JP2904993B2 - オキシトシン受容体およびこれをコードするdna - Google Patents
オキシトシン受容体およびこれをコードするdnaInfo
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Description
一般臨床に用いられている下垂体後葉ホルモンであるオ
キシトシンの受容体として機能するタンパク質、これを
コードするDNA、前記DNAが挿入されたベクターおよび前
記DNAを発現可能に保持する形質転換体に関する。
垂体後葉ホルモンであるオキシトシンは、子宮収縮惹起
作用を有し、広く産婦人科臨床の場で陣痛の誘発および
促進に用いられている。しかし、その作用には個人差が
大きく、また妊娠末期子宮に対してのみ有効で、受容体
の増加がオキシトシンに対する感受性を子宮筋が獲得す
るのに必須と考えられてきた。
受容体との一連の生物学的応答機構また生体内組織での
オキシトシン受容体の発現態様の詳細の解明のため、さ
らに分娩前または分娩時のオキシトシン受容体発現レベ
ルの測定、オキシトシン活性の評価スクリーニングの構
築ならびに抗オキシトシン受容体抗体による陣痛抑制を
可能にするため、オキシトシン受容体、DNA 配列、組換
えDNA および形質転換体をえるために、オキシトシン受
容体およびそれをコードするDNA 配列をえることが必要
である。しかしながら、その単離、精製、構造解析につ
いての研究はほとんどなされていない。
受容体、それをコードするDNA 配列、組換えDNA および
形質転換体をえることを目的とする。
示されるアミノ酸配列の全部もしくは一部を有するポリ
ペプチドもしくはタンパク質であって、オキシトシン受
容体として機能するタンパク質、配列番号1で示される
アミノ酸配列中の1個もしくは複数個のアミノ酸残基が
置換されているか、または1個もしくは複数個のアミノ
酸残基が欠失しているか、さらにまたは1個もしくは複
数個のアミノ酸残基が配列番号1であらわされるアミノ
酸配列に付加されているアミノ酸配列を有し、オキシト
シン受容体として機能するタンパク質、それらのタンパ
ク質であって、オキシトシンでの灌流により細胞膜にお
いて膜電流を惹起する活性を有するオキシトシン受容体
として機能するタンパク質、それらのタンパク質をコー
ドするDNA、配列番号2で示される塩基配列の全部もし
くは一部を有するDNAであるDNA、それらのDNAが挿入さ
れたベクターおよびそれらのDNAを発現可能に保持する
形質転換体に関する。
鋭意研究の結果、特定のmRNAがコードするたん白質がア
フリカツメガエル卵母細胞上で、オキシトシンでの灌流
によって細胞内カルシウムイオンを増加させ、塩素イオ
ンの流入を惹起し、その現象を膜電流として高感度に検
出しうることを見いだした。通常はショ糖密度分配法な
どで分画したmRNAを用いるが、出発材料がヒトの極めて
特殊な病態の病理標本であり材料の量が有限で取り直し
が不可能であったため、まずプラスミドベクターを用い
て全mRNAよりcDNAライブラリーを作成し、そのライブラ
リーをサイズ分画するという方法を用いて細胞膜上でオ
キシトシンでの灌流により膜電流を惹起する生物学的に
活性なタンパク質、すなわちオキシトシン受容体をコー
ドする遺伝子をはじめてクローニングすることに成功
し、本発明を完成するにいたった。
A 配列、組換えDNA および形質転換体について説明す
る。
1で示されるアミノ酸配列の全部または一部を有するポ
リペプチドもしくはタンパク質またはその変異体であ
り、オキシトシンでの灌流によって細胞膜上で細胞内カ
ルシウムイオンおよびイノシトール3リン酸濃度上昇を
惹起する生物学的に活性なポリペプチドまたはタンパク
質である。さらに詳しくは、配列番号1で示されるアミ
ノ酸配列中の1個もしくは複数個のアミノ酸残基が置換
されているか、または1個もしくは複数個のアミノ酸残
基が欠失しているか、さらにまたは1個もしくは複数個
のアミノ酸残基が配列番号1であらわされるアミノ酸配
列に付加されているアミノ酸配列を有するポリペプチド
もしくはタンパク質である。
ン受容体をコードするDNA 配列であり、その例として
は、たとえば、配列番号2で示される塩基配列の全部も
しくは一部を有するDNA 配列またはその変異DNA 配列、
さらに詳しくは、配列番号2で示されるDNA 配列中の1
個もしくは複数個のヌクレオチドが他のヌクレオチドと
置換されているか、または1個もしくは複数個のヌクレ
オチドが欠失しているか、さらにまたは1個もしくは複
数個のヌクレオチドが配列番号2で示されるDNA配列に
付加されているDNA 配列を有するDNA 配列があげられ
る。
を適当な発現ベクター中に含有するDNA である。この組
換えDNA は、本発明のDNA 配列に機能的に結合された発
現コントロール配列を含有していてもよい。ベクターと
しては、適当な宿主中で複製および発現可能なものであ
ればとくに限定されないが、たとえばpcD ベクターおよ
び以下に記載する実施例1中に説明するpcD 改変ベクタ
ーがあげられる。
詳しく説明するが、本発明はもとよりこれに限定される
ものではない。
にて大量出血をきたし、子宮全摘を余儀なくされた症例
の病理標本)を液体窒素中で急速凍結し−70℃にて保存
した。
のサイズの推定 ヒト子宮筋組織を液体窒素中で粉末とし、5.5Mグアニジ
ンチオシアネート、100mM 2-メルカプトエタノール、0.
5 %N-ラウリルサルコシンナトリウムおよび2.5mM クエ
ン酸ナトリウム(pH 7.0)を含む溶液中でホモジナイズ
し、5.7M CsCl -0.1M EDTA (pH 7.0)溶液に重層し、
超遠心分離にて全RNA を沈澱として回収し、エタノール
沈澱をくり返すことにより精製した。この全RNA をオリ
ゴdTセルロースカラムを用いてポリA RNAとした。
酸 -1mMEDTA(pH 7.0)溶液に溶解し、熱変性を行
なったのち、0.1 %N-ラウリルサルコシンナトリウムと
共に5%〜25%不連続ショ糖密度勾配(8層)に重層
し、35,000rpm で 7.5時間の超遠心分離にかけた。これ
をフラクションコレクターを用いてショ糖密度の低い方
から 0.4mlずつ25分画に分け、各々のサイズ分画mRNAを
エタノール沈澱にて回収した。全mRNAは1mg/ml濃度の
水溶液に、またサイズ分画mRNAは5μlの水に溶解し、
アフリカツメガエル卵母細胞へのマイクロインジェクシ
ョン用試料とした。この試料を、カルシウムイオンを除
いた修正バース液(トランスクリプション アンド ト
ランスレーション エディション ビー.ヘイムス,エ
ス.ヒッギンス アイアールエル プレス1984.オック
スフォード(Transcription and Translation Edt. B. H
ames, S. Higgins IRL Press.1984. Oxford)271〜301
頁参照)中に2mg/ml コラゲナーゼを溶解し、この溶液
を用いてアフリカツメガエル卵母細胞を室温で3時間処
理したものにインジェクションした。インジェクション
は、マイクロキャピラリーを装着した油圧式マイクロシ
リンジを用いて、各々50nlずつ行なった。これらの卵母
細胞を修正バース液中で19℃で72時間培養した。
scal)らの方法(ジャーナル オブ フィジオロジー
(J. Physiol.) 366、 299〜 313、(1985)参照)にした
がい、3M KCl を満たした2本の微小電極を卵母細胞に
挿入し、一方の電極を通電して -60mVに膜電位固定を行
ない、他方の電極を介して膜電流を測定するシステムに
装着した。この卵母細胞をノーマルリンゲル液(Normal
Ringer′sSolution)(115mM NaCl,1mM KCl, 1.8mM CaC
l2 ,5mM Tris pH 7.4)で灌流しておき、1分間だけ
1μMオキシトシンを灌流した。この1μMのオキシト
シンに対して全mRNAおよびサイズ分画mRNAの19番目から
21番目の分画をインジェクションした卵母細胞に膜電流
が観察された。オキシトシンでの灌流により膜電流を生
じることから、卵母細胞にはオキシトシンと結合しうる
オキシトシン受容体が発現していることが推定される。
すなわち、このことはオキシトシン受容体活性を発現し
うる約4〜5kb(キロベース)の長さのmRNAがヒト妊娠
末期子宮筋に存在することを示すものである。
ンザイモロジー (Methods in Enzymology) 154、3〜
28、(1987)参照)に基づいて精製した。これをオリゴdT
セルロースカラムを用いて全mRNAとした。
とバーグ(Okayama-Berg)により開発された動物細胞発
現ベクター pcD(岡山博人およびポール・バーグ「モレ
キュラーセル バイオロジー」3、280(1983) および
2、161(1982) 参照)を、米国エヌアイエイチ(NIH) の
エム.ブラウンスタイン(M. Brownstein )が改良した
改変ベクター(未発表)を用いた。この改変ベクターと
は、ベクタープライマーpcDV1 にT7 RNA合成酵素のプロ
モーターならびに制限酵素 Not I、Bst XIおよびXba I
の切断部位を挿入することにより修飾したものである。
リンカーは、リンカーpL1 にSP6 RNA 合成酵素のプロモ
ータ領域を挿入したものである。
ターミナルデオキシヌクレオチジルトランスフェラーゼ
(TdT) を用いてそれぞれdGテイルdTテイルを付加し、低
融点アガロースおよびオリゴdAセルロースカラムを用い
て精製した状態で、米国NIH のブラウンスタイン氏より
供与をうけた。
メソッズ イン エンザイモロジー、 154、3〜28、(1
987)に基づいて第1鎖(ファーストストランド)のcD
NAを合成した。この反応により平均長630 bpの
cDNAが合成された。ついで、このcDNAをdCTP存在下で10
ユニットTdT と37℃で5分間反応させdCテイリングを行
なった。このmRNA-cDNA ハイブリッドを28ユニットHind
IIIを用いて37℃で1時間消化反応させた。
ブリッドベクタープライマーの1/10の量を、既に調製
された0.25pM pL1改変リンカーと混合しアニールしたの
ち、0.1mM β-NAD存在下で100 ユニットDNA リガーゼ
(E. coli 由来)と12℃で一晩反応させ、環状化を行な
った。この環状化mRNA-cDNA ハイブリッドを40μMdNTP
存在下で30ユニットRNase H 、50ユニットDNA リガーゼ
(E. coli 由来)および3ユニットDNA ポリメラーゼI
と共に12℃で60分間、続いて室温で60分間反応させmRNA
-cDNA ハイブリッドを2本鎖cDNAに変換した。これにて
pcD 改変ベクターにヒト子宮筋由来cDNAライブラリーを
構築した。
開発(ジーン(Gene)96、23〜28、(1990)参照)した方
法に基づいて作成した高効率コンピテント大腸菌DH5 に
形質転換し4×107 個の独立した形質転換体をえた。こ
の形質転換体を100μg/mlのアンピシリンを含むL-Bro
th 培地内で増殖させたのち、標準的なプラスミドDNA
調製方法にしたがってプラスミドを単離してプラスミド
ライブラリーとした。
cDNAは約4〜5kbp前後である。pcD 改変ベクターが約
3kbp であることより、このcDNAライブラリー各40μg
を各80ユニットのNot I およびPvu I を用いてそれぞれ
消化し、えられた直鎖cDNAを低融点アガロースゲルにて
電気泳動することにより7kbpから23kbp の長さを持つ
直鎖cDNAをそれぞれ分離した。この分離した直鎖cDNAを
それぞれ66μM ATP存在下 1.2ユニットT4 DNAリガーゼ
にて 200μlの反応系で4℃にて一晩反応させ、再環状
化した。Not I 消化を行なったのち再環状化したサブラ
イブラリー(Not I サブライブラリー)には6〜9万個
のクローンが含まれ、Pvu I 消化を行なったのち再環状
化したサブライブラリー(PvuI サブライブラリー)に
は約60万個のクローンが含まれていた。
サブライブラリーの1/200 量をそれぞれDH5へ導入し
形質転換体をえた。これらの形質転換体はそれぞれ8プ
ールずつ合計16プールを、それぞれ50mlの100 μg/ml
のアンピシリンを含むL-Broth 培地中でOD600 が約1程
度になるまで増殖させた(このうち2mlを7%DMSO存在
下凍結保存した)。その後クロラムフェニコールを7.5m
gずつ加えさらに16時間培養し、菌体を回収し、標準的
プラスミドDNA 調製法にてプラスミドを単離した。この
cDNAプール各10μgを、Not I サブライブラリーから調
製したプール(N1〜N8)は12ユニットNot I で、Pvu I
サブライブラリーから調製したプール(P1〜P8)は12ユ
ニットBst XIにてそれぞれ37℃、60分間、50℃で90分間
消化し直鎖DNA とした。これを通常のフェノール/クロ
ロホルム処理およびエタノール沈澱にて精製し、1μg
/μlの濃度になるように10mMトリス(pH 7.0)1mM E
DTA 溶液に溶解しこれを鋳型DNA 溶液とした。
なる25μlの反応液(40mMトリス(pH 7.9)、6 mM Mg
Cl2 、2mMスペルミジン塩酸塩を緩衝液とし、基質
((ATP 、CTP 、GTP 、UTP の混合物)、m7G (5′)
ppp (5′)G およびDTT はストラタジーン(Stratege
n) 社のmRNAキャッピングキットを使用した。)中に5
ユニットのSP6 RNA ポリメラーゼ(BRL 社)を加え39℃
で90分間反応させた。さらに10ユニットのRNase フリー
のDNase I(ストラタジーン社)を加え、37℃で5分間反
応させ鋳型DNA を分解したのち、反応液をRNaseフリー
のセファデックスG-50スパンカラム(ベーリンガーマン
ハイム社)に添加し、2200rpm で5分間遠心分離するこ
とにより反応液をカラムに通過させ過剰の基質を除去し
た。さらにこの反応液を通常のフェノール/クロロホル
ム処理およびエタノール沈澱にて精製し、それぞれ約2
〜3μgの合成mRNAを回収した。
解し、(1) で述べた手法で1プールあたり15〜20個のア
フリカツメガエル卵母細胞にインジェクションし、19℃
で3日間修正バース液中で培養した。ついで、これら各
プール由来のmRNAを注入した卵母細胞を(1) で述べた方
法で灌流し、1μMのオキシトシンを1分間灌流し膜電
流の変化を調べた。(4) で調製したプールの中で、Not
I サブライブラリー由来の一つのプールをインジェクシ
ョンした卵母細胞にオキシトシンにより惹起される膜電
流を認めた。オキシトシンでの灌流により膜電流を生じ
ることから、卵母細胞にはオキシトシンと結合しうるオ
キシトシン受容体が発現していることが推定される。そ
のプールは約6000個のクローンにより構成されていたた
め、(4)-(a) で一部を保存してあった菌体を希釈し、15
00クローンのプールを8個作成し、(4) 記載の方法で鋳
型DNA の作成、試験管内転写による合成mRNAの作成およ
びアフリカツメガエル卵母細胞へのインジェクションを
行なうスクリーニングを再度くり返した結果4つのオキ
シトシン受容体活性陽性プールをえた。この陽性プール
を前記と同様にスクリーニングにより絞り込み最終的に
2個のオキシトシン受容体活性を示すクローンをえた。
これらの2個は制限酵素による消化の結果全く同一であ
ることが判明しそのcDNAの長さは約4kbp であった。こ
のクローン、すなわち組換えDNA をE. coli K12 株由来
JM103 株に導入したものを、微生物工業技術研究所に寄
託した(受託番号 微工研菌寄第12907 号(FERM P-1290
7))。
シ法による塩基配列解読に供し、決定された塩基配列
(このcDNAは二本鎖の形態である)から推定されるアミ
ノ酸配列を配列番号1に示した。
の検討 (5) によってえられたオキシトシン受容体cDNA単一クロ
ーンをプラスミドのかたちで再度増幅精製し制限酵素No
t I で10μgのプラスミドを消化して直線型とし、その
1μgを鋳型DNA として(4) 記載の方法で合成mRNAを
え、アフリカツメガエル卵母細胞に一個当り2〜5ngの
mRNAをインジェクションし、培養した。この卵母細胞に
10-10 M〜10-5Mのオキシトシンおよび10-8M〜10-5M
の Arg8 - バソプレッシンをそれぞれ1分間灌流し膜電
流の大きさを比較した。オキシトシン10-6M灌流時に流
れる電流の大きさを 100%として、これに対するそれぞ
れの電流の割合を図1に示す。図からわかるように、 A
rg8 - バソプレッシンは各々のオキシトシン濃度の約 1
00倍濃度で灌流してはじめてほぼ同等の膜電流を惹起し
た。また最大の50%の大きさの電流を惹起するのに必要
な両物質の濃度は、オキシトシンでは約10-8Mと生理的
濃度に近いのに比べ、バソプレッシンでは約10-6Mであ
る。したがって、我々が単離したcDNAはオキシトシンに
特異的な受容体をコードするものであることが判明し
た。またオキシトシンの灌流直前にオキシトシン特異的
拮抗剤とされる
ターナショナル ジャーナル オブ ペプチド アン
ド プロテイン リサーチ(Int.J.PeptideProtein Re
s.)16、382(1980) 参照)で予め1分間灌流しておく
と、その直後にオキシトシン灌流により生じる膜電流
は、オキシトシン10-6Mで50%以下に低下した。また、
バソプレッシン セレクティブ アゴニスト(Vasopress
inselective agonist) である
た。これらの知見は我々のえたcDNAがオキシトシンに特
異的に反応するオキシトシンに結合しうる受容体をコー
ドしていることを示すものである。
および形質転換体がえられたことにより、 1)分娩直前の子宮内膜細胞上にオキシトシン受容体が
増えるということから子宮内膜細胞を用いてオキシトシ
ン受容体発現レベルより分娩時期を推定することが可能
となる。
することから、切迫早産の患者の陣痛抑制が可能か否か
を科学的、半定量的に予測することが可能となる。
ン受容体レベルを予め評価することにより過強陣痛の予
防あるいは誘発時期の決定を客観的理由の下に行なうこ
とができる。
ツメガエル卵母細胞に発現させてオキシトシンの活性の
評価スクリーニングを可能ならしめる。
し、オキシトシンの結合を阻止することにより陣痛抑制
が可能となる。
トシン+オキシトシンについてはオキシトシンの濃度)
を、縦軸にオキシトシン10-6M灌流時に流れる電流を10
0 %としたばあいのこれに対するそれぞれの電流の割合
を示したグラフである。
Claims (7)
- 【請求項1】 配列番号1で示されるアミノ酸配列の全
部もしくは一部を有するポリペプチドもしくはタンパク
質であって、オキシトシン受容体として機能するタンパ
ク質。 - 【請求項2】 配列番号1で示されるアミノ酸配列中の
1個もしくは複数個のアミノ酸残基が置換されている
か、または1個もしくは複数個のアミノ酸残基が欠失し
ているか、さらにまたは1個もしくは複数個のアミノ酸
残基が配列番号1であらわされるアミノ酸配列に付加さ
れているアミノ酸配列を有し、オキシトシン受容体とし
て機能するタンパク質。 - 【請求項3】 オキシトシンでの灌流により細胞膜にお
いて膜電流を惹起する活性を有する請求項1または2記
載のタンパク質。 - 【請求項4】 請求項1から3のいずれかに記載のタン
パク質をコードするDNA。 - 【請求項5】 配列番号2で示される塩基配列の全部も
しくは一部を有するDNAである、請求項4記載のDNA。 - 【請求項6】 請求項4または5記載のDNAが挿入され
たベクター。 - 【請求項7】 請求項4または5記載のDNAを発現可能
に保持する形質転換体。
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