(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リン酸化欠損ＰＩＴＡＬＲＥ又はリン酸化欠損ＰＩＳＳＬＲＥをコードするヌクレオチド配列を含む、単離された核酸分子であって、前記リン酸化欠損ＰＩＴＡＬＲＥは、配列番号２のアミノ酸１６４−１７２において、１以上のアミノ酸の欠失、挿入、または置換があることを除いては配列番号２の配列を有し、前記リン酸化欠損ＰＩＳＳＬＲＥは、配列番号４のアミノ酸１５１−１５９において、１以上のアミノ酸の欠失、挿入、または置換があることを除いては配列番号４の配列を有する、前記単離された核酸分子。
【請求項２】
リン酸化欠損ＰＩＴＡＬＲＥ又はリン酸化欠損ＰＩＳＳＬＲＥが、ＰＩＴＡＬＲＥのリン酸化活性のコンセンサス配列ＫＬＡＤＦＧＬＡＲにおいて、又はＰＩＳＳＬＲＥのリン酸化活性のコンセンサス配列ＫＴＡＤＦＧＬＡＲにおいて、アスパラギン酸（Ｄ）またはアスパラギン酸を含むいくつかのアミノ酸の置換、挿入および／または欠失を有する、請求項１に記載の単離された核酸分子。
【請求項３】
リン酸化欠損ＰＩＴＡＬＲＥ又はリン酸化欠損ＰＩＳＳＬＲＥにおいて、ＰＩＴＡＬＲＥのリン酸化活性のコンセンサス配列ＫＬＡＤＦＧＬＡＲ、又はＰＩＳＳＬＲＥのリン酸化活性のコンセンサス配列ＫＴＡＤＦＧＬＡＲ中のアスパラギン酸をアスパラギンで置換する、請求項１または２に記載の単離された核酸分子。
【請求項４】
リン酸化欠損ＰＩＴＡＬＲＥが配列番号３０であるか、又はリン酸化欠損ＰＩＳＳＬＲＥが配列番号３１である、請求項１−３のいずれか１項に記載の単離された核酸分子。
【請求項５】
ＰＩＴＡＬＲＥの配列が配列番号１であり、ＰＩＳＳＬＲＥの配列が配列番号３である、請求項１−４のいずれか１項に記載の単離された核酸分子。
【請求項６】
請求項１−５のいずれか１項に記載の核酸によりコードされる、単離されたタンパク質。
【請求項７】
請求項１−５のいずれか１項に記載の核酸分子又は請求項６に記載の単離されたタンパク質、及び薬学的に受容可能な担体を含む、薬剤組成物。
【請求項８】
請求項１−５のいずれか１項に記載の核酸分子又は請求項６に記載の単離されたタンパク質の、癌、乾せん、肥厚、または血管の疾患および障害を有する個体を処理するための医薬の調製における使用。
【請求項９】
請求項１−５のいずれか１項に記載の核酸分子を含むベクター。
【発明の詳細な説明】
行政権利の承認
本発明は、国立癌研究所から許可番号R1-C860999-01の下、行政の支持を得ている。政府は本発明に対して一定の権利を有する。
発明の分野
本発明はヒトcdc2関連キナーゼの同定およびクローニング、同タンパク質の製造および使用方法、および細胞周期におけるこれらの活性の阻害組成物および方法に関連する。
発明の背景
細胞分裂、細胞増殖および細胞分化は、かなりの割合がリン酸化/脱リン酸化により制御されている複雑な過程である。従って、タンパク質キナーゼおよびホスファターゼは、細胞制御において主要な役割を果たす。タンパク質キナーゼファミリーのメンバーは、他の中でもキナーゼ、ホスファターゼ、転写因子、サイクリン、代謝酵素および構造タンパク質、などを含む非常にさまざまなタンパク質の活性を調節することが知られている。細胞周期は、少なくとも部分的には、サイクリン依存性キナーゼ（CDKS）と呼ばれるタンパク質キナーゼのサブファミリーによって制御されている。これらのタンパク質キナーゼは、複合体のキナーゼ活性に必要なサイクリンと呼ばれる制御サブユニットの会合を必要とする触媒ドメインを含む。サイクリン/CDK複合体は、細胞周期の異なる時点で必要であることが示されている。脊椎動物において、CDK2は、おそらくサイクリンEに関連したDNA合成のために必要である。間期から分裂期への移行にはサイクリンBに関連したCDC2活性が必要である。さらに、CDK4/およびCDK6/D型サイクリン複合体は、細胞周期進行に対する増殖因子刺激に結びついているようである。細胞周期におけるCDK5の役割は、議論を呼んでいる。このキナーゼはD型サイクリンと会合するけれども、最終的に分化した神経細胞において高レベルで発現し、神経繊維のリン酸化に関与しているようである。
酵母における細胞周期の正常な進行には、単一のサイクリン依存性キナーゼ（cdk）であるp34/cdc2/CDC28がサイクリンと会合して、G1/SおよびG2/M移行の両方を制御する活性のあるリン酸化複合体を形成することが必要である。いくつかのネズミおよびヒトのcdc2関連キナーゼの発見および同定により、哺乳動物の細胞周期体系は、はるかに高度の複雑さの下で作用していることが明らかになってきた。いくつかの異なるサイクリン-cdk複合体が細胞周期の異なる段階において活性であることが見いだされた。
細胞周期制御機構の構成成分は、いくつかのヒト癌において関与していることが見いだされた。サイクリン依存性キナーゼ、その制御サブユニットまたはサイクリン、サイクリン依存性キナーゼ阻害剤は、関連癌抑制タンパク質p53およびpRbと同様に、数々のヒト腫瘍において脱制御または突然変異を受けていることが見いだされた。DNA腫瘍ウイルスタンパク質E1A,SV40ラージT,およびE7の形質転換活性は、少なくとも部分的には、増殖抑制物質であるpRbに結合してE2Fを放出させることを通じて、発揮されている。さらに、E1AはサイクリンA/cdk2複合体に結合することが示され、細胞周期と形質転換された表現型との間の最初の直接の関連を示している。
細胞増殖の異常は、乾せん、血管の病気および癌のような特定の病気につながりがある。癌に関連したのぞましくない細胞増殖を阻害する化合物を同定する必要がある。特には、悪性細胞の抑制がはずれた過剰生産および増加に関与する分子シグナルを阻害することによって癌に特徴的な異常な細胞増殖を減少させる、安全で有効な化合物が探索された。特には、癌、乾せん、血管の病気および異常のような病気、異常および状態が特徴的な異常な細胞増殖を起こす細胞の抑制がはずれた過剰生産および増加に関与する分子シグナルを阻害する、安全で有効な化合物が探索された。
本発明の要旨
本発明は、実質的に純粋なヒトサイクリン依存性キナーゼ様タンパク質PITALREおよびPISSLREに関する。
本発明は、PITALREまたはPISSLREを含む単離したタンパク質複合体に関する。
本発明は、PITALREまたはPISSLRE、またはその断片をコードする単離した核酸分子に関する。
本発明は、PITALREまたはPISSLREをコードする核酸配列を含む組換え発現ベクターに関する。
本発明は、PITALREまたはPISSLREをコードする核酸配列を含む組換え発現ベクターを含む宿主細胞に関する。
本発明は、PITALREまたはPISSLREをコードする核酸配列の一部に相補的なヌクレオチド配列からなるオリゴヌクレオチド分子に関する。
本発明は、PITALREまたはPISSLRE上のエピトープに結合する単離された抗体に関する。
本発明は、リン酸化欠損PITALREまたはリン酸化欠損なPISSLREをコードするヌクレオチド配列を含む単離された核酸分子に関する。
本発明は、リン酸化欠損PITALREまたはリン酸化欠損PISSLREをコードするヌクレオチド配列を含む組換えベクターに関する。
本発明は、薬学的に受容可能なキャリヤーおよびリン酸化欠損PITALREまたはリン酸化欠損PISSLREをコードするヌクレオチド配列を含む核酸分子を含む薬学的組成物に関する。
本発明は、PITALREのリン酸化活性を阻害する化合物を同定するのに有用な方法、キットおよび試薬に関する。
【図面の簡単な説明】
図１は、野生型PITALRE、アンチセンスPITALRE、リン酸化欠損PITALRE、野生型PISSLRE、アンチセンスPISSLRE、リン酸化欠損PISSLREのうちひとつをコードする遺伝子構築物、およびコントロールを導入した場合の細胞周期（G1,SおよびG2/M）の３つの段階の各々における細胞の割合を比較した実験のデータを示す。
発明の詳細な説明
２つの新規のcdc2関連キナーゼであるPISSLREおよびPITALREを見いだした。これらのタンパク質は、細胞周期を通しての細胞の進行、特に細胞分裂を引き起こしてG1期の２つの細胞を生じるG2/M移行期に関与することが分かった。機能を欠いたPISSLREまたはPITALREの存在により、細胞がG2転移を完了できなくなることが発見された。従って、PISSLREまたはPITALRE活性のいずれかの阻害が、細胞分裂を阻害する。
多くの病気は、細胞周期の制御が不能になり、その結果細胞分裂が脱制御されることによって特徴づけられる。細胞増殖の脱制御は、癌、並びに、乾せん、肥厚および細胞増殖が特徴的な他の病気および異常のあらゆる形態にとって主要な特徴である。したがってPISSLREまたはPITALREのいずれかの活性を阻害することによる細胞分裂の阻害能力は、細胞増殖の脱制御が特徴的な病気および異常に苦しむ患者の治療方法を提供する。PISSLREまたはPITALRE、および細胞周期におけるそれぞれの役割の発見は、それに対する阻害剤を同定および/または設計可能な薬剤標的を提供する。このような阻害剤は、抗癌剤に用いられる特定の戦略である、細胞分裂の阻害に有用である。
PISSLREおよびPITALREは精製され；タンパク質を含む複合体が単離され；タンパク質に結合する抗体を生産するハイブリドーマが作成され；これらのタンパク質をコードするcDNAが単離され、配列決定され、宿主細胞に導入されて組換え的にタンパク質を発現する発現ベクターを含むベクターに導入した。リン酸化欠損PISSLREおよびPITALREは、G2期移行を妨げるように設計した。これらの突然変異をコードする核酸は、PISSLREおよびPITALREに対するアンチセンス分子を有するものとして作成した。
PISSLREおよびPITALREの発見は、特定の阻害剤の設計および発見のための手段を提供する。本発明によれば、これらのタンパク質は、特定の阻害剤のための化合物をスクリーニングするのに使用できる。阻害剤は抗癌剤として有用である。精製したPISSLREまたはPITALRE、およびPISSLREまたはPITALREを含む複合体は、こうしたタンパク質および複合体が試験化合物の存在下において活性であるかどうかを決定するための薬剤スクリーニングにおいて使用できる。試験化合物をスクリーニングして、複合体を解離させて複合体の形成を阻害する化合物を同定すことができる。
PISSLREまたはPITALREに結合する抗体を生産するハイブリドーマ、および抗体そのものは、PISSLREまたはPITALREおよびPISSLREまたはPITALREを含むタンパク質複合体の単離および精製に有用である。さらに、抗体はPITALREまたはPISSLRE活性の特異的な阻害剤である。
これらのタンパク質をコードする単離されたcDNAは、タンパク質の組み換え生産と同様に、突然変異の生産における出発材料として有用である。cDNAは、宿主細胞に導入されてタンパク質を組み換え的に発現する発現ベクターを含むベクターに導入する。核酸分子およびその断片、特にゲノム断片は、遺伝的再構成を検出するためのプローブとして有用である場合がある。例えば、制限断片長多型性測定および蛍光in situハイブリダイゼーション測定においてプローブは有用である。PISSLREまたはPITALREをコードするcDNA断片に相補的なヌクレオチド配列を含む核酸分子は、各々mRNAの翻訳を阻害し、遺伝配列を増幅するアンチセンス分子およびプライマーとして使用できる。
リン酸化欠損な突然変異であるPISSLREおよびPITALREをコードする核酸は、細胞分裂を阻害するように細胞に導入できる。このような核酸分子は、輸送小胞内に含めたり、および/または薬剤として動物に投与するための薬学的に受容可能なキャリヤーと一緒に処方することができる。
PITALREは、SEQ ID NO:1に示したcDNAによってコードされ、SEQ ID NO:2に示したアミノ酸配列を持っている。PITALREは、in vitroでpRbのセリン残基をリン酸化できるがヒストンH1には作用しない核に局在するキナーゼである。これはcdk4またはcdk6に似た機能であることを示している；しかし、このキナーゼ活性は細胞周期で制御されていないことが見いだされている。
PISSLREは、SEQ ID NO:3に示したcDNAによってコードされ、SEQ ID NO:4に示したアミノ酸を持っている。PISSLREは、cdc2と47%一致しており、PITALRE様配列中にプロリンを含むcdkの保存されたモチーフおよびcdk活性化キナーゼ（CAK）のリン酸化の標的残基を含む。これらのモチーフはどちらもサイクリンの結合および安定化に必要である。PISSLRE遺伝子は、最終的に分化した組織においてやや優勢に発現しており、これは増殖していない神経組織において特異的に発現されるcdk5に機能的に関連することを示している。
PITALREおよびPISSLREは、天然源より単離し、組換えＤＮＡ法によって生産したり、または標準的なタンパク質合成技術によって合成可能である。
PITALREまたはPISSLREに特異的に結合する抗体は、既知の技術および容易に入手可能な出発材料を使用して天然源からタンパク質を精製するために使用できる。このような抗体は、組換えDNA方法でタンパク質を作成した場合にタンパク質を存在する材料から精製するためにも使用可能である。
本明細書中において使用する場合、”抗体”という用語は、完全な無傷の抗体およびそのFab断片およびF（ab）2断片のことを言及することを意味する。完全な無傷の抗体は、ヌズミモノクローナル抗体、キメラ抗体およびヒト化抗体のようなモノクローナル抗体を含む。ある態様において、抗体はSEQ ID NO:2またはSEQ ID NO:4のエピトープに特異的に結合するが両方には結合しない。これらのタンパク質のうち１つに存在するエピトープに結合する抗体は、親和性クロマトグラフィーのような周知の技術を使用して天然源または組換え発現システムの両方からタンパク質を単離および精製するために有用である。このような抗体は、試料内におけるこのようなタンパク質の存在を検出したり、細胞がタンパク質を発現するかどうかを決定するために有用である。
抗体の作成、および完全な無傷の抗体、Fab断片およびF（ab）2断片のタンパク質構造、およびこのような分子をコードする遺伝的配列の編成は、周知であり、例えば、本明細書中に参考文献として取り入れられているハーロー,E.およびD.レーン（1988）抗体：実験の手引、コールドスプリングハーバー研究所、コールドスプリングハーバー、ニューヨークに記載されている。簡単にいえば、例えば、PITALREまたはPISSLRE、またはその免疫原性断片をマウスに注入する。マウスの脾臓をとりだして、脾臓細胞を単離し、不死化したマウス細胞と融合する。ハイブリッド細胞、またはハイブリドーマを培養し、抗体を分泌する細胞を選択する。抗体を分析し、PITALREまたはPISSLRE（マウスにどちらを注入したかに依存する）に特異的に結合することがわかれば、それを生産するハイブリドーマを培養して抗体を継続的に供給できるようにする。
標準的な技術および容易に入手可能な出発材料を使用して、SEQ ID NO:1またはSEQ ID NO:3に開示されるヌクレオチド配列情報を使用して設計したプローブを使用して、PITALREまたはPISSLREをコードする核酸分子をcDNAライブラリーより単離できる。本発明はPITALREまたはPISSLREをコードするヌクレオチド配列を含む核酸分子の単離に関連する。本発明はSEQ ID NO:2またはSEQ ID NO:4のアミノ酸配列をコードするヌクレオチド配列を含む単離された核酸分子に関連する。ある態様において、核酸分子はPITALREまたはPISSLREをコードするヌクレオチド配列から成る。ある態様において、核酸分子はSEQ ID NO:1またはSEQ ID NO:3におけるコード配列から成るヌクレオチド配列を含む。ある態様において、核酸分子はSEQ ID NO:1またはSEQ ID NO:3において記載したヌクレオチド配列から成る。本発明の単離した核酸分子は、本発明のタンパク質を調製するための構築物および組換え発現システムを調製するために有用である。
cDNAライブラリーは、周知の技術により作成できる。本明細書中に記載したヌクレオチド配列の１つを含むcDNAクローンは、SEQ ID NO:1またはSEQ ID NO:3に記載したヌクレオチド配列の少なくとも一部を含むプローブを使用して同定できる。プローブは、少なくとも16ヌクレオチドであり、好適には少なくとも24ヌクレオチドである。プローブは、標準的なハイブリダイゼーション技術を使用してcDNAライブラリーをスクリーニングするのに使用する。あるいは、出発材料としてのヒト細胞由来のゲノムDNAを使用して、ゲノムクローンを単離できる。
本発明は少なくとも10ヌクレオチドであるSEQ ID NO:1またはSEQ ID NO:3の断片と同一または相補的なヌクレオチド配列を含む単離された核酸分子に関連する。ある態様において、単離した核酸分子は少なくとも10ヌクレオチドであるSEQ ID NO:1またはSEQ ID NO:3の断片と同一または相補的なヌクレオチド配列を含む。ある態様において、単離した核酸分子は15-150ヌクレオチドであるSEQ ID NO:1またはSEQ ID NO:3の断片と同一または相補的なヌクレオチド配列を含むか、またはそれらから成る。ある態様において、単離した核酸分子は15-30ヌクレオチドであるSEQ ID NO:1またはSEQ ID NO:3の断片と同一または相補的なヌクレオチド配列を含むか、またはそれらから成る。少なくとも10ヌクレオチドであるSEQ ID NO:1またはSEQ ID NO:3の断片と同一または相補的なヌクレオチド配列を含むか、又はそれらから成る単離した核酸分子は、それぞれSEQ ID NO:1またはSEQ ID NO:3を持つ遺伝子およびcDNA配列を同定するためのプローブ、それぞれSEQ ID NO:1またはSEQ ID NO:3を持つ遺伝子およびcDNAを増幅するためのPCRプライマー、およびそれぞれSEQ ID NO:2またはSEQ ID NO:4のアミノ酸配列を持つPITALREまたはPISSLREをコードする遺伝子およびcDNAの転写および翻訳を阻害するアンチセンス分子として有用である。
PITALREまたはPISSLREをコードするcDNAは、試料からのcDNAが電気泳動ゲル上で分離する電気泳動測定における分子マーカーとして使用でき、PITALREまたはPISSLREプローブは、そのようなプローブにハイブリダイゼーションするバンドを同定するために使用する。特に、SEQ ID NO:1またはその一部およびSEQ ID NO:3またはその一部を、試料からのcDNAが電気泳動ゲル上で分離する電気泳動測定における分子マーカーとして使用でき、PITALREまたはPISSLRE特異的プローブを、それらにハイブリダイゼーションするバンドを同定するために使用できるということは、そのバンドがプローブの配列に相補的なヌクレオチド配列を持つことを示している。サイズマーカーとして提供される単離した核酸分子は、プローブにハイブリダイゼーションすることがわかっている正のバンドとして現れ、従って、PITALREおよびPISSLREをそれぞれコードするcDNAの大きさに対する参考点として使用可能である。このような測定に有用な電気泳動ゲルは、本明細書中に参考文献として取り入れられるゾンバックら、分子クローニング実験の手引、第２版、コールドスプリングハーバー印刷（1989）に記載された標準的なゲルを含む。
SEQ ID NO:1およびSEQ ID NO:3のヌクレオチド配列は、それぞれPITALREおよびPISSLREの特定のヌクレオチド配列に特異的にハイブリダイゼーションするプローブ、プライマーおよび相補的分子を設計するために使用可能である。PITALREまたはPISSLREをコードするヌクレオチド配列に特異的にハイブリダイゼーションするプローブ、プライマーおよび相補的分子は、当業者によって通常通り設計できる。
本発明はまた、PITALREまたはPISSLREを同定するためのオリゴヌクレオチドハイブリダイゼーション法を行うためのプローブとして有用な標識したオリゴヌクレオチドも含む。従って、本発明は、標識することが可能で、PITALREまたはPISSLREの特定のヌクレオチド配列にハイブリダイゼーションすることが可能なプローブを含む。本発明の標識したプローブは、放射性標識したオリゴヌクレオチドで標識するか、または容易に入手可能な非放射性検出システムによって検出可能である。ある好適な態様において、プローブは10から100ヌクレオチドから成るオリゴヌクレオチドを含む。好適には、プローブは10から50ヌクレオチドから成るオリゴヌクレオチドを含む。好適には、プローブは12から20ヌクレオチドから成るオリゴヌクレオチドを含む。プローブは好適には、PITALREまたはPISSLREの特定のヌクレオチド配列の断片に完全に同一または相補的なヌクレオチド配列を含む。
ある態様において、標識したプローブは、PITALREまたはPISSLRE遺伝子が存在する染色体を決定するのに使用される。このような標識されたプローブは、SEQ ID NO:1またはSEQ ID NO:3の一部またはすべてを含む。実施例３において述べるように、PITALREは第9染色体にマップされ、PISSLREは第16染色体にマップされた。本発明のプローブを使用して、PITALRE遺伝子を含む第9染色体の転移またはPISSLRE遺伝子を含むは第16染色体の転移を検出することができる。好適な態様において、１色の蛍光で標識した蛍光標識PITALREプローブを、別の色で標識した第9染色体のセントロメアに対する蛍光標識プローブと組み合わせて使用する。単一細胞内で遺伝物質にハイブリダイゼーションした２つの異なる色のプローブの近接度により、第9染色体の転移を検出することができる。他の好適な態様において、１色の蛍光で標識した蛍光標識PISSLREプローブを、別の色で標識した第16染色体のセントロメアに対する蛍光標識プローブと組み合わせて使用する。単一細胞内で遺伝物質にハイブリダイゼーションした２つの異なる色のプローブの近接度により、第１６染色体の転移を検出することができる。
PITALREまたはPISSLREをコードするcDNAは、核酸配列を増幅するためのPCRプライマーを設計するために使用できる。PCR技術は、当業者により、日常的に行われ、臨床における利用は既知であり受容されている。PCR技術を遂行する方法は、本明細書中に参考文献として取り入れられている”PCRプロトコール：手法と応用の手引”イニス、M.A.,ら.,編集、アカデミック印刷、サンディエゴ、カリフォルニア州（1990）に記載されている。PCR技術の応用は、本明細書中に参考文献として取り入れられている”ポリメラーゼ鎖反応”エリッヒ、H.A.,ら.,編集、コールドスプリングハーバー印刷、コールドスプリングハーバー、ニューヨーク（1989）に記載されている。単純な法則を利用して、効率的なプライマーを設計できる。典型的なプライマーは、50%から60%Ｇ＋Ｃ組成を持つ長さ18-28ヌクレオチドである。完全なプライマーは、好適にはハイブリダイゼーションするべき配列に相補的である。好適には、プライマーから100塩基対から2000塩基対のPCR産物ができる。しかし、50塩基対から10キロ塩基対以上の産物を生ずることが可能である。
PCR技術は、核酸分子内に存在する配列にハイブリダイゼーションする5'および3'プライマーを提供し、さらにプライマー間のヌクレオチド配列に対して相補的な塩基を遊離のヌクレオチドで埋めて相補的なDNA鎖を作成する遊離のヌクレオチドおよび酵素を提供することによってヌクレオチド配列の多数のコピーをすばやく作成することが可能である。酵素はプライマーに続く相補的な配列を埋める。もし、同じ核酸断片の相補鎖のヌクレオチド配列に5'プライマーおよび3'プライマーの両方がハイブリダイゼーションすると、特異的な二重鎖産物が対数的に増幅される結果となる。もし１つのプライマーだけが核酸分子にハイブリダイゼーションすると、直線増幅の結果、さまざまな長さの一本鎖産物が生じる。
本発明は、それぞれSEQ ID NO:2またはSEQ ID NO:4のアミノ酸配列を含むPITALREまたはPISSLREをコードするヌクレオチド配列を含む、組み換え発現ベクターに関する。本明細書で用いる場合、「組み換え発現ベクター」という用語は、適切な宿主に導入された場合に、PITALREまたはPISSLREをコードするコーディング配列の発現を引き起こす必要な遺伝要素を含むプラスミド、ファージ、ウィルス粒子、または他のベクターを指す。通常の当業者は、PITALREまたはPISSLREをコードする核酸分子を単離し、これを標準的な技術および容易に入手可能な出発材料を用いて発現ベクターに挿入することが可能である。このコーディング配列は、必要な制御配列に作動可能的に結合される。発現ベクターはよく知られ、容易に入手可能である。発現ベクターの例には、プラスミド、ファージ、ウィルス粒子、および他の核酸分子、または宿主細胞に形質転換し、コーディング配列の発現を容易にするために有用な媒体を含む核酸分子が含まれる。いくつかの態様においては、組み換え発現ベクターはSEQ ID NO:1またはSEQ ID NO:3に示すヌクレオチド配列を含む。本発明の組み換え発現ベクターは、PITALREまたはPISSLREを発現する宿主を形質転換するために有用である。
本発明は、SEQ ID NO:1またはSEQ ID NO:3を含むPITALREまたはPISSLREをコードするヌクレオチド配列を含む、組み換え発現ベクターを含む宿主細胞に関する。いくつかの態様においては、宿主細胞はSEQ ID NO:1またはSEQ ID NO:3を含む組み換え発現ベクターを含む。よく知られた組み換え発現系においてタンパク質産生のために用いられる宿主細胞は、よく知られ、容易に入手可能である。宿主細胞の例には、大腸菌のような細菌細胞、S.cerevisiaeのような酵母細胞、S.frugiperda、ハツカネズミ卵巣（CHO）細胞のような非ヒト哺乳類組織培養細胞、およびHela細胞のようなヒト組織培養細胞が含まれる。
本発明は、SEQ ID NO:2またはSEQ ID NO:4のアミノ酸配列を含むPITALREまたはPISSLREをコードする核酸配列を含む、組み換え発現ベクターを含むトランスジェニック非ヒト哺乳類に関する。組み換えタンパク質を産生するために有用なトランスジェニック非ヒト哺乳類は、必要な発現ベクターおよびトランスジェニック動物を作成する技術と同様によく知られている。概略すると、トランスジェニック動物は、コーディング配列が哺乳類細胞中でのみ発現され、そのように発現された組み換えタンパク質が動物の乳から回収されるような、PITALREまたはPISSLREをコードするヌクレオチド配列が作動可能的に哺乳類細胞特異的プロモーターに結合された組み換え発現ベクターを含む。いくつかの態様においては、PITALREまたはPISSLREをコードするコーディング配列はSEQ ID NO:1またはSEQ ID NO:3である。
いくつかの態様においては、例えば、通常の当業者は良く知られた技術を用いて、よく知られた発現系に用いるための商業的に入手可能な発現ベクターに上記のようなDNA分子を挿入し得る。例えば、商業的に入手可能なプラスミドpSE420（Invitrogen,San Diego,CA）がPITALREまたはPISSLREの大腸菌内での産生に用いられ得る。例えば、商業的に入手可能なプラスミドpYES2（Invitrogen,San Diego,CA）が酵母S.cerevisiae株内での産生のために用いられ得る。例えば、商業的に入手可能なMAXBACTM complete baculovirus expression system（Invitrogen,San Diego,CA）が、昆虫細胞内での産生のために用いられ得る。例えば、商業的に入手可能なプラスミドpcDNA IまたはpcDNA3（Invitrogen,San Diego,CA）が、ハツカネズミ卵巣細胞のような哺乳類細胞中での産生のために用いられ得る。通常の当業者は、これらの商業的な発現ベクターおよび系またはその他を用いて、慣用的な技術および容易に入手可能な材料によって、PITALREまたはPISSLREを産生し得る（例えば、Sambrook et al.,Molecular Cloning a Laboratory Manual,第二版,Cold Spring Harbor Press（1989）（本明細書中に参考文献として取り入れる）を参照）。すなわち、目的のタンパク質は原核および真核細胞系の両者において調製され、タンパク質の多様な加工型が産生し得る。
通常の当業者は、他の商業的に入手可能な発現ベクターおよび系を用い得、またはよく知られた方法および容易に入手可能な出発材料を用いてベクターを生産し得る。プロモーターおよびポリアデニル化シグナル、および好ましくはエンハンサーのような必要な制御配列を含む発現系は、容易に入手可能であり、種々の宿主について当該技術分野においては知られている（例えば、Sambrook et al.,Molecular Cloning a Laboratory Manual,第二版,Cold Spring Harbor Press（1989）参照）。
PITALREまたはPISSLREをコードするDNAを含む発現ベクターが、外来のDNAの発現が起こる条件で培養され維持される適合可能な宿主を形質転換するために用いられる。このようにして産生された本発明のタンパク質は培養液から、細胞の溶解によって、または当該業者に知られた適当な培地から回収される。通常の当業者は、よく知られた技術を用いて、そのような発現系を用いて産生されたPITALREまたはPISSLREを単離し得る。前述のようにPITALREまたはPISSLREに特異的に結合する抗体を用いてPITALREまたはPISSLREをを天然源から精製する方法は、組み換えDNA法によって産生したPITALREまたはPISSLREの精製にも同様に適用され得る。
遺伝的構築物の例には、構築物が形質転換される細胞系列中で機能を有するプロモーターに作動可能的に結合された、PITALREまたはPISSLREをコードする配列が含まれる。構成的プロモーターの例には、サイトメガロウィルスまたはSV40由来のプロモーターが含まれる。誘導性プロモーターの例には、マウス乳腺白血病ウィルスまたはメタロチオネインプロモーターが含まれる。通常の当業者は、PITALREまたはPISSLREをコードするDNAを細胞にトランスフェクションするために有用な遺伝的構築物を、容易に入手可能な出発材料から容易に産生し得る。このような遺伝子構築物は、PITALREまたはPISSLREの生産に有用である。
本発明のいくつかの態様においては、非ヒト・トランスジェニック動物が作製される。本発明によるトランスジェニック動物は、乳腺特異的プロモーターの制御下にあるSEQ ID NO:1またはSEQ ID NO:3を含む。通常の当業者は、標準的な技術（例えば、1989年10月10日Wagnerに付与された米国特許第4873191号、および1988年4月12日Lederに付与された米国特許第4736866号（両者とも本明細書中に参考文献として取り入れられる）に記載された技術）を用いて、PITALREまたはPISSLREを産生するトランスジェニック動物を作製し得る。好ましい動物は、齧歯類、特にヤギ、ラット、およびマウスである。
PITALREまたはPISSLREを産生するために、これらのタンパク質を組み換え技術によって生産することに加えて、自動ペプチド合成機が用いられ得る。このような技術は通常の当業者にはよく知られ、DNAにコードされたタンパク質には存在しない置換を持つ誘導体の産生に有用である。
本発明の別の態様により、PITALREまたはPISSLRE活性を阻害し、ガンのような疾病と関係する細胞分裂を阻害するための遺伝子治療に、リン酸化欠損PITALREまたはPISSLREをコードする核酸分子が用いられ得る。発現され得る型のPITALREまたはPISSLREをコードするcDNAを細胞に導入することによって、PITALREまたはPISSLREが発現され、PITALREまたはPISSLRE活性を阻害する。
cdc2関連キナーゼ中の、リン酸化活性を有する領域はKLADFGLAR（SEQ ID NO:5）である。PITALREにおいては、この配列が存在する。PISSLREにおいては、この配列はKTADFGLAR（SEQ ID NO:6）である。リン酸化欠損変異型PITALREまたはPISSLREを作製する一つの方法は、この配列中のアスパラギン酸をアスパラギンに置換することである。さらに、コンセンサス配列中の他の置換、挿入、および/または欠損、またはコンセンサス配列の全てまたは一部を欠損した短縮型PITALREまたはPISSLREが作製され得る。好ましい態様においては、リン酸化欠損PITALREまたはPISSLREに存在するPITALREまたはPISSLREの部位には、他のタンパク質との複合体形成に関与する部位が含まれる。
リン酸化欠損PITALREまたはPISSLREをコードする核酸分子は、組み換えウィルス発現ベクターのような種々の導入要素、または他の適当な導入法のいづれかを用いて、適合可能な宿主細胞中への導入および発現に影響するように導入され得る。概略すると、ウィルスベクターは、組み換えアデノウィルスおよび組み換えバクシニアウィルスのようなDNAウィルス、または組み換えレトロウィルスのようなRNAウィルスであり得る。他の組み換えベクターには、細胞に感染し、組み換え遺伝子を発現し得る組み換え原核生物が含まれる。組み換えベクターに加えて、リポソーム中への封入、トランスフェリンを介するトランスフェクション、および受容体を介する方法のような他の導入要素も考えられる。本発明は、同等の機能を果たし、本明細書に従って当該技術分野で知られるようになるような、他の型の発現ベクターおよびその他の適切な導入手段を含むことを意図される。
本発明の好ましい態様においては、DNAはアデノウィルスによって、コンピテント宿主細胞に導入される。そのような方法による宿主へのこのDNA導入技術は、当業者には容易に理解されると考えられる。本発明は好ましくはアデノウィルスを含むが、本発明は同等の機能を果たすいかなるウィルスも含むことを意図する。
本発明のさらなる好ましい態様においては、レトロウィルスによってRNAがコンピテント宿主細胞に導入される。そのような方法による宿主へのRNA導入技術は、当該業者には容易に理解されると考えられる。RNAによってコードされるタンパク質の発現に働くいかなるウィルスも、本発明に含まれることが意図される。
本発明のさらなる好ましい態様においては、核酸は葉酸受容体を通して導入される。宿主細胞に導入されるべき核酸配列はポリリジンに結合され、この複合体は葉酸受容体を通して腫瘍細胞に導入される。1992年4月28日Lowらに付与された米国特許第5108921号（本明細書中に参考文献として取り入れる）はこのような導入要素を記載している。
本発明による薬剤組成物には、塩水のような薬理的に受容可能な担体または媒体をさらに含む、核酸分子と組み合わせた導入要素が含まれる。核酸の導入を首尾良く実現するいかなる媒体も用いられ得る。本発明に用いられ得る広範な薬理的に受容可能な媒体は、当業者には容易に理解されると考えられる。
本発明のさらなる態様は、細胞の形質転換が起きていると疑われる個人の、形質転換を逆行させるに充分量の核酸配列を含む薬剤組成物と導入要素の投与による治療法である。この核酸配列は、リン酸化活性を欠損したタンパク質をコードする。腫瘍にかかった個人は、良く知られた技術を用いて同定され得る。生体試料採取が慣用的に行われ得る。
薬剤組成物は、当該技術者によって選択された投与法に基づき選択された組成物から製剤化され得る。適当な薬剤担体は、当該分野の標準的な参考文献であるRemington's Pharmaceutical Sciences,A.Osal（本明細書中に参考文献として取り入れられる）に記載されている。
本発明の薬剤組成物は、哺乳類の体内の薬剤の作用部位に活性のある薬剤を到達せしめる任意の手段によって投与され得る。薬剤組成物は非経口的に、すなわち静脈内、皮下、筋内に投与され得る。静脈内投与は好ましい経路である。
投与量は、特定の薬剤の薬理作用上の特性、投与の様式と経路、被投与者の年齢、健康、および体重、症候の性質と程度、並行治療の種類、治療の頻度、および望まれる効果などの既知の因子に依存して異なる。
本発明に従い、PITALREを介するp56RBのリン酸化を阻害する化合物が同定され得る。いくつかの態様においては、試験化合物の存在下または非存在下におけるPITALRE免疫複合体のリン酸化活性を比較する試験管内試験が提供される。
好ましい態様においては、細菌内で生産されたp56RBが基質として用いられる。免疫複合体はまた、ミエリン塩基性タンパク質（MBP）およびカゼインをp56RBの場合よりも低いレベルでリン酸化する。すなわち、MBPまたはカゼインも同様に基質として用いられ得る。
PITALRE免疫複合体は、Hela細胞から得られる。血清を除去しヒドロキシ尿素でブロッキングした後、Hela細胞は同調的に細胞周期を進行させられた。細胞画分を溶解し、親和性精製した抗PITALRE抗体でタンパク質抽出物を免疫沈降した。
試験管内キナーゼ試験を、［ガンマ32P］ATPを用いて行った。
検定試験は、基質が試験化合物の非存在下でPITALRE免疫複合体を介する32Pのリン酸化を受ける条件において、試験化合物の存在下でPITALRE免疫複合体、［ガンマ32P］ATP、および基質を組み合わせることによって行われる。生ずる基質のリン酸化のレベルは、測定され、対照試験（すなわち試験化合物の非存在下で基質がPITALRE免疫複合体を介する32Pのリン酸化を受ける条件）におけるレベルと比較される。リン酸化レベルは、当該技術者に良く知られ、容易に利用可能な標準的な技術によって測定される。検定試験におけるリン酸化レベルが対照試験よりも低い場合、試験化合物はPITALRE阻害剤の候補である。
本発明の方法は、試験化合物の非存在下でPITALREがp56RB、MBPまたはカゼインをATPの32Pを用いてリン酸化する条件で、［ガンマ32P］ATPおよび試験化合物の存在下で、PITALRE免疫複合体と細菌生産p56RB、MBPまたはカゼインを接触させる各段階を含む。すなわち、試験化合物がPITALREのリン酸化活性を阻害した場合、基質はリン酸化されない。ATPが放射性標識されているため、リン酸化は標準的な技術を用いて検出され得る。試験化合物の存在下で生ずるリン酸化のレベルは、試験化合物無しで行われる対照分析で生じるのレベルと比較される。
キナーゼ試験で用いられるPITALRE免疫複合体は、一般的に細胞溶解液中に約200μgの総タンパク質中に存在する。細胞溶解液の総タンパク質からPITALRE免疫複合体を単離するために、抗PITALRE抗体が用いられる。好ましい細胞にはHela細胞およびML-1細胞が含まれる。
p56RBの好ましい量の範囲は0.1から10μgである。p56RBの好ましい量は0.25から1μgである。
MBPの好ましい量の範囲は0.1から10μgである。MBPの好ましい量は2.5μgである。
カゼインの好ましい量の範囲は0.1から10μgである。
［ガンマ32P］ATPは、好ましくは約3000Ci/mmol、10mCi/ml、6.66×106cpm/pmolである。［ガンマ32P］ATPの好ましい体積は、総反応液：ATP=約30から50：1である。
いくつかの態様においては、試験化合物の好ましい濃度は1μMから500μMである。好ましい濃度は10μMから100μMである。いくつかの好ましい態様においては、試験化合物の一連の希釈液を用いることが望ましい。
本発明のいくつかの態様においては、試験のための時間と温度の好ましい範囲は、1から10時間および30から37℃である。p56RBを用いる場合の試験の好ましい時間と温度は、30℃および0.5から1時間である。MBPを用いる場合の試験の好ましい時間と温度は、30℃および8時間である。
本発明の方法に従い、基質のp56RBに結合した放射性リン酸のレベルを測定することを除去することによって、検定試験におけるリン酸化活性のレベルが決定される。好ましい態様においては、基質に結合した放射性リン酸の量はシンチレーション・カウンターによって測定される。
本発明は、上記の試験を行うためのキットおよび試薬に関する。キットには、PITALRE免疫複合体、PITALRE免疫複合体を単離するために有用な抗体、［ガンマ32P］ATP、p56RB、MBP、およびカゼインの一群の試薬から選択された内容物を含む1つ以上の容器が含まれる。キットにはまた、指導書および、既知の阻害剤のような対照が含まれる。例えば、PITALRE活性を阻害する抗PITALRE抗体が対照として提供される。キットにはまた、阻害剤の候補である化合物を同定するために試験を行い、データを解釈するための指導書が含まれる。
本発明は、PITALREの活性を増強する化合物を同定する方法に関する。そのような方法のためのキットおよび試薬は、検定試験において対照に対するリン酸化レベルが上昇した場合に試験化合物が増強剤の候補として同定されるという点を除いて、上記の通りである。キットは、増強剤の候補化合物を同定するためにデータを解析するための指導書、本発明の試薬と共に、この方法において用いられる。
本発明はさらに以下の実施例によって説明される。実施例は、いかなる意味においても限界を示すものではない。
実施例
実施例1
哺乳類の細胞周期のさらなる制御分子の候補を単離する目的で、ヒトcDNAライブラリーのPCR増幅と低強度条件スクリーニングが併せて行われた。この方法を用いることによってCDC2関連タンパク質キナーゼ、（特徴的なモチーフPro-Ile-Thr-Ala-Leu-Arg-Glu（SEQ ID NO:7）から一時的にPITALREと呼称する）が単離され解析された。この細胞内局在が決定され、いくつかの関連するタンパク質が同定され、その免疫複合体中のキナーゼ活性が証明された。細胞分裂周期におけるこのキナーゼ活性の制御が研究された。これらの研究によって、細胞周期制御または特定の細胞型の分化に関わり得る、もう一つのタンパク質キナーゼが同定された。
材料と方法
cDNAクローニング。cdc2ファミリー遺伝子に関連する約500bpの断片を増幅するために、２つの縮重オリゴヌクレオチドがポリメラーゼ連鎖反応（PCR）に用いられた。マウス胚cDNAライブラリーがcDNAの材料として用いられた。5'オリゴヌクレオチド（5'-GCAGGATCCGARAARATYGGNGARGGNACNTA-3'（SEQ ID NO:8、5'-GCAGGATCCGA（GA）AA（GA）AT（TC）GG（GATC）GA（GA）GG（GATC）AC（GATC）TA-3'））はCDC2のアミノ酸配列Glu-Lys-Ile-Gly-Glu-Gly-Thr-Tyr（SEQ ID NO:9）の領域に対応し、3'オリゴヌクレオチド（5'-CGGCTGCAGARNAYYTCNGGNGMNCKRTACCA-3'（SEQ ID NO:10、5'-CGGCTGCAGA（GA）（GATC）A（TC）（TC）TC（GATC）GG（GATC）G（AC）（GATC）C（GT）（GA）TACCA-3'））はCDC2のアミノ酸配列Trp-Tyr-Arg-Ser-Pro-Glu-Val-Leu（SEQ ID NO:11）の領域に対応する（R=GまたはA、Y=TまたはC、N=G、A、TまたはC、M=AまたはC、K=GまたはT）。PCRは製造者（Perkin-Elmer/Cetus）の指導書に従って、25サイクル（94℃1分、55℃2分、72℃3分、続いて最後に72℃8分保温）行われた。いくつかの断片のヌクレオチド配列が決定された。これらのcdc2関連PCR増幅断片のうちの一つをプローブとして、ヒトCEM cDNAライブラリー（Lambda ZAP IIに構築、Stratagene）が低強度条件下（38%ホルムアミド、0.1%SDS、150μg/mlイワシ精子DNA、5×Denhardt溶液（1×=0.02%ポリビニルピロリドン/0.02%Ficoll/0.02%牛血清アルブミン）、5×SSPE（1×=0.18M NaCl/10mMリン酸、ph7.4/1mM EDTA））でスクリーニングされた。ハイブリダイゼーションは37℃16時間行われ、低強度の洗浄が0.30M NaCl/0.030Mクエン酸Na、ph7/0.1%SDS中で37℃20分行われた。２つの陽性クローンは約1.4kb（PK10）と約1.5kb（PK14）の挿入断片を含んだ。Sequenase2.0（United States Biochemical）およびオリゴヌクレオチドプライマーを用いて、二重鎖DNA配列決定が行われた。配列を主要なデータベースと比較することにより、1.4kbクローンはPSK-J3/CDK4に対応し、1.5kbクローンは以前には知られていないCDC2関連キナーゼの候補をコードすることが示された。
生物学的試薬
ヌクレオチド６５から開始するPK14クローンのコード領域をＰＣＲ増幅し、BamHI/SmaIで線状化したpGEX-2T（Pharmacia）にサブクローニングした。細菌により発現したグルタチオンS-トランスフェラーゼ（GST）-PITALRE融合タンパク質をラビットの免疫化に用いた。陽性のラビット血清はGSTおよび（GST）-PITALREカラムによりアフィニティー精製をした。CDC2（G6）およびCDK2に対する抗Ｃ末端ペプチド抗体の調製は既知の方法により行った。
細胞培養と生物学的検定
細胞はＡＴＣＣから入手した。細胞培養、細胞標識、および遠心洗浄は既知の方法により行った。HeLa細胞は血清除去およびヒドロキシウレア処理により同調した。フローサイトメトリー解析はEpics Eliteシステム（Coulter）により行った。HeLa細胞の核は得られ、免疫沈降を行った。免疫沈降-再沈降実験およびＶ８部分消化マッピングは既知の方法により行った。増幅化学蛍光法（ECL;Amersham）をイムノブロットに用いた。免疫沈降した複合体のキナーゼ検定は３０℃,20-30分間,1-5μgの次の基質:ミエリン基質タンパク質（MBP）、およびカゼイン（Sigma）、ヒストンＨ１（Boehringer Mannheim）、バクテリアにおいて発現させたp56レチノブラストーマ（RB）タンパク質、およびいくつかのＧＳＴ融合タンパク質を含む20mM Hepes/10mM 酢酸マグネシウム/1mMジチオスレイトール/10-100μM ATP/5μCi（1μCi=37kBq）の［γ32P］ATP（Dupont）中で行った。（全量、25μl）
結果と考察
タンパク質キナーゼCDC2ファミリーの他の一員をコードするヒトcDNAの単離。セリン／スレオニンタンパク質キナーゼであるCDC2ファミリーの新しい一員の単離のために、マウス胚ライブラリー由来cDNAを、変性したオリゴヌクレオチドを用いてPCR増幅した。つぎに単一のPCRクローンをプローブとして用い、２つのヒトcDNAを単離した。それらの１つは、そのD型サイクリンとの相互作用のため最近CDK4と改名されたPSK-J3である。２つ目のcDNAは長さ1461bpであり、1181bpの読み枠を含むことが判明した。翻訳の推定開始部位はヌクレオチド65-67にみられた。このメチオニンから開始すると、予想される翻訳産物は約４３kDaの分子量を有する372アミノの酸タンパク質である。３’の非コード領域はポリＡ尾部を含まない。推測されるアミノ酸配列は11の保存されたタンパク質キナーゼの触媒活性ドメインに特有な領域を含む。ATP結合部位はSGV1と同一であり、推測されるキナーゼはS.cerevisiae中でグアニンヌクレオチド結合タンパクαサブユニット経由受容体フェロモン応答を必要とする。PSTAIRE（Pro-Ser-Thr-Ala-Ile-Arg-Glu（SEQ ID12番）様のモチーフである配列,PITALREは60-66残基目にみられ、これはSGV１やCHEDのモチーフとも密接に関連している。このタンパク質は更なる機能的情報により、正確に分類できるまで仮にPITALREと名付けた。PITALREはCDC２の14および161位に対応する２つの制御的スレオニン残基を有する。しかしSGV1においてCと同様にDC２のスレオニン15に対応する残基は保存されていない。このようなことは、既知の制御以外の制御を行っていることを示唆している。PITALREは血液生成に必要なCDC2のヒト類似体であるCHEDと47%同一である。PITALREはS.cerevisiaeのSGV1キナーゼおよび、ヒトCDC2、CDK2、CDK3、およびCDK5キナーゼと約41-43%の同一性（61-65%の類似性）を有するが、上述のとおり、いくつかのアミノ酸クラスターにおいてSGV1との関係でよりよく保存されている。このタンパク質はアミノ末端およびカルボキシル末端に短い延長を含む。これは基質の認識や細胞内局在等にみられる特異な制御的機能を有するのだろう。
ヒト組織におけるPITALREの発現。PITALREも組織特異的キナーゼであるかどうか調べるため、RNA（ノザン）ブロット実験を行った。全ての検定を行った組織において、少なくとも約2.8kbおよび3.2kbの２つの転写産物がみられた。このことはPITALREの発現は組織共通であることを示している。しかしながら、PITALREの発現は肝臓および胎盤でもっとも高い。このことはPITALREはある種の細胞型における特異的な機能に関わっていることを示唆する。同様にCDK5がもはや細胞周期中にない細胞である神経細胞において高レベルに検出された。他方CDK5はD型サイクリンおよび増殖細胞核抗原と相互作用する。これは逆説的にＧ1細胞周期機能を示唆する。更に他の、より高分子量の転写産物がいくつかの組織において検出された。これは部分的に切断されたRNAまたは選択的スプライシングの存在または類似遺伝子の存在のためだろう。RNA転写産物と約1.5kbのPITALREcDNAの大きさの違いはおそらく長い5'および／または3'の延長部および／またはポリＡ尾部の存在のためだろう。
親和性（アフィニティー：affinity）精製した抗体は約43kDaの細胞性タンパク質を認識する。PITALREcDNAによりコードされる細胞性タンパク質を特定するために免疫沈降／再免疫沈降実験を行った。親和性精製した抗PITALRE抗体は、直接約43kDaの一本鎖ポリペプチドを認識し、他に交差反応するバンドはみられなかった。約43kDaのバンドはML-1、CEM、HeLa、WI38、Col.38、293、SAOS-2、およびWERI細胞を含む多くの細胞系由来の溶解物の免疫沈降物中に同等のレベルで検出され、遍在的な発現の事実と一致した。親和性精製した抗PITALRE免疫沈降体の免疫ブロットもまた43kDaのバンドを示した。PITALREcDNAが全長のタンパク質をコードしているかどうか決めるために、我々は試験管内でcDNAを転写し、このcRNAを［35S］メチオニン存在下で、ラビット網状赤血球溶解物中において翻訳した。この試験管内合成したポリペプチドは予想した分子量を示し、親和性精製した抗体により特異的に反応した。試験管内翻訳産物と35S標識した細胞溶解物から抗体により免疫沈降したタンパク質が同じポリペプチドであることを示すために、V8プロテアーゼによる部分消化を切り出したバンドに対して行ったところ、V8プロテアーゼによる部分消化のパターンは同一であった。
PITALRE抗血清の能力、および親和性精製した抗体の関連ポリペプチドを認識する能力を試験管内翻訳タンパク質を用いて検定した。PITALRE抗体は試験管内翻訳したCDC2、CDK2、CDK4、およびCDK5を免疫沈降できなかった。この結果と免疫沈降／再免疫沈降実験の結果は、抗PITALRE抗体は特異的であり、PITALREの機能の生物学的性質の特定に使えることを示す。他方、試験管内翻訳したPITALREの免疫沈降のために、我々はタンパク質キナーゼのCDC2ファミリーの一員に対するいくつかの抗体：CDC2に対する抗体としてG6、G8、抗PSTAIRE、および抗CDC2CT；CDK2、CDK3、CDK4、およびCDK5のC末端の抗ペプチド抗体；および抗ERK1および抗ERK2を用いた。抗PSTAIRE抗体のみこのペプチドを免疫沈降させることが出来た。
PITALREの細胞内局在。PITALREの細胞内での生理学的役割について、さらに詳細な証拠を得るために、細胞成分の画分化、およびそれに続くウェスタンブロットをすることにより、その細胞内での局在を調べた。PITALREは、完全にではないが主として核タンパク質であった。PITALRE一次配列には多くの核タンパク質に存在する共通配列に共通する推定される核移行シグナルが含まれる。同様のシグナルはCHEDおよびPCTAIRE型キナーゼに見られる。しかしそれらの細胞内局在はまだわかっていない。
PITALRE結合タンパク質。CDC２およびCDC2関連タンパク質の活性はリン酸化および、サイクリンの結合によって制御される。この様にサイクリンと物理的に相互作用するタンパク質キナーゼはCDKと呼ばれる。これらのキナーゼのいくつかはガン抑制遺伝子産物pRB、またはその関連タンパク質p107と相互作用することが知られている。PITALREと相互作用する既知または未知のタンパク質を探すために35S標識した細胞溶解物の免疫沈降を行った。分子量約155,95,および80kDaの３つのタンパク質がPITALREと免疫共沈した。免疫沈降／再免疫沈降実験および免疫ブロットにおいてこれらのタンパク質が不在であることは、それらは関連していて、交差反応性のタンパク質でないことを示している。これらの関連するポリペプチドはサイクリンＸを含めていかなる既知のサイクリンでもなかった。
PITALRE結合（associate）RBタンパク質のキナーゼ活性。この推定されるキナーゼの機能を更に解析するために、その免疫複合体に付随するキナーゼ活性を調べた。PITALRE免疫複合体は強いp56RBキナーゼ活性を示した。その免疫複合体はMBPおよびカゼインもまたリン酸化したが、p56RBが基質として用いられたときに比べ、低いレベルであった。興味深いことにヒストンＨ１はリン酸化されなかった。このことはリン酸化される部位はＣＤＣ２およびCDK2により認識される部位と異なることを示唆する。この結果はこれら３つのキナーゼの全てが重ならないシグナル伝達網において、リン酸化を介して標的分子を制御することを示唆する。CDKおよびサイクリンを含む他の外来性基質はリン酸化されなかった。付随するキナーゼ活性はPITALREおよびその結合タンパク質もまたリン酸化出来た。このことはこれらのタンパク質はPITALREキナーゼの基質であることを示唆する。SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動で、ややゆっくりと流れるPITALREの特性は再免疫沈降によって確かめられた。
CDC2およびCDK2キナーゼは異なる外来性基質を用いて観測できる細胞周期依存的制御キナーゼ活性を有する。PITALREがこの細胞周期依存に調節を受ける挙動をするかどうか調べるために、細胞周期の間、PITALRE免疫複合体の試験管内キナーゼ検定を行った。血清除去およびヒドロキシウレア処理による細胞周期停止後、細胞に同調的な細胞周期の進行を許した。細胞画分を溶解し、外来性基質p56RBに対するキナーゼ活性を調べるために、親和性精製した抗PITALRE抗体でタンパク質抽出液を免疫沈降した。細胞周期のG1期の間RBタンパク質のリン酸化が異なるいくつかの部位において起こった。キナーゼごとに特異的リン酸化部位があることは、このタンパク質の多因子的制御を示唆する。外来基質としてRBタンパク質を加えたときの細胞周期を通じての制御の欠失は、必ずしもPITALREがRBタンパク質の細胞周期制御を調節する機構に関わらないことを意味してはいない。S.cerevisiaeのG1サイクリンであるCLN3は細胞分裂周期を通じ量的変動を示さない。また、その関連（ａｓｓｏｃｉａｔｅ）キナーゼ活性もまた一定である。
実施例２
材料と方法
cDNAのクローン化    鋳型としてマウス胚cDNAライブラリーを用いて約500bpのcdc2ファミリー遺伝子に類似の遺伝子断片を増幅するために、ポリメラーゼ連鎖反応（PCR）において２つの変性させたオリゴヌクレオチドを用いた。５’オリゴヌクレオチド（5'-GCAGGATCCGARAARATYGGNGARGGNACNTA-3' SEQ ID NO:8-5'-GCAGGATCCGA（GA）AA（GA）AT-（TC）GG（GATC）GA（GA）GG（GATC）AC（GATC）TA-3'））はＣＤＣ２領域アミノ酸配列EKIGEGTY（SEQ ID NO:13）に対応する。そして、３’オリゴヌクレオチド（5'CGGCTGCAGARNAYYTCNGGNGMNCKRTACCA-3'）SEQ ID NO:10-5'-CGGCTGCAGA（GA）（GATC）A（TC）（TC）TC（GATC）GG（GATC）G（AC）（GATC）C（GT）（GA）TACCA-3'））はCDC２領域のアミノ酸配列WYRSPEVL（SEQ ID NO:14）に対応する。このPCR反応には各プライマーを５μM、各dNTPを200μM、トリスHClpH8.3を10mM、KClを50mM、MgCl2を1.5mM、0.001％ゼラチン、そして2.5UのTaqポリメラーゼ（Cetus）を含む。PCRは２５周期行われた。（94℃１分間、55℃２分間、72℃３分間）そして最後に8分間72℃で保温した。PCR産物はゲル精製し、BamHI/PstI消化しpUC18に再クローン化した。いくつかの断片のヌクレオチド配列を決定した。cDNAの１つは推定されるPSTAIRE様タンパク質キナーゼをコードしていた。このcDNAをランダムプライマーで標識しHeLa細胞由来ヒトcDNAライブラリー（Lambda-ZAP 11, Stratagene）をスクリーニングするために用いた。スクリーニングは2×106の組換えファージについて緩いストリンジェント条件（38％フォルムアルデヒド、5×デンハルト溶液、5×SSPE、0.1％SDS、150μg/ml herring sperm DNA）で行った。ハイブリッド形成は37℃１６時間、そして緩いストリンジェント条件の洗浄は2×SSC、0.1%SDS中で37℃２０分行った。陽性λファージを単離し、生体内でbluescript（Stratagene）の切除を行った。２重鎖DNA配列決定はSequinase2.0（United States Biochemical Corp）およびオリゴヌクレオチドプライマーをを利用したジデオキシ連鎖終結法用いて行った。全長のクローンを単離するために我々はヒトHeLaおよびCEM細胞（Stratagene）,および293細胞由来lambda-ZAP II cDNAライブラリーのスクリーニングを行った。このスクリーニングは厳しいストリンジェント条件（50%フォルムアミド、5×デンハルト溶液、5×SSPE、0.1％SDS、150μg/ml herring sperm DNA）で行った。ハイブリッド形成は42℃１６時間、そして３回の洗浄は0.1×SSC、0.1%SDS中で42-50℃２０分で行った。
cDNA末端の迅速な増幅（RACE）。Clontech RACEキットを製品の指示に従い用いた。オリゴヌクレオチド5'-GTGCAGATACTGGAGGCCCCGGAG-3'（SEQ ID NO:15）は、オリゴdTマグネチックビーズ（Promega）を用いて精製したHeLa細胞由来のポリ（A+）RNAを逆転写するのに用いた。入れ子オリゴヌクレオチド5'-CTCCTCGAGTGACCTGA
GCCTCCGAGAAGGGTG-3'（SEQ ID NO:16）は再クローン化の目的でXhoI制限部位のある尾部を含み、PCR反応に用いられた。45周期の増幅後、約450bpのバンドが検出され、ゲル精製、EcoRI/XhoI消化、そしてpBluescript（Stratagene）に再クローン化した。
ノーザンブロット解析。Clontechの２つの成人ヒトと１つの胎児ヒトの組織のブロットを用いた。各レーンには２μgのポリ（A+）RNAが含まれる。α-dCTPランダムプライマー標識cDNAプローブ（nt 1-419）をブロットハイブリッド形成のために製品の指示に従い用いた。
プラスミド    pGEX-2T-PK2JV1およびpGEX-2T-PK2JV2を、夫々5'オリゴヌクレオチド5'CTCGGATCCGGAATTCCCGTATTCCTGGGACGATGC-3'（SEQ ID NO:17）または5'CTCGGATCCGGAATTCCCGTGAAGGAGTTTGAGAAG-3'（SEQ ID NO:18）、および共通の3'オリゴヌクレオチド5'-CAGGAATTCCGGAGTCCTGCCAGGC-3'（SEQ ID NO:19）を用いてPCRにより構築した。増幅した産物をBamHIまたはEcoRIで消化し、pGEX-2Tベクターに再クローン化した。pBSPK2JV1およびpBS-PK2JV2は、pGEX-2T-PK2JV1およびpGEX-2T-PK2JV2をBamHI消化し、遊離されたインサートをpBluescriptベクター（Stratagene）に再クローン化することにより得られた。pBS-PK2JT7はpBS-PK2JをEcoRI消化し、遊離されたインサートをpBluescriptに再クローン化することで得られた。（正しい方向に入ったものを選択するために制限酵素地図作製を行った）。pBS-PK2JapaIはPK2JのApaI酵素断片をpBluescriptに再クローン化することで得られた。
大腸菌に於ける組換え体の発現。融合タンパク質の発現は既知の方法に従い行った。100μCiの35SメチオニンはIPTG誘導の最後の２０分に加えられた。発現後、大腸菌を回収し、可溶性タンパク質を20mMトリスHCl，100mM NaCl，1mMEDTA，0.5%NP-40，10μg/mlロイペプシン,および100μMPMSF中に超音波破砕により抽出した。不溶性タンパク質は2%サルコシルを含む同じ緩衝液に抽出した。精製および融合タンパク質の溶出および切断は既知の方法に従い行った。（1989）
抗体。CDC２（G6）およびCDK2に対する特異的抗C末端ペプチド抗体の調製はすでに記載した。ポリゴナル抗S.pombeCDC2（C,8）および、CDK4およびCDK5の抗C末端ペプチド抗体はY.XiongとH.Zhamgに贈呈していただいた。また、抗-PSTAIR-E,-ERKI-IIIおよび-CDC2-CTはS.Pelechに提供して頂いた。抗-PITALRE抗体は標準的方法により得られた。
試験管内転写および翻訳。
翻訳を試験管内においてTNTラビット網状赤血球溶解物キット（Promega）と35Sメチオニン（translation grade,Dupont）を用いて行った。試験管内翻訳タンパク質は抗体を用いて免疫沈降された。
結果と考察
PISSLRE cDNAのクローン化。異なるさまざまな種のCDC2およびCDK2の推測されるアミノ酸配列間の高度な同一性に基づき２つの変性したオリゴヌクレオチドを合成した。5'オリゴヌクレオチドは保存領域Iのアミノ酸配列EKIGEGTY（SEQ ID NO:13）に対応し、3'オリゴヌクレオチドは保存領域VIII（Hanks et al,1988）のアミノ酸配列WYRSPEVL（SEQ ID NO:14）に対応する。ポリメラーゼ連鎖反応（PCR）技術はCDK関連配列を含む約500bpのcDNA断片の増幅のために、マウス胚cDNAライブラリーから単離したDNAを鋳型として用い、行われた。ゲル精製したDNAはpUCl8ベクターに再クローン化した。いくつかのクローンの配列の解析結果から、２つのCDK関連cDNAが同定された。（PCR-M1およびPCR-M2）。予想されるアミノ酸配列からPCR-M1はPSSALREであることが明らかとなった。PSSALREはD型サイクリンと相互作用する（ａｓｓｏｃｉａｔｅ）ことが示されているのでCDK5と呼ばれる。PCR-M2は新規のCDC2関連タンパク質キナーゼをコードする。これは保存されたPSTAIRE様モチーフ（PISSLRE）を含んでいた。このマウスcDNAをプローブとして用いてヒトHeLa細胞由来cDNAライブラリーをスクリーニングした。プローブとcDNAライブラリーが異なる種由来であるし、他のCDC2類似ファミリーの一員の同定の可能性もあるので、このスクリーニングは緩いストリンジェント条件で行った。このスクリーニングにより、PCR-増幅したマウスcDNAと高い同一性（87%）を有するcDNAクローン（PK3A）を単離した。PK3AcDNAは約1.6kbpでポリ（A+）尾部を含んでいた。PK3Aにコードされるアミノ酸配列には、保存ドメインVII中に、マウスクローンの予想された配列には存在するが、他のCDKタンパク質キナーゼには存在しない70bpの「空白領域（ｓｐａｃｅｒ  ｒｅｇｉｏｎ）」が含まれた。さらに対応するcDNA領域の解析からこの領域でコドンの読み枠が変わっていることが明らかとなった。更に注意深くcDNA配列を読んで行くと、この「空白領域」の両側にイントロンの予想される共通配列がヒト（GT-66nt-AG）、マウス（GT-30nt-AG）の両方のcDNAにあることが示された。更に予想されるマウスのイントロン配列はヒトよりも短く、ヌクレオチド配列は両側の領域だけで保存されていた。
PK3Aは予想されるイントロンの存在のため全長ではないので、我々はプローブとして約400bpのPK3Aの5'cDNA制限断片を用い、同じcDNAライブラリーを再スクリーニングした。この２回目のスクリーニングで部分的にPISSLREを含むポリペプチドをコードするクローンをいくつか単離した。得られた陽性のクローンの部分配列により、もっとも5'側クローン（PK1B）は他の既知のどのCDKよりも遥かにアミノ末端の配列が長いポリペプチドをコードすることが明らかとなった。しかしながら保存されたATP結合部位の上流に典型的な転写開始点は見いだせなかった。この同じスクリーニングにより、PK3Aよりも短いが「空白」領域を含まないクローン（PK2B）が得られた。２つのクローンの配列の比較でイントロン-開始および終結の共通配列の存在がPK3A中のcDNA「空白」領域の両脇にあることが確かめられた。更にもう一つの33bpの予想されるイントロン配列がPK3AcDNA配列中に見いだされた。PK2Bと他のいくつかのCDKのの配列の比較では「空白」領域はまったくみられなかった。これはPk2Bクローンはイントロン配列を持たないことを示している。２つの別のヒトのライブラリー（ヒト293およびCEM細胞系列から作られた）を全長のクローンを探すためにスクリーニングした。CEMライブラリーのスクリーニングによりPKCB1と名付けられたクローンが単離された。これはPKIBよりも長いが、予想されるATG-開始部位を含まない。
次に、cDNA末端の迅速増幅（RACE）をHeLa細胞から得たポリ（A+）RNAを用いて行った。この方法を用いて約450bpのcDNAバンドを増幅した。７つの独立なクローンの配列の比較から、それらの3'末端の配列はクローンPK2Bに対応していていることが示された。イントロン領域を含むものを除いて、クローンの間にその長さの点（410±10bp）で微妙な多様性がみられた。このイントロンはクローンPKIBおよびPKCB1においてもみられた。RACEで得られたクローンの5'末端の長さの違いは、それらが異なる逆転写されたcDNA由来であることを示している。さらに、７つの独立なクローンのうちわずか１つにしか、１箇所の点変異の検出されたクローンはなかった。このことから全てのクローンに同一の変異が存在することは有り得ないと考えられる。もっとも長いRACEクローン（RACE2）をPK2Bと、それらに共通のBstXI部位で接続した。この結果できたクローンはPK2Jと名付けられ、1424bpの長さとなった。読み枠は停止コドンのすぐ下流のnt82から始まっていた。PK2Jの予想されるアミノ酸配列とGeneBank/EMBLデータベースにあるDNA配列の比較で、p58/GTAともっとも高い同一性があることが示された。最初の同一のアミノ酸はPK2Jのnt100-102に対応し、このアミノ酸と停止コドンのすぐ上流の間には典型的な開始部位は見いだされなかった。このことは、翻訳は非AUGコドンから開始されることを示している。開始コドンの２つの候補GTAコドン（nt85-87），およびCTGコドン（nt91-93）がインフレームで見いだされた。さらにGTGコドン（nt109-111）はCDC2,CDK2,CDK3,およびCDK5が開始点に含む場所と同じ場所に見出された。しかしながらp58/GTAとPK2Jのこのコドンの上流にコードされるタンパク質の間の同一性の存在はこのコドンが開始部位でないことを示唆する。
PISSLREがコードするタンパク質の構造    第85番目のヌクレオチドから始めて、予想される翻訳産物は、316アミノ酸からなり、予想される相対分子量が〜35.8kDaであるタンパク質である。推定されるPK2Jのアミノ酸配列は、XI保存領域およびPSTAIRE-様配列であるPISSLRE（慣用された指針に従い、さらなる機能的な性格が得られるまで、この特徴的なモチーフをこのキナーゼの名前とする）を含む、タンパク質リン酸化酵素（プロテインキナーゼ）と認定されるものを含んでいる。PISSLREタンパク質キナーゼは、ガラクトシル転移酵素タンパク質と結合する（ａｓｓｏｃｉａｔｅ）タンパク質キナーゼであるp58/GTAと〜55%の同一性を持つ。CHO細胞におけるp58/GTAの過剰発現は細胞周期がS期に入るのを阻害し、このことは、このキナーゼが細胞周期制御機構へ関与していることを示唆するものである。PISSLREはまたタンパク質キナーゼのCDKファミリーの構成物質とも38-45%の同一性をもっている。この推定されるキナーゼは、スレオニンおよびチロシン残基を、それぞれ推定ATP結合部位内の第22および23番目の残基にもっている。これらの残基は、CDC2/CycB複合体の活性を負に制御することが示されており、プロテインキナーゼのCDKファミリーの中の大部分の構成物質の間で保存されている。PISSLREはまた、CDC2における第161番目の制御的スレオニンに対応する、保存されたスレオニン残基をも含んでいる。CDC2におけるこの残基のリン酸化は、そのキナーゼ活性を活性化する。
ヒトの組織におけるPISSLREの発現    ヒトのさまざまな組織におけるPISSLRE遺伝子の発現を調査するためにノーザンブロット解析をおこなった。1.7および3.6kbの2つの主要なバンドが成人の全ての組織から検出された。速い方の転写物はcDNAの長さに一致する。遅い方のバンドはプロセシングされていないRNAであると思われ、それはイントロンを含む多数のcDNAクローンが得られたことを説明するものである。
胎児の組織におけるPISSLREの発現量は、成人の組織に比べて低いようである。さらに、成人および胎児の両方の組織において、肺、肝臓および腎臓におけるPISSLREの発現が、脳および心臓における発現よりも高い。興味深いことに、PISSLREは、細胞周期から離脱して最終的に分化した細胞を高い割合で含む組織において発現している。この情況において、PISSLREは、Dタイプサイクリンおよび増殖細胞の核抗原と複合体を形成することが知られているキナーゼであるCDK5と類似している。細胞周期の進行に関与するタンパク質とCDK5と結合することは、もはや分裂しない細胞である神経におけるCDK5の発現量の高さと対照的である。
PISSLRE-ポリペプチドの特徴    PISSLREタンパク質を解析するために、PK2J cDNAを試験管内（in vitro）で転写／翻訳した。転写がT3 RNAポリメラーゼによって指令されたときは、3つの主要なポリペプチド（26，29，および32kDa）が得られた。26および29kDaのポリペプチドは、内部のメチオニン残基から翻訳が開始すると思われる。32kDaタンパク質の性質を確かめるために、bluescriptベクターにサブクローン化された一連の欠失変異体を構築した。３２ｋＤａのポリペプチドは元の構築物（Ｔ３ＲＮＡポリメラーゼ）中に存在していた。しかしながら、逆方向にサブクローニングされた同じ構築物（Ｔ７ＲＮＡポリメラーゼ）または他の欠失変異体中には３２ｋＤａのポリペプチドは明らかに不存在であった。全長クローンおよび、V1およびV2欠失体（T7 RNAポリメラーゼ）は29と32kDaの間の異なる分子量のバンドの影を示した。試験管内（in vitro）翻訳において、PK2BにおいてではなくPK2JapaIにおける29kDaポリペプチドの存在は、26および29kDaポリペプチドが内部の2つのATG部位から始まることをさらに示している。バリン1および2で始まる全長ポリペプチドを産生するために、我々はPGEX-2Tベクターに欠失体V1およびV2をサブクローン化した。35SMet存在下でGST融合タンパク質を産生し、トロンビンで切断した。GST部分とPISSLREポリペプチドに対応するバンドが観測された。サブクローン化の設計に由来する2個の付加的なアミノ酸を含む、GST-V2構築物に由来するPISSLREポリペプチドの長さは、PK2J構築物を用いて得られた32kDaのバンドに非常に近いものであり、それは試験管内（in vitro）翻訳産物PK2JV2においてもまた、微かなバンドとして存在すると思われる。このデータは、翻訳がGTGコドン（nt109-111）から開始し得ることを示すものであり、このコドンの上流に見られるPISSLREとp58/GTAのアミノ酸配列の同一性と対照的である。開始部位の正確な位置の性質は、細胞のPISSLREが単離されるまで明確にならないであろう。
cdc2プロテインキナーゼファミリーのそれぞれの構成物質に対する免疫学的な試薬がいくつか製造されている。それらの試薬の中には、これらのキナーゼのサブファミリー内で交差反応（cross-react）するものもある。PISSLREがこれらの試薬のいくつかによって認識されるかどうかを調べるために、我々は免疫沈降実験において試験管内で（in vitro）翻訳されたPISSLREを用いた。試験管内で（in vitro）翻訳されたPISSLREは、T3およびT7 RNAポリメラーゼの両方を用いることによって得られたものである。以下の抗体が使用された：CDC2に対する、G8，G6抗-CDC2-CT，および抗PSTAIRE抗体；C末端CDK2，CDK4，およびCDK5抗ペプチド抗体；抗-ER1-III；および、抗-PSTAIRE。これらの抗体はいずれも、PISSLREポリペプチドを特異的に免疫沈降することはできなかった。
過去僅かな年月で、キナーゼ、サイクリン、転写因子、ホスファターゼなどのタンパク質の異なるファミリーの関連因子の同定が爆発的におこなわれた。このように、高等な真核生物においては、構造の類似しており、非常に限定されたタンパク質複合体が異なる経路において、または特定の経路のカスケードにおけるさまざまな位置において働いていると思われる。その一つの例は、異なるサイクリン／CDK複合体が同じ経路における他複合体の一つ上流において働いているというものである。これは、CDK/サイクリン複合体の活性を制御するCDC2関連キナーゼであるCAK/p40MO15の場合である。これらの重要な経路に関与する全てのパートナーの同定および機能的な性格の決定は、疾患状態にある特異的なタンパク質複合体「調節不能状態の機能」を阻止またはバイパスし、正常な機能を回復へと導くことを許可する薬品の計画を可能にするであろう。
実施例3
細胞周期を通しての規則的な進行には、サイクリン依存キナーゼ（cdk）の連続的な活性化および不活性化が必要である。これは部分的にはcdkがサイクリンと呼ばれる正の制御因子との結合、および、急速に増加するサイクリン-cdk阻害因子によるサイクリン-cdk複合体の不活性化を通して遂行される。近年、細胞周期調節タンパク質の、初期エフェクター、および腫瘍発生の仲介因子の両方としての役割が一つの興味が増大した項目となっている。
ヒト腫瘍におけるcdc2関連キナーゼおよびcdk阻害因子の可能な関与を調査する際の最初の工程として、cdk3，cdk6，PISSLRE，PITARLEおよびp27の染色体位置を決定するため、齧歯類-ヒトのハイブリッドパネルでこれらの遺伝子の存在を検索した。染色体上で遺伝子がマッピングされた領域は、その領域がヒトの腫瘍内で変化しているか否か、およびこれらの癌におけるその遺伝子の関与の可能性を決定する調査をおこなった。これらのタンパク質の元の遺伝子が位置する領域は、乳がんおよび他の腫瘍におけるヘテロ接合性の欠失（loss of heterozygosity；LOH）に関与する染色体領域との相関を決定するために解析された。
材料と方法
齧歯類-ヒトのハイブリッド    ハイブリッドDNAは既に記載された齧歯類-ヒトのハイブリッド細胞系列（Huebner, K. et al. AM. J. Hum. Genet., 48:726-740, 1991; Huebner, K. et al. Hum. Genet., 91:217-223, 1993; およびLaForgia, S., et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 81:5036-5040, 1991，これらはいずれも参考文献として本明細書にまとめられている）、または、Human Genetic Mutant Cell Repository（HGMCR, Coriell Institute, Camden, NJ）に由来するものである。
PCR増幅    PCR増幅は、ヒト胎盤、マウス、ハムスター、および齧歯類-ヒトハイブリッドに由来する100ngのゲノムDNAにおいて、フォワードおよびリバースプライマーそれぞれ300ngとともにおこなわれた。以下に示すような30サイクルの増幅がおこなわれた：94℃ 30sec; 60℃ 30sec; 72℃ C30sec。PCR産物は1.5%アガロースゲルによって分離し、変性、中和およびHybond-Cナイロン膜（Amersham）に転移させた。濾紙は以下に記載したように処理した。マッピングされるそれぞれの遺伝子に対して、特定のオリゴヌクレオチドまたはcDNAプローブとハイブリッド形成する、予想される長さのヒト特異的な増幅産物を得るために、いくつかのプライマーの組がヒト、マウス、ハムスターDNAにおいて調べられた。フォワードプライマーは奇数で、またリバースプライマーは偶数で与えられている。増幅に用いたオリゴヌクレオチドプライマーは：
0004090075.tif 000002
サザンブロット法    DNAは齧歯類-ヒトハイブリッド、マウスおよびハムスター細胞系列およびCLL腫瘍試料から標準的なフェノール・クロロホルム抽出によって単離した。制限酵素（Boehringer Mannheim）は、齧歯類-ヒトハイブリッドのサザンブロット法のための10μgのDNAの消化、および腫瘍試料とのサザンブロット法のための5μgのDNAの消化に使用した。ヒト胎盤DNA（ONCOR）は正の対照として使用した。消化したDNAは、0.7%アガロースにおける22V16時間のゲル電気泳動により大きさを画分化し、脱プリン化し、変性し、Probe Tech 2製造者の説明書（ONCOR）に従い、Sure Blotナイロン膜（ONCOR）に真空転移させた。転移後、膜を1時間80℃で熱処理し、5X含塩-リン酸ナトリウム-EDTA（SSPE）、5X Denhardt試薬、1% SDS、0.1μg/mlサケ精子DNA溶液、において65℃1時間、プレハイブリッド処理をおこなった。フィルターは、約5x106cpm/mlのハイブリッド形成溶液を用いて、65℃16時間ハイブリッド形成させた。その後フィルターは順に、2x含塩-クエン酸ナトリウム（SSC）-0.1%ドデシル硫酸ナトリウム（SDS）で30分、0.2xSSC-0.1% SDSで20分、そして0.1x SSC-0.1% SDSで10分間洗浄した。最後に、フィルターは2枚のDuPont Cronex Lightning-plus強化膜とともに、-70℃で16または96時間、Kodak X-Omat AR filmに感光させた。
cDNAプローブ    本研究に使用したcdk2，cdk3，cdk4，MDM2，およびp27に対する相補DNA（cDNA）プローブは、これらの遺伝子のクローニングおよび性質決定に関与している研究室（Meyerson, M., et al. EMBO Journal, 11:2209-2917, 1992; Oliner, J.D., Nature, 358:80-83, 1992; Polyack, K., et al. Cell, 78:59-66, 1994; Tsai, Li-H., et al. Nature, 353:174-177,1991；およびXiong, Y., et al . Cell, 71:504-514, 1992，これらはいずれも参考文献として本明細書にまとめられている）のご厚意により供与されたものである。PISSLRおよびPITALREに対するcDNAプローブは、（Grana, X., Oncogene 9:2097-2103, 1994およびGrana, X., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 91:3834-3838, 1994、これらはいずれも参考文献として本明細書にまとめられている）に記載されている方法でクローン化した。ハイブリッド形成実験に使用したcDNA挿入体は、ベクターDNAから適当な制限酵素により消化して切り取り、Prime it II Kit（Stratagene）を用いてランダムプライミング法により放射性標識し、108-109cpm/μgの特異活性をもたせた。
オリゴヌクレオチドプローブ    以下のプローブを使用した。
0004090075.tif 000003
それぞれcdk6およびp27の予想される増幅産物の内部の配列とハイブリッド形成するこれらのヌクレオチドはPCR増幅された遺伝子断片をサザンブロット法でプローブ探査するために使用された。オリゴヌクレオチドは標準的な手続に従って、ポリヌクレオチドキナーゼ（Boehringer Mannheim）で末端標識した。PCRサザンブロットのハイブリッド形成および洗浄はゲノムのブロットと同様におこなった。PCRフィルターは室温で30分間X線フィルムに感光させた。
結果
個別の染色体を保持する20の齧歯類-ヒトハイブリッドパネル、およびヒトおよび齧歯類の対照DNAをサザンブロットまたはPCR増幅することにより、ヒトcdk3，cdk6，PISSLRE，PITALREまたはp27遺伝子の存在を試験した。各々の遺伝子の、指定された染色体内での領域的な位置は、その関連のある染色体の、限定された副領域を保持している齧歯類-ヒトハイブリッドの小パネルを試験することで決定できる。
cdk3遺伝子の染色体位置を決定するために、ハイブリッドパネル由来のDNAをEcoRIで消化し、電気泳動、転移およびcdk3 cDNAとハイブリッド形成させた。cdk3遺伝子はヒト第17染色体を保持するハイブリッドにのみ存在していた。ハイブリッドを使用して、さらにcdk3遺伝子を17q22-qterに位置決定した。cdk3遺伝子座は近年同定されたBRCA1遺伝子（Miki, Y., et al. Science, 266:66-71,1994）のテロメア側に存在する。BRCA1遺伝子座のテロメア側の2つの明確な領域のLOHは乳癌において記載されている（Cropp, C.S., et al. Cancer Res., 53:5617-5619, 1993）。cdk3遺伝子の乳癌への関与の可能性を調査するために、17qにLOHをもつことが知られている幾つかの乳癌の細胞系列をサザンブロット法により遺伝子の変化を同定する検査をおこなった。cdk3の欠失の証拠は発見されなかった。しかし、予備的なデータでは、MDA-MB-543乳癌細胞系列におけるcdk3の再編成または多型の存在が指摘されている。MDA-MB-543 DNAにおける異常なバンドが、試験した8種の酵素中2種において検出された。
cdk6，PISSLRE，PITALRE，およびp27それぞれの遺伝子座の染色体位置の決定は、ハイブリッドマッピングパネル由来の個々のハイブリッドDNAにおいて、各々の遺伝子配列に特異的なオリゴヌクレオチドの組を用いた特異的PCRの予想される長さの増幅産物の存在を検索することによって決定した。特異性を増加させるために、時には使用可能なcDNA配列の3'または5'非翻訳領域内にプライマーを選択した。非翻訳領域がプライマーの設計上適さない場合は、プライマーはcDNAの最も保存されていない領域内に選択した。これらの遺伝子を指定された染色体の特定の領域に位置決定させるために、同一のオリゴヌクレオチドの組を使用した。増幅PCR産物の特異性はcDNA（PISSLREおよびPITALRE）またはオリゴヌクレオチドプローブ（cdk6およびp27）へのハイブリッド形成によって確認した。各々の遺伝子の領域的位置が決定された：cdk6は7p13-cen; PISSLREは16q24; PITALREは9q34.1；およびp27は12p13であった。
第12染色体の数の異常はヒトの腫瘍の多様性と関連している。特に、第12染色体の三染色体性は高い割合の慢性リンパ性白血病（CLL）および卵巣腫瘍と関連している。急性白血病（ALL）における第11染色体の三染色体性は、急性白血病に特徴的な第11染色体q23帯の転位に関与するALL-1遺伝子の潜在性の再編成を表すことが示されている。第12染色体上に位置する推定癌遺伝子（cdk2，cdk4，およびMDM2）の再編成の活性化、またはサイクリン-cdk阻害因子p27のドミナントネガティブ型の産生をもたらしている同様の現象がCLLにおいて起きているか否かを決定するために、無作為に選択したCLL患者に由来する20以上のDNAを、cdk4,cdk2,MDM2,およびp27に対するcDNAプローブによるサザンブロット法によって調査した。p27,cdk4またはMDM2の再編成の証拠は、制限酵素EcoRI，BamHI，およびHindIIIによって消化されたCLL腫瘍DNAのサザンブロット法においては発見されなかった。
考察
本明細書に記載されているように、サイクリン依存キナーゼ（cdk4）、サイクリン（サイクリンD1）、およびサイクリン-cdk複合体の阻害因子（p16）のヒトの新生物（腫瘍）における関連性、およびこれらの遺伝子のファミリーの構成物質が、いくつかのヒト悪性疾患での変化に関与することが知られる染色体の領域の近くに位置決定されたことは、これらの遺伝子の一つまたはそれ以上が、同様に癌の悪性転換に寄与する候補でありうるという考察を強めている。cdk3遺伝子はBRCA1遺伝子座のテロメア側である染色体17q22-qterにマッピングされた。報告されている、乳癌におけるBRCA1のテロメア側のLOHの領域内へのcdk3の関与の可能性、およびMDA-MB-543細胞系列において発見された遺伝子の再編成の可能性を調査した。この再編成はcdk3遺伝子発現の脱制御、または異常転写物の産生をもたらすと考えられる。あるいは、MDA-MB-543細胞系列における再編成は、その内部に標的遺伝子を含むような領域の欠失をもたらすと考えられる。そのような再構成が同時にERBB2遺伝子の増幅を伴って生じることがBT474乳癌細胞系列に記載されている。この細胞系列において、おそらくBRCA1遺伝子を標的とする欠失がTHRA1-BTR融合転写物の発現をもたらすことが発見された（Futreal,P.A., et al., Cancer Res. 54:1791-17794, 1994）。このように、乳癌の発癌においてcdk3が主要な役割を担っているとは考えられないが、その推定される癌遺伝子的な能力ゆえ、表現型的な結果をもたらす二次的な再編成の標的である可能性も有り得る。
cdk6およびPITARLEはそれぞれ染色体7p13-cenおよび9q34.1に位置する。両方の領域が非無作為的な染色体の変化に関与している。第7染色体のp13帯にかかわる欠失が非ホジキンリンパ腫（NHL）に関連し、そこでおそらく二次的な染色体異常を表していると報告されている。他方で、T-細胞NHLは第9染色体のq34帯に関連した異常を持つと報告されている。また、9q34を含むt（8;9）転位が骨髄増殖異常において観察されている。幾つかの癌において、9q34における対立遺伝子の欠失が報告されている。特に、40%以上の膀胱の腫瘍が9q34.1-2の位置にLOHを示す。cdk6とPITALREの両方が細胞周期の進行の正の制御因子であると考えられており、それゆえ、欠失によって不活性化されるとは考えられない。cdk6遺伝子はいくらかの腫瘍において増幅または過剰発現されているEGFR領域の近傍に位置すると思われる。
MDM2発現は、6p21に位置し、サイクリン-cdk阻害因子であるp21の発現同様に、p53腫瘍抑制因子によって制御されており、ヒト肉腫における12q13帯での増幅標的の一つであると報告された。既に言及したように、cdk4およびGLIもまた12q13アンプリコンに含まれている。p27遺伝子は第12染色体のp13帯にマッピングされた。多数のCLLにおいても第12染色体異常が報告されている。20以上の患者のDNAに対して、サザンブロット法によりMDM2，cdk2，cdk4，およびp27遺伝子における異常を調査した。いずれのcDNAプローブにおいても、ゲノム段階における再編成の証拠は発見されなかった。最近、ＣＬＣにおいてDNA再編成の証拠なくMDM2の過剰発現が報告され、この遺伝子の悪性転換または腫瘍の進行の二次的な仲介者としての役割を示唆している。CLLにおいて、これらの遺伝子が点変異、または制御配列を含め、調べた領域外で起こる再編成を通して関与している可能性は除外できない。しかし、癌遺伝子の活性化をもたらすことが知られる型のひどい変化が多数の例において起きているとは思えないため、これらの遺伝子のいずれもがCLLにおいて腫瘍発生の一次的な効果器（エフェクター）として役割を担っているとは思えない。p27は、自然の抗マイトジェン（分裂促進因子）などの成長阻害性の細胞外信号の存在下でのみ活性化し、p27の活性化は幹細胞の分化の促進に役割を担うと考えられる。近年クローン化されたもう一つのcdk阻害因子であるp15INK4Bと協力して、p27が、TGFβによって停止または接着阻害された細胞に関与している可能性については、幾つかの白血病細胞系列を用いて現在調査中である。12p13に位置するp27遺伝子を含みうる付加的な染色体異常は、男性の生殖細胞腫瘍における特徴的な異常を含む第12染色体の短腕のイソ染色体を含む。さらに推定される腫瘍抑圧因子の関与の可能性に関連して、12p13の欠失が慢性リンパ増殖異常において観察され、および12p11-p13の欠失が急性リンパ芽球白血病および急性骨髄芽球白血病において観察されている。
最後に、16q24に位置するPISSLREの遺伝子は乳癌、前立腺癌および他の腫瘍において報告されたLOHの領域内に位置する。PISSLREタンパク質の予想されるアミノ酸配列は、CHO細胞で過剰発現させたときS期への進行を阻害することが示されているp58/GTAと高い相同性（触媒活性ドメインにおいて55%の同一性）を示す。このように、PISSLREは細胞周期の正の制御因子との相同性（cdc2ファミリー）を通してクローン化されたが、実際には細胞周期の進行の負の制御因子として機能すると考えられる。前立腺または乳癌腫細胞系列および組織試料におけるこの遺伝子の欠失または再編成については、その細胞周期の寄与の明確化を補助するような相互作用タンパク質の候補の性質決定同様、現在調査中である。
総括すると、細胞周期制御に役割を担うと推定される5つのタンパク質の遺伝子の位置が決定された。それらの染色体位置および提唱される機能は、ヒト新生物の病原発生におけるこれらの遺伝子の幾つかの関与の可能性と合致するものである。
実施例４
トランスフォームした細胞株の表現型における、PITALREおよびPISSLREの野生型、アンチセンス、およびリン酸化不能変異体の効果を検定するために、遺伝子構築物を作製した。遺伝子構築物は、内部にコード配列を挿入でき、それによってコード配列がCMVプロモーターの支配下に置かれる、pcDNA3（Invitrogen Corp., San Diego）を用いて作製した。PITALREおよびPISSLREの野生型の構築物は、pcDNA3に挿入された配列番号1および配列番号3をそれぞれ含んでいた。PITALREおよびPISSLREのアンチセンスの構築物は、pcDNA3に挿入された配列番号1および配列番号3に相補的なヌクレオチド配列をそれぞれ含んでいた。PITALREおよびPISSLREのリン酸化不能変異体の構築物は、pcDNA3に挿入された配列番号1および配列番号3に修飾を施したヌクレオチド配列をそれぞれ含んでいた。リン酸化不能変異体は、保存されているリン酸基転移領域に対する部位特異的変異導入により作製した。保存（consensus）配列KLADFGLAR（配列番号5）はcdc2関連キナーゼに見られ、リン酸基転移反応に必要であると考えられている（van den Heuvel, S.およびE. Harlow 1993 Science 262:2050-2054、本文献は本明細書中に参考文献３として引用されている、を参照のこと）。その配列はPITALREにおいてはKLADFGLAR（配列番号5）として存在する。その配列はPISSLREにおいてはKTADFGLAR（配列番号6）として存在する。リン酸化不能変異体においては、D（アスパラギン酸）はN（アスパラギン）に置換されており、タンパク質のリン酸化活性が消失している。配列番号３０はリン酸化不能のＰＩＴＡＬＲＥのアミノ酸配列を示している。配列番号31はリン酸化不能のPISSLREのアミノ酸配列を示している。リン酸化不能変異体においては、D（アスパラギン酸）はN（アスパラギン）に置換されており、タンパク質のリン酸化活性が消失している。対照として、挿入物を持たないpcDNA3を７番目の構築物として用いた。
７つの構築物のそれぞれの共トランスフェクションは、20μgの構築物DNAおよび5μgのCD20発現構築物を用いて行った。共トランスフェクションは標準的な方法を用いて行った。CD20+細胞は抗CD20 FITC抗体およびセル・ソーターを用いる標準的な技法を用いて選択した。CD20+は72時間培養し、染色した。フォーカスを計測した。
データは図１に示されている。対照はベクターのみ（例えば、挿入物のないpcDNA-3）である。野生型のPITALREは、組換え体ベクターpcDNA-3において、ベクターのCMVプロモーターの支配下にある配列番号1のコード領域である。アンチセンスのPITALREは、組換え体ベクターpcDNA-3において、ベクターのCMVプロモーターの支配下にある、配列番号1のコード領域のアンチセンス配列である。リン酸化不能のPITALREは、配列番号30が生成するような配列番号1のコード領域の改変型である。配列番号30をコードするコード配列は、組換え体ベクターpcDNA-3においてベクターのCMVプロモーターの支配下にある。野生型のPISSLREは、組換え体ベクターpcDNA-3において、ベクターのCMVプロモーターの支配下にある配列番号3のコード領域である。アンチセンスのPISSLREは、組換え体ベクターpcDNA-3において、ベクターのCMVプロモーターの支配下にある配列番号3のコード領域のアンチセンス配列である。リン酸化不能のPISSLREは、配列番号31が生成するような配列番号3のコード領域の改変型である。配列番号31をコードするコード配列は、組換え体ベクターpcDNA-3においてベクターのCMVプロモーターの支配下にある。
データは、アンチセンスの転写産物またはリン酸化不能のPITALREまたはPISSALREのいずれかの存在によって、細胞のG2/Mの進行が阻害されることを明瞭に示している。アンチセンスの存在はまた、細胞周期のG2/M期の間の細胞の進行も阻害した。細胞周期における細胞の進行を阻害することにより、細胞分裂、および従って細胞増殖が阻害されるのである。
実施例５
PITALRE免疫複合体は凍結細胞より単離できる。PITALRE免疫複合体を単離するにはHeLa細胞が有用である。以下の文章は免疫複合体を単離するための免疫沈降法である。
1.１ペレットの凍結細胞を解凍する。
2.１ペレット当たり0.5-1mlの溶解緩衝液＊を加え、氷中で30分間インキュベートする。
3. a）10分間遠心して沈降させる。上清を新しいチューブに移し、40μl/ペレットの正常ウサギ血清を加え、30分間インキュベートする。
b）１ペレット（1ml）の凍結したSAC（Staphylococcus aureus Colan）（Zysorbin 100ml, Zymed）を解凍し、沈澱するまで氷中に静置する。
- 20-30秒遠心して沈澱させる。
- 1mlの溶解緩衝液に懸濁する。
- 10-30秒遠心して沈澱させる。
5. SACペレットをNRbsでブロッキングした細胞溶解物に懸濁し、氷中で30分間インキュベートする。
6. 10分間遠心して沈澱させる。清澄化した上清をSACを取らないように注意して移す（必要ならば再度遠心し、繰り返す）。
7. そのあらかじめ清澄化した溶解物を分注する（100-300μl）。
8. 一次抗体（αPITALRE  5-10μg）を加える。
9. プロテインＡ-セファロース（Pierce, Ref.20334）を30-40μl加え、4℃で1時間振とうする。
10. 5-10秒遠心して沈降させ、1mlの溶解緩衝液に再懸濁し、短時間ボルテックスする。
11. 工程9を繰り返す。
12. 5-10秒遠心して落とし、吸引して30-40のLaemmli's Sample Bufferを加える。試料を3分間煮沸し、それらを遠心して落とす。この段階で試料はSDS/PAGEの準備が整う。
＊ 溶解緩衝液：
50mM Tris-Cl pH7.4    1Mのものを25ml
5mM EDTA    0.5mMのものを5ml
250mM NaCl    5Mのものを25ml
50mM NaF    0.5Mのものを50ml
0.1% Triton X-100    0.5ml
0.1mM  Na3VO4    0.1Mのものを0.5ml
H2O    394ml
（4℃で保存）
即座に使用する場合：
溶解緩衝液ストック    50ml
1mM PMSG（1分注分）    100mMのものを0.5ml
10μg/ml leupeptin（1分注分）10mg/mlのものを50μl
* ウサギ抗IgG：Cappel, Ref. 55480
実施例６
単離したPITALRE免疫複合体によるリン酸化を検出するためのin vitroにおける分析は、以下のようにして行う。
1．上述の免疫沈降法において記載されているような免疫沈降を工程12を除いて行う。いくつかの抗体については、さらなる事前の清澄化を行った方が好都合である。例えば：
- ２回のさらなるSACの事前の清澄化の工程（30分間）
- 1-2回のPAS，100μl/ペレットとのインキュベーション（45分から一終夜）
2．免疫沈降が上述の工程11まで完了すれば、免疫複合体を含むプロテイン-A-セファロース・ビーズを一度キナーゼ緩衝液（20mM HEPES pH7.4, 10mM MgAc-）で洗浄する。続いて、その物質を5-10秒間遠心して沈降させ、吸引除去し、ペレットを以下のようにしてキナーゼ分析に用いる。
3．反応緩衝液は免疫複合体中に存在するプロテインキナーゼに依存するであろう。例えば：
- 洗浄したビーズ（ペレット）に以下のものを加える。
5μlの基質（1μg）
20μlの反応溶液、そしてそれらを短時間のボルテックスにより混合する。
- 30℃で30分間インキュベートする。
- 2×Laemmli試料緩衝液を加えることにより反応を停止させる。
- SDSポリアクリルアミドゲルにロードする。
反応緩衝液（氷中調製）
- 2.5×a μl    10×キナーゼ分析緩衝液（KAS）
- （17.5×a）-aμl    H2O
- a/2μl    γ-32P-ATP（最終工程、反応開始直前）
10×キナーゼ分析緩衝液（KAS）：
200mM  HEPES pH7.4
100mM  MgAc
200μM  ATP
10mM  DTT
Dupont社製3000Ci/mmol, 10mCi/mmol, 6.66 106cpm/pmol（NEG-002A）のγ-32P-ATP。
実施例７
材料および方法
正常組織および細胞株：
正常な組織を分析した。組織は患者が死亡してから10時間以内に行われた生検および剖検のいずれかに由来するものであった。すべての組織はホルマリンで固定し、パラフィンに包埋した。それぞれの標本の典型的な切片をヘマトキシリン-エオシンで染色し、微細解剖学的構造の組織構造的な保存状態を確認するために、病理学者が検証した。異なる個人由来のいくつかの標本について、検証されたそれぞれの組織を分析した。
ヒトの腫瘍細胞株SAOS-2（骨肉腫）はAmerican Type Culture Collectionより入手し、10%仔牛血清（FCS）を含むDulbeccoの改変Eagle培地（DMEM）中の培養液として、10% C02含有空気中で37℃で保持した。
抗体：
PITALREに対するウサギのポリクローナル免疫血清は、タンパク質のカルボキシ末端に相当するペプチドでウサギを免疫することにより調製した。
in vitroの転写-翻訳
cDNAクローンのin vitroの転写は、反応の最後を締めくくるT7 RNAポリメラーゼにより行った。フェノール/クロロホルム抽出およびエタノール沈澱後、すぐに転写産物を、ウサギの網状赤血球溶解物（Promega）および放射性標識として35S-メチオニンを用いたin vitroの翻訳のための基質として使用した。
免疫組織化学：
短時間後に、それぞれの標本の切片を3-5μmに切り、ガラスにマウントし、37℃で一終夜乾燥させた。続いてすべての切片をキシレンで脱パラフィン化し、アルコールの等級シリーズを通して再水和してPBSで洗浄した。本緩衝液は、全てのその後の洗浄および抗体の希釈に使用した。組織切片はその後、0.5%の過酸化水素で湿らせ、希釈した10%の正常なヒツジの抗ウサギ血清でブロッキングした。続いて、スライドグラスを、PITALREに対して作製されたウサギのポリクローナル免疫血清で1：1000の希釈で室温で1時間インキュベートし、続いて希釈したヒツジの抗ウサギビオチン化抗体（Vector Laboratories）と共に室温で30分間インキュベートした。PBSで洗浄後、スライドグラスをABC法（Vector Laboratories）により室温で30分間処理した。ジアミノベンジジンを最終色原体として、ヘマトキシリンを核の対比染色剤として使用した。それぞれの組織切片の負の対照は、一次抗体の免疫前の血清による置換により成立させた。全ての試料は同一の条件下で処理した。三人の研究者がタンパク質の染色パターンを個別に評価した。免疫組織化学的研究のために、SAOS 2細胞をスライドグラス上で増殖させ、50%のアセトン/メタノールで５分間４℃で固定し、続いて組織について記載したようにして処理した。
結果
PITALREに特異的な抗体：
ヒトのPITALREのカルボキシル末端のアミノ酸に特異的なポリクローナルの抗ペプチド抗体は、ウサギを免疫することにより調製した。本抗体の特異性は免疫沈降実験により確認した。35Sで標識したML-1細胞由来の細胞溶解物を用いて、PITALREが見かけ上45kDaの分子量で泳動されることを観察した。次に、本抗体がタンパク質キナーゼのcdc2関連ファミリーの他のメンバーと交差反応を示す能力について調べた。本抗体はin vitroで翻訳されたPITALREに相当する種類のもののみ免疫沈降させることができた。
免疫組織化学的研究における本抗体の適合性を確認するために、エキソン21-27を欠失した欠損pRB分子を有するヒトの骨肉腫細胞株を用いて免疫細胞化学的実験を行った。抗体により、高い割合の標的細胞において核に局在する免疫反応を示す特異的な染色パターンが得られた。しかしながら、全細胞群の中では、PITALREの染色の強さにおいてある割合で不均一性が観察された。抗体をそれぞれの免疫した過剰量の抗原で事前にインキュベートすることにより、免疫細胞化学的反応がブロックされ、このようにしてPITALREタンパク質に対する抗体の特異性が確認できた。
正常なヒトの組織におけるPITALREの発現パターン：
特異的な成人のヒトの細胞型におけるPITALREの局在を決定するために、免疫組織化学的技法を用いた。異なる個人由来のいくつかの標本について、調べた組織のそれぞれを分析した。PITALREはあらゆる組織で発現されていることがわかったが、いくつかの器官においては、異なる組織の分布、および/または発現レベルが検出された。このタンパク質の染色パターンは特に言及する価値がある。いくつかの組織では、染色は明らかに細胞の核内にあったが、しかしながら、他の組織では免疫反応はしばしば細胞質に見られた。この現象は、同様の人為産物を生じさせ得る、組織に対するホルマリンのタンパク質分解効果に関係している可能性もある。実際、培養細胞および血管膜のような固定後容易に染色される試料の全てにおいて、染色パターンは実質的に意味のある細胞質の局在も示さないで常に明瞭に核にあった。
上皮におけるPITALREの発現：
一般的に、上皮細胞は単純な上皮または層状上皮のいずれにおいても、PITALREに対して陽性の染色を示した。皮膚においては、毛包および皮脂腺のようないくつかの皮膚の付随物において、中程度のPITALREの発現レベルが見られた。気管の層状円形上皮、気管支、および隣接する腺においても強い免疫反応が検出された。肺細胞はタンパク質に対して適度な核の免疫反応を示した。胸腺の上皮は低レベルのPITALREの発現を示した。
胃腸器官においては、唾液腺、特に管細胞、胃上皮、および胆嚢上皮において、本タンパク質に対する強度の陽性の核染色が見られた。小腸および大腸、食道、および肝臓においては、検出可能なレベルよりも低い免疫反応が見られた。膵臓においては、外分泌腺部分においては低い発現、およびランゲルハンス島においては強い染色という、特徴的な発現パターンが確認できた。
尿器官においては、遠位曲尿細管および集合管において、PITALREに対するより強い免疫反応が見られたのに対して、近位曲尿細管および尿道上皮（uroepithelium）では免疫反応は低レベルであった；糸球体は陰性であった。前立腺の上皮は本タンパク質に対して中間のレベルの発現を示した。
甲状腺、下垂体、および副腎皮質においては、中程度のレベルの免疫反応が観察されたが、一方クロム親和性部分ではより強い反応性を示した。
生殖器官においてはPITALREの特異的な発現パターンが見られた。卵管および子宮内膜の上皮と同様に、卵巣の細胞（顆粒膜細胞および生殖細胞）でもPITALREの中間の発現レベルであったが、一方膣では低レベルの発現であった。一方、精巣では本タンパク質については検出不能な低レベルの発現であった。
柔組織におけるPITALREの発現：
調べた標本のすべてにおいて、平滑筋細胞ではPITALREに対する中程度の免疫反応が観察された。含脂肪細胞、繊維芽細胞、軟骨細胞、および内皮細胞においては、検出限界に満たないタンパク質のレベルであった。
中枢神経系および末梢神経系におけるPITALREの発現：
前頭皮質および中脳のような、脳の分析した異なる領域由来のニューロン、および小脳の顆粒状レベルの細胞、およびプルキンエ細胞は、弱い核の染色を示した。末梢神経および神経節細胞の神経周膜細胞および神経内膜細胞は、検出限界に満たないタンパク質レベルであった。一方、星状細胞および小膠細胞では検出不能なレベルのPITALREの発現であった。
造血細胞におけるPITALREの発現：
単球、好酸球、好中球、および好塩基球における場合と同様に、血管膜における末梢Ｔ細胞およびＢ細胞の両方において、高いレベルのPITALREが観察された。興味深いことに、脾臓および胸腺等のリンパ器官においては、より弱い染色しか見られなかった。
討論
cdc2関連タンパク質キナーゼ・ファミリーのメンバーは、細胞周期の進行の制御により正常な細胞の増殖を起こさせている。正常なヒトの組織におけるPITALREの発現の範囲を研究し、その結果を本明細書に報告した。提示したデータより、PITALREは恒常的な発現パターンであると結論づけることができる。
しかしながら、異なる組織分布、および/または発現レベルがいくつかの器官において検出された。例えば、全ての上皮がPITALREに対する明瞭な免疫反応を示した。興味深いことに、膵臓の内分泌腺部分、クロマチン親和帯の下垂体、および全ての造血細胞等のある組織は、PITALREの非常に高い発現を示した。一方、神経系および結合組織の細胞等の他のいくつかの分化した組織は、PITALREを非常に低いレベルで発現していた。血液組織およびランゲルハンス島においては最高レベルの発現が見られた。
配列表
（2）配列情報SEQ ID NO:1：
（i）配列の特性：
（A）長さ：1461塩基対
（B）型：核酸
（C）鎖の数：二本鎖
（D）トポロジー：直鎖状
（ii）配列の種類：cDNA
（ix）特徴：
（A）NAME/KEY：CDS
（B）存在位置：65..1180
（xi）配列：SEQ ID NO:1：
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（2）配列情報SEQ ID NO:2：
（i）配列の特性：
（A）長さ：372アミノ酸
（B）型：アミノ酸
（D）トポロジー：直鎖状
（ii）配列の種類：タンパク質
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（2）配列情報SEQ ID NO:3：
（i）配列の特性：
（A）長さ：1424塩基対
（B）型：核酸
（C）鎖の数：二本鎖
（D）トポロジー：直鎖状
（ii）配列の種類：cDNA
（ix）特徴：
（A）NAME/KEY：CDS
（B）存在位置：85..1032
（xi）配列：SEQ ID NO:3：
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（2）配列情報SEQ ID NO:4：
（i）配列の特性：
（A）長さ：316アミノ酸
（B）型：アミノ酸
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（ii）配列の種類：タンパク質
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（2）配列情報SEQ ID NO:5：
（i）配列の特性：
（A）長さ：9アミノ酸
（B）型：アミノ酸
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（ii）配列の種類：cDNA
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（2）配列情報SEQ ID NO:6：
（i）配列の特性：
（A）長さ：9アミノ酸
（B）型：アミノ酸
（C）鎖の数：一本鎖
（D）トポロジー：直鎖状
（ii）配列の種類：cDNA
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（2）配列情報SEQ ID NO:7：
（i）配列の特性：
（A）長さ：7アミノ酸
（B）型：アミノ酸
（C）鎖の数：一本鎖
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（ii）配列の種類：cDNA
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（2）配列情報SEQ ID NO:8：
（i）配列の特性：
（A）長さ：33塩基対
（B）型：核酸
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（ii）配列の種類：cDNA
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（2）配列情報SEQ ID NO:9：
（i）配列の特性：
（A）長さ：8アミノ酸
（B）型：アミノ酸
（C）鎖の数：一本鎖
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（2）配列情報SEQ ID NO:10：
（i）配列の特性：
（A）長さ：32塩基対
（B）型：核酸
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（2）配列情報SEQ ID NO:11：
（i）配列の特性：
（A）長さ：8アミノ酸
（B）型：アミノ酸
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（ii）配列の種類：cDNA
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（2）配列情報SEQ ID NO:12：
（i）配列の特性：
（A）長さ：7アミノ酸
（B）型：アミノ酸
（C）鎖の数：一本鎖
（D）トポロジー：直鎖状
（ii）配列の種類：cDNA
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（2）配列情報SEQ ID NO:13：
（i）配列の特性：
（A）長さ：8アミノ酸
（B）型：アミノ酸
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（2）配列情報SEQ ID NO:14：
（i）配列の特性：
（A）長さ：8アミノ酸
（B）型：アミノ酸
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（D）トポロジー：直鎖状
（ii）配列の種類：cDNA
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（2）配列情報SEQ ID NO:15：
（i）配列の特性：
（A）長さ：24塩基対
（B）型：核酸
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（2）配列情報SEQ ID NO:16：
（i）配列の特性：
（A）長さ：33塩基対
（B）型：核酸
（C）鎖の数：一本鎖
（D）トポロジー：直鎖状
（ii）配列の種類：cDNA
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（2）配列情報SEQ ID NO:17：
（i）配列の特性：
（A）長さ：36塩基対
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（ii）配列の種類：cDNA
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（2）配列情報SEQ ID NO:18：
（i）配列の特性：
（A）長さ：36塩基対
（B）型：核酸
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（2）配列情報SEQ ID NO:19：
（i）配列の特性：
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（i）配列の特性：
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（2）配列情報SEQ ID NO:22：
（i）配列の特性：
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（B）型：核酸
（C）鎖の数：一本鎖
（D）トポロジー：直鎖状
（ii）配列の種類：cDNA
（xi）配列：SEQ ID NO:22：
0004090075.tif 000032
（2）配列情報SEQ ID NO:23：
（i）配列の特性：
（A）長さ：18塩基対
（B）型：核酸
（C）鎖の数：一本鎖
（D）トポロジー：直鎖状
（ii）配列の種類：cDNA
（xi）配列：SEQ ID NO:23：
0004090075.tif 000033
（2）配列情報SEQ ID NO:24：
（i）配列の特性：
（A）長さ：18塩基対
（B）型：核酸
（C）鎖の数：一本鎖
（D）トポロジー：直鎖状
（ii）配列の種類：cDNA
（xi）配列：SEQ ID NO:24：
0004090075.tif 000034
（2）配列情報SEQ ID NO:25：
（i）配列の特性：
（A）長さ：18塩基対
（B）型：核酸
（C）鎖の数：一本鎖
（D）トポロジー：直鎖状
（ii）配列の種類：cDNA
（xi）配列：SEQ ID NO:25：
0004090075.tif 000035
（2）配列情報SEQ ID NO:26：
（i）配列の特性：
（A）長さ：18塩基対
（B）型：核酸
（C）鎖の数：一本鎖
（D）トポロジー：直鎖状
（ii）配列の種類：cDNA
（xi）配列：SEQ ID NO:26：
0004090075.tif 000036
（2）配列情報SEQ ID NO:27：
（i）配列の特性：
（A）長さ：16塩基対
（B）型：核酸
（C）鎖の数：一本鎖
（D）トポロジー：直鎖状
（ii）配列の種類：cDNA
（xi）配列：SEQ ID NO:27：
0004090075.tif 000037
（2）配列情報SEQ ID NO:28：
（i）配列の特性：
（A）長さ：24塩基対
（B）型：核酸
（C）鎖の数：一本鎖
（D）トポロジー：直鎖状
（ii）配列の種類：cDNA
（xi）配列：SEQ ID NO:28：
0004090075.tif 000038
（2）配列情報SEQ ID NO:29：
（i）配列の特性：
（A）長さ：24塩基対
（B）型：核酸
（C）鎖の数：一本鎖
（D）トポロジー：直鎖状
（ii）配列の種類：cDNA
（xi）配列：SEQ ID NO:29：
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（2）配列情報SEQ ID NO:30：
（i）配列の特性：
（A）長さ：372アミノ酸
（B）型：アミノ酸
（D）トポロジー：直鎖状
（ii）配列の種類：タンパク質
（xi）配列：SEQ ID NO:30：
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（2）配列情報SEQ ID NO:31：
（i）配列の特性：
（A）長さ：316アミノ酸
（B）型：アミノ酸
（D）トポロジー：直鎖状
（ii）配列の種類：タンパク質
（xi）配列：SEQ ID NO:31：
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