;
.. Treated with 3% Triton XIO○, then 1μ9/v=
Treatment with Q proteinase, acetylation, and 50% protein
Rumami] / 2X standard citrated saline (SSC)
) was brehybritized inside. The probe was cAp-43 anti as indicated.
I found the 1121st base of sense RNA. 50°C
5 hours, 100000000000000000000000000000000000000000000000000000H
2× ] 006 cm ″S-labeled antisense or
Hybridize with or sense lyphoprob.
I did a session. Then, apply the book to the tissue section, initially 50%
Contains formamide, then 50% formamide
110 containing Mido+01% Triton-X100
Wash in 2X SSC with l11 antithiothreitol
did. 50μ9/x (can be treated with IRNAaseA)
-Heavy chain RNA was taken out. The section specimen
, in 2X SSC with 1mM DTT for an additional 2 hours.
Washed and then containing 0.3M ammonium acetate
to graded alcohols
So I got dehydrated. NTB2 Kodak Emulsion
was used to detect the radioactive signal. Emulsion application
Counterstained the slides with hematoxylin and eosin.
It was colored. used for in 5 itu hybridization
Use adjacent tissue sections for immunohistochemistry.
there was. Chimeric GAP43-β- generated in λgtll
Rabbit odor injected with Calacto/Tase fusion protein
The polyclonal antiserum was raised to 1 Kearns (K
arns et al., Science 236
:597-600 (1987) :Young
g) et al., Prosortinges op National Aka.
Temmy in Science Ninisny (ProcN
atl, Acad, Sci, LISA) 80:119
4-1198 (1983)]. Ammonium sulfate fraction
method and DEAE cellulose chromatography.
The crude serum was treated with [Holowi
tz) et al., Functional Techniques in High
Lolosi (Fundamental Technique
s in Virology), pp, 297-31
Using growth cone membrane particles prepared from 51° neonatal rat brain.
[Menninger et al., Cell (
Cell) 35:578584 (1983)], U
Western Proto9 analysis method [Meiri et al.
Bronty/Guess in Su/Yonal Academy
In Science Ninisny (Proc, Natl
, Acad, Sci, tiSA) 83:3537-3
541 (1986)]. cormorant
Eastern Pro, Alkaline Phosphatase/BC
IP/NBT kit “Promega
] was used to expand it. Western Pro, To test method
The specificity of the antibodies that bind to
Pre-absorption with purified GAP-43 protein
[Chan et al.
・Neuroscience (J, Neurosci,) 6
:36183627 (1986)]. GAP-43
The protein is 3 as chromagen.
−3°diaminobenzidine and hematopoietic as counterstain
Using Kinlin, Avidin-Biotin Horseradish Pel
Okintase combined method [Hsu et al., Journal
In Histochemistry and Cytochemistry
- (J, Histochem, Cytochem,)
29:577-580 (1981)]
demonstrated in CNS tissue by histochemical staining. mark
The peculiarity of recognition is that neonates. Together with purified natural GAP-43 protein derived from human brain
Confirmed by incubating the first antibody.
It was. In 12- and 15-day-old embryos, GAP-
43mRNA expression is low, or neurons in explanted root ganglia
, exhibiting extreme labeling depending on the period of peak axonal growth.
did. At E20, GAP43 levels increase throughout the brain.
were uniformly and significantly higher. First week of life after birth
High levels of expression were maintained during E20 and P
In contrast to the diffuse labeling observed with l, P7 lanot
In the brain, separate labeling on individual neurons is
, by the spread of the neuropil and the growth of neuroglial elements, positive
I was able to make a good evaluation. best tested
All neurons were labeled at this age so that
. In Pl4, GAP 43 mRNA expression is
Na/Gnar strength is low, 50-75 of cortical neurons
Only % was labeled. In the adult CNS, GAP-43 is
Throughout the cortex, only diffuse cells are labeled.
expressed in a relatively small number of neurons,
The intensity of labeling was significantly reduced compared to Pl4 brains. death
The entorhinal cortex (entorhinal cortex)
x) moderately high density of GAP-43-expressing neurons
I have no idea. Dense focal labeling of neurons appears at P14
It is also present in the spinal cord, brainstem, and cerebellum of rats.
However, in adults, GAP~43-expressing neurons
presence or absence or significant presence in these areas.
They were either present at low densities. However,
In the body, extreme labeling of neurons in pigeons
It was kept in two areas: horses and fours. in the hippocampus
The pattern of labeling is consistent throughout the interdentate, CAI and CA3 areas.
Throughout the body, neurons release GAP-43 mRNA.
It was shown that it appeared. Mainly in terms of walks, high level
Mitral cell region containing GAP-43 mRNA
It was. Observation of G A P-43 expression by immunohistochemistry λg
tl] Chimera G A P -43-β-kara born inside
X = j to the protein
Riku
【コーナル抗体で、新生児う/)・脳のウェスター
ンプロットにおいてGAP)−43を特異的に標識した
。G A P −、−、−43抗原に関する特売的な免
疫染色は、神経膠細胞においては検出されないが、ニュ
ーロンにおい−Cは検出された。発育の間じゅう、免疫
反応性GAP−43は、神経細胞形質および神経突起の
両方に存在した。神経突起−制限免疫反応性GAP−4
3は、以前観察されていた「ヘノウ゛イノツ(Beno
witz)ら、ジャーナル・ベン・ニューロサイエンス
(J、Neurosci、) 8:339−352(1
98g)キスベン(Gispen)ら、Brain R
es、 328:381−385(1985) :ス
キーニ(Skene)ら、サイエンス(Science
)233ニア83−786 (1986)]。細胞分画
研究はGAP43か細胞体中にもあることを示唆してい
る[アレキサンター(Alexander)ら、ンヤー
ナル・ベン・バイオロンカル・ケミストリー(J、Bi
ol、Chem、) 262:61.08−6113
(1987)i。
我々の抗体を用いる免疫染色法は、GAP−43−発現
細胞の局在化およびin 5ituハイブリタイセーン
ヨンのテークとの比較を可能にした。免疫反応性c A
P −43を含有する二、−ロンの局所的な分布およ
び密度は、in 5ituハイブリタイセー/ヨンによ
ってそのmRNAに関して観察されt−発育パターンを
反映した。G A P −43免疫標識化は、E12胎
芽において検出されず、E】5CNSにおいて少↑たけ
存在した(かすかな免疫組織化学染色によって明示され
た)。E18−rは、GAP−43免疫反応性は一層は
っきりと見え、E20では、神経細胞の体幹および神経
突起の両Uにおいて高!ノベルで検出された。G A、
p43タンパクに関する免疫染色のこの度合は、P7
まて持続された。その結果と1.て、GAP−43免疫
反応性は、はとんとの領域において減少l7、したがっ
て、G A P −43免疫反応性の一層制限された分
布はそのままである。成体において、広がっているかか
すんでいる神経標識化(neuriticlabeli
ng)は、CNSの全体にわたって立証された。−ニー
ロン神経細胞形質は、高レベルのGAP −43を発現
するとしてin 5ituハイブリタイセー/3ンによ
っ−ご同定された領域において、密に標識六れた。
例えば、海馬ては、CAI、OA4および歯状間の全体
にわたる錐体細胞および顆粒細胞の両方において、強い
標識化か示される。抗体が、本明細書に記載のとおり単
離したケル精製G A P −43ど一緒に予備吸収さ
れると、標識化は生じなかった。β−カラクトシターセ
予備吸収は、標識化に影響を及はさなかった。小脳、脳
幹、およびを髄において、免疫標識化細胞はほとんとな
く、前頭皮質、体性感覚皮質、視覚皮質および脳幹神経
節における免疫標識化細胞は低い密度であり、内側嗅皮
質においては適度に高い密度であった。1nsituハ
イブリタイセーンヨンについて注はしたように、免疫反
応性GAP−43に関する強い押杆細胞形質染色は、2
つの領域 海馬および四球において最も顕著に維持され
た。CAL、CA3および歯状間の全体にわたる錐体細
胞および顆粒細胞は両者とも標識された。四球において
、標識化は、僧帽状細胞に対して、および顆粒細胞のう
ちの神経突起に対して大きく制限されている。すなわち
、GAP−43免疫反応性のパターンは、1nsitu
ハイブリタイゼー/ヨンのものを反映した。
考察
本実施例は、GAP−43か周産期間の全CNSニュー
ロンにおいて発現されることを示している。発育が進行
するに従い、その解剖学的分布は、漸次的に制限され、
成体においては、GAP−43−含有ニューロンは不均
一に分布し、最も高いレベルの発現が、主に、2つの別
々の領域・海馬および四球に制限される。
ロゼンタール(Rosenthal)らのEMBOJ、
6:36413646 (1987)による近年の報
告には、不均一なGAP−43標識化が開示されており
、ここで報告されたものといくらか異なることは、小脳
および前頭皮質における高いレベルのそれらの発見およ
び歯状回における標識化の欠損であった。先の報告にお
いて、免疫反応性GAP−43は、その細胞起源の表示
なして神経突起において排他的に検出された[ヘノヴイ
ノツ(Benowitz)ら、/ヤーナル・オフ・ニュ
ーロサイエンス(J、 Neurosci、 ) 83
39−352 (1988) ;キスペン(Gispe
n)ら、BrainRes、 328:381−38
5 (1985) ;スキm=(Skene)ら、サイ
エンス(Science) 233ニア83−786
(1936)巳・。
本発明者らによって生じさせられたβ−ガラクトンター
ゼーGAP−43融合タンパクに対する抗体は、ニュー
ロン神経細胞形質の極度の標識化を可能にした。この従
前の報告との相違点は、抗原のキメラ的性質によるもの
であり、おそらく、異なった程度にいくつかの異なった
エピトープをさらす。他方、該相違点は、アルデヒド固
化の省略を反映しており、これは、神経細胞形質標識化
を減少させるために本発明者らによって示された。
如何なる場合にも、本発明者らは、本発明の方法が、G
AP−43遺伝子発現の部位がGAP43免疫反応性の
ものを反映したということを示した。CNSにおけるG
AP−43の分布は、ラットとヒトの間で異なる。成人
脳では、海馬における以上に連合皮質領域において高い
レベルを維持し[不ヘイ(Neve)ら、プロシーティ
ンゲス・オフ・す/ヨナル・アカテミー・オフ・サイエ
ンス・ニーニスニー(Proc、 Natl、 Aca
d、 Sci、 USA) 85:3638−3642
(1988)]、これに反して、成体ラントては、海
馬、四球および内側嗅皮質において最も高いレベルのG
AP−43発現かある。この発見の重要さは、不明瞭で
あるが、ニューロン形成性の領域的保持力に関して、種
の相違に関連しているのであろう。成体において高いレ
ベルのGAP−43を安定に発現するCNSニューロン
のサブセ’/ l−か生物学的特徴を共有するか否かを
決定することか残っている。
1つの可能性は、GAP−43がシナプスの構造的改造
を行う際に含まれている細胞において発現されることで
ある。成長円錐は、成体脳のある領域において維持され
[ソテロ(Sotelo)ら、Labnvest 2
5:653−671 (1971)1、直接観察によっ
て、少なくとも末梢神経系において、単一の細胞の進行
しているシナプス再配置か示される[バーヘス(Pur
ves)ら、不イチ(−−(Nature) 315:
404−406 (1985)]。実際、このようなニ
ューロン改造か長期学習[チャン(Chan)ら、Br
ain Res、 309:35−46 (1984
) ;ケレノト(Goelet)ら、ネイチャー (l
lature)322:419−422 (1986)
;ホーン(Horn)ら、ジャーナル・オフ・ニュー
ロサイエンス(J、 Neurosci、 )5:31
61−3168 (1985)]および性的二形性行動
(sexually dimorphic behav
ior)[カーズ(Kurz)ら、サイエンス(Sci
ence) 232:395−398 (+986)]
にとって必須であるという証拠かある。
成長円錐およびンナブトソーム(synapiosom
es)におけるタンパクの補充物は、定性的にはあまり
異なっておらず「エリス(Ellis)ら、ンヤーナル
・オフ” 二、:L Dサイエンス(J、Neuro
sci、) 5:13931401 (1985) ;
カソッ(Katz)ら、ジャーナル・オフ・ニューロサ
イエンス(J、Neurosci、) 5:l402−
1411 (+985) :ソンデレ力−(Sonde
regger)ら、サイエンス(Science) 2
2]:1294−1297 (1983)]、成長円錐
は、その未来の/ナブス(synapses−to−b
e)のマーカーを付ける「ヒユーム(Hume)ら、ネ
イチャ(Nature) 305:632−634 (
1983) :サン(Sun)ら、プロシーデインゲス
・オフ・す/ヨナル・アカデミ−・オフ・サイエンス・
ニーニスニー(ProcNatl、Acad、Sci、
USA) 84:2540−2544 (1987)l
。成熟ニューロンは、これらの工程に移した分子の成分
を変化することによって部分的にこれらの構造を調節す
る「グラフスティン(Grafstei+i)ら、Ph
ysiol、 Rev、 6Ω:1167−1283
(1980) ;マクカー リ−(McQuarri
e)ら、ジャーナル・イン・ニューロサイエンス(J、
Neurosci、) 6:1593−161)5 (
1986)1.、このような変化は、局所的にUレイス
フ(Lasek)ら、C(qll Motility、
RD Goldman、 T Po1lard J
Rosenbaum、 Eds、、Co1d Spr
ing Harbor Conferenceson
Ce1l Proliferation 5eries
: Vol 3、コールド・スプリング・バーバー
ニューヨーク、p、1.021−1049 (1976
)l、該レベルの遺伝子発現で、例えば、チューブリン
について示されたような[ミラー(Miller)ら、
ンヤーナル・イン・セル・ハイオロ/(J、Ce11.
Biol、) 105:3065−3073 (198
7)1およびGAP −43について本発明者らによっ
て;jχされたようなレー・ルの遺伝子発現でもたらさ
れる。形成性を明示する成体CNSニューロンの特徴は
知られていないか、1戊熟神経系における/ナブスの発
育ル1および再設胴間の神経突起成長間で類似性か!う
えられ、分子レベルては、成長関連タンパクの必要性か
不合理でない。
形成性に対するG A、 P −43の結合を確実に4
−るために依存するマーカーはないか、成体において高
レベルのG A P−43を発現するニューロンのいく
つかは、ンナブス再設訂かできるという証拠かある。す
なわち、GAP−43発現は、嗅神経およびその標的、
四球の僧帽状細胞においで高い。嗅ニューロンは、生涯
をノ勇じて死と交換のサイクルを続けるのてUグラシア
ティ(Graziadei)3ystems、 Be
rlin、 Springer−Verlag pp
、55−83 (1978)]、これらのンナプスは、
変化し続けなければならない。成体におけるGAP−4
3を発現する内側嗅ニューロンは、損傷の非存在下で再
設計することは明らかではないか、神経切断域中に発芽
することによって末梢領域を拡張することかできる。最
後に、海馬の回路は機能的に形成性てあり1ヘノウ゛イ
ノソ(Benow i t z)ら、7ヤーナ、し、イ
ン。
ニューロサイエンス(J、Neurosci、) 8:
339352(1988) ;コツトマン(Cotma
n)ら、サイコロン−(Psychol、) 33:3
71−401 (1982) ; リー(Lee)ら
11.t、。ns、 アヵテミ、り、ニュー3−り、
1981.1’ip、 189−2+2 ;リ−(Le
e)ら、/ヤーナル・イン・ニューロフィ/′オロ/−
(J、Neurophysiol、)伺247−258
(1980):i、形態学的分析によって、長期相乗
作用を伴っている/ナブスの数および形の変化を確認し
た[チャン(Chang)ら、Brain Res、
309:3b−t6(+9g4)ioずなわち、成体
CNSにおいてGA P−43の制限された局在化は、
GAP−43発現ニューロンか再設計しごいる神経末端
において活動的に関係しているものであるという概念と
適有する。
実施例へ1
多くの場合、個々のニーよ−ロンの表現禦(は、その微
・j\環境に依存する。このような1゛−形成性−:は
、例えば、交換神経副腎系のiir駆細胞によって細胞
運(cell fate)の選択において証明され、こ
れは、神経発育因子(NGF)の影響下のニューロン表
現型またはコルチコステロイドの存在下の内分泌クロム
親和細胞表現型と仮定される。さらに、ニューロンは、
正常な発育の間およびンナプス使用に対して、それらの
関係、/ナプス形成性と称した現象を再設計する[イー
スター(EaSter)ら、サイエンス(Scienc
e) 230:207−511 (1985)]。
これら2つのタイプの形成性に関するある統一テーマは
、元の華麗なニューロンの形の確立において劇的であり
、関係の再配列においてさらに微妙である構造的な再編
成である。1つの概念は、1セツトの遺伝子の発現かニ
ューロ/形成性について責任を有するということである
。微小環境によるこれら遺伝子の調節は、構造的な変化
をもたらすであろう。
フルチフステロイ)・は、哺乳動物の神経系の正常な発
育に必要であり、細胞運およびニューロ−′構造および
完全性に影響する1タウベ(1)oupe)ら、/ヤー
ナル・イン・ニューロサイエンス(JNeurosci
、) 5:2119−2142 (1985) ;ダウ
ペ(Doupe)う、ジャーナル・イン・ニューロサイ
エンス(j。
Neurosci、) 5:2143−2160 (1
985) :アンダーマン(Anderson)および
アクセル(Axes)、セル(Cell) 47:10
79−1090 (1986) ;ホーン(Bohn)
およびラウタ(Lauder)、Dev、Neuros
ci、 l:250−266 (197g) ;シェ
フ(Scheff)ら、Expt、Neurology
68:]95−201(1980) ;シェフ(Sc
heff)およびフットマン(Cotman)、Exp
t、Neurology 76:644−654 (1
9g2)サポルスキー(Sapolskのら、ジャーナ
ル・イン・ニューロサイエンス(J、Neurosci
、) 5:1222−1227(1985)]。培養中
、小さく極度の蛍光性の(SIF)細胞および副腎髄質
細胞を含む神経堤うイニン(lineage)の細胞は
、ニューロン性またはクロム親和性のいずれの表現型を
呈することもてきる。
コルチコステロイドによって、それらがクロム親和性特
徴を帯ひる。コルチコステロイドの非存在下、NGFの
存在によって、それらかニューロン性の特性を発育させ
る[タウペ(Doupe)ら、ンヤーナル・イン・ニュ
ーロサイエンス(J、 Neurosci、 )5:2
119−2142 (1985)]。
ラット副腎髄質クロム親和性細胞腫から誘導したクロー
ン株PCI2の細胞[グリーン(Greene)および
ティジュラ−(7ischler)、プロソーティンゲ
ス・イン・す/ヨナル・アカデミ−・イン・サイエンス
・ニーニスニー(Proc、 Nat’ ] Acad
、 5ciUSA) 13:2424−2428 (1
986) ;グリーン(Greene)およびティンニ
ラ−(Tischler)、Advances 1nC
ellular Neurobiology、 Vol
J、pp、 373−413、アカデミツク・プレス、
ニューヨーク (19g2)]は、NGFによって、よ
りニューロン性となり、コルチコステロイドにさらして
クロム親和特性を維持する、同様の両能運(bipot
ential fate)を示す。
驚くへきことに、GAP−43発現の本研究は、PC1
2細胞および培養した交換神経ニューロンの両方におい
て、コルチコステロイドかGAP43遺伝子発現の有用
な陰性調節物であることをホした。さらに、コルチフス
テロイトかGAP43発現におけるNGFの刺激効果を
抑制することを発見した。
実験方法
砂材
酵素は、ベーリンガー・マンノ−イム(Boehrin
gerMannheim)、ニュー・イングランド・バ
イオラブズ(New England Biolabs
)、またはヘセスダ・リサーチ・ラボラトリーズ(Be
thesda Re5earchLaboratori
es)から購入し、供給者によって指定されたとおりに
使用した。組織培養産物は、ギブコ(Gibco)から
購入した。放射化学物質は、二ニー・イングランド・ニ
ュークリアーテユ・ボン(New England N
uclear−Du Pont)から購入した。
寒天および塩化セシウムは、ヘセスタ・リサーチ・ラボ
ラトリーズから購入した。機を得て懐妊しているスプシ
ーキュードーレイ種ラットは、チャールズ・リバー・ラ
ット(Charles River Rat)から購入
した。ステロイドは、/グマ(Sigma)から、NG
Fは、コラホレイテイブ・リサーチ(Collab。
raive Re5earch)(2、5s型)から購
入した。他の全ての化学物質は、入手可能な最高級のも
のであった。
細胞培養
5%熱不活化ウマ血清および10%ウシ胎児血清を有す
るタルへノコ修飾イーグル培地(DMEM)中でPC1
2細胞を増殖した。約20%の集合度の時に細胞をルー
チン通りに用いた。RIAによって測定したコルチソル
レベルは、血清含有培地中、3nMまたはそれ以下であ
った。37°Cて、5%二酸化炭素を有する湿気を帯び
たインキュヘーター中で細胞を増殖した。20日齢胎芽
ラうト上頚神経節から分離したニューロンを、NGF(
50%g/ffの、06%グルフースおよび10%つ/
胎児血清を供給したハム(Ham’ s) F 12培
地中で培養した。ステロイド試験のために、通常、該化
合物を95%エタノールに溶解した。ビヒクルとしてエ
タノールを用いて行った対II6は、豊富なGAP−4
3またはGAPDHRNA中で変化を示さなかった。
RNAブロッティング
イソチオンアン酸グアニ/ン法によって、培養された細
胞から全RNAを調製した[チャーグウイン(Ch i
rgw i n)ら、バイオケミストリー(Bi。
chemistry) 18:5294−5299 (
1979)’j0各培養物由来の全RNA20μ7を、
2.2Mホルムアルデヒドを含有している1 2%アカ
ロースゲルを介して電気泳動にかけ、ナイトラン(Ny
tran)[/ユライヒャー・ア7 l’ ・:l/
:s−ル(Schleicher andSctu+e
l l)]にキャピラリティによって移し、核酸を加熱
固化によって固定化した。50%ホルムアミド、5xS
SC(lxssc : 150mM塩化ナトリウト、1
5zMクエン酸す1−リウム、pl(70)、〕×テン
ハーツ(D enhardt’ s)溶液、1%ドテン
ル硫酸ナトリウム(SDS)および100μ9/gQの
変性したづ−モン精液DNAを含有しているハイブリタ
イヤ−ノー3ン溶液中、42°Cて、少なくとも1時間
、プレハイブリタイセーンヨンを行った。
D N AポリメシーセIのフレノウフラグメン1へを
用いて、仕向のへキせヌクレオチ!・ブライミンク(こ
3上−・て調l製(またl x ] 0 ’cpm/m
(!の32P−標識化L)N Aプローブを含有してい
る同一の溶液中、42°Cて10〜12時間、ハイブリ
ッド形成を行った[ファインバーブ(Feinberg
)およびフオゲルスタイン(Vogelstein)、
Anal、Biochem、 132:6−12(1
984)]。ここに記載したようなGAP−43に対し
て、またはGAPDHに対してクローンしたcI)NA
から該プローブを作製した「ピエチャクツイク(Pie
chaczyk)ら、Nuel、Ac1ds Res、
12:6951−6963 (1984)l。プロ
ットを、65°Cて、2XSSCて2回、各20分間、
ならひに65°Cで、02xSSCでさらに20分間洗
浄した。−70’Cて、スクリーンを強めながら、オー
トラジオグラフィーを行った。1×テンハーツ溶液、1
%SDS。
50mMhリス、pl、、+ 7 、4および0.05
%ビロリン酸すI・リウムを含有している溶液中、80
°Cて2時間、ハイブリクイズしたプローブをプロット
からストリップした。
L、 K Bウルトラスキャンによってスキャニングレ
ー寸−テンン用・メトリーを行った。与えられたプロ、
1・のいくつかの位置をスキャンし5、像の強度を時間
に対してプロットした。像の強度の測定は、曲線の線形
部分から得た。GAPDHRNAレヘルの注@深レベの
測定によって、これらのいくつかの実験条件ドて変化し
ないことかわか−。
た。
核追加検査(Nuclear Run−0n As5a
y)各実験の48〜60時間前に、I)C12培養物を
スブリ、トシた。細胞は、未処理のままか、あるいはN
GF(50ny/z□またはデキサメタシン(1μM)
のいずれかで6時間処理(、た。約1,000万の核を
、以下の変形を伴ってグリーンハーグの方法[グリ−ン
ハー グ(Greenberg)ら、J、 RiolC
hem、 260:1410144110 (1985
)]によって、それぞれから調製し、た。細胞溶解は、
]、OzM塩化すトリウム、101M1−リス、pH7
,4,3mM塩化力ルンウムおよび200ユニy l−
/rtrQ RN As1n[プロメカ+バイオツク(
Promega Biotec)i、中たった。501
1Ml−リス、p++ 8.3.40%グリセロール、
5iM塩化マグネ/・ラム、0.1zMエチレン/アミ
ノ四酊酸(EDTA)、2xM/チ第1・レイi −、
rしおよび200x−=−、、lzlmQ RNA5i
n中細胞溶解緩衝液で洗浄した後、核を再懸濁した。
核を計数し、5,000万/icの濃度で、液体窒素中
に貯蔵した。
懸濁した核に、同量の、10 xM l−リス、pH8
0,5mM塩化マグネ/ウム、03M塩化ノノリウムお
よび各々]、OxMのアデノノン、ンチンンおよびグア
ノンンヌクレオチト三リン酸を含有している緩衝液に添
加することによって、解凍[7た核中の発生期鎖の標識
化を行った。次いて、ウリノン三リン酸(32P)30
0,11Ciを添加しく3000C1/ミ’)モル)、
30°Cて30分間、成核を標識した。次いて、3′7
°Cて45分間、60 di トリス、p)−(7,5
,15zM塩化すI・リウム、IOtM塩化マグ不ノウ
ム、および200−1=)l−/ rrtρRNA5i
nを含有している緩?Ii液600μθ中て100ユニ
ノ1−RQ I DNAase:プロメガ・バイオチ
ック」を添加して核を消化し7た。次いて、開示されて
いるとおり[グリーンハーグ(Greenberg)ら
、J、Biol、Chem、 260:14101−
14110 (1985)I、十票識化RN A ヲフ
ロテイナーセK[ヘーリンメノ゛−・マンハイム(Bo
ehringer Mannheim)]で消化した。
数回9フエノール、クロロホルム−イソアミルアルコー
ル抽出の後、酢酸ナトリウムの存在下、核酸をエタノー
ル沈殿した。回収した標識化核酸は、またDNAを含有
しており、これを、37°Cで45分間、RQI D
NAase(50xMトリス、1)H7,5、IC1m
M塩化ナトリウム、7.5iM塩化マグネシウムおよび
200ユニツトRNA5in/酎を含有している緩衝液
250μC中50ユニツト酵素)、次いで、42°Cで
30分間、ブロテイナーゼK(5%SDS、0.5Mト
リス、pH7゜4.1251M EDTAおよび0 、
2 mg/ RQプロテイナーセKを含有している緩衝
液100μaを添加することによる)の別の循環にかけ
た。数回のフェノール、クロロホルム−イソアミルアル
コール抽出の後、標識化RNAを、酢酸アンモニウムに
よるエタノール沈殿を3回行い、一体化していないヌク
レオチド三リン酸を除去した。
チロ/ンヒトロキンシーセに関してクローンしたcDN
A[ルイス(Lewis)ら、J、Biol、Chem
、 285:14632−14637 (1983)]
、]グリセルアルデヒドー3リン酸デヒドロケナーセG
APDH)、pBR322およびGAP−43遺伝子の
8キロベースゲノムフラグメントを含むプラスミドを、
適当な制限酵素を用いて線形化し、フェノール抽出し、
エタノール沈殿し、そして、遠心分離によって回収シタ
。DNA(250μii/rc)を、アルカリ(05N
水酸化ナトリウム)によって変性し、10容量の1M酢
酸アンモニウムの添加によって中和シた。ニトロセルロ
ースフィルターサークルヲ、重力濾過によってDNA5
0μ9て負荷した。25IMPIPEsナトリウム、p
H7,2,50%ホルムアミド、0.75M塩化ナトリ
ウム、2,5FMEDTAおよび100 ttg/m(
lのtRNAを含有している緩衝液中、45°Cで10
〜12時間、該フィルターのプレハイブリット形成を行
った。
1〜3 x 106cpm/ mρの範囲の比活性の標
識化RNAを含有する同一の緩衝液中で、45°Cて4
日間、ハイブリタイセーションを行った。開示されてい
るように[グリーンバーブ(Greenberg)、J
Biol、Chem、 260°14101−1411
0 (1985)]、洗浄およびRN A ase処理
を行った。2回行ったフィルターを、シンチレーション
カウンターにおいて、乾燥後に計数した。データは、フ
ィルターを含有しているベクターからハックグランドを
引いた後ノ\イブリダイズした100万当たりの部数と
して表す。
結果
GAP−43発現の二重調節
GAP−43mRNA蓄積に与えるNGFおよび糖質フ
ルチコイトの影響をRNAプロット法によって測定した
。デキサメタシンはGAP−43mRNAレベルの顕著
な減少を生じるのに対し、NGF添加の結果、基底レベ
ルよりも著しく増加した。テンシトメトリーによって測
定し、RNA負荷について修正したGAP−43RNA
の定量化の結果、デキサメタシンは5.5倍減少させる
か、N G Fは35倍増加を生じることが明らかとな
った。c−fosとは異なり、NGFの存在下でのGA
P−43mRNAの蓄積は安定しており、これは数時間
以内にピークに達し、次いて、NGFの継続存在にもか
かわらず素早く衰退する。
蓄積したGAP−43mRNAレベルに与えるステロイ
ドの効果の特異性を試験するために、いくつかの構造ク
ラスの種々のステロイドを、ある濃度範囲にわたって試
験した。各クラスのステロイドは、in vivoで様
々なタイプのニューロンに選択的に影響を及ぼすことか
示された[マクエラエン(McWen)ら、Physi
ological Rev、 66:1121−11
88(1986)]。
1つの試験において、ステロイドの7#変は、48時間
の処理の間、1μMであった。テンシトメトリーによっ
て定量化を行い、RNA入力におけるわずかな変動につ
いて正規化した。エストラノオール、テストステロン、
およびフ“レグ不ノロンは、蓄積したGAP−43mR
NAレベルに対し影響しなかった。デキサメタシン、コ
ルチコステロン、アルドステロンおよびプロゲステロン
は、GAP−43RNAのレベルを、各々、対照(GA
P−43RNAのNGF−刺激レベルを100%↓(、
て定義しまた)のC】%、15%、10%および15%
まで減少した。プロケステロン効ψは、それ自イ本のレ
セプターによってもたらされるかもしれないか、これら
のテークは、鉱質コルチコイドまたは糖質コルチコイド
のいずれかのレセプターの活性化を示唆している[アリ
f(Arriza)ら、リイエンス(Science)
237:268−275 (1987) ;キケレ(
Gigucre)ら、セル(Cell) 46:645
−652 (19861゜コルチコステロイドは、SI
Fおよび副腎骨髄細胞の両方においてニューロン表現型
のNGF誘導を遮断する[タウベ(Doupe)ら、/
ヤーナル・オフ・二、−口@ゴイエンス(J、 Neu
rosci、 ) 5:21!!l−2142(198
5) ;タウベ(1)oupe)ら、ンヤーナ/lz−
オフ・ニュー0升イエンス(1,Neurosci、)
5:2143−2160 (1985)1.。G A
P −43発現に際しての2つの薬物の相互作用の性
質を調へるために、NGF(5on?・ic)およびデ
キサメタソン(1tt lt4 )ノミr在下、PC]
21[B胞を3(3時間均油させた。ギ2.東は、デキ
サメタソンか、Ncr”によってもたらされるGAP−
43mRNAの増加を妨げることを小す。
N G Fおよびステロイドの効果は直接的であるN
G Fおよびコルチコステロイドの効果か直接的に及ぼ
されるのかまたは間接的に及ぼされるのかという疑問を
、タンパク合成抑制薬ンクロベキ/ミ1−の使用によっ
て処理した。05Hg/mQのシクロへキンミドの濃度
は、24時間目の細tla成育能力への影響なくしてタ
ンパクへの(3H)ロインンの取り込みの94%以十を
抑制する。ンクロヘキンミトは、GAP−43遺伝子発
現のNGF強化およびデキサメタソン抑制のいずれをも
妨げず、これはいずれの効果ちde novoタンパク
合成を必要としないことを示す。NGF処理細胞と、な
らびにNGFおよび05Hg/杼または2μylmσン
クロヘキンミト・て処理した細胞と、対照よを比較した
。05μyl vt(2/クロへキンミドによる処理の
後、大きいサイズの転写産物か示され、これは、スプラ
イスしていない前駆体を表すてあろう。G A P −
43発現のテキ→ブメタソン抑制は、デキサメタソンだ
(づを用いるよりもシクロへキ/ミlとデキサメタソン
を用いる方かまり著I−いものてあ−)だ。
0、’]vMのa度にて、より強力なタンパク合成抑制
薬アニソマイ/・ンを用い、これらの実験を、12時間
までに細胞死か生じるために6時間の暴露時間−C繰り
返した。了ニソマインノは、NGFによってもたらされ
るGAP−43mRNAの増加に影響を及ぼさなかった
。デキサメタソン抑制は、N G F誘導よりも遅く、
6時間までは認識されず、従って、該効果は、アニソマ
インン感受性に関して検査することかできなかった。N
G Fによるプレ処理は、ステロイド抑制を直接防止
しなかった。
別の試験において、GAP−43mRNAの充分に抑制
された安定状態レベルを達成するのに必要とする時間は
、NGF−)備処理の後にステロイ1−を添加すると一
層長くなることか判明した。
ステロイド抑制は転写的である
N G Fおよびステロイドの両効果に関!−jする調
節のレベルを評価するために、核追加試験(nucle
ar run−on experiments)を行っ
た。核は、50%g/mONGFまたは1HMテキせメ
タシンで6時間処理し7たPCI211(tlllKか
ら調製した。各グループからの標識化RN 、Aを、固
定化D N A、 sを含有スる二)゛ロセルロースフ
ィルターにハイブリクイズした。ハイブリダイゼー/−
3ンおよび洗浄の後、各フィルターに関する特異的放射
能活性を算出し、テークを100万当たIりの部数でハ
イブリクイズされた数として表(7た。NGFは、基本
的な転写率に対し影響は認められなかったか、テキ±メ
タシンは、G A P −43の転写率を約45倍減少
した。比較すると、千ロ/ンヒドロキンシーセ転写は、
デキサメタソンによって増大し、GAPDHの転写は変
化し5なかった。
G A I) −43転写ユニツトを定義する一連の実
験において、新生児脳核から調製した流出(runof
f)−標識化RNΔを、第1イン)・ロンの初期部分を
通って、5′フランキング領域にわたる近隣の一連の一
Φ鎖M 13クローンにハイブリクイズした。結果は、
転写かコーディング鎖たけからでアリ、フランキングセ
グメントからではないことを示した。
NGF処理PCI2細胞は、分化したニューロンの良い
モテルであるとみなされるが、フルチコステロイドの効
果か、充分な分化状態を達成した後、−次ニューロンに
よって発揮されるか否かを決定するのが望まれた。そう
するために、ラット上類神経節の分離したニューロンを
培養し、これに1μMデキサメタシンを48時間添加し
た。上記のとおり、全RNAを調製し、分画し、プロッ
トし、プローブした。デキサメタシンは、交換神経ニュ
ーロンにおけるGAP−43RNAの発現を減少させた
。デキサメタシン処理培養物中のニューロンの形態学的
外観は、未処理細胞のものと相異しなかった。これは、
短時間にわたる神経突起の延長または維持かGAP
43 mRNAの持続性に依存しないらしいか、GAP
−43遺伝子産物か長い半減期を有するので、長期の効
果を評価する必要かあることを示唆している。
考察
本実験において、GAP−43遺伝子発現は、NGFに
よる陽性および糖質コルチコイドによる陰性の両対照に
支配されることを示す。両効果は、直接的であり、いず
れも新しいタンパク合成を必要としない。興味深くかつ
驚くべきことに、シクロへキンミドは、GAP−43m
RNAのデキサメタシン抑制をさらに増加させることが
分かった。
特定の理論によって結有することを意図しないが、これ
は、mRNA安定化タンパク上での合成の抑制によるも
のであろう。
In vivoで、GAP−43遺伝子は高度に調整さ
れる。それは今日まで、ニューロンにおいてた゛け報告
されてきた。しかしなから、本発明者らは、神経環から
誘導される他の細胞における低レベルの発現を支持する
データを得た。動物におけるピークレベルは、神経突起
の成長時に達成され、正常な成長または再生に関係して
いる。その細胞特異的かつ成長に関連する発現の分子調
節器は、また明らかにされていない。神経発育因子は、
中間フィラメントに関連するc−fosSNGF I
A、 NGFIB、ヘーターアクチンおよびクローン化
cDNAのようないくつかの遺伝子の発現を直接増加さ
せる[グリーンバーブ(Greenberg)ら、JB
iol、Chem、 260:14101−1411
0 (1985) ; ミルプラント(Milbra
ndt)、サイエンス(Science) 238ニア
97799 (1987) ;ミルプラント(Milb
randt)、ニューロン(Neuron) l:18
3−188 (19813) ;レオナルト(Leon
ard)ら、ジャーナル・イン・セル・バイオロジー(
J、Ce11.Biol、) 106:181−193
(1988)]。
本データは、GA、1”43%節とこれらの他の遺伝子
の調節との間にいくつかの顕著な相異点かあることを示
している。c−fosおよびNGFIAおよびNGFI
Bのようなものについて、NGF誘導は、迅速であり、
数分以内に影響を及ぼし、数時間後に衰退する。これは
、GAP−43発現へのNGF効果とは対照的であり、
着手はゆっくりであり、安定である。
さらに、広範囲の刺激は、カル/ラムエントリ、他の成
長因子および血清離脱症状および多血症の増加を牛ヒさ
せることができ、これらの効果は様々なタイプの細胞に
おいて見られる[グリーンバーブ(Greenberg
)およびシフ(Zjff)、不イチャ(Nature)
311:433−438 (1984)]。c f
osのような遺伝子は、DNAウィルスのごく初期の遺
伝子にたとえられており[ゲレノト(Goelet)ら
、不イチ+−(Nature) 322:419−42
2 (1986)]、そのうちのいくつかはそれ自体、
細胞機構を専用機能に再プログラムする転写的調節器を
コードする。
NGFに対するGAP−43の遅延応答は、c fo
s、NGF IASNGF I B等とは別で異なるク
ラスのNGF−調節遺伝子に当てはまり、即時応答にお
けるよりもむしろ長期適合における役割を果すらしいこ
とを示唆している。これらの他の遺伝子とは異なり、N
GFはGAP−43mRNA蓄積の大きい増加を生じる
が、転写速度に与える効果は、ごくわずかである。した
がって、その作用は、転写後のメカニズムを介−しても
たらされるらしい。
神経系に与えるコルチコステロイドの影響は広範囲であ
る[マクエラエン(McEwen)ら、Physiol
。
gical Rev、 66:1121−1188 (
1986)]。ステロイドは、転写調節薬としてそれら
のレセプターを介して作用するので、いずれのニューロ
ン遺伝子がコルチフステロイドによって調節されるのか
を決定することは重要である。神経堤行数の細胞を考え
ると、細胞表現型に与えるコルチコステロイドおよびN
GFの拮抗効果が遺伝子発現のレベルで反映されている
か否か、すなわち、同一の遺伝子が2つの薬物によって
双峰的に調節されるか否かを決定するのは特に興味深い
。
本発明者らは、GAP−43転写がコルチコステロイド
によって抑制され、NGFの同時存在がこの抑制を妨げ
ないことを示した。これは、培養したクロム親和性細胞
のNGFによってもたらされたニューロン分化に対する
糖質コルチコイド抑制効果と類似している[タウベ(D
oupe)ら、/ヤーナル・オフ・ニューロサイエンス
(J、 Neurosci、 )5:2119−214
2 (1985)l。かくして、GAP−43は、細胞
運命のこれらのモジ、レータ−の公知の分岐効果に少な
くとも匹敵する方法て、NGFおよびコルチコステロイ
ドによって双峰的に調節される。5CGIOと称される
他の神経特異性遺伝子がPCI2細胞において双峰的に
調節されることは興味深い[スティン(Stein)ら
、I)evelop。
Biol、 127:316−325 (1988)
]。G A P−43と同様に、SC010発現は、N
GFによって刺激され、糖質コルチコイドによって抑制
されるか、抑制レベルは2つの遺伝子間で多少異なる。
コルチフステロイドは、PC12細胞の形状に顕著に影
響を及ぼさない。GAP−43か抑圧されるので、通常
レベルのmRNAは、PCI2細胞における神経突起延
長に必要ではないことは明らかである。しかしなから、
これらの結果か、GAP−43か神経突起成長に不必要
であることを意味すると解釈し得ることは明らかではな
い。第1に、低レベルのGAP−43RNAは、ステロ
イド抑制の後にも存在する。第2に、該タンパクは、長
い細胞半減期を有する。さらに、PCI2細胞は、形質
転換され、これらのin vivo相対物によってもた
らされたものとは異なる構造制限を課せられるらしい。
実施例■
本実施例において、本発明者らは、GAP−43が、お
そらく細胞構造のレベルで、固有のニューロン表現型の
確立に直接貢献しているという仮説を試験することを説
明する。かくして、本発明のもう1つの態様において、
ラットGAP−43をコードイー1けする発現ベクター
を、いくつかのタイプの非ニューロン性細胞に導入する
。
アデノウィルス主要後期プロモーター、SV40早期プ
ロモーター、またはサイトメガウィルスプロモーターの
抑制下、SV40複製開始点を含有するプラスミドに挿
入したラットGAP−43cDNAを用いて、発現ベク
ターを構築した1カーンズ(Karns)ら、サイエン
ス(Science)236:597(1987)]。
結果は、これらのベクターの全てを用いても同様であっ
た。
CO87細胞[グルラマン(Gluzman、 Y、
)、セル(Cell) 23:175 (1981)]
を、開示に従ってトランスフェクトし[ツバ−(Zub
er、 M、 X、 )ら、サイエンス(Seiene
e) 234:1258 (1986)]、七M己ウつ
キ゛抗GAP抗体を用いてAGP−43免疫反応性につ
いて試験(−た。T−細胞特異性膜タンパクCI) 8
を発現する同様のベクターを用いて、同しく、対照l・
ランスフェクションを行った「ンーF(SeedB、)
う、プロン−ティンゲス・オフ・ナンタナル・アカテミ
ー ・オフ・@ヅイエンス・ニーニスニー(Proe
、 Naj 1. Acad、 Sci、 USA)
84 :3365 (+987)io細胞は平板培養の
1時間後に試験(2,た。
対照CO8細胞は、CD8に対する抗、体をnするCD
8−1−ランスフェクト細胞の免疫蛍光標識化の後は実
質的に丸かった。GAP−431−ランスフェクト細胞
において、GAP−43免疫反応性は、細胞の約5〜2
0%において顕著であり、トランスフェクンヨン効率に
依存した。あるGAP−43は、細胞質ゾル画分と膜画
分を比較するウェスターンプロット分析によって確認し
た観察のごとく、膜連結性のようであった。
高レベルのGAP−43を発現する細胞はそれらの細胞
周界から突起を伸延している多くの細胞を有する独特の
構造を有していた。これが対GAP−43抗体による細
胞表面の良好な可視化によらなかったことを確認するた
めに、すべての細胞の表面をローダミン処理した麦芽凝
集素によって標識化した。CD84ランスフエクト細胞
、偽トランスフェクト細胞(mock transfe
cted cells)、またはGAP−43を発現し
なかった同一のGAP−43トランスフ工クト皿におけ
る細胞は、短いまたは単一の突起を生じたが、これらの
伸延突起を有していなかった。長く細い突起は、高いレ
ベルのGAP−43発現たけに関連していると思われた
。高いレベルのGAP−43発現と突起成長の同様の関
係か、ポリオーマT抗原を発現する3T3細胞、wop
細胞[ペイル(Valle)ら、Mo1Ce11.Bi
ol、 I:417 (1981)]を]CDM8−
GAP1CD−−マ複製開始を含むGAP−43発現ベ
クターによってトランスフェクトした場合、見つかった
。これらの−時的トランスフェクションアッセイにおい
て、トランスフェクションの効率および発現のレベルは
共に変化し、該効果の定量化を困難にする。
定量化の問題点を解決するために、構成的にGAP−4
3を発現する一連の安定に形質転換されたクローンCH
O細胞系を得た。平板培養の30分後の対照細胞系は、
−船釣に丸かった。GAP43発現系において、GAP
−43発現は、突起伸延と明らかに関連していた。GA
P−43を発現する多くの細胞は、狭くかつ長さ20〜
75μmの糸状足突起を伸延した。対照およびGAP4
3を発現する細胞系の両方において、周界は、しばしば
、幅広く、細く、ひた飾りのあるラメリボデイラムを含
んでいた。
Ca−P○4共沈法およびG418選択法によってCH
O細胞にCDM8−GAPおよび不オマインン耐性発現
プラスミドを共トランスフェクトすることによって、G
AP−43を構成的に発現するクローン細胞系を樹立し
た[マニアティス(Maniatis)ら、モレキュラ
ー・クローニングニア・ラボラトリー−7ニユアル(M
olecular Cloning:ハーバ−・ラボラ
トリ−(Cold Spring HarborLab
oratory)、コールド・スプリング・ハーバ−ニ
ューヨーク (1982)]。対照のトランスフェクト
した細胞において、CDM8−GAPの代わりに、プラ
スミドpCDM8[シード(3eed、 B、 )、不
イチャ(Nature) 329:840 (1987
)]を用いた。細胞が密集した後、これらをトリプシン
で継代し、ポリD−リシンー塗布したグラスカバースリ
ップ上で平板培養した。
突起形成は、対照プラスミドによってトランスフェクト
した4つの独立系、およびウェスタンプロット法によっ
て測定した最大量のGAP−43を発現する4つの独立
系から評価した。ノマルスキー光学系の使用によって、
生きている細胞を試験した。GAP−43免疫反応性を
有する全CH○細胞系は、対照細胞系よりも突起を伸延
させる傾向にあった。さらに、GAP−43を発現する
細胞は、対照セルライン(0,5%〜1%)と比較する
としばしば複数の突起を有しており(細胞の6%〜11
%の間の範囲)、該突起の長さは対照細胞のものよりも
長かった。
したがって、ニューロン蛋白GAP−43はこれらの非
ニューロン細胞の形状変化をひき起こす。
細胞突出が成長円錐に似ているように、糸状足およびラ
メリポデイラムは細胞体幹から直接伸延する。
非ニューロン細胞において、GAP−43は、その正常
な生物学的情況から取り出され、調節されていない形態
で発現されるので、ここで観察された変化は、そのニュ
ーロン情況におけるGAP43の効果を疑似しない。し
かしなから、実際に、GAP−43は、成長円錐におい
て豊富であるという点で、成長円錐機能に関連しており
[カッツ(Katz、 F、 )ら、ジャーナル・イン
・ニューロサイエンス(J、Neurosci、) 5
:1402 (1185) :デグラーン(DeGra
an、 P、 N、 E、 )ら、ニューロサイエンス
(Neurosci、) 61:235 (1985)
;メ・fす(Meiri、 K、 F、 )ら、プロ
シーデインゲス・イン・ナショナル・アカテミー・イン
・サイエンス・ニーニスニー(Proc、 Natl、
Acad、 Sei、 USA) 83:3537
(1986) ;スキーニ(Skene、 J、 H,
P、 )ら、サイエンス(Science)233ニア
38 (1986)]、in vivoまたはin v
itroて軸索を伸延しているニューロンにおいて最高
レベルであり[スキーニ(Skene、 J、 H,P
、 )ら、ジャーナル・イン・セル・バイオロジー(J
、Ce11.Biol、) 89:86(1981)、
ベノウ°イッツ(Benowitz、 V、 E、 )
ら、ニューロサイエンス(Neurosci、) 1°
300 (1981) ;メイリ(Meiri、 K、
F、 )らジャーナル・イン・ニューロサイエンス(
J、 Neurosci、 ) 8:2571 ;ベノ
ヴイッツ(Benowitz、 L、 1. )ら、T
、1.N、S、 10:527 (1987)E、上
記のように、NGFに暴露したPCI2細胞で増加し、
神経突起成長を伴うという証拠かある。
本発明者らは、特定の理論によって結び付けようとする
ものではないか、これらのテークの1つの解釈は、GA
P−43、ニューロン特異性分子はこれらの細胞に全く
新規なニューロン様構造を−Ijえることかてきること
である。別の説明は、GAP’−43が細胞の形状を制
御するより一般的なメカニズムに関係するということで
ある[プレイ(Bray、 D、 )ら、サイエンス(
Science) 239:883 (1988)ニス
ミス(Smith、 S、 J、 )、サイエンス(S
cience)242ニア0g (198g)’]。
多くの細胞は、糸状足またはラメリポディアを伸延する
ことができ、これは、細胞サイクルの相、平板培養条件
、および第2メソセン/ヤー〇レベルを含めたいくつか
の因子に依存する傾向にある[オールレッド(Allr
ed、 L、 E、 )ら、サーフエイ/ズ・イン・ノ
ーマル・アンド・マリグナント・セルズ(Surfac
es of Normal and Mali
gnant Ce1ls) ノ\イネス(R,0
,Hynes)編(ジョー7・ウィリー・アンド・サン
ズ(John Willey & 5ons)、ニュー
ヨーク、1979)、p、21]。この理由で、まさに
同一の厳格な平板培養条件下で細胞を検査した。細胞に
突起を伸延さセることを可能とする細胞メカニズムは複
雑であり、すへての細胞に存在すると思われる要素を含
んでいる。したかって、成長円錐の突起と線維芽細胞の
突起との類似性は、驚くへきことではない。実際、成長
円錐構造□は、細胞運動を与える一般的な方法として用
いられることができる皮質のアクチンの流動および選択
的付着のような細胞メカニズムを利用することか示唆さ
れている[プレイ(Bray、 D、 )ら、サイエン
ス(Science) 239:883 (1988)
ニスミス(Smith、 S、 J、 )サイエンス
(Science) 242ニア08 (1988)]
。GAP−43がこのような機構といかに関連するかを
判断するかが残されている。
実施例■
新規な膜ターゲノテイングペプチトの同定さらにもう1
つの本発明の態様において、GAP−43蛋白は、該G
AP−43蛋白を細胞膜、特にニューロン細胞の成長円
錐の領域へ定方向化する新規な膜−ターケ、テイングペ
プチドトメインを含有することが判明した。この膜ター
ゲツティングドメインの構造を決定し、該ペプチドは、
(通常は膜連結ではない)通常は細胞質ゾルの蛋白を細
胞膜へ定方向化するのに有効であることか示された。
本発明の本態様の組成物および方法により、とりわけ、
通常は膜連結ではない蛋白を包含する所望の蛋白のいず
れも細胞膜へ定方向化することか可能である。さらに、
本発明の本態様の組成物および方法は、動物において、
神経学的損傷および障害のin vitro、 in
vivo、およびin 5itu治療処置で利用できる
のは明らかである。
はとんどの膜連結蛋白は細胞膜と直接インターカレート
する高疎水性ドメインを含有することはよく知られてい
る。しかしなから、驚くへきことに、GAP)−43は
、細胞膜に連結し、特に発育または再生するニューロン
細胞の成長円錐と連結しているか、かかる高疎水性領域
を欠くことか発見された。
今や、第2図に示すごとく、GAP−43蛋白は3つの
エクソンにてコード付けされることか発見された。短い
(1,0個のアミノ酸残基)アミノ末端エクソンは、驚
くべきことに、膜−ターケノテイングペブチドドメイン
をコード付けすることか発見された。第2のGAP−4
3エクソンの大部分を除去した実験は残りの蛋白の膜結
合に影響を与えなかった。同様に、GA、I”43のカ
ルボキシ末端の置き換えは膜結合に影響しないことが判
明した。しかしながら、最初の4個のアミノ酸(MET
LEU CYS CYS)を欠き、第5位のMETで開
始する合成GAP−43遺伝子はニューロンまたは非ニ
ューロン宿主細胞の膜に結合せず(第11図)、これは
最初のエクソンはこの膜−ターケラティング機能の原因
であることを示す。
「膜−ターゲツティングペプチド」とは、以下の
MET LEU CYS CYS MET ARG A
RG THRLYS GLNまたはその機能的誘導体の
いずれのアミノ酸配列もを意味し、それは、所望の蛋白
またはペプチドのアミノ末端またはその近くに結合した
場合、該蛋白またはペプチドの細胞膜への定方向化に影
響するであろう。
本発明の膜−ターゲツティングペプチドは、手動による
、または好ましくは自動方法による直接合成を包含する
がそれに限定されることのないよく知られた方法によっ
て所望の蛋白またはペプチドに結合させることかできる
。本発明の膜−ターゲツティングペプチドを所望の蛋白
またはペプチドに結合させる別の好ましい方法は、当該
所望の蛋白またはペプチドをコード付けする遺伝子を、
発現された遺伝子産物がそのアミノ末端に膜−ターゲツ
ティングペプチドを含むように修飾することを含む。こ
れは、本明細書中に記載するごとく、平滑末端または粘
着末端を結ぶ方法によって達成されるが、それらに限定
されるものではない。
かくして、もう1つの態様において、本発明は、ヌクレ
オチド配列
atg ctg tgc tgt atg aga a
ga acc aaa cagまたはその機能的誘導体
よりなる膜−ターゲツティングトメインについてコード
付けするcDNAを提供するものである。
勿論、遺伝子暗号の縮退のため、所望の結果をなお達成
させつつヌクレオチドを変化させることは可能である。
同様に、当業者ならば、ある種の例においては、発現か
特定の宿主において考えられる場合、好ましいコドン使
用のため、ヌクレオチドを変更するのか望ましいことを
理解するであろう。これらのおよび他のかかる修飾は本
発明の範囲内のものであると考えられる。
さらにGAP−43膜−ターゲツティングトメインを明
らかとするために、(COS細胞、NIH3T3細胞、
およびCHO細胞を包含する)非ニューロン細胞オヨび
ニューロン細胞(PC12細胞)を、突然変異が3位(
C3)および4位(C4)のシスティンのヌクレオチド
配列に導入されたGAP−43遺伝子を含有するプラス
ミドで形質転換して、代わりに、それらの位置において
アラニンを発現させた(第11図)。
C3またはC4いずれかの突然変異の結果、膜結合か大
いに減少することか判明した。最も顕著な効果はC4を
変更した場合に観察された。C3およびC4の両突然変
異は当該現象を完全に排除した。この効果のメカニズム
は明らかでないが、それらの位置における酸化状態の単
純な変更に関係しないことは明らかである。というのは
、酸化還元実験は膜結合を変化させなかったからである
。
さらに、最初の4個のアミノ酸(MET LEU CY
SCYS)を欠き、5位のMETで開始する合成GAP
43遺伝子を構築した。発現された蛋白はニューロンお
よび非ニューロン宿主細胞の膜に結合しなかったく第1
1図参照)。これは、最初の4個のアミノ酸か膜結合に
必要であることを示す。以下で考察するように、通常は
細胞質ゾルの蛋白での実験では、10個のアミノ酸ペプ
チドで明らかに十分であることか証明された。予備デー
タは、最初の4個のアミノ酸でも膜結合に対し十分であ
ることを示す。
かくして、もう1つの具体例において、本発明は、
MET LEU CYS CYSよりなるア
ミノ酸配列またはその機能的誘導体よりなり、その配列
は、所望の蛋白またはペプチドの膜結合を可能とするた
めに、当該所望の蛋白またはペプチドのアミノ末端に結
合させることができる。
さらに、エクソンlの最初の5,6.7.8または9個
のアミノ酸を包含するペプチドは、所望の蛋白またはペ
プチドに結合させた場合、膜結合を可能とするであろう
。当業者ならば、特定の適用における膜結合を指令する
これらの中間的長さのペプチドの十分性は単にルーチン
的技量の努力によって判断できることを理解するであろ
うし、これは本発明の教示の利点でもある。従って、そ
れと同一のもの、およびそれらと同等のものは、本発明
の範囲内のものである。
追加の実験において、前記した最初のGAP43エクソ
ンを、通常は細胞質ゾルであり、膜連結性ではない蛋白
クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ(C
AT)をツー1−付けする遺伝子のアミ/末端に結んた
。この配列を含有するプラスミドを用いてニューロンお
よび非ニューロン細胞をトランスフェクトした(第11
図)。免疫蛍光アッセイにより、発現されたCAT蛋白
は、トランスフェクトした細胞において膜連結性である
ことか明らかとなった。これは、最初のGAP−43エ
クソンのアミノ酸は所望の蛋白またはペプチドの膜ター
ケノティングを達成するのに十分であることを示す。
さらに、実験により、GAP−43の最初の40個のア
ミノ酸は、トランスフェクトされたPC12細胞におけ
るGAP−43と同位置へcATを定方向化することか
示された。これらの細胞は、成長円錐によって傾いた長
い突起を引き出す点てニューロン細胞に似ている。GA
P−43は、通常、特にニューロン細胞成長円錐で豊富
であり、テークは、本発明の膜〜ターケノテイングペプ
チ1−はこの観察された成長円錐富化の原因であること
を示唆する。
さらに、本明細書中に記載した選択的な成長円錐蓄積現
象を明確とするために、本発明者らは、G A P −
43およびクロラムフェニコールアセチルトランスフェ
ラーゼ(CAT)を包含する融合蛋白の突然変宥分析お
よびレーづ一走査共焦鏡検を使用した。その結果、GA
P−/13アミノ末端の短いストレッチは成長円錐膜、
特に糸状足における蓄積を指令するのに十分であること
が確認された。レポーター(reporter)ペプチ
ドに融合した種々の量のG A P−4,3アミノ末端
をコード付けする構築体をCO8およびPC12細胞で
発現させた。クロラムフェニコールアセチルトランスフ
ェラーゼ(CA T)は真核生物細胞で発現された場合
には細胞質ゾルであって、非常に安定であるので、レポ
ーターペプチドとして選択した。完全なCAT蛋白に対
しアミノ末端に融合したGAF)43の最初ノ10個ノ
ア 、: /酸MLCCMRRTKQの融合蛋白(GA
Pl 0CAT) 、まタハcATに融合したGAP−
43の最初の40個のアミノ酸の融合蛋白(GAP40
CAT)をコード付けするプラスミドを構築しまた。
免疫プロット法を以下のごとくに行った CAゴに融合
したGAP−43のアミノ末端を有するキメラ蛋白はC
O8細胞膜に連結する。CA、 T、GATl 0CA
TおよびGAP4oCATはCO8細胞て一時的に発現
された。抗−CAT抗体を用い、各トランスフェクショ
ンからの膜(M)および細胞質ゾル(C)画分の免疫プ
ロットを調製した。CAT−1−ランスフェクトされた
細胞において、免疫反応性は細胞質ゾル画分てのみ発見
され、精製したCAT蛋白と共に移動する。免疫反応性
のはとんとすべては膜連結性であり、CATよりも大き
い分子1i4000または1000を有する融合蛋白に
ついて予期されるごとく、CATよりもゆっくりと移動
する。116.84.58.485.356および26
6キロクルトンの分子量標準を用いた。
GAPおよびGAP40CA、Tの膜連結をCP12細
胞で評価した。本明細書中に記載するごとくに、CAT
、、GAP40CAT、またはGAPを発現する安定に
トランスフェトされたP CI 2細胞を選択した。膜
(M)および細胞質ゾル(C)画分の免疫プロットを抗
−CATまたは抗−GAP抗体で染色した。CAT−ト
ランスフェクトされた細胞(CA T)は細胞質ツル中
で免疫反応性全含有していたが、膜画分中では含有せず
、この免疫反応性CATは精製したCATと共に移動し
た。対照的に、GAP40CATトランスフェクトされ
た細胞(G40CAT)は、よりゆっくりと移動する膜
一連結CAT免疫反応性を含有していた。ラット脳(B
R)からの画分は、すべてではないが、はとんどの内
因性GAP−43免疫反応性は膜一連結性であることを
示した。GAP43を過剰発現するトランスフェクトP
CI2細胞においては、GAP−免疫反応性のほとんど
すべては膜一連結性であり、精製したGAP−43と共
に移動した。
GAP−43発現プラスミドpGAPにおいて、GAP
−43をコード付けする配列はソート・ビイ(Seed
、 B、 )、不イチ+ (Nature)329
: 84C)−846(1987)によって記載されて
いるCDM8プラスミドのXba 1部位でスタファ−
(stuffer)を置き換えた。本明細書中で記載す
るごとく、挿入されたGAP−43配列は、翻訳のスタ
ートのNla ■部位から終始コドンから6sbp部
位下流の5au3A1部位までのラットGAP−43の
全コーディング配列を包含していた。CAT発現プラス
ミドpCATについては、CATコーディング配列およ
びpSV2CAT(ボルマン・シイ・エム、モファート
・エル・エフおよびホワード・ビイ・エイチ(Gorm
an、 c、 M、 、 Nor fat。
L、 F、 & Hotvard、 B、 H,)、モ
レキュラー・アンド・セリュシー・バイオロジー(Mo
1. Ce11. Biol、 )2 :1044−1
051 (1682)からのポリアデニル化部位を含有
するHindIIIないしBamHI断片はスタファ−
(stuffer)およびポリアデニル化部位を含有す
るCDM8のHindIIlないしBamHI断片を置
き換えた。
pGAPloCATおよびpGAPl 0CATは、ポ
リリンカーの使用によってpCATにおけるCATとイ
ン・フレームにて融合した、各々、GAP−43の最初
の40個または10個のアミノ酸を包含する。CoS細
胞の一時的トランスフェクションについては、DEAE
デキストランおよびクロロキンを、記載されているごと
くに用いた(ツバ−・エム・エックス、シンプソン・イ
ー・アールオヨヒウォーターマン・エム・アール(Zu
ber、 M、 X、 、 Simpson、 E、
R,& Waterman、 M、 R,)、サイエン
ス(Science)234 : 1258〜1261
(1986))。PCI2細胞の安定なトランスフクシ
ョンのために、1:10の比にて注目するプラスミドで
共トランスフェクトしたネオマイシン耐性プラスミドを
本明細書中に記載したごとくに用いた。PCI2細胞の
選択の間に、400μg/mQの活性ジエネティチン(
Geneticjn)(ジフコ(GIBCO))を用い
た。PC12細胞の一時的トランスフェクションは、3
00ボルトおよび960マイクロフアラツドを用い、バ
イオ−ラド・インコーポレイション(Bio−Rad
Inc、)の電気穿孔システムでの電気穿孔によって行
った。8時間後、培地を変えた。電気穿孔の24時間後
、50ng/m(lNGFの存在下、ポリーD−リジン
ー被覆カバーカラス上で細胞を平板培養し、24時間後
に分析した。
免疫化学アッセイのために、ラットGAP−43のaa
lないし24、aa35ないし53、aa53ないし6
9、およびaa212ないし228を包含する4種のペ
プチド類に対してウサギを免疫化することによってウサ
ギ抗−GAP−43抗体を作製した。抗−GAP−43
抗体をGAPペプチド寒天上でアフィニティー精製した
。臭化シアン法によってアガロースにカンブリングさせ
た各ペプチドの10mg/m(!を含有する樹脂に抗−
GAP−43抗体を結合させ、pH3,5で抗体を溶出
させた。ウサキ抗−CAT抗体は5プライム(Prim
e) 3プライム(Prime) ・インコーボレイ
テ、ドから入手した。第2の抗体はオルガノン・テクニ
カ(Organon Teknika) 、ンヤクソン
。
イミュノロンカルズ(Jackson Immunol
ogicals)、およびベクター・ラブダ(Vect
or 1abs)から得た。
細胞の分画については、CO8またはPCI2細胞をl
oornmの密集したベトリ皿から掻き取り、2000
xgにて10分間ペレ/ト化した。
該ペレット化細胞を10mMトリス−HCρ、lmM
EDTA、pH7,6(300)l(!/皿)中のポ
リトロン(Polytron)によってホモン不−j・
し、4°C,250,OOOxgにて30分間遠心した
。
上澄みを細胞質ゾル画分として収集した。該ベレットを
同緩衝液中のホモジネート化および遠心によって洗浄し
、次いで、細胞質ゾル画分として再懸濁して同容量とし
た。ラット脳を1日令ラットから得、10mMトリス−
HCl2.1mM EDTA。
pH7,6(10m(!/ダラム湿潤重量組織)中のポ
リトロン(Polytron)によってホ不ジ不−卜し
た。細胞抽出物について記載したごとく、遠心によって
、細胞質ゾルおよび洗浄した膜画分を調製した。アンタ
ーソンら(Anderson et al)(バイオケ
ミストリー(Biochemistry) 22 :
4615−4618(1982))の方法の変法によっ
てGAP43蛋白をラット脳から精製し、免疫染色につ
いての陽性対照として用いた。細胞質ゾルまたは膜画分
の同容量(通常100μQ)をポリアクリルアミドゲル
上の電気泳動に付した(レムリ(Laemmli)、ネ
イチャ(Nature)227 : 680−685(
1970))。蛋白を電気泳動的にニトロセルロースに
移し、過剰の部位を4%BSAてブロックした。
次いで、40μg/m(lアフィニティー精製の抗GA
Pで、または抗〜c A T抗体の1:1000希釈で
、4°Cにて、膜を24時間インキュベートした。製造
業者の指示に従い、抗−ウ廿キ・ヘクタステインO’e
ctastain)ホースラティッ/ユベルオキシタ゛
−セ法を用い、結合した抗体を検出した。ベルオキンダ
ーセ基質としては、テトラメチルヘンンジン(キルケガ
−1” (Kirkegaard)およびペリイ(Pe
rry)、カイセルスブルグ(Gaithersbur
g)、メリーラント州)を使用した。
免疫プロyt4により、CO8細胞またはP C12細
胞で発現されたCATは細胞質ゾル画分にのみ存在する
ことが明らかとなった。対照的に、キメラ蛋白GAP
10CATおよびGAP40CATは膜連結性である。
融合蛋白は洗剤によって抽出されるか、塩化すトリウム
、塩化カルシウム、またはEGTAによっては抽出され
ない。かくして、この膜結合の性質はう、ト脳中におけ
る天然GAP−43の性質と同様である(ペロー不−ビ
ゾセ口・エヌ・アイ、ワイ不ル・テ゛イ、ハウサー・シ
イおよびベノビ、ツ・エル・アイ(PerroneBi
zzozero、 N、 1. 、 Weiner、
D、 、 Hauser、 G、 & Benowit
z。
L、1.)、ジャーナル・イン・ニューロサイエンス・
リサーチ(J、Neurosci、Res、) 20
:346−350(1988);エストライヘル・エイ
・ビイ、パン・ドンゴン・シイ・シェイ、ツビールス・
エイチおよびジスベン・タブリュー・エイチ(Oest
reicherA、B、、Van Dongen、C,
J、、Zwiers、HJ+ G15pen、W、H,
)、ジャーナル・イン・二ニーロケミスドリー(JNe
urochem、)41 : 331−340(198
3);シャン・ニス・シイ、ムラカミ・ケイおよびロウ
テンベルグーxイ(Chan、S、Y、、 Murak
ami、に、&Rout tenberg、 A、)、
ジャーナル・イン・ニューロサイx)7ス(J、Neu
rosci、)6 : 3618−3627(1986
)+スケ不・ジェイ・エイチ・ビイおよびビラグ・アイ
(Skene、 J、 H,P、 & Virag)、
ンヤーナル・イン・セル・バイオロジー(J、Ce1l
Biol、)10B・61:3−624(1989)
)。
アミノ末端かニューロン細胞におけるGAP43の成長
円錐富化を説明するか否かを判断するために、PCI2
細胞のNGF−処理トランスフェクト体におけるGAP
−43およびGAP−CATキメラ蛋白の細胞分布を共
焦鏡検によって調べた。このアッセイによると、GAP
)−43は成長円錐か顕著に豊富な斑点状パターン、ニ
ューロンにおける天然GAP−43のものと同様のパタ
ーンで分布するのに対し、CATは細胞質ゾルのままで
ある。CATに融合したGAP−43のアミノ末端は、
得られた融合蛋白をしてG A P−43自体の分布に
非常によく似た分布を獲得せしめた。
GAP−43およびキメラ蛋白双方の核周囲標識は低レ
ベルで検出され、これは天然GAP−43で観察された
ように(パン・ホー7・シイ・オー・エム、ホルスイス
・シイ・エム、エストライヘル・エイ・ビイ、フーンス
トラ・/J、イ、デ・グラン・ビイ・エヌ・イーおよび
ノスペン・ダブリュー・エイチ(Van Hooff’
、C,O,M、、 )lolthuis、 C,M
Oestreicher、 A、 B、 、 Boon
straJ、 、 De Graan、 P、 N、
E& G15pen、 L H,J、 )、ンヤーナル
・イン・セル・バイオロジー(J、 Ce1l Bio
l、)108 : 1115+〜1125(1989)
)、コルジへの局在のためであろう。グルタルアルデヒ
ド固定により、成長円錐の細い突起の良好な組織保存か
なされ、キメラ蛋白は特に糸状定向に蓄積することが明
らかとなった。
トランスフェクトしたPC12細胞におけるCAT、G
AP−43および融合蛋白の細胞下位置決めは以下のご
とくに行った:PC12細胞にお、ける(A)CAT、
(B)GAP−43、(C)GAP40CAT、および
(D)GAPl 0CATの共焦免疫蛍光により、GA
P−43は斑点状で膜に局在し、成長円錐でいくらか豊
富であるのに対し、CAT標識は散漫で細胞質ツルであ
ることか明らかとなった。アミノ末端の40個のアミノ
酸(GAP40CAT)または10個のアミノ酸(GA
PloCAT)いずれかをCATに融合させた場合、免
疫蛍光の分布は、成長円錐での富化を含めてGAP−4
3についての分布に似ていた。固定に先立ち、すべての
細胞をNGFで24時間処理した。
GAP−43については抗−GAP−43抗体を用いた
のに対し、CAT、GAP40CATおよびGA、Pl
oCATについては抗−CAT抗体を用いた。この変異
体の対照PC12細胞は検出不可能なレベルのGAP−
43およびCAT免疫反応性を発現した。50μg/m
Qの神経成長因子(NGF)の存在下で、免疫蛍光の2
4時間前に、PC12細胞をポリーD−リジン被覆カバ
ーガラスに移した。3.7%ホルムアルデヒドで7分間
固定し、01%トIノトンーX−100を3分間浸透さ
せた。試料をPBS中の4%BSAで1時間ブロックし
、−次抗体中で1時間インキュベートし、PBSてすす
ぎ、PBS中の0.3%H,−0゜にて15分間インキ
ュベートして(バックグラウンドを減少させ)、再度す
すぎ、二次抗体中で1時間インキュベートした。PBS
て数回洗浄した後、カバーガラスを水ですすぎ、0,4
%没食子Mn−プロピルを含有するケルバトール(Ge
lvatol)て処理して逝色を減少させた。細胞か特
異的抗原を含有しない場合、または−次または二次抗体
が省略された場合、免疫蛍光はバックグラウンドを超え
ては検出できなかった。
抗−CAT抗体で標識し、/マルスキイ(Nomars
ki)のオプティックス・アンド・スキャンニング・コ
ンフォーカル・イミュノフルオレセンス(optics
and scanning confocal im
mun。
f 1uorescence)法で観察したGAP40
CATを発現するPCI2細胞の高出力比較を用いて、
PCI2細胞の成長円錐内のGAP40CATの局在を
証明した。細胞はNGFて7日間処理したものであった
。1の大きな成長円錐は明るく標識されて見えたが、小
さなものはそうてはながった。
たとえ同一の細胞であってもその異なる成長円錐で同等
でない標識がニューロン中の天然GAP43て起こる(
コスリン・ケイ、シュレイヤー・ティ・ジェイ、スケ不
・ジェイ・エイチ・ビイおよびバンカー・シイ(Gos
lin、 K、 、 5chreyer、 D、 J、
。
5kene、 J、 H,P、 & Banker、
G、 )、不イチャ(Nature)336 : 67
2〜674(1988))。ノマルスキイ(Nomar
skj)および免疫蛍光の像の比較により、糸状足は特
に標識されることか示された。同様の結果かGAP I
0CATについて観察された。
高分解能共焦鏡検については、糸状足の細かい構造を保
存するのに必須の新たに作成した4%バラホルムアルデ
ヒドおよび0.5%グルタルアルデヒド、続いて、01
%トゾトンーX−100で3分間、PBS中の2 m
g / mσホウ水素化ナトリウムで10分間細胞を固
定した。共焦分析では、バイオラド(Biorad)の
MRC−500走査型共焦イメーンングンステムおよび
ツェイス・アキンオプラン(Zeiss Axiopl
an)顕微鏡を使用した。
これらの実験は、GAP−43の最初の10個のアミノ
酸が成長円錐蓄積を指令するのに十分であるという本発
明者らの驚くべき発見を確認するものである。本発明者
らは、成長円錐膜中に蓄積する少なくとも1の他の非細
胞膜内蛋白5CGIO(スティン・アール、モリ・エヌ
、マチユーズ・ケイ、ロー・エル・シイおよびアンター
ソン・ティ・シエイ(Stein、 R,、Mori、
N、 、 Matthews、 K、 、 Lo、
LC,& Anderson、DJ、)、ニーニーロン
位置22および24)にもかかわらず、GAP−43ア
ミノ末端に密接に関連する配列を有する他の蛋白を知ら
ない。
偏光をかけた上皮細胞において、異なる蛋白は、膜蛋白
および分泌蛋白の輸送をそれらの個々の目的場所に向け
て指令する信号と同様の、蛋白内の選別信号に依存する
と考えられる突起(ライフナ−・ダブりニー・ティおよ
びロデッシュ・エイチ・エフ(Wickner、 L
T、 & Lodish、 H,F、 )、サイエンス
(Science)230 : 400−407(19
85);ヘルナー・ケイおよびシヤフラ・シイ(Ver
ner、 K。
& 5c−hatz G、 )サイエンス(Scien
ce)241 : 1307〜1313(1988);
フェファ−・ニス・アールおよびロスマン・シェイ・イ
ー(Pfeffer、SR,& Rothman、 J
、 E、 )、アヌ・レフ・バイオケム(Ann、 R
ev、Biochem、)56 : 829〜852(
1987乃を先端および基底外側原形質膜に(マl−1
1ン・ケイ・ニス(Matlin、 K、 S、 )、
ジャーナル°イン・セル+7’?イオロジ−(J、 C
e1l Biol、)1032565−2568(]
986);ロンリケスホラン・イー・シェイおよびサハ
テーニ・デイ・デ4 (Rodriguez−Boul
an、 E、 J、 & 5abatini、 D、
D、 )、プロ/−ティングズ・イン・ナショナル・
アカテミー・イン・サンエンシス(Proc、 Nat
l、 Acad、 Sci、 )USA75:5071
〜5075(1978):ンモンズ・ケイおよびフレー
・ニス・ティ(Simons。
L & Fuller、 S、 D、 )アヌ・レフ・
セル・ハイオル(Ann Res、Ce1l Biol
、)1 : 243〜288 (1985乃蓄積する。
上皮細胞の場合は、かかる信号は先端および基底外側と
しての原形質膜の異なる領域も認識するであろう。
ニューロンにおいては、成長円錐膜はその蛋白構造でも
区別される。1の興味深い可能性は、成長円錐膜かGA
P−43のパルミチル化アミノ末端を認識しそれを結合
させる結合部位を有することである。本発明者らはいず
れかの特定の説に拘束されるつもりはないか、パルミチ
ル化残基は脂質二層と直接相互作用するものではないら
しい。
何故ならば、それはGAP−43についてのより均一な
膜分布を引き起こすようだからである。この線に沿って
、もう1つのアンル化蛋白の脂肪酸部位、ポリオウィル
スのN−ミリスチル化VP4は、X線回折によって、他
のウィルス蛋白の特異的アミノ酸残基と相互作用するか
脂質二重層とは相互作用しないことか示されている(シ
ュルツ・エイ・エム、ヘンターマン・エル・イーオヨヒ
オロスズランーエス(Schultz、 A、 M、
、 Henderson、 L、 E。
& 0roszlan+ S、 )、アヌ・レフ・セル
・ハイオル(Ann、Res、Ce1l Biol、)
4 : 611〜647(19ss);/ヨウ・エム、
ニューマン・ンエイ・エフ、フィルマン・デイ、ホグル
・ジェイ・エム、ロウランズ・デイ・シェイおよびブラ
ウン・エフ(Chow、 M、 、 Newman、
J、 F、 、 Filman、 D、 、 Hog
le、 J、 M、 。
Rotvlands、 D、 J、 & Brown、
F、 )、ネイチャー (Nature)327・4
82〜486(1987))。GAP43およびGAP
−CAT融合蛋白は非ニューロン細胞の膜に結有するの
で、同様のまたは同一の結合部位か他の細胞タイプに存
在しなければならないが、GAP−43はニューロン−
特異的である故に、これらの部位は恐らくは非ニューロ
ン細胞における異なる蛋白についての標的であろう。
GAP〜43の選別ドメインは特に糸状足における富化
を引き起こすことは注目される。電子顕微鏡検査によっ
て証明されたごとく(パン・ホーフ・シイ・オー・エム
、ホルスイス・シイ・工l・、エストライヘル・エイ・
ビー、ブーンストラ参ンエイ、デ・グラーン・ビイ・エ
フ・イーおよびシスペン・ダブリュー・エイチ(Van
Hoohh、 C,0,M。
Ho1thuis C,M、 0estreicher
A B Boonstra JDe Graan、
P、 N、 E、 & G15pen、 W、 H,
)、/ヤーナル・イン・セル・バイオロジー(J、 C
el I Biol、 ) 1081115〜1125
(1989戸、これは、これらの細胞におけるGAP−
43の通常の位置である。トランスフェクトされたGA
P−43か本明細書中に記載するごとき糸状足を延長さ
せる非ニューロン細胞の性向を増強させる観察かあれば
、GAP−43の位置を特定の糸状足の運動活性と関係
付Iするのは興味深いであろう。
かくして、本発明は、もう]つの態様において、所望の
蛋白またはペプチドをニューロンまたは非ニューロン細
胞の股領域に導入する方法、および所望の蛋白またはペ
プチドをニューロン細胞の成長円錐領域へ定方向化する
方法を提供する。1の例示的具体例において、
(a)
1 、 MET LEU CYS CYS MET A
RG ARG THRLYS GLN・Il、 MET
LEU CYS CYS MET ARG ARG
THRLYSIIl、 MET LEU CYS CY
S MET ARG ARG THR;IV、 MET
LEtl CYS CYS MET ARG ARG
;V、 MET LED CYS CYS MET
ARG VT、 MET LEU CYS CYS M
ET ;■ MET LEU CYS CYS およ
び■、その機能的誘導体
よりなる群から選択されるアミノ酸配列からなる膜−タ
ーケノテイングペプチトを所望の蛋白またはペプチドの
アミノ末端に結ひ9次いで、(b)該膜−ターケノティ
ングトメインよりなる得られた蛋白またはペプチドを細
胞に導入することよりなり、
工程(b)の得られた蛋白またはペプチドは該膜ターゲ
ツティングドメインにより該細胞の該膜へ定方向化され
ていることを特徴とする該所望の蛋白またはペプチドを
細胞の膜へ定方向化する方法が提供される。
もう1つの非限定的例示具体例において、本発明は、前
記アミノ酸配列またはそれらの機能的または化学的誘導
体よりなる膜−ターゲッティングペプチドをコード付け
するヌクレオチド配列、ならびによく知られた方法によ
るGAP’−43以外の蛋白またはペプチド(ならびに
GAP−43自体)をコード付けするヌクレオチド配列
へのこれらの配列の付加、および当業者によく知られた
方法による得られた配列の原核生物または真核生物宿主
における発現を提供する。
勿論、本明細書中に記載するごとく、所望の蛋白または
ペプチドを診断用または治療用に標識することかでき、
本発明の本態様の組成物および方法の利用性は当業者に
明らかであろうし、単にルーチン的な技量の努力でもっ
て、ヒトを含めた動物において、in vitro、i
n vivo、またはin 5ituにての診断または
治療目的で容易に利用できる。
実施例■
本明細書中に記載するごとき本発明者らの成果は、GA
P−43調節が遺伝子発現のレベルで起こることを強く
示唆する。しかしながら、現在まで、その発現を調節し
得るシスまたはトランス作用要素については何も知られ
ていなかった。元来、その応答性を成長因子に付与する
GAP−43遺伝子の要素を定義し、発現の細胞制限を
引き起こし、および神経系の発育の間に該遺伝子を調節
するのは非常に興味深い。調節要素を同定するために、
GAP−43の全ラットゲノミックDNAをクローン化
した。
従って、ゲノミックGAP−43を単離し、そのイント
ロン−エクソン境界および転写スタート部位をマツプし
た。驚くへきことに、プロモーターはその構造かかなり
異常であり、異常なフンフォメーションを形成てきる反
復配列を含有し、いくつかの正準なプロモーター成分を
欠いている。転写は1を超える部位から開始でき、スタ
ート部位のうちいくつかは中枢および末梢神経系で異な
って利用される。
さらに、本発明者らは、GAP−43プロモーターが脳
−特異的核蛋白によって認識される領域を含有するか否
かを調べた。該GAPプロモーターの領域をゲル電気泳
動移動度シフトによって調べ、脳核抽出物には存在する
か肝臓核抽出物には存在しない蛋白(類)を結合させる
ドメインを同定した。結合活性は脳の成熟に伴って減少
する。結合部位は約20ヌクレオチドのストレッチに限
定され、それはまた、脳核抽出物によるDNa s e
保護アッセイにおいて特異的に保護されるか、肝臓抽出
物によるとそうではない。該領域はPoUとして公知の
クラスのDNA結合蛋白によって認識される結合部位と
同様の配列を有する。
これらの結果は、脳−特異的核蛋白かGAP43の上流
の特異的領域に結有することを示唆す実験手法
ゲノミッククローニングおよびマツピングクローニング
で用いたすべての方法はアウスベルら(Ausubel
et al)m、カラント・プロトコルズ・イン・モ
レキュラー・バイオロジー(CurrentProto
cols in Mo1ecular Biology
)、7ヨン0ウイリー・アンド・サンズ(John V
iley & 5ons)、出版者、(1987)によ
って記載されたものであった。すべての酵素は二ニー・
イングランド・バイオロジー(Ncv England
Biolabs)から購入した。
3つのGAP−43エクソンを含有するゲ/ミ。
ククローンは、ラット・ゲノミノクDNAのサイズ分画
5aulllA部分消化物をバクテリオファージE M
B J、−3のBamHlに挿入することによって構
築したライブラリーから単離した。
該ライブラリーを、まず、前記したごとく、コロニー・
プラーク・スクリーン・フィルター(テユポン(DuP
ont/NEN))、続いてのランタムに初回抗原攻撃
したGAP−43cDNAての標準的なプロトコルにて
スクリーニングした。エクソン■を見つけるために、該
ライブラリーを再度平板培養し、cDNAの最も5゛領
域に相補的な3のオリゴヌクレオチド(第14図におい
て、#4.−68ないし−39・#2 −38ないし−
9および#5.+1ないし−20)で重複リフト(li
ft)を順次プローブした。少なくとも2のオリゴヌク
レオチドについて陽性のクローンをさらなる分析用に選
択した。種々の制限酵素でのマツピングのために、陽性
ファージからのイン++−トをpBluescr 1p
t(ストラタンーン(Stratagene))の5a
11部位に継代クローン化した。
H−D N Aケル
(酢酸でpH7゜4またはpH4,0に調整した)45
mMトリス塩基を緩衝液として用い、2の25cm長の
1.4%アカロースケルを注いた。負伺’4N 衝’t
f<は5%グリセロール、0.1%フロモフェノールブ
ルーおよび01%キシレンンアノールを含有する電気泳
動緩衝液であった。第15図の凡例に掲げたプラスミド
bs1.5RIX4を含有するエクソンIの消化物をケ
ルに負荷し、20Vで16時間泳動させ、pH9のトリ
ス酢酸塩中のエチジウムブロマイドで染色し、脱色し、
写真にとった。
配列決定
供給業者(USB)によって記載されているごとくにシ
クエナーセ(Sequenase)を用い、サンガーら
(Sanger et al)、ブロンーディングズ・
イン・ナンヨナル・アカテミー・イン・サンエンメス、
(Proc、Natl、Acad、Sci、)U S
A 74 : 5463〜5467(1977)のシ
ブオキ/法によってGAP−43プロモーターを配列決
定した。二本鎖配列決定についてはpBluescri
pt、(ストラタジーン(Stratagene))お
よび−水路配列決定についてはM13ベクター(メ7ン
グ(Messing)、メス・エンサイモル(Meth
、 Enzymol、 ) 101 : 20〜7 B
(1983))での標準的な方法によって、i?71J
のエクソンを含有するパイテリオファ−シフローンの継
代クローンを構築した。
RNA5eマノビング
クソーグおよびノルトンCKrieg and Mel
ton)、メス・エンサイモル(Meth、 Enzy
mol、 ) 155 : 397〜4 ] 5(19
87)iこ記載されているこ゛とくにRNA5 e保護
分析を行った。該保護については、翻訳スタート部位か
ら−475のXba 1部位から+83の5sp1部位
(最初のイン)−ロン中)に至るGAP−43のケノミ
、り片をpSP72(プロメカ(Promega))の
Xba lおよびEcoRV部位にクローンした。
RNA5e保護分析は翻訳スタート部位から47/48
、−51152および一78塩基の3種の主要GAP−
43転写体を示した。新生児ラットの肺、抜根神経節、
および大脳皮質から調製したtRNA、RNAについて
保護を行った。クローンは1訳スタート部位(Xba1
部位)から475塩基」−流に伸ひるものであった。過
剰疑露は、DRGとは反対に、大脳皮質にかなり豊富な
長い転写体をさらに示した。マーカーはMSPn消化の
pBR322てあった。
他のRNA5e保護は、神経系の異なる領域およびPC
12細胞でGAP−43転写体の不均質性を示すよう行
った。対照PCI2細胞からのRNAをNGF処理のP
CI2細胞、tRNA、DRG、小脳、皮質、および海
馬から得たものと比較した。CNS由来の RNA試料
はDRGまたはPC]2細胞からの試料よりも高い割合
の長い転写体を有していた。
もう1つのRNA5e保護分析において、前記したプラ
スミドをNdeIおよびHindI[Iで消化し、DN
Aポリメラーシークレノー断片で満たすことによって、
−233のNdeI部位から+83の同5sp1部位の
GAP−43のゲノミック片をクローン化した。Hin
dll)部位を再形成した。すべての場合において、ベ
クターをHindlllで直線化した後、転写体をT7
ポリメラーゼで延長した。かくして、この部位を超えて
伸びるすべての転写体は−234の単一バンドとして集
まる。新生児うyトの心臓、肝臓、肺、小脳、を髄、皮
質、海馬、および後根神経節からのRNA試料を用いた
。群としてのより長い上流スタート部位は中枢神経系組
織においてRNAの重要な画分を構成していたが、後根
神経節では構成していなかった。
糀釆
GAP−43ゲノミック配列のクローニング前記したご
とく、GAP−43cDNAから得たプローブでラット
・ゲノミソタライブラリーをスクリーニングした。放射
能標識した全長cDNAでの最初のスクリーニングによ
り2のクラスのファージが得られ、引き続いての分析に
より、遺伝子の第2および第3エクソンに対応すること
か示された。第1のエクソンは小さく、従って、該cD
NAプローブでは十分に表されていないことが判明した
ので、該cDNAの最も5′側領域からの3のオリゴヌ
クレオチドプローブを用いるさらなるラウンドのスクリ
ーニングが、該遺伝子の5”末端を含有するクローンを
得るために必要であった。
GAP−43遺伝子のマツプを第13a図に示し、それ
をマツプするのに用いたファージも共に表示する。該遺
伝子は少なくとも 50kbにわたり、3つの小さいエ
クソンを含有する。最初のは約80bp(5’末端の変
異性の記載については後記参照)、第2番目のは565
bpであって、第3番目のは672bpであり、それら
は、各々、24kbおよび20kbを越える2つのイン
トロンによって隔てられている。
第1のエクソンはmRNAの5°非翻訳配列を含有し、
蛋白の最初の10個のアミノ酸をコード付けする。当該
蛋白のこの短いアミノ末端領域は、前記したごとく、G
AP−43(および異種融合蛋白)の成長円錐膜への結
合を指令する[選別配列Jを含有する。第2のエクソン
は蛋白バルクをコード付けし、カルモジュリン結合部位
としてアレキサンダーら(Alexander et
al)、ジャーナル・イン・バイオロジカル・ケミスト
リー(J、BiolChem、)、263 : 754
4〜7549(198B)によって同定された領域を包
含する。第3のエクソンはカルホキシ末端の28個のア
ミノ酸をコード付けし、非翻訳配列の587塩基および
ポリA付加部位を含有する。
第13b図に示したイントロン−エクソン境界は配列決
定法によって同定したものであり、コンセンサススプラ
イス部位(マウント(Mount)、ヌクレイツク・ア
シノズ・リサーチ(Nucl、 Ac1ds Res、
)10:459〜472(1982))に適有する。
ここに示したポリアデニル化部位はRNA5e保護によ
って確認したものであり、ローインクールら(Rose
nthal et al)、イー・エム・ビイ・オー(
EMBO)6 : 3641−3646(1987)に
よって主要部位として予測されたものである。しばしば
、ポリA付加部位の直ぐ3”側に見い出されるフンセン
サスモチーフ(motif)のタンテム対(YGTGT
TYY)(?クラウヒラン(McLauch 1an)
、ヌクレイツク・アシノズ・リサーチ(Nucl、^a
idsRes、)13: 1347〜1368(198
5))には図中で下線を引いた。
GAP−43プロモーターはH−DNAを含有する。
遺伝子の5“領域の配列を第14図に示す。それは、T
ATAまたはCAATボックスを含有しないが、コンセ
ンサスPit−1結合部位と同一である配列TATTC
ATG(上線)を含有する。
このオクタマーはプロラクチンおよび成長ホルモンを含
めていくつかの遺伝子の転写を調節すると考えられるク
ラスの蛋白を結合させる(ホンダ−ら(Bonder
et al)、セル(Cell)、55:505〜51
8(1988);インプラノ1ムら(lngraham
etal)、セル(Cell)55 : 519〜5
29(1988))。
プロモーター配列の驚(べき特徴は、80%を超えるコ
ーティング鎖がプリン類よりなり(図中にて星印を下に
記す)、各々、−118ないし188、および−238
ないし−370にわたる2の連続プリンホモポリマース
トレッチかあることである。GおよびAを単に変更しな
いこれらのホモポリマーストレッチのいつくかの領域は
、幾分鏡映対称性を持つタンデム反復を含有する(例え
ば、−168ないし一部18)。−112,232およ
び−509に中心をもつ自己相補的配列を形成するヘア
ピンはホモポリマー領域の両側にあり、二次構造に影響
12得る。
ブリンービリミジンホモポリマーストレソチ、特に鏡映
対称性を持つもの(ミルキン(Mirkin)、不イチ
+ −(Nature)、330 : 495〜497
(1987乃は、H−DNAなる語の3重鎖コンフォメ
ーションをとる可能性かある(レビューについては、ウ
ェルズら(簀ells et al)、ジャーナル・イ
ン・バイオロジカル・ケミストリー(J、 BiolC
hem、)263: 1095−1098(1988)
フトーンおよびダルベルブ(Htun and Dah
lberg)、サイエンス(Science)243
: 1571〜1576(1989))。
GAP−43プロモーターがin vitroで強力な
一次構造を含有することかます示されたのは、それを配
列決定しているときてあった。配列決定は二本鎖シナオ
キ/法を用いてルーチン的に達成されるが、この技術を
GAP−43プロモーターに適用する場合、読み取り可
能な配列は−250におけるホモポリマー領域に到達す
ると突然止まる。
−車路配列決定のために小さな断片をM13に継代クロ
ーニングした後でのみ、本発明者らは該配列に到達する
ことができた。
フトーンおよびダルベルブ(I(tun and Da
hlberg)、サイエンス(Science)、24
1 :1791〜1795(1988)は、H−DNA
がDNA中にひどいもつれを導入することを証明する単
純なケル系を発明している。それらのアッセイは低pH
におけるH−DNAの安定性の促進に基づくものである
。H−形成領域を含有するDNAの断片を低pi(で電
気泳動に付した場合、H−DNA誘導のもつれは、H−
DNA形成に好都合でないT)Hでの移動性と比較して
、移動を遅くする(フトーンおよびダルベルブ(Htu
n and Dahlberg)、(1988)、前掲
)。本発明者らは、GAP−43プロモーター中の−2
40ないし−370からのプリンホモボマー領域かin
vitroで直線状DNA中で安定なH−DNA構造
を形成することかできることを証明するこの移動度シフ
ト法を開発した。
第15図は後記するごとくゲル電気泳動によって分析し
たGAP−43プロモーターの制限消化断片を表すもの
である。可能なH−D N A形成ホモプリン−ホモピ
リミジン領域を太線て示す。ケル電気泳動を行うに際し
ては、第15図に表した消化物の一部を、予めpH7,
4または40いずれかにてトリス−酢酸塩で平衡化しで
ある14%アガロースゲル上に負荷し、平行して泳動さ
せた。pH4でシフトしたバンドはBないしI」塩基転
位に由来する可能性かある塗抹を呈した(フトーンおよ
びダルベルブ(Htun and Dahlberg)
、サイエンス(Sc 1ence)、241 : 17
91〜+795(1988))。ホモポリマー領域■
(すなわち、上流(−240ないし−370)ホモプリ
ンストレッチを含有する断片)を含有するバンドのみか
本アッセイにおいてp)14.0にて移動度の変化を示
した。マーカーまたはプロモーター領域の外部からのプ
ラスミド゛の断片、または領域Iから分離した場合の領
域■および■を含有する断片にあっても、観察可能な/
フトはなかった。かくして、上流領域のみがそれ自体に
ついてのシフトを示した。領域■および■を含有する断
片はpH4ではシフトしなかったことに注意されたい。
ホモポリマー領域の外部のDNAを徐々に除去すると、
移動度の相対的シフトが増加した。領域Iを同様のサイ
ズとした断片中に単独で存在させた場合よりも領域■を
領域Iと共に断片中に包含させた場合の方がかなり大き
な移動度のシフトが観察された。
本アッセイにおいては、領域■および■はそれら自体の
シフトに影響を与えることができなかったが、それらは
上流領域と協同して作用するかも知れない。
GAP−43転写開始の不均質性
GAP−43上流配列のもう1つの注目すべき特徴はT
ATAモチーフが存在しないことである。
転写の開始を指令するTATA配列を欠く遺伝子はしば
しば多重量RNAスタート部位を有する。
これはGAP−43について当てはまることが判明した
。RNA5e保護分析を用いて、いつくかの組織で、G
AP−43についての転写スタート部位を決定した。肺
、後根神経節(DRG)および大脳皮質(CTX)から
のRNAを、翻訳スタート部位から一475塩基まで伸
びるプローブで分析した。このプローブを用い、−47
/−48,51/−52、および−78の転写スタート
部位に対応させて、3つの主要バンドを保護した。
これらの同部位はブライマー伸長によって同一性を確認
した。さらに、従たるバンドは長時間の暴露の後、可視
化された。
230あたりのいくつかの転写体は、後根神経節と比較
して、大脳皮質からのmRNAにおいて、かなりの程度
存在する。中枢神経系と末梢神経系におけるGAP−4
3遺伝子発現の調節は異なる(スケネら)Skene
et al)、ジャーナル・イン・セル・バイオロジー
(J、Ce1l Biol、)89 : 86〜95;
ジャーナル・イン・セル・バイオロジー(JCell
Biol、)89 : 96〜103(1981))こ
とを示唆する観察を考慮すると、これは興味深いことで
ある。よって、CNSの他の領域、ならびに(交感神経
副腎前駆細胞に由来すると信じられている)PCI2細
胞からのRNAを分析した。海馬、皮質および小脳から
のRNAは、DRGまたはPC12細胞からのRNAよ
りも、−230あたりの領域から開始する転写体の割合
が高い。しかしながら、これらのより長いメツセージの
各々の量は比較的少ない。−234を越えてスタートす
るすべてのメツセージをプールするプローブを用いた場
合、CNSとPNSにおけるスタート部位間の差異はよ
り明確となった。この分析は、より長いGAP−43転
写体は、現実に、−緒になって、全GAP−43転写体
の重要な両分を説明すること、およびこれらの転写体は
DRGまたはPC12細胞からのRNAよりもCNSか
らのRNAにおいて普通であることを示した。要するに
、GAP−43mRNAの5°端部は異種起源であり、
上流スタート部位は、末梢神経系と比較すると、中枢神
経系で使用するのが普通である。
4察
本発明の本具体例は、GAP’−43遺伝子を含有する
ケノミソク配列の単離および特徴付けに指向される。1
.5kb mRNAに対応する3つの小さなエクソンは
、各々、少なくとも24および20kbのイントロンに
よって隔てられている。
プロモーター領域はかなり異常である。3重鎖「H−D
NA」を潜在的に形成できる上流領域にはいくつかの長
いホモプリン−ホモピリミジン・ストレッチが存在する
(ウェルズら(Veils et al)、エフ・エイ
・ニス・イー・ビイ・ジャーナル(FASEB J、
)2 : 2939〜2949(1988))。
ここに、事実、これらの領域のうちの1つがin vi
troでH−DNAを形成することが示される。
プロモーターは正準なTATAポ、クスを欠き、多重転
写開始部位を有する。これらの部位のいくつかの利用は
神経系の種々の部分で異なる。
う、)GAP−43遺伝子は、少なくとも50kbにわ
たる3つのエクソンと2つのイントロンよりなる単一コ
ピー遺伝子である。本発明者らは、該エクソンが該蛋白
における機能的ドメインに対応する証拠をいくつか得た
。最初の10個のアミノ末端残基のみをコード付けする
第1のエクソンはGAP−43の膜ターゲツティングの
原因となるストレッチを含有する。蛋白の3位おJひ4
位のシスティンはアシル化されており、前記したごとく
、膜結合に関与し得る。アミノ末端はGAP−43の膜
結合に必要であり、前記したごとく、異種蛋白を、成長
円錐のものを含めたGAP−43と同一の膜ドメインへ
向けるのに十分な情報を含有する。
第2のエクソンはアミノ酸43ないし51からのカルモ
ジュリン結合領域(アレキサンダーら(Alexand
er et al)、ジャーナル・イン・バイオロジカ
ル・ケミストリー(J、 Biol、 Chem、 )
263: 7544〜7549(1988))ならひに
プロテインキナーセCについての基質である41位のセ
リン(コギングおよびツビエルズ(Coggins a
ndZwiers)、ソサイエティ・イン・ニューロサ
イエンス(Soc、 Neurosci、)アブストラ
クト(1988))を包含する。エクソンIおよび■は
魚類およびいくつかの哺乳動物GAP−43蛋白の間で
よく保存されている領域を含有する(ラハテおよびスケ
不(Labate and 5kene)、(1989
乃。
GAP”−43のプロモーターは、配列および構造か異
常である。TATAホ、クスの欠如およびその結果とし
ての多重スタート部位の使用は、GAP−43プロモー
ターか、構成的に発現されるハウスキーピング(hou
sekeeping)遺伝子のプロモーターに似る原因
となる。しかしながら、GAP−43プロモーターはハ
ウスキーピング(housekeeping)遺伝子の
プロモーターに関係付けられてきたコンセンサスSp−
1結合部位(GGGCGGG)を欠く〈タイナン(Dy
nan)、トレンズ・ジェネト(Trends Gen
et、)2 : ] 96〜197 (1986))。
さらに、発育におけるGAP−43の密接に調節された
発現、ニューロンに対するその特異性、および特に成人
のニューロンにおけるその誘導可能性は、それかこのク
ラスの遺伝子に属しないことを示唆する。
GAP−43は中枢神経系と末梢神経系では異なって調
節される。例えば、哺乳動物中枢ニューロンの軸索切断
は、末梢神経の軸索切断かGAJ)43の発現および輸
送の増加を引き起こすのに対し、それを引き起こさない
(スケ不およびウィリアード(Skene and Y
illard)、ジャーナル・イン・セル・バイオロジ
ー(J、 Cel l Biol、 ) 89 : 9
6〜103(1981)。前記したごとく、GAP43
はCNSで不可逆的に抑制されるようには見えず、軸索
成長における以外の形成性で役割を演じ得るが(ベノウ
ィッツおよびロウテンベルブ(Benovitz an
d Routtenberg)、ティーアイ・エヌφx
ス(T、 1.N、S、)10:527〜532(19
87))、中枢的および末梢的調節においては差異が存
在することは明らかである。よって、異なるスターI・
部位の使用は、異なるニューロンからのmRNAはりホ
ソームの結合または安定性を調節する5端部で異なる可
能性を示唆する。
制限されるものではないが、ニューロンで発現される遺
伝子Thy−+は、転写レベルにて、発育に付随して調
節され、組織特異的に発現されることが証明されている
ことに注目するのは興味深い(スバノポウロウら(Sp
anopoulou et al)、モレキュラー・ア
ンド・セリスター・バイオロジー(Molec、Ce1
1.Biol、)8 : 3847〜3856(198
B))。また、GAp−43のように、Thy1プロモ
ーターにおける転写スタート部位の選択は発現組織間で
変化し得、上流スタート部位が脳においてより顕著であ
る(同上)。これは、GAP−43およびThy−1双
方についての膜対−他の組織における対照の付加レベル
を示唆する。
GAP−43プロモーターに存在する可能な上流調節要
素はコンセンサスPit−1結合部位(TA、TTCA
TG)である。この配列および関連配列は、集合的にP
OU蛋白として公知の転写因子によって認識され結有す
る。この群は元来哺乳動物において、Pit−1,0c
t−1および0ct−2を、および線虫において、un
c86を包含するものであり(ヘールら(Herr e
t al)、ジーンズ・デイベロブCGenes De
velop、 ) 2°1513〜1516(1988
))、この科を特徴付ける2のペプチド領域を占める蛋
白をコード付けするcDNAの発見によって、最近、拡
大された(へら(He et al)、ネイチャー(N
ature)340 : 35〜42(1989))。
以下の実施例に記載するごとく、本発明者らは、GAP
−43のこの領域を結合させ、その転写を調節し得る脳
−特異的蛋白を同定し、クローン化した。
GAP−43プロモーターのもう1つの顕著な特徴は、
長いホモプリン−ホモピリミジン・ストレッチの存在で
ある。これらは興味深いものである。何故ならば、それ
らはGAGAストレッチに特異的な蛋白を結合させ(ピ
キンおよびティヤン(Biggin and Tjia
n)、セル(Cell)53 : 699〜711(1
988);キルムアら(Gilmour et al)
、サイエンス(Science)245 : 1487
〜l 490(1989乃、それらはH−D N、Aと
呼ばれる3重鎖フンフォメーションをとる可能性を今す
るからである。かかるホモポリマー領域は真核生物遺伝
子および真核生物ウィルス遺伝子の5′端部において十
分に表わされることか判明しており、それらは転写制御
に幾分関与しているらしいことか推測される(ウェルズ
ら(Yells et al)、エフ・エイ・ニス・イ
ー・ビイ・ジャーナル(FASEB J、 )2 :
2939〜2949(1988);フトーンおよびダー
ルベルグ(Htun and Dahlberg)、サ
イエンス(Science)243: 1571〜15
76(1989))。例えば、恐らくは蛋白相互作用に
よって安定化されているH立体配置を採ると、DNAに
よじれを引き起こすと仮定されている。このよじれは、
よじれた領域からの締出しによってヌクレオチドムを順
応させ得、それにより、よじれの辺りのDNAを転写因
子により接近させる(フトーンおよびタールベルブ(H
tun and Dahlberg)、サイエンス(S
cience)241 : 1791〜] 795(1
98B);ハンおよびグルンステイン(llan an
dGrunstein)、セル(Cell)55 :
1137〜1145(1988))。加えて、かかるよ
じれは上流の配列をそれらの下流により近く並置させ、
配列間またはそれらに結合した蛋白間の相互作用を可能
とするように働くであろう(フトーンおよびタールベル
ブ(Htun and Dahlberg)、サイエン
ス(Science)241:1791〜1795(1
988乃。
代わりに、H−DNAは、その直ぐ隣接するDNAへの
接近を直接に遮断することによって、転写のリプレッサ
ーとして働くかも知れない(マヘールら(Maher
et al)、サイエンス(Science) 245
725〜730(1989))。
したがって、本発明のさらなる具体例は、内部領域、ゲ
ノミックGAP−43をコードしている第1図に示すよ
うなヌクレオチド配列、またはその機能的もしくは化学
的誘導体、およびGAP43プロモーターをコードして
いる第14図に示すようなヌクレオチド配列またはその
機能的もしくは化学的誘導体からなる。本発明のGAP
−43プロモーターかGAP−43自体の活性を変形さ
せるだけではなく当業者に周知の方法を用いて他の構造
遺伝子の発現における所望の修正を達成する手段として
非常に有用性のあるものであるということか理解される
であろう。
さらに広(言えば、本発明のこの態様は、実質的には第
14図に示されるようなプロモーターに関するものであ
り、T A T Aボックスおよび共通の5p−1結合
部位を欠失しているか多重スタート部位および共通Pi
t−1結合部位を含有していることを特徴とし、そして
二重鎖(H−DNA)構造を取る能力かある長いホモプ
リン−ホモプリミジンストレッチからなることを特徴と
する。相中において、そのアミノ末端で、本明細書に記
載のGAP−43プロモーターのヌクレオチド配列およ
びその機能的もしくは化学的誘導体からなる構造遺伝子
、またはそのフラグメントもまた、本発明の意図された
具体例を形成する。
さらなる具体例において、上記構造遺伝子からなるDN
A発現発現ツクターれらのベクターとトランスフェクト
する宿主細胞、およびそれによって産生される蛋白を提
供する。
実施例■
ニューロン成長円錐はミクロ環境からの信号を軸索また
は樹状突起の定方向成長に変換する特別の変換機構を持
つ。成長円錐膜中で豊富な新生児う、ト脳からの細胞下
画分は単純かつ区別される蛋白組成を有する。成長円錐
脱調製物中の2種の主要な非細胞骨格蛋白は40000
および35000の分子量を有する。電気泳動的、免疫
学的および部分的な蛋白配列評価基準によって、これら
の蛋白はGTP結合蛋白G。のアルファおよびベータ・
サブユニットと同定された。ニューロン的に分化したラ
ット褐色細胞腫細胞の免疫組織学的染色により、細胞突
起の遠位端に高濃度のGoのアルファザブユニットか示
される。これらのテークは、成長円錐運動性の調節はG
。信号変換メカニズムを利用するらしいことを示唆する
。
脳発育の間に達成され、シナプス形成性を通して洗練さ
れるニューロン連結性の複合状態はニューロン軸索によ
る特異的標的の選択を要する。それによって、それらの
細胞外環境からの情報を軸索が定方向成長に変換するメ
カニズムはあまり理解されていない。ニューロン軸索の
遠位端は成長円錐なる語のユニークな超構造を有し、こ
れはこの突起について臨界的であると考えられている(
プレイ・デイら(Bray、 D、 、 et al)
、アヌ・レフ・セル・ハイオル(Ann、 Rev、
Ce1l Biol、 )4°43(1988))。幸
いなことに、軸索成長円錐の膜、および従ってその変換
系は他のニーロン構成から分画することができる(フェ
ニンゲル・レイ・エイチら(Pfenninger、
K、 H,、et al)、セル(Cell)3557
3(1983);ゴルドンーウイークス・ビイら(Go
rdon−Weeks、 P、 、 et al)、ニ
ューロサイエンス(λeuroscience)13
: 119(1984);エリス・エルら(Ellis
、L、、et al)、ジャーナル・オフ・セル・バイ
オロジー(J、Ce1l Biol、)l O1゜19
77(1985))。それは、はんの数種の主要蛋白よ
りなり、これらの蛋白のうちいつくかは同定されている
°チューブリン、アクチン、および神経−特異的、成長
−関連蛋白、GAP−43(フェニンケル・レイ・エイ
チら(Pfenninger、 KH,、et)、セル
(Cell)35 : 573(1983);エリスー
xルら(Ellis、L、et al)、ンヤーナル。
オフ・セル・バイオロン−(J、Ce1l Biol、
) I O1: 1977(1985);シムコビノツ
・ビイら(Simkowitz、 P、 、 et、
al)、ジャーナル・オフ・ニューロサイエンス(J、
Neurosci、)9 : 1004(1989)
;チョン・エフら(Cheung、 N、 、 et
al)、ジャーナル・オフ・バイオロジカル・ケミスト
リー(JBiol、Chem、)263 : 3935
(1988):メイノ・ケイ・エフら(Meiri、
K、 F、 、 et at)、プロンーティングズ・
オフ・ナショナル・アカデミ−・オフ・サイエンシズ(
Proc、 Natl、 Acad、 Sci、 )U
S As2・3537(1986);スケ不・シェイ
・エイチ・ビイら(Skene、 J、 H,P、 、
et al)、サイエンス(Science)233
: 783(1986))。他の主要成長円錐膜構成
の特徴付けにより、細胞外キューに対する軸索の応答か
説明されるであろう。
新生児ラット脳から成長円錐膜画分を調製した(フェニ
ンケル・ケイ・エイチラ(Pfen旧nger、 KH
,、et al)、セル(Cell)35 : 573
(1983)エリス・エルら(El lis、 L、
、 et al)、ジャーナル・オフ・セルHバイオロ
ジー(J、Ce1l Biol、)1011977(1
985)ニジムコビッツ・ビイら(Simkowitz
、 P、 、 et al)、/ヤーナル・オフ・ニュ
ーロサイエンス(J、 Ncurosci、 )9 :
1004 (1989)、チョンーxヌら(Cheu
ng、 N、 、 et al)、ジャーナル・オフ・
バイオロジカル・ケミストリー(J、Biol、che
m、)263 : 3935(1988))。
この調製物は5DS−PAGEによると単純な蛋白組成
を有する(エワス・エルら(Ellis、L、、 et
al)、ジャーナル・オフ・セル・バイオロジー(j。
Ce1l Biol、)I 01 : 1977(19
85): ’/ムコビッツ・ビイら(Simkowit
z P、、et al)、ンヤーナル・オフ・ニューロ
サイエンス(J、 Neurosci、 )9 : 1
004(1989);チ舎ンーjl−ヌら(Cheur
+g。
N、、et al)、/ヤーナル・オフ・バイオロジカ
ル・ケミストリー(J、Biol、Chem、)263
: 3935(1988))。50〜55000タル
トンにて移動する最も強く染色されるハンドはチューブ
リンと同定された(シムコビノッ・ビイら(Simko
wi tz、 P、。
et al)、ジャーナル・オフ・ニューロサイエンス
(J、Neurosci、)9 : 1004 (19
89);チョン・エフら(Cheug、 N、 、 e
t al)、ジャーナル・オフ・バイオロジカル・ケミ
ストリー(J、 Biol、Chem、)263 :
3935(1988))。また、p34およびp38と
呼ばれ、特に成長円錐膜に豊富な約35000および4
0000のM、を有する重要な蛋白が存在する(シムコ
ビソツ・ビイら(Simkowitz。
P、、etal)、ジャーナル・サブ・ニューロサイエ
ンス(J、Neurosci、)9 : 1004 (
1989))。さらに特徴付けを行った2つの未同定蛋
白がある。
細胞骨格蛋白を除き、それらは成長円錐脱調製物中で最
も重要な蛋白である。
p34およびp38はGTP−結合蛋白G。のアルファ
およびベータ・サブユニットと同様の分子量を有するこ
とか注目された(ストリニル・エルら(Stryer、
L、 et al、 )、アヌ・レフ・セル・ハイオ
ル(Ann、Rev、Ce1l Biol、)2 :
391 (1986);キルマン・エイ・/イ(Gi
1man、 A、 G、 )、アヌ・レプ・ハイオケム
(Ann、 Rev、 Biochem、 )56 :
6 ]5(1987))。精製したランgrainG
oと成長円錐膜との共電気泳動により、p34はG。
のへ−タサブユニノトと共に移動し、p38はアルファ
サブユニットと共に移動することか示された。免疫プロ
ット法により、p34は抗−ベータサブユニット抗血清
と反応し、p38は抗−アルファサブユニットG。抗血
清と反応することか示された。
さらに、p38の顕著な蛋白種はアルファ。にちがいな
い。何故ならば、コーマンーブルー染色によって判断し
て、等しい濃度の蛋白濃度のp38およびアルファ。は
同一の免疫反応性を示したからである。そのことはp3
4およびG。のベータサブユニットについても当てはま
る。アルファLサブユニ・ノドはこの抗血清とはアルフ
ァ。の約1/10の反応性であり(キルマン・エイ・ン
イ(Gilman、 A、 G、 )、アヌ・レフ・バ
イオケム(AnnRev、Biochem、)56 :
615(1987))、従って、アルファ。免疫反応
性の主要バーセンチ−/を説明できない。
これらの免疫学的および電気得泳動的データを確かめる
ために、電気泳動で精製したp34およびp38から部
分的な蛋白配列を得たく第16図)。
p34およびp38は共にアミノ末端はブロックされて
いた。HPLCによって分離したトリプンンの断片から
、および5DS−PAGEによって分離したスタフィロ
コッカス・アウレウス(Staphaureus)V
8プロテア一ゼ部分消化断片から配列を得た。p38か
らの3種の各ペプチドの配列はアルファ。のちのと同一
であり、アルファ。はp38蛋白の主要成分であること
か確認された。他の公知のアルファサブユニットは同様
であるが独自の配列を有する。該3種のp34蛋白はG
蛋白のベータサブユニットのものと同一の配列を有して
いた。2種のペプチドは、ベータ、およびベータ。
サブユニットが同一である領域からのものであり、第3
のものはベータ、およびベータ、についての配列の混合
物を含有していた。かくして、G、のアルファおよびベ
ータサブユニットは成長円錐膜細胞下画分の主要構成成
分である。
これらの調製物は実質的には成長円錐膜に豊富であるか
、それらは純粋ではない(フェニンゲル・ケイ・エイチ
ら(Pfenninger、 K、 H,、et al
)、セル(Cell)35:573 (1983);コ
ルトンーウィークス・ビイら(Gordon−Week
s、 P、 、 et al)、ニューロサイエンス(
Neuroscience) ] 3 : ] 19
(1984))。末画分組織の従前の免疫組織学は、G
oは成長したラット脳の神経網に濃縮されること(ウォ
ーリイ・ビイ・エフら(Worley、 P、 F、
、 etal)、プロシーティングズ・サブ・ナンヨナ
ル・アカテミー・サブ・サイエンシズ(Proc、 N
at IAcad、Sci、)USA83 : 456
1(1986))、および関連G蛋白G。1.が成人に
おける一次嗅ニューロンの末端領域に位置すること(ン
ヨーンズ・ティ・ティら(Jones、 D、 T、
、 et al)、サイエンス(Science)24
4 : 790(1989))、およびGoは培養され
た一次ニューロン全体を染色するか細胞−細胞接触の領
域に濃縮される(ノヨーンズ・ティ・ティら(Ione
s、 D、 T、 、 et al)、サイエンス(S
cience)244 : 790(] 989))こ
とをボしている。これらの研究は成長円錐におけるG。
の局在と矛盾しないかそれを証明するものではない。従
って、NGF=処理PCI2細胞に免疫組織学的方法を
使用して無傷細胞におけるG。の分孔を調へた。NGF
は、これらの細胞が成長円錐を先端とした長い突起を伸
長させるのを可能とする。−次ニューロンのものにおけ
るごとく、ニューロン蛋白GΔP−4,3はこれらの成
長円錐で豊富である(パン・フープ・シイ・オー・エム
ら(Van Hoof r、 C,O,M、 、 et
al)、ジャーナル・オフ・セル+7’+イオロン(
1,cell Biol、)108 : 1115(1
989))。アルファ。の免疫蛍光はPCI2細胞のこ
れらの成長端て高濃度であった(そζで専ら見い出され
るのではなか−)だうり。
X!i広
成長円錐膜の調製
従来法(フェニンケル・ケイ・エイチら(Pfcnni
nger、 K、 It、 、 et al)、セル(
Cell)35 : 573(1983)、ff−リス
・ff−ルら(Ellis、L、 etal)、/ヤ
ーナル・オフ・セル・ハイオロ/−(jCell Bi
ol、)101 : 1977(1985); ンl−
コビノツ−tl’イら(Simkow・itz、 P、
、 et al)、ジャーナル・オフ・ニューロづイ
エンス(J、 Neurosci、 )9 : ] 0
04(1989)ニチオン・エヌら(CheungN、
et al)、ジャーナル・オフ・バイオロジカル・
ケミス)−リ−(J、Biol、Chem、)263
: 3935 (1988))を少し修正して、成長円
錐膜を調製した。
24時間令未満のSDう、トの首を切り、032Mスク
ロース、1mMトリス−HCC,1,mMMgC(!
、pH7,6の5倍容量中、カラス/テフロン製ホモケ
ナイザー中の6通路にて、脳を400でホモジネートし
た。以下のプロテアーセ阻害剤を該手法の間に使用した
・lQOμg/mρ大豆トリブンン阻害剤、1)1g/
m12ペプスタチンA、30μM口イペブティン(Ie
upeptin) 、および1mM PMSF80.7
5M、1.0Mおよび2.2Mのスクロースの段階グラ
ジェントの上にffl 製瓶ホモジネートを重ねた。該
クラ/ユントを250000xgで40分間遠心し、0
32/○ 75M界面を成長円錐粒子画分として収集し
た。この両分を5mMトリス−HC(l!、pH7,6
中に溶解し、40分間の250000xgての遠心によ
って該膜を収集した。、該膜を2011g/mQサポニ
ンおよび0.3M Na、SO2中に再懸濁すること
によって洗浄し、遠心によって再度収集した。ウソ脳G
。を前記1.たごとくに調製した(プレイ・デイら(B
ray、 D、 、 et al)、アヌ・レフ・セル
・パイオル(Ann、Rev、Ce1l Biol、)
4:43(1988))。
抗−血清の産生
つ号ギにおける抗−ウシ脳アルファ。および抗ベータ抗
血清の生産およびキャラクタライセーションハits
載されている(フッ・アール・エムら()turf、
R,M、 、 et al)、ツヤ−ナル・オフ・バイ
オロンカル・ケミストリー(J、 Biol、 Che
m、)26010864(1985))。SDSを含む
10%ポリアクリルアミドゲルに免疫プロット試料を通
して電気泳動を行い、次いて、電気泳動によりニトロセ
ルロースに移した。非特異的蛋白結合部位を10mg/
m(Jつ/血清アルブミンで遮断し、4°にて、該プロ
ットを1400抗−アルファ抗血清またはl : 10
0抗−ベータ抗面清と共に晩インキ−1へ−1・した(
フッ・アール・エムら(t(ulT、 R,M、 、
et al)、/ヤーナル・オフ・バイオロジカル・ケ
ミストリー(J、 Biol、 Chem、 ) 26
010864(1985))。ベルオキ/ターセ基質と
してテトラヘンン/ンを用い、アビノン・ビオチン複合
体法(ベクタスタチン(Vectastatin)、パ
ーリンゲーム(Burlingame)、カリフォルニ
ア州)によって結合抗体を検出した。
成長円錐膜蛋白のアミノ酸配列決定
前記したごとくに成長円錐膜を分画した。蛋白をポリビ
ニルフルオリンン(PDVF)膜に移しり場合、p34
およびp38についてのスポットは配列を与えなかった
。何故ならば、恐らくは、該蛋白はアミノ末端か遮断さ
れているからであろう。従って、蛋白配列はp34およ
びp38についての蛋白分解断片から得た。トリプンン
消化については、蛋白をニトロセルロースに移し、ポン
ソーSて染色し、適当なバンドを切り出した。バーバー
ド・マイクロケミストリー・ファンリティ(Harva
rd Mierochemistry Facilit
のにおいて、トリブンン消化をニトロセルロース膜上て
行い、放出されたペプチドを逆相1−+ P L Cに
よって分離し、気相自動配列決定器(モース・エムら(
Moos。
M、、et al)、ジャーナル・サブ・バイオロジカ
ル・ケミストリー(J、Biol、Chem、)263
: 6005(1988戸で配列決定した。さらに、
スタフィロコッカス・アウレウス(Staph、 Au
reus) V 8プロテアーゼ(ヘーリンケル(Bo
ehringer)、マンハイム(Mannheim乃
での部分的消化によりp34についてアミノ酸配列を得
た。p34を含有するポリアクリルアミド立方体をV8
でin 5itu消化し、DSD−PAGEで分画し、
PVDF膜(ミリポア(Millipore)、ベット
フォード(Bedford)、マサチューセッツ州)に
電気フロノドし、コーマシーブルーで可視化した(ケ不
テイ・ティ・イーら(KennedyT、 E、 、
et al)、プロシーテイングズ・サブ・ナショナル
・アカデミ−・サブ・サイエンス(Proc、 Nat
l。
Acad、Sci、)USA85 : 7008(19
88))。
ペプチド断片を切り出し、コロンビア大学のノ・ウワー
ト・ヒユーケス・メテイカル・インステイテユート・フ
ロティン・ケミストリー・コア・ファシリイテイ(Ho
ward )lughes Medical In5t
ituteProtein Chemistry Co
re Facility)にてアプライド・″イオシス
テムズ(Applied Biosystems)(フ
ォスター・シイティ(Foster C1ty)、カリ
フォルニア州)の470A気相シーケンサ−で配列決定
して配列p34−Bを得た。
PC12細胞のアルファ。免疫染色
]00ng/mff神経成長因子の存在下、PC12細
胞をポリーD−リンン処理カバーガラス上で48時間増
殖させた。該細胞をリン酸緩衝化生理食塩水(PBS)
中の3.7%ホルムアルテヒドで固定し、次いで、01
%トリトン−X−100を浸透させた。PBS中の5
m g / mρウシ血清アルブミンでのインキュベー
ションの後、該細胞を23°Cにて1:1000抗−ウ
シ脳アルファ。
抗血清と共に1時間インキュベートし、PBSですすぎ
、03%H,O,と共に15分間インキユヘートしてハ
ックグラウンドを減少させた。結合したウサキ免疫グロ
ブリンはテキサス・レッド・コンシュケート(Texa
s red conjugated)ロバ抗つサキIg
G(/ヤクソン・イミュノロ/カルズ(Jackson
Immunologicals))の使用によって検
出した。
結果
かにする。
軸索成長円錐膜の蛋白をDSD−PAGEによって同定
した。軸索成長円錐膜、精製したラン脳Go、および粗
製瓶ホモジネートの2の別々の調製物を、SDSの存在
下、10%ポリアクリルアミドゲルを通して電気泳動に
付し、コーマシーブルーで染色した。粗製瓶に対し成長
円錐膜調製物におけるp34およびp38と呼んだ2の
バンドの層化を観察した。これらの蛋白は精製したG。
のアルファおよびベータサブユニットと共に移動した。
これらの条件下、アクチンおよびGAP43は見掛は分
子!143000て移動した。
成長円錐膜の抗−Go免疫プロットはG。反応性を示す
。
成長円錐膜調製物双方におけるアルファ・コーマシーブ
ルー染色の位置で移動するアルファ。免疫反応性を明ら
かにした。アルファ。のコーマシーブルー標識がP38
のものと同一となるようにゲルを負荷し、同様に他の対
について適合させた。
コーマシーブルー染色ゲルを平行にて泳動させた。
全蛋白か増加するにつれ、該対は固定度に免疫染色され
、これはp38がこの抗血清に対して標品アルファ。と
固定度に免疫反応性であることを示す。これは、はとん
どまたはすべてのI)38かアルファ。であることを示
唆する。Go試料にはアルファ。を越えて移動する少量
の免疫反応性かあり、これはアルファ、てのわずかな汚
染またはそれとの交差反応によるものであるようたった
。これは、以前、各々、ベータおよびp34についてコ
ーマシーブルーで同一に染色することか示された成長お
よび成長円錐膜(A)画分ては観察されず、また、抗−
ベータ抗血清との同様の免疫反応性か示された。
免疫プロット法は、精製したG。調製物およびはG。の
ものど同一である。
p34およびp38についての部分的蛋白配列を第16
図に示す。p38からの3種のペプチドの配列はラット
脳由来のアルファ。からの3種のペプチドの配列に調和
する(ゴー・ジェイ・タブリュー (Goh、 J、
W、 )サイエンス(Science) 244980
(1989))。p34からの3種のペプチドの配列は
つ/脳からのベータ1およびヘータ2号ブユニソトと比
較される〈フイング・エイチ・ケイ・タブリューら(F
ong、 H,K、 1. 、 et al)、プロシ
ーティングズ・イン・す、′ヨナル・アカテミー・イン
・サンエンンズ(Proc、 Natl、 Acad、
Sci、 )U 5A84・3792(+987乃。
2種のペプチドはベータおよびベータ、か同一である領
域に同一であることに/iはされたい。他のベプチ1−
はベータ、およびベータ、についての配列の混合物を含
有する。
アルファ、1免疫反応性はPCI2突起の先端に〆層線
される1、
神経成長因子で区別されるPCl、2細胞のアルファ。
染色により、細胞突起の遠位端における抗原の高濃度か
明らかとなった。また、核の回りの細胞質体の領域にお
1プる低レベルの散漫な染色もあった。抗体の特異性は
証明されている(フッ・アール・エムら(Huff、
R,M、、et al)、ジャーナル・イン・バイオロ
ンカル・ケミスl−’) −(J、 BiolChem
、)260 : 10864(1985):ウオーレイ
・ビイ・エフら(Nor!ey、 P、 F、 、 e
t al)、プロ/−ティングズ・イン・す/ヨナル・
アカテミー・イン・サイエン/ズ(Proc、 Nat
l、 Acad、 Sci、 )U 5A83:456
1(1986)か、さらに対、照として、過剰の精製し
たラン脳G。(30tt g/mc )を、抗血清での
インキユベーシヨン、または抗血清の代わりに通常のウ
サキ血清で置き換えたインキュベーションに添加して同
一の試料を調製した。
これらの対照は実質的に細胞突起の染色を小さなかった
。
考察
本実施例で示された結果は、G蛋白、特にG。
は成長円錐膜の主要構成成分であることを/J’Cす。
事実、成長円錐膜には、他のいずれの非細胞骨格蛋白よ
りもG。が多くある。脳において第一に明らかにされた
ことだが、Goの役割は明瞭ではないにもかかわらず、
一般に、G蛋白は、膜内外レセプターを細胞内信号系に
カップリングさせるくストリニル・エルら(Strye
r、 L、 、 et al)、アヌ・レフ・セル+ハ
イオル(Ann、 Rev、 Ce1l Biol、
)2 : 391(1986);ギルマン・エイ・シイ
(Gilman、 A。
G、)、アヌ・レフ・ハイオケム(Ann、 Rev、
Biochem、 )56・615 (1987);
ネール・イー・/、。
イ(Neer、 E、 J、 )、ネイチャー(Nat
ure)333 : 129(+988);ロス・イー
・エム(Ross、 E、 M、 )、ニューロン(N
euron)3 : 141 (1989乃。G。
は子数の細胞表面レセプターと相互反応し、ホスホリバ
ーセC、ホスホリバーセA7、カリウムチャネルおよび
カルシウムチャネルを含めた種々の細胞内信号系に影響
を与え得る(スケ不・ン・。−イ・エイチ・ビイら(S
kene、 J、 IL p、 、 et al)、サ
イエンス(Science)233 : 783(19
86) ニストリニル・エルら(Stryer、 Ll
、etal)、アヌ・レフ・セル・パイオル(八nn、
Rev、cell Biol、)2 : 391 (+
986):ネール・イー・/エイ(Neer、 E、
J、 )、ネイチャ(Nature)333 : 12
9(1988):ロスφイーーエム(Ross、 E、
M、 )、ニューロン(Neuron)3・141(
1989)ニブラウン・エイ・エムら(Brown、
A、 M、 、 et al)、アメリカン・ジャーナ
ル・イン・シイジオロン−(Am、 J、 Physi
ol、 ) 254H401(1988))。桿状体お
よび錐状体外部セグメントにおける網膜G蛋白トランス
トウノン(t ransduc in)と匹敵する、成
長円錐膜におけるGoの驚くべき高しベルは、成長円錐
におけるG。
に基つく変換系を強く示唆する。
c A M Pに向かう化学走性かG蛋白を介して変換
される、枯菌ンクチオステリウム(Dicty。
5tel ium)における発育形態形成にとってG蛋
白は非常に重要であるこ七か判明している(スナールン
ヤカルスカ・ビイ・イーら(Snaar−Jagals
kaB、 E、 、 et al)、エフ・イー・ビイ
・ニス・レターズ(F、E、B、S、Lett、)23
2 : l 48 (] 988)スナールーンヤカル
ス力・ビイ・イーら(SnaarJagalska、
B、 E、 、 et al)、エフ・イー・ビイ・ニ
ス・レターズ(F、E、B、S、Lett、)236
: 139 (1988):ケスベケーxフら(Kes
beke、 F、 、 et al)、ジャーナル・イ
ン・セル・バイオロジー(J、Ce1l Biol、)
107 : 521(1988乃。同様に、発育神経系
における経路または標的からの信号は、成長円錐膜にお
ける、G、一連結レセプター、またはレセプターに結合
し得、それにより、細胞内二次メソセンジャーのレベル
、従って成長円錐移動度を変化させる。一般に、これら
の信号、レセプターおよび二次メツセンジャーは現在未
知である。1のクラスの候補レセプターは細胞粘着分子
、NCAMおよびLlであり、ニューロン成長円錐に局
在する(ルトウルワーノ・ビイ・シイら(Letour
neau、 P、 C,、et al)、デイベロノブ
メント(Development) 105 : 50
5 (1989))。これらの分子に対する抗体は、P
12細胞におけるカルシウムレベルおよびホスホチシル
イノシトール代謝を変化させ、これらの抗体の影響はG
蛋白拮抗剤百日咳トキシンによって阻止される(ハン・
フーフー’iイ・オー・エムら(van tloofT
、 C,O,M、 。
et al)、ジャーナル・イン・セル・バイオロジー
(J、Ce1l Biol、)108 : l 115
(1989))。
成人神経系におけるG。発現の持続性(ウォーレイ・ビ
イ・エフら(Worley、 P、 F、 、 et
al)、プロシーディングズ・イン・ナショナル・アカ
テミー・イン・サイエンシズ(Proc、 Natl、
Acad、 Sci、 )U 5A83 : 456
1(1986))は、アキソノケネ/ス(axonog
enes is)の調節以外の役割を意味する。
もう1つの成長円錐富化分子、GAP−43も成人脳の
不連続領域に存在する(ベノビノッ・エル・アイら(B
enowitz、L、 1.、 et al)、トレン
ズ・二二一口サイ(Trends Neurosci、
)10 : 527(1987);スケ不・エイチ・シ
ェイ・ビイ(SkeneH,J、 P、 )、アヌ・レ
フ・ニューロサイ・(Ann、 RevNeurosc
i、)12 : 127(1989))。GAP43の
局在、その遺伝子調節の性質、および特にそのホスホリ
ル化状態と海馬スライスにおける長期増強との関係(ロ
ウテンベルブ・エイ(Routtenberg、 A、
)、ニューヨーク・アカデミ−・イン・サイエンシズ
(N、Y、Acad、Sci、)444 : 980(
1989)は、成人のシナプス形成性におけるG A
P−4,3の役割を示唆している(ベノビッツ・エル・
アイら(Benowitz、L、 1.、 et al
)、トレンズ・二二一口サイ(Trends Neur
osci、)10 : 527(1987);スケ不・
エイチ・ジエイ・ビイ(Skene、 H,J、 P、
)、アヌ・レフ・ニューロサイ(AnnRev、Ne
urosci、) 12 : 127(1989))。
百日咳トキンンが長期増強を阻止し、恐らくはやはりこ
の突起におけるG。を意味するものであることは注目に
値する(ゴー・ジェイ・ダブりニー(G o h +J
、 L )、サイエンス(Science) 244
: 980 (1989))。よって、Goはニューロ
ン発育の間の軸索伸長および成人神経系におけるシナプ
ス形成性についての調節信号を変換し得る。
実施例■
GAP−43は蛋白結合の新規な内部調節器である。
もう1つの態様において、本発明は、GAP43か細胞
内てG。のちのを含めた他の細胞蛋白の結合能力を修飾
するように作用するという驚くへき発見に指向される。
本発明者らか知る限り、これは、外部細胞レセプターに
対する効果および利用性において匹敵する重要な新しい
クラスの内部調節蛋白(rlRPJXそのうち、GAP
−43が代表的なものである)の最初の報告をなす。
当業者ならば、本発明の本態様のIRP組成物および方
法は、ニューロンおよび非ニューロン細胞において、蛋
白活性の内部変調を可能とし、それにより細胞の活性お
よび機能の内部変調を可能とする。
さらに、驚くべきことに、GAP−43のアミノ末端ア
ミノ酸よりなる合成ペプチドは、無傷GAP−43蛋白
によって引き起こされたG。によるGTP結合における
変調を正確に複製することが判明した。例えば、GAP
−43の最初の24アミノ酸からなるペプチドは、GA
P−43と同レベルにGTPus結合を刺激し、十分な
GAP−43アゴニストとして作用する。短いペプチド
、例えば、アミノ酸1−10からなるペプチドは、GT
Pus結合を刺激しないが、Goへの結合に関してGA
P−43と競合し、その結果、逆アコニスト(reve
rse agonist)として作用するらしい。周知
の方法を使用し゛C当業者によって慣例的にその固有の
作用が決定されるこのような生物学的に活性なペプチド
は、本発明のもう1つの態様を形成する。
本具体例による生物学的に活性な合成IRPペプチドは
、以下の配列
I Ml、CCMRRTKQVEKNDEDQK
IEQDGV;Il、 MLCCMRRTKQV
EKNDEDQKIEQDGIIl、 MLCC
MRRTKQVEKNDEDQKIEQDIV、
MLCCMRRTKQVEKNDEDQKIEQ ;
V MLCCMRRTKQVEKNDEDQKI
E ;■MLCCMRRTKQVEKNDI’:DQK
I;■、 MLCCMRRTKQVEKNDEI
’)QK〜’l MLCCMRRTQVIKII
DIDQIX、 MLCCMRRTKQVEKN
DIミD\ Ml、CCMRRTKQVEKNDE
Xl、 ML、CCJRRTKQVEKND■
MLCCMRRTKQVEKNX IIl、
MLCCMRRTKQVEKX IV 、 ML
CCMRRTQVE ;X V 、 MLCCMR
RTKQV :X Vl 、 MLCCMRRTX
QXVll、 MLCCMRRTK
X〜1. MLCCMRRT’
XIX、 MLCCMRR
X X 、 MLCCMR;
X X I 、 MLCCM
XXIl、 MLCC;および
XX用 その機能的誘導体
よりなる。
本発明の関連具体例は、前記した合成IRPペプチドを
コー)・付けするヌクレオチド配列に指向され、その配
列は本発明の教示を理解した当業者によって容易に決定
されるであろう。
本発明のさらなる態様は、コンセンサスアミノ酸配列か
GAP−43およびベータアトレナリン作動性レセプタ
ーで見い出されるという発見に指向され、該配列は
疎水性−川eu −cys −cys −x−塩基性−
塩基性またはその機能的誘導体よりなる。さらに、本発
明のIRP類およびIRPペプチド類のンステインはバ
ルミチル化し易いことも理解されるであろう。
また、当業者ならば、本発明のIRP蛋白類およびペプ
チド類の構造を変化させることによって、標的蛋白活性
か増強され、所望ならば、前例のないことであるが抑制
され得ることを理解するであろう。かくして、もう1つ
の具体例におい°C1所望の蛋白およびその結合基質よ
りなる環境に有効量のTRPペプチドを導入することを
特徴とする該所望の蛋白の結合活性を刺激する方法か提
供される。該所望の蛋白は、好ましくは、G蛋白であり
、最も好ましくはG。である。該環境は、好ましくは、
中枢神経細胞または末梢神経細胞であってよい生きた細
胞の内部の環境である。
当業者ならば、本発明の方法は、in vitro、i
n 5itu、またはin vivoで実施することか
でき、ここに考察するごとく、当該分野でよく知られた
許容される投与原理を一峠に銘記すると、後者が最も好
ましいことを理解するであろう。
本発明の組成物および方法は、とりわけ、ニューロン成
長およびンナブス形成性に関与するメカニズムに指向さ
れるので、本発明の教示の利益を享受する当業者ならば
、蛋白l舌件の内部調節はヒトを含めた哺乳動物におけ
る障害の効果的治療について重要な機会を提供すること
、およびかがる治療は神経の病気または機能障害の影響
を防止し、改善しまたは逆行させるのに特に価値がある
ことを理解するであろう。所与の薬効指示にとっては、
神経の成長または形成性を減少させならひに増強させる
のか望ましいてあろう。これは、例えば、本発明のl
RPペプチド、またはかがるIRPペプチドか生理学的
効果を有する部位へ定方向化された抗体を投与すること
によって達成できる。また、かかる手段によって、所望
の蛋白の活性を、かなりの制御度でもって調節すること
が呵能である。かくして、もう1つの態様において、本
発明は、本発明のIRPペプチドへ定方向化された抗体
、好ましくはモノクローナル抗体、およびその機能的も
しくは化学的誘導体に指向され、該抗体またはその該誘
導体は所望により検出可能にまたは治療可能に標識され
たものでよい。
もう1つの態様において、本発明は、医薬上許容される
担体と共に本発明のIRPペプチドよりなる、および所
望により1種またはそれ以上の治療上有効な剤よりなる
医薬組成物、ならびに、医薬上許容される担体と共に本
発明のTRPペプチドへ定方向化された抗体よりなる、
および所望により1種またはそれ以上の治療上有効な剤
よりなる医薬組成物に指向される。本発明の医薬組成物
の使用は、本明細書中に記載されかつ当該分野でよく知
られた投与の原理を銘記しつつ、不都合な実験を行うこ
となく当業者によって達成れさるであろう。
もう1つの態様において、本発明は、本発明の組成物の
有効量を神経細胞に投与することを特徴とする該神経細
胞における構造再編成を変調する方法に指向される。
さらにもう1つの本発明の具体例において、本発明のG
AP−43配列を用いて神経細胞からG様蛋白を単離し
た。GAP−43カラムを用い、MW39000の蛋白
は高親和性をもってGAP43を特異的に結合させるこ
とが判明した。50mM トリス、1mMCa(Jj
、、および1mMIV1gcQtよりなる緩衝液中にG
AP”43を含有するカラムに細胞抽出物を導入した。
等モルのEDTA緩衝液にて蛋白を単一ノクンドで溶出
させた。該蛋白はG蛋白に対するポリクローナル抗体と
反応しない。かくして、それは、成長ニューロンに関連
する独自で新規な蛋白であり、本発明のさらなる具体例
を形成する。
また、本発明のIRPペプチドは、いずれの公知手段、
例えば前記した遺伝子組換え法によっても生産でき、本
発明のIRPペプチドをコード付けするヌクレオチド配
列は、単にルーチン的技量の努力てもって所望の宿主発
現系が推断され、最適化される。
Goのごとき細胞変換系の修飾における本発明の新規組
成物および方法の重要性は、Goがニューロン成長円錐
に存在する主要非細胞骨格蛋白であるという証明と結合
させて考えると増大する。
その機能は従前知られていなかったGAP−43がG0
活性を変調するという発見は、GAP−43か細胞変換
系における第1および第2メツセンジャー間の長らく求
められてきた「欠けている部分」であるという証拠であ
る。いずれか特定の理論に拘束されるつもりはないが、
GAP”43によるG。の持続的活性化は細胞がその環
境を無視し、よって構成的に増殖するようにさせるであ
ろう。また、今回の成果は、GAP−43のアミノ末端
と同様の配列を含有し、よってG。を細胞の内部から調
節する一群の他の分子が存在することを示唆する。GA
P”43のアミノ末端はいくつかの(ベータレセプター
のごとき)G蛋白−結合レセプターの細胞質ゾルドメイ
ンに対する大きな類似性を有することは非常に興味深い
。これは、G蛋白−結合レセプターの細胞質ゾルドメイ
ンがそうであるように、GAP−43は分子中の同様の
箇所でG。と相互反応し得ることを示唆する。
内部調節蛋白および内部調節ペプチド(本明細書中テは
、rlRPペプチド」とも記す)の新規な変調効果は、
例えば刺激することまたは抑制することであるというこ
とかさらに理解されるであろう。すなわち、IRPsお
よびIRPペプチド、またはこのような内部調節作用を
有する他の物質は、当業者に知られており、かつ、例え
ば、レミングトン(Remington)のファーマシ
ューティカル・サイエンシズ(Pharmaceuti
cal 5ciences)、第16版、マーク・パブ
リッシング・カンパニー(MarkPubl ishi
ng Co、 )、イーストン、ペンシルバニア(+9
80)ならひにグツトマン(Goodman)およびギ
ルマン(Gilman)のす・ファーマコロジカル・ベ
インス・イン・セラビューティクス(The Phar
macolofical Ba5is of Ther
apeutics)、第7版、マクミラン・パブリッシ
ング・カンパニー(MacmillanPubl is
hing Co、 )、ニューヨーク(+985)また
はそれらの現在の版を含む標準的な参考文献に開示され
ているJ、うな、々1j何なる可能な薬理学的効果をも
有し得る。このように、これらは、アコニスト、部分ア
コニスト、逆アゴニスト、アンタゴニストなどとして作
用する。当業者には、このような効果の特徴付けか、関
心のある如何なる結合蛋白に関しても、G (1に対す
るG’rP結合に関して本明細書中に記載した方法のよ
うな周知の標準的なアッセイ方法を用いて行われ得るこ
とは、認識されるであろう。
本発明によ・〕で、所望の蛋白およびその結合基質から
なる環境中にスクリーニングをしようとする物質を導入
し、該物質の非存在下での基質結合に関する基質結合の
増加または減少を測定することを特徴とする所望の蛋白
の結合活性を変調する能力を有する物質についてスクリ
ーニングする方法が提供される。所望の蛋白はG蛋白で
あり、好ましくはG。である。
ム仏扶夷μ結果
GAP−43はG。へのGTPγS結合を刺激する。
同定された主要成長円錐膜蛋白に関し、本発明者らは、
これらの成分は分子間複合体を形成できるか否かを決定
することを追及した。特に、G。
およびGAP−43を調べた。というのは、それらは、
成長円錐膜における主要な非細胞骨格蛋白だからである
。ゲル排除クロマトグラフィー、免疫沈澱およびアフィ
ニティークロマトグラフィーによってGAP−43/G
o複合体を物理的に単離する試みは不成功に終わった。
溶液中ての一時的G A P−43/ G o相互作用
を同定するために、精製したG。に対する(35S)G
TPuSの結合を種々の濃度の精製したGAP43の存
在下で測定した(フッ・アール・エムら01uff、R
,M、、 et al、)、ンヤーナル・インIハイオ
ロ/カル・ケミストーリー(J、 Biol、 Che
m、 ) 260: 10864−10871(198
5);ノースラップ・ノエイ・ケイら(Northru
p、J、に、 et al、)、/ヤーナル・イン・バ
イオロンカル・ケミストす(J、 Biol、 Che
m、)257: 114 ]f3−] 1423(19
82))。GAP−43自体は、(35S)GTPuS
を結合させないか、GAP−43は、G (、に対する
特定の(355)GT P u S結合を対照の3 ]
、 O+ 40%(n==7)レベルに刺激する(第1
7A図を参照)。この効果は飽和し、150800nM
GAP−43の存在下では最適の半分である。G O
およびGAP−43が溶液中に含まれず、かつin v
ivoて膜結合し、ないならば、それらのIffは、全
脳中約2μMである。したかって、本明細書に記載され
たアッセイで測定されたGoに対するG A、 P −
43の親和性はin vivo状態に矛盾[7ない。す
へてのアッセイは200μg、/′TnρBSAの存在
下で行い、従−)で、G A P−43による非特異的
蛋白効果はGTPuS結合の刺激を説明し得ない。、G
oはG T P u Sなくしての3(’)’Cにおけ
るブし・インキュヘーソヨンの間に部分的に不活性化さ
れることは公知である(オタウト・ビー−エフら(0’
Dowd、B、’F、 ej al)、シャーノール・
フ6ブ・バイオロンカル・ケミストリー(JRial、
CI−+0m、 )263 : ] 59ε35−1
5992(1988))、、cAp−43はG。のハネ
安定性の程度に影響を与えない。
様々な条件下で評価されるけれと、G蛋白と相性作用す
るりカント−レセプター複合体は、GAl) −43か
行うのとほぼ固定度のGTPuS結合を刺激する(フロ
リオ・ブイ・エイ・アン1−・スターンウェイズ・ピー
−/−(Florio、V、A、 &Sternwei
se P、 C,)、/ヤーナル・インφノクイオロシ
カル・ケミストリー(1,Biol、 Chem、)
2643909−3915(1989))。
GAP−43デカペプチドはG。と相互作用する。
膜連結に対して臨界的であるアミノ末端テカベブチトの
ノステインがG0調節に関しても必要とされるかとうか
を判断するために、2個のノステインの代わりにスI/
オニンで置換したデカペプチドを合[戊した。このペプ
チドは、1−10ペプチド効果の特巽性および/スティ
ンの必要性を示すGoに対する(35S)GTPuS結
合への効果を有していなかった(第17c図)。
G蛋白へのGTPuS結合を刺激することか知られてい
る他の群の蛋白はホルモンおよび神経伝達物質レセプタ
ーである。全ホルモンおよび神経伝達物質レセプター構
造(例えば、大きい細胞外領域および7つの膜内外ドメ
イン)は、GAP43の構造とは非常に異なっている。
したかって、本発明者らは、G蛋白と相互に作用し合う
と思われるこれらのドメインに焦点を絞って、これらの
蛋白間の相同性について追及してきた。レセプターに関
し、位置特異的突然変異誘発およびペプチド競合研究は
、G−蛋白カノブリングにおいて、第3細胞質ループの
カルボキシル末端と細胞質テールの末端付近を関係させ
た(コニノブ・ビーら(Konig、B、 et al
、)、プロ/−デインゲス・イン・ナショナル・アカテ
ミー・イン・サイエンス・ニー・ニス・ニー(Proc
、 Natl、 Acad、 Sci、 U、S、A、
)86・6878−6882(1989);オタウト・
ビー・エフら(0’Dowd B、F、 et al、
)、ンヤーナル・イン・バイオロンカル・ケミストリー
(JBiol、 Chem、)263 : ] 598
5−] 5992(1988)ニストレーター・ター・
ティーら(StraderC,D、 et at、)、
/ヤーナル・イン・バイオロジカル・ケミストリー(J
、 Biol、 Chem、)262 : 16439
−16443(1987))。Gsとβ、−アドレナリ
ン作動性レしプター七の結合は、蛋白の細胞質テール中
のバルミチル化ンステインにおける点突然変異によって
最も特異的に妨害される(オダウド・ビー・エフら(0
’Dowd、B、F、 et al、)、ジャーナル・
イン・バイオロジカル・ケミストリー(JBiol、
Chem、)264 : 7564−7569(198
9))。G、調節のために必要とされるGAP43のア
ミノ末端におけるシスティンもin viv。
でパルミチル化される(ス牛−二・ジエイ・エイチ・ビ
ー・アント・ビラグ・アイ(Skene、 J、 H,
P& Virag、 1. )、/ヤーナル・イン・セ
ル・バイオロジー(J、Ce1l Biol、)108
二613−624(]989))。一連のレセプター
由来の細胞質テールのアミノ末端部分とGA、P−43
アミノ末端との比較によって、疎水性−] e u−c
y s−c y sX−塩基一塩基の共通の配列か判
明する(第18図)。この配列内で、研究したシスティ
ンはバルミチル化される(スキm:・ジェイ・エイチ・
ビー・アンド・ビラグ・アイ(Skene、 J、 H
,P、 &Virag、 1.)、ジャーナル・イン・
セル・バイオロジー(J、 Ce1l Biol、)1
08 : 613−624(1989);オダウド・ビ
ーーxフら(0’ Dowd、 B、 Feta+、)
、ジャーナル・イン・バイオロジカル・ケミストリー(
J、 Biol、 Chem、)264 : 7564
−7569(1989);インキニコブ・ワイ・エイら
(Ovchinnikov、Y、A、 et al、)
、FEBS [、etts。
230 : 1−5(1988))。
G蛋白に対するGTPuS結合の他の内因性調節物は知
られていない。しかしながら、G蛋白を反対に活性化す
るペプチド毒素、マストパランがある(ヒカソジマ・テ
ィーら(Higashijima、T、 etal、)
、ジャーナル・イン・バイオロジカル・ケミストリー(
J、 Biol、 Chem、)263 : 64
91−6494(1988))。GAP”43は、この
ペプチド相同性ではない。
大きな細胞外領域および7つの膜内外ドメインをもつそ
れらの全構造はGAP−43のものとかなり異なってい
たが、それらに拘わらず、本発明者らは、これらの蛋白
とGAP〜43のアミノ末端間の相同性を追及してきた
。β、−アドレナリン作動性レセプターとGsとの相互
作用は蛋白の細胞質テール中のバルミチル化システィン
における点突然変異によって最も特異的に妨害される。
GAP−43のアミノ末端におけるシスティンもバルミ
チル化される。システィンがバルミチル化され易い疎水
性−leu−cys−cys−x塩基性−塩基性よりな
る、GAP−43およびこれらのレセプターか共に有す
る共通の配列かある。
GAP−43かカルモジュリンと結合し、その相互作用
かカル7ウムの非存在下で増強されることは以前から知
られていた(アレキサンター・ケイ・エイら(AIex
ander、に、A、 et at、)ジャーナル・イ
ン・バイオロジカル・ケミストリー(J、 BiolC
hem、)262:6]08−6113(1987))
。
これに関する生理学的な重大問題は明らかではない。G
oに対する低IIIA度のCd゛−カルモジュリンまた
はEGTA−カルモジュリンの添加によって、c A
P−43か(35S)GTPuS結合を刺激する能力に
変化は生巳ない。しかしながら、より高濃度のカルモジ
ュリンは、GAP−43−刺激化(355)GT P
u S結合を投与量に依存して減少させる(第19図)
。
煮察
本テータは、ニューロン形態形成の間におはる細胞内成
長関連の発現に関する細胞外信号の協力についての成長
円錐メカニズムを提供する。成長円錐膜におけるG。の
アルファおよびベータザブユニットの驚くへき高レベル
は、神経突起XfM]節におけるG。についての主要な
役割を示唆する。成長円錐膜中のG。21 fjtは、
網膜光受容体細胞の高度に特殊化された外部セグメント
における、もう1つのG蛋白トランメンユ/ン(tra
nsducin)の7a度を超える。
G蛋白機能か明瞭に定義される系において、そ1]は、
細胞外信号の膜内外レセプターへの結合と細胞内二次メ
ソセンンヤーを変調する酵素またはイオンチャネルの調
節との間の連動である。第にそのアルファサブユニット
で異なる多くのへテロ)・リマーのアルファーベーター
カンマG蛋白かある。一般に、アルファポリペプチドは
、作動剤レセプター複合体かGDPの代わりにGTPの
交換を引き起こすまでGDP−結合状態で存在する。次
いて、GTP−結合活性化アルファサブユニットは二次
メツセン/ヤー系にその作用を及ぼす。内因性アルファ
サブユニノhGTPa s e活性は信号変換を終始さ
せる。Goは顕著に脳で発現され、そこでは、それはG
蛋白の主要形態である。成人では、神経網<−>て見い
出され、本発明のテークは、それは主要非細胞骨格蛋白
である増殖細胞において神経突起の先端にG。を位置付
ける。Goは種々のレセプターに応答することができ、
カル/ラムチャ不ル、カリウムチャネル、ホスホリパー
ゼGおよびホスホリパーゼA、を含めた多数の細胞内系
を調製する。
成長円錐に対するいくつかの基盤たるおよび解決できる
効果かG−蛋白変換を伴うという証拠かある。成長円錐
に局在する細胞粘着蛋白N−CAMおよびL+に対する
抗体はPCI2細胞におけるカルシウムレベルおよびホ
スホチンルイノントール代謝を変化させる。これらの抗
体の効果はG o/ G +抑制剤百日咳トキシンによ
って明1トされる(ンユーヒ・ニーら(Schuch、
[1,、et al)、ニューロン(Neuron)
3 : 13(1989))。ある種のヘリオソーム(
hel iosome)ニューロンにおいて、Gにカン
ブリングしたレセプターを介して作用するセロトニンは
神経突起延長の優れた抑制剤である。
Goの制限された局在は、蛋白の調節または作用か1種
またはそれ以上の二、−ロン−特に的分子によって媒介
されることを示唆する。GAP43はニューロンにおい
てのみ発現され、該蛋白は成長円錐に富化する。従って
、本発明者らは、G A P −43か6゜と相互作用
するか否がか不思議であった。GAP)−43はG。へ
のGTPγS結合を増強する。さらに、合成テカペブチ
トによって定義されるGAP−43の小さな領域はこの
作用を発揮する。GAP−43によるGTPγS結合の
刺激は、作動剤−レセプター複合体によるそれに同様で
あり、該テカベブチド配列はこれらの1−セブターと千
日同性を有する。特定の理論に拘束されるつもりはない
か、最もありそうな解釈は、in vivoにて、G
A P −43か膜内外レセプターを模擬し、G、を活
性化し、GTP−結合アルファサブユニ、トを生じ、次
いで、それか細胞内二次メンセンツヤ−系の引金となる
ことである。あるいは、Go/\のGAP−43結合は
ますG。−レセプターまたはG。−エフェクター相互作
用を破壊するように機能するかも知れない。また、G、
1)43は、何等かのまた知られていない方法により、
レセプターによるG。活性化のエフェクターであるとい
うことも考えられる。
成長関連蛋白GAP−43によるG。円錐変換系の変調
は、細胞外信号をニューロン成長についての細胞内プロ
グラムと統有するメカニズムを提供する。さらに、該系
の調節はB A RKのごときレセプターキナーゼによ
るレセプターのホスホリル化、または蛋白キナーゼCに
よるGAP−43のホスホリル化のような他の修飾を介
して起こり得る。本モデルにおいて、GAP−43は細
胞外リガンドに対するG。の応答を相乗的に増強するか
、またはG。のレセプターへの依存性をくつがえすこと
によってリガンドに対する応答性を減少させるであろう
。後者の場合において、シナプス形成の間に起こるごと
く、GAP−43の除去は、細胞外リガンドに対する感
受性を回復させるであろう。GAP”43の作用がレセ
プターの効率に与える正味の効果は成分の相対的濃度に
依存するであろう。
GAP−43は、直接に細胞外リガンドに応答する公知
の能力を現在有していない細胞内蛋白である点で、G−
蛋白調節器の中でユニークである。
しかしながら、膜結合GTPase蛋白の細胞内調節は
優位を有する。通常のRAS蛋白は、広範囲に分布した
120KD細胞内蛋白GAPによって刺激される。それ
らの名称の類似性に拘わらず、GAP−およびGAP−
43は無関係な蛋白である。
GoへのGTPγS結合を刺激するGAP−43の領域
およびレセプターにおけるシスティンをパルミチル化に
付す。本発明の実験において、非バルミチル化状態にお
いては、アミノ末端ペプチドおよび恐らくは(膜のpH
II抽出によって調製した)GAP−43が存在する。
バルミチル化対−非バルミチル化GAP−43、および
G連結レセプターかG蛋白を刺激する相対的能力は知ら
れていない。急速なバルミチル化−説パルミチル化はこ
れらの蛋白についての調節の役割を演しることは可能で
ある。
成人神経系におけるG。発現の持続性(ウメ−レイ・ビ
イ・エフら(Worley、 p、 F、 、 et
al)、プロ7−チイングズ・イン・ナンヨナル・アカ
デミ−・イン・サイエンンズ(Proc、 Na1l
Acad、 Sci、 )U 5A83:4561(1
986)は、発育および再生の間の神経突起延長の調製
以外の役割を意味する。
また、GAP−43は成人脳の不連続領域に存在し、小
脳を除くと、2種の蛋白についての免疫組織化学的マツ
プは驚くほど類似している(ベノウソツ・アイ・アイら
(Benowitz、 l、1.、et al)、トレ
ンズ+=、−oサイ(Trends Neurosci
、 ) 10 : 527(1987);スケ不・エイ
チ・ジェイ・ビイ(Skene、 H,J、 P、 )
、アヌ・レフ・ニューロサイ(AnnRev、Neur
osci、)12 : 127 (1989))。GA
P−43の位置決め、その遺伝子調節の性質、および特
にそのホスホリル化状態と海馬スラトスにおける長期増
強との関係(ロウテンプルグ・エイ(Routtenb
erg、 A、 )、アヌ・ニューヨーク・アカテミー
・イン・サイエンシズ(Ann、N、Y、Acad、
Sci、)444 : 203(1985))は、成人
でのシナプス形成性におけるGAP−43についての役
割を示唆している(ベノウッッら(Benowitz、
1.1. 、 etal)、トレンズ1ニューロサイ
(Trends Neuroscj、)10・527(
1987);スケ不・エイチ・ンエイ・ビイ(Sken
e、 H,J、 P、 )+アヌ・レフ・ニューロサイ
(Ann、Rev、Neurosci、)12 : 1
27(1989))。
G o/ G l拮抗剤、百日咳トキシンは長期増強を
阻止し、これは、恐らく同様にこの過程におけるGoを
意味する(ゴー・シェイ・タブリューら(Goh。
J、W、、et al)、サイエンス(Science
) 244 : 980(1989))。よって、発育
間の神経突起延長についての、および成人神経系におけ
るシナプス形成性についての細胞内および細胞外信号を
変換し得る。
以上のことから、当業者は、本発明の特定の具体例か説
明のために本明細書に記載されているが、本明細書の意
図および範囲から逸脱せずに種々の変形を行い得るとい
うことを認識するであろう。
したかって、本発明は、特許請求の範囲による以外は制
限されない。[Coronal antibodies cause neonatal cancer/)・Westar of the brain
GAP)-43 was specifically labeled in the sample plot.
. Special offers on GAP-,-,-43 antigens
Epidemic staining is not detected in neuroglial cells, but in neuronal cells.
-Ron odor-C was detected. immunity throughout development
Reactive GAP-43 is associated with neuronal cell traits and neurite
existed in both. Neurite-restricted immunoreactive GAP-4
3 is the previously observed “Beno
Witz et al., Journal Ben Neuroscience
(J, Neurosci,) 8:339-352 (1
98g) Gispen et al., Brain R
es, 328:381-385 (1985):
Skene et al., Science
) 233 Near 83-786 (1986)]. Cell fractionation
Research suggests that GAP43 is also present in the cell body.
[Alexander et al.
Nar Ben Bioloncal Chemistry (J, Bi
ol, Chem, ) 262:61.08-6113
(1987)i. The immunostaining method using our antibody detects GAP-43-expression.
Cell localization and in 5 situ hybridization
This made it possible to compare with Yong's take. Immunoreactivity c A
Local distribution of di-ron containing P-43 and
The growth density was determined by in 5 intu hybridization/yellow.
The t-developmental pattern observed for its mRNA
Reflected. G A P-43 immunolabeling was carried out in E12 embryos.
Not detected in buds, slightly ↑take in E】5CNS
present (as evidenced by faint immunohistochemical staining)
Ta). E18-r shows even more GAP-43 immunoreactivity.
clearly visible, and at E20, the trunk of the nerve cell and the nerve
High on both U's of the protrusion! Detected in novel. G.A.
This degree of immunostaining for p43 protein
Well it was sustained. The results and 1. , GAP-43 immunity
The reactivity decreases in the region of Haton, thus
, a more restricted portion of G A P-43 immunoreactivity
The cloth remains the same. Is it widespread in adults?
Neural labeling
ng) was demonstrated throughout the CNS. -knee
Ron neuronal cells express high levels of GAP-43
As a result, in 5 itu hybridization / 3
- In the identified area, there were six dense markers. For example, the hippocampus includes CAI, OA4, and the entire interdentate region.
Strong in both pyramidal and granule cells across
Labeled or indicated. The antibody is isolated as described herein.
Pre-absorbed together with the separated Kell purified GAP-43.
No labeling occurred when β-Calactositase
Preabsorption had no effect on labeling. cerebellum, brain
In the stem and pulp, there are few immunolabeled cells.
frontal cortex, somatosensory cortex, visual cortex and brainstem nerves
Immunolabeled cells in the nodes are of low density, and the medial olfactory cortex
In terms of quality, the density was moderately high. 1nsitu
As I noted about Iburita Seyeon, immune response
Strong rod cytoplasmic staining for responsive GAP-43
Two areas are most prominently maintained in the hippocampus and quadrilateral.
Ta. CAL, CA3 and petrous slenderness throughout the interdentate
Both cysts and granule cells were labeled. in four balls
, labeling was performed for mitral cells and for granule cell sacs.
It is largely restricted to the inner neurites. i.e.
, the pattern of GAP-43 immunoreactivity was 1 n situ
Reflected that of Hybridize/Yon. Discussion This example is based on GAP-43 or all CNS news during the perinatal period.
It has been shown that this protein is expressed in lon. development progresses
As the population increases, its anatomical distribution becomes progressively more restricted.
In adults, GAP-43-containing neurons are disproportionately distributed.
distribution, and the highest level of expression is mainly found in two distinct
It is restricted to the hippocampus and quadrants. EMBOJ by Rosenthal et al.
6:36413646 (1987).
The publication discloses heterogeneous GAP-43 labeling.
, somewhat different from that reported here, is that the cerebellum
and their finding at high levels in the frontal cortex and
There was a lack of labeling in the dentate gyrus. In the previous report
Immunoreactive GAP-43 is an indication of its cellular origin.
was detected exclusively in neurites [henovi
Benowitz et al./Yarnal Off New
Neuroscience (J, Neurosci, ) 83
39-352 (1988); Gispe
n) et al., BrainRes, 328:381-38
5 (1985); Skene et al.
Science 233 Near 83-786
(1936) Snake. β-galactonter generated by the present inventors
Antibodies against Zee GAP-43 fusion protein
RON enabled extreme labeling of neuronal cell traits. This servant
The difference with previous reports is due to the chimeric nature of the antigen.
and probably several different to different degrees
Expose the epitope. On the other hand, the difference is that the aldehyde
This reflects the omission of neuronal trait labeling.
demonstrated by the inventors to reduce the In any case, we believe that the method of the invention
The site of AP-43 gene expression is associated with GAP43 immunoreactivity.
It showed that it reflected something. G in CNS
The distribution of AP-43 differs between rats and humans. adult
In the brain, it is higher in association cortical areas than in the hippocampus.
maintain the level [Neve et al.
NGES OFF S/YONAR ACATEMY OFF SAIE
Proc, Natl, Aca
d, Sci, USA) 85:3638-3642
(1988)], on the contrary, adult runts
Highest levels of G in horses, quadribulbar and entorhinal cortex
There is AP-43 expression. The significance of this finding is unclear.
However, regarding the regional retention of neuron formation, species
This may be related to the difference in High levels in adults
CNS neurons stably expressing Bell's GAP-43
subse'/l- share biological characteristics or not.
It remains to be decided. One possibility is that GAP-43 plays a role in structural remodeling of synapses.
By being expressed in the cells included when performing
be. Growth cones are maintained in certain areas of the adult brain.
[Sotelo et al., Labnvest 2
5:653-671 (1971) 1, by direct observation.
, the progression of single cells, at least in the peripheral nervous system.
[Burgess (Pur
ves) et al., Fuichi (--(Nature) 315:
404-406 (1985)]. In fact, such
Uron modification or long-term learning [Chan et al., Br.
ain Res, 309:35-46 (1984
) ; Goelet et al., Nature (l
322:419-422 (1986)
; Horn et al., Journal of New
Neurosci (J, Neurosci, ) 5:31
61-3168 (1985)] and sexually dimorphic behavior.
(sexually dimorphic behav
ior) [Kurz et al., Sci.
ence) 232:395-398 (+986)]
There is evidence that it is essential for Growth cones and synapiosomes
Protein supplementation in es) is qualitatively less
``Ellis et al.
・Off” 2:LD Science (J, Neuro
sci, ) 5:13931401 (1985);
Katz et al., Journal of Neurosa.
Jens (J, Neurosci,) 5:l402-
1411 (+985): Sonde power
regger et al., Science 2
2]:1294-1297 (1983)], Growth Cone
synapses-to-b
Add a marker e) ``Hume et al.
Icha (Nature) 305:632-634 (
1983): Sun et al., Proceedinges
・Off Science/Yonal Academy Off Science
Ninisny (ProcNatl, Acad, Sci,
USA) 84:2540-2544 (1987)l
. Mature neurons transfer molecular components to these steps.
We can partially modulate these structures by changing the
"Grafstei et al., Ph.
ysiol, Rev, 6Ω:1167-1283
(1980) ;McQuarri
e) et al., Journal in Neuroscience (J,
Neurosci, ) 6:1593-161)5 (
1986) 1. , such changes locally cause U race
Lasek et al., C (qll Motility,
RD Goldman, T Pollard J
Rosenbaum, Eds, Col. Spr.
ing Harbor Conference
Ce1l Proliferation 5eries
: Vol 3, Cold Spring Barber
New York, p. 1.021-1049 (1976
)l, at this level of gene expression, e.g.
[Miller et al.
Nyanar in Cell Hioro/(J, Ce11.
Biol, ) 105:3065-3073 (198
7) 1 and GAP-43 by the present inventors.
brought about by the gene expression of
It will be done. Characteristics of adult CNS neurons that demonstrate plasticity
What is unknown? 1. The onset of nubs in the precocious nervous system.
Is there a similarity between neurite growth between growth 1 and replanted trunk? cormorant
At the molecular level, is there a need for growth-related proteins?
It's not unreasonable. 4 to ensure the binding of GA, P-43 to formation properties.
- Is there a marker that is highly dependent on this in adults?
Some neurons express levels of GAP-43.
There is some evidence that Nnabusu can be revised. vinegar
That is, GAP-43 expression is associated with the olfactory nerve and its targets;
High in mitral cells of the four bulbs. Olfactory neurons last a lifetime
Continuing the cycle of death and exchange with courage, U Gracia
Graziadei 3 systems, Be
rlin, Springer-Verlag pp
, 55-83 (1978)], these naps are
Must continue to change. GAP-4 in adults
3-expressing entorhinal neurons regenerate in the absence of injury.
It is not clear to design or sprout in the nerve transection area
By doing so, you can expand the peripheral area. most
Later, it was discovered that the hippocampal circuit is functionally plastic and has a unique structure.
Benow it z et al., 7 Yana, Shi, I
hmm. Neuroscience (J, Neurosci,) 8:
339352 (1988); Cotma
n) et al. Psychol 33:3
71-401 (1982); Lee et al.
11. T. ns, Akatemi, Ri, New 3-Ri,
1981.1'ip, 189-2+2;Le
e) et al./Yarnal in Neurophy/'Oro/-
(J, Neurophysiol,) 247-258
(1980):i, long-term synergy by morphological analysis
Check for changes in the number and shape of nubs that are accompanied by an effect.
[Chang et al., Brain Res,
309:3b-t6(+9g4)iozu, adult
Restricted localization of GA P-43 in the CNS
GAP-43 expressing neurons or redesigned nerve endings
The concept of being actively involved in
Applicable. Example 1 In many cases, the expression of individual knees and feet (is its subtlety).
・J\Depends on the environment. Such 1゛-formability-: is
, e.g., by IIR progenitors of the sympathoadrenal system.
This is proven in the selection of cell fate.
This is the neuronal surface under the influence of neurodevelopmental factor (NGF).
Endocrine chromium in the present or in the presence of corticosteroids
Hypothesized to be an affinitive cell phenotype. Furthermore, neurons
During normal development and for NNAPS use, their
Redesigning the phenomenon called napus formation [E.
EaSter et al., Science
e) 230:207-511 (1985)]. One unifying theme regarding these two types of formability is
, is dramatic in establishing the original brilliant neuron shape.
, a structural reorganization that is more subtle in the rearrangement of relationships.
It is complete. One concept is the expression of a set of genes or
It means being responsible for euro/formativeness.
. Regulation of these genes by the microenvironment is due to structural changes.
will bring about. flutifosteroids) are responsible for the normal development of the mammalian nervous system.
necessary for cell growth, neuronal structure and
1 Taube (1) oupe et al.
Neuroscience (JNeurosci)
) 5:2119-2142 (1985); Dow
Doupe, Journal in Neuroscience
Neurosci (J. Neurosci,) 5:2143-2160 (1
985): Anderson and
Axes, Cell 47:10
79-1090 (1986); Bohn
and Lauder, Dev, Neuros.
ci, l:250-266 (197g);
Scheff et al., Expt. Neurology
68: ] 95-201 (1980); Chef (Sc
heff) and Footman (Cotman), Exp
t, Neurology 76:644-654 (1
9g2) Sapolsk (Sapolsk Nora, Jana)
Le in Neuroscience
) 5:1222-1227 (1985)]. Cultivating
, small extremely fluorescent (SIF) cells and adrenal medulla
Neural crest lineage cells containing cells are
, either neuronal or chromaffin phenotype.
It can also be presented. Corticosteroids reduce their chromaffin properties.
It carries a sign. In the absence of corticosteroids, NGF
Depending on their presence, they may develop neuronal properties.
[Doupe et al.
Neurosci (J, Neurosci, ) 5:2
119-2142 (1985)]. Clos derived from rat adrenal medullary chromaffin cell tumor
Cells of strain PCI2 [Green and
Tidjler (7ischler), Prosortinge
Su in Su/Yonal Academy in Science
・Nii Ni Ni (Proc, Nat') Acad
, 5ciUSA) 13:2424-2428 (1
986); Greene and Tinni
Tischler, Advances 1nC
ellular neurobiology, Vol.
J, pp. 373-413, Academic Press,
New York (19g2)] was
becomes neuroneuronal, and upon exposure to corticosteroids
A similar bipot that maintains chromophilic properties
actual fate). Surprisingly, this study of GAP-43 expression showed that PC1
2 cells and cultured sympathetic neurons.
Therefore, the usefulness of corticosteroids or GAP43 gene expression
It was found to be a negative regulator. In addition, cortyphoid fever
The stimulatory effect of NGF on GAP43 expression in telocytes
found to be suppressed. Experimental Methods Sand enzymes were prepared by Boehringer Mann
gerMannheim), New England
New England Biolabs
), or Hesesda Research Laboratories (Be
thesda Re5earchLaboratori
es) and as specified by the supplier.
used. Tissue culture products were from Gibco.
I bought it. Radiochemicals
New England N
Purchased from Uclear-Du Pont). Agar and cesium chloride were obtained from Hecesta Research Lab.
Purchased from Latries. Spusi takes the opportunity to become pregnant.
-Kew Dawley rats are Charles River Rats.
Purchased from Charles River Rat
did. Steroids are NG from /Sigma.
F is purchased from Collab. raive Research (2, 5s type).
I entered. All other chemicals were of the highest grade available.
It was. Cell culture with 5% heat-inactivated horse serum and 10% fetal bovine serum
PC1 in a bottle of Henoko Modified Eagle Medium (DMEM)
2 cells were grown. Cells are routed when the degree of assembly is approximately 20%.
I used it exactly as I expected. Cortisol measured by RIA
Levels are 3 nM or less in serum-containing media.
It was. Humidified with 5% carbon dioxide at 37°C.
Cells were grown in an incubator. 20 day old embryo
Neurons isolated from the rat superior cervical ganglion were treated with NGF (
50% g/ff, 06% glufus and 10% g/ff
Ham's F12 medium supplemented with fetal serum
Cultivated underground. For steroid testing, usually
The compound was dissolved in 95% ethanol. As a vehicle
Pair II6 performed with tanol shows that abundant GAP-4
3 or GAPDH RNA. RNA blotting The cultured cells were analyzed using the isothionate guanine/isothionate method.
Total RNA was prepared from the cells [Ch.
Biochemistry (Bi. Chemistry) 18:5294-5299 (
1979) 'j0 20 μ7 of total RNA from each culture was
12% Aca containing 2.2M formaldehyde
Electrophoresis was carried out through a low gel.Nytran (Ny
tran) [/Jureicher a7 l' ・:l/
:s-le(Schleicher andSctu+e
l l)] by capillary, and heat the nucleic acid.
Fixed by solidification. 50% formamide, 5xS
SC (lxssc: 150mM sodium chloride, 1
5zM 1-lium citrate, pl(70),]×ten
Hart's solution, 1% Doten
sodium sulfate (SDS) and 100μ9/gQ
A hybrid that contains denatured Zumon semen DNA.
For at least 1 hour at 42°C in Year-No-3 solution.
, prehybridization was performed. D N A Polymesse I to Frenou Fragmen 1
Use it to get to your destination!・Blymink (ko)
3 above - Preparation l (Also l x ] 0 'cpm/m
Contains (!32P-labeled L)NA probe.
Hybridize in the same solution at 42°C for 10-12 hours.
[Feinberg
) and Vogelstein,
Anal, Biochem, 132:6-12(1
984)]. For GAP-43 as described here
or cI)NA cloned against GAPDH
The probe was made from “Pie
chaczyk) et al., Nuel, Ac1ds Res,
12:6951-6963 (1984)l. Professional
The kit was incubated at 65°C with 2X SSC twice for 20 minutes each.
Wash at 65°C for an additional 20 minutes in 02xSSC.
Purified. -70'C, strengthen the screen, and
Traradiography was performed. 1x Ten Hearts solution, 1
%SDS. 50mMh squirrel, pl, + 7, 4 and 0.05
In a solution containing % I. Lium birophosphate, 80
Plot hybridized probes for 2 hours at °C.
Stripped from. L, KB Scanning level with Ultrascan
- Dimensions - Measurement was performed for tenn. given professional,
1. Scan several positions of 5, and measure the image intensity over time.
plotted against. Measurement of image intensity is based on the linearity of the curve
Got it from the part. GAPDHRNA level notes @deep level
Depending on the measurements, some of these experimental conditions may vary.
I wonder if there isn't. Ta. Nuclear additional inspection (Nuclear Run-0n As5a
y) 48-60 hours before each experiment, I) C12 cultures were
Suburi, Toshita. Cells may be left untreated or N
GF (50ny/z□ or dexamethacin (1 μM)
Approximately 10 million nuclei were treated for 6 hours with either
, Green-Hague's method [Green-Hague method] with the following modifications:
Greenberg et al., J. RiolC.
hem, 260:1410144110 (1985
)] were prepared from each. Cell lysis is
], OzM thorium chloride, 101M1-lith, pH 7
, 4,3mM chloride and 200 units l-
/rtrQ RN As1n [Promecha + Biotsuk (
Promega Biotec) i was discontinued. 501
1Ml-Lis, p++ 8.3.40% glycerol,
5iM Magne Chloride/Rum, 0.1zM Ethylene/Ami
Notetracholic acid (EDTA), 2xM/CH1-Rei-,
r and 200x-=-, lzlmQ RNA5i
After washing with medium cell lysis buffer, the nuclei were resuspended. Nuclei were counted and placed in liquid nitrogen at a concentration of 50 million/ic.
It was stored in The suspended nuclei were treated with an equal volume of 10 x M l-Lis, pH 8.
0.5mM Magnesium Chloride, 03M Nonolium Chloride
and respectively], OxM's adenonone, chintin and guar.
Added to a buffer containing nonnucleotide triphosphate.
Labeling of nascent chains in the thawed nucleus by adding
. Next, urinone triphosphate (32P) 30
0.11Ci is added (3000C1/mm') mole),
Nuclei were labeled for 30 minutes at 30°C. Then 3'7
°C for 45 min, 60 di Tris, p) - (7,5
, 15zM Chloride I・Lium, IOtM Chloride Magunou
and 200−1=)l−/rrtρRNA5i
Mild containing n? 100 units in Ii liquid 600μθ
No1-RQ I DNAase: Promega Bioti
The nuclei were digested by adding ``Chicken''. Then, it was disclosed
As it is [Greenberg et al.
, J. Biol. Chem., 260:14101-
14110 (1985) I, Ten Votes Identification RN A Wofu
Roteinase K [Herinmeno Mannheim (Bo
Ehringer Mannheim)]. Several times 9 phenol, chloroform-isoamyl alcohol
After extraction, the nucleic acids were extracted with ethanol in the presence of sodium acetate.
precipitated. The recovered labeled nucleic acid also contains DNA.
RQI D at 37°C for 45 minutes.
NAase (50xM Tris, 1) H7,5, IC1m
M sodium chloride, 7.5iM magnesium chloride and
Buffer solution containing 200 units of RNA 5 in/shu
50 units of enzyme at 250 μC) then at 42 °C.
Brotainase K (5% SDS, 0.5M) for 30 minutes.
Squirrel, pH 7°4.1251M EDTA and 0,
Buffer containing 2 mg/RQ proteinase K
(by adding 100μa of liquid)
Ta. several times phenol, chloroform-isoamyl alcohol
After call extraction, the labeled RNA was dissolved in ammonium acetate.
Perform ethanol precipitation three times to remove unintegrated nuclei.
Reotide triphosphate was removed. cDNA cloned for Chiro/Nytroquincea
A [Lewis et al., J. Biol, Chem.
, 285:14632-14637 (1983)]
, ] Glyceraldehyde triphosphate dehydrokenase G
APDH), pBR322 and GAP-43 genes.
A plasmid containing an 8 kilobase genome fragment was
Linearize using appropriate restriction enzymes, phenol extraction,
Ethanol precipitate and collect the waste by centrifugation.
. DNA (250μii/rc) was diluted with alkali (05N
10 volumes of 1M vinegar
Neutralization was achieved by the addition of ammonium acid. nitrocellulo
The base filter circle removes DNA5 through gravity filtration.
A load of 0 μ9 was applied. 25IMPIPEs Sodium, p
H7, 2, 50% formamide, 0.75M sodium chloride
um, 2,5FMEDTA and 100 ttg/m (
tRNA at 45°C in buffer containing 100 ml of tRNA.
Prehybridize the filter for ~12 hours.
It was. Specific activity standards ranging from 1 to 3 x 106 cpm/mρ
in the same buffer containing labeled RNA at 45°C.
Hybridization was performed for days. has not been disclosed
[Greenberg, J.
Biol, Chem, 260°14101-1411
0 (1985)], washing and RNAse treatment.
I did it. Scintillation filter is used twice.
Counted after drying in a counter. The data is
Hackground from a vector containing a filter
After subtracting the number of copies sold per million
Expressed as Results Dual regulation of GAP-43 expression Effects of NGF and carbohydrates on GAP-43 mRNA accumulation
The effect of luticoid was determined by RNA plotting method.
. Dexamethacin significantly lowers GAP-43 mRNA levels.
However, as a result of NGF addition, the basal level
significantly increased compared to Le. Measured by tensitometry
GAP-43RNA determined and corrected for RNA load.
As a result of quantification, dexamethacin reduces the amount by 5.5 times.
However, it is clear that NGF causes a 35-fold increase.
It was. Unlike c-fos, GA in the presence of NGF
Accumulation of P-43 mRNA is stable and lasts for several hours.
reached a peak within
It declines rapidly. Steroid effects on accumulated GAP-43 mRNA levels
In order to test the specificity of the effect of the
A variety of steroids were tested over a range of concentrations.
I tried it. Each class of steroids differs in vivo.
Does it selectively affect different types of neurons?
[McWen et al., Physi
Logical Rev, 66:1121-11
88 (1986)]. In one study, a 7# change in steroids was tested for 48 hours.
during the treatment. by tensitometry
to quantify small variations in RNA input.
It was normalized. estranol, testosterone,
and fregunolone, which accumulates GAP-43mR.
It had no effect on NA levels. Dexamethacin, co
Lucicosterone, aldosterone and progesterone
The levels of GAP-43 RNA were compared with the control (GA
NGF-stimulation level of P-43RNA was 100%↓(,
C]%, 15%, 10% and 15%
decreased to Progesterone effect ψ is itself a book reviewer.
These may be brought about by the scepter
Take mineralocorticoids or glucocorticoids
This suggests activation of one of the receptors [Ali
f (Arriza) et al., Science
237:268-275 (1987); Kikele (
Gigucre et al. Cell 46:645
-652 (19861゜Corticosteroids are SI
Neuronal phenotype in both F and adrenal myeloid cells
[Doupe et al., /
YEARNAL OF 2, - 口@GOYENS (J, Neu
rosci, ) 5:21! ! l-2142 (198
5); Taube (1) oupe) et al., Nyana/lz-
Off New 0 Masu Jens (1, Neurosci,)
5:2143-2160 (1985)1. . G.A.
Interaction between two drugs on P-43 expression
In order to check the quality, NGF (5on?・ic) and digital
Xamethason (1tt lt4) in the presence of chili r, PC]
21 [B cells were soaked in oil for 3 hours.
GAP- brought about by Sametason or Ncr”
43 mRNA. The effects of NGF and steroids are directN
Direct effects of GF and corticosteroids
The question is whether it will be affected directly or indirectly.
, by using the protein synthesis inhibitor Ncrobeki/Mi1-.
Processed. Cyclohequinmide concentration of 05Hg/mQ
24 hours without any effect on thin tla growth ability.
More than 94% of the (3H) loin uptake into the
suppress. Ncrohekinomito is derived from the GAP-43 gene.
Both the current NGF enhancement and dexamethasone suppression
without interfering with the effects of any de novo protein
Show that no synthesis is required. NGF treated cells and
and NGF and 05Hg/shuttle or 2μylmσ
Cells treated with clohekinite were compared with control cells.
. 05μyl vt (2/of treatment with clohequinmide)
Afterwards, the larger size of the transcript is shown, which indicates that the splatter
It may represent a precursor that does not have a chemical reaction. GAP-
43 expression is inhibited by dexamethasone.
(Rather than using zu, cycloheki/mil and dexamethasone
It is written by I-Imonotea-). 0,'] More powerful protein synthesis inhibition at a degree of vM
These experiments were carried out for 12 hours using the drug anisomycin.
Exposure time of 6 hours for cell death to occur - C cycles
I returned it. Ryo Nisomainno is brought to you by NGF.
did not affect the increase in GAP-43 mRNA.
. Dexamethasone inhibition is slower than NGF induction;
It is not recognized until 6 hours and therefore the effect is
It was not possible to test for insulin susceptibility. N
Pre-treatment with GF directly prevents steroid suppression
I didn't. In another study, sufficient inhibition of GAP-43 mRNA
The time required to achieve the steady state level is
, NGF-) When steroid 1- is added after pretreatment,
It turns out that the layers are getting longer. Steroid suppression involves both transcriptional NGF and steroid effects! −j key
To assess the level of nodes, nuclear addition tests (nucleus
run-on experiments)
Ta. Nuclei were treated with 50% g/mONGF or 1HM textile
PCI211 treated with Tashin for 6 hours (tlllK?
Prepared from Labeled RN from each group, A, was fixed
2) Cellulose foam containing stabilized DNA, s
I hybridized the filter. Hybridize/-
After 3 cycles and washing, the specific radiation for each filter
Calculate the activity and rate the take in units of copies per million.
Table as the number quizzed (7).NGF is the basic
There was no effect on the transfer rate of the text.
Tacin reduces the transcription rate of G A P-43 by approximately 45 times.
did. In comparison, the 1,000-ton hydroquine transcription is
GAPDH transcription is altered by dexamethasone.
It didn't change to 5. G A I)-43 A set of fruits that define a transcription unit.
In a study, runof (runof) prepared from neonatal brain nuclei
f)-labeled RNAΔ, the initial part of the first in)-ron
through, a series of neighbors spanning the 5' flanking region.
Hybridized with Φ chain M 13 clones. Result is,
Transcription or coding chain
It was shown that it was not from the component. NGF-treated PCI2 cells are highly differentiated neurons.
Although considered a model, the effects of fluticosteroids
In fact, after achieving a sufficient state of differentiation, the next neuron
Therefore, it was desirable to determine whether or not it would be demonstrated. yes
In order to
1 μM dexamethacin was added to the culture for 48 hours.
Ta. Total RNA was prepared, fractionated, and plotted as described above.
and probed. Dexamethacin is a sympathetic nerve neuron
decreased the expression of GAP-43 RNA in
. Morphology of neurons in dexamethacin-treated cultures
The appearance was not different from that of untreated cells. this is,
Short-term neurite lengthening or maintenance or GAP
43 It seems that GAP does not depend on the persistence of mRNA.
-43 gene product has a long half-life, resulting in long-term efficacy.
This suggests that there is a need to evaluate the results. Discussion In this experiment, GAP-43 gene expression was influenced by NGF.
for both positive and glucocorticoid-negative controls.
Show that you are in control. Both effects are direct;
Neither requires new protein synthesis. interesting and
Surprisingly, cyclohequinmide has GAP-43m
Further increasing dexamethacin inhibition of RNA
Do you get it. Although not intended to be bound by any particular theory, this
is also due to suppression of synthesis on mRNA stabilizing proteins.
That's probably why. In vivo, the GAP-43 gene is highly regulated.
It will be done. To date, it has only been reported in neurons.
It has been. However, from the nerve ring, the present inventors
Supports low level expression in other cells induced
I got the data. Peak levels in animals are neurites
achieved during the growth of a child and related to normal growth or regeneration
There is. Molecular regulation of its cell-specific and growth-related expression
The joints have also not been revealed. Neurodevelopmental factors are
c-fosSNGF I associated with intermediate filaments
A, NGFIB, hater actin and cloning
Directly increases the expression of some genes such as cDNA
[Greenberg et al., JB
iol, Chem, 260:14101-1411
0 (1985); Mill Plant (Milbra)
ndt), Science 238 Near
97799 (1987); Mill Plant (Milb
randt), Neuron l:18
3-188 (19813) ;Leonard
ard) et al., Journal in Cell Biology (
J, Ce11. Biol, ) 106:181-193
(1988)]. This data is based on GA, 1”43% node and these other genes.
This shows that there are some notable differences between the
are doing. c-fos and NGFIA and NGFI
For those like B, NGF induction is rapid;
It takes effect within minutes and fades after a few hours. this is
, in contrast to the NGF effect on GAP-43 expression,
The start is slow and steady. In addition, a wide range of stimuli can be used to stimulate cal/lamb entry, other formations.
Long-term factor and increase in serum withdrawal symptoms and polycythemia in cattle
These effects can be applied to various cell types.
[Greenberg
) and Schiff (Zjff), Nature
311:433-438 (1984)]. c f
Genes like os are the very earliest remains of DNA viruses.
It has been likened to a gene [Goelet et al.
, Fuichi +- (Nature) 322:419-42
2 (1986)], some of which are themselves
Transcriptional regulators that reprogram cellular machinery to specialized functions
Code. The delayed response of GAP-43 to NGF is c fo
s, NGF IASNGF IB, etc.
This applies to the NGF-regulated genes of the
This appears to play a role in long-term adaptation rather than
It suggests that. Unlike these other genes, N
GF causes a large increase in GAP-43 mRNA accumulation
However, the effect on the transfer speed is negligible. did
Therefore, its effect may also be mediated through post-transcriptional mechanisms.
It seems that it will be carried out. The effects of corticosteroids on the nervous system are widespread.
[McEwen et al., Physiol
. Gical Rev, 66:1121-1188 (
1986)]. Steroids act as transcriptional regulators
It acts through the receptors of both neurons.
Is this gene regulated by cortiph steroids?
It is important to determine Consider the number of neural crest cells
When corticosteroids and N
The antagonistic effects of GF are reflected at the gene expression level.
whether the same gene is affected by two drugs
It is of particular interest to determine whether bimodally regulated
. We demonstrated that GAP-43 transcription is associated with corticosteroids.
and the simultaneous presence of NGF prevents this inhibition.
It was shown that there is no such thing. This is a cultured chromaffin cell
against neuronal differentiation brought about by NGF.
Similar to the glucocorticoid suppressive effect [Taube (D
oupe et al./Yarnal off Neuroscience
(J, Neurosci, ) 5:2119-214
2 (1985) l. Thus, GAP-43
These modifiers of fate have little to do with the known branching effects of the raters.
Comparable methods include NGF and corticosteroids.
It is bimodally adjusted by the It is called 5CGIO.
Other neural-specific genes are bimodal in PCI2 cells.
It is interesting that it is regulated [Stein et al.
, I) evelop. Biol, 127:316-325 (1988)
]. Similar to G A P-43, SC010 expression is
Stimulated by GF and inhibited by glucocorticoids
whether or not the level of repression is somewhat different between the two genes. Cortiph steroids significantly affect the shape of PC12 cells.
It has no effect. GAP-43 is suppressed, so usually
Levels of mRNA in neurite outgrowth in PCI2 cells
It is clear that this is not necessary for the long term. However, because
These results indicate that GAP-43 is not necessary for neurite growth.
It is not clear that it can be interpreted to mean that
stomach. First, low levels of GAP-43 RNA
It also exists after id suppression. Second, the protein is long
It has a long cell half-life. Furthermore, PCI2 cells are
transformed and retained by their in vivo counterparts.
It seems that different structural restrictions will be imposed than those imposed. Example ■ In this example, the present inventors demonstrated that GAP-43 was
of unique neuronal phenotypes, presumably at the level of cellular structure.
The idea is to test the hypothesis that
I will clarify. Thus, in another aspect of the invention,
Expression vector for rat GAP-43 with code E1
into several types of non-neuronal cells.
. adenovirus major late promoter, SV40 early promoter
promoter, or cytomegavirus promoter.
Under suppression, insert into a plasmid containing the SV40 origin of replication.
An expression vector was created using the rat GAP-43 cDNA introduced into
Karns et al., who built the
Science 236:597 (1987)]. The results were similar using all of these vectors.
Ta. CO87 cells [Gluzman, Y.
), Cell 23:175 (1981)]
was transfected according to the disclosure [Zub
er, M, X, ) et al., Science (Seiene
e) 234:1258 (1986)]
AGP-43 immunoreactivity using key anti-GAP antibody
Test (-T cell specific membrane protein CI) 8
Similarly, a control l.
“N-F (SeedB,) who performed transfection
U-prontinges off Nantanal Akatemi
ー・Off・@zuiens nynisny (Proe
, Naj 1. Acad, Sci, USA)
84:3365 (+987) io cells were plate cultured.
One hour later, the control CO8 cells were tested with anti-CD8, anti-CD8
8-1-After immunofluorescence labeling of transfected cells
It was qualitatively round. GAP-431-transfected cells
In GAP-43 immunoreactivity, approximately 5-2 of the cells
It is remarkable at 0%, and it has a significant effect on transfection efficiency.
depended on. Some GAP-43 exists in cytosolic and membrane fractions.
Confirmed by Western plot analysis to compare min.
As previously observed, it appeared to be membrane-associated. Cells that express high levels of GAP-43 are
Distinctive with many cells extending processes from the periphery
It had a structure. This is due to the anti-GAP-43 antibody.
To ensure that this was not due to good visualization of the cell surface.
In order to
Labeled by agglomerate. CD84 transfected cells
, mock transfected cells (mock transfected cells)
cted cells), or expressing GAP-43.
In the same GAP-43 transfected dish,
cells produced short or single protrusions, but these
It had no distractor process. The long thin protrusions are high
It seemed to be related to the level of GAP-43 expression in Bell.
. A similar association between high levels of GAP-43 expression and protrusion growth
3T3 cells expressing polyoma T antigen, wop
cells [Valle et al., Mo1Ce11. Bi
ol, I:417 (1981)]CDM8-
GAP-43 expression vector containing GAP1CD--ma replication initiation
When transfected by a vector, it was found that
. In these temporal transfection assays
Therefore, the efficiency of transfection and the level of expression are
co-varies, making it difficult to quantify the effect. In order to solve the problem of quantification, GAP-4
A series of stably transformed clones expressing CH3
An O cell line was obtained. The control cell line after 30 minutes of plating was
-I loved boat fishing. In the GAP43 expression system, GAP
-43 expression was clearly associated with process distraction. G.A.
Many cells expressing P-43 are narrow and long
A 75 μm filopodium was distracted. Control and GAP4
In both cell lines expressing 3, the periphery is often
, containing a wide, narrow, serrated lamellibodilum.
I was reading. CH by Ca-P○4 coprecipitation method and G418 selection method
CDM8-GAP and Omainin resistance expression in O cells
By co-transfecting the plasmids, G
We established a clonal cell line that constitutively expresses AP-43.
[Maniatis et al., Molecule
- Cloning Near Laboratory - 7 Annual (M
Olecular Cloning: Harbor Labora
Tori (Cold Spring HarborLab
oratory), Cold Spring Harborney
New York (1982)]. Control transfection
In these cells, instead of CDM8-GAP, Plasma
Sumido pCDM8 [seed (3eed, B, ), non-seed
Icha (Nature) 329:840 (1987
)] was used. After the cells are confluent, trypsinize them
Glass coverslips were subcultured with polyD-lysine and coated with polyD-lysine.
plated on top. Protrusion formation transfected by control plasmid
4 independent systems and Western blot method.
Four independent cells expressing the highest amount of GAP-43 as measured by
The system was evaluated. By using Nomarski optics,
Live cells were tested. GAP-43 immunoreactivity
The total CH○ cell line with
There was a tendency to Additionally, expresses GAP-43
Cells are compared to a control cell line (0.5% to 1%)
and often have multiple processes (6% to 11% of cells
%), the length of the process is longer than that of control cells.
It was long. Therefore, the neuronal protein GAP-43
Causes changes in the shape of neuron cells. Filopodia and laminae so that cell protrusions resemble growth cones
Melipodilum extends directly from the cell trunk. In non-neuronal cells, GAP-43 is
unregulated form taken out of its biological context
Since the changes observed here are expressed in the
- Do not simulate the effects of GAP43 in Ron situations. death
In fact, GAP-43 is found in growth cones.
It is associated with growth cone function in that it is abundant in
[Katz, F. et al., Journal In
・Neuroscience (J, Neurosci,) 5
:1402 (1185) :DeGra
an, P, N, E, et al., Neuroscience
(Neurosci,) 61:235 (1985)
;Meiri, K, F, et al.
Seedinges in National Academy Inn
・Science Ninisny (Proc, Natl,
Acad, Sei, USA) 83:3537
(1986); Skene, J.
P, ) et al., Science 233 Near
38 (1986)], in vivo or in v
highest in neurons extending their axons in vitro
level [Skene, J, H, P
) et al., Journal of Cell Biology (J
, Ce11. Biol, ) 89:86 (1981),
Benowitz (Benowitz, V, E, )
et al., Neuroscience (Neurosci,) 1°
300 (1981); Meiri, K.
F.) et al. Journal in Neuroscience (
J, Neurosci, ) 8:2571; Beno
Benowitz, L., et al., T.
, 1. N, S, 10:527 (1987) E, top.
As shown, it increases in PCI2 cells exposed to NGF,
There is evidence that it is accompanied by neurite outgrowth. The inventors try to connect by a particular theory
One interpretation of these takes is that GA
P-43, a neuron-specific molecule, is completely absent from these cells.
It is possible to create a novel neuron-like structure.
It is. Another explanation is that GAP'-43 controls cell shape.
This is because it relates to a more general mechanism of control.
Some [Bray, D., et al., Science (
Science) 239:883 (1988) Varnish
Miss (Smith, S, J, ), Science (S
science) 242 near 0g (198g)']. Many cells extend filopodia or lamellipodia
This can be determined by the phase of the cell cycle, plating conditions
, and some including the second mesocene/year level
It tends to depend on factors [Allred
ed, L, E, ) et al., Surf A/Z in No.
- Maru & Marignant Sells (Surfac
es of Normal and Mali
gnant Ce1ls) No\Ines (R,0
, Hynes) (Joe 7 Willie & Son)
(John Willey & 5ons), new
York, 1979), p. 21]. For this reason, exactly
Cells were examined under the same stringent plating conditions. to cells
The cellular mechanisms that allow projections to be distracted are complex.
It is crude and contains elements that are thought to be present in all cells.
I'm reading. Therefore, growth cone protrusions and fibroblasts
The similarities with protrusions are not surprising. In fact, growth
The conical structure □ is used as a general method to impart cell movement.
Flow and selection of cortical actin that can be
It has been suggested that cellular mechanisms such as target adhesion may be utilized.
[Bray, D. et al., Scien.
Science 239:883 (1988)
Smith, S. J., Science
(Science) 242 Near 08 (1988)]
. How GAP-43 is related to this mechanism
It remains to be judged. Example ■ Identification of a novel membrane targeting peptide
In one embodiment of the invention, the GAP-43 protein is
AP-43 protein is added to the cell membrane, especially the growth circle of neuron cells.
A novel membrane that orients to the conical region - Thaake, Teingpe
It was found that it contained petitdotomain. This membrane tar
The structure of the targeting domain is determined, and the peptide is
(usually not membrane-bound) Usually cytosolic proteins
It was shown to be effective in directing to the cell membrane. The compositions and methods of this aspect of the invention provide, inter alia,
Any protein of interest, including proteins that are not normally membrane associated.
It is also possible to direct them to the cell membrane. moreover,
The compositions and methods of this aspect of the invention provide, in an animal,
Neurological damage and disorders in vitro, in
Available for in vivo and in 5 situ therapeutic treatments
It is clear that Most membrane-associated proteins intercalate directly with the cell membrane.
It is well known that it contains a highly hydrophobic domain that
Ru. However, surprisingly, GAP)-43 is
, a neuron that is attached to the cell membrane and especially develops or regenerates
Highly hydrophobic regions connected to or associated with the cell's growth cone
was discovered to be lacking. Now, as shown in Figure 2, the GAP-43 protein has three
It was discovered that it is encoded by an exon. short
(1,0 amino acid residues) The amino-terminal exon is
Especially, the membrane-terkenoting peptide domain
It was discovered that the code can be coded. Second GAP-4
Experiments in which most of the 3 exons were removed resulted in membrane condensation of the remaining protein.
It had no effect on the Similarly, the number of GA, I”43
Replacement of the carboxy terminus was found to have no effect on membrane binding.
I made it clear. However, the first four amino acids (MET
LEU CYS CYS) and opened at 5th place MET.
The synthetic GAP-43 gene that initiates is generated in neurons or non-neurons.
does not bind to the membrane of the neuron host cell (Fig. 11);
The first exon is responsible for this membrane-tarkerating function.
. "Membrane-targeting peptide" means the following MET LEU CYS CYS MET ARG A
RG THRLYS GLN or its functional derivatives
means any amino acid sequence, which is the desired protein sequence.
or attached to or near the amino terminus of the peptide
If the protein or peptide is
It will resonate. Membrane-targeting peptides of the invention can be prepared manually
, or preferably involving direct synthesis by automated methods.
but not limited to, by well-known methods.
can be attached to the desired protein or peptide
. The membrane-targeting peptide of the present invention can be targeted to a desired protein.
or another preferred method of binding to the peptide is the
The gene encoding the desired protein or peptide is
The expressed gene product has a membrane target at its amino terminus.
including modification to include a binding peptide. child
This may be blunt ended or viscous, as described herein.
This can be achieved by tying the loose ends, but is limited to these methods.
It is not something that will be done. Thus, in another aspect, the invention provides
Otide sequence atg ctg tgc tgt atg aga a
ga acc aaa cag or a functional derivative thereof
Membrane-targeting domain code
It provides cDNA to be attached. Of course, due to the degeneracy of the genetic code, it is still difficult to achieve the desired result.
It is possible to change the nucleotide while Similarly, those skilled in the art will appreciate that in certain instances
Preferred codon usage, if considered in a particular host.
It is desirable to change the nucleotide for
you will understand. These and other such modifications are
It is considered to be within the scope of the invention. Furthermore, the GAP-43 membrane-targeting domain was clarified.
(COS cells, NIH3T3 cells,
and non-neuronal cells (including CHO cells)
Neuron cells (PC12 cells) with mutation at position 3 (
C3) and cysteine nucleotides at position 4 (C4)
Plus containing the GAP-43 gene introduced into the sequence
Alternatively, in those positions
Alanine was expressed (Figure 11). Mutations in either C3 or C4 result in membrane-bound or large
It was found that the number decreased significantly. The most noticeable effect is C4
Observed when changed. Both C3 and C4 mutations
The difference completely eliminated this phenomenon. Mechanism of this effect
Although the oxidation state at those positions is not clear,
It is clear that it does not involve pure change. I mean
, because the redox experiments did not change membrane binding.
. Furthermore, the first four amino acids (MET LEU CY
Synthetic GAP lacking SCYS) and starting with MET at position 5
43 genes were constructed. The expressed protein is transferred to neurons and
and non-neuronal host cell membranes.
(See Figure 1). This may be due to the first four amino acids or membrane binding.
Indicate that it is necessary. As discussed below, typically
In experiments with cytosolic proteins, 10 amino acid peptides
Chido clearly proved to be sufficient. preliminary day
The first four amino acids are sufficient for membrane binding.
to show that Thus, in another embodiment, the invention provides:
consisting of a amino acid sequence or a functional derivative thereof;
to enable membrane binding of the desired protein or peptide.
to the amino terminus of the desired protein or peptide.
can be combined. Additionally, the first 5, 6, 7, 8 or 9 of exon l
Peptides containing amino acids of the desired protein or
If attached to a peptide, it would allow membrane binding.
. Those skilled in the art will be able to direct membrane binding in a particular application.
The sufficiency of these intermediate length peptides is simply routine.
Understand that judgment can be made by the effort of one's skill.
Yes, this is also an advantage of the teachings of the present invention. Therefore, that
Those identical to these and equivalents thereof are included in the present invention.
is within the range of In additional experiments, the first GAP43 exo described above
protein, which is normally cytosolic and not membrane-bound.
Chloramphenicol acetyltransferase (C
AT) is attached to the ami/terminus of the gene that attaches 2-1-.
. Using a plasmid containing this sequence, neurons and
and non-neuronal cells (11th
figure). Expressed CAT protein by immunofluorescence assay
is membrane-associated in transfected cells
That became clear. This is the first GAP-43 edition.
The amino acids of Xon are the membrane targets of the desired protein or peptide.
Show that it is sufficient to achieve kenoting. Furthermore, experiments showed that the first 40 access points of GAP-43
amino acids in transfected PC12 cells.
Is it possible to orient cAT to the same position as GAP-43?
Shown. These cells have a tilted length by the growth cone.
It resembles a neuron cell in that it draws out thick projections. G.A.
P-43 is usually abundant especially in neuronal cell growth cones
and the take is the membrane of the present invention~Turkenoting Peptide
Q1- is responsible for this observed growth cone enrichment.
suggests. Furthermore, the selective growth cone accumulation mechanisms described herein
In order to clarify the situation, the present inventors used G A P −
43 and chloramphenicol acetyl transfer
Mutation tolerance analysis of a fusion protein encompassing a proteinase (CAT)
Scanning confocal microscopy was used. As a result, G.A.
A short stretch of the P-/13 amino terminus forms the growth cone membrane;
be sufficient to direct accumulation particularly in filopodia
was confirmed. reporter pepchi
Various amounts of G A P-4,3 amino terminus fused to
in CO8 and PC12 cells.
It was expressed. Chloramphenicol acetyltransf.
CATase (CAT) when expressed in eukaryotic cells
is cytosolic and very stable, so the report
was selected as the target peptide. For complete CAT protein
The first 10 of GAF) 43 fused to the amino terminus
A: Fusion protein of /acid MLCCMRRTKQ (GA
Pl 0CAT), GAP- fused to Matah cAT
43 first 40 amino acid fusion protein (GAP40
A plasmid encoding CAT) was also constructed. Fusion of immunoplot method with CAgo as follows
The chimeric protein with the amino terminus of GAP-43 is C
Connects to O8 cell membrane. CA, T, GATl 0CA
T and GAP4oCAT are transiently expressed in CO8 cells.
It was done. Each transfection was performed using anti-CAT antibody.
Immunoplasts of membrane (M) and cytosolic (C) fractions from
A lot was prepared. CAT-1-transfected
In cells, immunoreactivity was found only in the cytosolic fraction
and migrate together with purified CAT protein. immunoreactivity
All of them are membrane-connected and larger than CAT.
fusion protein with 1i4000 or 1000 molecules
As expected, it moves more slowly than CAT.
do. 116.84.58.485.356 and 26
A molecular weight standard of 6 kilocroutons was used. Membrane connections of GAP and GAP40CA, T to CP12 cells
The cells were evaluated. As described herein, CAT
, , GAP40CAT, or stably expressing GAP
Transfected PCI 2 cells were selected. film
Immunoplots of (M) and cytosolic (C) fractions
-stained with CAT or anti-GAP antibody. CAT-to
Transfected cells (CAT) are in cytoplasmic vines.
The membrane fraction contained no immunoreactivity.
, this immunoreactive CAT migrates with purified CAT.
Ta. In contrast, GAP40CAT-transfected
cells (G40CAT) that move more slowly
Contained monoligated CAT immunoreactivity. Rat brain (B
Most, but not all, fractions from R)
We show that endogenous GAP-43 immunoreactivity is membrane-associated.
Indicated. Transfected P overexpressing GAP43
In CI2 cells, most of the GAP-immunoreactivity
All are membrane bound and coexist with purified GAP-43.
Moved to. In the GAP-43 expression plasmid pGAP, GAP
The sequence encoding -43 is sorted by Seed
, B, ), Fuichi+ (Nature) 329
: 84C)-846 (1987)
Add stuffer at the Xba 1 site of the CDM8 plasmid.
(stuffer) was replaced. Described in this specification
As a whole, the inserted GAP-43 sequence acts as a translation starter.
Nla ■ 6sbp from the end codon from the site
of rat GAP-43 up to the downstream 5au3A1 site.
The entire coding sequence was included. CAT expression plus
For mid-pCAT, the CAT coding sequence and
and pSV2CAT (Bormann CM, Moffat
・L.F. and Howard B.H. (Gorm
an, c, m, , nor fat. L, F. & Hotvard, B. H.), Mo.
Recular and Serious Biology (Mo
1. Ce11. Biol, )2:1044-1
Contains polyadenylation sites from 051 (1682)
The HindIII or BamHI fragment is a stuffer.
(stuffer) and polyadenylation site.
Place the HindIIl or BamHI fragment of CDM8.
I changed it. pGAPloCAT and pGAPloCAT are
Identification of CAT in pCAT by using a relinker
The beginning of GAP-43, each fused in a frame
40 or 10 amino acids. CoS fine
For transient transfection of cells, DEAE
Dextran and chloroquine as listed
(Tuba M.X., Simpson I.
- R Oyohi Waterman M R (Zu
ber, M., X., Simpson, E.
R, & Waterman, M, R,), Scien.
Science 234: 1258-1261
(1986)). Stable transfuchsia of PCI2 cells
plasmids of interest in a 1:10 ratio for
Co-transfected neomycin resistance plasmid
It was used as described herein. PCI2 cells
During selection, 400 μg/mQ of active dienetitin (
Using Geneticjn (GIBCO)
Ta. Transient transfection of PC12 cells
00 volts and 960 microfarads.
Bio-Rad Inc.
Performed by electroporation with an electroporation system of
It was. After 8 hours, the medium was changed. 24 hours after electroporation
, 50 ng/m (poly D-lysine in the presence of INGF)
-Plate cells on coated cover glass and after 24 hours
was analyzed. For immunochemical assays, aa of rat GAP-43
l to 24, aa35 to 53, aa53 to 6
9, and four types of peptides encompassing aa212 to 228.
rabbits by immunizing them against putidos.
An anti-GAP-43 antibody was produced. anti-GAP-43
Antibodies were affinity purified on GAP peptide agar.
. Cambring the agarose using the cyanogen bromide method.
10 mg/m of each peptide (!)
Bind GAP-43 antibody and elute the antibody at pH 3.5
I let it happen. Usaki anti-CAT antibody is 5 prime (Prime
e) 3 Prime (Prime) ・Incobo Ray
I got it from Tae and Do. The second antibody is produced by Organon Techni
Organon Teknika
. Jackson Immunol
ogicals), and Vector labda (Vect
or 1 abs). For cell fractionation, CO8 or PCI2 cells were
scraped from a crowded bedpan of oornm, 2000
Pelletization was carried out for 10 minutes at xg. The pelleted cells were treated with 10mM Tris-HCρ, lmM
EDTA, pH 7,6 (300) in l (!/dish)
By Polytron
and centrifuged at 4°C, 250, OOOxg for 30 minutes.
. The supernatant was collected as the cytosolic fraction. the beret
Wash by homogenization in the same buffer and centrifugation.
and then resuspended to the same volume as the cytosolic fraction.
Ta. Rat brains were obtained from 1 day old rats and treated with 10mM Tris-
HCl 2.1mM EDTA. pH 7,6 (Pot in 10 m (!/Durham wet weight tissue)
By Polytron
Ta. by centrifugation as described for cell extracts.
, cytosolic and washed membrane fractions were prepared. You
Anderson et al.
Mistry (Biochemistry) 22:
4615-4618 (1982)).
GAP43 protein was purified from rat brain and subjected to immunostaining.
This was used as a positive control. Cytosolic or membrane fraction
of polyacrylamide gel (usually 100 μQ)
(Laemmli, NE)
Icha (Nature) 227: 680-685 (
1970)). Electrophoretically convert proteins into nitrocellulose
The excess sites were blocked with 4% BSA. Then, 40 μg/m (l affinity purified anti-GA
or at a 1:1000 dilution of anti-c A T antibody.
The membranes were incubated for 24 hours at , 4°C. manufacturing
According to the manufacturer's instructions, apply anti-corrosion hectastein O'e.
ctastain) Horse ratty/Yuber Oxyta
Bound antibodies were detected using the -se method. Bel Okinda
As a substrate for
-1” (Kirkegaard) and Perry (Pe
rry), Gaithersburg
g), Maryland) was used. Immunoproyt4 induces CO8 cells or PC12 cells.
CAT expressed in cells is present only in the cytosolic fraction
It became clear that In contrast, the chimeric protein GAP
10CAT and GAP40CAT are membrane-associated. The fusion protein is extracted by detergent or thorium chloride.
, calcium chloride, or EGTA.
do not have. Thus, the nature of this membrane binding is important in the human brain.
The properties are similar to those of natural GAP-43 (Perot
Zoseguchi N.I., Waifuru Tei, Hausa Shi
PerroneBi and Benobi, T.L.I.
zzozero, N, 1. , Weiner,
D., Hauser, G., & Benowit
z. L, 1. ), Journal in Neuroscience
Research (J, Neurosci, Res,) 20
: 346-350 (1988);
・Bii, Pang Donggon, Sii Shai, Tubirus・
Oest
reicherA,B,,Van Dongen,C,
J,, Zwiers, HJ+ G15pen, W, H,
), Journal in Two Lochemistry (JNe
urochem, ) 41: 331-340 (198
3); Xiang Nissii, Kei Murakami and Lowe
Tenbergu x Yi (Chan, S, Y, Murak
ami, ni, & Routtenberg, A,),
Journal in Neuroscience x) 7th (J, Neu
rosci,) 6: 3618-3627 (1986
) + Sukefu J.H.B. and Virag.I
(Skene, J., H.P., & Virag),
Annual in Cell Biology (J, Ce1l
Biol, ) 10B 61:3-624 (1989)
). Growth of GAP43 in amino terminal neuronal cells
To determine whether it explains cone enrichment, PCI2
GAP in NGF-treated transfectants of cells
-43 and GAP-CAT chimeric protein.
It was investigated by focus microscopy. According to this assay, GAP
)-43 is a growth cone or a markedly abundant spotted pattern,
A pattern similar to that of natural GAP-43 in euron
CAT remains in the cytosol, whereas CAT remains in the cytosol.
be. The amino terminus of GAP-43 fused to CAT is
The obtained fusion protein was used to control the distribution of GAP-43 itself.
A very similar distribution was obtained. Perinuclear labeling of both GAP-43 and the chimeric protein is low level.
This was also observed with native GAP-43.
As (Pan Ho 7 C.O.M., Horsuis)
・C.M., Estreichel.A.B., Huns
Tora/J, I, De Grand BNN and
Van Hooff'
,C,O,M,, )lolthuis, C,M
Oestreicher, A.B., Boon
straJ, , De Graan, P,N.
E & G15pen, L H, J, ), Nyanal
・In Cell Biology (J, Ce1l Bio
l,) 108: 1115+~1125 (1989)
), probably due to its localization to Corgi. glutaraldehy
Do fixation result in good tissue preservation of the thin protrusions of the growth cone?
It has been shown that the chimeric protein accumulates particularly in a filamentous orientation.
It became clear. CAT,G in transfected PC12 cells
The subcellular localization of AP-43 and fusion proteins is as follows.
Particularly performed: (A) CAT in PC12 cells,
(B) GAP-43, (C) GAP40CAT, and
(D) Confocal immunofluorescence of GAPl 0CAT revealed that GA
P-43 is patchy and localized in the membrane, with some abundance in the growth cone.
CAT labeling is diffuse and cytoplasmic, whereas CAT labeling is diffuse and cytoplasmic.
It became clear that this was the case. 40 amino acids at the amino terminal
acid (GAP40CAT) or 10 amino acids (GA
If either PloCAT) is fused to CAT, the immunity
The distribution of epifluorescence is similar to that of GAP-4, including enrichment in growth cones.
The distribution was similar to that for 3. Prior to fixation, all
Cells were treated with NGF for 24 hours. For GAP-43, anti-GAP-43 antibody was used.
On the other hand, CAT, GAP40CAT and GA, Pl
For oCAT, anti-CAT antibody was used. This mutation
Control PC12 cells had undetectable levels of GAP-
43 and CAT immunoreactivity. 50μg/m
Immunofluorescence of Q2 in the presence of nerve growth factor (NGF)
PC12 cells were placed in a poly-D-lysine coated cover for 4 hours.
- Transferred to glass. 7 minutes with 3.7% formaldehyde
Fix and infiltrate with 01% TOINOTON-X-100 for 3 minutes.
I set it. Block the samples with 4% BSA in PBS for 1 hour.
, - Incubate for 1 hour in next antibody and rinse with PBS.
Ink in 0.3% H in PBS for 15 minutes at -0°
(to reduce background) and repeat the process.
and incubated in secondary antibody for 1 hour. PBS
After washing several times with water, rinse the coverslip with water and
Kerbatol (Ge) containing % gallic Mn-propyl
lvatol) to reduce fading. cell or special
If it does not contain a foreign antigen, or - the next or secondary antibody
If omitted, immunofluorescence is above background.
could not be detected. Labeled with anti-CAT antibody, /Marskii (Nomars
ki) optics and scanning co.
Focal immunofluorescence (optics)
and scanning confocal im
mun. GAP40 observed by f 1 uorescence) method
Using a high-power comparison of PCI2 cells expressing CAT,
Localization of GAP40CAT within the growth cone of PCI2 cells
certified. Cells were treated with NGF for 7 days.
. The large growth cone of No. 1 appeared brightly labeled, but the small
The small things disappeared. Even the same cell is equivalent in different growth cones
No labeling occurs in native GAP43 in neurons (
Koslyn Kay, Schreyer T.J., Sukefu
・J.H.B. and Bunker.C. (Gos.
lin, K., 5chreyer, D.J.
. 5kene, J., H.P., & Banker,
G, ), Nature 336: 67
2-674 (1988)). Nomarsky
skj) and immunofluorescence images, filopodia were identified as
It was indicated that it would be labeled. Similar results?GAP I
Observed for 0CAT. For high-resolution confocal microscopy, the fine structure of filopodia is preserved.
The newly created 4% rose formalde is essential for the
Hyde and 0.5% glutaraldehyde, followed by 01
% Tozotone-X-100 for 3 min at 2 m in PBS.
Fix cells for 10 min with g/mσ sodium borohydride.
Established. For confocal analysis, Biorad's
MRC-500 scanning confocal imaging system and
Zeiss Akinopl
an) A microscope was used. These experiments focused on the first 10 amino acids of GAP-43.
The present finding that acid is sufficient to direct growth cone accumulation
This confirms the surprising discovery of the researchers. Inventor
and at least one other non-fine membrane that accumulates in the growth cone membrane.
Intracystic membrane protein 5CGIO (Stein R, Mori N
, Mathieuse K., Lo L. C. and Antar.
Song Thi Hsieh (Stein, R., Mori,
N., , Matthews, K., Lo.
LC, & Anderson, DJ, ), Ni Ni Ron
Despite positions 22 and 24), GAP-43 a
No other proteins are known that have sequences closely related to the amino terminus.
do not have. In polarized epithelial cells, different proteins are membrane proteins.
and directing the transport of secreted proteins to their individual destinations.
depends on selection signals within the protein similar to those that direct
protrusions that are thought to be
Wickner, L.
T. & Lodish, H.F.), Science
(Science) 230: 400-407 (19
85); Herner K. and Syahura S.I. (Ver.
ner, K. & 5c-hatz G, )Science
ce) 241: 1307-1313 (1988);
Pfeffer Niss R and Rothman Hsieh
-(Pfeffer, SR, & Rothman, J.
, E. ), Ann Lev Biochem (Ann, R.
ev, Biochem, ) 56: 829-852 (
1987 to the apical and basolateral plasma membrane (mal-1
1. Matlin, K. S.,
Journal °in cell +7'? Iology (J, C
e1l Biol, ) 1032565-2568 (]
986); Ronriqueshoran E. Shei and Saha
Teni Dei De 4 (Rodriguez-Boul
an, E., J., & 5abatini, D.
D.), Pro/-Tings in National
Acatemy in Sanensis (Proc, Nat
l, Acad, Sci, ) USA75:5071
~5075 (1978): Nmons K. and Frey
・Nis Ti (Simons. L & Fuller, S. D.) Anu Lev.
Ann Res, Ce1l Biol
) 1: 243-288 (1985). In epithelial cells, such signals are apical and basolateral.
They will also recognize different regions of the plasma membrane. In neurons, the growth cone membrane also has a protein structure.
distinguished. One interesting possibility is growth cone membrane or GA
Recognizes and binds to the palmitylated amino terminus of P-43
It has a binding site that makes it possible to The inventors are not
Do you intend to be bound by any particular theory, Palmich?
The binding residues do not directly interact with the lipid bilayer.
Yes. Because it is more uniform for GAP-43
This is because it seems to cause membrane distribution. along this line
, another fatty acid site of an unbinding protein, poliovirus
The N-myristylated VP4 of the
does it interact with specific amino acid residues in viral proteins?
It has been shown that it does not interact with lipid bilayers (see
Urz A.M., Henterman L.E.O.H.
Oroszuranes (Schultz, A, M,
, Henderson, L.E. & 0roszlan+ S, ), Anu Lev Cell
・Highol (Ann, Res, Ce1l Biol,)
4: 611-647 (19ss);/Yo M,
Newman N.F., Firman Day, Hoggle
・JM, Rowlands Day Sha and Bra
Chow, M., Newman,
J., F., Filmman, D., Hog.
le, J., M. Rotvlands, D. J., & Brown,
F, ), Nature 327/4
82-486 (1987)). GAP43 and GAP
-CAT fusion protein binds to membranes of non-neuronal cells.
, similar or identical binding sites exist in other cell types.
GAP-43 must be present in neurons.
Because of their specificity, these sites are likely non-neural.
This may be a target for different proteins in human cells. The sorting domain of GAP~43 is particularly enriched in filopodia.
It is noteworthy that it causes By electron microscopy
As proven by Pan Hof C.O.M.
, Holsuis C.L., Estreiher A.
B, Boonstrassin A, De Graan B
F.E. and Syspen W.H.
Hoohh, C,0,M. Holthuis C,M, 0estreicher
A B Boonstra JDe Graan,
P, N, E, & G15pen, W, H,
), / Yarnal in Cell Biology (J, C
el I Biol, ) 1081115-1125
(1989), which indicates that GAP-
This is the normal position of 43. transfected GA
P-43 has extended filopodia as described herein.
If there is any observation that enhances the propensity of non-neuronal cells to
, related the location of GAP-43 to specific filopod locomotor activity.
It may be interesting to attach Annex I. Thus, in another aspect, the present invention provides the desired
proteins or peptides into neuronal or non-neuronal cells.
method of introduction into the crotch region of the cell, and the method of introduction of the desired protein or
Orients putids to the growth cone region of neuronal cells
provide a method. In the illustrative embodiment of 1, (a) 1, MET LEU CYS CYS MET A
RG ARG THRLYS GLN・Il, MET
LEU CYS CYS MET ARG ARG
THRLYSIIl, MET LEU CYS CY
S MET ARG ARG THR; IV, MET
LEtl CYS CYS MET ARG ARG
;V, MET LED CYS CYS MET
ARG VT, MET LEU CYS CYS M
ET ; ■ MET LEU CYS CYS and
a membrane protein consisting of an amino acid sequence selected from the group consisting of
- Chenoting peptide of desired protein or peptide
9 then (b) the membrane-terminus
The resulting protein or peptide consisting of
The protein or peptide obtained in step (b) is introduced into the membrane target.
directed to the membrane of the cell by the tutting domain.
the desired protein or peptide characterized in that
A method of orienting to the membrane of a cell is provided. In another non-limiting exemplary embodiment, the invention
amino acid sequences or their functional or chemical derivations
Membranes made up of bodies - encode targeting peptides
nucleotide sequence, as well as by well-known methods.
proteins or peptides other than GAP'-43 (and
Nucleotide sequence encoding GAP-43 itself)
The addition of these sequences to and well known to those skilled in the art
Prokaryotic or eukaryotic host of sequences obtained by the method
Provides expression in. Of course, as described herein, the desired protein or
Peptides can be diagnostically or therapeutically labeled;
The utility of the compositions and methods of this aspect of the invention will be apparent to those skilled in the art.
It should be obvious, and with just a routine effort of skill,
In animals including humans, in vitro, i.
n vivo or in 5 situ diagnosis or
It is readily available for therapeutic purposes. Example ■ The results of the present inventors as described in this specification are GA
Strongly suggest that P-43 regulation occurs at the level of gene expression.
suggest. However, until now, it has not been possible to regulate its expression.
Nothing is known about the cis- or trans-acting elements obtained.
It wasn't. Originally, it imparts its responsiveness to growth factors.
Defining elements of the GAP-43 gene and determining cellular restriction of expression
triggers and regulates the gene during nervous system development
Very interesting to do. To identify regulatory elements,
Cloning the entire rat genomic DNA of GAP-43
did. Therefore, we isolated genomic GAP-43 and analyzed its intracellular
Map long-exon boundaries and transcription start sites.
Ta. Surprisingly, promoters have a very similar structure.
It is an abnormal reaction that can form an abnormal formation.
contains several canonical promoter components.
Lacking. Transcription can start from more than one site, and
Some of these sites are different in the central and peripheral nervous system.
It is used as such. Furthermore, the present inventors demonstrated that the GAP-43 promoter is
- whether it contains a region recognized by a specific nuclear protein;
I looked into it. The GAP promoter region was subjected to gel electrophoresis.
present in brain nuclear extracts as determined by dynamic mobility shift
or binds protein(s) that are not present in liver nuclear extract.
The domain was identified. Binding activity decreases with brain maturation
do. The binding site is limited to a stretch of approximately 20 nucleotides.
It has also been determined that DNAse
Specifically protected in protection assays, liver extracts
Not according to things. The area is known as PoU.
The binding site recognized by the class of DNA-binding proteins and
have similar sequences. These results suggest that brain-specific nuclear proteins may be upstream of GAP43.
Genomic cloning and mapping cloning are experimental methods that suggest that
All methods used in Ausubel et al.
et al)m, Currant Protocols in Mo.
Recular Biology (CurrentProto)
cols in Molecular Biology
), 7 Yon 0 Willie & Sons (John V.
(1987)
It was written as follows. All enzymes are two
Ncv England
Biolabs). Ge/Mi containing three GAP-43 exons. The clone is a size fraction of rat genomic DNA.
5aullA partial digest was bacteriophage EM.
constructed by inserting into BamHl of BJ,-3.
isolated from the constructed library. The library was first cultured in colonies as described above.
Plaque Screen Filter (DuP)
ont/NEN)), followed by the first antigen challenge to the random
using a standard protocol using GAP-43 cDNA
Screened. To find the exon ■,
Re-plate the library and remove the most 5' region of cDNA.
3 oligonucleotide complementary to the region (see Figure 14).
Well, #4. -68 or -39・#2 -38 or -
9 and #5. +1 to -20) for overlapping lift (li
ft) were sequentially probed. at least 2 oligonuks
Clones positive for leotide were selected for further analysis.
I chose. Positive due to mapping with various restriction enzymes
Input from phage into pBluescr 1p
5a of t (Stratagene)
It was subcultured into 11 sites. HDNA Kel (adjusted to pH 7.4 or pH 4.0 with acetic acid) 45
Using mM Tris base as a buffer, two 25 cm long
Pour 1.4% Akaroskel. Negative '4N opposition't
f< is 5% glycerol, 0.1% furomophenol
Electrophoresis containing Ru and 01% xylene anol
It was a dynamic buffer. Plasmids listed in the legend of Figure 15
The exon I digest containing bs1.5RIX4 was
The sample was loaded onto a pH 9 column and run at 20V for 16 hours.
Stained and decolorized with ethidium bromide in acetate,
I took a photo. The sequencer as described by the sequencing supplier (USB)
Using Sequenase, Sanger et al.
(Sanger et al), Brondings
In Nanyonal Acatemy In Sanenmes,
(Proc, Natl, Acad, Sci,) U.S.
A74: 5463-5467 (1977)
Sequencing of GAP-43 promoter by Buoki method
Established. pBluescri for double-stranded sequencing
pt, (Stratagene)
and - M13 vector (main7 vector) for waterway sequencing.
Messing, Meth
, Enzymol, ) 101: 20-7 B
(1983)), i? 71J
A succession of paitheriophers containing exons of
A substitute clone was constructed. RNA5e Manobing Kusorg and Norton CKrieg and Mel
ton), Meth, Enzy
mol, ) 155: 397-4] 5(19
87) Especially the RNA5 e-protection described here.
Analysis was carried out. Regarding this protection, the translation start site or
-475 Xba 1 site to +83 5sp1 site
Kenomi of GAP-43 leading to (first in) - Ron middle)
, the piece of pSP72 (Promega)
Cloned into the Xba I and EcoRV sites. RNA5e protection analysis 47/48 from translation start site
, -51152 and 178 bases -
43 transcripts were shown. Neonatal rat lungs, explanted root ganglia,
and tRNA and RNA prepared from cerebral cortex
protected. The clone has a single translation start site (Xba1
It extended 475 bases from the site). past
Contrary to the DRG, the surplus is quite abundant in the cerebral cortex.
Long transcripts were further shown. Markers are for MSPn digestion.
There was pBR322. Other RNA5e protection appears to be in different regions of the nervous system and in the PC
12 cells to demonstrate the heterogeneity of GAP-43 transcripts.
It was. RNA from control PCI2 cells was transferred to NGF-treated P
CI2 cells, tRNA, DRG, cerebellum, cortex, and ocean
I compared it with what I got from horses. CNS-derived RNA sample
DRG or PC] higher proportion than samples from 2 cells.
It had a long transcript. In another RNA5e protection analysis, the previously described
The sumid was digested with NdeI and HindI[I, and the DN
By filling the A polymer with secret Klenow fragments,
-233 NdeI site to +83 same 5sp1 site
A genomic fragment of GAP-43 was cloned. Hint
dll) site was re-formed. In all cases, base
After linearizing the vector with Hindll, the transfer body was
Extended with polymerase. Thus, beyond this part
All extending transcripts are collected as a single band at −234.
circle. The heart, liver, lungs, cerebellum, pulp, and skin of a newborn baby
Using RNA samples from the physis, hippocampus, and dorsal root ganglion.
. The longer upstream starting site as a group is the central nervous system group.
It constituted an important fraction of RNA in the dorsal root.
It was not composed of ganglia. Cloning of the Koujo GAP-43 genomic sequence
In particular, a probe obtained from GAP-43 cDNA was used to
・Screened a genomic isota library. radiation
An initial screen with functionally labeled full-length cDNA
Two classes of phage were obtained for subsequent analysis.
corresponds to the second and third exons of the gene.
was shown. The first exon is small and therefore the cD
found to be underrepresented by NA probes.
Therefore, 3 oligonucleotides from the most 5' region of the cDNA
Further rounds of screening using cleotide probes
ning to select a clone containing the 5” end of the gene.
It was necessary to obtain it. The map of the GAP-43 gene is shown in Figure 13a, and it
The phage used to map the map is also shown. The remains
The gene spans at least 50kb and is divided into three small
Contains xon. The first one is about 80 bp (changed at the 5' end)
(See below for the description of the opposite sex), the second is 565
bp, the third one is 672 bp, and they
has two inputs larger than 24kb and 20kb, respectively.
Separated by Tron. The first exon contains the 5° untranslated sequence of the mRNA;
Codes the first 10 amino acids of a protein. concerned
This short amino-terminal region of the protein consists of G
Attachment of AP-43 (and heterologous fusion proteins) to growth cone membranes
[contains selection sequence J]. second exon
encodes the protein bulk and the calmodulin binding site
As Alexander et al.
al), Journal in Biological Chemist
Lee (J. BioChem), 263: 754
4-7549 (198B).
Contains. The third exon contains 28 amino acids at the carboxy terminus.
encodes a amino acid and contains 587 bases of untranslated sequence and
Contains a polyA addition site. The intron-exon boundaries shown in Figure 13b are sequence determined.
It was identified using a standard method, and the consensus splat
Chair part (Mount), nuclear
Shino's Research (Nucl, Ac1ds Res,
) 10:459-472 (1982)). The polyadenylation sites shown here are protected by RNA5e.
This was confirmed by Roseincourt et al.
nthal et al), E.M.B.O. (
EMBO) 6: 3641-3646 (1987)
Therefore, it was predicted to be a major site. often
, Funsen found immediately 3” side of the polyA addition site
Tantem pair of suspension motif (motif) (YGTGT
TYY) (?McLauch 1an)
, Nuclitsk Asino's Research (Nucl, ^a
idsRes,) 13: 1347-1368 (198
5)) is underlined in the figure. The GAP-43 promoter contains H-DNA. The sequence of the 5'' region of the gene is shown in Figure 14.
Contains no ATA or CAAT box, but
The sequence TATTC is identical to the Nsus Pit-1 binding site.
Contains ATG (upper line). This octamer contains prolactin and growth hormone.
A protein that is thought to regulate the transcription of several genes at the same time.
(Bonder et al.
et al), Cell, 55:505-51
8 (1988); Ingraham et al.
etal), Cell 55: 519-5
29 (1988)). An amazing feature of promoter sequences is that over 80% of promoter sequences
The binding chain is composed of purines (the asterisk is on the bottom in the diagram).
), -118 to 188, and -238, respectively.
2 consecutive purine homopolymers ranging from -370
It's something like stretching. Just change G and A.
Some regions of these homopolymer stretches are
, containing tandem repeats with some reflection symmetry (e.g.
For example, -168 to part 18). -112,232 and
Hairs that form self-complementary sequences centered at -509 and -509
Pins are on either side of the homopolymer region and influence the secondary structure
Get 12. Blue pyrimidine homopolymer stresothi, especially mirror reflection
Things with symmetry (Mirkin, Fichi)
+ - (Nature), 330: 495-497
(1987 is the triple-stranded conformation of the word H-DNA.
(For reviews, see
Ells et al., Journal I
Biological Chemistry (J, BiolC)
hem,) 263: 1095-1098 (1988)
Htun and Dah
lberg), Science 243
: 1571-1576 (1989)). GAP-43 promoter is strong in vitro
It has been shown that it contains a primary structure.
It happened when I was deciding the line. Sequencing is a double-stranded scenario
Although this technique is routinely achieved using
Readable when applied to GAP-43 promoter
A possible sequence reaches the homopolymer region at -250.
Then it suddenly stops. - Passaging small fragments into M13 for roadway sequencing
We arrive at the sequence only after
I was able to do that. Tun and Da
hlberg), Science, 24
1:1791-1795 (1988) is H-DNA
A simple proof that introduces severe tangles into DNA
Inventing the pure Kell system. Those assays are low pH
is based on promoting H-DNA stability in
. Fragments of DNA containing the H-forming region were electrolyzed at low pi (
When subjected to pneumophoresis, H-DNA-induced tangles become H-
compared to mobility in T)H, which is not favorable for DNA formation.
, slow down movement (Ftone and Dalbelve (Htu)
(1988), supra.
). We found that -2 in the GAP-43 promoter
Purine homobomer region from 40 to -370 or in
Stable H-DNA structure in linear DNA in vitro
This mobility shift proves that it is possible to form
developed the method. Figure 15 was analyzed by gel electrophoresis as described below.
Representing a restriction digest fragment of the GAP-43 promoter
It is. Possible H-DNA formation homopurine-homopi
The limidine region is shown in bold. When performing Kel electrophoresis
In this case, a part of the digested material shown in Fig. 15 was preliminarily adjusted to pH 7,
Equilibrate with Tris-acetate at either 4 or 40 min.
Loaded onto a 14% agarose gel and run in parallel.
I set it. The band shifted at pH 4 is due to the base shift from B to I.
The patient showed a smear that may have been caused by
Htun and Dahlberg
, Science (Sc 1ence), 241: 17
91-+795 (1988)). Homopolymer area■
(i.e. upstream (-240 to -370) homogeneous
Is it only the band that contains the fragment containing the stretch?
This assay shows a change in mobility at p) 14.0.
did. Plasma from outside the marker or promoter region
Fragment of lasmid or region when separated from region I
Even in fragments containing areas ■ and ■, observable /
There was no fut. Thus, only the upstream region is
showed a corresponding shift. Fragments containing areas ■ and ■
Note that the pieces did not shift at pH 4. When DNA outside the homopolymer region is gradually removed,
The relative shift in mobility increased. Region I of similar size
region ■ than if it existed alone in a small fragment.
It is considerably larger when included in the fragment along with region I.
A significant shift in mobility was observed. In this assay, regions ■ and ■ are their own
Couldn't influence the shift, but they
It may act in concert with upstream regions. Heterogeneity of GAP-43 Transcription Initiation Another notable feature of the GAP-43 upstream sequence is the T
ATA motif is absent. Genes that lack the TATA sequence that directs the initiation of transcription are often
They often have multiple heavy RNA start sites. This was found to be true for GAP-43.
. Using RNA5e protection analysis, several tissues have shown that G.
The transcription start site for AP-43 was determined. lung
, from the dorsal root ganglion (DRG) and cerebral cortex (CTX)
RNA was extended to 1475 bases from the translation start site.
It was analyzed using a microprobe. Using this probe, -47
/-48, 51/-52, and -78 transcription start
Three major bands were protected depending on the location. The identity of these same sites was confirmed by brimer extension.
did. Furthermore, the secondary band becomes visible after long exposure.
was made into Some transcripts around 230 compared to dorsal root ganglia
To a large extent, mRNA from the cerebral cortex
exist. GAP-4 in the central and peripheral nervous system
Three genes are differentially regulated (Skene et al.)
et al), Journal in Cell Biology
(J, Ce1l Biol,) 89: 86-95;
Journal in Cell Biology (JCell
Biol, ) 89: 96-103 (1981))
This is interesting given observations that suggest that
be. Therefore, other areas of the CNS as well as (sympathetic
PCI2 cells (believed to originate from adrenal progenitor cells)
RNA from the cells was analyzed. From the hippocampus, cortex and cerebellum
RNA from DRG or PC12 cells
Percentage of transcripts starting from the region around -230
is high. However, these longer messages
The amount of each is relatively small. If you start above -234
When using a probe that pools all messages
In this case, there are significant differences between the start sites in the CNS and PNS.
It became clear. This analysis shows that longer GAP-43
The photograph is actually a complete GAP-43 transcript.
and that these transcripts are
CNS than RNA from DRG or PC12 cells.
This was shown to be common in the RNA of these individuals. in short
, the 5° end of GAP-43 mRNA is of heterologous origin;
The upstream starting site is the central nervous system compared to the peripheral nervous system.
It is usually used in the meridian system. 4. This embodiment of the present invention contains the GAP'-43 gene.
The present invention is directed to the isolation and characterization of Chemistry sequences. 1
.. The three small exons corresponding to the 5kb mRNA are
, to at least 24 and 20 kb introns, respectively.
Therefore, they are separated. The promoter region is highly unusual. Triple chain “H-D
There are several lengths in the upstream region that can potentially form "NA".
There is a long homopurine-homopyrimidine stretch.
(Veils et al., F.A.
・Nis E B Journal (FASEB J,
) 2: 2939-2949 (1988)). Here, in fact, one of these areas is
It is shown that H-DNA is formed in tro. The promoter lacks the canonical TATA port,
It has a transcription initiation site. The uses of some of these parts are
Different in different parts of the nervous system. ) The GAP-43 gene spans at least 50 kb.
A single core consisting of three exons and two introns
It is a pea gene. The present inventors have determined that the exon is
We obtained some evidence that corresponds to a functional domain in
. encodes only the first 10 amino-terminal residues
The first exon is responsible for membrane targeting of GAP-43.
Contains stretching that causes this. 3rd place for protein OJ Hi 4
The cysteine in position is acylated, and as mentioned above,
, may be involved in membrane binding. The amino terminus is the membrane of GAP-43
It is necessary for the binding and, as mentioned above, the growth of foreign proteins.
to the same membrane domains as GAP-43, including those of the cone.
Contains sufficient information to direct the user. The second exon is a carmo from amino acids 43 to 51.
Durin-binding region (Alexand et al.
er et al), Journal in Biologica
Le Chemistry (J, Biol, Chem, )
263: 7544-7549 (1988)) Nara Hini
The cell at position 41 is a substrate for protein kinase C.
Phosphorus (Coggins and Coggins a
ndZwiers), Society in Neurosa
Jens (Soc, Neurosci,) Abstract
(1988)). Exons I and ■ are
Among fish and some mammalian GAP-43 proteins
Contains well-conserved regions (Lahate and Skate
Labate and 5kene, (1989
No. The promoter of GAP”-43 has differences in sequence and structure.
Always. TATA, lack of food and its consequences
The use of multiple start sites in the GAP-43 promoter
constitutively expressed housekeeping (hou
cause similar to the promoter of the gene (seekeeping)
becomes. However, the GAP-43 promoter
housekeeping gene
Consensus Sp- that has been associated with promoters
1 binding site (GGGCGGG)
nan), Trends Gen
et.al.)2: ] 96-197 (1986)). Furthermore, the closely regulated role of GAP-43 in development
expression, its specificity for neurons, and especially in adults
Its inducibility in neurons of
This suggests that it does not belong to the Russ gene. GAP-43 is differentially regulated in the central and peripheral nervous systems.
It is stipulated. For example, axotomy of mammalian central neurons
The expression and transfusion of peripheral nerve axotomy (GAJ) 43
cause an increase in traffic vs.
(Skene and Williard
illard), Journal in Cell Biology
- (J, Cell Biol, ) 89:9
6-103 (1981). As mentioned above, GAP43
does not appear to be irreversibly suppressed in the CNS;
Although it may play a role in formability other than in growth (Beno
Benovitz an
d Routtenberg), T.I.N.φx
S (T, 1.N, S,) 10:527-532 (19
87)), differences exist in central and peripheral regulation.
It is clear that there are Therefore, different star I.
The use of sites allows for mRNA amplification from different neurons.
Different possibilities exist at the five ends that modulate somesome binding or stability.
suggest potential. Examples include, but are not limited to, genes expressed in neurons.
The gene Thy-+ is regulated at the transcriptional level along with development.
demonstrated to be expressed in a tissue-specific manner
It is interesting to note that (Svanopoulou et al. (Sp
anopoulou et al), Molecular A
Cellister Biology (Molec, Ce1
1. Biol, ) 8: 3847-3856 (198
B)). Also, like GAp-43, Thy1-promoted
The selection of the transcription start site in the transcription factor varies between expression tissues.
may vary, with upstream start sites being more prominent in the brain.
(ibid.). This is true for both GAP-43 and Thy-1.
Membrane vs. Additional Levels of Control in Other Tissues
suggests. Possible upstream regulatory elements present in the GAP-43 promoter
The element is a consensus Pit-1 binding site (TA, TTCA
TG). This sequence and related sequences collectively represent P
Recognized and bound by a transcription factor known as OU protein
Ru. This group originally belonged to Pit-1,0c in mammals.
t-1 and 0ct-2, and in C. elegans, un
c86 (Herr et al.
Genes De
velop, ) 2°1513-1516 (1988
)), proteins occupying two peptide regions that characterize this family.
The discovery of a cDNA that codes for white has recently led to the expansion of white color.
Great (He et al), Nature (N
ature) 340: 35-42 (1989)). As described in the Examples below, the inventors have demonstrated that GAP
-43 in the brain that can bind this region and regulate its transcription
- A specific protein was identified and cloned. Another notable feature of the GAP-43 promoter is that
Due to the presence of a long homopurine-homopyrimidine stretch
be. These are interesting. Because that
They combined a protein specific to the GAGA stretch (pipeline).
Biggin and Tjia
n), Cell 53: 699-711 (1
988); Gilmour et al.
, Science 245: 1487
~l 490 (1989), they are H-D N, A and
We now have the possibility of adopting the so-called triple-chain formation.
This is because that. Such homopolymer regions are found in eukaryotic genes.
ten at the 5' ends of progeny and eukaryotic viral genes.
It has been found that the transcriptional regulation is expressed in
It is speculated that it seems to be somewhat involved in (Wells)
Yells et al.
-B Journal (FASEB J, ) 2:
2939-2949 (1988);
Htun and Dahlberg, Sa.
Science 243: 1571-15
76 (1989)). For example, perhaps protein interactions
Therefore, if we adopt the stabilized H configuration, DNA
It is hypothesized that it causes kinks. This twist is
Order nucleotidemes by keeping out kinked regions.
This allows the DNA around the kink to become a transcription factor.
closer to the child (Futone and Tarbelb (H
tun and Dahlberg), Science (S
science) 241: 1791~] 795(1
98B); Han and Grunstein
dGrunstein), Cell 55:
1137-1145 (1988)). In addition, it will take
Dilation causes upstream sequences to juxtapose more closely to their downstream,
Allows interactions between sequences or proteins bound to them
(Futone and Tarbel
Htun and Dahlberg, Scien.
Science 241:1791-1795 (1
988no. Instead, the H-DNA is linked to its immediate neighbor.
repressor of transcription by directly blocking access.
(Maher et al.
et al), Science 245
725-730 (1989)). Accordingly, further embodiments of the invention provide that the internal region, the
As shown in Figure 1, the code for nomic GAP-43 is
nucleotide sequence, or its functional or chemical
derivative, and encoding the GAP43 promoter.
The nucleotide sequence shown in Figure 14 or its
Consists of functional or chemical derivatives. GAP of the present invention
-43 promoter or modify the activity of GAP-43 itself.
In addition to constructing other structures using methods well known to those skilled in the art.
as a means of achieving desired modifications in gene expression
It is understood that it is extremely useful.
Will. Even more broadly, this aspect of the invention substantially
It concerns a promoter as shown in Figure 14.
, T A T A box and common 5p-1 binding
Deleted sites or multiple start sites and common Pi
characterized by containing a t-1 binding site, and
Long homopants that have the ability to form double-stranded (H-DNA) structures.
Characterized by consisting of a phosphorus-homoprimidine stretch
do. in the phase, at its amino terminus, as described herein.
The nucleotide sequence and GAP-43 promoter of
structural genes consisting of their functional or chemical derivatives;
, or fragments thereof are also contemplated by the present invention.
Form a concrete example. In a further specific example, a DN consisting of the above structural gene
A expression vector and transfection
host cells and the proteins produced by them.
provide Example■ Neuron growth cones transmit signals from the microenvironment to axons and
has a special conversion mechanism that converts it into directed growth of dendrites.
Two. Neonatal caries abundant in growth cone membranes, subcellular
The fractions have simple and distinct protein compositions. growth cone
The two major non-cytoskeletal proteins in the depreparation are 40,000
and has a molecular weight of 35,000. electrophoretic, immunological
These are determined by scientific and partial protein sequence evaluation criteria.
The protein is GTP-binding protein G. alpha and beta
It was identified as a subunit. neuronally differentiated la
Immunohistochemical staining of pheochromocytoma cells revealed cell projections.
A high concentration of Go alpha subunits is present at the distal end of the brain.
be done. These take into account that the regulation of growth cone motility is
. Suggests that it seems to use a signal conversion mechanism
. Achieved during brain development and refined through synaptogenicity
The complex state of neuron connectivity caused by neuron axons is
requires selection of specific targets. Thereby, those
Mechanisms by which axons convert information from the extracellular environment into directed growth
Kanism is not well understood. neuron axon
The distal end has a unique superstructure called a growth cone, which
is considered to be critical for this protrusion (
Bray, D., et al.
, Ann, Rev.
Ce1l Biol, )4°43 (1988)). happiness
In particular, the membrane of the axonal growth cone and thus its transformation
The system can be fractionated from other Neelon configurations (Fe
Pfenninger, et al.
K, H,, et al), Cell 3557
3 (1983); Gordon-Weeks-Bi et al.
rdon-Weeks, P., et al),
Euroscience 13
: 119 (1984); Ellis et al.
, L., et al), Journal Off Cell By
Ology (J, Ce1l Biol,)l O1゜19
77 (1985)). It is one of several major proteins in cancer.
Some of these proteins have been identified.
°Tubulin, actin, and neuronal-specific, growth
-Related protein, GAP-43 (Feninkel, Ray, A.
Pfenninger, KH, et al., Cell
(Cell) 35: 573 (1983); Elisu
Ellis, L. et al. Off Cell Biol (J, Ce1l Biol,
) I O1: 1977 (1985); Simkovinots
・Bii et al. (Simkowitz, P., et.
al), Journal of Neuroscience (J,
Neurosci, ) 9: 1004 (1989)
; Cheung, N, et al.
al), Journal of Biological Chemists
Lee (JBiol, Chem,) 263: 3935
(1988): Meiri, K.F. et al.
K, F, et at), Prontings
Off National Academy Off Sciences (
Proc, Natl, Acad, Sci, )U
S As2・3537 (1986); Sukefu Shay
・H.B. et al. (Skene, J, H, P, ,
et al), Science 233
: 783 (1986)). Other major growth cone membrane configurations
Characterization of axonal responses to extracellular cues
It will be explained. Growth cone membrane fraction was prepared from neonatal rat brain (phenylated
Nker Kei Eichira (formerly Pfenger, KH
,, et al), Cell 35: 573
(1983) Ellis, L.
, et al), Journal of Cell H Biol.
J, Ce1l Biol,) 1011977 (1
985) Simkowitz-Bi et al.
, P, , et al), /Yarnal Off New
Curosci (J, Ncurosci, ) 9:
1004 (1989), Cheu
ng, N., et al), Journal Off.
Biological chemistry (J, Biol, che
m,) 263: 3935 (1988)). This preparation has a simple protein composition by 5DS-PAGE.
(Ellis, L., et
al), Journal of Cell Biology (j. Ce1l Biol,) I 01: 1977 (19
85): '/Simkowit
z P,, et al), Nyanal Off Neuro
Science (J, Neurosci, ) 9:1
004 (1989); Cheur
+g. N,, et al), / Yarn Off Biologica
Le Chemistry (J, Biol, Chem,) 263
: 3935 (1988)). 50-55000 tal
The most strongly stained hand that moves in the tube is the tube.
was identified as phosphorus (Simkovinot-Biy et al.
With, P. et al), Journal of Neuroscience
(J, Neurosci,) 9: 1004 (19
89); Cheug, N., e.
tal), Journal of Biological Chemistry
Story (J, Biol, Chem,) 263:
3935 (1988)). Also, p34 and p38
about 35,000 and 4, especially abundant in the growth cone membrane.
There is an important protein with an M of 0,000 (Simco
Simkowitz, et al., Journal Sub Neurosci.
(J. Neurosci.) 9: 1004 (
1989)). Two unidentified proteins were further characterized.
There is white. With the exception of cytoskeletal proteins, they are the most abundant in growth cone depreparations.
is also an important protein. p34 and p38 are GTP-binding protein G. alpha of
and have a molecular weight similar to that of the beta subunit.
(Stryer, Stryer, etc.)
L, et al.), Anu Lev Ser Haio
Ann, Rev, Ce1l Biol,) 2:
391 (1986); Kilman A./I (Gi
1man, A, G, ), Anu Rep Hiokem
(Ann, Rev. Biochem, )56:
6 ] 5 (1987)). Purified orchid grainG
By co-electrophoresis of o and growth cone membrane, p34 is G. Moves with Noheta Subuninoto, p38 is alpha
It was shown that it moved with the subunit. immune pro
p34 was detected using anti-beta subunit antiserum using the kit method.
p38 reacts with anti-alpha subunit G. anti-blood
It was shown that it reacts with pure water. Furthermore, the prominent protein species of p38 is alpha. It must be
stomach. This is because it is determined by Koman Blue staining.
and equal protein concentrations of p38 and alpha. teeth
This is because they showed the same immunoreactivity. That is p3
4 and G. This also applies to the beta subunit of
Ru. This antiserum is alpha L subuni-nod.
A. The reactivity is about 1/10 of that of Kirman A.N.
Gilman, A.G., Anu Lev Ba.
Iochem (AnnRev, Biochem,) 56:
615 (1987)), therefore Alpha. immune response
Unable to explain the main basis of gender. Confirming these immunological and electrophoretic data
In order to
Figure 16). Both p34 and p38 are blocked at their amino termini.
there was. From trypun fragments separated by HPLC
, and staphylococcus separated by 5DS-PAGE.
Coccus aureus (Staphaureus) V
Sequences were obtained from the 8 protease partially digested fragments. p38?
The sequences of each of these three peptides are alpha. Same as later
And alpha. is a major component of p38 protein
was confirmed. Other known alpha subunits are similar
However, it has its own unique arrangement. The three types of p34 proteins are G
It has a sequence identical to that of the beta subunit of the protein.
there was. The two peptides are beta and beta. The subunits are from the same region and the third
one is beta, and a mixture of sequences about beta,
It contained things. Thus, the alpha and vector of G
The data subunit is a major constituent of the subcellular fraction of the growth cone membrane.
It's a minute. Are these preparations substantially enriched in growth cone membranes?
, they are not pure (Fenninger K.H.
(Pfenninger, K. H., et al.
), Cell 35:573 (1983);
Gordon-Week
S, P, et al), Neuroscience (
Neuroscience) ] 3 : ] 19
(1984)). Previous immunohistochemistry of end-fraction tissue was performed by G.
o is concentrated in the neuropil of the adult rat brain (wo
- Worley, P.F., et al.
, etal), Proceedings Sub Nanyona
Le Academy Sub-Sciences (Proc, N
at IAcad, Sci,) USA83: 456
1 (1986)), and the related G protein G. 1. becomes an adult
located in the terminal region of primary olfactory neurons (in
Jones, T.T., et al.
, et al), Science 24
4: 790 (1989)), and Go was cultured.
Stain the entire primary neuron or areas of cell-cell contact.
(Ione T.T. et al.)
s, D, T, , et al), Science (S
science) 244: 790(] 989))
I'm talking about this. These studies indicate that G in the growth cone. It does not contradict or prove the localization of . subordinate
Therefore, immunohistological methods were applied to NGF-treated PCI2 cells.
G in intact cells using. The pores were determined. NGF
These cells extend long processes tipped with growth cones.
allow it to be lengthened. - in those of the next neuron
In general, the neuronal protein GΔP-4,3 is responsible for these formations.
Abundant in long cones (Pan Hoop C.O.M.
(Van Hoofr, C, O, M, et
al), Journal Off Cell + 7' + Iolon (
1, Cell Biol, ) 108: 1115 (1
989)). alpha. immunofluorescence of PCI2 cells.
They were found in high concentration at the growing end (exclusively found at
It's not like it's going to happen. X! i Conventional method for preparation of wide-growth conical membranes (Pfcnni K.H. et al.
nger, K. It, et al), Cell (
Cell) 35: 573 (1983), ff-Lis
・ff-le et al. (Ellis, L, etal), /ya
Null Off Cell Hiolo/-(jCell Bi
ol, ) 101: 1977 (1985);
Simkow-itz, P.
, et al), Journal of Neurology
Ens (J, Neurosci, ) 9 : ] 0
04 (1989) Cheung N et al.
et al), Journal of Biological Sciences
Chemis)-Lee (J, Biol, Chem,) 263
: 3935 (1988)) with a slight modification, the growth circle
Cone membranes were prepared. Cut off the neck of the SD under 24 hours old, 032M sc
loin, 1mM Tris-HCC, 1,mMMgC (!
, pH 7.6 in 5 times the volume, Karas/Teflon homoke
Homogenize the brain at 400 ml in 6 passages in a
Ta. The following protease inhibitors were used during the procedure:
・lQOμg/mρ soybean tribun inhibitor, 1) 1g/
m12 pepstatin A, 30 μM ipebutin (Ie
upeptin), and 1mM PMSF80.7
Stage graphs of 5M, 1.0M and 2.2M sucrose
ffl bottled homogenate was layered on top of the agent. Applicable
Centrifuge the Kura/Yunto at 250,000 x g for 40 minutes and
32/○ The 75M interface was collected as a growth cone particle fraction.
Ta. Both volumes were mixed with 5mM Tris-HC (l!, pH 7.6).
and centrifuge at 250,000 x g for 40 minutes.
The membrane was collected. , the membrane was treated with 2011 g/mQ saponi
and 0.3M Na, SO2.
and collected again by centrifugation. Lie brain G
. 1 above. (Pray-Day et al. (B
ray, D., et al), Anu Lev Cell
・Biol (Ann, Rev, Ce1l Biol,)
4:43 (1988)). Anti-bovine brain alpha in production of anti-serum. and anti-beta anti-
Serum production and characterization heights
(F.R.M. et al.) turf,
R, M, et al), glossy off-bye
Oroncal Chemistry (J, Biol, Che
m, ) 26010864 (1985)). Contains SDS
Run immunoplot samples on a 10% polyacrylamide gel.
Electrophoresis is performed using
Transferred to lurose. 10mg/nonspecific protein binding site
m (J)/blocked with serum albumin and incubated at 4°.
1400 anti-alpha antiserum or l: 10
0 anti-beta anti-natant was added to the late ink-1 (
Fu R M et al. (t(ulT, R, M, ,
et al), /Yarnal Off Biological Ke.
Mistry (J, Biol, Chem, ) 26
010864 (1985)). Beluoki/Tase substrate and
Avinone-biotin complex using tetrahen/n
physical therapy (Vectastatin, PA
-Burlingame, California
Bound antibodies were detected by A. Amino Acid Sequencing of Growth Cone Membrane Proteins Growth cone membranes were fractionated as described above. Polyvinyl protein
When transferred to Nylfluorin (PDVF) membrane, p34
and spots for p38 gave no sequence
. This is because the protein is probably blocked at the amino terminus.
This is probably because it is. Therefore, the protein sequence is p34 and
and proteolytic fragments for p38. Tripunun
For digestion, proteins are transferred to nitrocellulose and pumped.
It was stained with saw S and appropriate bands were cut out. barber
Microchemistry Funality (Harva)
rd Mierochemistry Faculty
In this case, the tribun digestion was carried out on a nitrocellulose membrane.
and the released peptides were transferred to reverse phase 1−+ PLC.
Therefore, the separation was performed using a gas-phase automated sequencer (Morss-M et al.
Moos. M,, et al), Journal Sub-Biologica
Le Chemistry (J, Biol, Chem,) 263
: 6005 (sequenced in 1988 houses. In addition,
Staphylococcus aureus (Staph, Au
reus) V 8 protease (Herlinkel (Bo
Ehringer), Mannheim (Mannheim)
The amino acid sequence was obtained for p34 by partial digestion with
Ta. V8 polyacrylamide cubes containing p34
Digested in 5 ita and fractionated by DSD-PAGE,
PVDF membrane (Millipore, BET)
Ford (Bedford, Massachusetts)
Electrically flown and visualized with Combasy Blue (not visible).
T.T.E. et al. (Kennedy T.E.,
et al), Proceedings Sub National
・Academy Sub Science (Proc, Nat
l. Acad, Sci,) USA85: 7008 (19
88)). The peptide fragments were cut out and the Columbia University researchers
To Huyukes Mechanical Institute
Rotin Chemistry Core Facility (Ho
ward) rughes Medical In5t
ituteProtein Chemistry Co
Applied ``Iosis'' at re Facility)
Thames (Applied Biosystems)
Foster City, Cali
Sequencing with a 470A gas phase sequencer (Fornia)
The sequence p34-B was obtained. PC12 cell alpha. Immunostaining] PC12 cells in the presence of 00ng/mff nerve growth factor
Cells were grown on poly D-phosphorus treated coverslips for 48 hours.
I let it grow. The cells were placed in phosphate buffered saline (PBS).
fixed with 3.7% formaldehyde in 0.01
% Triton-X-100. 5 in PBS
Incubation with mg/mρ bovine serum albumin
After lysis, the cells were incubated with 1:1000 anti-wine at 23°C.
Shi brain alpha. Incubate with antiserum for 1 hour and rinse with PBS.
, 3% H,O, for 15 minutes.
Reduced background ground. Conjugated rabbit immunoglobulin
Bryn is a Texas Red Consecutive (Texas)
s red conjugated) Donkey Tsusaki Ig
G(/Jackson Immunolo/Cals(Jackson)
Immunologicals)
I put it out. Find out the result. Identification of proteins in the axonal growth cone membrane by DSD-PAGE
did. Axon growth cone membrane, purified orchid brain Go, and crude
Two separate preparations of bottled homogenate were prepared in the presence of SDS.
Bottom, electrophoresis through a 10% polyacrylamide gel.
and stained with Comassie blue. Grow against crude bottles
2, termed p34 and p38 in cone membrane preparations.
Stratification of the bands was observed. These proteins are purified G. migrated with the alpha and beta subunits of Under these conditions, actin and GAP43 are apparently separated.
Child! I moved 143,000. Anti-Go immunoplot of growth cone membranes in G. exhibit reactivity
. Alpha coma sieve in both growth cone membrane preparations
Alpha moving in the position of Roux staining. Reveal immunoreactivity
I made it. alpha. The Comassie blue sign is P38.
Load the gel to be identical to that of the other pair as well.
Adapted for. A Comassie blue stained gel was run in parallel. As total protein increases, the pair is immunostained to a fixed degree.
, this is p38 standard alpha for this antiserum. and
The degree of fixation indicates immunoreactivity. This is Haton
Any or all I) 38 or alpha. to show that
suggest Alpha for Go samples. a small amount that moves beyond
There is some immunoreactivity, which is alpha, with slight staining of
It seems that this is due to the dye or cross-reaction with it.
. This was previously reported for beta and p34, respectively.
-Growths and plants shown to be identically stained with Massie Blue
and growth cone membrane (A) fraction were not observed, and anti-
Similar immunoreactivity with the beta antiserum was demonstrated. Immunoblot analysis of purified G. Preparation and G. of
They are exactly the same. The partial protein sequences for p34 and p38 are
As shown in the figure. The sequences of three peptides from p38 are rat
Alpha derived from the brain. harmonized with the sequence of three peptides from
Goh, J.
W, )Science 244980
(1989)). The sequences of the three peptides from p34 are
/Comparison with beta 1 and heta 2 from the brain
compared to Fing H.K. Tableu et al.
ong, H, K, 1. , et al),
Writings in Su'Yonal Academy
・Sun Enns (Proc, Natl, Acad,
Sci, ) U 5A84・3792 (+987no. The two peptides are beta and beta, or have the same region.
/i should be made to be identical to the area. Other Bepeti 1-
contains a mixture of sequences for beta, and
have Alpha, 1 immunoreactivity is present at the tip of the PCI2 process.
1, PCl differentiated by nerve growth factor, 2 cell alpha. Staining reveals high concentrations of antigen at the distal ends of cell processes.
It became clear. Also, in the area of the cytoplast around the nucleus
There was also some low-level, diffuse staining. The specificity of antibodies is
It has been proven (Huff, R.M. et al.
R, M, et al), Journal in Biology
BioChem
) 260: 10864 (1985): Wallay
・B.F. et al. (Nor!ey, P, F, , e
t al), Pro/-Tings in Su/Yonal
Academy in Science/Proc, Nat
l, Acad, Sci, )U 5A83:456
1 (1986) or, as a further control, excess purified
Taran brain G. (30tt g/mc) with antiserum.
incubation, or regular worms instead of antiserum.
Add to the same incubation and replace with Saki serum.
One sample was prepared. These controls had substantially less staining of cell processes.
. Discussion The results shown in this example are based on G proteins, especially G proteins. /J'C is a major constituent of the growth cone membrane. In fact, the growth cone membrane contains more than any other non-cytoskeletal protein.
Rimo G. There are many. first revealed in the brain
However, although the role of Go is not clear,
Generally, G proteins connect transmembrane receptors to intracellular signal systems.
Coupling Strye et al.
r, L, et al), Anu Lev Sel+Ha
Biol (Ann, Rev, Ce1l Biol,
) 2: 391 (1986); Gilman A.C.
(Gilman, A. G.), Ann, Rev.
Biochem, ) 56, 615 (1987);
Neel E./. Neer, E. J., Nat.
ure) 333: 129 (+988); Ross E
・M (Ross, E, M, ), neuron (N
Euron) 3: 141 (1989).
-seC, phosphoreverse A7, potassium channel and
Affects various intracellular signal systems including calcium channels
can be given (Sukefu・n・.−I・H・Bi et al. (S
Kene, J., IL p., et al.), Sa.
Science 233: 783 (19
86) Nistrinil L et al. (Stryer, Ll
, etal), Anu Lev Ser Paior (8nn,
Rev, Cell Biol, )2: 391 (+
986): Neer, E.
J.), Nature 333: 12
9 (1988): Ross, E.
M, ), Neuron 3・141 (
1989) Brown, A.M. et al.
A, M., et al), American Journal
Am, J, Physi
ol, ) 254H401 (1988)). Rod body
and retinal G protein trans in the cone outer segment.
Comparable to transduc in,
The surprising height of Go in the long cone membrane is due to the growth cone
G in This strongly suggests a transformation system based on . c Chemotaxis towards AMP or conversion via G protein
G proteins are important for developmental morphogenesis in Bacillus subtilis (Dicty. 5telium).
It turns out that white is very important (Snarn)
Snaar-Jagals
kaB, E., et al), F.E.B.
- Varnish Letters (F, E, B, S, Lett,) 23
2: l 48 (] 988) Snarrunyakal
Snaar Jagalska,
B, E, et al), F.E.B.
Letters (F, E, B, S, Lett,) 236
: 139 (1988): Kesbeke x Fu et al.
Beke, F., et al), Journal I
Cell Biology (J, Ce1l Biol,)
107: 521 (1988 no. Similarly, the developmental nervous system
signals from pathways or targets in the growth cone membrane.
bind to, G, chain receptor, or bind to receptor
and thereby increase the level of intracellular secondary mesosengers.
, thus changing the growth cone mobility. Generally these
The signals, receptors and secondary metsensors are currently unknown.
It is knowledge. Candidate receptors for class 1 are cell adhesion molecules.
, NCAM and Ll, localized to the neuron growth cone.
(Letour)
neau, P. C., et al), Daybelonob.
Development 105: 50
5 (1989)). Antibodies against these molecules are P
12 Calcium levels and phosphotyl in cells
Altering inositol metabolism, the effects of these antibodies are
Blocked by protein antagonist pertussis toxin (Han.
van troofT
, C, O, M, . et al), Journal in Cell Biology
(J, Ce1l Biol,) 108: l 115
(1989)). G in the adult nervous system. Persistence of expression (Walley Bi
Worley, P.F. et al.
al), Proceedings in National Academy
Temmy in Sciences (Proc, Natl,
Acad, Sci, ) U 5A83: 456
1 (1986)) is axonognes/su
enesis). Another growth cone-enriched molecule, GAP-43, also appears in the adult brain.
Exists in discontinuous regions (Benobinot L.A.I. et al. (B
enowitz, L. 1. , et al), Tren
Trends Neurosci,
) 10: 527 (1987);
SkeneH, J, P, Anu Re
Ann, Rev Neurosc
i,) 12: 127 (1989)). GAP43's
localization, the nature of its gene regulation, and especially its phosphorylation.
Relationship between visualization status and long-term potentiation in hippocampal slices
Routtenberg, A.
), New York Academy in Sciences
(N, Y, Acad, Sci,) 444: 980 (
(1989) showed that G A in synaptogenesis in adults
suggests a role for P-4,3 (Benowitz L.
Benowitz, L. 1., et al.
), Trends Neur
osci, ) 10: 527 (1987);
Skene, H, J, P,
), AnnRev, Ne
Urosci, ) 12: 127 (1989)). Pertussis toxin prevents long-term potentiation and is probably still the case.
G in the protrusion of. Note that it means
Worth it (Go J Dubliny (G o + J
, L), Science 244
: 980 (1989)). Therefore, Go is neuro
Axonal outgrowth during cell development and synapses in the adult nervous system.
modulating signals for gas formation. Example ■ GAP-43 is a novel internal regulator of protein binding. In another embodiment, the invention provides a method for treating GAP43 or cell
Inside G. Modifies the binding ability of other cellular proteins, including later
I am oriented towards the surprising discovery that it works in the same way. As far as we know, this is due to external cell receptors.
Significant new features comparable in effectiveness and availability to
class of internal regulatory proteins (rlRPJX, of which GAP
-43 is a representative example). Those skilled in the art will appreciate the IRP compositions and methods of this aspect of the invention.
The method detects proteins in neurons and non-neuronal cells.
allows for internal modulation of white activity, thereby increasing cellular activity and
and internal modulation of functions. Moreover, surprisingly, the amino terminal nucleotide of GAP-43
Synthetic peptides consisting of amino acids can be synthesized from intact GAP-43 protein.
G caused by. in GTP binding by
It was found to accurately replicate the modulation. For example, G.A.P.
The peptide consisting of the first 24 amino acids of -43 is GA
Stimulates GTPus binding to the same level as P-43 and provides sufficient
Acts as a GAP-43 agonist. short peptide
, for example, a peptide consisting of amino acids 1-10 is GT
Does not stimulate Pus binding, but GA for binding to Go
competes with P-43, resulting in a reverse aconist
It seems to act as a rse agonist). well known
It is customary by those skilled in the art to determine the specific
Such biologically active peptides whose actions are determined
forms another aspect of the invention. The biologically active synthetic IRP peptide according to this embodiment is
, the following array I Ml, CCMRRTKQVEKNDEDQK
IEQDGV;Il, MLCCMRRTKQV
EKNDEDQKIEQDGIIl, MLCC
MRRTKQVEKNDEDQKIEQDIV,
MLCCMRRTKQVEKNDEDQKIEQ;
V MLCCMRRTKQVEKNDEDQKI
E ;■MLCCMRRTKQVEKNDI':DQK
I;■、MLCCMRRTKQVEKNDEI
')QK~'l MLCCMRRTQVIKII
DIDQIX, MLCCMRRTKQVEKN
DIMiD\ Ml, CCMRRTKQVEKNDE
Xl, ML, CCJRRTKQVEKND■
MLCCMRRTKQVEKNX IIl,
MLCCMRRTKQVEKX IV, ML
CCMRRTQVE;XV, MLCCMR
RTKQV:X Vl, MLCCMRTX
QXVll, MLCCMRRTK X~1. MLCCMRRT' XIX, MLCCMRRT'X, MLCCMR; A related embodiment of the invention provides synthetic IRP peptides as described above.
nucleotide sequence to be attached;
The columns can be readily determined by one of ordinary skill in the art after understanding the teachings of the present invention.
will be done. A further aspect of the invention is that the consensus amino acid sequence
GAP-43 and beta-adrenalinergic receptors
was directed to the discovery that the sequence is found in the hydrophobic-river-eu-cys-cys-x-basic-
Consisting of basic or functional derivatives thereof. In addition, the main
Bright IRPs and IRP peptides contain
It will also be appreciated that it is susceptible to lumitylation. Also, those skilled in the art will be able to understand the IRP proteins and peptides of the present invention.
Target protein activity can be improved by changing the structure of tides.
or enhanced and, if desired, suppressed, which is unprecedented.
You will understand that it can be done. Thus, one more
In a specific example, the desired protein and its binding substrate are
Introducing an effective amount of TRP peptide into a different environment
A method or proposal for stimulating the binding activity of the desired protein characterized by
Served. The desired protein is preferably a G protein.
, most preferably G. It is. The environment preferably includes:
a living cell that may be a central nerve cell or a peripheral nerve cell
This is the internal environment of the vacuole. Those skilled in the art will appreciate that the method of the invention can be carried out in vitro, i.
n 5 in situ or in vivo?
well-known in the field, as discussed here.
If we keep in mind the principles of acceptable administration, the latter is the most preferred.
you will understand what is wrong with you. The compositions and methods of the invention are particularly useful for neuronal formation.
Directed to the mechanisms involved in long- and napus-forming properties.
As such, one of ordinary skill in the art having the benefit of the teachings of this invention will
The internal regulation of protein expression is important in mammals including humans.
provide important opportunities for effective treatment of disorders associated with
, and treatment for the effects of neurological disease or dysfunction.
of particular value in preventing, ameliorating or reversing
You will understand that. For a given medicinal indication,
Decrease and enhance nerve growth or formation
That would be desirable. This is, for example, the l of the present invention.
RP peptide, or IRP peptide or physiological
Administration of targeted antibodies to the site of effect
This can be achieved by In addition, by such means, the desired
modulating the activity of proteins with a significant degree of control
is Kano. Thus, in another aspect, the book
The invention provides antibodies directed to the IRP peptides of the invention.
, preferably monoclonal antibodies, and their functional
or chemical derivatives of said antibody or said derivative thereof.
The conductor is optionally detectably or treatably labeled.
Anything you like is fine. In another embodiment, the invention provides pharmaceutically acceptable
consisting of an IRP peptide of the invention together with a carrier, and where
optionally comprising one or more therapeutically effective agents.
Pharmaceutical compositions and the present invention together with pharmaceutically acceptable carriers.
consisting of an antibody directed to the TRP peptide of the invention;
and optionally one or more therapeutically effective agents.
A pharmaceutical composition comprising: Pharmaceutical composition of the present invention
The use of
Do not perform any inconvenient experiments while keeping in mind the principles of administration given.
This may be accomplished by one of ordinary skill in the art. In another aspect, the present invention provides a composition of the present invention.
The neural cell is characterized in that an effective amount is administered to the nerve cell.
The present invention is directed to methods of modulating structural rearrangements in cells. In yet another embodiment of the invention, the G of the invention
Isolating G-like proteins from neurons using the AP-43 sequence
Ta. Protein of MW39000 was measured using GAP-43 column.
specifically binds GAP43 with high affinity.
It turned out that. 50mM Tris, 1mMCa (Jj
, , and 1mM IV1gcQt in a buffer consisting of
Cell extracts were introduced onto the column containing AP'43. Proteins were eluted in a single batch with equimolar EDTA buffer.
I let it happen. The protein is a polyclonal antibody against G protein.
no response. Thus, it is associated with growing neurons
It is a unique and novel protein that
form. Moreover, the IRP peptide of the present invention can be prepared by any known means,
For example, it can be produced by the above-mentioned genetic recombination method;
Nucleotide sequences encoding IRP peptides of the invention
The sequence is simply an effort of routine skill to locate the desired host source.
The current system is inferred and optimized. The novel approach of the present invention in the modification of cell transformation systems such as Go
The importance of the products and methods is that Go is a neuronal growth cone.
Combined with proof that it is a major non-cytoskeletal protein present in
If you think about it, it will increase. GAP-43, whose function was previously unknown, is G0
The discovery that GAP-43 modulates the activity of cellular
The long-standing relationship between the first and second metsengers in the system
This is proof that this is the ``missing part'' that has been considered.
Ru. Although I do not intend to be bound by any particular theory,
Sustained activation of G. by GAP”43 causes cells to
It ignores boundaries and thus causes it to multiply constitutively.
Dew. In addition, this result shows that the amino terminus of GAP-43
contains a sequence similar to that of G. is controlled from inside the cell.
This suggests that there is a group of other molecules that interact. G.A.
The amino terminus of P”43 is connected to several (beta receptors)
Cytosolic domain of G protein-coupled receptors
It is very interesting that it has a great similarity to
. This is the cytosolic domain of G protein-coupled receptors.
GAP-43 has a similar structure in the molecule, as does GAP-43.
G in places. This suggests that they can interact with each other. Internal regulatory proteins and internal regulatory peptides (in this specification, TE refers to
The novel modulating effect of ``rlRP peptide'') is
For example, stimulating or inhibiting
It will be more understood. In other words, IRPs
and IRP peptides, or such internal regulatory effects.
Other substances with
For example, Remington's Pharmacy.
Pharmaceutical Sciences
cal 5sciences), 16th edition, Mark Pav
Rishing Company (MarkPublishi)
ng Co, ), Easton, Pennsylvania (+9
80) Goodman and Gi
Gilman's Pharmacological Base
The Phar
macrofical Ba5is of Ther
apeutics), 7th edition, Macmillan Publishing
MacmillanPublic is
hing Co, ), New York (+985) or
are disclosed in standard reference works, including their current editions.
What are the possible pharmacological effects of J, Una, etc.
may have. Thus, these are aconists, partial aconists,
Created as a conist, inverse agonist, antagonist, etc.
use Those skilled in the art will not be able to characterize such effects or
For any binding protein with a mind, G (for 1
As described herein for G'rP binding,
This can be done using well-known standard assay methods such as
will be recognized. According to the present invention, from a desired protein and its binding substrate,
Introducing the substance to be screened into the environment
substrate binding in the absence of the substance.
Desired protein characterized by measuring increase or decrease
Screening for substances that have the ability to modulate the binding activity of
A method is provided for The desired protein is G protein.
Yes, preferably G. It is. Result GAP-43 is G. stimulates GTPγS binding to. Regarding the identified major growth cone membrane proteins, the present inventors
These components determine whether or not they can form intermolecular complexes.
I pursued what I wanted to do. Especially G. and GAP-43. Because they are
This is because it is a major non-cytoskeletal protein in the growth cone membrane.
. Gel exclusion chromatography, immunoprecipitation and affix
GAP-43/G by Nity chromatography
Attempts to physically isolate the o complex were unsuccessful. Transient G A P-43/G o interaction in solution
In order to identify the purified G. (35S)G for
The binding of TPuS was determined by the presence of purified GAP43 at various concentrations.
Measured in Japan (F.R.M. et al. 01uff, R.
, M., et al.),
Ro/Cal Chemistry (J, Biol, Che
m, ) 260: 10864-10871 (198
5); Northrup Noei Kay et al.
p., J., et al.
Ioloncal Chemist (J, Biol, Che
m,)257: 114]f3-]1423(19
82)). GAP-43 itself is (35S) GT PuS
GAP-43 is not bound to G(, for
specific (355) GT P u S binding as a control]
, stimulate to O+ 40% (n==7) level (first
(See Figure 7A). This effect saturates at 150,800 nM
In the presence of GAP-43 it is half optimal. G.O.
and GAP-43 is not included in the solution and in v
If they are membrane-bound iv, their If is
It is approximately 2 μM in the brain. Therefore, as described in this specification,
GA, P- for Go measured in the assay
The affinity of 43 is inconsistent with the in vivo state [7]. vinegar
The assay is 200μg, /'TnρBSA presence.
The non-specific detection by G A P-43 was
Protein effects cannot explain the stimulation of GTPuS binding. ,G
o is in 3(')'C without G T P u S
Partially inactivated during incubation and incubation
It is known that
Dowd, B,'F, ej al), Sharnall
Fu6bu Bioloncal Chemistry (JRial,
CI-+0m, )263: ]59ε35-1
5992 (1988)), cAp-43 is G. Hane
Does not affect the degree of stability. The effects of compatibility with G proteins have been evaluated under various conditions.
The ruricanth receptor complex is GAl)-43?
Stimulates GTPuS binding to a nearly fixed degree (flow
Rio Buie Aan 1- Sternways P
−/−(Florio, V., A. & Sternwei
se P, C,), / Yarnal Inφ Nokioroshi
Cal Chemistry (1, Biol, Chem,)
2643909-3915 (1989)). GAP-43 decapeptide is G. interact with The amino-terminal tecabebutite is critical for membrane tethering.
Is nostein also required for G0 regulation?
In order to determine the
A decapeptide substituted with onine was synthesized. This pep
Tide has the characteristics of 1-10 peptide effects and/or stability.
(35S) GTPuS results for Go indicating the need for
(Figure 17c). is known to stimulate GTPuS binding to G proteins.
Another group of proteins that are involved are hormone and neurotransmitter receptors.
- is. Whole hormone and neurotransmitter receptor structure
structures (e.g., a large extracellular region and seven transmembrane domains)
In) is very different from the structure of GAP43. Therefore, we believe that
By focusing on these domains that appear to be
I have been pursuing the homology between proteins. Regarding receptors
and position-directed mutagenesis and peptide competition studies.
, in G-protein canobling, the third cytoplasmic loop
The carboxyl terminus and the vicinity of the cytoplasmic tail are related.
(Konig, B. et al.
,), Pro/-Dinges in National Akate
Me in science nee nis nee (Proc
, Natl, Acad, Sci, U, S, A,
) 86, 6878-6882 (1989);
0'Dowd B, F, et al.
), Nyanal in Bioloncal Chemistry
(JBiol, Chem,) 263: ] 598
5-] 5992 (1988)
Tee et al.
/ Yarnal in Biological Chemistry (J
, Biol, Chem,) 262: 16439
-16443 (1987)). Gs and β, - adrenaline
The binding of agonist receptor receptor 7 occurs in the cytoplasmic tail of the protein.
By point mutations in the valmitylated protein of
most specifically interfered with (O'Dowd B.F. et al.
'Dowd, B.F. et al.), Journal
In Biological Chemistry (JBiol,
Chem, ) 264: 7564-7569 (198
9)). G, access of GAP43 required for regulation.
Cystine at the mino-terminus also in viv. Palmitylated with
- Anto Vilag Eye (Skene, J, H,
P & Virag, 1. ),/Yarnal In Se
Le Biology (J, Ce1l Biol,) 108
2613-624 (]989)). series of receptors
The amino-terminal part of the cytoplasmic tail derived from GA, P-43
By comparison with the amino terminus, the hydrophobic -] e u-c
y s-c y sX- Base Determine whether the single base has a common sequence
(Figure 18). Within this array, the studied system
is valmitylated (skim:・JH・
Skene, J, H
, P., &Virag, 1. ), Journal in
Cell Biology (J, Ce1l Biol,) 1
08: 613-624 (1989); O'Dowd B.
-xFura (0' Dowd, B, Feta+,)
, Journal in Biological Chemistry (
J. Biol. Chem.) 264: 7564
-7569 (1989); Inkinikov Y.A. et al.
(Ovchinnikov, Y.A., et al.)
, FEBS [, etts. 230: 1-5 (1988)). Other endogenous regulators of GTPuS binding to G proteins are unknown.
It has not been done. However, it activates G protein in the opposite way.
There is a peptide toxin called mastoparan (Hikasojima te
Eera (Higashijima, T, etal,)
, Journal in Biological Chemistry (
J. Biol. Chem.) 263:64
91-6494 (1988)). GAP"43 is this
Not peptide homology. It has a large extracellular region and seven transmembrane domains.
Their overall structure is quite different from that of GAP-43.
However, regardless of these, the present inventors
We have been pursuing the homology between the amino terminus of GAP~43 and GAP~43.
. β, - Interaction between adrenergic receptors and Gs
The action is on valmitylated cysteine in the cytoplasmic tail of proteins.
most specifically disturbed by point mutations in . Cysteine at the amino terminus of GAP-43 is also valuminum.
Chilled. Hydrophobic cysteine is easily valmitylated
-leu-cys-cys-xbasic-more basic
have both GAP-43 and these receptors.
Is there a common array? GAP-43 binds to calmodulin and its interaction
It has long been known that calcium is enhanced in the absence of calcium.
(Alexander K.A. et al. (AIex)
ander, to, A, et at,) journal i
Biological Chemistry (J, BiolC)
hem, ) 262:6] 08-6113 (1987))
. The major physiological issues in this regard are not clear. G
Low grade Cd-calmodulin for o
c A by the addition of EGTA-calmodulin
P-43 (35S) in its ability to stimulate GTPuS binding.
There is no change. However, higher concentrations of carmodia
GAP-43-stimulated (355) GT P
Decreases uS binding in a dose-dependent manner (Figure 19)
. The author's research shows that intracellular formation occurs during neuron morphogenesis.
Growth in the cooperation of extracellular signals on long-related expression
Provides a conical mechanism. G in the growth cone membrane. of
Surprisingly high levels of alpha and beta sub units
is G in the neurite XfM] node. major about
Suggest a role. G in the growth cone membrane. 21 fjt is
Highly specialized outer segment of retinal photoreceptor cells
Another G protein, tra
nsducin) over 7a degrees. In a system where G protein function is clearly defined, part 1] is
Binding of extracellular signals to transmembrane receptors and intracellular secondary mechanisms
Regulation of enzymes or ion channels that modulate sosenya
It is a linkage between the clauses. Second its alpha subunit
Rimmer's alpha beta (many heterogeneous)
There is a comma G protein. Generally, alpha polypeptides are
, agonist receptor complex or GTP instead of GDP.
It exists in a GDP-bound state until an exchange occurs. Next
The GTP-binding activated alpha subunit is a secondary
It exerts its effect on the metusene/ya system. endogenous alpha
Subunion hGTPa se activity is responsible for all signal transduction.
let Go is prominently expressed in the brain, where it is expressed as G
It is the main form of protein. In adults, the neural network
The aim of the present invention is that it is a major non-cytoskeletal protein.
G at the tips of neurites in proliferating cells. with position
Let's go. Go can respond to a variety of receptors,
potassium channel, phospholiper
Numerous intracellular systems including enzyme G and phospholipase A
Prepare. Some bases for growth cones and can be resolved
There is evidence that the effect involves G-protein conversion. growth cone
against cell adhesion proteins N-CAM and L+ localized in
The antibody stimulates calcium levels and protein in PCI2 cells.
Changes suhotin linonthole metabolism. These anti
The effect on the body is due to G o/G + suppressor pertussis toxin.
(Schuch,
[1,, et al), Neuron
3:13 (1989)). Certain heliosomes (
hel iosome) In neurons, there is a canton in G.
Serotonin, which acts through receptors that have been activated,
It is an excellent inhibitor of neurite outgrowth. The restricted localization of Go may be due to protein regulation or action.
mediated by two or more molecules, especially
suggests that it will be done. GAP43 is found in neurons
The protein is enriched in growth cones. Therefore
, we showed that G A P -43 or 6° interacts with
I was wondering if he would do it or not. GAP)-43 is G. fart
enhances GTPγS binding of In addition, synthetic tecapebuti
This small region of GAP-43 defined by
exerts its effect. GTPγS binding by GAP-43
The stimulation is similar to that by the agonist-receptor complex.
The tecabebutide sequence has these 1-septer and 1,000
Same sex. I don't intend to be bound by any particular theory.
Or, the most likely interpretation is that in vivo, G
AP-43 mimics transmembrane receptors and activates G.
sexualizes to give rise to GTP-binding alpha subunits, and then
Either that or it triggers the intracellular secondary mensesia system.
That's true. Alternatively, GAP-43 binding of Go/\
Masu G. - receptor or G. -Effector interaction
It may function to destroy the purpose. Also, G,
1) 43, by some unknown method,
G by receptors. It is said to be an effector of activation.
It is also possible. G by the growth-related protein GAP-43. Modulation of conic transformation system
connect extracellular signals to intracellular processes about neuron growth.
gram and provides a mechanism to control it. Furthermore, the system
is regulated by receptor kinases such as BARK.
phosphorylation of receptors, or protein kinase C
mediated other modifications such as phosphorylation of GAP-43 by
It can happen. In this model, GAP-43 is
G for extravesicular ligands. synergistically enhance the response of
, or G. overturning the dependence on receptors of
would reduce responsiveness to ligand by
. In the latter case, what happens during synapse formation
In addition, removal of GAP-43 reduces sensitivity to extracellular ligands.
It will restore receptivity. The effect of GAP”43 is
The net effect on the efficiency of the printer is the relative concentration of the components.
It will depend. GAP-43 is a known protein that directly responds to extracellular ligands.
G-
Unique among protein regulators. However, intracellular regulation of membrane-bound GTPase proteins
have an advantage. Normal RAS proteins are widely distributed
It is stimulated by the 120KD intracellular protein GAP. that
Despite the similarity of their names, GAP- and GAP-
43 is an unrelated protein. Region of GAP-43 that stimulates GTPγS binding to Go
and palmitylation of cysteine in receptors.
attach In the experiments of the present invention, in the non-valmitylated state,
The amino-terminal peptide and possibly (membrane pH
GAP-43 (prepared by II extraction) is present. Valmitylated vs. non-valmitylated GAP-43, and
The relative ability of G-linked receptors to stimulate G proteins is unknown.
Not yet. Rapid Valmitylation - Theory Palmitylation is this.
It is possible that these proteins play a regulatory role.
be. G in the adult nervous system. Sustainability of expression (Umeley Bi
Worley, p. F. et al.
al), Pro 7-Chings in Nanyonal Aka
Demi-in-Sciences (Proc, Na1l)
Acad, Sci, )U 5A83:4561(1
(986) for the preparation of neurite outgrowth during development and regeneration.
means a role other than In addition, GAP-43 is present in discontinuous areas of the adult brain, and
Immunohistochemical analysis of two types of proteins, excluding the brain.
are surprisingly similar (Benouzotsu, A.I., et al.
(Benowitz, l, 1., et al), training
Trends Neurosci
) 10: 527 (1987);
Skene, H, J, P, )
, AnnRev, Neur
osci, ) 12: 127 (1989)). G.A.
Localization of P-43, its gene regulatory properties, and characteristics
its phosphorylation status and its long-term increase in hippocampal slatus
Relationship with strong people (Routtenb)
erg, A, ), ANU New York Academy
・In Sciences (Ann, N, Y, Acad,
Sci.) 444: 203 (1985))
The role of GAP-43 in synaptogenesis in
(Benowitz et al.)
1.1. , etal), Torrens 1 Neurosci
(Trends Neuroscj,) 10.527 (
1987); Sken
e, H, J, P, ) + Anu Lev Neurosci
(Ann, Rev. Neurosci,) 12:1
27 (1989)). Go/Gl antagonists and pertussis toxins induce long-term potentiation.
This probably prevents Go in this process as well.
(Goh. J, W., et al.), Science
) 244:980 (1989)). Therefore, growth
on neurite extension between and in the adult nervous system.
Intracellular and extracellular signals for synaptogenesis
Can be converted. From the foregoing, those skilled in the art will be able to explain specific embodiments of the invention.
Although described herein for clarity, the meaning of this specification
Various modifications may be made without departing from the illustrations and scope.
You will recognize that. Therefore, the present invention is not limited except by the scope of the claims.
Not limited.
第1図は、GA P−43c DNAのハイブリット−
選択翻訳を示す図である。
第2図は、GAP−43のヌクレオチ!・配列および予
想されるアミノ酸配列を示す図である。
第3図は、PC]2細胞におけるG A P −43発
現の調節を示す図である。
第4図は、GAP−43遺伝子発現の発育調節および組
織時胃性を示す図である。
第5図は、AかヒトGAP−43cDNAのヌクレオチ
ド配列および帰結されるアミノ酸配列を、Bがヒト、ラ
ットGAP−43およびマウスP57アミノ酸配列を、
Cか予想される3゛−非翻訳領域におけるステム−ルー
プ構造を示す模式図である。
第6図は、成熟を伴うGAP−43発現の領域制限を示
すノーサンプロットの図である。
、 第7図は、G A P −43発現か虚血事故のあ
とに増加することを示すノーサンプロットの図である。
(第8図は、in 5ituハイブリタイゼーンヨンに
よる高速に隣接する領域におけるGAP−43発現の増
加を示す顕微鏡写真である。
第9図は、Φ症の低血圧症および低酸素症の発作の数[
(後における小脳皮質のニューロンにおけるcAp
43発現の増強示す顕微鏡写真である。
第10図は、CI−10細胞系における突起形成に対す
るG A、 P −4,3の影響を示すグラフである。
第11図は、アミノ末端エクソンかGAP−43蛋白を
細胞膜へ定力同化させる原因であること、およびそれは
クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼノ膜
ターケノティングを指令することを証明する実験の模式
図である。
第12図は、CHO細胞にトランスフェクトした場合、
通常のGAPi3は膜成分および細胞質ゾル成分を共に
有することを示すウェスタンプロ、トである。
第13図は、ラフ1−GAP−43遺伝子の地図を示す
模式図である。
第14図は、GAP−43プロモーター領域の配列を示
す模式図である。
第15図は、H−DNAによって誘導された制限断片に
おける移動度ラットを示す図である。
第16図は、p34およびp38についての部分的蛋白
配列を示す模式図である。
第17図は、GAP−43およびGAP−43ペプチド
によるG。に対する(35S)GTPuS結合の変調を
示すグラフである。
第18図は、GAPi3アミノ末端およびG結合レセプ
ターの細胞質テール間の相同性を比較するだめの各々の
配列を示す模式図である。
第19図は、GAP−43−刺激されたG。に対啜るG
TPuS結合のカルモジュリンによる投′〕量依存性減
少を示すグラフである。
特許出願人 ザ・ゼネラル・ホスピタル・ツー5fレイ
シコンFigure 1 shows a hybrid of GA P-43c DNA.
It is a figure showing selective translation. Figure 2 shows the nucleus of GAP-43! - Figure showing the sequence and predicted amino acid sequence. FIG. 3 shows the regulation of GAP-43 expression in PC]2 cells. FIG. 4 is a diagram showing the developmental regulation of GAP-43 gene expression and tissue characteristics. FIG. 5 shows A the nucleotide sequence and resulting amino acid sequence of human GAP-43 cDNA, and B the human, rat GAP-43 and mouse P57 amino acid sequences.
FIG. 2 is a schematic diagram showing the predicted stem-loop structure in the 3′-untranslated region of C. FIG. 6 is a Northun plot showing the regional restriction of GAP-43 expression with maturation. FIG. 7 is a Northun plot showing that GAP-43 expression increases after ischemic events. (Figure 8 is a photomicrograph showing the increase in GAP-43 expression in the area adjacent to the high velocity by in 5 in situ hybridization. Figure 9 shows the hypotension and hypoxia episodes of number[
(cAp in neurons of the cerebellar cortex later
43 is a micrograph showing enhanced expression of 43. FIG. 10 is a graph showing the influence of GA, P-4,3 on protrusion formation in the CI-10 cell line. Figure 11 is a schematic diagram of an experiment demonstrating that the amino-terminal exon is responsible for constant force assimilation of the GAP-43 protein into the cell membrane and that it directs membrane tethering of chloramphenicol acetyltransferase. be. Figure 12 shows that when CHO cells are transfected,
Conventional GAPi3 is a Western protein that has been shown to have both membrane and cytosolic components. FIG. 13 is a schematic diagram showing a map of the rough 1-GAP-43 gene. FIG. 14 is a schematic diagram showing the sequence of the GAP-43 promoter region. FIG. 15 shows mobility rats in restriction fragments induced by H-DNA. FIG. 16 is a schematic diagram showing partial protein sequences for p34 and p38. FIG. 17: G with GAP-43 and GAP-43 peptide. FIG. 3 is a graph showing the modulation of (35S) GTPuS coupling to FIG. FIG. 18 is a schematic diagram showing the respective sequences for comparing the homology between the GAPi3 amino terminus and the cytoplasmic tail of a G-coupled receptor. FIG. 19. GAP-43-stimulated G. G to sip
1 is a graph showing the dose-dependent decrease in TPuS binding by calmodulin. Patent Applicant: The General Hospital Two 5F Resicon
Claims (1)
誘導体。 (2)該哺乳動物GAP−43がラットGAP−43で
ある請求項(1)記載の組成物。(3)該哺乳動物GA
P−43がヒトGAP−43である請求項(1)記載の
組成物。 (4)該ラットGAP−43が第2図に示したアミノ酸
配列、または第2図に示したものと実質的に同様のアミ
ノ酸配列を有する請求項(2)記載の組成物。 (5)該ヒトGAP−43が第5A図に示したアミノ酸
配列、または第5A図に示したものと実質的に同様のア
ミノ酸配列を有する請求項(3)記載の組成物。 (6)第2図に示したアミノ酸配列、または第2図に示
したものと実質的に同様のアミノ酸配列よりなるポリペ
プチド、またはその機能的誘導体。 (7)第5A図に示したアミノ酸配列、または第5A図
に示したものと実質的に同様のアミノ酸配列よりなるポ
リペプチド、またはその機能的誘導体。 (8)第2図に示したヌクレオチド配列、または第2図
に示したものと実質的に同様のヌクレオチド配列よりな
るcDNA、またはその機能的誘導体。 (9)第5A図に示したヌクレオチド配列、または第5
A図に示したものと実質的に同様のヌクレオチド配列よ
りなるcDNA、またはその機能的誘導体。 (10)請求項(8)記載のcDNAよりなるDNA発
現ベクター。 (11)請求項(9)記載のCDNAよりなるDNA発
現ベクター。 (12)請求項(10)または(11)記載の該ベクタ
ーで形質転換した宿主細胞。 (13)該細胞が原核生物細胞および真核生物細胞より
なる群から選択される請求項(12)記載の宿主細胞。 (14)請求項(13)記載の細胞によって生産された
GAP−43、またはその機能的誘導体。 (15)哺乳動物GAP−43をコード付けするcDN
Aよりなるベクターで原核生物または真核生物宿主細胞
をトランスフェクトし、該哺乳動物GAP−43の発現
を可能とする条件下、適当な培地中で該宿主細胞を培養
し、次いで該哺乳動物GAP−43を該培地から分離す
ることを特徴とする哺乳動物GAP−43またはその機
能的誘導体を生産する方法。 (16)受託番号ATCC HB 10316を有する
ハイブリドーマ株H5、またはその機能性もしくは化学
的誘導体。 (17)受託番号ATCC HB 10316を有する
ハイブリドーマ株H5によって産生されるモノクローナ
ル抗体の特異性を実質的に有するモノクローナル抗体を
産生するハイブリドーマ。 (18)ハイブリドーマ株H5によって産生されるモノ
クローナル抗体MAb抗−GAP−43(H5)であっ
て、該ハイブリドーマ株が受託番号ATCC HB 1
0316を有することを特徴とするモノクローナル抗体
MAb抗−GAP−43(H5)。 (19)MAb抗−GAP−43(H5)の特異性を実
質的に有するモノクローナル抗体またはその機能的もし
くは化学的誘導体であって、該MAb抗−GAP−43
(H5)がハイブリドーマ株H5によって産生され、該
ハイブリドーマ株が受託番号ATCC HB 1031
6を有することを特徴とするモノクローナル抗体または
その機能的もしくは化学的誘導体。 (20)該抗体が検出可能に標識された請求項(19)
記載の抗体。 (21)該抗体が治療可能に標識された請求項(19)
記載の抗体。 (22)医薬上許容される担体と共に、請求項(1)、
(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)また
は(14)のいずれか1項に記載の組成物よりなる医薬
組成物。 (23)さらに1種またはそれ以上の治療上有効な剤よ
りなる請求項(22)記載の組成物。 (24)GAP−43を含有する疑わしい試料を請求項
(20)記載の抗体と接触させ、GAP−43抗体複合
体の形成を可能とするために該試料を該抗体と共にイン
キュベートし、複合体化抗体を未複合体化抗体から分離
し、次いで、標識した複合体化抗体を検出することを特
徴とする試料中の哺乳動物GAP−43を測定または検
出する方法。 (25)1またはそれ以上の容器手段を閉じた区画に収
容するように仕切られた担体手段よりなり、1またはそ
れ以上の該容器手段が検出可能に標識された対GAP−
43抗体よりなることを特徴とするGAP−43の測定
または検出で有用なキット。 (26)該抗体がポリクローナルおよびモノクローナル
よりなる群から選択される請求項(25)記載のキット
。 (27)細胞を有効量の神経発育因子に暴露することを
特徴とする該細胞においてGAP−43の発現を誘導す
る方法。 (28)該細胞が神経細胞である請求項(27)記載の
方法。 (29)該細胞をin situにて該神経増殖因子に
暴露する請求項(28)記載の方法。 (30)GAP−43をコード付けするcDNAよりな
るDNA発現ベクターを細胞に導入することを特徴とす
る該細胞においてGAP−43の発現を増強する方法。 (31)トランスフェクション、形質導入、または直接
マイクロインジェクションによって該ベクターを該細胞
に導入する請求項(30)記載の方法。 (32)請求項(28)、(29)、(30)または(
31)のいずれか1項に記載の方法によって神経細胞に
おけるGAP−43発現を誘導することを特徴とする該
細胞において構造再編成を促進する(33)損傷した神
経組織中でまたはその周囲においてGAP−43発現を
誘導することを特徴とする該損傷した神経組織の治癒を
促進する方法。 (34)該神経損傷が虚血を伴う梗塞、梗塞なしの一時
的虚血、低酸素症、無酸素症、無酸素性脳症、ハイポパ
ーヒュージョン(hypoperfusion)、また
は卒中によって引き起こされる請求項(33)記載の方
法。 (35)神経発育因子、ステロイドおよびそれらの機能
的誘導体よりなる群から選択される1種またはそれ以上
の物質の有効量にニューロン細胞を暴露することを特徴
とする該ニューロン細胞において構造再編成を変調する
方法。 (36)神経発育因子、ステロイドおよびそれらの機能
的誘導体よりなる群から選択される1種またはそれ以上
の物質の有効量にニューロン細胞を暴露することを特徴
とする該ニューロン細胞においてシナプス可塑性を変調
する方法。 (37)神経発育因子、ステロイドおよびそれらの機能
的誘導体よりなる群から選択される1種またはそれ以上
の物質の有効量にニューロン細胞を暴露することを特徴
とする該ニューロン細胞のミクロ環境を変調する方法。 (38)哺乳動物ニューロン細胞を有効量の1種または
それ以上のステロイドに暴露することを特徴とする該哺
乳動物ニューロン細胞においてGAP−43発現を抑制
する方法。(39)十分に分化した哺乳動物ニューロン
細胞を有効量の1種またはそれ以上のステロイドに暴露
することを特徴とする該ニューロン細胞においてGAP
−43発現を変調する方法。 (40)該ステロイドがコルチコステロイドである請求
項(35)、(36)、(37)、(38)または(3
9)のいずれか1項に記載の方法。 (41)該コルチコステロイドが鉱質コルチコイドおよ
び糖質コルチコイドよりなる群から選択される請求項(
40)記載の方法。 (42)該鉱質コルチコイドがデキサメタゾン、コルチ
コステロン、アルドステロンおよびプロゲステロンより
なる群から選択される請求項(41)記載の方法。 (43)ステロイドに暴露した哺乳動物ニューロン細胞
を有効量のシクロヘキシイミドに暴露することを特徴と
する該ニューロン細胞においてGAP−43発現のステ
ロイド抑制を増大させる方法。 (44)該細胞が非ニューロン細胞である請求項(30
)または(31)記載の方法。 (45)ヌクレオチド配列: 【遺伝子配列があります】 またはその機能的誘導体よりなる膜−ターゲッティング
ペプチドをコード付けするcDNA。 (46) I 、【遺伝子配列があります】; II、【遺伝子配列があります】; III、【遺伝子配列があります】; IV、【遺伝子配列があります】; V、【遺伝子配列があります】; VI 【遺伝子配列があります】; VII、【遺伝子配列があります】;および VIII、その機能的誘導体 よりなる群から選択されるアミノ酸配列よりなる膜−タ
ーゲッティングペプチド。 (47) I 、【遺伝子配列があります】; II、【遺伝子配列があります】; III、【遺伝子配列があります】; IV、【遺伝子配列があります】; V、【遺伝子配列があります】; VI、【遺伝子配列があります】; VII、【遺伝子配列があります】;および VIII、その機能的誘導体 よりなる群から選択されるアミノ酸配列をコード付けす
るヌクレオチドよりなる膜−ターゲッティングペプチド
をコード付けするDNA配列。 (48)そのアミノ末端において、同相にて、請求項(
46)記載の配列を有する膜−ターゲッティングペプチ
ドをコード付けするヌクレオチドよりなる構造遺伝子ま
たはその断片。 (49)そのアミノ末端にて、請求項(46)記載の配
列よりなる膜−ターゲッティングペプチドからなる蛋白
またはペプチド。 (50)(a)所望の蛋白またはペプチドのアミノ末端
に請求項(46)記載のアミノ酸配列よりなる膜−ター
ゲッティングペプチドを結び;次いで (b)得られた該膜−ターゲッティングドメインよりな
る蛋白またはペプチドを細胞に導入することよりなり、 工程(b)の得られた蛋白またはペプチドは該膜−ター
ゲッティングドメインによって該細胞の膜に対し定方向
化されていることを特徴とする該所望の蛋白またはペプ
チドを細胞の膜に対し定方向化する方法。 (51)該細胞がニューロンおよび非ニューロン細胞よ
りなる群から選択される請求項(50)記載の方法。 (52)該ニューロン細胞において、工程(b)の該得
られた蛋白またはペプチドが該細胞の成長円錐領域に対
し定方向化されている請求項(51)記載の方法。 (53)請求項(46)記載のペプチドに対してまたは
請求項(49)記載の蛋白もしくはペプチドに対して定
方向化された抗体、またはその機能的もしくは化学的誘
導体であって、該抗体またはその誘導体が所望により検
出可能にもしくは治療可能に標識されたことを特徴とす
る抗体またはその機能学的もしくは化学的誘導体。 (54)抗体がモノクローナル抗体である請求項(53
)記載の抗体。 (55)MAb抗−GAP−43(H5)またはその機
能的もしくは化学的誘導体の特異性を実質的に有し、該
MAb抗−GAP−43(H5)がハイブリドーマ株H
5によって産生され、該ハイブリドーマ株が受託番号A
TCC HB 10316を有するモノクローナル抗体
。 (56)受託番号ATCC HB 10316を有する
ハイブリドーマ株H5、またはその機能的もしくは化学
的誘導体。 (57)ゲノミックGAP−43をコード付けする第1
3図に示したヌクレオチド配列、またはその機能的もし
くは化学的誘導体。 (58)GAP−43プロモーターをコード付けする第
14図に示したヌクレオチド配列、またはその機能的も
しくは化学的誘導体。 (59)多重スタート部位およびコンセンサスPit−
1結合部位を含有するが、TATAボックスおよびコン
センサスSp−1結合部位を欠くことを特徴とし、さら
に3重鎖(H−DNA)コンフォメーションを採ること
ができる長いホモプリン−ホモピリミジンストレッチよ
りなることを特徴とする実質的に第14図に示したプロ
モータ(60)そのアミノ末端において、同相で、請求
項(57)または(58)記載のヌクレオチド配列より
なる構造遺伝子またはその断片、またはその機能的もし
くは化学的誘導体。 (61)請求項(60)記載の構造遺伝子よりなるDN
A発現ベクター。 (62)請求項(61)記載の該ベクターで形質転換し
た宿主細胞。 (63)内部調節蛋白(IRP)。 (64) I 、MLCCMRRTKQVEKNDEDQKIEQ
DGV;II、MLCCMRRTKQVEKNDEDQK
IEQDG;III、MLCCMRRTKQVEKNDE
DQKIEQD;IV、MLCCMRRTKQVEKND
EDQKIEQ;V、MLCCMRRTKQVEKND
EDQKIE;VI、MLCCMRRTKQVEKNDE
DQKI;VII、MLCCMRRTKQVEKNDED
QK;VIII、MLCCMRRTQVEKNDEDQ;I
X、MLCCMRRTKQVEKNDED;X、MLC
CMRRTKQVEKNDE; X I 、MLCCMRRTKQVEKND; XII、MLCCMRRTKQVEKN; XIII、MLCCMRRTKQVEK; XIV、MLCCMRRTQVE; XV、MLCCMRRTKQV; XVI、MLCCMRRTKQ; XVII、MLCCMRRTK; XVIII、MLCCMRRT; XIX、MLCCMRR; XX、MLCCMR; XX I 、MLCCM; XXII、MLCC;および XXIII、その機能的誘導体 よりなる群から選択されるアミノ酸配列からなるIRP
ペプチド。 (65)請求項(64)記載のIRPペプチドをコード
付けするヌクレオチド配列。 (66)コンセンサスアミノ酸配列: 疎水性−leu−cys−cys−x−塩基性−塩基性
を有するIRPペプチドまたはその機能性誘導体。 (67)該システインがパルミチル化し易い請求項(6
4)または(66)記載のIRPペプチド。 (68)所望の蛋白およびその結合基質よりなる環境に
有効量のIRPペプチドを導入することを特徴とする該
所望の蛋白の結合活性を変調する方法。 (69)該所望の蛋白がG蛋白である請求項(68)記
載の方法。 (70)該G蛋白がG_0である請求項(69)記載の
方法。 (71)該IRPペプチドが請求項(64)、(66)
または(67)記載のペプチドである請求項(68)記
載の方法。 (72)該環境が生きた細胞の内部である請求項(68
)記載の方法。 (73)該細胞が中枢神経または末梢神経細胞である請
求項(72)記載の方法。 (74)該結合基質がGTPである請求項(69)記載
の方法。 (75)請求項(64)または(66)記載のIRPペ
プチドに対し定方向化された抗体、またはその機能的も
しくは化学的誘導体であって、該抗体またはその該誘導
体か所望により検出可能にまたは治療可能に標識された
ことを特徴とする当該抗体、またはその機能的もしくは
化学的誘導体。 (76)抗体がモノクローナル抗体である請求項(75
)記載の抗体。 (77)医薬上許容される担体と共に、請求項(64)
または(66)記載のIRPペプチドよりなり、かつ、
所望により、1種またはそれ以上の治療上有効な剤より
なる医薬組成物。 (78)医薬上許容される担体と共に、請求項(75)
記載の抗体よりなり、かつ、所望により、1種またはそ
れ以上の治療上有効な剤よりなる医薬組成物。 (79)請求項(77)または(78)記載の組成物の
有効量を神経細胞に投与することを特徴とする該神経細
胞において構造再編成を変調する方法。 (80)所望の蛋白およびその結合基質からなる環境中
にスクリーニングしたい物質を導入し、該物質の非存在
下での基質結合に対する基質結合の増加または減少を測
定することを特徴とする所望の蛋白の結合活性を変調す
る能力を有する物質に関するスクリーニング方法。 (81)所望の蛋白がG蛋白である請求項(80)記載
の方法。 (82)G蛋白がG_0である請求項(81)記載の方
法。 (83)GAP−43に特異的に結合し、39000の
分子量を有し、50mMトリス緩衝液中のEDTAの適
用で単一のハンドにて溶出し、かつ対G_0ポリクロー
ナル抗体と非反応性であることを特徴とする神経成長関
連蛋白。[Scope of Claims] (1) Recombinant mammalian GAP-43 or a functional derivative thereof. (2) The composition according to claim 1, wherein the mammalian GAP-43 is rat GAP-43. (3) The mammal GA
The composition according to claim (1), wherein P-43 is human GAP-43. (4) The composition according to claim 2, wherein the rat GAP-43 has the amino acid sequence shown in FIG. 2 or an amino acid sequence substantially similar to that shown in FIG. (5) The composition according to claim 3, wherein the human GAP-43 has the amino acid sequence shown in FIG. 5A or an amino acid sequence substantially similar to that shown in FIG. 5A. (6) A polypeptide consisting of the amino acid sequence shown in FIG. 2, or an amino acid sequence substantially similar to that shown in FIG. 2, or a functional derivative thereof. (7) A polypeptide consisting of the amino acid sequence shown in Figure 5A, or an amino acid sequence substantially similar to that shown in Figure 5A, or a functional derivative thereof. (8) A cDNA consisting of the nucleotide sequence shown in FIG. 2 or a nucleotide sequence substantially similar to that shown in FIG. 2, or a functional derivative thereof. (9) The nucleotide sequence shown in Figure 5A, or
A cDNA consisting of a nucleotide sequence substantially similar to that shown in Figure A, or a functional derivative thereof. (10) A DNA expression vector comprising the cDNA according to claim (8). (11) A DNA expression vector comprising the cDNA according to claim (9). (12) A host cell transformed with the vector according to claim (10) or (11). (13) The host cell according to claim (12), wherein the cell is selected from the group consisting of prokaryotic cells and eukaryotic cells. (14) GAP-43 produced by the cell according to claim (13), or a functional derivative thereof. (15) cDNA encoding mammalian GAP-43
transfecting a prokaryotic or eukaryotic host cell with a vector consisting of A, culturing the host cell in a suitable medium under conditions that allow expression of the mammalian GAP-43, and then transfecting the host cell with a vector comprising the mammalian GAP-43. A method for producing mammalian GAP-43 or a functional derivative thereof, comprising separating GAP-43 from the medium. (16) Hybridoma strain H5 having accession number ATCC HB 10316, or a functional or chemical derivative thereof. (17) A hybridoma producing a monoclonal antibody having substantially the specificity of the monoclonal antibody produced by hybridoma strain H5 having accession number ATCC HB 10316. (18) Monoclonal antibody MAb anti-GAP-43 (H5) produced by hybridoma strain H5, which hybridoma strain has accession number ATCC HB 1
Monoclonal antibody MAb anti-GAP-43 (H5) characterized in that it has 0316. (19) A monoclonal antibody or a functional or chemical derivative thereof having substantially the specificity of MAb anti-GAP-43 (H5), said MAb anti-GAP-43
(H5) is produced by hybridoma strain H5, which hybridoma strain has accession number ATCC HB 1031.
6 or a functional or chemical derivative thereof. (20) Claim (19) wherein the antibody is detectably labeled
Antibodies described. (21) Claim (19) wherein said antibody is therapeutically labeled.
Antibodies described. (22) Claim (1) together with a pharmaceutically acceptable carrier;
A pharmaceutical composition comprising the composition according to any one of (2), (3), (4), (5), (6), (7), or (14). (23) The composition according to claim (22), further comprising one or more therapeutically effective agents. (24) Contacting a suspected sample containing GAP-43 with the antibody of claim (20) and incubating the sample with the antibody to enable the formation of a GAP-43 antibody complex, thereby forming a complex. A method for measuring or detecting mammalian GAP-43 in a sample, comprising separating the antibody from uncomplexed antibody and then detecting the labeled complexed antibody. (25) comprising a carrier means partitioned to accommodate one or more container means in a closed compartment, the one or more container means being detectably labeled with a GAP-
1. A kit useful for measuring or detecting GAP-43, comprising a GAP-43 antibody. (26) The kit according to claim (25), wherein the antibody is selected from the group consisting of polyclonal and monoclonal antibodies. (27) A method for inducing GAP-43 expression in cells, which comprises exposing the cells to an effective amount of neurodevelopmental factors. (28) The method according to claim (27), wherein the cells are nerve cells. (29) The method according to claim (28), wherein the cells are exposed to the nerve growth factor in situ. (30) A method for enhancing the expression of GAP-43 in a cell, which comprises introducing into the cell a DNA expression vector consisting of a cDNA encoding GAP-43. (31) The method according to claim (30), wherein the vector is introduced into the cell by transfection, transduction, or direct microinjection. (32) Claims (28), (29), (30) or (
31) inducing GAP-43 expression in nerve cells by the method according to any one of paragraphs 31) and 33) promoting structural reorganization in nerve cells in or around damaged nerve tissue; A method for promoting healing of damaged nerve tissue, characterized by inducing -43 expression. (34) Claim (33) wherein the nerve damage is caused by infarction with ischemia, temporary ischemia without infarction, hypoxia, anoxia, anoxic encephalopathy, hypoperfusion, or stroke. ) method described. (35) Structural rearrangement in neuronal cells characterized by exposing the neuronal cells to an effective amount of one or more substances selected from the group consisting of neurodevelopmental factors, steroids, and functional derivatives thereof. How to modulate. (36) modulating synaptic plasticity in neuronal cells, characterized by exposing the neuronal cells to an effective amount of one or more substances selected from the group consisting of neurodevelopmental factors, steroids, and functional derivatives thereof; how to. (37) Modulating the microenvironment of neuronal cells by exposing them to an effective amount of one or more substances selected from the group consisting of neurodevelopmental factors, steroids, and functional derivatives thereof. how to. (38) A method for suppressing GAP-43 expression in mammalian neuron cells, the method comprising exposing the mammalian neuron cells to an effective amount of one or more steroids. (39) exposing fully differentiated mammalian neuronal cells to an effective amount of one or more steroids;
Methods of modulating -43 expression. (40) Claim (35), (36), (37), (38) or (3) wherein the steroid is a corticosteroid.
9) The method according to any one of 9). (41) Claim in which the corticosteroid is selected from the group consisting of mineralocorticoids and glucocorticoids (
40) The method described. (42) The method according to claim (41), wherein the mineralocorticoid is selected from the group consisting of dexamethasone, corticosterone, aldosterone, and progesterone. (43) A method of increasing steroid suppression of GAP-43 expression in steroid-exposed mammalian neuronal cells, comprising exposing the cells to an effective amount of cycloheximide. (44) Claim (30) wherein said cell is a non-neuronal cell.
) or the method described in (31). (45) Nucleotide sequence: [There is a gene sequence] or a cDNA encoding a membrane-targeting peptide consisting of a functional derivative thereof. (46) I, [There is a gene sequence]; II, [There is a gene sequence]; III, [There is a gene sequence]; IV, [There is a gene sequence]; V, [There is a gene sequence]; VI [ A membrane-targeting peptide comprising an amino acid sequence selected from the group consisting of the gene sequence; VII, the gene sequence; and VIII, a functional derivative thereof. (47) I, [There is a gene sequence]; II, [There is a gene sequence]; III, [There is a gene sequence]; IV, [There is a gene sequence]; V, [There is a gene sequence]; VI, A DNA sequence encoding a membrane-targeting peptide consisting of nucleotides encoding an amino acid sequence selected from the group consisting of VII, VII, and VIII, a functional derivative thereof. (48) At its amino terminus, in the same phase, claim (
46) A structural gene or fragment thereof consisting of nucleotides encoding a membrane-targeting peptide having the described sequence. (49) A protein or peptide consisting of a membrane-targeting peptide consisting of the sequence according to claim (46) at its amino terminus. (50) (a) A membrane-targeting peptide consisting of the amino acid sequence according to claim (46) is attached to the amino terminal of a desired protein or peptide; then (b) a protein or peptide consisting of the obtained membrane-targeting domain. into a cell, wherein the resulting protein or peptide of step (b) is directed to the membrane of the cell by the membrane-targeting domain. A method for orienting cells to the cell membrane. (51) The method according to claim (50), wherein the cells are selected from the group consisting of neurons and non-neuronal cells. 52. The method of claim 51, wherein in the neuron cell, the resulting protein or peptide of step (b) is oriented to the growth cone region of the cell. (53) An antibody directed against the peptide according to claim (46) or against the protein or peptide according to claim (49), or a functional or chemical derivative thereof, the antibody or An antibody or a functional or chemical derivative thereof, characterized in that the derivative is optionally detectably or therapeutically labeled. (54) Claim (53) wherein the antibody is a monoclonal antibody.
) described antibodies. (55) has substantially the specificity of a MAb anti-GAP-43 (H5) or a functional or chemical derivative thereof, wherein the MAb anti-GAP-43 (H5) is
5, and the hybridoma strain has accession number A
Monoclonal antibody with TCC HB 10316. (56) Hybridoma strain H5 with accession number ATCC HB 10316, or a functional or chemical derivative thereof. (57) The first encoding genomic GAP-43
3. The nucleotide sequence shown in Figure 3, or a functional or chemical derivative thereof. (58) The nucleotide sequence shown in FIG. 14 encoding the GAP-43 promoter, or a functional or chemical derivative thereof. (59) Multiple start sites and consensus Pit-
1 binding site, but lacks the TATA box and the consensus Sp-1 binding site, and furthermore consists of a long homopurine-homopyrimidine stretch that can adopt a triplex (H-DNA) conformation. Promoter (60) substantially as shown in FIG. 14, in phase with the structural gene or fragment thereof, or its functional Chemical derivatives. (61) DN consisting of the structural gene according to claim (60)
A expression vector. (62) A host cell transformed with the vector according to claim (61). (63) Internal regulatory proteins (IRPs). (64) I, MLCCMRRTKQVEKNDEDQKIEQ
DGV;II, MLCCMRRTKQVEKNDEDQK
IEQDG;III, MLCCMRRTKQVEKNDE
DQKIEQD;IV, MLCCMRRTKQVEKND
EDQKIEQ;V, MLCCMRRTKQVEKND
EDQKIE;VI, MLCCMRRTKQVEKNDE
DQKI;VII, MLCCMRRTKQVEKNDED
QK;VIII, MLCCMRRTQVEKNDEDQ;I
X,MLCCMRRTKQVEKNDED;X,MLC
CMRRTKQVEKNDE; X I, MLCCMRRTKQVEKND; XII, MLCCMRRTKQVEKN; , MLCCMRRTK; XVIII, MLCCMRRT; XIX, MLCCMRR; XX, MLCCMR; XX I, MLCCM; XXII, an IRP consisting of an amino acid sequence selected from the group consisting of MLCC; and XXIII, a functional derivative thereof;
peptide. (65) A nucleotide sequence encoding the IRP peptide according to claim (64). (66) Consensus amino acid sequence: IRP peptide having hydrophobic-leu-cys-cys-x-basic-basic or a functional derivative thereof. (67) Claim (6) wherein the cysteine is easily palmitylated.
4) or the IRP peptide described in (66). (68) A method for modulating the binding activity of a desired protein, which comprises introducing an effective amount of an IRP peptide into an environment consisting of the desired protein and its binding substrate. (69) The method according to claim (68), wherein the desired protein is a G protein. (70) The method according to claim (69), wherein the G protein is G_0. (71) The IRP peptide is claimed in claims (64) and (66).
or the method according to claim (68), which is the peptide according to (67). (72) Claim (68) wherein said environment is inside a living cell.
) method described. (73) The method according to claim (72), wherein the cells are central nerve cells or peripheral nerve cells. (74) The method according to claim (69), wherein the binding substrate is GTP. (75) An antibody directed against the IRP peptide of claim (64) or (66), or a functional or chemical derivative thereof, wherein said antibody or said derivative thereof is optionally detectably or The antibody, or a functional or chemical derivative thereof, characterized in that it is therapeutically labeled. (76) Claim (75) wherein the antibody is a monoclonal antibody.
) described antibodies. (77) Along with a pharmaceutically acceptable carrier, claim (64)
or consisting of the IRP peptide described in (66), and
A pharmaceutical composition optionally comprising one or more therapeutically effective agents. (78) Along with a pharmaceutically acceptable carrier, claim (75)
A pharmaceutical composition comprising an antibody as described and optionally one or more therapeutically effective agents. (79) A method for modulating structural reorganization in nerve cells, comprising administering to the nerve cells an effective amount of the composition according to claim (77) or (78). (80) Introducing a substance to be screened into an environment consisting of a desired protein and its binding substrate, and measuring an increase or decrease in substrate binding relative to substrate binding in the absence of the substance. A screening method for substances having the ability to modulate the binding activity of. (81) The method according to claim (80), wherein the desired protein is a G protein. (82) The method according to claim (81), wherein the G protein is G_0. (83) specifically binds to GAP-43, has a molecular weight of 39000, is eluted in a single hand with application of EDTA in 50 mM Tris buffer, and is non-reactive with anti-G_0 polyclonal antibodies. A nerve growth-related protein characterized by:
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Cited By (2)
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- 1990-10-26 JP JP2290615A patent/JPH0466595A/en active Pending
Cited By (3)
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US8183339B1 (en) | 1999-10-12 | 2012-05-22 | Xigen S.A. | Cell-permeable peptide inhibitors of the JNK signal transduction pathway |
US8278413B2 (en) | 1999-10-12 | 2012-10-02 | Xigen Sa | Cell-permeable peptide inhibitors of the JNK signal transduction pathway |
JP2009005694A (en) * | 2000-10-13 | 2009-01-15 | Xigen Sa | Intracellular delivery of biological effector by new transporter peptide sequence |
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