JP2003533223A - α2δ2カルシウムチャネルサブユニットの発現細胞株 - Google Patents

α2δ2カルシウムチャネルサブユニットの発現細胞株

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JP2003533223A JP2001585309A JP2001585309A JP2003533223A JP 2003533223 A JP2003533223 A JP 2003533223A JP 2001585309 A JP2001585309 A JP 2001585309A JP 2001585309 A JP2001585309 A JP 2001585309A JP 2003533223 A JP2003533223 A JP 2003533223A
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Abstract

(57)【要約】 カルシウムチャネルのα2δ2サブユニットと結合する化合物の結合能力を決定する方法が開示される。本方法は、カルシウムチャネルのα2δ2サブユニットを提供し、前記サブユニットを前記化合物と接触させ、さらに前記サブユニットと結合する前記化合物の結合能力を決定することを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、電圧依存カルシウムチャネルのα2δ2サブユニットを発現する細
胞株に関する。本発明では、前記細胞株はまた別のカルシウムチャネルサブユニ
ットを発現することができ、さらに前記細胞とガバペンチン、ガバペンチン類似
体、プレガバリンまたはプレガバリン類似体との結合を決定(determine)でき
る。
【0002】
【従来記述】
電圧依存性カルシウムチャネルは、生理学的プロセス、例えば神経伝達物質の
放出、ホルモンの分泌、筋収縮、および遺伝子転写と関連付けられてきた。機能
的チャネルは少なくとも3つのサブユニット(α1、α2δおよびβサブユニッ
トを含む)を必要とする。前記チャネルはまたγサブユニットを含むことができ
る。電圧依存カルシウムチャネルには、電気生理学的性質および薬理学的特性を
基準に定義されたいくつかの公知のタイプが存在する。前記タイプは、L−、N
−、P/Q−、R−およびT−タイプである。各々のタイプは、主としてそのチ
ャネル組成によって定義される。α1サブユニットタイプは、チャネルがL−、
N−、P/Q−、R−またはT−タイプのいずれであろうと、そのチャネル決定
基に含まれている。α1サブユニットの活性は、α2δおよびβサブユニットに
よって調節される。チャネル活性はさらに第四のサブユニットγによって調節さ
れることがある。
【0003】 分子生物学的技術によって、電圧依存カルシウムチャネルの作用メカニズムの
解明が可能になった。前記サブユニットの各々の遺伝子が単離されクローニング
された。これまでのところ、異なるα1サブユニットをコードする9つの遺伝子
が知られている。α1サブユニットはカルシウムイオンが通過するポアを形成す
る。α1サブユニットは電圧センサーを含み、これはまたチャネルタイプと密接
な関係を有するある種の薬剤または毒素との特異的結合の原因となるものである
。α1ポアを通過するチャネル電流は、β、γまたはα2δサブユニットの会合
によって調節される。弁別的にスプライスされる4つの細胞内βサブユニット遺
伝子が存在する。トランスメンブレンγサブユニットについては2つの遺伝子が
知られており、1つは骨格筋に、新規な遺伝子は脳で発現される。α2δは、最
初ただ1つのアイソフォームが特定されただけであった。しかしながら、最近、
2つの新規なα2δ遺伝子、α2δ2およびα2δ3が特定された。これら遺伝
子は、最初のα2δ1遺伝子に対して55.6%および30.3%の相同性を有
する(Klugbauer et al., J. Neuroscience 19(2):684-691(1999))。α2およ
びδタンパク質は同じ遺伝子よって発現される。このタンパク生成物は翻訳後に
切断され、最終的なα2およびδタンパク質はジスルフィド結合によって連結さ
れる。トランスメンブレンδタンパク質はα2タンパク質を細胞膜に固定する。
【0004】 研究では、α2δ1サブユニットは、鎮痙薬、ガバペンチン[1−(アミノメ
チル)シクロヘキサン酢酸]に対する結合部位を含んでいることが示されている
(Gee et al., J. Biol. Chem. 271(10):5786-5776(1996))。ガバペンチンは、
γ−アミノ酪酸(GABA)類似体である。ガバペンチンは、癲癇治療および発
作頻度の減少で動物モデルおよびヒトの患者の両方において有効である。ガバペ
ンチンの正確な作用メカニズムは不明のままである。最近の実験で、ガバペンチ
ンはまたα2δ2サブユニットにも結合することが示された。
【0005】 機能的チャネルは、細胞内でカルシウムチャネルサブユニットを発現させるこ
とによって形成させることができる。この技術は、チャネルの作用に対する種々
の分子の影響を決定するために役立つ。米国特許5,712,158号および米国特許5,7
70,447号には、ガバペンチンのカルシウムチャネルサブユニットとの結合特性を
解明するために有用な安定な細胞株が記載されている。前記細胞株はβサブユニ
ットおよび最初のα2δ(今はα2δ1と称される)を高レベルで発現する。細
胞に任意のα1サブユニットをトランスフェクトすることによって、機能的なカ
ルシウムチャネルの形成がもたらされ、このカルシウムチャネルは、ガバペンチ
ンおよびガバペンチン関連化合物の結合の評価に用いることとができる。
【0006】 本発明の目的は、カルシウムチャネルα2δ2サブユニットを安定に発現する
新規な細胞株を提供することである。本発明のさらに別の目的は、ガバペンチン
、ガバペンチン類似体、プレガバリン、プレガバリン類似体、およびGABAの
3−アルキル誘導体とα2δ2サブタイプとの特異的結合を説明することである
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、カルシウムチャネルのα2δ2サブユニットへの化合物の結合能力
を決定する方法を提供するもので、カルシウムチャネルのα2δ2サブユニット
を用意し、前記α2δ2サブユニットを前記化合物と接触させ、そして前記化合
物の前記α2δ2サブユニットとの結合能力を決定することを含む。
【0008】図面の説明 図1は、ヒトα2δ2のpCDNA3.1発現ベクターでの分子クローニング
の模式図である。 図2は、ヒトα2δの組織分布のRT−PCR分析を示す。ヒトの種々の組織
に由来する1ngの二本鎖cDNA(CLONTECH)をPCR(94℃で1分、55
℃で1分および72℃で2分を35サイクル)で増幅した。作製したPCR生成
物は、958から2165(hα2δ1)、2534から3643(hα2δ2
)および1920から3272ヌクレオチド(hα2δ3)のDNAフラグメン
トである。
【0009】 図3は、ヒトα2δの組織分布のノザンブロット分析を示す。ノザンブロット
は材料と方法の項で述べたように実施した。ヒトマルチ組織ブロット(CLONTECH
)を、958から2165(hα2δ1)、2534から3643(hα2δ2
)および1920から3272ヌクレオチド(hα2δ3)から合成したジゴキ
シゲニン標識cDNAでハイブリダイズさせた。マーカーRNAの位置は左に表
示されている。
【0010】 図4は、ヒトおよびマウスα2δの組織分布のウェスタンブロット分析を示す
。種々のヒト組織(A,0.5μg)およびマウス組織(B,100μg)の膜
タンパク質を4%から20%のSDS−PAGE(NOVEX)にロードし、ウェス
タンブロット分析に付した(材料と方法の項を参照されたい)。抗α2δモノク
ローナル抗体またはα2δ2およびα2δ3に対するポリクローナル抗体をプロ
ーブとして用いてブロットを分析した。
【0011】 図5は、α2δcDNAをトランスフェクトしたCOS−7細胞の膜と[3
]ガバペンチンとの結合を示す。pcDNA3.1(コントロール)、pcDN
A3.1/ブタα2δ1構築物(pα2δ1)、およびpcDNA3.1/ヒト
α2δ2構築物(hα2δ2)の20μgをCOS−7細胞にトランスフェクト
した。膜は、[3H]ガバペンチン結合アッセイ(材料と方法の項を参照された
い)用に調製した。データは、別個の3アッセイ(各測定についてそれぞれ3組
ずつ)の平均である。材料と方法の項で述べたように、同じ膜(100μg)を
対応する抗体によるウェスタンブロット分析に付した。
【0012】 図6は、α2およびδサブユニット間のジスルフィド結合の破壊を示す。各サ
ンプル(pα2δ1は0.5μgおよびhα2δ2は5μg)の膜タンパク質の
等量を100mMのDTTの存在下または非存在下で10分間インキュベートし
、非還元SDS−PAGEで分離させ、PVDFメンブレンに移した。ブロット
は、抗α2δ1抗体(左)または抗α2δ2抗体(右)のいずれかをプローブと
して分析した。マーカータンパク質の位置は右に表示されている。
【0013】 図7は、ブタα2δ1(A)およびヒトα2δ2(B)を過剰産生しているH
EK293細胞の膜と[3H]ガバペンチン(GBP)との結合のスキャチャー
ド分析を示す。細胞膜は、GKS02(ブタα2δ1のための安定な細胞株)お
よびGKS07(ヒトα2δ2のための安定な細胞株)から調製した。特異的な
3H]ガバペンチン結合は材料と方法の項で述べたように実施した。結合活性
は、タンパク質1mg当たりの結合ガバペンチンのピコモルとして表した。各結
合反応は、20μgのGKS02膜タンパク質または10μgのGKS07膜タ
ンパク質を含んでいた。データは3アッセイの平均である。
【0014】 図8は、[3H]ガバペンチン(GBP)結合活性による細胞株のスクリーニ
ングを示す。HEK293細胞にヒトα2δ2をトランスフェクトした。単一ク
ローンをG418耐性によって選別した。“2923”は親細胞HEK293で
あり、“2L”は、ブタα2δ1を安定的に発現しているHEK293細胞であ
る。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本明細書で用いられるように、ガバペンチン類似体には、アルキル置換ガバペ
ンチン類似体、橋かけガバペンチン類似体および複素環式ガバペンチン類似体(
例えばBryans et al.(J. Med. Chem. 41:1838-1845(1998)が記載したようなも
の)が含まれるが、ただしこれらに限定されない。 類似体とは、“同様な電子
構造をもつが異なる原子を有する化合物”と定義される(Grant et al., Chemic
al Dictionary, 5th ed., McGraw-Hill, 1987)。ガバペンチンは以下の構造を
有する:
【化1】
【0016】 ガバペンチン類似体の例は上掲書(Bryans wet al.)に記載されてあり、以下
が含まれる(ただしこれらに限定されない): 下記の構造を有する分子:
【化2】
【0017】 この類似体は、シクロヘキサン環の3位でアルキル化される。類似体は、1か
ら4つの炭素原子を有するアルキル基で炭素環の任意の位置でアルキル化されて
あってもよい。類似体はまた、下記の構造を有する分子であってもよい:
【化3】
【0018】 この類似体はガバペンチン環の3位でアルキル置換される。 このタイプの分子には、プレガバリン
【化4】 その類似体、およびGABAの3−アルキル誘導体が含まれる。
【0019】材料と方法 ブタα2δ1(pα2δ1)cDNAは、J. Brown(J.P. Brown, V.U.K. Di
ssanayke, A.R. Briggs, M.R. Milic, N. Gee, Anal. Biochem., 255:236-243(1
998))から入手したものである。マウスα2δ3(mα2δ3)cDNAは、F.
Hoffman(N. Klugbauer, L. Lacinova, E. Marais, M. Hobom, F. Hofmann, J.
Neurosci. 19:684-691(1999))から分与された。α2δ1に対するモノクロー
ナル抗体は Afinity Bioreagents, Inc. から購入した。α2δ2およびα2δ
3に対するポリクローナル抗体は、Sanra Duffy(Pfizer)から入手したもので
ある。ヒトおよびマウスのマルチ組織ブロットおよびcDNAは CLONTECH から
購入した。マウスの組織は Pel-Freez Biologicals から購入した。PCR試薬
はInvitrogenから入手した。ECLウェスタンブロットキットはAmershamから入
手した。リポフェクタミン、増殖培養液、制限酵素は、Life Technologiesから
入手した。HEK293およびCOS−7細胞株はATCCより入手した。他の
全ての化学薬品はSigmaから得た。
【0020】 ヒトα2δ2サブユニットのクローニング:ヒトα2δ2(hα2δ2)cD
NAは、ヒトの脳のcDNAライブラリーからPCRによって増幅させた。寄託
されたGenBankのhα2δ2サブユニットのDNA配列(受託番号 AF042792)を
基に、4つのオーバーラップDNAフラグメント(これはhα2δ2cDNAの
完全な開放読み枠のヌクレオチド14−994(フラグメントH)、845−1
816(フラグメントF)、1517−2791(フラグメントD)、および2
681−3790(フラグメントC)をカバーする)をPCRによって作製し、続
いて、TAクローニングキットを用いて発現ベクターpcDNA3.1でクロー
ニングした。プライマー対の配列は以下を用いた:
【0021】 5′−TCTTGAATGGAAACATGGCGGTGC−3′(配列識別
番号1)および5′−TATACCAGGGTCTCCTTCGGACAT−3
′(配列識別番号2)(フラグメントH); 5′−ATGTGTTCATGGAAAACCGCAGAC−3′(配列識別
番号3)および5′−AGCCGTTCAGGTCAATGGCAAACA−3
′(配列識別番号4)(フラグメントF); 5′−CCATCCGCATCAACACACAGGAAT−3′(配列識別
番号5)および5′−GTAAGTCCTCATTGTTAACCTCGC−3
′(配列識別番号6)(フラグメントD); 5′−CTGAGAAGTTCAAGGTGCTAGCCA−3′(配列識別
番号7)および5′−GATGTGATTTGGGTGCCAAACACC−3
′(配列識別番号8)(フラグメントC)。前記4つのフラグメントは、内部の固有
の制限酵素部位、nt791(PflMI)、1395(XbaI)、および2628
(HpaI)で切断し、pcDNA3.1ベクター(Invitrogen, Carlsbod, CA)
中のHind III/XhoI部位で組み立てた(図1参照)。
【0022】 RT−PCR:種々の組織に由来する二本鎖cDNA調製物(CLONTECH)を用
いて、94℃1分、55℃1分、さらに72℃2分の35サイクルでPCR反応
を実施した。前記反応は、1ngのcDNA、10pMのプライマー、1mMの
dNTPおよび1×PCR緩衝液を含む溶液(50μL容積)中で実施した。前
記反応混合物の10μLを1%アガロースゲルに装荷した。ヒトα2δ1、α2
δ2およびα2δ3のためのプライマー対はそれぞれ以下のとおりであった:
【0023】 5′−GACGCGGTGAATAATATCACAGCC−3′(配列識別
番号9)および5′−ACAAATCGTGCTTTCACTCCCTTG−3
′(nt958から2165;受託番号 M76559)(配列識別番号10); 5′−CTGAGAAGTTCAAGGTGCTAGCCA−3′(配列識別
番号11)および5′−GATGTGATTTGGGTGCCAAACACC−
3′(nt2534から3643;受託番号 AF042792)(配列識別番号12);
並びに 5′−CGTGTCCTTGGCAGATGAATGGTC−3′(配列識別
番号13)および、5′−CATCTCAGTCAGTGTCACCTTGAG
−3′(nt1920から3272;受託番号 AJ272213)(配列識別番号14
)。 ヒトα2δ1、α2δ2およびα2δ3の予想されるPCR生成物の長さは、1
208、1110および1352bpであった。これらのプライマーは、対応す
るPCR生成物のシークェンシング分析によって決定したとおり、α2δの各サ
ブタイプに特異的であった。
【0024】 ノザンブロット分析:マルチ組織ノザンブロット(CLONTECH)を製造元の推奨
にしたがってハイブリダイズさせ洗浄した。α2δのサブタイプに特異的なジゴ
キシゲニン標識プローブをPCRで作製し、10mLのイージーハイブ(EasyHy
b, Boehringer Mannheim)で50℃で一晩ハイブリダイズさせた。RT−PCR
用に使用するプライマー対と同じプライマー対を用いてプローブを作製した。ブ
ロットを2回(最初は2×SSCおよび0.1%SDSで室温で5分、続いて0
.1×SSCおよび0.1%SDSで68℃で15分)洗浄した。発現の検出は
製造元(Boehringer Mannheim)の指示にしたがった。
【0025】 細胞培養およびトラスフェクション:COS−7およびHEK293細胞をそ
れぞれDMEMおよびRPMI1640培養液で培養した。前記培養液に95%
空気および5%CO2を有する湿潤化したインキュベーター中で37℃で50単
位/mLのペニシリン、50μg/mLのストレプトマイシン、および10%熱
不活化ウシ胎児血清(FBS)を補充した。COS−7細胞への一過性トランス
フェクションのために、20μgのプラスミドDNA(ベクターまたはα2δ挿
入物を含む同じベクター)を30μLのリポフェクチンとインキュベートした。
混合物を1.5mLの血清非含有培養液中で前記細胞に重ね、5時間インキュベ
ートした。FBSを前記培養皿に添加して最終濃度を10%にした。培養液を次
の朝、交換した。トランスフェクション後48時間で、膜の調製のために細胞を
採集した。ブタα2δ1およびヒトα2δ2のHEK293細胞への安定なトラ
ンスフェクションの場合は、トランスフェクション後48時間で800μg/m
LのG418(ゲンタシン)を細胞に添加したことを除き、一過性のトランスフ
ェクションのための方法と同じ方法を適用した。2つのクローン、GKS02お
よびGKS07は、それぞれブタα2δ1およびヒトα2δ2の最高の発現を示
し、更なる結合実験のために選択した。前記細胞株はATCC番号PTA−18
23を有する。さらに、α2δ2タンパク質結合アッセイの発現用ホストには真
核細胞発現系、例えば酵母、昆虫細胞および哺乳類細胞(CHO、COS−7、
HEK293など)もまた含まれる。
【0026】 膜の調製:膜は組織または培養細胞から調製した。細胞は2回冷PBSで洗浄
し、続いてトリス(5mM,pH7.4)、EDTA(5mM)、PMSF(0
.1mM)、ロイペプチン(0.02mM)、およびペプスタチン(0.02m
M)を含む冷緩衝液で削り落とした。細胞を氷上で30分インキュベートし、続
いて超音波処理を30から40秒実施した。組織から膜を調製する場合は、組織
を小さな細片にスライスし、10秒間隔で4回超音波処理した。得られた組織ま
たは細胞のホモジネートを750から1000×gで10分間遠心し、続いて、
上清を50000×gで30分遠心した。生じたペレットを上記の緩衝液と同じ
ものに再度懸濁させた。
【0027】 ウェスタンブロット分析:前記細胞膜(GKS07細胞については0.5μg
、GKS02細胞については5μg、一過性にトランスフェクトした細胞または
組織については100μg)を4%から20%SDS−PAGEで分離させ、半
乾燥トランスファーユニットを用いてニトロセルロースメンブレンに移した。前
記のメンブレンをウサギ抗α2δ1、α2δ2およびα2δ3抗体のいずれかと
1時間室温でインキュベートし、続いて1×PBSで洗浄した。前記のブロット
を抗ウサギIgGと1時間インキュベートし、さらに製造元の推奨する方法にし
たがってECL反応により展開させた。
【0028】 結合アッセイ:放射能リガンド結合アッセイは、20nMの[3H]ガバペン
チンの存在下でインキュベートした膜タンパク質を用いて実施した。膜(一過性
にトランスフェクトした細胞のタンパク質については100μg、GKS02細
胞については20μg、GKS07細胞については10μg)を10mMのHE
PES(N−[2−ヒドロキシエチル]ピペラジン−N´−[2−エタンスルホ
ン酸])(pH7.4)中で40から50分室温でインキュベートし、続いて予
め湿らせたGF/Cメンブレンでろ過し、3mLの氷冷トリス緩衝液(50mM
,pH7.4)で迅速に5回洗浄した。前記フィルターを乾燥させ、液体シンチ
レーションカウンターで計測した。非特異的結合を決定するために、前記結合ア
ッセイは10μMのプレガバリンの存在下で実施した(N.S. Gee, J.P. Brown,
V.U. Dissanayake, J. Offord, R. Thurlow, G.N. Woodruff, J. Biol. Chem. 2
71:5768-5776)。特異的結合は、全結合から非特異的結合を差し引いて得られた
。クローン#7は最高のα2δ2サブユニット発現クローンと決定された。結合
アッセイはまた、α2δ2サブタイプ選択的阻害剤のスクリーニングのために、
ヒトおよび他の哺乳類種由来のリコンビナントおよび/または精製α2δ2タン
パク質を用いて実施することができる。
【0029】結果 α2δ転写物の組織分布:hα2δ1、hα2δ2およびhα2δ3mRNA
の組織分布を先ずRT−PCR分析によって調べた。これらのプローブは、α2
δの3つのサブタイプを特異的に増幅させるためにデザインした。図2で示した
ように、hα2δ1、hα2δ2およびhα2δ3の予想サイズ(1208,1
10および1352bp)とよく一致するただ1つのPCR生成物が、検査した
ほとんど全ての組織に出現した。より高レベルのhα2δ2転写物が、脳を含む
他のいずれの組織よりも肺で認められた。PCR生成物は対応するα2δと同一
の配列を示したので、広範囲の組織分布はhα2δmRNA発現の普遍的特色を
示している。しかしながら、ここで用いたRT−PCR条件では、種々の組織間
でのα2δmRNAレベルの定量的見積もりが得られなかったので、ノザン分析
が各サブタイプのhα2δmRNAの相対量を見積もるために必要である。ノザ
ンブロットは、hα2δ1がはるかに多く骨格筋で発現されることを除いて、3
つのhα2δ遺伝子全てが、脳、心臓、および筋肉でほぼ等しくよく発現される
ことを示した(図3)。これら3つの組織の他に、もっとも豊富なhα2δ2転
写物が肺で認められた。肺でhα2δ2mRNAがもっとも高く発現されること
は、上記のRT−PCRの結果と一致し、最近の報告(B. Gao, Y. Sekido, A.
Maximov, M. Saad, E. Forgacs, F. Latif et al., J. Biol. Chem. 275:12237-
12242(2000))とも合致したが、初期の観察(N. Klugbauer, L. Lacinova, E. M
arais, M. Hobom, F. Hofmann, J. Neurosci. 19:684-691(1999))とは異なって
いる。本研究では、我々はまた少量のhα2δ1およびhα2δ3mRNAを肝
臓および腎臓でそれぞれ検出した。我々の研究室および他の研究室の結果(Klug
bauer, 上掲書(1999); Gao, 上掲書(2000); 我々の未発表データ)は、マウスの
α2δ3(mα2δ3)の発現は脳に限定されることを示した。hα2δ3の脳
以外の他の組織における発現もまたα2δ3発現の種における相違を示唆してい
る。
【0030】 脳では、hα2δ1、hα2δ2、およびhα2δ3が、検査した脳の全ての
部分(小脳、大脳皮質、髄質、後頭極、前頭葉、側頭葉および被殻を含む)で検
出された。大脳皮質よりも小脳でより高レベルのhα2δ2転写物が認められ、
一方、hα2δ3については反対であった。hα2δ1については、そのmRN
Aは前記2つの領域にほぼ均等に分布していた。これら2つの脳の領域における
前記3つのアイソフォームの発現パターンは、以前のin situハイブリダイゼー
ションの結果と一致していた(Klugbauer, 上掲書(1999); M. Hobom, S. Dai, E
. Marais, L. Lacinova, F. Hofmann, N. Klugbauer, Eur. J. Neurosci., 12:1
217-1226(2000))。さらに、α2δmRNAの3つのサブタイプはいずれも脊髄
で見出されるが、脳で認められるレベルより低かった。
【0031】 α2δタンパク質の組織分布:タンパク質レベルはmRNAの定常状態レベル
の関数であるが、個々の遺伝子のmRNAとタンパク質の相対量はいつも比例す
るとは限らない。前記相対量は翻訳後調節を反映することがある(V.N. Jackson
, N.T. Price, L. Carpenter, A.P. Halestrap, Biochem. J., 324:447-453(199
7))。組織間のヒトおよびマウスのα2δサブユニットの相対レベルを調べるた
めに、α2δの個々のサブタイプタンパク質に対して作製した抗体をウェスタン
ブロットに用いた。等量のタンパク質をSDSポリアクリルアミドゲルに装荷し
た。hα2δ1の普遍的分布と一致して、ヒトおよびマウス組織のウェスタンブ
ロットは、hα2δ1およびmα2δ1タンパク質は両方とも広範囲に分布する
ことを示したが、一方、hα2δ1は肺および空腸には検出されなかった。対照
的に、hα2δ3タンパク質は脳でのみ検出され、肺、精巣、大動脈、脾臓、空
腸、および腎臓では検出されなかった(図4A)。同様に、mα2δ3タンパク
質は脳でのみ検出され、心臓、腎臓、肺臓、すい臓、胃、脾臓、胸腺、卵巣、下
垂体、甲状腺、および前立腺では検出されなかった。驚くべきことには、肺での
hα2δ2転写物の顕著な発現(図2および3)とは対照的に、hα2δ2タン
パク質は脳で顕著に認められ、hα2δ2タンパク質のレベルは肺では検出可能
ではなかった(図4A)。脳の他に、低レベルのhα2δ2タンパク質がまた大
動脈、精巣および心室筋に見出された。精巣には2つの免疫反応バンドが存在す
るようであり、1つは予想したhα2δ2の分子量(175kDa)であり、他
方はわずかに小さい分子量を示した。この小さい分子量のタンパク質は心室筋で
検出された優勢なバンドと類似しているようであった。以前にpα2δ1で観察
されたように、この小さいバンドは、α2δタンパク質から解離したα2サブユ
ニットまたはα2δ2のアイソフォームを示しているのかもしれない(J.P. Bro
wn, V.U.K. Dissanayke, A.R. Briggs, M.R. Milic, N. Gee, Anal. Biochem.,
255:236-243(1998); M. Wang, J. Offord, D.L. Oxender, T.Z. Su, Biochem. J
. 342:313-320(1999))。さらに、2つの免疫反応バンドはまた抗α2δ2抗体
によってマウスの心臓で検出されたが、この場合は優勢なバンドは他の組織で見
出されたものより大きな分子量を有していた(図4B)。
【0032】 α2およびδタンパク質のジスルフィド結合:α2δ1のα2およびδ1サブ
ユニットはジスルフィド結合によって連結されていることが示された(Wang, 上
掲書(1999))。δ領域のアミノ酸配列は、α2δ1とα2δ2間でより保存され
ていないので、α2δ2タンパク質が翻訳後2つのサブユニットに切断されるか
否かを知ることは興味のあるところである。そのような可能性を調べるために、
pα2δ1(GKS02)およびhα2δ2(GKS07)タンパク質を過剰発
現しているHEK293細胞株の細胞膜を、ゲル電気泳動の前に100mMDT
Tで処理するかまたは未処理のままにした。DTTの存在下では、pα2δ1お
よびhα2δ2タンパク質の両者はα2として予想した位置にシフトし、pα2
δ1の場合のように、hα2δ2もまたジスルフィド結合により連結された2つ
のサブユニットから成ることを示唆している(図6)。
【0033】 3H]ガバペンチンの結合:クローン化hα2δ2のガバペンチン結合特性
を決定するために、pα2δ1、hα2δ2およびベクターpcDNA3.1を
一過性にトランスフェクトしたCOS−7細胞から膜を単離した。対応するα2
δタンパク質の発現はウェスタンブロットで調べた。図5に示したように、pα
2δ1による細胞のトランスフェクションは、ガバペンチン結合の顕著な増加を
もたらした。同様に、hα2δ2を発現する細胞は、約4倍のガバペンチン結合
活性の増加を示した。pcDNA3.1ベクターのみをトランスフェクトした細
胞でわずかな結合活性の増加が観察されたが、統計学的分析では前記の小さな変
化は有意であるとは示されなかった。
【0034】 pα2δ1およびhα2δ2のガバペンチン結合KDおよび結合特性を細胞株
GKS02(pα2δ1)およびGKS07(hα2δ2)で決定した。安定的
にpα2δ1を発現しているHEK細胞では、[3H]ガバペンチンは、以前の
報告(Gee, 上掲書(1996))で示したように、KD値72±9nMで単一部位集団
に結合した(図7A)。同様に、単一結合部位集団はまたhα2δ2を含む膜に
も観察されたが(図7B)、KD値はpα2δ1(156±25nM)よりも高
かった。hα2δ2の薬理学的特性を決定するために、いくつかの化合物を[3
H]ガバペンチン結合について競合させるために選択した。同様な(しかし同一
ではない)競合プロフィールがα2δタンパク質の2つのサブタイプで認められ
た(表1)。例えば、α2δの両サブタイプとの結合は、L−ロイシンはそのD
−鏡像体よりもはるかに強力であったので立体特異的である。BCH(L系トラ
ンスポートのモデル基質)およびフェニルアラニンの親和性は両サブタイプタン
パク質に対して弱かった。他方、α2δ2とのガバペンチンの結合は、pα2δ
1(149nM)と比較して(S+)−3−イソブチルGABA(プレガバリン
)に対してより感受性が高く、IC50値は96nMであった。
【0035】
【表1】
【0036】 図8はまた、ヒトα2δ2タンパク質を発現する安定な細胞株のスクリーニン
グを示す。 本明細書で開示した本発明の形態は目下の好ましい実施態様を構成しているが
、多くの他の形態も可能である。本明細書では、本発明の全ての可能な同等物ま
たは派生物を記載することを意図していない。本明細書で用いられる用語は限定
ではなく単なる記述であり、本発明の範囲を逸脱することなく多様な変更を為し
えることは理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図1】 ヒトα2δ2のpCDNA3.1発現ベクターでの分子クローニングの模式図
である。
【図2】 ヒトα2δの組織分布のRT−PCR分析を示す。
【図3A】 ヒトα2δ1の組織分布のノザンブロット分析を示す。
【図3B】 ヒトα2δ1の組織分布のノザンブロット分析を示す。
【図3C】 ヒトα2δ2の組織分布のノザンブロット分析を示す。
【図3D】 ヒトα2δ2の組織分布のノザンブロット分析を示す。
【図3E】 ヒトα2δ3の組織分布のノザンブロット分析を示す。
【図3F】 ヒトα2δ3の組織分布のノザンブロット分析を示す。
【図4A】 ヒトα2δの組織分布のウェスタンブロット分析を示す。
【図4B】 マウスα2δの組織分布のウェスタンブロット分析を示す。
【図5】 α2δcDNAをトランスフェクトしたCOS−7細胞の膜と[3H]ガバペ
ンチンとの結合を示す。
【図6】 α2およびδサブユニット間のジスルフィド結合の破壊を示す。
【図7】 ブタα2δ1(A)およびヒトα2δ2(B)を過剰産生しているHEK29
3細胞の膜と[3H]ガバペンチン(GBP)との結合のスキャチャード分析を
示す。
【図8】 [3H]ガバペンチン(GBP)結合活性による細胞株のスクリーニングを示
す。
【配列表】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01N 33/50 C12N 15/00 ZNAA (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE,TR),OA(BF ,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW, ML,MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,G M,KE,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ, MD,RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM, AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,B Z,CA,CH,CN,CO,CR,CU,CZ,DE ,DK,DM,DZ,EC,EE,ES,FI,GB, GD,GE,GH,GM,HR,HU,ID,IL,I N,IS,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC ,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MA,MD, MG,MK,MN,MW,MX,MZ,NO,NZ,P L,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK ,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG, US,UZ,VN,YU,ZA,ZW Fターム(参考) 2G045 AA40 4B024 AA11 BA80 CA04 CA20 DA02 DA03 EA04 GA13 HA11 4B063 QA05 QQ21 QQ41 QQ61 QQ89 QR77 QR80 QX07 4B065 AA90X AA90Y AA93X AA93Y AB01 AC14 BA02 BA05 CA24 CA46

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 化合物とカルシウムチャネルα2δ2サブユニットを発現し
    ている細胞株との結合能を決定する方法であって、 カルシウムチャネルα2δ2サブユニットを発現している細胞を用意し; この細胞を化合物と接触させ;さらに この化合物の細胞との結合能を決定する ことを含む上記方法。
  2. 【請求項2】 化合物がガバペンチンである請求項1の方法。
  3. 【請求項3】 化合物がガバペンチン類似体である請求項1の方法。
  4. 【請求項4】 ガバペンチン類似体が、1から4つの炭素原子を有するアル
    キル基で炭素環の任意の位置でアルキル化されている請求項3の方法。
  5. 【請求項5】 ガバペンチン類似体が、ガバペンチンの3−アルキル置換体
    である請求項3の方法。
  6. 【請求項6】 化合物がプレガバリンである請求項1の方法。
  7. 【請求項7】 化合物が、γ−アミノ酪酸(GABA)の3−アルキル誘導
    体である請求項1の方法。
  8. 【請求項8】 カルシウムチャネルのα2δ2サブユニットを発現している
    安定な細胞株。
  9. 【請求項9】 ATCC番号PTA−1823の請求項8の細胞株。
  10. 【請求項10】 化合物とカルシウムチャネルα2δ2サブユニットとの結
    合能を決定する方法であって、 カルシウムチャネルα2δ2サブユニットを用意し; このα2δ2サブユニットを化合物と接触させ;さらに この化合物のα2δ2サブユニットとの結合能力を決定する ことを含む上記方法。
  11. 【請求項11】 化合物がガバペンチンである請求項10の方法。
  12. 【請求項12】 化合物がガバペンチン類似体である請求項10の方法。
  13. 【請求項13】 ガバペンチン類似体が、1から4つの炭素原子を有するア
    ルキル基で炭素環の任意の位置でアルキル化されている請求項12の方法。
  14. 【請求項14】 ガバペンチン類似体が、ガバペンチンの3−アルキル置換
    体である請求項12の方法。
  15. 【請求項15】 化合物がプレガバリンである請求項10の方法。
  16. 【請求項16】 化合物が、GABAの3−アルキル誘導体である請求項1
    0の方法。
  17. 【請求項17】 α2δ2サブユニットが精製タンパク質である請求項10
    の方法。
  18. 【請求項18】 α2δ2サブユニットがリコンビナントタンパク質である
    請求項10の方法。
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