JP2749730B2 - インターロイキン5レセプター - Google Patents
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Description
ーロイキン5レセプターをコードするDNA、インター
ロイキン5レセプター自体、及び当該インターロイキン
5レセプターの製造方法に関する。
記す) は好酸球とB細胞の増殖分化因子であり (Immuno
l. Rev. 102, 29; ibid, 102, 107, (1988))。特に結核
菌や寄生虫で感作されたT細胞やアロ抗原で感作された
T細胞がよく産生することが知られている (J. Immuno
l. 140, 1175, (1988), Nature 324, 70, (1986)) 。ま
た、IL-5は特に抗DNA抗体を含むIgMクラス免疫
グロブリン産生を誘導することが知られており、自己免
疫病への関与も疑われている。また自己抗体と筋膜炎を
伴う好酸球増多症などに関与している可能性が高いこと
が報告されている(Eosinophils, Oxford University Pr
ess, 1988)。一方、このIL-5と結合するインターロイ
キン5レセプター (以下IL-5R と記す) には膜型と分
泌型の2種類があり、分泌型のマウスIL-5R は、ヒト
IL-5と結合可能であることからIL-5が関与している
と思われる前記疾病等の治療薬として期待されている。
明者はマウス骨髄細胞をIL-5の存在下で培養すること
により、IL-5と反応性を有する初期B細胞株T88、T
88−M等を得ており (Growth Factors 1, 135, (198
9))、これらの細胞株を使ったIL-5の結合実験や架橋
実験により、IL-5R は少なくとも分子量約46,500の分
子と分子量約 114,000の分子の2つの構成要素からなる
こと、及びIL-5R には解離定数27 nMの低親和性受容
体と解離定数150 pMの高親和性受容体があり、このうち
低親和性受容体は前記分子量46,500の分子に相当し、こ
れに対して高親和性受容体は、前記分子量 114,000の分
子と前記分子量46,500の分子とからなることを予想した
(Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 86, 2311, (1989)) 。
分画をラットに免疫することにより、IL-5のIL-5R
への結合を阻害する2種のモノクローナル抗体H7とT
21を得 (Int. Immunol. 2, 181, (1990), J. Immunol.
144, 4218, (1990)) 、これらH7, T21抗体を使った
免疫沈降法により、これらの抗IL-5R 抗体は分子量約
6万の糖タンパク質を認識することが判明した。前記報
告の分子量46,500の分子は糖鎖を持たないIL-5を用い
た架橋実験の結果、分子量は約55,000であったことが判
り、この分子量約6万の分子が単独で低親和性受容体を
形成していることを明らかにした(Int. Immunol. 2, 1
81, (1990))。さらに、本発明者らは、ヒトにおいても
正常好酸球上にIL-5R が存在することを見出した。か
かるヒトIL-5R は解離定数170〜330 pMの親和性を有
し、架橋実験を行なった結果、分子量は、55000〜60000
であることが判明した。
親和性IL-5R に対応するものと考えられる (Cellular
Immunology 133, 484, (1991))。
・ヒトを問わず現在までにこの低親和性IL-5R をコー
ドするDNAを単離した例はない。しかして、本発明
は、かかるマウス及びヒトの低親和性IL-5R をコード
するDNAを取得して構造を解析すること及びこのDN
Aを主に哺乳動物細胞で発現させて対応するIL-5R を
提供しようとするものである。
るIL-5R とは異なる分泌型の IL-5R をコードする
DNAを得て純粋な分泌型IL-5R を提供することを目
的とする。
を解決すべく鋭意検討した結果、以下 (1) から (24)
を構成要件とする本発明を完成させるに至った。 (1) マウス骨髄細胞mRNA由来のインターロイキン
5レセプターをコードするDNA。
記載のDNA。 (3) 配列番号2の塩基配列を有する (1) 記載のDN
A。 (4) マウス骨髄細胞mRNA由来でありかつ分泌型の
インターロイキン5レセプターをコードするDNA。 (5) 配列番号3の塩基配列を有する (4) 記載のDN
A。
記載のDNA。 (7) 配列番号5のアミノ酸配列を有するインターロイ
キン5レセプター。 (8) 配列番号6のアミノ酸配列を有するインターロイ
キン5レセプター。 (9) 配列番号7のアミノ酸配列を有する分泌型インタ
ーロイキン5レセプター。
分泌型インターロイキン5レセプター。 (11) 培養培地中でインターロイキン5レセプターを発
現できる細胞を培養し、該培養細胞又は培養上清から抗
インターロイキン5レセプター抗体を用いてインターロ
イキン5レセプターを単離することを特徴とするインタ
ーロイキン5レセプターの製造方法。
を有する発現ベクターにより形質転換されたサルCOS7細
胞 (ATCC CRL 1651)。 (13) ヒト末梢血好酸球mRNA由来のインターロイキ
ン5レセプターをコードするDNA。 (14) 配列番号9の塩基配列を有する (14) 記載のDN
A。
記載のDNA。 (16) 配列番号11の塩基配列を有する (14) 記載のDN
A。 (17) 配列番号12の塩基配列を有する (14) 記載のDN
A。 (18) 配列番号13のアミノ酸配列を有するインターロイ
キン5レセプター。 (19) 配列番号14のアミノ酸配列を有するインターロイ
キン5レセプター。
1〜333の配列の全部又は一部をコードする (13) 記載
のDNA。 (21) ヒトインターロイキン5レセプターの細胞質ドメ
イン及びトランスメンブレン領域を欠失した可溶性ヒト
インターロイキン5レセプター。 (22) (13) 〜 (17) 及び (20) のいずれかに記載され
たDNA配列を含む組み換え発現ベクター。
宿主細胞を発現促進条件下で培養することを特徴とする
インターロイキン5レセプター又はその生産方法。 以下、本発明のIL-5R をコードするDNA、IL-5R
及びその製造方法について各製造工程を順次説明しなが
ら詳述する。IL-5R を持つ細胞からのRNAの調製 (1) マウスの骨髄細胞mRNAの調製 本発明のマウスIL-5R はマウスの骨髄細胞mRNA由
来であり、このマウスIL-5R をコードするDNAを調
製するためにまず、IL-5R を有するマウス骨髄細胞か
らmRNAを採取する。
マウスIL-5を用いた長期骨髄細胞培養により (Growth
Factor 1, 135, (1989))得ることができる。これらの
うち好適なものとしては、例えばBALB/cマウスの骨髄長
期細胞培養株Y16が挙げられる。このY16は初期B細胞
株でありIL-5に強い反応性を示す (1pg/mlのIL-5
にまで反応する) 。この細胞より Okayama等の方法(Met
hod inEnzymol., 154, 3, (1987))に従ってRNAを調
製する。全RNAをオリゴ(dT)−セルロースカラムを用
いたアフィニティクロマトグラフィーにより Poly(A)+
RNA分画を得る。
製 本発明のヒトIL-5R は、ヒト末梢血好酸球mRNA由
来であり、このヒトIL-5R をコードするDNAを調製
するためにまず、IL-5R を有するヒト好酸球からm−
RNAを採取する。RNAの供給源となるヒト好酸球
は、健康な成人及び好酸球増多症の患者の末梢血より、
密度差等を用いて分離する (Cellular Immunology 133,
484, (1991))。これらの細胞から Okayamaらの方法に
従ってRNAを調製する。この全RNAをオリゴ(dT)−
セファロースカラムを用いたアフィニティクロマトグラ
フィーにより Poly(A)+RNA分画を得る。mRNAからcDNAライブラリーの調製 (1) マウスのcDNAライブラリーの調製 ランダムプライマーと逆転写酵素により Poly(A)+RN
AをcDNAに逆転写する (Gene 25, 263, (1983))。
このcDNAを Seed らの開発した方法 (Proc.Natl. A
cad. Sci. USA. 84, 8573, (1987)) に従ってサイトメ
ガロウイルスのプロモーターをもつCDM8ベクターのBstX
I部位に挿入する (図2A) 。その際、1.0kb以上のc
DNAを選別し、挿入する。このようにして得られたプ
ラスミドDNAで大腸菌をトランスフォームして哺乳動
物での発現型ライブラリーとする。
様にして、ランダムプライマーと逆転写酵素を用いる方
法で得たcDNAを用いて調製する。例えば、かかるc
DNAを Seed らの方法を用いて pAGS-3ベクター (Ge
ne79, 269, (1989))のBstX1部位に挿入することによっ
て調製できる。
1部位に挿入することもできる。いずれの場合も1.0kb
以上のcDNAを選別して用いるのが好ましい。このよ
うにして得られたプラスミドDNA等で大腸菌をトラン
スフォームあるいはトランスフェクトして所望のcDN
Aライブラリーを得ることができる。IL-5R 遺伝子のクローニング (1) マウスIL-5R 遺伝子のクローニング Seed らの開発したベクターCDM8を使ったcDNAライ
ブラリーをサルのCOS7細胞で発現させ、目的の遺伝子産
物 (この場合はIL-5R ) に対する抗体、H7, T21を
用いてcDNAをスクリーニングする。方法は Seed ら
の報告 (Nature329, 840, (1988))に従う。
をDEAEデキストラン法及びプロトプラストフュージョン
法を用いてトランスフェクトする。目的のIL-5R cD
NAを発現可能な形でもつクローンはCOS7細胞上にその
遺伝子産物 (IL-5R ) を発現させるから、このCOS7細
胞をH7とT21抗体でインキュベートし、抗ラットIg
G抗体でコートしたペトリディッシュに結合させる (H
7とT21は共にラットIgG抗体である) 。このペトリ
ディッシュに結合したCOS7細胞からプラスミドDNAを
回収しさらにこのCOS7細胞での発現、抗体を用いた選別
を数回くり返す。最終的には個々のcDNAクローンを
COS7細胞に発現させH7とT21抗体を用いた蛍光染色を
おこない、フローサイトメトリーでIL-5R のcDNA
をコードするクローンを同定する。
HindIII-PstI断片とハイブリダイズしたクローンを前
記マウスと同様の方法でヒト好酸球pAGS-3ライブラリー
より単離する。このクローンがヒトIL-5R 遺伝子の全
長をコードしていない場合には、さらにこのクローン自
体をプローブとして他のライブラリー例えばλgt10ライ
ブラリーより全長を含むクローンを単離することができ
る。IL-5の結合実験 (1) マウスのIL-5の結合実験 抗IL-5R 抗体H7とT21を用いて単離されたcDNA
クローンがIL-5と特異的に結合するタンパク質をコー
ドしているかどうかをIL-5結合実験を行なって検定す
る。35S−メチオニンと35S−システインを用いて放射
標識したIL-5(J. Immunol. 140, 1175, (1988), J. E
xp. Med. 168, 863, (1988))をIL-5RcDNAクロー
ンの候補を発現させたCOS7細胞に結合させ、この結合が
100倍量の非標識IL-5によって特異的に阻害されるこ
とを確認する。
実験と同様の方法で行うことができる。かかる結合実験
において、マーカーとなるIL-5として、35Sで放射標
識したマウスIL-5;baculovirus の発現ベクターにヒ
トIL-5 cDNA遺伝子を組み込みこれを導入したSp
odoptera frugiperda の細胞であるSf21の培養上清から
抗IL-5抗体を用いて精製したヒトIL-5; 125Iで放
射標識したヒトIL-5等を用いることができる。IL-5の架橋実験と免疫沈降 (1) マウスIL-5の架橋実験と免疫沈降 IL-5R cDNAの候補が現在までに報告されているI
L-5反応性初期B細胞株T88−Mと同じ分子をコードし
ているかどうかを35S−放射標識IL-5を用いた架橋実
験により検討する (Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 86,
2311, (1989))。特に還元条件下の電気泳動においてIL
-5の単量体に相当する分子量 (約22,000) が減少する
ことを確認する。IL-5R cDNAの候補クローンをCO
S7細胞に発現させて細胞表面タンパク質をヨード化し抗
IL-5R 抗体、H7とT21を用いて免疫沈降を行ない
(Int. Immunol. 2, 181 (1990)) 、上記のように分子
量約6万の分子であることを確認する。
いるヒト好酸球上のIL-5Rをコードしているか否か
を、35Sで標識したマウスIL-5あるいは125Iで放射
標識したヒトIL-5を用いた架橋実験により検討する。
方法はマウスの場合に準ずる。IL-5R 遺伝子の全構造と膜離脱型IL-5R 遺伝子の単
離 図1に単離したIL-5R cDNAの簡単な制限酵素地図
を示す。 pIL-5R.8が最初にCDM8ライブラリーより単
離されたcDNAクローンである。このライブラリーか
ら pIL-5R.8の HindIII-PstI断片をプローブとして
用いたコロニーハイブリゼーション法によりもう一つの
クローン pIL-5R.2 を得る。これら2つのcDNAク
ローンの全塩基配列をSangerらの方法(Proc. Natl. Aca
d. Sci.USA. 74, 5463, (1977)) により決定する。
に;その構造遺伝子部分に対応する塩基配列は配列番号
1に;構造遺伝子部分に対応するアミノ酸配列は配列番
号5に;そして pIL-5R.8 の全塩基配列とその構造遺
伝子部分に対応するアミノ酸配列を同時に図11に記載す
る。ヌクレオチドは開始メチオニンコドンATGのAを
1番として番号付けしてあり、またアミノ酸も同じメチ
オニンを一番としてある。 pIL-5R.8 クローンの全長
は1808ヌクレオチドであり 415個のアミノ酸をコードす
る。またハイドロパシープロット (hydropathy plot:OF
URFS and ORFS,Rusell F. Doolittle, University Sci
ence Books, 1987)によるとこのタンパク質は4つの部
分よりなることがわかる。つまり、シグナルペプチド
(配列番号5においてNo.1〜No.17 アミノ酸部分;図11
において下線部分) 、細胞外部分、膜貫通部分、細胞内
部分である。なお、配列番号5において、32・128・213
・241・392・412 Asn から始まる3個のアミノ酸から成
る部分;及び図11において、二重のアンダーラインで示
されている部分は、N型糖鎖が結合していると考えられ
る部位を示す。配列番号6に pIL-5R.8 の構造遺伝子
部分に対応するアミノ酸配列より、上記シグナルペプチ
ド部分と考えられる配列を除いたアミノ酸配列を記載す
る。クローン pIL-5R.2 は膜貫通部分を欠いており
(図1) 、これにより発現されるIL-5R は分泌型であ
る。これは配列番号5において、IL-5Rの膜貫通部分
と考えられるNo.340アミノ酸〜No.361アミノ酸を含むN
o.299アミノ酸からC末端に相当する部分;図11におい
ては、白い逆三角形で示された部分、がpIL-5R.2 にお
いて欠落していることからも裏付けられる。なお、図11
において星印はシステイン残基の存在を示す。pIL-5R.
2 の全塩基配列は配列番号4に;その構造遺伝子部分に
対応する塩基配列は配列番号3に;構造遺伝子部分に対
応するアミノ酸配列は配列番号7に;そして、 pIL-5
R.2 の全塩基配列とその構造遺伝子部分に対応するアミ
ノ酸配列を同時に図12に記載する。図12において、白い
逆三角形で示された部分が欠失のある場所を示す他はす
べて記号は図11に準ずる。さらに配列番号8に pIL-5
R.2 の構造遺伝子部分に対応するアミノ酸配列より、上
記シグナルペプチド部分と考えられる配列を除いたアミ
ノ酸配列を記載する。
地図を示す。HSIL5RとHSIL5R2 の2つのクローンが得ら
れた。そしてこれらのクローンの全塩基配列は上記マウ
スと同様にしてSangerらの方法によって決定した。HSIL
5R及びHSIL5R2 の全塩基配列はそれぞれ配列番号10及び
配列番号12に;構造遺伝子部分に対応する塩基配列はそ
れぞれ配列番号9及び配列番号11に;そして全塩基配列
とその構造遺伝子部分に対応するアミノ酸配列を同時に
それぞれ図13及び図14に記載する。その結果、HSIL5Rは
420個の、HSIL5R2 は 396個のアミノ酸をコードしてい
ることが明らかになった。共にシグナルペプチド、細胞
外部分、膜貫通部分及び細胞内部分よりなるが、両者は
396番目のアミノ酸から塩基配列が異なっており、HSIL
-5R2はその下流に1個のアミノ酸をコードするだけで終
止コドンと連なっており、細胞内ドメインに相当する部
分が短かいことが明らかとなった。図13及び図14におい
て、下線で示した最初の20個のアミノ酸残基はシグナル
配列を示す。膜貫通部分はボックスで、N型糖鎖結合部
分は二重のアンダーラインを示す。また、星印はシステ
イン残基を、黒い逆三角形はHSIL5RとHSIL5R2 との相違
点のはじまりを示す。ノーザンブロットによるmRNAサイズとその発現細胞
の種類 (1) マウスIL-5のmRNAサイズ及びその発現細胞
の種類 Poly(A)+RNAをIL-5反応性初期B細胞株Y16、慢性
B白血病細胞株BCL1-B20, マウスミエローマ細胞株、 M
OPC104E, X5563, L細胞, IL-3反応性マウス骨髄細胞
長期培養株及びIL-2反応性マウスT細胞株より調製し
てその2μgを用いてIL-5R mRNAの発現を検討す
る。プローブはpIL-5R.8のHindIII-PstI断片を用
い、ノーザンブロットを行なう(Biochemistry 16, 4743
(1977))。Y16, BCL1-B20, MOPC104EというIL-5反応
性の細胞に5ないし5.8kbのmRNAの発現が認められ
る。
の発現細胞の種類 Poly(A)+RNAをヒト好酸球、ヒト幼若赤芽球様細胞株
TF-1、ヒト好酸球様白血病細胞株EoL-3、成人T白血病
細胞株ATL-2、バーキットリンパ腫細胞株Raji、ヒトマ
クロファージ様細胞U-937から調製して、その6μg を
用いてIL-5R mRNAの発現を検討する。プローブと
してHSIL-5R cDNA全長を用いた。その結果、ヒト好
酸球とTF-1に5.3kbと1.4kbのmRNAの存在が認めら
れる。 IL-5R 遺伝子の発現 (1) マウスIL-5R 遺伝子の発現 本発明におけるIL-5R 遺伝子の発現ベクターとしては
以下の2種のベクターが使用可能である (図2参照) 。
細胞での強い発現ベクターであり、BstXI切断部位の間
にcDNAをBstXIリンカーを結合させ挿入して使用す
る。pCAGGSベクター;このベクターはCDM8より強い発現
能力をもつpAGS-3 (Gene,79, 269, (1989))のプロモー
ター部位の上流に CMVエンハンサーをもつ。cDNAの
挿入部位はラビットβ−グロビンのエクソン内のEcoRI
部位を XhoIに変えた位置であり、pAGS-3よりさらに強
い発現が得られる。
験においてはこのうちpCAGGSベクターを用いて行った。
その手段は既に記述したIL-5結合実験・架橋実験、及
びH7、T21抗体を用いた免疫沈降である。特に分泌型
と思われる pIL-5R.2 に関してはこのベクターのEcoR
I部位に組み込んでサルのCOS7 (ATCC CRL 1651)細胞に
発現させその上清の産物のアミノ酸配列を決定した。そ
のN端20個のアミノ酸配列はIL-5R cDNAの塩基配
列から予想されるものと一致した。 pIL-5R.2 をトラ
ンスフェクトしたCOS7の培養上清はIL-5の受容体への
結合を阻害した。
伝子であるpCAGGSベクターのEcoRI部位にヒトIL-5R
DNAを組み込んだ。λgt10からEcoRIを用いて切り出
したヒトIL-5R cDNAを組み込んで、これをCOS7細
胞で発現させた。分泌型ヒトインターロイキン5レセプターの生産 HSIL5R cDNAをBluescript SK(-)のEcoRI部位に挿入
する。これを制限酵素SalIと KpnIで消化し、その産
物をエキソヌクレアーゼIII でヒトIL-5R の膜貫通部
分と細胞質内部分をコードしている塩基配列とを除くよ
うに消化する。この産物をマングビーンエクソヌクレア
ーゼで処理した後クレノウ断片で平滑端として再結合さ
せる (Gene 33: 103, 1985) 。この処理で配列番号10に
示したHSIL5R cDNAの3'末端から 995番目の塩基まで
を欠失したクローンをひろう。この 995番目のアミノ酸
は分泌型マウスIL-5R cDNAにおける欠失の始まる
部分に相当する。かかる欠失突然変異部分を、制限酵素
EcoRIとBssHIIで切り出し終止コドンを含むリンカーと
結合させ種々のベクターの適当な制限酵素部位に挿入す
る。あるいは、HSIL-5R cDNAの欠失を3'末端から 9
96番目とすれば、この欠失によりフレームシフトがおこ
り構築物はBluescript SK(-)ベクター内に存在する2つ
の終止コドンを結果として持つことになる。
欠失した 333個のアミノ酸がコードされた分泌型ヒトI
L-5R を発現させるDNAが構築される。以上のように
して構築された発現ベクターは宿主に導入することが可
能で、発現ベクターにより形質転換された宿主は可溶性
ヒトインターロイキン5レセプターを生産する。発現ベ
クターの選択は宿主に依存して決定されるが、宿主とし
ては原核細胞、酵母または高等真核細胞が含まれる。原
核細胞にはグラム陰性菌またはグラム陽性菌が含まれ、
例えばE.coliまたはバシラス属の細菌である。高等真核
細胞には昆虫並びに哺乳動物由来の樹立された細胞系列
が含まれる。
IL-5レセプターをコードするDNAが提供され、これ
により純粋なIL-5レセプターを得ることが可能となっ
た。特にヒトIL-5レセプターをコードするDNAと相
同な分泌型マウスIL-5レセプターをコードするDNA
をも得ることによって、当該分泌型IL-5レセプターD
NA又は人工的に作成したヒトIL-5レセプターをコー
ドするcDNAを発現させることが可能となった。この
発現されたIL-5レセプターは、ヒトIL-5が関与する
可能性が強い自己免疫病及び好酸球増多を伴う疾病の治
療薬としての応用が期待され、医療あるいは医薬品工業
等において多大な貢献をすると考えられる。
る。実施例1. マウスIL-5R の Poly(A) + RNAの調製 2×107個のY16細胞を4% FCS・RPMI1640培地 (5×1
0-5M 2−メルカプトエタノール、100U/mlペニシリ
ン、100μg /mlのストレプトマイシンを含む)でIL-
5 (300 pg/ml) の存在下に密栓して3Lのスピナー
カルチュアボトルで培養した。1週間後に約5×109個
のY16細胞を得た。このうち1×109個のY16細胞を Ok
ayamaらの方法により (前述の文献) 5.5M グアニジウ
ムチオシアネイト溶液 (25mM クエン酸ナトリウム、0.5
%ラウリルサルコシンナトリウム、0.2M 2−メルカプ
トエタノール、pH7.0) 50mlに溶解しセシウムトリフル
オロ酢酸溶液 (密度1.5g/ml, 0.1M EDTA pH7.0) の
上に重層して15℃で125,000gにて24時間遠心分離した。
RNAはこの遠心分離でペレットとなり、これを10mM T
ris-HCl pH7.5と1mM EDTA を含む蒸留水に溶解してR
NA溶液とした。これをオリゴ(dT)−セルロースに通し
てその結合分画を Poly(A)+RNAとした(Molecular Cl
oning, Chapter 7, page 26, Cold Spring Harbor Labo
ratory Press (1989))。この操作を2回くり返して30μ
g の Poly(A)+RNAを得た。実施例2. マウスIL-5R のcDNAライブラリーの作
製 上述の30μgの Poly(A)+RNAよりcDNAを合成し
(BRL社, Bethesda,MDのcDNA合成キットを使用)
Seedらの方法 (既に述べた) に従ってCDM8ベクターを使
ったcDNAライブラリーを作成した。図2AのCDM8ベ
クターをBstXIにて消化し、生じた約4100塩基対の断片
を酢酸カリウム密度勾配遠心法により精製した。合成し
たcDNAにBstXIリンカーを結合させ、酢酸カリウム
密度勾配遠心法により、約1000塩基対以上の長さを持つ
cDNAを選別しこれを前述のBstXI消化後、精製した
CDM8ベクターをリゲーションさせた。さらにこれを大腸
菌MC1061/P3に移入し独立した約200万個の形質転換体
を得、cDNAライブラリーとした。実施例3. マウスIL-5R のcDNAライブラリーのス
クリーニング Seedらの方法 (前述) に従って目的の遺伝子産物に対す
る抗体を使ってのパニング法を用いた。まず上述の約2
00万個のcDNAライブラリーより精製したプラスミド
DNAをCOS7細胞にDEAE−デキストラン法を用いて移入
した。5×105/6cmディッシュの細胞濃度で前日まき
なおしたCOS7細胞ディッシュ1枚あたり2μg のプラス
ミドDNAを使用した。ディッシュ100枚分のCOS7細胞
をトランスフェクトした。2日後にCOS7細胞をはがして
H7とT21抗体とインキュベートし、これらの抗体の結
合したCOS7細胞をヤギ抗ラットIgG抗体を結合させた
ディッシュ上で選択した (パニング法) 。このようにし
てH7とT21抗原陽性の細胞からプラスミドDNAを回
収し、MC1061/P3をもう一度形質転換して大腸菌のコロ
ニーを得た。この大腸菌をプロトプラストフュージョン
法によりCOS7細胞に融合して再度上記のパニングを行な
った。このサイクルを3回くり返した後、さらに2回ヤ
ギ抗ラットIgG抗体のF(ab')2 フラグメントを用いた
上記スクリーニングをくり返した。この操作はFcレセ
プター遺伝子の混入を防ぐためのものである。以上6回
のパニングの後、50個の独立したコロニーより精製した
プラスミドDNAをCOS7細胞に発現させ解析したとこ
ろ、1個がH7とT21抗原を発現していた。これを pI
L-5R.8と名づけた。この pIL-5R.8のcDNAインサ
ートをプローブとして用いたコロニーハイブリゼーショ
ン法(Molecular Cloning,Capterl, pege 90 Cold Sprin
g Harbor Laboratory Press (1989))により、Y16細胞
より作成した前述のcDNAライブラリーをスクリーニ
ングした。プローブとしては pIL-5R.8 の HindIII-P
stI断片を精製し、ランダムプライマー法により、α32
P-dCTPで放射標識としたものを用いた。LBアガロース
寒天培地に約10000コロニー/10cmディッシュの濃度で
前述のライブラリーを接種し、一晩培養して発育したコ
ロニーのDNAをニトロセルロース膜に移し、前述のプ
ローブとハイブリダイズさせ、オートラジオグラフィを
行った。これより単離した1つのクローンを pIL-5R.
2 と名づけた。実施例4. スクリーニングしたマウスIL-5R cDNAの
塩基配列の解析 pIL-5R.8 のcDNA部分を XbaIで切り出しM13mp1
9ベクターに挿入した。BamHIと KpnIで切断してエキ
ソヌクレアーゼIII にて消化し、10分間まで1分間ごと
に反応を止めた。その後マングビーンヌクレアーゼによ
り末端を平滑化し、クレノウフラグメントで末端を修復
した後リゲーションをおこなった (Gene33, 103 (198
5))。これらの反応物で大腸菌JM109を形質導入して種々
の長さの欠失突然変異体を得た。これらから1本鎖DN
Aを調製し(Methods in Enzymology101, 58 (1983))配
列番号15の配列を有するM13プライマーを用いてSangar
法にて塩基配列を決定した。cDNAの挿入が逆向きの
M13でも同じ方法で欠失突然変異体を作成し、両方向の
塩基配列の相補性を確認した。 pIL-5R.8 の全塩基配
列等は配列番号2及び図11に示してある。最初の17個の
アミノ酸は理論的にシグナルペプチドであり(Nucleic.
Acids. Res. 14, 4683 (1986))、またNo.340アミノ酸〜
No.361アミノ酸部分はハイドロパシープロット(hydropa
thy plot)により細胞膜貫通部分であると考えられた。
2本線のアンダーラインはN型糖鎖が結合していると思
われる部位を示している。理論的分子量45,284と実際に
COS7細胞で産生されるリコンビナントIL-5R の分子量
約60,000との差はN型糖鎖によって説明できる。配列番
号5におけるNo.299アミノ酸からC末端にかけての部分
はpIL-5R.2 において欠失している塩基配列を示して
いる。 pIL-5R.2 の塩基配列 (配列番号4) は、 pI
L-5R.8 の塩基配列を基にして17塩基より成るプライマ
ーを幾つか合成し、これらと配列番号16に示した配列を
有するT7プライマー及び配列番号17に示した配列を有
するCDM8の3'側プライマーを用いてSanger法により決定
した。 pIL-5R.2 では、フレームシフトが起きる結
果、欠失後は4つのアミノ酸で翻訳が終止する。このD
NAから翻訳されるべきペプチドはB細胞や好酸球の分
化過程で分泌型として働く可能性が考えられた。実施例5. マウスIL-5R cDNAの発現・結合実験 pIL-5R.8 (CDM8ベクター) からcDNAを XhoIで切
り出し図2BのpCAGGSベクターの XhoI部位に挿入した
(pCAGGSのEcoRI部位は XhoIリンカーを結合すること
により、 XhoI部位に変換してある) 。生じたプラスミ
ドをpCAGGS.5R.8 と名付けた。このプラスミドpCAGGS.5
R.8 はこれを大腸菌を導入し、E.coli, 5R.8とし、工業
技術院微生物工業技術研究所に寄託した。この寄託番号
は微工研条寄第3085号 (FERM BP 3085) である。
フェクトしたCOS7細胞を2日間培養後に回収し、その一
部 (2〜10×104個の細胞) と種々の濃度の35S−放射
標識IL-5 (2.5×108cpm/μg ) とを100倍過剰量の
非標識IL-5の存在下および非存在下にて、37℃10分間
加温し、細胞に結合したIL-5数およびその解離定数(K
d) を求めた。図3内右上に直接結合実験のデータを図
はそれをスキャッチャード (Scatchard)解析(Ann N. Y.
Acad. Sci. 51, 660 (1949)) したものを示す(図3)
。図3AはCDM8ベクターを使った pIL-5R.8 でトラ
ンスフェクトしたCOS7細胞を使用したときの結果であ
り、kd値は2nM、結合部位数は12,000/cellであった。
図3BはpCAGGS.5R.8 をCOS7細胞にトランスフェクトし
た時の結果である。この場合得られたKd値は9.6nM、結
合部位数は8.8×105/cellであった。また図3CはIL
-5 cDNAを単離したY16株を用いた結合実験の結果
である。Y16株は解離定数 (Kd)20pM 、結合部位数 1,2
00/cellの高親和性受容体とKd5.1nM、結合部位数22,0
00/cellの低親和性受容体をもつ。これらの実験から今
回単離されたIL-5結合遺伝子は低親和性受容体の遺伝
子であることが示された。実施例6. cDNA由来のIL-5R を用いての架橋実験 pCAGGS.5R.8 の方が pIL-5R.8 よりも発現率が高いの
で以後この cDNAクローンを用いて実験を試みた。
ーのみ (レーン1, 2) を遺伝子移入したCOS7細胞 (1
×105個) を4nMの35S−放射標識IL-5と100倍過剰量
の非標識IL-5の存在下 (図4レーン2, 4, 6) およ
び非存在下 (図4レーン1,3, 5) にて37℃10分間加
温した。その後、細胞をよく洗浄後disuccinimidyl tar
tarate(DST) (PIECE. Chemical社 Rockford, IL)を添加
し4℃30分間加温、続いて細胞を1% TritonX-100にて
破砕した。細胞破砕液を7.5% SDS−ポリアクリルアミ
ドゲル内で、非還元下 (図4レーン1〜4) または還元
下 (図4レーン5, 6) で電気泳動しBio-Analyzer 100
(フジフィルム社) で解析した (図4)。Mitaらの報告
(Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 86, 2311, (1989)) で
低親和性受容体に相当すると思われる90〜100Kd のバン
ドが認められた。この分子は還元条件下での泳動では分
子量が約75Kdに低下した (図4レーン5) 。これはIL-
5のモノマーの分子量 (22,000) の低下を示しており低
親和性IL-5R の性質を示すものである。実施例7. cDNA由来のマウスIL-5R を用いての免
疫沈降 pCAGGS.5R.8トランスフェクトCOS7細胞 (5×106個) の
細胞表面をヨードビーズ (Pierce Chemical社, Rockfor
d, IL) を用いて125I−放射標識し、それらの細胞破壊
液をH7抗体と反応させた。その後プロテインG-Sephar
ose (Pharmacia社、Piscat away, NJ)と4℃12時間反応
させ、プロテインG−Sepharose に吸着したタンパク質
をSDS-PAGEにて還元条件下に電気泳動しBio-Analyzer 1
00で解析した。分子量約60kdのバンドがpCAGGS.5R.8 を
トランスフェクトしたCOS7の場合にのみ見られた (図
5) 。実施例8. 分泌型マウスIL-5R の精製とアミノ酸配列
の決定 pIL-5R.2 cDNAのXhoI断片を pIL-5R.8の場合
と同様にpCAGGSベクターに挿入し、プラスミドpCAGGS.5
R.2 を得た。このプラスミドpCAGGS.5R.2 は、これを大
腸菌に導入し、E.coli 5R.2 として、工業技術院微生物
工業技術研究所に寄託した。この寄託番号は微工研条寄
第3084号 (FERM BP 3084) である。このクローンpCAGG
S.5R.2 DNAをCOS7細胞にDEAE dextran法にてトラン
スフェクトし無血清培地 (イスコフのDMEM) で2日間培
養した。その培養上清を濃縮してSDS-PAGEにかけるとpC
AGGS.5R.2 をトランスフェクトしたCOS7の培養上清には
ベクターDNAを移入したものに比して分子量約5万の
バンドが特異的に発現されていることが判明した。また
pCAGGS.5R.2 をトランスフェクトしたCOS7の培養上清を
H7を結合したグリコシルハードゲル (生化学工業、To
kyo)に吸着させ0.1%CHAPSを含む2mM HEPES溶液で洗
浄し、350mMの酢酸で結合分画を溶出した。このサンプ
ルを凍結乾燥し、SDS-PAGE用のサンプルバッファーに可
溶化させLaemmliの方法(Nature 227, 680 (1970)) で電
気泳動をし、polyvinylidene difluoridemembrane (Mil
lipore, Bedford, MA) に Electro blotting 法にて移
し、分子量約5万の分子のバンドを切断して気相シーク
エンサー477A (HPLCシステム付属、Applied Biosystem
Co.)で分析した。その結果、IL-5R の分泌型タンパク
質のN末端は配列番号18に示した通りであり膜型IL-5
R cDNAクローン pIL-5R.8 のDNA塩基配列から
予想される18番目から37番目のアミノ酸配列に一致し
た。1−17番目まではシグナルペプチドであると予想さ
れた。15番目のXaa はcDNAからの予想ではAsn であ
りN型糖鎖が結合していると考えられた。実施例9. ヒトIL-5R Poly(A) + RNAの調製 28Lの健康な成人の末梢血および50mlの好酸球増多症患
者の末梢血より赤血球を除いた後、 Percoll (ファルマ
シア社製) を用いた密度勾配遠心により1.09g/mlに相
当する分画を集めた。
×109個の好酸球50%分画を、好酸球増多症患者の末梢
血より細胞数2×109個の好酸球50%分画を得た。これ
らの細胞より実施例1のマウスの場合と同様にして Pol
y(A)+RNAを各々5μg 調製した。実施例10. ヒトIL-5R cDNAライブラリーの作製 上記 Poly(A)+RNA5μg より、実施例2のマウスの
場合と同様にしてcDNAを合成し、pAGS-3ベクターと
λgt10ベクターにそれぞれ挿入した。健康成人の血液か
らの好酸球由来mRNAから合成したcDNAにBstX1
リンカーを結合したのち約1000塩基対以上の長さを持つ
cDNAを選別し、これをBstX1消化したpAGS-3ベクタ
ーに挿入した。さらにこれを大腸菌MC1061に移入し、独
立した約100万個の形質転換体を得て、これをcDNA
ライブラリーとした。
A5μg から合成したcDNAはEcoRIリンカーを結合
して1000塩基以上を選別し、これをλgt10ベクターに挿
入して大腸菌C600 Hflに感染させ約160万個の独立のプ
ラークを得た。実施例11. クロスハイブリダイゼーション法によるヒト
IL-5R cDNAクローンの単離 マウスIL-5R cDNAクローン pIL-5R.8 cDNA
の32P−放射標識したHindIII-PstI 1.2kb断片を用い
てpAGS-3 cDNAライブラリーより緩やかな条件でコロ
ニーハイブリダイゼーションをすることによりクローン
ph5R.1 を得た。
ローンの大腸菌コロニーを直径8cmのニトロセルロース
膜約100枚に移し、10×Denhart's 溶液6×SSC (0.9M
NaCl, 0.09M クエン酸ナトリウム塩) と100μg /mlの
熱変性サケ***DNAの溶液中で上記プローブと65℃で
24時間ハイブリダイズさせた。このニトロセルロース膜
を45℃で1×SSC と0.1% SDSの存在下で洗浄後、前記
したマウスの方法に準じてオートラジオグラフィーにて
コロニーを固定し、唯一単離された cDNAクローンを
ph5R.1 と名付けた。
DNAしか含まず、ヒトIL-5R DNAの全長を含むと
は考えられなかった。そこで、かかる1.0kbの cDNA
の全長である XhoI断片をプローブとしてさらにλgt10
の cDNAライブラリーをスクリーニングした。約100
万個のλgt10 cDNAライブラリーを直径13cmのナイロ
ンメンブレン(Colony/plaque screen, Du Pont-NEN, B
oston, MA) に移し、上記プローブを用いて、Colony/p
laque screen のプロトコールに従ってハイブリダイゼ
ーションを行なった。なお、このハイブリダイゼーショ
ンに用いた溶液は、1% SDS,1M NaCl、10%デキスト
ラン硫酸、100μg /mlの熱変性サケ***DNAで;こ
れを上記プローブと共に65℃、24時間のインキュベーシ
ョンを行なった。また洗浄は、65℃下、2×SSC 1% S
DSで1時間行なった。
る2つのクローンを単離し、それぞれ、HSIL5RとHSIL5R
2と名付けた。この2つのクローンで E.coli を形質転
換し、HSIL5RとHSIL5R2 のそれぞれについて形質転換株
を得た。HSIL5Rに対応する形質転換株をE.coli HSIL5R
とHSIL5R2に対する形質転換株をE.coli HSIL5R2と命名
し、それぞれを工業技術院微生物工業技術研究所に寄託
した。前者の寄託番号は、微工研条寄第3542号(FERM BP
3542)であり、後者の寄託番号は、微工研条寄第3543号
(FERM BP 3543)である。実施例12. スクリーニングしたヒトIL-5R cDNA塩
基配列の解析 HSIL5RとHSIL5R2 のcDNA部分をEcoRIで切り出し、
EcoRIで消化したBluescript KS(-)ベクター (stratage
ne, La JoNa, CA)に導入した。塩基配列はマウスの場合
と同様Sanger法にて決定した。塩基配列はcDNAの両
方向から決定した。すなわち、はじめにSanger法による
塩基配列の決定に用いるプライマーとして、5'側のcD
NA上流部分に位置するIL-5R cDNA断片 (T3プ
ライマー:配列番号17参照)と3'側のcDNA上流部分
に位置するIL-5R cDNA断片(T7プライマー:配
列番号16参照) を用い、それぞれ逆方向に (前者は下流
に向けて、後者は上流に向けて) 読み取った塩基配列を
合成して新たなプライマーとして用い、順次これを繰り
返すことによって2方向から塩基配列を決定して相補性
を確認した。
に示した。実施例4に示したマウスの場合と同様にして
アミノ酸No.1〜No.20 に相当するアミノ酸配列は理論的
にシグナルペプチドでありまた、アミノ酸No.345〜No.3
65に相当するアミノ酸配列はハイドロパシープロット
(hydropathy plot)(Nucleic. Acids. Res. 14, 4683 (1
986))により細胞膜貫通部分であると考えられた。35, 1
31, 137, 142, 216, 244 Asn から始まる3個のアミノ
酸からなる部分は、N型糖鎖が結合していると思われる
部位を示している。このN型糖鎖の存在により、理論分
子量 45556と実際にCOS7細胞で産生されるリコンビナン
トIL-5R の分子量約60,000との差を説明することがで
きる。HSIL5RとHSIL5R2 との配列の相違はアミノ酸No.3
95から始まることが判明した。
14に示した通りである。 395番目のアミノ酸がグリシン
で、 396番目のアミノ酸がイソロイシンであり、これが
最終アミノ酸であった。従って、HSIL5RとHSIL5R2は、
395番目のアミノ酸まで129番目を除き同じで、HSIL5R2
は396番目のイソロイシンで終結しているが、HSIL5Rは3
96番目のセリン以降さらに24個のアミノ酸が付加されて
いた。HSIL5Rの 129番目のアミノ酸はバリンであった
が、 HSIL5R2の129番目のアミノ酸はイソロイシンであ
った。実施例13. ヒトIL-5R cDNAの発現・結合実験 HSIL5Rと HSIL5R2を共にEcoRIで消化して切り出してpC
AGGSベクターのEcoRI部位に挿入した。生じたプラスミ
ドをそれぞれpCAGGS. HSIL5R及びpCAGGS. HSIL5R2と名
付けた。
し、発現させて、35Sで標識したマウスIL-5又は 125
Iで標識したヒトIL-5 (2×106cpm/μg ) を用いて
結合試験を行なった。図7A, 図7BはヒトIL-5を使
った場合の、図8C, 図8DはマウスIL-5を使った場
合のスキャッチャード (Scatchard)解析の結果である。
図7及び図8の挿入図は上記結合試験の結果を示す。す
なわち図7A, 図8Cは発現プラスミドとしてpCAGGS.H
SIL5Rを用いた場合の125I−放射標識ヒトIL-5、35S
−放射標識マウスIL-5それぞれに対する結果を示し、
図8C,図8Dは、発現プラスミドとしてpCAGGS.HSIL5
R2を用いた場合の125I−放射標識ヒトIL-5、35S−
放射標識マウスIL-5に対する結果を示す。
合には、その放射活性が低いことから結合定数 (Kd) が
100pM以下である高親和性の誘導体を検出することは困
難であった。そこで、高い放射比活性を有しかつ変性し
ていない35S−放射標識したIL-5を用いてKd値を求め
た。すなわち、pCAGGS.HSIL5R でトランスフェクトした
COS7細胞を用いた場合、 125I−放射標識ヒトIL-5に
対してはKdは約590pMで35S−放射標識マウスIL-5に
対してKdは約250pMであった。
S7細胞を用いた場合には、125I−放射標識ヒトIL-5
に対してはKdは約410pM で35S−放射標識マウスIL-5
に対してKdは約355pMであった。上記のKd値は、本発明
者が、35S−放射標識マウスIL-5を用いた結合試験を
行ないスキャッチャード (Scatchard)解析より得た健康
な成人の末梢血由来の好酸球に対するIL-5のKd値であ
る170〜330pMにほぼ相当した。
マウスの低親和性受容体に対するIL-5のKd値よりも高
くかつ前記の通り健康な成人の末梢血由来の好酸球に対
するIL-5のKd値とほぼ一致することから、今回本発明
者らが単離したヒトIL-5レセプター遺伝子はヒトIL-
5結合に関して非常に重要な役割を果している分子をコ
ードしていることを示している。
リガンド結合特異性を示したものである。pCAGGS.HSIL5
Rを導入したCOS7細胞 (4×105/100μl) に500pMの
125I−放射標識ヒトIL-5を加え、同時に125I−放射
標識ヒトIL-5と競合させるべき種々のサイトカインを
加えた。この結果、単離したヒトIL-5レセプターはヒ
ト及びマウスのIL-5と特異的に結合し、IL-2、IL-
3、IL-4、IL-6、GM-CSF、G-CSF とは結合しないこ
とが明らかになった。実施例14. cDNA由来のヒトIL-5R を用いての架橋
実験 pCAGGS.HSIL5R又はpCAGGS.HSIL5R2を導入した1×105個
のCOS7細胞を5.5nMの35S−放射標識マウスIL-5又
は、1nMの 125I−放射標識ヒトIL-5と共に4℃で1
時間インキュベート後、1mMの bis (sulfosuccinimidy
l) suberate (Pierce Chemical Co., Rockford, IL)を
これに加えた。そして、さらに4℃で30分間インキュベ
ートした。このインキュベーションの後、実施例6のマ
ウスの場合と同様に解析した。
対照として (レーン1, 4) 、pCAGGS.HSIL5Rを導入し
たCOS7細胞と35S−放射標識マウスIL-5 (レーン1,
2,3) 又は 125I−放射標識ヒトIL-5 (レーン4,
5, 6) とを架橋させて得られた電気泳動図である。pC
AGGS.HSIL-5Rを導入したCOS7細胞を35S−放射標識マウ
スIL-5と過剰量の放射標識をしていないIL-5の存在
下 (レーン3) 又は非存在下 (レーン2) で反応させ
た。さらに 125I−放射標識ヒトIL-5と過剰量の放射
標識をしていないIL-5の存在下 (レーン6) 又は非存
在下 (レーン5)で反応させた。
いては、レーン2において約105kd;レーン5において約
86kdのバンドが認められ、マウスのIL-5を45kd、ヒト
のIL-5を31kdとして計算した結果、それぞれ約60kdと
55kdの分子がIL-5と結合していることが予想された。
これは前述の健康な成人の末梢血由来の好酸球で本発明
者が見出した分子とほぼ同じ分子量であった (Cellular
Immunology, 133;484-469)。
存在下では消失した。
図。
入する部位を示す図。
における結合試験及びスキャッチャード解析を示す図。
の架橋実験の結果を示す図。
の結果を示す図。
図。
ヒトIL-5R の結合試験及びスキャッチャード解析の結
果を示す図。
用いたヒトIL−5Rの結合試験及びスキャッチャード
解析の結果を示す図。
特異性を検討した図。
を用いたヒトIL−5Rにおける架橋実験の結果を示す
図。
酸配列を示す図。
ノ酸配列を示す図。
列を示す図。
酸配列を示す図。
Claims (18)
- 【請求項1】 配列番号1の塩基配列を有し、かつマウ
ス骨髄細胞mRNA由来のインターロイキン5レセプタ
ーをコードするDNA。 - 【請求項2】 配列番号2の塩基配列を有し、かつマウ
ス骨髄細胞mRNA由来のインターロイキン5レセプタ
ーをコードするDNA。 - 【請求項3】 配列番号3の塩基配列を有し、かつマウ
ス骨髄細胞mRNA由来の分泌型インターロイキン5レ
セプターをコードするDNA。 - 【請求項4】 配列番号4の塩基配列を有し、かつマウ
ス骨髄由来mRNA由来の分泌型インターロイキン5レ
セプターをコードするDNA。 - 【請求項5】 請求項1〜4のいずれか記載のDNAと
ストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつマ
ウス由来のインターロイキン5と結合親和性を有するタ
ンパク質をコードする哺乳動物由来のDNA。 - 【請求項6】 配列番号5のアミノ酸配列を有するイン
ターロイキン5レセプター。 - 【請求項7】 配列番号6のアミノ酸配列を有するイン
ターロイキン5レセプター。 - 【請求項8】 配列番号7のアミノ酸配列を有する分泌
型インターロイキン5レセプター。 - 【請求項9】 配列番号8のアミノ酸配列を有する分泌
型インターロイキン5レセプター。 - 【請求項10】 請求項1〜5のいずれかに記載のDN
Aを有する発現ベクターにより形質転換されたサルCO
S7細胞(ATCC CRL 1651)。 - 【請求項11】 配列番号9の塩基配列を有し、かつヒ
ト末梢血好酸球mRNA由来のインターロイキン5レセ
プターをコードするDNA。 - 【請求項12】 配列番号10の塩基配列を有し、かつヒ
ト末梢血好酸球mRNA由来のインターロイキン5レセ
プターをコードするDNA。 - 【請求項13】 配列番号11の塩基配列を有し、かつヒ
ト末梢血好酸球mRNA由来のインターロイキン5レセ
プターをコードするDNA。 - 【請求項14】 配列番号12の塩基配列を有し、かつヒ
ト末梢血好酸球mRNA由来のインターロイキン5レセ
プターをコードするDNA。 - 【請求項15】 配列番号13のアミノ酸配列を有するイ
ンターロイキン5レセプター。 - 【請求項16】 配列番号14のアミノ酸配列を有するイ
ンターロイキン5レセプター。 - 【請求項17】 請求項1〜5及び請求項11〜14のいず
れかに記載されたDNA配列を含む組換え発現ベクタ
ー。 - 【請求項18】 請求項17記載のベクターを含む宿主細
胞を発現促進条件下で培養することを特徴とするインタ
ーロイキン5レセプター又はその類縁体の生産方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3232072A JP2749730B2 (ja) | 1990-09-11 | 1991-09-11 | インターロイキン5レセプター |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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