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JPWO2001000818A1 - Gene encoding the promoter region of the tumor suppressor gene p51 and its uses - Google Patents

Gene encoding the promoter region of the tumor suppressor gene p51 and its uses

Info

Publication number
JPWO2001000818A1
JPWO2001000818A1 JP2001-506812A JP2001506812A JPWO2001000818A1 JP WO2001000818 A1 JPWO2001000818 A1 JP WO2001000818A1 JP 2001506812 A JP2001506812 A JP 2001506812A JP WO2001000818 A1 JPWO2001000818 A1 JP WO2001000818A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dna
gene
sequence
seq
promoter
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001-506812A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
敏行 酒井
重英 加々谷
学道 佐藤
義和 助永
秀二 藤井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Kayaku Co Ltd
Original Assignee
Nippon Kayaku Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Kayaku Co Ltd filed Critical Nippon Kayaku Co Ltd
Publication of JPWO2001000818A1 publication Critical patent/JPWO2001000818A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 本発明により、細胞死誘導能を示す蛋白質p51のプロモーター領域をコードする遺伝子、並びにp51の5ダッシュ非翻訳領域をコードする遺伝子が提供される。これら遺伝子は、細胞増殖制御の異常で起こる癌を始めとする疾患の診断、治療に有用である。さらに本発明により、これら遺伝子のアンチセンスDNA及びアンチセンスRNA、これら遺伝子の一部又は全部からなる核酸プローブ、その核酸プローブを用いた上記本発明遺伝子あるいはその類似遺伝子の検出方法、上記本発明遺伝子を導入させた形質転換体、これらを用いた薬剤のスクリーニング法などが提供される。これら遺伝子は癌等の疾患の診断、治療にも有用である。 (57) [Abstract] The present invention provides a gene encoding the promoter region of the cell death-inducing protein p51, as well as a gene encoding the 5-prime untranslated region of p51. These genes are useful for the diagnosis and treatment of diseases such as cancer caused by abnormalities in cell proliferation control. The present invention also provides antisense DNA and antisense RNA of these genes, nucleic acid probes consisting of part or all of these genes, methods for detecting the gene of the present invention or genes analogous thereto using the nucleic acid probes, transformants into which the gene of the present invention has been introduced, and drug screening methods using these. These genes are also useful for the diagnosis and treatment of diseases such as cancer.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

技術分野 本発明は、細胞死誘導能及び細胞増殖抑制能等を有する蛋白質p51のプロモ
ーター領域をコードする遺伝子及びp51の5ダッシュ末端側非翻訳領域をコー
ドする遺伝子に関する。また、本発明は、これら遺伝子の一連の用途に関する。
背景技術 癌抑制遺伝子p53はアポトーシス誘導能、細胞周期停止能、DNA傷害修復
能など多様な機能を有する蛋白質をコードしている。また、p53は転写因子で
あり、様様な蛋白質の発現を制御していることが分かってきた。現在、この蛋白
質は細胞増殖制御に中心的な機能を果たしていると考えられている。また、癌細
胞においては、約半数でp53の変異が認められ、異常増殖や制癌剤耐性の主因
となっていることが報告されてきている。ごく最近まで、p53様の構造、機能
を有する蛋白質は全く知られていなかったが、近年二つの新規p53様分子が報
告された。一つはp73(Cell誌 第90巻 809−819頁 1997
年)であり、もう一つが、p51(Nature Medicine誌 第4巻
839−843頁 1998年)である。p51に関しては、同一遺伝子にコ
ードされる蛋白質がp63の名称で報告されている(Molecular Ce
ll誌、第2巻、305−316頁、1998年)。p51は構造的にp53に
極めて類似しており、また、p53同様、細胞周期進行抑制蛋白質p21の転写
活性化能を有していることから機能的にもp53と相同であることが示唆されて
いる。さらにp51は、p53同様、細胞死誘導能、細胞増殖抑制能等を有して
いることが報告されている。しかし一方、p53と異なり、p51は癌細胞にお
いてもほとんど変異が認められないことが示されている。また、p51は、筋肉
細胞等、ごく限局された臓器にのみ発現していることが明らかになっている。 発明の開示 本発明の目的は、癌抑制遺伝子p51のプロモーター領域をコードする遺伝子
及びp51の5ダッシュ末端側非翻訳領域をコードする遺伝子を明らかにし、こ
れら遺伝子のクローニング方法を提供すること、さらにこれら遺伝子を用いた新
規薬剤探索方法を提供すること、さらにこれら遺伝子を用いた新規遺伝子治療方
法を提供すること等である。 本発明者は、ヒトゲノムライブラリ中にp51プロモーターを含む遺伝子断片
を見出すべく鋭意研究し、p51プロモーター領域を有する遺伝子配列、並びに
p51の5ダッシュ末端側非翻訳領域をコードする遺伝子配列を決定し、本発明
を完成した。 即ち、p51mRNAに相補的なcDNAと同様の配列を含むヒトゲノム断片
を、プラークハイブリダイゼーションスクリーニング法により検索し、採取した
。さらに、この遺伝子断片の塩基配列を決定することによって、この中にp51
プロモーター領域及びp51の5ダッシュ末端側非翻訳領域と推定される領域が
含まれていることを確認した。さらに、この遺伝子断片をルシフェラーゼレポー
ター遺伝子と接続したプラスミドを構築し、これをヒト細胞株に導入した形質転
換体を作製した。更に、この形質転換体を解析することによって、該遺伝子がプ
ロモーター能を有することを見出した。また、これらを用いたp51プロモータ
ーに作用する物質のスクリーニング方法、及びこのプロモーター活性を増強する
薬剤が、p53依存性アポトーシス異常が関与する疾患の治療薬、例えば制癌剤
となる可能性を見出した。 従って、本発明は、以下の (1)、(2)、(3)、(4)、(5)又は(
6)に示すp51プロモーター領域をコードする遺伝子に関する。 (1)配列表の配列番号:1に示す塩基配列を有するp51プロモーター領域
をコードするDNA; (2)配列表の配列番号:1に示す塩基配列において1もしくは複数個の塩基
が欠失、置換もしくは付加された塩基配列を有し、かつp51プロモーター能を
有するDNA; (3)配列表の配列番号:1に示す塩基配列からなるDNAとストリンジェン
トな条件でハイブリダイズし、かつp51プロモーター能を有するDNA; (4)配列表の配列番号:2に示す塩基配列を有する、p51プロモーター領
域及びp51の5ダッシュ末端側非翻訳領域をコードするDNA; (5)配列表の配列番号:2に示す塩基配列において1もしくは複数個の塩基
が欠失、置換もしくは付加された塩基配列を有し、かつp51プロモーター能を
有するDNA; (6)配列表の配列番号:2に示す塩基配列からなるDNAとストリンジェン
トな条件でハイブリダイズし、かつp51プロモーター能を有するDNA。 更に、本発明は、以下の(7)、(8)又は(9)に示すp51の5ダッシュ
末端側非翻訳領域をコードする遺伝子に関する。 (7)配列表の配列番号:2に示す塩基配列における5677番目から596
0番目の塩基配列を有するDNA; (8)配列表の配列番号:2に示す塩基配列における5677番目から596
0番目の塩基配列において1もしくは複数個の塩基が欠失、置換もしくは付加さ
れた塩基配列を有し、かつ上記(7)のDNAと同様の機能を有するDNA; (9)配列表の配列番号:2に示す塩基配列における5677番目から596
0番目の塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件でハイブリダイズし
、かつ上記(7)のDNAと同様の機能を有するDNA。 更に、本発明は、上記(1)から(6)の遺伝子を含むことを特徴とする組換
え体プラスミドに関する。 更に、本発明は、上記組換え体プラスミドを含む形質転換体又は形質導入体に
関する。 更に、本発明は、上記(1)から(9)の遺伝子の塩基配列の全体又は部分か
らなる核酸プローブに関する。 更に、本発明は、上記核酸プローブを用いたハイブリダイゼーションによるp
51プロモータークローニング方法に関する。 更に、本発明は、上記(1)から(9)の遺伝子の全体又は部分に対してアン
チセンスであり、p51プロモーター能の機能を修飾可能なDNA配列に関する
。 更に、本発明は、上記(1)から(9)の遺伝子の全体又は部分に対してアン
チセンスであり、p51プロモーター能の機能を修飾可能なRNA配列に関する
。 更に、本発明は、上記形質転換体又は上記形質導入体を用いたp51プロモー
ターに作用する薬剤のスクリーニング方法に関する。 更に、本発明は、上記スクリーニング方法により選択された、p51遺伝子の
発現を上昇あるいは阻害する化合物に関する。 更に、本発明は、上記DNA又は上記RNAを含む医薬製剤に関する。 発明を実施するための最良の形態 以下本発明をより具体的に説明する。 (1)本発明のp51プロモーター領域を有する遺伝子 (1−1)本発明のp51プロモーター領域を有する遺伝子を単離するために
は、ヒトゲノムDNAライブラリを作製し、このライブラリの中から、前記Na
ture Medicine誌の文献記載の配列の一部を利用し、p51mRN
Aの5ダッシュ末端側非翻訳領域と相補的なcDNAとハイブリダイズするcD
NA分子を単離、クローニングして、p51プロモーター領域をコードする遺伝
子を単離する事ができる。 本発明のp51プロモーター領域を有する遺伝子の塩基配列は、配列表の配列
番号1に示したとおりである。この遺伝子配列において、TATAボックスが同
配列表の第5630番目から第5636番目の塩基間と、第5659番目から第
5665番目までの塩基間にコードされている。これは、p51A蛋白質のmR
NA(p51AmRNA)の配列として報告されている遺伝子配列(GenBa
nkABO16072)の上流47ベースと18ベースの位置に存在する。さら
に、筋肉細胞特異的転写因子であることが知られているMEF2の結合部位が、
同配列表の第1211番目から第1220番目の塩基間に存在する。また、配列
表の配列番号1に示したp51プロモーター領域をコードする遺伝子とホモロジ
ーを有する遺伝子をデータベースにより検索したが、全長に渡り30%以上のホ
モロジーを有するものは存在しなかった。 更に、配列表の配列番号1に示される塩基配列を有する遺伝子の機能を確認す
る目的で、以後の実施例に示すように、配列表の配列番号1に示される塩基配列
を有する遺伝子とルシフェラーゼレポーター遺伝子を接続したプラスミドを構築
し、ヒト培養細胞株中で発現させた形質転換体を作製した。この形質転換体はコ
ントロール群に比べて有意にルシフェラーゼレポーター遺伝子の発現を示した。
さらに形質転換体を用いた簡易スクリーニングによって、トリコスタンAにp5
1プロモーター活性化能を見出した。1μg/mlのトリコスタチンA(和光純
薬社製)はp51をヒト培養細胞株中で転写活性化し、また、この条件下におい
て、単離したp51プロモーター領域を有する遺伝子のプロモーター活性がさら
に著しく上昇することを確認した。即ち、これらの結果より、配列表の配列番号
1に示した塩基配列を有する遺伝子が、p51プロモーターとしての機能を有す
ることを明らかにした。 (1−2)配列表の配列番号:1に示す塩基配列において、1もしくは複数個
の塩基が欠失、置換もしくは付加された塩基配列を有し、かつp51プロモータ
ー活性能を有するDNAも本発明の範囲内のものである。塩基の欠失、置換もし
くは付加は、実質的にそのプロモーター全体の構造および機能に影響を与えない
程度のものである。これらの塩基の欠失、置換もしくは付加の程度は、p51プ
ロモーター活性能を有し、もとの塩基配列との相同性が80%以上、好ましくは
90%以上、より好ましくは99%以上のものが許容し得る。 (1−3)配列表の配列番号:1に示す塩基配列からなるDNAとストリンジ
ェントな条件でハイブリダイズし、かつp51プロモーター活性能を有するDN
Aも本発明の範囲内のものである。このようなハイブリダイズするDNA変異体
としては、部位特異的変異導入、変異剤処理によるランダム変異、制限酵素切断
によるDNA断片の変異、欠失、連結等により部分的にDNA配列が変化したも
のが挙げられる。これらのDNA変異体が配列番号1に示すコード遺伝子とハイ
ブリダイズする程度としては、ストリンジェントな条件下、例えば、ハイブリダ
イゼーション溶液(50mMトリス−塩酸(pH7.5)、1M塩化ナトリウム
、1%ドデシル硫酸ナトリウム、10%デキストラン硫酸、0.2mg/ml酵
母RNA、0.2mg/mlサケ精子DNA)中で上記メンブランを65℃にて
、1時間保温し、プレハイブリダイゼーションとし、次に、放射性同位体標識し
たcDNA断片を放射性同位体量にして100万dpm/mlとなるように添加
し、65℃にて、16時間保温することにより、ハイブリダイゼーションを行い
、続いて、このメンブランを、0.1%ドデシル硫酸ナトリウムを含む2×SS
C溶液(300mM塩化ナトリウム、30mMクエン酸三ナトリウム)中で、6
5℃にて、30分間洗浄した後、オートラジオグラフィーで解析した際にX線フ
ィルム上でハイブリダイズが確認されるものである。 (1−4)配列表の配列番号:2に示される、p51のプロモーター領域及び
p51の5ダッシュ末端側非翻訳領域をコードするDNAも本発明の範囲内のも
のである。配列番号:2における5677番目から5960番目の塩基配列が5
ダッシュ末端側非翻訳領域をコードするDNAに相当する。その内で5767番
目から5960番目の塩基配列がイントロン領域に相当する。 (1−5)配列表の配列番号:2に示す塩基配列において、1もしくは複数個
の塩基が欠失、置換もしくは付加された塩基配列を有し、かつp51プロモータ
ー活性能を有するDNAも本発明の範囲内のものである。塩基の欠失、置換もし
くは付加は、実質的にそのプロモーター全体の構造および機能に影響を与えない
程度のものである。これらの塩基の欠失、置換もしくは付加の程度は、p51プ
ロモーター活性能を有し、もとの塩基配列との相同性が80%以上、好ましくは
90%以上、より好ましくは99%以上のものが許容し得る。 (1−6)配列表の配列番号:2に示す塩基配列からなるDNAとストリンジ
ェントな条件でハイブリダイズし、かつp51プロモーター能を有するDNAも
本発明の範囲内のものである。このようなハイブリダイズするDNA変異体とし
ては、上記(1−3)において例示したと同様のものが挙げられる。これらのD
NA変異体が配列番号2に示す遺伝子とハイブリダイズする程度としては、上記
(1−3)において記載したと同様のストリンジェントな条件で同様にハイブリ
ダイズが確認されるものである。 (2)本発明のp51のダッシュ末端側非翻訳領域をコードする遺伝子 (2−1)配列表の配列番号:2に示す塩基配列における5677番目から5
960番目の塩基配列を有するDNAは、p51のプロモーター領域の下流に位
置する、p51の5ダッシュ末端側非翻訳領域をコードするDNAであり、かか
るDNAも本発明の範囲内のものである。その内で5767番目から5960番
目の塩基配列がイントロン領域に相当する。p51の5ダッシュ末端側非翻訳領
域をコードするDNAは、以後に述べるように、例えば、その一部又は全部を遺
伝子のクローニングのための核酸プローブとして利用することができる。 (2−2)配列表の配列番号:2に示す塩基配列における5677番目から5
960番目の塩基配列において1もしくは複数個の塩基が欠失、置換又は付加さ
れた塩基配列を有し、かつ上記(2−1)のDNAと同様の機能を有するDNA
も本発明の範囲内のものである。塩基の欠失、置換もしくは付加は、実質的にそ
のDNAの構造および機能に影響を与えない程度のものである。これらの塩基の
欠失、置換もしくは付加の程度は、上記(2−1)のDNAと同様の機能を有し
、もとの塩基配列との相同性が80%以上、好ましくは90%以上、より好まし
くは99%以上のものが許容し得る。 (2−3)配列表の配列番号:2に示す塩基配列における5677番目から5
960番目の塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件でハイブリダイ
ズし、かつ上記(2−1)のDNAと同様の機能を有するDNAも本発明の範囲
内のものである。このようなハイブリダイズするDNA変異体としては上記(1
−3)において例示したと同様のものが挙げられる。これらのDNA変異体が配
列番号2に示す遺伝子とハイブリダイズする程度としては、上記(1−3)にお
いて記載したと同様のストリンジェントな条件で同様にハイブリダイズが確認さ
れるものである。 (3)本発明のp51プロモーター領域を有する遺伝子を含む組換え体プラス ミド 本発明のp51プロモーター領域を有する遺伝子を含む組換え体プラスミドを
構築することで、該遺伝子を大腸菌などに安定に保持させることが可能であり、
この際ベクターとしては、一般に使われるものはすべて使用可能であるが、例え
ば、pBluescript II SK(−)等がある。以後に述べる実施例
では、p51プロモーター領域を有する遺伝子をpBluescript II
SK(−)に組み込んだpBS/p51 promoterが例示されている
。これらプラスミドを必要に応じて適当な制限酵素等で切断した後、適当なベク
ターに接続し、プロモーター活性測定用プラスミドとすることが出来る。プロモ
ーター活性測定用プラスミドとしてはpGL2等のプラスミドをベクターとして
使用すればよい。 (4)形質転換体又は形質導入体 上記の組換え体プラスミドを、適当な宿主に導入して形質転換体または形質導
入体を構築することが出来る。大腸菌、酵母、哺乳類細胞が使用可能である。プ
ロモーター活性測定用プラスミドを保持する形質転換体は、上記のように活性測
定用ベクターに組み込んだ組換え体プラスミドを適当な宿主に形質転換すること
により得られる。例えば、図1に示すような組換え体プラスミドを哺乳類培養細
胞に導入して形質転換体が得られる。形質転換体又は形質導入体は適当な栄養培
地で培養し、その細胞中のレポーター遺伝子の発現量を測定することによってプ
ロモーター活性を測定することが出来る。 (5)核酸プローブ、それを用いた遺伝子のクローニング及び検出 本発明では上記のようにして得られた本発明のp51プロモーター領域を有す
る遺伝子の一部又は全部、あるいは本発明のp51の5ダッシュ末端側非翻訳領
域をコードする遺伝子の一部又は全部を、以下に述べるような遺伝子のクローニ
ングなどに用いるための核酸プローブとして利用できる。本発明遺伝子の一部か
らなる核酸プローブとしては、15ヌクレオチド以上のオリゴヌクレオチドから
なる核酸プローブが挙げられる。該核酸プローブは、上記本発明遺伝子又はその
遺伝子断片を適当なベクターに接続し、細菌に導入し、複製させ、菌体破砕液か
らフェノールなどにより抽出、そしてベクターと接続した部位を認識する制限酵
素で切断、電気泳動後、ゲルより切り出せば調製できる。また、該核酸プローブ
は、配列表の配列番号1又は2の塩基配列に基づき、DNA合成機による化学合
成や、ポリメラーゼ・チェイン・リアクション(PCR)法による遺伝子増幅技
術によっても調製できる。該核酸プローブは使用時の検出感度を上げるために放
射性同位体や、蛍光で標識することもできる。 該核酸プローブは、プロモーター能を有する上記以外の遺伝子のクローニング
方法、ならびにその下流の蛋白質をコードする遺伝子のクローニング方法に用い
ることが出来る。即ち、該核酸プローブを用いて、ハイブリダイゼーション法、
又は、PCR法により、各種の生物組織のゲノムライブラリーを探索すれば、本
発明遺伝子と同様の機能を有する遺伝子、または、その下流に存在する蛋白質を
コードする遺伝子を単離することができる。 (6)アンチセンスDNA及びアンチセンスRNA 本発明では、上記のp51プロモーター領域を有する遺伝子のアンチセンスD
NA及びアンチセンスRNA、並びにp51の5ダッシュ末端側非翻訳領域を有
する遺伝子のアンチセンスDNA及びアンチセンスRNAも提供される。これら
のアンチセンスDNA及びアンチセンスRNAを細胞に導入することにより、p
51をコードする遺伝子の発現を抑制すること又は上昇せしむることが可能であ
る。導入するアンチセンスDNAとしては、例えば配列表の配列番号1又は2の
対応するアンチセンスDNA又はその一部を用いることができる。該アンチセン
スDNAの例を配列表の配列番号3に示す。これは、配列表の配列番号1のp5
1プロモーター能を有する遺伝子のアンチセンスDNAの配列を示すものである
。アンチセンスDNAとしては、例えば、これらのアンチセンスDNAの一部を
適当に切断して得た断片を用いても良いし、これらのアンチセンスDNA配列に
基づいて合成したDNAを用いても良い。 アンチセンスRNAとしては、例えば配列表の配列番号1又は2の対応するア
ンチセンスRNA又はその一部を用いることができる。該アンチセンスRNAの
例を配列表の配列番号4に示す。これは、配列表の配列番号1のp51プロモー
ター能を有する遺伝子のアンチセンスRNAの配列を示すものである。アンチセ
ンスRNAとしては、例えば、これらのアンチセンスRNAの一部を適当に切断
して得た断片を用いても良いし、これらのアンチセンスRNA配列に基づいて合
成したRNAを用いても良い。また、例えば配列表の配列番号1のp51プロモ
ーター能を有する遺伝子又はその一部を適当なベクターに接続し、細菌に導入し
、複製させ、菌体破砕液からフェノールなどにより抽出したものを鋳型として、
イン・ビトロ転写系でRNAポリメラーゼを作用させて作製したRNAを用いて
も良い。アンチセンスDNA及びアンチセンスRNAは生体内で分解されにくい
様に、更に、細胞膜を通過できるように化学的な修飾を施しておくことができる
。このようにして調製したアンチセンスDNA及びアンチセンスRNAは、悪性
腫瘍をはじめとする各種疾患の治療に使用することができる。 (7)薬剤のスクリーニング 本発明では、本発明の形質転換体又は形質導入体を用いた新規薬剤のスクリー
ニング方法が提供される。例えば、ルシフェラーゼレポーター遺伝子と該遺伝子
を接続した組換え体プラスミドを導入した培養細胞を用い、ルシフェラーゼ活性
を上昇させる薬剤をスクリーニングすることによって、p51プロモーター活性
化能を有しp51蛋白質の発現を上昇させる物質を発見することができる。 組換え体プラスミドを導入する培養細胞としては、実施例中で用いた大腸癌培
養細胞株HCT−116細胞株を始め、継代培養可能な如何なる培養細胞株も使
用可能である。組換えプラスミドとしては、実施例中で用いたpGL2プラスミ
ドにネオマイシン遺伝子を接続したpGL2−neoベクターを始め、レポータ
ー遺伝子を含むあらゆるベクターが使用可能である。スクリーニング系の構築に
あたっては、培養細胞株を選択し、スクリーニング用ベクターをリポフェクショ
ン法などを用いて導入する。この形質転換細胞を選択薬剤とともに培養すること
によって、スクリーニング用ベクターを含む細胞のみを生育させることができる
。これらの細胞はこのままスクリーニングに用いても良いし、クローニングする
ことによって、単一の細胞株として調製した後、スクリーニングに用いても良い
。これらの細胞に、サンプルを添加し、そのレポーター蛋白質の活性を測定する
ことによって、p51の転写を調節する物質を探索することができる。サンプル
としては、例えば微生物二次代謝産物を用いても良いし、合成した化合物を用い
ても良い。p51のプロモーターを活性化する物質は、p51蛋白質の産生を上
昇させ、p53が変異した癌細胞にも増殖抑制効果を示し、新規制癌剤になると
期待される。 (8)医薬製剤 p51は筋肉細胞等非常に限局した組織にのみ発現が認められる。従って、本
発明のp51プロモーター能を有する遺伝子の下流に目的の遺伝子を接続し、特
異的組織のみで目的遺伝子を発現させることにより遺伝子治療ベクターとして用
い得る。また、上記したアンチセンスDNA、アンチセンスRNAは悪性腫瘍を
はじめとする各種疾患の治療薬剤となりうる。 以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限
定されるものではない。 実施例1 p51プロモーター領域をコードする新規遺伝子断片の単離 (1−1)スクリーニング用プローブの調製 p51プロモーター領域をコードする新規遺伝子断片のスクリーニング用プロ
ーブを調製した。その方法として、RT−PCR法を用いた。以下に実験手順を
示す。ヒト筋肉由来RNA(OriGene社製)6μgを逆転写酵素Supe
rscript(GIBCO BRL社製)200ユニットを用いてcDNAと
した。続いて、これを鋳型として、配列番号5、6に示されるプライマーセット
、並びに配列表の配列番号7、8に示されるプライマーセットを用い、PCR法
にてp51mRNA由来遺伝子断片の増幅を試みた。前者のプライマーセットを
用いて増幅される遺伝子は、現在までに報告されているp51AmRNAの5ダ
ッシュ末端非翻訳領域143ベースならびにオープンリーディングフレームの5
ダッシュ末端側165ベースをコードし、後者のプライマーセットを用いて増幅
される遺伝子はp51AmRNAオープンリーディングフレーム全長をコードす
る。前者の遺伝子の塩基配列を配列表の配列番号9に示す。PCR法を実施する
にあたり、DNAポリメラーゼはEX Taq(宝酒造社製)を用い、PCR条
件は95℃(1分)、55℃(1分)、72℃(1分)を1サイクルとし、30
サイクル増幅した。PCR増幅産物はフェノール処理、クロロホルム処理による
除蛋白質後、エタノール沈殿した。続いて、このDNAを70%エタノールで洗
浄し、滅菌水に溶解した。次に、これらの精製DNAと、20ngの大腸菌用ベ
クターpBluescript KS(+)(東洋紡社製)を制限酵素EcoR
V(宝酒造社製)で切断後、その切断末端にチミンを一つ付加したDNA(以下
pBS/EcoRV TAと表記する)とをDNAライゲーションキット(宝酒
造社製)を用いて接続した(以下、配列番号5、6に示されるプライマーセット
により得られる増幅遺伝子を含むプラスミドをpBS/p51−1、配列番号7
、8に示されるプライマーセットにより得られる増幅遺伝子を含むプラスミドを
pBS/p51A ORFと記載する)。なお、増幅遺伝子に突然変異のないこ
とを、pBS/p51−1、pBS/p51A ORFの塩基配列を決定するこ
とにより確認した。塩基配列の決定は、自動シークエンサーLONG READ
IR4200(ライカ社製)を用いて行った。続いて、pBS/p51−1を、
制限酵素EcoRV並びにPstI(東洋紡社製)で切断後、0.8%アガロー
ス電気泳動により分画し、抽出、精製した。精製にはEASYTRAP(宝酒造
社製)を用いた。この精製DNAをスクリーニング用プローブの鋳型として用い
ることとした。 (1−2) p51プロモーター領域をコードする新規遺伝子断片のスクリーニ ング 続いて、ヒトゲノムライブラリより、p51プロモーター領域をコードする遺
伝子断片のスクリーニングを試みた。ヒトゲノムライブラリとして、Easy−
to−Handle Eukaryotic Genomic Library
from human(Mo Bi Tec社製)を用いた。このライブラリ
の感染効率は1μlあたり300万プラークフォーミングユニットであった。こ
のライブラリを用いて、プラークハイブリダイゼーション用のメンブランを以下
の方法に従って調製した。0.02μlのライブラリ溶液と、0.9mlのC6
00大腸菌溶液(大腸菌株C600を0.2%マルトース、10mM硫酸マグネ
シウムを含むLB培地(0.5%イーストエクストラクト、1%ペプトン、0.
5%塩化ナトリウム)50ml中にて、37℃にて、16時間振盪培養し、50
00回転、5分間の遠心にて回収後、25mlの10mM硫酸マグネシウムに懸
濁したもの)を混合し、37℃にて、15分間保温し、ファージを感染させた。
ここに、融解後47℃にて、保温した7mlのLBソフトアガー(0.5%イー
ストエクストラクト、1%ペプトン、0.5%塩化ナトリウム、10mM硫酸マ
グネシウムに07%寒天を加え寒天培地としたもの)を加え、穏やかに混和後、
各直径150mmのLB−硫酸マグネシウムプレート(0.5%イーストエクス
トラクト、1%ペプトン、0.5%塩化ナトリウム、10mM硫酸マグネシウム
に1.5%寒天を加えて寒天培地としたもの)に散布した。この操作により、一
枚のプレートあたり6万個のプラークが出現した。同様の手順で計23枚のプレ
ートに散布を行った。これらを37℃にて、16時間培養し、プラークを形成さ
せた。次に、このプレートを4℃にて、1時間冷却した後、ナイロンメンブラン
、コロニープラークスクリーン(NEN社製)にプラークを接着させた。このメ
ンブランを乾燥後、500mlのアルカリ液(0.2N水酸化ナトリウム、1.
5M塩化ナトリウム)中で、室温にて2分間変性し、続いて500mlの中和液
(0.5Mトリス−塩酸(pH7.2)、1.5M塩化ナトリウム、1mMエチ
レンジアミン四酢酸二ナトリウム)中で、室温にて2分間中和した。次に、この
メンブランを3×SSC溶液(450mM塩化ナトリウム、45mMクエン酸三
ナトリウム)中、55℃にて、1時間保温した後、乾燥し、プラークハイブリダ
イゼーション用メンブランとした。pBS/p51−1を、制限酵素EcoRV
並びにPstIで切断、精製した前述のcDNA断片50ngをPrime−I
t II(ストラタジーン社製)を用いて放射性同位体標識し、スクリーニング
用プローブとした。 次に、このメンブランを用いてプラークハイブリダイゼーションを行った。ハ
イブリダイゼーション溶液(50mMトリス−塩酸(pH7.5)、1M塩化ナ
トリウム、1%ドデシル硫酸ナトリウム、10%デキストラン硫酸、0.2mg
/ml酵母RNA、0.2mg/mlサケ精子DNA)50ml中で上記メンブ
ランを65℃にて、1時間保温し、プレハイブリダイゼーションとした。次に、
放射性同位体標識したcDNA断片を放射性同位体量にして100万dpm/m
lとなるように添加し、65℃にて、16時間保温することにより、ハイブリダ
イゼーションを行った。続いて、このメンブランを、0.1%ドデシル硫酸ナト
リウムを含む2×SSC溶液(300mM塩化ナトリウム、30mMクエン酸三
ナトリウム)中で、65℃にて、30分間洗浄した。この洗浄は二度行った。続
いて、これらメンブランのオートラジオグラフィーを行うことによって、陽性を
示すプラークを検出した。 次に、陽性シグナルに対応するプラークを含むプラーク群を単離し、1mlの
SM緩衝液(50mMトリス−塩酸(pH7.5)、100mM塩化ナトリウム
、10mM硫酸マグネシウム、0.01%ゼラチン)に懸濁した。この溶液は4
℃にて、16時間保温し、ファージを溶出した後、13000回転、10分間の
遠心により、上清にファージを回収した。このファージ溶液を上記と同様の方法
でLB−硫酸マグネシウムプレートに散布し、陽性プラークをスクリーニングし
た。この結果、完全に単離されたプラークとして陽性プラークを単離する事に成
功した。このプラークより上記と同様の方法でファージを単離した。 次に、このファージに含まれるライブラリDNAの塩基配列を決定する目的で
以下の実験を行った。このライブラリはラムダPSファージを用いて作成されて
いる(Mo Bi Tec社製)。このファージはその塩基配列中にloxPの
組み換えサイトを有しており、Creリコンビナーゼを有する大腸菌BNN13
2株中に導入することによって、ファージからゲノムライブラリ配列を含むベク
ター部分を切り出すことが出来る。この操作を以下の方法に従って行った。20
μlのファージ溶液を、200μlのBNN132大腸菌液(大腸菌株BNN1
32を0.2%マルトース、10mM硫酸マグネシウムを含むLB培地50ml
中にて、37℃にて、16時間振盪培養し、5000回転、5分間の遠心にて回
収後、25mlの10mM硫酸マグネシウムに懸濁したもの)と混和し、37℃
で30分間保温した。続いて、この混合液をLB−アンピシリンプレート(0.
5%イーストエクストラクト、1%ペプトン、0.5%塩化ナトリウム、0.1
mg/mlアンピシリンナトリウムに1.5%寒天を加えて寒天培地としたもの
)に散布し、出現したコロニーより目的のプラスミドを調製した。プラスミドの
調製は、ラボマニュアル遺伝子工学(丸善刊、村松正寶編、1990年)53−
55頁の手順に従って行った。このプラスミド中には約15キロベースのライブ
ラリ遺伝子が含まれていることが明らかとなった。以下pPS/library
と表記する。 (1−3) p51プロモーター領域をコードする遺伝子断片の配列決定 次に、pPS/library中のライブラリ遺伝子の塩基配列を一部、自動
シークエンサーLONG READIR4200を用いて決定し、p51A m
RNAを相補するcDNA配列の一部を含むことを確認した。また、その結果、
pPS/libraryを制限酵素EcoRVで切断したときに生じる0.6キ
ロベースの遺伝子断片にp51A mRNAを相補するcDNA配列の一部が含
まれることが明らかになった。続いて、pPS/libraryを制限酵素Pv
uII(東洋紡社製)で切断し、0.8%アガロース電気泳動で分画後、ナイロ
ンメンブレン、HybondN+(アマシャム社製)にブロッティングした。プ
ラスミド断片のブロッティングは、ラボマニュアルヒトゲノムマッピング(丸善
刊、堀雅明、中村祐輔編、1991年)26ー36頁の手順に従って行った。こ
のメンブランを用いて以下の手順でサザンブロッティングを行った。プローブ用
cDNA断片としてpPS/libraryを制限酵素EcoRVを用いて切断
し、0.8%アガロース電気泳動で分画後、0.6キロベースの遺伝子断片を切
り出し、EASYTRAPにて精製した。この精製cDNAをPrime−It
IIを用いて放射性同位体標識し、プローブとした。メンブランはサザンブロ
ッティング用ハイブリダイゼーション溶液(10%ドデシル硫酸ナトリウム、7
%PEG8000)中で65℃にて、1時間保温し、プレハイブリダイゼーショ
ンとした。続いて、前述のプローブを放射性同位体量にして100万dpm/m
lとなるように添加し、65℃にて、16時間保温することにより、ハイブリダ
イゼーションを行った。続いて、このメンブランを、0.1%ドデシル硫酸ナト
リウムを含む2×SSC溶液中で、65℃にて、30分間洗浄した。この洗浄は
二度行った。続いて、これらメンブランのオートラジオグラフィーを行うことに
よってp51AmRNAの直上流域を含むPvuII切断断片が5.5キロベー
スの長さであることを明らかにした。続いて、pPS/libraryを制限酵
素PvuIIを用いて切断し、0.8%アガロース電気泳動で分画後、5.5キ
ロベースの遺伝子断片を切り出し、EASYTRAPにて精製した。この精製c
DNA断片を、pBluescript II SK(+)を制限酵素EcoR
Vで切断後エビアルカリホスファターゼで脱リン酸化したものと、DNAライゲ
ーションキットを用いて接続した。このプラスミドを以後、pBS/PvuII
5.5と表記する。この塩基配列を自動シークエンサーLONG READIR
4200を用いて決定した。この塩基配列と、上記で決定したpPS/libr
aryの部分塩基配列を総合し、配列表の配列番号2に示す塩基配列を得た。ま
た、配列表の配列番号2に示される塩基配列から、p51の5ダッシュ側非翻訳
領域をコードする部分を取り除いた塩基配列を配列表の配列番号1に示した。ま
た、このPvuII切断断片の3ダッシュ末端は、p51mRNAに対応するc
DNA配列である配列表の配列番号9の第1番目の塩基の約0.22キロベース
上流に存在することが明らかとなった。 そこで、報告されているp51AmRNAの一部に対応するcDNAである配
列表の配列番号9の第1番目の塩基までを含むプラスミドを調製することを目的
として以下の操作を行った。pPS/libraryを制限酵素EcoRVを用
いて切断し、0.8%アガロース電気泳動で分画後、0.6キロベースの遺伝子
断片を切り出し、EASYTRAPにて精製したものと、pBS/PvuII5
.5を制限酵素EcoRV並びに制限酵素SmaI(宝酒造社製)で切断し、エ
ビアルカリホスファターゼで脱リン酸化したものと、DNAライゲーションキッ
トを用いて接続した。得られたプラスミドを解析し、正しい方向に接続されてい
るプラスミドを単離した。以下、このプラスミドをpBS/p51promot
erと記載する。 また、この塩基配列がゲノム上に確実に存在することを証明する目的で、以下
の実験を行った。大腸癌細胞株HCT116株よりゲノムDNAを調製し、これ
を鋳型にPCRを行った。ゲノムDNAは細胞工学実験プロトコール(秀潤社刊
、東京大学医科学研究所制癌研究部編、1993年)16−19頁に準じて調製
した。プライマーは配列番号10と11に示したものを用いた。これは、それぞ
れ、配列表の配列番号1の塩基配列の第3543番目から第3570番目の塩基
のセンス鎖、第5458番目から第5487番目のアンチセンス鎖に相当する。
ポリメラーゼはLA Taq(宝酒造社製)、PCRは94℃(1分)、68℃
(3分)を1サイクルとして30サイクル増幅した。このPCR産物を0.8%
アガロース電気泳動し、1.9キロベースの遺伝子断片が特異的に増幅されるこ
とを確認した。さらに、この断片を切り出した後、EASYTRAPにより精製
し、pBS/EcoRV TAとDNAライゲーションキットを用いて接続した
。このプラスミドの塩基配列を自動シークエンサーLONG READIR42
00を用いて決定し、pBS/p51 promoter中の塩基配列と完全に
一致することを確認した。 (1−4)p51プロモーター領域を含むルシフェラーゼベクターの構築 単離した領域にプロモーター活性が存在することを確認する目的で、この遺伝
子配列をルシフェラーゼレポーター遺伝子の上流に接続したベクターを以下の方
法に従って調製した。ルシフェラーゼレポーター遺伝子を有するベクターとして
、pGL2(プロメガ社製)を用いた。まず、哺乳類細胞中にpGL2を組み込
み、選択することが可能となるように、このベクターにネオマイシン耐性遺伝子
を導入することとした。pGL2を制限酵素BamHI(東洋紡社製)で切断し
たものと、pMAM neo(東洋紡社製)をBamHIで切断し、0.8%ア
ガロースゲル電気泳動で分画後、2617ベースのネオマイシン耐性遺伝子を切
り出し、EASYTRAPで精製したものとをDNAライゲーションキットを用
いて接続した。このプラスミドを以下、pGL2−neoと表記する。続いて、
pGL2−neoを制限酵素XhoI(東洋紡社製)で切断後、エタノール沈殿
し、さらに70%エタノールで洗浄後、精製水に溶解した。このDNAを、DN
Aブランティングキット(宝酒造社製)を用いて切断末端を平滑化した後、エタ
ノール沈殿し、70%エタノールで洗浄後、精製水に溶解した。続いて、このD
NAを制限酵素KpnI(ベーリンガーマンハイム社製)で切断後、フェノール
処理、クロロホルム処理による除蛋白を行い、エタノール沈殿、さらに70%エ
タノールで洗浄後、滅菌水に溶解した。このDNAをpGL2−neo/Xho
I(blunting),KpnIと表記する。 次に、pBS/p51promoterを制限酵素NotI(ベーリンガーマ
ンハイム社製)で切断後、エタノール沈殿し、さらに70%エタノールで洗浄後
、精製水に溶解した。このDNAを、DNAブランティングキット(宝酒造社製
)を用いて切断末端を平滑化した後、エタノール沈殿し、70%エタノールで洗
浄後、精製水に溶解した。続いて、このDNAを制限酵素KpnI(ベーリンガ
ーマンハイム社製)で切断後、0.8%アガロース電気泳動で分画し、5.7キ
ロベースの遺伝子断片を切り出し、EASYTRAPにより精製した。この遺伝
子断片をpBS/p51promoter/NotI(blunting),K
pnI5.7と表記する。続いて、pGL2−neo/XhoI(blunti
ng),KpnIとpBS/p51promoter/NotI(blunti
ng),KpnI5.7をDNAライゲーションキットを用いて接続した。この
プラスミドをpGL2−neo/p51promoterと表記する。また、こ
のプラスミドの遺伝子配列を配列表の配列番号の12に示す。さらに、このプラ
スミドの制限酵素地図を図1に示す。 (1−5)p51の転写量に対する各種薬剤等の効果 1) ノーザンハイブリダイゼーション 大腸癌由来細胞株HCT116に薬剤刺激を始めとする様々な刺激を与え、p
51の発現量の変化をノーザンブロッティングによって検討した。20万個のH
CT116細胞株を直径60mmの培養ディッシュに散布し、5%二酸化炭素の
存在下、37℃にて、2日間培養した。メディウムはMcCOY’s 5A(日
生研社製)に最終濃度が10%となるようにウシ血清(FBS:fetal b
ovine serum)を添加したもの(以下McCOY’s 5A/10%
FBSと表記する)を用いた。続いて、A23187(0.1μM、1μM)、
シスプラチン(1μg/ml、10μg/ml)、CRTcAMP(0.1μM
、1μM)、エトポシド(10ng/ml、0.1μg/ml)、ジェニステイ
ン(1μM、10μM)、ML−236B(1μg/ml、10μg/ml)、
ミルリノン(1μM、10μM)、マイトマイシンC(5μg/ml、50μg
/ml)、NKH477(0.1μM、1μM)、オカダ酸(1nM、10nM
)、ラディシコール(0.1μg/ml、1μg/ml)、スタウロスポリン(
1nM、10nM)、タキソール(1μg/ml、10μg/ml)、トリコス
タチンA(0.1μg/ml、1μg/ml)、放射線照射(一平方メートルあ
たり50J、100J)、ビタミンD3(10nM、100nM)、ビンクリス
チン(1μg/ml、10μg/ml)、ワートマニン(0.1μM、1μM)
を処理し、5%二酸化炭素の存在下、37℃にて、24時間さらに培養した。続
いて、この細胞より、ISOGEN(ニッポンジーン社製)を用いてRNAを調
製した。RNAは各20μgをホルムアルデヒドを含む1%アガロース電気泳動
にて分画し、前記の新細胞工学実験プロトコール194−197頁の方法に従っ
てナイロンメンブランHybondN+にブロッティングした。プローブとして
、pBS/p51AORFを制限酵素EcoRI(東洋紡社製)で切断し、0.
8%アガロース電気泳動で分画後、0.6キロベースの遺伝子断片を切り出し、
EASYTRAPにより精製したものを、Prime−It IIにて放射性同
位体標識したものを用いた。メンブランを10mlのプレハイブリダイゼーショ
ン溶液(25mMリン酸緩衝液(pH7.0)、6×SSC、50%ホルムアミ
ド、5×デンハルト溶液、0.1%ドデシル硫酸ナトリウム、0.2mg/ml
サケ精子DNA)中で42℃にて、4時間保温し、プレハイブリダイゼーション
とした。続いて、10mlのハイブリダイゼーション溶液(20mMリン酸緩衝
液(pH7.0)、6×SSC、50%ホルムアミド、1×デンハルト溶液、0
.1%ドデシル硫酸ナトリウム、0.1mg/mlサケ精子DNA、4%デキス
トラン硫酸)に置換した後、放射性同位体標識した上記プローブを100万dp
m/mlになるように添加し、さらに42℃にて、16時間保温することにより
、ハイブリダイゼーションを行った。次にこれを、0.1%ドデシル硫酸ナトリ
ウムを含む2×SSC中で、65℃にて、30分間洗浄した。この洗浄は二度行
った。このメンブランをオートラジオグラフィーにより解析した。 2)結果 この結果、1μg/mlのトリコスタチンA処理細胞にのみp51A由来のcD
NAと反応する特異的なバンドが認められた。その他のいずれの刺激においても
p51mRNA量の増加は認められなかった。図2に、トリコスタチン処理によ
るp51mRNAの上昇を示す。なお、図2においては、レーン1、2:タキソ
ール(1μg/ml、10μg/ml)処理細胞、レーン3、4:トリコスタチ
ンA(0.1μg/ml、1μg/ml)処理細胞、レーン5、6:放射線照射
(一平方メートル当たり50J、100J)処理細胞、レーン7、8:ビタミン
D3(10nM、100nM)処理細胞、レーン9、10:ビンクリスチン(1
μg/ml、10μg/ml)処理細胞、レーン11、12:ワートマニン(0
.1μM、1μM)処理細胞のRNA20μgのブロットを示した。 (1−6)p51プロモーター領域の機能解析 引き続いて、p51プロモーター領域の機能解析を行う目的で以下の実験を行
った。20万個のHCT116細胞を直径60mmの培養ディッシュに散布した
。メディウムはMcCOY’s 5A/10%FBSを用いた。これらを、5%
二酸化炭素の存在下、37℃にて、48時間培養した後、メディウムを血清を含
まないMcCOY’s 5Aに置換した。続いて、pGL2−neo/p51p
romoter又は、pGL2−neoベクター各2μgを導入した。プラスミ
ドの導入は、リポフェクトアミンプラス試薬(GIBCO BRL社製)を用い
て行った。すなわち、プラスミド溶液に125μlのMcCOY’s5Aと、8
μlのプラス溶液を加え、良く撹拌した後、室温にて15分間保温した。ここに
、125μlのMcCOY’s5Aと12μlのリポフェクタミン溶液を添加し
、良く撹拌した後、室温にて、さらに15分間保温した。これを上記の手順で培
養したHCT116細胞に投与し、穏やかに混和後、5%二酸化炭素の存在下、
37℃にて、3時間培養しプラスミドを取り込ませた。続いてメディウムをMc
COY’s 5A/10%FBSに置換し、5%二酸化炭素の存在下、37℃に
て、21時間培養した。引き続いて、この二群の細胞にトリコスタチンAを最終
濃度0又は1μg/mlになるように投与し、5%二酸化炭素の存在下、37℃
にて、24時間培養した。これらの細胞について、そのルシフェラーゼ活性を測
定することによって、プロモーター活性の検討を行った。また、ルシフェラーゼ
遺伝子を含まないネガティヴコントロール細胞として、pcDNA3/lacZ
(lacZ遺伝子を哺乳類細胞発現ベクターpcDNA3に接続したもの)を上
記と同じ手順でトランスフェクションしたものを準備した。ルシフェラーゼ活性
測定は以下の方法に従って行った。 細胞培養ディッシュ中のメディウムを除去し、5mlの細胞溶解試薬(25m
Mトリス−塩酸(pH7.8)、2mMジチオトレイトール、2mM CDTA
、0.2%トライトンX−100、10%グリセロール)を添加した後、室温に
て15分間保温した。この細胞溶解液を10、20、30、40、50μlずつ
分取し、基質液(20mMトリシン−水酸化ナトリウム(pH7.8)、1.0
7mM塩基性炭酸マグネシウム、2.67mM硫酸マグネシウム、0.1mMエ
チレンジアミン四酢酸二ナトリウム、33.3mMジチオトレイトール、270
μMコエンザイムA、470μMルシフェリン、530μMアデノシン三リン酸
)50μlを添加し、室温にて15秒保温した後、ルミノメーターLUMINO
SKAN(大日本製薬社製)にてその化学発光強度を測定した。これらの結果を
図3に示す。 これらの結果より、pGL2−neo/p51promoter導入細胞溶解
液はpGL2−neoに比べて有意に高い蛍光強度を示すことがわかった。また
、トリコスタチンAの投与によってpGL2−neo/p51promoter
中の化学発光強度はさらに著しく増強された。この結果は、前述の図2の結果と
一致するものである。 上記の実験データから、単離した遺伝子断片が機能的なp51プロモーター領
域であることが明らかとなった。 実施例2 p51プロモーター機能を修飾する薬剤のスクリーニング (2─1)スクリーニング用培養細胞株の調製 pGL2−neo/p51promoterプラスミドを保持する培養細胞株
はp51プロモーター機能を修飾する薬剤のスクリーニング用細胞として利用可
能である。該薬剤は癌を始めとする様々な疾患の治療に有効である。該細胞を以
下の手順で調製した。 プラスミド導入細胞として、HCT116細胞株を用いた。50万個のHCT
116細胞を直径60mmの培養ディッシュに散布した。メディウムはMcCO
Y’s5A/10%FBSを用いた。これらを、5%二酸化炭素の存在下、37
度にて、48時間培養した後、メディウムを血清を含まないMcCOY’s5A
に置換した。導入用プラスミドとして、pGL2−neo/p51promot
er2μgを4μlのTE溶液に溶解し、プラスミド溶液とした。プラスミドの
導入は、リポフェクトアミンプラス試薬(GIBCO BRL社製)を用いて行
った。すなわち、プラスミド溶液に125μlのMcCOY’s5Aと、8μl
のプラス溶液を加え、良く撹拌した後、室温にて15分間保温した。ここに、1
25μlのMcCOY’s5Aと12μlのリポフェクタミン溶液を添加し、良
く撹拌した後、室温にて、さらに15分間保温した。これを上記の手順で培養し
たHCT116細胞に投与し、穏やかに混和後、5%二酸化炭素の存在下、37
度にて、3時間培養しプラスミドを取り込ませた。続いてメディウムをMcCO
Y’s 5A/10%FBSに置換し、5%二酸化炭素の存在下、37度にて、
21時間培養した。この細胞を、0.25%トリプシン、0.02%EDTAを
含むPBSによって培養ディッシュより回収し、その1%量を直径100mmの
培養ディッシュに散布した。McCOY’s5A/10%FBSメディウム中、
5%二酸化炭素の存在下、37度にて、さらに72時間培養した後、選択用薬剤
として1.2mg/mlのジェネティシン(ナカライテスク社製)を添加した。
培地を3日おきに交換しつつ、上記条件にてさらに2週間培養することによって
、プラスミド遺伝子が細胞内遺伝子中に導入され、ジェネティシン耐性となった
細胞を選択した。続いて、ディッシュ上でコロニーを形成した細胞群を50クロ
ーン単離し、24穴の培養ディッシュに散布し、培養を継続した。 これらクローンは、p51プロモーター機能を活性化するような刺激に対して
、ルシフェラーゼ活性の増大を示すことが期待できる。そこで、次にこれらクロ
ーンのトリコスタチンAに対する反応性を以下の手順により検討した。各クロー
ン化細胞50万個ずつを直径60mmの培養ディッシュに散布した。メディウム
はMcCOY’s5A/10%FBSを用いた。これらを、5%二酸化炭素の存
在下、37度にて、48時間培養した後、この二群の細胞にトリコスタチンAを
最終濃度0又は0.1μg/mlになるように投与し、5%二酸化炭素の存在下
、37度にて、24時間培養した。これらの細胞について、そのルシフェラーゼ
活性を測定することによって、p51プロモーター活性に与える影響を検討した
。ルシフェラーゼ活性測定は上記の方法に従って行った。その結果、0.1μg
/mlトリコスタチンAに対して有意にルシフェラーゼ活性の上昇を示すクロー
ンが複数個得られ、その中からスクリーニング用細胞として、HCT116/p
51promoter clone#9を選択した。ルシフェラーゼアッセイの
結果を表1に示す。 表中、TsAはトリコスタチンAを示す。トリコスタチンA投与群は0.1μ
g/mlの濃度で投与した。図の値はルシフェラーゼ活性の測定値を示す。 (2−2)p51プロモーター機能を修飾する薬剤のスクリーニング HCT116/p51 promoter clone#9培養細胞株は、p
51プロモーター機能の活性化を誘導する薬剤のスクリーニングに有用である。
該スクリーニングを以下の手順で行った。 1万個のHCT116/p51 promoter clone#9培養細胞
株を96穴の培養ディッシュに散布し、200μlのRPMI1640/10%
FBS中で、5%二酸化炭素の存在下、37度にて、24時間培養した。続いて
、スクリーニング用の薬剤を添加し、24時間培養を継続した後、ルシフェラー
ゼ活性を測定した。薬剤として、合成化合物、もしくは微生物二次代謝産物を用
いた。 1200点の化合物、ならびに9600点の微生物二次代謝産物をスクリーニ
ングし、0.1μg/mlトリコスタチンAと同等以上のp51プロモーター活
性化能を示すサンプルを71点得た。p51プロモーターを活性化する物質は、
癌を始めとする様々な疾患の治療剤となると期待される。 産業上の利用可能性 本発明により、細胞死誘導能を示す蛋白質p51のプロモーター領域をコード
する遺伝子、並びにp51の5ダッシュ非翻訳領域をコードする遺伝子が提供さ
れる。これらは、細胞増殖制御の異常で起こる癌を始めとする疾患の診断、治療
に有用である。さらに本発明により、これら遺伝子のアンチセンスDNA及びア
ンチセンスRNA、これら遺伝子の一部又は全部からなる核酸プローブ、その核
酸プローブを用いた上記本発明遺伝子あるいはその類似遺伝子の検出方法、上記
本発明遺伝子を導入させた形質転換体、これらを用いた薬剤のスクリーニング法
などが提供される。これら遺伝子は癌等の疾患の診断、治療にも有用である。 配列表フリーテキスト 配列表の配列番号:5から8,10及び11の塩基配列は、PCRプライマー
を示す。 配列番号:9の塩基配列は、p51AmRNAの5ダッシュ末端非翻訳領域及
びp51AmRNAのオープンリーディングフレームの5ダッシュ末端側165
ベースをコードする。 配列番号:12の塩基配列は、p51のプロモーター及びネオマイシン耐性遺
伝子を含むプラスミドのDNA配列を示す。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a gene encoding the promoter region of p51, a protein having the ability to induce cell death and inhibit cell proliferation, and a gene encoding the 5'-terminal untranslated region of p51. The present invention also relates to a series of uses of these genes.
BACKGROUND ART The tumor suppressor gene p53 encodes a protein with a variety of functions, including the ability to induce apoptosis, arrest the cell cycle, and repair DNA damage. It has also been discovered that p53 is a transcription factor and controls the expression of various proteins. This protein is currently believed to play a central role in controlling cell proliferation. It has also been reported that p53 mutations are found in approximately half of cancer cells, and that this is the main cause of abnormal proliferation and resistance to anticancer drugs. Until very recently, no proteins with p53-like structure or function were known, but in recent years, two new p53-like molecules have been reported. One is p73 (Cell, Vol. 90, pp. 809-819, 1997).
The other is p51 (Nature Medicine, Vol. 4, pp. 839-843, 1998). Regarding p51, a protein encoded by the same gene has been reported under the name p63 (Molecular Cell
11, Vol. 2, pp. 305-316, 1998). p51 is structurally very similar to p53, and like p53, it has the ability to activate the transcription of the cell cycle progression inhibitor protein p21, suggesting that it is functionally homologous to p53. Furthermore, p51, like p53, has been reported to have the ability to induce cell death and inhibit cell proliferation. However, unlike p53, it has been shown that p51 rarely undergoes mutations even in cancer cells. It has also been revealed that p51 is expressed only in very limited organs, such as muscle cells. Disclosure of the Invention The objectives of the present invention are to identify the gene encoding the promoter region of the tumor suppressor gene p51 and the gene encoding the 5-prime untranslated region of p51, to provide a method for cloning these genes, to provide a method for discovering new drugs using these genes, and to provide a new method for gene therapy using these genes. The present inventors have conducted extensive research to find a gene fragment containing the p51 promoter in a human genome library, and have determined the gene sequence containing the p51 promoter region and the gene sequence encoding the 5-prime terminal untranslated region of p51, thereby completing the present invention. Specifically, a human genome fragment containing a sequence similar to the cDNA complementary to p51 mRNA was searched for and isolated by plaque hybridization screening. Furthermore, by determining the base sequence of this gene fragment, it was found that p51 was present in this fragment.
It was confirmed that the gene fragment contained a promoter region and a region estimated to be the 5-prime terminal untranslated region of p51. Furthermore, a plasmid was constructed by connecting this gene fragment to a luciferase reporter gene, and this was introduced into a human cell line to produce a transformant. Furthermore, by analyzing this transformant, it was found that the gene has promoter activity. Furthermore, it was found that a method for screening substances that act on the p51 promoter using these, and a drug that enhances this promoter activity may be used as a therapeutic agent for diseases involving p53-dependent apoptosis abnormalities, for example, an anticancer drug. Therefore, the present invention provides the following (1), (2), (3), (4), (5) or (
(1) DNA encoding a p51 promoter region having the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the Sequence Listing; (2) DNA having a nucleotide sequence in which one or more bases are deleted, substituted or added in the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the Sequence Listing and having p51 promoter activity; (3) DNA that hybridizes under stringent conditions with DNA consisting of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the Sequence Listing and has p51 promoter activity; (4) DNA encoding a p51 promoter region and a 5-prime terminal untranslated region of p51 having the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the Sequence Listing; (5) DNA having a nucleotide sequence in which one or more bases are deleted, substituted or added in the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the Sequence Listing and having p51 promoter activity; (6) DNA that hybridizes under stringent conditions with DNA consisting of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the Sequence Listing and has p51 promoter activity. Furthermore, the present invention relates to a gene encoding the 5-prime terminal untranslated region of p51 shown in (7), (8), or (9) below: (7) A gene encoding the region from 5677th to 596th in the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the Sequence Listing.
(8) DNA having a base sequence of base 0; (9) DNA having a base sequence of bases 5677 to 596 in the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing;
(9) A DNA having a base sequence in which one or more bases are deleted, substituted or added in the base sequence at base 0, and having the same function as the DNA of (7) above; (9) A DNA having a base sequence from base 5677 to base 596 in the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the Sequence Listing;
A DNA that hybridizes under stringent conditions with a DNA consisting of the 0th base sequence and has the same function as the DNA of (7) above. The present invention further relates to a recombinant plasmid characterized by containing the genes of (1) to (6) above. The present invention further relates to a transformant or transductant containing the recombinant plasmid. The present invention further relates to a nucleic acid probe consisting of the whole or part of the base sequence of the genes of (1) to (9) above. The present invention further relates to a pDNA hybridization product obtained by hybridization using the nucleic acid probe.
The present invention relates to a method for cloning the p51 promoter. Furthermore, the present invention relates to a DNA sequence that is antisense to the whole or part of the genes (1) to (9) above and is capable of modifying the function of the p51 promoter. Furthermore, the present invention relates to an RNA sequence that is antisense to the whole or part of the genes (1) to (9) above and is capable of modifying the function of the p51 promoter. Furthermore, the present invention relates to a method for screening for drugs that act on the p51 promoter using the transformant or transduced body. Furthermore, the present invention relates to compounds that increase or inhibit the expression of the p51 gene, selected by the screening method. Furthermore, the present invention relates to pharmaceutical preparations containing the DNA or RNA. Best Mode for Carrying Out the Invention The present invention is explained in more detail below. (1) Genes Having the p51 Promoter Region of the Present Invention (1-1) To isolate genes having the p51 promoter region of the present invention, a human genomic DNA library is constructed, and the Na
Using a portion of the sequence described in the article in the journal Therapeutic Medicine,
cDNA that hybridizes with the cDNA complementary to the 5-prime terminal untranslated region of A
The NA molecule can be isolated and cloned to isolate a gene encoding the p51 promoter region. The base sequence of the gene having the p51 promoter region of the present invention is as shown in SEQ ID NO: 1 in the Sequence Listing. In this gene sequence, TATA boxes are encoded between bases 5630 and 5636 and between bases 5659 and 5665 in the Sequence Listing. This is because the mRNA of p51A protein is encoded by the TATA box.
The gene sequence reported as the sequence of NA (p51A mRNA) (GenBa
nkABO16072) at positions 47 and 18 bases upstream. Furthermore, there are binding sites for MEF2, which is known to be a muscle cell-specific transcription factor.
It is located between bases 1211 and 1220 in the Sequence Listing. Furthermore, a database search was conducted for genes having homology to the gene encoding the p51 promoter region set forth in SEQ ID NO: 1 in the Sequence Listing, but no genes were found to have a homology of 30% or more over the entire length. Furthermore, in order to confirm the function of the gene having the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1 in the Sequence Listing, a plasmid was constructed in which a gene having the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1 in the Sequence Listing was linked to a luciferase reporter gene, and a transformant was produced by expressing the gene in a human cultured cell line, as shown in the Examples below. This transformant showed significantly higher expression of the luciferase reporter gene than the control group.
Furthermore, simple screening using transformants identified p5 in Trichostan A.
We have found that 1 μg/ml of trichostatin A (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) transcriptionally activates p51 in a human cultured cell line, and that under these conditions, the promoter activity of a gene containing the isolated p51 promoter region is significantly increased. These results demonstrate that the gene having the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1 in the Sequence Listing functions as a p51 promoter. (1-2) DNA having the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1 in the Sequence Listing, with one or more bases deleted, substituted, or added, and having p51 promoter activity, is also within the scope of the present invention. The deletion, substitution, or addition of bases is to a degree that does not substantially affect the overall structure and function of the promoter. The degree of deletion, substitution, or addition of these bases is acceptable as long as the DNA has p51 promoter activity and has a homology of 80% or more, preferably 90% or more, and more preferably 99% or more, with the original nucleotide sequence. (1-3) A DNA that hybridizes under stringent conditions with a DNA consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing and has p51 promoter activity.
A is also within the scope of the present invention. Such hybridizing DNA variants include those in which the DNA sequence has been partially altered by site-specific mutagenesis, random mutation by mutagen treatment, mutation of DNA fragments by restriction enzyme cleavage, deletion, ligation, etc. The degree to which these DNA variants hybridize with the coding gene shown in SEQ ID NO: 1 can be determined under stringent conditions, for example, by prehybridizing the membrane in a hybridization solution (50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 1 M sodium chloride, 1% sodium dodecyl sulfate, 10% dextran sulfate, 0.2 mg/ml yeast RNA, 0.2 mg/ml salmon sperm DNA) at 65°C for 1 hour, adding a radioisotope-labeled cDNA fragment to a radioisotope concentration of 1 million dpm/ml, and incubating at 65°C for 16 hours to perform hybridization, and then hybridizing the membrane in 2x SS containing 0.1% sodium dodecyl sulfate.
In solution C (300 mM sodium chloride, 30 mM trisodium citrate),
After washing at 5°C for 30 minutes, hybridization is confirmed on X-ray film when analyzed by autoradiography. (1-4) DNA encoding the promoter region of p51 and the 5-prime terminal untranslated region of p51 shown in SEQ ID NO: 2 in the Sequence Listing is also within the scope of the present invention.
This corresponds to DNA encoding the dash-end untranslated region. Of these, the base sequence from base 5767 to base 5960 corresponds to the intron region. (1-5) DNA having a base sequence in which one or more bases are deleted, substituted, or added in the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the Sequence Listing and having p51 promoter activity is also within the scope of the present invention. The deletion, substitution, or addition of bases is to an extent that does not substantially affect the overall structure and function of the promoter. The degree of deletion, substitution, or addition of these bases is acceptable as long as it has p51 promoter activity and has a homology of 80% or more, preferably 90% or more, and more preferably 99% or more with the original base sequence. (1-6) DNA that hybridizes under stringent conditions with DNA consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the Sequence Listing and has p51 promoter activity is also within the scope of the present invention. Examples of such hybridizing DNA variants include those similar to those exemplified in (1-3) above. These D
The degree to which the NA mutant hybridizes with the gene shown in SEQ ID NO: 2 is such that hybridization is confirmed under the same stringent conditions as those described in (1-3) above. (2) Gene encoding the dash-terminal untranslated region of p51 of the present invention (2-1) The base sequence from 5677 to 5678 in the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the Sequence Listing
The DNA having the 960th base sequence encodes the 5-prime terminal untranslated region of p51, located downstream of the promoter region of p51, and such DNA is also within the scope of the present invention. The 5767th to 5960th base sequence corresponds to the intron region. As will be described later, the DNA encoding the 5-prime terminal untranslated region of p51 can be used, for example, in part or in its entirety, as a nucleic acid probe for gene cloning. (2-2) The 5677th to 5960th bases in the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the Sequence Listing
DNA having a base sequence in which one or more bases are deleted, substituted or added in the 960th base sequence, and having the same function as the DNA of (2-1) above.
(2-3) The deletion, substitution or addition of bases is to such an extent that it does not substantially affect the structure and function of the DNA. The degree of deletion, substitution or addition of these bases is acceptable if it has the same function as the DNA of (2-1) above and has a homology of 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 99% or more with the original base sequence. (2-4) The deletion, substitution or addition of bases from 5677th to 5678th in the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 of the Sequence Listing is acceptable.
The present invention also includes DNA that hybridizes under stringent conditions with the DNA consisting of the 960th base sequence and has the same function as the DNA of (2-1) above.
Examples of the hybridization of the DNA mutants with the gene shown in SEQ ID NO: 2 include those similar to those exemplified in (1-3). The degree to which these DNA mutants hybridize with the gene shown in SEQ ID NO: 2 is such that hybridization is confirmed under the same stringent conditions as those described in (1-3) above. (3) Recombinant Plasmid Containing a Gene Having the p51 Promoter Region of the Present Invention By constructing a recombinant plasmid containing a gene having the p51 promoter region of the present invention, it is possible to stably retain the gene in E. coli or the like,
In this case, any commonly used vector can be used, for example, pBluescript II SK(-). In the examples described below, a gene having a p51 promoter region is inserted into pBluescript II SK(-).
An example is the pBS/p51 promoter integrated into SK(-). These plasmids can be cleaved with appropriate restriction enzymes, etc., as needed, and then ligated into an appropriate vector to produce a plasmid for measuring promoter activity. Plasmids such as pGL2 can be used as the promoter activity measurement plasmid. (4) Transformant or Transducer: A transformant or transducer can be constructed by introducing the above-mentioned recombinant plasmid into an appropriate host. E. coli, yeast, or mammalian cells can be used. A transformant harboring a promoter activity measurement plasmid can be obtained by transforming an appropriate host with the recombinant plasmid integrated into the activity measurement vector as described above. For example, a transformant can be obtained by introducing a recombinant plasmid such as that shown in Figure 1 into cultured mammalian cells. The transformant or transducer can be cultured in an appropriate nutrient medium, and promoter activity can be measured by measuring the expression level of the reporter gene in the cells. (5) Nucleic Acid Probes and Gene Cloning and Detection Using Them. In the present invention, a portion or all of the gene containing the p51 promoter region of the present invention obtained as described above, or a portion or all of the gene encoding the 5-prime untranslated region of p51 of the present invention, can be used as a nucleic acid probe for gene cloning, as described below. Examples of nucleic acid probes consisting of a portion of the gene of the present invention include nucleic acid probes consisting of oligonucleotides of 15 or more nucleotides. Such nucleic acid probes can be prepared by ligating the gene of the present invention or a gene fragment thereof to an appropriate vector, introducing it into bacteria, allowing it to replicate, extracting it from the bacterial cell lysate with phenol or the like, cleaving it with a restriction enzyme that recognizes the site of ligation with the vector, electrophoresing it, and then excising it from the gel. Alternatively, such nucleic acid probes can be prepared by chemical synthesis using a DNA synthesizer or gene amplification techniques such as polymerase chain reaction (PCR) based on the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or 2 in the Sequence Listing. The nucleic acid probes can also be labeled with radioisotopes or fluorescent labels to increase detection sensitivity during use. The nucleic acid probe can be used in a method for cloning genes other than those mentioned above that have promoter activity, as well as in a method for cloning genes that encode downstream proteins.
Alternatively, by searching genome libraries of various biological tissues using PCR, it is possible to isolate genes having the same function as the gene of the present invention or genes encoding proteins located downstream thereof. (6) Antisense DNA and Antisense RNA In the present invention, antisense DNA of the gene having the above-mentioned p51 promoter region is used.
Also provided are antisense DNA and antisense RNA for a gene having the 5-prime terminal untranslated region of p51. By introducing these antisense DNA and antisense RNA into cells, p51 can be inhibited.
It is possible to suppress or increase the expression of the gene encoding p51. The antisense DNA to be introduced can be, for example, the antisense DNA corresponding to SEQ ID NO: 1 or 2 in the sequence listing, or a part thereof. An example of the antisense DNA is shown in SEQ ID NO: 3 in the sequence listing. This is the antisense DNA corresponding to p51 in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing.
The sequences shown in the figures are antisense DNA sequences of genes having p51 promoter activity. For example, fragments obtained by appropriately cleaving a portion of these antisense DNAs may be used as antisense DNA, or DNA synthesized based on these antisense DNA sequences may be used. For example, antisense RNAs corresponding to SEQ ID NO: 1 or 2 in the Sequence Listing, or portions thereof, may be used as antisense RNA. An example of such antisense RNA is shown in SEQ ID NO: 4 in the Sequence Listing. This shows the sequence of the antisense RNA of the gene having p51 promoter activity of SEQ ID NO: 1 in the Sequence Listing. For example, fragments obtained by appropriately cleaving a portion of these antisense RNAs may be used as antisense RNA, or RNA synthesized based on these antisense RNA sequences may be used. Alternatively, for example, a gene having p51 promoter activity of SEQ ID NO: 1 in the Sequence Listing, or a portion thereof, may be ligated to an appropriate vector, introduced into bacteria, and replicated. A lysate of the bacteria may be extracted with phenol or the like as a template, and the resulting product may be used for replication.
RNA prepared by the action of RNA polymerase in an in vitro transcription system may also be used. Antisense DNA and antisense RNA can be chemically modified to resist degradation in vivo and to allow them to pass through cell membranes. Antisense DNA and antisense RNA prepared in this manner can be used to treat various diseases, including malignant tumors. (7) Drug Screening : The present invention provides a method for screening novel drugs using the transformant or transducant of the present invention. For example, by using cultured cells transfected with a luciferase reporter gene and a recombinant plasmid containing the gene, drugs that increase luciferase activity can be screened to discover substances that have the ability to activate the p51 promoter and increase the expression of p51 protein. Cultured cells into which the recombinant plasmid is introduced can include any cultured cell line that can be subcultured, such as the colon cancer cell line HCT-116 used in the examples. Recombinant plasmids can include any vector containing a reporter gene, such as the pGL2-neo vector, which contains the neomycin gene ligated to the pGL2 plasmid used in the examples. To construct a screening system, a cultured cell line is selected and the screening vector is introduced using lipofection or other methods. By culturing these transformed cells with a selection drug, only cells containing the screening vector can be grown. These cells can be used for screening as is, or they can be cloned to prepare a single cell line and then used for screening. By adding a sample to these cells and measuring the activity of the reporter protein, substances that regulate p51 transcription can be identified. Examples of samples include microbial secondary metabolites and synthetic compounds. Substances that activate the p51 promoter increase p51 protein production and exhibit growth-inhibiting effects even in cancer cells with p53 mutations, potentially making them potential new cancer inhibitors. (8) Pharmaceutical formulations : p51 expression is observed only in very localized tissues, such as muscle cells. Therefore, by connecting a gene of interest downstream of the p51 promoter gene of the present invention and expressing the gene of interest only in specific tissues, it can be used as a gene therapy vector. Furthermore, the above-mentioned antisense DNA and antisense RNA can be used as therapeutic agents for various diseases including malignant tumors. The present invention will be specifically explained below using examples, but the present invention is not limited to these examples. Example 1 Isolation of a novel gene fragment encoding the p51 promoter region (1-1) Preparation of a screening probe A screening probe for a novel gene fragment encoding the p51 promoter region was prepared. RT-PCR was used as the method. The experimental procedure is as follows. 6 μg of human muscle-derived RNA (OriGene) was subjected to reverse transcriptase Super
cDNA was prepared using 200 units of .rscript (GIBCO BRL). Subsequently, using this as a template, PCR was performed to amplify a gene fragment derived from p51 mRNA using the primer set shown in SEQ ID NOS: 5 and 6, and the primer set shown in SEQ ID NOS: 7 and 8. The gene amplified using the former primer set contains 143 bases of the 5-primer terminal untranslated region of p51A mRNA and 5 bases of the open reading frame, which have been reported to date.
The gene amplified using the latter primer set encodes the full length of the p51A mRNA open reading frame. The base sequence of the former gene is shown in SEQ ID NO: 9 in the Sequence Listing. In carrying out the PCR method, EX Taq (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) was used as the DNA polymerase, and the PCR conditions were 95°C (1 minute), 55°C (1 minute), and 72°C (1 minute) for one cycle, with 30 cycles.
The PCR amplification product was subjected to cycle amplification. After deproteinization by phenol treatment and chloroform treatment, it was precipitated with ethanol. Subsequently, the DNA was washed with 70% ethanol and dissolved in sterile water. Next, these purified DNAs and 20 ng of E. coli vector pBluescript KS(+) (manufactured by Toyobo Co., Ltd.) were subjected to restriction enzyme EcoR
After digestion with pBS/EcoRV (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.), a DNA with one thymine added to the digested end (hereinafter referred to as pBS/EcoRV TA) was ligated using a DNA ligation kit (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) (hereinafter, the plasmids containing the amplified genes obtained with the primer sets shown in SEQ ID NOS: 5 and 6 are referred to as pBS/p51-1 and pBS/p51-2, respectively).
The plasmid containing the amplified gene obtained by the primer set shown in 8 is referred to as pBS/p51A ORF. The absence of mutations in the amplified gene was confirmed by determining the nucleotide sequences of pBS/p51-1 and pBS/p51A ORF. The nucleotide sequences were determined using an automatic sequencer, LONG READ.
The analysis was carried out using an IR4200 (Leica).
After cleavage with restriction enzymes EcoRV and PstI (manufactured by Toyobo Co., Ltd.), the DNA was fractionated by 0.8% agarose electrophoresis, extracted, and purified. EASYTRAP (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) was used for purification. This purified DNA was used as a template for a screening probe. (1-2) Screening for novel gene fragments encoding the p51 promoter region Next, screening for gene fragments encoding the p51 promoter region was attempted from a human genome library. As a human genome library, Easy-TRAP was used.
to-Handle Eukaryotic Genomic Library
The infection efficiency of this library was 3 million plaque-forming units per μl. Using this library, membranes for plaque hybridization were prepared as follows: 0.02 μl of the library solution and 0.9 ml of C6
A 00 E. coli solution (E. coli strain C600) was cultured in LB medium (0.5% yeast extract, 1% peptone, 0.2% maltose, 10 mM magnesium sulfate) containing 0.
The mixture was incubated with shaking at 37°C for 16 hours in 50 ml of 5% sodium chloride.
The cells were collected by centrifugation at 100 rpm for 5 minutes, and then suspended in 25 ml of 10 mM magnesium sulfate. The mixture was mixed and incubated at 37° C. for 15 minutes to allow infection with the phage.
To this, add 7 ml of LB soft agar (0.5% yeast extract, 1% peptone, 0.5% sodium chloride, 10 mM magnesium sulfate, and 0.7% agar) that has been kept warm at 47°C after melting, mix gently, and
The bacteria were spread onto 150 mm diameter LB-magnesium sulfate plates (agar medium prepared by adding 1.5% agar to 0.5% yeast extract, 1% peptone, 0.5% sodium chloride, and 10 mM magnesium sulfate). This procedure resulted in the appearance of 60,000 plaques per plate. A total of 23 plates were spread using the same procedure. These were cultured at 37°C for 16 hours to allow plaques to form. Next, the plates were cooled at 4°C for 1 hour, and the plaques were then attached to a nylon membrane, Colony Plaque Screen (manufactured by NEN Co., Ltd.). After drying the membrane, 500 ml of alkaline solution (0.2 N sodium hydroxide, 1.
The membrane was denatured in 500 ml of neutralizing solution (0.5 M Tris-HCl (pH 7.2), 1.5 M sodium chloride, 1 mM disodium ethylenediaminetetraacetate) at room temperature for 2 minutes. The membrane was then incubated at 55°C for 1 hour in 3xSSC solution (450 mM sodium chloride, 45 mM trisodium citrate) and then dried to prepare a membrane for plaque hybridization. pBS/p51-1 was denatured using the restriction enzyme EcoRV.
Furthermore, 50 ng of the aforementioned cDNA fragment, which had been digested with PstI and purified, was used as Prime-I.
The membrane was radioisotope-labeled using tII (Stratagene) to prepare a screening probe. Plaque hybridization was then performed using this membrane. The hybridization solution (50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 1 M sodium chloride, 1% sodium dodecyl sulfate, 10% dextran sulfate, 0.2 mg
The membrane was incubated in 50 ml of a 500 kJ/ml yeast RNA solution (0.2 mg/ml salmon sperm DNA) at 65°C for 1 hour for prehybridization.
The radioisotope-labeled cDNA fragments were converted into radioisotope amounts of 1 million dpm/m
Hybridization was carried out by adding 1 ml of PBS to the membrane and incubating at 65°C for 16 hours. The membrane was then washed in 2xSSC solution (300 mM sodium chloride, 30 mM trisodium citrate) containing 0.1% sodium dodecyl sulfate at 65°C for 30 minutes. This washing was carried out twice. Positive plaques were then detected by autoradiography of the membranes. Next, a group of plaques containing plaques corresponding to positive signals was isolated and suspended in 1 ml of SM buffer (50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 100 mM sodium chloride, 10 mM magnesium sulfate, 0.01% gelatin). This solution was used for 4
The mixture was incubated at ℃ for 16 hours, and the phages were eluted. After centrifugation at 13,000 rpm for 10 minutes, the phages were collected in the supernatant. This phage solution was spread on an LB-magnesium sulfate plate in the same manner as above, and positive plaques were screened. As a result, positive plaques were successfully isolated as completely isolated plaques. Phages were isolated from these plaques in the same manner as above. Next, the following experiment was performed to determine the base sequence of the library DNA contained in this phage. This library was created using lambda PS phage (manufactured by MoBiTec). This phage has a loxP recombination site in its base sequence and was cloned into E. coli BNN13 carrying Cre recombinase.
By introducing the vector into strain 2, the vector portion containing the genome library sequence can be excised from the phage. This procedure was carried out according to the following method.
1 μl of the phage solution was added to 200 μl of BNN132 E. coli solution (E. coli strain BNN1
32 in 50 ml of LB medium containing 0.2% maltose and 10 mM magnesium sulfate
The cells were incubated at 37°C for 16 hours with shaking, and then centrifuged at 5000 rpm for 5 minutes to recover the cells. The cells were then mixed with 25 ml of 10 mM magnesium sulfate and incubated at 37°C.
The mixture was then plated on an LB-ampicillin plate (0.
5% yeast extract, 1% peptone, 0.5% sodium chloride, 0.1
The plasmid was prepared by spreading the plasmid onto agar medium (prepared by adding 1.5% agar to 1.5 mg/ml sodium ampicillin), and the target plasmid was prepared from the colonies that appeared. The preparation of the plasmid was carried out according to the method described in Laboratory Manual of Genetic Engineering (published by Maruzen, edited by Muramatsu Masataka, 1990) 53-
The procedure was carried out according to page 55. It was revealed that this plasmid contained a library gene of approximately 15 kilobases.
(1-3) Sequencing of gene fragment encoding p51 promoter region Next, the base sequence of a portion of the library gene in pPS/library was determined using an automatic sequencer LONG READIR 4200, and p51A m
It was confirmed that the cDNA sequence contained a portion of the RNA complementary to the cDNA sequence.
It was revealed that a 0.6 kilobase gene fragment generated when pPS/library was cleaved with the restriction enzyme EcoRV contained a portion of the cDNA sequence complementary to p51A mRNA.
The plasmid was digested with uII (Toyobo Co., Ltd.), fractionated by 0.8% agarose gel electrophoresis, and then blotted onto a nylon membrane, Hybond N+ (Amersham). Plasmid fragment blotting was performed according to the procedure in Lab Manual Human Genome Mapping (Maruzen Publishing, edited by Hori Masaaki and Nakamura Yusuke, 1991), pp. 26-36. Southern blotting was performed using this membrane as follows: pPS/library was digested with the restriction enzyme EcoRV to prepare a cDNA probe fragment, and fractionated by 0.8% agarose gel electrophoresis. A 0.6 kilobase gene fragment was excised and purified using EASYTRAP. This purified cDNA was purified using Prime-It
The membrane was radioisotope-labeled with II and used as a probe.
The mixture was incubated at 65°C for 1 hour in a 5% PEG 8000 solution for prehybridization.
Hybridization was carried out by adding 1000 kJ/ml of PBS to the membrane and incubating at 65°C for 16 hours. The membrane was then washed in 2xSSC solution containing 0.1% sodium dodecyl sulfate at 65°C for 30 minutes. This washing was carried out twice. Autoradiography of the membranes revealed that the PvuII cleavage fragment containing the region immediately upstream of p51A mRNA was 5.5 kilobases in length. Next, pPS/library was cleaved with the restriction enzyme PvuII and fractionated by 0.8% agarose electrophoresis. The 5.5 kilobase gene fragment was excised and purified by EASYTRAP. This purified c
The DNA fragment was digested with pBluescript II SK(+) using the restriction enzyme EcoR
The resulting plasmid was digested with PvuII and dephosphorylated with shrimp alkaline phosphatase, and then ligated to the resulting plasmid using a DNA ligation kit.
This base sequence is denoted as 5.5.
The base sequence was determined using the 4200.
The partial base sequences of ary were synthesized to obtain the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the Sequence Listing. In addition, the base sequence obtained by removing the portion encoding the 5-prime untranslated region of p51 from the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the Sequence Listing is shown in SEQ ID NO: 1 in the Sequence Listing. In addition, the 3-prime end of this PvuII cleavage fragment corresponds to the cDNA encoding the p51 mRNA.
It was revealed that the DNA sequence is located approximately 0.22 kilobases upstream of the first base of SEQ ID NO: 9 in the Sequence Listing. Therefore, the following procedure was carried out to prepare a plasmid containing up to the first base of SEQ ID NO: 9 in the Sequence Listing, which is a cDNA corresponding to a portion of the reported p51A mRNA. pPS/library was cleaved with the restriction enzyme EcoRV and fractionated by 0.8% agarose electrophoresis. A 0.6 kilobase gene fragment was excised and purified with EASYTRAP, and then purified with pBS/PvuII5.
.5 was digested with the restriction enzymes EcoRV and SmaI (Takara Shuzo Co., Ltd.), dephosphorylated with shrimp alkaline phosphatase, and ligated to the resulting plasmid using a DNA ligation kit. The resulting plasmid was analyzed, and the plasmid ligated in the correct orientation was isolated. Hereinafter, this plasmid will be referred to as pBS/p51promot
er. Furthermore, to verify the reliable presence of this base sequence in the genome, the following experiment was performed. Genomic DNA was prepared from the colon cancer cell line HCT116, and PCR was performed using this as a template. Genomic DNA was prepared according to pages 16-19 of "Cell Engineering Experimental Protocol" (published by Shujunsha, edited by the Department of Cancer Research, Institute of Medical Science, The University of Tokyo, 1993). Primers used were those shown in SEQ ID NOs: 10 and 11. These primers correspond to the sense strand of bases 3543 to 3570 and the antisense strand of bases 5458 to 5487 of the base sequence of SEQ ID NO: 1 in the Sequence Listing, respectively.
The polymerase was LA Taq (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.), and PCR was performed at 94°C (1 min), 68°C
The PCR product was amplified for 30 cycles, with each cycle consisting of 3 minutes.
Agarose gel electrophoresis confirmed that a 1.9 kilobase gene fragment was specifically amplified. This fragment was then excised, purified using EASYTRAP, and ligated to pBS/EcoRV TA using a DNA ligation kit. The base sequence of this plasmid was analyzed using an automated sequencer, LONG READIR 42.
The base sequence of the p51 promoter was determined using pGL2 (Promega) and confirmed to be completely identical to the base sequence in pBS/p51 promoter. (1-4) Construction of a luciferase vector containing the p51 promoter region : To confirm the presence of promoter activity in the isolated region, a vector in which this gene sequence was ligated upstream of a luciferase reporter gene was prepared according to the following method. pGL2 (Promega) was used as the vector containing the luciferase reporter gene. First, a neomycin resistance gene was introduced into this vector to enable integration and selection of pGL2 in mammalian cells. pGL2 was cleaved with the restriction enzyme BamHI (Toyobo Co., Ltd.) and pMAM neo (Toyobo Co., Ltd.) was cleaved with BamHI, fractionated by 0.8% agarose gel electrophoresis, and the 2617-base neomycin resistance gene excised and purified using EASYTRAP. These were then ligated using a DNA ligation kit. This plasmid will be referred to as pGL2-neo hereinafter.
pGL2-neo was cleaved with the restriction enzyme XhoI (manufactured by Toyobo Co., Ltd.), precipitated with ethanol, washed with 70% ethanol, and then dissolved in purified water.
The cut ends were blunted using a blunting kit (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.), then precipitated with ethanol, washed with 70% ethanol, and dissolved in purified water.
The DNA was cleaved with the restriction enzyme KpnI (Boehringer Mannheim), treated with phenol and chloroform to remove proteins, precipitated with ethanol, washed with 70% ethanol, and then dissolved in sterilized water.
The fragments are represented as I (blunting), KpnI. Next, pBS/p51promoter was cleaved with the restriction enzyme NotI (Boehringer Mannheim), precipitated with ethanol, washed with 70% ethanol, and dissolved in purified water. The cleaved ends of this DNA were blunted using a DNA blunting kit (Takara Shuzo), precipitated with ethanol, washed with 70% ethanol, and dissolved in purified water. Next, this DNA was cleaved with the restriction enzyme KpnI (Boehringer Mannheim), fractionated by 0.8% agarose electrophoresis, and a 5.7 kilobase gene fragment was excised and purified by EASYTRAP. This gene fragment was cleaved with pBS/p51promoter/NotI (blunting), KpnI.
pGL2-neo/XhoI (blunt
ng), KpnI and pBS/p51promoter/NotI (blunti
ng) and KpnI5.7 were ligated using a DNA ligation kit. This plasmid is designated as pGL2-neo/p51promoter. The gene sequence of this plasmid is shown in SEQ ID NO: 12 in the sequence listing. Furthermore, the restriction enzyme map of this plasmid is shown in Figure 1. (1-5) Effects of various drugs on the transcription level of p51 1) Northern hybridization Various stimuli, including drug stimulation, were applied to the colon cancer-derived cell line HCT116 to detect the transcription level of p51.
The change in the expression level of 51 was examined by Northern blotting.
The CT116 cell line was seeded onto a 60 mm diameter culture dish and cultured for 2 days at 37°C in the presence of 5% carbon dioxide. The medium was McCoy's 5A (manufactured by Nissayken Co., Ltd.) supplemented with fetal bovine serum (FBS) to a final concentration of 10%.
ovine serum) (hereinafter referred to as McCoy's 5A/10%
Subsequently, A23187 (0.1 μM, 1 μM),
Cisplatin (1 μg/ml, 10 μg/ml), CRTcAMP (0.1 μM
, 1 μM), etoposide (10 ng/ml, 0.1 μg/ml), genistein (1 μM, 10 μM), ML-236B (1 μg/ml, 10 μg/ml),
Milrinone (1 μM, 10 μM), mitomycin C (5 μg/ml, 50 μg
/ml), NKH477 (0.1 μM, 1 μM), okadaic acid (1 nM, 10 nM
), radicicol (0.1 μg/ml, 1 μg/ml), staurosporine (
1nM, 10nM), taxol (1μg/ml, 10μg/ml), trichostatin A (0.1μg/ml, 1μg/ml), radiation (50J, 100J per square meter), vitamin D3 (10nM, 100nM), vincristine (1μg/ml, 10μg/ml), wortmannin (0.1μM, 1μM)
The cells were treated with 5% CO2 at 37°C for an additional 24 hours. Subsequently, RNA was prepared from these cells using ISOGEN (Nippon Gene). 20 μg of each RNA was fractionated by electrophoresis on 1% agarose gel containing formaldehyde and blotted onto a nylon membrane Hybond N+ according to the method described in the New Cell Engineering Experimental Protocol, pages 194-197. As a probe, pBS/p51AORF was digested with the restriction enzyme EcoRI (Toyobo) and 0.
After fractionation by 8% agarose electrophoresis, a 0.6 kilobase gene fragment was excised.
The membrane was purified by EASYTRAP and radioisotope-labeled with Prime-It II. The membrane was placed in 10 ml of prehybridization solution (25 mM phosphate buffer (pH 7.0), 6×SSC, 50% formamide, 5×Denhardt's solution, 0.1% sodium dodecyl sulfate, 0.2 mg/ml
The samples were prehybridized by incubating in a 10 ml hybridization solution (20 mM phosphate buffer (pH 7.0), 6×SSC, 50% formamide, 1× Denhardt's solution, 0.1 ml of PBS containing 1000 kJ/ml ...
1% sodium dodecyl sulfate, 0.1 mg/ml salmon sperm DNA, 4% dextran sulfate), and then the radiolabeled probe was added to 1 million dp
Hybridization was performed by adding 1 μg/ml of trichostatin A to the cells and incubating at 42°C for 16 hours. The cells were then washed twice in 2x SSC containing 0.1% sodium dodecyl sulfate at 65°C for 30 minutes. The membrane was analyzed by autoradiography. 2) Results: As a result, only the cells treated with 1 μg/ml of trichostatin A contained p51A-derived cDNA.
A specific band reacting with NA was observed. No increase in p51 mRNA level was observed with any other stimuli. Figure 2 shows the increase in p51 mRNA due to trichostatin treatment. In Figure 2, lanes 1 and 2 are taxol (1 μg/ml, 10 μg/ml) treated cells, lanes 3 and 4 are trichostatin A (0.1 μg/ml, 1 μg/ml) treated cells, lanes 5 and 6 are radiation (50 J, 100 J per square meter) treated cells, lanes 7 and 8 are vitamin D3 (10 nM, 100 nM) treated cells, and lanes 9 and 10 are vincristine (1
10 μg/ml, 10 μg/ml) treated cells, lanes 11 and 12: wortmannin (0
The figure shows a blot of 20 μg of RNA from cells treated with 1 μM or 1 μM of p51. (1-6) Functional analysis of the p51 promoter region Next, the following experiment was carried out to perform functional analysis of the p51 promoter region. 200,000 HCT116 cells were seeded onto a 60 mm diameter culture dish. The medium used was McCoy's 5A/10% FBS. These were then diluted with 5%
After culturing for 48 hours at 37°C in the presence of carbon dioxide, the medium was replaced with serum-free McCoy's 5A.
2 μg of either pGL2-promoter or pGL2-neo vector was introduced. Plasmid introduction was performed using Lipofectamine Plus reagent (GIBCO BRL). Specifically, 125 μl of McCoy's 5A and 8 μg of PEG-1000 were added to the plasmid solution.
1 μl of PLAS solution was added, stirred thoroughly, and then incubated at room temperature for 15 minutes. 125 μl of McCoy's 5A and 12 μl of Lipofectamine solution were added, stirred thoroughly, and then incubated at room temperature for another 15 minutes. This was administered to HCT116 cells cultured as described above, mixed gently, and then incubated in the presence of 5% carbon dioxide.
The cells were cultured at 37°C for 3 hours to allow the plasmid to be incorporated.
The medium was replaced with COY's 5A/10% FBS and the cells were cultured in the presence of 5% carbon dioxide at 37°C for 21 hours. Subsequently, trichostatin A was administered to the two groups of cells to a final concentration of 0 or 1 μg/ml, and the cells were cultured in the presence of 5% carbon dioxide at 37°C for 21 hours.
The cells were cultured for 24 hours at 4°C for 24 hours. The luciferase activity of these cells was measured to examine the promoter activity. In addition, pcDNA3/lacZ cells were used as negative control cells that did not contain the luciferase gene.
The luciferase activity was measured as follows: The medium in the cell culture dish was removed, and 5 ml of cell lysis reagent (25 ml) was added.
M Tris-HCl (pH 7.8), 2 mM dithiothreitol, 2 mM CDTA
, 0.2% Triton X-100, 10% glycerol) was added, and the mixture was incubated at room temperature for 15 minutes. 10, 20, 30, 40, and 50 μl of the cell lysate were taken and diluted with a substrate solution (20 mM Tricine-sodium hydroxide (pH 7.8), 1.0
7 mM basic magnesium carbonate, 2.67 mM magnesium sulfate, 0.1 mM disodium ethylenediaminetetraacetate, 33.3 mM dithiothreitol, 270
After incubation at room temperature for 15 seconds, the mixture was measured using a luminometer.
The chemiluminescence intensity was measured using SKAN (manufactured by Dainippon Pharmaceutical Co., Ltd.). The results are shown in Figure 3. These results demonstrate that the cell lysate containing pGL2-neo/p51 promoter exhibits significantly higher fluorescence intensity than pGL2-neo. Furthermore, administration of trichostatin A significantly reduced the fluorescence intensity of pGL2-neo/p51 promoter.
The chemiluminescence intensity in the culture medium was further significantly enhanced. This result is consistent with the results shown in Figure 2 above. The above experimental data revealed that the isolated gene fragment is a functional p51 promoter region. Example 2 Screening for drugs that modify p51 promoter function (2-1) Preparation of cultured cell lines for screening Cultured cell lines carrying the pGL2-neo/p51promoter plasmid can be used as cells for screening drugs that modify p51 promoter function. Such drugs are effective in treating various diseases including cancer. The cells were prepared using the following procedure. The HCT116 cell line was used as the plasmid-introduced cells. 500,000 HCT
116 cells were seeded onto a 60 mm diameter culture dish.
Y's5A/10% FBS was used. These were incubated for 37 min in the presence of 5% carbon dioxide.
After culturing for 48 hours at 4°C, the medium was replaced with serum-free McCoy's 5A.
The plasmid used for introduction was pGL2-neo/p51promot
2 μg of er was dissolved in 4 μl of TE solution to prepare a plasmid solution. The plasmid was introduced using Lipofectamine Plus reagent (GIBCO BRL). That is, 125 μl of McCoy's 5A and 8 μl of
The solution was added, stirred thoroughly, and then kept at room temperature for 15 minutes.
25 μl of McCoy's 5A and 12 μl of Lipofectamine solution were added, mixed thoroughly, and then incubated at room temperature for another 15 minutes. This was then administered to the HCT116 cells cultured as described above, gently mixed, and then incubated at 37°C in the presence of 5% carbon dioxide.
The cells were cultured at 4°C for 3 hours to allow the plasmid to be incorporated.
Y's 5A/10% FBS, and incubated at 37°C in the presence of 5% carbon dioxide.
The cells were cultured for 21 hours. The cells were harvested from the culture dish using PBS containing 0.25% trypsin and 0.02% EDTA, and 1% of the cells were seeded onto a 100 mm diameter culture dish.
After further culturing for 72 hours at 37°C in the presence of 5% carbon dioxide, 1.2 mg/ml of Geneticin (Nacalai Tesque) was added as a selective agent.
The medium was changed every three days, and the cells were cultured under the above conditions for another two weeks. Cells in which the plasmid gene had been introduced into the cells and had become geneticin-resistant were selected. Subsequently, 50 clones were isolated from the cell colonies that formed on the dish and plated onto 24-well culture dishes for further culture. These clones were expected to exhibit increased luciferase activity in response to stimuli that activate p51 promoter function. Therefore, the responsiveness of these clones to trichostatin A was examined using the following procedure. Five hundred thousand cells from each clone were plated onto a 60 mm culture dish in McCoy's 5A/10% FBS medium. After culturing these cells at 37°C in the presence of 5% carbon dioxide for 48 hours, the two groups of cells were treated with trichostatin A at a final concentration of 0 or 0.1 μg/ml and cultured for 24 hours at 37°C in the presence of 5% carbon dioxide. The effect of trichostatin A on p51 promoter activity was examined by measuring the luciferase activity of these cells. Luciferase activity was measured according to the method described above.
Several clones showing a significant increase in luciferase activity in response to /ml trichostatin A were obtained, and from these, HCT116/p
The 51 promoter clone #9 was selected. The results of the luciferase assay are shown in Table 1. In the table, TsA represents trichostatin A. The trichostatin A administration group received 0.1 μg
The values in the figure show the measured values of luciferase activity. (2-2) Screening of drugs that modify p51 promoter function The HCT116/p51 promoter clone #9 cell line was administered at a concentration of 1000 μg/ml.
This is useful for screening drugs that induce activation of the V51 promoter function.
The screening was carried out as follows: 10,000 HCT116/p51 promoter clone #9 cultured cells were seeded into a 96-well culture dish and then incubated with 200 μl of RPMI1640/10%
The cells were cultured in FBS in the presence of 5% carbon dioxide at 37°C for 24 hours. Subsequently, a screening agent was added, and the culture was continued for 24 hours, after which luciferase activity was measured. Synthetic compounds or microbial secondary metabolites were used as the agents. 1,200 compounds and 9,600 microbial secondary metabolites were screened, and 71 samples were found to exhibit p51 promoter activation activity equal to or greater than that of 0.1 μg/ml trichostatin A. Substances that activate the p51 promoter include:
These genes are expected to be therapeutic agents for various diseases, including cancer. Industrial Applicability: The present invention provides a gene encoding the promoter region of the cell death-inducing protein p51, as well as a gene encoding the 5-prime untranslated region of p51. These genes are useful for the diagnosis and treatment of diseases, including cancer, caused by abnormalities in cell proliferation control. Furthermore, the present invention provides antisense DNA and antisense RNA of these genes, nucleic acid probes consisting of part or all of these genes, methods for detecting the gene of the present invention or its analogous genes using such nucleic acid probes, transformants containing the gene of the present invention, and drug screening methods using these. These genes are also useful for the diagnosis and treatment of diseases, including cancer. Sequence Listing Free Text: The nucleotide sequences of SEQ ID NOs: 5 to 8, 10, and 11 in the Sequence Listing represent PCR primers. The nucleotide sequence of SEQ ID NO: 9 encodes the 5-prime untranslated region of p51A mRNA and the 5-prime terminal 165 of the open reading frame of p51A mRNA.
The base sequence of SEQ ID NO: 12 shows the DNA sequence of a plasmid containing the p51 promoter and neomycin resistance gene.

【配列表】 [Sequence List]

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawings]

図1は、pGL2−neo/p51promoterの制限酵素地図を示す図
である。図中のampはアンピシリン耐性遺伝子、neoはネオマイシン耐性遺
伝子、lucはルシフェラーゼ遺伝子を示すものである。また、制限酵素名の左
に*印が印されているものは、このベクターをただ一点で切断する酵素である。 図2は、大腸癌由来細胞株HCT116に、様々な刺激を加えた際のp51の
発現量をノーザンブロッティングの手法を用いて解析した図である。各レーンに
は、レーン1、2:タキソール(1μg/ml、10μg/ml)処理細胞、レ
ーン3、4:トリコスタチンA(0.1μg/ml、1μg/ml)処理細胞、
レーン5、6:放射線照射(一平方メートル当たり50J、100J)処理細胞
、レーン7、8:ビタミンD3(10nM、100nM)処理細胞、レーン9、
10:ビンクリスチン(1μg/ml、10μg/ml)処理細胞、レーン11
、12:ワートマニン(0.1μM、1μM)処理細胞のRNA各20μgがブ
ロットされている。矢印で示した位置にp51プローブと反応するバンドが認め
られる。 図3、大腸癌由来細胞株HCT116に、pGL2−neo/p51prom
oter又は、pGL2−neoベクター各2μgを導入した24時間後、0又
は1μg/mlトリコスタチンA(TsA)を添加し、さらに24時間培養した
。これらの細胞中のルシフェラーゼ活性を測定することによって、単離した遺伝
子断片のプロモーター活性の検討を行った。ネガティヴコントロール細胞として
はpcDNA3/lacZ2μgを導入した細胞を用いた。結果、pGL2−n
eo/p51promoter導入細胞抽出液はpGL2−neo導入細胞抽出
液に比べて有意に高い蛍光強度を示すことがわかった。また、トリコスタチンA
の投与によってpGL2−neo/p51promoter導入細胞抽出液中の
化学発光強度はさらに増強された。
Figure 1 shows the restriction enzyme map of pGL2-neo/p51 promoter. In the figure, amp represents the ampicillin resistance gene, neo represents the neomycin resistance gene, and luc represents the luciferase gene. Restriction enzymes marked with an asterisk (*) to the left of their names are enzymes that cleave the vector at a single point. Figure 2 shows the analysis of p51 expression levels in colon cancer-derived cell line HCT116 using Northern blotting techniques when various stimuli were applied. Lanes 1 and 2 show taxol (1 μg/ml, 10 μg/ml)-treated cells, lanes 3 and 4 show trichostatin A (0.1 μg/ml, 1 μg/ml)-treated cells, and
Lanes 5 and 6: cells treated with radiation (50 J and 100 J per square meter), lanes 7 and 8: cells treated with vitamin D3 (10 nM and 100 nM), lane 9
10: Vincristine (1 μg/ml, 10 μg/ml) treated cells, lane 11
12: 20 μg of RNA from cells treated with wortmannin (0.1 μM, 1 μM) was blotted. A band reacting with the p51 probe was observed at the position indicated by the arrow.
Twenty-four hours after transfection with 2 μg of either pGL2-neo or pGL2-neo vector, 0 or 1 μg/ml trichostatin A (TsA) was added and the cells were cultured for another 24 hours. The promoter activity of the isolated gene fragment was examined by measuring the luciferase activity in these cells. Cells transfected with 2 μg of pcDNA3/lacZ were used as negative control cells. As a result, pGL2-neo vector was
It was found that the extract from cells transfected with eo/p51 promoter showed significantly higher fluorescence intensity than the extract from cells transfected with pGL2-neo.
The chemiluminescence intensity in the extract of pGL2-neo/p51 promoter-transfected cells was further enhanced by administration of

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C12N 5/10 C12Q 1/68 A C12Q 1/68 G01N 33/15 Z G01N 33/15 33/50 Z 33/50 C12N 5/00 A (72)発明者 藤井 秀二 東京都渋谷区本町3−48−21−1201 (注)この公表は、国際事務局(WIPO)により国際公開された公報を基に作 成したものである。 なおこの公表に係る日本語特許出願(日本語実用新案登録出願)の国際公開の 効果は、特許法第184条の10第1項(実用新案法第48条の13第2項)に より生ずるものであり、本掲載とは関係ありません。─────────────────────────────────────────────────────── Continued from the front page (51) Int.Cl. 7 Identification Symbol FI C12N 5/10 C12Q 1/68 A C12Q 1/68 G01N 33/15 Z G01N 33/15 33/50 Z 33/50 C12N 5/00 A (72) Inventor Fujii Shuji 3-48-21-1201 Honmachi, Shibuya-ku, Tokyo (Note) This publication is based on the gazette published internationally by the International Bureau of Patents (WIPO). The effect of the international publication of the Japanese patent application (Japanese utility model registration application) related to this publication arises pursuant to Article 184-10, Paragraph 1 of the Patent Act (Article 48-13, Paragraph 2 of the Utility Model Act), and is unrelated to this publication.

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】以下の(1)、(2)、(3)、(4)、(5)又は(6)に示す
p51プロモーター領域をコードする遺伝子: (1)配列表の配列番号:1に示す塩基配列を有するp51プロモーター領域
をコードするDNA; (2)配列表の配列番号:1に示す塩基配列において1もしくは複数個の塩基
が欠失、置換もしくは付加された塩基配列を有し、かつp51プロモーター能を
有するDNA; (3)配列表の配列番号:1に示す塩基配列からなるDNAとストリンジェン
トな条件でハイブリダイズし、かつp51プロモーター能を有するDNA; (4)配列表の配列番号:2に示す塩基配列を有する、p51プロモーター領
域及びp51の5ダッシュ末端側非翻訳領域をコードするDNA; (5)配列表の配列番号:2に示す塩基配列において1もしくは複数個の塩基
が欠失、置換もしくは付加された塩基配列を有し、かつp51プロモーター能を
有するDNA; (6)配列表の配列番号:2に示す塩基配列からなるDNAとストリンジェン
トな条件でハイブリダイズし、かつp51プロモーター能を有するDNA。
[Claim 1] A gene encoding a p51 promoter region shown in (1), (2), (3), (4), (5), or (6) below: (1) DNA encoding a p51 promoter region having the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the Sequence Listing; (2) DNA having a nucleotide sequence in which one or more bases have been deleted, substituted, or added in the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the Sequence Listing, and having p51 promoter activity; (3) DNA that hybridizes under stringent conditions with DNA consisting of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 in the Sequence Listing, and has p51 promoter activity; (4) DNA encoding a p51 promoter region and a 5-prime terminal untranslated region of p51, having the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the Sequence Listing; (5) DNA having a nucleotide sequence in which one or more bases have been deleted, substituted, or added in the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the Sequence Listing, and having p51 promoter activity; (6) A DNA which hybridizes under stringent conditions with a DNA consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing and has p51 promoter activity.
【請求項2】以下の(7)、(8)又は(9)に示すp51の5ダッシュ末端側
非翻訳領域をコードする遺伝子: (7)配列表の配列番号:2に示す塩基配列における5677番目から596
0番目の塩基配列を有するDNA; (8)配列表の配列番号:2に示す塩基配列における5677番目から596
0番目の塩基配列において1もしくは複数個の塩基が欠失、置換もしくは付加さ
れた塩基配列を有し、かつ上記(7)のDNAと同様の機能を有するDNA; (9)配列表の配列番号:2に示す塩基配列における5677番目から596
0番目の塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件でハイブリダイズし
、かつ上記(7)のDNAと同様の機能を有するDNA。
Claim 2: A gene encoding the 5-prime terminal untranslated region of p51 shown in (7), (8) or (9) below: (7) The base sequence from 5677th to 596th in the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the Sequence Listing
(8) DNA having a base sequence of base 0; (9) DNA having a base sequence of bases 5677 to 596 in the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the sequence listing;
(9) A DNA having a base sequence in which one or more bases are deleted, substituted or added in the base sequence at base 0, and having the same function as the DNA of (7) above; (9) A DNA having a base sequence from base 5677 to base 596 in the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 in the Sequence Listing;
A DNA that hybridizes under stringent conditions with a DNA consisting of the 0th base sequence and has the same function as the DNA of (7) above.
【請求項3】請求項1の遺伝子を含むことを特徴とする組換え体プラスミド。3. A recombinant plasmid comprising the gene of claim 1. 【請求項4】請求項3の組換え体プラスミドを含む形質転換体又は形質導入体。4. A transformant or transductant containing the recombinant plasmid of claim 3. 【請求項5】請求項1又は2の遺伝子の全部又は部分からなる核酸プローブ。5. A nucleic acid probe consisting of all or part of the gene of claim 1 or 2. 【請求項6】請求項5の核酸プローブを用いることを特徴とするp51プロモー
ター領域、またはその類似遺伝子のクローニング方法。
6. A method for cloning the p51 promoter region or a gene analogous thereto, which comprises using the nucleic acid probe of claim 5.
【請求項7】請求項1又は2の遺伝子の全体又は部分に対してアンチセンスであ
り、p51遺伝子の発現を上昇あるいは阻害するDNA配列。
7. A DNA sequence which is antisense to the whole or part of the gene of claim 1 or 2 and which increases or inhibits the expression of the p51 gene.
【請求項8】請求項1又は2の遺伝子の全体又は部分に対してアンチセンスであ
り、p51遺伝子の発現を上昇あるいは阻害するRNA配列。
8. An RNA sequence which is antisense to the whole or part of the gene of claim 1 or 2 and which increases or inhibits the expression of the p51 gene.
【請求項9】請求項4の形質転換体又は形質導入体を用いたp51プロモーター
に作用する薬剤のスクリーニング方法。
9. A method for screening for a drug acting on the p51 promoter, using the transformant or transducant of claim 4.
【請求項10】請求項9のスクリーニング方法により選択された、p51遺伝子
の発現を上昇あるいは阻害する化合物。
10. A compound that increases or inhibits the expression of the p51 gene, selected by the screening method of claim 9.
【請求項11】請求項1のDNA配列、請求項7のDNA配列、又は請求項8の
RNA配列を含むことを特徴とする医薬製剤。
11. A pharmaceutical preparation comprising the DNA sequence of claim 1, the DNA sequence of claim 7, or the RNA sequence of claim 8.
JP2001-506812A 1999-06-29 2000-06-28 Gene encoding the promoter region of the tumor suppressor gene p51 and its uses Pending JPWO2001000818A1 (en)

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JP11-183195 1999-06-29

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