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JP2004242644A - Guanosine triphosphate binding protein coupled receptor - Google Patents

Guanosine triphosphate binding protein coupled receptor Download PDF

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JP2004242644A
JP2004242644A JP2003055691A JP2003055691A JP2004242644A JP 2004242644 A JP2004242644 A JP 2004242644A JP 2003055691 A JP2003055691 A JP 2003055691A JP 2003055691 A JP2003055691 A JP 2003055691A JP 2004242644 A JP2004242644 A JP 2004242644A
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dna
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polynucleotide
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JP2003055691A
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Japanese (ja)
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Makiko Suwa
牧子 諏訪
Kiyoshi Asai
潔 浅井
Yasushi Akiyama
泰 秋山
Hiroyuki Yuya
浩幸 油谷
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Todai TLO Ltd
Original Assignee
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Todai TLO Ltd
Center for Advanced Science and Technology Incubation Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To develop a new technique for efficiently extracting the GPCR sequence from the human genome sequence and identify novel GPCR sequences comprehensively. <P>SOLUTION: A system for automatically finding RPCR sequences has been developed and 1215 kinds of new GPCR sequences are successfully identified from the whole human genome by using this system. Among them, a cDNA is isolated in one clone. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、グアノシン三リン酸結合タンパク質共役型受容体(以下、「GPCR」と称する)ファミリーに属する新規なポリペプチド、該ポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、並びにこれら分子の製造および用途に関する。
【0002】
【従来の技術】
これまでに世界の製薬企業により創られてきた薬剤は、その9割以上が細胞外空間での相互作用を標的としており、その中でも膜貫通ヘリックス7本を有するGPCR(Baldwin, J. M. Curr. Opin. Cell Biol. 6, 180−190 (1994). ,Strader, C. D., et al. FASEB. J. 9, 745−754 (1995).,Bockaert, J., Pin, J. P. EMBO. J. 18,1723−1729 (1999).)を標的とする薬剤が大部分を占めている。このためGPCRは、ドラッグデザインを行うための遺伝子を発見する最も重要な標的の一つである。GPCRは、アドレナリン、アセチルコリンのような特異的リガンドによって誘導されるシグナル伝達に関係しており、その結合メカニズムの特徴は実験によって精力的に調べられている(Watson, S & Arkinsrtall, S. The G−protein Linked receptor Facts Book. (Academic Press, London))。
【0003】
しかしながら、cDNA、EST、およびマイクロアレイ分析のような膨大なデータ源によっても、今までに発見される新規配列はごく限られたファミリーに過ぎない(Lee, D. K. et al. Brain Res. Mol. Brain Res. 31, 13−22 (2001).、Mizushima, K., et al. Genomics. 69, 314−321 (2000).、Matsumoto, M. et al. Gene. 28, 183−189 (2000).、Marchese, A., et al. Trends Pharmacol Sci. 20, 447 (1999).、Lee, D. K., FEBS. Lett. 446, 103−107 (1999).、Yonger, R. M et al. Genome Research. 11, 519−530(2001).、Horn, F., et al. Nucleic Acids Res. 29, 346−349 (2001).)。GPCRdb(Lee, D. K. et al. Brain Res. Mol. Brain Res. 31, 13−22 (2001).)およびPSI−BLASTによるコレクション(Josefson, L. G. Gene. 239, 333−340 (1999).)のような既知のGPCR配列の大規模分類によってもなお、ゲノム全体レベルの幅広い解釈に至っていない。
【0004】
従って、全体の90%以上がすでに決定されているヒトゲノム配列(International Human Genome Sequencing Consortium. Initial sequencing and analysis of the human genome. Nature. 409, 860−921 (2001).,Venter, J. C. et al. Science. 291, 1304− 1351(2001).)をスキャンすることによって、GPCRファミリー全体を解明することは重要である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、ヒトゲノム配列から効率的にGPCR配列を抽出する自動的手法を開発し、これにより新規GPCRを網羅的に同定することにある。
【0006】
また、本発明は、このようにして同定された新規GPCRの用途を提供することをも目的とする。新規GPCRの好ましい用途の一つの態様として、リガンドなどの医薬品候補化合物のスクリーニングのための用途を提供する。さらに、新規GPCRの好ましい用途の他の態様として、本発明は、新規GPCRの変異や発現異常を指標とした疾患の検査方法を提供する。
さらに、本発明は、新規GPCRまたはその活性を調節する分子の疾患の治療のための用途を提供する。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するため、まず、配列検索(Altschul, S. F. et al. Nucleic Acids Res. 25, 3389−3402 (1997).)、モチーフおよびドメイン帰属(Bateman, A., et al. Nucleic Acids Res. 28, 263−266 (2000).,Bairoch, A. Nucreic Acids Res. 20, 2013−2018 (1992).)、膜貫通ヘリックスの予測(Hirokawa, T., et al. Bioinformatics. 14, 378−379 (1998).)のための解析方法を注意深く評価しながら、ヒトゲノム全体においてGPCR配列を発見するための自動システムを開発した。この自動システムは以下の3つの段階からなる。
【0008】
第一段階は遺伝子の予測、すなわち、ゲノム配列からアミノ酸配列への翻訳である。既知のGPCR遺伝子の多くはイントロンを含まないためヌクレオチド配列の6−フレーム展開を行うことでもある程度は対応できが、一方、複数のエキソンを有する配列では、遺伝子発見プログラムを用いて遺伝子構造全体を予測する必要がある。
【0009】
第二段階は、アミノ酸配列の三重解析からなる。即ち、▲1▼既知のGPCRデータベースに対する配列の検索、▲2▼モチーフおよびドメイン帰属ならびに▲3▼膜貫通ヘリックス(TMH)の予測である。前者の2つの技法は、近縁のGPCR相同体を発見するために用いられ、一方、TMH予測は遠縁のGPCR相同体を扱うために用いられる。次に、3つの解析のそれぞれの結果の和集合をとることによって、候補配列をスクリーニングする。本発明者らは、スクリーニングの段階では候補配列の数をできる限り最大限にするために和集合を用いた。
【0010】
第三段階は、重複配列を消去することによって、または誤予測によって分離された断片配列を融合することによって、遺伝子候補の質をさらに精密化する段階である。
【0011】
この自動システムによれば効率的かつ網羅的にGPCRの配列を発見することができる。従来の方法では発見が困難であったマルチエクソンからなるGPCRの配列や遠縁のホモログ配列であっても発見することができる点もこの自動システムの大きな利点である。
【0012】
本発明者らは、独自に開発したこの自動システムを利用して、ヒトゲノム全体から高い信頼度で保証された1215の新規GPCR配列を同定することに成功し、そのうちの1つのクローンについてcDNAを単離した。新規GPCR配列の発見は、医薬品としての有用性が期待されるリガンド、アンタゴニストあるいはアゴニストのスクリーニングを可能とする。また、GPCRは、生体内で重要な機能を有すると考えられ、その発現や機能の異常は、種々の疾患の原因となり得る。このため、同定されたGPCRの不適当な活性または発現を指標とすることにより、このような疾患の検査を行なうことも可能である。同定されたGPCRやそれらをコードするポリヌクレオチド、および同定されたGPCRに対するリガンド、アンタゴニストあるいはアゴニストは、これら疾患に対する好適な治療薬となろう。
【0013】
本発明は、新規なGPCRおよびその遺伝子、並びにそれらの製造及び用途に関し、より詳しくは、以下の(1)から(32)を提供するものである。
(1) グアノシン三リン酸結合タンパク質共役型の受容体をコードする下記(a)から(d)のいずれかに記載のポリヌクレオチド。
(a)配列番号:20に記載のアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードするポリヌクレオチド
(b)配列番号:19に記載の塩基配列のコード領域を含むポリヌクレオチド
(c)配列番号:20に記載のアミノ酸配列において1もしくは複数のアミノ酸が置換、欠失、付加および/または挿入したアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードするポリヌクレオチド
(d)配列番号:19に記載の塩基配列からなるDNAにストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチド
(2) 配列番号:20に記載のアミノ酸配列からなるポリペプチドの断片をコードするポリヌクレオチド。
(3) (1)または(2)に記載のポリヌクレオチドを含むベクター。
(4) (1)または(2)に記載のポリヌクレオチドまたは(3)に記載のベクターを保持する宿主細胞。
(5) (1)または(2)に記載のポリヌクレオチドによりコードされるポリペプチド。
(6) (4)に記載の宿主細胞を培養し、該宿主細胞またはその培養上清から、産生させたポリペプチドを回収する工程を含む、(5)に記載のポリペプチドの製造方法。
(7) (5)に記載のポリペプチドに結合する抗体。
(8) (5)に記載のポリペプチドに対するリガンドの同定方法であって、
(a)(5)に記載のポリペプチドまたは(5)に記載のポリペプチドを発現している細胞若しくはその細胞膜と候補化合物とを接触させる工程、および
(b)候補化合物が(5)に記載のポリペプチドまたは(5)に記載のポリペプチドを発現している細胞若しくはその細胞膜に結合するか否かを検出する工程、を含む方法。
(9) (5)に記載のポリペプチドに対するアゴニストの同定方法であって、
(a)(5)に記載のポリペプチドを発現している細胞と候補化合物とを接触させる工程、および
(b)候補化合物が(5)に記載のポリペプチドの活性化の指標となるシグナルを発生させるか否かを検出する工程、を含む方法。
(10) (5)に記載のポリペプチドに対するアンタゴニストの同定方法であって、
(a)候補化合物の存在下で(5)に記載のポリペプチドを発現している細胞と(5)に記載のポリペプチドに対するアゴニストとを接触させる工程、および
(b)候補化合物の非存在下で検出した場合と比較して、(5)に記載のポリペプチドの活性化の指標となるシグナルが減少するか否かを検出する工程、を含む方法。
(11) (8)に記載の方法により同定されたリガンド。
(12) (9)に記載の方法により同定されたアゴニスト。
(13) (10)に記載の方法により同定されたアンタゴニスト。
(14) (8)から(10)に記載の方法に用いるためのキットであって、下記(a)または(b)に記載の少なくとも一つの分子を含むキット。
(a)(5)に記載のポリペプチド
(b)(4)に記載の宿主細胞またはその細胞膜
(15) (5)に記載のポリペプチドの活性または発現を増加させる必要がある患者を治療するための医薬組成物であって、下記(a)から(c)に記載の分子を治療上有効な量含む医薬組成物。
(a)(5)に記載のポリペプチドに対するアゴニスト
(b)(1)または(2)に記載のポリヌクレオチド
(c)(3)に記載のベクター
(16) (5)に記載のポリペプチドの活性または発現を抑制する必要がある患者を治療するための医薬組成物であって、下記(a)または(b)に記載の分子を治療上有効な量含む医薬組成物。
(a)(5)に記載のポリペプチドに対するアンタゴニスト
(b)生体内において、内因性の(5)に記載のポリペプチドをコードする遺伝子の発現を抑制するポリヌクレオチド
(17) (5)に記載のポリペプチドをコードする遺伝子の発現の異常または(5)に記載のポリペプチドの活性の異常に関連した疾患の検査方法であって、被検者における該遺伝子またはその発現制御領域の変異を検出することを含む方法。
(18) 以下の(a)〜(d)の工程を含む、(17)に記載の検査方法。
(a)被検者からDNA試料を調製する工程
(b)(5)に記載のポリペプチドをコードするDNAまたはその発現制御領域を単離する工程
(c)単離したDNAの塩基配列を決定する工程
(d)工程(c)により決定したDNAの塩基配列を、対照と比較する工程
(19) 以下の(a)〜(d)の工程を含む、(17)に記載の検査方法。
(a)被検者からDNA試料を調製する工程
(b)調製したDNA試料を制限酵素により切断する工程
(c)DNA断片をその大きさに応じて分離する工程
(d)検出されたDNA断片の大きさを、対照と比較する工程
(20) 以下の(a)〜(e)の工程を含む、(17)に記載の検査方法。
(a)被検者からDNA試料を調製する工程
(b)(5)に記載のポリペプチドをコードするDNAまたはその発現制御領域を増幅する工程
(c)増幅したDNAを制限酵素により切断する工程
(d)DNA断片をその大きさに応じて分離する工程
(e)検出されたDNA断片の大きさを、対照と比較する工程
(21) 以下の(a)〜(e)の工程を含む、(17)に記載の検査方法。
(a)被検者からDNA試料を調製する工程
(b)(5)に記載のポリペプチドをコードするDNAまたはその発現制御領域を増幅する工程
(c)増幅したDNAを一本鎖DNAに解離させる工程
(d)解離させた一本鎖DNAを非変性ゲル上で分離する工程
(e)分離した一本鎖DNAのゲル上での移動度を対照と比較する工程
(22) 以下の(a)〜(d)の工程を含む、(17)に記載の検査方法。
(a)被検者からDNA試料を調製する工程
(b)(5)に記載のポリペプチドをコードするDNAまたはその発現制御領域を増幅する工程
(c)増幅したDNAを、DNA変性剤の濃度が次第に高まるゲル上で分離する工程
(d)分離したDNAのゲル上での移動度を対照と比較する工程
(23) (5)に記載のポリペプチドをコードする遺伝子の発現の異常に関連した疾患の検査方法であって、被検者における該遺伝子の発現量を検出することを含む方法。
(24) 以下の(a)〜(c)の工程を含む、(23)に記載の検査方法。
(a)被検者からRNA試料を調製する工程
(b)該RNA試料に含まれる(5)に記載のポリペプチドをコードするRNAの量を測定する工程
(c)測定されたRNAの量を対照と比較する工程
(25) 以下の(a)〜(d)の工程を含む、(23)に記載の検査方法。
(a)被検者から調製したcDNA試料、および(5)に記載のポリペプチドをコードするDNAとハイブリダイズするヌクレオチドプローブが固定された基板を提供する工程
(b)該cDNA試料と該基板を接触させる工程
(c)該cDNA試料と基板に固定されたヌクレオチドプローブとのハイブリダイズの強度を検出することにより、該cDNA試料に含まれる(5)に記載のポリペプチドをコードする遺伝子の発現量を測定する工程
(d)測定された(5)に記載のポリペプチドをコードする遺伝子の発現量を対照と比較する工程
(26) 以下の(a)〜(c)の工程を含む、(23)に記載の検査方法。
(a)被検者からタンパク質試料を調製する工程
(b)該タンパク質試料に含まれる(5)に記載のポリペプチドの量を測定する工程
(c)測定されたポリペプチドの量を対照と比較する工程
(27) (5)に記載のポリペプチドをコードするDNAまたはその発現制御領域にハイブリダイズし、少なくとも15ヌクレオチドの鎖長を有するオリゴヌクレオチド。
(28) (27)に記載のオリゴヌクレオチドを含む、(5)に記載のポリペプチドをコードする遺伝子の発現の異常または(5)に記載のポリペプチドの活性の異常に関連した疾患の検査薬。
(29) (7)に記載の抗体を含む、(5)に記載のポリペプチドをコードする遺伝子の発現の異常または(5)に記載のポリペプチドの活性の異常に関連した疾患の検査薬。
(30) (1)または(2)に記載のポリヌクレオチドが導入された哺乳動物。
(31) 内因性の(1)に記載のポリヌクレオチドの発現が人為的に抑制された哺乳動物。
(32) マウスである、(30)または(31)に記載の哺乳動物。
【0014】
以下に本明細書に規定された用語の定義を示すが、これらは、本明細書中で使用される用語を理解を容易にする目的で記載されたものであり、本発明を限定する目的で用いられるべきではないことは理解されたい。
【0015】
本明細書において「グアノシン三リン酸結合蛋白質共役型受容体(GPCR)」とは、GTP結合蛋白質の活性化を介して細胞内にシグナルを伝達する細胞膜受容体を指す。
【0016】
本明細書において用いられる「ポリヌクレオチド」とは、リボヌクレオチドもしくはデオキシヌクレオチドであって、複数の塩基または塩基対からなる重合体を意味する。ポリヌクレオチドには、一本鎖型および二本鎖型のDNAを含む。ポリヌクレオチドは、天然に存在する状態から修飾されていないもの、および修飾されているものの双方を含む意である。修飾された塩基としては、例えば、トリチル化された塩基およびイノシンのような特殊な塩基がある。
【0017】
本明細書において用いられる「ポリペプチド」は、複数のアミノ酸からなる重合体を意味する。従って、オリゴペプチドおよび蛋白質もまた、ポリペプチドの概念に含まれる。ポリペプチドは、天然に存在する状態から修飾されていないもの、および修飾されているものの双方を含む意である。修飾としては、アセチル化、アシル化、ADP−リボシル化、アミド化、フラビンの共有結合、ヘム部分の共有結合、ヌクレオチドまたはヌクレオチド誘導体の共有結合、脂質または脂質誘導体の共有結合、ホスファチジルイノシトールの共有結合、架橋、環化、ジスルフィド結合の形成、脱メチル化、共有架橋の形成、シスチンの形成、ピログルタメートの形成、ホルミル化、γ−カルボキシル化、グリコシル化、GPIアンカー形成、ヒドロキシル化、ヨウ素化、メチル化、ミリストイル化、酸化、タンパク質分解処理、リン酸化、プレニル化、ラセミ化、セレノイル化、硫酸化、アルギニル化のようなタンパク質へのアミノ酸の転移RNA媒介付加、ユビキチン化などが含まれる。
【0018】
本明細書において「単離」とは、本来の環境(たとえば自然に発生するのであればその自然環境)から取り出された物質(例えば、ポリヌクレオチドまたはポリペプチド)を指し、その自然状態から「人の手によって」変えられたものである。「単離」とは、対象化合物に実質的に富む試料中に存在する化合物および/または対象化合物が部分的または実質的に精製されている試料中に存在する化合物を含むことを意味する。ここで「実質的に精製した」という用語は、その天然の環境から切り離されて、天然に関連している他の成分を少なくとも60%、好ましくは75%、および最も好ましくは90%含まない化合物(例えば、ポリヌクレオチドまたはポリペプチド)を指す。
【0019】
本明細書において用いられる「変異」とは、アミノ酸配列におけるアミノ酸の変化または塩基配列における塩基の変化(すなわち単一または複数のアミノ酸またはヌクレオチド置換、欠失、付加または挿入)を指す。従って、本明細書において用いられる「変異体」は、一つ以上のアミノ酸が変化しているアミノ酸配列または一つ以上の塩基が変化している塩基配列を指す。この変異体の塩基配列の変化は、基準ポリヌクレオチドによってコードされるポリペプチドのアミノ酸配列を変更しても、しなくてもよい。変異体はアレリック変異体のように天然に存在するものでも、天然に存在することが知られていない変異体であってもよい。変異体は、置換されたアミノ酸が類似の構造的または化学的特性を有する保存的変化を有しうる。よりまれに、変異体は、非保存的置換を有しうる。生物学的または免疫学的活性を阻害することなく、いずれの、およびどれほど多くのアミノ酸残基を置換、挿入、または欠失するかを決定する手引きは、当技術分野において周知のコンピュータープログラム、例えばDNAスター・ソフトウェアを用いて発見することができる。
【0020】
「欠失」はその中で1つ以上のアミノ酸またはヌクレオチド残基がそれぞれ、天然に存在するGPCRまたはGPCR関連ポリペプチドのアミノ酸配列またはヌクレオチド配列と比較して存在しない、アミノ酸またはヌクレオチド配列のいずれかの変化である。
【0021】
「挿入」または「付加」は、天然に存在するGPCRまたはGPCR関連ポリペプチドのアミノ酸配列またはヌクレオチド配列と比較して、それぞれアミノ酸またなヌクレオチド残基1つ以上が付加されたアミノ酸またはヌクレオチド配列の変化である。
【0022】
「置換」とは、天然に存在するGPCRまたはGPCR関連ポリペプチドのアミノ酸配列またはヌクレオチド配列と比較して、アミノ酸またはヌクレオチド1つ以上がそれぞれ異なるアミノ酸またはヌクレオチドに入替えられたアミノ酸またはヌクレオチド配列の変化である。
【0023】
本明細書において用いられる「ハイブリダイズ」とは、核酸鎖が塩基対形成を通じて相補鎖と結合するプロセスを意味する。
【0024】
本明細書で用いられる「治療」とは、概して、薬理学的なおよび/または生理学的な効果を得ることを意味する。効果とは、疾患や症状を完全にあるいは部分的に妨げる点で予防的であってもよく、疾患の症状を完全にあるいは部分的に治療する点で治療的であっても良い。本明細書で用いられる「治療」という用語は、哺乳類、特にヒトにおける疾患の治療すべてを含んでいる。そしてさらに、疾患の素因があるが未だ発病していると診断されていない被検者の発病の予防、疾患の進行を抑制すること、または疾患を軽減させることなどもこの用語に含まれる。
【0025】
本明細書で用いられる「リガンド」とは、本発明のポリペプチドに結合する分子を意味する。リガンドには、天然リガンドおよび合成リガンドが含まれる。「アゴニスト」とは、本発明のポリペプチドに結合し、それを活性化する分子を意味する。一方、「アンタゴニスト」とは、本発明のポリペプチドの活性化を阻害する分子を意味する。
【0026】
【発明の実施の形態】
<ポリペプチド>
本発明は、GPCRファミリーに属する新規なポリペプチドを提供する。本発明に含まれる、本発明者等により同定されたヒト由来のポリヌクレオチドの塩基配列を配列番号:19に、該ポリヌクレオチドがコードするポリペプチドのアミノ酸配列を配列番号:20に示す。
【0027】
GPCRは、そのリガンドの作用によりG蛋白質の活性化を通じて細胞内へシグナル伝達を行なう活性を有しており、遺伝的疾患を始めとして、脳神経系、循環器系、消化器系、免疫系、運動器系、泌尿器生殖器系などの非常に多くの領域の疾患に関連している。従って、本発明のポリペプチドは、その機能を調節するリガンド、アゴニストあるいはアンタゴニストなどのスクリーニングに利用することができ、上記疾患に対する医薬品の開発の重要な標的となる。
【0028】
本発明は、また、本発明者らにより同定されたポリペプチドと機能的に同等なポリペプチドを提供する。ここで「機能的に同等」とは、対象となるポリペプチドが本発明者らにより同定されたポリペプチドと同等の生物学的特性を有していることを意味する。GPCRが持つ生物学的特性としては、リガンドとの結合活性や三量体型GTP結合蛋白質の活性化を介して細胞内へシグナル伝達を行なう活性が挙げられる。三量体型GTP結合蛋白質は、活性化する細胞内伝達系の種類によって、Ca2+を上昇させるGq型、cAMPを上昇させるGs型、そしてcAMPを抑制するGi型の3種類のカテゴリーに分類される (Trends Pharmacol. Sci. (99) 20:118)。従って、対象となるポリペプチドが本発明者らにより同定されたポリペプチドと同等の生物学的特性を有しているか否かは、例えば、その活性化による細胞内のcAMP濃度もしくはカルシウム濃度の変化を検出することにより評価することが可能である。
【0029】
本発明者らにより同定されたポリペプチドと機能的に同等なポリペプチドを調製するための方法の1つの態様としては、蛋白質中のアミノ酸配列に変異を導入する方法が挙げられる。このような方法には、例えば、部位特異的変異誘発法(Current Protocols in Molecular Biology edit. Ausubel et al. (1987) Publish. Jhon Wily & Sons Section 8.1−8.5))が含まれる。また、ポリペプチド中のアミノ酸の変異は、自然界において生じることもある。本発明には、このように人工的か自然に生じたものかを問わず、本発明者らにより同定されたポリペプチドのアミノ酸配列(配列番号:20)において1もしくは複数のアミノ酸が置換、欠失、挿入および/もしくは付加などにより変異した蛋白質であって、本発明者らにより同定されたポリペプチドと機能的に同等なポリペプチドが含まれる。
【0030】
置換されるアミノ酸は、蛋白質の機能の保持の観点から、置換前のアミノ酸と似た性質を有するアミノ酸であることが好ましい。例えば、Ala、Val、Leu、Ile、Pro、Met、Phe、Trpは、共に非極性アミノ酸に分類されるため、互いに似た性質を有すると考えられる。また、非荷電性としては、Gly、Ser、Thr、Cys、Tyr、Asn、Glnが挙げられる。また、酸性アミノ酸としては、AspおよびGluが、塩基性アミノ酸としては、Lys、Arg、Hisが挙げられる。
【0031】
これらポリペプチドにおけるアミノ酸の変異数や変異部位は、その機能が保持される限り制限はない。変異数は、典型的には、全アミノ酸の10%以内であり、好ましくは全アミノ酸の5%以内であり、さらに好ましくは全アミノ酸の1%以内であると考えられる。
【0032】
本発明者らにより同定されたポリペプチドと機能的に同等なポリペプチドを調製するための方法の他の態様としては、ハイブリダイゼーション技術あるいは遺伝子増幅技術を利用する方法が挙げられる。即ち、当業者であれば、ハイブリダイゼーション技術 (Current Protocols in Molecular Biology edit. Ausubel et al. (1987) Publish. Jhon Wily & Sons Section 6.3−6.4)を利用して本発明者らにより同定されたポリペプチドをコードするDNA配列(配列番号:19)またはその一部をもとに同種または異種生物由来のDNA試料から、これと相同性の高いDNAを単離して、該DNAから本発明者らにより同定されたポリペプチドと機能的に同等なポリペプチドを得ることは、通常行いうることである。このように本発明者らにより同定されたポリペプチドをコードするDNAとハイブリダイズするDNAによりコードされるポリペプチドであって、本発明者らにより同定されたポリペプチドと機能的に同等なポリペプチドもまた本発明のポリペプチドに含まれる。
【0033】
このようなポリペプチドを単離するための生物としては、ヒト以外に、例えば、ラット、マウス、ウサギ、ニワトリ、ブタ、ウシ等が挙げられるが、これらに制限されない。
【0034】
本発明者らにより同定されたポリペプチドと機能的に同等なポリペプチドをコードするDNAを単離するためのストリンジェントなハイブリダイゼーション条件としては、通常「1xSSC、0.1% SDS、37℃」程度の条件であり、より厳しい条件としては「0.5xSSC、0.1% SDS、42℃」程度の条件であり、さらに厳しい条件としては「0.2xSSC、0.1% SDS、65℃」程度の条件である。このようにハイブリダイゼーションの条件が厳しくなるほどプローブ配列と高い相同性を有するDNAの単離を期待しうる。但し、上記SSC、SDSおよび温度の条件の組み合わせは例示であり、当業者であれば、ハイブリダイゼーションのストリンジェンシーを決定する上記若しくは他の要素(例えば、プローブ濃度、プローブの長さ、ハイブリダイゼーション反応時間など)を適宜組み合わせることにより、上記と同様のストリンジェンシーを実現することが可能である。
【0035】
このようなハイブリダイゼーション技術を利用して単離されるDNAがコードするポリペプチドは、通常、本発明者らにより同定されたポリペプチドとアミノ酸配列において高い相同性を有する。高い相同性とは、少なくとも40%以上、好ましくは60%以上、さらに好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上、さらに好ましくは少なくとも95%以上、さらに好ましくは少なくとも97%以上(例えば、98〜99%)の配列の相同性を指す。アミノ酸配列の同一性は、例えば、Karlin and Altschul によるアルゴリズムBLAST (Proc. Natl. Acad. Sei. USA 87:2264−2268, 1990、Proc. Natl. Acad. Sei. USA 90:5873−5877, 1993)によって決定することができる。このアルゴリズムに基づいて、BLASTXと呼ばれるプログラムが開発されている(Altschul et al. J. Mol. Biol.215:403−410, 1990)。BLASTXによってアミノ酸配列を解析する場合には、パラメーターはたとえば score = 50、wordlength = 3とする。BLASTとGapped BLASTプログラムを用いる場合には、各プログラムのデフォルトパラメーターを用いる。これらの解析方法の具体的な手法は公知である(http://www.ncbi.nlm.nih.gov.)。
【0036】
また、遺伝子増幅技術(PCR)(Current protocols in Molecular Biology edit. Ausubel et al. (1987) Publish. John Wiley & Sons Section 6.1−6.4)を用いて本発明者らにより同定されたポリペプチドをコードするDNA配列(配列番号:19)の一部を基にプライマーを設計し、本発明者らにより同定されたポリペプチドをコードするDNA配列と相同性の高いDNA断片を単離し、該DNAを基に本発明者らにより同定されたポリペプチドと機能的に同等なポリペプチドを得ることも可能である。
【0037】
本発明のポリペプチドは「成熟」タンパク質の形であっても、融合タンパク質のような、より大きいタンパク質の一部であってもよい。本発明のポリペプチドには、分泌すなわちリーダー配列、プロ配列、多重ヒスチジン残基のような精製に役立つ配列、または組換え生産の際の安定性を確保する付加的配列などが含まれていてもよい。
【0038】
<ポリペプチドの断片>
本発明は、また、本発明のポリペプチドの断片を提供する。こうした断片は全体的に前記本発明のポリペプチドのアミノ酸配列の一部と同一であるが、全部とは同一でないアミノ酸配列を有するポリペプチドである。本発明のポリペプチド断片は、通常、8アミノ酸残基以上、好ましくは12アミノ酸残基以上(例えば、15アミノ酸残基以上)の配列からなるポリペプチド断片である。好適な断片としては、例えば、アミノ末端を含む一連の残基もしくはカルボキシル末端を含む一連の残基の欠失、またはアミノ末端を含む一連の残基とカルボキシル末端を含む一連の残基の二連の残基の欠失したアミノ酸配列を有するトランケーション(truncation)ポリペプチドが含まれる。また、αヘリックスとαヘリックス形成領域、βシートとβシート形成領域、ターンとターン形成領域、コイルとコイル形成領域、親水性領域、疎水性領域、α両親媒性領域、β両親媒性領域、可変性領域、表面形成領域、基質結合領域、および高抗原指数領域を含む断片のような、構造的または機能的特性により特徴づけられる断片も好適である。その他の好適な断片は生物学的に活性な断片である。生物学的に活性な断片は、同様の活性をもつ断片、その活性が向上した断片、または望ましくない活性が減少した断片を含めて、本発明のポリペプチドの活性を媒介するものである。例えば、リガンドが結合して細胞内へシグナル伝達を行なう活性を有する断片が挙げられる。さらに、動物、特にヒトにおいて抗原性または免疫原性がある断片も含まれる。これらのポリペプチド断片は、抗原活性を含めた本発明のポリペプチドの生物学的活性を保持することが好ましい。特定された配列および断片の変異型も本発明の一部を構成する。好適な変異型は同類アミノ酸置換により対象物と異なるもの、すなわち、ある残基が同様の性質の他の残基で置換されているものである。典型的なこうした置換は、Ala, Val, Leu と Ileの間、Ser とThr の間、酸性残基 AspとGlu の間、Asn とGln の間、塩基性残基 LysとArg の間、または芳香族残基 PheとTyr の間で起こる。
【0039】
また、リガンドに結合して細胞内にシグナル伝達を行なわない断片は、本発明のポリペプチドの競合阻害剤になり得るため有用であり、このような断片も本発明に含まれる。
【0040】
<ポリペプチドの製造>
本発明のポリペプチドは任意の適当な方法で製造することができる。このようなポリペプチドには、単離された天然に存在するポリペプチド、組換え的に生産されたポリペプチド、合成的に製造されたポリペプチド、またはこれらの方法の組合せにより製造されたポリペプチドが含まれる。このようなポリペプチドの製造のための手段は当業界でよく理解されている。組み換え的なポリペプチドは、例えば、本発明のポリヌクレオチドを挿入したベクターを適当な宿主細胞に導入し、形質転換体内で発現したポリペプチドを精製することにより調製することが可能である。一方、天然由来のポリペプチドは、例えば、後述する本発明のポリペプチドに対する抗体を結合したアフィニティーカラムを利用して調製することができる (Current Protocols in Molecular Biology edit. Ausubel et al. (1987) Publish. John Wiley & Sons Section 16.1−16.19)。アフィニティー精製に用いる抗体は、ポリクローナル抗体であってもモノクローナル抗体であってもよい。また、インビトロトランスレーション(例えば、「On the fidelity of mRNA translation in the nuclease−treated rabbit reticulocyte lysate system. Dasso,M.C.,Jackson,R.J.(1989) NAR 17:3129−3144」参照)などにより本発明のポリペプチドを調製することも可能である。本発明のポリペプチドの断片は、例えば、本発明のポリペプチドを適当なペプチダーゼで切断することによって製造することができる。
【0041】
<ポリヌクレオチド>
本発明は、また、本発明のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを提供する。本発明のポリヌクレオチドには、配列番号:20に記載のアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、配列番号:19に記載の塩基配列のコード領域を含むポリヌクレオチド、遺伝コードの縮重により配列番号:19に記載の塩基配列と異なる塩基配列からなるが配列番号:20に記載のアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドが含まれる。本発明のポリヌクレオチドには、さらに、これらポリヌクレオチドがコードするポリペプチドと機能的に同等なポリペプチドをコードし、該ポリヌクレオチドの配列とその全長において少なくとも40%以上、好ましくは60%以上、さらに好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、さらに好ましくは97%以上(例えば、98〜99%)同一である塩基配列を含むポリヌクレオチドが含まれる。塩基配列の同一性は、例えば、Karlin and Altschul によるアルゴリズムBLAST (Proc. Natl. Acad. Sei. USA 87:2264−2268, 1990、Proc. Natl. Acad. Sei. USA 90:5873−5877, 1993)によって決定することができる。このアルゴリズムに基づいて、BLASTNと呼ばれるプログラムが開発されている(Altschul et al. J. Mol. Biol.215:403−410, 1990)。BLASTNによって塩基配列を解析する場合には、パラメーターはたとえばscore = 100、wordlength = 12とする。BLASTとGapped BLASTプログラムを用いる場合には、各プログラムのデフォルトパラメーターを用いる。これらの解析方法の具体的な手法は公知である(http://www.ncbi.nlm.nih.gov.)。本発明のポリヌクレオチドには、上記のポリヌクレオチドの塩基配列と相補的な塩基配列を有するポリヌクレオチドが含まれる。
【0042】
本発明のポリヌクレオチドは、標準的なクローニングおよびスクリーニングにより、例えば、細胞中のmRNAから誘導されたcDNAライブラリーから得ることができる。また、本発明のポリヌクレオチドはゲノムDNAライブラリーのような天然源から得ることができ、商業的に入手可能な公知の技法を用いて合成することもできる。
【0043】
本発明者らにより同定されたポリヌクレオチドの配列(配列番号:19)と有意な相同性を有する塩基配列からなるポリヌクレオチドは、例えば、ハイブリダイゼーション技術 (Current Protocols in Molecular Biology edit. Ausubel et al. (1987) Publish. John Wiley & Sons Section 6.3−6.4)や遺伝子増幅技術(PCR)(Current protocols in Molecular Biology edit. Ausubel et al. (1987) Publish. John Wiley & Sons Section 6.1−6.4)を利用して調製することができる。即ち、ハイブリダイゼーション技術を利用して、本発明者らにより同定されたポリヌクレオチドの配列(配列番号:19)またはその一部をもとに同種または異種生物由来のDNA試料から、これと相同性の高いDNAを単離することができる。また、遺伝子増幅技術を用いて、本発明者らにより同定されたポリヌクレオチドの配列(配列番号:19)の一部を基にプライマーを設計し、該ポリヌクレオチドの配列と相同性の高いポリヌクレオチドを単離することができる。従って、本発明には、配列番号:19に記載の塩基配列を有するポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチドが含まれる。ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件としては、通常「1xSSC、0.1% SDS、37℃」程度の条件であり、より厳しい条件としては「0.5xSSC、0.1% SDS、42℃」程度の条件であり、さらに厳しい条件としては「0.2xSSC、0.1% SDS、65℃」程度の条件である。このようにハイブリダイゼーションの条件が厳しくなるほどプローブ配列と高い相同性を有するDNAの単離を期待しうる。但し、上記SSC、SDSおよび温度の条件の組み合わせは例示であり、当業者であれば、ハイブリダイゼーションのストリンジェンシーを決定する上記若しくは他の要素(例えば、プローブ濃度、プローブの長さ、ハイブリダイゼーション反応時間など)を適宜組み合わせることにより、上記と同様のストリンジェンシーを実現することが可能である。
【0044】
本発明者らにより同定されたポリヌクレオチドの配列と有意な相同性を有する塩基配列からなるポリヌクレオチドは、配列番号:19に記載の塩基配列に変異を導入する方法(例えば、部位特異的変異誘発法(Current Protocols in Molecular Biology edit. Ausubel et al. (1987) Publish. John Wiley & Sons Section 8.1−8.5))を利用して調製することもできる。また、このようなポリヌクレオチドは、自然界における変異により生じることもある。本発明には、このような塩基配列の変異により、配列番号:20に記載のアミノ酸配列において1もしくは複数のアミノ酸が置換、欠失、挿入および/もしくは付加などされたポリペプチドをコードするポリヌクレオチドが含まれる。
【0045】
本発明のポリヌクレオチドを本発明のポリペプチドの組換え生産のために用いる場合、そのポリヌクレオチドには、成熟ポリペプチドのコード配列またはその断片単独、他のコード配列(例えば、リーダーもしくは分泌配列、プレ−、プロ−もしくはプレプロ−タンパク質配列、または他の融合ペプチド部分をコードするもの)と同じリーディングフレーム内にある成熟ポリペプチドのコード配列またはその断片が含まれる。例えば、融合ポリペプチドの精製を容易にするマーカー配列がコードされ得る。本発明のこの態様の好ましい具体例として、マーカー配列は、pcDNA3.1/Myc−Hisベクター(Invitrogen社)により提供されかつGentz ら, Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1989) 86:821−824に記載されるようなヘキサ−ヒスチジンペプチド、またはMycタグである。また、このポリヌクレオチドは5’および3’非コード配列、例えば、転写されるが翻訳されない配列、スプライシングおよびポリアデニル化シグナル、リボソーム結合部位、およびmRNA安定化配列を含んでいてもよい。
【0046】
<プローブ・プライマー・アンチセンス・リボザイム>
本発明は、本発明者らにより同定されたポリヌクレオチド(配列番号:19に記載の塩基配列からなるポリヌクレオチドまたはその相補鎖)に相補的な、少なくとも15ヌクレオチドの鎖長を有するヌクレオチドを提供する。ここで「相補鎖」とは、A:T(ただしRNAの場合は U)、G:Cの塩基対からなる2本鎖核酸の一方の鎖に対する他方の鎖を指す。また、「相補的」とは、少なくとも15個の連続したヌクレオチド領域で完全に相補配列である場合に限られず、少なくとも70%、好ましくは少なくとも80%、より好ましくは90%、さらに好ましくは95%以上の塩基配列上の相同性を有すればよい。相同性を決定するためのアルゴリズムは本明細書に記載したものを使用すればよい。このようなヌクレオチドは、本発明のポリヌクレオチドを検出、単離するためのプローブとして、また、本発明のヌクレオチドを増幅するためのプライマーとして利用することが可能である。プライマーとして用いる場合には、通常、15〜100ヌクレオチド、好ましくは15〜35ヌクレオチドの鎖長を有する。また、プローブとして用いる場合には、本発明のDNAの少なくとも一部若しくは全部の配列を含む少なくとも15ヌクレオチド、好ましくは少なくとも30ヌクレオチドの鎖長のヌクレオチドが用いられる。このようなヌクレオチドは、好ましくは本発明のポリペプチドをコードするDNAに特異的にハイブリダイズするものである。「特異的にハイブリダイズする」とは、通常のハイブリダイゼーション条件下、好ましくはストリンジェントな条件下で、本発明者らにより同定されたヌクレオチド(配列番号:19)とハイブリダイズし、他のポリペプチドをコードするDNAとはハイブリダイズしないことを意味する。
【0047】
これらヌクレオチドは、本発明のポリペプチドの活性の異常や該ポリペチドをコードする遺伝子の発現の異常を検査・診断するために利用できる。
【0048】
また、これらヌクレオチドには、本発明のポリペプチドをコードする遺伝子の発現を抑制するポリヌクレオチドが含まれる。このようなポリヌクレオチドには、アンチセンスDNA(本発明のポリペプチドをコードする遺伝子の転写産物と相補的なアンチセンスRNAをコードするDNA)やリボザイム(本発明のポリペプチドをコードする遺伝子の転写産物を特異的に開裂するリボザイム活性を有するRNAをコードするDNA)が含まれる。
【0049】
アンチセンスDNAが標的遺伝子の発現を抑制する作用としては、以下のような複数の要因が存在する。すなわち、三重鎖形成による転写開始阻害、RNAポリメラーゼによって局部的に開状ループ構造がつくられた部位とのハイブリッド形成による転写抑制、合成の進みつつあるRNAとのハイブリッド形成による転写阻害、イントロンとエキソンとの接合点でのハイブリッド形成によるスプライシング抑制、スプライソソーム形成部位とのハイブリッド形成によるスプライシング抑制、mRNAとのハイブリッド形成による核から細胞質への移行抑制、キャッピング部位やポリ(A)付加部位とのハイブリッド形成によるスプライシング抑制、翻訳開始因子結合部位とのハイブリッド形成による翻訳開始抑制、開始コドン近傍のリボソーム結合部位とのハイブリッド形成による翻訳抑制、mRNAの翻訳領域やポリソーム結合部位とのハイブリッド形成によるペプチド鎖の伸長阻止、および核酸とタンパク質との相互作用部位とのハイブリッド形成による遺伝子発現抑制などである。これらは、転写、スプライシング、または翻訳の過程を阻害して、標的遺伝子の発現を抑制する(平島および井上「新生化学実験講座2 核酸IV 遺伝子の複製と発現」,日本生化学会編,東京化学同人,pp.319−347,1993)。
【0050】
本発明で用いられるアンチセンスDNAは、上記のいずれの作用で標的遺伝子の発現を抑制してもよい。一つの態様としては、遺伝子のmRNAの5’端近傍の非翻訳領域に相補的なアンチセンス配列を設計すれば、遺伝子の翻訳阻害に効果的であろう。しかし、コード領域もしくは3’側の非翻訳領域に相補的な配列も使用し得る。このように、遺伝子の翻訳領域だけでなく非翻訳領域の配列のアンチセンス配列を含むDNAも、本発明で利用されるアンチセンスDNAに含まれる。使用されるアンチセンスDNAは、適当なプロモーターの下流に連結され、好ましくは3’側に転写終結シグナルを含む配列が連結される。アンチセンスDNAの配列は、標的遺伝子またはその一部と相補的な配列であることが好ましいが、遺伝子の発現を有効に阻害できる限り、完全に相補的でなくてもよい。転写されたRNAは、標的とする遺伝子の転写産物に対して好ましくは90%以上、最も好ましくは95%以上の相補性を有する。アンチセンス配列を用いて、効果的に標的遺伝子の発現を阻害するには、アンチセンスDNAは、アンチセンス効果を引き起こすために、少なくとも15bp以上、好ましくは100bp、さらに好ましくは500bp以上の鎖長を有し、通常、3000bp以内、好ましくは2000bp以内の鎖長を有する。
【0051】
このようなアンチセンスDNAには、本発明のポリペプチドの異常(機能異常や発現異常)などに起因した疾患の遺伝子治療への応用も考えられる。該アンチセンスDNAは、例えば、本発明のポリペプチドをコードするDNA(例えば、配列番号:19)の配列情報を基にホスホロチオネート法(Stein, 1988 Physicochemical properties of phosphorothioate oligodeoxynucleotides. Nucleic Acids Res 16, 3209−21 (1988))などにより調製することが可能である。
【0052】
内在性遺伝子の発現の抑制は、また、リボザイムをコードするDNAを利用して行うことも可能である。リボザイムとは触媒活性を有するRNA分子のことをいう。リボザイムには種々の活性を有するものがあるが、中でもRNAを切断する酵素としてのリボザイムの研究により、RNAの部位特異的な切断を目的とするリボザイムの設計が可能となった。リボザイムには、グループIイントロン型や、RNasePに含まれるM1RNAのように400ヌクレオチド以上の大きさのものもあるが、ハンマーヘッド型やヘアピン型と呼ばれる40ヌクレオチド程度の活性ドメインを有するものもある(小泉誠および大塚栄子, (1990) 蛋白質核酸酵素,35:2191)。
【0053】
例えば、ハンマーヘッド型リボザイムの自己切断ドメインは、G13U14C15のC15の3’側を切断するが、活性にはU14が9位のAと塩基対を形成することが重要とされ、15位の塩基はCの他にAまたはUでも切断されることが示されている(M.Koizumiら,(1988) FEBS Lett.228:225)。リボザイムの基質結合部を標的部位近傍のRNA配列と相補的になるように設計すれば、標的RNA中のUC、UUまたはUAという配列を認識する制限酵素的なRNA切断リボザイムを作出することが可能である(M.Koizumiら,(1988) FEBS Lett. 239:285、小泉誠および大塚栄子,(1990) 蛋白質核酸酵素,35:2191、 M.Koizumiら, (1989) Nucleic Acids Res. 17:7059)。本発明者らにより同定されたポリヌクレオチド(配列番号:19)中には標的となりうる部位が複数存在する。
【0054】
また、ヘアピン型リボザイムも、本発明の目的のために有用である。ヘアピン型リボザイムは、例えばタバコリングスポットウイルスのサテライトRNAのマイナス鎖に見出される(J.M.Buzayan Nature 323:349,1986)。このリボザイムも、標的特異的なRNA切断を起こすように設計できることが示されている(Y.Kikuchi およびN.Sasaki (1992) Nucleic Acids Res. 19:6751、 菊池洋, (1992) 化学と生物 30:112)。
【0055】
本発明のポリペプチドをコードする遺伝子の発現を抑制するポリヌクレオチドは、遺伝子治療に用いる場合には、例えば、レトロウイルスベクター、アデノウイルスベクター、アデノ随伴ウイルスベクターなどのウイルスベクターやリポソームなどの非ウイルスベクターなどを利用して、ex vivo法やin vivo法などにより患者へ投与を行うことが考えられる。
【0056】
<ベクター、宿主細胞、ポリペプチドの製造>
本発明はまた、本発明のポリヌクレオチドを含有するベクター、本発明のポリヌクレオチドまたは該ベクターを保持する宿主細胞、および該宿主細胞を利用した本発明のポリペプチドの生産方法を提供する。
【0057】
本発明のベクターとしては、挿入したDNAを安定に保持するものであれば特に制限されず、例えば宿主に大腸菌を用いるのであれば、クローニング用ベクターとしてはpBluescriptベクター(Stratagene社製)などが好ましい。本発明のポリペプチドを生産する目的においてベクターを用いる場合には、特に発現ベクターが有用である。発現ベクターとしては、試験管内、大腸菌内、培養細胞内、生物個体内でポリペプチドを発現するベクターであれば特に制限されないが、例えば、試験管内発現であればpBESTベクター(プロメガ社製)、大腸菌であればpETベクター(Invitrogen社製)、培養細胞であればpME18S−FL3ベクター(GenBank Accession No. AB009864)、生物個体であればpME18Sベクター(Mol Cell Biol. 8:466−472(1988))などが好ましい。ベクターへの本発明のDNAの挿入は、常法により、例えば、制限酵素サイトを用いたリガーゼ反応により行うことができる(Current protocols in Molecular Biology edit. Ausubel et al. (1987) Publish. John Wiley & Sons.Section 11.4−11.11)。
【0058】
本発明のベクターが導入される宿主細胞としては特に制限はなく、目的に応じて種々の宿主細胞が用いられる。ポリペプチドを発現させるための細胞としては、例えば、細菌細胞(例:ストレプトコッカス、スタフィロコッカス、大腸菌、ストレプトミセス、枯草菌)、真菌細胞(例:酵母、アスペルギルス)、昆虫細胞(例:ドロソフィラS2、スポドプテラSF9)、動物細胞(例:CHO、COS、HeLa、C127、3T3、BHK、HEK293、Bowes メラノーマ細胞)および植物細胞を例示することができる。宿主細胞へのベクター導入は、例えば、リン酸カルシウム沈殿法、電気パルス穿孔法(Current protocols in Molecular Biology edit. Ausubel et al. (1987) Publish. John Wiley & Sons.Section 9.1−9.9)、リポフェクタミン法(GIBCO−BRL社製)、マイクロインジェクション法などの公知の方法で行うことが可能である。
【0059】
宿主細胞において発現したポリペプチドを小胞体の内腔に、細胞周辺腔に、または細胞外の環境に分泌させるために、適当な分泌シグナルを目的のポリペプチドに組み込むことができる。これらのシグナルは目的のポリペプチドに対して内因性であっても、異種シグナルであってもよい。
【0060】
本発明のポリペプチドの回収は、本発明のポリペプチドが培地に分泌される場合は、培地を回収する。本発明のポリペプチドが細胞内に産生される場合は、その細胞をまず溶解し、その後にポリペプチドを回収する。
【0061】
組換え細胞培養物から本発明のポリペプチドを回収し精製するには、硫酸アンモニウムまたはエタノール沈殿、酸抽出、アニオンまたはカチオン交換クロマトグラフィー、ホスホセルロースクロマトグラフィー、疎水性相互作用クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー、ヒドロキシルアパタイトクロマトグラフィーおよびレクチンクロマトグラフィーを含めた公知の方法を用いることができる。
【0062】
<検査方法>
本発明は、本発明のポリペプチドをコードする遺伝子の発現の異常または本発明のポリペプチドの活性の異常に関連した疾患の検査方法を提供する。GPCRは、生体内で重要な機能を有すると考えられ、その発現や機能の異常は、種々の疾患の原因となり得る。従って、本発明のポリペプチドの不適当な活性または発現を指標とすることにより、このような疾患の検査を行なうことも可能である。
【0063】
本発明において「疾患の検査」とは、疾患の症状を呈している被検者の治療戦略を立てるための検査のみならず、被検者が疾患にかかりやすいか否かを判断するために行う予防のための検査も含まれる。
【0064】
本発明の検査方法の一つの態様は、被検者における本発明のポリペプチドをコードする遺伝子またはその発現制御領域における変異を検出ことを含む方法である。
【0065】
一つの方法は、被検者における本発明のポリペプチドをコードする遺伝子またはその発現制御領域の塩基配列を直接決定することによって検査を行う方法である。この方法においては、まず、被検者からDNA試料を調製する。DNA試料は、被検者の細胞、例えば血液、尿、唾液、組織の生検または剖検材料から抽出した染色体DNAあるいはRNAを基に調製することができる。染色体DNAから本方法のDNA試料を調製するには、例えば染色体DNAを適当な制限酵素で切断し、ベクターにクローニングして、ゲノムライブラリーを作製すればよい。RNAから本方法のDNA試料を調製するには、例えば、逆転写酵素を用いて、RNAからcDNAライブラリーを作製すればよい。本方法においては、次いで、本発明のポリペプチドをコードする遺伝子またはその発現制御領域を含むDNAを単離する。該DNAの単離は、本発明のポリペプチドをコードする遺伝子またはその発現制御領域を含むDNAにハイブリダイズするプローブを用いて、ゲノムライブラリーやcDNAライブラリーのスクリーニングをすることにより行うことができる。また、本発明のポリペプチドをコードする遺伝子またはその発現制御領域を含むDNAにハイブリダイズするプライマーを用いて、ゲノムDNAライブラリー、cDNAライブラリー、あるいはRNAを鋳型としたPCRによって単離することもできる。本方法においては、次いで、単離したDNAの塩基配列を決定する。選択したDNAの塩基配列の決定は、当業者に公知の方法で行うことができる。本方法においては、次いで、決定したDNAの塩基配列を、対照と比較する。本方法における「対照」とは、正常な(野生型の)本発明のポリペプチドをコードする遺伝子またはその発現制御領域を含むDNAの塩基配列を言う。このような比較の結果、被検者のDNAの塩基配列が対照と異なっていた場合には、被検者は、疾患に罹患しているまたは発症の危険があると判定される。
【0066】
本発明の検査方法は、上記の如く直接被検者由来のDNAの塩基配列を決定する方法以外に、種々の方法を用いることができる。
【0067】
その一つの方法においては、まず、被検者からDNA試料を調製する。次いで、調製したDNA試料を制限酵素により切断する。次いで、DNA断片をその大きさに応じて分離する。次いで、検出されたDNA断片の大きさを、対照と比較する。また、他の一つの態様においては、まず、被検者からDNA試料を調製する。次いで、本発明のポリペプチドをコードする遺伝子またはその発現制御領域を含むDNAを増幅する。さらに、増幅したDNAを制限酵素により切断する。次いで、DNA断片をその大きさに応じて分離する。次いで、検出されたDNA断片の大きさを、対照と比較する。
【0068】
このような方法としては、例えば、制限酵素断片長多型(Restriction Fragment Length Polymorphism/RFLP)を利用した方法やPCR−RFLP法等が挙げられる。具体的には、制限酵素の認識部位に変異が存在する場合、あるいは制限酵素処理によって生じるDNA断片内に塩基挿入または欠失がある場合、制限酵素処理後に生じる断片の大きさが対照と比較して変化する。この変異を含む部分をPCR法によって増幅し、それぞれの制限酵素で処理することによって、これらの変異を電気泳動後のバンドの移動度の差として検出することができる。あるいは、染色体DNAをこれらの制限酵素によって処理し、電気泳動した後、本発明のプローブDNAを用いてサザンブロッティングを行うことにより、変異の有無を検出することができる。用いられる制限酵素は、それぞれの変異に応じて適宜選択することができる。この方法では、ゲノムDNA以外にも被検者から調製したRNAを逆転写酵素でcDNAにし、これをそのまま制限酵素で切断した後、サザンブロッティングを行うことも可能である。また、このcDNAを鋳型としてPCRで本発明のポリペプチドをコードする遺伝子またはその発現制御領域を含むDNAを増幅し、それを制限酵素で切断した後、移動度の差を調べることも可能である。
【0069】
別の方法は、まず、被検者からDNA試料を調製する。次いで、本発明のポリペプチドをコードする遺伝子またはその発現制御領域を含むDNAを増幅する。さらに、増幅したDNAを一本鎖DNAに解離させる。次いで、解離させた一本鎖DNAを非変性ゲル上で分離する。分離した一本鎖DNAのゲル上での移動度を対照と比較する。
【0070】
このような方法としては、例えばPCR−SSCP(single−strand conformation polymorphism、一本鎖高次構造多型)法(Cloning and polymerase chain reaction−single−strand conformation polymorphism analysis of anonymous Alu repeats on chromosome 11. Genomics. 1992 Jan 1; 12(1): 139−146.、Detection of p53 gene mutations in human brain tumors by single−strand conformation polymorphism analysis of polymerase chain reaction products. Oncogene. 1991 Aug 1; 6(8): 1313−1318.、Multiple fluorescence−based PCR−SSCP analysis with postlabeling. 、PCR Methods Appl. 1995 Apr 1; 4(5): 275−282.)が挙げられる。この方法は操作が比較的簡便であり、また被検試料の量も少なくて済む等の利点を有するため、特に多数のDNA試料をスクリーニングするのに好適である。その原理は次の通りである。二本鎖DNA断片を一本鎖に解離すると、各鎖はその塩基配列に依存した独自の高次構造を形成する。この解離したDNA鎖を、変性剤を含まないポリアクリルアミドゲル中で電気泳動すると、それぞれの高次構造の差に応じて、相補的な同じ鎖長の一本鎖DNAが異なる位置に移動する。一塩基の置換によってもこの一本鎖DNAの高次構造は変化し、ポリアクリルアミドゲル電気泳動において異なる移動度を示す。従って、この移動度の変化を検出することによりDNA断片に点突然変異や欠失、あるいは挿入等による変異が存在することを検出することができる。
【0071】
具体的には、まず、本発明のポリペプチドをコードする遺伝子またはその発現制御領域を含むDNAをPCR法等によって増幅する。増幅される範囲としては、通常200〜400bp程度の長さが好ましい。PCRは、当業者においては反応条件等を適宜選択して行うことができる。PCRの際に、32P等のアイソトープ、蛍光色素、またはビオチン等によって標識したプライマーを用いることにより、増幅DNA産物を標識することができる。あるいはPCR反応液に32P等のアイソトープ、蛍光色素、またはビオチン等によって標識された基質塩基を加えてPCRを行うことにより、増幅DNA産物を標識することも可能である。さらに、PCR反応後にクレノウ酵素等を用いて、32P等のアイソトープ、蛍光色素、またはビオチン等によって標識された基質塩基を、増幅DNA断片に付加することによっても標識を行うことができる。こうして得られた標識されたDNA断片を、熱を加えること等により変性させ、尿素などの変性剤を含まないポリアクリルアミドゲルによって電気泳動を行う。この際、ポリアクリルアミドゲルに適量(5から10%程度)のグリセロールを添加することにより、DNA断片の分離の条件を改善することができる。また、泳動条件は各DNA断片の性質により変動するが、通常、室温(20から25℃)で行い、好ましい分離が得られないときには4から30℃までの温度で最適の移動度を与える温度の検討を行う。電気泳動後、DNA断片の移動度を、X線フィルムを用いたオートラジオグラフィーや、蛍光を検出するスキャナー等で検出し、解析を行う。移動度に差があるバンドが検出された場合、このバンドを直接ゲルから切り出し、PCRによって再度増幅し、それを直接シークエンシングすることにより、変異の存在を確認することができる。また、標識したDNAを使わない場合においても、電気泳動後のゲルをエチジウムブロマイドや銀染色法などによって染色することによって、バンドを検出することができる。
【0072】
さらに別の方法は、まず、被検者からDNA試料を調製する。次いで、本発明のポリペプチドをコードする遺伝子またはその発現制御領域を含むDNAを増幅する。さらに、増幅したDNAを、DNA変性剤の濃度が次第に高まるゲル上で分離する。次いで、分離したDNAのゲル上での移動度を対照と比較する。
【0073】
このような方法としては、例えば、変性剤濃度勾配ゲル(denaturant gradient gel electrophoresis: DGGE法)等を例示することができる。DGGE法は、変性剤の濃度勾配のあるポリアクリルアミドゲル中で、DNA断片の混合物を泳動し、それぞれの不安定性の違いによってDNA断片を分離する方法である。ミスマッチのある不安定なDNA断片が、ゲル中のある変性剤濃度の部分まで移動すると、ミスマッチ周辺のDNA配列はその不安定さのために、部分的に1本鎖へと解離する。この部分的に解離したDNA断片の移動度は、非常に遅くなり、解離部分のない完全な二本鎖DNAの移動度と差がつくことから、両者を分離することができる。具体的には、本発明のポリペプチドをコードする遺伝子またはその発現制御領域を含むDNAを本発明のプライマー等を用いたPCR法等によって増幅し、これを尿素などの変性剤の濃度が移動するに従って徐々に高くなっているポリアクリルアミドゲル中で電気泳動し、対照と比較する。変異が存在するDNA断片の場合、より低い変性剤濃度位置でDNA断片が一本鎖になり、極端に移動速度が遅くなるため、この移動度の差を検出することにより変異の有無を検出することができる。
【0074】
上記の方法以外にも、特定位置の変異のみを検出する目的にはアレル特異的オリゴヌクレオチド(Allele Specific Oligonucleotide/ASO)ハイブリダイゼーション法が利用できる。変異が存在すると考えられる塩基配列を含むオリゴヌクレオチドを作製し、これと試料DNAでハイブリダイゼーションを行わせると、変異が存在する場合、ハイブリッド形成の効率が低下する。それをサザンブロット法や、特殊な蛍光試薬がハイブリッドのギャップにインターカレーションすることにより消光する性質を利用した方法、等により検出することができる。また、リボヌクレアーゼAミスマッチ切断法による検出も可能である。具体的には、本発明のポリペプチドをコードする遺伝子を含むDNAをPCR法等によって増幅し、これをプラスミドベクター等に組み込んだ対照cDNA等から調製した標識RNAとハイブリダイゼーションを行う。変異が存在する部分においてはハイブリッドが一本鎖構造となるので、この部分をリボヌクレアーゼAによって切断し、これをオートラジオグラフィー等で検出することによって変異の存在を検出することができる。
【0075】
本発明の検査方法の他の態様は、本発明のポリペプチドをコードする遺伝子の発現量を検出することを含む方法である。ここで「遺伝子の発現」には、転写および翻訳が含まれる。従って、「発現産物」には、mRNAおよびタンパク質が含まれる。
【0076】
本発明のポリペプチドをコードする遺伝子の転写レベルにおける検査法においては、まず、被検者からRNA試料を調製する。次いで、該RNA試料に含まれる本発明のポリペプチドをコードするRNAの量を測定する。次いで、測定された本発明のポリペプチドをコードRNAの量を対照と比較する。
【0077】
このような方法としては、本発明のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドにハイブリダイズするプローブを用いたノーザンブロッティング法、または本発明のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドにハイブリダイズするプライマーを用いたRT−PCR法等を例示することができる。
【0078】
また、本発明のポリペプチドをコードする遺伝子の転写レベルにおける検査においては、DNAアレイ(新遺伝子工学ハンドブック、村松正實・山本雅、羊土社、p280−284)を利用することもできる。具体的には、まず、被検者から調製したcDNA試料、および本発明のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドとハイブリダイズするポリヌクレオチドプローブが固定された基板を提供する。基盤に固定されるポリヌクレオチドプローブは、複数種の本発明のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを検出するために、複数種であってもよい。被検者からのcDNA試料の調製は、当業者に周知の方法で行うことができる。cDNA試料の調製の好ましい態様においては、まず被検者の細胞から全RNAの抽出を行う。細胞としては、例えば血液、尿、唾液、組織の生検または剖検材料の細胞などが例示できる。全RNAの抽出は、例えば次のようにして行うことができる。純度の高い全RNAが調製できる方法であれば、既存の方法およびキット等を用いることが可能である。例えばAmbion社 ”RNA later”を用い前処理を行った後、ニッポンジーン社”Isogen”を用いて全RNAの抽出を行う。具体的方法にはそれらの添付プロトコールに従えばよい。次いで、抽出した全RNAを鋳型として、逆転写酵素を用いてcDNAの合成を行い、cDNA試料を調製する。全RNAからのcDNAの合成は、当業者に周知の方法で実施することができる。調製したcDNA試料には、必要に応じて、検出のための標識を施す。標識物質としては、検出可能なものであれば特に制限はなく、例えば、蛍光物質、放射性元素等を挙げることができる。標識は、当業者によって一般的に行われる方法(L Luo et al., Gene expression profiles of laser−capturedadjacent neuronal subtypes. Nat Med. 1999, 117−122)で実施することができる。
【0079】
本発明において「基板」とは、ポリヌクレオチドを固定することが可能な板状の材料を意味する。本発明の基板は、ポリヌクレオチドを固定することが可能であれば特に制限はないが、一般にDNAアレイ技術で使用される基板を好適に用いることができる。
【0080】
DNAアレイ技術の利点は、ハイブリダイゼーションの溶液量が非常に少なく、固定されたヌクレオチドプローブに、細胞の全RNAに由来するcDNAを含む非常に複雑なターゲットをハイブリダイズすることができることである。一般にDNAアレイは、高密度に基板にプリントされた何千ものヌクレオチドで構成されている。通常これらのDNAは非透過性(non− porous)の基板の表層にプリントされる。基板の表層は、一般的にはガラスであるが、透過性(porous)の膜、例えばニトロセルロースメンブレムを使用しすることができる。ヌクレオチドの固定(アレイ)には2つのタイプがあり、一つはAffymetrix社開発によるポリヌクレオチドを基本としたアレイであり、もう一つは主としてStanford大学で開発されたcDNAのアレイである。ポリヌクレオチドのアレイにおいて、ポリヌクレオチドは通常インサイチュ(in situ)で合成される。例えば、photolithographicの技術(Affymetrix社)、および化学物質を固定させるためのインクジェット(Rosetta Inpharmatics社)技術等によるポリヌクレオチドのインサイチュ合成法が既に知られており、いずれの技術も本発明の基板の作製に利用することができる。基板に固定するポリヌクレオチドプローブは、本発明のポリペプチドをコードする遺伝子と特異的にハイブリダイズするものであれば特に制限はない。本発明のポリヌクレオチドプローブには、ポリヌクレオチド、またはcDNAが含まれる。ここで「特異的にハイブリダイズする」とは、本発明のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドと実質的にハイブリダイズし、それ以外のポリヌクレオチドとは実質的にハイブリダイズしないことを意味する。特異的なハイブリダイズが可能であれば、ポリヌクレオチドプローブは、検出の対象となるポリヌクレオチドの塩基配列に対し、完全に相補的である必要はない。基板に結合するポリヌクレオチドプローブの長さは、通常cDNAを固定する場合100〜4000ベースであり、好ましくは200〜4000ベースであり、さらに好ましくは500〜4000ベースである。合成ポリヌクレオチドを固定する場合は、通常15〜500ベースであり、好ましくは30〜200ベースであり、さらに好ましくは50〜200ベースである。基板へのポリヌクレオチドの固定の工程は、一般に「プリント」とも呼ばれる。具体的には、例えば以下ようにプリントすることができるが、これに限定されるものではない。数種のポリヌクレオチドプローブを4.5 mm x4.5 mmの一つの領域内にプリントする。その際、それぞれのアレイをプリントするのには一つのピンを用いて行うことが可能である。従って48ピンのツールを用いた場合、48回の繰り返したアレイを一つの標準的な顕微鏡用スライドにプリントすることが可能である。
【0081】
本方法においては、次いで、該cDNA試料と該基板を接触させる。本工程により、本発明のポリペプチドをコードするDNAと特異的にハイブリダイズ可能な基板上のヌクレオチドプローブに対し、cDNA試料をハイブリダイズさせる。ハイブリダイゼーションの反応液および反応条件は、基板に固定するヌクレオチドプローブの長さ等の諸要因により変動しうるが、一般的に当業者に周知の方法により行うことができる。
【0082】
本方法においては、次いで、該cDNA試料と基板に固定されたヌクレオチドプローブとのハイブリダイズの強度を検出することにより、該cDNA試料に含まれる本発明のポリペプチドをコードする遺伝子の発現量を測定する。さらに、測定された本発明のポリペプチドをコードする遺伝子の発現量を対照と比較する。
【0083】
本発明においては、cDNA試料中に本発明のポリペプチドをコードする遺伝子由来のcDNAが存在する場合、基板に固定されたヌクレオチドプローブと該cDNAとがハイブリダイズする。従って、ポリヌクレオチドプローブと該cDNAとのハイブリダイズの強度を検出することにより、本発明のポリペプチドをコードする遺伝子の発現量を測定することができる。ポリヌクレオチドプローブと該cDNAとのハイブリダイズの強度の検出は、cDNA試料を標識した物質の種類に応じて当業者においては適宜行うことができる。例えば、cDNAが蛍光物質によって標識された場合、スキャナーによって蛍光シグナルを読み取ることによって検出することができる。
【0084】
本発明の方法においては、被検者および対照(健常者)由来のcDNA試料について、異なる蛍光物質で標識を施すことにより、1回の測定でそれぞれにおける本発明のポリペプチドをコードする遺伝子の発現量を同時に測定することができる。例えば、上記それぞれのcDNA試料の一方を蛍光物質であるCy5で、他方をCy3で標識することができる。それぞれの蛍光シグナルの相対強度は、被検者および対照での本発明のポリペプチドをコードする遺伝子の発現量に応じた相対量を示す(Duggan et al., Nat. Genet. 21: 10−14, 1999)。
【0085】
一方、本発明のポリペプチドをコードする遺伝子の翻訳レベルにおける検査においては、まず、被検者からポリペプチド試料を調製する。次いで、該ポリペプチド試料に含まれる本発明のポリペプチドの量を測定する。次いで、測定された本発明のポリペプチドの量を対照と比較する。
【0086】
このような方法としては、SDSポリアクリルアミド電気泳動法、並びに本発明のポリペプチドに結合する抗体を用いた、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、酵素結合免疫測定法(ELISA)、および免疫蛍光法を例示することができる。
【0087】
上記の方法において、対照と比較して、本発明のポリペプチドをコードする遺伝子の発現量が有意に変化していた場合、被検者は、該遺伝子の発現異常に関連した疾患を罹患している、または該疾患を発症する危険を有すると判定される。
【0088】
<検査薬>
本発明はまた、本発明のポリペプチドをコードする遺伝子の発現の異常または本発明のポリペプチドの活性の異常に関連した疾患の検査薬を提供する。
【0089】
その一つの態様は、上記した本発明のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドまたはその発現制御領域を含むDNAにハイブリダイズし、少なくとも15ヌクレオチドの鎖長を有するオリゴヌクレオチドを含む検査薬である。該オリゴヌクレオチドは、上記本発明の検査方法において、本発明のポリペプチドをコードする遺伝子またはその発現制御領域を検出するためのプローブとして、本発明のポリペプチドをコードする遺伝子またはその発現制御領域を増幅するためのプライマーとして用いることができる。本発明のオリゴヌクレオチドは、例えば市販のオリゴヌクレオチド合成機により作製することができる。プローブは、制限酵素処理等によって取得されるの二本鎖DNA断片として作製することもできる。本発明のオリゴヌクレオチドをプローブとして用いる場合は、適宜標識して用いることが好ましい。標識する方法としては、T4ポリヌクレオチドキナーゼを用いて、オリゴヌクレオチドの5’端を32Pでリン酸化することにより標識する方法、およびクレノウ酵素等のDNAポリメラーゼを用い、ランダムヘキサマーオリゴヌクレオチド等をプライマーとして32P等のアイソトープ、蛍光色素、またはビオチン等によって標識された基質塩基を取り込ませる方法(ランダムプライム法等)を例示することができる。
【0090】
本発明の検査薬の他の一つの態様は、後述する本発明のポリペプチドに結合する抗体を含む検査薬である。該抗体は、上記の本発明の検査方法において、本発明のポリペプチドを検出するために用いられる。抗体は、本発明のポリペプチドを検出可能であればその形態に制限はない。検査のための抗体には、ポリクローナル抗体およびモノクローナル抗体が含まれる。抗体は必要に応じて標識されていてもよい。
【0091】
上記の検査薬においては、有効成分であるオリゴヌクレオチドや抗体以外に、例えば、滅菌水、生理食塩水、植物油、界面活性剤、脂質、溶解補助剤、緩衝剤、タンパク質安定剤(BSAやゼラチンなど)、保存剤等が必要に応じて混合されていてもよい。
【0092】
<抗体>
本発明は、本発明のポリペプチドに結合する抗体を提供する。ここで「抗体」には、ポリクローナルおよびモノクローナル抗体、キメラ抗体、一本鎖抗体、ヒト化抗体、さらにFabまたは他の免疫グロブリン発現ライブラリーの産物を含むFabフラグメントが含まれる。
【0093】
本発明のポリペプチドまたはその断片もしくは類似体、またはそれらを発現する細胞は、本発明のポリペプチドに結合する抗体を産生するための免疫原としても使用することができる。抗体は、好ましくは、本発明のポリペプチドに免疫特異的である。「免疫特異的」とは、その抗体が他のポリペプチドに対するその親和性よりも本発明のポリペプチドに対して実質的に高い親和性を有することを意味する。
【0094】
本発明のポリペプチドに結合する抗体は、当業者に公知の方法により調製することが可能である。ポリクローナル抗体であれば、例えば、次のようにして得ることができる。本発明のポリペプチドあるいはそのGSTとの融合タンパク質をウサギ等の小動物に免疫し血清を得る。これを、例えば、硫安沈殿、プロテインA、プロテインGカラム、DEAEイオン交換クロマトグラフィー、本発明のポリペプチドをカップリングしたアフィニティーカラム等により精製することにより調製する。また、モノクローナル抗体であれば、例えば、本発明のポリペプチドをマウスなどの小動物に免疫を行い、同マウスより脾臓を摘出し、これをすりつぶして細胞を分離し、マウスミエローマ細胞とポリエチレングリコールなどの試薬により融合させ、これによりできた融合細胞(ハイブリドーマ)の中から、本発明のポリペプチドに結合する抗体を産生するクローンを選択する。次いで、得られたハイブリドーマをマウス腹腔内に移植し、同マウスより腹水を回収し、得られたモノクローナル抗体を、例えば、硫安沈殿、プロテインA、プロテインGカラム、DEAEイオン交換クロマトグラフィー、本発明のポリペプチドをカップリングしたアフィニティーカラム等により精製することで、調製することが可能である。
【0095】
本発明の抗体は、本発明のポリペプチドやこれを発現する細胞の単離、同定、および精製に利用することができる。本発明のポリペプチドに結合する抗体は、本発明のポリペプチドの発現異常に関連した疾患の検査において、本発明のポリペプチドの発現量を測定するために用いることもできる。
【0096】
<リガンド、アゴニスト、アンタゴニストの同定>
本発明のポリペプチドは、そのリガンド、アゴニストまたはアンタゴニストの同定において使用することができる。同定の対象となるこれら分子は、天然由来であっても、人工的に合成された構造的または機能的な模擬物であってもよい。本発明のポリペプチドは多くの病理を含めて多数の生物学的機能に関与している。従って、本発明のポリペプチドを活性化する化合物および本発明のポリペプチドの活性化を阻害し得る化合物を発見することが望まれる。
【0097】
本発明のポリペプチドに対するリガンドの同定においては、まず、本発明のポリペプチドと候補化合物とを接触させ、次いで、候補化合物が本発明のポリペプチドに結合するか否かを検出する。
【0098】
被検試料としては、特に制限はなく、例えば、種々のGPCRのリガンド活性については不明の公知化合物やペプチド(例えば、ケミカルファイルに登録されているもの)あるいはファージ・ディスプレイ法(J.Mol.Biol. (1991) 222, 301−310)などを応用して作成されたランダム・ペプチド群を用いることができる。また、微生物の培養上清や、植物、海洋生物由来の天然成分などもスクリーニングの対象となる。その他、脳をはじめとする生体組織抽出物、細胞抽出液、遺伝子ライブラリーの発現産物などが挙げられるが、これらに制限されない。
【0099】
本方法においては、精製された本発明のポリペプチドを用いて候補化合物との結合を検出することができる。結合の検出には、例えば、本発明のポリペプチドのアフィニティーカラムに被検試料を接触させ本発明のポリペプチドに結合する化合物を精製する方法やウエストウエスタンブロッティング法など多くの公知の方法を利用することができる。これら方法を利用する場合には、候補化合物は適宜標識し、この標識を利用して本発明のポリペプチドとの結合を検出することができる。また、本発明のポリペプチドを発現する細胞膜を調製して、これをチップ上に固定し、リガンド結合時に三量体型GTP結合蛋白質が解離する事を、表面プラズモン共鳴(surface plasmon resonance)の変化で検出する方法(Nature Biotechnology (99) 17:1105)を用いることも可能である。さらに、候補化合物と本発明のポリペプチドとの結合活性は、本発明のポリペプチドの活性化の指標となるシグナルを指標に検出することもできる。このようなシグナルとしては、例えば、細胞内のCa2+レベルの変化、細胞内のcAMPレベルの変化、細胞内のpHの変化、細胞内のアデニル酸シクラーゼレベルの変化が挙げられるが、これらに制限されない。
【0100】
この方法の1つの実施例として、本発明のポリペプチドを発現させた細胞膜を20mM HEPES (pH7.4), 100mM NaCl, 10mM MgCl, 50μM GDP溶液中で、35Sで標識されたGTPγS 400pMと混合させ、被検試料存在下と非存在下でインキュベーション後、濾過(filtration)を行い、結合したGTPγSの放射活性を比較する手法を用いることができる。
【0101】
またGPCRは、三量体型GTP結合蛋白質の活性化を介して細胞内にシグナルを伝達するシステムを共有している。三量体型GTP結合蛋白質は、活性化する細胞内伝達系の種類によって、Ca2+を上昇させるGq型、cAMPを上昇させるGs型、そしてcAMPを抑制するGi型の3種類に分類される。このことを応用してGq蛋白質αサブユニットと他のG蛋白質αサブユニットとをキメラ化し、あるいはpromiscuousなGα蛋白質、Gα15、Gα16を用いてリガンドスクリーニングの際の陽性シグナルをGqの細胞内伝達経路である、Ca2+上昇に帰結させることが可能である。上昇したCa2+レベルは、TRE(TPA responsive element)またはMRE(multiple responsive element)を上流に有するレポーター遺伝子系、Fura−2、Fluo−3などの染色指示薬そして蛍光蛋白aequorinなどの変化を指標として検出ができる。同様に、Gs蛋白質αサブユニットと他のG蛋白質αサブユニットとをキメラ化し、陽性シグナルをGsの細胞内伝達経路である、cAMP上昇に帰結させ、CRE(cAMP−responsive element)を上流に有するレポーター遺伝子系での変化を指標とすることも可能である(Trends Pharmacol.Sci. (99) 20:118)。
【0102】
このスクリーニング系において本発明のポリペプチドを発現させる宿主細胞としては特に制限はなく、目的に応じて種々の宿主細胞が用いられるが、例えば、COS細胞、CHO細胞、HEK293細胞などの哺乳動物細胞、酵母、ショウジョウバエ由来の細胞、または大腸菌細胞を例示することができる。本発明のポリペプチドを脊椎動物細胞で発現させるためのベクターとしては、本発明のポリペプチドをコードする遺伝子の上流に位置するプロモーター、RNAのスプライス部位、ポリアデニル化部位および転写終結配列や複製起点等を有するものを好適に用いることができる。例えば、SV40の初期プロモーターを有するpSV2dhfr(Mol.Cell.Biol.(1981)1,854−864)や、pEF−BOS(Nucleic Acids Res.(1990)18,5322)、pCDM8(Nature(1987)329,840−842)、pCEP4(Invitrogen社)などは、GPCRを発現させるのに有用なベクターである。ベクターへの本発明のポリペプチドをコードするDNAの挿入は常法により制限酵素サイトを用いたリガーゼ反応により行うことができる(Current protocols in Molecular Biology edit. Ausubel et al. (1987) Publish. John Wiley & Sons.Section 11.4〜11.11)。また、宿主細胞へのベクター導入は、例えば、リン酸カルシウム沈殿法、電気パルス穿孔法(Current protocols in Molecular Biology edit. Ausubel et al. (1987) Publish. John Wiley & Sons.Section 9.1−9.9)、リポフェクタミン法(GIBCO−BRL社製)、FuGENE6試薬(ベーリンガーマンハイム社)、マイクロインジェクション法などの公知の方法で行うことが可能である。
【0103】
本発明のポリペプチドに対するアゴニストの同定においては、本発明のポリペプチドを発現している細胞と候補化合物とを接触させ、候補化合物が本発明のポリペプチドの活性化の指標となるシグナルを発生させるか否かを検出する。即ち、上記した、本発明のポリペプチドを発現する細胞を用いたリガンドの同定法において、候補化合物の作用により、本発明のポリペプチドの活性化の指標となるシグナルを発生させる化合物を同定する。このような化合物は、本発明のポリペプチドに対するアゴニストの候補となる。
【0104】
本発明のポリペプチドに対するアンタゴニストの同定においては、候補化合物の存在下で本発明のポリペプチドを発現している細胞と本発明のポリペプチドに対するアゴニストとを接触させ、候補化合物の非存在下で検出した場合(対照)と比較して、本発明のポリペプチドの活性化の指標となるシグナルが減少するか否かを検出する。即ち、上記した、本発明のポリペプチドを発現する細胞を用いたリガンドの同定法において、該細胞に対し、候補化合物に加えてアゴニストを作用させ、アゴニスト刺激に応答した本発明のポリペプチドの活性化の指標となるシグナルの発生を抑制する化合物を同定する。このような化合物は、本発明のポリペプチドに対するアンタゴニストの候補となる。本発明のポリペプチドの潜在的なアンタゴニストの例としては、抗体、ある場合には、リガンドと密接な関係があるポリペプチド(例えば、リガンドの断片)、または本発明のポリペプチドと結合するが応答を誘導しない(それゆえ該受容体の活性を妨げる)小分子などが挙げられる。
【0105】
本発明は、また、上記同定方法に用いるためのキットを提供する。このキットは、本発明のポリペプチドまたは本発明のポリペプチドを発現する細胞若しくはその細胞膜を含む。該キットには、GPCRのリガンド、アゴニスト、あるいはアンタゴニストの候補となる化合物が含まれていてもよい。
【0106】
<疾患の治療のための医薬組成物>
本発明は、本発明のポリペプチドの活性または発現を増加または抑制させる必要がある患者を治療するための医薬組成物を提供する。
【0107】
本発明のポリペプチドの活性または発現を増加させるための、医薬組成物の有効成分としては、本発明のポリペプチドに対するアゴニスト、本発明のポリヌクレオチド、本発明のポリヌクレオチドが挿入されたベクターを用いることができる。一方、本発明のポリペプチドの活性または発現を抑制させるための、医薬組成物の有効成分としては、本発明のポリペプチドに対するアンタゴニスト、生体内において、内因性の本発明のポリペプチドをコードする遺伝子の発現を抑制するポリヌクレオチドを用いることができる。アンタゴニストには、内因性の本発明のポリペプチドとの競合状態でリガンドと結合する能力がある可溶性形態の本発明のポリペプチドが含まれる。このような競合物質の典型的な例は、本発明のポリペプチドの断片である。本発明のポリペプチドをコードする遺伝子の発現を抑制するポリヌクレオチドとしては、上記したアンチセンスDNAやリボザイムが含まれる。
【0108】
治療用化合物を医薬品として用いる場合には、該化合物自体を直接患者に投与する以外に、公知の製剤学的方法により製剤化した医薬組成物として投与を行うことも可能である。例えば、薬理学上許容しうる担体(賦形剤、結合剤、崩壊剤、矯味剤、矯臭剤、乳化剤、希釈剤、溶解補助剤等)と混合して得られる医薬組成物または錠剤、丸剤、散剤、顆粒剤、カプセル剤、トローチ剤、シロップ剤、液剤、乳剤、懸濁剤、注射剤(液剤、懸濁剤等)、坐剤、吸入剤、経皮吸収剤、点眼剤、眼軟膏等の製剤として経口または非経口に適した形態で処方される。
【0109】
患者への投与は、一般的には、例えば、動脈内注射、静脈内注射、皮下注射など当業者に公知の方法により行いうる。投与量は、患者の体重や年齢、投与方法などにより変動するが、当業者であれば適当な投与量を適宜選択することが可能である。また、該化合物がDNAによりコードされうるものであれば、該DNAを遺伝子治療用ベクターに組込み、遺伝子治療を行うことも考えられる。
【0110】
遺伝子治療用ベクターとしては、例えば、レトロウイルスベクター、アデノウイルスベクター、アデノ随伴ウイルスベクターなどのウイルスベクターやリポソームなどの非ウイルスベクターなどを例示することができる。該ベクターを利用して、ex vivo法やin vivo法などにより患者へ目的のDNAの投与を行うことができる。
【0111】
<トランスジェニック動物、ノックアウト動物>
本発明は、上記本発明のポリヌクレオチドが導入された哺乳動物または内因性の該ポリヌクレオチドの発現が人為的に抑制された哺乳動物を提供する。これら哺乳動物の作製は、当業者に公知の手法で行うことができる。これら哺乳動物は、好ましくはげっ歯類であり、最も好ましくはマウスである。これら哺乳動物は、例えば、本発明のポリヌクレオチドが関連する疾患のモデル動物としての利用が可能である。
【0112】
【実施例】
以下、実施例により、本発明のポリペプチドの同定に関して詳細に説明する。
【0113】
[実施例1] ヒトゲノムデータからのアミノ酸配列の抽出
本発明者らは、GPCR遺伝子発見のためのための第一段階、即ち、配列抽出段階において、ヒトゲノム配列から開始コドンおよび停止コドンのあいだに存在する6フレーム翻訳配列の全ての候補体を選択した(6F展開配列)。同一の配列上で開始コドン(ATG)が多数見つかる場合には最も長い配列を選択した。一方、複数のエキソンを有する配列を検出するために、遺伝子発見プログラム(GeneDecoder)(Asai, K., et al. Pacific Symposium on Biocomputing 98, pp.228−239 (PSB98, 1998).)を用いて、蛋白質コード領域を発見した(GD配列)。GPCR蛋白質は、長さが約20残基程度の7個の膜貫通ヘリックスを有するため、双方の配列ともに150残基以上(>20*7)必要であるとの条件をつけた。
【0114】
6−フレーム翻訳により375,412配列。および、GeneDecoderにより95,900配列を予測した。前者の配列はイントロンを含まない場合に対応し、後者は主に複数のエキソンで構成される。
【0115】
なお、GeneDecoderは隠れマルコフモデル(HMM)を用いた遺伝子発見プログラムであり、配列類似性とエキソン長の分布に関する情報も利用する。このプログラムを、複数のエキソンから成る配列462個およびエキソン2,843個を含むGenset98(http//bioinformatics weizmann.ac.il/databases/gensets/Human/)を用いて評価したところヌクレオチドレベルで97.6%の感度と40.4%の選択性を示し、一方、正しいエキソン境界を検出するために64.2%の感度、21.3%の選択性を示すことがわかった。
【0116】
[実施例2] 三重解析
三重解析の段階において、本発明者らは、配列検索のためにBLASTP(Altschul, S. F. et al. Nucleic Acids Res. 25, 3389−3402 (1997).)、ドメインおよびモチーフの帰属のためにPFAMデータベース(Bateman, A., et al. Nucleic Acids Res. 28, 263−266 (2000).)およびPROSITE(Bairoch, A. Nucreic Acids Res. 20, 2013−2018 (1992).)データベース、ならびにTMH予測には本発明者らの独自のアルゴリズムであるTMWindowsを用い、さらにMitakuの方法(Hirokawa, T., et al. Bioinformatics. 14, 378−379 (1998).)を加味した。具体的には、以下の通りである。
(1)BLASTPを用いて、配列抽出段階で得たアミノ酸配列(6F展開配列、GD配列)をSWISSPROTデータベースに対して検索し、E値<10−10または10−50で既知のGPCR配列と一致する配列を列挙した。
(2)HMMERプログラムを用いて6F展開配列、GD配列にPFAMデータベース注のGPCRに特有なドメインをE値<1.0または<10−10で帰属できた配列を列挙した。同時にPROSITE(Bairoch, A. Nucreic Acids Res. 20, 2013−2018 (1992).)データベース中のGPCRに特有なモチーフパターンをP値<2×10−3または<10−5で帰属できた配列を列挙した。
(3)TMWindowsおよびMitakuの方法を用いて、6F展開配列、GD配列の膜貫通ヘリックス本数を予測した。例えばTMWindowsによって7本と予測した結果およびMitakuの方法で6本〜8本の範囲で予測された結果の和集合の関係を{TMWindows(7)またはMitaku(6−8)}と記載するとして、{TMWindows(7)またはMitaku(6−8)}、{TMWindows(7)またはMitaku(7)}ならびに{TMWindows(7)かつMitaku(7)}として用意した各条件に一致した配列を列挙する。
【0117】
以上の解析において使われたプログラムやデータベースについて詳細を記述する。PFAMは、隠れマルコフモデル(HMM)によって記述された蛋白質ドメインデータベースであり、HMMER(Bateman, A., et al. Nucleic Acids Res. 28, 263−266 (2000).)は、それらを配列に帰属し、その有意性をE値でスコア付けする。一方、PROSITEは、正規表現によって記述されたモチーフパターンである。本発明者らは帰属の有意性をスコア付けするため、各残基の出現確率を乗算した(P値)を指標とした。例えば、正規表現パターンがA−[T,S]−Gである場合、P値はP*{Pt+Ps}*Pである。
【0118】
TMWindowsは、TMH予測に関する本発明者独自のプログラムである。これは、Engelman−Staitz−Goldman(Engelman, D. M., et al. Annual Review of Biophysics and Biophysical Chemistry. 15, 321−353. (1986).)の疎水性指数をアミノ酸残基ごとに割り付け、9つの異なるウインドウ幅(19〜27残基)で全配列をスキャンする。この指標はAAindexデータベース(Tomii, K. & Kanehisa, M. Protein Eng. 9, 27−36 (1996).)に含まれたあらゆる指数の比較を通して膜タンパク質解析に最も適した指標として決定した。それぞれのウィンドウ幅に関して、平均疎水性指数>2.5である連続領域を、膜貫通ヘリックスとして予測する。それぞれの異なるウィンドウセットで予測される数は、ヘリックスの本数の範囲を意味する。一方、Mitakuの方法は、物理化学パラメータを用いてヘリックスの本数を予測する。
【0119】
これらの解析で使われた閾値は、本発明者がそれぞれの方法を評価することで得たものである。評価に用いた参考データセットは、SWISSPROTバージョン39(Bairoch, A. & Apweiler, R. Nucleic Acids Res. 28, 45−48 (2000).)から断片配列を除外することによって得た配列である。これは、既知のGPCR配列1,054個および非GPCR配列64,154個を含む。以下に解析法の具体的な評価手順を示す。
(1)BLASTPを用いて、既知のGPCR配列1,054個を評価用データセットに対して検索し、正確および非正確な対の識別に関する感度、選択性を各E値に対して計算した。
(2)HMMERを用いて、GPCRに特有なPFAMドメインを評価用データセットの配列に帰属し、E値の感度および選択性を正確および非正確帰属の数に対して計算した。一方、PROSITEパターンに関して、P値の感度および選択性を、正確および非正確帰属の数に関して計算した。
(3)TMH予測ツールは、一般的にヘリックスの真の数を予測することにおいてあまり正確ではない。しかし、予測されるヘリックスの本数を、6〜8本、5〜9本、または4〜10本等というように広く取れば、真の7本の膜貫通ヘリックスタイプを検出するための感度を明らかに増加できる。TMWindowsおよびMitakuの方法のいずれに関しても、われわれは4通りの範囲、7、6〜8、5〜9、4〜10を考慮し、お互いの全ての組合せ(16通り)に対して、真の7本の膜貫通ヘリックスを検出する感度および選択性を計算した。
【0120】
評価を通じて、本発明者らは2つの閾値すなわち最善感度閾値と最善選択性閾値に重点を置いた。前者の閾値は、疑陽性が最小になりほぼ100%の感度を得ることを意図しており、一方、後者は疑陰性が最小になりほぼ100%の選択性を得ることを意図している。
【0121】
例えば、BLASTPの閾値の評価を図1に示す。左矢印が示す線はGPCR同士の対の個数を表し、右矢印が示す線はGPCRと非GPCR配列との対を示す。E値が10−50未満である領域では、境界域周辺のいくつかの無関係な対を除いてほぼ全ての対がGPCR配列同士のものであった。これは最善選択性閾値に対応する。興味深いことに、これらの疑陽性は、膜貫通ヘリックスを1本だけ持つ受容体に特徴的なLDL受容体ドメインまたはEGF因子ドメインとの一致によって引き起こされた。E値が10−10未満の場合、疑陽性は115個であったがほとんど全てのGPCRが範囲に含まれた。この境界域は最善感度閾値に対応する。
【0122】
同様に、本発明者らは、表1に要約したように、それぞれのツールの閾値を評価しそれらを基に4つのレベルのデータセットを作成した。
【0123】
【表1】

Figure 2004242644
【0124】
ここで、各プログラムの閾値の下の括弧内には、その閾値を用いたときの感度(左)と選択性(右)を表す。
【0125】
最も信頼の置けるデータ(レベルA,最善選択性データセット)は、BLASTP、PFAM、およびPROSITEの最善選択性閾値から得られた配列の和集合によって得られた。これに加え、関係の遠いGPCR配列を発見するために、TMH予測閾値の3つのレベル(表1)による結果とBLASTP、PFAMおよびPROSITEの最善感度閾値による結果との和集合を得た。次に、最も感度の高いデータセットを最善感度データセットとして準備した(レベルD)。本発明者らが評価した方法によれば、最善選択性データセットにおいて発見された如何なる配列も膜貫通ヘリックス7本を有する蛋白質であり、そのほとんどがグアノシン三リン酸結合タンパク質共役型である可能性が極めて高い。
【0126】
[実施例3] 遺伝子数の精密化
第一の段階において生成した配列から、表1に示す閾値を用いてGPCR候補物質をスクリーニングした。しかしこれらの配列は、なおも以下の重複例を含んでいたため、最終的に候補数をより絞り込む必要があった。
【0127】
ケース1:同じ遺伝子の位置での完全なマッチまたは重なり。それらは2つの配列生成方法、すなわち(1)6−フレーム翻訳および(2)GeneDecoderによる予測、の結果である。本発明者らはそれらを同じ遺伝子であると見なした。
【0128】
ケース2:異なる染色体間または同じ染色体上の異なる位置の間での多数のコピー。生物学的観点から、本発明者らはそれらを異なる遺伝子と見なした。重複遺伝子の最大数は染色体2と11とのあいだに多く認められた。
【0129】
ケース3:何らかの長い既知の配列に部分的にヒットする2つ以上の配列。これらが生成された理由は、遺伝子発見プログラムによるミススプライシングであると考えられる。本発明者らはそれらを本来は同じ遺伝子として融合するべきとした。
【0130】
本発明者らは、上記の各ケースを検討することによってまず候補遺伝子の精度を上げた。具体的なアルゴリズムとして本発見者らは、染色体番号をC、フレーム番号をFおよびゲノム配列上の位置をRとして配列をS(C、F、R)と記述し、2つの配列i,jがC=C、F=F、n=n、e−t<0(i<j)で、50残基以上99%以上の類似度でアラインされた場合に、2つの配列を同じ遺伝子であると見なした。(ここでnがコンティグ番号であって、t,eがコンティグ配列でのNおよびC末端での相対的位置である場合、位置R=R(n,t,e)である)。
【0131】
上記のような篩い分けを行った後、さらに、生物学的知見も加えて最終的に本発明者らは883および2293配列を含む最善選択性および最善感度データセットをそれぞれ得、さらにその他のレベルのデータセットも得た。各データセットに対して染色体ごとのGPCR候補体の数を表2にまとめる。
【0132】
【表2】
Figure 2004242644
【0133】
全てのレベルのデータセットにおいて染色体11はGPCR候補体の最大数を有し、染色体1、6、19も多数のGPCR候補体を示すことがわかる。一方、染色体21およびYでは、GPCR候補は極めて少ない。しかもこの傾向は、これまで毎月データを更新する過程でも変わらなかった。
最善選択性データセットに関するさらなる分析を表3に要約する。
【0134】
【表3】
Figure 2004242644
【0135】
本発明者らは、30%の配列類似性によって配列を分類した。これは一般的に、進化的に関連したファミリーの閾値であると考えられる。最大のファミリーは537メンバーを含む嗅覚受容体であった。20メンバー以上の主要なファミリーは、アドレナリン、ドーパミンおよびセロトニン受容体(38)、ファミリー2B受容体(20)、ファミリー3C受容体(30)ケモカインおよび化学遊走受容体(31)、ならびにオーファン受容体(76)であった。
【0136】
[実施例4] 新規配列の抽出
配列をUNIGENE(Schuler, G. D. J.Mol Med. 75, 694−698 (1997).)およびnr−aa(ftp://ncbi.nlm.nih.gov/blast/db/README)データベースに対して検索した。調べた配列中の少なくとも100残基以上が既知配列に対して連続してアラインされ、その領域のアミノ酸同一性が96%以上であれば、本発明者らはこの配列を既知の配列であると判断し、この基準で、本発明者らは、新規GPCR候補を得た。これらのデータセットは、定常的な再計算により、将来にわたり、維持、更新されるものである。
【0137】
本発明者らは、抽出した新規配列を下記A群、B群、C群に分類した(表4から表6)。配列A群、B群、C群は、三重分析で得られた配列セットのうち、それぞれ最善選択性データセット(レベルA)、レベルBデータセット、レベルCデータセットを基にして個数の精密化を行った後、UNIGENEおよびnr−aaデータベースに対する検索に従って新規配列を求めたものである。
【0138】
【表4】
Figure 2004242644
【0139】
【表5】
Figure 2004242644
【0140】
【表6】
Figure 2004242644
【0141】
以下、本発明者が同定したクローンのうち、クローン13860について解析を進めた。
[実施例5] クローン13860のcDNAの単離
5.1. 5’−RACE、3’−RACE法によるクローン13860 cDNAの単離
クローン13860のcDNAは同様に5’−RACE、3’−RACE法を用いて単離した。3’−端側のcDNAは3’−RACE法により、H.Hela細胞由来のMarathon−Ready cDNA(CLONTECH社製)を鋳型とし、AP1(配列番号:11)と3’ R13860(配列番号:1)をプライマーとして第一PCRを行い、さらに第二PCRにおいてはAP2(配列番号:12)と3’ R13860−nest(配列番号:2)をプライマーとして用いた。続いて、5’−端側のcDNAは5’−RACE法により、H.Hela細胞由来のMarathon−Ready cDNAを鋳型とし、AP1と5’ R13860(配列番号:3)をプライマーとして第一PCRを行い、さらに第二PCRにおいてはAP2と5’ R13860−nest(配列番号:4)をプライマーとして用いた。また、それぞれのPCRにおいてはAdvantage 2 Polymerase Mix(CLONTECH社製)をDNAポリメラーゼとして用いた。これらのPCRにより得られたDNA断片はpGEM−T Easyベクター(Promega社製)に挿入した後、塩基配列の決定を行った。なお、Advantage 2 Polymerase Mix(CLONTECH社製)を用いたPCR反応はMarathon Ready cDNAに添付の方法に従い行った。
【0142】
続いて、上記にて単離、同定した塩基配列について5’−側のcDNAの塩基配列をさらに詳細に解析するために、ヒト脳より調製したcDNA(Clontech社製)を鋳型DNAとして用い、PCRにより増幅を試みた。すなわち、50μL のPCR反応液中に5μLの10 x ExTaq buffer、5μLのdNTPs(各2.5 mM)、10 pmoleのセンスプライマー13860−1(配列番号:5)ならびに10 pmoleのアンチセンスプライマー13860−4(配列番号:6)、2.5μLのヒト脳 cDNA(Clontech社製)、1μLのTaKaRa ExTaq(宝酒造社製)、ならびに1μLのTaqStart Antibody(宝酒造社製)をそれぞれ含むように調製した後、初めに96℃で4分インキュベートし、続いて96℃で20秒、72℃で1分の反応からなるサイクルを5回、96℃で20秒、70℃で1分の反応からなるサイクルを5回、さらに96℃で20秒、68℃で1分の反応からなるサイクルを30回行い、最後に72℃で2分間インキュベートした。PCRにより増幅された約800 bpの産物はpGEM−T Easyベクター(Promega社製)に挿入し、塩基配列を詳細に決定した(配列番号:15)。その結果、上記の方法により増幅された領域は単一の読み枠で途中に停止コドンが入ることなくアミノ酸配列(配列番号:16)を類推することができたことよりクローン13860の開始コドンはさらに上流に存在することが推定された。そこで、再度5’−RACE法により5’−側のcDNAの単離、同定を試みた。5’−RACEの際の第一PCRに用いるPCRプライマー13860−8(配列番号:7)ならびに第二PCRに用いるPCRプライマー13860−6(配列番号:8)をそれぞれ設計した。ヒト脳由来のMarathon−Ready cDNA(Clontech社製)を鋳型として用い、上記と同様に5’−RACEを行った。なお、第一PCRでは13860−8(配列番号:7)とAP1プライマーを、第二PCRでは13860−6(配列番号:8)とAP2プライマーをそれぞれ用いた。PCRにより増幅された約1 kbpの産物はpGEM−T Easyベクターに挿入し、塩基配列を決定した(配列番号:17)。その結果、翻訳開始コドンから単一の読み枠でアミノ酸配列が類推され(配列番号:18)、そのアミノ末端には細胞外分泌シグナル配列と考えられる配列も認められたことより、正しい翻訳開始点が決定できたと考えられた。
【0143】
5.2. クローン13860全長cDNAの単離
上記のRACE法により決定したクローン13860の塩基配列を基に類推された13860のcDNA配列に相当するmRNAが存在するかどうかを確認するために、13860のコーディング領域と想定される部分のPCRによる増幅、ならびに塩基配列の確認を行った。PCRに用いるプライマーはセンス方向のプライマーとして翻訳開始コドン近傍の配列にハイブリダイズし、かつ制限酵素EcoRI認識配列ならびにコザック配列(CCACC)を持つように設計した13860−ATG(配列番号:9)を、またアンチセンス方向のプライマーとしては13860のカルボキシル末端と想定される配列の下流の配列にハイブリダイズし、且つ制限酵素SalI認識配列を持つように設計した13860−TGA2(配列番号:10)をそれぞれ用い、PCRの条件は以下のようにして行った。すなわち、50μLの反応液中に5μLの10 x PCR buffer(東洋紡社製)、5μLのdNTPs(各2 mM)、2μLの25 mM硫酸マグネシウム、各10 pmoleずつの13860−ATGならびに13860−TGA2プライマー、5μLのHela細胞より調製したcDNA(Clontech社製)、及び1μLのKOD−Plus DNAポリメラーゼ(東洋紡社製)を含むように調製し、初めに94℃で2分インキュベートした後、94℃で15秒、72℃で2分30秒からなるサイクルを5回、続いて94℃で15秒、70℃で2分30秒からなるサイクルを5回、さらに94℃で15秒、68℃で2分30秒からなるサイクルを25回行い、最後に72℃で2分間インキュベートした。PCR反応液はPCR Purification Kit(QIAGEN社製)を用い脱塩、PCRプライマーを除去した後、40μLのTE溶液で溶出し、再度PCRによる二次増幅を行った。すなわち、50μLの反応液中に5μLの10 x PCR buffer(東洋紡社製)、5μLのdNTPs(各2 mM)、2μLの25 mM硫酸マグネシウム、各10 pmoleずつの13860−ATGならびに13860−TGA2プライマー、10μLの第一PCR精製産物、及び1μLのKOD−Plus DNAポリメラーゼ(東洋紡社製)を含むように調製し、初めに94℃で2分インキュベートした後、94℃で15秒、60℃で30秒、さらに72℃で2分30秒からなるサイクルを10回行い、最後に72℃で2分間インキュベートした。その結果、約3.4 kbpの単一のバンドが増幅された。得られたPCR産物の塩基配列を決定した結果、完全長のアミノ酸配列をコードすることが確認された。最終的に得られたクローン13860の塩基配列を配列番号:19に、それより類推されるアミノ酸配列を配列番号:20に示した。
【0144】
<プライマー配列>
Figure 2004242644
【0145】
[実施例6] クローン13860の発現解析
クローン13860のヒト各臓器ならびに腫瘍組織におけるmRNAの発現をRT−PCR法により解析した。鋳型としてはMultiple Tissue cDNA (MTC) Panels(Human I、Human II、Human Tumor、CLONTECH社製)をそれぞれ用い、以下のPCR条件で目的のクローンを増幅した。
【0146】
PCRプライマーとして、13860−1「CTCACTGGTCTTCTGGGAT(配列番号:13)」と13860−2「TCTTGTTCCGCACCACGAC(配列番号:14)」を用い、94℃で1分反応させた後、「94℃で30秒、56℃で30秒、72℃で30秒」からなるサイクルを40サイクル行った。
その結果、クローン13860は脳、小腸、大腸において発現が高いことが明らかになった。
【0147】
【発明の効果】
本発明により、新規なGPCR、該ポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、該ポリヌクレオチドを含むベクター、該ベクターを含む宿主細胞、該ポリペプチドの製造方法が提供された。さらに、該ポリペプチドに結合するあるいはその活性を修飾する化合物の同定方法が提供された。本発明のポリペプチドやポリヌクレオチド、または本発明のポリペプチドに結合若しくはその活性を修飾する化合物は、本発明のポリペプチドが関連する疾患の新しい予防薬や治療薬の開発への利用が期待される。 さらに本発明によって、本発明のポリペプチドをコードする遺伝子の変異や発現を検出することを含む疾患の検査方法が提供された。GPCRは医薬品開発や医療の分野において最も重要かつ注目されている分子の一つであり、本発明において新規GPCRが網羅的に提供されたことにより、これら分野の飛躍的な発展が期待される。GPCRの研究者にとっても、本発明は貴重な情報源となろう。
【0148】
【配列表】
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【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、既知のGPCR配列を、GPCR配列1,054個および非GPCR配列64,154個を含む評価用データベースに対して検索した際、E値に対してプロットしたGPCR配列同士対の数およびGPCR配列と非GPCR配列の対の数を示す図である。
【図2】図2は、クローン13860の各臓器における発現を解析した結果を示す電気泳動写真である。グラフは、左から、心臓、脳、胎盤、肺、肝臓、骨格筋、腎、膵臓、脾臓、胸腺、前立腺、精巣、卵巣、小腸、大腸、白血球、肺癌、大腸癌、肺癌、前立腺癌、大腸癌、卵巣癌、膵癌である。
【図3】図3は、図2の結果をグラフで示した。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a novel polypeptide belonging to the guanosine triphosphate binding protein coupled receptor (hereinafter referred to as “GPCR”) family, a polynucleotide encoding the polypeptide, and production and use of these molecules.
[0002]
[Prior art]
To date, more than 90% of drugs that have been created by pharmaceutical companies around the world are targeted for interaction in the extracellular space, and among them, GPCR (Baldwin, JM Curr, which has seven transmembrane helices). Opin.Cell Biol.6, 180-190 (1994)., Strader, CD, et al. FASEB.J.9, 745-754 (1995)., Bocaert, J., Pin, J.P. EMBO, J. 18, 1723-1729 (1999). For this reason, GPCR is one of the most important targets for discovering genes for drug design. GPCRs are involved in signal transduction induced by specific ligands such as adrenaline and acetylcholine, and the characteristics of their binding mechanism have been energetically investigated by experiments (Watson, S & Arkinsrallall, S. The G). -Protein Linked receptor Facts Book (Academic Press, London)).
[0003]
However, even with vast data sources such as cDNA, EST, and microarray analysis, the new sequences discovered so far are only a limited family (Lee, DK et al. Brain Res. Mol. Brain Res.31, 13-22 (2001)., Mishimashima, K., et al. Genomics.69, 314-321 (2000)., Matsumoto, M. et al. Gene.28, 183-189 (2000) , Marches, A., et al. Trends Pharmacol Sci. 20, 447 (1999)., Lee, DK, FEBS, Lett. 446, 103-107 (1999), Yonger, R. M et. al. ome Research. 11, 519-530 (2001)., Horn, F., et al. Nucleic Acids Res. 29, 346-349 (2001).). GPCRdb (Lee, DK et al. Brain Res. Mol. Brain Res. 31, 13-22 (2001)) and the collection by PSI-BLAST (Josefson, L. G. Gene. 239, 333-340 ( Even a large-scale classification of known GPCR sequences such as 1999).) Has not yet led to a broad interpretation at the genome level.
[0004]
Therefore, more than 90% of the whole human genome sequence has already been determined (International Human Sequencing Consortium. Initial sequencing of analysis of the human genome. Nature, 409, 860-921. al. Science 291, 1304- 1351 (2001).) It is important to elucidate the entire GPCR family.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to develop an automatic method for efficiently extracting a GPCR sequence from a human genome sequence, thereby comprehensively identifying a new GPCR. It is in.
[0006]
Another object of the present invention is to provide the use of the novel GPCR thus identified. As one aspect of a preferable use of the novel GPCR, an application for screening a drug candidate compound such as a ligand is provided. Furthermore, as another aspect of the preferred use of the novel GPCR, the present invention provides a disease testing method using mutation or expression abnormality of the novel GPCR as an index.
Furthermore, the present invention provides uses for the treatment of diseases of novel GPCRs or molecules that modulate their activity.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors first performed sequence search (Altschul, SF et al. Nucleic Acids Res. 25, 3389-3402 (1997).), Motif and domain attribution (Bateman, A Nucleic Acids Res. 28, 263-266 (2000), Bairch, A. Nucleic Acids Res. 20, 2013-2018 (1992)), transmembrane helix prediction (Hirokawa, T., et. al. Bioinformatics. 14, 378-379 (1998).), an automated system for the discovery of GPCR sequences in the entire human genome was developed while carefully evaluating the analytical method. This automatic system consists of the following three stages.
[0008]
The first step is gene prediction, ie translation from genomic sequence to amino acid sequence. Many of the known GPCR genes do not contain introns, so 6-frame expansion of nucleotide sequences can be supported to some extent. On the other hand, sequences with multiple exons predict the entire gene structure using a gene discovery program. There is a need to.
[0009]
The second stage consists of a triple analysis of the amino acid sequence. Namely, (1) sequence search against a known GPCR database, (2) motif and domain assignment, and (3) transmembrane helix (TMH) prediction. The former two techniques are used to find closely related GPCR homologues, while TMH prediction is used to deal with distantly related GPCR homologues. Next, candidate sequences are screened by taking the union of the results of each of the three analyses. We used union at the screening stage to maximize the number of candidate sequences.
[0010]
The third stage is to further refine the quality of the gene candidate by eliminating overlapping sequences or by fusing fragment sequences separated by misprediction.
[0011]
According to this automatic system, GPCR sequences can be found efficiently and comprehensively. A great advantage of this automatic system is that it can be detected even in the case of GPCR sequences consisting of multi-exons and distantly related homolog sequences that were difficult to find by conventional methods.
[0012]
The present inventors succeeded in identifying 1215 new GPCR sequences guaranteed with high reliability from the entire human genome by using this automatically developed automated system, and cDNA was isolated from one clone among them. Released. The discovery of new GPCR sequences enables screening for ligands, antagonists or agonists that are expected to be useful as pharmaceuticals. Moreover, GPCR is considered to have an important function in the living body, and abnormal expression or function can cause various diseases. Therefore, it is possible to test for such diseases by using inappropriate GPCR activity or expression as an index. Identified GPCRs, polynucleotides encoding them, and ligands, antagonists or agonists for the identified GPCRs would be suitable therapeutics for these diseases.
[0013]
The present invention relates to a novel GPCR and its gene, and their production and use. More specifically, the present invention provides the following (1) to (32).
(1) The polynucleotide according to any one of (a) to (d) below, which encodes a guanosine triphosphate binding protein-coupled receptor.
(A) a polynucleotide encoding a polypeptide comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 20
(B) a polynucleotide comprising the coding region of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 19
(C) a polynucleotide encoding a polypeptide comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added and / or inserted in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 20
(D) a polynucleotide that hybridizes under stringent conditions to the DNA comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 19
(2) A polynucleotide encoding a fragment of the polypeptide consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 20.
(3) A vector comprising the polynucleotide according to (1) or (2).
(4) A host cell carrying the polynucleotide according to (1) or (2) or the vector according to (3).
(5) A polypeptide encoded by the polynucleotide according to (1) or (2).
(6) The method for producing the polypeptide according to (5), comprising a step of culturing the host cell according to (4) and recovering the produced polypeptide from the host cell or a culture supernatant thereof.
(7) An antibody that binds to the polypeptide according to (5).
(8) A method for identifying a ligand for the polypeptide according to (5),
(A) contacting the candidate compound with a cell expressing the polypeptide according to (5) or the polypeptide according to (5) or a cell membrane thereof, and
(B) A method comprising detecting whether the candidate compound binds to the polypeptide according to (5) or the cell expressing the polypeptide according to (5) or a cell membrane thereof.
(9) A method for identifying an agonist for the polypeptide according to (5),
(A) contacting a cell expressing the polypeptide according to (5) with a candidate compound; and
(B) A method comprising detecting whether a candidate compound generates a signal that serves as an indicator of activation of the polypeptide according to (5).
(10) A method for identifying an antagonist to the polypeptide according to (5),
(A) contacting a cell expressing the polypeptide according to (5) in the presence of a candidate compound with an agonist for the polypeptide according to (5);
(B) A method comprising detecting whether or not a signal serving as an indicator of activation of the polypeptide according to (5) is decreased as compared with a case where detection is performed in the absence of a candidate compound.
(11) A ligand identified by the method according to (8).
(12) An agonist identified by the method according to (9).
(13) An antagonist identified by the method according to (10).
(14) A kit for use in the method according to (8) to (10), comprising at least one molecule according to (a) or (b) below.
(A) the polypeptide according to (5)
(B) The host cell or cell membrane thereof according to (4)
(15) A pharmaceutical composition for treating a patient who needs to increase the activity or expression of the polypeptide according to (5), wherein the molecule according to (a) to (c) below is therapeutically effective A pharmaceutical composition comprising a suitable amount.
(A) an agonist for the polypeptide according to (5)
(B) the polynucleotide according to (1) or (2)
(C) The vector according to (3)
(16) A pharmaceutical composition for treating a patient who needs to suppress the activity or expression of the polypeptide according to (5), wherein the molecule according to (a) or (b) below is therapeutically effective A pharmaceutical composition comprising a suitable amount.
(A) an antagonist to the polypeptide according to (5)
(B) a polynucleotide that suppresses the expression of a gene encoding the polypeptide according to (5) that is endogenous in vivo.
(17) A method for examining an abnormality in expression of a gene encoding the polypeptide according to (5) or a disease associated with an abnormality in activity of the polypeptide according to (5), wherein the gene or Detecting a mutation in the expression control region.
(18) The inspection method according to (17), including the following steps (a) to (d):
(A) A step of preparing a DNA sample from a subject
(B) a step of isolating a DNA encoding the polypeptide according to (5) or an expression control region thereof.
(C) determining the base sequence of the isolated DNA
(D) a step of comparing the base sequence of the DNA determined in step (c) with a control
(19) The inspection method according to (17), including the following steps (a) to (d):
(A) A step of preparing a DNA sample from a subject
(B) A step of cleaving the prepared DNA sample with a restriction enzyme
(C) A step of separating DNA fragments according to their sizes
(D) a step of comparing the size of the detected DNA fragment with a control
(20) The inspection method according to (17), including the following steps (a) to (e):
(A) A step of preparing a DNA sample from a subject
(B) Amplifying the DNA encoding the polypeptide according to (5) or its expression control region
(C) cleaving the amplified DNA with a restriction enzyme
(D) A step of separating DNA fragments according to their sizes
(E) comparing the size of the detected DNA fragment with a control
(21) The inspection method according to (17), including the following steps (a) to (e):
(A) A step of preparing a DNA sample from a subject
(B) Amplifying the DNA encoding the polypeptide according to (5) or its expression control region
(C) Dissociating the amplified DNA into single-stranded DNA
(D) Separating the dissociated single-stranded DNA on a non-denaturing gel
(E) A step of comparing the mobility of the separated single-stranded DNA on the gel with the control
(22) The inspection method according to (17), including the following steps (a) to (d).
(A) A step of preparing a DNA sample from a subject
(B) Amplifying the DNA encoding the polypeptide according to (5) or its expression control region
(C) A step of separating the amplified DNA on a gel in which the concentration of the DNA denaturant is gradually increased
(D) A step of comparing the mobility of the separated DNA on the gel with the control.
(23) A method for examining a disease associated with abnormal expression of a gene encoding the polypeptide according to (5), comprising detecting the expression level of the gene in a subject.
(24) The inspection method according to (23), including the following steps (a) to (c).
(A) A step of preparing an RNA sample from a subject
(B) a step of measuring the amount of RNA encoding the polypeptide according to (5) contained in the RNA sample
(C) comparing the measured amount of RNA with a control
(25) The inspection method according to (23), including the following steps (a) to (d).
(A) A step of providing a substrate on which a cDNA sample prepared from a subject and a nucleotide probe that hybridizes with a DNA encoding the polypeptide described in (5) are immobilized.
(B) contacting the cDNA sample with the substrate
(C) The expression level of the gene encoding the polypeptide according to (5) contained in the cDNA sample is measured by detecting the strength of hybridization between the cDNA sample and the nucleotide probe immobilized on the substrate. Process
(D) a step of comparing the measured expression level of the gene encoding the polypeptide according to (5) with a control
(26) The inspection method according to (23), including the following steps (a) to (c).
(A) A step of preparing a protein sample from a subject
(B) a step of measuring the amount of the polypeptide according to (5) contained in the protein sample
(C) comparing the measured amount of polypeptide to a control
(27) An oligonucleotide having a chain length of at least 15 nucleotides, which hybridizes to the DNA encoding the polypeptide of (5) or an expression control region thereof.
(28) A diagnostic agent for a disease associated with abnormal expression of a gene encoding the polypeptide according to (5) or abnormal activity of the polypeptide according to (5), comprising the oligonucleotide according to (27) .
(29) A test agent for a disease associated with abnormal expression of a gene encoding the polypeptide according to (5) or abnormal activity of the polypeptide according to (5), comprising the antibody according to (7).
(30) A mammal into which the polynucleotide according to (1) or (2) has been introduced.
(31) A mammal in which the expression of the endogenous polynucleotide according to (1) is artificially suppressed.
(32) The mammal according to (30) or (31), which is a mouse.
[0014]
The definitions of the terms defined in the present specification are shown below, but these are described for the purpose of facilitating understanding of terms used in the present specification, and are intended to limit the present invention. It should be understood that it should not be used.
[0015]
As used herein, “guanosine triphosphate binding protein coupled receptor (GPCR)” refers to a cell membrane receptor that transmits a signal into a cell through activation of a GTP binding protein.
[0016]
As used herein, “polynucleotide” means a ribonucleotide or deoxynucleotide, which is a polymer composed of a plurality of bases or base pairs. The polynucleotide includes single-stranded and double-stranded DNA. A polynucleotide is intended to include both those that are not modified from the naturally occurring state and those that are modified. Examples of modified bases include tritylated bases and special bases such as inosine.
[0017]
As used herein, “polypeptide” means a polymer composed of a plurality of amino acids. Thus, oligopeptides and proteins are also included in the polypeptide concept. Polypeptide is meant to include both unmodified and modified from the naturally occurring state. Modifications include acetylation, acylation, ADP-ribosylation, amidation, flavin covalent bond, heme moiety covalent bond, nucleotide or nucleotide derivative covalent bond, lipid or lipid derivative covalent bond, phosphatidylinositol covalent bond , Crosslinking, cyclization, disulfide bond formation, demethylation, covalent bridge formation, cystine formation, pyroglutamate formation, formylation, γ-carboxylation, glycosylation, GPI anchor formation, hydroxylation, iodination, Examples include methylation, myristoylation, oxidation, proteolytic processing, phosphorylation, prenylation, racemization, selenoylation, sulfation, transfer RNA-mediated addition of amino acids to proteins, ubiquitination, and the like.
[0018]
As used herein, “isolated” refers to a substance (eg, a polynucleotide or polypeptide) that has been removed from its original environment (eg, the natural environment if it occurs naturally). It has been changed by “Isolated” is meant to include compounds present in a sample substantially enriched in the compound of interest and / or compounds present in a sample in which the compound of interest is partially or substantially purified. As used herein, the term “substantially purified” refers to a compound that is separated from its natural environment and does not contain at least 60%, preferably 75%, and most preferably 90% of other components that are naturally associated. (Eg, polynucleotide or polypeptide).
[0019]
As used herein, “mutation” refers to an amino acid change in an amino acid sequence or a base change in a base sequence (ie, single or multiple amino acid or nucleotide substitutions, deletions, additions or insertions). Accordingly, “mutant” as used herein refers to an amino acid sequence in which one or more amino acids are changed or a base sequence in which one or more bases are changed. Changes in the base sequence of this variant may or may not alter the amino acid sequence of the polypeptide encoded by the reference polynucleotide. The mutant may be a naturally occurring mutant such as an allelic mutant or a mutant that is not known to exist naturally. A variant may have conservative changes in which a substituted amino acid has similar structural or chemical properties. More rarely, the variant may have non-conservative substitutions. Guidance on determining which and how many amino acid residues to substitute, insert, or delete without inhibiting biological or immunological activity are computer programs well known in the art, such as Can be discovered using DNA Star software.
[0020]
A “deletion” is any amino acid or nucleotide sequence in which one or more amino acid or nucleotide residues are not present compared to the amino acid sequence or nucleotide sequence of a naturally occurring GPCR or GPCR-related polypeptide, respectively. Is a change.
[0021]
An “insertion” or “addition” is a change in an amino acid or nucleotide sequence to which one or more amino acid residues or nucleotide residues are added, respectively, compared to the amino acid sequence or nucleotide sequence of a naturally occurring GPCR or GPCR-related polypeptide. It is.
[0022]
A “substitution” is a change in an amino acid or nucleotide sequence in which one or more amino acids or nucleotides are each replaced by a different amino acid or nucleotide compared to the amino acid sequence or nucleotide sequence of a naturally occurring GPCR or GPCR-related polypeptide. is there.
[0023]
As used herein, “hybridization” refers to the process by which a nucleic acid strand binds to a complementary strand through base pairing.
[0024]
“Treatment” as used herein generally means obtaining a pharmacological and / or physiological effect. The effect may be preventive in that the disease or symptom is completely or partially prevented, or may be therapeutic in that the symptom of the disease is completely or partially treated. The term “treatment” as used herein includes all treatment of diseases in mammals, particularly humans. In addition, the term includes prevention of the onset of a subject who is predisposed to the disease but has not yet been diagnosed, suppressing the progression of the disease, or reducing the disease.
[0025]
As used herein, “ligand” means a molecule that binds to a polypeptide of the invention. Ligand includes natural and synthetic ligands. “Agonist” means a molecule that binds to and activates a polypeptide of the invention. On the other hand, “antagonist” means a molecule that inhibits activation of the polypeptide of the present invention.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
<Polypeptide>
The present invention provides novel polypeptides belonging to the GPCR family. The nucleotide sequence of a human-derived polynucleotide identified by the present inventors and included in the present invention is shown in SEQ ID NO: 19, and the amino acid sequence of the polypeptide encoded by the polynucleotide is shown in SEQ ID NO: 20.
[0027]
GPCRs have the activity of signal transduction into cells through the activation of G proteins by the action of their ligands, including genetic diseases, cranial nervous system, circulatory system, digestive system, immune system, exercise It is associated with a large number of diseases, including the genital and urogenital systems. Therefore, the polypeptide of the present invention can be used for screening ligands, agonists or antagonists that regulate its function, and is an important target for the development of pharmaceuticals for the above diseases.
[0028]
The present invention also provides polypeptides that are functionally equivalent to the polypeptides identified by the inventors. Here, “functionally equivalent” means that the polypeptide of interest has biological properties equivalent to those of the polypeptide identified by the present inventors. The biological properties of GPCRs include the activity of signal transduction into cells through the binding activity with ligands and the activation of trimeric GTP-binding proteins. The trimeric GTP-binding protein is activated by the type of intracellular transmission system that is activated. 2+ Is classified into three categories: Gq type that increases cAMP, Gs type that increases cAMP, and Gi type that suppresses cAMP (Trends Pharmacol. Sci. (99) 20: 118). Therefore, whether or not the polypeptide of interest has the same biological characteristics as the polypeptide identified by the present inventors can be determined, for example, by changes in intracellular cAMP concentration or calcium concentration due to its activation. It is possible to evaluate by detecting.
[0029]
One embodiment of a method for preparing a polypeptide functionally equivalent to the polypeptide identified by the present inventors includes a method for introducing a mutation into an amino acid sequence in a protein. Such methods include, for example, site-directed mutagenesis (Current Protocols in Molecular Biology edit. Ausubel et al. (1987) Publish. Jon Wily & Sons Section 8.1-8.5)). In addition, amino acid mutations in polypeptides may occur in nature. The present invention includes substitution or deletion of one or more amino acids in the amino acid sequence of the polypeptide identified by the present inventors (SEQ ID NO: 20), whether artificial or naturally occurring. Proteins that are mutated due to loss, insertion, and / or addition, and that are functionally equivalent to the polypeptides identified by the present inventors.
[0030]
The amino acid to be substituted is preferably an amino acid having properties similar to the amino acid before substitution from the viewpoint of maintaining the function of the protein. For example, Ala, Val, Leu, Ile, Pro, Met, Phe, and Trp are all classified as nonpolar amino acids, and thus are considered to have similar properties. Further, examples of non-chargeability include Gly, Ser, Thr, Cys, Tyr, Asn, and Gln. Examples of acidic amino acids include Asp and Glu, and examples of basic amino acids include Lys, Arg, and His.
[0031]
The number of amino acid mutations and mutation sites in these polypeptides are not limited as long as their functions are maintained. The number of mutations is typically considered to be within 10% of all amino acids, preferably within 5% of all amino acids, and more preferably within 1% of all amino acids.
[0032]
Another embodiment of the method for preparing a polypeptide functionally equivalent to the polypeptide identified by the present inventors includes a method using a hybridization technique or a gene amplification technique. That is, a person skilled in the art can use a hybridization technique (Current Protocols in Molecular Biology edit. Ausubel et al. (1987) Publisher. Jon Wily & Sons Section 6.3-6.4) by the present inventors. Based on the DNA sequence (SEQ ID NO: 19) encoding the identified polypeptide or a part thereof, a DNA sample having high homology with this DNA is isolated from the DNA sample derived from the same species or a heterogeneous organism, Obtaining a polypeptide that is functionally equivalent to the polypeptide identified by the inventors is usually possible. Thus, a polypeptide encoded by a DNA that hybridizes with a DNA encoding a polypeptide identified by the present inventors, which is functionally equivalent to the polypeptide identified by the present inventors Are also included in the polypeptides of the present invention.
[0033]
Examples of organisms for isolating such polypeptides include, but are not limited to, rats, mice, rabbits, chickens, pigs, cows, and the like in addition to humans.
[0034]
As stringent hybridization conditions for isolating a DNA encoding a polypeptide functionally equivalent to the polypeptide identified by the present inventors, “1 × SSC, 0.1% SDS, 37 ° C.” is usually used. The more severe condition is “0.5 × SSC, 0.1% SDS, 42 ° C.”, and the more severe condition is “0.2 × SSC, 0.1% SDS, 65 ° C.” It is a condition of the degree. Thus, isolation of DNA having high homology with the probe sequence can be expected as the hybridization conditions become more severe. However, combinations of the above SSC, SDS, and temperature conditions are exemplary, and those skilled in the art will recognize the above or other factors that determine the stringency of hybridization (eg, probe concentration, probe length, hybridization reaction). It is possible to achieve the same stringency as above by appropriately combining the time and the like.
[0035]
A polypeptide encoded by DNA isolated using such a hybridization technique usually has high homology in amino acid sequence with the polypeptide identified by the present inventors. High homology means at least 40% or more, preferably 60% or more, more preferably 80% or more, more preferably 90% or more, more preferably at least 95% or more, and more preferably at least 97% or more (for example, 98% or more). ~ 99%) sequence homology. The identity of amino acid sequences can be determined, for example, by the algorithm BLAST (Proc. Natl. Acad. Sei. USA 87: 2264-2268, 1990, Proc. Natl. Acad. Sei. USA 90: 5873-5877, 1993) by Karlin and Altschul. Can be determined by. Based on this algorithm, a program called BLASTX has been developed (Altschul et al. J. Mol. Biol. 215: 403-410, 1990). When the amino acid sequence is analyzed by BLASTX, the parameters are, for example, score = 50 and wordlength = 3. When using BLAST and Gapped BLAST programs, the default parameters of each program are used. Specific techniques for these analysis methods are known (http://www.ncbi.nlm.nih.gov.).
[0036]
In addition, the present inventors identified using polyamplification technology (PCR) (Current protocols in Molecular Biology edit. Ausubel et al. (1987) Publ. John Wiley & Sons Section 6.1-6.4). A primer is designed based on a part of the DNA sequence encoding the peptide (SEQ ID NO: 19), and a DNA fragment highly homologous to the DNA sequence encoding the polypeptide identified by the present inventors is isolated, It is also possible to obtain a polypeptide functionally equivalent to the polypeptide identified by the present inventors based on DNA.
[0037]
The polypeptides of the present invention may be in the form of a “mature” protein or may be part of a larger protein, such as a fusion protein. The polypeptide of the present invention may contain secretory or leader sequences, pro sequences, sequences useful for purification such as multiple histidine residues, or additional sequences that ensure stability during recombinant production. Good.
[0038]
<Polypeptide fragments>
The present invention also provides fragments of the polypeptides of the present invention. Such a fragment is a polypeptide having an amino acid sequence which is entirely the same as a part of the amino acid sequence of the polypeptide of the present invention but not the same. The polypeptide fragment of the present invention is a polypeptide fragment consisting of a sequence of usually 8 amino acid residues or more, preferably 12 amino acid residues or more (for example, 15 amino acid residues or more). Suitable fragments include, for example, deletion of a series of residues including the amino terminus or a series of residues including the carboxyl terminus, or a series of residues including the amino terminus and a series of residues including the carboxyl terminus. A truncation polypeptide having the amino acid sequence deleted of Α helix and α helix formation region, β sheet and β sheet formation region, turn and turn formation region, coil and coil formation region, hydrophilic region, hydrophobic region, α amphiphilic region, β amphiphilic region, Also suitable are fragments characterized by structural or functional properties, such as fragments comprising a variable region, a surface forming region, a substrate binding region, and a high antigen index region. Other suitable fragments are biologically active fragments. Biologically active fragments are those that mediate the activity of a polypeptide of the invention, including fragments with similar activity, fragments with increased activity, or fragments with reduced undesirable activity. For example, the fragment | piece which has the activity which a ligand couple | bonds and performs signal transmission in a cell is mentioned. Further included are fragments that are antigenic or immunogenic in animals, particularly humans. These polypeptide fragments preferably retain the biological activity of the polypeptide of the present invention, including antigenic activity. Variants of the identified sequences and fragments also form part of the present invention. Preferred variants are those that differ from the subject by conservative amino acid substitutions, i.e., one residue is replaced with another residue of similar nature. Typical such substitutions are between Ala, Val, Leu and Ile, between Ser and Thr, between acidic residues Asp and Glu, between Asn and Gln, between basic residues Lys and Arg, or aromatic. Occurs between the family residues Phe and Tyr.
[0039]
In addition, a fragment that binds to a ligand and does not cause intracellular signal transduction is useful because it can be a competitive inhibitor of the polypeptide of the present invention, and such a fragment is also included in the present invention.
[0040]
<Production of polypeptide>
The polypeptide of the present invention can be produced by any appropriate method. Such polypeptides include isolated naturally occurring polypeptides, recombinantly produced polypeptides, synthetically produced polypeptides, or polypeptides produced by a combination of these methods. Is included. Means for the production of such polypeptides are well understood in the art. A recombinant polypeptide can be prepared, for example, by introducing a vector inserted with the polynucleotide of the present invention into a suitable host cell and purifying the polypeptide expressed in the transformant. On the other hand, naturally-derived polypeptides can be prepared, for example, using an affinity column to which an antibody against the polypeptide of the present invention described later is bound (Current Protocols in Molecular Biology edit. Ausubel et al. (1987) Publishing). John Wiley & Sons Section 16.1-16.19). The antibody used for affinity purification may be a polyclonal antibody or a monoclonal antibody. Further, in vitro translation (see, for example, “On the fidelity of mRNA translation in the nuclease-treated rabbit recycle lysate system. Dasso, M. C., Jackson-3, R. JN. 9: 1989, 1989, N.J. It is also possible to prepare the polypeptide of the present invention by such means. A fragment of the polypeptide of the present invention can be produced, for example, by cleaving the polypeptide of the present invention with an appropriate peptidase.
[0041]
<Polynucleotide>
The present invention also provides a polynucleotide encoding the polypeptide of the present invention. The polynucleotide of the present invention includes a polynucleotide encoding a polypeptide consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 20, a polynucleotide comprising the coding region of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 19, and due to the degeneracy of the genetic code A polynucleotide encoding a polypeptide consisting of a nucleotide sequence different from the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 19 but consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 20 is included. The polynucleotide of the present invention further encodes a polypeptide functionally equivalent to the polypeptide encoded by these polynucleotides, and is at least 40% or more, preferably 60% or more in the sequence and the total length of the polynucleotide. More preferably 80% or more, more preferably 90% or more, more preferably 95% or more, and still more preferably 97% or more (for example, 98 to 99%). The identity of the base sequence is determined, for example, by the algorithm BLAST by Karlin and Altschul (Proc. Natl. Acad. Sei. USA 87: 2264-2268, 1990, Proc. Natl. Acad. Sei. USA 90: 5873-5877, 1993). Can be determined by. Based on this algorithm, a program called BLASTN has been developed (Altschul et al. J. Mol. Biol. 215: 403-410, 1990). When analyzing a base sequence by BLASTN, parameters are set, for example, score = 100 and wordlength = 12. When using BLAST and Gapped BLAST programs, the default parameters of each program are used. Specific techniques for these analysis methods are known (http://www.ncbi.nlm.nih.gov.). The polynucleotide of the present invention includes a polynucleotide having a base sequence complementary to the base sequence of the above polynucleotide.
[0042]
The polynucleotides of the invention can be obtained by standard cloning and screening, for example, from a cDNA library derived from mRNA in cells. In addition, the polynucleotide of the present invention can be obtained from a natural source such as a genomic DNA library, and can also be synthesized using known techniques that are commercially available.
[0043]
A polynucleotide comprising a nucleotide sequence having significant homology with the polynucleotide sequence (SEQ ID NO: 19) identified by the present inventors can be obtained by, for example, a hybridization technique (Current Protocols in Molecular Biology edit. Ausubel et al. (1987) Publ. John Wiley & Sons Section 6.3-6.4) and Gene Amplification Technology (PCR) (Current protocols in Molecular Biology edit. Ausubel et al. (1987) PublS. -6.4). That is, using a hybridization technique, a DNA sample derived from the same species or a heterogeneous organism based on the polynucleotide sequence (SEQ ID NO: 19) identified by the present inventors or a part thereof is homologous to this. High DNA can be isolated. Furthermore, by using gene amplification technology, a primer is designed based on a part of the polynucleotide sequence (SEQ ID NO: 19) identified by the present inventors, and a polynucleotide having high homology with the polynucleotide sequence Can be isolated. Therefore, the present invention includes a polynucleotide that hybridizes with the polynucleotide having the base sequence set forth in SEQ ID NO: 19 under stringent conditions. Stringent hybridization conditions are usually about “1 × SSC, 0.1% SDS, 37 ° C.”, and more stringent conditions are about “0.5 × SSC, 0.1% SDS, 42 ° C.” More severe conditions are about “0.2 × SSC, 0.1% SDS, 65 ° C.”. Thus, isolation of DNA having high homology with the probe sequence can be expected as the hybridization conditions become more severe. However, combinations of the above SSC, SDS, and temperature conditions are exemplary, and those skilled in the art will recognize the above or other factors that determine the stringency of hybridization (eg, probe concentration, probe length, hybridization reaction). It is possible to achieve the same stringency as above by appropriately combining the time and the like.
[0044]
A polynucleotide comprising a nucleotide sequence having significant homology with the polynucleotide sequence identified by the present inventors is a method for introducing a mutation into the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 19 (for example, site-directed mutagenesis). (Current Protocols in Molecular Biology edit. Ausubel et al. (1987) Publish. John Wiley & Sons Section 8.1-8.5)). Such polynucleotides may also be caused by natural mutations. In the present invention, a polynucleotide encoding a polypeptide in which one or more amino acids are substituted, deleted, inserted and / or added in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 20 due to such a mutation of the base sequence Is included.
[0045]
When the polynucleotide of the present invention is used for recombinant production of the polypeptide of the present invention, the polynucleotide includes a mature polypeptide coding sequence or a fragment thereof alone, other coding sequences (eg, leader or secretory sequences, A coding sequence for a mature polypeptide or fragment thereof in the same reading frame as that encoding a pre-, pro- or pre-pro-protein sequence, or other fusion peptide moiety). For example, a marker sequence that facilitates purification of the fusion polypeptide can be encoded. In a preferred embodiment of this aspect of the invention, the marker sequence is provided by the pcDNA3.1 / Myc-His vector (Invitrogen) and Gentz et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1989) 86: 821-824, a hexa-histidine peptide, or Myc tag. The polynucleotide may also include 5 ′ and 3 ′ non-coding sequences, such as transcribed but not translated sequences, splicing and polyadenylation signals, ribosome binding sites, and mRNA stabilizing sequences.
[0046]
<Probe / Primer / Antisense / Ribozyme>
The present invention provides a nucleotide having a chain length of at least 15 nucleotides, which is complementary to the polynucleotide identified by the present inventors (polynucleotide consisting of the base sequence described in SEQ ID NO: 19 or its complementary strand). . Here, “complementary strand” refers to the other strand with respect to one strand of a double-stranded nucleic acid consisting of A: T (U in the case of RNA) and G: C base pairs. In addition, “complementary” is not limited to the case where the sequence is completely complementary in at least 15 consecutive nucleotide regions, and is at least 70%, preferably at least 80%, more preferably 90%, and even more preferably 95%. What is necessary is just to have the homology on the above base sequences. The algorithm described in the present specification may be used as an algorithm for determining homology. Such a nucleotide can be used as a probe for detecting and isolating the polynucleotide of the present invention and as a primer for amplifying the nucleotide of the present invention. When used as a primer, it usually has a chain length of 15 to 100 nucleotides, preferably 15 to 35 nucleotides. When used as a probe, nucleotides having a chain length of at least 15 nucleotides, preferably at least 30 nucleotides, including at least a part or all of the sequence of the DNA of the present invention are used. Such nucleotides preferably hybridize specifically to DNA encoding the polypeptide of the present invention. “Specifically hybridize” means to hybridize with the nucleotide (SEQ ID NO: 19) identified by the present inventors under normal hybridization conditions, preferably under stringent conditions, It means that it does not hybridize with DNA encoding the peptide.
[0047]
These nucleotides can be used for examining and diagnosing abnormal activity of the polypeptide of the present invention and abnormal expression of the gene encoding the polypeptide.
[0048]
In addition, these nucleotides include polynucleotides that suppress the expression of a gene encoding the polypeptide of the present invention. Such polynucleotides include antisense DNA (DNA encoding antisense RNA complementary to the transcription product of the gene encoding the polypeptide of the present invention) and ribozyme (transcription of gene encoding the polypeptide of the present invention). DNA encoding an RNA having ribozyme activity that specifically cleaves the product.
[0049]
There are several factors as described below for the action of antisense DNA to suppress the expression of a target gene. Inhibition of transcription by triplex formation, suppression of transcription by hybridization with a site where an open loop structure is locally created by RNA polymerase, transcription inhibition by hybridization with RNA that is undergoing synthesis, intron and exon Of splicing by hybrid formation at the junction with the protein, suppression of splicing by hybridization with the spliceosome formation site, suppression of transition from the nucleus to the cytoplasm by hybridization with mRNA, hybridization with capping sites and poly (A) addition sites Suppression by formation, suppression of translation initiation by hybridization with a translation initiation factor binding site, translation suppression by hybridization with a ribosome binding site in the vicinity of the initiation codon, hive with mRNA translation region and polysome binding site Head forming outgrowth inhibitory peptide chain by, and the like gene silencing by the formation of a hybrid with an interaction site between a nucleic acid and protein. They inhibit transcription, splicing, or translation processes and suppress target gene expression (Hirashima and Inoue "Neurochemistry Experiments 2 Nucleic acid IV gene replication and expression", Japan Biochemical Society, Tokyo Kagaku Dojin , Pp. 319-347, 1993).
[0050]
The antisense DNA used in the present invention may suppress the expression of the target gene by any of the actions described above. In one embodiment, designing an antisense sequence complementary to the untranslated region near the 5 ′ end of the mRNA of a gene would be effective for inhibiting translation of the gene. However, sequences complementary to the coding region or the 3 ′ untranslated region can also be used. Thus, the DNA containing the antisense sequence of the non-translated region as well as the translated region of the gene is also included in the antisense DNA used in the present invention. The antisense DNA to be used is linked downstream of a suitable promoter, and preferably a sequence containing a transcription termination signal is linked on the 3 ′ side. The sequence of the antisense DNA is preferably a sequence complementary to the target gene or a part thereof, but may not be completely complementary as long as the gene expression can be effectively inhibited. The transcribed RNA preferably has a complementarity of 90% or more, most preferably 95% or more, with respect to the transcription product of the target gene. In order to effectively inhibit the expression of a target gene using an antisense sequence, the antisense DNA has a chain length of at least 15 bp, preferably 100 bp, more preferably 500 bp or more in order to cause an antisense effect. The chain length is usually within 3000 bp, preferably within 2000 bp.
[0051]
Such antisense DNA may be applied to gene therapy for diseases caused by abnormality (functional abnormality or expression abnormality) of the polypeptide of the present invention. The antisense DNA is, for example, based on the sequence information of DNA encoding the polypeptide of the present invention (for example, SEQ ID NO: 19) (Stein, 1988 Physicochemicals of phosphodeoxynucleotides Nucleoids. Nucleoids. , 3209-21 (1988)) and the like.
[0052]
Suppression of endogenous gene expression can also be carried out using DNA encoding a ribozyme. Ribozyme refers to an RNA molecule having catalytic activity. Some ribozymes have various activities. Among them, research on ribozymes as enzymes that cleave RNA has made it possible to design ribozymes for site-specific cleavage of RNA. Some ribozymes have a group I intron type and a size of 400 nucleotides or more like M1RNA contained in RNaseP, but some have an active domain of about 40 nucleotides called hammerhead type or hairpin type ( Makoto Koizumi and Eiko Otsuka, (1990) Protein Nucleic Acid Enzymes, 35: 2191).
[0053]
For example, the self-cleaving domain of hammerhead ribozyme cleaves on the 3 ′ side of C15 of G13U14C15, but it is important for activity that U14 forms a base pair with A at position 9, and the base at position 15 is In addition to C, it has been shown to be cleaved by A or U (M. Koizumi et al., (1988) FEBS Lett. 228: 225). If the ribozyme substrate binding site is designed to be complementary to the RNA sequence near the target site, it is possible to create a restriction enzyme-like RNA-cleaving ribozyme that recognizes the UC, UU or UA sequence in the target RNA. (M. Koizumi et al., (1988) FEBS Lett. 239: 285, Makoto Koizumi and Eiko Otsuka, (1990) Protein Nucleic Acid Enzyme, 35: 2191, M. Koizumi et al., (1989) Nucleic Acids Res. 17: 7059. ). In the polynucleotide (SEQ ID NO: 19) identified by the present inventors, there are a plurality of sites that can be targeted.
[0054]
Hairpin ribozymes are also useful for the purposes of the present invention. Hairpin ribozymes are found, for example, in the minus strand of satellite RNA of tobacco ring spot virus (JM Buzyan Nature 323: 349, 1986). It has been shown that this ribozyme can also be designed to cause target-specific RNA cleavage (Y. Kikuchi and N. Sasaki (1992) Nucleic Acids Res. 19: 6751, Hiroshi Kikuchi, (1992) Chemistry and Biology 30 : 112).
[0055]
When the polynucleotide that suppresses the expression of the gene encoding the polypeptide of the present invention is used for gene therapy, for example, a viral vector such as a retroviral vector, an adenoviral vector, an adeno-associated viral vector, or a non-viral such as a liposome It is conceivable to administer to a patient by an ex vivo method or an in vivo method using a vector or the like.
[0056]
<Production of vector, host cell, polypeptide>
The present invention also provides a vector containing the polynucleotide of the present invention, a polynucleotide of the present invention or a host cell carrying the vector, and a method for producing the polypeptide of the present invention using the host cell.
[0057]
The vector of the present invention is not particularly limited as long as it can stably hold the inserted DNA. For example, if E. coli is used as a host, a pBluescript vector (manufactured by Stratagene) is preferred as a cloning vector. An expression vector is particularly useful when a vector is used for the purpose of producing the polypeptide of the present invention. The expression vector is not particularly limited as long as it is a vector that expresses a polypeptide in vitro, in E. coli, in cultured cells, or in an individual organism. For example, in the case of in vitro expression, pBEST vector (manufactured by Promega), E. coli PET vector (manufactured by Invitrogen), pME18S-FL3 vector (GenBank Accession No. AB009864) for cultured cells, pME18S vector (Mol Cell Biol. 8: 466-472 (1988)) for organisms, etc. Is preferred. The insertion of the DNA of the present invention into a vector can be carried out by a conventional method, for example, by a ligase reaction using a restriction enzyme site (Current protocol in Molecular Biology edit. Ausubel et al. (1987) Publish. John Wiley &). Sons.Section 11.4-11.11).
[0058]
The host cell into which the vector of the present invention is introduced is not particularly limited, and various host cells can be used depending on the purpose. Examples of cells for expressing the polypeptide include bacterial cells (eg, Streptococcus, Staphylococcus, E. coli, Streptomyces, Bacillus subtilis), fungal cells (eg, yeast, Aspergillus), insect cells (eg, Drosophila S2). , Spodoptera SF9), animal cells (eg, CHO, COS, HeLa, C127, 3T3, BHK, HEK293, Bowes melanoma cells) and plant cells. Vector introduction into a host cell can be performed by, for example, calcium phosphate precipitation method, electric pulse perforation method (Current protocol in Molecular Biology edit. Ausubel et al. (1987) Publisher. John Wiley & Sons. 9-9. 9.1). It can be carried out by a known method such as a lipofectamine method (GIBCO-BRL) or a microinjection method.
[0059]
In order to secrete the polypeptide expressed in the host cell into the lumen of the endoplasmic reticulum, into the periplasmic space, or into the extracellular environment, an appropriate secretion signal can be incorporated into the polypeptide of interest. These signals may be endogenous to the polypeptide of interest or may be heterologous signals.
[0060]
The polypeptide of the present invention is recovered when the polypeptide of the present invention is secreted into the medium. When the polypeptide of the present invention is produced intracellularly, the cell is first lysed, and then the polypeptide is recovered.
[0061]
To recover and purify the polypeptides of the invention from recombinant cell culture, ammonium sulfate or ethanol precipitation, acid extraction, anion or cation exchange chromatography, phosphocellulose chromatography, hydrophobic interaction chromatography, affinity chromatography, Known methods including hydroxylapatite chromatography and lectin chromatography can be used.
[0062]
<Inspection method>
The present invention provides a method for examining a disease associated with abnormal expression of a gene encoding the polypeptide of the present invention or abnormal activity of the polypeptide of the present invention. GPCRs are considered to have important functions in vivo, and abnormal expression or function can cause various diseases. Therefore, it is possible to examine such diseases by using inappropriate activity or expression of the polypeptide of the present invention as an index.
[0063]
In the present invention, “disease test” is performed not only for a test for establishing a treatment strategy for a subject exhibiting a symptom of a disease, but also for determining whether or not the subject is susceptible to the disease. Also included are preventive tests.
[0064]
One embodiment of the test method of the present invention is a method comprising detecting a mutation in a gene encoding the polypeptide of the present invention or an expression control region thereof in a subject.
[0065]
One method is a method in which a test is performed by directly determining the base sequence of the gene encoding the polypeptide of the present invention or the expression control region thereof in a subject. In this method, first, a DNA sample is prepared from a subject. The DNA sample can be prepared based on chromosomal DNA or RNA extracted from a subject's cells, such as blood, urine, saliva, tissue biopsy or autopsy material. In order to prepare a DNA sample of this method from chromosomal DNA, for example, chromosomal DNA may be cleaved with an appropriate restriction enzyme and cloned into a vector to prepare a genomic library. In order to prepare the DNA sample of this method from RNA, for example, a cDNA library may be prepared from RNA using reverse transcriptase. In this method, next, DNA containing the gene encoding the polypeptide of the present invention or its expression control region is isolated. The DNA can be isolated by screening a genomic library or cDNA library using a probe that hybridizes to a gene encoding the polypeptide of the present invention or a DNA containing its expression control region. . It can also be isolated by genomic DNA library, cDNA library, or PCR using RNA as a template, using a primer that hybridizes to the gene encoding the polypeptide of the present invention or DNA containing its expression control region. it can. In this method, the base sequence of the isolated DNA is then determined. The base sequence of the selected DNA can be determined by a method known to those skilled in the art. In this method, the determined DNA base sequence is then compared with a control. The “control” in the present method refers to a base sequence of DNA containing a normal (wild type) gene encoding the polypeptide of the present invention or an expression control region thereof. As a result of such comparison, if the base sequence of the subject's DNA is different from that of the control, the subject is determined to be affected or at risk of developing the disease.
[0066]
The test method of the present invention can use various methods other than the method for directly determining the base sequence of DNA derived from a subject as described above.
[0067]
In one method, a DNA sample is first prepared from a subject. Next, the prepared DNA sample is cleaved with a restriction enzyme. Next, the DNA fragments are separated according to their sizes. The size of the detected DNA fragment is then compared to a control. In another embodiment, a DNA sample is first prepared from a subject. Subsequently, the gene encoding the polypeptide of the present invention or DNA containing its expression control region is amplified. Furthermore, the amplified DNA is cleaved with a restriction enzyme. Next, the DNA fragments are separated according to their sizes. The size of the detected DNA fragment is then compared to a control.
[0068]
Examples of such a method include a method using a restriction fragment length polymorphism / RFLP, a PCR-RFLP method, and the like. Specifically, if there is a mutation at the restriction enzyme recognition site, or if there is a base insertion or deletion in the DNA fragment produced by the restriction enzyme treatment, the size of the fragment produced after the restriction enzyme treatment is compared with the control. Change. By amplifying a portion containing this mutation by the PCR method and treating with each restriction enzyme, these mutations can be detected as a difference in band mobility after electrophoresis. Alternatively, the presence or absence of a mutation can be detected by treating chromosomal DNA with these restriction enzymes, performing electrophoresis, and then performing Southern blotting using the probe DNA of the present invention. The restriction enzyme used can be appropriately selected according to each mutation. In this method, in addition to genomic DNA, RNA prepared from a subject can be converted to cDNA using reverse transcriptase, and this can be cleaved with a restriction enzyme as it is, followed by Southern blotting. It is also possible to amplify a gene encoding the polypeptide of the present invention or a DNA containing its expression control region by PCR using this cDNA as a template, cleave it with a restriction enzyme, and then examine the difference in mobility. .
[0069]
In another method, a DNA sample is first prepared from a subject. Subsequently, the gene encoding the polypeptide of the present invention or DNA containing its expression control region is amplified. Furthermore, the amplified DNA is dissociated into single-stranded DNA. The dissociated single-stranded DNA is then separated on a non-denaturing gel. The mobility of the separated single-stranded DNA on the gel is compared with the control.
[0070]
As such a method, for example, the PCR-SSCP (single-strand conformation polymorphism, single-strand conformation morphisms). (Cloning and polymerase chain reformation-single-molecule formation polymorphism 11) 1992 Jan 1; 12 (1): 139-146, Detection of p53 gene mutations in human brains by single-strand conformation polymorphism of polymorphism. erase chain reaction products. Oncogene. 1991 Aug 1; 6 (8): 1313-1318., Multiple fluorescence-based PCR-SSCP analysis with post labeling. ). This method is suitable for screening a large number of DNA samples because it has advantages such as relatively simple operation and a small amount of test sample. The principle is as follows. When a double-stranded DNA fragment is dissociated into single strands, each strand forms a unique higher-order structure depending on its base sequence. When the dissociated DNA strand is electrophoresed in a polyacrylamide gel not containing a denaturing agent, single-stranded DNA having the same complementary strand length moves to a different position according to the difference in each higher-order structure. The higher-order structure of this single-stranded DNA also changes by substitution of a single base, and shows different mobility in polyacrylamide gel electrophoresis. Therefore, by detecting this change in mobility, it is possible to detect the presence of mutations due to point mutations, deletions or insertions in the DNA fragment.
[0071]
Specifically, first, a DNA encoding a gene encoding the polypeptide of the present invention or an expression control region thereof is amplified by a PCR method or the like. As a range to be amplified, a length of about 200 to 400 bp is usually preferable. Those skilled in the art can perform PCR by appropriately selecting reaction conditions and the like. During PCR 32 By using a primer labeled with an isotope such as P, a fluorescent dye, or biotin, the amplified DNA product can be labeled. Or in the PCR reaction solution 32 It is also possible to label the amplified DNA product by performing PCR by adding a substrate base labeled with an isotope such as P, a fluorescent dye, or biotin. Furthermore, using a Klenow enzyme after the PCR reaction, 32 Labeling can also be performed by adding a substrate base labeled with an isotope such as P, a fluorescent dye, or biotin to the amplified DNA fragment. The labeled DNA fragment thus obtained is denatured by applying heat or the like, and subjected to electrophoresis using a polyacrylamide gel not containing a denaturing agent such as urea. In this case, the conditions for separating DNA fragments can be improved by adding an appropriate amount (about 5 to 10%) of glycerol to the polyacrylamide gel. Electrophoretic conditions vary depending on the nature of each DNA fragment, but are usually carried out at room temperature (20 to 25 ° C.), and when a favorable separation cannot be obtained, a temperature of 4 to 30 ° C. gives optimum mobility. Review. After electrophoresis, the mobility of the DNA fragment is analyzed by autoradiography using an X-ray film, a scanner for detecting fluorescence, or the like. If a band with a difference in mobility is detected, this band can be directly excised from the gel, amplified again by PCR, and directly sequenced to confirm the presence of the mutation. Even when the labeled DNA is not used, the band can be detected by staining the gel after electrophoresis with ethidium bromide or silver staining.
[0072]
In yet another method, a DNA sample is first prepared from a subject. Subsequently, the gene encoding the polypeptide of the present invention or DNA containing its expression control region is amplified. Furthermore, the amplified DNA is separated on a gel where the concentration of the DNA denaturant is gradually increased. The mobility of the separated DNA on the gel is then compared to the control.
[0073]
Examples of such a method include denaturant gradient gel electrophoresis (DGGE method). The DGGE method is a method in which a mixture of DNA fragments is run in a polyacrylamide gel having a concentration gradient of a denaturing agent, and the DNA fragments are separated according to differences in instability. When a mismatched unstable DNA fragment migrates to a certain denaturant concentration in the gel, the DNA sequence around the mismatch is partially dissociated into single strands due to its instability. The mobility of this partially dissociated DNA fragment becomes very slow and can be separated from the mobility of complete double-stranded DNA without a dissociated portion. Specifically, a gene encoding the polypeptide of the present invention or a DNA containing its expression control region is amplified by a PCR method or the like using the primer of the present invention, and the concentration of a denaturing agent such as urea is transferred. Electrophorese in a polyacrylamide gel that gradually increases according to and compare to the control. In the case of a DNA fragment with mutation, the DNA fragment becomes single-stranded at a lower denaturant concentration position, and the movement speed becomes extremely slow. Therefore, the presence or absence of mutation is detected by detecting the difference in mobility. be able to.
[0074]
In addition to the above method, an allele specific oligonucleotide (ASO) hybridization method can be used for the purpose of detecting only a mutation at a specific position. When an oligonucleotide containing a base sequence that is considered to have a mutation is prepared and hybridized with the sample DNA, the efficiency of hybridization is reduced when the mutation exists. It can be detected by Southern blotting, a method using the property of quenching by intercalating a special fluorescent reagent into the hybrid gap, or the like. Moreover, the detection by the ribonuclease A mismatch cutting | disconnection method is also possible. Specifically, DNA containing a gene encoding the polypeptide of the present invention is amplified by the PCR method or the like, and hybridized with labeled RNA prepared from control cDNA or the like incorporated into a plasmid vector or the like. Since the hybrid has a single-stranded structure in the portion where the mutation exists, the presence of the mutation can be detected by cleaving this portion with ribonuclease A and detecting this by autoradiography or the like.
[0075]
Another embodiment of the test method of the present invention is a method comprising detecting the expression level of a gene encoding the polypeptide of the present invention. Herein, “gene expression” includes transcription and translation. Thus, “expression product” includes mRNA and protein.
[0076]
In the test method at the transcription level of the gene encoding the polypeptide of the present invention, an RNA sample is first prepared from a subject. Next, the amount of RNA encoding the polypeptide of the present invention contained in the RNA sample is measured. The measured polypeptide of the invention is then compared to the control for the amount of RNA encoded.
[0077]
Such methods include Northern blotting using a probe that hybridizes to a polynucleotide encoding the polypeptide of the present invention, or RT- using a primer that hybridizes to a polynucleotide encoding the polypeptide of the present invention. A PCR method etc. can be illustrated.
[0078]
Further, in the examination at the transcription level of the gene encoding the polypeptide of the present invention, a DNA array (new genetic engineering handbook, Masaaki Muramatsu / Masaka Yamamoto, Yodosha, p280-284) can also be used. Specifically, first, a substrate on which a cDNA sample prepared from a subject and a polynucleotide probe that hybridizes with a polynucleotide encoding the polypeptide of the present invention is immobilized is provided. There may be a plurality of polynucleotide probes immobilized on the substrate in order to detect a plurality of polynucleotides encoding the polypeptides of the present invention. Preparation of a cDNA sample from a subject can be performed by methods well known to those skilled in the art. In a preferred embodiment of preparing a cDNA sample, first, total RNA is extracted from a subject's cells. Examples of the cells include blood, urine, saliva, tissue biopsy or autopsy material cells. Extraction of total RNA can be performed, for example, as follows. Any existing method and kit can be used as long as the method can prepare high-purity total RNA. For example, after pretreatment using Ambion “RNA later”, total RNA is extracted using Nippon Gene “Isogen”. Specific methods may follow those attached protocols. Next, using the extracted total RNA as a template, cDNA is synthesized using reverse transcriptase to prepare a cDNA sample. Synthesis of cDNA from total RNA can be performed by methods well known to those skilled in the art. The prepared cDNA sample is labeled for detection as necessary. The labeling substance is not particularly limited as long as it can be detected, and examples thereof include fluorescent substances and radioactive elements. The labeling can be carried out by a method generally performed by those skilled in the art (L Luo et al., Gene expression profiles of laser-captured adjutant neuronal subtypes. Nat Med. 1999, 117-122).
[0079]
In the present invention, the “substrate” means a plate-like material on which a polynucleotide can be immobilized. The substrate of the present invention is not particularly limited as long as the polynucleotide can be immobilized, but a substrate generally used in DNA array technology can be preferably used.
[0080]
The advantage of DNA array technology is that the amount of hybridization solution is very small and a highly complex target containing cDNA derived from total cellular RNA can be hybridized to immobilized nucleotide probes. In general, a DNA array is composed of thousands of nucleotides printed on a substrate at high density. Usually, these DNAs are printed on the surface of a non-porous substrate. The surface layer of the substrate is generally glass, but a porous film such as a nitrocellulose membrane can be used. There are two types of nucleotide immobilization (array), one is a polynucleotide-based array developed by Affymetrix, and the other is a cDNA array developed mainly at Stanford University. In an array of polynucleotides, the polynucleotides are usually synthesized in situ. For example, in situ synthesis methods for polynucleotides using photolithographic technology (Affymetrix) and ink-jet (Rosetta Informatics) technology for immobilizing chemical substances are already known. Can be used. The polynucleotide probe immobilized on the substrate is not particularly limited as long as it specifically hybridizes with the gene encoding the polypeptide of the present invention. The polynucleotide probe of the present invention includes a polynucleotide or cDNA. Here, “specifically hybridizes” means substantially hybridizing with a polynucleotide encoding the polypeptide of the present invention and not substantially hybridizing with other polynucleotides. As long as specific hybridization is possible, the polynucleotide probe need not be completely complementary to the base sequence of the polynucleotide to be detected. The length of the polynucleotide probe bound to the substrate is usually 100 to 4000 base, preferably 200 to 4000 base, and more preferably 500 to 4000 base when cDNA is immobilized. When immobilizing a synthetic polynucleotide, it is usually 15 to 500 base, preferably 30 to 200 base, and more preferably 50 to 200 base. The process of immobilizing the polynucleotide to the substrate is also commonly referred to as “printing”. Specifically, for example, printing can be performed as follows, but the present invention is not limited to this. Several polynucleotide probes are printed in one area of 4.5 mm x 4.5 mm. In doing so, it is possible to print each array using a single pin. Thus, with a 48-pin tool, it is possible to print 48 repeated arrays on one standard microscope slide.
[0081]
In this method, the cDNA sample is then brought into contact with the substrate. By this step, the cDNA sample is hybridized to the nucleotide probe on the substrate that can specifically hybridize with the DNA encoding the polypeptide of the present invention. The hybridization reaction solution and reaction conditions may vary depending on various factors such as the length of the nucleotide probe immobilized on the substrate, but can generally be performed by methods well known to those skilled in the art.
[0082]
In this method, the expression level of the gene encoding the polypeptide of the present invention contained in the cDNA sample is then measured by detecting the strength of hybridization between the cDNA sample and the nucleotide probe immobilized on the substrate. To do. Furthermore, the measured expression level of the gene encoding the polypeptide of the present invention is compared with the control.
[0083]
In the present invention, when cDNA derived from the gene encoding the polypeptide of the present invention is present in the cDNA sample, the cDNA is hybridized with the nucleotide probe immobilized on the substrate. Therefore, the expression level of the gene encoding the polypeptide of the present invention can be measured by detecting the strength of hybridization between the polynucleotide probe and the cDNA. The detection of the hybridization intensity between the polynucleotide probe and the cDNA can be appropriately performed by those skilled in the art depending on the type of the substance labeled with the cDNA sample. For example, when cDNA is labeled with a fluorescent substance, it can be detected by reading a fluorescent signal with a scanner.
[0084]
In the method of the present invention, a cDNA sample derived from a subject and a control (healthy person) is labeled with a different fluorescent substance, whereby expression of a gene encoding the polypeptide of the present invention in each measurement is performed. The quantity can be measured simultaneously. For example, one of the above cDNA samples can be labeled with Cy5, which is a fluorescent substance, and the other with Cy3. The relative intensity of each fluorescent signal indicates the relative amount according to the expression level of the gene encoding the polypeptide of the present invention in the subject and the control (Duggan et al., Nat. Genet. 21: 10-14). , 1999).
[0085]
On the other hand, in the examination at the translation level of the gene encoding the polypeptide of the present invention, first, a polypeptide sample is prepared from the subject. Next, the amount of the polypeptide of the present invention contained in the polypeptide sample is measured. The measured amount of the polypeptide of the invention is then compared to a control.
[0086]
Such methods include SDS polyacrylamide electrophoresis and Western blotting, dot blotting, immunoprecipitation, enzyme linked immunoassay (ELISA) using antibodies that bind to the polypeptides of the present invention, and An immunofluorescence method can be exemplified.
[0087]
In the above method, when the expression level of the gene encoding the polypeptide of the present invention is significantly changed compared to the control, the subject suffers from a disease associated with abnormal expression of the gene. Or is at risk of developing the disease.
[0088]
<Testing agent>
The present invention also provides a diagnostic agent for a disease associated with abnormal expression of a gene encoding the polypeptide of the present invention or abnormal activity of the polypeptide of the present invention.
[0089]
One aspect thereof is a test agent comprising an oligonucleotide having a chain length of at least 15 nucleotides, which hybridizes to a polynucleotide encoding the above-described polypeptide of the present invention or a DNA containing an expression control region thereof. The oligonucleotide comprises a gene encoding the polypeptide of the present invention or an expression control region thereof as a probe for detecting the gene encoding the polypeptide of the present invention or an expression control region thereof in the test method of the present invention. It can be used as a primer for amplification. The oligonucleotide of the present invention can be prepared, for example, by a commercially available oligonucleotide synthesizer. The probe can also be prepared as a double-stranded DNA fragment obtained by restriction enzyme treatment or the like. When the oligonucleotide of the present invention is used as a probe, it is preferably used after appropriately labeling. As a labeling method, T4 polynucleotide kinase is used to remove the 5 ′ end of the oligonucleotide. 32 A method of labeling by phosphorylation with P, and a DNA polymerase such as Klenow enzyme, and using random hexamer oligonucleotides as primers 32 Examples thereof include a method (such as a random prime method) of incorporating a substrate base labeled with an isotope such as P, a fluorescent dye, or biotin.
[0090]
Another embodiment of the test drug of the present invention is a test drug containing an antibody that binds to the polypeptide of the present invention described later. The antibody is used for detecting the polypeptide of the present invention in the above-described test method of the present invention. The form of the antibody is not limited as long as it can detect the polypeptide of the present invention. Antibodies for testing include polyclonal antibodies and monoclonal antibodies. The antibody may be labeled as necessary.
[0091]
In the above test agents, in addition to the active ingredients such as oligonucleotides and antibodies, for example, sterilized water, physiological saline, vegetable oil, surfactants, lipids, solubilizers, buffers, protein stabilizers (such as BSA and gelatin) ), Preservatives and the like may be mixed as necessary.
[0092]
<Antibody>
The present invention provides antibodies that bind to the polypeptides of the present invention. “Antibodies” as used herein include polyclonal and monoclonal antibodies, chimeric antibodies, single chain antibodies, humanized antibodies, as well as Fab fragments containing the products of Fab or other immunoglobulin expression libraries.
[0093]
The polypeptides of the invention or fragments or analogs thereof, or cells expressing them can also be used as immunogens to produce antibodies that bind to the polypeptides of the invention. The antibody is preferably immunospecific for a polypeptide of the invention. “Immunospecific” means that the antibody has a substantially higher affinity for a polypeptide of the invention than its affinity for another polypeptide.
[0094]
Antibodies that bind to the polypeptides of the present invention can be prepared by methods known to those skilled in the art. If it is a polyclonal antibody, it can obtain as follows, for example. Serum is obtained by immunizing a small animal such as a rabbit with the polypeptide of the present invention or a fusion protein thereof with GST. This is prepared by, for example, purification by ammonium sulfate precipitation, protein A, protein G column, DEAE ion exchange chromatography, affinity column coupled with the polypeptide of the present invention, and the like. In the case of a monoclonal antibody, for example, the polypeptide of the present invention is immunized to a small animal such as a mouse, the spleen is removed from the mouse, and this is ground to separate cells, such as mouse myeloma cells and polyethylene glycol. A clone that produces an antibody that binds to the polypeptide of the present invention is selected from the fused cells (hybridoma) formed by fusion with a reagent. Subsequently, the obtained hybridoma is transplanted into the abdominal cavity of the mouse, and ascites is collected from the mouse, and the obtained monoclonal antibody is obtained by, for example, ammonium sulfate precipitation, protein A, protein G column, DEAE ion exchange chromatography, It can be prepared by purification using an affinity column coupled with a polypeptide.
[0095]
The antibody of the present invention can be used for isolation, identification, and purification of the polypeptide of the present invention and cells expressing the polypeptide. The antibody that binds to the polypeptide of the present invention can also be used to measure the expression level of the polypeptide of the present invention in the examination of diseases associated with abnormal expression of the polypeptide of the present invention.
[0096]
<Identification of ligand, agonist and antagonist>
The polypeptides of the present invention can be used in identifying their ligands, agonists or antagonists. These molecules to be identified may be naturally derived or artificially synthesized structural or functional mimetics. The polypeptides of the present invention are responsible for many biological functions, including many pathologies. Accordingly, it is desirable to discover compounds that activate the polypeptides of the present invention and compounds that can inhibit activation of the polypeptides of the present invention.
[0097]
In identifying a ligand for the polypeptide of the present invention, first, the polypeptide of the present invention is brought into contact with the candidate compound, and then whether or not the candidate compound binds to the polypeptide of the present invention is detected.
[0098]
The test sample is not particularly limited, and for example, known compounds and peptides (for example, those registered in a chemical file) or phage display methods (J. Mol. Biol) whose ligand activity of various GPCRs is unknown. (1991) 222, 301-310) can be used. In addition, culture supernatants of microorganisms, natural components derived from plants and marine organisms, and the like are also subject to screening. Other examples include, but are not limited to, biological tissue extracts such as brain, cell extracts, and expression products of gene libraries.
[0099]
In this method, binding to a candidate compound can be detected using the purified polypeptide of the present invention. For the detection of binding, for example, many known methods such as a method of purifying a compound that binds to the polypeptide of the present invention by contacting a test sample with the affinity column of the polypeptide of the present invention or a West Western blotting method are used. be able to. When using these methods, the candidate compound is appropriately labeled, and binding to the polypeptide of the present invention can be detected using this label. Further, by preparing a cell membrane that expresses the polypeptide of the present invention, immobilizing it on the chip, and dissociating the trimeric GTP-binding protein upon ligand binding, a change in surface plasmon resonance (surface plasmon resonance) It is also possible to use a detection method (Nature Biotechnology (99) 17: 1105). Furthermore, the binding activity between the candidate compound and the polypeptide of the present invention can be detected using a signal serving as an index of activation of the polypeptide of the present invention as an index. Examples of such signals include intracellular Ca. 2+ Examples include, but are not limited to, changes in levels, changes in intracellular cAMP levels, changes in intracellular pH, changes in intracellular adenylate cyclase levels.
[0100]
As one example of this method, a cell membrane in which the polypeptide of the present invention is expressed is treated with 20 mM HEPES (pH 7.4), 100 mM NaCl, 10 mM MgCl. 2 , In 50 μM GDP solution, 35 It is possible to use a technique of mixing with STP-labeled GTPγS 400 pM, incubating in the presence and absence of the test sample, filtering, and comparing the radioactivity of the bound GTPγS.
[0101]
GPCRs also share a system that transmits signals into cells through the activation of trimeric GTP-binding proteins. The trimeric GTP-binding protein is activated by the type of intracellular transmission system that is activated. 2+ Are classified into three types: Gq type that increases cAMP, Gs type that increases cAMP, and Gi type that suppresses cAMP. Gq protein α subunit is chimerized with other G protein α subunits by applying this, or positive signal in ligand screening using promiscuous Gα protein, Gα15, Gα16 Is Ca 2+ It can result in an increase. Increased Ca 2+ The level can be detected using a reporter gene system having a TRE (TPA reactive element) or MRE (multiple reactive element) upstream, a staining indicator such as Fura-2, Fluo-3, and a change in the fluorescent protein aequorin as an index. Similarly, Gs protein α subunit and other G protein α subunit are chimerized, a positive signal is caused to increase cAMP, which is an intracellular transmission pathway of Gs, and CRE (cAMP-responsible element) is upstream. It is also possible to use changes in the reporter gene system as an index (Trends Pharmacol. Sci. (99) 20: 118).
[0102]
There are no particular limitations on the host cell that expresses the polypeptide of the present invention in this screening system, and various host cells are used depending on the purpose. For example, mammalian cells such as COS cells, CHO cells, HEK293 cells, Examples include yeast, Drosophila-derived cells, or E. coli cells. Examples of vectors for expressing the polypeptide of the present invention in vertebrate cells include a promoter located upstream of the gene encoding the polypeptide of the present invention, an RNA splice site, a polyadenylation site, a transcription termination sequence, a replication origin, and the like. What has can be used suitably. For example, pSV2dhfr having the early promoter of SV40 (Mol. Cell. Biol. (1981) 1,854-864), pEF-BOS (Nucleic Acids Res. (1990) 18, 5322), pCDM8 (Nature (1987) 329). , 840-842), pCEP4 (Invitrogen), etc. are useful vectors for expressing GPCRs. The DNA encoding the polypeptide of the present invention can be inserted into a vector by a ligase reaction using a restriction enzyme site by a conventional method (Current protocol in Molecular Biology edit. Ausubel et al. (1987) Publisher. John Wiley). & Sons.Section 11.4-11.11). In addition, vector introduction into a host cell can be performed by, for example, calcium phosphate precipitation method, electric pulse perforation method (Current protocol in Molecular Biology edit. Ausubel et al. (1987) Publish. John Wiley & Sons. 9-9. ), Lipofectamine method (GIBCO-BRL), FuGENE6 reagent (Boehringer Mannheim), and microinjection.
[0103]
In identifying an agonist for the polypeptide of the present invention, a cell expressing the polypeptide of the present invention is brought into contact with the candidate compound, and the candidate compound generates a signal that serves as an indicator of activation of the polypeptide of the present invention. Whether or not is detected. That is, in the above-described method for identifying a ligand using a cell that expresses the polypeptide of the present invention, a compound that generates a signal serving as an index of activation of the polypeptide of the present invention by the action of the candidate compound is identified. Such compounds are candidates for agonists for the polypeptides of the present invention.
[0104]
In the identification of an antagonist for the polypeptide of the present invention, a cell expressing the polypeptide of the present invention is contacted with an agonist for the polypeptide of the present invention in the presence of the candidate compound, and detection is performed in the absence of the candidate compound. In comparison with the case (control), it is detected whether or not the signal serving as an indicator of the activation of the polypeptide of the present invention is decreased. That is, in the above-described method for identifying a ligand using a cell that expresses the polypeptide of the present invention, an agonist is allowed to act on the cell in addition to the candidate compound, and the activity of the polypeptide of the present invention in response to agonist stimulation A compound that suppresses the generation of a signal that is an indicator of oxidization is identified. Such compounds are candidates for antagonists to the polypeptides of the present invention. Examples of potential antagonists of the polypeptides of the invention include antibodies, in some cases polypeptides closely related to the ligand (eg, a fragment of a ligand), or a response that binds to a polypeptide of the invention. A small molecule that does not induce (and thus interferes with the activity of the receptor).
[0105]
The present invention also provides a kit for use in the identification method. This kit includes the polypeptide of the present invention or a cell expressing the polypeptide of the present invention or a cell membrane thereof. The kit may contain compounds that are candidates for GPCR ligands, agonists, or antagonists.
[0106]
<Pharmaceutical composition for treatment of disease>
The present invention provides a pharmaceutical composition for treating a patient in need of increasing or suppressing the activity or expression of the polypeptide of the present invention.
[0107]
As an active ingredient of a pharmaceutical composition for increasing the activity or expression of the polypeptide of the present invention, an agonist for the polypeptide of the present invention, the polynucleotide of the present invention, or a vector into which the polynucleotide of the present invention has been inserted is used. be able to. On the other hand, the active ingredient of the pharmaceutical composition for suppressing the activity or expression of the polypeptide of the present invention includes an antagonist to the polypeptide of the present invention, a gene encoding the endogenous polypeptide of the present invention in vivo. Polynucleotides that suppress the expression of can be used. Antagonists include soluble forms of the polypeptide of the invention capable of binding the ligand in competition with the endogenous polypeptide of the invention. A typical example of such a competitor is a fragment of the polypeptide of the present invention. Examples of the polynucleotide that suppresses the expression of the gene encoding the polypeptide of the present invention include the above-described antisense DNA and ribozyme.
[0108]
When the therapeutic compound is used as a pharmaceutical, it can be administered as a pharmaceutical composition formulated by a known pharmaceutical method, in addition to directly administering the compound itself to a patient. For example, pharmaceutical compositions or tablets or pills obtained by mixing with pharmacologically acceptable carriers (excipients, binders, disintegrants, flavoring agents, flavoring agents, emulsifiers, diluents, solubilizers, etc.) , Powders, granules, capsules, troches, syrups, solutions, emulsions, suspensions, injections (solutions, suspensions, etc.), suppositories, inhalants, transdermal absorption agents, eye drops, eye ointments Etc., and is formulated in a form suitable for oral or parenteral use.
[0109]
Administration to a patient can be generally performed by methods known to those skilled in the art, such as intraarterial injection, intravenous injection, and subcutaneous injection. The dose varies depending on the weight and age of the patient, the administration method, etc., but those skilled in the art can appropriately select an appropriate dose. In addition, if the compound can be encoded by DNA, it may be possible to incorporate the DNA into a gene therapy vector and perform gene therapy.
[0110]
Examples of the gene therapy vector include a viral vector such as a retroviral vector, an adenoviral vector, and an adeno-associated viral vector, and a non-viral vector such as a liposome. Utilizing this vector, the target DNA can be administered to a patient by ex vivo method or in vivo method.
[0111]
<Transgenic animals, knockout animals>
The present invention provides a mammal into which the polynucleotide of the present invention has been introduced or a mammal in which the expression of the endogenous polynucleotide is artificially suppressed. These mammals can be produced by methods known to those skilled in the art. These mammals are preferably rodents, most preferably mice. These mammals can be used as, for example, model animals for diseases associated with the polynucleotide of the present invention.
[0112]
【Example】
The following examples further illustrate details for identifying the polypeptides of the present invention.
[0113]
[Example 1] Extraction of amino acid sequence from human genome data
In the first step for GPCR gene discovery, ie, the sequence extraction step, the inventors selected all candidates for the 6-frame translation sequence present between the start and stop codons from the human genome sequence. (6F expansion sequence). When many initiation codons (ATG) were found on the same sequence, the longest sequence was selected. On the other hand, in order to detect a sequence having a plurality of exons, a gene discovery program (GeneDecoder) (Asai, K., et al. Pacific Symposium on Biocomputing 98, pp.228-239 (PSB98, 1998).) Is used. The protein coding region was discovered (GD sequence). Since the GPCR protein has 7 transmembrane helices of about 20 residues in length, it was required that both sequences required 150 or more residues (> 20 * 7).
[0114]
375, 412 sequence by 6-frame translation. And 95,900 sequences were predicted by GeneDecoder. The former sequence corresponds to the case where no intron is included, and the latter is mainly composed of a plurality of exons.
[0115]
GeneDecoder is a gene discovery program using a hidden Markov model (HMM), and also uses information on sequence similarity and exon length distribution. The program was evaluated using Genset 98 (http // bioinformatics weizmann.ac.il/databases/gensets/Human/) containing 462 sequences of exons and 2,843 exons. It was found to show 6% sensitivity and 40.4% selectivity, while 64.2% sensitivity and 21.3% selectivity to detect the correct exon boundary.
[0116]
[Example 2] Triple analysis
At the triple analysis stage, we used BLASTP (Altschul, SF et al. Nucleic Acids Res. 25, 3389-3402 (1997).) For domain searches and sequence searches. PFAM database (Bateman, A., et al. Nucleic Acids Res. 28, 263-266 (2000).) And PROSITE (Bairoch, A. Nucleic Acids Res. 20, 2013-2018 (1992).), And For TMH prediction, TMWindows, which is our original algorithm, is used, and Mitaku's method (Hirokawa, T., et al. Bioinformatics. 14, 78-379 (1998).) Was taken into account. Specifically, it is as follows.
(1) Using BLASTP, the amino acid sequence (6F development sequence, GD sequence) obtained in the sequence extraction step is searched against the SWISSPROT database, and E value <10 -10 Or 10 -50 Lists sequences that match known GPCR sequences.
(2) Using the HMMER program, the domain specific to the GPCR of the PFAM database note is assigned to the 6F expansion sequence, GD sequence, E value <1.0 or <10 -10 The sequences that could be assigned in were listed. At the same time, the motif pattern peculiar to GPCR in the PROSITE (Bairoch, A. Nucleic Acids Res. 20, 2013-2018 (1992).) Database has a P value <2 × 10 -3 Or <10 -5 The sequences that could be assigned in were listed.
(3) The number of transmembrane helices of 6F expansion sequence and GD sequence was predicted using the method of TMWindows and Mitaku. For example, the relationship between the result predicted by TMWindows and 7 predicted by Mitaku's method in the range of 6 to 8 is described as {TMWindows (7) or Mitaku (6-8)}. {TMWindows (7) or Mitaku (6-8)}, {TMWindows (7) or Mitaku (7)}, and {TMWindows (7) and Mitaku (7)} and sequences that match each condition prepared are listed.
[0117]
Describe the details of the programs and databases used in the above analysis. PFAM is a protein domain database described by a Hidden Markov Model (HMM), and HMMER (Bateman, A., et al. Nucleic Acids Res. 28, 263-266 (2000).) Assigns them to sequences. And score its significance by E value. On the other hand, PROSITE is a motif pattern described by a regular expression. In order to score the significance of attribution, the present inventors used (P value) multiplied by the appearance probability of each residue as an index. For example, if the regular expression pattern is A- [T, S] -G, the P value is P A * {Pt + Ps} * P G It is.
[0118]
TMWindows is a program unique to the present inventor relating to TMH prediction. (Angelman, DM, et al. Annual Review of Biophysics and Biophysical Chemistry. 15, 321-353.) (1986). The entire sequence is scanned with 9 different window widths (19-27 residues). This index was determined as the most suitable index for membrane protein analysis through comparison of all indices included in the AAindex database (Tomii, K. & Kanehisa, M. Protein Eng. 9, 27-36 (1996)). For each window width, a continuous region with an average hydrophobicity index> 2.5 is predicted as a transmembrane helix. The number predicted for each different window set means the range of the number of helices. On the other hand, Mitaku's method predicts the number of helices using physicochemical parameters.
[0119]
The threshold values used in these analyzes are obtained by the inventor evaluating each method. The reference data set used for the evaluation is a sequence obtained by excluding a fragment sequence from SWISSPROT version 39 (Bairoch, A. & Apweiler, R. Nucleic Acids Res. 28, 45-48 (2000).). This includes 1054 known GPCR sequences and 64,154 non-GPCR sequences. The specific evaluation procedure for the analysis method is shown below.
(1) Using BLASTP, 1054 known GPCR sequences were searched against the evaluation data set, and the sensitivity and selectivity for accurate and inaccurate pair identification were calculated for each E value.
(2) Using HMMER, the PFAM domain specific to GPCR was assigned to the sequence of the evaluation data set, and the sensitivity and selectivity of the E value were calculated with respect to the number of correct and inaccurate assignments. On the other hand, for the PROSITE pattern, the sensitivity and selectivity of the P value were calculated with respect to the number of exact and inaccurate assignments.
(3) TMH prediction tools are generally not very accurate in predicting the true number of helices. However, if the predicted number of helices is as wide as 6-8, 5-9, 4-10, etc., the sensitivity for detecting true seven transmembrane helix types is clear. Can be increased. For both TMWindows and Mitaku methods, we consider four ranges, 7, 6-8, 5-9, 4-10, and true 7 for all combinations of each other (16 ways). The sensitivity and selectivity to detect the transmembrane helix of the book were calculated.
[0120]
Throughout the evaluation, we focused on two thresholds: the best sensitivity threshold and the best selectivity threshold. The former threshold is intended to minimize false positives and obtain a sensitivity of almost 100%, while the latter is intended to minimize false negatives and obtain a selectivity of almost 100%.
[0121]
For example, the evaluation of the BLASTP threshold is shown in FIG. The line indicated by the left arrow indicates the number of pairs of GPCRs, and the line indicated by the right arrow indicates a pair of GPCR and non-GPCR sequence. E value is 10 -50 In regions that are less than, almost all pairs were between GPCR sequences except for some unrelated pairs around the border. This corresponds to the best selectivity threshold. Interestingly, these false positives were caused by a match with the LDL receptor domain or the EGF factor domain characteristic of receptors with only one transmembrane helix. E value is 10 -10 If it was less than 115, there were 115 false positives, but almost all GPCRs were included. This boundary area corresponds to the best sensitivity threshold.
[0122]
Similarly, as summarized in Table 1, we evaluated the thresholds of each tool and created a four-level data set based on them.
[0123]
[Table 1]
Figure 2004242644
[0124]
Here, the sensitivity (left) and selectivity (right) when the threshold is used are shown in parentheses below the threshold of each program.
[0125]
The most reliable data (level A, best selectivity data set) was obtained by union of sequences obtained from BLASTP, PFAM, and PROSITE best selectivity thresholds. In addition, in order to find distantly related GPCR sequences, a union of the results from the three levels of TMH prediction thresholds (Table 1) and the results from the best sensitivity thresholds of BLASTP, PFAM and PROSITE was obtained. Next, the most sensitive data set was prepared as the best sensitivity data set (level D). According to the method evaluated by the inventors, any sequence found in the best selectivity data set is a protein having seven transmembrane helices, most of which may be guanosine triphosphate binding protein coupled. Is extremely high.
[0126]
[Example 3] Refinement of the number of genes
GPCR candidate substances were screened from the sequences generated in the first stage using the threshold values shown in Table 1. However, since these sequences still included the following duplicate examples, it was necessary to finally narrow down the number of candidates.
[0127]
Case 1 : Perfect match or overlap at the same gene position. They are the result of two sequence generation methods: (1) 6-frame translation and (2) prediction by GeneDecoder. We considered them to be the same gene.
[0128]
Case 2 : Multiple copies between different chromosomes or between different positions on the same chromosome. From a biological point of view, we considered them as different genes. The maximum number of duplicate genes was found between chromosomes 2 and 11.
[0129]
Case 3 : Two or more sequences that partially hit some long known sequence. The reason why these were generated is thought to be mis-splicing by the gene discovery program. We decided that they should be fused as the same gene.
[0130]
The present inventors first raised the accuracy of candidate genes by examining each of the above cases. As a specific algorithm, the present inventors describe the sequence as S (C, F, R), where C is the chromosome number, F is the frame number, and R is the position on the genome sequence. C i = C j , F i = F j , N i = N j , E i -T j Two sequences were considered to be the same gene when <0 (i <j) and aligned with a similarity of 50 residues or more and 99% or more. (Where n is the contig number and t, e are the relative positions at the N and C terminus in the contig sequence, position R = R (n, t, e)).
[0131]
After sieving as described above, further adding biological knowledge, we finally obtained the best selectivity and best sensitivity datasets containing 883 and 2293 sequences, respectively, and at other levels. We also got the data set. Table 2 summarizes the number of GPCR candidates per chromosome for each data set.
[0132]
[Table 2]
Figure 2004242644
[0133]
It can be seen that chromosome 11 has the largest number of GPCR candidates in all levels of the data set, and chromosomes 1, 6 and 19 also represent a large number of GPCR candidates. On the other hand, on chromosomes 21 and Y, there are very few GPCR candidates. Moreover, this trend has not changed in the process of updating data every month.
Further analysis on the best selectivity data set is summarized in Table 3.
[0134]
[Table 3]
Figure 2004242644
[0135]
We classified the sequences by 30% sequence similarity. This is generally considered to be an evolutionarily related family threshold. The largest family was olfactory receptors containing 537 members. Major families of more than 20 members include adrenaline, dopamine and serotonin receptors (38), family 2B receptors (20), family 3C receptors (30) chemokines and chemotactic receptors (31), and orphan receptors. (76).
[0136]
[Example 4] Extraction of new sequence
The sequence was assigned to UNIGENE (Schuler, GD J. Mol Med. 75, 694-698 (1997).) And nr-aa ( ftp: // ncbi. nlm. nih. gov / blast / db / README ) Searched against the database. If at least 100 residues or more in the examined sequence are continuously aligned with a known sequence and the amino acid identity of the region is 96% or more, the present inventors consider this sequence to be a known sequence. Judging and on this basis, we obtained new GPCR candidates. These data sets will be maintained and updated in the future by routine recalculation.
[0137]
The present inventors classified the extracted new sequences into the following groups A, B, and C (Tables 4 to 6). The sequence A group, the B group, and the C group are refined based on the best selectivity data set (level A), the level B data set, and the level C data set, respectively, among the sequence sets obtained by the triple analysis. Then, a new sequence was determined according to a search against UNIGENE and nr-aa databases.
[0138]
[Table 4]
Figure 2004242644
[0139]
[Table 5]
Figure 2004242644
[0140]
[Table 6]
Figure 2004242644
[0141]
Hereinafter, among the clones identified by the present inventor, analysis was advanced on clone 13860.
[Example 5] Isolation of cDNA of clone 13860
5.1. Isolation of clone 13860 cDNA by 5'-RACE and 3'-RACE methods
Clone 13860 cDNA was similarly isolated using the 5'-RACE and 3'-RACE methods. The 3′-terminal cDNA was obtained by H.R. A first PCR is performed using Marathon-Ready cDNA (manufactured by Clontech) derived from Hela cells as a template, AP1 (SEQ ID NO: 11) and 3 ′ R13860 (SEQ ID NO: 1) as primers, and AP2 in the second PCR. (SEQ ID NO: 12) and 3 ′ R13860-next (SEQ ID NO: 2) were used as primers. Subsequently, the 5′-end cDNA was obtained by H.R. First PCR was performed using Marathon-Ready cDNA derived from Hela cells as a template, AP1 and 5 ′ R13860 (SEQ ID NO: 3) as primers, and AP2 and 5 ′ R13860-next (SEQ ID NO: 4) in the second PCR. ) Was used as a primer. In each PCR, Advantage 2 Polymerase Mix (manufactured by CLONTECH) was used as a DNA polymerase. The DNA fragments obtained by PCR were inserted into pGEM-T Easy vector (manufactured by Promega), and the nucleotide sequence was determined. The PCR reaction using Advantage 2 Polymerase Mix (manufactured by CLONTECH) was performed according to the method attached to Marathon Ready cDNA.
[0142]
Subsequently, in order to analyze the 5′-side cDNA base sequence in more detail for the base sequence isolated and identified above, cDNA prepared from human brain (Clontech) was used as a template DNA, PCR Amplification was attempted. That is, 5 μL of 10 × ExTaq buffer, 5 μL of dNTPs (2.5 mM each), 10 pmole of sense primer 13860-1 (SEQ ID NO: 5) and 10 pmole of antisense primer 13860- in 50 μl of PCR reaction solution. 4 (SEQ ID NO: 6), 2.5 μL of human brain cDNA (Clontech), 1 μL TaKaRa ExTaq (Takara Shuzo), and 1 μL TaqStart Antibody (Takara Shuzo), respectively, First, incubate at 96 ° C for 4 minutes, followed by 5 cycles consisting of 96 ° C for 20 seconds and 72 ° C for 1 minute, 5 cycles of 96 ° C for 20 seconds and 70 ° C for 1 minute. Cycle, 30 cycles of 96 ° C for 20 seconds and 68 ° C for 1 minute And finally incubated at 72 ° C. for 2 minutes. A product of about 800 bp amplified by PCR was inserted into pGEM-T Easy vector (manufactured by Promega), and the nucleotide sequence was determined in detail (SEQ ID NO: 15). As a result, the region amplified by the above method was able to infer the amino acid sequence (SEQ ID NO: 16) without any stop codon in the middle of a single reading frame, and therefore the start codon of clone 13860 was further Presumed to exist upstream. Then, isolation and identification of 5'-side cDNA were tried again by 5'-RACE method. PCR primer 13860-8 (SEQ ID NO: 7) used for the first PCR during 5′-RACE and PCR primer 13860-6 (SEQ ID NO: 8) used for the second PCR were designed. Using a human brain-derived Marathon-Ready cDNA (Clontech) as a template, 5′-RACE was performed in the same manner as described above. In the first PCR, 13860-8 (SEQ ID NO: 7) and AP1 primer were used, and in the second PCR, 13860-6 (SEQ ID NO: 8) and AP2 primer were used. The product of about 1 kbp amplified by PCR was inserted into the pGEM-T Easy vector, and the nucleotide sequence was determined (SEQ ID NO: 17). As a result, the amino acid sequence was inferred from the translation initiation codon in a single reading frame (SEQ ID NO: 18), and a sequence considered to be an extracellular secretory signal sequence was also found at the amino terminus. It was thought that it was able to be decided.
[0143]
5.2. Isolation of full-length clone 13860 cDNA
In order to confirm whether mRNA corresponding to the 13860 cDNA sequence analogized based on the base sequence of the clone 13860 determined by the RACE method is present, amplification of the 13860 coding region and the supposed portion by PCR In addition, the base sequence was confirmed. The primer used for PCR was 13860-ATG (SEQ ID NO: 9) designed to hybridize to a sequence in the vicinity of the translation initiation codon as a primer in the sense direction and to have a restriction enzyme EcoRI recognition sequence and a Kozak sequence (CCACC). In addition, as a primer in the antisense direction, 13860-TGA2 (SEQ ID NO: 10) designed to hybridize to a sequence downstream of the expected nucleotide end of 13860 and to have a restriction enzyme SalI recognition sequence was used. The PCR conditions were as follows. That is, 5 μL of 10 × PCR buffer (manufactured by Toyobo Co., Ltd.), 5 μL of dNTPs (2 mM each), 2 μL of 25 mM magnesium sulfate, 10 pmole of 13860-ATG and 13860-TGA2 primer in 50 μL of reaction solution, Prepared to contain 5 μL of Hela cells (Clontech) and 1 μL of KOD-Plus DNA polymerase (Toyobo), first incubated at 94 ° C. for 2 minutes, then at 94 ° C. for 15 seconds , 5 cycles of 2 minutes 30 seconds at 72 ° C, followed by 5 cycles of 94 ° C 15 seconds, 70 ° C 2 minutes 30 seconds, 94 ° C 15 seconds, 68 ° C 2 minutes 30 A cycle of 25 seconds was performed, and finally incubated at 72 ° C. for 2 minutes. The PCR reaction solution was desalted using PCR Purification Kit (manufactured by QIAGEN), after removing PCR primers, eluted with 40 μL of TE solution, and subjected to secondary amplification by PCR again. That is, 5 μL of 10 × PCR buffer (manufactured by Toyobo Co., Ltd.), 5 μL of dNTPs (2 mM each), 2 μL of 25 mM magnesium sulfate, 10 pmole of 13860-ATG and 13860-TGA2 primer in 50 μL of reaction solution, Prepared to contain 10 μL of the first PCR purified product and 1 μL of KOD-Plus DNA polymerase (Toyobo), first incubated at 94 ° C. for 2 minutes, then 94 ° C. for 15 seconds, 60 ° C. for 30 seconds Further, 10 cycles of 2 minutes 30 seconds were performed at 72 ° C., and finally, incubation was performed at 72 ° C. for 2 minutes. As a result, a single band of about 3.4 kbp was amplified. As a result of determining the base sequence of the obtained PCR product, it was confirmed that it encodes the full-length amino acid sequence. The nucleotide sequence of the finally obtained clone 13860 is shown in SEQ ID NO: 19, and the amino acid sequence deduced therefrom is shown in SEQ ID NO: 20.
[0144]
<Primer sequence>
Figure 2004242644
[0145]
[Example 6] Expression analysis of clone 13860
The expression of mRNA in human organs and tumor tissues of clone 13860 was analyzed by RT-PCR. As a template, Multiple Tissue cDNA (MTC) Panels (Human I, Human II, Human Tumor, manufactured by CLONTECH) were used, and the target clone was amplified under the following PCR conditions.
[0146]
As PCR primers, 13860-1 “CTCACTGGTCTTCTGGGGAT (SEQ ID NO: 13)” and 13860-2 “TCTTGTTCCGCAACCACGAC (SEQ ID NO: 14)” were reacted at 94 ° C. for 1 minute, then “94 ° C. for 30 seconds, 56 ° C. 40 cycles of “30 ° C. for 30 seconds and 72 ° C. for 30 seconds” were performed.
As a result, it was revealed that clone 13860 is highly expressed in the brain, small intestine and large intestine.
[0147]
【The invention's effect】
The present invention provides a novel GPCR, a polynucleotide encoding the polypeptide, a vector containing the polynucleotide, a host cell containing the vector, and a method for producing the polypeptide. Further provided are methods of identifying compounds that bind to or modify the activity of the polypeptide. The polypeptide or polynucleotide of the present invention, or a compound that binds to or modifies the activity of the polypeptide of the present invention is expected to be used for the development of new preventive or therapeutic agents for diseases associated with the polypeptide of the present invention. The Furthermore, the present invention provides a method for examining a disease comprising detecting mutation or expression of a gene encoding the polypeptide of the present invention. GPCR is one of the most important and attracting attention in the fields of drug development and medicine, and the comprehensive development of new GPCRs in the present invention is expected to make dramatic progress in these fields. Even for GPCR researchers, the present invention will be a valuable source of information.
[0148]
[Sequence Listing]
Figure 2004242644
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[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing GPCR sequences plotted against E values when a known GPCR sequence is searched against an evaluation database including 1,054 GPCR sequences and 64,154 non-GPCR sequences. It is a figure which shows the number of the number of pairs, and the pair of GPCR sequence and a non-GPCR sequence.
FIG. 2 is an electrophoretogram showing the results of analyzing the expression of clone 13860 in each organ. Graph from left to right: heart, brain, placenta, lung, liver, skeletal muscle, kidney, pancreas, spleen, thymus, prostate, testis, ovary, small intestine, large intestine, white blood cell, lung cancer, colon cancer, lung cancer, prostate cancer, large intestine Cancer, ovarian cancer, pancreatic cancer.
FIG. 3 is a graph showing the result of FIG.

Claims (32)

グアノシン三リン酸結合タンパク質共役型の受容体をコードする下記(a)から(d)のいずれかに記載のポリヌクレオチド。
(a)配列番号:20に記載のアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードするポリヌクレオチド
(b)配列番号:19に記載の塩基配列のコード領域を含むポリヌクレオチド
(c)配列番号:20に記載のアミノ酸配列において1もしくは複数のアミノ酸が置換、欠失、付加および/または挿入したアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードするポリヌクレオチド
(d)配列番号:19に記載の塩基配列からなるDNAにストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチド
The polynucleotide according to any one of (a) to (d) below, which encodes a guanosine triphosphate binding protein-coupled receptor.
(A) a polynucleotide encoding a polypeptide consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 20 (b) a polynucleotide comprising the coding region of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 19 (c) described in SEQ ID NO: 20 A polynucleotide encoding a polypeptide comprising an amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, added and / or inserted in the amino acid sequence (d), which is stringent to DNA comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 19 A polynucleotide that hybridizes under conditions
配列番号:20に記載のアミノ酸配列からなるポリペプチドの断片をコードするポリヌクレオチド。A polynucleotide encoding a fragment of the polypeptide consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 20. 請求項1または2に記載のポリヌクレオチドを含むベクター。A vector comprising the polynucleotide according to claim 1 or 2. 請求項1または2に記載のポリヌクレオチドまたは請求項3に記載のベクターを保持する宿主細胞。A host cell carrying the polynucleotide of claim 1 or 2 or the vector of claim 3. 請求項1または2に記載のポリヌクレオチドによりコードされるポリペプチド。A polypeptide encoded by the polynucleotide of claim 1 or 2. 請求項4に記載の宿主細胞を培養し、該宿主細胞またはその培養上清から、産生させたポリペプチドを回収する工程を含む、請求項5に記載のポリペプチドの製造方法。The method for producing a polypeptide according to claim 5, comprising culturing the host cell according to claim 4 and recovering the produced polypeptide from the host cell or a culture supernatant thereof. 請求項5に記載のポリペプチドに結合する抗体。An antibody that binds to the polypeptide of claim 5. 請求項5に記載のポリペプチドに対するリガンドの同定方法であって、
(a)請求項5に記載のポリペプチドまたは請求項5に記載のポリペプチドを発現している細胞若しくはその細胞膜と候補化合物とを接触させる工程、および
(b)候補化合物が請求項5に記載のポリペプチドまたは請求項5に記載のポリペプチドを発現している細胞若しくはその細胞膜に結合するか否かを検出する工程、を含む方法。
A method for identifying a ligand for the polypeptide of claim 5, comprising:
(A) contacting the candidate compound with a cell expressing the polypeptide according to claim 5 or the polypeptide according to claim 5 or a cell membrane thereof; and (b) the candidate compound according to claim 5. Detecting whether or not it binds to a cell expressing the polypeptide or a cell membrane expressing the polypeptide according to claim 5 or a cell membrane thereof.
請求項5に記載のポリペプチドに対するアゴニストの同定方法であって、
(a)請求項5に記載のポリペプチドを発現している細胞と候補化合物とを接触させる工程、および
(b)候補化合物が請求項5に記載のポリペプチドの活性化の指標となるシグナルを発生させるか否かを検出する工程、を含む方法。
A method for identifying an agonist for the polypeptide of claim 5, comprising:
(A) a step of bringing a cell expressing the polypeptide of claim 5 into contact with the candidate compound, and (b) a signal that serves as an indicator of activation of the polypeptide of claim 5 by the candidate compound. Detecting whether or not to generate.
請求項5に記載のポリペプチドに対するアンタゴニストの同定方法であって、
(a)候補化合物の存在下で請求項5に記載のポリペプチドを発現している細胞と請求項5に記載のポリペプチドに対するアゴニストとを接触させる工程、および
(b)候補化合物の非存在下で検出した場合と比較して、請求項5に記載のポリペプチドの活性化の指標となるシグナルが減少するか否かを検出する工程、を含む方法。
A method for identifying an antagonist to the polypeptide of claim 5, comprising:
(A) contacting a cell expressing the polypeptide of claim 5 in the presence of the candidate compound with an agonist for the polypeptide of claim 5, and (b) in the absence of the candidate compound. The method of detecting whether the signal used as the parameter | index of activation of the polypeptide of Claim 5 decreases compared with the case where it detects by (6).
請求項8に記載の方法により同定されたリガンド。9. A ligand identified by the method of claim 8. 請求項9に記載の方法により同定されたアゴニスト。An agonist identified by the method of claim 9. 請求項10に記載の方法により同定されたアンタゴニスト。An antagonist identified by the method of claim 10. 請求項8から10に記載の方法に用いるためのキットであって、下記(a)または(b)に記載の少なくとも一つの分子を含むキット。
(a)請求項5に記載のポリペプチド
(b)請求項4に記載の宿主細胞またはその細胞膜
A kit for use in the method according to claim 8 to 10, comprising at least one molecule according to (a) or (b) below.
(A) The polypeptide according to claim 5 (b) the host cell according to claim 4 or a cell membrane thereof
請求項5に記載のポリペプチドの活性または発現を増加させる必要がある患者を治療するための医薬組成物であって、下記(a)から(c)に記載の分子を治療上有効な量含む医薬組成物。
(a) 請求項5に記載のポリペプチドに対するアゴニスト
(b)請求項1または2に記載のポリヌクレオチド
(c)請求項3に記載のベクター
A pharmaceutical composition for treating a patient in need of increasing the activity or expression of the polypeptide according to claim 5, comprising a therapeutically effective amount of the molecule according to (a) to (c) below Pharmaceutical composition.
(A) an agonist for the polypeptide according to claim 5; (b) a polynucleotide according to claim 1 or 2; and (c) a vector according to claim 3.
請求項5に記載のポリペプチドの活性または発現を抑制する必要がある患者を治療するための医薬組成物であって、下記(a)または(b)に記載の分子を治療上有効な量含む医薬組成物。
(a)請求項5に記載のポリペプチドに対するアンタゴニスト
(b)生体内において、内因性の請求項5に記載のポリペプチドをコードする遺伝子の発現を抑制するポリヌクレオチド
A pharmaceutical composition for treating a patient in need of suppressing the activity or expression of the polypeptide of claim 5, comprising a therapeutically effective amount of the molecule according to (a) or (b) below Pharmaceutical composition.
(A) an antagonist to the polypeptide of claim 5 (b) a polynucleotide that suppresses the expression of a gene encoding the polypeptide of claim 5 that is endogenous in vivo.
請求項5に記載のポリペプチドをコードする遺伝子の発現の異常または請求項5に記載のポリペプチドの活性の異常に関連した疾患の検査方法であって、被検者における該遺伝子またはその発現制御領域の変異を検出することを含む方法。A method for examining an abnormality in expression of a gene encoding the polypeptide according to claim 5 or a disease associated with an abnormality in activity of the polypeptide according to claim 5, wherein the gene or expression control thereof in a subject is performed. Detecting a mutation in the region. 以下の(a)〜(d)の工程を含む、請求項17に記載の検査方法。
(a)被検者からDNA試料を調製する工程
(b)請求項5に記載のポリペプチドをコードするDNAまたはその発現制御領域を単離する工程
(c)単離したDNAの塩基配列を決定する工程
(d)工程(c)により決定したDNAの塩基配列を、対照と比較する工程。
The inspection method according to claim 17, comprising the following steps (a) to (d):
(A) a step of preparing a DNA sample from a subject (b) a step of isolating the DNA encoding the polypeptide of claim 5 or its expression control region (c) determining the base sequence of the isolated DNA (D) A step of comparing the base sequence of the DNA determined in the step (c) with a control.
以下の(a)〜(d)の工程を含む、請求項17に記載の検査方法。
(a)被検者からDNA試料を調製する工程
(b)調製したDNA試料を制限酵素により切断する工程
(c)DNA断片をその大きさに応じて分離する工程
(d)検出されたDNA断片の大きさを、対照と比較する工程
The inspection method according to claim 17, comprising the following steps (a) to (d):
(A) a step of preparing a DNA sample from a subject (b) a step of cleaving the prepared DNA sample with a restriction enzyme (c) a step of separating a DNA fragment according to its size (d) a detected DNA fragment Comparing the size of the control with the control
以下の(a)〜(e)の工程を含む、請求項17に記載の検査方法。
(a)被検者からDNA試料を調製する工程
(b)請求項5に記載のポリペプチドをコードするDNAまたはその発現制御領域を増幅する工程
(c)増幅したDNAを制限酵素により切断する工程
(d)DNA断片をその大きさに応じて分離する工程
(e)検出されたDNA断片の大きさを、対照と比較する工程
The inspection method according to claim 17, comprising the following steps (a) to (e):
(A) a step of preparing a DNA sample from a subject (b) a step of amplifying the DNA encoding the polypeptide of claim 5 or its expression control region (c) a step of cleaving the amplified DNA with a restriction enzyme (D) A step of separating the DNA fragments according to their sizes (e) A step of comparing the size of the detected DNA fragments with the control
以下の(a)〜(e)の工程を含む、請求項17に記載の検査方法。
(a)被検者からDNA試料を調製する工程
(b)請求項5に記載のポリペプチドをコードするDNAまたはその発現制御領域を増幅する工程
(c)増幅したDNAを一本鎖DNAに解離させる工程
(d)解離させた一本鎖DNAを非変性ゲル上で分離する工程
(e)分離した一本鎖DNAのゲル上での移動度を対照と比較する工程
The inspection method according to claim 17, comprising the following steps (a) to (e):
(A) a step of preparing a DNA sample from a subject (b) a step of amplifying the DNA encoding the polypeptide of claim 5 or its expression control region (c) dissociating the amplified DNA into single-stranded DNA (D) separating the dissociated single-stranded DNA on a non-denaturing gel (e) comparing the mobility of the separated single-stranded DNA on the gel with a control
以下の(a)〜(d)の工程を含む、請求項17に記載の検査方法。
(a)被検者からDNA試料を調製する工程
(b)請求項5に記載のポリペプチドをコードするDNAまたはその発現制御領域を増幅する工程
(c)増幅したDNAを、DNA変性剤の濃度が次第に高まるゲル上で分離する工程
(d)分離したDNAのゲル上での移動度を対照と比較する工程
The inspection method according to claim 17, comprising the following steps (a) to (d):
(A) a step of preparing a DNA sample from a subject (b) a step of amplifying the DNA encoding the polypeptide of claim 5 or its expression control region (c) the amplified DNA at a concentration of a DNA denaturant (D) the step of comparing the mobility of the separated DNA on the gel with the control
請求項5に記載のポリペプチドをコードする遺伝子の発現の異常に関連した疾患の検査方法であって、被検者における該遺伝子の発現量を検出することを含む方法。A method for examining a disease associated with abnormal expression of a gene encoding the polypeptide according to claim 5, comprising detecting the expression level of the gene in a subject. 以下の(a)〜(c)の工程を含む、請求項23に記載の検査方法。
(a)被検者からRNA試料を調製する工程
(b)該RNA試料に含まれる請求項5に記載のポリペプチドをコードするRNAの量を測定する工程
(c)測定されたRNAの量を対照と比較する工程
The inspection method according to claim 23, comprising the following steps (a) to (c):
(A) a step of preparing an RNA sample from a subject (b) a step of measuring an amount of RNA encoding the polypeptide according to claim 5 contained in the RNA sample (c) an amount of the measured RNA Step to compare with control
以下の(a)〜(d)の工程を含む、請求項23に記載の検査方法。
(a)被検者から調製したcDNA試料、および請求項5に記載のポリペプチドをコードするDNAとハイブリダイズするヌクレオチドプローブが固定された基板を提供する工程
(b)該cDNA試料と該基板を接触させる工程
(c)該cDNA試料と基板に固定されたヌクレオチドプローブとのハイブリダイズの強度を検出することにより、該cDNA試料に含まれる請求項5に記載のポリペプチドをコードする遺伝子の発現量を測定する工程
(d)測定された請求項5に記載のポリペプチドをコードする遺伝子の発現量を対照と比較する工程
The inspection method according to claim 23, comprising the following steps (a) to (d):
(A) providing a substrate on which a cDNA sample prepared from a subject and a nucleotide probe that hybridizes with the DNA encoding the polypeptide of claim 5 are immobilized (b) the cDNA sample and the substrate; The step of contacting (c) the expression level of the gene encoding the polypeptide of claim 5 contained in the cDNA sample by detecting the strength of hybridization between the cDNA sample and the nucleotide probe immobilized on the substrate (D) A step of comparing the measured expression level of the gene encoding the polypeptide of claim 5 with a control
以下の(a)〜(c)の工程を含む、請求項23に記載の検査方法。
(a)被検者からタンパク質試料を調製する工程
(b)該タンパク質試料に含まれる請求項5に記載のポリペプチドの量を測定する工程
(c)測定されたポリペプチドの量を対照と比較する工程
The inspection method according to claim 23, comprising the following steps (a) to (c):
(A) preparing a protein sample from a subject (b) measuring the amount of the polypeptide according to claim 5 contained in the protein sample (c) comparing the measured amount of the polypeptide with a control Process
請求項5に記載のポリペプチドをコードするDNAまたはその発現制御領域にハイブリダイズし、少なくとも15ヌクレオチドの鎖長を有するオリゴヌクレオチド。An oligonucleotide that hybridizes to the DNA encoding the polypeptide of claim 5 or an expression control region thereof and has a chain length of at least 15 nucleotides. 請求項27に記載のオリゴヌクレオチドを含む、請求項5に記載のポリペプチドをコードする遺伝子の発現の異常または請求項5に記載のポリペプチドの活性の異常に関連した疾患の検査薬。A test for a disease associated with abnormal expression of a gene encoding the polypeptide according to claim 5 or abnormal activity of the polypeptide according to claim 5, comprising the oligonucleotide according to claim 27. 請求項7に記載の抗体を含む、請求項5に記載のポリペプチドをコードする遺伝子の発現の異常または請求項5に記載のポリペプチドの活性の異常に関連した疾患の検査薬。A test agent for a disease associated with abnormal expression of a gene encoding the polypeptide according to claim 5 or abnormal activity of the polypeptide according to claim 5, comprising the antibody according to claim 7. 請求項1または2に記載のポリヌクレオチドが導入された哺乳動物。A mammal into which the polynucleotide according to claim 1 or 2 has been introduced. 内因性の請求項1に記載のポリヌクレオチドの発現が人為的に抑制された哺乳動物。A mammal in which expression of the polynucleotide according to claim 1 is artificially suppressed. マウスである、請求項30または31に記載の哺乳動物。The mammal according to claim 30 or 31, which is a mouse.
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