(57)【要約】本発明は、信号伝達が変更された受容体を同定する方法を提供する。特に、本発明は、リガンド依存的またはリガンド非依存的信号伝達が変更された受容体を同定するための感受性の高い用量応答性アッセイ法を提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号伝達が変更された受容体を同定する方法であって、
(a)第1の宿主細胞に、
(i)候補受容体に機能的に結合したプロモーターを含む発現ベクター、ならびに
(ii)受容体によって誘導された信号に感受性である応答要素およびリポーター遺伝子に機能的に結合したプロモーターを含むリポーター構築物
を同時トランスフェクトする段階と、
(b)第2の宿主細胞にリポーター構築物と陰性対照ベクターとを同時トランスフェクトする段階と、
(c)種々の濃度のリポーター構築物または種々の濃度の発現ベクターもしくは陰性対照ベクターにおいて、第1の宿主細胞および第2の宿主細胞中のリポーター構築物の発現レベルを測定し、それによって第1および第2の宿主細胞中のリポーター構築物の発現について用量-応答曲線を作成する段階と、
(d)リポーター構築物、陰性対照ベクター、または発現ベクターの少なくとも2つの異なる濃度範囲にわたって、第2の宿主細胞における発現レベルと比較して、第1の宿主細胞における発現レベルを増加または低下する能力によって、候補受容体を信号伝達が変更された受容体と同定する段階
を含む方法。
【請求項２】
信号伝達が変更された受容体がGタンパク質結合受容体である、請求項1記載の方法。
【請求項３】
段階(a)において、第1の宿主細胞に、Gタンパク質結合受容体からの信号を受け取り、リポーター構築物の発現を増加することができるキメラGタンパク質に機能的に結合したプロモーターを含む第2の発現ベクターを同時トランスフェクトする段階をさらに含み、
段階(b)において、第2の宿主細胞に第2の発現ベクターを同時トランスフェクトする段階をさらに含む、
請求項2記載の方法。
【請求項４】
範囲が、リポーター構築物または発現ベクターの少なくとも3つの異なる濃度にわたる、請求項1記載の方法。
【請求項５】
範囲が、リポーター構築物または発現ベクターの少なくとも5つの異なる濃度にわたる、請求項1記載の方法。
【請求項６】
信号伝達が変更されたGタンパク質結合受容体を同定する方法であって、
(a)第1の宿主細胞に、
(i)Gタンパク質応答要素およびリポーター遺伝子に機能的に結合したプロモーターを含むリポーター構築物、
(ii)候補Gタンパク質結合受容体に機能的に結合したプロモーターを含む第1の発現ベクター、ならびに
(iii) 候補Gタンパク質結合受容体からの信号を受け取り、リポーター構築物の発現を増加することができるキメラGタンパク質に機能的に結合したプロモーターを含む第2の発現ベクター
を同時トランスフェクトする段階と、
(b)第2の宿主細胞にリポーター構築物、第2の発現ベクター、陰性対照ベクターを同時トランスフェクトする段階と、
(c)第1の宿主細胞および第2の宿主細胞中のリポーター構築物の発現レベルを測定する段階であって、第2の宿主細胞と比較したときの、第1の宿主細胞における発現レベルの増加または減少が、候補受容体を信号伝達が変更されたGタンパク質結合受容体と同定する段階
を含む方法。
【請求項７】
キメラGタンパク質が、C末端の3つのアミノ酸が別のGタンパク質のものに変更されているGタンパク質を含む、請求項6記載の方法。
【請求項８】
キメラGタンパク質が、Gq5i、Gq5o、Gq5z、Gq5s、Gs5q、およびG13Zからなる群より選択される、請求項2または6記載の方法。
【請求項９】
リポーター構築物が、ルシフェラーゼ構築物、β-ガラクトシダーゼ構築物、およびクロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ構築物からなる群より選択される、請求項1または6記載の方法。
【請求項１０】
応答要素が、ソマトスタチンプロモーター、血清応答要素、およびcAMP応答要素からなる群より選択される、請求項1または6記載の方法。
【請求項１１】
Gタンパク質結合受容体が、構成的に活性な受容体、高感受性受容体、低感受性受容体、非機能受容体、サイレント受容体、および部分的サイレント受容体からなる群より選択される、請求項1または6記載の方法。
【請求項１２】
Gタンパク質結合受容体が、Gαq、Gαs、GαI、およびGoからなる群より選択されるGタンパク質に結合する、請求項2または6記載の方法。
【請求項１３】
信号伝達がリガンド依存的信号伝達である、請求項1または6記載の方法。
【請求項１４】
信号伝達がリガンド非依存的信号伝達である、請求項1または6記載の方法。
【請求項１５】
信号伝達が変更された受容体が、突然変異受容体および多形受容体からなる群より選択される、請求項1または6記載の方法。
【請求項１６】
受容体応答を変更するリガンドをスクリーニングする方法であって、
(a) 第1の宿主細胞に、
(i)受容体に機能的に結合したプロモーターを含む発現ベクターと、
(ii)受容体によって誘導された信号に感受性である応答要素およびリポーター遺伝子に機能的に結合したプロモーターを含むリポーター構築物
を同時トランスフェクトする段階と、
(b)第2の宿主細胞にリポーター構築物および陰性対照ベクターを同時トランスフェクトする段階と、
(c)種々の濃度のリポーター構築物または種々の濃度の発現ベクターもしくは陰性対照ベクターにおいて、第1の宿主細胞および第2の宿主細胞中のリポーター構築物の発現レベルを測定し、それによって第1および第2の宿主細胞中のリポーター構築物の発現について用量-応答曲線を作成する段階と、
(d)リポーター構築物、陰性対照ベクター、または発現ベクターの少なくとも2つの異なる濃度範囲にわたって、第2の宿主細胞における発現レベルと比較して、第1の宿主細胞における発現レベルを増加または低下する能力によって、受容体を信号伝達が変更された受容体と同定する段階と、
(e)段階(d)において同定された信号伝達が変更された受容体に候補リガンドを接触させる段階と、
(f)候補リガンドの存在下および非存在下において受容体の活性を測定し、それによって、リガンドの非存在下における受容体の活性と比較したときの、リガンドの存在下における受容体の活性の変更が、候補リガンドが受容体応答を変更するリガンドであることを示す段階と
を含む方法。 
【請求項１７】
信号伝達が変更された受容体がGタンパク質結合受容体である、請求項16記載の方法。
【請求項１８】
段階(a)において、Gタンパク質結合受容体からの信号を受け取り、リポーター構築物の発現を増加することができるキメラGタンパク質に機能的に結合したプロモーターを含む第2の発現ベクターを第1の宿主細胞に同時トランスフェクトする段階をさらに含み、段階(b)において、第2の宿主細胞に第2の発現ベクターを同時トランスフェクトする段階をさらに含む、請求項16記載の方法。
【請求項１９】
範囲が、リポーター構築物または発現ベクターの少なくとも3つの異なる濃度にわたる、請求項16記載の方法。
【請求項２０】
範囲が、リポーター構築物または発現ベクターの少なくとも5つの異なる濃度にわたる、請求項16記載の方法。
【請求項２１】
受容体応答を変更するリガンドをスクリーニングする方法であって、
(a) 第1の宿主細胞に、
(i)Gタンパク質応答要素とリポーター遺伝子に機能的に結合したプロモーターを含むリポーター構築物と、
(ii)Gタンパク質結合受容体に機能的に結合したプロモーターを含む第1の発現ベクターと、
(iii) Gタンパク質結合受容体からの信号を受け取り、リポーター構築物の発現を増加することができるキメラGタンパク質に機能的に結合したプロモーターを含む第2の発現ベクターと
を同時トランスフェクトする段階と、
(b)第2の宿主細胞にリポーター構築物、第2の発現ベクター、および陰性対照ベクターを同時トランスフェクトする段階と、
(c)第1の宿主細胞および第2の宿主細胞中のリポーター構築物の発現レベルを測定し、第2の宿主細胞における発現レベルと比較して、第1の宿主細胞における発現レベルの増加または低下が、受容体を信号伝達が変更されたGタンパク質結合受容体と同定する段階と、
(d)段階(c)において同定された信号伝達が変更された受容体に候補リガンドを接触させる段階と、 
(e))候補リガンドの存在下および非存在下において受容体の活性を測定し、それによって、リガンドの非存在下における受容体の活性と比較したときの、リガンドの存在下における受容体の活性の変更が、候補リガンドが受容体応答を変更するリガンドであることを示す段階と
を含む方法。
【請求項２２】
キメラGタンパク質が、C末端の3つのアミノ酸が別のGタンパク質のものに変更されているGタンパク質を含む、請求項21記載の方法。
【請求項２３】
キメラGタンパク質が、Gq5i、Gq5o、Gq5z、Gq5s、Gs5q、およびG13Zからなる群より選択される、請求項18または21記載の方法。
【請求項２４】
リポーター構築物が、ルシフェラーゼ構築物、β-ガラクトシダーゼ構築物、およびクロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ構築物からなる群より選択される、請求項16または21記載の方法。
【請求項２５】
応答要素が、ソマトスタチンプロモーター、血清応答要素、およびcAMP応答要素からなる群より選択される、請求項16または21記載の方法。
【請求項２６】
信号伝達が変更された受容体が、膜貫通受容体、核受容体、およびステロイドホルモン受容体からなる群より選択される、請求項16または21記載の方法。
【請求項２７】
Gタンパク質結合受容体が、構成的に活性な受容体、高感受性受容体、低感受性受容体、および部分的サイレント受容体からなる群より選択される、請求項17または21記載の方法。
【請求項２８】
Gタンパク質結合受容体が、Gαq、Gαs、GαI、およびGoからなる群より選択されるGタンパク質に結合する、請求項17または21記載の方法。
【請求項２９】
リガンドが、薬剤、アゴニスト、アンタゴニスト、および逆アゴニストからなる群より選択される、請求項16または21記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
連邦政府による資金提供を受けた研究の記載
本出願は、一部、NIH助成金DK46767の支援を受けたものである。米国政府は本発明に対しある種の権利を有する。
【０００２】
発明の技術分野
一般に、本発明は、信号伝達が変更された受容体を同定するための方法を提供する。
【背景技術】
【０００３】
発明の背景
信号伝達が変更された受容体、例えば、構成的に活性な受容体、高感受性受容体、低感受性受容体、サイレント受容体、または非機能受容体は、ヒトおよび動物における疾病または病理学的状態の病因におけるそれらの役割を考慮すると、薬剤発見のための重要なツールとなりうる。信号伝達が変更された受容体の同定はまた、信号伝達の変更が健康または疾病に寄与する多形受容体を同定する際にも有用である。同様に、突然変異または多形が特定のリガンド、例えば、薬剤またはペプチドホルモンに対する受容体の応答を変更する突然変異または多形受容体を同定することも重要である。
【０００４】
受容体の活性は、典型的には、細胞内二次メッセンジャー信号の誘導をアッセイすることによって、または標準的な転写リポーターアッセイ法を使用することによって測定されている。しかし、突然変異または多形により信号伝達が変更された受容体を同定する感受性の高い方法は見つけられていない。例えば、構成的に活性な受容体などの、基底状態の信号伝達が変更された受容体の同定はある種の課題となっている。信号伝達が変更された受容体を同定するための感受性の高いアッセイ法を手にすることは有用であると思われる。
【発明の開示】
【０００５】
発明の概要
本発明は、一般に、信号伝達が変更された受容体を同定する方法を提供する。特に、本発明は、リガンド依存的またはリガンド非依存的に信号伝達が変更された受容体を同定するための感受性の高い用量応答アッセイ法を提供する。
【０００６】
一局面において、本発明は、以下を含む信号伝達が変更された受容体を同定する方法を提供する：第1の宿主細胞に、候補受容体に機能的に結合したプロモーターを含む発現ベクター、ならびに受容体によって誘導された信号に感受性である応答要素およびリポーター遺伝子に機能的に結合したプロモーターを含むリポーター構築物を同時トランスフェクトする段階；第2の宿主細胞にリポーター構築物および陰性対照ベクターとを同時トランスフェクトする段階；種々の濃度のリポーター構築物または種々の濃度の発現ベクターもしくは陰性対照ベクターにおいて、第1の宿主細胞および第2の宿主細胞中のリポーター構築物の発現レベルを測定し、第1および第2の宿主細胞中のリポーター構築物の発現について用量-応答曲線を作成する段階；リポーター構築物、陰性対照ベクター、または発現ベクターの少なくとも2つの異なる濃度範囲にわたって、第2の宿主細胞における発現レベルと比較して、第1の宿主細胞における発現レベルを増加または低下する能力によって、候補受容体を信号伝達が変更された受容体と同定する段階。
【０００７】
この局面の態様において、受容体構築物には、ルシフェラーゼ構築物、β-ガラクトシダーゼ構築物、またはクロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ構築物が挙げられてもよい。この局面の別の態様において、応答要素には、ソマトスタチンプロモーター、血清応答要素、またはcAMP応答要素が挙げられてもよい。この局面のさらに別の態様において、信号伝達が変更された受容体は、構成的に活性な受容体、高感受性受容体、低感受性受容体、非機能受容体、サイレント受容体、部分的サイレント受容体、膜貫通受容体、核受容体、ステロイドホルモン受容体、突然変異受容体、多形受容体、またはGタンパク質結合受容体であってもよい。Gタンパク質結合受容体は、Gタンパク質、例えば、Gαq、Gαs、Gαi、およびGoに結合していてもよい。
【０００８】
この局面の別の態様において、本方法は、第1の宿主細胞に、Gタンパク質結合受容体からの信号を受け取り、リポーター構築物の発現を増加することができるキメラGタンパク質に機能的に結合したプロモーターを含む第2の発現ベクターを同時トランスフェクトする段階と、第2の宿主細胞に第2の発現ベクターを同時トランスフェクトする段階をさらに含んでもよい。キメラGタンパク質はGq5i、Gq5o、Gq5z、Gq5s、Gs5q、またはG13Zであってもよい。
【０００９】
この局面の他の態様において、範囲は、リポーター構築物もしくは発現ベクターの少なくとも3つの異なる濃度にわたるか、またはリポーター構築物もしくは発現ベクターの少なくとも5つの異なる濃度にわたる。
【００１０】
この局面の他の態様において、信号伝達はリガンド依存的信号伝達であっても、リガンド非依存的信号伝達であってもよい。この局面の別の態様において、信号伝達が変更された受容体を、リガンドによって誘導される応答の変更についてさらにスクリーニングすることができる。リガンドは、薬剤、アゴニスト、アンタゴニスト、または逆アゴニストであってもよい。
【００１１】
別の局面において、本発明は、信号伝達が変更されたGタンパク質結合受容体を同定する方法であって、第1の宿主細胞に、Gタンパク質応答要素およびリポーター遺伝子に機能的に結合したプロモーターを含むリポーター構築物、候補Gタンパク質結合受容体に機能的に結合したプロモーターを含む第1の発現ベクター、ならびに候補Gタンパク質結合受容体からの信号を受け取り、リポーター構築物の発現を増加することができるキメラGタンパク質に機能的に結合したプロモーターを含む第2の発現ベクターを同時トランスフェクトする段階と、第2の宿主細胞にリポーター構築物、第2の発現ベクター、および陰性対照ベクターとを同時トランスフェクトする段階と、第1の宿主細胞および第2の宿主細胞中のリポーター構築物の発現レベルを測定する段階であって、第2の宿主細胞と比較したときの、第1の宿主細胞における発現レベルの増加または減少が、候補受容体を信号伝達が変更されたGタンパク質結合受容体と同定する段階とを含む方法を提供する。
【００１２】
この第2の局面の態様において、キメラGタンパク質は、C末端の3つのアミノ酸が別のGタンパク質のものに変更されているGタンパク質を含む。この第2の局面の別の態様において、キメラGタンパク質はGq5i、Gq5o、Gq5z、Gq5s、Gs5q、またはG13Zであってもよい。リポーター構築物は、ルシフェラーゼ構築物、β-ガラクトシダーゼ構築物、およびクロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ構築物であってもよい。応答要素は、ソマトスタチンプロモーター、血清応答要素、およびcAMP応答要素であってもよい。
【００１３】
本発明の他の態様において、Gタンパク質結合受容体は、構成的に活性な受容体、高感受性受容体、低感受性受容体、非機能受容体、サイレント受容体、または部分的サイレント受容体であってもよい。本発明の他の態様において、Gタンパク質結合受容体は、例えば、Gαq、Gαs、GαI、またはGoのようなGタンパク質に結合してもよい。信号伝達は、リガンド依存的信号伝達であっても、またはリガンド非依存的信号伝達であってもよい。この局面の別の態様において、信号伝達が変更された受容体は、リガンドによって誘導される応答の変更についてさらにスクリーニングすることができる。リガンドは、薬剤、アゴニスト、アンタゴニスト、または逆アゴニストであってもよい。
【００１４】
本明細書に記載されている信号伝達が変更された受容体を検出する方法は、多数の種類の信号伝達の変更を検出する際に適用可能である。例えば、本方法は、基底状態の信号伝達が増加または低下している受容体、リガンド刺激に対する感受性が増加または低下している受容体、効力が増加または低下している受容体、および信号を伝達しない受容体をも検出することができる。本発明は、活性がこのように変更している突然変異および／または多形受容体を迅速且つ再現性良く同定する能力を有するので、特に有用である。このような変更のあるこのような突然変異および多形受容体には、Gタンパク質結合受容体（例えば、Gq、Gs、Gi、またはGoタンパク質に結合したGタンパク質結合受容体）、膜貫通受容体、および核受容体（例えば、ステロイドホルモン受容体）が挙げられる。このような受容体は、一旦同定されると、リガンドによって誘導された応答の変更、例えば、薬剤に対する変更された応答についてさらにスクリーニングすることができる。
【００１５】
本発明のアッセイ法に使用する特定の応答要素は、特定の受容体を介する信号伝達に感受性である任意の応答要素であってもよい。好ましい応答要素の例には、複数の異なる応答要素を含むソマトスタチンプロモーター(SMS)の一部、血清応答要素(SRE)、およびGタンパク質結合受容体信号伝達に感受性であるcAMP応答要素が挙げられる。他の応答要素には、1つの膜貫通受容体または核受容体を介する信号伝達に感受性であるものが挙げられる。特定の応答要素によって検出される信号伝達は、増加した基底状態の信号伝達（構成的信号伝達）、低下した基底状態の信号伝達（完全または部分的サイレンシング）、および高感受性信号伝達または低感受性信号伝達を含む、本明細書において考察されている種類の受容体信号伝達のいずれであってもよい。
【００１６】
本明細書において使用する「変更された信号伝達」という用語は、効果、効力、または基底状態の信号伝達というパラメーターで測定したとき、受容体によって典型的に発生されるリガンド依存的またはリガンド非依存的信号の変化を意味する。変化または変更は、リガンド依存的またはリガンド非依存的信号伝達の増加または低下であってもよい。信号伝達の変更の例には、リガンドに対する感受性が増加した受容体、すなわち、高感受性受容体が挙げられる。リガンドに対する感受性のこの増加は、アゴニスト刺激に対する応答における効力の増加または効果の増加の形態で生じてもよい。信号伝達が変更された受容体の他の例には、リガンドに対する感受性の低下を示す受容体（すなわち、低感受性受容体またはサイレント受容体）、基底状態の活性の変化を示す受容体（例えば、構成的に活性な受容体などの基底状態の信号伝達レベルが増加している受容体、またはサイレンシング突然変異を有する受容体、すなわち、完全にサイレンシングされた受容体もしくは部分的にサイレンシングされた受容体などの基底状態の信号伝達レベルが低下している受容体）が挙げられる。信号伝達の変化または変更はまた、信号伝達の欠落、例えば、リガンドに結合しない非機能受容体、またはリガンドに結合するがリガンドによって誘導される信号を伝達しない受容体であってもよい。信号伝達が変更された受容体は、適当な陰性対照と比較したとき、基底状態の活性の少なくとも25%の増加もしくは低下、基底状態の活性の少なくとも50%の増加もしくは低下、基底状態の活性の少なくとも75%の増加もしくは低下、または基底状態の活性の100%を超える増加もしくは低下を示す。あるいはまたはさらに、信号伝達が変更された受容体は、全て適当な陰性対照と比較したとき、ホルモンによって誘導された最大活性の割合として表した場合、基底状態の活性の少なくとも5%の増加もしくは低下、または基底状態の活性の少なくとも10%、15%、20%、もしくは25%の増加もしくは低下、または基底状態の活性の少なくとも50%、60%、もしくは75%の増加もしくは低下、または基底状態の活性の100%を超える増加もしくは低下を示す。非常に少ない場合でも、信号伝達が変更された受容体は、承認されている統計分析方法を使用したとき、統計学的に有意であると考えられる適当な陰性対照と比較して、基底状態またはリガンドによって誘導された信号伝達または効果もしくは効力の変化を示す。
【００１７】
「基底状態の」活性は、受容体特異的なリガンド（例えば、正のアゴニスト）による刺激が存在しない場合の受容体の活性レベル（例えば、特定の生化学経路または二次メッセンジャー信号伝達事象の活性化）を意味する。多くの場合、基底状態の活性は、野生型受容体のリガンドによって刺激された活性レベルより低い。しかしある場合においては、基底状態の活性が増加した受容体が、対応する野生型受容体のリガンドによって刺激された活性レベルに近い、それに等しい、またはそれを超える信号伝達レベルを示す。
【００１８】
「発現ベクター」は、発現される予定の遺伝子に機能的に結合したプロモーターを少なくとも1つ含有する。「プロモーター」は、転写を生じさせるのに十分な最小の配列を意味する。細胞種特異性、組織特異性、または外部からの信号もしくは薬剤による誘導のためにプロモーター依存的な遺伝子発現を制御可能にするのに十分なプロモーター要素も本発明に含まれ、このような要素は、未変性の遺伝子の5'または3'末端領域に位置してもよい。プロモーター要素は、DNA配列に隣接して位置づけられ、その配列の転写を生じさせることができる場合には、プロモーター要素は発現のために位置づけられてもよい。「機能的に結合した」は、適当な分子（例えば、転写活性化タンパク質）が調節配列に結合されている場合、遺伝子および調節配列が遺伝子の発現を可能にするような方法で接続されていることを意味する。
【００１９】
「リポーター構築物」は、リポーター遺伝子に機能的に結合したプロモーターを少なくとも1つ含む。このようなリポーター遺伝子は、転写または翻訳を測定するための任意のアッセイ法に使用することができ、直接的（例えば、視覚的検査によって）または間接的（例えば、リポーター遺伝子産物への抗体の結合または第2の遺伝子産物のリポーター産物媒介性の誘導によって）検出することができうる。標準的なリポーター遺伝子の例には、ルシフェラーゼをコードする遺伝子、緑色蛍光タンパク質(GFP)をコードする遺伝子、またはクロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼをコードする遺伝子が挙げられる（例えば、参照として本明細書に組み入れられている、Sambrook, J.ら、Molecular Cloning: a Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Press, N. Y.、またはAusubelら、Current Protocols in Molecular Biology, Greene Publishing Associates, New York, N. Y., V 1-3,2000を参照されたい）。リポーター遺伝子の発現は、リポーター遺伝子のレベルまたは活性を直接的または間接的に測定するアッセイ法の使用によって検出可能である。好ましいリポーター構築物には、応答要素も挙げられる。
【００２０】
「応答要素」は、特定の信号伝達経路、例えば、二次メッセンジャー信号伝達経路に感受性であり、リポーター遺伝子の転写を生じさせる際に助けとなる核酸配列である。本発明によると、応答要素は、特性の受容体を介して信号伝達に応答して活性化されるプロモーターのことであってもよい。「二次メッセンジャー信号伝達活性」は、受容体の活性化に応答した細胞内刺激（cAMP、cGMP、ppGpp、イノシトールリン酸、またはカルシウムイオンを含むが、これらに限定されない）の産生、またはキナーゼ、ホスファターゼを含むが、これらに限定されない、受容体活性化に応答したタンパク質の活性化、または膜チャネルの活性化もしくは阻害をいう。
【００２１】
本明細書において使用する「陰性対照」は、候補受容体の信号伝達の変更を識別するために使用することができる任意の構築物である。任意の所定の候補受容体のための適当な陰性対照は、アッセイ法および信号伝達の変更の種類に応じて変わる。例えば、構成的に活性な受容体を同定するためには、適当な陰性対照は、任意の受容体ヌクレオチド配列が欠損したベクター、非構成的に活性な野生型受容体ヌクレオチド配列を含むベクター、またはサイレンシングされた受容体ヌクレオチド配列を含むベクターであってもよい。あるいは、サイレンシングされた受容体を同定するためには、適当な陰性対照は、野生型受容体ヌクレオチド配列を含むベクター、または構成的に活性な受容体ヌクレオチド配列を含むベクターであってもよい。信号伝達が変更された受容体を同定するために使用される適当な陰性対照は当業者に明らかである。
【００２２】
本明細書において使用する「アゴニスト」は、受容体と相互作用して受容体の機能を開始させる化学物質である。例えば、ペプチドホルモン受容体については、アゴニストは、好ましくは、二次メッセンジャー信号伝達活性を変更する。正のアゴニストは、受容体の活性または二次メッセンジャー信号伝達を増強または増加する化合物である。「完全アゴニスト」は、受容体を最大レベルの活性、例えば、内因性ペプチドホルモンのような天然のリガンドによって誘導されるレベルと実質的に同等な活性レベルに活性化することができるアゴニストをいう。「部分的アゴニスト」は、完全アゴニストと比較して固有活性が低い正のアゴニストをいう。本明細書において使用する「ペプトイド」は、ペプチド由来の部分的アゴニストである。本明細書において使用する「逆アゴニスト」は、固有活性が負であり、逆アゴニストが存在しない場合に測定した信号伝達活性と比較して受容体の信号伝達活性を低下する（Milliganら、TIPS, 16: 10-13,1995も参照されたい）。一方、「アンタゴニスト」は、受容体活性を増加または低下するアゴニストの能力を阻害する化学物質をいう。「ニュートラル」または「完全」アンタゴニストは固有活性がなく、受容体の基底状態の活性に影響を与えない。ペプチド由来のアンタゴニストは、本明細書の目的のためには、非ペプチドリガンドと識別されない。
【００２３】
発明の詳細な説明
信号伝達が変更された受容体は、対応する野生型受容体と比較して機能的に異常な受容体であり、受容体活性化の閾値を効果的に低下することによって、アゴニスト薬剤の効率的なスクリーニングとして働くことができる。例えば、受容体の基底状態の活性の増加により（すなわち、構成的に活性な受容体）、天然型の野生型受容体を使用しても同定されないと思われるアゴニスト活性を検出することができる。また、逆アゴニストは、非構成的に活性な受容体においては明らかではないと思われる（増加した）基底状態の活性の薬剤による阻害により、構成的に活性な受容体を使用して検出することができる。同様に、受容体の基底状態の活性の低下により（すなわち、サイレンシングされた受容体または部分的にサイレンシングされた受容体）、高いレベルの基底状態のバックグラウンド活性によって隠蔽されていると思われるアゴニスト活性を検出することができる。同じ理由から、サイレンシングされた受容体または部分的にサイレンシングされた受容体により、アゴニストによって誘導される信号伝達の阻害によって規定されるニュートラルアンタゴニストがより良好な検出を提供する。従って、信号伝達が変更された受容体は、より感度の高い薬剤発見スクリーニング法を提供する。本発明は、受容体の信号伝達活性の変更を検出する迅速で、感度が高く、再現性のあるスクリーニングアッセイ法を提供する。
【００２４】
本発明のスクリーニングアッセイ法は、既知のリガンドを用いた受容体に適用できるだけでなく、リガンドが現在未知である受容体（例えば、オーファン受容体）にも適用できる。信号伝達が変更された受容体を使用して同定されるリガンドのいずれかは、さらに実験を行う結果、有用な治療薬であることが証明されることがある。このような治療薬は、疾病もしくは疾患を治療もしくは予防するため、または個人の健康状態を改善するために使用することができる。
【００２５】
信号伝達が変更された受容体
信号伝達が変更された受容体には、構成的に活性な受容体、高感受性受容体、低感受性受容体、非機能受容体、および完全または部分的にサイレンシングされた受容体が挙げられる。これらの受容体は天然型、多形、または突然変異であってもよい。
【００２６】
構成的に活性な受容体は、対応する野生型受容体より基底状態の活性レベルが高い受容体である。構成的に活性な受容体はまた、正のアゴニストによる活性化が存在しない場合でも自発的に信号伝達する能力を有する受容体である。この用語は、天然の状態で構成的に活性である野生型受容体（例えば、天然型の多形受容体を含む天然型受容体）を含む。構成的に活性な受容体には、構成的に活性なGタンパク質結合受容体（例えば、アヘン剤受容体）、単一の膜貫通ドメイン受容体（例えば、エリスロポイエチン受容体（EPO受容体))、および核受容体（例えば、エストロゲン受容体などのステロイドホルモン受容体）が挙げられる。既知の構成的に活性な受容体の例は、本明細書の図9およびJuppnerら、Curr. Opin. Nephrol, Hypertens、3:371-378,1994の図1に示されている。
【００２７】
高感受性受容体は、対応する野生型受容体と比較して、リガンドのインプットを増幅する能力を有する受容体である。従って、このような受容体は、対応する陰性対照受容体と比較して、リガンドに応答して増加した受容体誘導性信号を送達し、これは効力の増加（すなわち、所定の濃度のリガンドまたは薬剤において、陰性対照受容体と比較した応答の増加）もしくは効率の増加、すなわち増加した最大のリガンド刺激、またはその両者に関して生じるものであってもよい。高感受性受容体のリガンド誘導性シグナルの増加は、最大もしくは最大に満たないリガンド刺激または両者を誘導するリガンド濃度において明らかである。
【００２８】
低感受性受容体は、対応する野生型受容体と比較て、リガンドに対する応答を低下する能力を有する受容体である。低感受性受容体は、効力の低下（すなわち、所定の濃度のリガンドまたは薬剤において陰性対照受容体と比較して応答の低下）もしくは効率の低下（すなわち、最大リガンド刺激の低下）またはその両者に関して、対応する陰性対照受容体と比較して、リガンドに応答して低下した受容体誘導性信号を送達する。低感受性受容体のリガンド誘導性シグナルの低下は、最大もしくは最大に満たないリガンド刺激または両者を誘導するリガンド濃度において明らかである。
【００２９】
サイレンシングされた受容体は、対応する野生型受容体と比較して、基底状態の活性レベルが低下した受容体である。第2の強制的でない基準として、サイレンシングされた受容体は、リガンド結合に応答して信号を伝達できないか、またはわずかな信号しか伝達できない。完全にサイレンシングされた受容体はほとんどまたは全く活性がないが、部分的にサイレンシングされた受容体は対応する野生型受容体と比較して基底状態の活性が低い。
【００３０】
非機能受容体は、リガンドが存在しない場合、またはリガンド結合に応答した場合のいずれであっても信号を伝達しない受容体である。非機能受容体はまた、リガンドに結合せず、従ってリガンド結合に応答した信号を伝達しない受容体であってもよい。本発明によると、受容体の信号伝達が欠如した任意の突然変異は非機能受容体とされる。
【００３１】
天然型受容体は、動物に存在する受容体の形態もしくは配列、または「野生型」配列として当業者に既知の配列と相同である受容体の形態をいう。当業者は、野生型受容体を、従来から受け入れられている、受容体の野生型アミノ酸コンセンサス配列、またはリガンド結合および信号伝達の通常の生理学的パターンを有する天然型受容体をいうと理解している。突然変異受容体は、天然に存在する主な受容体、例えば、天然型野生型受容体の1つまたは複数のアミノ酸残基が欠失、挿入、または置換されている受容体の形態である。突然変異受容体は、信号伝達が変更されていないと考えられる受容体と信号伝達が変更されている1つまたは複数の受容体との間の相同性領域を同定し、標準的な技法を使用して同定した相同領域、例えば、図9に示すデータベースまたはJuppner、前記に同定されている領域に突然変異を導入することによって作製することができる。
【００３２】
キメラGタンパク質
本発明は、Gq、Gs、Gi、およびGoの各々を介する信号伝達に感受性を示す特定の応答要素の用途を提供する。例えば、CCK-2受容体はGqを介して信号伝達し、MC-4およびPTH受容体はGsを介して信号伝達し、muオピオイド受容体はGi結合を介して信号伝達する。従来、Gi結合は、cAMPの細胞内レベルのGαi媒介性変化に感受性であるcAMP-応答要素(CRE)を使用して検出されている。Gαiを介するラットmuオピオイド受容体による信号伝達はアデニル酸シクラーゼを阻害し、細胞内cAMPを低下させる。従って、ラットmuオピオイド受容体信号伝達の増加はCRE媒介性リポーター活性の低下を誘導する。
【００３３】
Gi（およびGo）結合を検出するこの従来の方法にはいくつかの欠点がある。第一に、cAMPのGαi媒介性阻害の検出には、アデニル酸シクラーゼに対するフォルスコリンによるような同時の正の作用の誘導が必要であり、このような正の作用がGαi媒介性信号伝達によって打ち消される必要がある。加えて、同時の刺激作用は、典型的には、アッセイ法における全ての細胞に対して均一に作用する機序によって誘導されるので（例えば、フォルスコリン刺激cAMP産生）、細胞内cAMPのリガンド刺激による低下の検出は、十分に高い割合の細胞がGαi結合受容体分子を失敗なくトランスフェクトされており、それを発現するかどうかに依存している。さらに、安定にトランスフェクトされた細胞系統の代わりに一過的なトランスフェクションアッセイ法を使用する場合には、トランスフェクトされる細胞の割合を実験ごとに制御することは困難なので実験間変動が生じる。
【００３４】
GiおよびGo結合の正のアッセイ法（すなわち、受容体活性化の結果、ルシフェラーゼ活性の低下を生じる負のアッセイ法の変わりに、受容体活性化の結果、ルシフェラーゼ活性の増加を生じるアッセイ法）は検出可能な出力信号が多くなり、アッセイ間変動が減る。GiまたはGo結合は、GiまたはGo結合した受容体によって形成される信号伝達経路を変更することによって検出することができる。例えば、GαqのC末端に結合したGαi由来の5つのC末端アミノ酸を有するGαqタンパク質全体を含有するキメラGタンパク質(Gq5i)（BroachおよびThorner、Nature 384(Suppl.):14-16(1996)）が作製されている。このキメラGタンパク質は、Gαi結合受容体によってGαiと認識されるが、受容体誘導信号伝達をGαiからGαqに変える。これにより、Gαi受容体結合は、Gαq応答性SMS-LucまたはSRE-Luc構築物（Stratagene社、カリフォルニア州ラジョラ）を使用することによる正のアッセイ法を使用して検出されうる。SMSおよびSREは、好ましくは、Gαq媒介性イノシトールリン酸およびカルシウム産生に応答する。細胞のフォルスコリンによる事前刺激がない場合でも検出を実施できることは注目に値する。
【００３５】
本発明の方法により使用することができる他のキメラGタンパク質には、付録1（Gタンパク質ユーザーズマニュアル（G Protein Users Manual、http://gweb1. ucsf.edu/labs/Conklin/technical/GproteinManual.html））に示されているもの、ならびに参照として本明細書に組み入れられている、Milligan, G.およびS. Rees、TIPS 20:118-124,1999およびConldinら、Nature 363:274-276,1993に記載されているものが挙げられる。さらに、Gタンパク質（例えば、Gi、Gq、Gs、Gz、またはGo）のカルボキシル末端の少なくとも3つのアミノ酸、通常少なくとも5つのアミノ酸を、全長またはアミノ末端アミノ酸の少なくとも50%を含む第2のGタンパク質（例えば、Gi、Gq、Gs、Gz、またはGo）に置換または付加することによって、任意の他のキメラGタンパク質を構築物することができる。
【００３６】
一般に、Gαタンパク質サブユニットのカルボキシル末端は、受容体特異性の主要な決定因子である。例えば、Gqαサブユニット（αq）は、そのカルボキシル末端を対応するGi2α、Goα、またはGzα残基と置換することによって、Giα結合受容体に応答するように作製することができる。また、Gqα／GiαキメラのC末端突然変異は、重要なアミノ酸は-3位および-4位にあり、GqαおよびGsα間でカルボキシル末端を交換することにより、C末端残基に適当な受容体によって活性化させることができることを示している。さらに、Gqαの5つのカルボキシル末端アミノ酸をGsα配列と置換することにより、ある種のGsα結合受容体（V2バソプレシン受容体であるが、β2-アドレナリン受容体ではない）にホスホリパーゼCを刺激させることができる。Gsαの5つのカルボキシル末端アミノ酸をGqαの残基と置換することにより、ある種のGqα結合受容体（ボンベシンおよびV1aバソプレシン受容体であるが、オキシトシン受容体ではない）にアデニリルシクラーゼを刺激させることができる。このように、新たな受容体への結合を可能にするGαカルボキシル末端の相対的な重要性は、対を形成する受容体に依存する。
【００３７】
信号伝達をGタンパク質結合受容体から別の経路に変えることができる任意の他のGタンパク質キメラも本発明により使用することができる。
【００３８】
受容体アッセイ法
本発明は、構成的に活性な受容体、高感受性受容体、低感受性受容体、サイレンシングされた受容体、または非機能的受容体を同定する方法を提供する。従って、本発明は、構成的に活性な受容体、高感受性受容体、低感受性受容体、サイレンシングされた受容体、または非機能的受容体を同定するために、リポーターアッセイシステム、すなわち、転写活性化を測定するために典型的に使用されるベクターの任意の組み合わせを提供する。典型的なリポーターアッセイシステムは、少なくとも1つのリポーター構築物、およびリポーター構築物の発現を活性化する（例えば、直接的に）または活性化を生じさせる（例えば、間接的に）ポリペプチドをコードする発現ベクターを含む。リポーターアッセイシステムは、リポーター構築物の活性化に関与する他のポリペプチドをコードする追加の発現ベクターも含んでもよい。リポーターアッセイシステムでは、特性の受容体を介する信号伝達に応答性の応答要素を、転写プロモーターと組み合わせてリポーター遺伝子に接続する。
【００３９】
本発明は、特定の受容体を介する信号伝達に応答性の応答要素が、転写プロモーターと組み合わせてリポーター遺伝子に接続されているリポーターアッセイシステムを特徴とする。さらに具体的には、リポーター遺伝子の発現は選択した受容体の活性によって制御される。本方法は、(1) （例えば、受容体活性化の結果、遺伝子発現の増加または低下を誘発することによって）特定の受容体ポリペプチドにより、信号伝達に感受性の応答要素を同定する段階、(2)応答要素およびプロモーター（プロモーターが応答要素に含まれない場合）をリポーター遺伝子に機能的に結合する段階、ならびに(3)用量応答曲線を作成することによって、信号伝達が変更されたと推定される受容体の基底レベルのリポーター活性を陰性対照と比較し、少なくとも2つの濃度範囲にわたって陰性対照と比較した基底レベルのリポーター活性の増加または低下が構成的に活性な受容体またはサイレンシングされた受容体をそれぞれ同定する段階を含む。同様に、少なくとも2つの濃度範囲にわたって陰性対照と比較したリガンド刺激される活性の増加または低下は、高感受性受容体または低感受性受容体の同定をそれぞれ示し、対応する機能的受容体と比較したリガンド刺激される活性の欠如は、非機能受容体の同定を示す。高感受性受容体は基底状態の活性の任意の検出可能な増加を必ずしも示さないことに注目することは重要である。本方法の重要な局面は用量応答曲線の作成である。2つの濃度範囲が許容可能であるが、3つ、5つ、または10以上の濃度範囲により信頼性および再現性をさらに高くすることができる。濃度は2つ以上の対数区間に渡ってもよい。本発明はまた、正の信号を誘発するためにキメラGタンパク質を使用して、信号伝達が変更されたGタンパク質結合受容体を同定することができるリポーターアッセイシステムを提供する。
【００４０】
本発明の方法は、構成的活性、高感受性活性、低感受性活性、サイレンシングされた活性、または非機能的活性を示す受容体をスクリーニングするために使用される。受容体は、構成的に活性な受容体候補、高感受性受容体候補、低感受性受容体候補、または非機能受容体候補と同定される任意の受容体であってもよい。また、応答要素は、同定された構成的に活性な受容体候補を介する信号伝達に感受性の任意の応答要素であってもよい。例えば、異なるGタンパク質に結合する構成的に活性な受容体を同定するリポーターアッセイ法において、Gタンパク質に結合した受容体を介する信号伝達に感受性の応答要素を選択してもよい。具体的な例では、ソマトスタチンプロモーター（複数の異なる応答要素を含んでいる）（SMS）は、GαqまたはGαsに対する受容体の結合によって活性化され、血清応答要素（SRE）はGαqに対する受容体結合によって活性化され、cAMP応答要素（CRE）は、Gαsに対する受容体結合によって活性化、Gαiに対する結合によって阻害され、およびTPA応答要素（ホルボールエステルに感受性）はGαqに対する受容体結合によって活性化される。これらの応答要素は各々、特異的なGタンパク質結合受容体の基底レベルの活性の読み出しを作製するためにリポーターアッセイ法において使用することができる。
【００４１】
加えて、受容体信号伝達を検出するためのリポーター構築物は、特定の受容体を介する信号伝達に感受性のプロモーターである応答要素を含む。例えば、Gタンパク質結合受容体の信号伝達を検出するために、上皮成長因子、ガストリン、またはフォス（fos）をコードする遺伝子のプロモーターをリポーター遺伝子に機能的に結合することができる。別の例は、ホルボールエステル誘導に感受性のTPA応答要素を含む。特定の受容体を介する信号伝達によって誘導される種々の信号伝達経路のいずれかに感受性の多種多様のリポーター構築物を作製することができることが理解される（例えば、二次メッセンジャー信号伝達経路）。従って、本発明の方法は、特定の受容体に感受性の応答要素を単純に選択し、リポーター構築物のリポーター遺伝子の上流に応答要素を位置づけることによって、シングル膜貫通受容体(single transmembrane receptors)である受容体または核受容体を含む他の種類の構成的に活性な受容体を同定するために使用することができる。例えば、要素AP-1、NF-κb、SRF、MAPキナーゼ、p53、c-jun、TAREは全て、リポーター遺伝子を発現させるためにリポーター遺伝子の上流に位置づけることができる。プロモーター要素を含む追加の応答要素は、Stratagene社のカタログ(PathDetect（登録商標）in Vivo Signal Transduction Pathway cis-Reporting Systems Introduction ManualまたはPathDetect（登録商標）in Vivo Signal Transduction Pathway trans-Reporting Systems Introduction Manual、Stratagene社カリフォルニア州ラジョラ)に見出すことができる。
【００４２】
特定の受容体の、構成的活性、高感受性、感受性の低下、サイレンシング、または活性の欠如のそれぞれも、受容体の基底状態の活性および／またはリガンド刺激された活性を測定するために典型的に使用される任意のアッセイ法によって測定することができる。構成的に活性な受容体を同定するために、cAMP、cGMP、ppGpp、イノシトールリン酸、またはカルシウムイオンの基底レベルの変化を含むが、これらに限定されない基底レベルの二次メッセンジャー信号伝達の変化を評価することができる。
【００４３】
上記のように、いくつかの受容体（例えば、いくつかの野生型受容体）は天然の状態で構成的に活性である。このように天然に存在する構成的に活性な受容体は、野生型受容体の基底状態の活性を陰性対照と単純に比較することによって同定される。好適な陰性対照は、例えば、天然の野生型受容体の発現を欠損する細胞（例えば、空発現ベクターをトランスフェクトした細胞、または構成的活性を欠損するように以前から樹立されている異なる受容体をトランスフェクトした細胞（好ましくは、空発現ベクターおよび非構成的に活性な参照受容体の両方を使用する））である。
【００４４】
あるいは、構成的な活性を有する突然変異受容体は、突然変異した構成的に活性な受容体の基底レベルの信号伝達を野生型受容体の基底レベルの信号伝達と比較することによって同定することができる。突然変異した受容体または天然に存在する受容体の構成的な活性はまた、受容体の二次メッセンジャー信号伝達などの基底状態の信号伝達レベルを対応する野生型受容体の基底状態の信号伝達レベルと比較することによっても確立することができる。野生型受容体のリガンド刺激された活性を測定するために典型的に使用される任意のアッセイ法はまた、突然変異した受容体の基底レベルの活性を測定するために使用することができる。疾病の表現型に関連する構成的に活性な受容体、例えば、多形の構成的に活性な受容体が構成的な活性の比較的わずかな増加（例えば、25%程度の増加）を示すのは一般的である。構成的に活性な受容体の基底状態の活性は、逆アゴニストの存在下における活性の低下によって確認することができる。
【００４５】
このような簡単な原則は、多種多様の構成的に活性なGタンパク質結合受容体を同定するために容易に適用することができる。ほんの一例として、メラノコルチン-4（MC-4）受容体のリガンド依存的活性化は、cAMP産生の増加を測定することによってアッセイされる（Huszarら、Cell 88:131-141,(1997))。構成的に活性な形態の受容体を同定するために評価することができる細胞内の二次メッセンジャー信号伝達経路を有するGタンパク質結合受容体の追加の例には、GLP-1受容体（アデニル酸シクラーゼおよびホスホリパーゼC（PLC））および副甲状腺ホルモン受容体（PTH）が挙げられる（Dillonら、Endocrinology 133(4):1907-1910,(1993)、WhitfieldおよびMorley、TiPS,16:382-385,1995を参照されたい)。他のGタンパク質結合受容体は、活性化された状態である種の細胞内分子に結合する。例えば、muオピオイド受容体は、受容体活性化Gタンパク質（Gαi）によってGTP結合レベルの増加を誘導する（例えば、Befortら、J.Biol.Chem.274(26):18574-18581,(1999)を参照されたい）。
【００４６】
他の種類の受容体（例えば、シングル膜貫通ドメイン受容体および核受容体などの非Gタンパク質結合受容体）の活性も、それらが誘導する生化学経路を介して測定することができる。例えば、EPO受容体に対するリガンドEPOの結合は、JAK2-STAT5信号伝達経路を活性化する（例えば、Yoshimuraら、Curr. Opin. Hematol., 5(3): 171-176,1998を参照されたい）。
【００４７】
基底レベルの活性が増加した受容体（構成的に活性な受容体）の同定に適用する基本的な原則は、基底レベルの活性が低下した受容体（例えば、サイレンシングされた受容体）および高感受性受容体または低感受性受容体の同定に直接適用可能である。高感受性受容体または低感受性受容体は、野生型受容体のリガンド誘導された活性を突然変異受容体または多形受容体のリガンド誘導された活性と比較することによって同定され、高感受性受容体または低感受性受容体は、所定の濃度のリガンドに対して野生型受容体と比較してそれぞれより強い信号またはより弱い信号を示す能力によって同定される。従って、高感受性受容体または感受性が低い受容体は、特定濃度のリガンドに対して、野生型受容体が同一濃度のリガンドに対して示す応答と比較して、それぞれ増加したまたは減少した応答を示すと特徴づけることができる。例えば、5μMのリガンドが、陰性対照と比較して、野生型受容体において5倍の活性の刺激を誘導する場合、5μMのリガンドは、同一の陰性対照と比較して、高感受性受容体において10倍の活性の刺激を生じることができる。従って、候補の高感受性受容体は低い濃度のリガンド（リガンドの飽和レベル未満）で刺激することができ、受容体が誘導する信号を測定することができる。野生型受容体と比較したときのリガンド刺激された活性の増加は、高感受性受容体の同定を示す。同様に、5μMのリガンドが、陰性対照と比較して、野生型受容体において5倍の活性の刺激を誘導する場合には、5μMのリガンドは、同一の陰性対照と比較して、低感受性受容体において2倍の活性の刺激を生ずる。
【００４８】
非機能受容体は、高感受性受容体を同定する技法と同様の技法を使用して作製することができ、機能的な野生型受容体と比較してリガンド刺激された応答が生じないことについて試験することができる。
【００４９】
本明細書に記載されている例は、受容体媒介性の二次メッセンジャー信号伝達の基底レベルの突然変異または多形により誘導された変更を検出する際のリポーター遺伝子構築物の感度を例示している。アッセイ法の感度は、トランスフェクトする受容体cDNAsの濃度範囲にわたって突然変異または多形によって誘導される活性の変更をプロファイリングすることによって顕著に増加される。これを実施すると同時に、リポーター遺伝子（およびいくつかの場合には、キメラG-タンパク質）の濃度を一定に保持する。別の方法としておよび追加の方法として、アッセイ法の感度をさらに増強するために、トランスフェクトされた受容体cDNAsの用量応答曲線を、異なる規定用量のリポーター遺伝子の同時トランスフェクション時に作成することができる。曲線の大半にわたって、野生型および機能的に変更された突然変異／多形受容体を識別することができる。曲線を作成する重要性は、突然変異体の機能的活性が野生型と重複することがある、高濃度および低濃度のトランスフェクトされた受容体cDNAにおいて強調される。従って、例は、信号伝達が変更された受容体は、用量応答曲線を作成することによって信頼性高く且つ再現性良く同定することができることを例示しており、また用量範囲にわたって信号伝達の評価を含まない従来の受容体アッセイ法には実験の人為要素が生じることがあることを実証している。これらの人為要素は、陰性対照または野生型受容体と比較して、信号伝達が変更された受容体の活性を隠蔽することがある。
【００５０】
用途
信号伝達が変更された受容体は、一旦同定されたら、リガンド（例えば、ペプチド、非ペプチド、および小分子リガンドを含む）を同定するために、例えば、大規模高スループットスクリーニングアッセイ法のような薬剤スクリーニングアッセイ法に使用することができる。これらのリガンドは、さらに実験を実施すると、受容体の活性化または阻害（例えば、それぞれ、アゴニスト、逆アゴニスト、またはアンタゴニストによる）が有用な治療効果を有する疾病または疾患を治療するための有用な治療薬であることが明らかになることがある。
【００５１】
例えば、細胞にリガンドを接触させ、リポーター構築物のリガンド依存的な活性化または阻害についてアッセイし、リガンド非依存的な信号伝達と比較したときのリガンド依存的な活性化の増加または低下が、それぞれ、アゴニストまたはアンタゴニストの存在を示す、本明細書に記載するリポーターアッセイシステムを使用して特定の構成的に活性な受容体に結合するリガンド（例えば、ホルモンまたは薬剤）を同定することができる。受容体活性を増加または低下することによって特定の受容体を活性化または阻害するリガンドは、さらに実験を実施すると、疾病を治療するための有用な治療薬であることが明らかになることがある。
【００５２】
あるいは、本発明のアッセイシステムを使用して、特定の受容体によって生成される基底状態の信号またはリガンドに刺激された信号を変更（すなわち、増加または低下する）遺伝的多形または突然変異をスクリーニングすることができる。従って、本発明の受容体を使用して、遺伝的多形もしくは突然変異が特定の疾病もしくは疾患に寄与する、または健康を増強する基礎的な機序を同定することもできる。例えば、同定された多形または突然変異はアゴニスト非依存的信号伝達、特に疾病を生じるアゴニスト非依存的信号伝達を生じることがある。さらに、同定された多形または突然変異は、薬剤に対する応答を変更することがある。本発明のアッセイシステムを使用して、（例えば、高感受性受容体を同定することによって）、リガンドに誘導された信号伝達に対する受容体の突然変異に誘導された感受性を検出することもできる。薬理ゲノム学の出現により、機能的に重要な多形または突然変異をスクリーニングする迅速な方法は有用性が高い。
【００５３】
オーファン受容体（野生型または突然変異型）に適用する場合には、異なる信号伝達経路に感受性のリポーター遺伝子構築物パネル（例えば、SRE-Luc、SMS-Luc、およびCRE-Luc）を併用した本発明の方法を使用して、内因性受容体リガンド（例えば、cAMP、イノシトールリン酸産生）によって活性化される二次メッセンジャー経路を予測することができる。この情報は、同族の内因性リガンドの同定（すなわち、受容体の脱-オーファン化(de-orphaning))および本発明の高スループットスクリーニングに基づいた技法を使用することによるオーファン受容体に作用する薬剤の発見を容易にし、加速する。これにより、薬剤のスクリーニング作業はより集約され、低価格で実施されうる。また、（競合的結合アッセイ法の必要条件である）薬剤スクリーニングの必要条件として、内因性リガンドに関する知識は必要とされない。
【００５４】
以下の実施例は本発明を例示する目的のために提供されており、限定するものと解釈されるべきではない。
【００５５】
実施例1
構成的に活性なCCK-2受容体
野生型CCK-2受容体（Gq結合）および構成的に活性な突然変異体（MH162）を、広範囲のDNA同時トランスフェクション量にわたって評価した。DNA「用量応答」曲線を使用して、リガンド刺激に依存しない構成的な活性を証明した。ウェルに種々の濃度（すなわち、5 ngのDNA/ウェル、35 ngのDNA/ウェル、および150 ngのDNA/ウェル）のSREルシフェラーゼリポーター構築物を同時トランスフェクトした。翌日、LucLiteルシフェラーゼアッセイキット (Packard社)を使用して、細胞をアッセイした。
【００５６】
例示した濃度の同時トランスフェクトしたSREルシフェラーゼ構築物の各々について、アッセイ法は、特定の範囲のトランスフェクトした受容体cDNA/ウェルにわたって野生型を構成的に活性な受容体からきちんと識別した（図1〜3）。野生型の基底状態（未刺激）の信号伝達は、空発現ベクターである、pcDNA 1.1をトランスフェクトした細胞の信号伝達より少ないかまたはほぼ同じであった。一方、構成的に活性な突然変異体をコードするcDNAを広い濃度範囲にわたってトランスフェクトすると（図1〜3）、野生型の値および空発現ベクターで観察された値を有意に超える信号伝達が誘導された。
【００５７】
実施例2
構成的に活性なMC-4受容体
野生型MC-4（Gs結合）および突然変異MC-4受容体（MC4-M12）を広い範囲のDNA同時トランスフェクション量にわたって評価した。DNA「用量応答」曲線を使用して、リガンド刺激に依存しない構成的な活性を証明した。各ウェルに35ngのリポーターを終夜同時トランスフェクトした。翌日、LucLiteルシフェラーゼアッセイキット (Packard社)を使用して、細胞をアッセイした。
【００５８】
図4A〜Bは、野生型MC-4受容体（Gs結合）を、構成的にさらに活性である受容体突然変異体（MC4-M12）と対比している。トランスフェクトしたcDNAの広い範囲にわたって（図参照）、野生型受容体の基底レベルの信号伝達は、「空」発現ベクターpcDNA1.1と比較して高く、従って、野生型受容体は構成的に活性である。活性化点変異を有するMC-4受容体（MC4-M12）をコードするcDNAの発現により、基底状態の信号伝達の著しい増加が観察された。
【００５９】
実施例3
構成的に活性なPTH受容体
野生型副甲状腺ホルモン（PTH）受容体（Gs結合）および2つの構成的に活性なPTH受容体突然変異体（H223RおよびT410P）を、広い範囲のDNA同時トランスフェクション量にわたって評価した。DNA「用量応答」曲線を使用して、リガンド刺激に依存しない構成的な活性を証明した。各ウェルに35ngのリポーターを終夜同時トランスフェクトした。翌日、LucLiteルシフェラーゼアッセイキット (Packard社)を使用して、細胞をアッセイした。
【００６０】
活性化点変異を有するPTH受容体をコードするcDNAの発現により、基底状態の信号伝達の著しい増加が観察された（図5、H223RまたはT410P）。
【００６１】
実施例4
構成的に活性なMuオピオイド受容体
野生型muオピオイド受容体（Gi結合）および構成的に活性な受容体突然変異体（mu OR-MO1）を、広い範囲のDNA同時トランスフェクション量にわたって評価した。DNA「用量応答」曲線を使用して、リガンド刺激に依存しない構成的な活性を証明した。各ウェルに35ngのリポーター+7ngのGq5iを終夜同時トランスフェクトした。翌日、LucLiteルシフェラーゼアッセイキット (Packard社)を使用して、細胞をアッセイした。
【００６２】
トランスフェクトしたcDNAの広い範囲にわたって（図6A〜B）、野生型の基底状態（未刺激）の信号伝達は、空発現ベクターpcDNA 1.1をトランスフェクトした細胞の信号伝達とほぼ同じであった。一方、構成的に活性な突然変異体は、野生型の値を有意に超えて高い信号伝達を誘導した。
【００６３】
実施例5
構成的に活性な受容体の信号伝達を非特異的に低下する、構成的に活性な受容体と別の受容体との同時発現
この実施例は、構成的に活性な第1の受容体と異なる第2の受容体との同時発現は、第2の受容体の基底状態の活性または信号伝達機序にかかわらず、第1の受容体によって誘導される信号伝達を非特異的に低下することを例示している。各実験について、各ウェルに35ngのSms-Lucおよび2.5ngのMC4-M03（MC4-Rの構成的に活性な変種）ならびに第2の受容体cDNAまたは対照DNAをトランスフェクトした。トランスフェクションは終夜実施した。次いで、プロテアーゼ阻害剤の存在下において細胞を終夜刺激した（+または-リガンド）。Packard社製のLucLiteルシフェラーゼアッセイキットを使用して、細胞をアッセイした。
【００６４】
構成的に活性なMC4受容体突然変異体（MC4-M03）の発現により、（実施例2においても実証されているように）空発現ベクターであるpcDNA 1.1と比較して、高いレベルのGs媒介性の基底状態の信号伝達が得られた（図7参照）。野生型Muオピオイド受容体（rmOR、Gi結合であるが基底状態の活性がない。実施例4参照）、構成的に活性なMuオピオイド受容体突然変異体（rmOR-M01、基底状態のGi機能によりGs媒介性信号伝達の強力な阻害剤であると予測される。実施例4参照）またはCCK-2受容体（hCCK-2、基底状態の活性はなく、MC4-M03とは異なるGq媒介性の機序を介して作用すると予測される。実施例1参照）の同時発現は全て、MC4-M03誘導性の基底状態の信号伝達を実質的に無効にする。従って、このアッセイ法において他の受容体の存在下におけるMC4-M03機能の低下は、他の受容体の信号伝達特性を示さない機序を介して生じる。
【００６５】
実施例6
第2の受容体の特異的な機能特性に寄与することができない、第2の受容体の同時発現による構成的に活性な受容体の阻害
この実施例は、異なる第2の受容体の同時発現による構成的に活性な第1の受容体の阻害は、第2の受容体を広い濃度範囲にわたって評価しても、第2の受容体の特異的な機能特性に寄与しないことを例示している。各実験について、ウェルに、35ngのSms-Lucおよび2.5ngのMC4-M03（MC4-Rの構成的に活性な変種）ならびに明示されている第2の受容体cDNAまたは対照DNAを同時トランスフェクトした。トランスフェクションは終夜実施した。次いで、リガンド非依存的信号伝達レベルを評価するために、細胞を終夜インキュベートした。Packard社製のLucLiteルシフェラーゼアッセイキットを使用して、細胞をアッセイした。
【００６６】
構成的に活性なMC4受容体突然変異体（MC4-M03）の高い基底状態の信号伝達は、野生型Muオピオイド受容体（Gi結合、基底状態の活性がない）、構成的に活性なMuオピオイド受容体突然変異体（MuOR CAR、リガンド非依存的Gi結合）、またはCCK-2受容体（基底状態の活性がない、Gq結合）のいずれかの同時発現を増加することにより徐々に低下する。これらの第2の受容体のどちらかによる信号伝達の濃度依存的な阻害は類似しており、観察された阻害の程度は第2の受容体に関連した信号伝達経路またはその構成的な活性のどちらにも関連がないことを示している。実際、空発現ベクターである、pcDNA 1.1の同時発現でさえも、MC4-M03誘導信号伝達を濃度依存的に阻害し（高いDNA濃度であったが）、阻害は少なくとも一部には、受容体非依存的で、非特異的な過程を反映していることを示唆している。
【００６７】
他の態様
本明細書に記述されている文献および特許出願は全て、それぞれの独立した文献または特許出願が具体的且つ個別に参照として組み入れられていることが示されているかのように同じ程度に、参照として本明細書に組み入れられている。本発明は本発明の具体的な態様に関連して記載されているが、さらなる改良を加えることが可能であることが理解され、本出願は、一般に本発明の原則に従い、本発明が属する分野内で既知または慣例である実施の範囲内にあり、以前に記載されている本質的な特徴に適用することができ、添付の特許請求の範囲の範囲内に従う本発明の開示内容からのこのような逸脱を含む本発明の任意の変更、用途、または適合を含むことが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】5 ngのSRE-Lucリポーター構築物を同時トランスフェクトした野生型および突然変異型CCK-2受容体ならびに陰性対照の用量応答曲線である。
【図２】35 ngのSRE-Lucリポーター構築物を同時トランスフェクトした野生型および突然変異型CCK-2受容体ならびに陰性対照の用量応答曲線の非依存的実験の2つの例である。
【図３】150 ngのSRE-Lucリポーター構築物を同時トランスフェクトした野生型および突然変異型CCK-2受容体ならびに陰性対照の用量応答曲線である。
【図４】35 ngのSms-Lucリポーター構築物を同時トランスフェクトした野生型および突然変異型MC-4受容体ならびに陰性対照の用量応答曲線の非依存的実験の2つの例である。
【図５】35 ngのSms-Lucリポーター構築物を同時トランスフェクトした野生型および2つの突然変異型PTH受容体ならびに陰性対照の用量応答曲線である。
【図６】35 ngのSRE-Lucリポーター構築物および7ngのGq5iを同時トランスフェクトした野生型および突然変異型muオピオイド受容体ならびに陰性対照の用量応答曲線の非依存的実験の2つの例である。
【図７】Sms-Lucリポーターを同時トランスフェクトした第1の構成的に活性なMC4受容体および種々の第2の受容体または陰性対照の棒グラフである。
【図８】Sms-Lucリポーターを同時トランスフェクトした第1の構成的に活性なMC4受容体および種々の第2の受容体または陰性対照の用量応答曲線である。
【図９】基底状態の活性が増加している構成的に活性なクラスI Gタンパク質結合受容体の表である。突然変異されたとき、受容体に構成的な活性を与えるアミノ酸を示す。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９−１】
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【図９−２】
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【図９−３】
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【図９−４】
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【図９−５】
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【図９−６】
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【図９−７】
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【図９−８】
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【図９−９】
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【図９−１０】
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【図９−１１】
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【図９−１２】
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【図９−１３】
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【図９−１４】
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【図９−１５】
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【国際調査報告】
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