PT91268A - Processo para preparacao de mutantes da proteina c humana - Google Patents
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Description
^•Τίλ. -
Descrição referente a patente de invenção de HOECHST JAPAN LIMITED, japonesa > industrial e comercialj com sede em 10-16} 8- chome , Alta sakaj Minato-ku, Tokyo, Japão (inventores: Ta-mot su Hashimoto e Masahiro Sa— toj residentes no Japao) para "PROCESSO PARA A PREPARAÇAO DE MUTANTES DA PROTEÍNA C HUMANA» DESCRI Ç A 0 w* ...
Descrição Pormenorizada da Invenção (l) Campos requeridos na Indústria A presente invenÇao relaciona-se com mutantes de proteína C de cadeia simples novos que possuem uma ac-tividade anticoagulante· (2) Antecedentes tecnológicos! A proteína C humana ê um precursor duma se— rina protease designada por "proteína C reactiva" presente no plasma e que desempenha um papel fisiológico importante na rd gulaçao da coagulaçao sanguínea· Esta e convertida para uma forma activada por proteólise restrita numa reacçao catalisada pela trombina ou por uma protease proveniente do veneno de * | víbora designada por "prota c". A proteína C reactiva exá be uma * forte actividade anticoagulante que I devida à sua inactiva-
N 1 -
I
Çao do factor VlIIa e factor Va na presença do iao cálcio (Har ler» R· A. > Kleiss? A· J· e GriíTin* J· ? Blood 59 ? 1067-1072 (1982) } Vehar > G. A. e Davi e > E. W. » Bio chem. 19 ? 401—4l0 ( 1980)) A activaçao da proteína C pela trombina I acelerada acentuada mente por um co-factor designado por trombomodulitia (Esmon? C.T. e Owen? W. G. , Proc. Natl. Acad. Sei. USA £8, 2249-2252 (1981)). Também ê acelerada pelo sistema fibrinolítico ? pela activaçao do inibidor do activador do piasminogenio recidular (t-PAl). A sequência de DNA de cDNA que codifica a proteína C humana foi determinada por Foster e Davie (Proc. Natl. Acad. Sei. USA 81, 4766-4770 (1984)).
A proteína C humana ê uma glicoproteína dependente da vitamina K com nove resíduos de ácido gama-carbo— xiglutámico nas posições 6, 7 > l4> 16, 19? 20« 25? 26 e 29 do terminal amina. Esta região rica em acido gama— ca r bo xi g lutami co ê designada por domínio Gla e julga-se desempenhar um papel importante na actividade anticoagulante de proteína C por interaeçao com o fosfolipido presente na superfície da célula endotelial. 0 desempenho do domínio Gla estl descrito pormeno rizadamente na literatura "Taisha” (Metabolismo) > vol. 19? NQ 9 (1982). (3) Finalidade da invenção <h0
Constitui um objectivo desta invenção propor çionar um novo mutante de proteína C» mediante a alteraÇao du ma porção duma sequencia de aminoacidos da proteína C humana· A proteína C mutante resultante tem propriedades de modo que a taxa de activaçao pelo complexo trombina/trombomodulxna I muito reduzida e o tempo de duraçao da actividade é ? eventual mente j prolongado.
Concepção da presente invenção 0 processo de coagulaçao sanguínea conduz á èí 0 μ formaÇao dum coagulo de fibnna que envolve interaeçoes com—Λ - 2
ϊ * plexas entre uma diversidade de componentes do sangue e dos» tecidos. Durante o processo» existe o envolvimento de uma serie de cascatas enzimáticas» um zimogénio, uma proteína precursora relacionada com a correlação sanguínea converte-se a uma forma activada por outro factor da coagulaÇao sanguínea activado e a proteína activada» por sua vez» activa o zimoge— nio seguinte.
No estádio final da coagulação sanguínea a í protrombina e converti da para uma trombina activada por um fa ctor Xa activado na presença dum co—factor» factor Va activa— do. A forma de trombina activa converte o fibrinogenio em fi— brina. Esta também activa o factor VIII e o factor V para ace ierar a reacçao da coagulaÇao sanguínea com um "feedback" positivo. Por outro lado a trombina funciona para converter a proteína C numa forma activa por um mecanismo de "feedbacky negativo. A activaçao da proteína C pela trombina e enormemen te acelarada pelo co-factor trombornodulina presente na superfície das células endoteliais (Esmon > C.T. e Owen» W. G. » Proo. Nat 1. Acad. Sei. USA 7S» 2249-2252 (1981)). A proteína C reac tiva serve como um factor anticoagulante para inactivar as formas activas dos factores Va e VIIIa (Kisiel» W. et al.» Biochem· l6» 5824—5831 (1977))» Marlar» R.À. » Kleiss» A.J. e Griffin» J.H., Blood 1067-1072 (1982)). Alem disso a pro-teína C reactiva inactiva t-PAI. Como resultado, a formaÇao da piasmina a partir do plasminogênio, que provoca a degrada— çao dos quadros de fibrina» ê acelerada. Deste modo * a protei na C julga—se servir nao apenas como um factor anticoagulante mas também como um factor fibrinolítico (Sakata Y. et al.» Proc. Natl. Acad. Sei. 82» 1121-1125 (1985) )· Os doentes com níveis baixos plasmaticos de proteína C estão sujeitos a sofrerem de trombose (Griffin» J.H. et al. » J. Clin. Xnvest. 68» 1370-1373 (1981))} Griffin, J.H. et al.> Blood 60, 261-264 (1982))» Comp. P.C. et al. , J. Lin» Invest. 74, 2082—2088 (1984)). Nos doentes exibindo uma ausência virtual de proteína C caracterizado por o estado homozigotico, observa-se fre-* quentemente trombose fetal grave durante o período neo-natal r - 3 -
A proteína C humana ê uma glicoproteína dependente da vitamina K com um peso molecular aparente (PM) de 62 .Kilodalton (kd). Esta possui nove resíduos do acido gama--carboxilglutâmi co e o equivalente do ácido hidroxiaspárti— co (HO-Asp) (Kisiel, W. J., Clin- Invest. 64, 761-769 (1979)) separado por uma peptidase de sinal apôs o resíduo de alanina (Ala) na posição -10· Assim gerâ-se um zimogenio com um prope ptido básico elevado de nove resíduos de aminoácidos· 0 processamento para a proteína madura» que circula no plasma» envolve a clivagem proteolítica adicional após os resíduos —1» 155 e 157 para eliminar o propeptido amino-terminal e o dipe-ptido Lys-Arg que liga as cadeias leve e pesada. A forma ds duas cadeias de proteína C é em seguida convertida para uma proteína C reactiva por um complexo trombina/trombomodulina jkt pela clivagem a seguir ao resíduo Arg na posição 169· Contudo» in vivo» o processamento do precursor de cadeia simples parece ser incompleto devido ao facto de no plasma humano 5-10% da proteína C existir sob a forma duma molécula de cadeia sim pies (Miletich, J.P. et al., Blood 62, Suppl. 1, 306a (1983)).
Pensou-se, amplamente, que as proteínas de recotnbinação isentas de vírus seriam um reagente terapêutico óti1. Os presentes inventores já tinham isolado o cDNA que co difica a proteína C humana e obtido exito na produção de proteína C recombinante em células de mamífero cultivadas após transfecção do cDNÀ cuja transcrição esta sob a regulaçao de diversos promotores. Além disso, verificou-se recentemente que os polipeptidos de cadeia simples da proteína C recombinante dos quais as moléculas de cadeia ónica e de duas cadeias podem ser separadas por via bioquímica exibiam uma menor taxa de activação pelo complexo trombina/trombomodulina do que os polipeptidos de duas cadeias, sugerindo que aqueles primeiros polipeptidos podem manifestar a sua aetividade enzimática len tamente in vivo e que o tempo de duraçao da sua actividade es tá possivelmente prolongado. 4
Os mutantes de proteína C humana 4a presente invenÇao exibem ama sequência 4© aminoácidos que ê dife rente» nas posiçoes 156 e 157» da sequencia natural Lys-Arg. Isto ê» um ou ambos os aminoácidos re feridos estão delectados ou substituídos por um aminoáci do ou aminoácidos diferentes dos da sequencia ou um dos dois referidos está delectado e o outro substituído. Como resultado espera-se que a proteína C humana mutante seja caracterizada como uma molécula de protei na C de cadeia única. A fi.m de se criar a proteína C de cadeia ánioa» é apropriado substituir a sequência Lys-Arg por dois outros aminoácidos. Alternativamente tambêm e possível substituir a sequência Lys-Arg por um» três ou mad s aminoaci— dos. Além disso a delecção desse dipeptido também produz uma proteína de cadeia simples.
Para a substituição da sequência Lys-Arg por outros aminoácidos» ê importante utilizar aminoácidos com pro priedades químicas idênticas às de Lys e de Arg« se possível. Tendo em consideração a hidrofilieidade, a carga iánica» a efe ctividade para a estrutura terciária duma proteína etc., preferem— se alguns dos aminoácidos neutros que incluem a serina (Ser)» a asparagina (Asn) e a glutamina (Gin)* As sequências que incluem Asn-Ser» Ser-Asn» Gln-Ser» Ser—Gin» Asn-Gin ou ' Gin-Asn sao adequadas para a substituição.
Os mutantes de proteína G humana da presente invenÇao podem ser criados por alteraçao duma parte da sequen cia de DNA que codifica a proteína C mediante a utilizaÇao de técnicas de recombinaçao de proteínas. Mais precisamente este DNA modificado pode preparar-se por substituição duma parte de cDNA que codifica a proteína C humana por um fragmento de DNA sintetizado quimicamente. 0 DNA que Codifica os mutantes de proteína C» referidos anteriormente> é expresso num hospe- m deiro quando este é ligado a um vector de expressão e o seu vector de DNA é introduzido nos cromossomas do hospedei.ro. . Neste caso, deve designar-se um vector de expressão para fun-'.t\ oionar no hospedeiro particular. Por outro lado, sao apropria - 5 -
das como hospedeiras» as células eucarioticas em que as modificações pós—translaciona is» tais come a glicosilaçao» a gama -carboxilação ou a A-hidroxilaçao duma proteína possam reali zar—se«.I*ara este fim sao preferíveis as ©elulas de mamífero cultivadas» tais como as células de ovário de hamster chinés (CHO) e as células de rim de hamster bebé (BHK.)· A criaçao de mutantes de proteína C de cadeia simples humana recombinante podem realizar-se por qualquer dos meios em que as varias fases incluem a construção de genes mu 00 tantes, a construção duma unidade de transcrição para a ex- 'φφ· ... . pressão dos genes mutantes num hospedeiro» a introdução dum vector de expressão que contem as unidades de transcrição nas 00 células hospedeiras» a selecçao de transformantes e a caraete rização bioquímica das proteínas recombinantes segregadas num meio de cultura· .00 (5) Efeitos da presente invenÇao ί
As mutantes de proteína C humana de cadeia m. simples recombinantes possuem uma actividade anticoagulaçao» '.00. avaliada pela capacidade do sistema de activaçao catalizado pela trombina/trombomodulina da proteína Cj para inactivar as formas activadas dos factores Va e VlIIa e para neutralizar t-PAI. Também são activados mais lentamente in vitro do que os polipeptidos de duas cadeias de proteína C» sugerindo a po s sibilidade da consequência da proteína C de cadeia única ser uma activaçao menor e mais durável no sangue normal» isto I» possuir uma semivida biológica maior. (6) AxplicaÇao através de exemplost A presente invenÇao será descrita em seguida nos Exemplos de Referência e nos Exemplos· Nos Exemplos utili zou—se o DNA que codifica para a proteína C humana descrito no pedido de patente de invenÇao japonês na 963^1/19^7 (haid-—Open Unexamined Publication Ns 263083/1988)· Utilizou—se o - 6
'βφ me método de expressão descrito no pedido de patente de invenção japonês n- 96340/1987 (Laid-Open Unexamined Publication ns 267288/1988). Este está descrito nos Exemplos de Referência 2 e 3. Os exemplos e os exemplos de referencia nao se conside-ram como limitantes da presente invenção.
Exemplos de Referência 1 (Construção de pCsl)
Os presentes inventores construiram um gene que codifica para a protesna C humana» con si stindo em núcleo— tidos com 1389 pares de bases e tendo ainda um sitio EcoRI nu ma extremidade e sítios Smal e HindIXX na outra extremidade. Preparou—se o gene com base na sequencia nucleotídica que codifica a proteína C humana publicada por Foster et al«» ibid.* com algumas modificaçoes de bases sem alterar os resíduos de aminoáeidos. Formou—se o plasmídeo pPCl por integraçao do gene entre EcoRI e HindIII do vector piaSmidico que era derivado de pUC9 (comercializado por Pharmacia) e que tinha o mesmo sítio poliadaptador do que pUC9 e um gene perdido de ré si st ên. cia à ampi cilina com Pvul. 0 pla smidio transformou—se em ^^E^ coli-K-12/0m225 que foi depositada no Fermentation Research Institutej Agency of Industrial Science and Technology sob a designação de FERM BP-I858. Em seguida construiu-se o vector de expressão pCsl a partir do plasmídio citado anteriormente. Isto ê* o plasmídeo psVAstopl em que o fragmento contendo o promotor próximo de SV40 e um fragmento contendo um poliadap— tador para a inserção do gene ê o sítio de poliadenila"ao de mRNA próximo de SV40 foram ligados com o fragmento PvulI-EcoRI de 2,3 Kpb do plasmídeo pBR322, que contém um gene de resis-tência a ampi cilina e um sítio de ini ciaçao de duplicação, foi cindido-no sítio Xbal presente no poli-adaptador e moldado pa ra uma extremidade coincidente (flush—end) com T^ DNA polime— rase. Em seguida digeriu—se o pPCl com EcoRI e Smal e 1 solou— -se o fragmento de DNA de 1,4 Kpb contendo um gene de proteína C e purificou— se por electroforese em gel de poliacrilami— . da convertendo—se para uma extremidade tornada coincidente com * DNA polimerase que em seguida se ligou com DNA ligase a
extremidade tornada coincidente do plasmideo pSVAstopl. Examinaram-se os plasmideos de DNA recombi-nante para seleccionar um clone em que fora integrado um gene de proteína C na orientação expressável* sob o promotor préxi mo de SV40. 0 clone seleccionâdo foi designado por pCsl. 0 plasmideo foi transformado em E. coli K-12/HB101 e depositado sob a designaÇao Ferm BP-1473 no Fermentation Research Insti— M tute. 0 mapa de restrição representa-se na Fig. 2· Exemplo de Referencia 2 (Construção de pCs4) Construiu—se pCs4 a partir de pCsl. 0 pCsft tem dois sítios BstXI a montante do promotor préximo SVkO e a juzante do sinal de poli A* ® sítio BstXI foi dividido para prbdnair as extremidades coesivas assimétricas seguintes > por té digestão com BstXI. 5* .....CTGG 3' ·CCCCGACC
Gene
Os fragmentos ligam-se* necessariamente * em tandem* o que toma possível preparar DNA contendo muitas se— ψφ. quéncias repetidas em tandem duma unidade de expressão de pro teína C (um promotor mais um gene de proteína fi mais um sinal poli A). A proteína C ê produzida por cultura de células hospedeiras animais transfectadas com o DNA que contém muitas re petições em tandem (repeats). 0 processo de produção de pCs4 M é o seguinteί o fragmento obtido por digestão de pCsl com EcoRX ligou—se com o oligonuceótido de cadeia dupla sintetiza do quimicamente» como a seguir se refere* C* · * * « 3» GAGCTp5' Tem que p representa um grupo fosfate ligado as extremidades 5’para '9é a ligaçao *
5·pÁATTG 3»· · · ··C
CCA GGT
CGGGGC GCCCCG
TGGACC - 8 *
I ' ι representa o sítio de reconhecimento BstXI e indica o sítio de clivagem pela enzima referida. © lado esquerdo do oligonucleótido ê disposto de forma constituir uma sequência 5' protrudente que pode ligar— se com a extremidade coesiva de pCsl cindido por EcoRI* que regenera o sitio EcoRI. Este arranjo ;é realizado de modo a que o sítio de EcoRI produzido na fase seguinte seja um sitio único. 0 lado direito constitui a fracçao que se ligou com a extremidade coesiva Xhol. 0 produto de ligaçao foi digerido com Xhol se
M guido novamente de ligaçao. Ambas as extremidades de pCsl cin didas com EcoRI foram ligadas respectivamente com uma molécula do oligonucleótido sintético. Ambas as extremidades do pro duto foram submetidas a ligaçaoj em que se formou o sitio Xhol para formar um plaSmídeo circular. Em seguida o plasmídeo resultante foi digerido parcialmente com PvuII como existiam dois sítios PvuII em Pcsl teve lugar * a clivagem> em qualquer dos sítios> em um ou em nenhum para se obter uma mistura destes» Consequentemente j a mistura foi submetida a fraccionamen to por electroforese em gel de agarose para se isolar o produ to em que o sítio em que tinha sido separado o sítio PvuII lo calizado a montante do promotor próximo de SV40. A cadeia de DNA i solada foi ligada com um oligonucleótido de cadeia dupla sintetizado quimicamente cuja estrutura química se representa a seguir 5'3'
j' pTT CCA GCCCCG TGG ♦AA GGT CGGGGC ACC T • · ·: .· ·· ^ ·TTAAp5‘ em que os símbolos têm os significados definidos anteriormente e em que o sitio direito representa a fracçao que e ligada com a secção cindida por EcoRI. 0 lado esquerdo do oligonucleoti do foi ligado - 9 -
com © sitio PvuII do DNA plasmí dico cindido o que nao regenerou o sítio PvuII. 0 produto da ligaçao foi dividido com EcoRI e novamônte seguido de ligaçao. Ambas as extremidades do DNA plasmídico cindido por PvuII se ligaram» respectivamente> com uma molécula do oligonucleótido sintético.
Ambas as extremidades do produto (em que se :mâ' localiza o sítio EcoRI) foram submetidas a ligaçao para forma rem um plasmídeo circular. 0 plasmídeo resultante foi cindido com Xhol e com EcoRI e o fragmento clonado em pHSG396 comportando um marcador resistente ao cloranfenicol (comercializado por Takara Shuzo Co.» Ltd.) cindido com EcoRI. 0 plasmídeo ve ctor de expressão de proteína C resistente ao cloranfenicol obtido deste modo foi designado por pCs4. 0 seu mapa de restrição apresenta-se substancialmente o mesmo do pCslO representado na Fig. 1.
Exemplo 1 (Construção de pCslO) A sequência de DNA que codi.fi ca o dipeptido de ligaçao Lys—Arg da proteína C está localizada entre os sítios BglII e SacII do cDNA da proteína C presente em pCsl e pCs4. Á fim de substituir a sequência Lys-Arg natural pela se quência Asn-Ser sintetizou-se quimicamente um fragmento de DNA curto em que as extremidades 5' e 3' exibiam uma estrutu— . ra reconhecida pelas enzimas de restrição BglII e SacII> respect ivament e. A sequência de DNA deste fragmento é a seguinte:
PCNS- oi-i GATCTCACCTGAACTCCGACACAGAAGACCAAGAAGACCAAGTAGATCCGC
PCNS— fii A GTGG A CTTGAGGCTGTGTCTTCT GGTTCTT CT GGTT CAT CTA GG Ί em que as porçoes sublinhadas AACTCC> que codificam Asn—Ser» correspondem ao dipeptido de ligaçao natural Lys-Arg /XAACCA7· A outra sequência permanece inalterada.
Sintetizaram-se os DNAs de cadeia (mica j • PCNS-d. e PCNS-/3 j por meio dum sintetizador de DNA (Applied . Biosystem Co.) dissolvendo-se em seguida 40 nmol de cada oli-
gonucleótido liofilizado em l60 jil de água destilada* Retira— ram-se l6 ^il de cada uma das soluçoes e misturaram-se com 2 yxl de tampao PNK diluído 10 vezes (500 triM Tris—Cl» pH 7 >0» 1®0 mM MgCl > 10 mM 2-mercaptoetanol» 25 mM ATP) e 2 μΐ de po- mi. linucleotidoquinase (5 unidades). Em seguida deixou— se reagir a mistura à temperatura de 37° durante 1 hora· Retiraram-se 10 jí.1 de cada mistura reaccional e mi sturaram-se conjuntamen— te· A mistura permaneceu em repouso a temperatura de 65 C durante 10 minutos e em seguida colocou—se a temperatura ambien te durante 45 minutos para circularazaçao*
Por outro lado» um segmento de DNA de 356 pb contendo uma região codificadora Lys-Arg foi isolada por digestão de DNA de pCs4 com ClaX e Xbal segu.i da de fraccionamen to em gel de agarose* Este fragmento foi depois: subclonado en tre os sítios Ciai e Xbal de pHSG396 para originar p396pCCIxlyí> A sequência codificador Lys-Arg apresentou-se num fragmento Clal-Xbal de 356 pb entre os sítios BglII de cDNA de proteína C. A fim de substituir 0 fragmento BgllI-SacII do gene da pro teína C natural por um o1igonuc1e61ido sintetizado qUimicamên te (PCNS-0(/PCNS-^) , digeriu-se primeiro p396pCCI-xb/5 com as enzimas de restrição BglII e Sacll. Após remoção dos fragmen— tos menores BgllI-SacII por electroforese em gel de agarose isolou—se o fragmento maior contendo o gene re si st ente ao cio ranfenicol s: ligou-se Com os oligonucleótidos referidos ante-riormente na presença de DNA ligase· Em seguida* a mistura ligadat foi transformada em E. coli K-T2/0m225· Processou—se a análise de sequência de DNA para a região do fragmento ClaX— -Xbal inserido num vector, utilizando-se o método de terminação de cadeia didesoxi como descrito por Sanger et al·
Como resultado observou-se que o oligonucleo-tido introduzido > fora inserido de modo correcto e a sua sequência era a mesma da designada iniciaImente· Consequentemen te» excisou—se um fragmento ClaX—Xbal do DNA piasmidico para • o transfeirir para pCs4 entre os sitios ClaX e Xbal* de onde , se removera um fragmento pequeno ClaX e Xbal· 0 plasmideo re li -
sultante designou—se por pCslO· 0 pCslO contêm um cDNA que co difica uma proteína mutante de proteína C em que o dipeptido de ligação Lys-Arg está substituído por Asn-Ser. 0 mapa da restrição de pCslO representa-se na Fig* 1. A sequencia de DNA da proteína C mutante e a sua sequencia de aminoácidos deduzi da a partir da sequência de DNA também estão representadas na Fig. 1. ι'Λ· / ^
Exemplo de Referencia 3 (Construção de 0 pHSG293 também construído e que possui um gene neo como um marcador de selecçao e um sítio BstXI que proporciona as mesmas extremidades coesivas assimétricas» co- 0+ .Há mo pCslO» por digestão. 0 fragmento obtido por digestão de pHSG293 com BstXI foi ligado com o fragmento obtido por diges tao de pCslO de modo a ser possível aceleraçao de transfectan tes. Um processo para a produção ê como seguei quando o pHSG-27%> depositado sob o némero de aceitaçao da ATCC 37301» um vector plasmídico com © gene neo que confere resistência á ca namicina ao hospedei ro E. colj e resistência a G%l8» genetici na» em células eucari 6t i cas» foi digerido com BstXI» deu-se a clivagem como se mostra no esquema seguinte. Depois ligou-se um nucleêtido sintêti co que se representa no mesmo esquema·
12
pHSG27^ | BstXI
ψ HindiII
.BstXI - CCA GCCCCG TGG GGT CGGGGC ACC -Xbal-lacOP- BstXI co s TTCGA (HindiII) (HindIIl) 1
Li gaçao pHSG 293
BstXI fragmento com 3 > 6 kb
0 lado esquerdo do oligonucleôtido sintético ligou-se com o DNA vector cosmí di co, cindiu-se com BstXI e des truiu-se o sítio BstXI. A digestão subsequente do produto de l éa clivagem com HindiII resulta na remoção da fracçao HindiII--BstXI contida no vector cosmídico e nos fragmentos ligados repetidamente sintéticos excessivos» 0 produto resultante submeteu-se a ligação para se produzir um plasmídeo circular em que o lado direito do oligonucleôtido sintético se apresentava ligado com o sítio HindIII do vector coSmidico. I Introduziu-se o sítio Xbal na sequência oligo i; nucleotídica sintética para distinguir pHSG274 de pHSG293» *n troduziu—se o operador lac no oligonucleôtido sintético para seleccionar transformantes por resistência à canamicina apôs incorporação do cosmídeo e para distinguir os transformantes que formam colônias azuis na presença de X—gal» 0 plasmídeo foi designado por pHSG293» 0 seu mapa de restrição representa-se na Fig. 3·
Exemplo 2
Ampliação in vitro de fragmentos de DNA contendo uni | dades que exprimem a proteína C mutante de cadeia sim pies e a sua preparaçao em larga escala em E. coli»
Quando se digeriu o DNA de pCslO descrito no Exemplo 1» com BstXI> obteve-se um fragmento de 2*2 kb conten do a unidade de transcrição e Um fragmento de 2?1 kd da porção de vector. Contudo» é difícil isolar cada fragmento num estado purificado por fraccionamento apôs a electroforese em gel de agarose. Para ultrapassar este problema * digeriu—se DNA de pCslO com a enzima de restrição EcoRI e inseriu-se o fragmento lineari zado de 4>3 kb no sítio EcoRI de pHSGIl. Este j com @ dimensão de 9>1 Kb constitui um derivado duma variante sensível à temperatura de pSClOl» pHSGl (Hashimoto—Gotoh> T» e • Sekiguchi» M. J. , Bacteriology 2i> 405-412 (1977))» em que o » ôttico sítio BstXI se destruirá por DNA polimerase. 0 plasmídeo - 14 -
resultante , designado pCsll, tem 13 »4 Kb e contêm um componen te de vector de 11,2 Kb contendo o gene de resistência ao cio ranfenicol, derivado de pCslO e o gene de resistência a tetra ciclina proveniente de pHSGll e uma unidade de transcrj çao de 2,2 Kb.
Digeriu—se o DNA de pCsll com BstXX e submeteu-se a electroforese em gel de agarose a 0,7% para purificar o fragmento de 2,2 Kb. Separadamente digeriu—se o DNA pHSG293 com BstXI e tratou-se subsequentemente com fosfatase alcalina de intestino de vitela (CIAP). Misturaram-se 2,0 p.g de fragmento de BstXI de 2,2 Kb contendo uma unidade de expressão da mutante de proteína C com 0,1 jXE de DNA de pHSG239 digerido com BstXI e tratado com CXAP numa relaçao de 10:1 em 10 ^l1 de solução contendo DNA ligase (5 unidades).
Retiraram-se 5 microlitros da mistura de liga çao e introduziram-se em partículas de fago lambda mediante utilização dum kit de "empacotamento" in vitro (Strategene Co.). A reaoçao realizou-se de acordo com o protocolo dos fabricantes. Em seguida células DH-1, da estirpe de E. coli K— -12, foram infectadas com partículas de fago e desenvolveram--se durante a noite ã temperatura de 37° c em placas de agar LS contendo 25 ^ig/ml- de canamicina. Cada colónia formada foi transferida para 100 ml dum meio LS líquido contendo canaroici na e incubada durante a noite a temperatura de 37 C. Dessa cultura recolheu-se cerca de 1Θ yug de DNA cosmídico mediante aplicação dum processo convencional para isolamento de DNA plasmí di co.
Digeriu-se o DNA cosmídico com cerca de %5 Kb com BstXI para se obterem dois tipos de fragmento de DNA, um fragmento com 11,2 Kb contendo o vector pHSG293 e um fragroen—
M to com 2,2 Kb contendo unidades de transcrição.
Após a electroforese do DNA cosmídico digerido com BstXI sobre gel de agarose a 0,7% contendo 0,5 ^ig/ml i
de brometo de etldio (PtBr)» mediu-se a intensidade de cada banda» que fora fotografada por radiaçao ultravioleta» por var riraento densitométrico* Como resultado obteve-se um cosmídio típico transportando 8 copias de unidades de transcrição e 2 cópias de vectores pHSG293· Este coemídeo foi designado por PCNS701.
Exemplo 3
Produção duma mutante de proteína C de cadeia sim- i pies em células animais culti vadas e demonstração de actividade idêntica à de proteína C.
A
Introduziu—se DNA cosmidico de pCNS701 em células BHK e CHO-dhfr- (desprovidas de actividade deshidrofora M .. to redutase) por um método de transfecçao convencional descri 6 *" to por Wigler et al. Semearam-se 1x10 células numa placa de cultura de tecidos de 100 mm de diâmetro» Falcon 3®dl» em 8 mm de meio de Eagle modificado por Dulbecco (DME)» complementado com 10% de sor© bovino fetal inactivado pelo calor (FBS) e 40 fig/ml de prolina > no caso de BHK ou de meio de Eagle Essencial Mínimo» contendo um núcleo si. do» complementado com FBS a 10% (MEM-0C) no caso das células CHO-dhfr · Estas células cultivaram-se durante cerca de 20 horas à temperatura de 37°C sob uma atmosfera de 5% de diôxido de carbono e 95% de ar durante o tempo até as células em desenvolvimento alcançarem a confluência de 20%. Para transfecçao» dissolveram—se 7 /ig de pCNS701 em 900 ^ul de l40 mM de cloreto de sódio» 0»75 mM de NaHPO^ e 25 mM de HEPES (pH 7»1)» e finalmente adicionaram—se a solução 60 μΐ de CaCl2 2M. Agitou-se cuidadosamente a mxstu ra e deixou-se» em seguida > em repouso durante 30 minutos à temperatura ambiente. A mistura resultante com um volume de* 9Ó0 jil foi adicionada gota a gota ao meio nas placas de cultu ra mencionadas anteriormente. Incubou-se a mistura durante 24 horas à temperatura de 37 C para permitir a incorporação do DNA exógeno nas células. Em seguida» o meio de cultura fbi • substituído por 8 ml de meio recente e continuou-se a cultura * durante 18 horas. 42 horas após a transfecçao» as células re-
colheram—se por tratamento por tripsina/EDTA e dividiram-se por 10 placas com 100 ml de diâmetro· Cada piada contendo 80 ml de meio de cultura» suplementado com FBS a 10%» 400 ^ig/ml de G-4l8 (GIBCO) e 40 jig/ml de prolina > no caso de BHK, foi incubada durante 7 a 14 dias à temperatura de 37 C· Obtiveram—se 85 colónias resistentes a G—4l8 derivadas de BHh e 57 derivadas de CHO— dhfr per jig de pCNS701. A partir de cada colónia isolaram-se clones de células simples e» em seguida» pro pagaram-se.
Para análises bioquímicas» incluindo ELISA (ensaio de imunoabsorçao ligado a enzima) e para o ensaio an-ticoagulaçao» semearam-se 1x10® células numa placa de cultura de tecidos» de 60 mm de diâmetro» Falcon» 30002) contendo 3 ml de meio de cultura e 0»1 jig/ml de vitamina K e incubaram-se durante 24 horas â temperatura de 37°C. Após um dia de cultura substituiu—se m meio por um meio recente» com o volume de ml» contendo 0,1 ^ig/ml de vitamina K e prolongou-se a cultu ra pôr mais 24 horas. Em seguida recolheu-se o meio de cultura » dividiu-se em alíquotas de 1 ml e conservaram-se a temperatura de -70°C até âs análises bioquímicas· * :Ai
Para determinar o conte&do de proteína C huma na mutante segregada no meio de cultura> realizou-se um ELISA. Colocaram-se 56 microlitros de anticorpos policlonais de carneiro » purificados pôr afinidade > para proteína C (5 pg de prote4na/ml em cada cavidade de uma placa microtituladora de 96 cavidades» Petra» e deixou-se a placa em repouso dutante 1 hora â temperatura ambiente.
Em seguida retirou-se o anticorpo e adicionaram— se a cada cavidade 250 jiX de PBS (solução de cloreto de sódio tamponada com fosfato» de pH 7»2) contendo 1% de sero-—albumina bovina (BSA). Após repouso da placa durante 3O minu tos â temperatura ambiente» retirou-se a solução de cada cavi da de* Depois de lavagem quatro vezes com 200 jil de PBS secou— -se a p3sea ao ar e conservou-se à temperatura de 4°C até uti- - 17 -
11zaçaó· Em cada cavidade da uma placa microtituladora revestida com anticorpo, coloraram—se 40 do meio de cultura des congelados e deixou-se a placa à temperatura ambiente durante 1 hora· Em seguida retirou-se a‘solução e lavou-se a cavidade com quatro vezes com 200 μΐ de PBS.
Subsequentemente , adicionou-se a cada cavidade 40 jul de anticorpo de carneiro antiproteína C humana marca do com peroxidase de rábano (HRP) e deixou-se a placa durante 1 hora à temperatura ambiente· Apás remoção do anticorpo e subsequente lavagem com PBS colocou-se em cada cavidade 50 pi de solução tamponada com citrato contendo 1 pg/pl de ortofe— nildiamina (OPD) e 0,006% de peroxido de hidrogénio seguido de repouso durante 10 a 15 minutos á temperatura ambiente· Em peguida» o produto reaccional que exibia a cor castanha avermelhada ffei quantificado por um leitor de placa ELISA (Dyna-tech). No Quadro 2 representa—se cerca ce k79Á dos clonos resistentes a G-418 segregaram 0,5 jpug/twl ou mais de proteína C mutante no meio de cultura· Particularmente» o clone B-7 proveniente das células BHK. e o clone C-5 proveniente das células CH0-dhfr~, exibiram níveis elevados de produção da ordem de 0,74 pg/ml e 0,94 pg/ml respectivamente.
Em seguida» a fim de se examinar se as mutantes de proteína C segregadas possuíam uma activi dade biolági-ca, realizou—se um ensaio anticóagulaçao utilizando-se um kit de ensaio fornecido por Behringwerke (Cat. Ns 2577» 0TXA 11)· Este ensaio é fundament a do na capacidade da proteína C reacti vada por "protão" para inibir ou retardar, in vjtro» a coagu-laçao sanguínea. Como se representa no Quadro 2, B-7 e C-5 exibiram actividade anticoagulante nos níveis de 2,7 e de 11,0% dos do plasma normal de controlo, respectivamente.
Exemplo 4
Demonstração de qUe as moléculas de cadeia simples da proteína C sao segregadas predominantemente porr células que contém DNA que codifica a proteína C humana mutante nos seus cromossomas. - 18 -
A fim de determinar se a proteína C mutante recombinante segregada no meio consiste predominantemente em moléculas de cadeia simples, analisou—se um meio de cultura por hibridaçao de manchas de blote utilizando—se anticorpos policlonais para a proteína C humana.
Semearam— se independentemente 1x10 células de B—7 e células C—5 em placas de cultura de tecido, 60 mm de diâmetro, Falcon, 3002, e cultivaram-se no meio referido ante riormente durante 3 dias. Em seguida lavou-se a placa de ©ul— tura duas vezes com meio de cultura isento de soro e cultivou -se no mesmo meio durante mais 2h horas. Apés cultura retirou —Se 1 ml de sobrenadante, misturou—se com 333 pl de acido tri cloroacêtico a 100% (TCA) num tubo de Eppendorf de 1,5 ml de volume e deixou-se a mistura durante 30 minutos a temperatura de 0°C.
Apés centrifugação a 13 000 rpm durante 15 mi nutos dissolveram—se os precipitados em 20 pl de tampao de * amostra e em seguida adicionou-se cerca de 1 pl de solução ba se Trisma saturada, à solução, para se ajustar o pH para valores entre 7,0 e 7,5· A suspensão continha, normalmente $ 0*5 a 1 jxg de proteína· Em seguida separaram-se as amostras por SPS-PAGE e transferiraro-se por electroforese para um filtro de nylon na presença de 25 mM de Tris—192 mM de glicina (pH 8,3)-etanol a 20%. Subsequentemente fixou-se um filtro com 20 nflg Tris-HCL pH 7,5-500 mM de NaCl durante 60 minutos à temperatura ambiente. Em seguida submeteu-se o filtro a uma imuno-cloraçao j aquele reagiu com anticorpo de caprino anti proteína C humana, lavou-se duas vezes, incubou-se com anticorpo IgG de coelho anticaprino marcado com HRP e finalmente lavou--se duas vezes.
Como se representa na figura a proteína C purificada proveniente de plasma humano, exxhiu duas bandas principais, uma molécula de cadeia pesada com um peso molecu— . xar de cerca de 4© Kd (observam*· se na Fig. 4 isoformas de um - 19
polipeptido de cadeia pesada e cadeias e jjy) e uma molécula de cadeia leve de 21 Kd. Também se encontrou outra banda menor com um peso molecular de 62 Kd que corresponde a uma forma de cadeia simples de proteína C.
Nas amostras provenientes de B—7 e C-15 apenas se pode observar uma banda principal com um peso molecular de 62 Kd (ver Fig. 4, pistas 1 e 2). Estes resultados indicam que ao contrario da proteína C humana de origem plasma— tica cuja ligaçao dipeptídica Lys—Árg é processada por uma pe· ptidase Sinal» a proteína C humana recombinante > mutante» ê resistente a um ataque enzimatico por aquela protease» possi-velmente devido a presença do dipeptido Asn—Ser insensível a protease. 4 A
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Claims (1)
- Breve descrição dos Desenhos Fig. 1 representa o mapa de restrição de pCslO. Fig* 2 representa o mapa de restrição de pCsl# Fig» 3 representa o mapa de restrição de pHSG293· Fig. 4 representa ma perfil de proteína analisado por man chas de Western da proteína C humana mutante segrega da no meio de oultura pelos transformantes. Pista 1? Sobrenadante da cultura de transformante B-7· Pista 2i Sobrenadante da cultura de transformante C-5 Pista 3i Proteína C purificada de plasma humano n°r mal* Flita Mi Marcador de peso molecular de proteína (a partir do topo > bandas de 97 Kd» 68 Kd» 43 Kd, 26 Kd e 18 Kd). REI ? I 1? Π C à C Ô I S ;1ã Processo para a preparaçao de uma protexna C humana mutante cuja sequência de aminoécidos difere nas posições 156 e 157 de Lys-Àrg da sequência natural» caracterizado pelo facto de se expressar> numa célula hospedeira eucarioti-ca apropriada > um DNA que codifica a referida proteína C huma na mutante. Processo de acordo com a reivindicação 1, cara cteriza do pelo facto de o DNA codificar para um mutante em φ 0i que um ou ambos os aminoacidos citadosj estão delectados· - 3a - ia.· Processo de acordo com a reivindicaÇao 15 ca-racterizado pelo facto de o DNA codificar para um mutante na qual um ou dois aminoacidos sao substituidos por um amanoaeido ou aminoacidos diferentes dos aminoacidos da sequência natural. - 4a - Processo de acordo com a reivindicação lj ca-racterizado peio facto de o DNA codificar para um mutante no qual um·>dos dois aminoacidos citados ê delectado e o outro substituído por um aminoácido diferente do aminoaeido da se— quência natural· 5a - Processo de acordo com a reivindicação 3 * ca-racterizado pelo facto de o DNA codificar para um mutante no qual um ou os dois aminoacidos citados sao substituídos por um aminoácido escolhido no grupo constituido por Serj Asn e Gin· 27 - _ 6& * Processo de acordo com a reivindicação 5* cara cteriza do pelo facto de se substituírem ambos os aminoácidos citados por Asn-Ser. 7* - dicaçoes Processo de acordo com uma ou anterioresj caracterizado pelo facto mais das reivin de © DNA se ex pressar numa célula animal. Processo de acordo com a reivindicaÇao 7 > caracterizado pelo facto de se utilizarj como célula; uma célula de mamífero. A requerente reivindica a prioridade do pedido japonês apresentado em 26 de Julho de 1988 sob ô Nô Sho—63— -I84538. Lisboa* 25 de Julbo de 1989 § iHESTE OnCt.il !>i P*;0PR!BIU0B iMítSTJilii
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