JPWO2002018602A1 - Novel Polypeptides - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】 本発明は、β1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性を有する新規ポリペプチド、該ポリペプチドを含有する糖鎖合成剤、該糖鎖合成剤を用いた糖鎖、複合糖質の製造法、該ポリペプチドをコードするDNA、該ポリペプチドの製造法、該ポリペプチドに対する抗体、該DNA,該抗体を用いた炎症、癌又は癌転移の診断法及び治療薬を提供する。本発明は、有用糖鎖の合成、炎症性疾患、癌又は癌転移の診断及び治療に有用である。 (57) [Abstract] The present invention provides a novel polypeptide having β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity, a glycosyltransferase containing the polypeptide, a method for producing glycosyltransferases and glycoconjugates using the glycosyltransferase, DNA encoding the polypeptide, a method for producing the polypeptide, an antibody against the polypeptide, and a diagnostic method and therapeutic drug for inflammation, cancer, or cancer metastasis using the DNA or the antibody. The present invention is useful for synthesizing useful glycosyltransferases and for diagnosing and treating inflammatory diseases, cancer, and cancer metastasis.
Description
【発明の詳細な説明】技術分野
本発明は、ラクトシルセラミドβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素
活性およびパラグロボシドβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性を
有する新規ポリペプチド、該ポリペプチドを有効成分として含有する糖鎖合成剤
、該ポリペプチドをコードするDNA、該DNAを含有する炎症、癌または癌転
移検出剤、該DNAをベクターに組み込んで得られる組換え体DNA、該組換え
体DNAを保有する形質転換体、該形質転換体を利用した該ポリペプチドの製造
法、該ポリペプチドを用いた糖鎖または複合糖質の製造法、該形質転換体を利用
した糖鎖または複合糖質の製造法、該ポリペプチドをコードするDNAより得ら
れるオリゴヌクレオチドを用いた炎症、癌または癌転移の検出法、該ポリペプチ
ドを認識する抗体、該抗体を用いた免疫組織染色法、該抗体を含有する免疫組織
染色剤、炎症性疾患、癌または癌転移の診断薬、該ポリペプチド、該DNA、該
組換え体ベクター、または該抗体を含有する医薬、該ポリペプチドのラクトシル
セラミドβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性およびパラグロボシ
ドβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性を変動させる化合物のスク
リーニング法、該遺伝子の発現を変動させる化合物のスクリーニング法、該遺伝
子の転写を司るプロモーターDNA、該プロモーターDNAによる転写の効率を
変動させる化合物のスクリーニング法、これらのスクリーニング法により得られ
る化合物、および該遺伝子を欠損または変異させた非ヒトノックアウト動物等に
関する。背景技術
ラクトシルセラミドβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素は、ラクト
シルセラミド(Galβ1−4Glc−セラミド)の非還元末端に存在するガラ
クトース残基にβ1,3結合でN−アセチルグルコサミンを転移する活性を有す
る酵素である。ラクトシルセラミド(Galβ1−4Glc−セラミド)からは
、ネオラクト系糖脂質、ラクト系糖脂質、ガングリオ系糖脂質、グロボ系糖脂質
、およびイソグロボ系糖脂質が合成されるが、ラクトシルセラミドβ1,3−N
−アセチルグルコサミン転移酵素は、ネオラクト系糖脂質とラクト系糖脂質の合
成の鍵酵素である。
ラクトシルセラミドにGM3合成酵素が働くとガングリオシドGM3(Neu
Acα2−3Galβ1−4Glc−セラミド)が合成される。ラクトシルセラ
ミドにGM2合成酵素が働くとアシアロGM2(GalNAcβ1−4Galβ
1−4Glc−セラミド)が合成される。GM3やアシアロGM2からは他の多
くのガングリオシドが合成されることから、GM3合成酵素やGM2合成酵素は
ガングリオ系糖脂質の合成の鍵酵素と言える。一方、ラクトシルセラミドにラク
トシルセラミドα1,4−ガラクトース転移酵素が働くとGalα1−4Gal
β1−4Glc−セラミドが合成され、次いで一連のグロボ系糖脂質が合成され
る。ラクトシルセラミドにラクトシルセラミドα1,3−ガラクトース転移酵素
が働くとGalα1−3Galβ1−4Glc−セラミドが合成され、次いで一
連のイソグロボ系糖脂質が合成される。
従って、ラクトシルセラミドα1,4−ガラクトース転移酵素およびラクトシ
ルセラミドα1,3−ガラクトース転移酵素は、それぞれグロボ系糖脂質とイソ
グロボ系糖脂質の合成の鍵酵素と言える。ある細胞においてどのタイプの糖脂質
が合成されるかは、上記鍵酵素の発現や発現量によってコントロールされている
と考えられる。
ネオラクト系糖脂質はGalβ1−4GlcNAcβ1−3Galβ1−4G
lc−セラミド骨格を有する糖脂質であり、ラクト系糖脂質はGalβ1−3G
lcNAcβ1−3Galβ1−4Glc−セラミド骨格を有する糖脂質である
。代表的なネオラクト糸糖脂質としては、パラグロボシド(Galβ1−4Gl
cNAcβ1−3Galβ1−4Glc−セラミド)、シアリルパラグロボシド
(NeuAcα2−3Galβ1−4GlcNAcβ1−3Galβ1−4Gl
c−セラミド)、NeuAcα2−3Galβ1−4(Fucα1−3)Glc
NAcβ1−3Galβ1−4Glc−セラミドなどがある。代表的なラクト系
糖脂質としては、Galβ1−3GlcNAcβ1−3Galβ1−4Glc−
セラミド、NeuAcα2−3Galβ1−3GlcNAcβ1−3Galβ1
−4Glc−セラミド、NeuAcα2−3Galβ1−3(Fucα1−4)
GlcNAcβ1−3Galβ1−4Glc−セラミドなどがある。
多くのヒトの癌(特に大腸癌または胃癌)においては、フコースやシアル酸が
付加したラクト系またはネオラクト系の糖脂質が大量に蓄積していることが明ら
かになっている〔Annu.Rev.Immunol.,2,103(1984
)、Chem.Phys.Lipids,42,209(1986)〕。大腸癌
組織とその周辺の正常組織、あるいは各種大腸癌細胞株における糖転移酵素活性
を測定した結果、大腸癌組織や各種大腸癌細胞株ではラクトシルセラミドβ1,
3−N−アセチルグルコサミン転移酵素の活性が増加していることが判明した〔
J.Biol.Chem.,262,15649(1987)〕。この結果は、
大腸癌におけるラクト系またはネオラクト系の糖脂質の増加が、ラクトシルセラ
ミドβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性の増加によりもたらされ
ていることを示唆している。
ヒトの前骨髄球細胞株であるHL−60をジメチルスルフォキシド(dime
tylsulfoxide)またはレチノイン酸で処理すると顆粒球系の細胞に
分化する。一方、HL−60をホルボール−12−ミリステート−13−アセテ
ート(PMA)等のホルボールエステルで処理すると単球系マクロファージに分
化する。顆粒球系の細胞への分化の際にはネオラクト系糖脂質(パラグロボシド
やシアリルパラグロボシド)が増加しガングリオシドGM3が減少するのに対し
、単球系マクロファージへの分化の際にはガングリオシドGM3が増加しネオラ
クト系糖脂質が減少する。また、HL−60にネオラクト系糖脂質を添加して培
養すると顆粒球系の細胞に分化し、HL−60にガングリオシドGM3を添加し
て培養すると単球系マクロファージへと分化する。以上の結果は、特定の糖脂質
の発現が分化誘導や分化の方向の決定に重要であることを示している。HL−6
0をレチノイン酸で処理すると、GM3合成酵素活性は変化しないがラクトシル
セラミドβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性が増加する〔J.B
iol.Chem.,267,23507(1992)〕。従って、レチノイン
酸で処理したHL−60においては、ラクトシルセラミドβ1,3−N−アセチ
ルグルコサミン転移酵素活性の増加が原因となってネオラクト系糖脂質の増加と
ガングリオシドGM3の減少を引き起こし、その結果として顆粒球系の細胞へと
分化すると考えられる。一方、HL−60をPMAで処理すると、GM3合成酵
素活性が増加し、ラクトシルセラミドβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移
酵素活性が減少する〔J.Biol.Chem.,267,23507(199
2)〕。
従って、PMAで処理したHL−60においては、GM3合成酵素活性の増加
とラクトシルセラミドβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性の低下
が原因となってガングリオシドGM3の増加とネオラクト系糖脂質の減少を引き
起こし、その結果として単球系マクロファージへと分化すると考えられる。ラク
トシルセラミドβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素とGM3合成酵素
は、前骨髄球細胞の分化誘導と分化方向の決定に重要な役割を果たしていると考
えられる。
白血球は、種類と分化ステージに応じて異なった糖脂質を発現していることが
知られている。例えば、成熟した骨髄性細胞は、中性のネオラクト系の糖脂質の
みを発現している〔Mol.Cell.Biochem.,47,81(198
2)、J.Biol.Chem.,260,1067(1985)〕。一方、成
熟したリンパ球細胞は、グロボ系の糖脂質のみ発現している〔Mol.Cell
.Biochem.,47,81(1982)〕。白血球細胞株を用いた解析に
より、上記の糖脂質の違いはラクトシルセラミドβ1,3−N−アセチルグルコ
サミン転移酵素活性の違いが原因であることが示唆されている。K−562、K
G−1、HL−60などの骨髄性細胞株では、ラクトシルセラミドβ1,3−N
−アセチルグルコサミン転移酵素活性が検出されるのに対し、Reh、CCRF
−CEM、MOLT−4、Ramos、RPMI8226などのリンパ球系細胞
株では本酵素活性が検出されないことが明らかになっている〔Archves
of Biochemistry and Biophysics,303,1
25(1993)〕。
グルクロン酸3−硫酸を糖鎖の非還元末端に有する糖脂質(例えば、SO43
GlcAβ1−3Galβ1−4GlcNAcβ1−3Galβ1−4Glc−
セラミド)は、神経系の分化の際に特定の時期に特定の場所で発現することが知
られている。これらの糖脂質は、神経系の細胞の相互認識や神経のマイグレーシ
ョンなどに関与していることが示唆されている〔J.Biol.Chem.,2
73,8508(1998)〕。神経細胞におけるグルクロン酸3−硫酸含有糖
脂質(SO43GlcAβ1−3Galβ1−4GlcNAcβ1−3Galβ
1−4Glc−セラミド)の発現は、ラクトシルセラミドβ1,3−N−アセチ
ルグルコサミン転移酵素によって制御されていることから、ラクトシルセラミド
β1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素の発現により、神経細胞の相互認
識やマイグレーションがコントロールされていると考えられる〔J.Biol.
Chem.,273,8508(1998)〕。グルクロン酸3−硫酸は、ヒト
NK細胞のマーカーに対する単クローン抗体HNK−1によっても認識されるこ
とから、HNK−1エピトープとも呼ばれている。従って、グルクロン酸3−硫
酸含有糖脂質は、NK細胞の機能にも重要な役割を演じていると考えられている
。
GlcNAcβ1−3Gal構造を有する糖鎖は、ネオラクト系やラクト系の
糖脂質の糖鎖中に存在する他、糖タンパク質のN−グリコシド結合型糖鎖やO−
グリコシド結合型糖鎖中、およびオリゴ糖中にも存在する。例えば、GlcNA
cβ1−3Gal構造を有するオリゴ糖としては、ヒトの乳中に存在するラクト
−N−ネオテトラオース(Galβ1−4GlcNAcβ1−3Galβ1−4
Glc)やラクト−N−テトラオース(Galβ1−3GlcNAcβ1−3G
alβ1−4Glc)、あるいはそれらを母核とする様々なオリゴ糖が挙げられ
る〔Acta Paediatrica,82,903(1993)〕。Glc
NAcβ1−3Gal構造は、ポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖の構成要素
にもなっている。ポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖は、N−アセチルラクト
サミンがβ1,3結合で繰り返し結合した構造〔(Galβ1−4GlcNAc
β1−3)n;nは2以上〕を有する糖鎖で、糖タンパク質のN−グリコシド結
合型糖鎖やO−グリコシド結合型糖鎖中に存在するほか、糖脂質の糖鎖中やオリ
ゴ糖中にも存在する。ラクトシルセラミドβ1,3−N−アセチルグルコサミン
転移酵素が、ラクトシルセラミド以外の基質、例えば、パラグロボシド、糖タン
パク質のN−グリコシド結合型糖鎖やO−グリコシド結合型糖鎖、またはオリゴ
糖を基質とするかどうかについては明らかになっていない。
ラクトシルセラミドβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性は、こ
れまでに大腸組織、大腸癌組織、大腸癌細胞株(Colo205、SW403等
)、ミエロイド系細胞株(K−562、KG−1、HL−60)で検出されてい
るが、ラクトシルセラミドβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素が高純
度で精製された報告はない〔J.Biol.Chem.,262,15649(
1987)、Archves of Biochemistry and Bi
ophysics,260,461(1988)、Carbohydrate
Research,209,261(1991)、Archves of Bi
ochemistry and Biophysics,303,125(19
93)〕。
一方、糖鎖の非還元末端に存在するガラクトース残基にβ1,3結合でN−ア
セチルグルコサミンを転移する活性を有する酵素(以下Galβ1,3−N−ア
セチルグルコサミン転移酵素という。)に関しては、これまでに部分精製の報告
があるが、これらの酵素がラクトシルセラミドを基質とするかどうかは明らかに
なっていない〔J.Biol.Chem.,268,27118(1993)、
J.Biol.Chem.,267,2994(1992)、J.Biol.C
hem.,263,12461(1988)、Jpn.J.Med.Sci.B
iol.,42,77(1989)〕。
遺伝子のクローン化については、これまでに2種のGalβ1,3−N−アセ
チルグルコサミン転移酵素の遺伝子がクローン化されている〔Proc.Nat
l.Acad.Sci.USA,94,14294−14299(1997)、
Proc.Natl.Acad.Sci.USA,96,406−411(19
99)〕。この内の1つであるβ3GnTは、in vitroにおいてパラグ
ロボシドを基質とすることが示されているが、ラクトシルセラミドを基質とした
場合の活性は弱い〔Glycobiology,9,1123(1999)〕。
また、β3GnTが細胞内でラクトシルセラミドやパラグロボシドを基質とする
かどうかについては明らかにされていない。さらに別のGalβ1,3−N−ア
セチルグルコサミン転移酵素が存在するかどうかについては不明である。
GlcNAcβ1−3Gal構造を有する糖鎖は非常にたくさん存在すること
から、Galβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素は、受容基質特異性
や発現組織が異なる複数の酵素が存在し、それぞれ別の機能を担っている可能性
が高いと考えられている。従って、これまでにクローン化された2種の酵素とは
異なるGalβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素をクローン化し、受
容基質特異性を調べることにより、ラクトシルセラミドβ1,3−N−アセチル
グルコサミン転移酵素を同定することができると考えられる。
上述したように、ヒトの乳中にはラクト−N−ネオテトラオース(Galβ1
−4GlcNAcβ1−3Galβ1−4Glc)やラクト−N−テトラオース
(Galβ1−3GlcNAcβ1−3Galβ1−4Glc)、あるいはそれ
らを母核とする構造を有する様々なオリゴ糖が存在することが知られている〔A
cta Paediatrica,82,903(1993)〕。該オリゴ糖は
共通してGlcNAcβ1−3Gal構造を有している。また、該オリゴ糖の中
にはポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖を有するオリゴ糖も含まれる。これら
のオリゴ糖には、乳児がウイルスや微生物に感染するのを防ぐ働きや、毒素を中
和する働きがあると考えられている。また、善玉の腸内細菌であるビフィズス菌
の増殖を促す活性もある。一方、ウシやマウスなどの動物の乳中に存在するオリ
ゴ糖の種類は少なく、大部分がラクトースであり、ヒト乳中に存在する上記オリ
ゴ糖はほとんど存在しない。
ヒトの乳中に含まれる上記オリゴ糖、あるいはそれらが含まれたミルクを効率
よく生産することができれば、産業上非常に有用である。ヒトの乳中に含まれる
上記オリゴ糖の合成に関与するGalβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移
酵素の遺伝子が取得できれば、上記オリゴ糖の効率的な合成に使用可能と考えら
れるが、該酵素は明らかになっていない。
GlcNAcβ1−3Gal構造を有する糖鎖の中で、特にポリ−N−アセチ
ルラクトサミン糖鎖は、多くの機能性糖鎖(セレクチンリガンド糖鎖、微生物や
ウイルスの受容体糖鎖、SSEA−1糖鎖、癌関連糖鎖など)の骨格糖鎖となっ
ており、胚発生、細胞分化、あるいは炎症や癌などの疾患と深く関わっている。
また、ポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖は、糖タンパク質の安定化にも重要
な役割を果たしている。
それぞれの場面で機能しているポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖の合成に
関与するGalβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素は異なる可能性が
あるため、これまでにクローン化された2種の酵素とは異なるGalβ1,3−
N−アセチルグルコサミン転移酵素が存在する可能性がある。ラクトシルセラミ
ドβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素は、ラクトシルセラミドに加え
、非還元末端にGalβ1−4GlcまたはGalβ1−4GlcNAcを有す
る糖鎖(例えばパラグロボシド)にもN−アセチルラクトサミンを転移し、ポリ
−N−アセチルラクトサミン糖鎖の合成に関与する可能性がある。
以下、ポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖の合成、機能、応用について記す
。
ポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖は、GlcNAcβ1,4−ガラクトー
ス転移酵素(糖鎖の非還元末端に存在するN−アセチルグルコサミン残基にβ1
,4結合でガラクトースを転移する活性を有する酵素)とGalβ1,3−N−
アセチルグルコサミン転移酵素活性が交互に働くことにより合成される。Glc
NAcβ1,4−ガラクトース転移酵素に関しては、これまでに4種類の酵素(
β4Gal−T1、β4Gal−T2、β4Gal−T3、β4Gal−T4)
の遺伝子がクローン化され、それぞれの酵素の受容基質特異性が解析されている
〔J.Biol.Chem.272,31979−31991(1997)、J
.Biol.Chem.273,29331−29340(1997)〕。
直鎖型または分岐型のポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖上には、フコース
、シアル酸、N−アセチルガラクトサミン、ガラクトースなどの糖、または硫酸
基などが付加し、細胞特異的あるいは時期特異的に様々な糖鎖(機能性糖鎖、血
液型糖鎖、癌関連糖鎖など)が形成される〔木幡陽・箱守仙一郎・永井克孝編,
グリコバイオロジーシリーズ〜,講談社,(1993年)〕。
顆粒球、単球、または活性化T細胞上には、糖鎖の末端にシアリルルイスx糖
鎖〔NeuAcα2−3Galβ1−4(Fucα1−3)GlcNAc〕を有
するポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖が存在していることが知られており、
これらの糖鎖は接着分子であるE−セレクチンやP−セレクチンのリガンドとし
て機能し、これらの白血球が炎症部位へ集積するのに関与していると考えられて
いる〔木幡陽・箱守仙一郎・永井克孝編,グリコバイオロジーシリーズ〜,
講談社,(1993年)〕。
また、大腸癌などの癌細胞上にも、末端にシアリルルイスx糖鎖やシアリルル
イスa糖鎖〔NeuAcα2−3Galβ1−3(Fucα1−4)GlcNA
c〕を有するポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖が存在していることが知られ
ており、これらの糖鎖もE−セレクチンやP−セレクチンのリガンドとして機能
し、癌の転移に関与していることが示唆されている〔木幡陽・箱守仙一郎・永井
克孝編,グリコバイオロジーシリーズ〜,講談社,(1993年)〕。
ポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖の構造は、胚発生、細胞分化、または細
胞の癌化の過程で変化することが知られている〔木幡陽・箱守仙一郎・永井克孝
編,グリコバイオロジーシリーズ〜,講談社,(1993年)〕。ヒトの胎
児の赤血球では直鎖型のポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖が発現しているの
に対し、成人の赤血球では分岐型のポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖が発現
する〔木幡陽・箱守仙一郎・永井克孝編、グリコバイオロジーシリーズ「糖鎖
の多様な世界」、講談社、1993年〕。これら赤血球上のポリ−N−アセチル
ラクトサミン糖鎖の末端には、ABO式の血液型抗原が発現している。分岐した
ポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖のそれぞれの末端に血液型抗原が発現され
ると多価の抗原となり、血液型糖鎖に対する抗体との結合能は、直鎖型の抗原に
比較して103以上も増加する。
マウスの初期胚の発生過程においては、一連の糖鎖抗原が規則正しく発現され
ることが知られている。SSEA−1(stage specific emb
ryonic antigen−1)抗原は、ポリ−N−アセチルラクトサミン
糖鎖末端に存在するルイスx糖鎖〔Galβ1−4(Fucα1−3)GlcN
Ac〕であるが、この抗原の発現は8細胞期に始まり、桑実胚でピークとなり、
胚盤胞期以降は徐々に消失していく〔木幡陽・箱守仙一郎・永井克孝編、グリコ
バイオロジーシリーズ「細胞社会のグリコバイオロジー」、講談社、1993
年〕。桑実胚期は、それまで細胞分裂による単純な数的増加を繰り返してきた胚
細胞が、初めて分化した「形態」をもった胚盤胞の段階へ移行していく移行期に
あたる。桑実胚の細胞は胚盤胞を形成する直前に互いに緊密に寄り集まり、細胞
緊密化(cell compaction)を起こす。SSEA−1抗原を有す
るオリゴ糖を添加すると、この細胞緊密化は阻害され、その後の正常な発生も阻
害される〔J.Exp.Med.,160,1591(1984)〕。また、マ
ウスのテラトカルシノーマ細胞の接着が、抗SSEA−1抗体により阻害される
ことも知られている〔木幡陽・箱守仙一郎・永井克孝編、グリコバイオロジーシ
リーズ「細胞社会のグリコバイオロジー」、講談社、1993年〕。以上のこ
とは、SSEA−1抗原が接着分子あるいは糖鎖シグナルとして作用し、初期胚
の発生に重要な役割を果たしていることを示している。
癌細胞では、対応する正常細胞に比較して、ポリ−N−アセチルラクトサミン
糖鎖を多く発現することが知られている〔J.Biol.Chem.,259,
10834(1984)、J.Biol.Chem.,261,10772(1
986)、J.Biol.Chem.,266,1772(1991)、J.B
iol.Chem.,267,5700(1992)〕。NIH3T3細胞にN
−rasプロトオンコジーンを発現させると、細胞表面のN−結合型糖鎖の分子
量が増加し、細胞は浸潤能を獲得するが、この時、N−結合型糖鎖中のポリ−N
−アセチルラクトサミン糖鎖の量が増加するとともに、ポリ−N−アセチルラク
トサミン糖鎖の合成に関与するβ1,4−ガラクトース転移酵素とβ1,3−N
−アセチルグルコサミン転移酵素の活性が増加していることが知られている〔J
.Biol.Chem.,266,21674(1991)〕。
ガレクチンは、β−ガラクトシドに親和性を有する一群のレクチンで、細胞の
接着や情報伝達に関与し、癌などの疾患との関連も示唆されている〔Trend
s in Glycoscience and Glycotechnolog
y,9,9(1997)〕。哺乳類ではこれまでに10種類のものが知られてい
る。このうちガレクチン−1および−3は、直鎖上のポリ−N−アセチルラクト
サミン糖鎖と高親和性で結合することが知られており、それらの糖鎖を含有する
特定の糖タンパク質が、これらのガレクチンのリガンドであると推定されている
〔Trends in Glycoscience and Glycotec
hnology,9,9(1997)、Trends in Glycosci
ence and Glycotechnology,9,47(1997)〕
。
末端にシアル酸が付加したポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖は、マイコプ
ラズマや微生物の受容体となっている〔Acta Paediatrica,8
2,903(1993)〕。
このように、ポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖は、多くの機能性糖鎖(セ
レクチンリガンド糖鎖、微生物やウイルスの受容体糖鎖、SSEA−1糖鎖、癌
関連糖鎖など)や血液型糖鎖の骨格糖鎖を形成し、それらの糖鎖を効率的に提示
するのに重要な役割を果たしている。
シアリルルイスx糖鎖を有するポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖は、セレ
クチンのアンタゴニストとして、抗炎症効果あるいは癌転移抑制効果を有する医
薬品となることが期待される。
ポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖上に多価(4個)のシアリルルイスx糖
鎖(4糖)が結合したオリゴ糖では、多価にしていないシアリルルイスxオリゴ
糖(4糖)に比較して、1/100以下の低濃度でセレクチンアンタゴニストと
しての活性を示すことが知られている〔J.Exp.Med.,182,113
3(1995)、Glycobiology,6,65(1996)、Glyc
obiology,7,453(1997)、Eur.J.Immunol.,
27,1360(1997)〕。これらのオリゴ糖のポリ−N−アセチルラクト
サミン糖鎖部分の合成には、部分精製されたβ1,3−N−アセチルグルコサミ
ン転移酵素が利用されたが、この酵素の供給が律速となり、ポリ−N−アセチル
ラクトサミン糖鎖を多量に合成することは難しい〔Glycobiology,
7,453(1997)〕。
一方、化学合成によってもポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖を合成可能で
あるが、その合成は非常に煩雑なステップを必要とする〔Tetrahedro
n Letter,24,5223(1997)〕。
以上のことより、ポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖の効率良い合成法が求
められている。これまでにクローン化された2種のGalβ1,3−N−アセチ
ルグルコサミン転移酵素や該酵素遺伝子を利用することもできるが、目的に応じ
て基質特異性や機能の異なる別のGalβ1,3−N−アセチルグルコサミン転
移酵素(例えば、ラクトシルセラミドβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移
酵素)や該酵素遺伝子を用いた方が効率がよい場合があると考えられる。
ポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖は、糖タンパク質の安定化にも重要であ
る。lysosome associated membrane glyco
protein−1(lamp−1)およびlysosome associa
ted membrane glycoprotein−2(lamp−2)は
、リソソームに存在する糖タンパク質(一部は細胞表面にも存在する)で、リソ
ソーム膜の内面をほとんどもれなく覆っている。lamp−1およびlamp−
2には多くの糖鎖(いくつかはポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖を含む)が
付加しており、lamp−1およびlamp−2がリソソーム中の加水分解酵素
によって分解されるのを防いでいる。ヒトの前骨髄球細胞株であるHL−60を
ジメチルスルフォキシド(dimetyl sulfoxide)で処理すると
、顆粒球系の細胞に分化するが、この分化の過程で、lamp−1およびlam
p−2に付加するポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖の数が増加し、それとと
もにlamp−1およびlamp−2の代謝速度(分解速度)が低下することが
知られている〔J.Biol.Chem.,265,20476(1990)〕
。
ポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖の合成能を増加させた例としては、以下
に示した例が挙げられる。
F9細胞をレチノイン酸で処理した場合や、Swiss3T3細胞をTGF−
βで処理した場合に、細胞の膜結合糖タンパク質の糖鎖にポリ−N−アセチルラ
クトサミン糖鎖が付加することが示されている〔J.Biol.Chem.,2
68,1242(1993)、Biochim.Biophys.Acta.,
1221,330(1994)〕。
NIH3T3細胞にN−rasプロトオンコジーンを発現させると、ポリ−N
−アセチルラクトサミン糖鎖の合成に関与するβ1,4−ガラクトース転移酵素
とβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素の活性が増加し、膜タンパク質
のN−結合型糖鎖中のポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖量が増加することが
知られている〔J.Biol.Chem.,266,21674(1991)〕
。T細胞株EL−4中でコア2β1,6−N−アセチルグルコサミン転移酵素遺
伝子を発現させると、細胞表面の膜タンパク質であるCD43、CD45、また
はCD44の分子量が増加する〔J.Biol.Chem.,271,1873
2(1996)〕。これは、コア2β1,6−N−アセチルグルコサミン転移酵
素により合成された糖鎖が、ポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖の合成に関与
するβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素のよい基質となるためと考え
られる。
また、HL−60細胞を27℃で培養すると、lamp−1またはlamp−
2に付加するポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖の量が増加することが知られ
ている〔J.Biol.Chem.,266,23185(1991)〕。
しかし、組換え糖タンパク質の生産に適した宿主細胞(例えばNamalwa
細胞、Namalwa KJM−1細胞、CHO細胞など)において、ポリ−N
−アセチルラクトサミン糖鎖の付加された組換え糖蛋白質を効率よく生産させる
ことに関してはこれまでに報告されていない。従って、ポリ−N−アセチルラク
トサミン糖鎖の付加された組換え糖蛋白質を効率よく生産することのできる方法
の開発は、産業上重要な課題である。
これまでにクローン化された2種のGalβ1,3−N−アセチルグルコサミ
ン転移酵素遺伝子を利用することもできるが、目的に応じて基質特異性や機能の
異なる別のGalβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素遺伝子(例えば
、ラクトシルセラミドβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素)を用いた
方が効率がよい場合があると考えられる。発明の開示
本発明の目的は、β1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性を有する
新規ポリペプチドを利用し、有用糖鎖の合成、抗炎症、抗感染症、癌転移抑制等
の医薬品、乳製品等の食品、タンパク質の安定化等の改善法、炎症性疾患や癌の
種類や悪性度の診断法を提供することにある。
本発明は、以下の(1)〜(79)に関する。
(1) 配列番号1で表されるアミノ酸配列からなるポリペプチド。
(2) 配列番号1で表されるアミノ酸配列の39番目から378番目のアミ
ノ酸配列を含むポリペプチド。
(3) (1)または(2)記載のポリペプチドの有するアミノ酸配列におい
て、1以上のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなり、
かつβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性を有するポリペプチド。
(4) (1)または(2)記載のポリペプチドの有するアミノ酸配列と60
%以上の相同性を有するアミノ酸配列を含み、かつβ1,3−N−アセチルグル
コサミン転移酵素活性を有するポリペプチド。
(5) β1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性が、糖鎖の非還元
末端に存在するガラクトース残基にβ1,3結合でN−アセチルグルコサミンを
転移する活性である(3)および(4)のいずれか1項に記載のポリペプチド。
(6) β1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性が、i)ガラクト
ース、N−アセチルラクトサミン(Galβ1−4GlcNAc)、Galβ1
−3GlcNAcまたはラクトース(Galβ1−4Glc)、ii)ガラクト
ース、N−アセチルラクトサミン、Galβ1−3GlcNAcまたはラクトー
ス構造を非還元末端に有するオリゴ糖、およびiii)ガラクトース、N−アセ
チルラクトサミン、Galβ1−3GlcNAcまたはラクトース構造を非還元
末端に有する複合糖質から選ばれる受容基質の糖鎖の非還元末端に存在するガラ
クトース残基に、β1,3結合でN−アセチルグルコサミンを転移する活性であ
る(3)〜(5)のいずれか1項に記載のポリペプチド。
(7) ガラクトース、N−アセチルラクトサミン、Galβ1−3GlcN
Acまたはラクトース構造を非還元末端に有する複合糖質が、ラクトシルセラミ
ド(Galβ1−4Glc−セラミド)またはパラグロボシド(Galβ1−4
GlcNAcβ1−3Galβ1−4Glc−セラミド)である(6)記載のポ
リペプチド。
(8) 複合糖質が、糖蛋白質、糖脂質、プロテオグリカン、グリコペプチド
、リポ多糖、ペプチドグリカン、およびステロイド化合物に糖鎖が結合した配糖
体から選ばれる複合糖質である、(6)または(7)に記載のポリペプチド。
(9) (1)〜(8)のいずれか1項に記載のポリペプチドを有効成分とし
て含有する糖鎖合成剤。
(10) (1)〜(8)のいずれか1項に記載のポリペプチドをコードする
DNA。
(11) 配列番号2で表される塩基配列を有するDNA。
(12) 配列番号2で表される塩基配列の135〜1268番目の塩基配列
を有するDNA。
(13) 配列番号2で表される塩基配列の249〜1268番目の塩基配列
を有するDNA。
(14) (10)〜(13)のいずれか1項に記載のDNAが有する塩基配
列と相補的な塩基配列を有するDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダ
イズし、かつβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性を有するポリペ
プチドをコードするDNA。
(15) β1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性が、糖鎖の非還
元末端に存在するガラクトース残基にβ1,3結合でN−アセチルグルコサミン
を転移する活性である(14)に記載のDNA。
(16) β1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性が、i)ガラク
トース、N−アセチルラクトサミン(Galβ1−4GlcNAc)、Galβ
1−3GlcNAcまたはラクトース(Galβ1−4Glc)、ii)ガラク
トース、N−アセチルラクトサミン、Galβ1−3GlcNAcまたはラクト
ース構造を非還元末端に有するオリゴ糖、およびii)ガラクトース、N−アセ
チルラクトサミン、Galβ1−3GlcNAcまたはラクトース構造を非還元
末端に有する複合糖質から選ばれる受容基質の糖鎖の非還元末端に存在するガラ
クトース残基に、β1,3結合でN−アセチルグルコサミンを転移する活性であ
る(14)または(15)記載のDNA。
(17) ガラクトース、N−アセチルラクトサミン、Galβ1−3Glc
NAcまたはラクトース構造を非還元末端に有する複合糖質が、ラクトシルセラ
ミドまたはパラグロボシドである(16)記載のDNA。
(18) 複合糖質が、糖蛋白質、糖脂質、プロテオグリカン、グリコペプチ
ド、リポ多糖、ペプチドグリカンおよびステロイド化合物に糖鎖が結合した配糖
体から選ばれる複合糖質である(16)または(17)記載のDNA。
(19) (10)〜(18)のいずれか1項に記載のDNAが有する塩基配
列と相補的な塩基配列を有するDNA。
(20) (10)〜(18)のいずれか1項に記載のDNAをベクターに組
込んで得られる組換え体ベクター。
(21) (10)〜(18)のいずれか1項に記載のDNAと相同な配列か
らなるRNAをベクターに組込んで得られる組換え体ベクター。
(22) (20)または(21)に記載の組換え体ベクターを保有する形質
転換体。
(23) 形質転換体が微生物、動物細胞、植物細胞および昆虫細胞からなる
群より選ばれる形質転換体である、(22)記載の形賀転換体。
(24) 微生物が、Escherichia属に属する微生物である、(2
3)記載の形質転換体。
(25) 動物細胞が、マウス・ミエローマ細胞、ラット・ミエローマ細胞、
マウス・ハイブリドーマ細胞、CHO細胞、BHK細胞、アフリカミドリザル腎
臓細胞、Namalwa細胞、Namalwa KJM−1細胞、ヒト胎児腎臓
細胞およびヒト白血病細胞からなる群より選ばれる動物細胞である、(23)記
載の形質転換体。
(26) 植物細胞が、タバコ、ジャガイモ、トマト、ニンジン、大豆、アブ
ラナ、アルファルファ、イネ、小麦、大麦、ライ麦、トウモロコシ、または亜麻
の植物細胞からなる群より選ばれる植物細胞である、(23)記載の形質転換体
。
(27) 昆虫細胞が、Spodoptera frugiperdaの卵巣
細胞、Trichoplusia niの卵巣細胞およびカイコの卵巣細胞から
なる群より選ばれる昆虫細胞である、(23)記載の形質転換体。
(28) 形質転換体が、非ヒトトランスジェニック動物またはトランスジェ
ニック植物である形質転換体である、(22)記載の形質転換体。
(29) (22)〜(27)記載の形質転換体を培地に培養し、培養物中に
(1)〜(8)のいずれか1項に記載のポリペプチドを生成蓄積させ,該培養物
から該ポリペプチドを採取することを特徴とする、該ポリペプチドの製造方法。
(30) (28)記載の非ヒトトランスジェニック動物を飼育し、(1)〜
(8)のいずれか1項に記載のポリペプチドを該動物中に生成、蓄積させ、該動
物中より該ポリペプチドを採取することを特徴とする、該ポリペプチドの製造方
法。
(31) 蓄積が動物のミルク中であることを特徴とする、(30)記載の製
造法。
(32) (28)記載のトランスジェニック植物を栽培し、(1)〜(8)
のいずれか1項に記載のポリペプチドを該植物中に生成、蓄積させ、該植物中よ
り該ポリペプチドを採取することを特徴とする、該ポリペプチドの製造法。
(33) (10)〜(18)のいずれか1項に記載のDNAを用い、in
vitroでの転写・翻訳系により(1)〜(8)のいずれか1項に記載のポリ
ペプチドを合成することを特徴とする、該ポリペプチドの製造法。
(34) (9)記載の糖鎖合成剤を酵素源として用い、
(a)該酵素源、
(b)i)ラクトシルセラミド(Galβ1−4Glc−セラミド)またはパラ
グロボシド(Galβ1−4GlcNAcβ1−3Galβ1−4Glc−セラ
ミド)、ii)ガラクトース、N−アセチルラクトサミン(Galβ1−4Gl
cNAc)、Galβ1−3GlcNAcまたはラクトース(Galβ1−4G
lc)、iii)ガラクトース、N−アセチルラクトサミン(Galβ1−4G
lcNAc)、Galβ1−3GlcNAcまたはラクトース(Galβ1−4
Glc)構造を非還元末端に有するオリゴ糖、およびiv)ガラクトース、N−
アセチルラクトサミン、Galβ1−3GlcNAcまたはラクトース構造を非
還元末端に有する複合糖質から選ばれる受容基質、および
(c)ウリジン−5’−二リン酸N−アセチルグルコサミン(UDP−GlcN
Ac)を水性媒体中に存在せしめ、該水性媒体中に、該受容基質のガラクトース
残基にβ1,3結合でN−アセチルグルコサミンが付与された糖鎖または複合糖
質を生成、蓄積させ、該水性媒体中より該糖鎖または複合糖質を採取することを
特徴とする、該糖鎖または複合糖質の製造法。
(35) (34)記載の方法により得られるN−アセチルグルコサミンが付
与された糖鎖または複合糖質を受容基質として用い、
(a)該受容基質、
(b)GlcNAcβ1,4−ガラクトース転移酵素、および
(c)ウリジン−5’−二リン酸ガラクトース(UDP−Gal)を水性媒体中
に存在せしめ、該水性媒体中に、該受容基質の非還元末端のN−アセチルグルコ
サミン残基にβ1,4結合でガラクトースが付与された反応産物を生成、蓄積さ
せ、該水性媒体中より該ガラクトースが付与された糖鎖または複合糖質を採取す
ることを特徴とする、該ガラクトースが付与された該糖鎖または複合糖質の製造
法。
(36) (9)記載の糖鎖合成剤を酵素源として用い、
(a)該酵素源、
(b)GlcNAcβ1,4−ガラクトース転移酵素、
(c)i)ラクトシルセラミド(Galβ1−4Glc−セラミド)またはパラ
グロボシド(Galβ1−4GlcNAcβ1−3Galβ1−4Glc−セラ
ミド)、ii)ガラクトース、N−アセチルラクトサミン(Galβ1−4Gl
cNAc)、Galβ1−3GlcNAcまたはラクトース(Galβ1−4G
lc)、iii)ガラクトース、N−アセチルラクトサミン(Galβ1−4G
lcNAc)、Galβ1−3GlcNAcまたはラクトース(Galβ1−4
Glc)構造を非還元末端に有するオリゴ糖、iv)ガラクトース、N−アセチ
ルラクトサミン、Galβ1−3GlcNAcまたはラクトース構造を非還元末
端に有する複合糖質、およびv)(34)または(35)記載の方法により得ら
れる糖鎖または複合糖質からなる群より選ばれる受容基質、
(d)ウリジン−5’−二リン酸N−アセチルラクトサミン(UDP−GlcN
Ac)、および
(e)ウリジン−5’−二リン酸ガラクトース(UDP−Gal)を水性媒体中
に存在せしめ、該水性媒体中に、該受容基質の非還元末端にポリ−N−アセチル
ラクトサミン糖鎖が付与された反応産物を生成、蓄積させ、該水性媒体中より該
ポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖が付与された糖鎖または複合糖質を採取す
ることを特徴とする、該ポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖が付与された該糖
鎖または複合糖質の製造法。
(37) (22)〜(27)のいずれか1項に記載の形質転換体を用い、G
lcNAcβ1−3Galβ1−4Glc−セラミド、ラクト系糖脂質(Gal
β1−3GlcNAcβ1−3Galβ1−4Glc−セラミドを骨格として有
する糖脂質)、ネオラクト系糖脂質(Galβ1−4GlcNAcβ1−3Ga
lβ1−4Glc−セラミドを骨格として有する糖脂質)、GlcNAcβ1−
3Gal構造を有する糖、GlcNAcβ1−3Galβ1−4GlcNAc構
造を有する糖、GlcNAcβ1−3Galβ1−3GlcNAc構造を有する
糖、GlcNAcβ1−3Galβ1−4Glc構造を有する糖、(Galβ1
−4GlcNAcβ1−3)nGalβ1−4GlcNAc構造を有しnが1以
上である糖、および(Galβ1−4GlcNAcβ1−3)nGalβ1−4
Glc構造を有しnが1以上である糖からなる群より選ばれる糖からなる糖鎖、
または該糖鎖を含有する複合糖質を生成、蓄積させ、該培養物中より該糖鎖また
は複合糖質を採取することを特徴とする、該糖鎖または複合糖質の製造法。
(38) (28)記載の非ヒトトランスジェニック動物またはトランスジェ
ニック植物を用い、GlcNAcβ1−3Galβ1−4Glc−セラミド、ラ
クト系糖脂質(Galβ1−3GlcNAcβ1−3Galβ1−4Glc−セ
ラミドを骨格として有する糖脂質)、ネオラクト系糖脂質(Galβ1−4Gl
cNAcβ1−3Galβ1−4Glc−セラミドを骨格として有する糖脂質)
、GlcNAcβ1−3Gal構造を有する糖、GlcNAcβ1−3Galβ
1−4GlcNAc構造を有する糖、GlcNAcβ1−3Galβ1−3Gl
cNAc構造を有する糖、GlcNAcβ1−3Galβ1−4Glc構造を有
する糖、(Galβ1−4GlcNAcβ1−3)nGalβ1−4GlcNA
c構造を有しnが1以上である糖、および(Galβ1−4GlcNAcβ1−
3)nGalβ1−4Glc構造を有しnが1以上である糖からなる群より選ば
れる糖からなる糖鎖、または該糖鎖を含有する複合糖質を生成、蓄積させ、該個
体中より該糖鎖または複合糖質を採取することを特徴とする、該糖鎖または複合
糖質の製造法。
(39) 複合糖質が、糖蛋白質、糖脂質、プロテオグリカン、グリコペプチ
ド、リポ多糖、ペプチドグリカンおよびステロイド化合物に糖鎖が結合した配糖
体から選ばれる複合糖質である、(34)〜(38)のいずれか1項に記載の製
造法。
(40) 蓄積が動物のミルク中であることを特徴とする、(38)記載の製
造法。
(41) (10)〜(19)のいずれか1項に記載のDNAが有する塩基配
列の連続した5〜120塩基と同じ配列を有するオリゴヌクレオチドおよび該オ
リゴヌクレオチドの誘導体であるオリゴヌクレオチド。
(42) (10)〜(19)のいずれか1項に記載のDNA、該DNAの部
分断片、または(41)記載のオリゴヌクレオチドを用いたハイブリダイゼーシ
ョン法により、(1)〜(8)のいずれか1項に記載のポリペプチドをコードす
る遺伝子の発現量を定量する方法。
(43) (41)記載のオリゴヌクレオチドを用いたポリメラーゼ・チェイ
ン・リアクション法により、(1)〜(8)のいずれか1項に記載のポリペプチ
ドをコードする遺伝子の発現量を定量する方法。
(44) (42)または(43)記載の方法を用いた、炎症、癌または癌転
移の検出法。
(45) (10)〜(19)のいずれか1項に記載のDNA、該DNAの部
分断片、または(41)記載のオリゴヌクレオチドを含有する、炎症、癌または
癌転移の検出剤。
(46) (1)〜(8)のいずれか1項に記載のポリペプチドをコードする
遺伝子の変異を検出することによる、該遺伝子の機能異常の診断方法。
(47) (10)〜(19)のいずれか1項に記載のDNA、該DNAの部
分断片、または(41)記載のオリゴヌクレオチドを用いたハイブリダイゼーシ
ョン法により、(1)〜(8)のいずれか1項に記載のポリペプチドをコードす
る遺伝子の変異を検出する方法。
(48) (41)記載のオリゴヌクレオチドを用いたポリメラーゼ・チェイ
ン・リアクション法により、(1)〜(8)のいずれか1項に記載のポリペプチ
ドをコードする遺伝子の変異を検出する方法。
(49) (41)記載のオリゴヌクレオチドを用い、(1)〜(8)記載の
ポリペプチドをコードする遺伝子の転写またはmRNAの翻訳を抑制する方法。
(50) (1)〜(8)のいずれか1項に記載のポリペプチドを認識する抗
体。
(51) (50)記載の抗体を用いる、(1)〜(8)のいずれか1項に記
載のポリペプチドの免疫学的検出法。
(52) (50)記載の抗体を用い、(1)〜(8)のいずれか1項に記載
のポリペプチドを検出することを特徴とする免疫組織染色法。
(53) (50)記載の抗体を含有する免疫組織染色剤。
(54) (1)〜(8)のいずれか1項に記載のポリペプチドを含有する医
薬。
(55) 医薬が、炎症性疾患、癌または癌転移の治療、予防および/または
診断のための医薬である(54)記載の医薬。
(56) (10)〜(19)のいずれか1項に記載のDNA、該DNAの部
分断片または(41)記載のオリゴヌクレオチドを含有する医薬。
(57) 医薬が、炎症性疾患、癌または癌転移の治療、予防および/または
診断のための医薬である(56)記載の医薬。
(58) (20)または(21)記載の組換え体ベクターを含有する医薬。
(59) 医薬が、炎症性疾患、癌または癌転移の治療、予防および/または
診断のための医薬である(58)記載の医薬。
(60) (50)記載の抗体を含有する医薬。
(61) 医薬が、炎症性疾患、癌または癌転移の治療、予防および/または
診断のための医薬である(60)記載の医薬。
(62) (1)〜(8)のいずれか1項に記載のポリペプチドと被験試料と
を接触させ、被験試料による該ポリペプチドが有するβ1,3−N−アセチルグ
ルコサミン転移酵素活性の変動を測定することを特徴とする、該ポリペプチドが
有するβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性を変動させる化合物の
スクリーニング法。
(63) β1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性が、糖鎖の非還
元末端に存在するガラクトース残基にβ1,3結合でN−アセチルグルコサミン
を転移する活性である(62)記載のスクリーニング法。
(64) β1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性が、i)ガラク
トース、N−アセチルラクトサミン(Galβ1−4GlcNAc)、Galβ
1−3GlcNAcまたはラクトース(Galβ1−4Glc)、ii)ガラク
トース、N−アセチルラクトサミン、Galβ1−3GlcNAcまたはラクト
ース構造を非還元末端に有するオリゴ糖、およびiii)ガラクトース、N−ア
セチルラクトサミン、Galβ1−3GlcNAcまたはラクトース構造を非還
元末端に有する複合糖質から選ばれる受容基質の糖鎖の非還元末端に存在するガ
ラクトース残基に、β1,3結合でN−アセチルグルコサミンを転移する活性で
ある(62)または(63)記載のスクリーニング法。
(65) ガラクトース、N−アセチルラクトサミン、Galβ1−3Glc
NAcまたはラクトース構造を非還元末端に有する複合糖質が、ラクトシルセラ
ミドまたはパラグロボシドである(64)記載のスクリーニング法。
(66) 複合糖質が、糖蛋白質、糖脂質、プロテオグリカン、グリコペプチ
ド、リポ多糖、ペプチドグリカンおよびステロイド化合物に糖鎖が結合した配糖
体から選ばれる複合糖質である、(64)または(65)記載のスクリーニング
法。
(67) (1)〜(8)のいずれか1項に記載のポリペプチドを発現する細
胞と被験試料とを接触させ、パラグロボシドを認識する抗体、またはポリ−N−
アセチルラクトサミン糖鎖を認識する抗体およびレクチンからなる群より選ばれ
る少なくとも一種を用い、パラグロボシドまたはポリ−N−アセチルラクトサミ
ン糖鎖を定量することを特徴とする、該ポリペプチドをコードする遺伝子の発現
を変動させる化合物のスクリーニング法。
(68) (1)〜(8)記載のポリペプチドを発現する細胞と被験試料とを
接触させ、(50)記載の抗体を用い、該ポリペプチドを定量することを特徴と
する、該ポリペプチドをコードする遺伝子の発現を変動させる化合物のスクリー
ニング法。
(69) (1)〜(8)のいずれか1項に記載のポリペプチドをコードする
遺伝子の転写を司るプロモーターDNA。
(70) プロモーターDNAが、白血球細胞、神経細胞、気管の細胞、肺細
胞、大腸細胞、胎盤の細胞、神経芽細胞腫細胞、グリオブラストーマ細胞、大腸
癌細胞、肺癌細胞、膵臓癌細胞、胃癌細胞および白血病細胞から選ばれる細胞で
機能しているプロモーターである、(69)記載のプロモーターDNA。
(71) プロモーターDNAが、ヒト、ラットまたはマウス由来のプロモー
ターDNAである、(69)または(70)記載のプロモーターDNA。
(72) (69)〜(71)のいずれか1項に記載のプロモーターDNAお
よび該プロモーターDNAの下流に連結させたレポーター遺伝子を含有するプラ
スミドを用いて動物細胞を形質転換し、該形質転換体と被検試料とを接触させ、
該レポーター遺伝子の翻訳産物を定量することを特徴とする、該プロモーターに
よる転写の効率を変動させる化合物のスクリーニング法。
(73) レポーター遺伝子が、クロラムフェニコール・アセチルトランスフ
ェラーゼ遺伝子、β−ガラクトシダーゼ遺伝子、β−ラクタマーゼ遺伝子、ルシ
フェラーゼ遺伝子およびグリーン・フルオレッセント・プロテイン遺伝子より選
ばれる遺伝子である、(72)記載のスクリーニング法。
(74) (62)〜(68)、(72)および(73)のいずれか1項に記
載のスクリーニング法により得られる化合物。
(75) (1)〜(8)記載のポリペプチドをコードするDNAを欠損また
は変異させた非ヒトノックアウト動物。
(76) 非ヒトノックアウト動物がマウスである、(75)記載のノックア
ウト動物。
(77) (10)〜(18)記載のDNA若しくは該DNAと相同な配列か
らなるRNA、または(20)または(21)記載の組換え体ベクターを細胞へ
導入し、(1)〜(8)記載のポリペプチドを発現させることを特徴とする、細
胞の分化、相互認識、移動を制御する方法。
(78) 細胞が、血球細胞、神経細胞、幹細胞または癌細胞のいずれかより
選ばれる細胞である(77)記載の方法。
(79) (10)〜(18)記載のDNA若しくは該DNAと相同な配列か
らなるRNA、または(20)または(21)記載の組換え体ベクターを前骨髄
球細胞へ導入して(1)〜(8)記載のポリペプチドを発現させることを特徴と
する、前骨髄球細胞の顆粒球細胞への分化を促進する方法。
以下、本発明を詳細に説明する。
(1)本発明のポリペプチドをコードするDNAの取得、ならびに該DNAおよ
びオリゴヌクレオチドの製造
特開平6−181759で開示されているGlcNAcβ1,3−ガラクトー
ス転移酵素(以下、β3Gal−T1と略記する;別名WM1)はGalβ1−
3GlcNAc構造の合成に関与するGlcNAcβ1,3−ガラクトース転移
酵素である。遺伝子データベースから、BLAST〔J.Mol.Biol.2
51,403−410(1990)〕、FASTA(Methods in E
nzymology,183,63−69)、FrameSearch〔Com
pugen社製〕等のプログラムを利用して、本酵素遺伝子と相同性のある遺伝
子または本酵素とアミノ酸レベルで相同性を有する蛋白質をコードする可能性の
ある遺伝子を検索することにより本発明のポリペプチドをコードするDNAある
いは該DNAの一部の塩基配列の情報を取得することができる。データベースと
してはGenBank、EMBL、Geneseq(Derwent Publ
ications社)等の公的なデータベースを利用することもできるし、私的
なデータベースも利用できる。このようにして得られたβ3Gal−T1遺伝子
とアミノ酸レベルで相同性を有する蛋白質をコードする可能性のある遺伝子の塩
基配列として配列番号3に示したラットcDNAの塩基配列をあげることができ
る。また配列番号3の塩基配列と相同性を有するヒトcDNAの塩基配列として
GenBank番号AI039637のヒトEST配列をあげることができる。
これらの配列は本発明のポリペプチドをコードするDNAの一部の塩基配列であ
る。
各種臓器または各種細胞から調製した一本鎖cDNAまたはcDNAライブラ
リーを鋳型にして、上記で得られた配列に特異的なプライマーを用いてポリメラ
ーゼ・チェイン・リアクション(Polymerase Chain Reac
tion;以下、PCRと略記する)〔Molecular Cloning,
A Laboratory Manual,Second Edition,C
old Spring Harbor Laboratory Press(1
989)(以下、モレキュラー・クローニング第2版と略す)およびPCR P
rotocols Academic Press(1990)〕を行うことに
より、本発明のポリペプチドをコードするDNAの存在を検出することができる
。また、同様にして本発明のポリペプチドをコードするDNAのDNA断片を取
得することができる。
得られたDNA断片が不完全長の場合は、以下のようにしてその全長cDNA
を得ることができる。
上記で取得したDNA断片をプローブとして、該DNAが存在することが確認
された臓器または細胞由来のcDNAライブラリーをスクリーニングすることに
より、全長cDNAを取得することができる。
また、該DNAが存在することが確認された一本鎖cDNAまたはcDNAラ
イブラリーを鋳型として、5’RACE法と3’RACE法を行うことにより、
該当する配列を有するcDNAの5’末端側の断片と3’末端側の断片を取得す
ることができる。両断片を連結することにより、全長cDNAを取得できる。
各種臓器または各種細胞由来の一本鎖cDNAは、常法または市販されている
キットに従って調製することができる。一例を以下に示す。
各種臓器または各種細胞から酸グアニジウム チオシアネート フェノール−
クロロホルム法〔Anal.Biochem.,162,156−159(19
87)〕により全RNAを抽出する。必要に応じて、全RNAをデオキシリボヌ
クレアーゼI(Life Technologies社製)で処理し、混入の可
能性がある染色体DNAを分解する。得られた全RNA各々について、オリゴ(
dT)プライマーまたはランダムプライマーを用いてSUPERSCRIPTT
M Preamplification System for First
Strand cDNA System(Life Technologies
社製)により一本鎖cDNAを合成する。一本鎖cDNAとしては、例えばヒト
大腸癌細胞株colo205やヒト胃粘膜から上記の方法で作製した一本鎖cD
NAを挙げることができる。
cDNAライブラリーは常法により作製することができる。cDNAライブラ
リー作製法としては、モレキュラー・クローニング第2版やCurrent P
rotocols in Molecular Biology,John W
iley & Sons(1987−1997)(以下、カレント・プロトコー
ルズ・イン・モレキュラー・バイオロジーと略す)サプルメント1〜38等に記
載された方法、あるいは市販のキット、例えばスーパースクリプト・プラスミド
・システム・フォー・cDNA・シンセシス・アンド・プラスミド・クローニン
グ〔SuperScript Plasmid System for cDN
A Synthesis and Plasmid Cloning;GIBC
O BRL社製〕やザップ−cDNA・シンセシス・キット〔ZAP−cDNA
Synthesis Kit、STRATAGENE社製〕を用いる方法等が
挙げられる。各種臓器または各種細胞由来のcDNAライブラリーは、市販され
ているものを購入することによっても入手できる。
cDNAライブラリーを作製するための、クローニングベクターとしては、大
腸菌K12株中で自立複製できるものであれば、ファージベクター、プラスミド
ベクター等いずれでも使用できる。具体的には、ZAP Express〔ST
RATAGENE社製、Strategies,5,58(1992)〕、pB
luescript SK(−)、pBluescript II SK(+)
〔Nucleic Acids Research,17,9494(1989
)〕、λZAP II(STRATAGENE社製)、λgt10、λgt11
〔DNA Cloning,A Practical Approach,1,
49(1985)〕、λTriplEx(Clontech社製)、λExCe
ll(Pharmacia社製)、pT7T318U(Pharmacia社製
)、pcD2〔Mol.Cell.Biol.,3,280(1983)〕、p
UC18〔Gene,33,103(1985)〕、pAMo〔J.Biol.
Chem.,268,22782−22787(1993)、別名pAMoPR
C3Sc(特開平05−336963)〕、pCXN2〔Gene,108,1
93(1991)〕等を挙げることができる。
宿主微生物としては、大腸菌に属する微生物であればいずれでも用いることが
できる。具体的には、Escherichia coli XL1−Blue
MRF’〔STRATAGENE社製、Strategies,5,81(19
92)〕、Escherichia coli C600〔Genetics,
39,440(1954)〕、Escherichia coli Y1088
〔Science,222,778(1983)〕、Escherichia
coli Y1090〔Science,222,778(1983)〕、Es
cherichia coli NM522〔J.Mol.Biol.,166
,1(1983)〕、Escherichia coli K802〔J.Mo
l.Biol.,16,118(1966)〕、Escherichia co
li JM105〔Gene,38,275(1985)〕、Escheric
hia coli SOLRTM Strain〔STRATAGENE社製〕
およびEscherichia coli LE392(モレキュラー・クロー
ニング第2版)等が用いられる。
cDNAライブラリーとして、例えば以下のようにして作製したcDNAライ
ブラリーを挙げることができる。
ヒト胃粘膜のpoly(A)+RNAよりcDNA合成システム(cDNA
Synthesis System、GIBCO BRL社製)を用いてcDN
Aを合成し、その両端にEcoRI−NotI−SalIアダプター(Supe
r Choice System for cDNA Synthesis;G
IBCO BRL社製)を付加した後、クローニングベクターλZAP II(
λZAP II/EcoRI/CIAP Cloning Kit、STRAT
AGENE社製)のEcoRI部位に挿入し、Gigapack III Go
ld Packaging Extract(STRATAGENE社製)を用
いてin vitroパッケージングを行うことにより、cDNAライブラリー
を作製する。
また、市販のcDNAライブラリーを購入して使用することもできる。
データベース検索で明らかになった候補遺伝子の塩基配列を基に、該遺伝子に
特異的なプライマーを設計し、上記のようにして取得した一本鎖cDNAまたは
cDNAライブラリーを鋳型としてPCRを行う。増幅断片が得られた際には、
該断片を適当なプラスミドにサブクローニングする。サブクローニングは、増幅
DNA断片をそのまま、あるいは制限酵素やDNAポリメラーゼで処理後、常法
によりベクターに組み込むことにより行うことができる。ベクターとしては、p
Bluescript SK(−)、pBluescript II SK(+
)(いずれもSTRATAGENE社製)、pDIRECT〔Nucleic
Acids Research,18,6069(1990)〕、pCR−Am
p SK(+)〔STRATAGENE社製、Strategies,5,62
64(1992)〕、pT7Blue〔Novagen社製〕、pCR II〔
Invitrogen社製、Biotechnology,9,657(199
1)〕、pCR−TRAP〔Genehunter社製〕、pNoTAT7(5
’→3’社製)などが挙げられる。
サブクローン化されたPCR増幅断片の塩基配列を決定することにより、目的
のDNA断片が取得されたか確認する。塩基配列は、通常用いられる塩基配列解
析方法、例えばサンガー(Sanger)らのジデオキシ法,〔Proc.Na
tl.Acad.Sci.USA,74,5463(1977)〕あるいは37
3A・DNAシークエンサー〔Perkin Elmer社製〕等の塩基配列分
析装置を用いて決定することができる。
上記で作製したcDNAライブラリーに対して、該DNA断片をプローブとし
てコロニーハイブリダイゼーションまたはプラークハイブリダイゼーション(モ
レキュラー・クローニング 第2版)を行うことにより、β3Gal−T1とア
ミノ酸レベルで相同性を有する蛋白質をコードする可能性のあるcDNAを取得
することができる。プローブとしては、該DNA断片をアイソトープあるいはジ
ゴキシゲニン(digoxigenin)標識したものを使用することができる
。
上記の方法により取得されたDNAの塩基配列は、該DNA断片をそのままあ
るいは適当な制限酵素等で切断後、モレキュラー・クローニング第2版等に記載
の常法によりベクターに組み込み、通常用いられる塩基配列解析方法、例えばサ
ンガー(Sanger)らのジデオキシ法〔Ppoc.Natl.Acad.S
ci.USA,74,5463(1977)〕あるいはDNAシークエンサー3
73A(Perkin Elmer社製)、DNAシークエンサー377(Pe
rkin Elmer社製)、DNAシークエンサーmodel 4000L(
LI−COR社製)等の塩基配列分析装置を用いて分析することにより決定する
ことができる。
該方法により取得される本発明のDNAとして、例えば、配列番号1で表され
るアミノ酸配列を有するポリペプチド、または配列番号1で表されるアミノ酸配
列の内、39番目から378番目のアミノ酸配列を含むポリペプチドをコードす
るDNA等を挙げることができ、具体的には、配列番号2で表される塩基配列を
有するDNA、配列番号2で表される塩基配列の内、135〜1268番目の塩
基配列を有するDNA、または配列番号2で表される塩基配列の内、249〜1
268番目の塩基配列を有するDNA等を挙げることができる。
尚、配列番号2で表される塩基配列は、配列番号1で表されるアミノ酸配列を
有するポリペプチドをコードするcDNA由来の塩基配列であり、配列番号2で
表される塩基配列の内、135〜1268番目の塩基配列は、該ポリペプチドの
コード領域のみの塩基配列であり、配列番号2で表される塩基配列の内、249
〜1268番目の塩基配列は、該ポリペプチドの糖転移酵素活性を有する領域を
コードする塩基配列である。
配列番号2で表される塩基配列の内、135〜1268番目の塩基配列を有す
るDNAを含むプラスミドとしては、例えば、pAMo−G6、pCXN2−G
6、pBS−G6を挙げることができる。
一般に1つのアミノ酸に対して複数種の遺伝暗号が存在するため、配列番号2
とは異なる塩基配列を有するDNAであっても本発明のポリペプチドをコードし
ていれば本発明のDNAに含まれる。
また、上記の方法で得られた本発明のDNAの塩基配列の情報に基づき、本発
明のDNAの塩基配列の全体あるいは任意の部分について、その5’端の15〜
30塩基の配列を含むDNAおよび3’端の15〜30塩基の配列と相補的な配
列を含むDNAをセンスプライマーおよびアンチセンスプライマーとして用い、
これらDNAに相補的なmRNAを発現している細胞のmRNAから調製したc
DNAを鋳型として、PCRを行うことによって、本発明のDNAおよびその任
意の部分の断片を調製することができる。プライマーに用いるDNAはアプライ
ドバイオシステムズ(Applied Biosystems)社の380A、
392、3900等のDNA合成機により合成できる。
また、本発明のDNAがコードするポリペプチドのアミノ酸配列に基づいて、
該ポリペプチドをコードするDNAを化学合成することによっても本発明のDN
Aを調製することができる。DNAの化学合成は、チオホスファイト法を利用し
た島津製作所製のDNA合成機、フォスフォアミダイト法を利用したアプライド
・バイオシステムズ社製のDNA合成機380A、392、3900等を用いて
行うことができる。
また、上記の方法で取得したDNAの塩基配列と相補的な配列を有するDNA
とストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAを選択することにより
、配列番号1で表されるアミノ酸配列において、1以上のアミノ酸が欠失、置換
若しくは付加されたアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードする目的のDN
Aを取得することができる。例えば、他種(マウス、ラット、ウシ、サルなど)
の生物のホモログDNAなどをクローニングできる。具体的には、配列番号3で
表されるラットのホモログDNAが挙げられる。
本発明のポリペプチドをコードするDNAはDNA合成機で合成する方法を除
いては、二本鎖DNAとして取得され、本発明のポリペプチドをコードするセン
ス鎖のDNAおよび該DNAの塩基配列と相補的な配列を有するDNAからなる
。両DNAは100℃で5分間加熱し、氷上で急冷することにより分離させるこ
とができる。本発明のポリペプチドをコードするDNAの塩基配列と相補的な配
列を有するDNAは、上記のようにして分離した本発明のポリペプチドをコード
するセンス鎖のDNAを鋳型として、その3’端の5〜30塩基の配列と相補的
な配列からなるDNAをプライマーとし、dNTPの存在下でDNAポリメラー
ゼの反応を行うことによっても合成できる。
該ストリンジェントな条件下でハイブリダイズ可能なDNAとは、上記で取得
したDNAをプローブとして、コロニー・ハイブリダイゼーション法、プラーク
・ハイブリダイゼーション法あるいはサザンブロットハイブリダイゼーション法
等を用いることにより得られるDNAを意味し、具体的には、コロニーあるいは
プラーク由来のDNAを固定化したフィルターを用いて、0.7〜1.0mol
/lの塩化ナトリウム存在下、65℃でハイブリダイゼーションを行った後、0
.1〜2倍濃度のSSC溶液(1倍濃度のSSC溶液の組成は、150mmol
/l塩化ナトリウム、15mmol/lクエン酸ナトリウムよりなる)を用い、
65℃条件下でフィルターを洗浄することにより同定できるDNAを挙げること
ができる。
ハイブリダイゼーションは、モレキュラー・クローニング第2版、カレント・
プロトコールズ・イン・モレキュラー・バイオロジー、DNA Cloning
1:Core Techniques,A Practical Appro
ach,Second Edition,Oxford University
(1995)等に記載されている方法に準じて行うことができる。ハイブリダイ
ズ可能なDNAとして具体的には、BLAST〔J.Mol.Biol.,21
5,403(1990)〕やFASTA(Methods in Enzymo
logy,183,63−98(1990)〕などの解析ソフトで、デフォルト
(初期設定)のパラメータを用いて計算したときに、上記で取得したDNAと少
なくとも60%以上の相同性を有するDNA、好ましくは70%以上、より好ま
しくは80%以上、さらに好ましくは90%以上、特に好ましくは95%以上、
最も好ましくは97%以上の相同性を有するDNAを挙げることができる。
上述の方法で取得した本発明のDNAおよびDNA断片を用いて、モレキュラ
ー・クローニング第2版等に記載の常法により、あるいは該DNAの塩基配列情
報よりDNA合成機により、本発明のDNAの一部の配列を有するセンス・オリ
ゴヌクレオチド、本発明のDNAの塩基配列と相補的な塩基配列の一部の配列を
有するアンチセンス・オリゴヌクレオチド等のオリゴヌクレオチドを調製するこ
とができる。
該オリゴヌクレオチドとしては、本発明のDNAの有する塩基配列または該塩
基配列と相補的な塩基配列中の連続した5〜120塩基、より好ましくは連続し
た5〜60塩基と同じ配列を有するDNAを挙げることができ、具体的には、配
列番号2で表される塩基配列中の連続した5〜120塩基と同じ配列を有するD
NAまたは配列番号2で表される塩基配列と相補的な配列中の連続した5〜12
0塩基と同じ配列を有するDNAを挙げることができる。フォワードプライマー
およびリバースプライマーとして用いる場合には、両者の融解温度(Tm)およ
び塩基数が極端に変わることのない上記記載のオリゴヌクレオチドが好ましい。
具体的には配列番号25および28等に示された塩基配列を有するオリゴヌクレ
オチドを挙げることができる。
更に、これらオリゴヌクレオチドの誘導体(以下、オリゴヌクレオチド誘導体
という)も本発明のオリゴヌクレオチドとして利用することができる。
該オリゴヌクレオチド誘導体としては、オリゴヌクレオチド中のリン酸ジエス
テル結合がホスフォロチオエート結合に変換されたオリゴヌクレオチド誘導体、
オリゴヌクレオチド中のリン酸ジエステル結合がN3’−P5’ホスフォアミデ
ート結合に変換されたオリゴヌクレオチド誘導体、オリゴヌクレオチド中のリボ
ースとリン酸ジエステル結合がペプチド核酸結合に変換されたオリゴヌクレオチ
ド誘導体、オリゴヌクレオチド中のウラシルがC−5プロピニルウラシルで置換
されたオリゴヌクレオチド誘導体、オリゴヌクレオチド中のウラシルがC−5チ
アゾールウラシルで置換されたオリゴヌクレオチド誘導体、オリゴヌクレオチド
中のシトシンがC−5プロピニルシトシンで置換されたオリゴヌクレオチド誘導
体、オリゴヌクレオチド中のシトシンがフェノキサジン修飾シトシン(phen
oxazine−modified cytosine)で置換されたオリゴヌ
クレオチド誘導体、オリゴヌクレオチド中のリボースが2’−O−プロピルリボ
ースで置換されたオリゴヌクレオチド誘導体、あるいはオリゴヌクレオチド中の
リボースが2’−メトキシエトキシリボースで置換されたオリゴヌクレオチド誘
導体等を挙げることができる〔細胞工学,16,1463(1997)〕。
以上のようにして取得される本発明のDNAがコードする本発明のポリペプチ
ドとしては、例えば、配列番号1で表されるアミノ酸配列からなるポリペプチド
、配列番号1で表されるアミノ酸配列の39番目から378番目のアミノ酸配列
を含むポリペプチド、前記ポリペプチドの有するアミノ酸配列において、1以上
のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつラクト
シルセラミドβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性およびパラグロ
ボシドβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性を有するポリペプチド
、または前記ポリペプチドの有するアミノ酸配列と60%以上の相同性を有する
アミノ酸配列を含み、かつラクトシルセラミドβ1,3−N−アセチルグルコサ
ミン転移酵素活性およびパラグロボシドβ1,3−N−アセチルグルコサミン転
移酵素活性を有するポリペプチド等を挙げることができる。
上記のアミノ酸配列を有するポリペプチドにおいて1以上のアミノ酸が欠失、
置換および/または付加されたアミノ酸配列を有するタンパク質は、Molec
ular Cloning,A Laboratory Manual,Sec
ond Edition,Cold Spring Harbor Labor
atory,(1989)(以下、モレキュラー・クローニング第2版と略す)
、Current Protocols in Molecular Biol
ogy,John Wiley & Sons,(1987−1997)(以下
、カレント・プロトコールズ・イン・モレキュラー・バイオロジーと略す)、N
ucleic Acids Research,10,6487(1982)、
Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,79,6409(1982
)、Gene,34,315(1985)、Nucleic Acids Re
search,13,4431(1985)、Proc.Natl.Acad.
Sci USA,82,488(1985)等に記載の部位特異的変異導入法を
用いて、例えば配列番号1のアミノ酸配列を有するポリペプチドをコードするD
NAに部位特異的変異を導入することにより行うことができる。欠失、置換およ
び/または付加されるアミノ酸の数は1から数個であり、その数は特に限定され
ないが、上記の部位特異的変異導入法などの周知の技術により、欠失、置換もし
くは付加できる程度の数であり、例えば、1〜数十個、好ましくは1〜20個、
より好ましくは1〜10個、さらに好ましくは1〜5個である。
また、本発明のポリペプチドとしては、配列番号1で表されるアミノ酸配列と
60%以上の相同性を有するアミノ酸配列を含む。配列番号1記載のアミノ酸配
列との相同性は、BLAST〔J.Mol.Biol.,215,403(19
90)〕やFASTA(Methods in Enzymology,183
,63−69)等の解析ソフトで、デフォルト(初期設定)のパラメータを用い
て計算したときに、少なくとも60%以上、好ましくは70%以上、より好まし
くは80%以上、さらに好ましくは90%以上、特に好ましくは95%以上、最
も好ましくは97%以上の相同性を有していることが好ましい。例えば、他種(
マウス、ラット、ウシ、サルなど)の生物のホモログのポリペプチドを挙げるこ
とができる。具体的には、配列番号3で表されるラットのポリペプチドが挙げら
れる。
本発明のポリペプチドがβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性を
有することは下記(3)に記載の方法で確認することができる。
(2)本発明のポリペプチドの製造
上記の方法により得られた本発明のDNAを宿主細胞中で発現させ、本発明の
ポリペプチドを製造するために、モレキュラー・クローニング第2版、カレント
・プロトコールズ・イン・モレキュラー・バイオロジー・サプルメント1〜38
等に記載された方法等を用いることができる。
即ち、本発明のDNAを適当な発現ベクターのプロモーター下流に挿入した組
換え体ベクターを造成し、該ベクターを宿主細胞に導入することにより、本発明
のポリペプチドを発現する形質転換体を取得し、該形質転換体を培養することに
より、本発明のポリペプチドを製造することができる。
宿主細胞としては、原核細胞、酵母、動物細胞、昆虫細胞、植物細胞等、目的
とする遺伝子を発現できるものであればいずれも用いることができる。また、動
物個体や植物個体を用いることができる。
発現ベクターとしては、上記宿主細胞において自立複製が可能、または染色体
中への組込みが可能で、本発明のポリペプチドをコードするDNAの転写に適し
た位置にプロモーターを含有しているものを用いることができる。
細菌等の原核生物を宿主細胞として用いる場合、本発明のポリペプチドをコー
ドするDNAの発現ベクターは、原核生物中で自立複製可能であると同時に、プ
ロモーター、リボソーム結合配列、本発明のポリペプチドをコードするDNA、
転写終結配列、より構成されていることが好ましい。プロモーターを制御する遺
伝子が含まれていてもよい。
発現ベクターとしては、例えば、pBTrp2、pBTac1、pBTac2
(いずれもBoehringer Mannheim社より市販)、pSE28
0(Invitrogen社製)、pGEMEX−1(Promega社製)、
pQE−8(QIAGEN社製)、pKYP10(特開昭58−110600)
、pKYP200〔Agric.Biol.Chem.,48,669(198
4)〕、pLSA1〔Agric.Biol.Chem.,53,277(19
89)〕、pGEL1〔Proc.Natl.Acad.Sci.USA,82
,4306(1985)〕、pBlue II SK(−)(STRATAGE
NE社製)、pTrs30(FERM BP−5407)、pTrs32(FE
RM BP−5408)、pGHA2(FERM BP−400)、pGKA2
(FERM B−6798)、pTerm2(特開平3−22979、US46
86191、US4939094、US5160735)、pKK233−2(
Phapmacia社製)、pGEX(Pharmacia社製)、pETシス
テム(Novagen社製)、pSupex、pUB110、pTP5、pC1
94、pTrxFus(Invitrogen社製)、pMAL−c2(New
England Biolabs社製)等を例示することができる。
プロモーターとしては、大腸菌等の宿主細胞中で発現できるものであればいか
なるものでもよい。例えば、trpプロモーター(Ptrp)、lacプロモー
ター(Plac)、PLプロモーター、PRプロモーター等の、大腸菌やファー
ジ等に由来するプロモーター、SPO1プロモーター、SPO2プロモーター、
penPプロモーター等を挙げることができる。またPtrpを2つ直列させた
プロモーター(Ptrpx2)、tacプロモーター、lacT7プロモーター
、let Iプロモーターのように人為的に設計改変されたプロモーター等も用
いることができる。
リボソーム結合配列としては、シャイン−ダルガノ(Shine−Dalga
rno)配列と開始コドンとの間を適当な距離(例えば6〜18塩基)に調節し
たプラスミドを用いることが好ましい。
本発明のDNAの発現には転写終結配列は必ずしも必要ではないが、好適には
構造遺伝子直下に転写終結配列を配置することが望ましい。
宿主細胞としては、エシェリヒア属、セラチア属、バチルス属、ブレビバクテ
リウム属、コリネバクテリウム属、ミクロバクテリウム属、シュードモナス属等
に属する微生物、例えば、Escherichia coli XL1−Blu
e、Escherichia coli XL2−Blue、Escheric
hia coli DH1、Escherichia coli MC1000
、Escherichia coli KY3276、Escherichia
coli W1485、Escherichia coli JM109、E
scherichia coli HB101、Escherichia co
li No.49、Escherichia coli W3110、Esch
erichia coli NY49、Escherichia coli B
L21(DE3)、Escheriehia coli BL21(DE3)p
LysS、Escherichia coli HMS174(DE3)、Es
cherichia coli HMS174(DE3)pLysS、Serr
atia ficaria、Serratia fonticola、Serr
atia liquefaciens、Serratia marcescen
s、Bacillus subtilis、Bacillus amyloli
quefaciens、Brevibacterium ammoniagen
es、Brevibacterium immariophilum ATCC
14068、Brevibacterium saccharolyticum
ATCC14066、Corynebacterium glutamicu m
ATCC13032、Corynebacterium glutamic
um ATCC14067、Corynebacterium glutami
cum ATCC13869、Corynebacterium acetoa
cidophilum ATCC13870、Microbacterium
ammoniaphilum ATCC15354、Pseudomonas
sp.D−0110を挙げることができる。
組換えベクターの導入方法としては、上記宿主細胞へDNAを導入する方法で
あればいずれも用いることができ、例えば、エレクトロポレーション法〔Nuc
leic Acids Res.,16,6127(1988)〕、カルシウム
イオンを用いる方法〔Proc.Natl.Acad.Sci.USA,69,
2110(1972)〕、プロトプラスト法(特開昭63−248394)、G
ene,17,107(1982)やMol.Gen.Genet.,168,
111(1979)に記載の方法等を挙げることができる。
酵母菌株を宿主細胞として用いる場合には、発現ベクターとして、例えば、Y
Ep13(ATCC37115)、YEp24(ATCC37051)、YCp
50(ATCC37419)、pHS19、pHS15等を例示することができ
る。
プロモーターとしては、酵母菌株中で発現できるものであればいかなるもので
もよく、例えば、PHO5プロモーター、PGKプロモーター、GAPプロモー
ター、ADHプロモーター、gal 1プロモーター、gal 10プロモータ
ー、ヒートショック蛋白質プロモーター、MFα1プロモーター、CUP1プロ
モーター等のプロモーターを挙げることができる。
宿主細胞としては、サッカロマイセス属、シゾサッカロマイセス属、クルイベ
ロミセス属、トリコスポロン属、シワニオミセス属等に属する酵母菌株を挙げる
ことができ、具体的には、Saccharomyces cerevisiae
、Schizosaccharomyces pombe、Kluyverom
yces lactis、Trichosporon pullulans、S
chwanniomyces alluvius等を挙げることができる。
組換えベクターの導入方法としては、酵母にDNAを導入する方法であればい
ずれも用いることができ、例えば、エレクトロポレーション法〔Methods
.Enzymol.,194,182(1990)〕、スフェロプラスト法〔P
roc.Natl.Acad.Sci.USA,84,1929(1978)〕
、酢酸リチウム法〔J.Bacteriol.,153,163(1983)〕
、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 75,1929(1978
)記載の方法等を挙げることができる。
動物細胞を宿主細胞として用いる場合には、発現ベクターとして、例えば、p
cDNAI/Amp(Invitrogen社製)、pcDNAI(フナコシ社
製)、pCDM8〔Nature,329,840(1987)、フナコシ社製
〕、pAGE107〔特開平3−22979;Cytotechnology,
3,133(1990)〕、pREP4(Invitrogen社製)、pAG
E103〔J.Biochemistry,101,1307(1987)〕、
pAMo〔J.Biol.Chem.,268,22782(1993)〕、p
AMoA〔J.Biol.Chem.,268,22782(1993)〕、p
AS3−3(特開平2−227075)等を例示することができる。
プロモーターとしては、動物細胞中で発現できるものであればいずれも用いる
ことができ、例えば、サイトメガロウイルス(ヒトCMV)のIE(immed
iate early)遺伝子のプロモーター、SV40の初期プロモーター、
モロニー・ミュリン・ロイケミア・ウイルス(Moloney Murine
Leukemia Virus)のロング・ターミナル・リピート・プロモータ
ー(Long Terminal Repeat Promoter)、レトロ
ウイルスのプロモーター、ヒートショックプロモーター、SRαプロモーター、
あるいはメタロチオネインのプロモーター等を挙げることができる。また、ヒト
CMVのIE遺伝子のエンハンサーをプロモーターと共に用いてもよい。
宿主細胞としては、DNAを細胞内に導入できる動物細胞であるならいかなる
細胞も用いることができる。例えば、哺乳動物の細胞としてはヒト、サル、マウ
ス、ラット、モルモットまたはミンクの細胞などを用いることができる。具体的
には、マウス・ミエローマ細胞、ラット・ミエローマ細胞、マウス・ハイブリド
ーマ細胞、チャイニーズ・ハムスターの細胞であるCHO細胞(ATCC CR
L−9096、ATCC CCL−61)、BHK細胞、アフリカミドリザル腎
臓細胞、ヒトの細胞であるNamalwa細胞(ATCCCRL−1432)ま
たはNamalwa KJM−1細胞、ヒト胎児腎臓細胞、ヒト白血病細胞、H
BT5637(特開昭63−299)、ヒト大腸癌細胞株等を挙げることができ
る。
マウス・ミエローマ細胞としては、SP2/0、NSO等、ラット・ミエロー
マ細胞としてはYB2/0等、ヒト胎児腎臓細胞としてはHEK293、293
〔J.Gen.Viol.36,59−72(1977)〕等、ヒト白血病細胞
としてはBALL−1等、アフリカミドリザル腎臓細胞としてはCOS−1(A
TCC CRL−1650)、COS−7(ATCC CRL−1651)、ヒ
ト大腸癌細胞株としてはHCT−15等を挙げることができる。
治療用タンパク質性医薬品の製造などが目的の場合は、哺乳動物の細胞、特に
CHO細胞を宿主とすることが好ましい。
組換えベクターの導入方法としては、動物細胞にDNAを導入する方法であれ
ばいずれも用いることができ、例えば、エレクトロポレーション法〔Cytot
echnology,3,133(1990)〕、リン酸カルシウム法(特開平
2−227075)、DEAEデキストラン法(羊土社 バイオマニュアルシリ
ーズ4,16)、リポフェクション法〔Proc.Natl.Acad.Sci
.USA,84,7413(1987)〕、マイクロインジェクション法(羊土
社 バイオマニュアルシリーズ4,36)、アデノウイルス法(羊土社 バイオ
マニュアルシリーズ4,43)、ワクシニアウイルス(羊土社 バイオマニュア
ルシリーズ4,59)レトロウイルスベクター(羊土社 バイオマニュアルシリ
ーズ4,74)等を用いることができる。
昆虫細胞を宿主として用いる場合には、例えば、バキュロウイルス・イクスプ
レッション・ベクターズ ア・ラボラトリー・マニュアル〔Baculovir
us Expression Vectors,A Laboratory M
anual,W.H.Freeman and Company,NewYor
k(1992)〕、モレキュラー・バイオロジー ア・ラボラトリー・マニュア
ル(Molecular Biology,A Laboratory Man
ual)、カレント・プロトコールズ・イン・モレキュラー・バイオロジー・サ
プルメント1〜38(Current Protocols in Molec
ular Biology)、Bio/Technology,6,47(19
88)等に記載された方法によって、ポリペプチドを発現することができる。
即ち、組換え遺伝子導入ベクターおよびバキュロウイルスを昆虫細胞に共導入
して昆虫細胞培養上清中に組換えウイルスを得た後、さらに組換えウイルスを昆
虫細胞に感染させ、ポリペプチドを発現させることができる。
該方法において用いられる遺伝子導入ベクターとしては、例えば、pVL13
92(Pharmingen社製)、pVL1393(Pharmingen社
製)、pBlueBacIII(Invitrogen社製)等を挙げることが
できる。
バキュロウイルスとしては、例えば、夜盗蛾科昆虫に感染するウイルスである
アウトグラファ・カリフォルニカ・ヌクレアー・ポリヘドロシス・ウイルス(A
utographa californica nuclear polyhe
drosis virus)等を用いることができる。
昆虫細胞としては、Spodoptera frugiperdaの卵巣細胞
、Trichoplusia niの卵巣細胞、カイコ卵巣由来の培養細胞等を
用いることができる。Spodoptera frugiperdaの卵巣細胞
としてはSf9、Sf21(バキュロウイルス・イクスプレッション・ベクター
ズ ア・ラボラトリー・マニュアル)等、Trichoplusia niの卵
巣細胞としてはHigh5(別名BTI−TN−5B1−4、Invitrog
en社製)等、カイコ卵巣由来の培養細胞としてはBombyx mori N
4等を挙げることができる。
組換えウイルスを調製するための、昆虫細胞への上記組換え遺伝子導入ベクタ
ーと上記バキュロウイルスの共導入方法としては、例えば、リン酸カルシウム法
(特開平2−227075)、リポフェクション法〔Proc.Natl.Ac
ad.Sci.USA,84,7413(1987)〕等を挙げることができる
。
また、動物細胞にDNAを導入する方法と同様の方法を用いて、昆虫細胞にD
NAを導入することもでき、例えば、エレクトロポレーション法〔Cytote
chnogy,3,133(1990)〕、リン酸カルシウム法(特開平2−2
27075)、リポフェクション法〔Proc.Natl.Acad.Sci.
USA,84,7413(1987)〕等を挙げることができる。
植物細胞または植物個体を宿主として用いる場合には、公知の方法〔組織培養
,20(1994)、組織培養,21(1995)、Trends in Bi
otechnology,15,45(1997)〕に準じてポリペプチドを生
産することができる。
遺伝子発現に用いるプロモーターとしては、植物細胞中で発現できるものであ
ればいずれも用いることができ、例えば、カリフラワーモザイクウイルス(Ca
MV)の35Sプロモーター、イネアクチン1プロモーター等を挙げることがで
きる。また、プロモーターと発現させる遺伝子の間に、トウモロコシのアルコー
ル脱水素酵素遺伝子のイントロン1等を挿入することにより、遺伝子の発現効率
を上げることもできる。
宿主細胞としては、ジャガイモ、タバコ、トウモロコシ、イネ、アブラナ、ニ
ンジン、大豆、トマト、小麦、大麦、ライ麦、アルファルファ、亜麻等の植物細
胞等を挙げることができる。組換えベクターの導入方法としては、植物細胞にD
NAを導入する方法であればいずれも用いることができ、例えば、アグロバクテ
リウム(Agrobacterium)(特開昭59−140885、特開昭6
0−70080、WO94/00977)、エレクトロポレーション法〔Cyt
otechnology,3,133(1990)、特開昭60−251887
〕、パーティクルガン(遺伝子銃)を用いる方法(特許第2606856、特許
第2517813)等を挙げることができる。
遺伝子を導入した植物の細胞や器官は、ジャーファーメンターを用いて大量培
養することができる。また、遺伝子導入した植物細胞を再分化させることにより
、遺伝子が導入された植物個体(トランスジェニック植物)を造成することもで
きる。
動物個体を用いて本発明のポリペプチドを生産することもできる。例えば、公
知の方法〔American Journal of Clinical Nu
trition,63,639S(1996)、American Journ
al of Clinical Nutrition,63,627S(199
6)、Bio/Technology,9,830(1991)〕に準じて、遺
伝子を導入した動物中に本発明のポリペプチドを生産することができる。
プロモーターとしては、動物で発現できるものであればいずれも用いることが
できるが、例えば、乳腺細胞特異的なプロモーターであるαカゼインプロモータ
ー、βカゼインプロモーター、βラクトグロブリンプロモーター、ホエー酸性プ
ロテインプロモーター等が好適に用いられる。
本発明のポリペプチドをコードするDNAを組み込んだ組換え体ベクターを保
有する微生物、動物細胞、あるいは植物細胞由来の形質転換体を、通常の培養方
法に従って培養し、該ポリペプチドを生成蓄積させ、該培養物より該ポリペプチ
ドを採取することにより、該ポリペプチドを製造することができる。
形質転換体が動物個体または植物個体の場合は、通常の方法に従って、飼育ま
たは栽培し、該ポリペプチドを生成蓄積させ、該動物個体または植物個体より該
ポリペプチドを採取することにより、該ポリペプチドを製造することができる。
即ち、動物個体の場合、例えば、本発明のDNAを保有する非ヒトトランスジ
ェニック動物を飼育し、該組換え体DNAのコードする本発明のポリペプチドを
該動物中に生成、蓄積させ、該動物中より該ポリペプチドを採取することにより
、本発明のポリペプチドを製造することができる。該動物中の生成、蓄積場所と
しては、例えば、該動物のミルク(特開昭63−309192)、卵等を挙げる
ことができる。
植物個体の場合、例えば、本発明のDNAを保有するトランスジェニック植物
を栽培し、該組換え体DNAのコードする本発明のポリペプチドを該植物中に生
成、蓄積させ、該植物中より該ポリペプチドを採取することにより、本発明のポ
リペプチドを製造することができる。
本発明のポリペプチド製造用形質転換体が大腸菌等の原核生物、酵母菌等の真
核生物である場合、これら生物を培養する培地は、該生物が資化し得る炭素源、
窒素源、無機塩類等を含有し、形質転換体の培養を効率的に行える培地であれば
天然培地、合成培地のいずれでもよい。
炭素源としては、該形質転換体が資化し得るものであればよく、グルコース、
フラクトース、スクロース、これらを含有する糖蜜、デンプンあるいはデンプン
加水分解物等の炭水化物、酢酸、プロピオン酸等の有機酸、エタノール、プロパ
ノール等のアルコール類が用いられる。
窒素源としては、アンモニア、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、酢酸ア
ンモニウム、リン酸アンモニウム等の各種無機酸や有機酸のアンモニウム塩、そ
の他含窒素化合物、並びに、ペプトン、肉エキス、酵母エキス、コーンスチープ
リカー、カゼイン加水分解物、大豆粕および大豆粕加水分解物、各種発酵菌体お
よびその消化物等がを用いることができる。
無機物としては、リン酸第一カリウム、リン酸第二カリウム、リン酸マグネシ
ウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム、硫酸第一鉄、硫酸マンガン、硫酸銅
、炭酸カルシウム等を用いることができる。
培養は、振盪培養または深部通気攪拌培養等の好気的条件下で行う。培養温度
は15〜40℃がよく、培養時間は、通常16〜96時間である。培養中pHは
、3.0〜9.0に保持する。pHの調整は、無機あるいは有機の酸、アルカリ
溶液、尿素、炭酸カルシウム、アンモニア等を用いて行う。
また培養中必要に応じて、アンピシリンやテトラサイクリン等の抗生物質を培
地に添加してもよい。
プロモーターとして誘導性のプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換し
た微生物を培養するときには、必要に応じてインデューサーを培地に添加しても
よい。例えば、lacプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物
を培養するときにはイソプロピル−β−D−チオガラクトピラノシド(IPTG
)等を、trpプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養
するときにはインドールアクリル酸(IAA)等を培地に添加してもよい。
本発明のポリペプチド製造用形質転換体が動物細胞である場合、該細胞を培養
する培地は、一般に使用されているRPMI1640培地〔The Journ
al of the American Medical Associati
on,199,519(1967)〕、EagleのMEM培地〔Scienc
e,122,501(1952)〕、DMEM培地〔Virology,8,3
96(1959)〕、199培地〔Proceeding of the So
ciety for the Biological Medicine,73
,1(1950)〕またはこれら培地に牛胎児血清等を添加した培地等を用いる
ことができる。
培養は、通常pH6〜8、30〜40℃、5%CO2存在下等の条件下で1〜
7日間行う。
また培養中必要に応じて、カナマイシン、ペニシリン等の抗生物質を培地に添
加してもよい。
昆虫細胞を宿主細胞として得られた形質転換体を培養する培地としては、一般
に使用されているTNM−FH培地(Pharmingen社)、Sf−900
II SFM培地(GIBCO BRL社製)、ExCell400、ExC
ell405〔いずれもJRH Biosciences社製〕、Grace’
s Insect Medium〔Nature,195,788(1962)
〕等を用いることができる。培養は、pH6〜7、培養温度25〜30℃がよく
、培養時間は、通常1〜5日間である。また、培養中必要に応じて、ゲンタマイ
シン等の抗生物質を培地に添加してもよい。
植物細胞を宿主として得られた形質転換体は、細胞として、または植物の細胞
や器官に分化させて培養することができる。該形質転換体を培養する培地として
は、一般に使用されているムラシゲ・アンド・スクーグ(MS)培地、ホワイト
(White)培地、またはこれら培地にオーキシン、サイトカイニン等、植物
ホルモンを添加した培地等を用いることができる。培養は、通常pH5〜9、2
0〜40℃の条件下で3〜60日間行う。また、培養中必要に応じて、カナマイ
シン、ハイグロマイシン等の抗生物質を培地に添加してもよい。
遺伝子の発現方法としては、ポリペプチド全長を発現させる以外に、β1,3
−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性を有する領域を含む部分ポリペプチド
として発現させることもできる。糖転移酵素は、一般にタイプII型の膜タンパ
ク質のトポロジーを有し、N末端の数から数十アミノ酸からなる細胞質領域、疎
水性の高いアミノ酸配列を有する膜結合領域、数から数十アミノ酸からなる幹領
域(stem region)、および触媒領域を含む残りの大半のC末端部分
からなっている。幹領域と触媒領域を含む残りの大半のC末端部分は、ゴルジ体
内腔に露出していると考えられる。幹領域と触媒領域の境界は、N末端を欠失さ
せたポリペプチドを作製し、どこまで欠失させると活性がなくなるかを検討する
ことにより、実験的に求めることができる。一方、幹領域と触媒領域に関する知
見のある類似の糖転移酵素とアミノ酸配列を比較することにより、幹領域と触媒
領域を予想することもできる。
本発明の配列番号1に記載のアミノ酸配列を有するポリペプチドは、N末端の
14アミノ酸からなる細胞質領域、それに続く18アミノ酸からなる疎水性に富
む膜結合領域、少なくとも12アミノ酸からなる幹領域、および触媒領域を含む
残りの大半のC末端部分からなると予想することができる。従って、45番目か
ら378番目のアミノ酸配列を含むポリペプチドは、触媒領域を含むと考えられ
る。
幹領域は、他のβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素やβ1,3−ガ
ラクトース転移酵素とのアミノ酸配列上の相同性の比較、ならびに他のβ1,3
−N−アセチルグルコサミン転移酵素やβ1,3−ガラクトース転移酵素の幹領
域に関する知見を基に推定した。具体的には、本願の実施例4および特開平6−
181759に開示された知見をもとに推定することができる。例えば、配列番
号1の36番目から378番目のアミノ酸を含む分泌型ポリペプチド、または配
列番号1の39番目から378番目のアミノ酸を含む分泌型ポリペプチドは、β
1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性を有する。
上記のポリペプチド全長またはβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素
活性を有する領域(触媒領域)を含む部分ポリペプチドは、直接発現させる以外
に、モレキュラー・クローニング第2版に記載されている方法等に準じて、分泌
タンパク質または融合タンパク質として発現させることもできる。融合させるタ
ンパク質としては、β−ガラクトシダーゼ、プロテインA、プロテインAのIg
G結合領域、クロラムフェニコール・アセチルトランスフェラーゼ、ポリ(Ar
g)、ポリ(Glu)、プロテインG、マルトース結合タンパク質、グルタチオ
ンS−トランスフェラーゼ、ポリヒスチジン鎖(His−tag)、Sペプチド
、DNA結合タンパク質ドメイン、Tac抗原、チオレドキシン、グリーン・フ
ルオレッセント・プロテイン(GFP)、FLAGペプチド、および任意の抗体
のエピトープなどが挙げられる〔山川彰夫,実験医学,13,469−474(
1995)〕。
本発明のポリペプチドの生産方法としては、宿主細胞内に生産させる方法、宿
主細胞外に分泌させる方法、あるいは宿主細胞外膜上に生産させる方法があり、
使用する宿主細胞や、生産させるポリペプチドの構造に応じて適宜、選択するこ
とができる。
本発明のポリペプチドが宿主細胞内あるいは宿主細胞外膜上に生産される場合
、ポールソンらの方法〔J.Biol.Chem.,264,17619(19
89)〕、ロウらの方法〔Proc.Natl.Acad.Sci.USA,8
6,8227(1989)、Genes Develop.,4,1288(1
990)〕、または特開平05−336963、WO94123021等に記載
の方法を準用することにより、該ポリペプチドを宿主細胞外に積極的に分泌させ
ることができる。
即ち、遺伝子組換えの手法を用いて、本発明のポリペプチドの活性部位を含む
ポリペプチドの手前にシグナルペプチドを付加した形で発現させることにより、
本発明のポリペプチドを宿主細胞外に積極的に分泌させることができる。
具体的には、触媒部位を含むと考えられるアミノ酸配列を有するポリペプチド
の手前に、シグナルペプチドを付加して発現させることにより、本発明のポリペ
プチドを宿主細胞外に積極的に分泌させることができると考えられる。さらに、
シグナルペプチドと触媒領域を含むポリペプチドの間、または触媒領域を含むポ
リペプチドのC末端に、精製・検出用のタグを付加することもできる。
精製・検出用のタグとしては、β−ガラクトシダーゼ、プロテインA、プロテ
インAのIgG結合領域、クロラムフェニコール・アセチルトランスフェラーゼ
、ポリ(Arg)、ポリ(Glu)、プロテインG、マルトース結合タンパク質
、グルタチオンS−トランスフェラーゼ、ポリヒスチジン鎖(His−tag)
、Sペプチド、DNA結合タンパク質ドメイン、Tac抗原、チオレドキシン、
グリーン・フルオレッセント・プロテイン(GFP)、FLAGペプチド、およ
び任意の抗体のエピトープなどが挙げられる〔山川彰夫,実験医学,13,46
9−474(1995)〕。
また、特開平2−227075に記載されている方法に準じて、ジヒドロ葉酸
還元酵素遺伝子等を用いた遺伝子増幅系を利用して生産量を上昇させることもで
きる。
本発明のポリペプチドの製造法として他に、本発明のDNAを用いたin v
itroでの転写・翻訳系による製造法がある。in vitro転写・翻訳系
とは、無細胞システムを用いてDNAからmRNAへの転写、およびmRNAか
ら蛋白質への翻訳を行うことによりポリペプチドを生産する系のことであり、目
的のDNAまたは目的のmRNAから目的のポリペプチドを生産できる無細胞シ
ステムであればどのようなものでも用いることができる。代表的な無細胞翻訳系
として、例えば、ウサギの網状赤血球ライゼート(Rabbit Reticu
locyte Lysate)や小麦杯ライゼート(Wheat Germ L
ysate)を用いた系などが挙げられる。in vitro転写・翻訳系は各
社からキットが販売されており、市販のキットを用いてポリペプチドを比較的容
易に製造できるようになっている。市販キットとして例えば、In Vitro
ExpressTM Translation Kit(STRATAGEN
E社製)が挙げられる。また、本発明のポリペプチドは、公知の方法〔J.Bi
omolecular NMR,6,129−134、Science,242
,1162−1164、J.Biochem.,110,166−168(19
91)〕に準じたin vitro転写・翻訳系を用いて生産することもできる
。
本発明ポリペプチド製造用形質転換体の培養物から、本発明のポリペプチドを
単離・精製するには、通常の酵素の単離・精製法を用いることができる。例えば
、本発明のポリペプチドが本発明のポリペプチド製造用形質転換体の細胞内に溶
解状態で蓄積する場合には、培養物を遠心分離することにより、培養物中の細胞
を集め、該細胞を洗浄した後に、超音波破砕機、フレンチプレス、マントンガウ
リンホモゲナイザー、ダイノミル等により細胞を破砕し、無細胞抽出液を得る。
該無細胞抽出液を遠心分離することにより得られた上清から、溶媒抽出法、硫
安等による塩析法脱塩法、有機溶媒による沈殿法、ジエチルアミノエチル(DE
AE)−セファロース、DIAION HPA−75(三菱化成社製)等レジン
を用いた陰イオン交換クロマトグラフィー法、S−Sepharose FF(
Pharmacia社製)等のレジンを用いた陽イオン交換クロマトグラフィー
法、ブチルセファロース、フェニルセファロース等のレジンを用いた疎水性クロ
マトグラフィー法、分子篩を用いたゲルろ過法、アフィニティークロマトグラフ
ィー法、クロマトフォーカシング法、等電点電気泳動等の電気泳動法等の手法を
用い、精製標品を得ることができる。
また、該ポリペプチドが細胞内に不溶体を形成して発現した場合は、同様に細
胞を回収後破砕し、遠心分離を行うことにより得られた沈殿画分より、通常の方
法により該ポリペプチドを回収後、該ポリペプチドの不溶体をポリペプチド変性
剤で可溶化する。該可溶化液を、ポリペプチド変性剤を含まないあるいはポリペ
プチド変性剤の濃度がポリペプチドが変性しない程度に希薄な溶液に希釈、ある
いは透析し、該ポリペプチドを正常な立体構造に構成させた後、上記と同様の単
離精製法により精製標品を得ることができる。
細胞外に該ポリペプチドが分泌される場合には、該培養物を遠心分離等の手法
により処理し、可溶性画分を取得する。該可溶性画分から、上記無細胞抽出液上
清からの単離精製法と同様の手法により、該ポリペプチドの精製標品を得ること
ができる。
また、通常の糖転移酵素の精製方法(Methods in Enzymol
ogy,83,458)に準じて精製できる。
また、本発明のポリペプチドを他のタンパク質との融合タンパク質として生産
し、融合したタンパク質に親和性をもつ物質を用いたアフィニティークロマトグ
ラフィーを利用して精製することもできる〔山川彰夫,実験医学,13,469
−474(1995)〕。例えば、ロウらの方法〔Proc.Natl.Aca
d.Sci.USA,86,8227(1989)、Genes Develo
p.,4,1288(1990)〕、特開平05−336963、特開平06−
823021に記載の方法に準じて、本発明のポリペプチドをプロテインAとの
融合タンパク質として生産し、イムノグロブリンGを用いるアフィニティークロ
マトグラフィーにより精製することができる。また、本発明のポリペプチドをF
LAGペプチドとの融合タンパク質として生産し、抗FLAG抗体を用いるアフ
ィニティークロマトグラフィーにより精製することができる〔Proc.Nat
l.Acad.Sci.USA,86,8227(1989)、Genes D
evelop.,4,1288(1990)〕。
更に、該ポリペプチド自身に対する抗体を用いたアフィニティークロマトグラ
フィーで精製することもできる。
更に、本発明のポリペプチドは、Fmoc法(フルオレニルメチルオキシカル
ボニル法)、tBoc法(t−ブチルオキシカルボニル法)等の化学合成法によ
っても製造することができる。また、アドバンスト・ケムテック(Advanc
ed ChemTech)社製、パーキン・エルマー社製、ファルマシアバイオ
テク社製、プロテイン・テクノロジー・インストゥルメント(Protein
Technology Instrument)社製、シンセセル・ベガ(Sy
nthecell−Vega)社製、パーセプティブ(PerSeptive)
社製、島津製作所製等のペプチド合成機を利用し化学合成することもできる。
精製した本発明のポリペプチドの構造解析は、蛋白質化学で通常用いられる方
法、例えば遺伝子クローニングのためのタンパク質構造解析(平野久著、東京化
学同人発行、1993年)に記載の方法により実施可能である。
(3)本発明のポリペプチドの活性測定と利用
本発明のポリペプチドの発現ベクターを保有する形質転換体から調製した細胞
抽出液、あるいは該形質転換体またはその培養物から単離精製した本発明のポリ
ペプチドを酵素サンプルとして用い、公知の測定法〔J.Biol.Chem.
,268,27118(1993)、J.Biol.Chem.,267,23
507(1992)、J.Biol.Chem.,267,2994(1992
)、J.Biol.Chem.,263,12461(1988)、Jpn.J
.Med.Sci.Biol.,42,77(1989)、FEBS Lett
.,462,289(1999)、J.Biol.Chem.,269,147
30−14737(1994)、J.Biol.Chem.,267,2994
(1992)、Anal.Biochem.,189,151−162(199
0)、J.Biol.Chem.,273,433−440(1998)〕に基
づいて本発明のポリペプチドのβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活
性を測定することができる。また、種々の受容基質を用いて測定することにより
、本発明のポリペプチドの受容基質の特異性を調べることができる。
酵素サンプルとして細胞抽出液を用いる場合は、宿主細胞自身がもつ糖転移酵
素活性の影響を除くため、本発明のポリペプチドをコードするDNAを含まない
コントロールベクターを導入した形質転換体の細胞抽出液をコントロールとして
、そのβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性を比較する。コントロ
ールと比較してβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性が増加してい
れば、形質転換体が保有する本発明のDNAがコードするポリペプチドは、β1
,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性を有しているといえる。
複数のGalβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素を発現している細
胞や組織の場合、細胞や組織の抽出液を酵素源とした酵素学的解析では、発現し
ているGalβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素の各々を特定するこ
と、ならびにそれらのGalβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素の各
々についての酵素学的特性を明らかにすることはできない。(2)に記載の方法
により本発明のポリペプチドを精製することにより、該ポリペプチドが有するG
alβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素の酵素学的特性を明らかにす
ることができる。
以下に測定法の例を示す。
(i)蛍光標識したオリゴ糖を受容基質として用いる方法
2−アミノベンゼン化あるいはピリジルアミノ化により蛍光標識したオリゴ糖
を受容基質とし、UDP−GlcNAcを糖供与体として反応を行い、反応液を
高速液体クロマトグラフィー(HPLC)で分析する。2−アミノベンゼン化糖
鎖基質の調製は、SIGMA 2AB glycan labelling k
it(Oxford Glycoscience社製)を用いて、キットの説明
書に従って行うことができる。ピリジルアミノ化による蛍光標識は常法〔Agr
ic.Biol.Chem.,54,2169(1990)〕により行うことが
できる。糖供与体のUDP−GlcNAcを添加しない場合に比べて添加した場
合に増加するピークを生成物のピークとする。生成物の量をその蛍光強度から測
定し、添加した受容基質に対する生成物の割合を、β1,3−N−アセチルグル
コサミン転移酵素活性とする。生成物の同定は、生成物のHPLCの保持時間が
、スタンダード(反応に用いた受容基質のオリゴ糖の還元末端にβ1,3結合で
N−アセチルグルコサミンが付加した構造の標識オリゴ糖)の保持時間と一致す
ることを指標に行うことができる。
(ii)無標識のオリゴ糖を受容基質に用いる方法
標識しないオリゴ糖を受容基質として用いて(i)と同様に反応を行い、HP
LCの代わりに高速陰イオン交換クロマトグラフィーで反応液を分析する。糖供
与体のUDP−GlcNAcを添加しない場合に比べて添加した場合に増加する
ピークを生成物のピークとして生成物の量を測定し、添加した受容基質に対する
生成物の割合を、β1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性とする。添
加した受容基質に対する生成物の割合を、β1,3−N−アセチルグルコサミン
転移酵素活性とする。生成物の同定は、生成物の高速陰イオン交換クロマトグラ
フィーの溶出時間が、スタンダード(反応に用いた受容基質のオリゴ糖の還元末
端にβ1,3結合でN−アセチルグルコサミンが付加した構造のオリゴ糖)の溶
出時間と一致することを指標に行うことができる。
(iii)糖脂質を受容基質に用いる方法
糖脂質を受容基質とし、UDP−[14C]GlcNAcを糖供与体として反
応を行う。反応液から逆相クロマトグラフィーにより糖脂質を抽出し、シリカゲ
ル薄層クロマトグラフィー(TLC)プレートを用いて展開する。プレート上の
放射能を測定することにより生成物の検出と定量を行う。添加した受容基質に対
する生成物の割合をβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性とする。
生成物の同定は、生成物のRf値がスタンダード(受容基質に用いた糖脂質の還
元末端にβ1,3結合でN−アセチルグルコサミンが付加した構造の糖脂質)の
Rf値と一致することを指標に行うことができる。
また、以下のようにして本発明のポリペプチドがin vivoでの糖鎖の合
成に関与するか否かを解析することができる。(2)の記載に基づいて、動物細
胞に本発明のDNAを含む発現ベクターを導入して作製した形質転換細胞を培養
し、本発明のポリペプチドを発現させる。該形質転換細胞について、各種の糖鎖
(ポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖、シアリルルイスa糖鎖、シアリルルイ
スc糖鎖)に特異的に結合する抗体やレクチンを用いて蛍光染色した後、フルオ
レッセンス・アクティベーテッド・セル・ソーター(Fluorescence
Activated Cell Sorter;以下、FACSと略記する)
を用いて、抗体やレクチンが結合する糖鎖の量を解析する。
例えば、本発明のポリペプチドをコードするDNAを含まないコントロールベ
クターを導入した形質転換細胞と比較して、ポリ−N−アセチルラクトサミン糖
鎖量の増加を確認することにより、本発明のDNAがコードするポリペプチドが
、ポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖の合成に関与するβ1,3−N−アセチ
ルグルコサミン転移酵素活性を有していることがわかる。
ポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖を認識する抗体やレクチンとしては、ポ
リ−N−アセチルラクトサミン糖鎖を認識するものであればいかなるものでも用
いることができる。例えば、ポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖を認識する抗
体としては、直鎖状のポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖(i抗原)を特異的
に認識する抗i抗体、および分岐鎖を有するポリ−N−アセチルラクトサミン糖
鎖(I抗原)を特異的に認識する抗I抗体〔J.Biol.Chem.,254
,3221(1979)〕、ポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖を認識するレ
クチンとしては、pokeweed mitogen(PWMと略す)、Lyc
opersicon esculentum agglutinin(LEAと
略す)、Datura stramonium agglutinin(DSA
と略す)を用いることができる〔J.Biol.Chem.,282,8179
−8189(1987)、J.Biol.Chem.,259,6253−62
60(1984)、J.Biol.Chem.,262,1602−1607(
1987)、Carbohydr.Res.,120,187−195(198
3)、Carbohydr.Res.,120,283−292(1983)、
Glycoconjugate J.7,323−334(1990)〕。
本発明のポリペプチドが糖タンパク質や糖脂質等の複合糖質の糖鎖のin v
ivoでの合成に関与していることは、上記の方法において、該形質転換細胞の
培養時にそれぞれの複合糖質の糖鎖に特異的な糖鎖合成阻害剤を添加し、糖鎖の
合成を阻害した細胞をFACS解析することにより確認できる。例えば、糖蛋白
質のO結合型糖鎖の合成に特異的な阻害剤の存在下で、該形質転換細胞を培養し
た後、該形質転換細胞をポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖を認識する抗体を
用いて蛍光染色しFACS解析したときに、ポリ−N−アセチルラクトサミン糖
鎖量が低下していることにより、本発明のポリペプチドが糖蛋白質のO結合型糖
鎖中のポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖の合成に関与していることがわかる
。
複合糖質の糖鎖に特異的な糖鎖合成阻害剤としては、糖蛋白質のO結合型糖鎖
の合成阻害剤であるBenzyl−α−GalNAc、糖蛋白質のN結合型糖鎖
の合成阻害剤として働くマンノシダーゼII阻害剤のスワインソニン、糖脂質糖
鎖の合成阻害剤として働くグルコシルセラミド合成酵素の阻害剤であるD−PD
MP(D−threo−1−phenyl−2−decanoylamino−
3−morpholino−1−propanol)等をあげることができる。
また、動物細胞に本発明のポリペチドの発現ベクターを導入した形質転換細胞
と本発明のポリペプチドをコードするDNAを含まないコントロールベクターを
導入した形質転換細胞から糖脂質を抽出し、両者の糖脂質の組成をTLCプレー
トを用いて分析し比較することにより、本発明のポリペプチドが糖脂質の糖鎖の
合成に関与することを確認できる。糖脂質の抽出および組成の分析は公知の方法
〔秀潤社 細胞工学別冊 グライコバイオロジー実験プロトコール、Anal.
Biochem.,223,232(1994)〕に従って行うことができる。
TLCプレートで展開した糖脂質はオルシノール染色、あるいは特定の糖鎖構造
と結合する抗体を用いた免疫染色により検出および定量をし、スタンダードとな
る糖脂質のRf値と比較することにより同定する。例えば、N−アセチルラクト
サミン構造を認識する抗体を用いてパラグロボシド(Galβ1−4GlcNA
cβ1−3Galβ1−4Glc−セラミド)およびネオラクトヘキサオシルセ
ラミド(Galβ1−4GlcNAcβ1−3Galβ1−4GlcNAcβ1
−3Galβ1−4Glc−セラミド)を免疫染色したとき、本発明のポリペプ
チドを発現する形質転換細胞がコントロールの形質転換細胞と比較して、パラグ
ロボシドおよびネオラクトヘキサオシルセラミドの量が増加していることにより
、本発明のポリペプチドがパラグロボシドおよびネオラクトヘキサオシルセラミ
ドの合成に関与していることがわかる。
本発明のポリペプチドは、炎症性疾患、癌、癌の転移等、本発明のポリペプチ
ドの発現変動を伴う疾患の治療、予防および/または診断のための医薬として利
用することができる。
本発明のポリペプチドを含有する医薬は、薬剤として該ポリペプチド単独で投
与することも可能ではあるが、通常は薬理学的に許容される一つあるいはそれ以
上の坦体と一緒に混合し、製剤学の技術分野においてよく知られる任意の方法に
より製造した医薬製剤として提供するのが望ましい。投与経路は、治療に際し最
も効果的なものを使用するのが望ましく、経口投与または、口腔内、気道内、直
腸内、皮下、筋肉内および静脈内等の非経口投与をあげることができる。投与形
態としては、噴霧剤、カプセル剤、錠剤、顆粒剤、シロップ剤、乳剤、座剤、注
射剤、軟膏、テープ剤等があげられる。
経口投与に適当な製剤としては、乳剤、シロップ剤、カプセル剤、錠剤、散剤
、顆粒剤等があげられる。例えば乳剤およびシロップ剤のような液体調製物は、
水、ショ糖、ソルビトール、果糖等の糖類、ポリエチレングリコール、プロピレ
ングリコール等のグリコール類、ごま油、オリーブ油、大豆油などの油類、p−
ヒドロキシ安息香酸エステル類等の防腐剤、ストロベリーフレーバー、ペパーミ
ント等のフレーバー類等を添加剤として用いて製造できる。カプセル剤、錠剤、
散剤、顆粒剤等は、乳糖、ブドウ糖、ショ糖、マンニトール等の賦形剤、デンプ
ン、アルギン酸ナトリウム等の崩壊剤、ステアリン酸マグネシウム、タルク等の
滑沢剤、ポリビニルアルコール、ヒドロキシプロピルセルロース、ゼラチン等の
結合剤、脂肪酸エステル等の界面活性剤、グリセリン等の可塑剤等を添加剤とし
て用いて製造できる。
非経口投与に適当な製剤としては、注射剤、座剤、噴霧剤等があげられる。例
えば、注射剤は、塩溶液、ブドウ糖溶液、あるいは両者の混合物からなる担体等
を用いて調製する。座剤はカカオ脂、水素化脂肪またはカルボン酸等の担体を用
いて調製される。また、噴霧剤は該蛋白質そのもの、ないしは受容者の口腔およ
び気道粘膜を刺激せず、かつ該蛋白質を微細な粒子として分散させ吸収を容易に
させる担体等を用いて調製する。担体として具体的には乳糖、グリセリン等が例
示される。該蛋白質および用いる担体の性質により、エアロゾル、ドライパウダ
ー等の製剤が可能である。また、これらの非経口剤においても経口剤で添加剤と
して例示した成分を添加することもできる。
投与量または投与回数は、目的とする治療効果、投与方法、治療期間、年齢、
体重等により異なるが、通常成人1日当たり1μg/kg〜100mg/kgで
ある。
さらに、本発明のラクトシルセラミドβ1,3−N−アセチルグルコサミン転
移酵素活性を有するポリペプチドおよび該ポリペプチドをコードするDNAを取
得できたことで、以下に示すような機能解析や応用が可能になる。
(i)分子生物学的手法、あるいはノックアウトマウスやトランスジェニック
マウスなどを用いた本発明のポリペプチドの機能解析。
(ii)本発明のポリペプチドおよび該ポリペプチドをコードするDNAの発
現分布解析。
(iii)本発明のポリペプチドおよび該ポリペプチドをコードするDNAの
発現と各種疾患との関連の解析。
(iv)本発明のポリペプチドおよび該ポリペプチドをコードするDNAの発
現を指標とした疾患の診断。
(v)本発明のポリペプチドおよび該ポリペプチドをコードするDNAの発現
を指標とした細胞の種類や分化ステージの同定。
(vi)本発明のポリペプチドおよび該ポリペプチドをコードするDNAの発
現や本発明のポリペプチドが有する酵素活性を増強または抑制する化合物の探索
。
(vii)本発明のポリペプチドを用いた有用糖鎖の合成。
以下に、本発明のポリペプチドおよび該ポリペプチドをコードするDNAの使
用例について具体的に記す。
(4)N−アセチルグルコサミンがβ1,3結合でガラクトース残基に付加した
構造を有する糖鎖および該糖鎖を含有する複合糖質の製造と利用
本発明のポリペプチドは、受容基質の糖鎖の非還元末端に存在するガラクトー
ス残基にβ1,3結合でN−アセチルグルコサミンを転移する活性、即ちβ1,
3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性を有している。従って、本発明のポ
リペプチドは、糖鎖合成剤として利用できる。受容基質としては、例えば、i)
ガラクトース、N−アセチルラクトサミン(Galβ1−4GlcNAc)、G
alβ1−3GlcNAcまたはラクトース(Galβ1−4Glc)、ii)
ガラクトース、N−アセチルラクトサミン、Galβ1−3GlcNAcまたは
ラクトース構造を非還元末端に有するオリゴ糖、およびiii)ガラクトース、
N−アセチルラクトサミン、Galβ1−3GlcNAcまたはラクトース構造
を非還元末端に有する複合糖質等が挙げられる。本発明のポリペプチドは上記i
)〜iii)より選ばれる受容基質の糖鎖の非還元末端に存在するガラクトース
残基に、β1,3結合でN−アセチルグルコサミンを転移する酵素活性を有する
。複合糖質としては、糖蛋白質、糖脂質、プロテオグリカン、グリコペプチド、
リポ多糖、ペプチドグリカン、およびステロイド化合物等に糖鎖が結合した配糖
体から選ばれる複合糖質が挙げられる。ガラクトース、N−アセチルラクトサミ
ン、Galβ1−3GlcNAcまたはラクトース構造を非還元末端に有する複
合糖質としては、例えば、ラクトシルセラミドまたはパラグロボシドなどが挙げ
られる。
N−アセチルグルコサミンがβ1,3結合でガラクトース残基に付加した構造
としては、GlcNAcβ1−3Gal構造、GlcNAcβ1−3Galβ1
−4GlcNAc構造、GlcNAcβ1−3Galβ1−3GlcNAc構造
、GlcNAcβ1−3Galβ1−4Glc構造、(Galβ1−4GlcN
Acβ1−3)nGalβ1−4GlcNAc構造(nは1以上の整数)、また
は(Galβ1−4GlcNAcβ1−3)nGalβ1−4Glc構造(nは
1以上の整数)等を挙げることができる。
以下にその詳細を記す。
(i)本発明のポリペプチドをコードするDNAを導入した形質転換体を用いた
糖鎖の製造法
上記(3)で取得した微生物、動物細胞、植物細胞および昆虫細胞由来の形質
転換体から選ばれる形質転換体を培養液中で培養し、該培養物中にN−アセチル
グルコサミンがβ1,3結合でガラクトース残基に付加した構造を有する糖鎖ま
たは該糖鎖を含有する複合糖質、具体的には、GlcNAcβ1−3Galβ1
−4Glc−セラミド、ラクト系糖脂質(Galβ1−3GlcNAcβ1−3
Galβ1−4Glc−セラミドを骨格として有する糖脂質)、ネオラクト系糖
脂質(Galβ1−4GlcNAcβ1−3Galβ1−4Glc−セラミドを
骨格として有する糖脂質)、GlcNAcβ1−3Gal構造を有する糖、Gl
cNAcβ1−3Galβ1−4GlcNAc構造を有する糖、GlcNAcβ
1−3Galβ1−3GlcNAc構造を有する糖、GlcNAcβ1−3Ga
lβ1−4Glc構造を有する糖、(Galβ1−4GlcNAcβ1−3)n
Galβ1−4GlcNAc構造を有しnが1以上である糖、および(Galβ
1−4GlcNAcβ1−3)nGalβ1−4Glc構造を有しnが1以上で
ある糖からなる群より選ばれる糖よりなる糖鎖、または該糖鎖を含有する複合糖
質を生成、蓄積させ、該培養物中より該糖鎖または複合糖質を採取することによ
り、該糖鎖または複合糖質を製造することができる。
培養は上記(3)に準じて行うことができる。上記形質転換体において、本発
明のポリペプチドと任意の組換え糖タンパク質(例えば医薬用組換え糖タンパク
質)を、糖鎖合成可能な形質転換体中で同時に生産させることにより、該組換え
糖タンパク質にN−アセチルグルコサミンがβ1,3結合でガラクトース残基に
付加した構造を有する糖鎖を付加することができる。
(ii)本発明のポリペプチドをコードするDNAを導入した動物個体または植
物個体を用いた糖鎖の製造法
上記(3)で取得した動物個体または植物個体を用い、上記(3)の方法に準
じて、N−アセチルグルコサミンがβ1,3結合でガラクトース残基に付加した
構造に付加した構造を有する糖鎖または該糖鎖の付加した複合糖質を製造するこ
とができる。
即ち、動物個体の場合、例えば、本発明のDNAを保有する非ヒトトランスジ
ェニック動物を飼育し、該動物中に、N−アセチルグルコサミンがβ1,3結合
でガラクトース残基に付加した構造を有する糖鎖または該糖鎖の付加した複合糖
質、具体的には、GlcNAcβ1−3Galβ1−4Glc−セラミド、ラク
ト系糖脂質(Galβ1−3GlcNAcβ1−3Galβ1−4Glc−セラ
ミドを骨格として有する糖脂質)、ネオラクト系糖脂質(Galβ1−4Glc
NAcβ1−3Galβ1−4Glc−セラミドを骨格として有する糖脂質)、
GlcNAcβ1−3Gal構造を有する糖、GlcNAcβ1−3Galβ1
−4GlcNAc構造を有する糖、GlcNAcβ1−3Galβ1−3Glc
NAc構造を有する糖、GlcNAcβ1−3Galβ1−4Glc構造を有す
る糖、(Galβ1−4GlcNAcβ1−3)nGalβ1−4GlcNAc
構造を有しnが1以上である糖、および(Galβ1−4GlcNAcβ1−3
)nGalβ1−4Glc構造を有しnが1以上である糖からなる群より選ばれ
る糖よりなる糖鎖、または該糖鎖を含有する複合糖質を生成・蓄積させ、該動物
中より該生成物を採取することにより、N−アセチルグルコサミンがβ1,3結
合でガラクトース残基に付加した構造を有する糖鎖または該糖鎖の付加した複合
糖質を製造することができる。
該動物中の生成・蓄積場所としては、例えば、該動物のミルク、卵等を挙げる
ことができる。
植物個体の場合、例えば、本発明のDNAを保有するトランスジェニック植物
を栽培し、該植物中に、N−アセチルグルコサミンがβ1,3結合でガラクトー
ス残基に付加した構造を有する糖鎖または該糖鎖の付加した複合糖質を生成・蓄
積させ、該植物中より該生産物を採取することにより、N−アセチルグルコサミ
ンがβ1,3結合でガラクトース残基に付加した構造を有する糖鎖または該糖鎖
の付加した複合糖質を製造することができる。
(iii)本発明のポリペプチドを用いた糖鎖の製造法
上記(3)記載の方法で取得される本発明のポリペプチドを酵素源として用い
、水性媒体中で、ガラクトース単糖、ガラクトース残基を非還元末端に有するオ
リゴ糖、またはガラクトース残基を糖鎖の非還元末端に有する複合糖質を受容基
質として、該糖鎖の非還元末端に存在するガラクトース残基またはガラクトース
単糖に、N−アセチルグルコサミンがβ1,3結合で付与された反応産物を、以
下の方法で製造することができる。
即ち、i)ラクトシルセラミド(Galβ1−4Glc−セラミド)またはパ
ラグロボシド(Galβ1−4GlcNAcβ1−3Galβ1−4Glc−セ
ラミド)、ii)ガラクトース、N−アセチルラクトサミン(Galβ1−4G
lcNAc)、Galβ1−3GlcNAc、Galβ1−3GalNAc、ま
たはラクトース(Galβ1−4Glc)、iii)ガラクトース、N−アセチ
ルラクトサミン(Galβ1−4GlcNAc)、Galβ1−3GlcNAc
またはラクトース(Galβ1−4Glc)構造を非還元末端に有するオリゴ糖
、iv)ガラクトース、N−アセチルラクトサミン、Galβ1−3GlcNA
cまたはラクトース構造を非還元末端に有する複合糖質からなる群より選ばれる
少なくとも一種を受容基質として、上記(3)記載の方法で取得される本発明の
ポリペプチドを酵素源として用い、該受容基質、該酵素源およびウリジン−5’
−二リン酸N−アセチルグルコサミン(以下、UDP−GlcNAcと称する)
を水性媒体中に存在せしめ、該水性媒体中に、該受容基質のガラクトースまたは
ガラクトース残基にβ1,3結合でN−アセチルグルコサミンが付与された反応
産物を生成・蓄積させ、該水性媒体中より該反応産物を採取することにより、該
反応産物を製造することができる。
酵素源は、ラクト−N−ネオテトラオース(lacto−N−neotetr
aose,Galβ1−4GlcNAcβ1−3Galβ1−4Glc)を基質
として、37℃で1分間に1μモルのGlcNAcβ1−3Galβ1−4Gl
cNAcβ1−3Galβ1−4Glcを生成することのできる活性を1単位(
U)として、0.1mU/l〜10,000U/lであり、好ましくは1mU/
l〜1,000U/lの濃度で用いる。
水性媒体としては、水、りん酸塩、炭酸塩、酢酸塩、ほう酸塩、クエン酸塩、
トリスなどの緩衝液、メタノール、エタノールなどのアルコール類、酢酸エチル
などのエステル類、アセトンなどのケトン類、アセトアミドなどのアミド類など
を挙げることができる。また、酵素源として用いた微生物の培養液を水性媒体と
して用いることができる。また、上記(2)記載の培養により得られた形質転換
体の培養液、上記(2)記載の非ヒトトランスジェニック動物より得られたミル
クを水性媒体として用いることもできる。水性媒体に、必要に応じて界面活性剤
あるいは有機溶媒を添加してもよい。
界面活性剤としては、ポリオキシエチレン・オクタデシルアミン(例えばナイ
ミーンS−215、日本油脂社製)などの非イオン界面活性剤、セチルトリメチ
ルアンモニウム・ブロマイドやアルキルジメチル・ベンジルアンモニウムクロラ
イド(例えばカチオンF2−40E、日本油脂社製)などのカチオン系界面活性
剤、ラウロイル・ザルコシネートなどのアニオン系界面活性剤、アルキルジメチ
ルアミン(例えば三級アミンFB、日本油脂社製)などの三級アミン類など、N
−アセチルグルコサミンがβ1,3結合でガラクトース残基に付加した構造を有
する糖鎖または該糖鎖の付加した複合糖質の生成を促進するものであればいずれ
でもよく、1種または数種を混合して使用することもできる。界面活性剤は、通
常0.1〜50g/lの濃度で用いられる。
有機溶剤としては、キシレン、トルエン、脂肪族アルコール、アセトン、酢酸
エチルなどが挙げられ、通常0.1〜50ml/lの濃度で用いられる。UDP
−GlcNAcとしては、市販品の他、微生物等の活性を利用して生成した反応
液あるいは該反応液から精製したものを用いることができる。該UDP−Glc
NAcは0.1〜500mmol/lの濃度で用いることができる。
上記において、ガラクトース、N−アセチルラクトサミン(Galβ1−4G
lcNAc)、Galβ1−3GlcNAc、またはラクトース(Galβ1−
4Glc)構造を非還元末端に有するオリゴ糖としては、上記の他に、Galβ
1−3GalNAc、Galβ1−4GlcNAcβ1−3Galβ1−4Gl
c、Galβ1−4GlcNAcβ1−3Galβ1−4GlcNAc、Gal
β1−4(Fucα1−3)GlcNAcβ1−3Galβ1−4Glc、Ga
lβ1−4(Fucα1−3)GlcNAcβ1−3Galβ1−4GlcNA
c、Galβ1−4GlcNAcβ1−3Galβ1−4(Fucα1−3)G
lc、Galβ1−4GlcNAcβ1−3Galβ1−4(Fucα1−3)
GlcNAc、Galβ1−3GlcNAcβ1−3Galβ1−4Glc、G
alβ1−3GlcNAcβ1−3Galβ1−4GlcNAc、Galβ1−
3GlcNAcβ1−3Galβ1−4(Fucα1−3)Glc、Galβ1
−3GlcNAcβ1−3Galβ1−4(Fucα1−3)GlcNAc、G
alβ1−4GlcNAcβ1−3(GlcNAcβ1−6)Galβ1−4G
lc、Galβ1−4GlcNAcβ1−3(GlcNAcβ1−6)Galβ
1−4GlcNAc、Galβ1−4GlcNAcβ1−3(Galβ1−4G
lcNAcβ1−6)Galβ1−4Glc、Galβ1−4GlcNAcβ1
−3(Galβ1−4GlcNAcβ1−6)Galβ1−4GlcNAc、G
alβ1−3GlcNAcβ1−3(GlcNAcβ1−6)Galβ1−4G
lc、Galβ1−3GlcNAcβ1−3(GlcNAcβ1−6)Galβ
1−4GlcNAc、Galβ1−3GlcNAcβ1−3(Galβ1−4G
lcNAcβ1−6)Galβ1−4Glc、Galβ1−3GlcNAcβ1
−3(Galβ1−4GlcNAcβ1−6)Galβ1−4GlcNAc、ま
たはこれらオリゴ糖の構造のいずれか一つの構造を糖鎖の非還元末端に有するオ
リゴ糖などを挙げることができる。ガラクトース残基を糖鎖の非還元末端に有す
る複合糖質としては、上記オリゴ糖の構造のいずれか一つの構造を糖鎖の非還元
末端に有する糖鎖を含有する複合糖質、あるいはアシアロ複合型N結合型糖鎖を
含有する複合糖質などを挙げることができる。具体的には、例えば、ラクトシル
セラミド(Galβ1−4Glc−セラミド)やパラグロボシド(Galβ1−
4GlcNAcβ1−3Galβ1−4Glc−セラミド)などの糖脂質を挙げ
ることができる。
受容基質は0.01〜500mmol/lの濃度で用いることができる。
該生成反応において、必要に応じてMnCl2等の無機塩、β−メルカプトエ
タノール、ポリエチレングリコール等を添加することができる。生成反応は水性
媒体中、pH5〜10、好ましくはpH6〜8、20〜50℃の条件で1〜96
時間行う。
上記方法により生産される糖鎖または複合糖質より、公知の酵素的手法または
化学的手法により糖鎖の一部を切り出すことができる〔日本生化学会編,続生化
学実験講座,第4巻,複合糖質研究法I,II,東京化学同人,(1986年)
、谷口直之・鈴木明身・古川清・菅原和幸 監修,グリコバイオロジー実験プロ
トコール,秀潤社,(1996年)〕。
また、上記方法により得られるN−アセチルグルコサミンが付与された糖鎖ま
たは複合糖質を受容基質として用い、(a)該受容基質、(b)GlcNAcβ
1,4−ガラクトース転移酵素、および(c)ウリジン−5’−二リン酸ガラク
トース(以下、UDP−Galと称す)を水性媒体中に存在せしめ、該水性媒体
中に、該受容基質の非還元末端のN−アセチルグルコサミン残基にβ1,4結合
でガラクトースが付与された反応産物を生成、蓄積させ、該水性媒体中より該ガ
ラクトースが付与された糖鎖または複合糖質を採取することにより該ガラクトー
スが付与された該糖鎖または複合糖質を製造することができる。
また、ポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖〔(Galβ1−4GlcNAc
β1−3)構造が2回以上繰り返す糖鎖〕は、GlcNAcβ1,4−ガラクト
ース転移酵素とGalβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性が交互
に働くことにより合成されることが知られている。従って、GlcNAcβ1,
4−ガラクトース転移酵素と本発明のGalβ1,3−N−アセチルグルコサミ
ン転移酵素活性を有するポリペプチドを用いて、in vitroでポリ−N−
アセチルラクトサミン糖鎖を合成することができる。
即ち、本発明のポリペプチドを酵素源として用い、(a)GlcNAcβ1,
4−ガラクトース転移酵素、(b)i)ラクトシルセラミド(Galβ1−4G
lc−セラミド)またはパラグロボシド(Galβ1−4GlcNAcβ1−3
Galβ1−4Glc−セラミド)、ii)ガラクトース、N−アセチルラクト
サミン(Galβ1−4GlcNAc)、Galβ1−3GlcNAcまたはラ
クトース(Galβ1−4Glc)、iii)ガラクトース、N−アセチルラク
トサミン(Galβ1−4GlcNAc)、Galβ1−3GlcNAcまたは
ラクトース(Galβ1−4Glc)構造を非還元末端に有するオリゴ糖、iv
)ガラクトース、N−アセチルラクトサミン、Galβ1−3GlcNAcまた
はラクトース構造を非還元末端に有する複合糖質、およびv)上記の方法により
得られる糖鎖または複合糖質から選ばれる受容基質、(c)ウリジン−5’−二
リン酸N−アセチルラクトサミン(UDP−GlcNAc)、および(d)ウリ
ジン−5’−二リン酸ガラクトース(UDP−Gal)を水性媒体中に存在せし
め、該水性媒体中に、該受容基質の非還元末端にポリ−N−アセチルラクトサミ
ン糖鎖が付与された反応産物を生成、蓄積させ、該水性媒体中より該ポリ−N−
アセチルラクトサミン糖鎖が付与された糖鎖または複合糖質を採取することによ
り、該ポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖が付与された該糖鎖または複合糖質
を製造することができる。
さらに、GlcNAcβ1,4−ガラクトース転移酵素遺伝子と本発明のGa
lβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性を有するポリペプチドをコ
ードするDNAを細胞中で共発現することにより、ポリ−N−アセチルラクトサ
ミン糖鎖あるいは該糖鎖が付加した複合糖質を生産することができる。GlcN
Acβ1,4−ガラクトース転移酵素はほとんどの細胞で発現しているため、G
alβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性を有するポリペプチドを
コードするDNAのみを細胞中で発現することによっても、ポリ−N−アセチル
ラクトサミン糖鎖あるいは該糖鎖が付加した複合糖質を生産することができる。
(iv)各種糖鎖または複合糖質の利用法
以上のようにして製造された各種糖鎖または複合糖質の利用法として、例えば
以下のような応用が考えられる。
ヒトの乳中にはラクト−N−ネオテトラオース(Galβ1−4GlcNAc
β1−3Galβ1−4Glc)やラクト−N−テトラオース(Galβ1−3
GlcNAcβ1−3Galβ1−4Glc)、あるいはそれらを母核とする構
造を有する様々なオリゴ糖が存在することが知られている〔Acta Paed
iatrica,82,903(1993)〕。該オリゴ糖は共通してGlcN
Acβ1−3Gal構造を有している。また、該オリゴ糖の中にはポリ−N−ア
セチルラクトサミン糖鎖を有するオリゴ糖も含まれる。これらのオリゴ糖には、
乳児がウイルスや微生物に感染するのを防ぐ働きや、毒素を中和する働きがある
と考えられている。また、善玉の腸内細菌であるビフィズス菌の増殖を促す活性
も知られている。一方、ウシやマウスなどの動物の乳中に存在するオリゴ糖の種
類は少なく、大部分がラクトースであり、ヒト乳中に存在する上記オリゴ糖はほ
とんど存在しない。
ヒトの乳中に含まれる上記オリゴ糖、あるいはそれらが含まれたミルクを効率
よく生産することができれば、産業上非常に有用と考えられる。本発明のラクト
シルセラミドβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性を有するポリペ
プチドが、乳腺においてヒトの乳中に含まれる上記オリゴ糖の合成に関与してい
る可能性があり、抗感染症および善玉ビフィズス菌の増殖促進に有効なオリゴ糖
の生産に利用できる可能性がある。
ポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖は、タンパク質の安定化に寄与している
ことから、任意のタンパク質に人為的にポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖を
付加することにより、タンパク質を安定化することができる。また、血中タンパ
ク質の腎臓からのクリアランス速度は、タンパク質の実効分子量が大きいほど遅
くなることから、任意のタンパク質に人為的にポリ−N−アセチルラクトサミン
糖鎖を付加し、実効分子量を増加させることにより、腎臓からのクリアランス速
度を低下させ、血中安定性を増加させることができる。さらに、ポリ−N−アセ
チルラクトサミン糖鎖を付加することにより、任意のタンパク質を特定の細胞に
ターゲティングすることもできる。
(5)本発明のDNAまたはオリゴヌクレオチドの利用
本発明のDNA、オリゴヌクレオチドまたはその誘導体を用いた利用法につい
て、以下にその詳細を記す。
(i)本発明のポリペプチドをコードするDNAの発現量の定量
また、本発明のDNAあるいは該DNAより調製した上記オリゴヌクレオチド
を用い、本発明のポリペプチドをコードする遺伝子の発現量を定量、または遺伝
子の構造変化を検出することができる。
本発明のポリペプチドをコードするmRNAの発現量を定量または本発明のポ
リペプチドをコードするDNAやmRNAの構造変化を検出する方法としては、
例えば(a)ノーザンブロット法(b)in situハイブリダイゼイション
法、(c)定量的PCR法/リアルタイムPCR(real−time PCR
)法、(d)デファレンシャル・ハイブリダイゼイション法、(e)DNAマイ
クロアレイ法/DNAチップ法、(f)RNase保護アッセイ法などの方法等
が挙げられる。
上記方法による分析に供する検体としては、培養細胞あるいは各種組織、血清
、唾液等の生体試料、(3)に記載した形質転換体から取得したDNA、mRN
Aあるいは全RNAが用いられる。以後、該mRNAおよび全RNAを検体由来
RNAと称する。また、生体試料から取得した組織を、パラフィンあるいはクリ
オスタット切片として単離したものを用いることもできる。
ノーザンブロット法では、検体由来RNAをゲル電気泳動で分離後、ナイロン
フィルター等の支持体に転写し、本発明のDNAより調製した標識プローブを用
いて、ハイブリダイゼーションならびに洗浄を行うことで、本発明のポリペプチ
ドをコードするmRNAに特異的に結合したバンドを検出することにより、該m
RNAの発現量ならびに構造の変化を検出することができる。ハイブリダイゼー
ションを行う際には、検体由来RNA中の該mRNAとプローブが安定なハイブ
リッドを形成する条件でインキュベーションする。偽陽性を防ぐためには、ハイ
ブリダイゼーションならびに洗浄工程は高ストリンジェントな条件で行うことが
望ましい。この条件は、温度、イオン強度、塩基組成、プローブの長さ、および
ホルムアミド濃度等の多数の因子により決定される。これらの因子は、例えば、
モレキュラー・クローニング 第2版に記載されている。
ノーザンブロット法に用いる標識プローブは、例えば、公知の方法(ニック・
トランスレーション、ランダム・プライミングまたはキナージング)により放射
性同位体、ビオチン、蛍光基、化学発光基等を、本発明のDNAの塩基配列と相
補的な塩基配列を有するDNA、該DNAの100塩基以上の部分断片、あるい
は該DNAの配列から設計したオリゴヌクレオチドに取り込ませることで調製で
きる。標識プローブの結合量は該mRNAの発現量を反映することから、結合し
た標識プローブの量を定量することで該mRNAの発現量を定量することができ
る。また、標識プローブ結合部位を分析することで、該mRNAの構造変化を知
ることができる。
上記標識プローブ、および生体から取得した組織をパラフィンあるいはクリオ
スタット切片として単離したものを用いてハイブリダイゼーションならびに洗浄
の工程を行うin situハイブリダイゼーション法によって、該mRNAの
発現量を検出することができる。in situハイブリダイゼーション法で、
偽陽性を防ぐためには、ハイブリダイゼイションならびに洗浄工程は高ストリン
ジェントな条件で行うことが望ましい。この条件は、温度、イオン強度、塩基組
成、プローブの長さ、およびホルムアミド濃度等の多数の因子により決定される
。これらの因子は、例えば、モレキュラー・クローニング 第2版に記載されて
いる。
定量的PCR法、デファレンシャル・ハイブリダイゼーション法、あるいはD
NAマイクロアレイ法/DNAチップ法等による該mRNAの検出は、検体由来
RNA、または該RNAから逆転写酵素を用いて合成したcDNAを用いて行う
ことができる。以後、該cDNAを検体由来cDNAと称する。cDNAの合成
には、ランダムプライマーまたはオリゴdTプライマーを用いることができる。
定量的PCR法では、検体由来cDNAをテンプレートとし、本発明のDNA
が有する塩基配列に基づき設計したプライマー(本発明のDNAが有する塩基配
列の連続した5〜120塩基と同じ配列を有するDNAおよび本発明のDNAが
有する塩基配列と相補的な塩基配列の連続した5〜120塩基と同じ配列を有す
るDNAの1組のオリゴヌクレオチドからなる)を用いてPCRを行うことで、
本発明のポリペプチドをコードするmRNA由来のDNA断片が増幅される。該
増幅DNA断片の量は該mRNAの発現量を反映することから、アクチンやグリ
セルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼ(glyceraldehyde
−3−phosphate dehydrogenase、以下G3PDHと略
記する。)等をコードするDNAを内部コントロールとして置くことで該mRN
Aの量を定量することが可能である。また、該増幅DNA断片をゲル電気泳動に
より分離することで、該mRNAの構造の変化を知ることもできる。本検出法で
は、標的配列を特異的にかつ効率的に増幅する適当なプライマーを用いることが
望ましい。適当なプライマーは、プライマー間の結合やプライマー内の結合を起
こさず、アニーリング温度で標的cDNAと特異的に結合して、変性条件で標的
cDNAからはずれる等の条件に基づき設計することができる。増幅DNA断片
の定量は増幅産物が指数関数的に増加しているPCR反応の内に行うことが必要
である。このようなPCR反応は、各反応ごとに生産される該増幅DNA断片を
回収してゲル電気泳動で定量分析することで知ることができる。
リアルタイムPCR法〔Junko Stevens,実験医学(増刊),1
5,46−51(1997)〕は、上記の定量的PCRと原理は同一で、Taq
Manプローブと2種類の蛍光色素でそれぞれラベルされたフォーワードプライ
マー、リバースプライマーを用いてPCRを行い、増幅されたDNA断片の量を
放出される蛍光量としてリアルタイムに検出できる。
検体由来cDNAをプローブとして、本発明のDNAを固定化させたフィルタ
ーあるいはスライドガラスやシリコンなどの基盤に対してハイブリダイゼイショ
ンならびに洗浄を行うことで、本発明のポリペプチドをコードするmRNAの発
現量の変動を検出することができる。このような原理に基づく方法には、デファ
レンシャル・ハイブリダイゼーション法〔Trends in Genetic
s,7,314−317(1991)〕やDNAマイクロアレイ法/DNAチッ
プ法〔Genome Research,6,639−645(1996)〕と
呼ばれる方法がある。いずれの方法もフィルターあるいは基盤上にアクチンやG
3PDHなどの内部コントロールを固定化することで、対照検体と標的検体の間
での該mRNAの発現の違いを正確に検出することができる。また対照検体と標
的検体由来のRNAをもとにそれぞれ異なる標識dNTPを用いて標識cDNA
合成を行い、1枚のフィルターあるいは1枚の基盤に二つの標識cDNAプロー
ブを同時にハイブリダイズさせることで正確な該mRNAの発現量の定量を行う
ことができる。
RNase保護アッセイ法では、まず本発明のDNAの3’端にT7プロモー
ター、SP6プロモーターなどのプロモーター配列を結合した後、標識したrN
TPの存在下、RNAポリメラーゼを用いてin vitroで転写を行わせる
ことにより、標識されたアンチセンスRNAを合成する。該標識アンチセンスR
NAは、検体由来RNAと結合させて、RNA−RNAハイブリッドを形成させ
た後、RNaseで消化し、消化から保護されたRNA断片をゲル電気泳動によ
りバンドを形成させ検出する。得られたバンドを定量することで、本発明のポリ
ペプチドをコードするmRNAの発現量を定量することができる。
上記に挙げた検出方法は、炎症性疾患、癌または癌の転移等、本発明のタンパ
ク質をコードする遺伝子の発現変化を伴う疾患の検出または診断に利用すること
ができる。上記の検出または診断を行う場合は、炎症性疾患、癌または癌の転移
を有する患者、本発明のポリペプチドをコードするDNAの発現変化を伴う疾患
を有する患者、また健常者より取得したDNA、mRNAあるいは全RNAを検
体として用いる。該DNA、mRNAあるいは全RNAは、患者または健常者の
各種組織、血清、唾液等の生体試料、あるいは該生体試料から細胞を取得して試
験管内の適当な培地中で培養した初代培養細胞から取得することができる。複数
の患者および健常者の検体について本発明のポリペプチドをコードする遺伝子の
発現量を上記にあげた検出方法で測定して比較し、患者および健常者の該遺伝子
の発現レベルの範囲を決定する。被験者の検体の該遺伝子の発現レベルを健常者
の発現レベルと比較することにより、該遺伝子の発現変化を伴う疾患の検出また
は診断を行うことができる。
尚、本発明のポリペプチド以外にも既に2種類のGalβ1,3−N−アセチ
ルグルコサミン転移酵素がクローニングされているが、特定のGalβ1,3−
N−アセチルグルコサミン転移酵素の発現を検出するためには、遺伝子の塩基配
列に基づいた検出法(例えばノーザンハイブリダイゼーション法やPCR法)を
用いる必要がある。本発明のDNAにより、既にクローン化された2種の酵素と
区別して、その発現を正確に調べることが可能となる。
以下に発現量の定量の具体例を記す。
ラクトシルセラミドβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素の発現によ
り、血球細胞の分化、神経細胞の相互認識やマイグレーションが制御されている
と考えられており、本酵素の発現異常や、本酵素の変異による活性低下や活性増
強により、各種疾患が起こる可能性が推測されているが、本発明のポリペプチド
をコードするDNAの発現量を定量することで、上記各種疾患の診断を行うこと
ができる。
例えば、骨髄性白血病とリンパ球性白血病の治療は異なることから、この2種
の白血病を正確に区別する方法があれば、医療上非常に有用であると考えられて
いる。骨髄系細胞株では、ラクトシルセラミドβ1,3−N−アセチルグルコサ
ミン転移酵素活性が検出されるのに対し、リンパ球系細胞株では活性が検出され
ないことから、骨髄性白血病の細胞では本発明のポリペプチドをコードする遺伝
子が発現し、リンパ球性白血病の細胞では本発明のポリペプチドをコードする遺
伝子が発現していないと推定される。患者から採取した白血病細胞からmRNA
、全RNAまたはcDNAを調製し、本発明のDNAの塩基配列と相補的な塩基
配列を有するDNAまたは該DNAの100bp以上の部分断片あるいは本発明
のDNAの塩基配列より設計した上記オリゴヌクレオチドを用い、ノーザンハイ
ブリダイゼーション法またはPCR法により、本発明のポリペプチドをコードす
る遺伝子の発現量を定量することで、骨髄性白血病とリンパ球性白血病を区別で
きる。
(ii)本発明のDNAのプロモーター領域および転写制御領域の取得、同定
更に、本発明のDNAをプローブとして、公知の方法〔東京大学医科学研究所
制癌研究部編、新細胞工学実験プロトコール、秀潤社(1993年)〕を用いて
、該DNAのプロモーター領域および転写制御領域を取得、同定することが可能
である。
マウス、ラットあるいはヒトの細胞や組織から単離した染色体DNAを用いて
作製したゲノムDNAライブラリーに対して、本発明のDNAまたはオリゴヌク
レオチド(特にcDNAの5’側の部分)をプローブとして、プラークハイブリ
ダイゼーション等の方法でスクリーニングすることにより、本発明のDNAのマ
ウス、ラットあるいはヒトのゲノムDNA上のプロモーター領城および転写制御
領域を得ることができる。また、得られたゲノムDNAの塩基配列とcDNAの
塩基配列を比較することにより該DNAのエキソン/イントロン構造を明らかに
することができる。なお、同様の方法を用いて、他の非ヒトほ乳動物においても
該DNAのプロモーター領域および転写制御領域を取得することができる。
現性、多くの機能未知のヒト染色体遺伝子の配列がデータベースに登録されて
いる。従って、本発明のポリペプチドをコードするヒトcDNAの配列と、デー
タベースに登録されてるヒト染色体遺伝子の配列とを比較することにより、本発
明のポリペプチドをコードするヒト染色体遺伝子を同定し、その構造を明らかに
できる。cDNAの配列と一致する染色体遺伝子配列が登録されていれば、cD
NAの配列と染色体遺伝子の配列を比較することにより、本発明のポリペプチド
をコードする染色体遺伝子のプロモーター領域、エクソンおよびイントロン構造
を決定することができる。
プロモーター領域としては、哺乳動物細胞において本発明のポリペプチドをコ
ードする遺伝子の転写に関与するすべてのプロモーター領域および転写制御領域
が挙げられる。転写制御領域としては、本発明のポリペプチドをコードする遺伝
子の基本転写を増強するエンハンサー配列および減弱するサイレンサー配列など
を含む領域が挙げられる。例えば、白血球細胞、神経細胞、気管の細胞、肺細胞
、大腸細胞、胎盤の細胞、神経芽細胞腫細胞、グリオブラストーマ細胞、大腸癌
細胞、肺癌細胞、膵臓癌細胞、胃癌細胞および白血病細胞から選ばれる細胞で機
能しているプロモーター領域および転写制御領域を挙げることができる。得られ
たプロモーターおよび転写制御領域は後述のスクリーニング方法に利用すること
ができる他、該遺伝子の転写の制御機構を解析するのに役立つ。
(iii)本発明のポリペプチドをコードするDNAの変異および多型の検出
本発明の新規β1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素はポリ−N−アセ
チルラクトサミン糖鎖の合成にも関与することから、白血球におけるシアリルル
イスx糖鎖や、癌細胞における癌関連糖鎖(シアリルルイスx糖鎖、シアリルル
イスa糖鎖、シアリルルイスc糖鎖、ダイメリック・ルイスa糖鎖)の合成に関
与すると考えられる。従って、本発明のDNAの変異や多型を調べることにより
、炎症性疾患、癌または癌転移の診断、あるいは癌の予後の予測が可能と考えら
れる。
また、本発明のDNAまたはポリペプチドを用いて、本発明のDNAの多型お
よび変異と、該DNAが発現している臓器における疾患との関連を調べることに
より、該遺伝子の多型および変異に基づく該遺伝子の機能異常など他の疾患の診
断にも利用できる。
以下に本発明のDNAの変異を検出する方法について述べる。
本発明のDNA中に存在する疾患の原因となる変異の存在の有無を評価するた
めの最も明確な試験は、対照集団からのDNAと疾患患者からのDNAとを直接
比較することである。
具体的には、本発明のポリペプチドをコードするDNAの変異が原因となって
いる疾患の患者ならび健常者から、組織、血清、唾液等のヒト生体試料、あるい
は該生体試料から樹立した初代培養細胞を集め、該生体試料または該初代培養細
胞からDNAを抽出する(以後、該DNAを検体由来DNAと称する)。次いで
、該検体由来DNAをテンプレートとして、本発明のDNAが有する塩基配列に
基づき設計したプライマーを用いてPCRを行うことにより、本発明のポリペプ
チドをコードするDNAを増幅する。別法として、上記の生体試料または該初代
培養細胞由来のcDNAをテンプレートとして同様のPCRを行うことで、本発
明のポリペプチドをコードするDNAを増幅することができる。このようにして
取得した患者由来の該増幅DNAと健常者由来の該増幅DNAを比較することに
より、変異の有無を調べることができる。比較の方法としては、該増幅DNAの
塩基配列を直接調べる方法、野生型の配列を有するDNAと変異を有するDNA
とのハイブリダイズにより形成されるヘテロ二本鎖を検出する方法(下記参照)
等を用いることができる。
また、本発明のポリペプチドをコードするDNAに上記疾患の原因となる変異
があるかどうかを検出する方法として、野生型対立遺伝子を有するDNA鎖と変
異対立遺伝子を有するDNA鎖とのハイブリダイズにより形成されるヘテロ二本
鎖を検出する方法を用いることができる。
ヘテロ二本鎖を検出する方法には、(a)ポリアクリルアミドゲル電気泳動に
よるヘテロ二本鎖検出法〔Trends Genet.,7,5(1991)〕
、(b)一本鎖コンフォメーション多型解析法〔Genomics,16,32
5−332(1993)〕、(c)ミスマッチの化学的切断法(CCM,che
mical cleavage of mismatches)〔Human
Molecular Genetics(1996),Tom Stracha
n and Andrew P.Read(BIOS Scientific
Publishers Limited)〕、(d)ミスマッチの酵素的切断法
〔Nature Genetics,9,103−104(1996)〕、(e
)変性ゲル電気泳動法〔Mutat.Res.,288,103−112(19
93)〕等の方法が挙げられる。
(a)ポリアクリルアミドゲル電気泳動によるヘテロ二本鎖検出法
検体由来DNAあるいは検体由来cDNAをテンプレートとして、配列番号2
に記載の塩基配列に基づき設計したプライマーを用いてPCRを行うことにより
、本発明のポリペプチドをコードするDNAを増幅する。プライマーは、200
bp以下のDNAが増幅するようにデザインする。増幅したDNA(患者由来の
DNA、または患者由来の増幅DNAと健常人由来の増幅DNAを混合したもの
)を熱変性により一本鎖DNAに変換後、緩やかに温度を下げることにより、再
度二本鎖DNAを形成させる。該二本鎖DNAをポリアクリルアミドゲル電気泳
動に供する。ヘテロ二本鎖が形成された場合は、変異を持たないホモ二本鎖より
も移動度が遅く、それらは余分なバンドとして検出することができる。特製のゲ
ル(Hydro−link,MDEなど)を用いた方が分離度はよい。200b
pよりも小さい断片の検索ならば、挿入、欠失、ほとんどの1塩基置換を検出可
能である。ヘテロ二本鎖解析は、次に述べる一本鎖コンフォメーション多型解析
と組み合わせた1枚のゲルで行うことが望ましい。
(b)一本鎖コンフォメーション多型解析法(SSCP解析;single s
trand conformation polymorphism anal
ysis)
(a)に記載した方法で調製した増幅DNAを変性後、未変性ポリアクリルア
ミドゲル中で泳動する。DNA増幅を行う際にプライマーを放射性同位体あるい
は蛍光色素で標識するか、または未標識の増幅産物を銀染色することにより、増
幅した該DNAをバンドとして検出することができる。野生型のパターンとの相
違を明らかにするために、コントロールの検体も同時に泳動すると、変異を持っ
た断片を移動度の違いから検出できる。
(c)ミスマッチの化学的切断法(CCM法)
検体由来DNAあるいは検体由来cDNAをテンプレートとして、配列番号2
に記載の塩基配列に基づき設計したプライマーを用いてPCRを行うことにより
、本発明のポリペプチドをコードするDNAを増幅する。次いで、本発明のDN
Aに放射性同位体あるいは蛍光色素をとり込ませた標識DNAと該増幅DNAを
ハイブリダイズさせ、四酸化オスミウムで処理することでミスマッチしている場
所のDNAの一方の鎖を切断させ変異を検出することができる。CCM法は最も
感度の高い検出法の1つであり、キロベースの長さの検体にも適応できる。
(d)ミスマッチの酵素的切断法
上記(c)の四酸化オスミウムの代わりにT4ファージリゾルベースとエンド
ヌクレアーゼVIIのような細胞内でミスマッチの修復に関与する酵素とRNa
seAと組み合わせることで、酵素的にミスマッチを切断することもできる。
(e)変性ゲル電気泳動法(denaturing gradient gel
electrophoresis:DGGE法)
(c)に記載した方法で調製した増幅DNAを、化学的変性剤の濃度勾配や温
度勾配を有するゲルを用いて電気泳動する。増幅したDNA断片はゲル内を一本
鎖に変性する位置まで移動し、変性後は移動しなくなる。該DNAに変異がある
場合とない場合では増幅したDNAのゲル内での移動度が異なることから、変異
の存在を検出することが可能である。検出感度を上げるにはそれぞれのプライマ
ーにポリ(G:C)端末を付けるとよい。
該DNAの変異を検出する別の方法として、タンパク質短縮試験(prote
in truncation test:PTT法)〔Genomics,20
,1−4(1994)〕がある。該試験によりポリペプチドの欠損を生み出すフ
レームシフト突然変異、スプライス部位突然変異、ナンセンス突然変異を特異的
に検出することができる。具体的には、検体由来cDNA(染色体遺伝子にイン
トロンがない場合には検体由来DNAも使用可能)をテンプレートとして、配列
番号2に記載の塩基配列に基づき設計したプライマーを用いてPCRを行うこと
により、本発明のポリペプチド全長をコードするDNAを増幅する。その際、該
ポリペプチドのN末端側に対応するプライマーの5’末端には、T7プロモータ
ー配列と真核生物翻訳開始配列を付加しておく。該増幅DNAを用いてin v
itro転写、翻訳を行うことにより、ポリペプチドを生産することができる。
該ポリペプチドをゲルに泳動した際の永動位置から、ポリペプチドの欠損を生み
出す変異の有無を知ることができる。該ポリペプチドの泳動位置が完全長ポリペ
プチドに相当する位置にあれば欠損を生み出す変異は存在しない。一方、該ポリ
ペプチドに欠損がある場合は、完全長ポリペプチドより小さい位置に該ポリペプ
チドは泳動され、該位置より変異の位置を予測することができる。
本発明のポリペプチドをコードする染色体遺伝子中のコード領域以外の変異に
起因する疾患も存在し得る。非コード領域中の変異に起因する疾患の患者では、
mRNAのサイズや発現量に異常が検出されるため、ノーザンハイブリダイゼー
ションやPCR法によりそれらの異常を調べることができる。
非コード領域における変異の存在が示唆された場合は、該遺伝子のプロモータ
ー領域、転写制御領域、あるいはイントロン領域に変異があるかどうかを検査す
る。上記遺伝子領域は、配列番号2で表される塩基配列を有するDNAをハイブ
リダイゼイション用のプローブとして用いることにより、クローン化することが
できる。また、上記遺伝子領域の配列情報は、各種データベースに登録されたヒ
ト染色体遺伝子配列と比較することによっても得られる場合がある。実施例12
に示したように、本発明のポリペプチドをコードする染色体遺伝子の場合にはイ
ントロンは存在しなかった。非コード領域における変異は上述のいずれかの方法
に準じて探索することができる。
本発明のDNAの多型解析は、該DNAの遺伝子配列情報を用いて行うことが
できる。具体的には、サザンブロット法、ダイレクトシークエンス法、PCR法
、DNAチップ法などを用いて遺伝子多型を解析することができる〔臨床検査,
42,1507−1517(1998)、臨床検査,42,1565−1570
(1998)〕。
見い出された変異や多型は、Handbook of Human Gene
tics Linkage.The John Hopkins Univer
sity Press,Baltimore(1994)に記載された方法に従
い統計処理を行うことで、疾患との連鎖があるSNPs(シングル・ヌクレオチ
ド・ポリモルフィズム)として同定することができる。また、上記疾患の病歴を
持つ家族から、先に示した方法に従いDNAを取得し、変異を検出することで、
疾患の診断をすることができる。
(iv)本発明のポリペプチドをコードするDNAの転写および翻訳の抑制
本発明のDNAは、アンチセンスRNA/DNA技術〔バイオサイエンスとイ
ンダストリー,50,322(1992)、化学,46,681(1991)、
Biotechnology,9,358(1992)、Trends in
Biotechnology,10,87(1992)、Trends in
Biotechnology,10,152(1992)、細胞工学,16,1
463(1997)〕、トリプル・ヘリックス技術〔Trends in Bi
otechnology,10,132(1992)〕等を用い、本発明のタン
パク質をコードするDNAの転写または翻訳を抑制することができる。例えば、
本発明のDNAまたはオリゴヌクレオチドを投与することにより、本発明のポリ
ペプチドの生産を抑制することができる。即ち、本発明のDNAまたはオリゴヌ
クレオチドまたはその誘導体を用いることにより、本発明のポリペプチドをコー
ドするDNAの転写、または本発明のポリペプチドをコードするmRNAの翻訳
を、それぞれ抑制できる。該抑制方法は、炎症性疾患、癌、癌の転移等、本発明
のポリペプチドをコードするDNAの発現変動を伴う疾患の治療または予防のた
めの医薬として利用することができる。
本発明のポリペプチドは、癌細胞においてネオラクト系糖脂質やラクト系糖脂
質の合成に関与していると考えられる。従って、本発明のDNAの転写およびポ
リペプチドをコードするmRNAの翻訳を抑制することにより、癌の治療が可能
と考えられる。
また、上述の炎症反応と癌転移の機構を考慮すると、白血球や癌細胞上のポリ
−N−アセチルラクトサミン糖鎖の発現を抑制することによって、炎症反応を抑
制したり癌転移を防止することが期待できる。本発明のDNAの転写およびポリ
ペプチドをコードするmRNAの翻訳を抑制することにより、白血球や癌細胞に
おけるポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖の発現を抑制することができる可能
性がある。
また、特定の白血球や癌細胞においてポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖の
合成に関与しているGalβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素は異な
ることが考えられる。ラクトシルセラミドβ1,3−N−アセチルグルコサミン
転移酵素が、特定の白血球や癌細胞においてポリ−N−アセチルラクトサミン糖
鎖の合成に関与している可能性があり、本発明のDNAの転写およびポリペプチ
ドをコードするmRNAの翻訳を抑制することにより、該ポリペプチドを発現し
ている特定の白血球や癌細胞のポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖の合成を特
異的に抑制することができると考えられる。
(v)本発明のDNAまたはオリゴヌクレオチドを含有する医薬
本発明のDNA、該DNAの部分断片または本発明のオリゴヌクレオチドを含
有する医薬は、(3)に記載した本発明のポリペプチドを含有する医薬に準じた
方法で作製および投与することができる。
(6)本発明のポリペプチドを認識する抗体の生産
(i)ポリクローナル抗体の作製
上述(3)の方法により取得したポリペプチドの全長または部分断片精製標品
、あるいは本発明の蛋白質の一部のアミノ酸配列を有するペプチドを抗原として
用い、動物に投与することによりポリクローナル抗体を作製することができる。
投与する動物として、ウサギ、ヤギ、ラット、マウス、ハムスター等を用いる
ことができる。該抗原の投与量は動物1匹当たり50〜100μgが好ましい。
ペプチドを用いる場合は、ペプチドをスカシガイヘモシアニン(keyhole
limpet haemocyanin)や牛チログロブリンなどのキャリア
蛋白に共有結合させたものを抗原とするのが望ましい。抗原とするペプチドは、
ペプチド合成機で合成することができる。
該抗原の投与は、1回目の投与の後1〜2週間おきに3〜10回行う。各投与
後、3〜7日目に眼底静脈叢より採血し、該血清が免疫に用いた抗原と反応する
ことを酵素免疫測定法〔酵素免疫測定法(ELISA法):医学書院刊1976
年、Antibodies−A Laboratory Manual,Col
d Spring Harbor Lavoratory(1988)〕等で確
認する。
免疫に用いた抗原に対し、その血清が充分な抗体価を示した非ヒトほ乳動物よ
り血清を取得し、該血清を分離、精製することによりポリクローナル抗体を取得
することができる。
分離、精製する方法としては、遠心分離、40〜50%飽和硫酸アンモニウム
による塩析、カプリル酸沈殿〔Antibodies,A Laborator
y manual,Cold Spring Harbor Laborato
ry,(1988)〕、またはDEAE−セファロースカラム、陰イオン交換カ
ラム、プロテインAまたはG−カラムあるいはゲル濾過カラム等を用いるクロマ
トグラフィー等を、単独または組み合わせて処理する方法が挙げられる。
(ii)モノクローナル抗体の作製
(a)抗体産性細胞の調製
免疫に用いた本発明のポリペプチドの部分断片ポリペプチドに対し、その血清
が十分な抗体価を示したラットを抗体産生細胞の供給源として供する。
該抗体価を示したラットに抗原物質を最終投与した後3〜7日目に、脾臓を摘
出する。該脾臓をMEM培地(日水製薬社製)中で細断し、ピンセットでほぐし
、1,200rpmで5分間遠心分離した後、上清を捨てる。得られた沈殿画分
の脾細胞をトリス−塩化アンモニウム緩衝液(pH7.65)で1〜2分間処理
し赤血球を除去した後、MEM培地で3回洗浄し、得られた脾細胞を抗体産生細
胞として用いる。
(b)骨髄腫細胞の調製
骨髄腫細胞としては、マウスまたはラットから取得した株化細胞を使用する。
例えば、8−アザグアニン耐性マウス(BALB/c由来)骨髄腫細胞株P3
−X63Ag8−U1(以下、P3−U1と略す)〔Curr.Topics.
Microbiol.Immunol.,81,1(1978)、Europ.
J.Immunol.,6,511(1976)〕、SP2/0−Ag14(S
P−2)〔Nature,276,269(1978)〕、P3−X63−Ag
8653(653)〔J.Immunol.,123,1548(1979)]
、P3−X63−Ag8(X63)〔Nature,256,495(1975
)〕等を用いることができる。
これらの細胞株は、8−アザグアニン培地〔RPMI−1640培地にグルタ
ミン(1.5mmol/l)、2−メルカプトエタノール(5×10−5M)、
ジェンタマイシン(10μg/ml)および牛胎児血清(FCS)(CSL社製
、10%)を加えた培地(以下、正常培地という)に、さらに8−アザグアニン
(15μg/ml)を加えた培地〕で継代するが、細胞融合の3〜4日前に正常
培地で培養し、融合には該細胞を2×107個以上用いる。
(c)ハイブリドーマの作製
(a)で取得した抗体産生細胞と(b)で取得した骨髄腫細胞をMEM培地ま
たはPBS(リン酸二ナトリウム1.83g、リン酸一カリウム0.21g、食
塩7.65g、蒸留水1リットル、pH7.2)でよく洗浄し、細胞数が、抗体
産生細胞:骨髄腫細胞=5〜10:1になるよう混合し、1,200rpmで5
分間遠心分離した後、上清を捨てる。
得られた沈澱画分の細胞群をよくほぐし、該細胞群に、攪拌しながら、37℃
で、108抗体産生細胞あたり、ポリエチレングライコール−1000(PEG
−1000)2g、MEM2mlおよびジメチルスルホキシド(DMSO)0.
7mlを混合した溶液を0.2〜1ml添加し、更に1〜2分間毎にMEM培地
1〜2mlを数回添加する。添加後、MEM培地を加えて全量が50mlになる
ように調製する。
該調製液を900rpmで5分間遠心分離後、上清を捨てる。得られた沈殿画
分の細胞を、ゆるやかにほぐした後、メスピペットによる吸込み、吹出しでゆる
やかにHAT培地〔正常培地にヒポキサンチン(10−4M)、チミジン(1.
5×10−5M)およびアミノプテリン(4×10−7M)を加えた培地〕10
0ml中に懸濁する。
該懸濁液を96穴培養用プレートに100μl/穴ずつ分注し、5%CO2イ
ンキュベーター中、37℃で7〜14日間培養する。培養後、培養上清の一部を
とりアンチボディイズ〔Antibodies,A Laboratory m
anual,Cold Spring Harbor Laboratory,
Chapter 14(1988)〕等に述べられている酵素免疫測定法により
、本発明のポリペプチドの部分断片ポリペプチドに特異的に反応するハイブリド
ーマを選択する。
酵素免疫測定法の具体的例として、以下の方法を挙げることができる。
免疫の際、抗原に用いた本発明のポリペプチドの部分断片ポリペプチドを適当
なプレートにコートし、ハイブリドーマ培養上清もしくは後述の(d)で得られ
る精製抗体を第一抗体として反応させ、さらに第二抗体としてビオチン、酵素、
化学発光物質あるいは放射線化合物等で標識した抗ラットまたは抗マウスイムノ
グロブリン抗体を反応させた後に標識物質に応じた反応を行ない、本発明のポリ
ペプチドに特異的に反応するものを本発明のポリペプチドモノクローナル抗体を
生産するハイブリドーマとして選択する。
該ハイブリドーマを用いて、限界希釈法によりクローニングを2回繰り返し〔
1回目は、HT培地(HAT培地からアミノプテリンを除いた培地)、2回目は
、正常培地を使用する〕、安定して強い抗体価の認められたものを本発明のポリ
ペプチドの抗ポリペプチド抗体産生ハイブリドーマ株として選択する。
(d)モノクローナル抗体の調製
プリスタン処理〔2,6,10,14−テトラメチルペンタデカン(Pris
tane)0.5mlを腹腔内投与し、2週間飼育する〕した8〜10週令のマ
ウスまたはヌードマウスに、(c)で取得した本発明のポリペプチドモノクロー
ナル抗体産生ハイブリドーマ細胞5〜20×106細胞/匹を腹腔内に注射する
。10〜21日間でハイブリドーマは腹水癌化する。該腹水癌化したマウスから
腹水を採取し、3,000rpmで5分間遠心分離して固形分を除去する。得ら
れた上清より、ポリクローナルで用いた方法と同様の方法でモノクローナル抗体
を精製、取得することができる。
抗体のサブクラスの決定は、マウスモノクローナル抗体タイピングキットまた
はラットモノクローナル抗体タイピングキットを用いて行う。蛋白質量は、ロー
リー法あるいは280nmでの吸光度より算出する。
(e)中和抗体
本発明の抗体には、本発明のポリペプチドと結合することにより本発明のポリ
ペプチドの活性を抑制できる性質を持つ中和抗体が含まれる。(3)に記載の方
法で本発明のポリペプチドの活性を測定するときに、上記で得られた抗体を添加
して測定し、該抗体を添加しなかった場合と比較して本発明のポリペプチドの活
性が低下する場合には、該抗体が中和抗体であると確認できる。
(7)本発明の抗体の利用
(i)本発明のポリペプチドの検出および定量
本発明のポリペプチドを特異的に認識する抗体を用い、抗原抗体反応を行わせ
ることにより、本発明のポリペプチドまたは該ポリペプチドを含む細胞または組
織を免疫学的に検出することができる。該検出法は、炎症性疾患、癌、または癌
の転移等、本発明のポリペプチドの発現変動が伴う疾患の診断に利用することが
できる。また、該検出方法は、タンパク質の定量にも用いられる。
免疫学的に検出および定量する方法としては、蛍光抗体法、酵素免疫測定法(
ELISA法)、放射性物質標識免疫抗体法(RIA)、免疫組織染色法や免疫
細胞染色法などの免疫組織化学染色法(ABC法、CSA法等)、ウェスタンブ
ロッティング法、ドットブロッティング法、免疫沈降法、サンドイッチELIS
A法〔単クローン抗体実験マニュアル(講談社サイエンティフィック)(198
7)、続生化学実験講座5,免疫生化学研究法(東京化学同人)(1986)〕
等が挙げられる。
蛍光抗体法とは、本発明のポリペプチドを細胞内あるいは細胞外に発現した微
生物、動物細胞あるいは昆虫細胞または組織に、本発明の抗体を反応させ、さら
にフルオレシン・イソチオシアネート(FITC)などの蛍光物質でラベルした
抗マウスIgG抗体あるいはその断片を反応させた後、蛍光色素をフローサイト
メーターで測定する方法である。
酵素免疫測定法(ELISA法)とは、該ポリペプチドを細胞内あるいは細胞
外に発現した微生物、動物細胞あるいは昆虫細胞または組織に、本発明の抗体を
反応させ、さらにペルオキシダーゼ、ビオチンなどの酵素標識などを施した抗マ
ウスIgG抗体あるいは結合断片を反応させた後、発色色素を吸光光度計で測定
する方法である。
放射性物質標識免疫抗体法(RIA)とは、該ポリペプチドを細胞内あるいは
細胞外に発現した微生物、動物細胞あるいは昆虫細胞または組織に、本発明の抗
体を反応させ、さらに放射線標識を施した抗マウスIgG抗体あるいはその断片
を反応させた後、シンチレーションカウンターなどで測定する方法である。
免疫細胞染色法、免疫組織染色法とは、該ポリペプチドを細胞内あるいは細胞
外に発現した微生物、動物細胞あるいは昆虫細胞または組織に、該ポリペプチド
を特異的に認識する抗体を反応させ、さらにFITCなどの蛍光物質、ペルオキ
シダーゼ、ビオチンなどの酵素標識を施した抗マウスIgG抗体あるいはその断
片を反応させた後、顕微鏡を用いて観察する方法である。
ウェスタンブロッティング法とは、該ポリペプチドを細胞内あるいは細胞外に
発現した微生物、動物細胞あるいは昆虫細胞または組織の抽出液をSDS−ポリ
アクリルアミドゲル電気泳動〔Antibodies−A Laborator
y Manual,Cold Spring Harbor Laborato
ry,(1988)〕で分画した後、該ゲルをPVDF膜あるいはニトロセルロ
ース膜にブロッティングし、該膜に本発明の該ポリペプチドを特異的に認識する
抗体を反応させ、さらにFITCなどの蛍光物質、ペルオキシダーゼ、ビオチン
などの酵素標識を施した抗マウスIgG抗体あるいはその断片を反応させた後、
標識物質に応じた反応を行う方法である。
ドットブロッティング法とは、該ポリペプチドを細胞内あるいは細胞外に発現
した微生物、動物細胞あるいは昆虫細胞または組織の抽出液をニトロセルロース
膜にブロッティングし、該膜に本発明の抗体を反応させ、さらにFITCなどの
蛍光物質、ペルオキシダーゼ、ビオチンなどの酵素標識を施した抗マウスIgG
抗体あるいは結合断片を反応させた後、標識物質に応じた反応を行う方法である
。
免疫沈降法とは、本発明のポリペプチドを細胞内あるいは細胞外に発現した微
生物、動物細胞あるいは昆虫細胞または組織の抽出液を該ポリペプチドを特異的
に認識する抗体と反応させた後、プロテインG−セファロース等イムノグロブリ
ンに特異的な結合能を有する担体を加えて抗原抗体複合体を沈降させる方法であ
る。
サンドイッチELISA法とは、本発明のポリペプチドを特異的に認識する抗
体を吸着させたプレートに、該ポリペプチドを細胞内あるいは細胞外に発現した
微生物、動物細胞あるいは昆虫細胞または組織の抽出液を反応させた後、FIT
Cなどの蛍光物質、またはペルオキシダーゼやビオチンなどの酵素で標識した本
発明のポリペプチドを特異的に認識する抗体(上記抗体とは抗原認識部位が異な
る)を反応させ、標識物質に応じた反応を行う方法である。
尚、本発明のポリペプチド以外にも既に2種類のGalβ1,3−N−アセチ
ルグルコサミン転移酵素がクローニングされているが、特定のGalβ1,3−
N−アセチルグルコサミン転移酵素の発現を検出するためには、特異的抗体を用
いた免疫的検出を用いる必要がある。従って、本発明の抗体により、本発明のポ
リペプチドの発現を正確に調べることが可能となる。
(ii)炎症性疾患や癌の診断および治療への利用
ヒト生体試料ならびヒト初代培養細胞での、該ポリペプチドの発現量の変化な
らびに発現しているポリペプチドの構造変化を同定することは、将来、疾患を発
症する危険性や既に発症した疾患の原因を知る上で有用である。
本発明のポリペプチドは、白血球や癌細胞においてネオラクト系糖脂質やラク
ト系糖脂質の合成、あるいはポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖の合成に関与
していることが示唆される。従って、本発明の抗体を用いて、白血球または癌細
胞等における本発明のポリペプチドの発現量を調べたり、本発明の中和抗体を用
いて本発明のポリペプチドの活性を制御することにより、炎症性疾患や癌の悪性
度の診断、予防および治療が可能となる。
また、ラクトシルセラミドβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素の発
現により、血球細胞の分化、神経細胞の相互認識やマイグレーションが制御され
ていると考えらており、本酵素の発現異常や、本酵素の変異による活性低下や活
性増強により、各種疾患が起こる可能性がある。従って、本発明の抗体を用いて
、血球細胞または神経細胞における本発明のポリペプチドの発現量を調べたり、
本発明の中和抗体を用いて本発明のポリペプチドの活性を制御することにより、
血球細胞の分化、または神経細胞の相互認識やマイグレーションが関与する疾患
の診断、予防および治療が可能となる。
例えば、骨髄性白血病とリンパ球性白血病の治療は異なることから、この2種
の白血病を正確に区別する方法があれば、医療上非常に有用であると考えられる
。骨髄系細胞株では、ラクトシルセラミドβ1,3−N−アセチルグルコサミン
転移酵素活性が検出されるのに対し、リンパ球系細胞株では活性が検出されない
ことから、骨髄性白血病の細胞では本発明のポリペプチドが発現し、リンパ球性
白血病の細胞では本発明のポリペプチドが発現していないと推定される。患者か
ら採取した白血病細胞における本酵素蛋白質の発現を本発明の抗体で検出するこ
とにより、骨髄性白血病とリンパ球性白血病を区別できる可能性がある。
また、特定の白血球や癌細胞においてポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖の
合成に関与しているGalβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素は異な
ることが考えられる。ラクトシルセラミドβ1,3−N−アセチルグルコサミン
転移酵素が、特定の白血球や癌細胞においてポリ−N−アセチルラクトサミン糖
鎖の合成に関与している可能性があり、本発明のポリペプチドが有するラクトシ
ルセラミドβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性を中和抗体により
抑制することにより、該ポリペプチドを発現している特定の白血球や癌細胞のポ
リ−N−アセチルラクトサミン糖鎖の合成を特異的に抑制することができる。
該ポリペプチドの発現量や構造変化を検出して診断する方法としては、上記の
蛍光抗体法、酵素免疫測定法(ELISA法)、放射性物質標識免疫抗体法(R
IA)、免疫組織染色法や免疫細胞染色法などの免疫組織化学染色法(ABC法
、CSA法等)、ウェスタンブロッティング法、ドットブロッティング法、免疫
沈降法、サンドイッチELISA法等が挙げられる。
上記方法による診断に供する検体としては、炎症性疾患、癌または癌の転移等
、本発明のポリペプチドの発現変動が伴うことが知られている疾患の患者より取
得した組織、血液、血清、尿、便、唾液等の生体試料そのものあるいは、該生体
試料から取得した細胞ならびに細胞抽出液が用いられる。また、生体試料から取
得した組織を、パラフィンあるいはクリオスタット切片として単離したものを用
いることもできる。
免疫学的に検出する方法としては、マイクロタイタープレートを用いるELI
SA法・蛍光抗体法、ウェスタンブロット法、免疫組織染色法等が挙げられる。
免疫学的に定量する方法としては、液相中で本発明のポリペプチドと反応する
抗体のうちエピトープが異なる2種類のモノクローナル抗体を用いたサンドイッ
チELISA法、125I等の放射性同位体で標識した本発明のポリペプチドと
本発明のポリペプチドを認識する抗体とを用いるラジオイムノアッセイ法等が挙
げられる。
本発明の抗体を含有する医薬は、(3)に記載した本発明のポリペプチドを含
有する医薬に準じた方法で作製および投与することができる。
(8)本発明のポリペプチドを生産する組換えウイルスベクターの調製法
以下に、本発明のポリペプチドを特定のヒト組織内で生産するための組換えウ
イルスベクターの調製法について述べる。
本発明のDNAの完全長cDNAをもとに、必要に応じて、該ポリペプチドを
コードする部分を含む適当な長さのDNA断片を調製する。例えば、配列番号2
で表される塩基配列を有するDNA、配列番号2で表される塩基配列の135〜
1268番目の塩基配列を有するDNA、または配列番号2で表される塩基配列
の249〜1268番目の塩基配列を有するDNA等が挙げられる。
完全長cDNA、あるいは該DNA断片をウイルスベクター内のプロモーター
の下流に挿入することにより、組換えウイルスベクターを造成する。
RNAウイルスベクターの場合には、本発明の遺伝子の完全長cDNAに相同
なcRNA,若しくは該ポリペプチドをコードする部分を含む適当な長さのDN
A断片に相同なRNA断片を調整し、それらを、ウイルスベクター内のプロモー
ターの下流に挿入することにより、組換えウイルスを造成する。RNA断片は、
2本鎖の他、ウイルスベクターの種類に応じて、センス鎖若しくはアンチセンス
鎖のどちらか一方の1本鎖を選択する。例えば、レトロウイルスベクターの場合
は、センス鎖に相同するRNAを、センダイウイルスベクターの場合は、逆にア
ンチセンス鎖に相同なRNAを選択する。
該組換えウイルスベクターを、該ベクターに適合したパッケージング細胞に導
入する。
パッケージング細胞としては、対応する組換えウイルスベクターにおいて欠損
しているウイルスのパッケジーングに必要な遺伝子がコードするタンパク質を補
給できる細胞は全て用いることができ、例えば下記タンパク質を発現したヒト腎
臓由来のHEK293細胞やマウス繊維芽細胞NIH3T3などを用いることが
できる。
パッケージング細胞で補給するタンパク質としては、レトロウイルスベクター
の場合はマウスレトロウイルス由来のgag,pol,envなどのタンパク質
が、レンチウイルスベクターの場合はHIVウイルス由来のgag,pol,e
nv,vpr,vpu,vif,tat,rev,nefなどのタンパク質、ア
デノウイルスベクターの場合はアデノウイルス由来のE1A・E1Bなどのタン
パク質が、アデノ随伴ウイルスの場合はRep(p5,p19,p40),Vp
(Cap)などのタンパク質が、センダイウイルスの場合はNP、P/C、L、
M、F、HNなどのタンパク質が挙げられる。
ウイルスベクターとしては上記パッケージング細胞において組換えウイルスが
生産でき、標的細胞で本発明のDNAを転写できる位置にプロモーターを含有し
ているものが用いられる。プラスミドベクターとしてはMFG〔Proc.Na
tl.Acad.Sci.USA,92,6733−6737(1995)〕、
pBabePuro〔Nucleic Acids Res.,18,3587
−3596(1990)〕、LL−CG、CL−CG、CS−CG、CLG〔J
ournal of Virology,72,8150−8157(1998
)〕、pAdex1〔Nucleic Acids Res.,23,3816
−3821(1995)〕等が用いられる。
プロモーターとしては、ヒト組織中で発現できるものであればいずれも用いる
ことができ、例えば、サイトメガロウイルス(ヒトCMV)のIE(immed
iate early)遺伝子のプロモーター、SV40の初期プロモーター、
レトロウイルスのプロモーター、メタロチオネインプロモーター、ヒートショッ
クタンパク質プロモーター、SRαプロモーター等を挙げることができる。また
、ヒトCMVのIE遺伝子のエンハンサーをプロモーターと共に用いてもよい。
パッケージング細胞への組換えウイルスベクターの導入法としては、例えば、
リン酸カルシウム法〔特開平2−227075号公報〕、リポフェクション法〔
Proc.Natl.Acad.Sci.USA,84,7413(1987)
〕等を挙げることができる。
本発明のDNAおよび該DNAに相同な配列からなるRNAを含有するウイル
スベクターは、後述する遺伝子治療剤として、炎症性疾患、癌、癌の転移等、本
発明のポリペプチドおよび該ポリペプチドをコードするDNAの発現変動を伴う
疾患の治療または予防のための医薬として利用することができる。
(9)スクリーニング法への応用
本発明のポリペプチドは、β1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性
即ち、糖鎖の非還元末端に存在するガラクトース残基にβ1,3結合でN−アセ
チルグルコサミンを転移する活性を有している。具体的には、i)ガラクトース
、N−アセチルラクトサミン(Galβ1−4GlcNAc)、Galβ1−3
GlcNAcまたはラクトース(Galβ1−4Glc)、ii)ガラクトース
、N−アセチルラクトサミン、Galβ1−3GlcNAcまたはラクトース構
造を非還元末端に有するオリゴ糖、およびiii)ラクトシルセラミドまたはパ
ラグロボシドなどを含む、ガラクトース、N−アセチルラクトサミン、Galβ
1−3GlcNAcまたはラクトース構造を非還元末端に有する複合糖質から選
ばれる受容基質の糖鎖の非還元末端に存在するガラクトース残基に、β1,3結
合でN−アセチルグルコサミンを転移する活性を有している。従って、本発明の
ポリペプチドと被験試料とを接触させることにより、上記の活性を変動させる化
合物をスクリーニングすることができる。
また、本発明のポリペプチドは、各種細胞においてネオラクト系糖脂質やラク
ト系糖脂質の合成、あるいはポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖の合成に関与
することから、該ポリペプチドのβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素
活性を増強または阻害する化合物を用いて、細胞におけるネオラクト系糖脂質、
ラクト系糖脂質、あるいはポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖の合成量を増加
または低下させることが可能である。
また、該ポリペプチドをコードする遺伝子の転写過程、あるいは転写産物から
タンパク質への翻訳過程を促進または抑制する化合物は、該ポリペプチドの発現
を制御し、細胞におけるネオラクト系糖脂質、ラクト系糖脂質、あるいはポリ−
N−アセチルラクトサミン糖鎖の合成量を制御することが可能である。
ポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖上に存在するシアリルルイスx糖鎖やシ
アリルルイスa糖鎖は、セレクチンのリガンドとなることが知られていることか
ら、ポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖の合成量を抑制する化合物は、抗炎症
や癌転移抑制に有用と考えられる。一方、ポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖
の合成量を増加させる化合物は、ポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖の合成や
ポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖が付加した複合糖質の生産に有用と考えら
れる。
該化合物は、以下(i)〜(vi)に示す方法により取得可能である。
(i)上記(3)で記載した方法を用いて調製した本発明のポリペプチド(精
製物あるいは該ポリペプチドを発現する形質転換体の細胞抽出液または培養上清
)を酵素として用い、被験化合物の存在下、(3)に記載した方法を用いてβ1
,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性を測定し、β1,3−N−アセチ
ルグルコサミン転移酵素活性を増加または低下させる活性を有する化合物を選択
し、取得する。
(ii)本発明のポリペプチドを発現する細胞または上記(2)で記載した形
質転換体を、被験化合物の存在下、上記(2)で記載の培養法で2時間から1週
間培養後、細胞表面のパラグロボシドまたはポリ−N−アセチルラクトサミン糖
鎖の量を、パラグロボシドを認識する抗体、またはポリ−N−アセチルラクトサ
ミン糖鎖を認識する抗体(抗i抗体、抗I抗体)やレクチン(LEA、PWM、
DSA)を用いて測定し、該糖鎖量を増加または低下させる活性を有する化合物
を選択し、取得する。
上記抗体やレクチンを用いた測定法としては、例えば、マイクロタイタープレ
ートを用いるELISA法、蛍光抗体法、ウェスタンブロット法、免疫組織染色
等を用いた検出法を挙げることができる。また、FACSを用いて測定すること
もできる。
(iii)該ポリペプチドの一部を構成するペプチドを多数、プラスチックピ
ンまたはある種の固体支持体上で高密度に合成し、該ペプチドに選択的に結合す
る化合物を効率的にスクリーニングした後(WO84/03564)、上記(i
)、(ii)の方法でβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性を増加
または低下させる活性、あるいはパラグロボシドやポリ−N−アセチルラクトサ
ミン糖鎖の量を増加または低下させる活性を有する化合物を選択し、取得する。
(iv)本発明のポリペプチドを発現する細胞を、被験化合物の存在下、上記
(2)で記載の培養法で2時間から1週間培養後、細胞中の該ポリペプチド量を
、上記(6)で記載した本発明の抗体を用いて測定し、該ポリペプチド量を増加
または低下させる活性を有する化合物を選択し、取得する。
該ポリペプチドの発現の増減は、上記(7)に記載した蛍光抗体法、酵素免疫
測定法(ELISA法)、放射性物質標識免疫抗体法(RIA)、免疫組織染色
法、免疫細胞染色法などの免疫組織化学染色法(ABC法、CSA法等)、ウェ
スタンブロッティング法、ドットブロッティング法、免疫沈降法、サンドイッチ
ELISA法により検出できる。
(v)本発明のポリペプチドを発現する細胞を、被験化合物の存在下、上記(
2)で記載の培養法で2時間から1週間培養後、細胞中の該ポリペプチドをコー
ドするDNA転写産物の量を、上記(4)で記載したノーザンハイブリダイゼー
ション法、PCR法またはRNase保護アッセイ法等の方法を用いて測定し、
該転写産物量を増加または低下させる活性を有する化合物を選択し、取得する。
(vi)上記(4)で取得したプロモーターの下流にレポーター遺伝子を連結
したDNAを組み込んだプラスミドを公知の方法により作製し、上記(2)記載
の動物細胞に、上記(2)に記載の方法に準じて導入し、形質転換体を取得する
。該形質転換体を、被験化合物の存在下、上記(2)記載の培養法で2時間から
1週間培養後、細胞中のレポーター遺伝子の発現量を、公知の方法〔東京大学医
科学研究所 制癌研究部編,新細胞工学実験プロトコール,秀潤社(1993)
、Biotechniques,20,914(1996)、J.Antibi
otics,49,453(1996)、Trends in Biochem
ical Sciences,20,448(1995)、細胞工学,16,5
81(1997)〕を用いて測定し、該発現量を増加または低下させる活性を有
する化合物を選択し、取得する。
レポーター遺伝子としては、例えば、クロラムフェニコール・アセチルトラン
スフェラーゼ(CAT)遺伝子、β−ガラクトシダーゼ遺伝子、β−ラクタマー
ゼ遺伝子、ルシフェラーゼ遺伝子、グリーン・フルオレッセント・プロテイン(
GFP)遺伝子等を挙げることができる。
本発明のポリペプチドは、癌細胞においてネオラクト系糖脂質やラクト系糖脂
質の合成に関与していると考えられる。従って、上記スクリーニングによって取
得される本発明のポリペプチドまたはDNAの発現を抑制する化合物を用いるこ
とにより、癌細胞におけるネオラクト系糖脂質やラクト系糖脂質の合成を抑制し
、癌の治療が可能と考えられる。
また、上述の炎症反応と癌転移の機構を考慮すると、白血球や癌細胞上のポリ
−N−アセチルラクトサミン糖鎖の発現を抑制することによって、炎症反応を抑
制したり癌転移を防止することが期待できる。上記スクリーニングによって取得
される本発明のポリペプチドまたはDNAの発現を抑制する化合物を用いること
により、白血球や癌細胞におけるポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖の発現を
抑制し、炎症反応を抑制したり癌転移を防止することが可能となると考えられる
。
特定の白血球や癌細胞においてポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖の合成に
関与しているGalβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素は異なること
が考えられる。ラクトシルセラミドβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵
素が、特定の白血球や癌細胞においてポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖の合
成に関与している可能性があり、本発明のDNAまたはポリペプチドの発現を抑
制する化合物により、該ポリペプチドを発現している特定の白血球や癌細胞のポ
リ−N−アセチルラクトサミン糖鎖の合成を特異的に抑制することが期待できる
。
(10)非ヒトノックアウト動物の作製
本発明のDNAを含むベクターを用い、目的とする動物、例えばウシ、ヒツジ
、ヤギ、ブタ、ウマ、ニワトリ、マウス等の胚性幹細胞(embryonic
stem cell)において染色体上の本発明のポリペプチドをコードするD
NAを公知の相同組換えの手法〔例えば、Nature,326,6110,2
95(1987)、Cell,51,3,503(1987)等〕により不活化
または任意の配列と置換した変異クローンを作成することができる〔例えば、N
ature,350,6315,243(1991)〕。
このようにして作成した胚性幹細胞クローンを用い、動物の受精卵の胚盤胞(
blastcyst)への注入キメラ法または集合キメラ法等の手法により胚性
幹細胞クローンと正常細胞からなるキメラ個体を作成することができる。このキ
メラ個体と正常個体の掛け合わせにより、全身の細胞の染色体上の本発明のポリ
ペプチドをコードするDNAに任意の変異を有する個体を得ることができ、さら
にその個体の掛け合わせにより相同染色体の双方に変異が入った、ホモ個体(非
ヒトノックアウト動物)を得ることができる。
このようにして動物個体において、染色体上の本発明のポリペプチドをコード
するDNAの任意の位置へ変異の導入が可能である。例えば染色体上の本発明の
ポリペプチドをコードするDNAの翻訳領域中への塩基置換、欠失、挿入等の変
異を導入することにより、その産物の活性を変化させることができる。
またその発現制御領域への同様な変異の導入により、発現の程度、時期、組織
特異性等を改変させることも可能である。さらにCre−loxP系との組合せ
により、より積極的に発現時期、発現部位、発現量等を制御することも可能であ
る。この方法としては、脳のある特定の領域で発現されるプロモータを利用して
、その領域でのみ目的遺伝子を欠失させる方法〔Cell,87,7,1317
(1996)〕やCreを発現するアデノウィルスを用いて、目的の時期に、臓
器特異的に目的遺伝子を欠失させる方法〔Science,278,5335,
(1997)〕があげられる。
従って染色体上の本発明のポリペプチドをコードするDNAについてもこのよ
うに任意の時期や組織で発現を制御できる、または任意の挿入、欠失、置換をそ
の翻訳領域や、発現制御領域に有する動物個体を作成することが可能である。
このような動物は任意の時期、任意の程度または任意の部位で、本発明のポリ
ペプチドに起因する種々の疾患の症状を誘導することができる。従って、本発明
の非ヒトノックアウト動物は、本発明のポリペプチドに起因する種々の疾患の治
療や予防において極めて有用な動物モデルとなる。特にその治療薬、予防薬、ま
た機能性食品、健康食品等の評価用モデルとして非常に有用である。
(11)本発明のDNAおよび該DNAに相同な配列からなるRNAを含有する
遺伝子治療剤
本発明のDNAおよび該DNAに相同な配列からなるRNAを含有するウイル
スベクターを用いた遺伝子治療剤は、(7)項で作製した組換えウイルスベクタ
ーおよび遺伝子治療剤に用いる基剤を調合することにより製造することができる
〔Nature Genet.,8,42(1994)〕。本発明のDNAおよ
び該DNAに相同な配列からなるRNAを含有するウイルスベクターを用いた遺
伝子治療剤は、炎症性疾患、癌、癌の転移等、本発明のポリペプチドおよび該ポ
リペプチドをコードするDNAの発現変動を伴う疾患の治療または予防のための
医薬として利用することができる。
遺伝子治療剤に用いる基剤としては、通常注射剤に用いる基剤であればどのよ
うなものでもよく、蒸留水、塩化ナトリウムまたは塩化ナトリウムと無機塩との
混合物等の塩溶液、マンニトール、ラクトース、デキストラン、グルコース等の
糖溶液、グリシン、アルギニン等のアミノ酸溶液、有機酸溶液又は塩溶液とグル
コース溶液との混合溶液等があげられる。また常法に従い、これらの基剤に浸透
圧調整剤、pH調整剤、ゴマ油、ダイズ油等の植物油又はレシチンもしくは非イ
オン界面活性剤等の界面活性剤等の助剤を用いて、溶液、懸濁液、分散液として
注射剤を調製してもよい。これらの注射剤を、粉末化、凍結乾燥等の操作により
用時溶解用製剤として調製することもできる。本発明の遺伝子治療剤は、液体の
場合はそのままで、個体の場合は必要により滅菌処理をした上記の基剤に遺伝子
治療の直前に溶解して治療に使用することができる。本発明の遺伝子治療剤の投
与方法としては、患者の治療部位に吸収されるように、局所的に投与する方法を
挙げることができる。
適当なサイズの本発明のDNAを、アデノウイルス・ヘキソン・タンパク質に
特異的なポリリジン−コンジュゲート抗体と組み合わせてコンプレックスを作製
し、得られたコンプレックスをアデノウイルスベクターに結合させることにより
、ウイルスベクターを調製することができる。該ウイルスベクターは安定に標的
細胞に到達し、エンドソームにより細胞内に取り込まれ、細胞内で分解され効率
的に遺伝子を発現させることができる。
RNAウイルスベクターとしてはレトロウイルスベクターの他、(−)鎖RN
Aウイルスであるセンダイウイルスをベースにしたウイルスベクターも開発され
ており(特願平9−517213、特願平9−517214)、遺伝子治療を目
的として本発明のDNAを組み込んだセンダイウイルスベクターを作製すること
ができる。
該DNAは、非ウイルス遺伝子移入法によっても病巣に輸送することができる
。
当該分野で公知の非ウイルス遺伝子移入法には、リン酸カルシウム共沈法〔V
irology,52,456−467(1973);Science,209
,1414−1422(1980)〕、マイクロインジェクション法〔Proc
.Natl.Acad.Sci.USA,77,5399−5403(1980
);Proc.Natl.Acad.Sci.USA,77,7380−738
4(1980);Cell,27,223−231(1981);Nature
,294,92−94(1981)〕、リポソームを介した膜融合−介在移入法
〔Proc.Natl.Acad.Sci.USA,84,7413−7417
(1987);Biochemistry,28,9508−9514(198
9);J.Biol.Chem.,264,12126−12129(1989
);Hum.Gene Ther.,3,267−275(1992);Sci
ence,249,1285−1288(1990);Circulation
,83,2007−2011(1992)〕あるいは直接DNA取り込みおよび
受容体−媒介DNA移入法〔Science,247,1465−1468(1
990);J.Biol.Chem.,266,14338−14342(19
91);Proc.Natl.Acad.Sci.USA,87,3655−3
659(1991);J.Biol.Chem.,264,16985−169
87(1989);BioTechniques,11,474−485(19
91);Proc.Natl.Acad.Sci.USA,87,3410−3
414(1990);Proc.Natl.Acad.Sci.USA,88,
4255−4259(1991);Proc.Natl.Acad.Sci.U
SA,87,4033−4037(1990);Proc.Natl.Acad
.Sci.USA,88,8850−8854(1991);Hum.Gene
Ther.,3,147−154(1991)〕等を挙げることができる。
リポソームを介した膜融合−介在移入法ではリポソーム調製物を標的とする組
織に直接投与することにより、当該組織の局所的な遺伝子の取り込みおよび発現
が可能であることが腫瘍に関する研究において報告されている〔Hum.Gen
e Ther.,3,399−410(1992)〕。従って同様の効果が本発
明のDNAおよびポリペプチドが関与する疾患病巣でも期待される。DNAを病
巣に直接ターゲッティングするには、直接DNA取り込み技術が好ましい。受容
体−媒介DNA移入は、例えば、ポリリジンを介して、タンパク質リガンドにD
NA(通常、共有的に閉環したスーパーコイル化プラスミドの形態をとる)をコ
ンジュゲートすることによって行う。リガンドは、標的細胞または組織の細胞表
面上の対応するリガンド受容体の存在に基づいて選択する。当該リガンド−DN
Aコンジュゲートは、所望により、血管に直接注射することができ、受容体結合
およびDNA−タンパク質コンプレックスの内在化が起こる標的組織に指向し得
る。DNAの細胞内破壊を防止するために、アデノウイルスを同時感染させて、
エンドソーム機能を崩壊させることもできる。
本発明のDNA、該DNAと相同な配列からなるRNAまたは該核酸を含む組
換えベクター等を含有する上記の遺伝子治療剤を、細胞へ導入し、該DNAにコ
ードされるポリペプチドを発現させることにより、該細胞の分化、相互認識、移
動などを制御することができる。その際の細胞として、例えば、血球細胞、神経
細胞、幹細胞または癌細胞等が挙げられる。
また、上記遺伝子治療剤を、前骨髄球細胞へ導入して発現させることにより、
前骨髄球細胞の顆粒球細胞への分化を促進することができる。
以下に実施例を挙げて、本発明を具体的に説明する。但し、これらの実施例は
説明のためのものであり、本発明の技術的範囲を制限するものではない。発明を実施するための最良の形態
以下の実施例に記載の遺伝子操作的手法として、特に断らない限りモレキュラ
ー・クローニング第2版に記載された公知の方法を用いた。
実施例1 ラット頚骨由来cDNAライブラリーからのβ1,3−ガラクトース
転移酵素ホモログ(ラットG6)遺伝子のクローン化
(1)RNAの調製
ラット頚骨から、チオシアン酸グアニジン−トリフルオロ酢酸セシウム法〔M
ethods in Enzymology,154,3(1987)〕により
、全RNA2.2mgを調製した。次いで、全RNA2.0mgをオリゴdTセ
ルロースカラム(Collaborative Research社製)に通過
させることにより、poly(A)+RNAとしてmRNA15.7μgを取得
した。
(2)cDNAライブラリーの作製
上記(2)で取得したmRNA4.0μgを用いて、リンカープライマー法〔
野島博編、遺伝子ライブラリーの作製法、羊土社、1994年〕に従い、cDN
A合成、BamHIアダプターの付加、NotIによる切断反応を行った。得ら
れた2本鎖cDNAを、プラスミドpBluescript II SK(−)
のBamHI−NotI間に挿入することにより、cDNAの5’端が常にベク
ターのBamHIサイト側にあるcDNAライブラリーを造成した。cDNAラ
イブラリー造成用の宿主としては、大腸菌MC1061A〔モレキュラー・クロ
ーニング 第2版〕を用いた。
(3)ランダムシークエンス
上記(2)で得られた各大腸菌クローンから常法に従ってプラスミドDNAを
取得し、各プラスミドが含有するcDNAの5’末端および3’末端の300〜
400bpの塩基配列を決定した。塩基配列の決定は、市販のキット(Dye
Terminator Cycle Sequencing FS Ready
Reaction Kit,dRhodamine Terminator
Cycle Sequencing FS Ready Reaction K
itまたはBigDye Terminator Cycle Sequenc
ing FS Ready Reaction Kit,PE Biosyst
ems社製)とDNAシークエンサー(ABI PRISM 377,PE B
iosystems社製)を用いて行った。プライマーとしては、T3プライマ
ー(STRATAGENE社製)およびT7プライマー(STRATAGENE
社製)を使用した。
得られた塩基配列についてはBLAST〔J.Mol.Biol.215,4
03−410(1990)〕、該塩基配列から予想されるアミノ酸配列に関して
はFrameSearch〔Compugen社製〕のプログラムを利用して、
相同性のある遺伝子や蛋白質の解析を行った。その結果、OVX2−038と名
づけたプラスミドが含有するcDNAは、β1,3−ガラクトース転移酵素β3
Gal−T1(別名WM1:特開平6−181759)と相同性を有する蛋白質
をコードすると考えられた。OVX2−038が含有するcDNAの塩基配列(
738bp)を配列番号3に、該DNAがコードすると考えられるポリペプチド
のアミノ酸配列を配列番号32に示す。OVX2−038が含有するcDNAは
、ラットのβ1,3−ガラクトース転移酵素ホモログ(ラットG6と命名)をコ
ードするcDNAの部分断片であると考えられた。
実施例2 ヒトG6をコードする遺伝子の検索
実施例1で取得したラットG6cDNAに対応するヒトG6遺伝子の検索を行
った。遺伝子データベースから、BLAST〔J.Mol.Biol.215,
403−410(1990)〕およびFrameSearch(Compuge
n社製)のプログラムを利用して、実施例1で取得したOVX2−038が含有
するcDNAの塩基配列(配列番号3に記載)と相同性のある遺伝子、または該
cDNAがコードすると思われるポリペプチド(配列番号32に記載)とアミノ
酸レベルで相同性を有するポリペプチドをコードする可能性のある遺伝子を検索
した結果、一つのEST(expressed sequence tag)配
列(GenBank番号AI039637)を見出した。該EST配列は428
bpであり、この配列情報だけでは、このESTに対応する遺伝子のコードする
ポリペプチドの全アミノ酸配列や該ポリペプチドの機能は分からない。
実施例3 ヒトG6cDNAのクローン化
実施例2で見出したEST配列(GenBank番号AI039637)に特
異的なプライマーセットを設計し、候補遺伝子断片のクローン化を試みた。プラ
イマーとしては、配列番号4で表される塩基配列を有するCB−462と配列番
号5で表される塩基配列を有するCB−464を使用した。該プライマーセット
を用いて、各種臓器または各種細胞から調製した一本鎖cDNA、あるいは各種
cDNAライブラリーを鋳型としてPCRを行い、ヒトG6cDNAの存在を調
べた。その結果、ヒト大腸癌細胞株Colo205由来のcDNAライブラリー
、またはヒト胃粘膜由来のcDNAライブラリーを鋳型とした時に、約250b
pのDNA断片が増幅された。
該増幅断片をプローブとして、上記2種のcDNAライブラリーをスクリーニン
グすることにより、約3kbのヒトG6cDNAクローンを得た。該クローンは
5’末端を欠失していたため、5’RACE法を用いてヒトG6cDNAの5’
末端側のDNAを取得した。ヒトG6cDNAの約3kbのcDNAクローンと
5’末端側のDNAの塩基配列を決定し、それらの配列をつなぎ合わせることで
ヒトG6cDNAの全長配列(配列番号2)を決定した。該配列を基に造成した
プライマーを用いてPCRを行い、コーディング領域全部を含むDNA断片を取
得した。該DNA断片の配列を決定し、PCRに由来する塩基配列に由来する塩
基配列の変異がないことを確認した。具体的な方法を以下に示す。
(1)ヒト大腸癌細胞株Colo205由来cDNAのライブラリーの作製とP
CRによる解析
ヒト大腸癌細胞株Colo205より、mRNA抽出キットであるOligo
texTM−dT30<super>(Roche社製)を用いて、約30μg
のmRNAを取得した。具体的試薬および方法は、キットに添付されている説明
書に従った。取得したmRNA8μgとSUPERSCRIPT Choice
System for cDNA Synthesisキット(GIBCO
BRL社製)を用い、オリゴdTをプライマーとして2本鎖cDNAを合成した
。
これら二本鎖cDNAの両末端に以下の方法でSfiIリンカーを付与した。
SfiIリンカーを構成する配列番号6で表される塩基配列を有する一本鎖DN
A(11塩基)および配列番号7で表される塩基配列を有する一本鎖DNA(8
塩基)を380A・DNA合成機(Applied Biosystems社製
)を用いて合成した。
該合成一本鎖DNAをそれぞれ50μgずつ、別々に50mmol/l トリ
ス−HCl(pH7.5)、10mmol/l MgCl2、5mmol/l
ジチオスレイトール(以下、DTTと略記する)、0.1mmol/l EDT
A(エチレンジアミン4酢酸)および1mmol/l ATPを含む緩衝液(以
下、T4キナーゼ緩衝液と略記する)50μlに溶解し、T4ポリヌクレオチド
キナーゼ(宝酒造社製)30単位を加えて、37℃で16時間リン酸化反応を行
ない、5’末端をリン酸化した。
5’末端をリン酸化した、11塩基の合成DNA4μg、8塩基の合成DNA
2.9μgおよび上記で合成した二本鎖cDNAをT4リガーゼ緩衝液45μl
に溶解後、T4DNAリガーゼ1050単位を加え、16℃で16時間反応させ
、該二本鎖cDNA各々にSfiIリンカーを付与した。
得られた反応液をアガロースゲル電気泳動に供し、約1.5kb以上のDNA
断片を回収した。
直接発現クローニングベクター(Expression Cloning V
ector)であるpAMo〔J.Biol.Chem.,268,22782
(1993)、別名pAMoPRC3Sc(特開平05−336963)〕24
μgを、10mmol/l トリス−HCl(pH7.5)、6mmol/l
MgCl2、50mmol/l NaCl、6mmol/l 2−メルカプトエ
タノールからなる緩衝液(以下、Y−50緩衝液と略記する)590μlに溶解
後、80単位のSfiI(宝酒造社製、以下、特に断らないかぎり制限酵素は宝
酒造社製のものを用いた)を加え、37℃で16時間消化反応を行った。
該反応液に40単位のBamHIを加え、37℃で2時間消化反応を行った。
該反応液をアガロースゲル電気泳動に供し、約8.8kbのDNA断片を回収し
た。
上記で調製したSfiIリンカーを付与した二本鎖cDNA(mRNA 8μ
g由来分)をT4リガーゼ緩衝液250μlに溶解後、それぞれの溶解液に、該
約8.8kbのDNA断片2μgおよびT4DNAリガーゼ2000単位を加え
て、16℃で16時間結合反応を行った。
反応後、それぞれの反応液にトランスファーRNA(tRNA)5μgを添加
し、エタノール沈殿後、10mmol/l トリス−HCl(pH8.0)およ
び1mmol/l EDTAからなる緩衝液(以下、TE緩衝液と略記する)2
0μlに溶解した。
該反応液を用い、エレクトロポーレーション法〔Nucleic Acids
Res.,16,6127(1988)〕により大腸菌LE392株〔モレキ
ュラー・クローニング第2版〕を形質転換し、約100万個のアンピシリン耐性
を有する形質転換体を取得し、cDNAライブラリーを構築した。
更に、該cDNAライブラリー(大腸菌)および、プラスミド調製キットであ
る/plasmid/maxi kit(QIAGEN社製、商品番号 410
31)を用い、cDNAを含有するプラスミドを調製した。
該プラスミドDNAを鋳型、配列番号4で表される塩基配列を有するCB−4
62と配列番号5で表される塩基配列を有するCB−464をプライマーとして
用いてPCRを行い、ヒトG6cDNAの存在を調べた。PCRは以下の条件で
行った。10ng/mlプラスミドDNA、10mmol/l Tris−HC
l(pH8.3)、50mmol/l KCl、1.5mmol/l MgCl
2、0.2mmol/l dNTP、0.001%(w/v)ゼラチン、0.2
μmol/lヒトG6遺伝子特異的プライマー(CB−462およびCB−46
4)、1unit AmpliTaq Gold DNA polymeras
e(Perkin Elmer社製)からなる反応溶液(50μl)を95℃で
11分間加熱後、95℃で30秒間、55℃で1分間、72℃で2分間からなる
反応を1サイクルとして50サイクル行った。PCRの結果、いくつかのプール
からヒトG6cDNA由来と思われる約250bpのDNA断片が増幅された。
(2)ヒト胃粘膜cDNAのライブラリーの作製
ヒト胃粘膜cDNAライブラリーは以下のように作製した。ヒト胃粘膜のpo
ly(A)+RNAよりcDNA合成システム(cDNA Synthesis
System、GIBCO BRL社製)を用いてcDNAを合成し、その両
端にEcoRI−NotI−SalIアダプター(Super Choice
System for cDNA Synthesis;GIBCO BRL社
製)を付加した後、クローニングベクターλZAP II(λZAP II/E
coRI/CIAP Cloning Kit、STRATAGENE社製)の
EcoRI部位に挿入し、Gigapack III Gold Packag
ing Extract(STRATAGENE社製)を用いてin vitr
oパッケージングを行うことにより、cDNAライブラリーを作製した。
該胃粘膜cDNAライブラリー(ファージライブラリー)を約5万種の独立ク
ローン毎にプール分けした後、各プールのファージ(約1×107個)を鋳型と
してPCRを行った。方法は99℃で10分間、熱処理したファージ(約1×1
07個)を鋳型として用いた以外は、上記(1)で述べた方法と同じである。P
CRの結果、いくつかのプールからヒトG6cDNA由来と思われる約250b
pのDNA断片が増幅された。該DNA断片をPrep−A−Gene DNA
Purification Kit(BIO RAD社製)を用いて精製し、
制限酵素(AvaIIまたはRsaI)切断により該増幅断片が上記EST配列
(GenBank番号AI039637)の部分配列(配列番号2の946番目
から1196番目に示した配列、251bp)を有することを確認した。該増幅
断片は、AvaII切断により、96bp、80bp、72bpの3つのDNA
断片に、RsaI切断により176bp、72bpの2つのDNA断片に消化さ
れた。
(3)ヒトG6cDNAのクローン化
Multiprime DNA Labelling System(Ame
rsham Pharmacia Biotech社製)を用いて、上記(2)
で取得した約250bpのPCR増幅DNA断片をラジオアイソトープで標識し
、プローブの作製を行った。50ngの該DNA断片とランダムプライマー、ラ
ジオアイソトープ([α−32P]dCTP)を含む反応溶液50μlを37℃
で30分間反応させた。反応液の組成と操作はキットの説明書に従った。次いで
、ボルテックスにより反応を停止させ、Sephadex G−50カラムを用
いたゲルろ過により、ラジオアイソトープ標識プローブの精製を行った。
上記(2)で増幅が見られた胃粘膜cDNAライブラリーの7プール(合計約
35万独立クローン)について、ラジオアイソトープ標識プローブを用いたプラ
ークハイブリダイゼーションを行った。
プラーク由来のDNAをトランスファーしたフィルター(バイオダインA:P
ALL社製)を、5倍濃度のSSPE〔1倍濃度のSSPEの組成は、180m
mol/l塩化ナトリウム、10mmol/lリン酸二水素ナトリウム、1mm
ol/l EDTAよりなる(pH7.4)〕、5倍濃度のデンハルト溶液〔1
倍濃度のデンハルト溶液の組成は、0.02%(W/V)ウシ血清アルブミン、
0.02%(W/V)フィコール400、0.02%(W/V)ポリビニルピロ
リドンよりなる〕、0.5%ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)、20μg/m
lサケ精子DNAよりなる緩衝液(以下ハイブリダイゼーション用緩衝液と呼ぶ
)25mlに浸し、65℃で1時間プレハイブリダイゼーションを行った。
次いで、該フィルターを上記で作製したラジオアイソトープ標識プローブを含
むハイブリダイゼーション用緩衝液10mlに浸し、65℃で16時間ハイブリ
ダイゼーションを行った。
その後、0.1倍濃度のSSC〔1倍濃度のSSCの組成は、15mmol/
lクエン酸ナトリウム、150mmol/l塩化ナトリウムよりなる(pH7.
0)〕、0.1%SDSよりなる緩衝液中で42℃、20分間浸漬する条件で2
回洗浄した。
該プラークハイブリダイゼーションの結果、ハイブリダイズする11個の独立
したファージクローンが得られた。STRATAGENE社製のキットを用いて
in vivo excisionを行い、各ファージクローンをプラスミドク
ローンに変換した。これにより、各ファージクローンのインサートcDNAがp
Bluescript SK(−)に挿入された形のプラスミドを取得すること
ができる。方法はキットの説明書に従った。
上記で取得した11種のプラスミドを制限酵素EcoRIで切断し、各プラス
ミドが含むcDNAのサイズを調べた。その結果、全てのプラスミドは約3kb
のcDNAを含むことが明らかになった。複数の制限酵素(PstI、Hind
IIIまたはBsmI)による切断パターンから、11種のプラスミドは全て同
一であると考えられた。これらのプラスミドの1つをpBS−G6sと命名した
。
(4)プラスミドpBS−G6s中に挿入されているcDNAの塩基配列の決定
上記(3)で得られたpBS−G6s含むcDNAの全塩基配列を、以下の方
法で決定した。
pBluescript SK(−)中の配列に特異的なプライマー〔M13
(−20)PrimerおよびM13 Riverse primer:TOY
OBO社製〕を用いて、該cDNAの5’側および3’側の配列を決定した。決
定された配列に特異的な合成DNAを調製し、それをプライマーとして用い、さ
らに先の塩基配列を決定した。該操作を繰り返すことにより、該cDNAの全塩
基配列を決定した。
塩基配列の決定には、DNAシークエンサーmodel 4000L(LI−
COR社製)と反応キット(Sequitherm EXCEL IITM L
ong−ReadTM DNA−sequencing kit−Lc:エア・
ブラウン社製)、またはDNAシークエンサー377(Perkin Elme
r社製)と反応キット(ABI PrismTM BigDyeTM Term
inator Cycle Sequencing Ready Reacti
on kit:Applied Biosystems社製)を使用した。
pBS−G6sが含むcDNAは、配列番号2の989番目から3750番目
に示した塩基配列(全塩基配列2762bp)を有することが明らかになった。
該塩基配列より、該cDNAはヒトβ1,3−ガラクトース転移酵素ホモログ(
ヒトG6)をコードすると考えられたが、N末端側のポリペプチド部分を欠失し
ていた。
(5)ヒトG6の全長cDNAのクローン化
上記(1)の結果から、大腸癌細胞株Colo205でヒトG6転写物が発現
していることが明らかとなった。そこで、Colo205の全RNAを鋳型とし
て5’RACE法を行うことにより、ヒトG6cDNAの5’側DNA断片の取
得を試みた。5’RACE法は、キット(5’−RACE Systems f
or Rapid Amplification of cDNA Ends,
Version 2;Life Technologies社製)を用いて行っ
た。
G6cDNA特異的プライマーとしては、配列番号8および9に示した塩基配
列を有する合成DNAを用いた。その結果、約460bpのDNA断片が増幅さ
れた。該DNA断片を常法に従って平滑末端化した後、pBluescript
SK(−)のEcoRV部位に組み込んだ。次いで、pBluescript
SK(−)中の配列に特異的なプライマー〔M13(−20)Primerお
よびM13 Riverse primer:TOYOBO社製〕を用いて、該
DNA断片の配列を決定した。塩基配列の決定には、DNAシークエンサーmo
del 4000L(LI−COR社製)またはDNAシークエンサー377(
Pepkin Elmer社製)、ならびに各シークエンサー用の反応キットを
使用した。該DNA断片(RO2−16と命名)は、配列番号2の513番目か
ら969番目に示した塩基配列(全塩基配列457bp)を有していた。該DN
A断片はG6ポリペプチドのN末端側はカバーできていなかった。そこで、さら
に以下の実験を行った。
上記(2)で造成した胃粘膜cDNAライブラリーを鋳型として、ベクターに
特異的なプライマーとヒトG6cDNAに特異的なプライマーを用いてPCRを
行うことによって、ヒトG6cDNAの5’末端側のDNA断片を増幅すること
ができる。具体的には、ベクターに特異的なプライマーとしてpBluescr
ipt SK(−)中の配列に特異的なプライマーであるM13 Rivers
e primer(TOYOBO社製)、ヒトG6cDNA特異的プライマーと
して配列番号10で表される塩基配列を有する合成DNAを用いた。PCR反応
は、50ng/mlのcDNAライブラリー(プラスミド)を鋳型として、上記
(1)に記載の条件で行った。次いで、該PCR反応液1μlを鋳型、pBlu
escript SK(−)中の配列に特異的なプライマーとしてM13 Ri
verse primer(TOYOBO社製)、ヒトG6cDNA特異的プラ
イマーとして配列番号9で表される塩基配列を有する合成DNAを用いてPCR
を行った。PCR反応は上記(1)に記載の条件で行った。その結果、約1kb
のDNA断片が増幅された。
該DNA断片を常法に従って平滑末端化した後、pBluescript S
K(−)のEcoRV部位に組み込んだ。次いで、pBluescript S
K(−)中の配列に特異的なプライマー〔M13(−20)Primerまたは
M13 Riverse primer:いずれもTOYOBO社製〕を用いて
、該DNA断片の配列を決定した。決定された配列に特異的な合成DNAを調製
し、それをプライマーとして用い、さらに先の塩基配列を決定した。該操作を繰
り返すことにより、該DNA断片の全塩基配列を決定した。塩基配列の決定には
、DNAシークエンサーmodel 4000L(LI−COR社製)またはD
NAシークエンサー377(Perkin Elmer社製)、ならびに各シー
クエンサー用の反応キットを使用した。該DNA断片(No.19と命名)は、
配列番号2の1番目から969番目に示した塩基配列(全塩基配列969bp)
を有していた。
上記で決定したpBS−G6sが含むcDNAの配列、上記(2)で決定した
PCR断片の配列、RO2−16の配列、およびNo.19の配列を連結するこ
とにより、G6ポリペプチド全長をコードするcDNAの塩基配列を決定した。
決定したヒトG6全長cDNAの塩基配列(3750bp)を配列番号2に示し
た。該cDNAは、糖転移酵素に特徴的な構造を有する378アミノ酸からなる
ポリペプチドをコードしていた。このポリペプチドをG6ポリペプチドと呼び、
アミノ酸配列を配列番号1に示す。
G6ポリペプチド全長をコードするDNAを取得するために、ヒト大腸癌細胞
株Colo205のcDNAライブラリーを鋳型として、ヒトG6cDNAに特
異的なプライマーを用いてPCRを行った。具体的には、50ng/mlのcD
NAライブラリー(プラスミド)、EcoRI認識配列を付加したプライマー〔
CB−497(配列番号11)とCB−501(配列番号12)〕、およびPl
atinum Pfx DNA polymerase(GIBCO BRL社
製)を含む反応溶液50μl(詳しい組成はPlatinum Pfx DNA
polymeraseキットの説明書に従った)を94℃で2分間加熱後、9
4℃で20秒間、55℃で45秒間、68℃で2分間からなる反応を1サイクル
として、45サイクルの反応を行うことによりPCRを行った。その結果、約1
.3kbのDNA断片が増幅された。該断片をEcoRIで消化後、pBlue
script SK(−)のEcoRI部位に挿入することにより、プラスミド
pBS−G6を取得した。組み込まれたDNA断片の配列を決定した結果、該D
NA断片は配列番号2の46番目から1372番目で示される塩基配列を有する
ことが確認された。塩基配列の決定には、DNAシークエンサー377(Per
kin Elmer社製)と該シークエンサー用の反応キット、およびヒトG6
cDNA特異的プライマーを使用した。該DNA断片は、糖転移酵素に特徴的な
構造を有する378アミノ酸からなるポリペプチドをコードしていた。このポリ
ペプチドはG6ポリペプチドと同じアミノ酸配列を有していた。PCRで増幅さ
れた約1.3kbのDNA断片を用いてダイレクトシークエンスを行うことによ
り、pBS−G6中に組み込まれたPCR増幅DNA断片の配列にエラーがなか
ったことを確認した。
上記で決定したpBS−G6sが含むcDNAの配列、No.19の配列、お
よびpBS−G6の含むPCR増幅DNA断片の配列を連結することにより、G
6ポリペプチド全長をコードするcDNAの塩基配列を決定した。決定したヒト
G6全長cDNAの塩基配列(3750bp)は配列番号2と同じ塩基配列を有
していた。
実施例4 相同性解析
G6ポリペプチドは、これまでにクローン化された5種のヒトβ1,3−ガラ
クトース転移酵素β3Gal−T1(特開平6−181759)、β3Gal−
T2〔J.Biol.Chem.,273,433−440(1998)、J.
Biol.Chem.,273,12770−12778(1998)〕、β3
Gal−T3〔J.Biol.Chem.,273,12770−12778(
1998)〕、β3Gal−T4〔J.Biol.Chem.,273,127
70−12778(1998)〕、β3Gal−T5〔J.Biol.Chem
.,274,12499−12507(1999)〕とアミノ酸レベルでそれぞ
れ35.6%、32.8%、30.8%、30.3%、および33.9%の相同
性を示した。また、該ポリペプチドはこれまでにクローン化されたヒトβ1,3
−N−アセチルグルコサミン転移酵素(β3GnT1)〔Proc.Natl.
Acad.Sci.USA,96,406−411(1999)〕とアミノ酸レ
ベルで29.4%の相同性を示した。
アミノ酸配列(配列番号1)から、G6ポリペプチドは糖転移酵素に特徴的な
タイプII型の膜タンパク質であると考えられる。N末端の14アミノ酸からな
る細胞質領域、それに続く18アミノ酸からなる疎水性に富む膜結合領域、少な
くとも12アミノ酸からなる幹領域、および触媒領域を含む残りの大半のC末端
部分からなると考えられた。相同性を有する上記糖転移酵素とのアミノ酸配列の
比較、ならびに上記糖転移酵素の幹領域と触媒領域に関する知見〔特開平6−1
81759〕を基に、幹領域は少なくとも12アミノ酸からなると予想された。
従って、45番目から378番目のアミノ酸配列を含むポリペプチドは、触媒領
域を含むと考えられる。
これらの結果および後述する実施例6、7、9および10の結果より、該ポリ
ペプチドは新規なβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素であり、配列番
号1の36番目から378番目および配列番号1の39番目から378番目のア
ミノ酸配列を含むポリペプチドは、分泌型ポリペプチドであることが明らかとな
った。
実施例5 動物細胞用発現プラスミドの造成
実施例3で取得したヒトG6cDNAがコードするG6ポリペプチドを動物細
胞で発現させるために、ヒトG6cDNAを発現ベクターpAMo〔J.Bio
l.Chem.,268,22782(1993)、別名pAMoPRC3Sc
(特開平5−336963)〕、あるいはpCXN2〔Gene,108,19
3(1991)〕に組み込み、発現プラスミドの造成を行った。
(1)G6ポリペプチドを発現させるためのプラスミドpAMo−G6の造成
pBS−G6を制限酵素EcoRIで切断後、DNAポリメラーゼ・クレノー
断片により平滑末端に変換した。その後、実施例3の(1)で作製したSfiI
リンカーを付与し、約1350bpのSfiI断片を取得した。一方、pAMo
をSfiIとBamHIで切断後、8.7kbのSfiI断片を取得した。上記
2断片を結合することにより、発現プラスミドpAMo−G6を造成した。
(2)G6ポリペプチドを発現させるためのプラスミドpCXN2−G6の造成
pBS−G6を制限酵素EcoRIで切断後、約1330bpのEcoRI断
片を取得した。一方、pCXN2をEcoRIで切断後、約3kbのEcoRI
断片を取得した。上記2断片を結合することにより、発現プラスミドpCXN2
−G6を造成した。
実施例6 G6ポリペプチドの発現プラスミドを導入したヒト培養細胞における
ポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖の合成
(1)Namalwa細胞を宿主とした安定形質転換株の取得
コントロールプラスミド(pAMo)および実施例5で造成したG6ポリペプ
チド発現プラスミド(pAMo−G6)を、それぞれ1μg/μlになるように
TE緩衝液に溶解した後、エレクトロポレーション法〔Cytotechnol
ogy,3,133(1990)〕によりヒトB細胞株Namalwa細胞に導
入し、形質転換細胞を得た。
1.6×106細胞あたり4μgのプラスミドを導入した後、10%のウシ胎
児血清を含むRPMI1640培地〔7.5% NaHCO3を1/40量、2
00mmol/l L−グルタミン溶液(GIBCO社製)を3%、ペニシリン
・ストレプトマイシン溶液(GIBCO社製、5000units/mlペニシ
リン、5000μg/mlストレプトマイシン)を0.5%添加したRPMI1
640培地(日水製薬社製)。以下、RPMI1640培地とは、上記の添加物
を添加したRPMI1640培地をいう。〕8mlに懸濁し、CO2インキュベ
ーターで37℃で24時間培養した。培養後、G418(GIBCO社製)を0
.8mg/mlになるように添加し、更に14日間培養し安定形質転換株を取得
した。該形質転換株は、0.8mg/mlのG418と10%のウシ胎児血清を
含むRPMI1640培地で継代した。
(2)HCT−15細胞を宿主とした安定形質転換株の取得
コントロールプラスミド(pCXN2)および実施例5で造成したG6ポリペ
プチド発現プラスミド(pCXN2−G6)を、それぞれ1μg/μlになるよ
うにTE緩衝液に溶解した後、エレクトロポレーション法〔Cytotechn
ology,3,133(1990)〕によりヒト大腸癌細胞株HCT−15細
胞に導入し、形質転換細胞を得た。
8×106細胞あたり10μgのプラスミドを導入した後、10%のウシ胎児
血清を含むRPMI1640培地8mlに懸濁し、CO2インキュベーターで3
7℃で24時間培養した。
培養後、G418(GIBCO社製)を0.8mg/mlになるように添加し
、更に20日間培養し安定形質転換株を取得した。また、限界希釈法を用いて該
形質転換細胞からシングルクローンも取得した。該安定形質転換株は、0.8m
g/mlのG418と10%のウシ胎児血清を含むRPMI1640培地で継代
した。
(3)各形質転換細胞におけるポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖の発現量の
測定
以下、ポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖を認識する抗i抗体(OSK28
)を用いた具体例を示す。
上記(2)で作製したpCXN2−G6またはpCXN2を導入したHCT−
15細胞(各5×106個)を、3mlのリン酸緩衝液PBS(8g/l Na
Cl、0.2g/l KCl、1.15g/l Na2HPO4(無水)、0.
2g/l KH2PO4)を用いて洗浄を行った。
上記細胞(約1×106個)をマイクロチューブ(1.5ml:Eppend
orf社製)にとり、遠心分離(550×g、7分間)により細胞を集めた。
該細胞を0.9mlの0.1%のアジ化ナトリウムを含むPBS(A−PBS
:8g/l NaCl、0.2g/l KCl、1.15g/l Na2HPO
4(無水)、0.2g/l KH2PO4、0.1%アジ化ナトリウム)で洗浄
した後、該洗浄細胞に、A−PBSで10μg/mlに希釈したポリ−N−アセ
チルラクトサミン糖鎖を認識する抗体(OSK28)を100μl(下記精製抗
体を20倍希釈したもの)加えて懸濁し、4℃暗所で30分間反応させた。
OSK28(精製抗体)は、大阪府赤十字血液センター研究1課の高橋順子先
生より供与を受けた。OSK28は、抗Tja+抗i抗体を産生するヒトのリン
パ球からEBV−ハイブリドーマ法を用いて樹立された不死化B細胞株が生産す
るヒトモノクローナル抗体(IgM抗体)である。本実験で使用した精製OSK
28は、上記B細胞株を大量培養後、発明の実施の形態の(6)の(i)に記載
した方法を用いて精製されたものである。
反応後、細胞を3mlのA−PBSで2回洗浄した後、10μg/mlに希釈
したFITC標識抗ヒトIgM抗体〔医学生物学研究所(MBL)製〕を100
μl加えて懸濁し、4℃で1時間反応させた。反応後に細胞を3mlのA−PB
Sで2回洗浄し、200μlの0.5%パラホルムアルデヒドを含むPBSに懸
濁、固定した。これをFACS(エピックス・エリート・フローサイトメーター
)を用いて解析を行った。また対照実験として、抗体の代わりにA−PBSを用
いて同様の解析を行った。
G6ポリペプチドの発現プラスミド(pCXN2−G6)またはコントロール
プラスミドpCXN2を導入したHCT−15細胞に対し、各種抗糖鎖抗体(O
SK28、KM93、PM81、CA19−9、KM231、TT42、または
7LE)を用いた間接蛍光抗体染色を行った後、FACSを用いて解析した結果
を第1図に示す。間接蛍光抗体染色を用いたFACS解析は常法〔J.Biol
.Chem.,274,12499−12507(1999)〕に従った。
pCXN2−G6を導入した細胞においては、pCXN2を導入した細胞に比
較して、OSK28への反応性が増加していた(第1図)。これらの結果は、G
6ポリペプチドをHCT−15細胞で発現させることにより、細胞表面の糖タン
パク質あるいは糖脂質の糖鎖上にポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖が新たに
合成されたことを意味している。
一方、シアリルルイスa糖鎖に対する抗体であるCA19−9またはKM23
1を用いて蛍光染色を行った時には、pCXN2−G6を導入したHCT−15
細胞とpCXN2を導入したHCT−15細胞において抗体への反応性は変化し
なかった(第1図)。HCT−15細胞はα1,3/1,4−フコース転移酵素
(Fuc−TIII)を発現しており、該細胞にβ1,3−ガラクトース転移酵
素を発現させると上記抗体で検出されるシアリルルイスa糖鎖が合成されること
が知られている〔J.Biol.Chem.,274,12499−12507
(1999)〕。従って、以上の結果はG6ポリペプチドがGlcNAcβ1,
3−ガラクトース転移酵素活性を有していないことを示している。
同様に、シアリルルイスx糖鎖に対する抗体であるKM93、ルイスx糖鎖に
対する抗体であるPM81、ルイスb糖鎖に対する抗体であるTT42、または
ルイスa糖鎖に対する抗体である7LEを用いて蛍光染色を行った時にも、pC
XN2−G6を導入したHCT−15細胞とpCXN2を導入したHCT−15
細胞において抗体への反応性は変化しなかった(第1図)。
(4)糖鎖合成阻害剤を用いた実験
G6ポリペプチドが、糖タンパク質糖鎖または糖脂質糖鎖の合成に関与してい
るかを検討するために、糖鎖合成阻害剤を用いた実験を行った。上記(2)で取
得したpCXN2−G6を導入したHCT−15細胞(シングルクローン)を各
種の糖鎖合成阻害剤の存在下で5日間培養後、OSK28を用いてFACSによ
る解析をした。糖蛋白質のO結合型糖鎖の阻害剤としては、Benzyl−α−
GalNAc(SIGMA社製)を4mmol/lの濃度で使用した。糖蛋白質
のN結合型糖鎖の阻害剤としては、マンノシダーゼII阻害剤のスワインソニン
(Swainsonine:生化学工業株式会社製)を10μg/mlの濃度で
使用した。糖脂質糖鎖の阻害剤としては、グルコシルセラミド合成酵素の阻害剤
であるD−PDMP(D−threo−1−phenyl−2−decanoy
lamino−3−morpholino−1−propanol:Matre
ya社製)を10μmol/lの濃度で使用した。また、D−PDMPのネガテ
ィブコントロールとして、L−PDMP(L−threo−1−phenyl−
2−decanoylamino−3−morpholino−1−propa
nol:Matreya社製)を10μmol/lの濃度で使用した。培養方法
は上記(2)に従った。結果を第2図に示す。コントロールとして、ベクター(
pCXN2)を導入したHCT−15細胞に対してOSK28を用いた間接蛍光
抗体染色を行った結果を併せて示している。
糖鎖合成阻害剤Benzyl−α−GalNAcの存在下で培養した際には、
非存在下に比べてOSK28抗体への反応性が大幅に低下していた。このことは
、G6ポリペプチドを発現させたHCT−15細胞で観察されたポリ−N−アセ
チルラクトサミン糖鎖のde novo合成は、主に糖蛋白質のO結合型糖鎖上
で起こっていることを示唆している。一方、スワインソニン処理した細胞でもO
SK28抗体への反応性が低下していたことから、G6ポリペプチドを発現させ
たHCT−15細胞で観察されたポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖のde
novo合成は、糖蛋白質のN結合型糖鎖上でも起こっていることを示唆してい
る。以上の結果から、動物細胞中で高発現させた場合、G6ポリペプチドは糖蛋
白質糖鎖上にポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖を合成することができると考
えられる。
また、G6ポリペプチドを発現させた細胞から分泌される糖蛋白質やオリゴ糖
の糖鎖にも、ポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖が新たに合成されると考えら
れる。従って、G6ポリペプチドを発現させた細胞を宿主として有用な糖タンパ
ク質を分泌生産することにより、分泌生産される糖蛋白質にポリ−N−アセチル
ラクトサミンを含有する糖鎖を付与することが可能である。
実施例7 G6ポリペプチドの発現プラスミドを導入したヒト培養細胞における
β1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性の測定
実施例6の(1)で取得した、G6ポリペプチドの発現プラスミドを導入した
安定形質転換細胞(Namalwa細胞)の細胞抽出液を用いて、β1,3−N
−アセチルグルコサミン転移酵素活性を調べた。
(1)2−アミノベンゼン化オリゴ糖を基質とした活性測定
実施例6の(1)で取得した形質転換細胞(約2×107個)をマイクロチュ
ーブ(1.5ml:Eppendorf社製)にとり、遠心分離(550×g、
7分間)により細胞を集めた。該細胞を0.9mlのPBSで洗浄した後、該洗
浄細胞を20mmol/l HEPES(pH7.2)、2%TrironX−
100からなる溶液(100μl)に懸濁し、超音波破砕機(Biorupto
r;コスモ・バイオ社製)を用いて細胞を破砕した。4℃で1時間放置した後、
遠心分離(550×g、7分間)により上清を取得した。該上清を酵素サンプル
とした。
上記酵素サンプルと2−アミノベンゼン化糖鎖基質を用いて、β1,3−N−
アセチルグルコサミン転移酵素活性を測定した。
2−アミノベンゼン化糖鎖基質の調製は、SIGMA,2AB glycan
labelling kit(Oxford Glycoscience社製
)を用いて、キットの説明書に従って行った。ラクト−N−ネオテトラオース(
Lacto−N−neotetraose,Galβ1−4GlcNAcβ1−
3Galβ1−4Glc;以下、LNnTと略記する)とGalβ1−4Glc
NAcβ1−3Galβ1−4GlcNAc(以下、2LNと略記する場合があ
る)を2−アミノベンゼン化したものを基質として使用した。LNnTはオック
スフォード・グライコシステムズ社から購入した。2LNは生化学工業株式会社
より入手した。
活性測定は公知の方法〔FEBS,462,289(1999)、J.Bio
l.Chem.,269,14730−14737(1994)、J.Biol
.Chem.,267,23507(1992)、J.Biol.Chem.,
267,2994(1992)〕を用いた。具体的には、20μlのアッセイ溶
液〔150mmol/l MOPS(pH7.5)、50mmol/l UDP
−GlcNAc(SIGMA社製)、20mmol/lカコジル酸ナトリウム(
pH7.2)、0.4%Triron CF−54、10mmol/l MnC
l2、15mmol/l 2−アミノベンゼン化糖鎖基質、上記細胞抽出液(蛋
白質20μg分)〕中で37℃、16時間反応後、生産物を高速液体クロマトグ
ラフィー(HPLC)により検出した。該細胞抽出液の蛋白質濃度は、DC P
rotein Assayキット(BIO RAD社製)を用いて、キットの説
明書に従って行った。
UDP−GlcNAc(糖供与体)を含むアッセイ溶液と含まないアッセイ溶
液を用いて反応を行った後、HPLCで解析し、UDP−GlcNAcを含むア
ッセイ溶液でのみ出現するピークを生成物とした。
反応が終了したアッセイ溶液を100℃で5分間処理後、HPLC用純水50
μlを加え、10,000×gで5分間遠心分離して上清を取得した。アッセイ
溶液の入っていたチューブに再度HPLC用純水50μlを加えてチューブを洗
浄後、10,000×gで5分間遠心分離して上清を取得し、最初の上清と合わ
せた。次いで、該上清をUltrafree−MCカラム(Millipore
社製)に通した後、その一部(10μl)をHPLCに供した。Ultrafr
ee−MCカラムの使用法は付属の説明書に従って行った。
HPLCは、カラムとしてTSK−gel ODS−80Tsカラム(4.6
×300mm;東ソー)、溶出液として7%メタノール含有0.02mol/l
酢酸アンモニウム緩衝液(pH4.0)を用い、溶出温度50℃、流速1ml/
分の条件で行った。
生成物の検出は、蛍光スペクトルフォトメーターFP−920(日本分光社製
)を用いて行った(励起波長330nm、放射波長420nm)。
生成物の同定は、スタンダード糖鎖と溶出時間が一致することを指標とした。
スタンダード糖鎖としては、2−アミノベンゼン化したGlcNAcβ1−3G
alβ1−4GlcNAcβ1−3Galβ1−4Glcを使用した。
生成物の定量は、2−アミノベンゼン化したグルコースポリマー(Oxfor
d Glycoscience社製)をスタンダードとして用い、蛍光強度を比
較することにより行った。
コントロールプラスミド(pAMo)またはG6ポリペプチドの発現プラスミ
ド(pAMo−G6)を導入した安定形質転換細胞(Namalwa細胞)の細
胞抽出液を用いて活性測定を行った結果、生産物(GlcNAcβ1−3Gal
β1−4GlcNAcβ1−3Galβ1−4Glc)に転換された基質(LN
nT)の割合は、コントロールプラスミドを導入した細胞ではほぼ0%であった
のに対し、G6ポリペプチドの発現プラスミドを導入した細胞では、6.11%
に増加していた。また、生産物(GlcNAcβ1−3Galβ1−4GlcN
Acβ1−3Galβ1−4GlcNAc)に転換された基質(Galβ1−4
GlcNAcβ1−3Galβ1−4GlcNAc)の割合は、コントロールプ
ラスミドを導入した細胞ではほぼ0%であったのに対し、G6ポリペプチドの発
現プラスミドを導入した細胞では、3.95%に増加していた。即ち、G6ポリ
ペプチドの発現プラスミドを導入した細胞では、コントロールプラスミドを導入
した細胞に比較して、β1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性が増加
していることが判明した。
以上の結果から、G6ポリペプチドは、新規なβ1,3−N−アセチルグルコ
サミン転移酵素であることが証明された。この結果は、G6ポリペプチドを用い
て、糖鎖の非還元末端に存在するガラクトース残基に、N−アセチルグルコサミ
ンがβ1,3結合で付加した糖鎖を合成可能なことを示している。
(2)糖脂質を基質とした活性測定
既知の方法〔FEBS,462,289(1999)、J.Biol.Che
m.,269,14730−14737(1994)、J.Biol.Chem
.,267,23507(1992)、J.Biol.Chem.,267,2
994(1992)〕に準じて、糖脂質を基質としてG6ポリペプチドのβ1,
3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性を測定した。具体的には20μlの
反応溶液〔150mmol/lカコジル酸ナトリウム(pH7.2)、10mm
ol/l UDP−GlcNAc(SIGMA社製)、480μmol/l U
DP−[14C]GlcNAc(Amersham社製)、0.4%Triro
n CF−54、10mmol/l MnCl2、250μmol/l糖脂質、
上記(1)で調製した細胞抽出液(蛋白質20μg分)〕中で37℃、16時間
反応した。糖脂質としては、ラクトシルセラミド(lactosylceram
ide:SIGMA社製)およびパラグロボシド(paragloboside
:東京医科歯科大学櫛泰典先生より入手)を使用した。反応終了後、0.1mo
l/l KClを200μl加え、軽く遠心後上清を取得した。10mlのメタ
ノールで1回洗浄後、10mlの0.1mol/l KClで2回洗浄して平衡
化したSep−Pak plus C18 Cartridge(Waters
)に該上清を通し、上清中の糖脂質をカートリッジに吸着させた。10mlのH
PLC用純水にて2回カートリッジを洗浄後、5mlのメタノールで吸着した糖
脂質を溶出した。真空乾燥機にて溶出液を10μl程度まで濃縮後、該濃縮液を
TLCプレート(HPTLC plate Silica gel 60:ME
RCK社製)にスポットし、クロロホルム:メタノール:水(0.2%CaCl
2含む)=65:35:8の組成からなる展開溶媒を用いて展開した。TLCプ
レートの上端から5mmの所まで展開し、プレートを乾燥後、バイオ・イメージ
アナライザーBAS2000(富士写真フィルム社製)を用いて糖脂質に取り込
まれた放射線の量を測定した。
コントロールプラスミド(pAMo)またはG6ポリペプチドの発現プラスミ
ド(pAMo−G6)を導入した安定形質転換細胞(Namalwa細胞)の細
胞抽出液を用いて活性測定を行った結果、ラクトシルセラミドを基質とした場合
、コントロールプラスミドを導入した細胞では活性が検出されなかったのに対し
、G6ポリペプチドの発現プラスミドを導入した細胞では、明らかな活性が検出
された(生産物への転換効率0.125%)。パラグロボシドを基質とした場合
、コントロールプラスミドを導入した細胞でも弱い活性(生産物への転換効率0
.006%)が検出されたが、G6ポリペプチドの発現プラスミドを導入した細
胞では、明らかに活性が増加していた(生産物への転換効率0.126%)。以
上の結果と上記(1)の結果から、G6ポリペプチドは、ラクトシルセラミドお
よびパラグロボシドを基質とする新規なβ1,3−N−アセチルグルコサミン転
移酵素であることが証明された。ラクトシルセラミドを基質として用いた時のG
6ポリペプチドの活性を100%とすると、パラグロボシドを基質として用いた
時の活性は96%であった。
また上記の結果は、G6ポリペプチドを用いて、ラクトシルセラミドやパラグ
ロボシドなどの糖鎖の非還元末端に存在するガラクトース残基に、N−アセチル
グルコサミンがβ1,3結合で付加した糖脂質を合成可能なことを示している。
実施例8 昆虫細胞を宿主としたFLAGペプチド融合型G6ポリペプチドの分
泌生産
クローン化したβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素G6は、その一
次配列から、N末端の14アミノ酸からなる細胞質領域、それに続く18アミノ
酸からなる疎水性に富む膜結合領域、少なくとも12アミノ酸からなる幹領域、
および触媒領域を含む残りの大半のC末端部分からなると考えられた。
そこで、G6ポリペプチドのN末端の14アミノ酸からなる細胞質領域、18
アミノ酸からなる膜結合領域、および幹領域の一部(3アミノ酸、または6アミ
ノ酸)を除去し、該除去領域に免疫グロブリンのシグナル配列ならびにFLAG
ペプチドを付加することによりG6ポリペプチドの分泌発現を試みた。
(1)動物細胞用FLAGペプチド融合型分泌ベクターpAMoF2の造成
配列番号13で表されるアミノ酸配列を有するFLAGペプチドを任意のタン
パク質のN末端に付加した形で分泌発現するための分泌ベクターpAMoF2の
造成を行った。
pAMoをHindIIIとAsp718で切断することにより、約8.7k
bのHindIII−Asp718断片を取得した。HindIII切断部位と
Asp718切断部位を連結するためのリンカーとして以下の6種のDNA〔I
gK−1(塩基配列:配列番号14)、IgK−2(塩基配列:配列番号15)
、IgK−3(塩基配列:配列番号16)、IgK−4(塩基配列:配列番号1
7)、IgK−5(塩基配列:配列番号18)、IgK−6(塩基配列:配列番
号19)〕を合成した。なお、これらのDNAによって構築されるリンカーは免
疫グロブリンκのシグナル配列およびFLAGペプチドをコードし、PmaCI
、StuI、SnaBIの各制限酵素切断部位が組み込まれている。6種のDN
Aはそれぞれアプライド・バイオシステムズ社製の380A・DNA合成機を用
いて合成した。合成したDNAは、T4ポリヌクレオチドキナーゼ(宝酒造社製
、以下同じ)を用いてリン酸化した後に使用した。
上記で取得した6種のリン酸化合成DNAと約8.7kbのHindIII−
Asp718断片を結合することにより、プラスミドpAMoF2を構築した。
(2)プラスミドpAMoF2−i52Sの造成
PCR用のプライマーとして、配列番号20で表される塩基配列を有するDN
A(以下、C12−7と呼ぶ)および配列番号21で表される塩基配列を有する
DNA(以下、C12−9と呼ぶ)を合成した(サワディー・テクノロジーから
購入することも可能)。C12−7にはBamHIサイトがC12−9にはNo
tIサイトが導入されるようにデザインされている。
PCRは、宝酒造社製のキット(GeneAmpTM DNA Amplif
ication Reagent Kit with AmpliTaqTM
Recombinant Taq DNA Polymerase)を用いて行
った。反応液の調製はキットの方法に従って行い、DNAサーマルサイクラー(
PERKIN ELMER CETUS DNA Thermal Cycle
r;宝酒造社販売)を用いて、94℃で30秒、65℃で1分、72℃で2分の
反応を10サイクル行った後、さらに72℃で7分間反応させた。鋳型としては
プラスミドpAMo−i(特開平11−236398)を10ng使用した。該
PCRにより、約1.1kbのDNA断片を取得した。
約1.1kbのPCR増幅DNA断片とT−ベクターpT7Blue(Nov
agen社製)を結合することにより、プラスミドpT7B−i52S No.
3を構築した。
次いでプラスミドpAMoF2−i52Sの造成を行った。
pAMoF2をStuIとBanIIIで切断し、約7.2kbのStuI−
BanIII断片を取得した。pAMoをBanIIIとNotIで切断し、約
1.7kbのBanIII−NotI断片を取得した。pT7B−i52S N
o.3をBamHIで切断後、大腸菌DNAポリメラーゼI・クレノー断片を用
いてBamHI消化によって生じた5’突出末端を平滑末端に変え、引き続きN
otIで切断することにより、約1.1kbのBamHI(平滑末端)−Not
I断片を取得した。
上記で得られた、約7.2kbのStuI―BanIII断片、約1.7kb
のBanIII−NotI断片および約1.1kbのBamHI(平滑末端)−
NotI断片を結合し、プラスミドpAMoF2−i52Sを構築した。
(3)プラスミドpBS−G6sec1およびpBS−G6sec2の造成
G6ポリペプチドの触媒活性を有すると考えられる領域〔配列番号1の36番
目のアスパラギン酸から378番目のイソロイシンまで、または配列番号1の3
9番目のイソロイシンから378番目のイソロイシンまで〕をコードするDNA
断片のサブクローン化を行った。
配列番号22で表される塩基配列を有するCB−543と配列番号23で表さ
れる塩基配列を有するCB−545をプライマー、実施例3で造成したプラスミ
ドpBS−G6を鋳型としてPCRを行うことにより、配列番号1の36番目の
アスパラギン酸から378番目のイソロイシンまでをコードする約1.0kbの
DNA断片を調製した。CB−543にはBamHI切断サイトが、CB−54
5にはXbaI切断サイトが付加してある。PCR増幅断片をBamHIとXb
aIで切断後、ベクターpBluescript SK(−)のBamHI−X
baI間に組み込むことにより、pBS−G6sec1を造成した。
配列番号24で表される塩基配列を有するCB−544と配列番号25で表さ
れる塩基配列を有するCB−545をプライマー、実施例3で造成したプラスミ
ドpBS−G6を鋳型としてPCRを行うにより、配列番号1の39番目のイソ
ロイシンから378番目のイソロイシンまでをコードする約1.0kbのDNA
断片を調製した。CB−544にはBamHI切断サイトが、CB−545には
XbaI切断サイトが付加してある。PCR増幅断片をBamHIとXbaIで
切断後、ベクターpBluescript SK(−)のBamHI−XbaI
間に組み込むことにより、pBS−G6sec2を造成した。
PCRはPlatinum Pfx DNA polymerase(GIB
CO BRL社製)を用いた。鋳型としてはプラスミドpBS−G6を1ng使
用した。PCR反応溶液50μlを94℃で2分間加熱後、次いで94℃で20
秒間、55℃で45秒間、68℃で2分間からなる反応を1サイクルとして、2
5サイクルの反応を行った。方法はPlatinum Pfx DNA pol
ymeraseキットの説明書に従った。
pBS−G6sec1およびpBS−G6sec2中に組み込まれたDNA断
片の塩基配列を決定し、PCRによるエラーがないことを確認した。
(4)FLAGペプチド融合型G6ポリペプチドを昆虫細胞で分泌発現するため
の組換えウィルスの作製
目的タンパク質をコードするDNAをトランスファーベクターと呼ばれる特殊
なプラスミドに組み込む工程(工程1)と、工程1で作製した目的DNAを組み
込んだトランスファーベクターと野生型ウィルスとを昆虫細胞にコトランスフェ
クションし、相同組み換えにより組換えウィルスを取得する工程(工程2)の2
工程で、組換えウィルスを作製した。該工程は、ファーミンジェン社製バキュロ
ゴールドスターターキット(製品番号PM−21001K)を用い、該キットの
マニュアルに従い以下の手順で行った。
(工程1)FLAGペプチド融合分泌型G6ポリペプチドをコードするDNAの
トランスファーベクターへの組み込み
トランスファーベクターpVL1393(Pharmingen社製)のBa
mHIサイトとNotIサイトの間に、FLAGペプチド融合分泌型G6ポリペ
プチドをコードするDNAを組み込んだプラスミドpVL1393−F2G6s
ec1およびpVL1393−F2G6sec2の造成を行った。
上記(2)で作製したpAMoF2−i52Sを制限酵素HindIIIとN
otIで切断し、1.2kbのHindIII−NotI断片を得た。
pVL1393由来を制限酵素BamHIとBstPIで切断し、3.2kb
のBamHI−BstPI断片を得た。
pVL1393由来を制限酵素NotIとBstPIで切断し、6.4kbの
NotI−BstPI断片を得た。
BamHIサイトとHindIIIサイトを連結するためのリンカーとして配
列番号26、27に示すDNAを合成し、T4 polynucleotide
kinaseを用いて5’末端のリン酸化を行った。
上記3断片とリンカーを結合することにより、pVL1393−F2i52S
2を造成した。
pVL1393−F2i52S2をBamHIとNotIで切断し、約9.6
kbのBamHI−NotI断片を取得した。また、上記(3)で造成したpB
S−G6sec1を制限酵素BamHIとNotIで切断し、約1.0kbのB
amHI−NotI断片を取得した。上記2断片を結合することにより、プラス
ミドpVL1393−F2G6sec1を造成した。
pVL1393−F2i52S2をBamHIとNotIで切断し、約9.6
kbのBamHI−NotI断片を取得した。また、上記(3)で造成したpB
S−G6sec2を制限酵素BamHIとNotIで切断し、約1.0kbのB
amHI−NotI断片を取得した。上記2断片を結合することにより、プラス
ミドpVL1393−F2G6sec2を造成した。
(工程2)組換えウィルスの作製
TNM−FHインセクトメディウム(Pharmingen社製)を用いて培
養した昆虫細胞Sf9(Pharmingen社製)に、線状バキュロウィルス
DNA〔バキュロゴールド・バキュロウィルスDNA(BaculoGold
baculovirus DNA)、Pharmingen社製〕および上記で
作製したプラスミド(pVL1393−F2G6sec1またはpVL1393
−F2G6sec2)をリポフェクチン法〔蛋白質核酸酵素、37,2701(
1992)〕により導入することにより、組換えバキュロウィルスを作製した。
以下、pVL1393−F2G6sec1由来の組換えバキュロウィルスを作製
する方法を記す。pVL1393−F2G6sec2由来の組換えバキュロウィ
ルスの作製も同様にして行った。
1〜5μgのpVL1393−F2G6sec1と15ngの線状バキュロウ
ィルスDNAを12μlの蒸留水に溶解後、リポフェクチン(GIBCO BR
L社製)6μl(6μg)と蒸留水6μlとを混和したものを添加し、室温で1
5分間放置した。
約2×106個のSf9細胞を2mlのSf900−II培地(GIBCO
BRL社製)に懸濁し、直径35mmの細胞培養用プラスチックシャーレに入れ
た後、pVL1393−F2G6sec1、線状バキュロウィルスDNA、およ
びリポフェクチンの混和溶液全量を添加し、27℃で3日間培養した。
該培養液より、組換えウィルスを含む培養上清1mlを採取した。
該培養上清を取得したシャーレには、TNM−FHインセクトメディウムを新
たに1ml加え、更に27℃で4日間培養した。培養後、同様にして組換えウィ
ルスを含む培養上清を更に1.5ml取得した。
(5)組み換えウィルス溶液の取得
約8×106個のSf9細胞を5mlのEX−CELL400培地(JRH社
製)に懸濁し、25cm2フラスコ(Greiner社製)に入れ、室温で30
分放置して細胞をフラスコに付着させた後、上清を除き、該フラスコに1mlの
EX−CELL400培地と上記(4)で取得した組換えウィルスを含む培養上
清1mlを添加した。
添加後、室温で1時間緩やかに振とうすることにより、細胞とウイルスを十分
に接触させた後、TNM−FHインセクトメディウムを4ml加え、27℃で4
日間培養した。
該培養液を1500×gで10分間遠心分離することにより、組換えウイルス
の感染したSf9細胞および組換えウィルス溶液5.5mlを得た。
約2×107個のSf9細胞を15mlのEX−CELL400培地に懸濁し
、75cm2フラスコ(Greiner社製)に入れ、室温で30分間放置して
細胞をフラスコに付着させた後、上清を除き、該フラスコに5mlのEX−CE
LL400培地と上記で取得した組み換えウィルス溶液1mlを添加した。
添加後、室温で1時間緩やかに振とうすることにより、細胞とウイルスを十分
に接触させた後、TNM−FHインセクトメディウムを10ml加え、27℃で
4日間培養した。該培養液を1500×gで10分間遠心分離することにより、
換えウイルスが感染したSf9細胞および組み換えウィルス溶液15mlを得た
。
該組み換えウィルス溶液のウィルスの力価は以下の方法で算定することができ
る(Pharmingen社製バキュロゴールドスターターキット・マニュアル
に基づく)。
約6×106個のSf9細胞を4mlのEX−CELL400培地に懸濁し、
直径60mmの細胞培養用プラスチックシャーレに入れ、室温で30分間放置し
て細胞をシャーレに付着させた後、上清を除き、該シャーレにEX−CELL4
00培地400μlおよびEX−CELL400培地で10−4または10−5
に希釈した上記組み換えウィルス溶液100μlを添加する。
添加後、該シャーレを室温で1時間緩やかに振とうすることにより、細胞とウ
イルスを十分に接触させる。
接触後、シャーレより培地を除去し、該シャーレに、2%低融点アガロース〔
アガープラーク・アガロース(Agarplaque Agarose);Ph
armingen社製〕を含む2mlのEX−CELL400培地(42℃に保
温)と、2mlのTNM−FHインセクトメディウム(42℃に保温)の混合液
を流し込み、室温で15分間放置する。
放置後、乾燥を防ぐために該シャーレにビニルテープをまき、密閉可能なプラ
スチック製容器に該シャーレを入れ、27℃で5日間培養する。
培養後、該シャーレに0.01%ニュートラルレッドを含むPBS緩衝液1m
lを加え、更に1日培養した後、出現したプラークの数を数える。
(6)FLAGペプチド融合型G6ポリペプチドの分泌生産と精製
プラスミドpVL1393−F2G6sec1またはpVL1393−F2G
6sec2由来の組換えウイルスのコードするG6ポリペプチドは、FLAGペ
プチドとの融合タンパク質として分泌発現されることになるため、抗FLAGM
1アフィニティーゲル(Anti−FLAG M1 Affinity Gel
;コスモ・バイオ社製)を用いて、容易に精製が可能である。
pVL1393−F2G6sec1由来の組換えウイルスは、8アミノ酸から
なるFLAGペプチドのC末端に、Gly残基とSer残基を介して、G6ポリ
ペプチドの推定触媒領域〔配列番号1の36番目のアスパラギン酸から378番
目のイソロイシンまで〕が融合したポリペプチドを分泌生産することができる。
pVL1393−F2G6sec2由来の組換えウイルスは、8アミノ酸から
なるFLAGペプチドのC末端に、Gly残基とSer残基を介して、G6ポリ
ペプチドの推定触媒領域〔配列番号1の39番目のイソロイシンから378番目
のイソロイシンまで〕が融合したポリペプチドを分泌生産することができる。
約2×107個のSf21細胞を15mlのEX−CELL400培地に懸濁
し、75cm2フラスコ(Greiner社製)に入れ、室温で30分放置して
細胞をフラスコに付着させた後、上清を除き、該フラスコに4mlのEX−CE
LL400培地と上記(5)で取得した組み換えウィルス溶液1mlを添加した
。
添加後、室温で1時間緩やかに振とうすることにより、細胞とウイルスを十分
に接触させた後、TNM−FHインセクトメディウムを10ml加え、27℃で
4日間培養した。該培養液を1500×gで10分間遠心分離することにより、
培養上清を各15mlずつ得た。
上記で取得した培養上清15mlにアジ化ナトリウム、塩化ナトリウム、およ
び塩化カルシウムを、それぞれ最終濃度0.1%、150mmol/l、および
2mmol/lになるように添加した後、抗FLAG M1アフィニティーゲル
(Anti−FLAG M1 Affinity Gel;コスモ・バイオ社製
)を100μl添加し、4℃で一晩ゆっくり攪拌した。
攪拌後、160×gで10分間、遠心分離することにより抗FLAG M1ア
フィニティーゲルを回収し、該ゲルを50mmol/l トリス−塩酸(pH7
.4)、150mmol/l 塩化ナトリウム、1mmol/l 塩化カルシウ
ムを含む緩衝液1mlで2回洗浄した。
洗浄後、該ゲルに50mmol/l トリス−塩酸(pH7.4)、150m
mol/l 塩化ナトリウム、2mmol/l EDTAを含む緩衝液30μl
を添加し、4℃で30分間処理することにより、ゲルに吸着したタンパク質を溶
出した。その後、160×gで10分間遠心分離することにより上清を取得した
。
該ゲルに再度50mmol/l トリス−塩酸(pH7.4)、150mmol
/l 塩化ナトリウム、2mmol/l EDTAを含む緩衝液30μlを添加
し、4℃で10分間処理した後、160×gで10分間遠心分離することにより
上清を取得した。その後、上記の操作を再度行い、合計3回溶出操作を行い、計
85μlの溶出液を取得した。
該溶出液には、最終濃度が4mmol/lになるように1mol/l塩化カル
シウムを添加した。
このようにして調製した溶出液の8μlを用いてSDS−PAGEを行った後
、銀染色または抗FLAG抗体を用いたウェスタンブロッティングを行った。銀
染色は銀染色IIキットワコー(和光純薬工業株式会社製)を用いて行った。方
法はキットの説明書に従った。抗FLAG抗体を用いたウェスタンブロッティン
グは、YEAST AMINO−TERMINAL FLAG EXPRESS
ION KIT(SIGMA社製)を用いて行った。方法はキットの説明書に従
った。
銀染色または抗FLAG抗体を用いたウェスタンブロッティングの結果を第3
図に示す。第3図のAは、FLAGペプチド融合分泌型G6ポリペプチドの発現
プラスミド〔pVL1393−F2G6sec1(レーン3、4)またはpVL
1393−F2G6sec2(レーン5、6)〕由来の組換えウイルスが感染し
たSf21細胞の培養上清(レーン4、6)から、抗FLAG M1アフィニテ
ィーゲルを用いてFLAGペプチド融合分泌型G6ポリペプチド(G6sec1
またはG6sec2)を精製し(レーン3、5)、SDSポリアクリルアミドゲ
ル電気泳動に供した後、銀染色を行った結果を示した図である。コントロールと
して、プラスミドpVL1393由来の組換えウイルスが感染したSf21細胞
の培養上清(レーン2)から同様にしてサンプルを調製した(レーン1)。矢印
は、生産された分泌型G6ポリペプチドの位置と大きさを示している。
第3図のBは、FLAGペプチド融合分泌型G6の発現プラスミド〔pVL1
393−F2G6sec1(レーン2)またはpVL1393−F2G6sec
2
(レーン3)〕由来の組換えウイルスが感染したSf21細胞の培養上清から、
抗FLAG M1アフィニティーゲルを用いてFLAGペプチド融合分泌型G6
ポリペプチド(G6sec1またはG6sec2)を精製し、SDSポリアクリ
ルアミドゲル電気泳動に供した後、抗FLAGペプチド抗体を用いたウエスタン
ブロティングを行った結果を示した図である。コントロールとして、プラスミド
pVL1393由来の組換えウイルスが感染したSf21細胞の培養上清から同
様にしてサンプルを調製した(レーン1)。矢印は、生産された分泌型G6ポリ
ペプチドの位置と大きさを示している。
その結果、pVL1393−F2G6sec1由来の組換えウイルスを感染さ
せたSf21の培養上清から調製した溶出液を使用した際には、約41〜47k
Dのブロードなバンドが確認された。メインのバンドの大きさは約43kDであ
った。該組換えウイルスは、8アミノ酸からなるFLAGペプチドのC末端に、
Gly残基とSer残基を介して、G6ポリペプチドの推定触媒領域〔配列番号
1の36番目のアスパラギン酸から378番目のイソロイシンまで〕が融合した
ポリペプチドを分泌生産すると考えられるので、アミノ酸配列から計算されるポ
リペプチドの分子量は40.95kDである。検出されたバンドの分子量が計算
値に比較して大きいのは、糖鎖が付加したためと考えられる。該ポリペプチドは
N結合型糖鎖の推定付加部位を4個有している。バンドがブロードなのは、付加
する糖鎖の数や大きさが異なるポリペプチドが存在することを示している。
pVL1393−F2G6sec2由来の組換えウイルスを感染させたSf2
1の培養上清から調製した溶出液を使用した際にも、約41〜47kDのブロー
ドなバンドが確認された。メインのバンドの大きさは約43kDであった。該組
換えウイルスは、8アミノ酸からなるFLAGペプチドのC末端に、Gly残基
とSer残基を介して、G6ポリペプチドの推定触媒領域〔配列番号1の39番
目のイソロイシンから378番目のイソロイシンまで〕が融合したポリペプチド
を分泌生産すると考えられるので、アミノ酸配列から計算されるポリペプチドの
分子量は40.6kDである。検出されたバンドの分子量が計算値に比較して大
きいのは、糖鎖が付加したためと考えられる。該ポリペプチドはN結合型糖鎖の
推定付加部位を4個有している。バンドがブロードなのは、付加する糖鎖の数や
大きさが異なるポリペプチドが存在することを示している。
一方、ベクターであるpVL1393由来の組換えウイルスを感染させたSf
21の培養上清から調製した溶出液を使用した際には、該バンドは検出されなか
った。
抗FLAG抗体を用いたウェスタンブロッティングで検出されたバンドの強度
は、pVL1393−F2G6sec1由来の組換えウイルス由来の溶出液で検
出されたバンドの強度を1とした時、pVL1393−F2G6sec2由来の
組換えウイルス由来の溶出液で検出されたバンドの強度は1.05であった。
以上の結果より、昆虫細胞を用いてFLAGペプチド融合型G6ポリペプチド
を分泌生産可能なこと、および該ポリペプチドを抗FLAG M1アフィニティ
ーゲルを用いて容易に精製可能であることが示された。
実施例9 昆虫細胞で生産したFLAGペプチド融合型G6ポリペプチドを用い
た活性検討
各種基質を用いて、実施例8で生産・精製したFLAGペプチド融合型G6ポ
リペプチドのβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性の測定を行った
。
(1)2−アミノベンゼン化オリゴ糖を基質として用いた活性測定
実施例8の(6)で調製した溶出液を用いて、昆虫細胞で分泌生産させたFL
AGペプチド融合型G6ポリペプチドのβ1,3−N−アセチルグルコサミン転
移酵素活性の測定を行った。活性測定は実施例7の方法を用いた。
基質としては、オリゴ糖〔LNnT、Galβ1−4GlcNAcβ1−3G
alβ1−4GlcNAc(以下、2LNと略記する)、Galβ1−4Glc
NAcβ1−3Galβ1−4GlcNAcβ1−3Galβ1−4GlcNA
c(以下、3LNと略記する)、Galβ1−4GlcNAcβ1−3Galβ
1−4GlcNAcβ1−3Galβ1−4GlcNAcβ1−3Galβ1−
4GlcNAc(以下、4LNと略記する)、Galβ1−4GlcNAcβ1
−3Galβ1−4GlcNAcβ1−3Galβ1−4GlcNAcβ1−3
Galβ1−4GlcNAcβ1−3Galβ1−4GlcNAc(以下、5L
Nと略記する)、またはGalβ1−4(SO3−6)GlcNAcβ1−3G
alβ1−4(SO3−6)GlcNAc(以下、L2L2と略記する)〕を2
−アミノベンゼン化したものを使用した。オリゴ糖の2−アミノベンゼン化は、
SIGMA 2AB glycan labelling kit(Oxfor
d Glycoscience社製)を用いて、キットの説明書に従って行った
。LNnTはオックスフォード・グライコシステムズ社から購入した。それ以外
のオリゴ糖は生化学工業株式会社より入手した。
具体的には、20μlのアッセイ溶液〔150mmol/lカコジル酸ナトリ
ウム(pH7.2)、50mmol/l UDP−GlcNAc(SIGMA社
製)、0.4%Triron CF−54、10mmol/l MnCl2、5
μmol/l 2−アミノベンゼン化糖鎖基質、上記精製酵素溶液〕中で37℃
、16時間反応後、生産物を高速液体クロマトグラフィー(HPLC、詳細は後
述する)により検出した。酵素としては、実施例8の(6)において、pVL1
393−F2G6sec1由来の組換えウイルスを感染させたSf21の培養上
清から調製した溶出液(1.5μl)、またはpVL1393−F2G6sec
2由来の組換えウイルスを感染させたSf21の培養上清から調製した溶出液(
1.4μl)を使用した。
反応が終了したアッセイ溶液を100℃で5分間処理後、HPLC用純水50
μlを加え、10,000×gで5分間遠心して上清を取得した。アッセイ溶液
の入っていたチューブに再度HPLC用純水50μlを加えてチューブを洗浄後
、10,000×gで5分間遠心して上清を取得し、最初の上清と合わせた。次
いで、該上清をUltrafree−MCカラム(Millipore社製)に
通した後、その一部(10μl)をHPLCに供した。Ultrafree−M
Cカラムの使用法は付属の説明書に従って行った。
HPLCは、カラムとしてTSK−gel ODS−80Tsカラム(4.6
×300mm;東ソー)、溶出液として7%メタノール含有0.02mol/l
酢酸アンモニウム緩衝液(pH4.0)を用い、溶出温度50℃、流速1ml/
分の条件で行った。
生成物の検出は、蛍光スペクトルフォトメーターFP−920(日本分光社製
)を用いて行った(励起波長330nm、放射波長420nm)。
pVL1393−F2G6sec1由来の組換えウイルスを用いて生産・精製
した分泌型酵素(G6sec1と呼ぶ)およびpVL1393−F2G6sec
2由来の組換えウイルスを用いて生産・精製した分泌型酵素(G6sec2と呼
ぶ)用いて活性測定を行った結果、いずれもβ1,3−N−アセチルグルコサミ
ン転移酵素活性を示した。LNnTを基質とした時の生産物への転換効率は、G
6sec1を用いた時が9.85%、G6sec2を用いた時が11.2%であ
った。G6sec1またはG6sec2を用いて基質特異性の検討を行った結果
を第1表に示す(第1表実験1)。表には、2−アミノベンゼン化LNnTを基
質とした時の活性を100%とした時の相対活性を示した。一方、pVL139
3由来の組換えウイルス(コントロールウイルス)を用いて調製したサンプルに
は活性は検出されなかった。
また、実施例8の(6)で示した方法を用いて再度精製酵素(G6sec2)
を調製し、再度基質特異性の検討を行った結果を第1表に合わせて示す(第1表
実験2)。pVL1393−F2G6sec2由来の組換えウイルスを感染させ
たSf21の培養上清30mlから精製酵素(280μl)を調製し、その4μ
lを用いてアッセイを行った。表には、2−アミノベンゼン化LNnTを基質と
した時の活性を100%とした時の相対活性を示した。LNnTを基質とした時
の生産物への転換効率は26.2%であった。
この結果、ポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖(2LN、3LN、4LN、
および5LN)もG6ポリペプチドの基質となることが判明した。短いポリ−N
−アセチルラクトサミン糖鎖(2LN、3LN)は、長いポリ−N−アセチルラ
クトサミン糖鎖(4LN、5LN)に比較して、G6ポリペプチドの基質になり
やすいことも明らかになった。また、硫酸基が付加したポリ−N−アセチルラク
トサミン糖鎖であるL2L2もG6ポリペプチドの基質となることが判明した。
G6sec1またはG6sec2が吸着した抗FLAG M1アフィニティー
ゲル(酵素を溶出する前のゲル)を酵素として用いた場合も、β1,3−N−ア
セチルグルコサミン転移酵素が検出された。酵素としては、上記のβ1,3−N
−アセチルグルコサミン転移酵素活性測定に使用した溶出液に相当する量のゲル
を使用した。LNnTを基質としたときの転換効率は、G6sec1吸着ゲルを
使用した際には6.64%、G6sec1吸着ゲルを使用した際には20.2%
であった。
この結果は、ゲルに酵素を吸着した状態でも糖鎖合成が可能なことを示してい
る。一方、pVL1393由来の組換えウイルス(コントロールウイルス)を用
いて同様に調製したゲルには活性は検出されなかった。
一方、G6sec1およびG6sec2は、GlcNAcβ1,3−ガラクト
ース転移酵素活性は示さなかった。β1,3−ガラクトース転移酵素活性測定は
、常法〔J.Biol.Chem.,274,12499−12507(199
9)〕に準じて行った。20μlのアッセイ溶液〔14mmol/l HEPE
S(pH7.4)、75μmol/l UDP−Gal(SIGMA社製)、1
1mmol/l MnCl2、88pmol/l 糖鎖基質、上記精製酵素〕中
で37℃、16時間反応した。使用した酵素量は、β1,3−N−アセチルグル
コサミン転移酵素活性の測定に使用した量と同じである。基質としては、2−ア
ミノベンゼン化したGlcNAcβ1−3Galβ1−4GlcNAcβ1−3
Galβ1−4GlcNAc(以下、GlcNAc−2LNと略記する)を使用
した。該糖鎖は、2−アミノベンゼン化したLN3をβ−ガラクトシダーゼ処理
して末端のガラクトース残基を除去することによって作製した。具体的には、約
60nmolの2−アミノベンゼン化したLN3に対し、100ミリユニットの
β−ガラクトシダーゼ(生化学工業社製)を加え、37℃で16時間反応後、1
00℃で5分間の熱処理によりβ−ガラクトシダーゼを失活させることにより調
製した。
以上の結果より、昆虫細胞で分泌発現させたFLAGペプチド融合型G6ポリ
ペプチド(G6sec1またはG6sec2)は、β1,3−N−アセチルグル
コサミン転移酵素活性を有するがβ1,3−ガラクトース転移酵素活性は有さな
いことが示された。この結果から、G6ポリペプチドがβ1,3−ガラクトース
転移酵素ではなくβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素であることが再
度確認された。β1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素G6は、FLAG
ペプチドとの融合タンパク質として昆虫細胞で分泌生産可能で、生産された融合
タンパク質は抗FLAG M1アフィニティーゲルを用いて容易に精製可能であ
ることが示された。生産した融合タンパク質は、ポリ−N−アセチルラクトサミ
ン糖鎖などの糖鎖の合成に使用できることが示された。
Namalwa細胞で生産させた場合に比較して、昆虫細胞で生産させた場合
は、酵素の生産量が高いことが明らかになった。
(2)ピリジルアミノ化オリゴ糖を基質として用いた活性測定
30μlのアッセイ溶液〔150mmol/lカコジル酸ナトリウム(pH7
.2)、50mmol/l UDP−GlcNAc(SIGMA社製)、0.4
%Triron CF−54、10mmol/l MnCl2、50μmol/
l ピリジルアミノ化糖鎖基質、精製酵素溶液(G6sec2)〕中で37℃、
14.5時間反応後、生産物をHPLCにより検出した。精製酵素(G6sec
2)は、実施例8の(6)で示した方法に従って取得した。pVL1393−F
2G6sec2由来の組換えウイルスを感染させたSf21の培養上清30ml
から精製酵素(280μl)を調製し、その5μlを用いてアッセイを行った。
基質としては、LnNT、ラクト−N−テトラオース(Lacto−N−tet
raose,Galβ1−3GlcNAcβ1−3Galβ1−4Glc;以下
LNTと略記する)、ラクト−N−フコペンタオースII(Lacto−N−f
ucopentaose II,Galβ1−3(Fucα1−4)GlcNA
cβ1−3Galβ1−4Glc;以下LNFP−IIと略記する)、ラクト−
N−フコペンタオースIII(Lacto−N−fucopentaose I
II,Galβ1−4(Fucα1−3)GlcNAcβ1−3Galβ1−4
Glc;以下LNFP−IIIと略記する)、ラクト−N−フコペンタオースV
(Lacto−N−fucopentaose V,Galβ1−3GlcNA
cβ1−3Galβ1−4(Fucα1−3)Glc;以下LNFP−Vと略記
する)、およびラクト−N−ダイフコヘキサオースII(Lacto−N−di
fucohexaose II,Galβ1−3(Fucα1−4)GlcNA
cβ1−3Galβ1−4(Fucα1−3)Glc;以下LNDFH−IIと
略記する)(いずれもOxford Glycosystems社製)を、アミ
ノピリジンで蛍光標識したものを使用した。基質の蛍光標識は、常法〔Agri
c.Biol.Chem.,54,2169(1990)〕に従って行った。
それぞれの基質について、UDP−GlcNAc(糖供与体)を含むアッセイ
溶液と含まないアッセイ溶液を用いて反応後、HPLCで解析しUDP−Glc
NAcを含むアッセイ溶液でのみ出現するピークを生成物とした。
反応が終了したアッセイ溶液は、100℃で5分間処理後、10,000×g
で5分間遠心分離して上清を取得し、その一部(5μl)をHPLCに供した。
HPLCは、TSK−gel ODS−80Tsカラム(4.6×300mm
;東ソー)を使用し、溶出液として0.02mol/l酢酸アンモニウム緩衝液
(pH4.0)を用い、溶出温度50℃、流速0.5ml/分の条件で行った。
生成物の検出・定量は、蛍光スペクトルフォトメーターFP−920(日本分
光社製)を用いて行った(励起波長320nm、放射波長400nm)。
LNnTを基質とした時の活性を100%とした時の相対活性を第2表に示し
た。
LNnTを基質とした時の基質の生産物への転換効率は12.8%であった。
LNnTはG6ポリペプチド(G6sec2)の良い基質となるが、LNT、L
NFP−III、およびLNFP−Vは、ほとんど基質にならないことが明らか
になった。また、LNT中の非還元末端から2番目に存在するGlcNAc残基
にフコースがα1、4結合で付加したオリゴ糖であるLNFP−IIやLNDF
H−IIは、G6ポリペプチドの基質にならないことも明らかになった。
(3)無標識オリゴ糖を基質として用いた活性測定
糖転移酵素反応は以下のようにして行った。40μlのアッセイ溶液〔50m
mol/l MOPS(pH7.5)、5mmol/l UDP−GlcNAc
(SIGMA社製)、5mmol/l MnCl2、10mmol/l 糖鎖基
質、精製酵素溶液(G6sec2)〕中で37℃、16時間反応した。次いで、
100℃で5分間処理後、10,000×gで20分間遠心分離して上清を取得
し、その一部をHPAE/PAD(High Performance Ani
on Pulsed Amperometoric Detection;DI
ONEX社製)を用いて解析した。具体的方法は常法〔Anal.Bioche
m.,189,151−162(1990)、J.Biol.Chem.,27
3,433−440(1998)〕に準じて行った。
精製酵素(G6sec2)としては、上記(2)で取得した酵素を10μl使
用した。基質としては、無標識のオリゴ糖〔ラクトース(lactose,Ga
lβ1−4Glc)およびLNnT〕を用いた。
それぞれの基質について、UDP−GlcNAc(糖供与体)を含むアッセイ
溶液と含まないアッセイ溶液を用いて反応後、HPAE/PADを用いて解析、
UDP−GlcNAcを含むアッセイ溶液でのみ出現するピークを生成物とした
。生成物の同定は、スタンダード糖鎖と溶出時間が一致することを指標とした。
スタンダード糖鎖としては、GlcNAcβ1−3Galβ1−4Glcおよび
GlcNAcβ1−3Galβ1−4GlcNAcβ1−3Galβ1−4Gl
cを使用した。
LNnTを基質とした時の生産物への転換効率は0.48%、ラクトースを基
質とした時の生産物への転換効率は0.30%であった。LNnTを基質とした
時の活性を100%とすると、ラクトースを基質とした時の相対活性は62.5
%となる。以上の結果、β1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素(G6)
は、LNnTに加えてラクトースも良い基質とすることが判明した。
(4)糖脂質を基質として用いた活性測定
既知の方法〔FEBS,462,289(1999)、J.Biol.Che
m.,269,14730−14737(1994)、J.Biol.Chem
.,267,23507(1992)、J.Biol.Chem.,267,2
994(1992)〕に準じて、糖脂質を基質としてG6ポリペプチドのβ1,
3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性を測定した。具体的には20μlの
反応溶液〔150mmol/lカコジル酸ナトリウム(pH7.2)、10mm
ol/l UDP−GlcNAc(SIGMA社製)、480μmol/l U
DP−[14C]GlcNAc(Amersham社製)、0.4%Triro
n CF−54、10mmol/l MnCl2、250μmol/l糖脂質、
精製酵素(G6sec2)〕中で37℃、16時間反応した。精製酵素(G6s
ec2)としては、上記(2)で取得した酵素を10μl使用した。糖脂質とし
ては、ラクトシルセラミド(lactosylceramide)、パラグロボ
シド(paragloboside)、ガラクトシルセラミド(galacto
sylceramide)(タイプI)、およびガラクトシルセラミド(gal
actosylceramide)(タイプII)を使用した。パラグロボシド
は東京医科歯科大学櫛泰典先生より入手した。それ以外の糖脂質はSIGMA社
より購入した。反応終了後、0.1mol/l KClを200μl加え、軽く
遠心後上清を取得した。10mlのメタノールで1回洗浄後、10mlの0.1
mol/lKClで2回洗浄して平衡化したSep−Pak plus C18
Cartridge(Waters社製)に該上清を通し、上清中の糖脂質を
カートリッジに吸着させた。10mlのHPLC用純水にて2回カートリッジを
洗浄後、5mlのメタノールで吸着した糖脂質を溶出した。真空乾燥機にて溶出
液を10μl程度まで濃縮後、該濃縮液をTLCプレート(HPTLC pla
te Silica gel 60:MERCK社製)にプロットし、クロロホ
ルム:メタノール:水(0.2%CaCl2含む)=65:35:8の組成から
なる展開溶媒を用いて展開した。TLCプレートの上端から5mmの所まで展開
し、プレートを乾燥後、バイオ・イメージアナライザーBAS2000(富士写
真フィルム社製)を用いて糖脂質に取り込まれた放射線の量を測定した。
FLAG融合型G6ポリペプチド(G6sec2)は、ラクトシルセラミドお
よびパラグロボシドを基質にすることが判明した。ラクトシルセラミドおよびパ
ラグロボシドを基質とした時の生産物への転換効率は、それぞれ5.39%と2
5.2%であった。ラクトシルセラミドを基質として用いた時のG6ポリペプチ
ドの活性を100%とすると、パラグロボシドを基質として用いた時の活性は4
68%であった。
一方、G6ポリペプチド(G6sec2)は、ガラクトシルセラミド(タイプ
I)およびガラクトシルセラミド(タイプII)に対しては活性を示さなかった
。
以上の結果から、G6ポリペプチドは、ラクトシルセラミドおよびパラグロボ
シドをよい基質とするβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素であること
が明らかになった。実施例7の(2)の結果と比較することにより、分泌型G6
(G6sec2)では、ラクトシルセラミドよりパラグロボシドを基質としやす
くなったことがわかる。既知のβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素で
あるβ3GnTは、in vitroにおいてパラグロボシドを基質とすること
が示されているが、ラクトシルセラミドを基質とした場合の活性は低い〔Gly
cobiology,9,1123(1999)〕。したがって、G6ポリペプ
チドはβ3GnTとは基質特異性が異なるβ1,3−N−アセチルグルコサミン
転移酵素と考えられる。
また、G6ポリペプチドとGlcNAcβ1,4−ガラクトース転移酵素を併
用することで、例えば、ラクトシルセラミドからパラグロボシド、パラグロボシ
ドからネオラクトヘキサオシルセラミド(Galβ1−4GlcNAcβ1−3
Galβ1−4GlcNAcβ1−3Galβ1−4Glc−セラミド)、また
はラクトシルセラミドからネオラクトヘキサオシルセラミドを合成することがで
きる。
実施例10 G6ポリペプチドの発現プラスミドを導入したヒト培養細胞におけ
る糖脂質の合成
実施例6の(1)で作製したpAMo−G6を導入したNamalwa細胞(
108個)、ベクターpAMoを導入したNamalwa細胞(108個)、お
よびプラスミドを導入していないNamalwa細胞から中性糖脂質を抽出し、
イムノ−TLC(Immuno−TLC)法を用いて、糖鎖の非遠元末端にN−
アセチルラクトサミン構造を有する糖脂質の組成と発現量について比較した。方
法は、既知の方法〔秀純社 細胞工学別冊 グライコバイオロジー実験プロトコ
ール、Anal.Biochem.,223,232(1994)〕に従った。
抗体としては、糖鎖の非還元末端に存在するN−アセチルラクトサミン構造を認
識できるモノクローナル抗体〔抗N−アセチルラクトサミン抗体1B2−1B7
:Arch.Biochem.Biophysics.,303,125(19
93)、Infect.Immun.,64,4129(1996)、J.Co
mp.Neurol.,22,607(1988)〕抗体を使用した。
107個分の中性糖脂質をTLCプレート(HPTLC plate Sil
ica gel 60:MERCK社製)にスポットし、クロロホルム:メタノ
ール:水(0.2%CaCl2含む)=60:35:8の組成からなる展開溶媒
を用いて展開した。スタンダード糖脂質として、オルシノール染色の場合にはグ
ルコシルセラミド(2μg;以下、GlcCerと略記する場合がある。)、ラ
クトシルセラミド(2μg;以下、LacCerと略記する場合がある。)、ラ
クトトリアオシルセラミド(0.5μg;以下、Lc3Cerと略記する場合が
ある。)、およびパラグロボシド(0.5μg;以下、nLc4Cerと略記す
る場合がある。)を、免疫染色の場合にはパラグロボシド(nLc4Cer)お
よびネオラクトヘキサオシルセラミド(以下、nLc6Cerと略記する場合が
ある。)をスポットした。スタンダード糖脂質以外は同じプレートを2枚作製し
、1枚はオルシノール染色、1枚は免疫染色に用いた。
展開後のプレートをイソプロパノール:水(0.2%CaCl2含む):メタ
ノール=40:20:7の組成からなる溶液に20秒間浸した。次いで、プレー
トにPVDF膜(Immobilon:Millipore社製)とglass
microfiber filter(ATTO社製)を被せ、TLC Th
ermal Blotter(ATTO社製)を用いて、プレート上の糖脂質を
PVDF膜に移した。使用した条件は、180℃、レベル8、45秒間である。
該PVDF膜を、5%スキムミルク、TBS−Tween20からなる溶液中に
1時間浸した後、抗N−アセチルラクトサミン抗体1B2−1B7(ハイブリド
ーマの培養上清)を100分の1量含む5%スキムミルク、TBS−Tween
20からなる溶液中に2時間浸した。該PVDF膜をTBS−Tween20で
3回洗浄後、ホースラディシュ ペルオキシダーゼ標識抗マウスIgM抗体(0
.4μg/ml:Jackson社製)を含む5%スキムミルク、TBS−Tw
een20からなる溶液中に1時間浸した。該PVDF膜をTBS−Tween
20で3回洗浄後、ECLシステム(Amarsham Pharmacia社
製)を用いて抗体が結合した糖脂質を検出した。
オルシノール染色の結果を第4図のA、免疫染色の結果を第4図のBに示す。
第4図Aのレーン1は、スタンダード糖脂質(GlcCer、LacCer、L
c3Cer、nLc4Cer)を展開したものであり、レーン2は、プラスミド
を導入していないNamalwa細胞、レーン3は、ベクターpAMoを導入し
たNamalwa細胞、レーン4は、pAMo−G6を導入したNamalwa
細胞(レーン4)それぞれから中性糖脂質を抽出し、TLCプレートに展開後、
オルシノール染色を行った結果を示している。第4図Bのレーン1は、スタンダ
ード糖脂質(nLc4Cer、nLc6Cer)を展開したものであり、レーン
2は、プラスミドを導入していないNamalwa細胞、レーン3は、ベクター
pAMoを導入したNamalwa細胞、レーン4は、pAMo−G6を導入し
たNamalwa細胞(レーン4)それぞれから中性糖脂質を抽出し、TLCプ
レートに展開後、糖鎖の非還元末端に存在するN−アセチルラクトサミン構造を
認識できる抗体(抗N−アセチルラクトサミン抗体1B2)を用いた抗体染色を
行った結果を示している。Bの矢印は、pAMo−G6を導入したNamalw
a細胞で発現が増加した糖脂質(nLc4CerとnLc6Cer)の位置を示
している。
G6ポリペプチドを発現するNamalwa細胞では、ベクターを導入したN
amalwa細胞やプラスミドを導入していないNamalwa細胞に比較して
、糖鎖の非還元末端にN−アセチルラクトサミン構造を有する糖脂質であるパラ
グロボシド(nLc4Cer)およびネオラクトヘキサオシルセラミド(Gal
β1−4GlcNAcβ1−3Galβ1−4GlcNAcβ1−3Galβ1
−4Glc−セラミド:図中においてnLc6Cerと略記した)の量が増加し
ていることが明らかになった(第4図のB)。ベクターを導入したNamalw
a細胞とプラスミドを導入していないNamalwa細胞の間では差は見られな
かった(第4図のB)。
以上の結果および実施例9の結果から、G6ポリペプチドは細胞内においてN
−アセチルラクトサミン構造を有する糖脂質の合成に関与していることが明らか
になった。実施例9に示したように、G6ポリペプチドはラクトシルセラミド(
Galβ1−4Glc−セラミド)を基質としてラクトトリアオシルセラミド(
GlcNAcβ1−3Galβ1−4Glc−セラミド)を合成できる。適当な
β1,4−ガラクトース転移酵素を発現する細胞(例えばNamalwa細胞)
においては、G6ポリペプチドによって合成されたラクトトリアオシルセラミド
は、該β1,4−ガラクトース転移酵素によってさらにガラクトースがβ1,4
結合で付加されることにより、パラグロボシド(Galβ1−4GlcNAcβ
1−3Galβ1−4Glc−セラミド)に変換されると考えられる。以上の結
果は、G6ポリペプチドを適当な細胞(ラクトシルセラミドやパラグロボシドな
どのG6ポリペプチドの基質となる糖脂質を発現している細胞)で発現させるこ
とによって、基質となる糖脂質糖鎖の非還元末端に存在するガラクトース残基に
N−アセチルグルコサミンがβ1,3結合で付加した糖脂質が合成可能であるこ
とを示している。また、細胞が適当なβ1,4−ガラクトース転移酵素を発現す
る場合は、基質となる糖脂質糖鎖の非還元末端にN−アセチルラクトサミン構造
またはポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖が付加した糖脂質を合成可能である
ことを示している。
以上の結果は、G6ポリペプチドは細胞内においてラクトシルセラミドβ1,
3−N−アセチルグルコサミン転移酵素として働き、ネオラクト系糖脂質やラク
ト系糖脂質の合成に関与していることを示している。また、GlcNAcβ1,
4−ガラクトース転移酵素と共同して働くことにより、G6ポリペプチドは細胞
内においてネオラクトヘキサオシルセラミドなどのポリ−N−アセチルラクトサ
ミン糖鎖を有する糖脂質の合成にも関与していると考えられる。
既知の酵素(β3GnT)は、in vitroにおいてラクトシルセラミド
に対して弱いβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性を示すことが示
されているが、実際に細胞内でラクトシルセラミドを基質としうるかについては
示されていない。
実施例11 G6遺伝子の転写産物の各種細胞における発現量の検討
G6遺伝子の転写産物の定量は、常法〔Proc.Natl.Acad.Sc
i.USA,87,2725(1990)、J.Biol.Chem.,269
,14730(1994)、特開平6−181759〕に従って定量的PCR法
により行った。
遺伝子の発現量を補正するためのβ−アクチン転写産物の定量も同様に定量的
PCR法により行った。
(1)各種細胞および細胞株由来の一本鎖cDNAの合成
細胞株としては、大腸癌細胞株(Colo201、Colo205、HCT−
15、SW480、SW620、WiDR、LS180)、肺癌細胞株(AOI
、EBC−1、PC−1、A549、ABC−1、EHHA−9、HAL8、H
AL24、LX−1、PC−7、PC−9、PC−12、RERF−LC−MS
)、胃癌細胞株(KATOIII、MKN1、MKN7、MKN28、MKN4
5、MKN74、TMK1、HSC43)、神経芽細胞腫(NAGAI、NB−
9、SCCH−26、IMR32、SK−N−SH)、グリオブラストーマ細胞
株(A172、KG−1−C、YKG−1、T98G、U251、U−118−
MG、G1−1)、膵臓癌細胞株(Capan−1、Capan−2)、前立腺
癌細胞株PC−3、肝臓癌細胞株HepG2、赤白血病細胞種K562、顆粒球
/単球系細胞株(HL−60、U−937、U266)、T細胞株Jurkat
、B細胞株(Namalwa KJM−1、Namalwa、Daudi、Ra
mos、NALL−1、Raji)を用いた。Jurkatは愛知癌センターよ
り入手した。KATOIIIおよびPC−9は免疫生物研究所より入手した。そ
れ以外の細胞はJapanese Collection of Resear
ch Bioresources(JCRB)cell bank〔インターネ
ットアドレスhttp://cellbank.nihs.go.jp/〕また
は、アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション(American Ty
pe Culture Collection)より入手できる。
また、健康な成人の末梢血よりナイコメッド・ファーマ(Nycomed P
harma)社製のキットであるPolymorphprepTMを用いて多形
核白血球と単核球を分離取得した。取得した単核球は常法〔J.Immunol
.,130,706(1983)〕に従ってさらに単球およびリンパ球に分離し
て取得した。
各細胞の全RNAは常怯〔Biochemistry,18,5294(19
77)〕に従って調製した。全RNAから一本鎖cDNAの合成はキット(SU
PERTM Preamplification System:BRL社製)
を用いて行った。細胞株については5μgの全RNAから、抹消由来血球細胞に
ついては1μgの全RNAから一本鎖cDNAを合成し、それぞれ水で50倍お
よび10倍希釈してPCRの鋳型として使用した。プライマーとしては、オリゴ
(dT)プライマーを使用した。
(2)ヒト各種組織由来の一本鎖cDNAの合成
ヒト各種臓器由来のmRNA(Clontech社製)から、上記(1)と同
様にして一本鎖cDNAを合成した。1μgのmRNAから一本鎖cDNAを合
成し、水で240倍希釈してPCRの鋳型として使用した。プライマーとしては
、オリゴ(dT)プライマーを用いた。mRNAとしては、以下の35種の臓器
由来のmRNAを使用した。1副腎、2脳、3尾状核、4海馬、5黒質、6視床
、7腎、8膵臓、9脳下垂体、10小腸、11骨髄、12扁桃体、13小脳、1
4脳梁、15胎児脳、16胎児腎、17胎児肝臓、18胎児肺、19心臓、20
肝臓、21肺、22リンパ節、23乳腺、24胎盤、25前立腺、26唾液腺、
27骨格筋、28脊髄、29脾臓、30胃、31精巣、32胸腺、33甲状腺、
34気管、35子宮。
また、ヒト大腸組織から全RNAを調製し、上記(1)の細胞株と同様にして
、全RNA5μgを鋳型として一本鎖cDNAを合成した。
(3)定量的PCR用のスタンダードおよび内部コントロールの調製
実施例3の(5)で造成したpBS−G6を用いて、スタンダードおよび内部
コントロールの造成を行った〔下記(a)、(b)参照〕。
β−アクチンの転写産物の定量は既報〔J.Biol.Chem.,269,
14730(1994)、特開平6−181759〕と同様に行った。β−アク
チン転写産物の定量においては、pUC119−ACTおよびpUC119−A
CTdをcDNA部分を切り出す制限酵素(HindIIIとAsp718)で
切断して直鎖状DNAに変換した後、それぞれスタンダードおよび内部コントロ
ールとして用いた〔J.Biol.Chem.,269,14730(1994
)、特開平6−181759〕。各プラスミドが完全に切断された事を確認後、
酵母のトランスファーRNAを1μg/mlで含む水で段階的に希釈して使用し
た。
(a)G6転写産物定量用スタンダードの調製
実施例3の(5)で造成したpBS−G6を、G6cDNA部分を切り出す制
限酵素(EcoRI)で切断して直鎖状DNAに変換したものを定量用のスタン
ダードとして用いた。プラスミドが完全に切断されたことを確認後、酵母のトラ
ンスファーRNAを1μg/mlで含む水で段階的に希釈して使用した。
(b)G6転写産物定量用内部コントロールの調製
pBS−G6を制限酵素MscIとBglIIで切断後、該直鎖状DNAをセ
ルフライゲーションさせることにより、G6cDNA中の243bpを欠失した
pBS−G6dを造成した。pBS−G6dをG6cDNA部分を切り出す制限
酵素(EcoRI)で切断して直鎖状DNAに変換したものを定量用の内部コン
トロールとして用いた。プラスミドが完全に切断されたことを確認後、酵母のト
ランスファーRNAを1μg/mlで含む水で段階的に希釈して使用した。
(4)定量的PCR法を用いたG6遺伝子の転写産物の定量
上記(1)および(2)で調製した細胞株および正常組織由来の一本鎖cDN
Aを鋳型として定量的PCR法であるCompetitive−PCRを行った
。PCR用プライマーとしては、G6転写物検出用には配列番号25で表される
塩基配列を有するCB513と配列番号28で表される塩基配列を有するCB5
15を使用した。βアクチン転写物検出用には配列番号29で表される塩基配列
を有するCB53と配列番号30で表される塩基配列を有するCB54を使用し
た。また、(3)で作製したスタンダードと内部コントロールを鋳型として同様
にPCRを行うことにより検量線を作製した。
上記一本鎖cDNA 10μlおよび内部コントロール用プラスミド10μl
(1fg)を含む50μlの反応溶液〔10mmol/l Tris−HCl(
pH8.3)、50mmol/l KCl、1.5mmol/l MgCl2、
0.2mmol/l dNTP、0.001%(w/v)ゼラチン、0.2μm
ol/l KCl遺伝子特異的プライマー〕に、DNAポリメラーゼAmpli
Taq GoldTM(Perkin Elmer社製)を添加してPCRを行
った。内部コントロール用プラスミドの量、あるいはスタンダード用プラスミド
の量は組織ごと、細胞ごとに適宣変えて定量を行った。
PCRは、以下の条件で行った。
G6転写産物定量の際は、95℃で11分間の加熱後、95℃で30秒間、6
0℃で1分間、72℃で2分間からなる反応を1サイクルとして、42サイクル
行った。
βアクチン転写産物定量の際は、95℃で11分間の加熱後、95℃で1分間
、65℃で1分間、72℃で2分間からなる反応を1サイクルとして、24サイ
クル行った。
PCR後の溶液のうち10μlを1%のアガロースゲルを用いて電気泳動し、
エチジウムブロマイド染色後、写真を撮影した。写真をNIHイメージシステム
によりスキャニングすることにより増幅した断片の染色の強さを測定し、増幅量
とした。より正確な転写産物の定量を行なうために、PCRのサイクル数を変え
て同様のPCRを行った。スタンダードおよび内部コントロールの量はPCRの
サイクル数に応じて変化させた。
細胞由来の一本鎖cDNAのかわりに上記(3)で調製したスタンダードを0
.125fg、0.25fg、0.5fg、1fg、2fg、4fg用いてPC
Rを行い、増幅断片の増幅量を測定し、cDNAの量と断片の増幅量をプロット
して検量線を作成した。
上記G6転写産物定量用プライマーを用いた場合は、G6転写産物およびG6
のスタンダードからは458bpのDNA断片が、G6の内部コントロールから
は215bpのDNA断片が増幅する(第5図写真)。
上記β−アクチン転写産物定量用プライマーを用いた場合は、β−アクチン転
写産物およびβ−アクチンのスタンダードからは649bpのDNA断片が、β
−アクチンの内部コントロールからは439bpのDNA断片が増幅する(第5
図写真)。
G6転写産物の量を、β−アクチンの転写産物の量を1000とした時の相対
値として、第5図ヒストグラムおよび第3−1表および第3−2表に示した。
G6転写産物は調べた36種のヒト組織のほとんどで発現していた(第5図)
。発現量は組織により異なり、小脳、下垂体、気管、肺、大腸、胎盤、精巣など
の組織で比較的多く発現していた。また、ヒト末梢血より分離した単球およびリ
ンパ球細胞でもG6転写産物が発現していた。
細胞株においては、大腸癌細胞株Colo205、肺癌細胞株(EBC1、H
AL8、LX−1、PC−7、RERF−LC−MS)、胃癌細胞株(KATO
III、MKN7、MKN28、MKN74、HSC43)、神経芽細胞腫細
胞株(NB9、SCCH−26、IMR32、SK−N−SH)、グリオブラス
トーマ細胞株(U251)、膵臓癌細胞株(Capan−1)、B細胞株(NA
LL−1)で比較的多く発現していた(第3−1表,第3−2表)。
実施例12 G6ポリペプチドをコードする染色体遺伝子の構造解析
現在、多くの機能未知のヒト染色体遺伝子の配列がデータベースに登録されて
いる。従って、本発明のG6cDNAの配列と、データベースに登録されてるヒ
ト染色体遺伝子の配列とを比較することにより、本発明のG6ポリペプチドをコ
ードするヒト染色体遺伝子(G6染色体遺伝子と呼ぶ)を同定し、その構造を明
らかにできる可能性がある。G6cDNAの配列と一致する染色体遺伝子配列が
登録されていれば、cDNAの配列と染色体遺伝子の配列を比較することにより
、本発明のポリペプチドをコードする染色体遺伝子のプロモーター領域、エクソ
ンおよびイントロン構造を決定することができる。
ヒトG6cDNAの塩基配列(配列番号2)とGenBank〔インターネッ
ト上のNational Center for Biotechnology
Information(NCBI)のホームページ(http://www
.ncbi.nlm.nih.gov/)からアクセスできる〕に登録されてい
る配列とを比較した結果、登録番号AC025833(2000年5月30日公
開)のヒト染色体ワーキングドラフト配列(131716bp)の一部〔677
58番目から72176番目の配列からなるアセンブリー配列(assembl
y sequence):配列番号30に示す〕が、G6cDNAの塩基配列と
一致することが判明した。解析の結果、配列番号2で表される塩基配列を有する
G6cDNA配列の1番目から3721番目の塩基は、配列番号30の653番
目から4373番目の塩基と一致した。従って、配列番号2に示したG6cDN
A部分は1個のエクソンから構成されていることが明らかとなった。配列番号2
に示したG6cDNA配列の3702番目から3707番目に存在するAATA
AAからなる配列は、ポリアデニレーションシグナルと考えられた。該エクソン
の上流配列(654bp)は、G6染色体遺伝子のプロモーター領域(転写制御
領域を含む)と考えられた。該プロモーター領域(654bp)について、配列
解析ソフトGENETYX−MAC 10.1のTranscription
Factor Database〔Nucleic Acids Resear
ch,18,1749(1990)、Trends in Biochemic
al Sciences,16,455(1991)、Nucleic Aci
ds Research,20S,2091(1992)、Nucleic A
cids Research,21S,3117(1993)〕をもとに作成さ
れたMotif Search Programを用いて、転写因子の結合配列
のコンセンサス配列の存在について解析した結果、該配列はプロモーター領域を
有する配列であると判断された。
登録番号AC025833の配列は、ヒトの1番染色体由来であることから、
G6染色体遺伝子はヒトの1番染色体に位置することが判明した。G6染色体遺
伝子の染色体上の位置と構造(プロモーター領域とエクソン領域)は、本発明に
よってG6cDNAの構造とコードするポリペプチドの機能が明らかになったこ
とにより、初めて特定できたものである。また、登録番号AC025833の配
列がβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素(G6ポリペプチド)をコー
ドするということはこれまでに明らかにはなっていなかった。産業上の利用可能性
本発明は、β1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性を有する新規ポ
リペプチド、該ポリペプチドの製造法、該ポリペプチドをコードするDNA、該
DNAが組み込まれた組換え体ベクター、該組換え体ベクターを保有する形質転
換体、該ポリペプチドを認識する抗体、該抗体を用いる本発明のポリペプチドの
定量法および免疫染色法、該ポリペプチドを用いたGlcNAcβ1−3Gal
構造を有する糖鎖、ポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖および該糖鎖を含有す
る複合糖質の製造法、該組換え体ベクターを保有する形質転換体を用いたGlc
NAcβ1−3Gal構造を有する糖鎖、ポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖
および該糖鎖を含有する複合糖質の製造法、該ポリペプチドをコードする遺伝子
の発現を変動させる物質のスクリーニング法、該ポリペプチドの有するβ1,3
−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性を変動させる物質のスクリーニング法
、該DNAあるいは該抗体を用いた炎症性疾患や癌(大腸癌、膵臓癌、胃癌など
)の診断法、該DNA、該ポリペプチドをコードする遺伝子の発現を変動させる
物質あるいは該ポリペプチドの有するβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移
酵素活性を変動させる物質を用いた炎症性疾患や癌(大腸癌、膵臓癌、胃癌など
)の治療法を提供することができる。
「配列表フリーテキスト」
配列番号4−合成DNA
配列番号5−合成DNA
配列番号6−合成DNA
配列番号7−合成DNA
配列番号8−合成DNA
配列番号9−合成DNA
配列番号10−合成DNA
配列番号11−合成DNA
配列番号12−合成DNA
配列番号13−FLAGペプチドのアミノ酸配列
配列番号14−合成DNA
配列番号15−合成DNA
配列番号16−合成DNA
配列番号17−合成DNA
配列番号18−合成DNA
配列番号19−合成DNA
配列番号20−合成DNA
配列番号21−合成DNA
配列番号22−合成DNA
配列番号23−合成DNA
配列番号24−合成DNA
配列番号25−合成DNA
配列番号26−合成DNA
配列番号28−合成DNA
配列番号29−合成DNA
配列番号31−合成DNADetailed Description of the InventionTechnical Field
The present invention relates to lactosylceramide β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase
activity and paragloboside β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity
and a glycosyltransferase containing the polypeptide as an active ingredient.
a DNA encoding said polypeptide; a method for treating inflammation, cancer or cancer metastasis containing said DNA;
a recombinant DNA obtained by incorporating the DNA into a vector;
Transformant carrying the recombinant DNA, and production of the polypeptide using the transformant
a method for producing a sugar chain or a glycoconjugate using the polypeptide;
a method for producing the sugar chain or glycoconjugate obtained from DNA encoding the polypeptide;
A method for detecting inflammation, cancer or cancer metastasis using an oligonucleotide containing the polypeptide
an antibody that recognizes the antibody, an immunohistochemical staining method using the antibody, and an immunohistochemical staining method containing the antibody
staining agent, diagnostic agent for inflammatory disease, cancer or cancer metastasis, said polypeptide, said DNA, said
Recombinant vector, or a pharmaceutical containing said antibody, lactosylation of said polypeptide
Ceramide β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity and paraglobulin
Screening of compounds that alter β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity
screening method, a screening method for compounds that alter the expression of the gene,
The promoter DNA that controls the transcription of the gene, and the efficiency of transcription by the promoter DNA
screening methods for compounds that vary the
and non-human knockout animals in which the gene is deleted or mutated.
Regarding.Background technologyLactosylceramide β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase is a
Galβ1-4Glc-ceramide (Galβ1-4Glc-ceramide)
It has the activity of transferring N-acetylglucosamine to inctoose residues via a β1,3 bond.
It is an enzyme that produces lactosylceramide (Galβ1-4Glc-ceramide).
, neolactoglycolipids, lactoglycolipids, ganglioglycolipids, globoglycolipids
, and isoglobo-series glycolipids are synthesized, but lactosylceramide β1,3-N
-Acetylglucosaminyltransferase synthesizes neolactoglycolipids and lactoglycolipids.
It is a key enzyme in the synthesis of lactosylceramide.
When GM3 synthase acts on lactosylceramide, ganglioside GM3 (Neu
Acα2-3Galβ1-4Glc-ceramide) is synthesized.
When GM2 synthase acts on mide, asialoGM2 (GalNAcβ1-4Galβ
1-4Glc-ceramide) is synthesized. Many other compounds are synthesized from GM3 and asialoGM2.
Since many gangliosides are synthesized, GM3 synthase and GM2 synthase are
It can be said to be a key enzyme in the synthesis of ganglioglycolipids.
When tosylceramide α1,4-galactosyltransferase acts, Galα1-4Gal
β1-4Glc-ceramide is synthesized, followed by a series of globo-series glycolipids.
Lactosylceramide is converted to lactosylceramide α1,3-galactosyltransferase
When activated, Galα1-3Galβ1-4Glc-ceramide is synthesized, followed by
A series of isogloboglycolipids are synthesized.
Therefore, lactosylceramide α1,4-galactosyltransferase and lactosylceramide
galactoside α1,3-galactosyltransferase is a globoglycolipid and isoglycolipid enzyme, respectively.
It is a key enzyme in the synthesis of globoglycolipids.
The synthesis of is controlled by the expression and expression level of the key enzymes mentioned above.
It is thought that neolacto-series glycolipids are Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4G
It is a glycolipid having an lc-ceramide skeleton, and lacto-series glycolipids are Galβ1-3G
It is a glycolipid having an lcNAcβ1-3Galβ1-4Glc-ceramide backbone.
Representative neolactoglycolipids include paragloboside (Galβ1-4Gl
cNAcβ1-3Galβ1-4Glc-ceramide), sialylparagloboside
(NeuAcα2-3Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Gl
c-ceramide), NeuAcα2-3Galβ1-4(Fucα1-3)Glc
NAcβ1-3Galβ1-4Glc-ceramide, etc. Typical lacto-type
Glycolipids include Galβ1-3GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc-
Ceramide, NeuAcα2-3Galβ1-3GlcNAcβ1-3Galβ1
-4Glc-ceramide, NeuAcα2-3Galβ1-3(Fucα1-4)
GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc-ceramide.
In many human cancers (especially colon cancer or stomach cancer), fucose and sialic acid
It was found that lacto- or neolacto-type glycolipids were accumulated in large amounts.
[Annu. Rev. Immunol.,2, 103 (1984
), Chem. Phys. Lipids,42, 209 (1986)]. colorectal cancer
Glycosyltransferase activity in tissues and surrounding normal tissues, and in various colon cancer cell lines
As a result of measuring lactosylceramide β1,
It was found that the activity of 3-N-acetylglucosaminyltransferase was increased [
J. Biol. Chem. ,262, 15649 (1987)]. This result is
Increased lacto- or neolacto-series glycolipids in colorectal cancer may be due to lactosylceramide
caused by increased activity of mido-β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase
This suggests that the human promyelocytic cell line HL-60 is
Treatment with tylsulfoxide or retinoic acid resulted in granulocytic cells
On the other hand, HL-60 cells were differentiated by phorbol-12-myristate-13-acetate.
When treated with phorbol esters such as paramethicone (PMA), they differentiate into monocyte-macrophages.
During differentiation into granulocytic cells, neolactoglycolipids (paragloboside)
and sialylparagloboside) increased and ganglioside GM3 decreased,
During differentiation into monocyte-macrophages, ganglioside GM3 increases and neola
In addition, neolactoglycolipids were added to HL-60 and cultured.
When cultured, they differentiate into granulocyte cells, and when ganglioside GM3 is added to HL-60,
These results suggest that the specific glycolipids
This indicates that the expression of HL-6 is important for differentiation induction and determining the direction of differentiation.
When 0 was treated with retinoic acid, GM3 synthase activity was not changed, but lactosylation
Ceramide β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity increases [J. B
iol. Chem. ,267, 23507 (1992)]. Therefore, retinoin
In acid-treated HL-60, lactosylceramide β1,3-N-acetyl
Increased glucosaminyltransferase activity leads to an increase in neolactoglycolipids.
It causes a decrease in ganglioside GM3, resulting in granulocytic cells.
On the other hand, when HL-60 cells are treated with PMA, the GM3 synthase is activated.
Increased enzyme activity and lactosylceramide β1,3-N-acetylglucosaminyl transferase
The enzyme activity is reduced [J. Biol. Chem.,267, 23507 (199
2).
Therefore, in HL-60 cells treated with PMA, there was an increase in GM3 synthase activity.
and decreased lactosylceramide β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity
This causes an increase in ganglioside GM3 and a decrease in neolactoglycolipids.
This is thought to result in differentiation into monocyte-macrophages.
Tosylceramide β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase and GM3 synthase
It is thought to play an important role in inducing differentiation of promyelocytic cells and determining their differentiation direction.
It has been found that leukocytes express different glycolipids depending on their type and differentiation stage.
For example, mature myeloid cells express neutral neolactoglycolipids.
It expresses only [Mol. Cell. Biochem.,47, 81 (198
2), J. Biol. Chem. ,260, 1067 (1985)].
Mature lymphocytes express only globoglycolipids [Mol. Cell
.. Biochem. ,47, 81 (1982)].
Therefore, the difference between the above glycolipids is lactosylceramide β1,3-N-acetylglucosamine.
It has been suggested that the difference in transaminase activity is the cause.
In myeloid cell lines such as G-1 and HL-60, lactosylceramide β1,3-N
-Acetylglucosaminyltransferase activity was detected, whereas Reh, CCRF
Lymphoid cells such as CEM, MOLT-4, Ramos, RPMI8226
It has been revealed that this enzyme activity is not detected in the strain [Archves
of Biochemistry and Biophysics,303, 1
25 (1993)].
Glycolipids having glucuronic acid 3-sulfate at the non-reducing end of the sugar chain (e.g., SO43
GlcAβ1-3Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc-
Ceramides are known to be expressed at specific times and in specific locations during the differentiation of the nervous system.
These glycolipids are known to play important roles in the mutual recognition of cells in the nervous system and in nerve migration.
It has been suggested that it is involved in the synthesis of ATP [J. Biol. Chem.,2
73Glucuronic acid 3-sulfate-containing sugars in nerve cells
Lipids (SO43GlcAβ1-3Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ
The expression of lactosylceramide β1,3-N-acetyl
Since it is regulated by glucosaminyltransferase, lactosylceramide
Expression of β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase enhances neuronal recognition.
It is thought that recognition and migration are controlled by this [J. Biol.
Chem.,273Glucuronic acid 3-sulfate is a compound found in human
It is also recognized by the monoclonal antibody HNK-1 against a marker of NK cells.
Therefore, it is also called the HNK-1 epitope.
Acid-containing glycolipids are also thought to play an important role in NK cell function.
Sugar chains with a GlcNAcβ1-3Gal structure are either neolacto- or lacto-based.
It is present in the sugar chains of glycolipids, as well as in the N-glycosidic sugar chains and O-glycosidic sugar chains of glycoproteins.
It also occurs in glycosidic sugar chains and oligosaccharides. For example, GlcNA
Oligosaccharides having a cβ1-3Gal structure include lactose, which is present in human milk.
-N-neotetraose (Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4
Glc) and lacto-N-tetraose (Galβ1-3GlcNAcβ1-3G
alβ1-4Glc), or various oligosaccharides with these as the backbone.
[Acta Paediatrica,82, 903 (1993)]. Glc
The NAcβ1-3Gal structure is a component of poly-N-acetyllactosamine sugar chains.
Poly-N-acetyllactosamine sugar chains are also
A structure in which α-aspartic acid is repeatedly linked with β1,3 bonds [(Galβ1-4GlcNAc
β1-3)n; n is 2 or more], and N-glycosidic bonds of glycoproteins
It is found in glycosyltransferases and O-glycosidic glycosyltransferases, as well as in glycosyltransferases of glycolipids and oligosaccharides.
It is also found in sugars. Lactosylceramide β1,3-N-acetylglucosamine
The transferase can also transfer substrates other than lactosylceramide, such as paragloboside and glycoproteins.
N-glycosidic sugar chains and O-glycosidic sugar chains of proteins, or oligosaccharides
It is not clear whether sugars are used as substrates.
Lactosylceramide β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity is
So far, colon tissue, colon cancer tissue, colon cancer cell lines (Colo205, SW403, etc.)
), and myeloid cell lines (K-562, KG-1, HL-60).
However, lactosylceramide β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase is highly purified.
There have been no reports of its purification to such a high degree [J. Biol. Chem.,262, 15649 (
1987), Archves of Biochemistry and Bi
ophics,260, 461 (1988), Carbohydrate
Research,209, 261 (1991), Archves of Bi
ochemistry and biophysics,303, 125 (19
93)].
On the other hand, N-acetylglucosamine is linked to the galactose residue at the non-reducing end of the sugar chain via a β1,3 bond.
An enzyme with the activity of transferring cetylglucosamine (hereinafter referred to as Galβ1,3-N-acetylglucosamine)
Regarding cetylglucosaminyltransferase, there have been no reports of partial purification.
However, it is unclear whether these enzymes use lactosylceramide as a substrate.
[J. Biol. Chem.,268, 27118 (1993),
J. Biol. Chem. ,267, 2994 (1992), J. Biol. C
hem.,263, 12461 (1988), Jpn. J. Med. Sci. B
iol.,42, 77 (1989)].
To date, two types of Galβ1,3-N-acetamide genes have been cloned.
The gene for acetylglucosaminyltransferase has been cloned [Proc. Natl.
l. Acad. Sci. USA,94, 14294-14299 (1997),
Proc. Natl. Acad. Sci. USA,96, 406-411 (19
99)]. One of these, β3GnT, isin vitroIn paragraph
It has been shown that the substrate is loboside, but the substrate is lactosylceramide.
In this case, the activity is weak [Glycobiology,9, 1123 (1999)].
In addition, β3GnT uses lactosylceramide and paragloboside as substrates within cells.
It is not clear whether another Galβ1,3-N-
It is unknown whether cetylglucosaminyltransferase exists.
There are a great number of glycans with the GlcNAcβ1-3Gal structure.
Therefore, Galβ1,3-N-acetylglucosaminyltransferase has acceptor substrate specificity
There may be multiple enzymes with different expression levels and tissues, each with a different function.
Therefore, unlike the two enzymes that have been cloned so far,
Different Galβ1,3-N-acetylglucosaminyltransferases were cloned and
By examining the substrate specificity, lactosylceramide β1,3-N-acetyl
It is believed that glucosaminyltransferase can be identified.
As mentioned above, lacto-N-neotetraose (Galβ1) is found in human milk.
-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc) and lacto-N-tetraose
(Galβ1-3GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc), or
It is known that there are various oligosaccharides having a structure with these as the core [A
cta Paediatrica,82, 903 (1993)]. The oligosaccharide is
They all have a GlcNAcβ1-3Gal structure.
These also include oligosaccharides having poly-N-acetyllactosamine sugar chains.
The oligosaccharides in this product have the function of preventing infants from being infected by viruses and microorganisms and of neutralizing toxins.
It is also believed to have a harmonizing effect.
On the other hand, it also has the activity of promoting the proliferation of bacteria.
The types of sugars present in human milk are few, with the majority being lactose.
There are almost no oligosaccharides in human milk.
The above oligosaccharides contained in human milk, or milk containing them, are efficiently
If it can be produced effectively, it will be very useful industrially.
Galβ1,3-N-acetylglucosaminyl transfer involved in the synthesis of the above oligosaccharides
If the gene for the enzyme can be obtained, it is thought that it can be used for the efficient synthesis of the above oligosaccharides.
However, the enzyme is not yet known.
Among glycans with the GlcNAcβ1-3Gal structure, poly-N-acetyl
Lulactosamine glycans are involved in many functional glycans (selectin ligand glycans, microbial and
It is the backbone glycan of various proteins (such as viral receptor glycans, SSEA-1 glycans, and cancer-related glycans).
They are deeply involved in embryonic development, cell differentiation, and diseases such as inflammation and cancer.
Poly-N-acetyllactosamine sugar chains are also important for stabilizing glycoproteins.
It plays a vital role in the synthesis of poly-N-acetyllactosamine sugar chains, which function in each of these areas.
The Galβ1,3-N-acetylglucosaminyltransferases involved may be different.
Therefore, it is different from the two enzymes cloned so far.
N-acetylglucosaminyltransferase may be present.
In addition to lactosylceramide, β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase
, having Galβ1-4Glc or Galβ1-4GlcNAc at the non-reducing end
N-acetyllactosamine is also transferred to sugar chains (e.g., paragloboside) that are involved in the synthesis of poly(N-acetyllactosamine).
It may be involved in the synthesis of poly-N-acetyllactosamine glycans.
Below, we will describe the synthesis, functions, and applications of poly-N-acetyllactosamine glycans.
Poly-N-acetyllactosamine sugar chains consist of GlcNAcβ1,4-galactosamine
glycosyltransferase (β1 catalyzes the binding of N-acetylglucosamine residues at the non-reducing end of sugar chains)
,4-galactose transfer enzyme) and Galβ1,3-N-
It is synthesized by alternating acetylglucosaminyltransferase activity.
Regarding NAcβ1,4-galactosyltransferase, four types of enzymes (
β4Gal-T1, β4Gal-T2, β4Gal-T3, β4Gal-T4)
The genes for these enzymes have been cloned and the acceptor substrate specificity of each enzyme has been analyzed.
[J. Biol. Chem.272, 31979-31991 (1997), J
.. Biol. Chem.273, 29331-29340 (1997)].
Fucose is present on the linear or branched poly-N-acetyllactosamine sugar chain.
, sialic acid, N-acetylgalactosamine, sugars such as galactose, or sulfate
Various sugar chains (functional sugar chains, blood sugar chains) are added to the sugar chains in a cell-specific or time-specific manner.
Liquid-type glycans, cancer-related glycans, etc.) are formed [Kiwata Akira, Hakomori Senichiro, Nagai Katsutaka,
Glycobiology Series, Kodansha, (1993).
On granulocytes, monocytes, and activated T cells, sialyl Lewis x sugars are attached to the ends of the sugar chains.
chain [NeuAcα2-3Galβ1-4(Fucα1-3)GlcNAc]
It is known that poly-N-acetyllactosamine sugar chains exist,
These sugar chains act as ligands for the adhesion molecules E-selectin and P-selectin.
It is believed that these proteins function as a mediator between the inflammatory process and the leukocytes, and are involved in the accumulation of these leukocytes at the site of inflammation.
[Kiwata Akira, Hakomori Senichiro, and Nagai Katsutaka, eds., Glycobiology Series,
Kodansha, (1993)].
In addition, sialyl Lewis x sugar chains and sialyl Lewis x sugar chains are also present at the terminals of cancer cells, such as those in colon cancer.
Is a sugar chain [NeuAcα2-3Galβ1-3(Fucα1-4)GlcNA
It is known that poly-N-acetyllactosamine sugar chains having the structure
These sugar chains also function as ligands for E-selectin and P-selectin.
It has been suggested that it is involved in cancer metastasis.
[Edited by Katsutaka, Glycobiology Series, Kodansha, (1993)].
The structure of poly-N-acetyllactosamine sugar chains is known to play a key role in embryonic development, cell differentiation, or cell differentiation.
It is known that the cytoplasmic endothelial cells change during the process of canceration.
Edited by Glycobiology Series, Kodansha, (1993).
Linear poly-N-acetyllactosamine sugar chains are expressed in the erythrocytes of infants.
In contrast, branched poly-N-acetyllactosamine sugar chains are expressed in adult erythrocytes.
[Kiwata Akira, Hakomori Senichiro, and Nagai Katsutaka, eds., Glycobiology Series "Sugar Chain"
The diverse world of these poly-N-acetylglucosamines on red blood cells.
The ABO blood group antigens are expressed at the end of the lactosamine sugar chain.
Blood group antigens are expressed at each end of the poly-N-acetyllactosamine sugar chain.
When this happens, it becomes a multivalent antigen, and the binding ability of antibodies to blood group sugar chains is different from that of linear antigens.
Compared to 103During early mouse embryonic development, a series of carbohydrate antigens are regularly expressed.
It is known that SSEA-1 (stage specific embryo
The ryonic antigen-1 antigen is poly-N-acetyllactosamine
Lewis x sugar chains [Galβ1-4(Fucα1-3)GlcN
Ac], but expression of this antigen begins at the 8-cell stage and peaks in the morula,
It gradually disappears after the blastocyst stage (Kiwata Akira, Hakomori Senichiro, Nagai Katsutaka, eds., Glico
Biology Series "Glycobiology of Cellular Society", Kodansha, 1993
The morula stage is the embryonic stage, which has previously undergone simple numerical growth through cell division.
During the transitional period when cells move into the blastocyst stage, which is the stage where they first develop a differentiated "morphology"
The cells of the morula are packed tightly together just before forming the blastocyst.
It causes cell compaction. It has SSEA-1 antigen.
Addition of oligosaccharides inhibits this cell compaction and subsequent normal development.
Harmful [J. Exp. Med.,160, 1591 (1984)].
Mouse teratocarcinoma cell adhesion is inhibited by anti-SSEA-1 antibodies
It is also known that [Kiwata Akira, Hakomori Senichiro, and Nagai Katsutaka (eds.), Glycobiology Series
[Rees, "Glycobiology of Cellular Society," Kodansha, 1993].
The SSEA-1 antigen acts as an adhesion molecule or a sugar chain signal, and is involved in the development of early embryonic development.
This indicates that cancer cells contain significantly more poly-N-acetyllactosamine than corresponding normal cells.
It is known that it expresses a large amount of sugar chains [J. Biol. Chem.,259,
10834 (1984), J. Biol. Chem. ,261, 10772 (1
986), J. Biol. Chem. ,266, 1772 (1991), J. B
iol. Chem. ,267, 5700 (1992)].
When the -ras proto-oncogene is expressed, the molecules of N-linked glycans on the cell surface are
The amount of N-linked glycans increases, and the cells acquire invasive ability.
As the amount of N-acetyllactosamine sugar chains increases, the amount of poly-N-acetyllactosamine sugar chains also increases.
β1,4-galactosyltransferase and β1,3-N-galactosamine sugar chain synthesis
It is known that the activity of acetylglucosaminyltransferase is increased [J
.. Biol. Chem. ,266, 21674 (1991)].
Galectins are a group of lectins that have affinity for β-galactosides and act on cells.
It is involved in adhesion and signal transduction, and its association with diseases such as cancer has also been suggested.
s in Glycoscience and Glycotechnology
y,9, 9 (1997)]. Ten types have been known to date in mammals.
Among these, galectin-1 and -3 are linear poly-N-acetyllactosaccharides.
It is known that the saccharide chains bind with high affinity to the saccharide chains.
Certain glycoproteins are putative ligands for these galectins.
[Trends in Glycoscience and Glycotec
phology,9, 9 (1997), Trends in Glycosci.
ence and Glycotechnology,9, 47 (1997)]
Poly-N-acetyllactosamine sugar chains with sialic acid attached to the terminal end are
It acts as a receptor for plasma and microorganisms [Acta Paediatrica,8
2, 903 (1993)].
In this way, poly-N-acetyllactosamine sugar chains can be used to form many functional sugar chains (saccharin-containing sugar chains).
Lectin ligand glycans, microbial and viral receptor glycans, SSEA-1 glycans, cancer
and blood group-related glycans) and blood group glycans, and efficiently presents these glycans.
Poly-N-acetyllactosamine glycans with sialyl Lewis x glycans play an important role in
As an antagonist of cutin, it is a drug that has anti-inflammatory effects or suppresses cancer metastasis.
It is expected to be a drug.
It has polyvalent (four) sialyl Lewis x sugars on a poly-N-acetyllactosamine sugar chain.
In oligosaccharides with a chain (tetrasaccharide) bonded to them, the sialyl Lewis x oligosaccharide is not multivalent.
Compared to tetrasaccharides, it acts as a selectin antagonist at a concentration of 1/100 or less.
It is known that it exhibits activity as a steroid hormone [J. Exp. Med.,182, 113
3 (1995), Glycobiology,6, 65 (1996), Glyc.
biology,7, 453 (1997), Eur. J. Immunol. ,
27, 1360 (1997)]. The poly-N-acetyllactosaccharides of these oligosaccharides
For the synthesis of the glycosaminoglycan moiety, partially purified β1,3-N-acetylglucosamine was used.
However, the supply of this enzyme was rate-limiting, and poly-N-acetyltransferase was used.
It is difficult to synthesize lactosamine sugar chains in large quantities [Glycobiology,
7, 453 (1997)].
On the other hand, poly-N-acetyllactosamine sugar chains can also be synthesized by chemical synthesis.
However, the synthesis requires very complicated steps [Tetrahydro
n Letter,24, 5223 (1997)].
Based on the above, an efficient method for synthesizing poly-N-acetyllactosamine sugar chains is needed.
Two Galβ1,3-N-acetyltransferases have been cloned so far.
Alternatively, glucosaminyltransferase or the enzyme gene can be used, but depending on the purpose,
The substrate specificity and function of other Galβ1,3-N-acetylglucosamine transferases are different.
Transferases (e.g., lactosylceramide β1,3-N-acetylglucosaminyltransferases)
It is thought that in some cases it may be more efficient to use a poly-N-acetyllactosamine sugar chain or the enzyme gene.
Poly-N-acetyllactosamine sugar chains are also important for stabilizing glycoproteins.
Ru. lysosome associated membrane glyco
protein-1 (lamp-1) and lysosome associa
ted membrane glycoprotein-2 (lamp-2)
, a glycoprotein present in lysosomes (some are also present on the cell surface),
It almost completely covers the inner surface of the endothelial membrane.
2 contains many sugar chains (some of which contain poly-N-acetyllactosamine sugar chains).
lamp-1 and lamp-2 are hydrolases in the lysosome.
The human promyelocytic cell line HL-60 was used to prevent the degradation of the cells.
When treated with dimethyl sulfoxide
During this differentiation process, lamp-1 and lam
The number of poly-N-acetyllactosamine sugar chains added to p-2 increases, and
The metabolic rate (decomposition rate) of both lamp-1 and lamp-2 is reduced.
It is known [J. Biol. Chem.,265, 20476 (1990)]
.
Examples of increased poly-N-acetyllactosamine sugar chain synthesis ability include the following:
Examples include treatment of F9 cells with retinoic acid and treatment of Swiss3T3 cells with TGF-
When treated with β, poly-N-acetylglucosamine was attached to the sugar chains of membrane-bound glycoproteins of cells.
It has been shown that a ctosamine sugar chain is added to the glycan [J. Biol. Chem.,2
68, 1242 (1993), Biochim. Biophys. Acta. ,
1221, 330 (1994)].
When the N-ras proto-oncogene was expressed in NIH3T3 cells, poly-N
-β1,4-galactosyltransferase involved in the synthesis of acetyllactosamine sugar chains
and β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity increased, and membrane protein
The amount of poly-N-acetyllactosamine sugar chains in the N-linked sugar chains of
It is known [J. Biol. Chem.,266, 21674 (1991)]
The core 2 β1,6-N-acetylglucosaminyltransferase gene was expressed in the T cell line EL-4.
When the gene is expressed, the cell surface membrane proteins CD43, CD45, and
The molecular weight of CD44 increases [J. Biol. Chem.,271, 1873
2 (1996)]. This is a core 2 β1,6-N-acetylglucosaminyltransferase.
The sugar chains synthesized by the enzyme are involved in the synthesis of poly-N-acetyllactosamine sugar chains.
This is thought to be because it is a good substrate for β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase, which
In addition, when HL-60 cells are cultured at 27°C, lamp-1 or lamp-
It is known that the amount of poly-N-acetyllactosamine sugar chains added to 2 increases.
[J. Biol. Chem.,266, 23185 (1991)].
However, host cells suitable for the production of recombinant glycoproteins (e.g., Namalwa
cells, Namalwa KJM-1 cells, CHO cells, etc.)
- Efficient production of recombinant glycoproteins with acetyllactosamine sugar chains
Therefore, it has not been reported that poly-N-acetyllactide
Efficient method for producing recombinant glycoproteins with tosamine sugar chains - Patent Application 20070122633
The development of Galβ1,3-N-acetylglucosamine is an important industrial challenge.
The two Galβ1,3-N-acetylglucosamines that have been cloned so far are
Although it is possible to use a transaminase gene, it is necessary to select a gene with a specific substrate and function depending on the purpose.
A different Galβ1,3-N-acetylglucosaminyltransferase gene (e.g.,
, lactosylceramide β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase)
It may be more efficient.Disclosure of the Invention
The object of the present invention is to provide a method for the preparation of a compound having β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity.
Using novel polypeptides, synthesis of useful sugar chains, anti-inflammatory, anti-infectious, anti-cancer metastasis, etc.
Improvement methods for pharmaceuticals, dairy products, and protein stabilization, as well as the treatment of inflammatory diseases and cancer
The present invention aims to provide a method for diagnosing the type and degree of malignancy of a tumor.
The present invention relates to the following (1) to (79):
(1) A polypeptide consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1.
(2) A polypeptide consisting of the amino acids 39 to 378 of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1.
(3) A polypeptide comprising the amino acid sequence of the polypeptide according to (1) or (2).
and the amino acid sequence is one in which one or more amino acids are deleted, substituted, or added,
and a polypeptide having β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity.
(4) A polypeptide having a sequence identical to that of the amino acid sequence of the polypeptide according to (1) or (2) above, but with a sequence similar ...).
% or more homology to the amino acid sequence of
A polypeptide having cosaminyltransferase activity.
(5) A polypeptide having β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity that inhibits non-reducing glycans.
N-acetylglucosamine is attached to the terminal galactose residue via a β1,3 bond.
(6) The polypeptide according to any one of (3) and (4), wherein the β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity is i) galactosidase activity.
N-acetyllactosamine (Galβ1-4GlcNAc), Galβ1
-3GlcNAc or lactose (Galβ1-4Glc), ii) galactose
lactose, N-acetyllactosamine, Galβ1-3GlcNAc or lactose
Oligosaccharides having a galactose structure at the non-reducing end, and iii) galactose, N-acetylglucose
Non-reducing lactosamine, Galβ1-3GlcNAc or lactose structure
The galactose present at the non-reducing end of the sugar chain of the acceptor substrate selected from the terminal glycoconjugates is
It has the activity of transferring N-acetylglucosamine to the β1,3 bond of the β1,3 bond.
(7) The polypeptide according to any one of (3) to (5), wherein the polypeptide is selected from the group consisting of galactose, N-acetyllactosamine, and Galβ1-3GlcN.
A complex carbohydrate having a lactose structure at the non-reducing end is lactosylceramic acid.
ceramide (Galβ1-4Glc-ceramide) or paragloboside (Galβ1-4
GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc-ceramide)
(8) Complex carbohydrates include glycoproteins, glycolipids, proteoglycans, and glycopeptides.
, lipopolysaccharides, peptidoglycans, and glycosides with sugar chains attached to steroid compounds
(9) A method for treating a stomach ulcer, comprising administering to a patient a therapeutically effective amount of the polypeptide according to any one of (1) to (8) above, wherein the polypeptide is a complex carbohydrate selected from the group consisting of steroids, steroid hormone ...
(10) A glycosyltransferase encoding the polypeptide according to any one of (1) to (8).
DNA.
(11) DNA having the base sequence represented by SEQ ID NO: 2.
(12) The base sequence from bases 135 to 1268 of the base sequence represented by SEQ ID NO: 2.
(13) A DNA having the 249th to 1268th bases of the base sequence represented by SEQ ID NO: 2.
(14) A DNA having the base sequence of the DNA according to any one of (10) to (13).
It hybridizes under stringent conditions with DNA having a base sequence complementary to the sequence.
and a polypeptide having β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity.
DNA encoding a peptide.
(15) β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity is a non-reducing enzyme of the glycan.
N-acetylglucosamine is attached to the galactose residue at the original terminal via a β1,3 bond.
(16) The DNA according to (14), wherein the β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity is i) galactosidase activity.
N-acetyllactosamine (Galβ1-4GlcNAc), Galβ
1-3GlcNAc or lactose (Galβ1-4Glc), ii) galactose
lactose, N-acetyllactosamine, Galβ1-3GlcNAc or lactose
and ii) oligosaccharides having a galactose structure at the non-reducing end, and
Non-reducing lactosamine, Galβ1-3GlcNAc or lactose structure
The galactose present at the non-reducing end of the sugar chain of the acceptor substrate selected from the terminal glycoconjugates is
It has the activity of transferring N-acetylglucosamine to the β1,3 bond of the β1,3 bond.
(14) or (15).
(17) The DNA according to (14) or (15), which is a galactose, N-acetyllactosamine, or Galβ1-3Glc
A complex carbohydrate having a NAc or lactose structure at the non-reducing end is called lactosylceramic acid.
(16) The DNA according to (16), wherein the complex carbohydrate is a glycoprotein, a glycolipid, a proteoglycan, a glycopeptide, or a paragloboside.
(18) The DNA according to (16), wherein the complex carbohydrate is a glycoprotein, a glycolipid, a proteoglycan, a glycopeptide, or a glycopeptide.
Glycosides with sugar chains attached to glycosides, lipopolysaccharides, peptidoglycans, and steroid compounds
The DNA according to (16) or (17), which is a complex carbohydrate selected from the group consisting of nucleotides, nucleotides, and nucleotide sequences.
(19) The DNA according to any one of (10) to (18),
(20) A DNA having a base sequence complementary to the DNA of any one of (10) to (18) incorporated into a vector.
(21) A recombinant vector obtained by incorporating a sequence homologous to the DNA described in any one of (10) to (18).
(22) A transformant having the recombinant vector according to (20) or (21).
Transformants.
(23) Transformants consist of microorganisms, animal cells, plant cells, and insect cells.
The transformant according to (22), which is a transformant selected from the group consisting of:
(24) The microorganism isEscherichiaIt is a microorganism belonging to the genus
(25) The transformant according to (3).
(26) The animal cell is a mouse myeloma cell, a rat myeloma cell, or
Mouse hybridoma cells, CHO cells, BHK cells, African green monkey kidney
pancreatic cells, Namalwa cells, Namalwa KJM-1 cells, human fetal kidney
(23) The animal cell is selected from the group consisting of human leukemia cells and human leukemia cells.
Transformants of the above plants.
(26) Plant cells are transformed into tobacco, potato, tomato, carrot, soybean, and
Rana, alfalfa, rice, wheat, barley, rye, corn, or flax
(23) The transformant according to (23), which is a plant cell selected from the group consisting of plant cells of
.
(27) Insect cells,Spodoptera frugiperdaovaries
cell,Trichoplusia nifrom ovarian cells of silkworms and silkworms
(23) The transformant according to (23), which is an insect cell selected from the group consisting of:
(28) The transformant according to (23), which is a non-human transgenic animal or a transgenic
(29) The transformant according to (22), which is a nicked plant.
(29) The transformant according to (22) to (27) is cultured in a medium, and the culture is
(1) A culture of the polypeptide according to any one of (1) to (8)
(30) A method for producing the polypeptide, comprising raising the non-human transgenic animal according to (28) and collecting the polypeptide from (1) to (30).
(8) The polypeptide according to any one of (8) above is produced and accumulated in the animal,
and recovering the polypeptide from the culture medium.
(31) The method according to (30), wherein the accumulation is in animal milk.
(32) A method for producing a transgenic plant according to (28) above, comprising cultivating the transgenic plant according to (1) to (8).
The polypeptide according to any one of claims 1 to 4 is produced and accumulated in the plant, and
(33) A method for producing the polypeptide, comprising: using the DNA according to any one of (10) to (18),in
vitroThe transcription and translation system in
(34) A method for producing a polypeptide, comprising synthesizing the polypeptide using the glycosyltransferase according to (9) as an enzyme source, and synthesizing the polypeptide from (a) the enzyme source,
(b) i) lactosylceramide (Galβ1-4Glc-ceramide) or paraglycosylceramide.
Globoside (Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc-sera
ii) galactose, N-acetyllactosamine (Galβ1-4Gl
cNAc), Galβ1-3GlcNAc or lactose (Galβ1-4G
lc), iii) galactose, N-acetyllactosamine (Galβ1-4G
lcNAc), Galβ1-3GlcNAc or lactose (Galβ1-4
Glc) oligosaccharides having a structure at the non-reducing end, and iv) galactose, N-
acetyllactosamine, Galβ1-3GlcNAc or lactose structure
(c) an acceptor substrate selected from complex carbohydrates having a reducing end, and (d) uridine-5'-diphosphate N-acetylglucosamine (UDP-GlcN)
Ac) is present in an aqueous medium, and the galactose acceptor substrate is added to the aqueous medium.
Sugar chains or complex sugars in which N-acetylglucosamine is attached to the residue via a β1,3 bond
and collecting the sugar chain or glycoconjugate from the aqueous medium.
(35) A method for producing the sugar chain or glycoconjugate, characterized by:
The provided glycan or glycoconjugate is used as an acceptor substrate, and
(a) the acceptor substrate,
(b) GlcNAcβ1,4-galactosyltransferase, and
(c) uridine-5'-diphosphate galactose (UDP-Gal) are reacted in an aqueous medium.
and in the aqueous medium, N-acetylglucosamine at the non-reducing end of the acceptor substrate is introduced.
A reaction product in which galactose is attached to the samine residue via a β1,4 bond is generated and accumulated.
and collecting the sugar chain or glycoconjugate to which galactose has been added from the aqueous medium.
and (c) producing the sugar chain or glycoconjugate to which galactose has been added, the sugar chain or glycoconjugate being characterized by:
(36) A method for producing a glycosyltransferase comprising the steps of: (a) the enzyme source; (b) GlcNAcβ1,4-galactosyltransferase; and (c) i) lactosylceramide (Galβ1-4Glc-ceramide) or paraglycosylceramide (PGA).
Globoside (Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc-sera
ii) galactose, N-acetyllactosamine (Galβ1-4Gl
cNAc), Galβ1-3GlcNAc or lactose (Galβ1-4G
lc), iii) galactose, N-acetyllactosamine (Galβ1-4G
lcNAc), Galβ1-3GlcNAc or lactose (Galβ1-4
Glc) oligosaccharides having a structure at the non-reducing end, iv) galactose, N-acetyl
Lactosamine, Galβ1-3GlcNAc or lactose structure
and v) a complex carbohydrate having a terminal end, and a compound obtained by the method described in (34) or (35).
(d) an acceptor substrate selected from the group consisting of glycans or glycoconjugates that can be synthesized by uridine-5'-diphosphate N-acetyllactosamine (UDP-GlcN);
Ac), and (e) uridine-5'-diphosphate galactose (UDP-Gal) in an aqueous medium.
and in the aqueous medium, a poly-N-acetyl group is attached to the non-reducing end of the acceptor substrate.
A reaction product having a lactosamine sugar chain attached thereto is produced and accumulated, and the reaction product is extracted from the aqueous medium.
A sugar chain or a glycoconjugate having a poly-N-acetyllactosamine sugar chain attached thereto is collected.
The sugar chain having the poly-N-acetyllactosamine sugar chain attached thereto is characterized in that
(37) A method for producing a carbohydrate or complex carbohydrate, comprising: using the transformant according to any one of (22) to (27),
lcNAcβ1-3Galβ1-4Glc-ceramide, lacto-series glycolipid (Gal
β1-3GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc-ceramide as the backbone
glycolipids), neolacto-series glycolipids (Galβ1-4GlcNAcβ1-3Ga
GlcNAcβ1-
Sugars having a 3Gal structure, GlcNAcβ1-3Galβ1-4GlcNAc structure
sugars having a GlcNAcβ1-3Galβ1-3GlcNAc structure;
sugars, sugars having a GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc structure, (Galβ1
-4GlcNAcβ1-3)nGalβ1-4GlcNAc structure and n is 1 or more
and (Galβ1-4GlcNAcβ1-3)nGalβ1-4
a sugar chain comprising a sugar selected from the group consisting of sugars having a Glc structure and n being 1 or more;
Alternatively, a complex carbohydrate containing the sugar chain is produced and accumulated, and the sugar chain or
(38) A method for producing the sugar chain or glycoconjugate, comprising collecting the glycoconjugate.
(39) A method for producing the sugar chain or glycoconjugate, comprising collecting the glycoconjugate from the non-human transgenic animal or transgenic mammal according to (28).
GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc-ceramide,
Glycolipids of the methicone series (Galβ1-3GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc-
glycolipids with a tetradecylamide backbone), neolacto-series glycolipids (Galβ1-4Gl
Glycolipids with cNAcβ1-3Galβ1-4Glc-ceramide as the backbone
, sugars having a GlcNAcβ1-3Gal structure, GlcNAcβ1-3Galβ
Sugars having a 1-4GlcNAc structure, GlcNAcβ1-3Galβ1-3Gl
sugars having a cNAc structure, sugars having a GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc structure
Sugars that are (Galβ1-4GlcNAcβ1-3)nGalβ1-4GlcNA
Sugars having a c structure and n being 1 or greater, and (Galβ1-4GlcNAcβ1-
3)nGalβ1-4Glc structure and n is 1 or more.
and producing and accumulating a sugar chain consisting of a sugar selected from the group consisting of sugars or a glycoconjugate containing the sugar chain,
The sugar chain or the complex carbohydrate is collected from the body.
Method for producing carbohydrates.
(39) A method for producing a glycoconjugate comprising the steps of: glycoproteins, glycolipids, proteoglycans, and glycopeptides.
Glycosides with sugar chains attached to glycosides, lipopolysaccharides, peptidoglycans, and steroid compounds
(34) The method according to any one of (34) to (38), wherein the complex carbohydrate is selected from the group consisting of lactic acid bacteria, ...
(40) The method according to (38), wherein the accumulation is in animal milk.
(41) A method for producing a DNA comprising the base sequence of any one of (10) to (19).
an oligonucleotide having the same sequence as the consecutive 5 to 120 bases of the sequence;
(42) An oligonucleotide that is a derivative of a oligonucleotide.
(43) The DNA according to any one of (10) to (19), a portion of the DNA
(41) A hybridization reaction using the fragment or the oligonucleotide according to (41)
A gene encoding the polypeptide according to any one of (1) to (8) is produced by a gene transcription method.
(43) A method for quantifying the expression level of a gene.
(44) A method for quantifying the expression level of a gene by polymerase chain reaction using the oligonucleotide according to (41).
The polypeptide according to any one of (1) to (8) is obtained by the ion reaction method.
(44) A method for quantifying the expression level of a gene encoding a marker.
(44) A method for quantifying the expression level of a gene encoding a marker, using the method according to (42) or (43).
(45) A method for detecting a mutation in a DNA according to any one of (10) to (19), a portion of the DNA
(41) A method for treating inflammation, cancer, or
A cancer metastasis detection agent.
(46) A gene encoding the polypeptide according to any one of (1) to (8).
A method for diagnosing a functional abnormality of a gene by detecting a mutation in the gene.
(47) A DNA according to any one of (10) to (19), a portion of the DNA
(41) A hybridization reaction using the fragment or the oligonucleotide according to (41)
A gene encoding the polypeptide according to any one of (1) to (8) is produced by a gene transcription method.
(48) A method for detecting a mutation in a gene.
(49) A method for detecting a mutation in a gene using a polymerase chain reaction (PCR) method using the oligonucleotide according to (41).
The polypeptide according to any one of (1) to (8) is obtained by the ion reaction method.
(49) A method for detecting a mutation in a gene encoding a gene encoding a nucleotide sequence, comprising: (1) detecting a mutation in a gene encoding a nucleotide sequence according to any one of (1) to (8) using the oligonucleotide according to (41).
(50) A method for suppressing the transcription of a gene encoding a polypeptide or the translation of mRNA.
(51) An antibody that recognizes the polypeptide according to any one of (1) to (8).
(51) A method for detecting a human leukemia virus according to any one of (1) to (8), wherein the antibody according to (50) is used.
(52) A method for immunologically detecting the polypeptide described in any one of (1) to (8) using the antibody described in (50).
(53) An immunohistochemical staining method for detecting a polypeptide comprising the antibody according to (50).
(54) A pharmaceutical composition comprising the polypeptide according to any one of (1) to (8).
Medicine.
(55) A medicine for the treatment, prevention and/or treatment of inflammatory diseases, cancer or cancer metastasis.
The pharmaceutical according to (54), which is a pharmaceutical for diagnosis.
(56) The DNA according to any one of (10) to (19), a portion of the DNA
(57) A pharmaceutical comprising the fragment or the oligonucleotide according to (41).
(57) A pharmaceutical comprising the fragment or the oligonucleotide according to (41), for use in the treatment, prevention, and/or prophylaxis of inflammatory diseases, cancer, or cancer metastasis.
The pharmaceutical according to (56), which is a pharmaceutical for diagnosis.
(58) A pharmaceutical comprising the recombinant vector according to (20) or (21).
(59) A pharmaceutical for treating, preventing, and/or treating an inflammatory disease, cancer, or cancer metastasis.
The pharmaceutical according to (58), which is a pharmaceutical for diagnosis.
(60) A pharmaceutical comprising the antibody according to (50).
(61) The pharmaceutical is a pharmaceutical for treating, preventing, and/or treating an inflammatory disease, cancer, or cancer metastasis.
The pharmaceutical according to (60), which is a pharmaceutical for diagnosis.
(62) A pharmaceutical comprising a polypeptide according to any one of (1) to (8) and a test sample.
and contacting the test sample with the β1,3-N-acetylglucosamine contained in the polypeptide.
The polypeptide is characterized by measuring fluctuations in glucosaminyltransferase activity.
of compounds that alter the β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity
Screening method.
(63) β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity is a key factor in determining whether or not a sugar chain is non-reduced.
N-acetylglucosamine is attached to the galactose residue at the original terminal via a β1,3 bond.
(64) The screening method according to (62), wherein the β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity is an activity to transfer galactose.
N-acetyllactosamine (Galβ1-4GlcNAc), Galβ
1-3GlcNAc or lactose (Galβ1-4Glc), ii) galactose
lactose, N-acetyllactosamine, Galβ1-3GlcNAc or lactose
and iii) oligosaccharides having a galactose structure at the non-reducing end,
Cetyllactosamine, Galβ1-3GlcNAc or lactose structure
The glycan present at the non-reducing end of the sugar chain of the acceptor substrate selected from the complex carbohydrates having the original end
It has the activity of transferring N-acetylglucosamine to lactose residues via a β1,3 bond.
The screening method according to (62) or (63), wherein the galactose, N-acetyllactosamine, Galβ1-3Glc
A complex carbohydrate having a NAc or lactose structure at the non-reducing end is called lactosylceramic acid.
(64) The screening method according to (64), wherein the complex carbohydrate is a glycoprotein, a glycolipid, a proteoglycan, a glycopeptide, or a paragloboside.
(66) The screening method according to (64), wherein the complex carbohydrate is a glycoprotein, a glycolipid, a proteoglycan, a glycopeptide, or a glycopeptide.
Glycosides with sugar chains attached to glycosides, lipopolysaccharides, peptidoglycans, and steroid compounds
(64) or (65), wherein the complex carbohydrate is selected from the human body.
(67) A method for producing a cell line expressing the polypeptide according to any one of (1) to (8).
The cells are contacted with a test sample, and an antibody that recognizes paragloboside or poly-N-
A compound selected from the group consisting of antibodies and lectins that recognize acetyllactosamine sugar chains.
At least one of paragloboside or poly-N-acetyllactosamine is used.
The expression of a gene encoding the polypeptide is characterized by quantifying the sugar chains.
(68) A method for screening for a compound that alters the expression level of a polypeptide according to any one of (1) to (8) above, comprising:
and quantifying the polypeptide using the antibody according to (50).
A screening of compounds that alter the expression of the gene encoding the polypeptide is performed.
(69) A method for cloning a gene encoding the polypeptide according to any one of (1) to (8).
Promoter DNA controls gene transcription.
(70) Promoter DNA is involved in the transcription of genes in white blood cells, nerve cells, tracheal cells, and lung cells.
Cells, colon cells, placental cells, neuroblastoma cells, glioblastoma cells, colon
A cell selected from cancer cells, lung cancer cells, pancreatic cancer cells, gastric cancer cells, and leukemia cells.
(69) The promoter DNA according to (69), which is a functioning promoter.
(71) The promoter DNA is a promoter derived from a human, rat, or mouse.
(72) The promoter DNA according to any one of (69) to (71).
and a plasmid containing a reporter gene linked downstream of the promoter DNA.
transforming animal cells with the smid, and contacting the transformant with a test sample;
The method for detecting a reporter gene in a promoter, comprising quantifying a translation product of the reporter gene.
A method for screening compounds that alter the efficiency of transcription by chloramphenicol acetyltransferase.
(73) A method for screening compounds that alter the efficiency of transcription by chloramphenicol acetyltransferase.
galactosidase gene, β-galactosidase gene, β-lactamase gene,
Selected from the ferase gene and green fluorescent protein gene
(72) The screening method according to (72), wherein the gene is a gene that can be detected.
(74) The screening method according to any one of (62) to (68), (72), and (73).
(75) A compound obtained by the screening method described above.
(76) A compound obtained by screening a polypeptide according to any one of (1) to (8) containing a deletion or deletion of DNA encoding the polypeptide.
(76) The knockout animal according to (75), wherein the non-human knockout animal is a mouse.
(77) A DNA according to any one of (10) to (18) or a sequence homologous to said DNA.
or the recombinant vector according to (20) or (21) into a cell.
and expressing the polypeptide according to any one of (1) to (8).
A method for controlling cell differentiation, mutual recognition, and migration.
(78) A method for controlling the differentiation, mutual recognition, and migration of cells from blood cells, nerve cells, stem cells, or cancer cells.
(79) The method according to (77), wherein the cell is selected from the DNA according to (10) to (18) or a sequence homologous to said DNA.
or the recombinant vector according to (20) or (21) is introduced into the promyeloma.
and introducing the polypeptide into a blastocyst to express the polypeptide according to any one of (1) to (8).
A method for promoting differentiation of promyelocytic cells into granulocytic cells by using the method.
The present invention is described in detail below.
(1) Obtaining DNA encoding the polypeptide of the present invention, and
and oligonucleotide production
GlcNAcβ1,3-galactosidase disclosed in JP 6-181759
Galβ1-transferase (hereinafter abbreviated as β3Gal-T1; also known as WM1)
GlcNAcβ1,3-galactose transfer involved in the synthesis of 3GlcNAc structure
It is an enzyme. From the gene database, BLAST [J. Mol. Biol.2
51, 403-410 (1990)], FASTA (Methods in E
nzymology,183, 63-69), FrameSearch [Com
Using a program such as that manufactured by Pugen, genes homologous to this enzyme gene were identified.
The possibility of encoding a protein with homology to this enzyme at the amino acid level
By searching for a gene, it is possible to obtain DNA encoding the polypeptide of the present invention.
Alternatively, information on the base sequence of a portion of the DNA can be obtained.
Examples include GenBank, EMBL, and Geneseq (Derwent Public Library).
You can use public databases such as the National Institute of Information and Communications Technology, or you can use private databases.
A database of such genes is also available.
The salt of a gene that may encode a protein with amino acid homology to
An example of the base sequence is the base sequence of rat cDNA shown in SEQ ID NO: 3.
In addition, the base sequence of human cDNA that has homology to the base sequence of SEQ ID NO: 3 is
A human EST sequence with GenBank number AI039637 can be mentioned.
These sequences are partial base sequences of the DNA encoding the polypeptide of the present invention.
Single-stranded cDNA or cDNA library prepared from various organs or cells
The resulting DNA was used as a template and polymerized using primers specific to the sequence obtained above.
Polymerase Chain Reaction
PCR (Molecular Cloning,
A Laboratory Manual, Second Edition, C
old Spring Harbor Laboratory Press (1
989) (hereinafter referred to as Molecular Cloning, 2nd Edition) and PCR P
protocols Academic Press (1990)
The presence of DNA encoding the polypeptide of the present invention can be detected by
Similarly, a DNA fragment encoding the polypeptide of the present invention can be obtained.
If the obtained DNA fragment is not full-length, the full-length cDNA can be obtained as follows.
The DNA fragment obtained above can be used as a probe to confirm the presence of the DNA.
By screening a cDNA library derived from the selected organ or cell,
Full-length cDNA can be obtained by this method.
In addition, single-stranded cDNA or cDNA library containing the DNA can be obtained.
By performing 5' RACE and 3' RACE using the library as a template,
Obtain the 5'-end and 3'-end fragments of the cDNA having the corresponding sequence.
By ligating both fragments, a full-length cDNA can be obtained.
Single-stranded cDNA derived from various organs or cells can be prepared by conventional methods or commercially available.
It can be prepared according to a kit. An example is shown below:
Guanidinium thiocyanate phenol-
Chloroform method [Anal. Biochem.,162, 156-159 (19
87)]. If necessary, the total RNA is purified by deoxyribonucleic acid.
The sample was treated with clease I (Life Technologies) to remove any possible contamination.
For each of the total RNA obtained, oligo (
dT) primer or random primer using SUPERSCRIPTT
M Preamplification System for First
Strand cDNA System (Life Technologies
Single-stranded cDNA is synthesized using a DNA synthesis kit (manufactured by the company).
Single-stranded cDNA prepared by the above method from the colon cancer cell line Colo205 and human gastric mucosa
Examples of cDNA libraries include NA.
cDNA libraries can be prepared by standard methods.
As for the method of producing the gene, see Molecular Cloning, 2nd Edition and Current P
rotocols in Molecular Biology, John W.
Iley & Sons (1987-1997) (hereafter referred to as Current Protocol)
(abbreviated as "Rules in Molecular Biology") Supplements 1-38, etc.
The method described in the literature or commercially available kits, such as SuperScript Plasmid
System for cDNA Synthesis and Plasmid Cloning
SuperScript Plasmid System for cDNA
A Synthesis and Plasmid Cloning; GIBC
OBRL] and ZAP-cDNA synthesis kit [ZAP-cDNA
Synthesis Kit (manufactured by STRATAGENE)
cDNA libraries derived from various organs or cells are commercially available.
It can also be obtained by purchasing products that are sold in Japan.
As a cloning vector for creating a cDNA library,
Any phage vector or plasmid that can replicate autonomously in E. coli K12 strain.
Any vector can be used. Specifically, ZAP Express [ST
RATAGENE, Strategies,5, 58 (1992)], pB
bluescript SK(-), pBluescript II SK(+)
[Nucleic Acids Research,17, 9494 (1989
) ], λZAP II (STRATAGENE), λgt10, λgt11
[DNA Cloning, A Practical Approach,1,
49 (1985)], λTriplEx (manufactured by Clontech), λExCe
pT7T318U (Pharmacia)
), pcD2 [Mol. Cell. Biol. ,3, 280 (1983)], p.
UC18 [Gene,33, 103 (1985)], pAMo [J. Biol.
Chem.,268, 22782-22787 (1993), alias pAMoPR
C3Sc (JP 05-336963)], pCXN2 [Gene,108, 1
93 (1991)].
As a host microorganism, any microorganism belonging to the Escherichia coli group can be used.
It is possible. Specifically,Escherichia coliXL1-Blue
MRF' (Stratagene, Strategies,5, 81 (19
92)Escherichia coli C600 [Genetics,
39, 440 (1954)],Escherichia coliY1088
[Science,222, 778 (1983)],Escherichia
coli Y1090 [Science,222, 778 (1983)],Es
Cherichia coli NM522 [J. Mol. Biol. ,166
, 1 (1983)],Escherichia coliK802 [J. Mo
l. Biol.,16, 118 (1966)],Escherichia co
li JM105 [Gene,38, 275 (1985)],Escheric
hia coliSOLRTMStrain (manufactured by STRATAGENE)
andEscherichia coliLE392 (Molecular Clones
As a cDNA library, for example, a cDNA library prepared as follows is used.
Examples include poly(A) from human gastric mucosa.+RNA to cDNA synthesis system (cDNA
cDNA synthesis was performed using a cDNA synthesis system (GIBCO BRL).
A is synthesized and on both endsEcoRI-NotI-SalI adapter (Super
rChoice System for cDNA Synthesis;G
IBCO BRL) was added to the cloning vector λZAP II (
λZAP II/EcoRI/CIAP Cloning Kit, STRAT
(manufactured by AGENTE)EcoInserted into the RI site and Gigapack III Go
Packaging Extract (manufactured by STRATAGENE) was used.
Itin vitroBy packaging, the cDNA library
Alternatively, a commercially available cDNA library can be purchased and used.
Based on the base sequence of the candidate gene identified through a database search,
Specific primers were designed to amplify the single-stranded cDNA or
PCR is performed using the cDNA library as a template. When an amplified fragment is obtained,
The fragment is subcloned into an appropriate plasmid.
The DNA fragments are purified as they are or after treatment with restriction enzymes or DNA polymerases using conventional methods.
The vector can be inserted into a vector as follows.
Bluescript SK(-), pBluescript II SK(+
) (both manufactured by STRATAGENE), pDIRECT [Nucleic
Acids Research,18, 6069 (1990)], pCR-Am
pSK(+) [STRATAGENE, Strategies,5, 62
64 (1992)], pT7Blue [manufactured by Novagen], pCR II [
Invitrogen Biotechnology,9, 657 (199
1)], pCR-TRAP [Genehunter], pNoTAT7 (5
'→3') and the like.
By determining the base sequence of the subcloned PCR-amplified fragment, the target
The DNA fragments obtained are confirmed.
analytical methods, such as the dideoxy method of Sanger et al. [Proc. Na
tl. Acad. Sci. USA,74, 5463 (1977)] or 37
Base sequence analysis using a 3A DNA sequencer (manufactured by Perkin Elmer)
This can be determined using a cDNA analysis device.
The DNA fragment is used as a probe for the cDNA library prepared above.
Colony hybridization or plaque hybridization (mono
By performing recursive cloning (Second Edition), β3Gal-T1 and
Obtain cDNAs that may encode proteins with homology at the amino acid level
As a probe, the DNA fragment can be used as an isotope or a dinucleotide.
Digoxigenin-labeled versions can be used.
The base sequence of the DNA obtained by the above method can be determined by directly analyzing the DNA fragment.
Or, after cleaving with an appropriate restriction enzyme, etc.,
The vector is then inserted into a vector by a conventional method, and the DNA is sequenced by a conventional method, e.g., by sequencing.
The dideoxy method of Sanger et al. [Poc. Natl. Acad. Sci.
ci. USA,74, 5463 (1977)] or DNA Sequencer 3
73A (Perkin Elmer), DNA Sequencer 377 (Pe
Elmer), DNA sequencer model 4000L (
The sequence is determined by analyzing the sequence using a base sequence analyzer such as a nucleotide sequence analyzer manufactured by LI-COR.
The DNA of the present invention obtained by this method can be, for example, the DNA represented by SEQ ID NO: 1.
or a polypeptide having an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1.
A polypeptide encoding the amino acid sequence from 39th to 378th of the sequence
Specifically, the base sequence represented by SEQ ID NO: 2 can be
DNA having the base sequence of SEQ ID NO: 2, the bases 135 to 1268 of which are
DNA having the base sequence, or 249 to 1 of the base sequence represented by SEQ ID NO: 2
Examples include DNA having the 268th base sequence.
The base sequence represented by SEQ ID NO: 2 is a sequence similar to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1.
The base sequence is derived from cDNA encoding a polypeptide having the sequence shown in SEQ ID NO: 2.
The nucleotide sequence from 135th to 1268th of the nucleotide sequence shown in
It is a base sequence of only the coding region, and 249 of the base sequence represented by SEQ ID NO: 2
The base sequence from base 1 to base 1268 defines the region of the polypeptide having glycosyltransferase activity.
It is a base sequence that encodes the nucleotide sequence from bases 135 to 1268 of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 2.
Examples of plasmids containing this DNA include pAMo-G6 and pCXN2-G.
Examples include pBS-G6 and pBS-G6.
Generally, there are multiple genetic codes for one amino acid, so SEQ ID NO: 2
Even DNA having a base sequence different from that of the polypeptide of the present invention can be used.
If so, it is included in the DNA of the present invention.
Furthermore, based on the information on the base sequence of the DNA of the present invention obtained by the above method,
The entire or any part of the base sequence of the DNA of interest is subjected to 15 to 5'
DNA containing a 30-base sequence and a sequence complementary to the 15-30 base sequence at the 3' end
DNA containing the sequence is used as a sense primer and an antisense primer,
c prepared from mRNA of cells expressing mRNA complementary to these DNAs
By performing PCR using DNA as a template, the DNA of the present invention and its function can be obtained.
The DNA used as a primer can be applied to
Applied Biosystems 380A,
It can be synthesized using a DNA synthesizer such as the 392 or 3900.
Furthermore, based on the amino acid sequence of the polypeptide encoded by the DNA of the present invention,
The DNA of the present invention can also be produced by chemically synthesizing the DNA encoding the polypeptide.
A can be prepared. Chemical synthesis of DNA is carried out using the thiophosphite method.
A Shimadzu DNA synthesizer was used, and the phosphoramidite method was used.
- Using DNA synthesizers such as 380A, 392, and 3900 manufactured by Biosystems
It is also possible to obtain DNA having a sequence complementary to the base sequence of the DNA obtained by the above method.
By selecting DNA that hybridizes under stringent conditions with
, in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, one or more amino acids are deleted or substituted
or a target DNA encoding a polypeptide consisting of an added amino acid sequence.
A can be obtained from other species (mouse, rat, cow, monkey, etc.).
Specifically, the homologous DNA of the organism can be cloned.
The DNA encoding the polypeptide of the present invention can be synthesized by any method, except for the method using a DNA synthesizer.
In the case of the present invention, the nucleic acid sequence is obtained as a double-stranded DNA and encodes the polypeptide of the present invention.
It consists of a base strand of DNA and a DNA having a sequence complementary to the base sequence of the DNA.
Both DNAs were separated by heating at 100°C for 5 minutes and then quickly cooling on ice.
The sequence complementary to the base sequence of the DNA encoding the polypeptide of the present invention can be
The DNA having the sequence encodes the polypeptide of the present invention isolated as described above.
The sense strand DNA is used as a template, and the 5-30 base sequence at the 3' end is complementary to the
DNA consisting of a specific sequence is used as a primer, and DNA polymerase is carried out in the presence of dNTP.
The DNA that can hybridize under stringent conditions can also be synthesized by carrying out a DNA synthesis reaction.
The DNA was used as a probe for colony hybridization and plaque hybridization.
Hybridization method or Southern blot hybridization method
Specifically, it refers to DNA obtained by using colonies or
Using a filter on which plaque-derived DNA was immobilized, 0.7 to 1.0 mol
Hybridization was carried out at 65°C in the presence of 1/L of sodium chloride, and then 0
1 to 2 times concentrated SSC solution (the composition of 1 times concentrated SSC solution is 150 mmol
15 mmol/L sodium chloride, 15 mmol/L sodium citrate)
List the DNA that can be identified by washing the filter at 65°C.
Hybridization is described in Molecular Cloning, 2nd Edition, Current
Protocols in Molecular Biology, DNA Cloning
1: Core Techniques, A Practical Appro
ach, Second Edition, Oxford University
(1995) and other methods.
Specific examples of DNA that can be searched include BLAST [J. Mol. Biol.,21
5, 403 (1990)] and FASTA (Methods in Enzyme
Logy,183, 63-98 (1990)], and other analysis software,
When calculated using the parameters (initial setting), the DNA obtained above was slightly different from
DNA having at least 60% or more homology, preferably 70% or more, more preferably
or 80% or more, more preferably 90% or more, particularly preferably 95% or more,
Most preferably, the DNA has a homology of 97% or more.
The DNA and DNA fragments of the present invention obtained by the above-mentioned method can be used to perform molecular
or by the conventional method described in "Cloning", 2nd edition, etc., or by the base sequence information of the DNA.
A sense oligonucleotide having a partial sequence of the DNA of the present invention is synthesized by a DNA synthesizer from the information.
a partial sequence of a base sequence complementary to the base sequence of the DNA of the present invention;
and preparing oligonucleotides, such as antisense oligonucleotides, having the
The oligonucleotide can be a base sequence of the DNA of the present invention or a salt thereof.
A base sequence complementary to the base sequence is preferably 5 to 120 consecutive bases, more preferably 1
Examples of such DNA include DNA having the same sequence of 5 to 60 bases as the sequence
D having the same sequence as 5 to 120 consecutive bases in the base sequence represented by sequence number 2
NA or a sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 2,
The forward primer can be a DNA having the same sequence as base 0.
When used as a reverse primer, the melting temperature (Tm) and
The oligonucleotides described above in which the number of bases does not change drastically are preferred.
Specifically, oligonucleotides having the base sequences shown in SEQ ID NOs: 25 and 28, etc.
Furthermore, derivatives of these oligonucleotides (hereinafter referred to as oligonucleotide derivatives) can be used.
) can also be used as the oligonucleotide of the present invention.
As the oligonucleotide derivative, the phosphate diester in the oligonucleotide
an oligonucleotide derivative in which a tert-butyl bond has been converted to a phosphorothioate bond;
The phosphodiester bond in the oligonucleotide is N3'-P5' phosphoramide.
oligonucleotide derivatives converted to ribonucleotide bonds,
Oligonucleotides in which the phosphate and phosphodiester bonds have been converted to peptide nucleic acid bonds
Derivatives, uracil in oligonucleotides is replaced with C-5 propynyluracil
The oligonucleotide derivatives, wherein uracil in the oligonucleotide is C-5 thiol,
Azole uracil substituted oligonucleotide derivatives, oligonucleotides
An oligonucleotide derivative in which cytosine in the
In the oligonucleotide, the cytosine is a phenoxazine-modified cytosine (phenoxazine-modified cytosine).
oxazine-modified cytosine-substituted oligonucleotides
Nucleotide derivatives, oligonucleotides in which ribose is 2'-O-propyl ribonucleotide
oligonucleotide derivatives substituted with bases or oligonucleotides
Oligonucleotide derivatives in which the ribose is replaced with 2'-methoxyethoxyribose
Conductors, etc. [Cell engineering,16, 1463 (1997)].
The polypeptide of the present invention encoded by the DNA of the present invention obtained as described above
For example, a polypeptide consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 is
, the amino acid sequence from the 39th to the 378th positions of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1
A polypeptide comprising one or more amino acid sequences
The amino acid sequence of the present invention is a sequence in which the amino acid of the present invention is deleted, substituted or added, and
Ceramide β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity and paraglobulin
Polypeptides having β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity
or having 60% or more homology with the amino acid sequence of the polypeptide.
The amino acid sequence is lactosylceramide β1,3-N-acetylglucosamine.
Transaminase activity and paragloboside β1,3-N-acetylglucosamine transferase
Examples include polypeptides having transferase activity.
Polypeptides having the above amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted,
Proteins with substituted and/or added amino acid sequences are described in Molecule.
ular Cloning, A Laboratory Manual, Sec.
ond Edition, Cold Spring Harbor Labor
tory, (1989) (hereinafter referred to as "Molecular Cloning, 2nd Edition")
, Current Protocols in Molecular Biol
ogy, John Wiley & Sons, (1987-1997) (hereinafter
Current Protocols in Molecular Biology (abbreviated as "Current Protocols in Molecular Biology"), N
ucleic acids research,10, 6487 (1982),
Proc. Natl. Acad. Sci. ,USA,79, 6409 (1982
), Gene,34, 315 (1985), Nucleic Acids Re.
search,13, 4431 (1985), Proc. Natl. Acad.
Sci USA,82, 488 (1985) and other methods.
For example, a D gene encoding a polypeptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 can be prepared using the
This can be achieved by introducing site-specific mutations into the NA.
The number of amino acids to be added is one to several, and the number is not particularly limited.
However, deletions, substitutions, or other modifications can be made by well-known techniques such as the site-directed mutagenesis method described above.
The number is as many as can be added, for example, 1 to several tens, preferably 1 to 20,
More preferably, it is 1 to 10, and even more preferably, it is 1 to 5.
Furthermore, the polypeptide of the present invention includes a polypeptide having an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 and
The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 has a homology of 60% or more.
The homology with the sequence was determined using BLAST [J. Mol. Biol.,215, 403 (19
90)] and FASTA (Methods in Enzymology,183
, 63-69) using the default (initial setting) parameters.
When calculated, it is at least 60% or more, preferably 70% or more, and more preferably
Preferably, the content is 80% or more, more preferably 90% or more, particularly preferably 95% or more, and most preferably 80% or more.
Preferably, the homology is 97% or more.
Homologous polypeptides in other organisms (mouse, rat, cow, monkey, etc.)
Specifically, the rat polypeptide represented by SEQ ID NO: 3 can be mentioned.
The polypeptide of the present invention exhibits β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity.
The presence of the polypeptide of the present invention can be confirmed by the method described below in (3).
(2) Production of the Polypeptide of the Present Invention
The DNA of the present invention obtained by the above method is expressed in host cells, and the polypeptide of the present invention is produced.
To produce polypeptides, use Molecular Cloning, 2nd Edition, Current
Protocols in Molecular Biology Supplement 1-38
etc. can be used.
That is, a construct in which the DNA of the present invention is inserted downstream of a promoter of an appropriate expression vector can be used.
The recombinant vector is constructed and introduced into a host cell, thereby producing the present invention.
A transformant expressing the polypeptide is obtained and the transformant is cultured.
The polypeptide of the present invention can be produced by the above method.
Host cells of interest include prokaryotic cells, yeast, animal cells, insect cells, plant cells, etc.
Any gene can be used as long as it can express the gene.
Individual organisms or plants can be used.
Expression vectors are those that can replicate autonomously in the host cells or that are chromosomally replicated.
and suitable for transcription of the DNA encoding the polypeptide of the present invention.
When prokaryotes such as bacteria are used as host cells, the polypeptide of the present invention can be encoded by the promoter.
The DNA expression vector is capable of autonomous replication in prokaryotes and is also capable of replicating the promoter.
a promoter, a ribosome binding sequence, a DNA encoding the polypeptide of the present invention,
Preferably, the promoter is composed of a transcription termination sequence.
The gene may be included.
Expression vectors include, for example, pBTrp2, pBTac1, and pBTac2.
(both commercially available from Boehringer Mannheim), pSE28
0 (Invitrogen), pGEMEX-1 (Promega),
pQE-8 (QIAGEN), pKYP10 (JP 58-110600)
, pKYP200 [Agric. Biol. Chem. ,48, 669 (198
4)], pLSA1 [Agric. Biol. Chem. ,53, 277 (19
89)], pGEL1 [Proc. Natl. Acad. Sci. USA,82
, 4306 (1985)], pBlue II SK(-) (STRATAGE
NE), pTrs30 (FERM BP-5407), pTrs32 (FE
RM BP-5408), pGHA2 (FERM BP-400), pGKA2
(FERM B-6798), pTerm2 (JP-A-3-22979, US46
86191, US4939094, US5160735), pKK233-2 (
pGEX (Pharmacia), pET System
System (Novagen), pSupex, pUB110, pTP5, pC1
94, pTrxFus (Invitrogen), pMAL-c2 (New
Examples of promoters include those manufactured by England Biolabs.
Any promoter that can be expressed in host cells such as E. coli can be used.
For example,trpPromoter (Ptrp),lacPromo
Tar (Plac), PLPromoter, PRPromoters, etc.,
Promoters derived from, for example, SPO1 promoter, SPO2 promoter,
penP promoter, etc. Also, two Ptrp promoters in tandem
Promoter (Ptrpx2),tacpromoter,lacT7 promoter
,letArtificially engineered promoters such as the I promoter are also used.
Ribosome binding sequences include Shine-Dalgarno sequences.
rno) sequence and the start codon to an appropriate distance (e.g., 6 to 18 bases).
It is preferable to use a plasmid containing a transcription termination sequence.
A transcription termination sequence is not necessarily required for expression of the DNA of the present invention, but it is preferably
It is desirable to place a transcription termination sequence directly downstream of the structural gene.
Host cells include Escherichia, Serratia, Bacillus, Brevibacter,
genus Corynebacterium, genus Microbacterium, genus Pseudomonas, etc.
Microorganisms belonging to, e.g.Escherichia coliXL1-Blu
e.Escherichia coliXL2-Blue,Escheric
hia coliDH1,Escherichia coliMC1000
,Escherichia coliKY3276,Escherichia
coliW1485,Escherichia coliJM109,E
scherichia coliHB101,Escherichia co
liNo. 49,Escherichia coliW3110,Esch
erichia coliNY49,Escherichia coliB
L21 (DE3),Escheriehia coli BL21(DE3)p
LysS,Escherichia coli HMS174 (DE3),Es
Cherichia coli HMS174(DE3)pLysS,Serr
ati a ficaria,Serratia Fonticola,Serr
ati a likefaciens,Serratia marcescen
s,Bacillus subtilis,Bacillus amyloli
quefaciens,Brevibacterium ammoniagen
es,Brevibacterium immariophilumATCC
14068,Brevibacterium saccharolyticum
ATCC14066,Corynebacterium glutamic acid m
ATCC13032,Corynebacterium glutamic
um ATCC14067,Corynebacterium glutami
cum ATCC13869,Corynebacterium acetoa
cidophilum ATCC13870,Microbacterium
ammoniaphilum ATCC15354,Pseudomonas
sp. D-0110.
The recombinant vector can be introduced by introducing DNA into the host cells as described above.
Any method can be used, for example, electroporation [Nuc
leic acids res. ,16, 6127 (1988)], calcium
The method using ions [Proc. Natl. Acad. Sci. USA,69,
2110 (1972)], protoplast method (JP-A-63-248394), G
ene,17, 107 (1982) and Mol. Gen. Genet. , 168,
111 (1979).
When yeast strains are used as host cells, the expression vector can be, for example, Y
Ep13 (ATCC37115), YEp24 (ATCC37051), YCp
50 (ATCC37419), pHS19, pHS15, etc.
Any promoter can be used as long as it can be expressed in a yeast strain.
For example, the PHO5 promoter, the PGK promoter, the GAP promoter,
tar, ADH promoter, gal 1 promoter, gal 10 promoter
-, heat shock protein promoter, MFα1 promoter, CUP1 promoter
Examples of host cells include promoters of Saccharomyces, Schizosaccharomyces, Kluyveromyces, and the like.
Examples of yeast strains include those belonging to the genera Trichomyces, Trichosporon, and Siwaniomyces.
Specifically,Saccharomyces cerevisiae
,Schizosaccharomyces pombe,Kluyverom
yes lactis,Trichosporon pullulans,S
chwanniomyces alluviusThe recombinant vector can be introduced by any method that introduces DNA into yeast.
Any of these methods can be used, for example, electroporation [Methods
.. Enzymol. ,194, 182 (1990)], spheroplast method [P
roc. Natl. Acad. Sci. USA,84, 1929 (1978)]
, lithium acetate method [J. Bacteriol.,153, 163 (1983)]
, Proc. Natl. Acad. Sci. USA75, 1929 (1978
) and the like.
When animal cells are used as host cells, the expression vector can be, for example, p
cDNAI/Amp (Invitrogen), pcDNAI (Funakoshi)
pCDM8 [Nature,329, 840 (1987), manufactured by Funakoshi Co., Ltd.
], pAGE107 [JP-A-3-22979; Cytotechnology,
3, 133 (1990)], pREP4 (Invitrogen), pAG
E103 [J. Biochemistry,101, 1307 (1987)],
pAMo [J. Biol. Chem. ,268, 22782 (1993)], p.
AMoA [J. Biol. Chem. ,268, 22782 (1993)], p.
Examples include AS3-3 (JP 2-227075).
Any promoter that can be expressed in animal cells can be used.
For example, immediate endothelial cell death (IE) of cytomegalovirus (human CMV) can be
the promoter of the early gene, the early promoter of SV40,
Moloney Murine leukemia virus
Leukemia Virus long terminal repeat promoter
- (Long Terminal Repeat Promoter), Retro
Viral promoters, heat shock promoters, SRα promoters,
Alternatively, a metallothionein promoter may be used.
The enhancer of the CMV IE gene may be used together with the promoter.
Any animal cell into which DNA can be introduced can be used as the host cell.
Cells can also be used. For example, mammalian cells include human, monkey, and mouse cells.
Cells from mouse, rat, guinea pig, or mink can be used.
These include mouse myeloma cells, rat myeloma cells, and mouse hybrid
tumour cells, Chinese hamster ovarian (CHO) cells (ATCC CR
L-9096, ATCC CCL-61), BHK cells, African green monkey kidney
Human liver cells, Namalwa cells (ATCC CRL-1432),
or Namalwa KJM-1 cells, human embryonic kidney cells, human leukemia cells, H
BT5637 (JP 63-299), human colon cancer cell line, etc.
Mouse myeloma cells include SP2/0 and NSO, and rat myeloma cells include
YB2/0 and other human embryonic kidney cells, HEK293 and 293
[J. Gen. Viol.36, 59-72 (1977)], etc., human leukemia cells
Examples of the cells include BALL-1, and African green monkey kidney cells include COS-1 (A
TCC CRL-1650), COS-7 (ATCC CRL-1651),
Examples of colon cancer cell lines include HCT-15.
For the purpose of producing therapeutic protein drugs, mammalian cells, especially
It is preferable to use CHO cells as hosts.
The recombinant vector can be introduced by any method, including introducing DNA into animal cells.
Any of these methods can be used, for example, electroporation [Cytot
technology,3, 133 (1990)], calcium phosphate method (Patent Publication No.
2-227075), DEAE dextran method (Yodosha Biomanual Series
Size 4,16), lipofection method [Proc. Natl. Acad. Sci.
.USA,84, 7413 (1987)], microinjection method (Yoshito
Biomanual Series 4,36), Adenovirus method (Yodosha Bio
Manual Series 4,43), vaccinia virus (Yodosha Biomanufacturer
Series 4,59) Retroviral Vectors (Yodosha Biomanual Series)
Size 4,74) etc. can be used.
When insect cells are used as hosts, for example, baculovirus express
Prescription Vectors: A Laboratory Manual (Baculovir
us Expression Vectors, A Laboratory M
annual, W. H. Freeman and Company, New York
k (1992)], Molecular Biology: A Laboratory Manual
Molecular Biology, A Laboratory Man
ual), Current Protocols in Molecular Biology
Assembly 1-38 (Current Protocols in Molecules)
ular Biology), Bio/Technology,6, 47 (19
The polypeptide can be expressed by the method described in (88) etc.
That is, a recombinant gene transfer vector and a baculovirus are co-transfected into insect cells.
After obtaining the recombinant virus in the insect cell culture supernatant, the recombinant virus was further
The vector can be used to infect insect cells and express the polypeptide.
Examples of gene transfer vectors used in this method include pVL13
92 (Pharmingen), pVL1393 (Pharmingen)
pBlueBacIII (manufactured by Invitrogen) and the like.
An example of a baculovirus is a virus that infects insects in the family Mythodidae.
Autographa californica nuclear polyhedrosis virus (A
utographa californica nuclear polyhe
drossis virus), etc. can be used.
Insect cells include:Spodoptera frugiperdaovarian cells
,Trichoplusia niovarian cells, cultured cells derived from silkworm ovaries, etc.
It can be used.Spodoptera frugiperdaovarian cells
Examples include Sf9 and Sf21 (baculovirus expression vectors).
Laboratory Manual, etc.Trichoplusia nieggs
The nest cells were High5 (also known as BTI-TN-5B1-4, Invitrogen
As cultured cells derived from silkworm ovaries,Bombyx MoriN
4.
The above-mentioned recombinant gene transfer vector into insect cells to prepare a recombinant virus.
Examples of methods for co-transfection of the vector and the baculovirus include the calcium phosphate method.
(JP-A-2-227075), lipofection method [Proc. Natl. Ac
ad. Sci. USA,84, 7413 (1987)] and the like can be mentioned.
.
In addition, using a method similar to that used to introduce DNA into animal cells,
NA can also be introduced, for example, by electroporation [Cytote
chnogy,3, 133 (1990)], calcium phosphate method (Patent Publication No. 2-2
27075), lipofection method [Proc. Natl. Acad. Sci.
USA,84, 7413 (1987)].
When plant cells or plant individuals are used as hosts, known methods (tissue culture
,20(1994), Tissue Culture,21(1995), Trends in Bi
otechnology,15, 45 (1997)].
The promoter used for gene expression is one that can be expressed in plant cells.
Any of these can be used, for example, cauliflower mosaic virus (Ca
Examples of promoters include the 35S promoter of the rice MV and the rice actin 1 promoter.
In addition, corn alcohol is inserted between the promoter and the gene to be expressed.
By inserting intron 1 of the acetylcholine dehydrogenase gene, the gene expression efficiency can be improved.
Host cells include potato, tobacco, corn, rice, rapeseed, and
Plant fibers such as ginseng, soybeans, tomatoes, wheat, barley, rye, alfalfa, and flax
Examples of methods for introducing a recombinant vector include transfection of plant cells with D
Any method for introducing NA can be used, for example, Agrobacterium
Lithium (Agrobacterium) (JP 59-140885, JP 6
0-70080, WO94/00977), electroporation method [Cyt
otechnology,3, 133 (1990), JP-A-60-251887
], a method using a particle gun (gene gun) (Patent No. 2606856, Patent
2517813).
Plant cells and organs into which genes have been introduced can be mass-cultured using a jar fermenter.
In addition, by redifferentiating the transgenic plant cells,
It is also possible to create plant individuals into which genes have been introduced (transgenic plants).
The polypeptides of the present invention can also be produced using animal individuals.
Methods of Knowledge [American Journal of Clinical Nu
trition,63, 639S (1996), American Journal
al of Clinical Nutrition,63, 627S (199
6), Bio/Technology,9, 830 (1991) ],
The polypeptide of the present invention can be produced in an animal into which the gene has been introduced.
Any promoter that can be expressed in animals can be used.
For example, the α-casein promoter, which is a mammary gland cell-specific promoter, can be used.
β-casein promoter, β-lactoglobulin promoter, whey acid promoter
A recombinant vector incorporating DNA encoding the polypeptide of the present invention is preferably used.
Transformants derived from microorganisms, animal cells, or plant cells containing the
The polypeptide is produced and accumulated by culturing the strain according to the method, and the polypeptide is extracted from the culture.
The polypeptide can be produced by collecting the transformant.
When the transformant is an animal or plant, it can be raised and cultivated according to conventional methods.
and cultivating the animal or plant to produce and accumulate the polypeptide, and extracting the polypeptide from the animal or plant.
The polypeptide can be produced by collecting the polypeptide.
In other words, in the case of an animal, for example, a non-human transgenic animal carrying the DNA of the present invention can be produced.
The recombinant DNA is then used to generate the polypeptide of the present invention.
The polypeptide is produced and accumulated in the animal, and then extracted from the animal.
The polypeptide of the present invention can be produced by the above method.
Examples of such animal products include milk (Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-309192) and eggs.
In the case of individual plants, for example, transgenic plants carrying the DNA of the present invention can be used.
and growing the polypeptide of the present invention encoded by the recombinant DNA in the plant.
The polypeptide of the present invention can be obtained by synthesizing and accumulating the polypeptide in the plant and collecting the polypeptide from the plant.
The polypeptide-producing transformant of the present invention can be produced from prokaryotes such as E. coli or yeasts.
In the case of nucleocytic organisms, the medium in which these organisms are cultured contains a carbon source that can be assimilated by the organism,
Any medium containing nitrogen sources, inorganic salts, etc. that can efficiently cultivate transformants is acceptable.
Either a natural or synthetic medium may be used.
The carbon source may be any that can be utilized by the transformant, such as glucose,
Fructose, sucrose, molasses containing these, starch or starch
Carbohydrates such as hydrolysates, organic acids such as acetic acid and propionic acid, ethanol, propane,
Alcohols such as ethanol are used. Nitrogen sources include ammonia, ammonium chloride, ammonium sulfate, and ammonium acetate.
ammonium salts of various inorganic and organic acids, such as ammonium and ammonium phosphate,
Other nitrogen-containing compounds, as well as peptone, meat extract, yeast extract, corn steep
Liquor, casein hydrolysate, soybean meal and soybean meal hydrolysate, various fermentation bacteria and
and its digested products can be used.
Inorganic substances include monopotassium phosphate, dipotassium phosphate, magnesium phosphate,
ammonium sulfate, magnesium sulfate, sodium chloride, ferrous sulfate, manganese sulfate, copper sulfate
, calcium carbonate, etc. can be used.
Cultivation is carried out under aerobic conditions such as shaking culture or submerged aeration and agitation culture. Cultivation temperature
The temperature is preferably 15 to 40°C, and the incubation time is usually 16 to 96 hours.
The pH is adjusted by adding an inorganic or organic acid or alkali.
The culture is carried out using solutions such as urea, calcium carbonate, and ammonia.
If necessary, antibiotics such as ampicillin and tetracycline may be added during the culture.
It may also be added to the medium.
Transformed with an expression vector that uses an inducible promoter.
When culturing such microorganisms, an inducer may be added to the medium as needed.
Good. For example,lacMicroorganisms transformed with promoter-based expression vectors
When culturing
) etc.,trpCultivating microorganisms transformed with promoter-based expression vectors
When the transformant for producing the polypeptide of the present invention is an animal cell, the cell may be cultured.
The medium used was the commonly used RPMI 1640 medium [The Journal of
al of the American Medical Association
on,199, 519 (1967)], Eagle's MEM medium [Science
e.122, 501 (1952)], DMEM medium [Virology,8, 3
96 (1959)], 199 medium [Proceedings of the Society of
Society for the Biological Medicine,73
, 1 (1950)] or a medium containing fetal bovine serum or the like added to these media.
The culture is usually carried out at pH 6-8, 30-40°C, and 5% CO2Under conditions such as in the presence of 1 to
The culture period is 7 days.
If necessary, antibiotics such as kanamycin or penicillin may be added to the medium during the culture period.
A medium for culturing transformants obtained using insect cells as host cells is generally
TNM-FH medium (Pharmingen), Sf-900
II SFM medium (GIBCO BRL), ExCell 400, ExCell
ell405 (both manufactured by JRH Biosciences), Grace'
s Insect Medium [Nature,195, 788 (1962)
The culture is preferably carried out at a pH of 6 to 7 and a culture temperature of 25 to 30°C.
The culture time is usually 1 to 5 days. If necessary, gentamicin may be added during the culture.
Antibiotics such as thiamin may be added to the medium.
Transformants obtained using plant cells as hosts can be stored as cells or as plant cells.
The transformant can be cultured by differentiating it into a cell or organ.
The commonly used Murashige and Skoog (MS) medium, White
(White) medium, or these media containing auxin, cytokinin, etc.,
A hormone-added medium can be used. The culture is usually carried out at a pH of 5 to 9, 2
The culture is carried out at 0 to 40°C for 3 to 60 days.
Antibiotics such as cysteine and hygromycin may be added to the medium.
In addition to expressing the full-length polypeptide, the β1,3
- a partial polypeptide containing a region having N-acetylglucosaminyltransferase activity
Glycosyltransferases are generally expressed as type II membrane proteins.
It has a cytoplasmic topology, and the N-terminal cytoplasmic region consists of several to several tens of amino acids.
A membrane-binding region with a highly soluble amino acid sequence, a stem region consisting of several to several dozen amino acids,
the stem region, and most of the remaining C-terminal portion, including the catalytic domain.
The remaining C-terminal part, including the stem and catalytic domains, is transported to the Golgi apparatus.
The boundary between the stem and catalytic domains is thought to be exposed to the lumen.
We will create a polypeptide with the same structure and examine how much deletion is necessary to lose activity.
On the other hand, the knowledge about the stem region and catalytic region is
By comparing the amino acid sequence with that of similar glycosyltransferases, the stem region and catalytic
It is also possible to predict the region.
The polypeptide of the present invention having the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1 has an N-terminal
A cytoplasmic domain consisting of 14 amino acids, followed by a hydrophobic domain consisting of 18 amino acids.
a membrane-binding domain containing at least 12 amino acids, a stem domain containing at least 12 amino acids, and a catalytic domain.
It can be predicted that the remaining majority of the C-terminal portion is composed of the 45th position.
The polypeptide containing the amino acid sequence from position 378 is thought to contain the catalytic domain.
The stem region is similar to other β1,3-N-acetylglucosaminyltransferases and β1,3-glycosyltransferases.
Comparison of amino acid sequence homology with lactosyltransferase and other β1,3
-N-acetylglucosaminyltransferase and β1,3-galactosyltransferase
Specifically, the results are estimated based on findings regarding the area of the sintered body.
For example, the sequence number can be estimated based on the findings disclosed in US Pat.
a secretory polypeptide comprising amino acids 36 to 378 of SEQ ID NO: 1, or
The secretory polypeptide containing amino acids 39 to 378 of sequence number 1 is β
Has 1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity.
The full-length polypeptide or β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase
A partial polypeptide containing an active region (catalytic region) can be expressed by any method other than direct expression.
In accordance with the method described in Molecular Cloning, 2nd Edition,
It can also be expressed as a protein or a fusion protein.
Proteins include β-galactosidase, protein A, and protein A Ig.
G-binding domain, chloramphenicol acetyltransferase, poly(Ar
g), poly(Glu), protein G, maltose binding protein, glutathione
S-transferase, polyhistidine chain (His-tag), S peptide
, DNA-binding protein domain, Tac antigen, thioredoxin, green fluorescent protein
fluorescent protein (GFP), FLAG peptide, and any antibody
Examples include epitopes of [Akio Yamakawa, Experimental Medicine,13, 469-474 (
1995)].
Methods for producing the polypeptide of the present invention include a method for producing it in host cells,
There are two methods: secretion outside the host cell, or production on the outer membrane of the host cell.
The method can be appropriately selected depending on the host cell to be used and the structure of the polypeptide to be produced.
When the polypeptide of the present invention is produced inside a host cell or on the outer membrane of a host cell,
, the method of Paulson et al. [J. Biol. Chem.,264, 17619 (19
89)], the method of Lowe et al. [Proc. Natl. Acad. Sci. USA,8
6, 8227 (1989), Genes Develop. ,4, 1288 (1
990)], or as described in JP-A-05-336963, WO94123021, etc.
By applying the above method, the polypeptide can be actively secreted outside the host cell.
That is, a gene containing the active site of the polypeptide of the present invention can be produced using genetic engineering techniques.
By expressing the polypeptide with a signal peptide added before it,
The polypeptide of the present invention can be actively secreted outside the host cell.
Specifically, a polypeptide having an amino acid sequence thought to include a catalytic site
By adding a signal peptide before the polypeptide of the present invention and expressing it,
It is believed that the peptide can be actively secreted outside the host cell.
Between the signal peptide and the polypeptide containing the catalytic domain, or between the polypeptide containing the catalytic domain
A tag for purification and detection can also be added to the C-terminus of the polypeptide.
Tags for purification and detection include β-galactosidase, protein A, and proteinase.
IgG binding region of clonal antibody A, chloramphenicol acetyltransferase
, poly(Arg), poly(Glu), protein G, maltose binding protein
, glutathione S-transferase, polyhistidine chain (His-tag)
, S peptide, DNA binding protein domain, Tac antigen, thioredoxin,
Green fluorescent protein (GFP), FLAG peptide, and
and epitopes of any antibody [Akio Yamakawa, Experimental Medicine,13, 46
9-474 (1995)].
Also, dihydrofolic acid was synthesized according to the method described in JP-A-2-227075.
It is also possible to increase production by using a gene amplification system that uses a reductase gene, etc.
Another method for producing the polypeptide of the present invention is to use the DNA of the present invention.in v
itroThere is a method for producing it using a transcription/translation system.in vitroTranscription and Translation Systems
This refers to the transcription of DNA into mRNA and the transcription of mRNA into genomic DNA using a cell-free system.
It is a system that produces polypeptides by translating DNA into proteins.
A cell-free system capable of producing a desired polypeptide from a target DNA or a target mRNA.
Any stem can be used.
For example, rabbit reticulocyte lysate
locyte lysate) and wheat germ lysate (Wheat Germ Lysate)
Examples include systems using methyl methyl acrylate.in vitroTranscription and translation systems are
A kit is commercially available from the company, and polypeptides can be extracted relatively easily using the commercially available kit.
Commercially available kits include, for example, In Vitro
ExpressTM Translation Kit (STRATAGEN
The polypeptide of the present invention can be produced by a known method [J. Biology
molecular NMR,6, 129-134, Science,242
, 1162-1164, J. Biochem. ,110, 166-168 (19
91)in vitroIt can also be produced using a transcription-translation system.
The polypeptide of the present invention is extracted from the culture of the transformant for producing the polypeptide of the present invention.
For isolation and purification, a conventional enzyme isolation and purification method can be used. For example,
The polypeptide of the present invention is dissolved in the cells of the transformant for producing the polypeptide of the present invention.
If the cells accumulate in a solution state, the cells in the culture can be centrifuged.
The cells were collected, washed, and then subjected to ultrasonic homogenization using a French press, a Menton-Gauze
The cells are disrupted using a homogenizer, dynomill, etc. to obtain a cell-free extract.
The cell-free extract is centrifuged to obtain a supernatant, which is then subjected to solvent extraction, sulfur extraction, etc.
The salting-out method by Yasu et al., desalting method, precipitation method using organic solvents, diethylaminoethyl (DE
AE) Resins such as Sepharose, DIAION HPA-75 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
anion exchange chromatography using S-Sepharose FF (
Cation exchange chromatography using resins such as those manufactured by Pharmacia
Hydrophobic cloning using resins such as butyl sepharose and phenyl sepharose
chromatography, gel filtration using molecular sieves, affinity chromatography
methods such as the chromatographic method, chromatofocusing method, and electrophoretic methods such as isoelectric focusing.
A purified preparation can be obtained by using the same method.
Furthermore, if the polypeptide is expressed by forming an insoluble body within the cell,
After collecting the cells, they were crushed and centrifuged to obtain a precipitate.
After recovering the polypeptide by the method, the insoluble body of the polypeptide is degraded.
The solubilized solution is prepared by adding a polypeptide denaturant or a polypeptide denaturant-free solution.
The peptide denaturant is diluted to a concentration that is low enough to prevent denaturation of the polypeptide.
After the polypeptide is reconstituted into its normal three-dimensional structure, it is subjected to the same single-step purification as above.
A purified preparation can be obtained by isolation and purification methods.
If the polypeptide is secreted outside the cells, the culture can be purified by techniques such as centrifugation.
The soluble fraction is then extracted from the cell-free extract.
A purified preparation of the polypeptide is obtained by the same method as that for isolation and purification from the supernatant.
This is also possible using conventional methods for purifying glycosyltransferases (Methods in Enzymol
ogy,83, 458).
The polypeptide of the present invention can also be produced as a fusion protein with another protein.
Then, affinity chromatography was performed using a substance that has affinity for the fused protein.
It can also be purified using roughage [Akio Yamakawa, Experimental Medicine,13, 469
-474 (1995)]. For example, the method of Rowe et al. [Proc. Natl. Aca.
d. Sci. USA,86, 8227 (1989), Genes Develo
p.,4, 1288 (1990)], JP-A-05-336963, JP-A-06-
The polypeptide of the present invention was reacted with Protein A according to the method described in JP-A-823021.
It is produced as a fusion protein and subjected to affinity cloning using immunoglobulin G.
The polypeptide of the present invention can be purified by chromatography.
The protein was produced as a fusion protein with the FLAG peptide, and subjected to immunohistochemistry using anti-FLAG antibodies.
The product can be purified by affinity chromatography [Proc. Natl.
l. Acad. Sci. USA,86, 8227 (1989), Genes D.
development.,4, 1288 (1990)].
Furthermore, affinity chromatography using antibodies against the polypeptide itself was performed.
The polypeptides of the present invention can also be purified using the Fmoc method (fluorenylmethyloxycarbonyl).
by chemical synthesis methods such as the t-Boc method (t-butyloxycarbonyl method)
It can also be manufactured by Advanced Chemtech.
ed ChemTech, Perkin-Elmer, Pharmacia Bio
Protein Technology Instrument (Protein Technology Instrument) manufactured by Tech Co., Ltd.
Technology Instruments, Synthesizer Vega (Sy
PerSeptive, manufactured by Nthecell-Vega
Chemical synthesis can also be performed using peptide synthesizers manufactured by Shimadzu Corporation or other companies.
The structure of the purified polypeptide of the present invention can be analyzed using methods commonly used in protein chemistry.
For example, protein structure analysis for gene cloning (Hirano Hisashi, Tokyo University of Science)
This can be carried out by the method described in the publication "Gakudojin Publishing, 1993."
(3) Measurement of the activity and use of the polypeptide of the present invention
Cells prepared from a transformant harboring an expression vector for the polypeptide of the present invention.
The extract, or the polypeptide of the present invention isolated and purified from the transformant or its culture.
Using a peptide as an enzyme sample, the enzyme was assayed by a known method [J. Biol. Chem.
,268, 27118 (1993), J. Biol. Chem. ,267, 23
507 (1992), J. Biol. Chem. ,267, 2994 (1992
), J. Biol. Chem. ,263, 12461 (1988), Jpn. J
.. Med. Sci. Biol. ,42, 77 (1989), FEBS Lett.
.462, 289 (1999), J. Biol. Chem. ,269, 147
30-14737 (1994), J. Biol. Chem. ,267, 2994
(1992), Anal. Biochem. ,189, 151-162 (199
0), J. Biol. Chem. ,273, 433-440 (1998)]
Based on this, the β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity of the polypeptide of the present invention
Furthermore, by measuring with various receptor substrates,
The acceptor substrate specificity of the polypeptide of the present invention can be examined.
When a cell extract is used as the enzyme sample, the glycosyltransferase contained in the host cell itself can be examined.
In order to eliminate the influence of the enzyme activity, the DNA encoding the polypeptide of the present invention is not included.
The cell extract of the transformant into which the control vector was introduced was used as a control.
The β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity of the control
β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity was increased compared to that of the control.
Therefore, the polypeptide encoded by the DNA of the present invention contained in the transformant is β1
It can be said that they have Galβ1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity.
Cells expressing multiple Galβ1,3-N-acetylglucosaminyltransferases
In the case of cells and tissues, enzymatic analysis using cell or tissue extracts as the enzyme source revealed that the expressed
By identifying each of the Galβ1,3-N-acetylglucosaminyltransferases
and each of their Galβ1,3-N-acetylglucosaminyltransferases
The enzymatic properties of each strain cannot be clarified.
By purifying the polypeptide of the present invention by
To clarify the enzymatic properties of alβ1,3-N-acetylglucosaminyltransferase
Examples of assay methods are shown below.
(i) Methods using fluorescently labeled oligosaccharides as acceptor substrates
Oligosaccharides fluorescently labeled by 2-aminobenzoation or pyridylamination
The reaction was carried out using UDP-GlcNAc as a sugar donor and the reaction solution was
Analyze by high performance liquid chromatography (HPLC).
The strand substrate was prepared using SIGMA 2AB glycan labeling kit.
It was used in accordance with the kit instructions.
Fluorescent labeling by pyridyl amination can be carried out according to the standard method [Agr
ic. Biol. Chem. ,54, 2169 (1990)].
The sugar donor UDP-GlcNAc was added compared to the absence of it.
The peak that increases when the product is added is the product peak. The amount of the product is measured from its fluorescence intensity.
The ratio of the product to the added acceptor substrate was determined as β1,3-N-acetylglucosamine.
The product was identified by its HPLC retention time.
, standard (the oligosaccharide of the acceptor substrate used in the reaction is linked to the reducing end by a β1,3 bond)
The retention time of the labeled oligosaccharide (with N-acetylglucosamine attached) coincides with that of the labeled oligosaccharide (with N-acetylglucosamine attached).
This can be done using the fact that the nucleotide sequence is the same as that of the nucleotide sequence.
(ii) Method using unlabeled oligosaccharides as the acceptor substrate
The reaction is carried out in the same manner as in (i) using unlabeled oligosaccharides as the acceptor substrate, and the nucleotide sequence is then quantified.
The reaction mixture was analyzed by high performance anion exchange chromatography instead of LC.
The donor UDP-GlcNAc concentration increases when added compared to when not added.
The peak was used as the product peak and the amount of product was measured.
The ratio of the product to the β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity was determined.
The ratio of the product to the added acceptor substrate was calculated as β1,3-N-acetylglucosamine
The product was identified by high-performance anion exchange chromatography.
The elution time of the standard (reducing end of the oligosaccharide acceptor substrate used in the reaction)
oligosaccharides with N-acetylglucosamine attached to the ends via β1,3 bonds)
This can be done by using the fact that the reaction time coincides with the reaction time as an indicator.
(iii) Method using glycolipids as acceptor substrates
Using glycolipids as acceptor substrates, UDP-[14C]GlcNAc as a glycosyl donor
Glycolipids are extracted from the reaction mixture by reverse phase chromatography and then separated by silica gel.
The plate is developed using a thin layer chromatography (TLC) plate.
The product is detected and quantified by measuring the radioactivity.
The ratio of the resulting product to the total product is taken as the β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity.
The product was identified by using the Rf value of the product as a standard (the reduced value of glycolipid used as the acceptor substrate).
A glycolipid with a structure in which N-acetylglucosamine is attached to the original end via a β1,3 bond)
This can be done using the Rf value as an indicator of whether it matches the Rf value.
Furthermore, the polypeptide of the present invention can be used to determine whether it has a sugar chain synthesis in vivo.
Based on the description in (2), it is possible to analyze whether or not the protein is involved in the formation of animal cells.
The transformed cells are prepared by introducing an expression vector containing the DNA of the present invention into the cells and culturing the cells.
The transformed cells are then transformed to express the polypeptide of the present invention.
(Poly-N-acetyllactosamine sugar chain, sialyl Lewis a sugar chain, sialyl Lewis
After fluorescent staining using antibodies or lectins that specifically bind to the sugar chains,
Fluorescence Activated Cell Sorter
Activated Cell Sorter (hereinafter abbreviated as FACS)
The amount of glycans bound by antibodies or lectins is analyzed using a control vector that does not contain DNA encoding the polypeptide of the present invention.
Compared with the vector-introduced transformed cells, poly-N-acetyllactosamine sugars
By confirming the increase in the amount of chain, it is possible to confirm that the polypeptide encoded by the DNA of the present invention is
β1,3-N-acetyllactosamine, which is involved in the synthesis of poly-N-acetyllactosamine sugar chains
It has been found that it has poly-N-acetyllactosamine transferase activity.
Antibodies and lectins that recognize poly-N-acetyllactosamine glycans include poly
Any substance that recognizes N-acetyllactosamine sugar chains can be used.
For example, an antibody that recognizes poly-N-acetyllactosamine sugar chains can be used.
As a body, it specifically binds linear poly-N-acetyllactosamine sugar chains (i antigens).
and a branched poly-N-acetyllactosamine sugar.
Anti-I antibody that specifically recognizes the I chain (I antigen) [J. Biol. Chem.,254, 3221 (1979)], a protein that recognizes poly-N-acetyllactosamine sugar chains
Cutin includes pokeweed mitogen (abbreviated as PWM),Lyc
OPERSICON esculentumagglutinin (LEA and
(abbreviated)Datura stramonium agglutinin (DSA
(abbreviated as "J. Biol. Chem.,282, 8179
-8189 (1987), J. Biol. Chem. ,259, 6253-62
60 (1984), J. Biol. Chem. ,262, 1602-1607 (
1987), Carbohydr. Res. ,120, 187-195 (198
3), Carbohydr. Res. ,120, 283-292 (1983),
Glycoconjugate J.7, 323-334 (1990)].
The polypeptides of the present invention are useful for in vivo synthesis of sugar chains of glycoconjugates such as glycoproteins and glycolipids.
In the above method, the fact that the gene is involved in in vivo synthesis is due to the fact that the gene is involved in in vivo synthesis of the gene of the transformed cell.
During the culture, a glycosyltransferase inhibitor specific to each glycoconjugate was added to inhibit the synthesis of glycosyltransferase.
Cells in which synthesis is inhibited can be identified by FACS analysis.
The transformed cells are cultured in the presence of an inhibitor specific to the synthesis of O-linked glycans of the target protein.
After that, the transformed cells were incubated with an antibody that recognizes poly-N-acetyllactosamine sugar chains.
When fluorescent staining was performed using the α-acetyllactosamine derivative and analyzed by FACS, poly-N-acetyllactosamine sugars were detected.
The amount of O-linked sugar chains is reduced, so that the polypeptide of the present invention can be easily synthesized by the method described above.
It is known that the glycan is involved in the synthesis of poly-N-acetyllactosamine sugar chains in the glycan.
.
Glycosylation inhibitors specific to the glycans of glycoconjugates include the O-linked glycans of glycoproteins.
Benzyl-α-GalNAc, an inhibitor of the synthesis of N-linked glycans of glycoproteins
Swainsonine, a mannosidase II inhibitor that acts as an inhibitor of the synthesis of glycolipid glycosidases
D-PD, an inhibitor of glucosylceramide synthase, acts as an inhibitor of the synthesis of hydroxylase chains.
MP(D-threo-1-phenyl-2-decanoylamino-
3-morpholino-1-propanol), etc.
Furthermore, transformed cells obtained by introducing an expression vector for the polypeptide of the present invention into animal cells
and a control vector not containing DNA encoding the polypeptide of the present invention.
Glycolipids were extracted from the transformed cells and the composition of both glycolipids was analyzed by TLC plate.
By analyzing and comparing using the same, it was found that the polypeptide of the present invention binds to the sugar chain of glycolipids.
The extraction of glycolipids and the analysis of their composition were carried out by known methods.
[Shujunsha, Cell Engineering Special Issue, Glycobiology Experimental Protocol, Anal.
Biochem.,223, 232 (1994)].
Glycolipids developed on TLC plates were stained with orcinol or with specific glycan structures.
It was detected and quantified by immunostaining using an antibody that binds to
The Rf value of the glycolipid is compared with that of the corresponding glycolipid.
Paragloboside (Galβ1-4GlcNA) was isolated using an antibody that recognizes the cis-aminosamine structure.
cβ1-3Galβ1-4Glc-ceramide) and neolactohexaosylceramide
Lamid (Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4GlcNAcβ1
When immunostained with the polypeptide of the present invention,
Transfected cells expressing the peptide showed a significant increase in the number of paradigms compared with control transfected cells.
Increased amounts of loboside and neolactohexaosylceramide
The polypeptide of the present invention is a compound comprising paragloboside and neolactohexaosylceramide.
It has been found that the polypeptide of the present invention is involved in the synthesis of inflammatory diseases, cancer, cancer metastasis, etc.
The present invention can be used as a pharmaceutical for treating, preventing, and/or diagnosing diseases associated with altered expression of
The pharmaceutical containing the polypeptide of the present invention can be administered alone as a drug.
Although it is possible to administer other drugs, it is usually recommended to administer one or more pharmacologically acceptable drugs.
and mixed with the above carriers and formulated by any method well known in the art of pharmaceutical formulation.
The route of administration is determined based on the optimal route for treatment.
It is desirable to use the most effective one, which can be administered orally, into the mouth, into the respiratory tract, or directly.
Examples of parenteral administration include enteral, subcutaneous, intramuscular and intravenous administration.
Forms include sprays, capsules, tablets, granules, syrups, emulsions, suppositories, and injections.
Examples include injections, ointments, tapes, etc.
Formulations suitable for oral administration include emulsions, syrups, capsules, tablets, and powders.
Liquid preparations such as emulsions and syrups include:
Water, sucrose, sorbitol, fructose and other sugars, polyethylene glycol, propylene glycol
glycols such as ethylene glycol, oils such as sesame oil, olive oil, and soybean oil, p-
Preservatives such as hydroxybenzoates, strawberry flavor, peppermint
It can be produced using flavors such as cinnamon and other flavorings as additives.
Powders and granules contain excipients such as lactose, glucose, sucrose, and mannitol, and starch.
disintegrants such as cellulose, sodium alginate, magnesium stearate, talc, etc.
Lubricants, polyvinyl alcohol, hydroxypropyl cellulose, gelatin, etc.
Additives include binders, surfactants such as fatty acid esters, and plasticizers such as glycerin.
Preparations suitable for parenteral administration include injections, suppositories, sprays, etc.
For example, injections may contain a carrier such as a salt solution, a glucose solution, or a mixture of both.
Suppositories are prepared using carriers such as cocoa butter, hydrogenated fats, or carboxylic acids.
The spray is prepared by spraying the protein itself or the oral cavity and
It does not irritate the respiratory tract mucosa and disperses the protein into fine particles, making it easy to absorb.
Specific examples of carriers include lactose and glycerin.
Depending on the properties of the protein and the carrier used, it may be used in the form of an aerosol, a dry powder, or the like.
In addition, these parenteral preparations can be used as oral preparations with additives.
The ingredients exemplified above can also be added.
The dosage or frequency of administration should be determined based on the desired therapeutic effect, administration method, treatment period, age,
Although it varies depending on body weight, the usual daily dose for adults is 1 μg/kg to 100 mg/kg.
Furthermore, the lactosylceramide β1,3-N-acetylglucosamine conversion of the present invention
A polypeptide having transferase activity and a DNA encoding said polypeptide are obtained.
This will enable the following functional analyses and applications:
(i) Molecular biological techniques, or knockout mice and transgenics
(ii) Functional analysis of the polypeptide of the present invention using mice, etc.
(ii) Development of the polypeptide of the present invention and DNA encoding said polypeptide
(iii) Analysis of the distribution of the polypeptide of the present invention and the DNA encoding the polypeptide
(iv) Analysis of the relationship between expression and various diseases.
(iv) Expression of the polypeptide of the present invention and DNA encoding said polypeptide.
(v) Expression of the polypeptide of the present invention and DNA encoding the polypeptide.
Identification of cell types and differentiation stages using this as an indicator.
(vi) Development of the polypeptide of the present invention and DNA encoding said polypeptide.
Searching for compounds that enhance or inhibit the enzymatic activity of the polypeptide of the present invention
(vii) Synthesis of useful sugar chains using the polypeptide of the present invention.
The following describes the use of the polypeptide of the present invention and the DNA encoding said polypeptide.
Specific examples are given below.
(4) N-acetylglucosamine is attached to a galactose residue via a β1,3 bond.
Production and Use of Sugar Chains Having a Structure and Glycoconjugates Containing the Sugar Chains
The polypeptide of the present invention binds to galactose at the non-reducing end of the sugar chain of an acceptor substrate.
The activity of transferring N-acetylglucosamine to the β1,3 bond of the β1,
Therefore, the present invention
The peptide can be used as a sugar chain synthesis agent.
Galactose, N-acetyllactosamine (Galβ1-4GlcNAc), G
alβ1-3GlcNAc or lactose (Galβ1-4Glc), ii)
Galactose, N-acetyllactosamine, Galβ1-3GlcNAc or
an oligosaccharide having a lactose structure at the non-reducing end, and iii) galactose;
N-acetyllactosamine, Galβ1-3GlcNAc or lactose structure
The polypeptide of the present invention is a complex carbohydrate having the above i at the non-reducing end.
galactose present at the non-reducing end of the sugar chain of the acceptor substrate selected from
It has the enzyme activity to transfer N-acetylglucosamine to the residue via a β1,3 bond.
Glycoconjugates include glycoproteins, glycolipids, proteoglycans, glycopeptides,
Glycosides in which sugar chains are bound to lipopolysaccharides, peptidoglycans, and steroid compounds
Galactose, N-acetyllactosamine,
A compound having a Galβ1-3GlcNAc or lactose structure at the non-reducing end
Examples of glycoconjugates include lactosylceramide and paragloboside.
N-acetylglucosamine is attached to a galactose residue via a β1,3 bond.
Examples include GlcNAcβ1-3Gal structure, GlcNAcβ1-3Galβ1
-4GlcNAc structure, GlcNAcβ1-3Galβ1-3GlcNAc structure
, GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc structure, (Galβ1-4GlcN
Acβ1-3)nGalβ1-4GlcNAc structure (n is an integer of 1 or more),
is (Galβ1-4GlcNAcβ1-3)nGalβ1-4Glc structure (n is
(an integer of 1 or more), etc.
Details are provided below.
(i) Using a transformant into which DNA encoding the polypeptide of the present invention has been introduced.
Method for producing sugar chains
Traits derived from microorganisms, animal cells, plant cells, and insect cells obtained in (3) above
A transformant selected from the transformants is cultured in a culture medium, and N-acetyl
Sugar chains with a structure in which glucosamine is attached to galactose residues via a β1,3 bond
or complex carbohydrates containing said sugar chains, specifically GlcNAcβ1-3Galβ1
-4Glc-ceramide, lacto-series glycolipid (Galβ1-3GlcNAcβ1-3
Glycolipids having Galβ1-4Glc-ceramide as the backbone), neolacto-series sugars
Lipid (Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc-ceramide
glycolipid having a GlcNAcβ1-3Gal structure as the backbone, a sugar having a GlcNAcβ1-3Gal structure, Glc
Sugars having a cNAcβ1-3Galβ1-4GlcNAc structure, GlcNAcβ
Sugars having a 1-3Galβ1-3GlcNAc structure, GlcNAcβ1-3Ga
Sugars with a 1β1-4Glc structure (Galβ1-4GlcNAcβ1-3)n
Sugars having a Galβ1-4GlcNAc structure and n being 1 or greater, and (Galβ
1-4GlcNAcβ1-3)nGalβ1-4Glc structure and n is 1 or more
A sugar chain consisting of a sugar selected from a group consisting of certain sugars, or a complex sugar containing said sugar chain
The sugar chain or glycoconjugate is then collected from the culture.
The sugar chain or glycoconjugate can be produced by culturing the transformant in accordance with (3) above.
The polypeptide and any recombinant glycoprotein (e.g., a recombinant glycoprotein for pharmaceutical use)
By simultaneously producing the recombinant saccharides (sugar chains) in a transformant capable of synthesizing the saccharide chains,
N-acetylglucosamine is linked to galactose residues in glycoproteins via a β1,3 bond
A sugar chain having an additional structure can be added.
(ii) An animal or plant into which DNA encoding the polypeptide of the present invention has been introduced.
Method for producing glycans using individual animals
Using the individual animals or plants obtained in (3) above, a method for producing glycans using the individual animals or plants obtained in (3) above is carried out in accordance with the method in (3) above.
N-acetylglucosamine is attached to the galactose residue via a β1,3 bond.
and producing a sugar chain having a structure attached to a structure or a complex carbohydrate having said sugar chain attached.
In other words, in the case of an animal, for example, a non-human transgenic animal carrying the DNA of the present invention can be
The animals were raised to have N-acetylglucosamine in a β1,3 bond.
sugar chain having a structure in which the sugar chain is attached to a galactose residue, or a complex sugar having the sugar chain attached thereto
Specifically, GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc-ceramide, lactate
Glycolipids (Galβ1-3GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc-sera
glycolipids having β1-4Glc as a backbone), neolacto-series glycolipids (Galβ1-4Glc
a glycolipid having NAcβ1-3Galβ1-4Glc-ceramide as the backbone),
Sugars having a GlcNAcβ1-3Gal structure, GlcNAcβ1-3Galβ1
-4GlcNAc structure, GlcNAcβ1-3Galβ1-3Glc
Sugars having a NAc structure, GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc structure
Sugars containing Galβ1-4GlcNAcβ1-3nGalβ1-4GlcNAc
sugars having the structure (Galβ1-4GlcNAcβ1-3
)nGalβ1-4Glc structure and n is 1 or more.
and causing the animal to produce and accumulate a sugar chain consisting of the sugars or a complex carbohydrate containing the sugar chain.
By collecting the product from the inside, it was found that N-acetylglucosamine was bound to the β1,3 bond.
sugar chains having a structure in which a galactose residue is attached to the sugar chain or complexes having the sugar chain attached
Carbohydrates can be produced.
Examples of places where carbohydrates are produced and stored in the animal include the animal's milk and eggs.
In the case of individual plants, for example, transgenic plants carrying the DNA of the present invention can be used.
and N-acetylglucosamine was linked to galactose via a β1,3 bond in the plant.
The present invention produces and stores sugar chains having structures attached to sugar residues or complex carbohydrates to which the sugar chains are attached.
The product is then collected from the plant to produce N-acetylglucosamine.
A sugar chain having a structure in which galactose is attached to a galactose residue via a β1,3 bond, or said sugar chain
(iii) Method for Producing Glycoconjugates Using the Polypeptide of the Present Invention
The polypeptide of the present invention obtained by the method described in (3) above can be used as an enzyme source.
In an aqueous medium, galactose monosaccharide, galactose residue at the non-reducing end
The acceptor group is a complex carbohydrate having a oligosaccharide or galactose residue at the non-reducing end of the sugar chain.
As a substance, a galactose residue or galactose present at the non-reducing end of the sugar chain
The reaction product in which N-acetylglucosamine is attached to a monosaccharide via a β1,3 bond is referred to as
It can be produced by the following methods:
i) lactosylceramide (Galβ1-4Glc-ceramide) or paclitaxel
Lagloboside (Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc-
ramide), ii) galactose, N-acetyllactosamine (Galβ1-4G
lcNAc), Galβ1-3GlcNAc, Galβ1-3GalNAc, or
or lactose (Galβ1-4Glc), iii) galactose, N-acetyl
Lactosamine (Galβ1-4GlcNAc), Galβ1-3GlcNAc
or an oligosaccharide having a lactose (Galβ1-4Glc) structure at the non-reducing end
, iv) galactose, N-acetyllactosamine, Galβ1-3GlcNA
c or a complex carbohydrate having a lactose structure at the non-reducing end
The present invention, which is obtained by the method described in (3) above, using at least one species as an acceptor substrate.
The polypeptide is used as an enzyme source, and the acceptor substrate, the enzyme source, and uridine-5'
-N-acetylglucosamine diphosphate (hereinafter referred to as UDP-GlcNAc)
is present in an aqueous medium, and the acceptor substrate galactose or
A reaction in which N-acetylglucosamine is attached to a galactose residue via a β1,3 bond
The reaction product is produced and accumulated, and the reaction product is collected from the aqueous medium.
The reaction product can be produced.
The enzyme source is lacto-N-neotetraose (lacto-N-neotetr
aose, Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc) as substrate
1 μmol of GlcNAcβ1-3Galβ1-4Gl per minute at 37°C.
The activity capable of producing cNAcβ1-3Galβ1-4Glc is 1 unit (
U) is 0.1 mU/l to 10,000 U/l, preferably 1 mU/l
It is used at a concentration of 1 to 1,000 U/L.
Aqueous media include water, phosphates, carbonates, acetates, borates, citrates,
Buffer solutions such as Tris, alcohols such as methanol and ethanol, ethyl acetate
esters such as acetone, ketones such as acetamide, and amides such as acetamide.
In addition, the culture medium of the microorganism used as the enzyme source may be an aqueous medium.
The transformant obtained by the culture described in (2) above can be used as a
a culture medium of the non-human transgenic animal, a milk obtained from the non-human transgenic animal described in (2) above,
The aqueous medium may contain a surfactant, if necessary.
Alternatively, an organic solvent may be added.
Surfactants include polyoxyethylene octadecylamine (e.g., nylon).
nonionic surfactants such as MEAN S-215 (manufactured by NOF Corporation); cetyl trimethicone;
Alkyl ammonium bromide and alkyl dimethyl benzyl ammonium chloride
Cationic surfactants such as iodide (e.g., Cation F2-40E, manufactured by NOF Corporation)
agents, anionic surfactants such as lauroyl sarcosinate, alkyldimethyl
tertiary amines such as N-aminolamine (e.g., Tertiary Amine FB, manufactured by Nippon Oil & Fats Co., Ltd.);
-acetylglucosamine has a structure in which it is attached to a galactose residue via a β1,3 bond
Any sugar chain or sugar chain-attached glycoconjugate that promotes the production of the sugar chain is also usable.
The surfactant may be any of the surfactants, and one or more of them may be used in combination.
It is usually used at a concentration of 0.1 to 50 g/l.
Organic solvents include xylene, toluene, aliphatic alcohols, acetone, and acetic acid.
Ethyl, etc., and is usually used at a concentration of 0.1 to 50 ml/l.
As for -GlcNAc, in addition to commercially available products, reaction products produced using the activity of microorganisms, etc.
The UDP-Glc may be purified from the reaction mixture.
NAc can be used at a concentration of 0.1 to 500 mmol/L.
In the above, galactose, N-acetyllactosamine (Galβ1-4G
lcNAc), Galβ1-3GlcNAc, or lactose (Galβ1-
In addition to the above, examples of oligosaccharides having a Galβ4Glc structure at the non-reducing end include Galβ4Glc and Galβ5Glc.
1-3GalNAc, Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Gl
c, Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4GlcNAc, Gal
β1-4(Fucα1-3)GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc, Ga
lβ1-4(Fucα1-3)GlcNAcβ1-3Galβ1-4GlcNA
c, Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4(Fucα1-3)G
lc, Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4 (Fucα1-3)
GlcNAc, Galβ1-3GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc, G
alβ1-3GlcNAcβ1-3Galβ1-4GlcNAc, Galβ1-
3GlcNAcβ1-3Galβ1-4 (Fucα1-3) Glc, Galβ1
-3GlcNAcβ1-3Galβ1-4(Fucα1-3)GlcNAc,G
alβ1-4GlcNAcβ1-3 (GlcNAcβ1-6) Galβ1-4G
lc, Galβ1-4GlcNAcβ1-3 (GlcNAcβ1-6) Galβ
1-4GlcNAc, Galβ1-4GlcNAcβ1-3 (Galβ1-4G
lcNAcβ1-6) Galβ1-4Glc, Galβ1-4GlcNAcβ1
-3(Galβ1-4GlcNAcβ1-6)Galβ1-4GlcNAc,G
alβ1-3GlcNAcβ1-3(GlcNAcβ1-6)Galβ1-4G
lc, Galβ1-3GlcNAcβ1-3 (GlcNAcβ1-6) Galβ
1-4GlcNAc, Galβ1-3GlcNAcβ1-3 (Galβ1-4G
lcNAcβ1-6) Galβ1-4Glc, Galβ1-3GlcNAcβ1
-3 (Galβ1-4GlcNAcβ1-6) Galβ1-4GlcNAc, or
or an oligosaccharide having one of these oligosaccharide structures at the non-reducing end of the sugar chain.
Examples include oligosaccharides, which have a galactose residue at the non-reducing end of the sugar chain.
The complex carbohydrates that can be used include those that have one of the above oligosaccharide structures as a non-reducing sugar chain.
Glycoconjugates containing terminal glycans or asialo complex type N-linked glycans
Specifically, for example, lactosyl
Ceramide (Galβ1-4Glc-ceramide) and paragloboside (Galβ1-
Examples of glycolipids include glycolipids such as β1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc-ceramide.
The acceptor substrate can be used at a concentration of 0.01 to 500 mmol/L.
MnCl2inorganic salts such as β-mercapto
The reaction can be carried out in an aqueous solution.
In a medium, at a pH of 5 to 10, preferably 6 to 8, and at a temperature of 20 to 50° C., the
The sugar chains or glycoconjugates produced by the above method are then subjected to a known enzymatic or
A part of the sugar chain can be excised by chemical methods [Japanese Biochemical Society, ed., Digestive Chemistry
Experimental Lectures, Vol. 4, Research Methods for Complex Carbohydrates I and II, Tokyo Kagaku Dojin, (1986)
, Naoyuki Taniguchi, Akimi Suzuki, Kiyoshi Furukawa, Kazuyuki Sugawara, Supervisor, Glycobiology Experimental Program
Tocol, Shujunsha, (1996)].
The glycans to which N-acetylglucosamine is added obtained by the above method can also be used.
or a complex carbohydrate is used as an acceptor substrate, and (a) the acceptor substrate, (b) GlcNAcβ
1,4-galactosyltransferase, and (c) uridine-5'-diphosphate galactosyltransferase.
UDP-Gal is present in an aqueous medium,
β1,4 bond to the N-acetylglucosamine residue at the non-reducing end of the acceptor substrate
A reaction product having galactose added thereto is produced and accumulated, and the galactose is extracted from the aqueous medium.
The galactose is obtained by collecting the sugar chain or complex carbohydrate to which lactose is added.
It is possible to produce such sugar chains or glycoconjugates to which poly-N-acetyllactosamine sugar chains [(Galβ1-4GlcNAc
β1-3) structure is repeated two or more times] is GlcNAcβ1,4-galactosidase
Alternating between β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase and Galβ1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity
It is known that GlcNAcβ1 is synthesized by acting on
4-galactosyltransferase and Galβ1,3-N-acetylglucosamine of the present invention
Using a polypeptide having phosphotransferase activity,in vitroPoly-N-
Acetylactosamine sugar chains can be synthesized.
That is, using the polypeptide of the present invention as an enzyme source, (a) GlcNAcβ1,
4-galactosyltransferase, (b) i) lactosylceramide (Galβ1-4G
lc-ceramide) or paragloboside (Galβ1-4GlcNAcβ1-3
Galβ1-4Glc-ceramide), ii) galactose, N-acetyllacto
Galβ1-4GlcNAc, Galβ1-3GlcNAc or
galactose (Galβ1-4Glc), iii) galactose, N-acetyllactose
tosamine (Galβ1-4GlcNAc), Galβ1-3GlcNAc, or
Oligosaccharides having a lactose (Galβ1-4Glc) structure at the non-reducing end, iv.
) galactose, N-acetyllactosamine, Galβ1-3GlcNAc or
is a complex carbohydrate having a lactose structure at the non-reducing end, and v)
(c) an acceptor substrate selected from the resulting sugar chains or glycoconjugates;
N-acetyllactosamine phosphate (UDP-GlcNAc), and (d) cucumber
UDP-5'-diphosphate galactose (UDP-Gal) in an aqueous medium.
Therefore, in the aqueous medium, poly-N-acetyllactosamine is attached to the non-reducing end of the acceptor substrate.
A reaction product having a poly-N-glycosylation chain attached thereto is produced and accumulated, and the poly-N-glycosylation product is extracted from the aqueous medium.
By collecting glycans or glycoconjugates to which acetyllactosamine sugar chains have been added,
and the sugar chain or complex carbohydrate to which the poly-N-acetyllactosamine sugar chain is attached.
Furthermore, it is possible to produce the GlcNAcβ1,4-galactosyltransferase gene and the Ga
A polypeptide having 1β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity is
By co-expressing the DNA encoding the poly-N-acetyllactosine
GlcN sugar chains or complex carbohydrates to which such sugar chains are attached can be produced.
Acβ1,4-galactosyltransferase is expressed in most cells, so G
A polypeptide having alβ1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity
Poly-N-acetyltransferase can also be produced by expressing only the encoding DNA in cells.
Lactosamine sugar chains or glycoconjugates with such sugar chains can be produced.
(iv) Uses of Various Sugar Chains or Glycoconjugates
The various sugar chains or glycoconjugates produced in the above manner can be used, for example.
The following applications are possible:
Human milk contains lacto-N-neotetraose (Galβ1-4GlcNAc
β1-3Galβ1-4Glc) and lacto-N-tetraose (Galβ1-3
GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc), or a structure having these as the backbone
It is known that there are various oligosaccharides with different structures [Acta Paedia
iatrica,82, 903 (1993)]. These oligosaccharides commonly contain GlcN.
The oligosaccharides have a poly-N-acetylglucosamine structure.
Oligosaccharides containing cetyllactosamine sugar chains are also included. These oligosaccharides include:
Helps protect infants from viral and microbial infections and neutralizes toxins
It is also believed to have the activity of promoting the growth of bifidobacteria, which are beneficial intestinal bacteria.
On the other hand, the types of oligosaccharides present in the milk of animals such as cows and mice are also known.
The majority of these oligosaccharides in human milk are lactose.
Almost none exist.
The above oligosaccharides contained in human milk, or milk containing them, are efficiently
If the lactobacillus of the present invention can be efficiently produced, it will be very useful in industry.
Polypeptides with β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity
The peptides are involved in the synthesis of the above oligosaccharides in human milk in the mammary gland.
oligosaccharides that may be effective in fighting infections and promoting the growth of beneficial bifidobacteria
It may be possible to use it for the production of
Poly-N-acetyllactosamine sugar chains contribute to protein stabilization.
Therefore, it is possible to artificially add poly-N-acetyllactosamine sugar chains to any protein.
By adding it, proteins can be stabilized.
The rate of kidney clearance of proteins increases with increasing effective molecular weight.
Therefore, it is possible to artificially add poly-N-acetyllactosamine to any protein.
By adding a sugar chain and increasing the effective molecular weight, the rate of clearance from the kidney is improved.
Furthermore, the poly-N-acetate can be used to reduce the blood glucose concentration and increase the blood stability.
By adding tyrrolactosamine sugar chains, any protein can be targeted to specific cells.
Targeting is also possible.
(5) Use of the DNA or oligonucleotide of the present invention
Regarding the use of the DNA, oligonucleotide, or derivatives thereof of the present invention,
The details are described below.
(i) Quantification of the expression level of DNA encoding the polypeptide of the present invention
Also, the DNA of the present invention or the above-mentioned oligonucleotides prepared from said DNA.
The expression level of the gene encoding the polypeptide of the present invention is quantified or the gene is expressed using the
It is possible to quantify the expression level of mRNA encoding the polypeptide of the present invention or to detect structural changes in the polypeptide of the present invention.
Methods for detecting structural changes in DNA or mRNA encoding a polypeptide include:
For example, (a) Northern blotting (b)in situationHybridization
(c) quantitative PCR/real-time PCR
) method, (d) differential hybridization method, (e) DNA
(f) RNase protection assay, etc.
Examples of specimens to be analyzed using the above method include cultured cells, various tissues, and serum.
, biological samples such as saliva, DNA obtained from the transformant described in (3), mRNA
A or total RNA is used. Hereinafter, the mRNA and total RNA are referred to as sample-derived
The tissue obtained from the biological sample is called RNA.
Alternatively, RNA isolated as a phage section can be used.
In the Northern blot method, RNA from a sample is separated by gel electrophoresis and then immersed in nylon 1000.
The DNA is transferred onto a support such as a filter, and a labeled probe prepared from the DNA of the present invention is used.
By carrying out hybridization and washing, the polypeptide of the present invention can be obtained.
By detecting a band that specifically binds to the mRNA encoding the m
Changes in the expression level and structure of RNA can be detected.
When carrying out the hybridization, the mRNA in the sample-derived RNA and the probe are hybridized in a stable manner.
Incubate under conditions that form a lid. To prevent false positives,
Hybridization and washing steps can be performed under highly stringent conditions.
These conditions include temperature, ionic strength, base composition, probe length, and
The concentration of formamide is determined by a number of factors, such as:
The method is described in Molecular Cloning, 2nd Edition.
The labeled probes used in the Northern blotting method can be prepared by known methods (e.g., nick
translation, random priming, or kinesing)
A chiral isotope, biotin, a fluorescent group, a chemiluminescent group, etc., is added to the base sequence of the DNA of the present invention.
DNA having a complementary base sequence, a partial fragment of said DNA of 100 bases or more, or
can be prepared by incorporating the DNA sequence into an oligonucleotide designed from the DNA sequence.
The amount of the bound labeled probe reflects the expression level of the mRNA.
The amount of the mRNA expression can be quantified by quantifying the amount of the labeled probe.
In addition, by analyzing the labeled probe binding site, structural changes in the mRNA can be detected.
The above-mentioned labeled probe and tissue obtained from a living body can be stored in paraffin or cryostat.
Hybridization and washing using isolated stat sections
Carry out the processin situationBy hybridization method, the mRNA
The expression level can be detected.in situationIn the hybridization method,
To prevent false positives, hybridization and washing steps should be performed at high stringency.
It is desirable to carry out the analysis under gentle conditions. These conditions include temperature, ionic strength, and base composition.
is determined by a number of factors, including the composition, length of the probe, and formamide concentration.
These factors are described, for example, in Molecular Cloning, 2nd Edition.
Quantitative PCR, differential hybridization, or D
The detection of the mRNA by the NA microarray method/DNA chip method etc. is carried out by
RNA or cDNA synthesized from the RNA using reverse transcriptase
Hereinafter, this cDNA will be referred to as sample-derived cDNA.
In quantitative PCR, a random primer or an oligo dT primer can be used.
In quantitative PCR, the cDNA derived from the sample is used as a template, and the DNA of the present invention is
A primer designed based on the base sequence of the DNA of the present invention (the base sequence of the DNA of the present invention)
DNA having the same sequence as the continuous 5 to 120 bases of the sequence and the DNA of the present invention
The base sequence has the same sequence as the base sequence of 5 to 120 consecutive bases that are complementary to the base sequence of the
PCR is performed using a set of oligonucleotides of DNA containing the
A DNA fragment derived from mRNA encoding the polypeptide of the present invention is amplified.
The amount of amplified DNA fragments reflects the expression level of the mRNA.
Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase
-3-phosphate dehydrogenase, hereinafter abbreviated as G3PDH
By placing DNA encoding the mRNA as an internal control,
It is possible to quantify the amount of A. Furthermore, the amplified DNA fragments can be subjected to gel electrophoresis.
By further separating the mRNA, it is possible to know the change in the structure of the mRNA.
It is possible to use appropriate primers that specifically and efficiently amplify the target sequence.
Suitable primers are those that do not cause inter-primer or intra-primer bonds.
It specifically binds to the target cDNA at the annealing temperature and then binds to the target under denaturing conditions.
The amplified DNA fragment can be designed based on conditions such as deviation from the cDNA.
Quantification of the amplified product must be performed during the PCR reaction when the amplified product is increasing exponentially.
In such a PCR reaction, the amplified DNA fragments produced in each reaction are
This can be determined by collecting the DNA and quantitatively analyzing it using gel electrophoresis.
Real-time PCR method [Junko Stevens, Experimental Medicine (Special Edition),1
5, 46-51 (1997)] is based on the same principle as the above quantitative PCR, and
Man probe and forward primers labeled with two types of fluorescent dyes
PCR was performed using the primer and reverse primer, and the amount of amplified DNA fragment was
The amount of emitted fluorescence can be detected in real time.
The DNA of the present invention is immobilized on a filter using cDNA derived from a sample as a probe.
- or hybridization to a substrate such as a glass slide or silicon
By carrying out the above steps, the expression of mRNA encoding the polypeptide of the present invention can be confirmed.
The method based on this principle is called Defa
Differential hybridization method [Trends in Genetic
s,7, 314-317 (1991)] and DNA microarray method/DNA chip
The genomic DNA fragmentation method [Genome Research,6, 639-645 (1996)] and
Both methods involve culturing actin or Glycine macrophages on a filter or substrate.
Immobilization of an internal control such as 3PDH allows for a clearer separation between the control and target samples.
In addition, the difference in the expression of the mRNA between the control sample and the target sample can be accurately detected.
Based on the RNA from the target specimen, labeled cDNA was produced using different labeled dNTPs.
Two labeled cDNA probes are synthesized and placed on a single filter or substrate.
By simultaneously hybridizing the two antibodies, the expression level of the mRNA can be accurately quantified.
In the RNase protection assay, a T7 promoter is first attached to the 3' end of the DNA of the present invention.
After binding a promoter sequence such as a promoter or SP6 promoter, a labeled rN
Using RNA polymerase in the presence of TPin vitroTranscription is performed with
The labeled antisense RNA is synthesized by the above steps.
The NA binds to the sample-derived RNA to form an RNA-RNA hybrid.
After that, it was digested with RNase, and the RNA fragments protected from digestion were separated by gel electrophoresis.
The resulting bands are then quantified to determine the identity of the polynucleotides of the present invention.
The expression level of mRNA encoding the peptide can be quantified.
The above-mentioned detection methods can be used to detect the presence of the protein of the present invention in diseases such as inflammatory diseases, cancer, and cancer metastasis.
Use in the detection or diagnosis of diseases associated with altered expression of genes encoding proteins
When carrying out the above detection or diagnosis, it is necessary to
and patients with diseases associated with altered expression of the DNA encoding the polypeptide of the present invention.
DNA, mRNA, or total RNA obtained from patients with HIV and healthy individuals was examined.
The DNA, mRNA or total RNA is used as a sample of a patient or a healthy individual.
Various tissues, serum, saliva, and other biological samples, or cells obtained from the biological samples, are used for testing.
It can be obtained from primary cultured cells cultivated in vitro in an appropriate medium.
The gene encoding the polypeptide of the present invention was analyzed using samples from patients and healthy individuals.
The expression levels of the gene in patients and healthy individuals are measured and compared using the detection methods described above.
The expression level range of the gene in the subject's sample is determined.
By comparing the expression level of the gene, it is possible to detect or treat diseases associated with altered expression of the gene.
In addition to the polypeptide of the present invention, two types of Galβ1,3-N-acetyltransferases have already been identified.
Although the glucosaminyltransferase has been cloned, the specific Galβ1,3-
To detect the expression of N-acetylglucosaminyltransferase, the base sequence of the gene
Sequence-based detection methods (e.g., Northern hybridization and PCR)
The DNA of the present invention can be used to synthesize two enzymes that have already been cloned.
It is now possible to distinguish between these two and accurately examine their expression.
A specific example of quantifying expression levels is given below.
The expression of lactosylceramide β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase
It regulates the differentiation of blood cells and the mutual recognition and migration of nerve cells.
It is thought that abnormal expression of this enzyme or a decrease or increase in activity due to mutation of this enzyme may be the cause.
It is suspected that various diseases may occur due to the effects of the polypeptide of the present invention.
and diagnosing the above-mentioned various diseases by quantifying the expression level of DNA encoding the above.
For example, the treatment for myeloid leukemia and lymphocytic leukemia is different, so
It is believed that a method for accurately distinguishing between these two types of leukemia would be extremely useful in medical practice.
In myeloid cell lines, lactosylceramide β1,3-N-acetylglucosamine
Transaminase activity is detected in lymphoid cell lines, whereas activity is not detected in lymphoid cell lines.
Therefore, the gene encoding the polypeptide of the present invention is not present in myeloid leukemia cells.
The gene encoding the polypeptide of the present invention is expressed in lymphocytic leukemia cells.
It is assumed that the gene is not expressed.
, total RNA or cDNA is prepared, and a base sequence complementary to the base sequence of the DNA of the present invention is obtained.
DNA having the sequence or a partial fragment of said DNA of 100 bp or more, or
The above oligonucleotides were designed based on the DNA sequence of
A gene encoding the polypeptide of the present invention is prepared by hybridization or PCR.
By quantifying the expression levels of genes involved in the disease, it is possible to distinguish between myeloid leukemia and lymphocytic leukemia.
(ii) Obtaining and identifying the promoter region and transcriptional regulatory region of the DNA of the present invention
Furthermore, the DNA of the present invention can be used as a probe to detect transcriptional regulation by known methods [
New Cell Engineering Experimental Protocols, edited by the Cancer Research Department, Shujunsha (1993)
, the promoter region and transcriptional regulatory region of the DNA can be obtained and identified.
Using chromosomal DNA isolated from mouse, rat, or human cells and tissues,
The DNA or oligonucleotide of the present invention is then added to the prepared genomic DNA library.
Plaque hybridization was performed using the cDNA fragment (especially the 5' end of the cDNA) as a probe.
By screening using methods such as DNA amplification, the DNA of the present invention can be identified.
Promoter regions and transcriptional regulation in mouse, rat, or human genomic DNA
The base sequence of the obtained genomic DNA and the cDNA can be obtained.
The exon/intron structure of the DNA is revealed by comparing the base sequences.
It is possible to use a similar method to test this method in other non-human mammals.
The promoter region and transcriptional regulatory region of the DNA can be obtained.
Currently, the sequences of many human chromosomal genes with unknown functions are registered in databases.
Therefore, the sequence of the human cDNA encoding the polypeptide of the present invention and the data
By comparing the sequences of the human chromosomal genes registered in the database,
Identification of the human chromosomal gene encoding the polypeptide and elucidation of its structure
If a chromosomal gene sequence that matches the cDNA sequence is registered,
By comparing the sequence of the NA with the sequence of the chromosomal gene, the polypeptide of the present invention
Promoter region, exon and intron structure of the chromosomal gene encoding
The promoter region can be used to encode the polypeptide of the present invention in mammalian cells.
All promoter regions and transcriptional regulatory regions involved in the transcription of the gene being monitored
The transcriptional regulatory region includes a gene encoding the polypeptide of the present invention.
Enhancer sequences that enhance basal transcription and silencer sequences that attenuate it.
For example, white blood cells, nerve cells, tracheal cells, and lung cells.
, colon cells, placental cells, neuroblastoma cells, glioblastoma cells, colon cancer
cells, lung cancer cells, pancreatic cancer cells, gastric cancer cells, and leukemia cells.
Examples of the promoter region and transcriptional control region that function in the
The promoter and transcriptional regulatory region can be used in the screening method described below.
This method is useful for analyzing the transcriptional regulatory mechanism of the gene.
(iii) Detection of mutations and polymorphisms in the DNA encoding the polypeptide of the present invention
The novel β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase of the present invention can be used to detect poly-N-acetylglucosaminyltransferases.
It is also involved in the synthesis of sialic acid sugar chains, and is therefore thought to be involved in the synthesis of sialic acid sugar chains in leukocytes.
Lewis x sugar chains and cancer-related sugar chains in cancer cells (sialyl Lewis x sugar chains, sialyl Lewis x sugar chains,
Regarding the synthesis of Lewis a sugar chains, sialyl Lewis c sugar chains, and dimeric Lewis a sugar chains
Therefore, by examining the mutations and polymorphisms of the DNA of the present invention,
It is believed that the present invention can be used to diagnose inflammatory diseases, cancer, or cancer metastasis, or to predict the prognosis of cancer.
The DNA or polypeptide of the present invention can also be used to detect polymorphisms and mutations in the DNA of the present invention.
By investigating the relationship between the mutations and diseases in the organs where the DNA is expressed,
Therefore, it is possible to diagnose other diseases such as functional abnormalities of the gene based on polymorphisms and mutations of the gene.
It can also be used for diagnostics.
A method for detecting mutations in the DNA of the present invention is described below.
In order to evaluate the presence or absence of disease-causing mutations in the DNA of the present invention,
The most definitive test for this is to directly compare DNA from a control population with DNA from diseased patients.
Specifically, the present invention aims to compare the results of mutations in the DNA encoding the polypeptides of the present invention.
Human biological samples such as tissues, serum, saliva, or other samples from patients with certain diseases and healthy individuals.
a primary culture cell established from the biological sample is collected, and the biological sample or the primary culture cell is
DNA is extracted from the cells (hereinafter, this DNA is referred to as sample-derived DNA).
Using the sample-derived DNA as a template,
The polypeptide of the present invention can be isolated by PCR using primers designed based on the above.
Alternatively, the DNA encoding the peptide is amplified from the biological sample or the primary culture.
By performing similar PCR using cDNA derived from cultured cells as a template,
In this way, the DNA encoding the desired polypeptide can be amplified.
The amplified DNA obtained from the patient was compared with the amplified DNA obtained from a healthy individual.
As a method of comparison, the presence or absence of mutations can be determined by
Direct base sequence analysis: DNA with wild-type sequence and DNA with mutation
Methods for detecting heteroduplexes formed by hybridization with (see below)
etc. can be used.
In addition, mutations that cause the above-mentioned diseases in the DNA encoding the polypeptide of the present invention
As a method for detecting whether a DNA strand has a wild-type allele or a mutant allele,
Heteroduplexes formed by hybridization with DNA strands carrying opposite alleles
Methods for detecting heteroduplexes can be used.
Methods for detecting heteroduplexes include (a) polyacrylamide gel electrophoresis.
Heteroduplex detection method [Trends Genet.,7, 5 (1991)]
(b) Single-strand conformation polymorphism analysis [Genomics,16, 32
5-332 (1993)], (c) chemical cleavage of mismatches (CCM, chem
cleavage of mismatches) [Human
Molecular Genetics (1996), Tom Stracha
n and Andrew P. Read (BIOS Scientific
Publishers Limited)], (d) enzymatic cleavage of mismatches
[Nature Genetics,9, 103-104 (1996)], (e
) Denaturing gel electrophoresis [Mutat. Res.,288, 103-112 (19
93)].
(a) Heteroduplex detection method using polyacrylamide gel electrophoresis
Using sample-derived DNA or sample-derived cDNA as a template,
By performing PCR using primers designed based on the base sequence described in
The primers are:
The amplified DNA (derived from the patient) is designed to amplify DNA of 1 bp or less.
DNA, or a mixture of amplified DNA from patients and amplified DNA from healthy individuals
) is converted into single-stranded DNA by heat denaturation, and then the temperature is gradually lowered to
The double-stranded DNA is then subjected to polyacrylamide gel electrophoresis.
If a heteroduplex is formed, it is more likely to be formed than a homoduplex without the mutation.
The migration rate of the ATP is also slower and they can be detected as extra bands.
The separation is better when using a solvent such as Hydro-link or MDE.
If searching for fragments smaller than p, insertions, deletions, and most single-base substitutions can be detected.
Heteroduplex analysis is a step similar to single-strand conformation polymorphism analysis, which is described next.
It is desirable to perform this analysis using a single gel in combination with (b) single-strand conformation polymorphism analysis (SSCP analysis; single strand
trand conformation polymorphism anal
(ysis)
The amplified DNA prepared by the method described in (a) was denatured and then purified by native polyacrylamide gel electrophoresis.
When DNA amplification is performed, the primers are radioisotopes or
Amplification products can be detected by labeling with fluorescent dyes or by silver staining of unlabeled amplification products.
The amplified DNA can be detected as a band.
To clarify the difference, a control sample was also electrophoresed at the same time.
The resulting fragments can be detected by their mobility.
(c) Chemical Mismatch Cleavage Method (CCM Method)
Using sample-derived DNA or sample-derived cDNA as a template, the fragments of SEQ ID NO:2
By performing PCR using primers designed based on the base sequence described in
Then, the DNA encoding the polypeptide of the present invention is amplified.
A is amplified DNA containing a radioisotope or fluorescent dye.
Hybridization is then performed and mismatches are removed by treatment with osmium tetroxide.
The CCM method is the most
This is one of the most sensitive detection methods and can be applied to samples up to kilobases in length.
(d) Enzymatic cleavage of mismatches
Instead of osmium tetroxide as in (c) above, T4 phage resolvase and endonuclease are used.
Enzymes involved in mismatch repair in cells, such as nuclease VII, and RNA
When combined with SeA, mismatches can be enzymatically cleaved.
(e) Denaturing gradient gel electrophoresis
(DGGE method)
The amplified DNA prepared by the method described in (c) is subjected to a chemical denaturant gradient or temperature gradient.
The amplified DNA fragments are electrophoresed using a gel with a gradient.
It moves to the position where it is denatured into a strand, and then stops moving after denaturation. There is a mutation in the DNA.
The mobility of the amplified DNA in the gel differs between the cases where the mutation was present and where it was not present.
To increase the detection sensitivity, it is possible to detect the presence of each primer.
It is recommended to add a poly(G:C) tail to the DNA.
Another method for detecting mutations in the DNA is the protein truncation test.
in truncation test: PTT method) [Genomics,20
, 1-4 (1994)].
Specific for baseshift mutations, splice site mutations, and nonsense mutations
Specifically, the cDNA derived from the specimen (which is inserted into the chromosomal gene) can be detected.
If no DNA is available, DNA derived from the specimen can also be used) as a template.
PCR is carried out using primers designed based on the base sequence described in No. 2.
The DNA encoding the full-length polypeptide of the present invention is amplified by the
The 5' end of the primer corresponding to the N-terminal side of the polypeptide contains a T7 promoter
The amplified DNA is then amplified using a sequence containing a nucleotide sequence and a eukaryotic translation initiation sequence.in v
itroA polypeptide can be produced by performing transcription and translation.
When the polypeptide is electrophoresed on a gel, the polypeptide is deleted from its permanent position.
If the electrophoretic position of the polypeptide is different from that of the full-length polypeptide, it is possible to know whether or not there is a mutation that occurs.
If the position of the polypeptide corresponds to the position of the polypeptide, no mutation will result in a deletion.
If the peptide has a deletion, the deletion is located at a position smaller than the full-length polypeptide.
The resulting DNA is electrophoresed, and the location of the mutation can be predicted from the resulting position.
For mutations outside the coding region of the chromosomal gene encoding the polypeptide of the present invention,
In patients with diseases caused by mutations in non-coding regions,
Abnormalities in mRNA size and expression level were detected, so Northern hybridization
These abnormalities can be examined by PCR or PCR.
If the presence of a mutation in a non-coding region is suggested,
The presence of mutations in the transcriptional regulatory region, intron region, or
The gene region is obtained by hybridizing DNA having the base sequence shown in SEQ ID NO: 2.
By using it as a probe for DNA redox amplification, it can be cloned.
In addition, the sequence information of the above gene region can be obtained from human genome sequences registered in various databases.
It may also be obtained by comparing with the human chromosomal gene sequence.
As shown in Figure 1, in the case of a chromosomal gene encoding a polypeptide of the present invention,
Mutations in non-coding regions were detected by either of the methods described above.
The DNA polymorphism analysis of the present invention can be carried out using the gene sequence information of the DNA.
Specifically, Southern blotting, direct sequencing, and PCR are possible.
Gene polymorphisms can be analyzed using methods such as DNA chips [clinical tests,
42, 1507-1517 (1998), Clinical Examination,42, 1565-1570
(1998)].
The mutations and polymorphisms found are listed in the Handbook of Human Genes
tics Linkage. The John Hopkins University
City Press, Baltimore (1994)
By performing statistical processing, SNPs (single nucleotide polymorphisms) that are linked to diseases can be identified.
In addition, the history of the above diseases can be identified as
By obtaining DNA from family members who have the disease and detecting the mutation using the method described above,
Disease diagnosis can be performed.
(iv) Inhibition of transcription and translation of DNA encoding the polypeptide of the present invention
The DNA of the present invention can be used in antisense RNA/DNA technology [Bioscience and Informatics].
Industry,50, 322 (1992), Chemistry,46, 681 (1991),
Biotechnology,9, 358 (1992), Trends in
Biotechnology,10, 87 (1992), Trends in
Biotechnology,10, 152 (1992), Cell Engineering,16, 1
463 (1997)], triple helix technology [Trends in Biology
otechnology,10, 132 (1992)], etc., and
The transcription or translation of DNA encoding a protein can be inhibited. For example,
By administering the DNA or oligonucleotide of the present invention,
In other words, the DNA or oligonucleotide of the present invention can inhibit the production of the peptide.
The polypeptide of the present invention can be encoded by using a nucleotide or a derivative thereof.
transcription of the DNA encoding the polypeptide of the present invention, or translation of the mRNA encoding the polypeptide of the present invention.
The method for suppressing the above-mentioned diseases can be used in the present invention to suppress inflammatory diseases, cancer, cancer metastasis, etc.
For the treatment or prevention of diseases accompanied by altered expression of DNA encoding the polypeptide
The polypeptides of the present invention can be used as medicines for the treatment of cancer.
The polypeptides of the present invention inhibit the activity of neolactoglycolipids and lactoglycolipids in cancer cells.
Therefore, the transcription and polynucleotide synthesis of the DNA of the present invention are
Cancer treatment is possible by inhibiting the translation of mRNA encoding the polypeptide
It is thought that, considering the above-mentioned mechanisms of inflammatory response and cancer metastasis, polyclonal antibodies on leukocytes and cancer cells
-Inhibition of inflammatory responses by suppressing the expression of N-acetyllactosamine sugar chains
It is expected that the transcription and polyclonalization of the DNA of the present invention will be effective in suppressing cancer metastasis.
By inhibiting the translation of mRNA that encodes the peptide, it is possible to
It is possible to suppress the expression of poly-N-acetyllactosamine sugar chains in
In addition, the formation of poly-N-acetyllactosamine sugar chains in certain white blood cells and cancer cells has been shown to be
The Galβ1,3-N-acetylglucosaminyltransferases involved in the synthesis are different.
Lactosylceramide β1,3-N-acetylglucosamine
Transferases bind to poly-N-acetyllactosamine sugars in certain white blood cells and cancer cells.
It may be involved in the synthesis of the DNA of the present invention and the synthesis of the polypeptide.
The polypeptide is expressed by suppressing the translation of mRNA encoding the polypeptide.
The synthesis of poly-N-acetyllactosamine sugar chains in specific leukocytes and cancer cells is
It is believed that this can differentially suppress the expression of the DNA or oligonucleotide of the present invention.
(v) Pharmaceuticals containing the DNA or oligonucleotide of the present invention
Pharmaceuticals containing the DNA of the present invention, a partial fragment of the DNA, or an oligonucleotide of the present invention
The pharmaceutical containing the polypeptide of the present invention is similar to the pharmaceutical containing the polypeptide of the present invention described in (3).
The polypeptides of the present invention can be produced and administered by the method described above.
(6) Production of antibodies that recognize the polypeptides of the present invention
(i) Production of polyclonal antibodies
Purified preparations of full-length or partial fragments of the polypeptides obtained by the method described above in (3)
Alternatively, a peptide having a partial amino acid sequence of the protein of the present invention may be used as an antigen.
Polyclonal antibodies can be produced by administering the antibody to animals.
Rabbits, goats, rats, mice, hamsters, etc. are used as the animals to be administered.
The dose of the antigen is preferably 50 to 100 μg per animal.
When peptides are used, the peptides are ligated to keyhole limpet hemocyanin (keyhole limpet hemocyanin).
Carriers such as limpet hemocyanin and bovine thyroglobulin
It is preferable to use a peptide as an antigen that is covalently bound to a protein.
It can be synthesized using a peptide synthesizer.
The antigen is administered 3 to 10 times every 1 to 2 weeks after the first administration.
After the immunization, blood is collected from the venous plexus of the eyeground on the 3rd to 7th day, and the serum reacts with the antigen used for immunization.
This is based on the enzyme immunoassay method (ELISA method), published by Igaku Shoin in 1976.
Year, Antibodies-A Laboratory Manual, Col.
Spring Harbor Laboratory (1988)
It is recognized that the serum of non-human mammals showed sufficient antibody titers against the antigen used for immunization.
The serum is then separated and purified to obtain polyclonal antibodies.
Methods for separation and purification include centrifugation and 40-50% saturated ammonium sulfate.
Salting out by caprylic acid precipitation [Antibodies, A Laboratory
y manual, Cold Spring Harbor Laborato
ry, (1988)], or DEAE-Sepharose column, anion exchange column
Chromatography using a column, protein A or G column, or gel filtration column, etc.
Examples of methods include the use of techniques such as fluoroscopy, either alone or in combination.
(ii) Production of monoclonal antibodies
(a) Preparation of antibody-producing cells
Serum is produced by immunizing a partial fragment of the polypeptide of the present invention against the antibody-producing cells.
Rats that showed sufficient antibody titers were used as a source of antibody-producing cells.
Three to seven days after the final administration of the antigenic substance to the rats that showed the antibody titers, the spleens were removed.
The spleen was minced in MEM medium (manufactured by Nissui Pharmaceutical Co., Ltd.) and loosened with tweezers.
After centrifugation at 1,200 rpm for 5 minutes, the supernatant was discarded.
spleen cells were treated with Tris-ammonium chloride buffer (pH 7.65) for 1-2 minutes.
After removing red blood cells, the resulting spleen cells were washed three times with MEM medium, and the resulting spleen cells were isolated as antibody-producing cells.
(b) Preparation of myeloma cells
Myeloma cells are established cell lines obtained from mice or rats.
For example, the 8-azaguanine-resistant mouse (BALB/c-derived) myeloma cell line P3
-X63Ag8-U1 (hereinafter abbreviated as P3-U1) [Curr. Topics.
Microbiol. Immunol. ,81, 1 (1978), Europe.
J. Immunol. ,6, 511 (1976)], SP2/0-Ag14 (S
P-2) [Nature,276, 269 (1978)], P3-X63-Ag
8653 (653) [J. Immunol. ,123, 1548 (1979)]
, P3-X63-Ag8(X63) [Nature,256, 495 (1975
) )], etc. can be used.
These cell lines can be grown in 8-azaguanine medium (RPMI-1640 medium containing glutathione).
amine (1.5 mmol/L), 2-mercaptoethanol (5 × 10−5M),
Gentamycin (10 μg/ml) and fetal calf serum (FCS) (CSL)
, 10%) (hereinafter referred to as normal medium) was further treated with 8-azaguanine.
(15 μg/ml) was added to the medium.
The cells were cultured in a medium, and 2 × 107(c) Hybridoma Production
The antibody-producing cells obtained in (a) and the myeloma cells obtained in (b) are cultured in MEM medium or
or PBS (disodium phosphate 1.83 g, monopotassium phosphate 0.21 g,
The cells were washed thoroughly with 7.65 g of sodium chloride, 1 liter of distilled water, pH 7.2, and the number of cells was measured by antibody.
The production cells and myeloma cells were mixed at a ratio of 5 to 10:1, and the mixture was stirred at 1,200 rpm for 5 minutes.
After centrifugation for 1 minute, discard the supernatant.
The cells in the resulting precipitated fraction are thoroughly loosened and the cells are stirred at 37°C.
So, 108Polyethylene glycol-1000 (PEG) per antibody-producing cell
-1000) 2g, MEM 2ml and dimethyl sulfoxide (DMSO) 0.
Add 0.2 to 1 ml of the mixed solution of 7 ml of MEM medium every 1 to 2 minutes.
Add 1-2 ml several times. After the addition, add MEM medium to bring the total volume to 50 ml.
Prepare as follows.
Centrifuge the prepared solution at 900 rpm for 5 minutes, then discard the supernatant.
After gently loosening the cells, loosen them by sucking and blowing them out with a measuring pipette.
Immediately add hypoxanthine to HAT medium (normal medium (10−4M), thymidine (1.
5 x 10−5M) and aminopterin (4 × 10−7Medium containing 10
Dispense 100 μl of the suspension into each well of a 96-well culture plate and incubate in 5% CO2stomach
The cells are cultured in an incubator at 37°C for 7 to 14 days. After the culture, a portion of the culture supernatant is
Antibodies, A Laboratory
annual, Cold Spring Harbor Laboratory,
Chapter 14 (1988) and other methods.
A hybrid specifically reacting with a partial fragment of the polypeptide of the present invention.
A specific example of an enzyme immunoassay is as follows:
During immunization, a partial fragment polypeptide of the polypeptide of the present invention used as an antigen is appropriately
The hybridoma culture supernatant or the hybridoma culture supernatant obtained in (d) described below is coated on a suitable plate.
The purified antibody is reacted as the first antibody, and biotin, enzyme,
Anti-rat or anti-mouse immunolabeled with chemiluminescent or radioactive compounds
After reacting with the globulin antibody, a reaction according to the labeling substance is carried out to obtain the poly(Ag) of the present invention.
The polypeptide monoclonal antibody of the present invention is a monoclonal antibody that specifically reacts with the peptide.
The hybridoma is selected as the one to produce the desired product.
Cloning is repeated twice by limiting dilution using the selected hybridoma.
The first time was in HT medium (a medium in which aminopterin was removed from HAT medium), and the second time was in
A normal medium is used], and the antibody that shows a stable and strong antibody titer is used as the polyclonal antibody of the present invention.
A hybridoma line producing an anti-polypeptide antibody against the peptide was selected.
(d) Preparation of monoclonal antibodies
Pristane treatment [2,6,10,14-tetramethylpentadecane (Pris)]
0.5 ml of ethanol was intraperitoneally administered to 8-10 week old mice and the mice were then reared for 2 weeks.
The polypeptide monoclonal antibody of the present invention obtained in (c) was then transfected into a mouse or nude mouse.
5-20 x 10 cloned antibody-producing hybridoma cells6Cells/animal are injected intraperitoneally
The hybridomas develop into ascites tumors within 10 to 21 days.
The ascites fluid was collected and centrifuged at 3,000 rpm for 5 minutes to remove solids.
Monoclonal antibodies were extracted from the supernatant using the same method as used for polyclonal antibodies.
The antibody subclass can be determined using a mouse monoclonal antibody typing kit or
The protein amount is determined using a rat monoclonal antibody typing kit.
Calculations are made using the Lee method or absorbance at 280 nm.
(e) Neutralizing Antibodies
The antibodies of the present invention have the ability to neutralize the polypeptides of the present invention by binding to them.
The method according to (3) includes a neutralizing antibody having the property of suppressing the activity of the peptide.
When the activity of the polypeptide of the present invention is measured by the method, the antibody obtained above is added.
The activity of the polypeptide of the present invention was measured by adding the antibody.
If the activity is reduced, the antibody can be confirmed as a neutralizing antibody.
(7) Use of the Antibody of the Present Invention
(i) Detection and Quantification of the Polypeptide of the Present Invention
An antibody that specifically recognizes the polypeptide of the present invention is used to carry out an antigen-antibody reaction.
By this, the polypeptide of the present invention or a cell or tissue containing said polypeptide can be
The tissue can be immunologically detected. The detection method can be used to detect inflammatory diseases, cancer, or
The present invention can be used to diagnose diseases accompanied by altered expression of the polypeptide of the present invention, such as metastasis of the breast cancer.
This detection method can also be used to quantify proteins.
Immunological detection and quantification methods include fluorescent antibody techniques and enzyme immunoassays (
ELISA method), radioactive immunoassay (RIA), immunohistochemical staining and immunoassay
Immunohistochemical staining methods such as cell staining (ABC method, CSA method, etc.), Western blot
Blotting method, dot blotting method, immunoprecipitation method, sandwich ELISA
Method A [Monoclonal Antibody Experiment Manual (Kodansha Scientific) (198
7), Continued Biochemistry Experiment Course 5, Immunobiochemistry Research Methods (Tokyo Kagaku Dojin) (1986)
etc.
The fluorescent antibody technique is a method for detecting microorganisms in which the polypeptide of the present invention is expressed intracellularly or extracellularly.
Reacting the antibody of the present invention with an organism, animal cell, or insect cell or tissue, and
was labeled with a fluorescent substance such as fluorescein isothiocyanate (FITC).
After reacting with anti-mouse IgG antibody or its fragment, a fluorescent dye was applied to the sample using a flow cytometer.
This is a method of measuring the amount of a protein in a cell using an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA).
The antibody of the present invention is expressed extracellularly in microorganisms, animal cells, or insect cells or tissues.
Antibody labeled with enzymes such as peroxidase and biotin
After reacting with mouse IgG antibody or binding fragment, the colored dye is measured with an absorption spectrophotometer.
Radioactive immunoassay (RIA) is a method in which the polypeptide is intracellularly or intracellularly.
The antibodies of the present invention are added to extracellularly expressed microorganisms, animal cells, or insect cells or tissues.
Anti-mouse IgG antibody or its fragment, which has been reacted with the antibody and further radiolabeled.
After reacting with the polypeptide, measurements are made using a scintillation counter or similar device.
Immunocytostaining and immunohistostaining are methods in which the polypeptide is detected intracellularly or intracellularly.
The polypeptide is exogenously expressed in microbial, animal or insect cells or tissues.
The antibody that specifically recognizes the target substance is reacted with the target substance, and then fluorescent substances such as FITC and peroxidase are added.
Anti-mouse IgG antibody or its fragments labeled with enzymes such as ribozyme and biotin.
Western blotting is a method in which a fragment is reacted with a protein and then observed under a microscope.
Western blotting is a method in which the polypeptide is detected inside or outside a cell.
The extract of the expressed microorganism, animal cell, or insect cell or tissue is diluted with SDS-polysaccharide.
Acrylamide gel electrophoresis [Antibodies-A Laboratory
y Manual, Cold Spring Harbor Laborato
After fractionation using a PVDF membrane or nitrocellulose membrane, the gel was
The polypeptide of the present invention is specifically recognized by blotting the antibody onto a membrane.
The antibody is reacted with a fluorescent substance such as FITC, peroxidase, or biotin.
After reacting with an anti-mouse IgG antibody or a fragment thereof labeled with an enzyme such as
This is a method of performing a reaction according to the labeling substance.
The dot blotting method is a method of detecting the polypeptide expressed intracellularly or extracellularly.
Extracts of the extracted microorganisms, animal cells, or insect cells or tissues are then applied to nitrocellulose.
The antibody of the present invention is reacted with the membrane by blotting, and further, FITC or the like is added.
Anti-mouse IgG labeled with enzymes such as fluorescent substances, peroxidase, and biotin
This method involves reacting with an antibody or binding fragment, followed by a reaction according to the labeling substance.
Immunoprecipitation is a method for immunoprecipitation in which the polypeptide of the present invention is expressed intracellularly or extracellularly.
Extracts of organisms, animal cells, or insect cells or tissues are subjected to specific cleavage of the polypeptide.
After reacting with an antibody that recognizes the protein, the protein is then transferred to an immunoglobulin such as protein G-Sepharose.
This method involves adding a carrier that has specific binding ability to the antibody to precipitate the antigen-antibody complex.
The sandwich ELISA method uses an antibody that specifically recognizes the polypeptide of the present invention.
The polypeptide was then transferred to a plate adsorbed with the antibody, and the antibody was then transferred to a plate adsorbed with the antibody.
After reacting with the extract of microorganisms, animal cells, or insect cells or tissues, FIT
C, or enzymes such as peroxidase and biotin.
An antibody that specifically recognizes the polypeptide of the invention (having an antigen recognition site different from that of the above antibody)
In addition to the polypeptide of the present invention, two types of Galβ1,3-N-acetyltransferases have already been developed.
Although the glucosaminyltransferase has been cloned, the specific Galβ1,3-
To detect the expression of N-acetylglucosaminyltransferase, specific antibodies were used.
Therefore, it is necessary to use immunological detection based on the antibody of the present invention.
This will enable accurate analysis of the expression of the polypeptide.
(ii) Use in the diagnosis and treatment of inflammatory diseases and cancer
Changes in the expression levels of the polypeptide in human biological samples and human primary culture cells
Identifying structural changes in expressed polypeptides will be useful in the future to prevent disease development.
This is useful for understanding the risk of developing a disease and the causes of diseases that have already developed.
The polypeptides of the present invention inhibit the activity of neolactoglycolipids and lactolipids in leukocytes and cancer cells.
Involved in the synthesis of glycolipids or poly-N-acetyllactosamine sugar chains
Therefore, it is possible to detect leukocytes or cancer cells using the antibody of the present invention.
The expression level of the polypeptide of the present invention in cells or the like is examined, and the neutralizing antibody of the present invention is used to
By controlling the activity of the polypeptide of the present invention in
This will enable the diagnosis, prevention, and treatment of various conditions.
In addition, the expression of lactosylceramide β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase will be improved.
This expression controls the differentiation of blood cells, the mutual recognition and migration of nerve cells.
It is thought that abnormal expression of this enzyme, decreased activity due to mutation of this enzyme, or inactivation of this enzyme are also thought to be involved.
Therefore, the antibody of the present invention can be used to treat various diseases.
, examining the expression level of the polypeptide of the present invention in blood cells or nerve cells,
By controlling the activity of the polypeptide of the present invention using the neutralizing antibody of the present invention,
Diseases involving the differentiation of blood cells or the mutual recognition and migration of nerve cells
This will enable the diagnosis, prevention, and treatment of myeloid leukemia and lymphocytic leukemia.
For example, the treatment for these two types is different.
If there were a method to accurately distinguish between these two types of leukemia, it would be extremely useful in medical practice.
In myeloid cell lines, lactosylceramide β1,3-N-acetylglucosamine
Transferase activity is detected in lymphoid cell lines, but not in lymphoid cell lines
Therefore, the polypeptide of the present invention is expressed in myeloid leukemia cells, and lymphocytic leukemia
It is presumed that the polypeptide of the present invention is not expressed in leukemia cells.
The expression of this enzyme protein in leukemia cells collected from the
This may enable differentiation of myeloid leukemia from lymphocytic leukemia.
In addition, the presence of poly-N-acetyllactosamine sugar chains in certain leukocytes and cancer cells may be
The Galβ1,3-N-acetylglucosaminyltransferases involved in the synthesis are different.
Lactosylceramide β1,3-N-acetylglucosamine
Transferases bind to poly-N-acetyllactosamine sugars in certain white blood cells and cancer cells.
It is possible that the polypeptide of the present invention is involved in the synthesis of lactosylation chains.
Gluceramide β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity was determined by neutralizing antibodies
By suppressing the expression of the polypeptide, the polypeptide of specific white blood cells or cancer cells can be suppressed.
The synthesis of N-acetyllactosamine sugar chains can be specifically inhibited.
Methods for detecting and diagnosing the expression level or structural changes of the polypeptide include the above-mentioned
Fluorescent antibody method, enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), radioactive substance-labeled immunosorbent assay (R
IA), immunohistochemical staining methods such as immunohistochemical staining and immunocytochemical staining (ABC method)
, CSA method, etc.), Western blotting method, dot blotting method, immunoassay
Examples of methods for diagnosing diseases using the above methods include precipitation methods and sandwich ELISA methods.
Samples used for diagnosis using the above methods include inflammatory diseases, cancer, cancer metastasis, etc.
The polypeptide of the present invention is obtained from a patient with a disease known to be accompanied by an altered expression level.
The obtained biological sample itself, such as tissue, blood, serum, urine, feces, saliva, etc., or the biological sample itself
Cells and cell extracts obtained from samples are used.
The tissue obtained was isolated as paraffin or cryostat sections and used.
Immunological detection methods include ELISA using microtiter plates.
Examples of immunological quantification methods include SA method, fluorescent antibody method, Western blotting method, and immunohistochemical staining method.
Immunological quantification methods include those using a compound that reacts with the polypeptide of the present invention in a liquid phase.
A sandwich antibody was prepared using two types of monoclonal antibodies with different epitopes.
Chi ELISA method,125The polypeptide of the present invention is labeled with a radioisotope such as I.
Examples of such methods include radioimmunoassays using an antibody that recognizes the polypeptide of the present invention.
The pharmaceutical containing the antibody of the present invention contains the polypeptide of the present invention described in (3).
The polypeptides of the present invention can be produced and administered in a manner similar to that of pharmaceuticals containing the polypeptides of the present invention.
(8) Method for preparing a recombinant viral vector that produces the polypeptides of the present invention
Below is a description of a recombinant viral vector for producing the polypeptides of the present invention in specific human tissues.
This section describes a method for preparing a virus vector.
Based on the full-length cDNA of the DNA of the present invention, the polypeptide can be expressed as needed.
A DNA fragment of an appropriate length containing the coding portion is prepared. For example, SEQ ID NO: 2
DNA having a base sequence represented by SEQ ID NO: 2,
DNA having the 1268th base sequence, or the base sequence represented by SEQ ID NO: 2
Examples of such DNA include DNA having the 249th to 1268th base sequence of the full-length cDNA or a DNA fragment thereof, which is inserted into a promoter in a viral vector.
A recombinant viral vector is constructed by inserting a gene homologous to the full-length cDNA of the gene of the present invention downstream of the gene.
cRNA or DNA of an appropriate length containing the portion encoding the polypeptide
RNA fragments homologous to the A fragment are prepared and used as promoters in viral vectors.
The RNA fragment is inserted downstream of the target to create a recombinant virus.
In addition to double-stranded, sense or antisense strands are available depending on the type of viral vector.
Select one of the strands. For example, in the case of a retroviral vector,
In the case of Sendai virus vectors, the RNA homologous to the sense strand is
RNA homologous to the antisense strand is selected.
The recombinant viral vector is then introduced into packaging cells compatible with the vector.
The packaging cells are those that are defective in the corresponding recombinant viral vector.
It complements proteins encoded by genes required for packaging of the virus it contains.
Any cells that can supply the following proteins can be used.
It is possible to use HEK293 cells derived from liver or mouse fibroblast cells NIH3T3.
Yes, it is possible.
The proteins supplied to packaging cells include retroviral vectors.
In the case of mouse retroviruses, proteins such as gag, pol, and env are used.
However, in the case of lentiviral vectors, gag, pol, e derived from HIV virus are used.
Proteins such as nv, vpr, vpu, vif, tat, rev, and nef,
In the case of adenovirus vectors, proteins such as E1A and E1B derived from adenovirus are used.
In the case of adeno-associated virus, proteins are Rep (p5, p19, p40), Vp
In the case of Sendai virus, proteins such as NP, P/C, L,
Examples of viral vectors include proteins such as M, F, and HN.
Recombinant viruses are produced in the packaging cells described above.
and contains a promoter in a position where it can transcribe the DNA of the present invention in the target cell.
As a plasmid vector, MFG [Proc. Na
tl. Acad. Sci. USA,92, 6733-6737 (1995)],
pBabePuro [Nucleic Acids Res. ,18, 3587
-3596 (1990)], LL-CG, CL-CG, CS-CG, CLG [J
our own of Virology,72, 8150-8157 (1998
)], pAdex1 [Nucleic Acids Res. ,23, 3816
-3821 (1995)], etc. are used.
Any promoter that can be expressed in human tissues can be used.
For example, immediate endothelial cell death (IE) of cytomegalovirus (human CMV) can be
the promoter of the early gene, the early promoter of SV40,
Retroviral promoter, metallothionein promoter, heat shock
protein promoter, SRα promoter, etc.
Alternatively, the enhancer of the IE gene of human CMV may be used together with the promoter.
Methods for introducing a recombinant viral vector into packaging cells include, for example,
Calcium phosphate method [Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2-227075], lipofection method [
Proc. Natl. Acad. Sci. USA,84, 7413 (1987)
] etc.
Viruses containing the DNA of the present invention and RNA consisting of a sequence homologous to said DNA
The vector is used as a gene therapy agent to treat inflammatory diseases, cancer, cancer metastasis, etc.
Accompanying changes in the expression of the polypeptide of the present invention and the DNA encoding said polypeptide
The polypeptides of the present invention can be used as pharmaceuticals for the treatment or prevention of diseases.
(9) Application to Screening Methods
The polypeptides of the present invention can be used to detect β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity.
That is, N-acetyltransferase binds to the galactose residue at the non-reducing end of the sugar chain via a β1,3 bond.
Specifically, i) galactose has the activity of transferring galactose.
, N-acetyllactosamine (Galβ1-4GlcNAc), Galβ1-3
GlcNAc or lactose (Galβ1-4Glc), ii) galactose
, N-acetyllactosamine, Galβ1-3GlcNAc or lactose structure
and iii) an oligosaccharide having a structure at the non-reducing end, and iii) lactosylceramide or
Galactose, N-acetyllactosamine, Galβ, including lagloboside, etc.
A complex carbohydrate having a 1-3GlcNAc or lactose structure at the non-reducing end is selected.
The β1,3 bond is formed between the galactose residue at the non-reducing end of the sugar chain of the acceptor substrate.
Therefore, the present invention has the activity of transferring N-acetylglucosamine.
A compound that changes the above activity by contacting the polypeptide with a test sample.
The polypeptides of the present invention can be used to screen for compounds that inhibit the activity of neolactoglycolipids and lactolipids in various cells.
Involved in the synthesis of glycolipids or poly-N-acetyllactosamine sugar chains
Therefore, the β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase of the polypeptide
The activity of neolacto-series glycolipids in cells was enhanced or inhibited by a compound.
Increases the synthesis of lactoglycolipids or poly-N-acetyllactosamine sugar chains
or can be reduced.
Furthermore, the transcription process of the gene encoding the polypeptide or the transcription product
Compounds that promote or inhibit the translation process into a protein can be used to inhibit the expression of the polypeptide.
and regulates the production of neolactoglycolipids, lactoglycolipids, or poly-
It is possible to control the amount of N-acetyllactosamine sugar chains synthesized.
The amount of sialyl Lewis x sugar chains and sialyl Lewis x sugar chains present on poly-N-acetyllactosamine sugar chains can be controlled.
The aryl Lewis a sugar chain is known to be a ligand for selectins.
Therefore, compounds that suppress the synthesis of poly-N-acetyllactosamine sugar chains have anti-inflammatory properties.
On the other hand, poly-N-acetyllactosamine sugar chains
Compounds that increase the amount of synthesis of poly-N-acetyllactosamine sugar chains
It is thought to be useful for producing glycoconjugates with poly-N-acetyllactosamine sugar chains.
The compound can be obtained by the methods (i) to (vi) below.
(i) The polypeptide of the present invention (purified) prepared using the method described in (3) above.
or a cell extract or culture supernatant of a transformant expressing said polypeptide.
) as an enzyme, and in the presence of a test compound, β1
β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity was measured, and
Select compounds that increase or decrease glucosaminyltransferase activity
(ii) Cells expressing the polypeptide of the present invention or the polypeptides described in (2) above are obtained.
The transformants are cultured in the presence of the test compound for 2 hours to 1 week by the culture method described in (2) above.
After culturing for 10 min, paragloboside or poly-N-acetyllactosamine sugars on the cell surface were removed.
The amount of chain was measured using an antibody that recognizes paragloboside or poly-N-acetyllactosine.
Antibodies that recognize aminoglycosides (anti-i antibodies, anti-I antibodies) and lectins (LEA, PWM,
A compound having the activity of increasing or decreasing the amount of said sugar chain as measured using DSA.
As a measurement method using the above antibodies or lectins, for example, microtiter plate
ELISA using ELISA, fluorescent antibody method, Western blotting, immunohistochemistry
Furthermore, measurement using FACS can also be used.
(iii) A large number of peptides constituting a part of the polypeptide can be bound to a plastic pipette.
The peptides are synthesized at high density on a polysaccharide or some kind of solid support and selectively bind to the peptide.
After efficient screening of compounds (WO84/03564),
), (ii) to increase β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity
or reducing activity, or paragloboside or poly-N-acetyllactosamine
(iv) Cells expressing the polypeptide of the present invention are cultured in the presence of a test compound, and a compound having the activity of increasing or decreasing the amount of glycan-binding domains is selected and isolated.
After culturing for 2 hours to 1 week by the culturing method described in (2), the amount of the polypeptide in the cells was
The amount of the polypeptide is increased by measuring the amount of the antibody of the present invention described in (6) above.
A compound having the activity of increasing or decreasing the expression of the polypeptide is selected and obtained.
The increase or decrease in the expression of the polypeptide can be measured using the fluorescent antibody method or enzyme immunoassay described above in (7).
Measurement method (ELISA method), radiolabeled immunoantibody assay (RIA), immunohistological staining
immunohistochemical staining methods such as immunocytochemical staining (ABC method, CSA method, etc.),
Stan blotting, dot blotting, immunoprecipitation, sandwich
It can be detected by the ELISA method.
(v) Cells expressing the polypeptide of the present invention are cultured in the presence of a test compound using the above (
After culturing for 2 hours to 1 week by the culturing method described in 2), the polypeptide in the cells is coated.
The amount of DNA transcripts was determined by Northern hybridization as described in (4) above.
Measurement is performed using a method such as the PCR method or RNase protection assay,
A compound having the activity of increasing or decreasing the amount of the transcription product is selected and obtained.
(vi) A reporter gene is linked downstream of the promoter obtained in (4) above.
A plasmid incorporating the DNA was prepared by a known method, and the plasmid was transformed into the vector described in (2) above.
and then introducing the vector into animal cells in accordance with the method described in (2) above to obtain transformants.
The transformant is cultured in the presence of a test compound for 2 to 3 hours by the culture method described in (2) above.
After one week of culture, the expression level of the reporter gene in the cells was measured by a known method [
Science Research Institute, Cancer Research Department, New Cell Engineering Experimental Protocols, Shujunsha (1993)
,Biotechniques,20, 914 (1996), J. Antibi
otics,49, 453 (1996), Trends in Biochem.
ical Sciences,20, 448 (1995), Cell Engineering,16, 5
81 (1997)], and the activity of increasing or decreasing the expression level was measured.
A compound that binds to the reporter gene is selected and obtained.
For example, chloramphenicol acetyltransferase (ATP) is used as a reporter gene.
spherase (CAT) gene, β-galactosidase gene, β-lactamase
The gene, luciferase gene, green fluorescent protein (
Examples of such genes include neolactoglycolipids and lactoglycolipids in cancer cells.
Therefore, the above screening was performed to identify the
The compound that inhibits the expression of the polypeptide or DNA of the present invention can be used.
This suppresses the synthesis of neolactoglycolipids and lactoglycolipids in cancer cells.
It is believed that cancer treatment is possible.
Furthermore, considering the mechanisms of inflammatory reactions and cancer metastasis described above,
-Inhibition of inflammatory responses by suppressing the expression of N-acetyllactosamine sugar chains
It is expected that the above screening will suppress the progression of cancer and prevent cancer metastasis.
The present invention also provides a method for the preparation of a polypeptide or DNA of the present invention, comprising the steps of:
This allows the expression of poly-N-acetyllactosamine sugar chains in leukocytes and cancer cells to be
It is thought that this will enable the suppression of inflammatory reactions and the prevention of cancer metastasis.
.
Involved in the synthesis of poly-N-acetyllactosamine sugar chains in certain leukocytes and cancer cells
The Galβ1,3-N-acetylglucosaminyltransferases involved are different.
Lactosylceramide β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase
The enzyme is synthesized as poly-N-acetyllactosamine sugar chains in specific leukocytes and cancer cells.
It is possible that the expression of the DNA or polypeptide of the present invention is suppressed.
The compound inhibiting the expression of the polypeptide in specific white blood cells or cancer cells expressing the polypeptide.
It is expected to specifically inhibit the synthesis of N-acetyllactosamine sugar chains.
(10) Creation of non-human knockout animals
A vector containing the DNA of the present invention can be used to create a target animal, such as a cow or sheep.
Embryonic stem cells of animals such as goats, pigs, horses, chickens, and mice
A D encoding the polypeptide of the present invention on a chromosome in a stem cell
NA can be obtained by a known homologous recombination technique [e.g., Nature,326, 6110, 2
95 (1987), Cell,51, 3, 503 (1987), etc.
Alternatively, a mutant clone can be prepared by substituting any sequence [for example, N
ture,350, 6315, 243 (1991)].
The embryonic stem cell clones thus created were used to develop blastocysts (
The embryonic chimera method is performed by injection into the blastocyst or aggregation chimera method.
It is possible to create chimeric individuals consisting of stem cell clones and normal cells.
By crossing the mutant individual with a normal individual, the polynucleotides of the present invention on the chromosomes of cells in the whole body are
It is possible to obtain individuals having any mutation in the DNA encoding the peptide, and
When the individual is crossed with another individual, mutations occur in both homologous chromosomes, resulting in a homozygous individual (non-
In this way, the polypeptide of the present invention can be encoded on the chromosome of an individual animal.
For example, a mutation can be introduced into any position of the DNA of the present invention on a chromosome.
Modifications such as base substitutions, deletions, and insertions in the translation region of DNA encoding a polypeptide
By introducing mutations into the expression control region, the activity of the product can be altered.
Introduction of similar mutations into the expression control region can also affect the level, timing, and tissue expression.
It is also possible to modify the specificity, etc. Furthermore, combination with the Cre-loxP system
This makes it possible to more actively control the expression time, expression site, expression amount, etc.
This method involves using a promoter that is expressed in a specific region of the brain.
, a method for deleting a target gene only in that region [Cell,87, 7, 1317
(1996)] or Cre-expressing adenovirus,
A method for organ-specific deletion of a target gene [Science,278, 5335,
(1997)].
Therefore, the DNA encoding the polypeptide of the present invention on the chromosome can also be
It is possible to control expression at any time and in any tissue, or to make any insertion, deletion, or substitution.
It is possible to create animals that contain the polynucleotides of the present invention in their translation regions or expression control regions.
Such animals can express the polynucleotides of the present invention at any time, to any extent, or in any part of the body.
The present invention can induce various disease symptoms caused by peptides.
The non-human knockout animals of the present invention can be used to treat various diseases caused by the polypeptides of the present invention.
This will be an extremely useful animal model for the treatment and prevention of
It is extremely useful as a model for evaluating functional foods, health foods, etc.
(11) A method for producing a nucleic acid encoding a nucleic acid comprising the DNA of the present invention and RNA having a sequence homologous to the DNA.
Gene Therapy Agent
A virus containing the DNA of the present invention and RNA consisting of a sequence homologous to the DNA.
The gene therapy agent using the vector is a recombinant virus vector prepared in (7).
and a base used in gene therapy agents.
[Nature Genet. ,8, 42 (1994)].
and a viral vector containing RNA having a sequence homologous to said DNA.
The gene therapy agent is a compound comprising the polypeptide of the present invention and the polypeptide of the present invention.
for the treatment or prevention of diseases associated with altered expression of DNA encoding a polypeptide
It can be used as a medicine.
As a base for gene therapy agents, any base normally used for injections can be used.
The solution may be distilled water, sodium chloride, or a mixture of sodium chloride and an inorganic salt.
Salt solutions such as mixtures, mannitol, lactose, dextran, glucose, etc.
Sugar solution, amino acid solution such as glycine or arginine, organic acid solution or salt solution
In addition, the solution may be a mixture of the above bases according to the usual method.
Pressure adjuster, pH adjuster, vegetable oil such as sesame oil or soybean oil, or lecithin or non-isopropyl alcohol
Using auxiliary agents such as surfactants, such as ionic surfactants, as solutions, suspensions, and dispersions
Injectable preparations may be prepared. These injections may be prepared by powdering, freeze-drying, etc.
The gene therapy agent of the present invention can also be prepared as a liquid preparation to be dissolved when used.
In the case of an individual, the gene is added to the above base, which has been sterilized if necessary.
It can be dissolved immediately before treatment and used for treatment.
The administration method may be a topical administration method so that the drug is absorbed into the treatment area of the patient.
Examples include the DNA of the present invention of an appropriate size fused to the adenovirus hexon protein.
Combining with specific polylysine-conjugated antibodies to form complexes
The resulting complex is then bound to an adenovirus vector.
A viral vector can be prepared by stably targeting the target gene.
It reaches the cell, is taken up into the cell by endosome, and is degraded within the cell.
In addition to retroviral vectors, RNA viral vectors include (-) strand RNA
A viral vector based on the Sendai virus, an A virus, has also been developed.
(Patent Application No. 9-517213, Patent Application No. 9-517214), aiming at gene therapy.
and preparing a Sendai virus vector incorporating the DNA of the present invention as a target.
This DNA can also be delivered to the lesion by non-viral gene transfer methods.
Non-viral gene transfer methods known in the art include calcium phosphate co-precipitation [V
irology,52, 456-467 (1973); Science,209
, 1414-1422 (1980)], microinjection method [Proc
.. Natl. Acad. Sci. USA,77, 5399-5403 (1980
); Proc. Natl. Acad. Sci. USA,77, 7380-738
4 (1980); Cell,27, 223-231 (1981); Nature
,294, 92-94 (1981)], liposome-mediated membrane fusion-mediated transfer
[Proc. Natl. Acad. Sci. USA,84, 7413-7417
(1987);Biochemistry,28, 9508-9514 (198
9);J. Biol. Chem. ,264, 12126-12129 (1989
);Hum. Gene Ther. ,3, 267-275 (1992); Sci.
ence,249, 1285-1288 (1990); Circulation
,83, 2007-2011 (1992)] or direct DNA uptake and
Receptor-mediated DNA transfer [Science,247, 1465-1468 (1
990); J. Biol. Chem. ,266, 14338-14342 (19
91); Proc. Natl. Acad. Sci. USA,87, 3655-3
659 (1991); J. Biol. Chem. ,264, 16985-169
87 (1989); BioTechniques,11, 474-485 (19
91); Proc. Natl. Acad. Sci. USA,87, 3410-3
414 (1990); Proc. Natl. Acad. Sci. USA,88,
4255-4259 (1991); Proc. Natl. Acad. Sci. U
S.A.,87, 4033-4037 (1990); Proc. Natl. Acad
. Sci. USA,88, 8850-8854 (1991); Hum. Gene
Ther.,3, 147-154 (1991)].
In the liposome-mediated membrane fusion-mediated transfer method, a liposome preparation is used as a target.
By administering the gene directly to the tissue, local uptake and expression of the gene in the tissue can be achieved.
It has been reported in tumor studies that this is possible [Hum. Gen.
e Ther.,3, 399-410 (1992)]. Therefore, the same effect can be obtained by the present invention.
It is also expected to be effective in disease lesions involving DNA and polypeptides.
For direct targeting of the foci, direct DNA uptake techniques are preferred.
Protein-mediated DNA transfer involves the attachment of DNA to a protein ligand, e.g., via polylysine.
NA (usually in the form of a covalently closed, supercoiled plasmid)
The ligand binds to the cell surface of the target cell or tissue.
The ligand-DN is selected based on the presence of the corresponding ligand receptor on the surface.
The A conjugate can be injected directly into the blood vessels if desired, and the receptor binding
and can be directed to target tissues where internalization of the DNA-protein complex occurs.
To prevent intracellular DNA destruction, adenovirus is co-infected.
It can also disrupt endosomal function.
The DNA of the present invention, RNA having a sequence homologous to the DNA, or a composition containing the nucleic acid
The gene therapy agent containing the recombinant vector is introduced into cells, and the DNA is transfected.
By expressing the polypeptides encoded by the polypeptides, differentiation, mutual recognition, and migration of the cells can be promoted.
The cells that can be used in this case include blood cells, nerve cells, etc.
Examples of such gene therapy agents include promyelocytic cells, stem cells, and cancer cells.
Furthermore, by introducing the above-mentioned gene therapy agent into promyelocytic cells and expressing it,
It is possible to promote the differentiation of promyelocytic cells into granulocytic cells.
The present invention will be explained in detail below using examples. However, these examples
It is for illustrative purposes only and is not intended to limit the scope of the present invention.Best Mode for Carrying Out the Invention
Unless otherwise specified, the genetic engineering techniques described in the following examples are based on molecular
The known method described in "Cloning," 2nd edition, was used.
Example 1: β1,3-galactose from a rat tibia cDNA library
Cloning of the rat G6 transferase homolog gene
(1) RNA preparation
RNA was isolated from rat tibia using the guanidine thiocyanate-cesium trifluoroacetate method [M
methods in Enzymology,154, 3 (1987)]
Then, 2.2 mg of total RNA was prepared. Then, 2.0 mg of total RNA was subjected to oligo dT-PCR.
Passed through a cellulose column (Collaborative Research)
By doing so, poly(A)+15.7 μg of mRNA was obtained as RNA.
(2) Preparation of a cDNA library
Using 4.0 μg of the mRNA obtained in (2) above, a cDNA library was prepared using the linker primer method [
Nojima Hiroshi, ed., Gene Library Construction Method, Yodosha, 1994],
A synthesis,BamAddition of HI adapter,NotThe cleavage reaction was carried out with I.
The double-stranded cDNA was cloned into the plasmid pBluescript II SK(-)
ofBamHI-NotBy inserting it between the Λ and Λ, the 5' end of the cDNA is always in the vector.
Tar'sBamA cDNA library was constructed on the HI site side.
As a host for library construction, Escherichia coli MC1061A [Molecular Cloning
Random sequencing (2nd edition) was used.
(3) Random sequencing
Plasmid DNA was extracted from each E. coli clone obtained in (2) above using standard methods.
The cDNA fragments were obtained by cleaving 300 to 300 nucleotides from the 5' and 3' ends of the cDNAs contained in each plasmid.
The 400 bp base sequence was determined. The base sequence was determined using a commercially available kit (Dye
Terminator Cycle Sequencing FS Ready
Reaction Kit, dRhodamine Terminator
Cycle Sequencing FS Ready Reaction K
it or BigDye Terminator Cycle Sequence
ing FS Ready Reaction Kit, PE Biosyst
ems) and a DNA sequencer (ABI PRISM 377, PE B
The primers used were T3 primer,
- (STRATAGENE) and T7 primer (STRATAGENE
(manufactured by the company) was used.
The obtained base sequences were analyzed using BLAST [J. Mol. Biol.215, 4
03-410 (1990)], and the amino acid sequence predicted from the base sequence
Using the FrameSearch program (Compugen),
The homologous genes and proteins were analyzed.
The cDNA contained in the plasmid encodes β1,3-galactosyltransferase β3
A protein having homology to Gal-T1 (also known as WM1: JP-A-6-181759)
The base sequence of the cDNA contained in OVX2-038 (
738 bp) is set forth in SEQ ID NO: 3, and the polypeptide that is believed to be encoded by said DNA
The amino acid sequence of OVX2-038 is shown in SEQ ID NO: 32.
The rat β1,3-galactosyltransferase homolog (named rat G6) was used.
It was thought to be a partial fragment of the cDNA encoding human G6.
Example 2: Search for the gene encoding human G6
A search was conducted to find the human G6 gene corresponding to the rat G6 cDNA obtained in Example 1.
From the gene database, BLAST [J. Mol. Biol.215,
403-410 (1990)] and FrameSearch (Compuge
Using the program of the OVX2-038 obtained in Example 1,
a gene having homology to the base sequence of the cDNA (described in SEQ ID NO: 3)
The polypeptide (described in SEQ ID NO: 32) that the cDNA is believed to encode is
Search for genes that may encode polypeptides with homology at the acid level
As a result, one EST (expressed sequence tag) sequence is generated.
The EST sequence was found to be 428
bp, and the sequence information alone does not reveal the sequence encoded by the gene corresponding to this EST.
The entire amino acid sequence of the polypeptide and its function are unknown.
Example 3: Cloning of human G6 cDNA
Specific to the EST sequence (GenBank number AI039637) found in Example 2,
We designed a unique primer set and attempted to clone candidate gene fragments.
The timers used were CB-462 having the base sequence represented by SEQ ID NO: 4 and
The primer set used was CB-464 having the base sequence shown in No. 5.
Single-stranded cDNA prepared from various organs or cells, or various
PCR was performed using the cDNA library as a template to check for the presence of human G6 cDNA.
As a result, a cDNA library derived from the human colon cancer cell line Colo205 was
or about 250 b when a cDNA library derived from human gastric mucosa was used as a template.
The DNA fragment of p was amplified.
The amplified fragment was used as a probe to screen the two cDNA libraries.
By performing the above-mentioned PCR, a human G6 cDNA clone of approximately 3 kb was obtained.
Since the 5' end was deleted, the 5' end of the human G6 cDNA was isolated using the 5' RACE method.
The terminal DNA was obtained. A cDNA clone of approximately 3 kb of human G6 cDNA was
By determining the base sequence of the 5' end of the DNA and connecting these sequences,
The full-length sequence of human G6 cDNA (SEQ ID NO: 2) was determined.
PCR was performed using the primers to obtain a DNA fragment containing the entire coding region.
The sequence of the DNA fragment was determined, and the base sequence derived from PCR was used as a base pair.
It was confirmed that there were no mutations in the base sequence. Specific methods are as follows:
(1) Creation of a cDNA library derived from the human colon cancer cell line Colo205 and P
Analysis by CR
mRNA was extracted from the human colon cancer cell line Colo205 using the Oligo mRNA extraction kit.
texTM-dT30<super> (Roche) was used, and approximately 30 μg
The specific reagents and methods were described in the instructions attached to the kit.
The obtained mRNA (8 μg) was mixed with SUPERSCRIPT CHOICE
System for cDNA Synthesis Kit (GIBCO
Double-stranded cDNA was synthesized using oligo dT as a primer using a PCR primer (manufactured by BRL).
These double-stranded cDNAs were then ligated at both ends using the following method.SFII linker was added.
SFIA single-stranded DNA having the base sequence represented by SEQ ID NO: 6 that constitutes the I linker
A (11 bases) and a single-stranded DNA (8 bases) having the base sequence represented by SEQ ID NO: 7
The bases were synthesized using a 380A DNA synthesizer (Applied Biosystems).
) were used for synthesis.
50 μg of each of the synthetic single-stranded DNAs was separately diluted with 50 mmol/L Tris
HCl (pH 7.5), 10 mmol/l MgCl2, 5 mmol / l
Dithiothreitol (hereinafter abbreviated as DTT), 0.1 mmol/l EDT
A buffer solution containing ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and 1 mmol/L ATP (hereinafter
The T4 polynucleotide was dissolved in 50 μl of T4 kinase buffer (abbreviated as T4 kinase buffer).
Thirty units of kinase (Takara Shuzo) was added, and phosphorylation reaction was carried out at 37°C for 16 hours.
4 μg of 11-base synthetic DNA and 8-base synthetic DNA with phosphorylated 5' ends.
2.9 μg of the double-stranded cDNA synthesized above was added to 45 μl of T4 ligase buffer.
After dissolving in 1050 units of T4 DNA ligase, the mixture was reacted at 16°C for 16 hours.
, each of the double-stranded cDNAsSFII linker was added.
The resulting reaction solution was subjected to agarose gel electrophoresis, and DNA fragments of approximately 1.5 kb or more were isolated.
The fragment was recovered.
Direct expression cloning vector (Expression Cloning V
pAMo [J. Biol. Chem.,268, 22782
(1993), also known as pAMoPRC3Sc (JP 05-336963)
μg in 10 mmol/L Tris-HCl (pH 7.5), 6 mmol/L
MgCl2, 50 mmol/l NaCl, 6 mmol/l 2-mercaptoethanol
Dissolved in 590 μl of a buffer solution consisting of ethanol (hereinafter referred to as Y-50 buffer solution).
Then 80 unitsSFII (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.; hereafter, unless otherwise stated, restriction enzymes are Takara Shuzo Co., Ltd.
(Product manufactured by Shuzo Co., Ltd. was used) was added and the digestion reaction was carried out at 37°C for 16 hours.
40 units ofBamHI was added, and the digestion reaction was carried out at 37°C for 2 hours.
The reaction mixture was subjected to agarose gel electrophoresis, and a DNA fragment of about 8.8 kb was recovered.
The above-preparedSFIDouble-stranded cDNA (mRNA 8μ
100 μl of T4 ligase buffer solution was dissolved in 250 μl of T4 ligase buffer solution.
Add 2 μg of a DNA fragment of about 8.8 kb and 2000 units of T4 DNA ligase.
The binding reaction was carried out at 16°C for 16 hours.
After the reaction, 5 μg of transfer RNA (tRNA) was added to each reaction solution.
After ethanol precipitation, the mixture was diluted with 10 mmol/L Tris-HCl (pH 8.0) and
and 1 mmol/L EDTA (hereinafter referred to as TE buffer)
The reaction mixture was used for electroporation [Nucleic Acids
Res.,16, 6127 (1988)] to Escherichia coli LE392 strain [Moreki
The transformant was a strain of 1000 cells of the genus 'Matrix', which was transformed into approximately 1 million ampicillin-resistant cells.
A transformant carrying the gene was obtained, and a cDNA library was constructed.
Furthermore, the cDNA library (E. coli) and a plasmid preparation kit were also prepared.
Plasmid Maxi Kit (QIAGEN, product number 410)
31), a plasmid containing cDNA was prepared.
Using this plasmid DNA as a template, CB-4 having the base sequence represented by SEQ ID NO: 4 was cloned.
62 and CB-464 having the base sequence represented by SEQ ID NO: 5 as primers.
PCR was performed using the DNA fragment to examine the presence of human G6 cDNA.
10 ng/ml plasmid DNA, 10 mmol/l Tris-HCl
l (pH 8.3), 50 mmol/l KCl, 1.5 mmol/l MgCl
2, 0.2 mmol/l dNTP, 0.001% (w/v) gelatin, 0.2
μmol/l human G6 gene-specific primers (CB-462 and CB-46
4), 1unit AmpliTaq Gold DNA polymeras
A reaction solution (50 μl) consisting of 100 μL ...
After heating for 11 minutes, the reaction consisted of 95°C for 30 seconds, 55°C for 1 minute, and 72°C for 2 minutes.
The reaction was repeated 50 times.
A DNA fragment of approximately 250 bp believed to be derived from human G6 cDNA was amplified from the POI.
(2) Construction of a human gastric mucosa cDNA library
A human gastric mucosa cDNA library was constructed as follows.
ly (A)+RNA to cDNA Synthesis System (cDNA Synthesis
cDNA was synthesized using a PCR system (GIBCO BRL), and both
At the edgeEcoRI-NotI-SalI Adapter (Super Choice
System for cDNA Synthesis; GIBCO BRL
After adding the cloning vector λZAP II (λZAP II/E
coRI/CIAP Cloning Kit (Stratagene)
EcoInserted into the RI site and Gigapack III Gold Packag
Extract (STRATAGENE)in vitr
oA cDNA library was created by packaging.
The gastric mucosa cDNA library (phage library) was divided into approximately 50,000 independent clones.
After pooling by loan, phages (approximately 1 × 107) as a mold
PCR was performed by heating phages (approximately 1 × 1) at 99°C for 10 minutes.
07The method was the same as that described in (1) above, except that the P
As a result of CR, approximately 250b of a fragment thought to be derived from human G6 cDNA was identified from several pools.
The DNA fragment was amplified using Prep-A-Gene DNA
Purification kit (BIO RAD) was used to purify the product.
Restriction enzyme (AvaII orRsaI) The amplified fragment is digested to obtain the EST sequence
(GenBank number AI039637) (946th position of SEQ ID NO: 2)
It was confirmed that the amplified fragment contained the sequence shown in the 1196th position of the amplified fragment (251 bp).
The fragments areAvaII cleavage yields three DNA fragments of 96 bp, 80 bp, and 72 bp.
In fragments,RsaIt was digested into two DNA fragments of 176 bp and 72 bp by I cleavage.
(3) Cloning of human G6 cDNA
Multiprime DNA Labeling System (Ame
(2) above was performed using a PBS (manufactured by Barsham Pharmacia Biotech).
The PCR-amplified DNA fragment of about 250 bp obtained in the above was labeled with a radioisotope.
A probe was prepared using 50 ng of the DNA fragment, random primers, and random
Geoisotope ([α−3250 μl of the reaction solution containing [P]dCTP was incubated at 37°C.
The reaction mixture was prepared and operated according to the kit instructions.
The reaction was stopped by vortexing, and the mixture was separated using a Sephadex G-50 column.
The radioisotope-labeled probe was purified by gel filtration using a 100-kDa nucleotide sequence.
Seven pools (approximately 1000 kDa in total) of the gastric mucosa cDNA library in which amplification was observed in (2) above were used.
350,000 independent clones) using radioisotope-labeled probes.
Plaque-derived DNA was transferred onto a filter (Biodyne A:P
ALL Co., Ltd.) was mixed with 5x concentration SSPE (the composition of 1x concentration SSPE is 180 ml
mol/l sodium chloride, 10 mmol/l sodium dihydrogen phosphate, 1 mm
100 ml/L EDTA (pH 7.4)], 5-fold concentrated Denhardt's solution [1
The composition of the double-concentrated Denhardt's solution is 0.02% (W/V) bovine serum albumin,
0.02% (W/V) Ficoll 400, 0.02% (W/V) polyvinylpyrrolidone
lysine], 0.5% sodium dodecyl sulfate (SDS), 20 μg/m
1. A buffer solution containing salmon sperm DNA (hereinafter referred to as hybridization buffer solution)
) and prehybridized at 65°C for 1 hour.
The filter was then immersed in 25 ml of the radioisotope-labeled probe prepared above.
The plate was immersed in 10 ml of hybridization buffer containing the above material and hybridized at 65°C for 16 hours.
After that, 0.1x SSC (the composition of 1x SSC is 15 mmol/L) was added.
1/1 sodium citrate, 150 mmol/l sodium chloride (pH 7.
0)], and 0.1% SDS buffer at 42°C for 20 minutes.
The plaques were washed twice.
As a result of the plaque hybridization, 11 independent hybridizing
A phage clone was obtained using a kit manufactured by STRATAGENE.
in vivoExcision was performed to convert each phage clone into a plasmid clone.
The insert cDNA of each phage clone was transformed into p
Obtaining a plasmid inserted into Bluescript SK(-)
The method was according to the kit's instructions.
The 11 types of plasmids obtained above were digested with restriction enzymes.EcoCut with RI and each plus
The size of the cDNA contained in each plasmid was examined. As a result, all plasmids were approximately 3 kb.
It was revealed that the cDNA contained multiple restriction enzymes (PstI,Hind
III orBsmFrom the cleavage patterns of I), all 11 types of plasmids were identical.
One of these plasmids was designated pBS-G6s.
(4) Determination of the base sequence of the cDNA inserted into the plasmid pBS-G6s
The entire base sequence of the cDNA contained in the pBS-G6s obtained in (3) above was determined using the following method.
The primers used were specific to the sequence in pBluescript SK(-) [M13
(-20) Primer and M13 Reverse Primer: TOY
The 5' and 3' sequences of the cDNA were determined using a PCR product manufactured by OBO.
A synthetic DNA specific to the determined sequence is prepared and used as a primer.
The base sequence of the cDNA was then determined.
The base sequence was determined.
The base sequence was determined using a DNA sequencer model 4000L (LI-
COR) and reaction kit (Sequitherm EXCEL IITML
ong-ReadTMDNA-sequencing kit-Lc: Air
Braun), or DNA Sequencer 377 (Perkin Elme
r company) and reaction kit (ABI PrismTMBig DyeTMTerm
inator Cycle Sequencing Ready Reacti
The cDNA contained in pBS-G6s is from bases 989 to 3750 of SEQ ID NO: 2.
It was revealed that the gene had the base sequence shown in Figure 1 (total base sequence 2762 bp).
From the base sequence, it was determined that the cDNA is a human β1,3-galactosyltransferase homolog (
It was thought to encode human G6, but the N-terminal polypeptide portion was deleted.
(5) Cloning of the full-length human G6 cDNA
The results of (1) above indicate that human G6 transcripts are expressed in the colon cancer cell line Colo205.
Therefore, we used the total RNA of Colo205 as a template.
By performing the 5' RACE method using the DNA fragment, the 5' DNA fragment of human G6 cDNA was isolated.
The 5'-RACE method was performed using a kit (5'-RACE Systems f
or Rapid Amplification of cDNA Ends,
Version 2 (manufactured by Life Technologies)
The G6 cDNA-specific primers used were the base sequences shown in SEQ ID NOs: 8 and 9.
As a result, a DNA fragment of approximately 460 bp was amplified.
The DNA fragment was blunt-ended by a conventional method and then cloned into pBluescript.
SK(-)EcoThe vector was then integrated into the RV site of pBluescript.
Primers specific to the sequence in SK(-) [M13(-20) Primer and
and M13 Reverse primer: manufactured by TOYOBO Co., Ltd.]
The sequence of the DNA fragment was determined.
del 4000L (LI-COR) or DNA Sequencer 377 (
Peppkin Elmer) and reaction kits for each sequencer.
The DNA fragment (designated RO2-16) was used.
The DNA had the base sequence shown at position 969 from the base sequence (total base sequence: 457 bp).
The A fragment did not cover the N-terminal side of the G6 polypeptide.
The following experiment was carried out.
The gastric mucosa cDNA library constructed in (2) above was used as a template, and the vector
PCR was performed using a primer specific to the human G6 cDNA and a primer specific to the human G6 cDNA.
By carrying out the above steps, the DNA fragment at the 5' end of human G6 cDNA is amplified.
Specifically, pBluescR
M13 Rivers, a primer specific to the sequence in ipt SK(-),
e primer (manufactured by TOYOBO), a human G6 cDNA specific primer;
A synthetic DNA having the base sequence shown in SEQ ID NO: 10 was used.
was carried out using 50 ng/ml of cDNA library (plasmid) as a template.
The PCR reaction was carried out under the conditions described in (1).
M13 Ri was used as a primer specific to the sequence in the script SK(-).
Verse primer (manufactured by TOYOBO), human G6 cDNA specific primer
PCR was performed using a synthetic DNA having the base sequence shown in SEQ ID NO: 9 as a primer.
The PCR reaction was carried out under the conditions described in (1) above. As a result, approximately 1 kb
The DNA fragment was amplified.
The DNA fragment was blunt-ended according to standard methods and then inserted into pBluescript S
K(-)EcoThe vector was then integrated into the RV site of pBluescript S
A primer specific to the sequence in K(-) [M13(-20) Primer or
M13 Reverse primer: both manufactured by TOYOBO Co., Ltd.
The sequence of the DNA fragment was determined. A synthetic DNA specific to the determined sequence was prepared.
This was used as a primer to determine the further base sequence.
The entire base sequence of the DNA fragment was determined by repeating the above steps.
, DNA sequencer model 4000L (manufactured by LI-COR) or D
NA Sequencer 377 (Perkin Elmer), and each sequence
A reaction kit for the Sequencer was used. The DNA fragment (designated No. 19)
The base sequence shown from the 1st to the 969th positions of SEQ ID NO: 2 (total base sequence: 969 bp)
The cDNA sequence contained in pBS-G6s determined above, the sequence determined in (2) above
By ligating the sequence of the PCR fragment, the sequence of RO2-16, and the sequence of No. 19,
As a result, the nucleotide sequence of the cDNA encoding the full-length G6 polypeptide was determined.
The determined base sequence of the full-length human G6 cDNA (3750 bp) is shown in SEQ ID NO: 2.
The cDNA consists of 378 amino acids with a structure characteristic of glycosyltransferases.
This polypeptide was called G6 polypeptide.
The amino acid sequence is shown in SEQ ID NO: 1.
To obtain DNA encoding the full-length G6 polypeptide, human colon cancer cells
Using the cDNA library of the strain Colo205 as a template, a cDNA specific for human G6 cDNA was
PCR was performed using different primers.
NA library (plasmid),EcoA primer containing an RI recognition sequence [
CB-497 (SEQ ID NO: 11) and CB-501 (SEQ ID NO: 12)], and P1
atinum Pfx DNA polymerase (GIBCO BRL)
50 μl of reaction solution containing Platinum Pfx DNA (product of
The polymerase kit was heated at 94°C for 2 minutes, and then
One cycle of reaction consisting of 20 seconds at 4°C, 45 seconds at 55°C, and 2 minutes at 68°C
PCR was carried out by carrying out 45 cycles of reaction.
A 3 kb DNA fragment was amplified.EcoAfter digestion with RI, pBlue
script SK(-)EcoBy inserting into the RI site, the plasmid
pBS-G6 was obtained. The sequence of the inserted DNA fragment was determined.
The NA fragment has the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 from base 46 to base 1372.
The base sequence was determined using a DNA sequencer 377 (Per
(manufactured by Kin Elmer) and a reaction kit for the sequencer, and human G6
cDNA-specific primers were used. The DNA fragments were characterized by glycosyltransferases.
The polypeptide encoded was composed of 378 amino acids having the structure
The peptide had the same amino acid sequence as the G6 polypeptide.
By performing direct sequencing using the approximately 1.3 kb DNA fragment obtained,
Therefore, there were no errors in the sequence of the PCR-amplified DNA fragment inserted into pBS-G6.
It was confirmed that the cDNA sequence contained in pBS-G6s determined above, the sequence of No. 19, and
The sequence of the PCR-amplified DNA fragment contained in pBS-G6 was ligated to
The nucleotide sequence of the cDNA encoding the full-length human 6 polypeptide was determined.
The base sequence of the full-length G6 cDNA (3750 bp) is the same as that of SEQ ID NO: 2.
Example 4: Homology Analysis
The G6 polypeptide is homologous to the five human β1,3-galactosidases that have been cloned to date.
intosyltransferase β3Gal-T1 (JP Patent Publication No. 6-181759), β3Gal-
T2 [J. Biol. Chem. ,273, 433-440 (1998), J.
Biol. Chem. ,273, 12770-12778 (1998)], β3
Gal-T3 [J. Biol. Chem. ,273, 12770-12778 (
1998)], β3Gal-T4 [J. Biol. Chem. ,273, 127
70-12778 (1998)], β3Gal-T5 [J. Biol. Chem
.274, 12499-12507 (1999)] and at the amino acid level, respectively.
35.6%, 32.8%, 30.8%, 30.3%, and 33.9% homology
Furthermore, the polypeptide was found to be similar to the previously cloned human β1,3
-N-acetylglucosaminyltransferase (β3GnT1) [Proc. Natl.
Acad. Sci. USA,96, 406-411 (1999)] and amino acid residues
The amino acid sequence (SEQ ID NO: 1) of the G6 polypeptide shows a homology of 29.4% between the G6 and G6 polypeptides, which is characteristic of glycosyltransferases.
It is thought to be a type II membrane protein.
The cytoplasmic domain is followed by a hydrophobic membrane-binding domain consisting of 18 amino acids.
a stem region of at least 12 amino acids, and most of the remaining C-terminus, which contains the catalytic domain
The amino acid sequence of the glycosyltransferase with homology
Comparison, and findings regarding the stem region and catalytic region of the above glycosyltransferase [Patent Publication No. 6-1
Based on the results of the analysis of the nucleotide sequence ...
Therefore, the polypeptide containing the amino acid sequence from 45th to 378th is a catalytic domain.
These results and the results of Examples 6, 7, 9 and 10 described below indicate that the poly
The peptide is a novel β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase and has sequence number
36 to 378 of SEQ ID NO: 1 and 39 to 378 of SEQ ID NO: 1
It has been revealed that polypeptides containing the amino acid sequence are secreted polypeptides.
Example 5: Construction of an Expression Plasmid for Animal Cells
The G6 polypeptide encoded by the human G6 cDNA obtained in Example 3 was expressed in animal cells.
For expression in cells, human G6 cDNA was introduced into the expression vector pAMo [J. Biol.
l. Chem.,268, 22782 (1993), also known as pAMoPRC3Sc
(JP-A-5-336963)], or pCXN2 [Gene,108, 19
3 (1991) to construct an expression plasmid.
(1) Construction of plasmid pAMo-G6 for expressing G6 polypeptide
pBS-G6 was digested with restriction enzymesEcoAfter cleavage with RI, DNA polymerase Klenow
The ends were converted to blunt ends using the fragment prepared in Example 3(1).SFII
A linker was added to form a fragment of about 1350 bp.SFIOn the other hand, pAMo
ofSFII andBamAfter digestion with HI, an 8.7 kb fragmentSFIFragment I was obtained.
The expression plasmid pAMo-G6 was constructed by ligating the two fragments.
(2) Construction of the plasmid pCXN2-G6 for expressing the G6 polypeptide
pBS-G6 was purified by restriction enzyme digestion.EcoAfter cleavage with RI, a fragment of approximately 1330 bp was obtained.EcoRI cutoff
On the other hand, pCXN2 wasEcoAfter cleavage with RI, a fragment of approximately 3 kb was obtained.EcoRI
The above two fragments were ligated to obtain the expression plasmid pCXN2
-G6 was constructed.
Example 6: Expression of G6 polypeptide in cultured human cells transfected with an expression plasmid
Synthesis of poly-N-acetyllactosamine sugar chains
(1) Obtaining stable transformants using Namalwa cells as hosts
Control plasmid (pAMo) and the G6 polypeptide constructed in Example 5
The nucleotide expression plasmid (pAMo-G6) was added to the nuclease-containing nucleotide sequence at a concentration of 1 μg/μl.
After dissolving in TE buffer, the cells were subjected to electroporation [Cytotechnol
ogy,3, 133 (1990)] into the human B cell line Namalwa cells.
and transformed cells were obtained.
1.6 x 106After transfection with 4 μg of plasmid per cell, 10% of bovine fetuses
RPMI 1640 medium containing fetal serum [7.5% NaHCO31/40 of the amount, 2
300 mmol/L L-glutamine solution (GIBCO) 3%, penicillin
Streptomycin solution (GIBCO, 5000 units/ml penicillin)
RPMI1 supplemented with 0.5% phosphate buffer (phosphate buffer, 5000 μg/ml streptomycin)
640 medium (manufactured by Nissui Pharmaceutical Co., Ltd.). Hereinafter, RPMI 1640 medium refers to the medium containing the above-mentioned additives.
RPMI 1640 medium supplemented with 8 ml of CO2Incubator
The cells were cultured in a hood at 37°C for 24 hours. After the culture, G418 (GIBCO) was added to
The resulting mixture was added to a concentration of 8 mg/ml and cultured for another 14 days to obtain stable transformants.
The transformant was cultured in 0.8 mg/ml G418 and 10% fetal bovine serum.
The cells were subcultured in RPMI 1640 medium containing 100% ethanol.
(2) Obtaining stable transformants using HCT-15 cells as hosts
The control plasmid (pCXN2) and the G6 polypeptide constructed in Example 5 were used.
The peptide expression plasmid (pCXN2-G6) was added to the 500-kDa ...
After dissolving in TE buffer, the cells were subjected to electroporation [Cytotechn
ology,3, 133 (1990)] to identify the human colon cancer cell line HCT-15 cells.
The cells were transfected with the vector to obtain transformed cells.
8 x 106After transfection with 10 μg of plasmid per cell, 10% fetal bovine
The cells were suspended in 8 ml of serum-containing RPMI 1640 medium and2Incubator 3
The cells were cultured at 7°C for 24 hours.
After culturing, G418 (GIBCO) was added to a concentration of 0.8 mg/ml.
The cells were further cultured for 20 days to obtain stable transformants.
A single clone was also obtained from the transformed cells.
Subculture in RPMI 1640 medium containing 1000 μg/ml G418 and 10% fetal bovine serum.
(3) Expression levels of poly-N-acetyllactosamine glycans in each transformed cell line
Measurement
The following is an anti-i antibody (OSK28) that recognizes poly-N-acetyllactosamine glycans.
) is shown below.
HCT-G6 or pCXN2-G6 prepared in (2) above was introduced.
15 cells (5 x 10 each6) in 3 ml of phosphate buffer PBS (8 g/l Na
Cl, 0.2g/l KCl, 1.15g/l Na2HPO4(Anhydrous), 0.
2g/l KH2P.O.4) and washed with the above cells (approximately 1 x 106pcs) into a microtube (1.5 ml: Eppendorf
The cells were then transferred to a microcentrifuge (manufactured by Orf) and centrifuged (550 x g, 7 minutes) to collect the cells.
The cells were then soaked in 0.9 ml of PBS containing 0.1% sodium azide (A-PBS
:8g/l NaCl, 0.2g/l KCl, 1.15g/l Na2HPO
4(anhydrous), 0.2g/l KH2P.O.4, 0.1% sodium azide)
Afterwards, the washed cells were treated with poly-N-acetate diluted to 10 μg/ml in A-PBS.
100 μl of antibody (OSK28) that recognizes tillactosamine sugar chains (purified antibody described below)
The antibody (20-fold diluted) was added to the suspension and allowed to react for 30 minutes in the dark at 4°C.
OSK28 (purified antibody) was kindly provided by Dr. Junko Takahashi of Research Division 1, Osaka Red Cross Blood Center.
OSK28 is a human lysosomal protein that produces anti-Tja and anti-i antibodies.
Immortalized B cell lines established from lymphocytes using the EBV-hybridoma method
The purified OSK used in this experiment is a human monoclonal antibody (IgM antibody).
28 is a method for culturing the B cell line in large quantities and then culturing the B cell line in the manner described in (i) of (6) of the embodiment of the present invention.
The antibody was purified using the method described above.
After the reaction, the cells were washed twice with 3 ml of A-PBS and diluted to 10 μg/ml.
FITC-labeled anti-human IgM antibody (manufactured by Medical and Biological Laboratories (MBL)) was added to 100
After the reaction, the cells were suspended in 3 ml of A-PB
The cells were washed twice with PBS and suspended in 200 μl of 0.5% paraformaldehyde in PBS.
The cells were then analyzed by FACS (Epix Elite Flow Cytometer).
In a control experiment, A-PBS was used instead of the antibody.
Similar analysis was performed using the G6 polypeptide expression plasmid (pCXN2-G6) or a control
HCT-15 cells transfected with the plasmid pCXN2 were treated with various anti-glycoprotein antibodies (O
SK28, KM93, PM81, CA19-9, KM231, TT42, or
7LE) and analyzed using FACS.
The results are shown in Figure 1. FACS analysis using indirect fluorescent antibody staining was performed according to a conventional method [J. Biol.
Chem.,274, 12499-12507 (1999)].
In cells transfected with pCXN2-G6, the expression level was higher than in cells transfected with pCXN2.
Compared with the control group, the reactivity to OSK28 was increased (Fig. 1).
By expressing the 6 polypeptide in HCT-15 cells, the glycoprotein on the cell surface was
Poly-N-acetyllactosamine sugar chains are newly formed on the sugar chains of proteins or glycolipids.
This means that it was synthesized.
On the other hand, CA19-9 or KM23, which are antibodies against sialyl Lewis a sugar chains,
When fluorescent staining was performed using 1, HCT-15 containing pCXN2-G6
The reactivity to the antibody was not changed between HCT-15 cells and HCT-15 cells transfected with pCXN2.
HCT-15 cells express α1,3/1,4-fucosyltransferase.
(Fuc-TIII) and the cells express β1,3-galactosyltransferase.
When the enzyme is expressed, the sialyl Lewis a sugar chain detected by the above antibody is synthesized.
is known [J. Biol. Chem.,274, 12499-12507
(1999)]. Therefore, these results indicate that the G6 polypeptide is GlcNAcβ1,
This indicates that the antibody does not have 3-galactosyltransferase activity.
Similarly, KM93, an antibody against sialyl Lewis x glycans,
PM81, an antibody against Lewis b sugar chains; TT42, an antibody against Lewis b sugar chains; or
When fluorescent staining was performed using 7LE, an antibody against Lewis a glycans, pC
HCT-15 cells transfected with XN2-G6 and HCT-15 cells transfected with pCXN2
The antibody reactivity in the cells did not change (Figure 1).
(4) Experiments using glycan synthesis inhibitors
G6 polypeptide is involved in the synthesis of glycoprotein glycans or glycolipid glycans.
To investigate whether the inhibitors of glycan synthesis were effective, an experiment was carried out using the inhibitors of glycan synthesis.
The obtained pCXN2-G6-transfected HCT-15 cells (single clones) were
After culturing for 5 days in the presence of various glycosylation inhibitors, the cells were analyzed by FACS using OSK28.
As an inhibitor of O-linked glycans of glycoproteins, benzyl-α-
GalNAc (SIGMA) was used at a concentration of 4 mmol/L.
As an inhibitor of N-linked glycans, swainsonine, a mannosidase II inhibitor,
(Swainsonine: manufactured by Seikagaku Corporation) at a concentration of 10 μg/ml
As an inhibitor of glycolipid sugar chains, a glucosylceramide synthase inhibitor was used.
D-PDMP (D-threo-1-phenyl-2-decanoyl
lamino-3-morpholino-1-propanol: Matre
(manufactured by YA Co., Ltd.) was used at a concentration of 10 μmol/L.
As an active control, L-PDMP (L-threo-1-phenyl-
2-decanoylamino-3-morpholino-1-propa
nol: manufactured by Matreya) was used at a concentration of 10 μmol/L.
The results are shown in Figure 2. As a control, the vector (
Indirect fluorescence using OSK28 on HCT-15 cells transfected with pCXN2
The results of antibody staining are also shown.
When cultured in the presence of the sugar chain synthesis inhibitor Benzyl-α-GalNAc,
The reactivity to the OSK28 antibody was significantly reduced compared to when it was not present.
The poly-N-acetylglucosamine observed in HCT-15 cells expressing G6 polypeptide
of tillactosamine sugar chainsde novoThe synthesis is mainly on the O-linked glycans of glycoproteins.
On the other hand, even in swainsonine-treated cells,
Since the reactivity to SK28 antibody was reduced,
The poly-N-acetyllactosamine sugar chains observed in HCT-15 cellsde
novoThis suggests that synthesis also occurs on the N-linked glycans of glycoproteins.
From the above results, it is concluded that when highly expressed in animal cells, the G6 polypeptide acts as a glycoprotein.
It is thought that poly-N-acetyllactosamine sugar chains can be synthesized on protein sugar chains.
Also, glycoproteins and oligosaccharides secreted from cells expressing G6 polypeptide are
It is thought that poly-N-acetyllactosamine sugar chains are newly synthesized in the sugar chains of
Therefore, cells expressing the G6 polypeptide can be used as a host to produce useful glycoproteins.
By secreting and producing the glycoprotein, the glycoprotein to be secreted is poly-N-acetyl
It is possible to add a sugar chain containing lactosamine.
Example 7: In human cultured cells transfected with an expression plasmid for G6 polypeptide
Measurement of β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity
The expression plasmid for the G6 polypeptide obtained in Example 6(1) was introduced.
Using cell extracts from stable transformants (Namalwa cells), β1,3-N
The acetylglucosaminyltransferase activity was examined.
(1) Activity measurement using 2-aminobenzoated oligosaccharides as a substrate
The transformed cells (approximately 2 x 107pcs) into microtubes
The mixture was taken into a tube (1.5 ml, manufactured by Eppendorf) and centrifuged (550 × g,
The cells were collected by centrifugation for 7 minutes. The cells were washed with 0.9 ml of PBS, and then the washed cells were
The purified cells were cultured in 20 mmol/L HEPES (pH 7.2), 2% Triron X-
The mixture was suspended in a solution (100 μl) of 100 and then ultrasonicated (BioRupto
The cells were disrupted using a centrifuge tube (Cosmo Bio). After standing at 4°C for 1 hour,
The supernatant was obtained by centrifugation (550×g, 7 minutes).
Using the above enzyme sample and a 2-aminobenzene-modified sugar chain substrate, β1,3-N-
Acetylglucosaminyltransferase activity was measured.
2-Aminobenzene-modified glycan substrates were prepared using Sigma-Aldrich 2AB Glycan.
Labeling kit (Oxford Glycoscience)
) according to the kit instructions.
Lacto-N-neotetraose, Galβ1-4GlcNAcβ1-
3Galβ1-4Glc; hereinafter abbreviated as LNnT) and Galβ1-4Glc
NAcβ1-3Galβ1-4GlcNAc (hereinafter sometimes abbreviated as 2LN)
The 2-aminobenzene derivative of LNnT was used as the substrate.
2LN was purchased from Seikagaku Corporation.
The activity was measured by a known method [FEBS,462, 289 (1999), J. Bio
l. Chem.,269, 14730-14737 (1994), J. Biol
Chem.,267, 23507 (1992), J. Biol. Chem. ,
267, 2994 (1992)] was used.
Liquid [150 mmol/l MOPS (pH 7.5), 50 mmol/l UDP
-GlcNAc (manufactured by SIGMA), 20 mmol/L sodium cacodylate (
pH 7.2), 0.4% Triron CF-54, 10 mmol/l MnC
l2, 15 mmol/l 2-aminobenzened sugar chain substrate, the above cell extract (protein
After incubation at 37°C for 16 hours, the product was analyzed by high performance liquid chromatography.
The protein concentration of the cell extract was detected by HPLC.
Protein Assay Kit (BIO RAD) was used, and the kit was
The assay was performed according to the manufacturer's instructions.
Assay solutions containing UDP-GlcNAc (sugar donor) and those without were used.
After reaction with the solution, analysis was performed by HPLC to identify the enzyme containing UDP-GlcNAc.
The peak that appeared only in the assay solution was determined to be the product.
After the reaction, the assay solution was heated at 100°C for 5 minutes, and then diluted with 50% pure water for HPLC.
The supernatant was collected by centrifugation at 10,000×g for 5 minutes.
Add 50 μl of pure water for HPLC to the tube containing the solution to wash the tube.
After washing, the mixture was centrifuged at 10,000 x g for 5 minutes to obtain the supernatant, which was then combined with the first supernatant.
The supernatant was then loaded onto an Ultrafree-MC column (Millipore
After passing the mixture through an Ultrafried Column (manufactured by Ultrafried Column), a portion (10 μl) was subjected to HPLC.
The ee-MC column was used according to the attached instructions.
HPLC was performed using a TSK-gel ODS-80Ts column (4.6
× 300 mm; Tosoh), and 0.02 mol/l containing 7% methanol as eluent
Ammonium acetate buffer (pH 4.0) was used, and the elution temperature was 50°C and the flow rate was 1 ml/
The reaction was carried out under conditions of 2 min.
Product detection was performed using a fluorescence spectrophotometer FP-920 (manufactured by JASCO Corporation).
) (excitation wavelength 330 nm, emission wavelength 420 nm).
Products were identified based on whether their elution time matched that of standard glycans.
As a standard sugar chain, 2-aminobenzene-modified GlcNAcβ1-3G
alβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc was used.
Product quantification was performed using 2-aminobenzene-modified glucose polymers (Oxfor
d Glycoscience) was used as a standard, and the fluorescence intensity was compared.
This was done by comparing the control plasmid (pAMo) or the G6 polypeptide expression plasmid.
The cells of stable transformed cells (Namalwa cells) into which the vector (pAMo-G6) was introduced were
The activity was measured using the cytosolic extract.
β1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc)
nT) was almost 0% in cells transfected with the control plasmid.
In contrast, in cells transfected with an expression plasmid for G6 polypeptide, the percentage was 6.11%.
In addition, the product (GlcNAcβ1-3Galβ1-4 ...
The substrate (Galβ1-4Acβ1-3Galβ1-4GlcNAc) was converted to
The ratio of GlcNAcβ1-3Galβ1-4GlcNAc was 1:1.
The expression of G6 polypeptide was almost 0% in the cells transfected with the plasmid.
In cells transfected with the present plasmid, the percentage increased to 3.95%.
In cells transfected with the peptide expression plasmid, the control plasmid was transfected.
Increased β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity compared to untreated cells
It was found that the G6 polypeptide is a novel β1,3-N-acetylglucosamine.
This result was demonstrated using the G6 polypeptide.
The galactose residue at the non-reducing end of the sugar chain is converted to N-acetylglucosamine.
This indicates that the enzyme is capable of synthesizing glycans in which α-glucan is attached via a β1,3 bond.
(2) Activity measurement using glycolipids as substrates
According to a known method [FEBS, 462, 289 (1999), J. Biol. Chem.
m.,269, 14730-14737 (1994), J. Biol. Chem
.267, 23507 (1992), J. Biol. Chem. ,267, 2
994 (1992)], the β1, β2, and β3 of G6 polypeptide were synthesized using glycolipid as a substrate.
3-N-acetylglucosaminyltransferase activity was measured.
Reaction solution [150 mmol/L sodium cacodylate (pH 7.2), 10 mm
ol/l UDP-GlcNAc (manufactured by SIGMA), 480 μmol/l U
DP-[14C]GlcNAc (Amersham), 0.4% Triro
n CF-54, 10 mmol/l MnCl2, 250 μmol/l glycolipid,
The cells were incubated at 37°C for 16 hours in the cell extract (20 μg of protein) prepared in (1) above.
As glycolipids, lactosylceramide
ide: manufactured by SIGMA) and paragloboside
(Provided by Professor Yasunori Kushi, Tokyo Medical and Dental University) was used.
200 μl of 1/1 KCl was added, and the mixture was centrifuged briefly to obtain the supernatant.
After washing once with ethanol, equilibrate with 10 ml of 0.1 mol/l KCl twice.
Sep-Pak plus C18 Cartridge (Waters
The supernatant was passed through a cartridge containing 10 ml of H
After washing the cartridge twice with pure water for PLC, the adsorbed sugars were removed with 5 ml of methanol.
The lipids were eluted. The eluate was concentrated to about 10 μl using a vacuum dryer, and the concentrated solution was
TLC plate (HPTLC plate Silica gel 60:ME
RCK) and mixed with chloroform:methanol:water (0.2% CaCl
2The TLC was developed using a developing solvent with a composition of 65:35:8.
The plate was spread to 5 mm from the top edge, and after drying, the plate was
The enzyme was incorporated into glycolipids using the analyzer BAS2000 (Fuji Photo Film Co., Ltd.).
The amount of radiation absorbed was measured.
Control plasmid (pAMo) or G6 polypeptide expression plasmid
The cells of stable transformed cells (Namalwa cells) into which the vector (pAMo-G6) was introduced were
When lactosylceramide was used as a substrate, the activity was measured using the cellular extract.
, whereas no activity was detected in cells transfected with the control plasmid.
In cells transfected with an expression plasmid for the G6 polypeptide, clear activity was detected.
(Product conversion efficiency: 0.125%). When paragloboside was used as a substrate,
Even in cells transfected with the control plasmid, the activity was weak (0.01%).
The cells transfected with the G6 polypeptide expression plasmid showed a significant increase in the number of G6 polypeptides (0.006%).
In the cells, the activity was clearly increased (product conversion efficiency: 0.126%).
From the above results and the results of (1) above, it is concluded that the G6 polypeptide is capable of synthesizing lactosylceramide and
A novel β1,3-N-acetylglucosamine transferase using paragloboside as a substrate
It was proved that the enzyme is a transferase.
The activity of the 6 polypeptides was taken as 100%.
The activity was 96% when G6 polypeptide was used.
The above results also support the idea that lactosylceramide and paraglucan were synthesized using G6 polypeptide.
Galactose residues present at the non-reducing ends of sugar chains such as loboside are N-acetylated.
This demonstrates that it is possible to synthesize glycolipids to which glucosamine is attached via a β1,3 bond.
Example 8: Analysis of FLAG peptide-fused G6 polypeptide using insect cells as a host
Secretory production
The cloned β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase G6 is one of
The following sequence shows a cytoplasmic region consisting of 14 amino acids at the N-terminus, followed by 18 amino acids:
a hydrophobic membrane-binding region consisting of amino acids; a stem region consisting of at least 12 amino acids;
It was thought to consist of the cytoplasmic domain consisting of 14 amino acids at the N-terminus of the G6 polypeptide, and most of the remaining C-terminal region including the catalytic domain.
The membrane-binding region consists of 3 or 6 amino acids, and a part of the stem region
and replacing the immunoglobulin signal sequence and FLAG in the removed region.
We attempted to secrete and express G6 polypeptide by adding a peptide.
(1) Construction of FLAG peptide-fused secretion vector pAMoF2 for animal cells
FLAG peptide having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 13 was added to any desired transcription factor.
The secretion vector pAMoF2 was used for secretory expression of the protein in the form of a protein attached to the N-terminus.
pAMo was created.HindIII andAspBy cutting at 718, it becomes about 8.7k
b'sHindIII-Asp718 fragments were obtained.HindIII cleavage site and
AspThe following six types of DNA [I] were used as linkers for linking the 718 cleavage sites:
IgK-1 (nucleotide sequence: SEQ ID NO: 14), IgK-2 (nucleotide sequence: SEQ ID NO: 15)
, IgK-3 (nucleotide sequence: SEQ ID NO: 16), IgK-4 (nucleotide sequence: SEQ ID NO: 1
7), IgK-5 (nucleotide sequence: SEQ ID NO: 18), IgK-6 (nucleotide sequence: SEQ ID NO:
No. 19)] was synthesized. The linker constructed by these DNAs was
Encoding the immunoglobulin κ signal sequence and FLAG peptide,PmaCI
,StuI,SnaEach restriction enzyme cleavage site of BI is incorporated.
A was prepared using the 380A DNA synthesizer manufactured by Applied Biosystems.
The synthesized DNA was purified using T4 polynucleotide kinase (Takara Shuzo Co., Ltd.).
(hereinafter the same) and then used after phosphorylation.
The six types of phosphorylated synthetic DNA obtained above and the approximately 8.7 kbHindIII-
AspPlasmid pAMoF2 was constructed by ligating the 718 fragment.
(2) Construction of plasmid pAMoF2-i52S
A DNA having the base sequence represented by SEQ ID NO: 20 was used as a PCR primer.
A (hereinafter referred to as C12-7) and having the base sequence represented by SEQ ID NO: 21
DNA (hereafter referred to as C12-9) was synthesized (from Sawasdee Technology
(It is also possible to purchase it.) C12-7 hasBamThe HI site is C12-9No
tIt is designed to introduce an I site.
PCR was performed using a kit manufactured by Takara Shuzo (GeneAmpTM DNA Amplif
cation Reagent Kit with AmpliTaqTM
Recombinant Taq DNA Polymerase
The reaction mixture was prepared according to the kit instructions, and the reaction mixture was run in a DNA thermal cycler (
PERKIN ELMER CETUS DNA Thermal Cycle
r; sold by Takara Shuzo Co., Ltd.) was used, and the temperature was set at 94°C for 30 seconds, 65°C for 1 minute, and 72°C for 2 minutes.
After 10 cycles of reaction, the reaction was further carried out at 72°C for 7 minutes.
10 ng of the plasmid pAMo-i (JP 11-236398 A) was used.
A DNA fragment of approximately 1.1 kb was obtained by PCR.
The PCR-amplified DNA fragment of approximately 1.1 kb was cloned into the T-vector pT7Blue (Nov
By ligating this with the plasmid pT7B-i52S No.
3 was constructed.
Next, the plasmid pAMoF2-i52S was constructed.
pAMoF2StuI andBanIII to give a fragment of about 7.2 kb.StuI-
BanFragment III was obtained.BanIII andNotCut at I and about
1.7 kbBanIII-NotThe I fragment was obtained. pT7B-i52S N
No. 3BamAfter digestion with HI, E. coli DNA polymerase I Klenow fragment was used.
ItBamThe 5' protruding ends generated by HI digestion were converted to blunt ends, and thenN
otBy digesting with .I, a fragment of approximately 1.1 kb was obtained.BamHI (blunt end)-Not
I fragment was obtained.
The approximately 7.2 kb fragment obtained aboveStuI―BanFragment III, approximately 1.7kb
ofBanIII-NotI fragment and approximately 1.1 kbBamHI (blunt end)-
NotThe I fragment was ligated to construct the plasmid pAMoF2-i52S.
(3) Construction of Plasmids pBS-G6sec1 and pBS-G6sec2
The region of the G6 polypeptide believed to have catalytic activity (position 36 of SEQ ID NO: 1)
from the aspartic acid at position 378 to the isoleucine at position 378 of SEQ ID NO: 1
DNA encoding the 9th isoleucine to the 378th isoleucine
The fragments were subcloned.
CB-543 having the base sequence represented by SEQ ID NO: 22 and CB-544 having the base sequence represented by SEQ ID NO: 23 were
CB-545 having the base sequence shown in Example 3 was used as a primer.
PCR was performed using pBS-G6 as a template to obtain the 36th base of SEQ ID NO: 1.
Approximately 1.0 kb of the sequence encoding from aspartic acid to isoleucine at position 378
DNA fragments were prepared.BamThe HI cleavage site is CB-54
In 5XbaThe PCR amplified fragment wasBamHI andXb
aAfter digestion with , the vector pBluescript SK(-)BamHI-X
bapBS-G6sec1 was constructed by inserting CB-544, which has the base sequence represented by SEQ ID NO: 24, and CB-544, which has the base sequence represented by SEQ ID NO: 25.
CB-545 having the base sequence shown in Example 3 was used as a primer.
PCR was performed using pBS-G6 as a template to obtain the 39th isoform of SEQ ID NO: 1.
Approximately 1.0 kb of DNA encoding leucine to isoleucine at position 378
The fragments were prepared.BamThe HI cleavage site is
XbaThe PCR amplified fragment wasBamHI andXbaI
After digestion, the vector pBluescript SK(-)BamHI-XbaI
pBS-G6sec2 was constructed by integrating this between the two.
PCR was performed using Platinum Pfx DNA polymerase (GIB
The template used was 1 ng of the plasmid pBS-G6.
50 μl of the PCR reaction solution was heated at 94°C for 2 minutes, and then heated at 94°C for 20 minutes.
One cycle consisted of a reaction at 55°C for 45 seconds, 55°C for 45 seconds, and 68°C for 2 minutes.
Five cycles of reaction were performed using Platinum Pfx DNA pol.
The instructions for the .ymerase kit were followed.
DNA fragments incorporated into pBS-G6sec1 and pBS-G6sec2
The base sequence of each fragment was determined to confirm the absence of PCR errors.
(4) To secrete and express the FLAG peptide-fused G6 polypeptide in insect cells,
Creation of recombinant viruses
The DNA encoding the target protein is inserted into a special vector called a transfer vector.
The first step is to integrate the target DNA into a suitable plasmid (step 1), and the second step is to integrate the target DNA prepared in step 1 into a suitable plasmid (step 2).
The transferred vector and wild-type virus were cotransfected into insect cells.
and obtaining a recombinant virus by homologous recombination (step 2).
The recombinant virus was produced by the following process.
Gold Starter Kit (product number PM-21001K) was used.
The procedure was carried out according to the manual:
(Step 1) DNA encoding the FLAG peptide-fused secreted G6 polypeptide was prepared.
Integration into a transfer vector
Transfer vector pVL1393 (Pharmingen)Ba
mHI site andNotBetween the I site, a FLAG peptide-fused secreted G6 polypeptide
Plasmid pVL1393-F2G6s incorporating DNA encoding the peptide
ec1 and pVL1393-F2G6sec2 were constructed.
pAMoF2-i52S prepared in (2) above was purified with restriction enzymesHindIII andN
otI and a 1.2 kb fragmentHindIII-NotI fragment was obtained.
pVL1393 wasBamHI andBstPI, and 3.2 kb
ofBamHI-BstThe PI fragment was obtained.
pVL1393 wasNotI andBstPI and a 6.4 kb fragment
NotI-BstThe PI fragment was obtained.
BamHI site andHinIt is arranged as a linker for connecting the dIII sites.
The DNAs shown in columns 26 and 27 were synthesized and used to prepare T4 polynucleotides.
The 5' end was phosphorylated using kinase.
By linking the above three fragments with a linker, pVL1393-F2i52S was obtained.
2 was constructed.
pVL1393-F2i52S2BamHI andNotCut at I and about 9.6
kbBamHI-NotThe pB I fragment was obtained.
S-G6sec1 is digested with a restriction enzymeBamHI andNotI and approximately 1.0 kbB
amHI-NotBy combining the above two fragments, the plus
The plasmid pVL1393-F2G6sec1 was constructed.
pVL1393-F2i52S2BamHI andNotCut at I and about 9.6
kbBamHI-NotThe pB I fragment was obtained.
S-G6sec2 is digested with a restriction enzymeBamHI andNotI and approximately 1.0 kbB
amHI-NotBy combining the above two fragments, the plus
The vector pVL1393-F2G6sec2 was constructed.
(Step 2) Preparation of recombinant virus
Cultured in TNM-FH insect medium (Pharmingen).
The filamentous baculovirus was transfected into the cultured insect cells Sf9 (Pharmingen).
DNA [BaculoGold Baculovirus DNA (BaculoGold
baculovirus DNA), manufactured by Pharmingen] and the above
The prepared plasmid (pVL1393-F2G6sec1 or pVL1393
-F2G6sec2) was transfected using the lipofectin method [protein nucleic acid enzyme,37, 2701 (
Recombinant baculovirus was generated by introducing the vector into the host cell using the recombinant vector.
The following recombinant baculoviruses derived from pVL1393-F2G6sec1 were prepared:
The method for producing the recombinant baculovirus derived from pVL1393-F2G6sec2 is described below.
The preparation of the vector was carried out in the same manner.
1-5 μg of pVL1393-F2G6sec1 and 15 ng of filamentous baculoplasmic
The viral DNA was dissolved in 12 μl of distilled water and then infected with Lipofectin (GIBCO BR).
A mixture of 6 μl (6 μg) of the 100 μL PBS solution (manufactured by L Co.) and 6 μl of distilled water was added, and the mixture was left to stand at room temperature for 1
Let it sit for 5 minutes.
Approx. 2 x 106100 Sf9 cells were cultured in 2 ml of Sf900-II medium (GIBCO
The cells were suspended in a 35 mm diameter plastic cell culture dish.
After that, pVL1393-F2G6sec1, linear baculovirus DNA, and
The entire volume of the mixed solution of ribosomal protein and lipofectin was added, and the mixture was cultured at 27°C for 3 days.
1 ml of culture supernatant containing the recombinant virus was collected from the culture medium.
The Petri dish from which the culture supernatant was collected was filled with fresh TNM-FH insect medium.
After the incubation, 1 ml of the culture medium was added and the mixture was further cultured at 27°C for 4 days.
An additional 1.5 ml of culture supernatant containing the virus was obtained.
(5) Obtaining recombinant virus solution
Approximately 8 x 106100 Sf9 cells were cultured in 5 ml of EX-CELL 400 medium (JRH Co., Ltd.).
Suspended in 25 cm2The flask (manufactured by Greiner) was placed in a flask and heated at room temperature for 30
After leaving the flask for 1 minute to allow the cells to adhere to the flask, the supernatant was removed and 1 ml of
EX-CELL 400 medium and the culture containing the recombinant virus obtained in (4) above
1 ml of supernatant was added.
After addition, the mixture was gently shaken at room temperature for 1 hour to thoroughly mix the cells and virus.
After contact with the spores, 4 ml of TNM-FH insect medium was added and the mixture was incubated at 27°C for 4
The culture medium was centrifuged at 1500 x g for 10 minutes to isolate the recombinant virus.
5.5 ml of infected Sf9 cells and recombinant virus solution were obtained.
Approximately 2 x 107Sf9 cells were suspended in 15 ml of EX-CELL 400 medium.
, 75cm2The flask (Greiner) was placed in the flask and left at room temperature for 30 minutes.
After the cells were allowed to adhere to the flask, the supernatant was removed and 5 ml of EX-CE was added to the flask.
LL400 medium and 1 ml of the recombinant virus solution obtained above were added.
After addition, the cells and virus were thoroughly mixed by gently shaking at room temperature for 1 hour.
After contact with the spores, 10 ml of TNM-FH insect medium was added and the mixture was incubated at 27°C.
The culture was cultured for 4 days. The culture medium was centrifuged at 1500×g for 10 minutes to obtain
Sf9 cells infected with the recombinant virus and 15 ml of the recombinant virus solution were obtained.
The virus titer of the recombinant virus solution can be calculated using the following method.
(Pharmingen BaculoGold Starter Kit Manual
(based on the above).
Approx. 6 x 106100 Sf9 cells were suspended in 4 ml of EX-CELL 400 medium,
Place in a 60 mm diameter plastic petri dish for cell culture and leave at room temperature for 30 minutes.
After the cells were attached to the dish, the supernatant was removed and EX-CELL4 was added to the dish.
400 μl of EX-CELL 400 medium and 10−4or 10−5
Add 100 μl of the diluted recombinant virus solution to the dish.
After addition, gently shake the dish at room temperature for 1 hour to allow the cells and virus to mix.
After contact, remove the medium from the dish and add 2% low-melting-point agarose [
Agarplaque Agarose; Ph
2 ml of EX-CELL 400 medium (kept at 42°C) containing
A mixture of 2 ml of TNM-FH insect medium (kept at 42°C) and 2 ml of TNM-FH insect medium (kept at 42°C)
Pour the contents into the dish and leave it at room temperature for 15 minutes.
After leaving it, wrap vinyl tape around the dish to prevent it from drying out, and store it in a sealable plastic container.
The dish is placed in a stick container and cultured at 27°C for 5 days.
After culture, 1 ml of PBS buffer containing 0.01% neutral red is added to the dish.
Add 1 ml of FLAG peptide to the culture medium, and then culture for another day. Then, count the number of plaques that appear.
(6) Secretion and purification of FLAG peptide-fused G6 polypeptide
Plasmid pVL1393-F2G6sec1 or pVL1393-F2G
The G6 polypeptide encoded by the recombinant virus derived from 6sec2 contains the FLAG peptide.
Since the protein is secreted and expressed as a fusion protein with the anti-FLAG peptide,
1 affinity gel (Anti-FLAG M1 Affinity Gel
(Cosmo Bio Co., Ltd.)
Recombinant viruses derived from pVL1393-F2G6sec1 consist of eight amino acids.
The C-terminus of the FLAG peptide is connected to the G6 polynucleotide via Gly and Ser residues.
The putative catalytic region of the peptide (from aspartic acid at position 36 to aspartic acid at position 378 of SEQ ID NO: 1)
The recombinant virus derived from pVL1393-F2G6sec2 can secrete and produce polypeptides fused with 8 amino acids to the 1st isoleucine.
The C-terminus of the FLAG peptide is connected to the G6 polynucleotide via Gly and Ser residues.
The putative catalytic region of the peptide (from the 39th isoleucine to the 378th isoleucine of SEQ ID NO: 1)
Polypeptides fused with up to 10 isoleucine can be secreted and produced.
Approximately 2 x 107100 Sf21 cells were suspended in 15 ml of EX-CELL 400 medium.
75cm2Place in a flask (Greiner) and leave at room temperature for 30 minutes.
After the cells were allowed to adhere to the flask, the supernatant was removed and the flask was filled with 4 ml of EX-CE.
LL400 medium and 1 ml of the recombinant virus solution obtained in (5) above were added.
After addition, gently shake at room temperature for 1 hour to thoroughly mix the cells and virus.
After contact with the spores, 10 ml of TNM-FH insect medium was added and the mixture was incubated at 27°C.
The culture was cultured for 4 days. The culture medium was centrifuged at 1500×g for 10 minutes to obtain
15 ml of culture supernatant was obtained.
15 ml of the culture supernatant obtained above was added with sodium azide, sodium chloride, and
and calcium chloride at final concentrations of 0.1%, 150 mmol/L, and
After adding it to 2 mmol/l, anti-FLAG M1 affinity gel
(Anti-FLAG M1 Affinity Gel; manufactured by Cosmo Bio Co., Ltd.)
) was added to the tube and the mixture was stirred slowly overnight at 4°C.
After stirring, the mixture was centrifuged at 160 x g for 10 minutes to separate the anti-FLAG M1 antibody.
The affinity gel was collected and washed with 50 mmol/L Tris-HCl (pH 7
4), 150 mmol/l sodium chloride, 1 mmol/l calcium chloride
The gel was washed twice with 1 ml of a buffer solution containing 50 mmol/L Tris-HCl (pH 7.4), 150 ml of
30 μl of buffer solution containing 2 mmol/l sodium chloride and 2 mmol/l EDTA
The proteins adsorbed on the gel were dissolved by adding HCl and treating at 4°C for 30 minutes.
Then, the mixture was centrifuged at 160×g for 10 minutes to obtain the supernatant.
.
The gel was again diluted with 50 mmol/L Tris-HCl (pH 7.4), 150 mmol
30 μl of a buffer solution containing 2 mmol/l sodium chloride and 2 mmol/l EDTA was added.
After heating at 4°C for 10 minutes, the mixture was centrifuged at 160 x g for 10 minutes.
The supernatant was then obtained. The above procedure was then repeated three times, and the total elution was
85 μl of eluate was obtained.
The eluate was diluted with 1 mol/L calcium chloride to a final concentration of 4 mmol/L.
Sodium was added.
After performing SDS-PAGE using 8 μl of the eluate prepared in this way,
Silver staining or Western blotting using anti-FLAG antibody was performed.
Staining was performed using Silver Staining II Kit Wako (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.).
The method was performed according to the kit's instructions. Western blotting using anti-FLAG antibody
The tag is Yeast Amino-Terminal Flag Express
The procedure was carried out using the ION KIT (manufactured by SIGMA) according to the kit's instructions.
The results of silver staining or Western blotting using anti-FLAG antibody were compared in the third
Figure 3A shows the expression of the FLAG peptide-fused secreted G6 polypeptide.
Plasmids [pVL1393-F2G6sec1 (lanes 3 and 4) or pVL
1393-F2G6sec2 (lanes 5 and 6)
The culture supernatant of Sf21 cells (lanes 4 and 6) was purified with anti-FLAG M1 affinity chromatography.
Using a gel, the FLAG peptide-fused secreted G6 polypeptide (G6sec1) was analyzed.
or G6sec2) were purified (lanes 3 and 5) and analyzed by SDS polyacrylamide gel electrophoresis.
This figure shows the results of silver staining after subjecting the control to gel electrophoresis.
Sf21 cells infected with recombinant virus derived from plasmid pVL1393
A sample was prepared in the same manner (lane 1) from the culture supernatant of (lane 2).
indicates the location and size of the secreted G6 polypeptide produced.
Figure 3B shows the expression plasmid for the FLAG peptide-fused secreted G6 [pVL1
393-F2G6sec1 (lane 2) or pVL1393-F2G6sec
2 (lane 3)] from the culture supernatant of Sf21 cells infected with the recombinant virus
Anti-FLAG M1 affinity gel was used to detect FLAG peptide-fused secreted G6
The polypeptide (G6sec1 or G6sec2) was purified and purified by SDS polyacrylamide gel electrophoresis.
After subjecting the sample to amide gel electrophoresis, Western blot analysis was performed using an anti-FLAG peptide antibody.
This figure shows the results of blotting.
The same was obtained from the culture supernatant of Sf21 cells infected with the recombinant virus derived from pVL1393.
The arrow indicates the secreted G6 polynucleotide produced (lane 1).
The position and size of the peptide are shown.
As a result, when the recombinant virus derived from pVL1393-F2G6sec1 was infected,
When an eluate prepared from the culture supernatant of Sf21 was used, the
A broad band of D was observed. The size of the main band was approximately 43 kD.
The recombinant virus contained the following at the C-terminus of the 8-amino acid FLAG peptide:
The putative catalytic region of the G6 polypeptide (SEQ ID NO: 1) is bound to the Gly and Ser residues.
1 from the 36th aspartic acid to the 378th isoleucine]
Since the polypeptide is thought to be secreted, the polypeptide calculated from the amino acid sequence
The molecular weight of the detected band was calculated to be 40.95 kD.
The larger value compared to the previous value is thought to be due to the addition of a sugar chain.
It has four putative N-linked glycan attachment sites. The broad band is due to the presence of the attachment sites.
This indicates that there are polypeptides with different numbers and sizes of sugar chains.
Sf2 infected with recombinant virus derived from pVL1393-F2G6sec2
When the eluate prepared from the culture supernatant of No. 1 was used, a blown protein of about 41 to 47 kDa was obtained.
A major band was observed. The size of the main band was approximately 43 kD.
The recombinant virus contains a Gly residue at the C-terminus of the 8-amino acid FLAG peptide.
and Ser residues, the putative catalytic region of the G6 polypeptide [position 39 of SEQ ID NO: 1]
a polypeptide fused with the 378th isoleucine to the 378th isoleucine
Therefore, the polypeptide calculated from the amino acid sequence
The molecular weight of the detected band is 40.6 kD.
The reason for this is thought to be the addition of sugar chains.
It has four putative attachment sites. The band is broad due to the number of added glycans and
This indicates the presence of polypeptides of different sizes.
On the other hand, Sf infected with a recombinant virus derived from the vector pVL1393
When the eluate prepared from the culture supernatant of 21 was used, the band was not detected.
Band intensity detected by Western blotting using anti-FLAG antibody
was detected in the eluate from the recombinant virus derived from pVL1393-F2G6sec1.
When the intensity of the band emitted was set to 1, the intensity of the band derived from pVL1393-F2G6sec2 was
The intensity of the band detected in the eluate derived from the recombinant virus was 1.05.
Based on these results, it is possible to express the FLAG peptide-fused G6 polypeptide using insect cells.
and the polypeptide can be secreted and produced by anti-FLAG M1 affinity chromatography.
It was shown that the purified product can be easily purified using a gel.
Example 9: Using a FLAG peptide-fused G6 polypeptide produced in insect cells
Activity study
The FLAG peptide-fused G6 polypeptide produced and purified in Example 8 was investigated using various substrates.
The β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity of the peptide was measured.
(1) Activity measurement using 2-aminobenzylated oligosaccharides as a substrate
The eluate prepared in (6) of Example 8 was used to measure the activity of FL secreted and produced in insect cells.
β1,3-N-acetylglucosamine transfer of AG peptide-fused G6 polypeptide
The enzyme activity was measured using the method described in Example 7.
The substrate was oligosaccharide [LNnT, Galβ1-4GlcNAcβ1-3G
alβ1-4GlcNAc (hereinafter abbreviated as 2LN), Galβ1-4Glc
NAcβ1-3Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4GlcNA
c (hereinafter abbreviated as 3LN), Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ
1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-
4GlcNAc (hereinafter abbreviated as 4LN), Galβ1-4GlcNAcβ1
-3Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4GlcNAcβ1-3
Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4GlcNAc (hereinafter, 5L
N), or Galβ1-4 (SO3-6) GlcNAcβ1-3G
alβ1-4(SO3-6) GlcNAc (hereinafter abbreviated as L2L2)
The 2-aminobenzene-conjugated oligosaccharides were used.
SIGMA 2AB glycan labeling kit (Oxford)
d Glycoscience) according to the kit instructions.
LNnT was purchased from Oxford Glycosystems.
The oligosaccharides were obtained from Seikagaku Corporation.
Specifically, 20 μl of assay solution [150 mmol/l sodium cacodylate
(pH 7.2), 50 mmol/l UDP-GlcNAc (Sigma-Aldrich)
), 0.4% Triron CF-54, 10 mmol/l MnCl2, 5
μmol/L 2-aminobenzoated sugar chain substrate, the above purified enzyme solution] at 37°C.
After 16 hours of reaction, the product was purified by high performance liquid chromatography (HPLC, details will be given later).
The enzyme was detected using the enzyme pVL1 described in Example 8 (6).
Sf21 cultures infected with recombinant viruses derived from 393-F2G6sec1
Eluate (1.5 μl) prepared from the supernatant, or pVL1393-F2G6sec
The eluate (
1.4 μl) was used.
After the reaction, the assay solution was treated at 100°C for 5 minutes, and then diluted with 50% pure water for HPLC.
The mixture was centrifuged at 10,000×g for 5 minutes to obtain the supernatant.
Add 50 μl of pure water for HPLC to the tube containing the above and wash the tube.
The mixture was centrifuged at 10,000×g for 5 minutes to obtain the supernatant, which was then combined with the first supernatant.
The supernatant was then applied to an Ultrafree-MC column (Millipore).
After passing through the column, a portion (10 μl) was subjected to HPLC.
The C column was used according to the attached instructions.
HPLC was performed using a TSK-gel ODS-80Ts column (4.6
× 300 mm; Tosoh), and 0.02 mol/l containing 7% methanol as eluent
Ammonium acetate buffer (pH 4.0) was used, and the elution temperature was 50°C and the flow rate was 1 ml/
The reaction was carried out under conditions of 2 min.
Product detection was performed using a fluorescence spectrophotometer FP-920 (manufactured by JASCO Corporation).
) (excitation wavelength 330 nm, emission wavelength 420 nm).
Produced and purified using recombinant virus derived from pVL1393-F2G6sec1
The secreted enzyme (referred to as G6sec1) and pVL1393-F2G6sec
The secreted enzyme (called G6sec2) was produced and purified using a recombinant virus derived from
As a result of measuring the activity using β1,3-N-acetylglucosamine
The conversion efficiency to the product when LNnT was used as a substrate was 1.0%.
When G6sec1 was used, the rate was 9.85%, and when G6sec2 was used, the rate was 11.2%.
The results of examining substrate specificity using G6sec1 or G6sec2 were as follows:
The results are shown in Table 1 (Table 1 Experiment 1).
The relative activity is shown with the activity of the target gene set at 100%.
The samples were prepared using recombinant virus (control virus) derived from 3.
No activity was detected.
Furthermore, the purified enzyme (G6sec2) was purified again using the method shown in Example 8 (6).
The results of the substrate specificity study are shown in Table 1 (Table 1).
Experiment 2) Infection with recombinant virus derived from pVL1393-F2G6sec2
A purified enzyme (280 μl) was prepared from 30 ml of the culture supernatant of Sf21.
The assay was performed using 2-aminobenzylated LNnT as a substrate.
The relative activity is shown when the activity when LNnT was used as a substrate was taken as 100%.
The conversion efficiency to products was 26.2%.
As a result, poly-N-acetyllactosamine sugar chains (2LN, 3LN, 4LN,
and 5LN) were also found to be substrates for the G6 polypeptide.
-acetyllactosamine sugar chains (2LN, 3LN) form long poly-N-acetyllactosamine chains.
Compared with the ctosamine sugar chain (4LN, 5LN), it is a substrate for G6 polypeptide.
It was also revealed that the poly-N-acetyllactose with sulfate groups attached was easily
It was also found that the tosamine sugar chain L2L2 can serve as a substrate for the G6 polypeptide.
Anti-FLAG M1 affinity staining with G6sec1 or G6sec2
When the gel (gel before enzyme elution) was used as the enzyme,
Cetylglucosaminyltransferase was detected.
-The amount of gel equivalent to the eluate used in measuring acetylglucosaminyltransferase activity
The conversion efficiency when LNnT was used as a substrate was
6.64% when using G6sec1 adsorption gel, and 20.2% when using G6sec1 adsorption gel.
This result indicates that glycan synthesis is possible even when the enzyme is adsorbed onto the gel.
On the other hand, a recombinant virus derived from pVL1393 (control virus) was used.
No activity was detected in a gel prepared in the same manner.
On the other hand, G6sec1 and G6sec2 reacted with GlcNAcβ1,3-galactosidase.
The β1,3-galactosyltransferase activity was not observed.
, common law [J. Biol. Chem. ,274, 12499-12507 (199
9)]. 20 μl of assay solution [14 mmol/l HEPE
S (pH 7.4), 75 μmol/l UDP-Gal (manufactured by SIGMA), 1
1 mmol/l MnCl2, 88 pmol/L sugar chain substrate, the above purified enzyme]
The reaction was carried out at 37°C for 16 hours.
The amount was the same as that used to measure cosaminyltransferase activity.
Aminobenzene-modified GlcNAcβ1-3Galβ1-4GlcNAcβ1-3
Galβ1-4GlcNAc (hereinafter abbreviated as GlcNAc-2LN) was used.
The sugar chain was prepared by treating 2-aminobenzene-modified LN3 with β-galactosidase.
The terminal galactose residues were removed by adding the α-glucan.
100 milliunits of 2-aminobenzenated LN3 for 60 nmol
β-galactosidase (Seikagaku Kogyo Co., Ltd.) was added, and the mixture was incubated at 37°C for 16 hours.
The β-galactosidase was inactivated by heat treatment at 00°C for 5 minutes.
These results suggest that the FLAG peptide-fused G6 polynucleotide secreted and expressed in insect cells
The peptide (G6sec1 or G6sec2) is a β1,3-N-acetylglucosamine.
It has cosaminyltransferase activity but no β1,3-galactosyltransferase activity.
This result indicates that the G6 polypeptide binds to β1,3-galactose.
It was confirmed that it is not a transferase but a β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase.
β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase G6 was confirmed to be a FLAG
It can be secreted and produced in insect cells as a fusion protein with a peptide.
The protein can be easily purified using anti-FLAG M1 affinity gel.
The fusion protein produced was found to be poly-N-acetyllactosamine.
It was shown that it can be used to synthesize glycans such as glycans.
Compared to when produced in Namalwa cells, when produced in insect cells,
It was revealed that the enzyme produced a high amount of enzyme.
(2) Activity measurement using pyridylaminated oligosaccharides as substrates
30 μl of assay solution [150 mmol/L sodium cacodylate (pH 7.0)] was added.
.. 2), 50 mmol/l UDP-GlcNAc (manufactured by SIGMA), 0.4
%Triron CF-54, 10 mmol/l MnCl2, 50 μmol/
l pyridylaminated sugar chain substrate, purified enzyme solution (G6sec2) at 37°C,
After 14.5 hours of reaction, the product was detected by HPLC.
2) was obtained according to the method described in Example 8 (6).
30 ml of culture supernatant of Sf21 infected with recombinant virus derived from 2G6sec2
The purified enzyme (280 μl) was prepared from the mixture, and 5 μl of the purified enzyme was used in the assay.
The substrates include LnNT, lacto-N-tetraose (Lacto-N-tet
raose, Galβ1-3GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc;
LNT), lacto-N-fucopentaose II (Lacto-N-f
ucopentaose II, Galβ1-3 (Fucα1-4) GlcNA
cβ1-3Galβ1-4Glc (hereinafter abbreviated as LNFP-II), lacto-
N-fucopentaose III (Lacto-N-fucopentaose I
II, Galβ1-4 (Fucα1-3) GlcNAcβ1-3Galβ1-4
Glc; hereinafter abbreviated as LNFP-III), lacto-N-fucopentaose V
(Lacto-N-fucopentaose V, Galβ1-3GlcNA
cβ1-3Galβ1-4(Fucα1-3)Glc; hereinafter abbreviated as LNFP-V
), and lacto-N-difucohexaose II (Lacto-N-di
fucohexaose II, Galβ1-3 (Fucα1-4) GlcNA
cβ1-3Galβ1-4(Fucα1-3)Glc; hereinafter referred to as LNDFH-II
(abbreviated as "Oxford Glycosystems") was
The substrate was fluorescently labeled with benzopyridine in accordance with a conventional method [Agri
c. Biol. Chem. ,54, 2169 (1990)].
For each substrate, an assay containing UDP-GlcNAc (sugar donor) was performed.
After reaction using the assay solution containing the α-glucan-1-phosphate buffer and the α-glucan-1-phosphate buffer, the UDP-Glc
The peak that appeared only in the assay solution containing NAc was determined to be the product.
After the reaction, the assay solution was heated at 100°C for 5 minutes and then spun at 10,000 x g.
The mixture was centrifuged at 400°C for 5 minutes to obtain the supernatant, and a portion (5 μl) of the supernatant was subjected to HPLC.
HPLC was performed using a TSK-gel ODS-80Ts column (4.6 x 300 mm
Tosoh Corporation) was used, and 0.02 mol/L ammonium acetate buffer was used as the eluent.
(pH 4.0), with an elution temperature of 50°C and a flow rate of 0.5 ml/min.
Product detection and quantification were performed using a fluorescence spectrophotometer FP-920 (Japan Bunko).
The assay was performed using a fluorochemical analyzer (manufactured by Hikari Co., Ltd.) (excitation wavelength: 320 nm, emission wavelength: 400 nm).
The relative activity, with the activity when LNnT was used as the substrate being taken as 100%, is shown in Table 2.
Ta.
When LNnT was used as a substrate, the conversion efficiency of the substrate to the product was 12.8%.
LNnT is a good substrate for G6 polypeptide (G6sec2), but LNT, L
It is clear that NFP-III and LNFP-V are hardly substrates.
In addition, the second GlcNAc residue from the non-reducing end in LNT
LNFP-II and LNDF are oligosaccharides in which fucose is attached via an α1,4 bond to
It was also revealed that H-II does not serve as a substrate for the G6 polypeptide.
(3) Activity measurement using unlabeled oligosaccharides as substrates
The glycosyltransferase reaction was performed as follows. 40 μl of assay solution [50 ml]
mol/l MOPS (pH 7.5), 5mmol/l UDP-GlcNAc
(manufactured by SIGMA), 5 mmol/l MnCl2, 10 mmol/l sugar chain group
The mixture was incubated at 37°C for 16 hours in a purified enzyme solution (G6sec2).
After treating at 100°C for 5 minutes, the mixture was centrifuged at 10,000 x g for 20 minutes to obtain the supernatant.
A part of it is used for HPAE/PAD (High Performance Automated Electromagnetic Compatibility).
on Pulsed Amperometric Detection; DI
The analysis was carried out using a conventional method [Anal. Biochem.
m.,189, 151-162 (1990), J. Biol. Chem. ,27
3, 433-440 (1998) ].
As the purified enzyme (G6sec2), 10 μl of the enzyme obtained in (2) above was used.
As a substrate, unlabeled oligosaccharide (lactose (Ga
1β1-4Glc) and LNnT were used.
For each substrate, an assay containing UDP-GlcNAc (sugar donor) was performed.
After reacting with the assay solution containing the solution and the non-solution, analysis was performed using HPAE/PAD.
The peak that appeared only in the assay solution containing UDP-GlcNAc was determined to be the product.
The product was identified based on whether its elution time matched that of the standard glycan.
Standard sugar chains include GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc and
GlcNAcβ1-3Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Gl
c was used.
The conversion efficiency to product when LNnT was used as a substrate was 0.48%, and when lactose was used as a substrate
When LNnT was used as a substrate, the conversion efficiency to the product was 0.30%.
When the activity was 100%, the relative activity when lactose was used as a substrate was 62.5%.
As a result, β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase (G6)
It was found that lactose is also a good substrate for LNnT.
(4) Activity measurement using glycolipids as substrates
According to a known method [FEBS, 462, 289 (1999), J. Biol. Chem.
m.,269, 14730-14737 (1994), J. Biol. Chem
.267, 23507 (1992), J. Biol. Chem. ,267, 2
994 (1992)], the β1, β2, and β3 of G6 polypeptide were synthesized using glycolipid as a substrate.
3-N-acetylglucosaminyltransferase activity was measured.
Reaction solution [150 mmol/L sodium cacodylate (pH 7.2), 10 mm
ol/l UDP-GlcNAc (manufactured by SIGMA), 480 μmol/l U
DP-[14C]GlcNAc (Amersham), 0.4% Triro
n CF-54, 10 mmol/l MnCl2, 250 μmol/l glycolipid,
The reaction was carried out at 37°C for 16 hours in purified enzyme (G6s
ec2) was used 10 μl of the enzyme obtained in (2) above.
The following are lactosylceramide, paraglobulin,
paragloboside, galactosylceramide
sylceramide) (type I), and galactosylceramide (gal
actosylceramide (type II) was used.
was obtained from Professor Yasunori Kushi of Tokyo Medical and Dental University. Other glycolipids were purchased from SIGMA.
After the reaction was completed, 200 μl of 0.1 mol/l KCl was added and the mixture was gently stirred.
After centrifugation, the supernatant was collected. After washing once with 10 ml of methanol,
Sep-Pak plus C18 equilibrated with 100 mol/L KCl twice
The supernatant was passed through Cartridge (manufactured by Waters) to separate glycolipids in the supernatant.
The cartridge was washed twice with 10 ml of pure water for HPLC.
After washing, the adsorbed glycolipids were eluted with 5 ml of methanol.
The liquid was concentrated to about 10 μl, and the concentrated liquid was applied to a TLC plate (HPTLC plate).
The sample was plotted on a silica gel 60 (manufactured by MERCK) and chloroform was added.
hum:methanol:water (0.2% CaCl2(including) = 65:35:8 composition
The TLC plate was developed to a depth of 5 mm from the top edge.
After drying the plate, the plate was analyzed by a bio-image analyzer BAS2000 (Fuji Photo Film Co., Ltd.).
The amount of radiation incorporated into glycolipids was measured using a fluorochrome plated film (manufactured by Shin Film Co., Ltd.).
FLAG-fused G6 polypeptide (G6sec2) reacts with lactosylceramide and
It was found that lactosylceramide and paragloboside are the substrates.
The conversion efficiencies to products when lagloboside was used as a substrate were 5.39% and 2.0%, respectively.
The G6 polypeptide when lactosylceramide was used as a substrate was 5.2%.
If the activity of the enzyme is 100%, the activity when paragloboside is used as a substrate is 4.
68%.
On the other hand, G6 polypeptide (G6sec2) reacts with galactosylceramide (type
I) and galactosylceramide (type II).
.
These results suggest that G6 polypeptide inhibits lactosylceramide and paraglobulin.
It is a β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase that prefers α-glucosamine as a substrate.
By comparing with the results of Example 7 (2), it was found that secretory G6
(G6sec2) prefers paragloboside as a substrate over lactosylceramide.
It can be seen that the enzyme is
Certain β3GnTs arein vitroParagloboside is used as a substrate in
However, the activity is low when lactosylceramide is used as a substrate [Gly
cobiology,9, 1123 (1999)]. Therefore, G6 polypeptide
β1,3-N-acetylglucosamine thiol, which has different substrate specificity from β3GnT,
It is thought to be a transferase.
In addition, G6 polypeptide and GlcNAcβ1,4-galactosyltransferase are
For example, lactosylceramide can be converted to paragloboside,
From neolactohexaosylceramide (Galβ1-4GlcNAcβ1-3
Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc-ceramide), and
can synthesize neolactohexaosylceramide from lactosylceramide.
Example 10: G6 polypeptide expression in cultured human cells transfected with an expression plasmid
Synthesis of glycolipids
Namalwa cells (
108cells), Namalwa cells (108pieces),
Neutral glycolipids were extracted from Namalwa cells that had not been transfected with the plasmid.
Using immuno-TLC, N-
The composition and expression level of glycolipids containing acetyllactosamine structures were compared.
The method is based on a known method (Shujunsha Cell Engineering Special Issue Glycobiology Experimental Protocols
Anal. Biochem.,223, 232 (1994)].
The antibody recognizes the N-acetyllactosamine structure present at the non-reducing end of the sugar chain.
Monoclonal antibody capable of recognizing N-acetyllactosamine [anti-N-acetyllactosamine antibody 1B2-1B7
:Arch. Biochem. Biophysics. ,303, 125 (19
93), Infect. Immun. ,64, 4129 (1996), J. Co
mp. Neurol. ,22, 607 (1988)] antibody was used.
107The neutral glycolipids were separated on a TLC plate (HPTLC plate Sil
The sample was spotted on a sheet of ica gel 60 (manufactured by MERCK) and then washed with chloroform:methanol.
Water (0.2% CaCl2A developing solvent with a composition of 60:35:8 (including
As standard glycolipids, in the case of orcinol staining,
Glucosylceramide (2 μg; hereinafter, sometimes abbreviated as GlcCer),
Lactosylceramide (2 μg; hereinafter, sometimes abbreviated as LacCer),
Cetriaosylceramide (0.5 μg; hereinafter, Lc3It is sometimes abbreviated as Cer
), and paragloboside (0.5 μg; hereafter referred to as nLc4Abbreviated as Cer
), and paragloboside (nLc) in the case of immunohistochemistry.4Cer) O
and neolactohexaosylceramide (hereinafter referred to as nLc6It is sometimes abbreviated as Cer
Except for the standard glycolipids, two identical plates were prepared.
One plate was used for orcinol staining, and the other for immunostaining.
After development, the plate was resuspended in isopropanol:water (0.2% CaCl2Including): Meta
The plate was then immersed in a solution of 40:20:7 alcohol for 20 seconds.
The PVDF membrane (Immobilon: manufactured by Millipore) and glass
Covered with a microfiber filter (ATTO) and TLC Th
The glycolipids on the plate were analyzed using a Thermal Blotter (ATTO).
The conditions used were 180°C, level 8, 45 seconds, and transfer to a PVDF membrane.
The PVDF membrane was placed in a solution consisting of 5% skim milk and TBS-Tween 20.
After immersion for 1 hour, anti-N-acetyllactosamine antibody 1B2-1B7 (hybrid
5% skim milk containing 1/100 of the culture supernatant of rhesus maize, TBS-Tween
The PVDF membrane was immersed in a solution consisting of TBS-Tween 20 for 2 hours.
After washing three times, horseradish peroxidase-labeled anti-mouse IgM antibody (0
5% skim milk containing 4 μg/ml (manufactured by Jackson), TBS-Tw
The PVDF membrane was immersed in a solution of TBS-Tween 20 for 1 hour.
After washing three times with 20 ml of HCl, the plate was incubated with the ECL system (Amersham Pharmacia).
Antibody-bound glycolipids were detected using a ELISA kit (manufactured by the manufacturer).
The results of orcinol staining are shown in Figure 4A, and the results of immunostaining are shown in Figure 4B.
Lane 1 of FIG. 4A shows standard glycolipids (GlcCer, LacCer, L
c3Cer, nLc4Cer), and lane 2 is the plasmid
Lane 3 is Namalwa cells not transfected with vector pAMo.
Lane 3 is Namalwa cells transfected with pAMo-G6.
Neutral glycolipids were extracted from each cell (lane 4) and developed on a TLC plate.
The results of orcinol staining are shown. Lane 1 in Figure 4B shows the standard
Glycolipids (nLc4Cer, nLc6Cer) and
Lane 2 is Namalwa cells without plasmid transfection, lane 3 is vector
Lane 3 is Namalwa cells transfected with pAMo, lane 4 is Namalwa cells transfected with pAMo-G6.
Neutral glycolipids were extracted from each of the Namalwa cells (lane 4) and analyzed by TLC.
After development into the glycan, the N-acetyllactosamine structure present at the non-reducing end of the glycan was
Antibody staining using a recognizable antibody (anti-N-acetyllactosamine antibody 1B2)
The arrow in B indicates the Namalw
a Glycolipids (nLc4Cer and nLc6Cer) position
In Namalwa cells expressing G6 polypeptide, the vector-introduced N
Compared to Namalwa cells and Namalwa cells without plasmid
Paraglycolipids, which have an N-acetyllactosamine structure at the non-reducing end of the sugar chain
Globoside (nLc4Cer) and neolactohexaosylceramide (Gal
β1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1
-4Glc-ceramide: nLc6The amount of ATP (abbreviated as Cer) increases.
It was revealed that the vector was introduced into Namalw
No difference was observed between the a cells and the Namalwa cells that had not been transfected with the plasmid.
(Figure 4B).
These results and those of Example 9 suggest that G6 polypeptide acts as a N
-It is clear that it is involved in the synthesis of glycolipids with acetyllactosamine structure
As shown in Example 9, the G6 polypeptide produced lactosylceramide (
Galβ1-4Glc-ceramide) as a substrate to produce lactotriaosylceramide (
GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc-ceramide) can be synthesized.
Cells expressing β1,4-galactosyltransferase (e.g., Namalwa cells)
In the present study, lactotriaosylceramide synthesized by G6 polypeptide
is further converted to β1,4-galactose by the β1,4-galactosyltransferase.
By adding a bond, paragloboside (Galβ1-4GlcNAcβ
It is thought that ceramide is converted into 1-3Galβ1-4Glc-ceramide.
The results were obtained by injecting G6 polypeptide into appropriate cells (lactosylceramide, paragloboside, etc.).
The G6 polypeptide is expressed in a cell expressing a glycolipid that is a substrate for the G6 polypeptide.
This allows the galactose residues present at the non-reducing end of the glycolipid sugar chain to be used as the substrate.
It is possible to synthesize glycolipids to which N-acetylglucosamine is attached via a β1,3 bond.
Furthermore, the cells express the appropriate β1,4-galactosyltransferase.
In this case, the N-acetyllactosamine structure is located at the non-reducing end of the glycolipid sugar chain that serves as the substrate.
Alternatively, glycolipids with poly-N-acetyllactosamine sugar chains can be synthesized.
These results indicate that G6 polypeptide produces lactosylceramide β1,
It acts as a 3-N-acetylglucosaminyltransferase and acts to synthesize neolactoglycolipids and lactose.
It has also been shown that GlcNAcβ1,
By working in cooperation with 4-galactosyltransferase, the G6 polypeptide
Among them, poly-N-acetyllactosine such as neolactohexaosylceramide
It is also thought to be involved in the synthesis of glycolipids with amino sugar chains.
The known enzyme (β3GnT) isin vitroIn lactosylceramide
It was shown that the enzyme exhibited weak β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity against
However, whether lactosylceramide can actually be used as a substrate in cells is unclear.
Not shown.
Example 11: Examination of the expression level of G6 gene transcription products in various cells
G6 gene transcription products were quantified using a standard method [Proc. Natl. Acad. Sci.
i. USA,87, 2725 (1990), J. Biol. Chem. ,269
, 14730 (1994), JP 6-181759]
β-actin transcripts were also quantitatively quantified to correct gene expression levels.
This was performed using PCR.
(1) Synthesis of single-stranded cDNA from various cells and cell lines
The cell lines used were colon cancer cell lines (Colo201, Colo205, HCT-
15, SW480, SW620, WiDR, LS180), lung cancer cell line (AOI
, EBC-1, PC-1, A549, ABC-1, EHHA-9, HAL8, H
AL24, LX-1, PC-7, PC-9, PC-12, RERF-LC-MS
), gastric cancer cell lines (KATOIII, MKN1, MKN7, MKN28, MKN4
5, MKN74, TMK1, HSC43), neuroblastoma (NAGAI, NB-
9, SCCH-26, IMR32, SK-N-SH), glioblastoma cells
Strains (A172, KG-1-C, YKG-1, T98G, U251, U-118-
MG, G1-1), pancreatic cancer cell lines (Capan-1, Capan-2), prostate
Cancer cell line PC-3, liver cancer cell line HepG2, erythroleukemia cell type K562, granulocyte
/Monocytic cell line (HL-60, U-937, U266), T cell line Jurkat
, B cell line (Namalwa KJM-1, Namalwa, Daudi, Ra
Jurkat was obtained from the Aichi Cancer Center.
KATOIII and PC-9 were obtained from Immuno-Biological Laboratories.
Other cells are from the Japanese Collection of Research
ch Bioresources (JCRB) cell bank [Internet
Net address: http://cellbank.nihs.go.jp/) and
is an American Type Culture Collection
It is available from the Pe Culture Collection.
It is also available from Nycomed Pharma (Nycomed Pharma) from peripheral blood of healthy adults.
Polymorphprep kit manufactured by HarmaTMPolymorphism
The mononuclear cells were isolated and obtained by the conventional method [J. Immunol.
.130, 706 (1983)], and further separated into monocytes and lymphocytes.
The total RNA of each cell was obtained by18, 5294 (19
The total RNA was prepared according to the following procedure. Single-stranded cDNA was synthesized from the total RNA using a kit (SU
PERTMPreamplification System: manufactured by BRL)
For cell lines, 5 μg of total RNA was used to generate the IgG1-specific ...
First, single-stranded cDNA was synthesized from 1 μg of total RNA, and diluted 50 times with water.
The primers were oligonucleotides, and the resulting mixture was diluted 10-fold and used as a template for PCR.
(dT) primer was used.
(2) Synthesis of single-stranded cDNA from various human tissues
The same cDNA as in (1) above was synthesized from mRNA (Clontech) derived from various human organs.
Single-stranded cDNA was synthesized from 1 μg of mRNA.
The resulting mixture was diluted 240 times with water and used as a template for PCR.
The mRNA was extracted from the following 35 organs:
mRNA from 1 adrenal gland, 2 brain, 3 caudate nucleus, 4 hippocampus, 5 substantia nigra, and 6 thalamus was used.
, 7 kidney, 8 pancreas, 9 pituitary gland, 10 small intestine, 11 bone marrow, 12 amygdala, 13 cerebellum, 1
4 Corpus callosum, 15 Fetal brain, 16 Fetal kidney, 17 Fetal liver, 18 Fetal lung, 19 Heart, 20
Liver, 21 lung, 22 lymph node, 23 mammary gland, 24 placenta, 25 prostate, 26 salivary gland,
27 Skeletal muscle, 28 Spinal cord, 29 Spleen, 30 Stomach, 31 Testis, 32 Thymus, 33 Thyroid gland,
34 trachea, 35 uterus.
Total RNA was also prepared from human colon tissue and analyzed in the same manner as for the cell line in (1) above.
Single-stranded cDNA was synthesized using 5 μg of total RNA as a template.
(3) Preparation of standards and internal controls for quantitative PCR
Standards and internal controls were prepared using pBS-G6 constructed in (5) of Example 3.
Controls were also prepared (see (a) and (b) below).
Quantitation of β-actin transcripts was performed as previously reported [J. Biol. Chem.,269,
14730 (1994), JP-A-6-181759].
For quantification of transcriptional products, pUC119-ACT and pUC119-A
CTd is treated with a restriction enzyme (HindIII andAsp718)
After digestion and conversion to linear DNA, the standard and internal control
was used as a control [J. Biol. Chem.,269, 14730 (1994
After confirming that each plasmid was completely digested,
Yeast transfer RNA was used at 1 μg/ml in serial dilutions in water.
(a) Preparation of a standard for quantifying G6 transcripts
The pBS-G6 gene, constructed in Example 3(5), was subjected to a control reaction to excise the G6 cDNA portion.
Restriction enzymes (EcoThe DNA was cleaved with RI and converted into linear DNA, which was then used as a quantification standard.
After confirming that the plasmid was completely digested, the yeast
The resulting product was serially diluted with water containing 1 μg/ml of transfer RNA.
(b) Preparation of an internal control for quantification of G6 transcripts
pBS-G6 was purified by restriction enzyme digestion.MscI andBglAfter cleavage with II, the linear DNA was
By ligating the G6 cDNA fragment with the 243 bp fragment, a 243 bp fragment was deleted from the G6 cDNA.
pBS-G6d was constructed. pBS-G6d was subjected to restriction cleavage to cut out the G6 cDNA portion.
enzyme(EcoThe DNA was cleaved with RI and converted into linear DNA, which was then used as an internal control for quantification.
After confirming that the plasmid was completely digested, the yeast was used as a vector.
The transfer RNA was serially diluted with water containing 1 μg/ml of transfer RNA and used.
(4) Quantitation of G6 gene transcripts using quantitative PCR
The single-stranded cDNAs derived from cell lines and normal tissues prepared in (1) and (2) above were used.
A quantitative PCR method, competitive PCR, was performed using A as a template.
As a PCR primer, the G6 transcript was detected using the primer represented by SEQ ID NO: 25.
CB513 having the base sequence and CB5 having the base sequence represented by SEQ ID NO: 28
15 was used. For detecting β-actin transcripts, the base sequence represented by SEQ ID NO: 29 was used.
CB53 having the base sequence represented by SEQ ID NO: 30 and CB54 having the base sequence represented by SEQ ID NO: 30 were used.
In addition, the same procedure was carried out using the standard and internal control prepared in (3) as templates.
A standard curve was created by performing PCR on 10 μl of the above single-stranded cDNA and 10 μl of the internal control plasmid.
(1 fg) in 50 μl of reaction solution [10 mmol/l Tris-HCl (
pH 8.3), 50 mmol/l KCl, 1.5 mmol/l MgCl2,
0.2 mmol/l dNTP, 0.001% (w/v) gelatin, 0.2 μm
ol/l KCl gene-specific primer], DNA polymerase Ampli
Taq GoldTM(Perkin Elmer) was added and PCR was performed.
The amount of internal control plasmid or standard plasmid
The amount of ATP was varied appropriately for each tissue and cell type.
PCR was performed under the following conditions:
For G6 transcript quantification, the PCR was performed at 95°C for 11 minutes, followed by 6 minutes at 95°C for 30 seconds.
42 cycles, each consisting of 1 minute at 0°C and 2 minutes at 72°C
When quantifying β-actin transcripts, the mixture was heated at 95°C for 11 minutes, followed by 1 minute at 95°C.
One cycle consisted of 1 minute at 65°C and 2 minutes at 72°C.
10 μl of the post-PCR solution was electrophoresed on a 1% agarose gel.
After staining with ethidium bromide, photographs were taken. The photographs were taken using the NIH Image System.
The intensity of staining of the amplified fragments was measured by scanning with
To quantify the transcripts more accurately, the number of PCR cycles was changed.
The amounts of the standard and internal control were adjusted according to the PCR conditions.
The cycle number was changed accordingly.
Instead of cell-derived single-stranded cDNA, the standard prepared in (3) above was used.
PC using 125fg, 0.25fg, 0.5fg, 1fg, 2fg, and 4fg
R was performed, the amount of amplified fragment was measured, and the amount of cDNA and the amount of amplified fragment were plotted.
A calibration curve was created using the primers for quantifying the G6 transcript.
When the primers for quantifying the G6 transcript were used, the G6 transcript and G6
A 458 bp DNA fragment was detected from the standard and a 458 bp DNA fragment was detected from the internal control of G6.
A 215 bp DNA fragment is amplified (see Figure 5).
When the above primers for quantifying β-actin transcripts are used,
From the transcript and the β-actin standard, a 649 bp DNA fragment was detected.
-A 439 bp DNA fragment is amplified from the actin internal control (5th
(Photo of figure).
The amount of G6 transcript is relative to the amount of β-actin transcript, which is set at 1000.
The values are shown in the histogram in Figure 5 and in Tables 3-1 and 3-2.
The G6 transcript was expressed in most of the 36 human tissues examined (Figure 5).
The expression level varies depending on the tissue, including the cerebellum, pituitary gland, trachea, lung, colon, placenta, and testis.
It was also expressed relatively highly in monocytes and lymphocytes isolated from human peripheral blood.
G6 transcripts were also expressed in lymphocyte cells.
In cell lines, colon cancer cell line Colo205, lung cancer cell lines (EBC1, H
AL8, LX-1, PC-7, RERF-LC-MS), gastric cancer cell lines (KATO III, MKN7, MKN28, MKN74, HSC43), neuroblastoma cell lines
Cell lines (NB9, SCCH-26, IMR32, SK-N-SH), glioblastoma
Tomatoma cell line (U251), pancreatic cancer cell line (Capan-1), B cell line (NA
LL-1) was relatively highly expressed (Tables 3-1 and 3-2).
Example 12: Structural analysis of the chromosomal gene encoding G6 polypeptide
Currently, the sequences of many human chromosomal genes with unknown functions are registered in databases.
Therefore, the sequence of the G6 cDNA of the present invention and the human G6 cDNAs registered in the database
By comparing the sequence of the G6 polypeptide of the present invention with that of the chromosomal gene,
The human chromosomal gene that encodes this gene (called the G6 chromosomal gene) was identified and its structure was clarified.
There is a possibility that the chromosomal gene sequence that matches the G6 cDNA sequence can be identified.
If it is registered, by comparing the cDNA sequence with the chromosomal gene sequence
the promoter region of the chromosomal gene encoding the polypeptide of the present invention,
The base sequence of human G6 cDNA (SEQ ID NO: 2) and the intron and intron structure can be determined.
National Center for Biotechnology on
National Center for Biological Information (NCBI) homepage (http://www
.ncbi.nlm.nih.gov/)
As a result of comparison with the sequence of the accession number AC025833 (published May 30, 2000),
A portion of the human chromosome working draft sequence (131,716 bp) [677
The assembly sequence consisting of the sequence from base 58 to base 72176 (assembl
y sequence): shown in SEQ ID NO: 30] is the same as the base sequence of G6 cDNA.
As a result of the analysis, it was found that the DNA had the base sequence shown in SEQ ID NO: 2.
The 1st to 3721st bases of the G6 cDNA sequence correspond to the 653rd base of SEQ ID NO: 30.
Therefore, the G6 cDNA shown in SEQ ID NO: 2 was identical to the 4373rd base from the first base.
It was revealed that the A portion is composed of one exon.
AATA present at positions 3702 to 3707 of the G6 cDNA sequence shown in
The sequence consisting of AA was considered to be a polyadenylation signal.
The upstream sequence (654 bp) of the G6 chromosomal gene is the promoter region (transcriptional control
The promoter region (654 bp) was considered to contain the sequence
Analysis software GENETYX-MAC 10.1 Transcription
Factor Database〔Nucleic Acids Research
ch,18, 1749 (1990), Trends in Biochemic
al Sciences,16, 455 (1991), Nucleic Aci.
ds Research,20S, 2091 (1992), Nucleic A
cids Research,21S, 3117 (1993)]
The binding sequences of transcription factors were identified using the Motif Search Program.
As a result of analyzing the presence of a consensus sequence of the promoter region,
It was determined that the sequence has the following sequence.
Since the sequence of accession number AC025833 is derived from human chromosome 1,
The G6 chromosome gene was found to be located on human chromosome 1.
The location and structure of the gene on the chromosome (promoter region and exon region) are
Therefore, the structure of G6 cDNA and the function of the encoded polypeptide were clarified.
This was the first time that the species was identified.
The sequence encodes β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase (G6 polypeptide).
It has not been clear until now that this will be done.Industrial Applicability
The present invention provides a novel polymerase having β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity.
polypeptide, a method for producing said polypeptide, DNA encoding said polypeptide,
A recombinant vector incorporating DNA, a transformant carrying the recombinant vector,
the recombinant polypeptide, an antibody that recognizes the polypeptide, and the polypeptide of the present invention using the antibody
Quantitative method and immunostaining method, GlcNAcβ1-3Gal using the polypeptide
sugar chains having the structure, poly-N-acetyllactosamine sugar chains and compounds containing the sugar chains
a method for producing a complex carbohydrate comprising the recombinant vector;
Sugar chains having NAcβ1-3Gal structures, poly-N-acetyllactosamine sugar chains
and a method for producing a glycoconjugate containing said sugar chain, and a gene encoding said polypeptide.
a method for screening a substance that alters the expression of the β1,3 polypeptide,
-Method for screening substances that alter N-acetylglucosaminyltransferase activity
The DNA or the antibody is used to treat inflammatory diseases and cancers (colon cancer, pancreatic cancer, stomach cancer, etc.)
a diagnostic method for the DNA, a method for altering expression of a gene encoding the polypeptide,
β1,3-N-acetylglucosaminyl transferase possessed by the substance or polypeptide
Inflammatory diseases and cancers (colon cancer, pancreatic cancer, stomach cancer, etc.) using substances that alter enzyme activity
) can be used to provide a treatment for the disease.
"Sequence Listing Free Text"
SEQ ID NO:4 - Synthetic DNA
SEQ ID NO:5 - Synthetic DNA
SEQ ID NO:6 - Synthetic DNA
SEQ ID NO:7 - Synthetic DNA
SEQ ID NO:8 - Synthetic DNA
SEQ ID NO:9 - Synthetic DNA
SEQ ID NO:10 - Synthetic DNA
SEQ ID NO:11 - Synthetic DNA
SEQ ID NO:12 - Synthetic DNA
SEQ ID NO:13 - Amino acid sequence of FLAG peptide
SEQ ID NO:14 - Synthetic DNA
SEQ ID NO:15 - Synthetic DNA
SEQ ID NO:16 - Synthetic DNA
SEQ ID NO:17 - Synthetic DNA
SEQ ID NO:18 - Synthetic DNA
SEQ ID NO:19 - Synthetic DNA
SEQ ID NO:20 - Synthetic DNA
SEQ ID NO:21 - Synthetic DNA
SEQ ID NO:22 - Synthetic DNA
SEQ ID NO:23 - Synthetic DNA
SEQ ID NO:24 - Synthetic DNA
SEQ ID NO:25 - Synthetic DNA
SEQ ID NO:26 - Synthetic DNA
SEQ ID NO:28 - Synthetic DNA
SEQ ID NO:29 - Synthetic DNA
SEQ ID NO:31 - Synthetic DNA
第1図 G6ポリペプチドの発現プラスミドを導入したHCT−15細胞にお
けるポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖の発現量をFACSを用いて解析した
結果を示した図である。
第2図 G6ポリペプチドの発現プラスミドを導入したHCT−15細胞を各
種糖鎖合成阻害剤で処理した後に、ポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖の発現
量をFACSを用いて解析することにより、G6ポリペプチドが糖タンパク質糖
鎖または糖脂質糖鎖の合成に関与しているか検討した結果を示した図である。
第3図 昆虫細胞で生産させたFLAGペプチド融合分泌型G6ポリペプチド
を精製し、SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動に供した後、銀染色を行った
結果を示した図である。Bは、昆虫細胞で生産させたFLAGペプチド融合分泌
型G6ポリペプチドを精製し、SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動に供した
後、抗FLAGペプチド抗体を用いたウエスタンブロティングを行った結果を示
した図である。
第4図 G6ポリペプチドの発現プラスミドを導入したNamalwa細胞か
ら中性糖脂質を抽出し、TLCプレートに展開後、オルシノール染色を行った結
果を示した図である。Bは、G6ポリペプチドの発現プラスミドを導入したNa
malwa細胞から中性糖脂質を抽出し、TLCプレートに展開後、抗N−アセ
チルラクトサミン抗体1B2を用いた抗体染色を行った結果を示した図である。
第5図 は、Competitive−PCR法を用いて、36種のヒト臓器
におけるG6転写物およびβ−アクチン転写物の発現量を調べた電気泳動の図で
ある。ヒストグラムは、β−アクチンの発現量を1000とした時のG6転写物
の発現量を示したグラフである。
Figure 1 shows the results of FACS analysis of the expression level of poly-N-acetyllactosamine sugar chains in HCT-15 cells transfected with a G6 polypeptide expression plasmid. Figure 2 shows the results of FACS analysis of the expression level of poly-N-acetyllactosamine sugar chains in HCT-15 cells transfected with a G6 polypeptide expression plasmid, after treating them with various sugar chain synthesis inhibitors. This analysis examined whether G6 polypeptide is involved in the synthesis of glycoprotein sugar chains or glycolipid sugar chains. Figure 3 shows the results of silver staining after SDS-polyacrylamide gel electrophoresis of purified FLAG peptide-fused secreted G6 polypeptide produced in insect cells. Figure B shows the results of Western blotting using an anti-FLAG peptide antibody after SDS-polyacrylamide gel electrophoresis of purified FLAG peptide-fused secreted G6 polypeptide produced in insect cells. Figure 4 shows the results of orcinol staining after extracting neutral glycolipids from Namalwa cells into which an expression plasmid for G6 polypeptide has been introduced, and then spreading them on a TLC plate.
4 shows the results of antibody staining using anti-N-acetyllactosamine antibody 1B2 after neutral glycolipids extracted from malwa cells were developed on a TLC plate. 5 shows electrophoresis results obtained by examining the expression levels of G6 transcripts and β-actin transcripts in 36 types of human organs using competitive PCR. The histogram is a graph showing the expression level of G6 transcripts when the expression level of β-actin is set to 1,000.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI A61K 45/00 A61K 48/00 48/00 A61P 29/00 A61P 29/00 35/00 35/00 35/04 35/04 43/00 111 43/00 111 C07K 16/40 C07K 16/40 C12N 1/21 C12N 1/21 9/10 5/10 C12P 19/26 9/10 C12Q 1/02 C12P 19/26 1/48 Z C12Q 1/02 1/68 A 1/48 G01N 33/15 Z 1/68 33/50 Z G01N 33/15 C12N 5/00 B 33/50 C A61K 37/02 (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE,TR),OA(BF ,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ, GW,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AP(G H,GM,KE,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ ,TZ,UG,ZW),UA(AM,AZ,BY,KG, KZ,MD,RU,TJ,TM),AE,AG,AL, AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,B Y,BZ,CA,CH,CN,CO,CR,CU,CZ ,DE,DK,DM,DZ,EC,EE,ES,FI, GB,GD,GE,GH,GM,HR,HU,ID,I L,IN,IS,JP,KE,KG,KR,KZ,LC ,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MA,MD, MG,MK,MN,MW,MX,MZ,NO,NZ,P H,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI ,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA, UG,US,UZ,VN,YU,ZA,ZW (72)発明者 美王 宏之 東京都千代田区大手町一丁目6番1号 協 和醗酵工業株式会社 本社内 (72)発明者 中川 智 東京都町田市旭町3丁目6番6号 協和醗 酵工業株式会社 東京研究所内 (72)発明者 関根 進 東京都町田市旭町3丁目6番6号 協和醗 酵工業株式会社 東京研究所内 (72)発明者 栂谷内 晶 東京都東久留米市下里1−11−42 (注)この公表は、国際事務局(WIPO)により国際公開された公報を基に作 成したものである。 なおこの公表に係る日本語特許出願(日本語実用新案登録出願)の国際公開の 効果は、特許法第184条の10第1項(実用新案法第48条の13第2項)に より生ずるものであり、本掲載とは関係ありません。─────────────────────────────────────────────────────── Continued from the front page (51) Int.Cl. 7 Identification Symbol FI A61K 45/00 A61K 48/00 48/00 A61P 29/00 A61P 29/00 35/00 35/00 35/04 35/04 43/00 111 43/00 111 C07K 16/40 C07K 16/40 C12N 1/21 C12N 1/21 9/10 5/10 C12P 19/26 9/10 C12Q 1/02 C12P 19/26 1/48 Z C12Q 1/02 1/68 A 1/48 G01N 33/15 Z 1/68 33/50 Z G01N 33/15 C12N 5/00 B 33/50 C A61K 37/02 (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE, TR), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (G H, GM, KE, LS, MW, MZ, SD, SL, SZ , TZ, UG, ZW), UA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, B Y, BZ, CA, CH, CN, CO, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DZ, EC, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, I L, IN, IS, JP, KE, KG, KR, KZ, LC , LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NO, NZ, P H, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW (72) Inventor: Hiroyuki Mio, Kyowa Hakko Kogyo Co., Ltd., Head Office, 1-6-1 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo (72) Inventor: Satoshi Nakagawa, Kyowa Hakko Kogyo Co., Ltd., Tokyo Research Laboratory, 3-6-6 Asahimachi, Machida-shi, Tokyo (72) Inventor: Susumu Sekine, Kyowa Hakko Kogyo Co., Ltd., Tokyo Research Laboratory, 3-6-6 Asahimachi, Machida-shi, Tokyo (72) Inventor: Akira Togayanai, 1-11-42 Shimosato, Higashikurume-shi, Tokyo (Note) This publication is based on the gazette published internationally by the International Bureau of Patent Publication (WIPO). The effect of the international publication of the Japanese patent application (Japanese utility model registration application) related to this publication arises pursuant to Article 184-10, Paragraph 1 of the Patent Act (Article 48-13, Paragraph 2 of the Utility Model Act), and is unrelated to this publication.
Claims (79)
アミノ酸配列を含むポリペプチド。2. A polypeptide comprising the amino acid sequence from the 39th to the 378th amino acids of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO:1.
いて、1以上のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなり
、かつβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性を有するポリペプチド
。3. A polypeptide comprising the amino acid sequence of the polypeptide according to claim 1 or 2, in which one or more amino acids have been deleted, substituted or added, and having β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity.
0%以上の相同性を有するアミノ酸配列を含み、かつβ1,3−N−アセチルグ
ルコサミン転移酵素活性を有するポリペプチド。4. A polypeptide comprising the amino acid sequence of claim 1 or 2 and 6
A polypeptide comprising an amino acid sequence having 0% or more homology to the β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity.
還元末端に存在するガラクトース残基にβ1,3結合でN−アセチルグルコサミ
ンを転移する活性である請求項3および4のいずれか1項に記載のポリペプチド
。5. A polypeptide according to any one of claims 3 and 4, wherein the β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity is the activity of transferring N-acetylglucosamine via a β1,3 bond to a galactose residue present at the non-reducing end of a sugar chain.
クトース、N−アセチルラクトサミン(Galβ1−4GlcNAc)、Gal
β1−3GlcNAcまたはラクトース(Galβ1−4Glc)、ii)ガラ
クトース、N−アセチルラクトサミン、Galβ1−3GlcNAcまたはラク
トース構造を非還元末端に有するオリゴ糖、およびiii)ガラクトース、N−
アセチルラクトサミン、Galβ1−3GlcNAcまたはラクトース構造を非
還元末端に有する複合糖質から選ばれる受容基質の糖鎖の非還元末端に存在する
ガラクトース残基に、β1,3結合でN−アセチルグルコサミンを転移する活性
である請求項3〜5のいずれか1項に記載のポリペプチド。6. The method of claim 1, wherein the β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity is i) galactose, N-acetyllactosamine (Galβ1-4GlcNAc), Gal
β1-3GlcNAc or lactose (Galβ1-4Glc), ii) oligosaccharides having a galactose, N-acetyllactosamine, Galβ1-3GlcNAc or lactose structure at the non-reducing end, and iii) galactose, N-
A polypeptide described in any one of claims 3 to 5, which has the activity of transferring N-acetylglucosamine via a β1,3 bond to a galactose residue present at the non-reducing end of the sugar chain of an acceptor substrate selected from complex carbohydrates having an acetyllactosamine, Galβ1-3GlcNAc or lactose structure at the non-reducing end.
cNAcまたはラクトース構造を非還元末端に有する複合糖質が、ラクトシルセ
ラミド(Galβ1−4Glc−セラミド)またはパラグロボシド(Galβ1
−4GlcNAcβ1−3Galβ1−4Glc−セラミド)である請求項6記
載のポリペプチド。7. Galactose, N-acetyllactosamine, Galβ1-3Gl
The glycoconjugate having a cNAc or lactose structure at the non-reducing end is lactosylceramide (Galβ1-4Glc-ceramide) or paragloboside (Galβ1
The polypeptide of claim 6, which is β1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc-ceramide.
チド、リポ多糖、ペプチドグリカンおよびステロイド化合物に糖鎖が結合した配
糖体から選ばれる複合糖質である、請求項6または7に記載のポリペプチド。8. The polypeptide according to claim 6 or 7, wherein the complex carbohydrate is a complex carbohydrate selected from glycoproteins, glycolipids, proteoglycans, glycopeptides, lipopolysaccharides, peptidoglycans and glycosides in which a sugar chain is bound to a steroid compound.
して含有する糖鎖合成剤。9. A sugar chain synthesizing agent comprising the polypeptide according to any one of claims 1 to 8 as an active ingredient.
るDNA。10. A DNA encoding the polypeptide according to any one of claims 1 to 8.
配列を有するDNA。12. A DNA having the base sequence from bases 135 to 1268 of the base sequence represented by SEQ ID NO: 2.
配列を有するDNA。13. A DNA having the base sequence from base 249 to base 1268 of the base sequence represented by SEQ ID NO: 2.
配列と相補的な塩基配列を有するDNAとストリンジェントな条件下でハイブリ
ダイズし、かつβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性を有するポリ
ペプチドをコードするDNA。[Claim 14] A DNA that hybridizes under stringent conditions with a DNA having a base sequence complementary to the base sequence of the DNA described in any one of claims 10 to 13 and encodes a polypeptide having β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity.
非還元末端に存在するガラクトース残基にβ1,3結合でN−アセチルグルコサ
ミンを転移する活性である請求項14に記載のDNA。15. The DNA according to claim 14, wherein the β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity is the activity of transferring N-acetylglucosamine via a β1,3 bond to a galactose residue present at the non-reducing end of a sugar chain.
ラクトース、N−アセチルラクトサミン(Galβ1−4GlcNAc)、Ga
lβ1−3GlcNAcまたはラクトース(Galβ1−4Glc)、ii)ガ
ラクトース、N−アセチルラクトサミン、Galβ1−3GlcNAcまたはラ
クトース構造を非還元末端に有するオリゴ糖、およびiii)ガラクトース、N
−アセチルラクトサミン、Galβ1−3GlcNAcまたはラクトース構造を
非還元末端に有する複合糖質から選ばれる受容基質の糖鎖の非還元末端に存在す
るガラクトース残基に、β1,3結合でN−アセチルグルコサミンを転移する活
性である請求項14または15記載のDNA。16. A method for producing a β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase comprising the steps of: i) galactose, N-acetyllactosamine (Galβ1-4GlcNAc), Ga
ii) oligosaccharides having a galactose, N-acetyllactosamine, Galβ1-3GlcNAc or lactose structure at the non-reducing end, and iii) galactose, N
A DNA as described in claim 14 or 15, which has the activity of transferring N-acetylglucosamine via a β1,3 bond to a galactose residue present at the non-reducing end of the sugar chain of an acceptor substrate selected from complex carbohydrates having an N-acetyllactosamine, Galβ1-3GlcNAc or lactose structure at the non-reducing end.
lcNAcまたはラクトース構造を非還元末端に有する複合糖質が、ラクトシル
セラミドまたはパラグロボシドである請求項16記載のDNA。17. Galactose, N-acetyllactosamine, Galβ1-3G
The DNA according to claim 16, wherein the complex carbohydrate having an lcNAc or lactose structure at the non-reducing end is lactosylceramide or paragloboside.
プチド、リポ多糖、ペプチドグリカンおよびステロイド化合物に糖鎖が結合した
配糖体から選ばれる複合糖質である請求項16または17記載のDNA。18. The DNA according to claim 16 or 17, wherein the complex carbohydrate is a complex carbohydrate selected from glycoproteins, glycolipids, proteoglycans, glycopeptides, lipopolysaccharides, peptidoglycans and glycosides in which a sugar chain is bound to a steroid compound.
配列と相補的な配列を有するDNA。19. A DNA having a sequence complementary to the base sequence of the DNA according to any one of claims 10 to 18.
組込んで得られる組換え体ベクター。20. A recombinant vector obtained by incorporating the DNA according to any one of claims 10 to 18 into a vector.
からなるRNAをベクターに組込んで得られる組換え体ベクター。21. A recombinant vector obtained by incorporating RNA having a sequence homologous to the DNA according to any one of claims 10 to 18 into a vector.
質転換体。22. A transformant carrying the recombinant vector according to claim 20 or 21.
なる群より選ばれる形質転換体である、請求項22記載の形質転換体。23. The transformant according to claim 22, which is a transformant selected from the group consisting of a microorganism, an animal cell, a plant cell, and an insect cell.
請求項23記載の形質転換体。24. The method according to claim 24, wherein the microorganism is a microorganism belonging to the genus Escherichia .
The transformant according to claim 23.
胞、マウス・ハイブリドーマ細胞、CHO細胞、BHK細胞、アフリカミドリザ
ル腎臓細胞、Namalwa細胞、Namalwa KJM−1細胞、ヒト胎児
腎臓細胞およびヒト白血病細胞からなる群より選ばれる動物細胞である、請求項
23記載の形質転換体。25. The transformant according to claim 23, wherein the animal cell is an animal cell selected from the group consisting of mouse myeloma cells, rat myeloma cells, mouse hybridoma cells, CHO cells, BHK cells, African green monkey kidney cells, Namalwa cells, Namalwa KJM-1 cells, human embryonic kidney cells and human leukemia cells.
アブラナ、アルファルファ、イネ、小麦、大麦、ライ麦、トウモロコシ、または
亜麻の植物細胞からなる群より選ばれる植物細胞である、請求項23記載の形質
転換体。26. The plant cell is selected from the group consisting of tobacco, potato, tomato, carrot, soybean,
24. The transformant according to claim 23, which is a plant cell selected from the group consisting of plant cells of rapeseed, alfalfa, rice, wheat, barley, rye, corn, or flax.
卵巣細胞、Trichoplusia niの卵巣細胞およびカイコの卵巣細胞
からなる群より選ばれる昆虫細胞である、請求項23記載の形質転換体。27. The transformant according to claim 23, wherein the insect cell is an insect cell selected from the group consisting of an ovary cell of Spodoptera frugiperda , an ovary cell of Trichoplusia ni , and an ovary cell of a silkworm.
ジェニック植物である形質転換体である、請求項22記載の形質転換体。28. The transformant according to claim 22, which is a non-human transgenic animal or a transgenic plant.
に請求項1〜8のいずれか1項に記載のポリペプチドを生成蓄積させ,該培養物
から該ポリペプチドを採取することを特徴とする、該ポリペプチドの製造方法。29. A method for producing a polypeptide, comprising culturing a transformant according to any one of claims 22 to 27 in a medium, producing and accumulating the polypeptide according to any one of claims 1 to 8 in the culture, and recovering the polypeptide from the culture.
求項1〜8のいずれか1項に記載のポリペプチドを該動物中に生成、蓄積させ、
該動物中より該ポリペプチドを採取することを特徴とする、該ポリペプチドの製
造方法。30. A method of producing and accumulating a polypeptide according to any one of claims 1 to 8 in a non-human transgenic animal according to claim 28,
A method for producing said polypeptide, which comprises collecting said polypeptide from said animal.
載の製造法。31. The method of claim 30, wherein the accumulation is in the milk of the animal.
〜8のいずれか1項に記載のポリペプチドを該植物中に生成、蓄積させ、該植物
中より該ポリペプチドを採取することを特徴とする、該ポリペプチドの製造法。32. Cultivating the transgenic plant of claim 28 and producing the plant of claim 1.
9. A method for producing the polypeptide according to any one of claims 1 to 8, which comprises producing and accumulating the polypeptide in the plant, and collecting the polypeptide from the plant.
ペプチドを合成することを特徴とする、該ポリペプチドの製造法。33. A method for producing a polypeptide according to any one of claims 1 to 8, comprising synthesizing the polypeptide according to any one of claims 1 to 8 using the DNA according to any one of claims 10 to 18 in an in vitro transcription/translation system.
グロボシド(Galβ1−4GlcNAcβ1−3Galβ1−4Glc−セラ
ミド)、ii)ガラクトース、N−アセチルラクトサミン(Galβ1−4Gl
cNAc)、Galβ1−3GlcNAcまたはラクトース(Galβ1−4G
lc)、iii)ガラクトース、N−アセチルラクトサミン(Galβ1−4G
lcNAc)、Galβ1−3GlcNAcまたはラクトース(Galβ1−4
Glc)構造を非還元末端に有するオリゴ糖、およびiv)ガラクトース、N−
アセチルラクトサミン、Galβ1−3GlcNAcまたはラクトース構造を非
還元末端に有する複合糖質から選ばれる受容基質、および (c)ウリジン−5’−二リン酸N−アセチルグルコサミン(UDP−GlcN
Ac)を水性媒体中に存在せしめ、該水性媒体中に、該受容基質のガラクトース
残基にβ1,3結合でN−アセチルグルコサミンが付与された糖鎖または複合糖
質を生成、蓄積させ、該水性媒体中より該糖鎖または複合糖質を採取することを
特徴とする、該糖鎖または複合糖質の製造法。34. A method for producing a sugar chain synthesizing agent according to claim 9, comprising the steps of: (a) the enzyme source; (b) i) lactosylceramide (Galβ1-4Glc-ceramide) or paragloboside (Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc-ceramide); ii) galactose, N-acetyllactosamine (Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc-ceramide);
cNAc), Galβ1-3GlcNAc or lactose (Galβ1-4G
lc), iii) galactose, N-acetyllactosamine (Galβ1-4G
lcNAc), Galβ1-3GlcNAc or lactose (Galβ1-4
Glc) oligosaccharides having a structure at the non-reducing end, and iv) galactose, N-
an acceptor substrate selected from a complex carbohydrate having an acetyllactosamine, Galβ1-3GlcNAc, or lactose structure at the non-reducing end, and (c) uridine-5′-diphosphate N-acetylglucosamine (UDP-GlcNAc),
Ac) in an aqueous medium, producing and accumulating in the aqueous medium a sugar chain or a glycoconjugate in which N-acetylglucosamine is attached to a galactose residue of the acceptor substrate via a β1,3 bond, and collecting the sugar chain or glycoconjugate from the aqueous medium.
ンが付与された糖鎖または複合糖質を受容基質として用い、 (a)該受容基質、 (b)GlcNAcβ1,4−ガラクトース転移酵素、および (c)ウリジン−5’−二リン酸ガラクトース(UDP−Gal)を水性媒体中
に存在せしめ、該水性媒体中に、該受容基質の非還元末端のN−アセチルグルコ
サミン残基にβ1,4結合でガラクトースが付与された反応産物を生成、蓄積さ
せ、該水性媒体中より該ガラクトースが付与された糖鎖または複合糖質を採取す
ることを特徴とする、該ガラクトースが付与された該糖鎖または複合糖質の製造
法。[Claim 35] A method for producing a sugar chain or glycoconjugate having galactose attached thereto, comprising using as an acceptor substrate the sugar chain or glycoconjugate having N-acetylglucosamine attached thereto obtained by the method of claim 34, placing (a) the acceptor substrate, (b) GlcNAcβ1,4-galactosyltransferase, and (c) uridine-5'-diphosphate galactose (UDP-Gal) in an aqueous medium, producing and accumulating in the aqueous medium a reaction product in which galactose is attached via a β1,4 bond to the N-acetylglucosamine residue at the non-reducing end of the acceptor substrate, and collecting the sugar chain or glycoconjugate having galactose attached thereto from the aqueous medium.
グロボシド(Galβ1−4GlcNAcβ1−3Galβ1−4Glc−セラ
ミド)、ii)ガラクトース、N−アセチルラクトサミン(Galβ1−4Gl
cNAc)、Galβ1−3GlcNAcまたはラクトース(Galβ1−4G
lc)、iii)ガラクトース、N−アセチルラクトサミン(Galβ1−4G
lcNAc)、Galβ1−3GlcNAcまたはラクトース(Galβ1−4
Glc)構造を非還元末端に有するオリゴ糖、iv)ガラクトース、N−アセチ
ルラクトサミン、Galβ1−3GlcNAcまたはラクトース構造を非還元末
端に有する複合糖質、およびv)請求項33または34記載の方法により得られ
る糖鎖または複合糖質からなる群より選ばれる受容基質、 (d)ウリジン−5’−二リン酸N−アセチルラクトサミン(UDP−GlcN
Ac)、および (e)ウリジン−5’−二リン酸ガラクトース(UDP−Gal)を水性媒体中
に存在せしめ、該水性媒体中に、該受容基質の非還元末端にポリ−N−アセチル
ラクトサミン糖鎖が付与された反応産物を生成、蓄積させ、該水性媒体中より該
ポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖が付与された糖鎖または複合糖質を採取す
ることを特徴とする、該ポリ−N−アセチルラクトサミン糖鎖が付与された該糖
鎖または複合糖質の製造法。36. A method for producing a sugar chain synthesizing enzyme comprising using the sugar chain synthesizing agent according to claim 9 as an enzyme source, and (a) the enzyme source, (b) GlcNAcβ1,4-galactosyltransferase, and (c) i) lactosylceramide (Galβ1-4Glc-ceramide) or paragloboside (Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc-ceramide), ii) galactose, N-acetyllactosamine (Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc-ceramide), and
cNAc), Galβ1-3GlcNAc or lactose (Galβ1-4G
lc), iii) galactose, N-acetyllactosamine (Galβ1-4G
lcNAc), Galβ1-3GlcNAc or lactose (Galβ1-4
(iv) an oligosaccharide having a galactose, N-acetyllactosamine, Galβ1-3GlcNAc or lactose structure at its non-reducing end; and (v) a sugar chain or a glycoconjugate obtained by the method according to claim 33 or 34.
a method for producing a sugar chain or a glycoconjugate having a poly-N-acetyllactosamine sugar chain attached thereto, the method comprising the steps of: (a) introducing (a) uridine-5'-diphosphate galactose (UDP-Gal) into an aqueous medium; (b) allowing a reaction product having a poly-N-acetyllactosamine sugar chain attached to the non-reducing end of the acceptor substrate to be produced and accumulated in the aqueous medium; and (c) collecting the sugar chain or glycoconjugate having the poly-N-acetyllactosamine sugar chain attached thereto from the aqueous medium.
GlcNAcβ1−3Galβ1−4Glc−セラミド、ラクト系糖脂質(Ga
lβ1−3GlcNAcβ1−3Galβ1−4Glc−セラミドを骨格として
有する糖脂質)、ネオラクト系糖脂質(Galβ1−4GlcNAcβ1−3G
alβ1−4Glc−セラミドを骨格として有する糖脂質)、GlcNAcβ1
−3Gal構造を有する糖、GlcNAcβ1−3Galβ1−4GlcNAc
構造を有する糖、GlcNAcβ1−3Galβ1−3GlcNAc構造を有す
る糖、GlcNAcβ1−3Galβ1−4Glc構造を有する糖、(Galβ
1−4GlcNAcβ1−3)nGalβ1−4GlcNAc構造を有しnが1
以上である糖、および(Galβ1−4GlcNAcβ1−3)nGalβ1−
4Glc構造を有しnが1以上である糖からなる群より選ばれる糖からなる糖鎖
、または該糖鎖を含有する複合糖質を生成、蓄積させ、該培養物中より該糖鎖ま
たは複合糖質を採取することを特徴とする、該糖鎖または複合糖質の製造法。37. A method for producing a strain of a plant using the transformant according to any one of claims 22 to 27,
GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc-ceramide, lacto-series glycolipid (Ga
glycolipids having 1β1-3GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc-ceramide as the backbone), neolacto-series glycolipids (Galβ1-4GlcNAcβ1-3G
alβ1-4Glc-ceramide as a glycolipid), GlcNAcβ1
-Sugars with 3Gal structure, GlcNAcβ1-3Galβ1-4GlcNAc
sugars having a GlcNAcβ1-3Galβ1-3GlcNAc structure, sugars having a GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc structure, (Galβ
1-4GlcNAcβ1-3) n Galβ1-4GlcNAc structure, n is 1
and (Galβ1-4GlcNAcβ1-3) n Galβ1-
A method for producing a sugar chain or a complex carbohydrate, comprising producing and accumulating a sugar chain consisting of a sugar selected from the group consisting of sugars having a 4Glc structure and n being 1 or greater, or a complex carbohydrate containing said sugar chain, and collecting said sugar chain or complex carbohydrate from the culture.
スジェニック植物を用い、GlcNAcβ1−3Galβ1−4Glc−セラミ
ド、ラクト系糖脂質(Galβ1−3GlcNAcβ1−3Galβ1−4Gl
c−セラミドを骨格として有する糖脂質)、ネオラクト系糖脂質(Galβ1−
4GlcNAcβ1−3Galβ1−4Glc−セラミドを骨格として有する糖
脂質)、GlcNAcβ1−3Gal構造を有する糖、GlcNAcβ1−3G
alβ1−4GlcNAc構造を有する糖、GlcNAcβ1−3Galβ1−
3GlcNAc構造を有する糖、GlcNAcβ1−3Galβ1−4Glc構
造を有する糖、(Galβ1−4GlcNAcβ1−3)nGalβ1−4Gl
cNAc構造を有しnが1以上である糖、および(Galβ1−4GlcNAc
β1−3)nGalβ1−4Glc構造を有しnが1以上である糖からなる群よ
り選ばれる糖からなる糖鎖、または該糖鎖を含有する複合糖質を生成、蓄積させ
、該個体中より該糖鎖または複合糖質を採取することを特徴とする、該糖鎖また
は複合糖質の製造法。38. A method for producing GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc-ceramide, lacto-series glycolipid (Galβ1-3GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc) using the non-human transgenic animal or transgenic plant according to claim 28.
glycolipids having c-ceramide as the backbone), neolacto-series glycolipids (Galβ1-
Glycolipids having a GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc-ceramide backbone, sugars having a GlcNAcβ1-3Gal structure, GlcNAcβ1-3G
Sugars having alβ1-4GlcNAc structure, GlcNAcβ1-3Galβ1-
Sugars having a GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc structure, sugars having a GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc structure, (Galβ1-4GlcNAcβ1-3) nGalβ1-4Gl
Sugars having a cNAc structure and n being 1 or greater, and (Galβ1-4GlcNAc
A method for producing a sugar chain or a glycoconjugate, comprising producing and accumulating a sugar chain consisting of a sugar selected from the group consisting of sugars having a β1-3) nGalβ1-4Glc structure, wherein n is 1 or more, or a glycoconjugate containing said sugar chain, and collecting said sugar chain or glycoconjugate from said individual.
プチド、リポ多糖、ペプチドグリカンおよびステロイド化合物に糖鎖が結合した
配糖体から選ばれる複合糖質である、請求項34〜38のいずれか1項に記載の
製造法。[Claim 39] A production method described in any one of claims 34 to 38, wherein the complex carbohydrate is a complex carbohydrate selected from glycoproteins, glycolipids, proteoglycans, glycopeptides, lipopolysaccharides, peptidoglycans, and glycosides in which a sugar chain is bound to a steroid compound.
載の製造法。40. The method of claim 38, wherein the accumulation is in the milk of the animal.
配列の連続した5〜120塩基と同じ配列を有するオリゴヌクレオチド、および
該オリゴヌクレオチドの誘導体であるオリゴヌクレオチド。41. An oligonucleotide having the same sequence as 5 to 120 consecutive bases of the base sequence of the DNA according to any one of claims 10 to 19, and an oligonucleotide which is a derivative of said oligonucleotide.
部分断片または請求項41載のオリゴヌクレオチドを用いたハイブリダイゼーシ
ョン法により、請求項1〜8のいずれか1項に記載のポリペプチドをコードする
遺伝子の発現量を定量する方法。[Claim 42] A method for quantifying the expression level of a gene encoding a polypeptide described in any one of claims 1 to 8 by a hybridization method using a DNA described in any one of claims 10 to 19, a partial fragment of said DNA, or an oligonucleotide described in claim 41.
チェイン・リアクション法により、請求項1〜8のいずれか1項に記載のポリペ
プチドをコードする遺伝子の発現量を定量する方法。43. A polymerase using the oligonucleotide according to claim 41.
A method for quantifying the expression level of a gene encoding the polypeptide according to any one of claims 1 to 8 by chain reaction.
転移の検出法。44. A method for detecting inflammation, cancer or cancer metastasis, using the method according to claim 42 or 43.
部分断片または請求項41記載のオリゴヌクレオチドを含有する、炎症、癌また
は癌転移の検出剤。45. A detection agent for inflammation, cancer or cancer metastasis, comprising the DNA according to any one of claims 10 to 19, a partial fragment of said DNA or the oligonucleotide according to claim 41.
る遺伝子の変異を検出することによる、該遺伝子の機能異常の診断方法。46. A method for diagnosing a functional abnormality of a gene encoding the polypeptide according to any one of claims 1 to 8, by detecting a mutation in said gene.
部分断片または請求項41記載のオリゴヌクレオチドを用いたハイブリダイゼー
ション法により、請求項1〜8のいずれか1項に記載のポリペプチドをコードす
る遺伝子の変異を検出する方法。[Claim 47] A method for detecting a mutation in a gene encoding a polypeptide described in any one of claims 1 to 8 by a hybridization method using a DNA described in any one of claims 10 to 19, a partial fragment of said DNA, or an oligonucleotide described in claim 41.
チェイン・リアクション法により、請求項1〜8のいずれか1項に記載のポリペ
プチドをコードする遺伝子の変異を検出する方法。48. A polymerase using the oligonucleotide according to claim 41.
A method for detecting a mutation in a gene encoding the polypeptide according to any one of claims 1 to 8 by chain reaction.
載のポリペプチドをコードする遺伝子の転写またはmRNAの翻訳を抑制する方
法。49. A method for inhibiting transcription of a gene encoding a polypeptide according to any one of claims 1 to 8 or translation of mRNA, using the oligonucleotide according to claim 41.
抗体。50. An antibody that recognizes the polypeptide described in any one of claims 1 to 8.
に記載のポリペプチドの免疫学的検出法。51. An immunological method for detecting a polypeptide according to any one of claims 1 to 8, using the antibody according to claim 50.
記載のポリペプチドを検出することを特徴とする免疫組織染色法。52. An immunohistochemical staining method, comprising detecting the polypeptide according to any one of claims 1 to 8 using the antibody according to claim 50.
医薬。54. A pharmaceutical comprising the polypeptide according to any one of claims 1 to 8.
たは診断のための医薬である請求項54記載の医薬。55. The pharmaceutical composition according to claim 54, which is used for the treatment, prevention and/or diagnosis of inflammatory diseases, cancer or cancer metastasis.
部分断片または請求項41記載のオリゴヌクレオチドを含有する医薬。56. A medicine comprising the DNA according to any one of claims 10 to 19, a partial fragment of said DNA, or the oligonucleotide according to claim 41.
たは診断のための医薬である請求項56記載の医薬。57. The pharmaceutical composition according to claim 56, which is used for the treatment, prevention and/or diagnosis of inflammatory diseases, cancer or cancer metastasis.
。58. A pharmaceutical comprising the recombinant vector according to claim 20 or 21.
たは診断のための医薬である請求項58記載の医薬。59. The pharmaceutical composition according to claim 58, which is used for the treatment, prevention and/or diagnosis of inflammatory diseases, cancer or cancer metastasis.
たは診断のための医薬である請求項60記載の医薬。61. The pharmaceutical composition according to claim 60, which is used for the treatment, prevention and/or diagnosis of inflammatory diseases, cancer or cancer metastasis.
とを接触させ、被験試料による該ポリペプチドが有するβ1,3−N−アセチル
グルコサミン転移酵素活性の変動を測定することを特徴とする、該ポリペプチド
が有するβ1,3−N−アセチルグルコサミン転移酵素活性を変動させる化合物
のスクリーニング法。[Claim 62] A method for screening a compound that alters the β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity of a polypeptide, comprising contacting a polypeptide described in any one of claims 1 to 8 with a test sample and measuring the alteration in the β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity of the polypeptide due to the test sample.
非還元末端に存在するガラクトース残基にβ1,3結合でN−アセチルグルコサ
ミンを転移する活性である請求項62記載のスクリーニング法。63. The screening method according to claim 62, wherein the β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity is the activity of transferring N-acetylglucosamine via a β1,3 bond to a galactose residue present at the non-reducing end of a sugar chain.
ラクトース、N−アセチルラクトサミン(Galβ1−4GlcNAc)、Ga
lβ1−3GlcNAcまたはラクトース(lactose;Galβ1−4G
lc)、ii)ガラクトース、N−アセチルラクトサミン、Galβ1−3Gl
cNAcまたはラクトース構造を非還元末端に有するオリゴ糖、およびiii)
ガラクトース、N−アセチルラクトサミン、Galβ1−3GlcNAcまたは
ラクトース構造を非還元末端に有する複合糖質から選ばれる受容基質の糖鎖の非
還元末端に存在するガラクトース残基に、β1,3結合でN−アセチルグルコサ
ミンを転移する活性である請求項62または63記載のスクリーニング法。64. The method of claim 64, wherein the β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase activity is i) galactose, N-acetyllactosamine (Galβ1-4GlcNAc), Ga
1β1-3GlcNAc or lactose (Galβ1-4G
lc), ii) Galactose, N-acetyllactosamine, Galβ1-3Gl
an oligosaccharide having a cNAc or lactose structure at the non-reducing end, and iii)
A screening method according to claim 62 or 63, which is the activity of transferring N-acetylglucosamine via a β1,3 bond to a galactose residue present at the non-reducing end of the sugar chain of an acceptor substrate selected from complex carbohydrates having a galactose, N-acetyllactosamine, Galβ1-3GlcNAc or lactose structure at the non-reducing end.
lcNAcまたはラクトース構造を非還元末端に有する複合糖質が、ラクトシル
セラミドまたはパラグロボシドである請求項64記載のスクリーニング法。65. Galactose, N-acetyllactosamine, Galβ1-3G
The screening method according to claim 64, wherein the complex carbohydrate having an lcNAc or lactose structure at the non-reducing end is lactosylceramide or paragloboside.
プチド、リポ多糖、ペプチドグリカンおよびステロイド化合物に糖鎖が結合した
配糖体から選ばれる複合糖質である、請求項64または65記載のスクリーニン
グ法。66. The screening method according to claim 64 or 65, wherein the complex carbohydrate is a complex carbohydrate selected from glycoproteins, glycolipids, proteoglycans, glycopeptides, lipopolysaccharides, peptidoglycans and glycosides in which a sugar chain is bound to a steroid compound.
細胞と被験試料とを接触させ、パラグロボシドを認識する抗体、またはポリ−N
−アセチルラクトサミン糖鎖を認識する抗体およびレクチンからなる群より選ば
れる少なくとも一種を用い、パラグロボシドまたはポリ−N−アセチルラクトサ
ミン糖鎖を定量することを特徴とする、該ポリペプチドをコードする遺伝子の発
現を変動させる化合物のスクリーニング法。67. A method for producing a cell expressing the polypeptide according to any one of claims 1 to 8, comprising contacting the cell with a test sample, and detecting an antibody that recognizes paragloboside or poly-N
A method for screening for compounds that alter the expression of genes encoding said polypeptides, characterized by quantifying paragloboside or poly-N-acetyllactosamine sugar chains using at least one selected from the group consisting of antibodies and lectins that recognize said acetyllactosamine sugar chains.
を接触させ、請求項50記載の抗体を用い、該ポリペプチドを定量することを特
徴とする、該ポリペプチドをコードする遺伝子の発現を変動させる化合物のスク
リーニング法。[Claim 68] A method for screening a compound that alters the expression of a gene encoding a polypeptide described in claims 1 to 8, comprising contacting a test sample with a cell that expresses the polypeptide and quantifying the polypeptide using the antibody described in claim 50.
る遺伝子の転写を司るプロモーターDNA。69. A promoter DNA that controls the transcription of a gene encoding the polypeptide according to any one of claims 1 to 8.
肺細胞、大腸細胞、胎盤の細胞、神経芽細胞腫細胞、グリオブラストーマ細胞、
大腸癌細胞、肺癌細胞、膵臓癌細胞、胃癌細胞および白血病細胞から選ばれる細
胞で機能しているプロモーターである、請求項69記載のプロモーターDNA。70. The promoter DNA is capable of targeting white blood cells, nerve cells, tracheal cells,
Lung cells, colon cells, placental cells, neuroblastoma cells, glioblastoma cells,
The promoter DNA of claim 69, which is a promoter that functions in cells selected from colon cancer cells, lung cancer cells, pancreatic cancer cells, gastric cancer cells and leukemia cells.
モーターDNAである、請求項69または70記載のプロモーターDNA。71. The promoter DNA according to claim 69 or 70, which is derived from a human, a rat, or a mouse.
および該プロモーターDNAの下流に連結させたレポーター遺伝子を含有するプ
ラスミドを用いて動物細胞を形質転換し、該形質転換体と被検試料とを接触させ
、該レポーター遺伝子の翻訳産物を定量することを特徴とする、該プロモーター
による転写の効率を変動させる化合物のスクリーニング法。72. The promoter DNA according to any one of claims 69 to 71.
and a method for screening a compound that alters the efficiency of transcription by the promoter, which comprises transforming an animal cell with a plasmid containing a reporter gene linked downstream of the promoter DNA, contacting the transformant with a test sample, and quantifying the translation product of the reporter gene.
スフェラーゼ遺伝子、β−ガラクトシダーゼ遺伝子、β−ラクタマーゼ遺伝子、
ルシフェラーゼ遺伝子およびグリーン・フルオレッセント・プロテイン遺伝子よ
り選ばれる遺伝子である、請求項72記載のスクリーニング法。73. The reporter gene, comprising a chloramphenicol acetyltransferase gene, a β-galactosidase gene, a β-lactamase gene,
73. The method of claim 72, wherein the gene is selected from the group consisting of a luciferase gene and a green fluorescent protein gene.
クリーニング法により得られる化合物。74. A compound obtained by the screening method according to any one of claims 62 to 68, 72 and 73.
たは変異させた非ヒトノックアウト動物。75. A non-human knockout animal in which the DNA encoding the polypeptide according to any one of claims 1 to 8 is deleted or mutated.
ックアウト動物。76. The knockout animal of claim 75, wherein the non-human knockout animal is a mouse.
からなるRNA、または請求項20または21記載の組換え体ベクターを細胞へ
導入し、請求項1〜8記載のポリペプチドを発現させることを特徴とする、細胞
の分化、相互認識、移動を制御する方法。[Claim 77] A method for controlling cell differentiation, mutual recognition, and migration, characterized by introducing DNA described in claims 10 to 18 or RNA consisting of a sequence homologous to said DNA, or a recombinant vector described in claim 20 or 21 into cells and expressing a polypeptide described in claims 1 to 8.
より選ばれる細胞である請求項77記載の方法。78. The method according to claim 77, wherein the cells are selected from the group consisting of blood cells, nerve cells, stem cells, and cancer cells.
からなるRNA、または請求項20または21記載の組換え体ベクターを前骨髄
球細胞へ導入して請求項1〜8記載のポリペプチドを発現させることを特徴とす
る、前骨髄球細胞の顆粒球細胞への分化を促進する方法。[Claim 79] A method for promoting differentiation of promyelocytic cells into granulocytic cells, characterized by introducing DNA described in claims 10 to 18 or RNA consisting of a sequence homologous to said DNA, or a recombinant vector described in claim 20 or 21 into promyelocytic cells to express the polypeptide described in claims 1 to 8.
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| US20190219593A1 (en) * | 2018-01-14 | 2019-07-18 | Elliot Davis | Method for identifying neoantigens on cancer cells by using xenoantibodies |
| WO2021030268A2 (en) | 2019-08-09 | 2021-02-18 | Nutcracker Therapeutics, Inc. | Microfluidic apparatus and methods of use thereof |
| CN113999810B (en) * | 2021-12-30 | 2022-04-26 | 北京赛尔富森生物科技有限公司 | MRC-5 cell recovery culture solution and recovery method |
| CN116850155B (en) * | 2023-07-11 | 2025-10-03 | 温州医科大学 | A kind of transgenic tomato microvesicle nanoparticles and its preparation method and application |
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