JPWO2001025425A1 - Nuclear-localized RecQ5-type DNA helicase - Google Patents
Nuclear-localized RecQ5-type DNA helicaseInfo
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Abstract
(57)【要約】 新規なヒトのRecQ5型DNAヘリカーゼβとγ、並びにそれをコードする遺伝子が単離された。公知のRecQ型DNAヘリカーゼ(α)を含む3つのヘリカーゼは、オルタナティブスプライシングの結果生じることを明らかにした。特にRecQ5型DNAヘリカーゼβは、核に局在するという新規な特徴を持つ。本発明によって提供されたアイソフォームβは、染色体不安定性疾患との密接に関連している可能性がある。 (57) [Abstract] Novel human RecQ5-type DNA helicases β and γ, as well as the genes encoding them, have been isolated. It has been revealed that three helicases, including the known RecQ-type DNA helicase (α), are generated as a result of alternative splicing. In particular, RecQ5-type DNA helicase β has the novel characteristic of being localized in the nucleus. The isoform β provided by this invention may be closely associated with chromosomal instability disorders.
Description
【発明の詳細な説明】技術分野
本発明は、RecQ5ヘリカーゼの核局在性アイソフォームと、それをコード
する遺伝子、並びにそれらの用途に関する。背景技術
DNAヘリカーゼ(EC 3.6.1.−)は、生体内または微生物細胞中に
おいてDNAが関与する各種の生物反応に作用する重要な酵素であり、その種類
も多い。特に多細胞生物においてDNAヘリカーゼが多種類にわたって存在する
ことは、DNAが関与する反応が細胞の複製および増殖、個体の発生および成長
、さらに生命維持など多岐にわたることから考えても容易に推測できる。一般的
に、DNAヘリカーゼはDNA巻き戻し酵素とも呼ばれ、2本鎖DNAを1本鎖
DNAに解きほぐす作用を有することが知られている。この作用に必要なエネル
ギーはATPの加水分解により得られていると考えられている。実際には、細胞
レベルでのDNAヘリカーゼによって触媒される生化学的な反応としては、次の
ような少なくとも5種類の作用の存在が示唆されている。
DNAの複製(replication)、
修復(repairing)、
転写(transcription)、
DNAの分離(segregation)および
組み換え(recombination)
数あるDNAヘリカーゼの中でも、最近になって見出されたRecQタイプの
DNAヘリカーゼは、ヒトの病気および老化現象と関連するという観点から注目
が集まっている。RecQタイプのDNAヘリカーゼとは、大腸菌recQ遺伝
子のヘリカーゼドメインとアミノ酸レベルで約40%以上の相同性を示すヘリカ
ーゼドメインを有するヘリカーゼに対して与えられた名称である。RecQタイ
プヘリカーゼは、中山等(Mol.Gen.Genet.,195,pp474
−480,1984)により大腸菌中において発見された。次いでこのヘリカー
ゼに高い相同性を有するタンパク質をコードする遺伝子が、酵母とヒト癌細胞中
に発見され、それぞれsgs1(Gangloff et al.,Mol.C
ell.Biol.14,pp8391−8398(1994))およびRec
Q1(Seki et al.,Nuc.Acida Res.22,pp45
66−4573(1994))と命名された。そして、ブルーム症候群と呼ばれ
る若年で種々の癌を多発する疾患では、BLMヘリカーゼがその原因遺伝子とさ
れた(Cell,83,pp655−666,1995)。またウエルナー症候
群と呼ばれる早老と異常癌を誘発する遺伝性疾患では、WRNヘリカーゼに変異
を生じて核移行活性を失っていることが発症の直接的な原因となっていることが
明らかにされた(Science,272,pp258−262,1996)。
このファミリーに属するヘリカーゼとしては、大腸菌や酵母のような単一細胞
生命体においては最初に見出された大腸菌RecQヘリカーゼ、あるいは酵母に
おけるそのホモログとして発見されたsgs1の各一種類が知られているのみで
ある。一方、多細胞からなるヒトでは、前述した疾患に関連するBLMヘリカー
ゼやWRNヘリカーゼの2種類、並びにいまだ疾患との関連が見出されていない
RecQ1ヘリカーゼの合計3種類がこれまでに知られていた。
加えて本発明者らは、RecQ4およびRecQ5の2種類のRecQ型DN
Aヘリカーゼを報告した(Genomics 54,443−452,1998
)。本発明者が見出したRecQ4およびRecQ5は、ホモロジーサーチの結
果、C末端付近に核移行シグナル様の既知のアミノ酸配列が見出せない点で、他
のRecQ型DNAヘリカーゼに比べて特徴的であった。更に本発明者らは、R
ecQ4遺伝子の変異がロスムンド・トムソン症候群の原因となっていることを
明らかにした(S.Kitao et al.,1998,Genomics,
54,pp443−452;S.Kitao et al.,1999,Nat
.Genet.22:82−84;WO99/05284;特願平11−112
18号)。ロスムンド・トムソン症候群は、ブルーム症候群やウエルナー症候群
と似た症状を示す癌の多発を伴う染色体不安定性疾患である。このような背景の
もとで、RecQファミリーの機能と染色体の安定化機構の解明が、癌多発をは
じめとするこれらRecQ遺伝子関連疾患の症状を解く重要な鍵となっている。発明の開示
本発明は、新規なRecQ型DNAヘリカーゼの単離を課題としている。より
具体的には、ヒトRecQ5型DNAヘリカーゼの核局在性アイソフォーム、そ
れをコードするポリヌクレオチド、並びにそれらの用途の提供を課題とする。
本発明者らは、先に報告したRecQ4並びにRecQ5型のDNAヘリカー
ゼについて、その構造や発現の解析を行ってきた。そして、組み換えRecQ5
ヘリカーゼを使った細胞内局在の観察結果が、RecQ5ヘリカーゼの細胞質へ
の局存を示していることに着目した。RecQ1、BLM、あるいはWRNとい
ったこれまでに報告されているRecQ型ヘリカーゼの多くが核に局在し、染色
体DNA上で機能することが示唆されている。ホモロジーサーチでは核移行シグ
ナルを見出すことができなかったRecQ4型DNAヘリカーゼでさえ、同様の
実験によって核への局在が観察された。
このような知見に基づいて、本発明者らは、RecQ5型DNAヘリカーゼに
おける核局在性のアイソフォームの存在を予測した。この予測を裏付けるために
、本発明者らは、ヒトcDNAライブラリーをRecQ5のcDNAをプローブ
としてスクリーニングし、2つのRecQ5アイソフォームの単離に成功した。
既に報告されているRecQ5型DNAヘリカーゼも含めたこれらRecQ5型
DNAヘリカーゼのアイソフォームは、オルタナティブスプライシングの結果と
して生じた発現産物であることを明らかにした。そして、このうちの1つのアイ
ソフォームが核局在性を備えた新規なRecQ5型DNAヘリカーゼであること
を見出し、本発明を完成した。すなわち本発明は、以下の核局在性RecQ5型
DNAヘリカーゼ、その遺伝子、並びにその用途に関する。
〔1〕次の(a)〜(d)のいずれかに記載のポリヌクレオチド。
(a)配列に記載された塩基配列の蛋白質コード領域を含むポリヌクレオチ
ド。
(b)配列番号:2に記載されたアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチ
ド。
(c)配列番号:2に記載されたアミノ酸配列において、1もしくは数個の
アミノ酸が欠失、付加、挿入および/または他のアミノ酸による置換により修飾
されたアミノ酸配列からなり、ヘリカーゼ活性を有する核内局在性タンパク質を
コードするポリヌクレオチド。
(d)配列番号:1に記載された塩基配列からなるDNAとストリンジェン
トな条件下でハイブリダイズするDNAによってコードされるタンパク質であっ
て、ヘリカーゼ活性を有する核内局在性タンパク質をコードするポリヌクレオチ
ド。
〔2〕〔1〕に記載のポリヌクレオチドによってコードされる蛋白質。
〔3〕〔1〕に記載のポリヌクレオチドが挿入されたベクター。
〔4〕〔1〕に記載のポリヌクレオチド、または〔3〕に記載のベクターを保持
する形質転換体。
〔5〕〔5〕に記載の形質転換体を培養し、発現産物を回収する工程を含む、〔
2〕に記載の蛋白質の製造方法。
〔6〕配列番号:1に記載の塩基配列における1390〜3703に相当する塩
基配列を含むポリヌクレオチド、またはその相補鎖に相補的な塩基配列を含む、
少なくとも15ヌクレオチドの鎖長を持つポリヌクレオチド。
〔7〕〔6〕に記載のポリヌクレオチドからなる、〔1〕に記載のポリヌクレオ
チド合成用プライマー。
〔8〕〔6〕に記載のポリヌクレオチドからなる、〔1〕に記載のポリヌクレオ
チド検出用プローブ。[Detailed Description of the Invention] TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to nuclear-localized isoforms of RecQ5 helicase, genes encoding them, and their uses. BACKGROUND ART [0002] DNA helicases (EC 3.6.1.-) are important enzymes involved in various biological reactions involving DNA in living organisms or microbial cells, and there are many different types. The existence of a wide variety of DNA helicases, particularly in multicellular organisms, is easily predicted given the wide range of DNA-related reactions, including cell replication and proliferation, individual development and growth, and even life support. DNA helicases, also known as DNA unwinding enzymes, are known to unwind double-stranded DNA into single-stranded DNA. The energy required for this action is thought to be obtained through ATP hydrolysis. In fact, the existence of at least five types of biochemical reactions catalyzed by DNA helicases at the cellular level has been suggested: Among the many DNA helicases involved in DNA replication, repair, transcription, DNA segregation, and recombination, the recently discovered RecQ-type DNA helicase has attracted attention due to its association with human diseases and aging phenomena. The RecQ-type DNA helicase is a name given to helicases that have a helicase domain that shows approximately 40% or more homology at the amino acid level with the helicase domain of the Escherichia coli recQ gene. The RecQ-type helicase was first described by Nakayama et al. (Mol. Gen. Genet., 195, pp. 474-474).
-480, 1984) in Escherichia coli. Subsequently, genes encoding proteins highly homologous to this helicase were discovered in yeast and human cancer cells, and named sgs1 (Gangloff et al., Mol. C 1999).
Biol. 14, pp. 8391-8398 (1994)) and Rec
Q1 (Seki et al., Nuc. Acida Res. 22, pp45
66-4573 (1994)). Furthermore, BLM helicase was identified as the causative gene for Bloom syndrome, a disease characterized by the frequent onset of various cancers at a young age (Cell, 83, pp. 655-666, 1995). Furthermore, it was revealed that the direct cause of Werner syndrome, a hereditary disease that induces premature aging and abnormal cancers, is a mutation in WRN helicase, resulting in loss of nuclear transport activity (Science, 272, pp. 258-262, 1996). The only known helicases belonging to this family are the E. coli RecQ helicase, which was first discovered in single-cell organisms such as E. coli and yeast, and sgs1, a homologue of the E. coli RecQ helicase discovered in yeast. On the other hand, in multicellular humans, three types of helicases have been known to date: two types of helicases, BLM helicase and WRN helicase, which are associated with the aforementioned diseases, and RecQ1 helicase, which has not yet been found to be associated with any disease. In addition, the present inventors have identified two types of RecQ-type DNases, RecQ4 and RecQ5.
A helicase was reported (Genomics 54, 443-452, 1998
The RecQ4 and RecQ5 discovered by the present inventors are unique compared to other RecQ-type DNA helicases in that, as a result of homology searches, no known amino acid sequences resembling nuclear localization signals were found near the C-terminus.
It has been revealed that mutations in the ecQ4 gene cause Rothmund-Thomson syndrome (S. Kitao et al., 1998, Genomics,
54, pp443-452;S. Kitao et al. , 1999, Nat.
Genet. 22:82-84; WO99/05284; Japanese Patent Application No. 11-112
No. 18). Rothmund-Thomson syndrome is a chromosomal instability disorder accompanied by a high incidence of cancer, with symptoms similar to those of Bloom syndrome and Werner syndrome. Against this background, elucidating the function of the RecQ family and the mechanism of chromosome stabilization is an important key to understanding the symptoms of these RecQ gene-related diseases, including the high incidence of cancer. Disclosure of the Invention The present invention aims to isolate a novel RecQ-type DNA helicase. More specifically, the present invention aims to provide a nuclear-localized isoform of human RecQ5-type DNA helicase, a polynucleotide encoding the same, and uses thereof. The present inventors have analyzed the structure and expression of the previously reported RecQ4- and RecQ5-type DNA helicases. They then synthesized recombinant RecQ5.
We focused on the fact that observations of intracellular localization using helicases indicated that RecQ5 helicase is localized in the cytoplasm. Many previously reported RecQ-type helicases, such as RecQ1, BLM, and WRN, are localized to the nucleus and have been suggested to function on chromosomal DNA. Even RecQ4-type DNA helicases, for which no nuclear localization signal could be found in homology searches, were observed to be localized to the nucleus in similar experiments. Based on these findings, we predicted the existence of nuclear-localized isoforms of RecQ5-type DNA helicases. To support this prediction, we screened a human cDNA library using RecQ5 cDNA as a probe and successfully isolated two RecQ5 isoforms.
These isoforms of RecQ5-type DNA helicases, including previously reported RecQ5-type DNA helicases, have been shown to be expression products resulting from alternative splicing. The present inventors then discovered that one of these isoforms is a novel RecQ5-type DNA helicase with nuclear localization, leading to the completion of the present invention. Specifically, the present invention relates to the following nuclear-localized RecQ5-type DNA helicases, their genes, and uses thereof: [1] A polynucleotide set forth in any of the following (a) to (d): (a) a polynucleotide comprising a protein-coding region of the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 2; (b) a polynucleotide encoding the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2; (c) a polynucleotide encoding a nuclear-localized protein with helicase activity, comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2 modified by deletion, addition, insertion, and/or substitution of one or several amino acids with other amino acids. (d) A polynucleotide encoding a protein encoded by a DNA that hybridizes under stringent conditions with a DNA consisting of the base sequence set forth in SEQ ID NO: 1, the polynucleotide encoding a protein localized in a nucleus and having helicase activity. [2] A protein encoded by the polynucleotide set forth in [1]. [3] A vector into which the polynucleotide set forth in [1] has been inserted. [4] A transformant harboring the polynucleotide set forth in [1] or the vector set forth in [3]. [5] A method of culturing the transformant set forth in [5], comprising the steps of culturing the transformant set forth in [5] and recovering an expression product.
[6] A method for producing the protein according to [2]. [7] A polynucleotide comprising a nucleotide sequence corresponding to 1390 to 3703 in the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1, or a nucleotide sequence complementary to the complementary strand thereof,
A polynucleotide having a chain length of at least 15 nucleotides. [7] The primer for polynucleotide synthesis according to [1], which comprises the polynucleotide according to [6]. [8] The probe for polynucleotide detection according to [1], which comprises the polynucleotide according to [6].
〔9〕〔1〕に記載のポリヌクレオチドもしくはその一部に対するアンチセンス
DNA。
〔10〕 配列番号:2に記載のアミノ酸配列における411〜991位
に相当するアミノ酸配列からなる部分ペプチド。
〔11〕 配列番号:2に記載のアミノ酸配列における411〜991位
に相当するアミノ酸配列からなる部分ペプチドを認識する抗体。
〔12〕 〔11〕に記載の抗体と、配列番号:2に記載のアミノ酸配列
からなるタンパク質、またはその部分ペプチドを接触させ、両者の免疫学的反応
を検出する工程を含む免疫学的測定方法。
〔13〕 〔11〕に記載の抗体を含む、配列番号:2に記載のアミノ酸
配列からなるタンパク質、またはその部分ペプチドの検出用試薬。
〔14〕 〔1〕に記載のポリヌクレオチドの発現レベルを変化させたト
ランスジェニック非ヒト脊推動物。
〔15〕 〔1〕に記載のポリヌクレオチドの機能を欠失したノックアウ
ト動物である〔14〕に記載のトランスジェニック非ヒト脊椎動物。
本発明によって提供されるRecQ5型DNAヘリカーゼのアイソフォームは
、配列番号:2に記載されたアミノ酸配列からなるタンパク質である。本発明者
らは、最初に報告されたRecQ5型DNAヘリカーゼをα、本発明によるRe
cQ5型DNAヘリカーゼのアイソフォームをβと名づけた。以下、βフォーム
のRecQ5型DNAヘリカーゼをRecQ5β、同じくαフォームをRecQ
5αと記載する。本発明者らによってはじめて見出されたRecQ5βは、組み
換え体を用いた細胞内局在の実験によって核移行活性を持ち、核内に局在するこ
とが確認された。一方、公知のRecQ5αが細胞質に局在することから、Re
cQ5βは新規な特徴を備えたタンパク質と言うことができる。本発明のRec
Q5βは、公知のRecQ型DNAヘリカーゼと同様に、アミノ酸レベルでは、
大腸菌、酵母およびヒトとの間で良く保存された7つのヘリカーゼ・モチーフを
含む。更にその遺伝子は、ゲノムにおいては、RecQ5αと同じくヒト第17
染色体の長腕、17q25に存在することが確認された。
本発明によるRecQ5βは、991アミノ酸残基からなるタンパク質で、そ
の構造は図3に示したとおりである。図3では、本発明のRecQ5βの構造を
、公知のRecQ5α(410アミノ酸)、ならびに本発明のRecQ5βとと
もに確認されたRecQ5γ(435アミノ酸)の構造と比較した。線で示した
領域は3つのアイソフォームで共通の部分である。この共通する領域の中で黒の
ボックスで示した領域がヘリカーゼドメインに相当する。斜線で示した領域はR
ecQ5βにのみ存在し、大腸菌RecQのC末領域と相同性のある部分である
。そしてその更にC末端側に位置する領域は、RecQ5βに特異的に見出され
る領域で、後に述べるように、この領域中の一部がRecQ5βの核移行活性に
必須の領域と推定された。これら3つのアイソフォームは、ゲノム解析の結果よ
り、オルタナティブスプライシングフォームであることが確認された。各アイソ
フォームによるエキソンの使い分けを図2に示した。3つのアイソフォームで共
通しているのは、エキソン1〜6までで、3’UTRを含む大きな第7エキソン
については、RecQ5αがその全体を、RecQ5βではその5’側の一部で
ある7aを、そしてRecQ5γが同じ7aと3’UTRの一部を含む7bとを
使用している。更にRecQ5βは、他のアイソフォームでは使われていないエ
キソン8〜19を使用している。
RecQ5α(1−6)−7 /3715nt.
RecQ5β(1−6)−7a−(8−19)/3703nt.
RecQ5γ(1−6)−7a−7b /1749nt.
RecQ5アイソフォームをコードするゲノムの構造を図1に示した。図1か
らヒトRecQ5遺伝子が19のエキソン及び18のイントロンから構成される
ことがわかる。図中、破線で示したイントロンの長さは決定されていない。
配列番号:2に記載のアミノ酸配列を持つ本発明のタンパク質は、このタンパ
ク質を発現するヒトの組織から抽出することができる。具体的には、高度な発現
がみられるヒト精巣等の組織から公知の方法によってタンパク質を抽出し、たと
えばRecQ5βに対する抗体を利用したイムノアフィニティクロマトグラフィ
ーなどの手法によって、本発明のRecQ5βを精製することができる。
また本発明は、配列番号:2に記載されたアミノ酸配列において、1もしくは
複数のアミノ酸が欠失、付加、挿入および/または他のアミノ酸による置換によ
り修飾されたアミノ酸配列からなり、ヘリカーゼ活性を有する核内局在性タンパ
ク質に関する。核内局在性タンパク質とは、核への移行活性を有するタンパク質
であることを意味する。したがって、たとえばその一部が細胞質に分布する場合
であっても、相対的に核内への分布が強い場合には、そのタンパク質は核内局在
性を有するといえる。
なお核局在性とされているWRNヘリカーゼにおいては、実際の培養細胞でそ
の局在を観察すると、全細胞の一部で核への局在が認められないものがある。こ
れはWRNヘリカーゼがM期の細胞で細胞質に局在することに起因する現象であ
る。実際、培養細胞に占めるM期の細胞の割合(5%〜10%未満)は、WRN
ヘリカーゼの核局在が観察されない細胞の割合に一致する。WRNヘリカーゼが
核分裂(染色体の分配)に関与しないため、M期においては細胞質にあると考え
られている。本発明のRecQ5βもWRNヘリカーゼと同様に、培養細胞の9
0%以上で核局在が認められる。したがって、観察の対象とする細胞の90%以
上で核局在が観察される場合には、そのタンパク質は核局在性と言える。
本発明において、配列番号:2に記載のアミノ酸配列に変異を含み、かつヘリ
カーゼ活性を有する核内局在性タンパク質を、RecQ5βホモログと記載する
。RecQ5βホモログは、ヒトRecQ5βと機能的に同等なタンパク質であ
る。RecQ5βホモログは、他の公知のRecQ型DNAヘリカーゼとは有意
な相同性が認められないアミノ酸配列からなる。本発明において有意な相同性と
は、配列番号:2に示すアミノ酸配列に対して少なくとも50%、好ましくは6
0%、より好ましくは70%以上の相同性を示す場合を言う。アミノ酸配列の相
同性は、BLASTによって特定される(Altschul,S.F.,et
al.1990 J Mol Biol.215:403−410;Altsc
hul,S.F.,et.al.1997 Nucleic Acids Re
s.25:3389−3402)。ヒトにおけるRecQ型ヘリカーゼのアミノ
酸配列の相同性は、通常40%以下であることから、本発明のRecQ5ホモロ
グは、公知のRecQ型DNAヘリカーゼとは明瞭に区別される。
本発明によるRecQ5βタンパク質は、核内への局在のみならず、トポイソ
メラーゼ3αおよび3βとの相互作用が観察された。トポイソメラーゼ(Top
oisomerase)は、DNA分子に生じたねじれや絡まりをDNAの切断
によって緩和したり、適正な状態に維持する作用を持つ一群の酵素として同定さ
れた。その作用によってI型およびII型に分類され、I型トポイソメラーゼで
はトポイソメラーゼ1およびトポイソメラーゼ3が、またII型トポイソメラー
ゼではトポイソメラーゼ2が知られている。中でもトポイソメラーゼ3は、酵母
においてsgs1との相互作用を通じて染色体の安定化に寄与している可能性が
示されている。(Gangloff,S.et al.1994 Mol Ce
ll Biol.14:8391−8398)。酵母のsgs1は、先に述べた
ようにヒトRecQのホモログであることから、ヒトにおいてもRecQ型ヘリ
カーゼとトポイソメラーゼ3の相互作用が確認されたという事実は、本発明のR
ecQ5βタンパク質がヒト細胞における染色体の安定化に密接に関連している
ことを裏付けるものである。
したがって本発明のRecQ5βタンパク質の機能的に同等なタンパク質は、
ヘリカーゼ活性を有する核内局在性タンパク質であることに加え、トポイソメラ
ーゼ3との相互作用を備えたものであることが望ましい。RecQ5βホモログ
とトポイソメラーゼ3との相互作用は、両者の結合を検出することによって確認
することができる。
RecQ5βホモログにおけるアミノ酸の変異数や変異部位は、その機能が保
持される限り制限はない。変異数は、典型的には、全アミノ酸の10%以内であ
り、好ましくは全アミノ酸の5%以内であり、さらに好ましくは全アミノ酸の1
%以内である。例えば、配列番号:2で表わされるアミノ酸配列の少なくとも1
個、好ましくは1〜10個程度、さらに好ましくは1〜5個のアミノ酸が欠失し
てもよい。あるいは、配列番号:2で表わされるアミノ酸配列に少なくとも1個
、好ましくは1〜10個程度、さらに好ましくは1〜5個のアミノ酸が付加する
こともできる。また、配列番号:2で表わされるアミノ酸配列の少なくとも1個
、好ましくは1〜10個程度、さらに好ましくは1〜5個のアミノ酸を他のアミ
ノ酸に置換することもできる。これらの変異は、いずれか一種類のみの場合のみ
ならず、いくつかの変異を同時に含むものであることもできる。従って、配列番
号:2で表されるアミノ酸配列の第1番目のメチオニン(Met)が欠失してい
るものなども、このアミノ酸配列の変化によるタンパク質に含まれる。またRe
cQ型DNAヘリカーゼのような真核生物のタンパク質をコードする遺伝子の塩
基配列には、しばしば多型現象が認められることがある。多型現象は遺伝子の塩
基配列に見出される小規模な塩基の置換で、通常、塩基の置換がタンパク質の活
性に与える影響は小さい。多型によって塩基配列やアミノ酸に小規模な変異を生
じたタンパク質も、それが核局在性のDNAヘリカーゼ活性を備えるものであれ
ば、本発明のタンパク質に含まれる。
配列番号:2に記載のアミノ酸配列に対して、欠失、付加、挿入および/また
は他のアミノ酸による置換により修飾されたアミノ酸配列からなるタンパク質、
すなわちRecQ5βのホモログは、たとえば次に述べるような方法によって得
ることができる。
RecQ5βのホモログは、当業者に周知のハイブリダイゼーション技術や遺
伝子増幅技術等を利用して単離される。すなわち、ハイブリダイゼーション技術
(Current Protocols in Molecular Biol
ogy edit.Ausubel et al.(1987)Publish
.Jhon Wily & Sons Section 6.3−6.4)を用
いてヒトRecQ5βをコードするDNAの塩基配列(配列番号:1)やその一
部をもとに、これと相同性の高いDNAを単離することができる。得られたDN
AからヒトRecQ5βと機能的に同等なタンパク質を得ることは、当業者が通
常行いうることである。このようにヒトRecQ5βをコードするDNAとハイ
ブリダイズするDNAにコードされるタンパク質であって、これらタンパク質と
機能的に同等なタンパク質もまた本発明のタンパク質に含まれる。ハイブリダイ
ゼーション技術によって、本発明によるRecQ5βホモログを単離する生物と
しては、ヒト以外に、例えばラット、マウス、ウサギ、ニワトリ、ブタ、ウシ等
を挙げることができる。あるいは、脊椎動物に限らず、酵母や線虫C.eleg
ans等の生物に、本発明によるRecQ5βホモログを求めることもできる。
RecQ5βホモログをコードするDNAを単離するためのハイブリダイゼー
ションのストリンジェンシーは、一般的には「1xSSC、0.1% SDS、
37℃」程度である。ストリンジェントな条件としては「0.5xSSC、0.
1% SDS、42℃」程度という条件を示すことができる。さらにストリンジ
ェントな条件としては「0.2xSSC、0.1% SDS、65℃」程度とい
う条件を示すことができる。ストリンジェンシーが厳しくなるほどプローブ配列
と高い相同性を有するDNAの単離を期待しうる。ここで、上記SSC、SDS
および温度の条件の組み合わせは例示であり、当業者であれば、ハイブリダイゼ
ーションのストリンジェンシーを決定する他の要素(例えば、プローブ濃度、プ
ローブの長さ、ハイブリダイゼーション反応時間など)を適宜組み合わせること
により、上記と同様のストリンジェンシーを実現することが可能である。
一般に、このようなハイブリダイゼーション技術を利用して単離されるDNA
によってコードされるタンパク質は、配列番号:2のアミノ酸配列からなるRe
cQ5βに対して、アミノ酸配列において高い相同性を有する。高い相同性とは
、少なくとも50%以上、好ましくは60%以上、さらに好ましくは70%以上
の配列の同一性を指す。アミノ酸配列の相同性は、BLAST検索アルゴリズム
を用いて決定することができる。これら本発明によるDNAを構成する塩基配列
は、配列番号:1からなるRecQ5βの塩基配列に対して高い相同性を有する
。本発明において、塩基配列における高い相同性とは、少なくとも70%以上、
好ましくは80%以上、更に好ましくは90%以上の配列の同一性を意味する。
この他、遺伝子増幅技術(PCR)(Current protocols
in Molccular Biology edit.Ausubel et
al.(1987)Publish.John Wiley & Sons
Section 6.1−6.4)を用いてRecQ5ホモログをコードするD
NA(あるいはその断片)を単離することもできる。すなわち、配列番号:1(
本発明のRecQ5βをコードするDNA)の一部をもとに設計したプライマー
によってPCRを行えば、少なくともプライマーがハイブリダイズする領域にお
いて配列番号:1と相同性の高いDNAが増幅される。得られた増幅生成物に基
づいて、それがコードするタンパク質を得ることも可能である。このようにして
得られたタンパク質は、ハイブリダイゼーション技術によって得られたタンパク
質と同様に、本発明によるRecQ5βと相同性の高いアミノ酸配列によって構
成されている可能性が高い。
配列番号:2に記載のアミノ酸配列を修飾したタンパク質のDNAヘリカーゼ
活性は、公知の方法によって確認することができる(N.Suzuki et
al.,1997,Nucleic Acids Res.25:2973−2
978;M.D.Gray et al.,1997,Nature Gene
t.17:100−103)。また、核への局在は、真核細胞を宿主としてRe
cQ5βホモログをコードする遺伝子を発現させ、その細胞内局在を観察するこ
とによって確認することができる。このとき、RecQ5βホモログをコードす
る遺伝子に、EGFPのようなマーカータンパク質を融合させておくことにより
、局在状態の観察を容易に行うことができる(T.Matsumoto et
al.,1997 Nature Genet.16:335−336;N.S
uzuki et al.,1997,Nucleic Acids Res.
25:2973−2978)。あるいは実施例に示したように、HAタグを融合
させておき、これを抗HA抗体によって免疫化学的に検出することもできる。
本発明の開示に基づいて、RecQ5β(またはそのホモログ)の部分ペプチ
ドを得ることができる。本発明に基づく部分ペプチドには、抗体調製のための抗
原ペプチドが含まれる。部分ペプチドを構成するアミノ酸配列がRecQ5βに
特異的であるためには、配列番号:2に記載のアミノ酸配列中、441位〜99
1位(C末端)に相当するアミノ酸配列、またはこのアミノ酸配列の少なくとも
一部を含むアミノ酸配列から選択するべきである。また部分ペプチドを構成する
アミノ酸の数は、少なくとも7アミノ酸、好ましくは8アミノ酸以上、より好ま
しくは9アミノ酸以上のアミノ酸配列からなる連続したアミノ酸配列とすること
が望ましい。後に述べるように、この領域には核移行活性発現に必要なアミノ酸
配列が含まれている。例えば本発明者らの解析結果によれば、C末端側に位置す
る246アミノ酸(N末端側からカウントして746位〜991位)の領域が核
移行活性の発現に必要であることが示唆された。この領域を構成するアミノ酸配
列から選択されたアミノ酸配列からなる部分ペプチドは、RecQ5βに抗体を
得るための免疫原として特に望ましい。
本発明に基づく部分ペプチドは、例えば、遺伝子工学的手法、公知のペプチド
合成法、あるいは本発明の蛋白質を適当なペプチダーゼで切断することによって
製造することができる。
加えて本発明は、上記本発明のタンパク質をコードするポリヌクレオチドに関
する。本発明において、ポリヌクレオチドとはヌクレオチドが多数重合した分子
を意味する。重合するヌクレオチドの数は特に制限されないが、比較的重合度の
低い場合には特にオリゴヌクレオチドとも表現する。本発明のポリヌクレオチド
、またはオリゴヌクレオチドは、天然のものであることもできるし、化学的に合
成されたものであることもできる。あるいはまた、鋳型となるDNAをもとにP
CRのような酵素的な反応によって合成されたものであっても良い。本発明のポ
リヌクレオチドには、DNAやRNAのような天然のポリヌクレオチドのみなら
ず、その誘導体が含まれる。ポリヌクレオチドの誘導体としては、ホスホロチオ
エート結合の導入によってヌクレアーゼ耐性とした構造や、標識分子を導入した
ポリヌクレオチド等を示すことができる。
本発明のポリヌクレオチドとしては、本発明のタンパク質をコードしうるもの
であれば、その形態に特に制限はなく、cDNAの他、ゲノムDNA、化学合成
DNAなども含まれる。また、本発明のタンパク質をコードしうる限り、遺伝暗
号の縮重に基づく任意の塩基配列を有するポリヌクレオチドが含まれる。本発明
のポリヌクレオチドは、上記のように、ヒトRecQ5βをコードするDNA塩
基配列(配列番号:1)の全長、あるいはその一部をプローブとしたハイブリダ
イゼーション技術やこれら塩基配列をもとに合成したプライマーに基づくPCR
法等により単離することができる。たとえばRecQ5βをコードするヒトゲノ
ムDNAは、第17染色体の長腕、17q25から得ることができる。またcD
NAであれば、たとえばヒト精子cDNAライブラリーから得ることが可能であ
る。更に、RecQ5βの他の種におけるホモログなどを得ることができること
も既に述べた。
また配列番号:1に示す塩基配列からなるDNAに対して、人為的に変異を導
入することもできる。変異を人為的に導入する技術は公知である(例えば、部位
特異的変異誘発法(Current Protocols in Molecu
lar Biology edit.Ausubcl et al.(1987
)Publish.Jhon Wily & Sons Section 8.
1−8.5))。またそのための点突然変異導入キットも市販されている(例え
ば宝酒造社製のTAKARA LA PCR in virtro Mutag
enesis Kit)。
本発明によるRecQ5β(あるいはそのホモログ)をコードするDNAは、
適当なベクターに組み込むことによってRecQ5β(あるいはそのホモログ)
発現用ベクターとすることができる。更にこのベクターを発現可能な宿主に形質
転換することによって、本発明による形質転換体を得ることができる。
DNA断片を挿入するためのベクターDNAは、宿主細胞で複製可能なもので
あれば特に限定されず、例えばプラスミドDNA、ファージDNA等が挙げられ
る。プラスミドDNAとしては、例えばプラスミドpUC118(宝酒造社製)
、pBluescript SK+(Stratagene社製)、pGEM−
T(Promega社製)等が挙げられ、ファージDNAとしては、例えばM1
3mp18、M13mp19等が挙げられる。
ベクターDNAとしてプラスミドDNAを用いる場合は、例えばEcoRI
DNA断片を挿入する際に、プラスミドDNAを制限酵素EcoRI(NEB社
製)を用いて消化しておく。次いで、DNA断片と切断されたベクターDNAと
を混合し、これに、例えばT4DNAリガーゼ(宝酒造社製)を作用させて組換
えベクターを得る。
宿主としては、目的とする遺伝子を発現できるものであれば特に限定されず、
真核細胞および原核細胞のいずれをも用いることができる。真核細胞としては、
酵母、COS細胞、CHO細胞等の動物細胞、あるいは昆虫細胞等が挙げられる
。一方原核細胞では、大腸菌(Escherichia coli)やバチルス
・ズブチリス(Bacillus subtilis)等の細菌が挙げられる。
大腸菌等の細菌を宿主として用いる場合は、本発明の組換えベクターが該宿主
中で自立複製可能であると同時に、プロモーター、本発明の遺伝子、転写終結配
列を含む構成であることが好ましい。
大腸菌としては例えばXLl−Blue(Stratagene社製)、JM
109(宝酒造社製)等が挙げられ、発現ベクターとしては、例えばpBTrp
2等が挙げられる。また、プロモーターとしては、大腸菌等の宿主中で発現でき
るものであればいずれを用いてもよい。例えば、trpプロモーター、lacプ
ロモーター、PLプロモーター、PRプロモーターなどの大腸菌やファージ等に
由来するプロモーターが用いられる。
本発明では、形質転換は、例えばHanahanの方法[Technique
s for Transformation of E.coli In DN
A Cloning,Vol.1,Glover,D.M.(ed.), pp
109−136,IRL Press(1985)]により行うことができる。
酵母を宿主として用いる場合は、発現ベクターとして、例えばYep13、Y
cp50等が挙げられる。プロモーターとしては、例えばgal 1プロモータ
ー、gal 10プロモーター等が挙げられる。酵母への組換えベクターの導入
方法としては、例えばエレクトロポーレーション法[Methods.Enzy
mol.,194,pp182−187(1990)]、スフェロプラスト法[
Proc.Natl.Acad.Sci.USA,84,pp1929−193
3(1978)]、酢酸リチウム法[J.Bacteriol.,153,16
3−168(1983)]等が挙げられる。
動物細胞を宿主として用いる場合は、発現ベクターとして例えばpcDNAI
、pcDNAI/Amp(インビトロジェン社)等が用いられる。動物細胞への
組換えベクターの導入方法としては、例えばエレクトロポーレーション法、リポ
フェクション法、あるいはリン酸カルシウム沈殿法等が挙げられる。
昆虫細胞を宿主として用いる場合は、発現ベクターとして例えばpVL139
2、pVL1393(いずれもInvitrogen社)、pMBac(Str
atagene社)、pBacPAK8/9(Clontech社)等が用いら
れる。昆虫細胞への組換えベクターの導入方法としては、例えばリン酸カルシウ
ム法、リポフェクション法、あるいはエレクトロポレーション法等が挙げられる
。
上記形質転換株のスクリーニングは、目的遺伝子の一部を含むDNA断片をプ
ローブとしたコロニーハイブリダイゼーション、あるいは、目的の遺伝子の塩基
配列に基づいた5’プライマー(FP:forward primer)を合成
し、次いで、相補鎖DNAの塩基配列に基づいた3’プライマー(RP:rev
erse primer)を合成し、これらのプライマーを用いたPCR法によ
り、目的とする遺伝子を含むコロニー(形質転換体)を選択し、採取することが
できる。
更に、本発明による形質転換体を培養することにより、本発明のRecQ5(
あるいはそのホモログ)を生産することができる。培養方法は特に限定されない
が、液体培養法を採用することによって、発現の誘導や菌体の分離、あるいは発
現生成物の単離等の操作を容易に行うことができる。本発明の形質転換体を培地
に培養する方法は、宿主の培養に用いられる通常の方法に従って行われる。
大腸菌や酵母菌等の微生物を宿主とする形質転換体を培養する培地としては、
天然培地、合成培地のいずれを用いることもできる。具体的には、微生物が資化
し得る炭素源、窒素源、無機塩類等を含有し、形質転換体の培養を効率的に行え
る培地であれば特に限定されない。
培養は、通常、振盪培養または通気攪拌培養などの好気的条件下、35〜40
℃、好ましくは37℃前後で14〜20時間行う。培養期間中、pHは7.2〜
7.4に調整する。培養中は必要に応じてアンピシリンやテトラサイクリン等の
抗生物質、ビタミン等を培地に添加することもできる。
プロモーターとして誘導性のものを用いた発現ベクターで形質転換した微生物
を培養する場合は、必要に応じてインデューサーを培地に添加してもよい。例え
ば、Lacプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養する
ときにはイソプロピル−β−D−チオガラクトピラノシド(IPTG)等を、t
rpプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときに
はインドールアクリル酸(IAA)等を培地に添加してもよい。
動物細胞を宿主とする形質転換体を培養する場合には、一般に使用されている
RPMI−1640培地、DMEM培地またはこれらの培地に牛胎児血清等を添
加した培地等が用いられる。培養は、通常、5%CO2存在下、37℃で行う。
培養中は必要に応じてカナマイシン、ペニシリン等の抗生物質を培地に添加して
もよい。
昆虫細胞を宿主として得られた形質転換体を培養する特地としては、Grac
e’s Insect Medium[Grace,T.C.C.Naturc
,195:788,(1962)]に10%ウシ胎児血清などの添加物を適宜加
えたものなどが挙げられる。培地のpHは6.6〜7.0に調製し、通常25℃
で1〜7日培養を行い、必要に応じて通気や攪拌を加える。
培養終了後、培養物(細胞破砕液、培養液またはそれらの上清中)より本発明
のタンパク質を採取するには、通常のタンパク質精製手段を用いることができる
。培養後、本発明のタンパク質が菌体内または細胞内に生産される場合には、リ
ゾチーム等の酵素を用いた溶菌処理、超音波破砕処理、磨砕処理等により菌体を
破壊し、本発明のタンパク質を菌体外に排出させる。次いで、濾過または遠心分
離を用いて不溶物を除去し、粗タンパク質溶液を得る。
一方、本発明のタンパク質が菌体外または細胞外に生産される場合には、培養
液をそのまま使用するか、遠心分離等により菌体または細胞を除去し、上清を得
る。そして、タンパク質の単離精製に用いられる一般的な生化学的方法、例えば
硫安塩析法、イオン交換クロマトグラフィー、疎水クロマトグラフィー、ゲル濾
過クロマトグラフィー、アフィニティクロマトグラフィー、電気泳動法等を、単
独または適宜組み合わせることにより、上記培養物中から本発明のタンパク質を
単離精製することができる。
あるいは本発明のRecQ5βタンパク質を、結合性リガンドとの融合タンパ
ク質として発現させれば、この結合性リガンドの受容体と組み合わせることによ
ってアフィニティクロマトグラフィーによる精製が可能となる。たとえば、ヒス
チジン残基の連続からなるヒスチジンタグとの融合タンパク質を、ニッケルカラ
ムで精製する方法が公知である。また、そのためのヒスチジンタグ含有ベクター
も市販されている。結合性リガンドとRecQ5βをプロテアーゼなどで切断可
能なリンカーを介して融合させておけば、アフィニティクロマトグラフィーに吸
着した発現生成物を容易に回収することができるので便利である。
本発明のRecQ5βをコードするDNAは、遺伝子治療に用いることができ
る。本発明のRecQ5βは核移行活性を持ち、DNAヘリカーゼの本来の機能
とも言える、染色体の安定化作用をin vivoで発現可能な酵素ということ
ができる。したがって本発明のRecQ5βを発現可能に組み込んだベクターを
接種することにより、RecQ5の欠損や変異に起因する染色体不安定性疾患の
治療効果を期待することができる。本発明のRecQ5βをコードするDNAを
患者に導入することができるベクターとしては、レトロウイルスやアデノウイル
スから誘導されたウイルスベクター、あるいはリポソーム等を用いた非ウイルス
ベクターが挙げられる。
更に本発明は、本発明のタンパク質に対する抗体を提供する。本発明の抗体は
、RecQ5βを含むRecQ5βホモログ、あるいは先に述べたRecQ5β
の部分ペプチドを免疫原とし、公知の方法に基づいてモノクローナル抗体、ある
いはポリクローナル抗体として得ることができる。本発明によるモノクローナル
抗体は、たとえば以下のようにして得ることができる。
(1)抗原の調製
RecQ5βを含むRecQ5βホモログ、あるいはそれらの部分ペプチドを
緩衝液に溶解し、次いでアジュバントと混合して免疫原とする。アジュバントと
しては、市販のフロイント完全アジュバント、フロイントの不完全アジュバント
等が挙げられ、これらの何れのものを混合してもよい。
(2)免疫および抗体産生細胞の採取
上記の免疫原を哺乳動物、例えばラット、マウスなどに投与する。抗原の免疫
量は1回に動物1匹当たり、10〜500μg用いる。免疫部位は、主として静
脈内、皮下、腹腔内である。また、免疫の間隔は特に限定されず、数日から数週
間間隔で、好ましくは1〜3週間間隔で、2〜5回、好ましくは3〜4回免疫す
る。最終の免疫日から2〜7日後、好ましくは4〜5日後に、抗体価の十分な上
昇を確認して抗体産生細胞を採集する。抗体産生細胞としては、脾臓細胞、リン
パ節細胞、末梢血細胞等由来のB細胞が挙げられ、脾臓細胞または局所リンパ節
細胞由来のB細胞が好ましい。
(3)細胞融合
抗体産生細胞と融合させるミエローマ細胞として、マウスなどの動物の一般に
入手可能な株化細胞を使用する。使用する細胞株としては、薬剤選択性を有し、
未融合の状態では選択培地(HAT培地:ヒポキサンチン、アミノプテリン、チ
ミンを含む)で生存できず、抗体産生細胞と融合した状態でのみ生存できる性質
を有するものが好ましい。ミエローマ細胞の具体例としては、P3U−1(大日
本製薬社製)、P3x63Ag8.653などのマウスミエローマ細胞株が挙げ
られる。次に、上記ミエローマ細胞と抗体産生細胞とを細胞融合させる。細胞融
合は、血清を含まないDMEM、RPMI−1640培地などの動物細胞培養用
培地中で、108細胞/mlの抗体産生細胞と2×105細胞/mlのミエロー
マ細胞とを等容量混合し、融合促進剤存在のもとで融合反応を行う。細胞融合を
促進させるためには、平均分子量1,500ダルトンのポリエチレングリコール
等を使用することができる。また、電気刺激(例えばエレクトロポレーション)
を利用した市販の細胞融合装置を用いて抗体産生細胞とミエローマ細胞とを融合
させることもできる。
(4)ハイブリドーマの選択およびクローニング
細胞融合処理後の細胞から目的とするハイブリドーマを選別する。その方法と
して、細胞懸濁液を例えばウシ胎児血清含有RPMI−1640培地などで適当
に希釈後、マイクロタイタープレート上に5〜10細胞/ウェル程度まき、各ウ
ェルに選択培地を加え、以後適当に選択培地を交換して培養を行う。その結果、
選択培地で培養開始後、約14日前後から生育してくる細胞をハイブリドーマと
して得ることができる。
増殖してきたハイブリドーマの培養上清中に、目的とする抗体が存在するか否
かをスクリーニングする。ハイブリドーマのスクリーニングは、通常の方法に従
えばよく、特に限定されるものではない。例えば、ハイブリドーマとして生育し
たウェルに含まれる培養上清の一部を採集し、ELISAやRIA等によって抗
体のスクリーニングを行う。目的とする抗体の産生を確認した融合細胞は、限界
希釈法等によりクローニングし、最終的にモノクローナル抗体産生細胞であるハ
イブリドーマを樹立する。
(5)モノクローナル抗体の採取
樹立したハイブリドーマからモノクローナル抗体を採取する方法として、通常
の細胞培養法または腹水形成法等を利用することができる。
細胞培養法においては、ハイブリドーマを10%ウシ胎児血清含有RPMI−
1640培地、MEM培地または無血清培地等の動物細胞培養培地中で、通常の
培養条件(例えば37℃,5%CO2濃度)で10〜14日間培養し、その培養
上清から抗体を取得することができる。腹水形成法の場合は、ミエローマ細胞由
来の哺乳動物と同種系動物の腹腔内にハイブリドーマを約5×106個投与し、
ハイブリドーマを大量に増殖させる。そして、1〜2週間後に腹水を採集する。
上記抗体の採取方法において、抗体の精製が必要とされる場合は、硫安塩析法
、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー、ゲルク
ロマトグラフィーなどの公知の方法を適宜に選択して、またはこれらを組み合わ
せることにより精製することができる。
本発明の抗体は、たとえば以下のような方法に基づいてポリクローナル抗体と
して得ることもできる
(1)抗原の調製
モノクローナル抗体のための免疫原と同様の免疫原を用意する。
(2)免疫
動物としては、通常、ウサギ、モルモット、ヤギ、ヒツジなどを用いる。ウサ
ギを例にとると、ウサギのフットパッドに、通常100μgから500μgのポ
リペプチドをフロイント完全アジュバントとともに皮下注射する。二週間後に同
量の抗原をフロイント不完全アジュバントと混合して筋肉内注射をする。さらに
二週間後に筋肉内注射を繰り返し、最終免疫の一週間後に耳より部分採血してE
IA法等により抗体価を測定する。抗体価が目的の値に達していれば全採血し、
抗体価が低ければ筋肉内注射を繰り返し、抗体価が目的の値に達するまで免疫を
繰り返す。血清から硫安分画による抗体の精製は、モノクローナル抗体の項で述
べた方法を採用することができる。
免疫原にRecQ5βの全分子を用いた場合には、更にヘリカーゼドメインを
含む他のRecQ5型DNAヘリカーゼに共通する領域によって吸収操作を行え
ば、RecQ5βに特異的な抗体とすることができる。
公知のヒトRecQ型DNAヘリカーゼ遺伝子の変異は、しばしば染色体の不
安定性を生じて高頻度発ガンや早老症を引き起こす原因となっていた。これらの
遺伝子は、本来ヒトのさまざまな組織において発現が認められている。従って、
ヒトRecQ型遺伝子は、生体の基本的な恒常性の維持に関わるDNAヘリカー
ゼをコードしている遺伝子の一つであるといえる。
一方本発明のRecQ5βは、DNAヘリカーゼが本来の機能を発現すべき核
内への局在活性を備えたなRecQ5型DNAヘリカーゼである。これらのこと
から、ヒトRecQ5βの発現制御の解明は、生体の恒常性維持を司るメカニズ
ムを解明するうえで有用であり、また、生体の基本的な恒常性を維持するための
新規医薬品の創製にも有用であると共に、老化との関連を解明するための研究に
も有用である。
そして、RecQ5βタンパク質やそれをコードする遺伝子を検出するための
本発明に基づく各種の試薬は、ヘリカーゼ活性を有するタンパク質をコードする
遺伝子異常により引き起こされる疾患の検出や診断に有用である。
本発明は、配列番号:1に記載の塩基配列における1390〜3703に相当
する塩基配列を含むポリヌクレオチド、またはその相補鎖に相補的な少なくとも
15ヌクレオチドの塩基配列からなるDNAに関する。本発明において、相補的
とは、標的となる塩基配列に対して完全に相補的な場合のみならず、当該DNA
の塩基配列が完全に相補的な塩基配列に対して、少なくとも80%、好ましくは
90%以上、より好ましくは95%以上一致する場合を含む。標的塩基配列を持
つDNAに対して相補的な塩基配列を含み、与えられたストリンジェンシーのも
とで標的塩基配列からなるDNAにハイブリダイズすることができるDNAは、
標的塩基配列の検出用のプローブ、あるいは合成用のプライマーとして有用であ
る。
本発明に基づくDNAをオリゴヌクレオチドプローブとしてハイブリダイセー
ションを行い、サザンまたはノーザンブロット法によりRNAやDNAを検出す
ることができる。なお、オリゴヌクレオチドプローブとしては、DNAプローブ
、RNAプローブ等が挙げられる。また、オリゴヌクレオチドを設計する際には
、RecQ5βをコードするcDNAの1390〜3703に相当する領域の任
意の領域が選択される。特にオープンリーディングフレーム領域が好ましい。R
ecQ5βに特異的なプローブの塩基配列を設定するためには、配列番号:1に
おける1390〜3703に相当する塩基配列から選択される塩基配列のみなら
ず、1390〜3703に連続する部分を含む領域を選択することもできる。1
390〜3703を含む領域を認識するプローブであっても、RecQ5β特異
的な塩基配列を選択することができる。プローブとして用いるオリゴヌクレオチ
ドの長さは、少なくとも15塩基であって、ストリンジェントな条件下で標的塩
基配列と特異的なハイブリダイズが可能なものであれば、特に限定されない。
遺伝子の検出にはPCR法のような遺伝子増幅法を利用することもできる。P
CRに必要なプライマーは、塩基配列:1に記載の塩基配列に基づいて、設定す
ることができる。PCRの増幅対象セグメントには、プローブの標的塩基配列と
同様に、配列番号:1に記載の塩基配列における1390〜3703に相当する
塩基配列を含むように設定する。RecQ5αに無く、本発明のRecQ5βに
特異的に見出されるC末端側の約580アミノ酸残基に相当する領域をコードす
るDNAは、PCRの増幅セグメントとして重要である。具体的には、この領域
をコードする部分をリバース側プライマーとし、フォワード側のプライマーをR
ecQαと共通する領域から選択するという組み合わせは、本発明のRecQ5
β遺伝子の特異的な増幅を可能とする。PCRに用いるプライマーの長さは、ス
トリンジェントな条件下で標的塩基配列と特異的にハイブリダイズすることがで
きるものであれば、特に制限されない。一般的には、15bp〜100bp、好
ましくは15bp〜35bpの鎖長を有するオリゴヌクレオチドがプライマーに
利用される。
ハイブリダイゼーションアッセイやPCRは、ヒトの組織や血液細胞など、D
NAやRNAを含む可能性のある試料であれば、いずれにも適用することができ
る。これらの試料から、DNAやRNAを抽出する方法は公知である。mRNA
のようなRNAの増幅を行う場合には、予め逆転写酵素でcDNAを合成し、こ
れを鋳型としてPCRを行うRT−PCRを利用する。あるいは、固定した組織
(in situ)中で、ハイブリダイゼーションアッセイやPCR(RT−P
CRを含む)を実施することもできる。
ハイブリダイゼーションアッセイやPCRによって標的塩基配列の存在を検出
するときに、プローブやプライマーを標識し、種々の検出方法によってシグナル
を得る多くの方法が公知である。これら公知のアッセイフォーマットは、いずれ
も本発明に応用することができる。
また、本発明のRecQ5β、あるいはRecQ5βホモログに対する抗体は
、タンパク質レベルでの発現量の解析や、変異の検出に有用である。たとえば、
組織におけるRecQ5βの発現量をウエスタンブロット法によって知ることが
できる。あるいは、RecQ5βの細胞内局在を免疫化学的染色方法によって明
らかにすることができる。本発明のRecQ5β、あるいはそのホモログは、核
局在活性が重要な特徴であることから、細胞内局在を明らかにすることができる
試薬の重要性は大きい。更に、体液中に含まれる本発明のタンパク質を、ELI
SAやRIAのような公知のイムノアッセイの手法によって定量することができ
る。
更に本発明は、RecQ5βまたはそのホモログ遺伝子の発現レベルを上昇ま
たは下降するように修飾された遺伝子が導入されたトランスジェニック動物に関
する。本発明に基づくトランスジェニック動物は、その表現型の解析を通じてR
ecQ5βの機能解析に必要な情報を与える。また、RecQ5βまたはそのホ
モログ遺伝子の働きを欠損したノックアウト動物は、RecQ5βの変異による
染色体不安定性疾患のモデル動物として有用である。ゲノム上で遺伝子の発現を
調節しているいくつかの重要な部位の一部に欠失、置換、付加、挿入等の変異を
導入することにより、RecQ5(またはそのホモログ)遺伝子の発現レベルを
、本来のレベルと比較して人工的に上昇または下降するように修飾することがで
きる。遺伝子の発現に影響を与える部位としては、エンハンサー、プロモーター
、イントロン等が挙げられる。前記変異を導入した遺伝子を保有するベクターと
しては、各動物種RecQ5型遺伝子を過剰発現させるようなベクター、逆にそ
の発現を抑制するようなアンチセンスのベクターの二つが考えられる。これらの
ベクターとしては、例えばpcDNA、pRC/RSV(Invitrogen
)等が挙げられる。いずれの場合にも、遺伝子の選択のためのポジティブ選別用
の薬剤(例えば、ネオマイシンなど)耐性遺伝子を連結させておく。
本発明に基づいて、RecQ5βまたはRecQ5βホモログのDNAもしく
はその一部に対するアンチセンスDNAを設計することができる。少なくとも1
5bpのアンチセンス配列からなり、mRNA上に予想されるヘアピンループ領
域等を標的とするアンチセンスDNAには、アンチセンス効果を期待できる。
細胞への遺伝子の導入方法は公知である。たとえば、細胞に直接ベクターDN
Aを注入するマイクロインジェクション法やエレクトロポレーションを利用する
ことができる。ベクターDNAの導入に用いる細胞としては、受精卵やES細胞
が利用される。中でもES細胞は、体外での培養が可能でしかもこの細胞から完
全な個体を発生させることができるという利点を有しているため、各種ES細胞
を用いる方法がより効率的で好ましい。ES細胞としては、例えばTT2細胞が
挙げられる(相沢慎一,ジーンターゲッティング,1995年,羊土社)。
マウスRecQ5型遺伝子を含む上記ベクターDNAをエレクトロポレーショ
ンによりES細胞へ導入し、ネオマイシンでポジティブ選別し、目的の変異ES
細胞を得る。上記ES細胞を、胚胎盤胞または8細胞期胚に毛細管等を用いて注
入する。その後、胚胎盤胞または8細胞期胚を直接仮親の卵管に移植するか、一
日培養して胚盤胞まで発生したものを仮親の子官に移植する。仮親から生まれた
子のうちキメラ動物を選ぶ。キメラの寄与率が高い動物は、生殖系列の可能性が
高いが、キメラ動物を正常動物と交配することにより、生殖系列のキメラ動物で
あることの確認が可能である。生殖系列のキメラ動物と正常動物との交配により
、ヘテロ接合体動物が得られ、ヘテロ接合体同士の交配によりホモ接合体動物を
得ることができる。
本発明に基づいて、RecQ5β(あるいはそのホモログ)遺伝子の機能を失
わせた、ノックアウト動物を作成することもできる。以下に、マウスを例にノッ
クアウトマウスの作成について述べる。まずマウスRecQ5遺伝子を含むゲノ
ムDNAを得、そのいずれかのエキソンの中にneo耐性遺伝子を挿入したベク
ターを構築する。ゲノムDNAは、マウスES細胞から調製したゲノムDNAか
らPCRにより、あるいはゲノムライブラリーから得ることができる。この操作
により、このエキソンの機能は破壊される。これと同時に、このベクターの中に
ネガティブ選別用のチミジンキナーゼ(tk)遺伝子またはジフテリア(DT)
毒素遺伝子を繋げておく。エレクトロポレーションにより該ベクターDNAをE
S細胞に導入する。次に、この細胞をポジティブ選別用のネオマイシンおよびネ
ガティブ選別用の核酸類似体FIAU(fluoroiodoadenosyl
uracil)、またはジフテリア毒素の存在下で培養する。この操作により非
相同組換えを起こしたジフテリア毒素感受性細胞、および組換えを全く起こさな
いG418感受性細胞が除去され、相同組換えを起こした細胞のみが生き残る。
この相同組換えを起こした細胞では、破壊されたエキソンを含む遺伝子がノック
アウトされる。得られた細胞をマウスの胚胎盤胞または8細胞期胚に注入する。
その後は、トランスジェニック動物の作製と同様の手法により、ノックアウトマ
ウスを作製することができる。発明を実施するための最良の形態
以下実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限
定されるものではない。
[実施例1]RecQ5アイソフォームcDNAの分離
(ライブラリー・フィルターの作製)
pAP3−neoベクターを基にして構築されたヒト精巣由来cDNAライブ
ラリー(宝酒造)1x106クローンをLBアガープレート(含50μg/ml
ampicillin)上に密着させたニトロセルロース・フィルター(HA
TF08250,Millipore)上で37℃、約10時間培養した。フィ
ルター上の大腸菌コロニーをナイロンフィルター(Biodyne A,Pal
l)に転写し、オリジナルのニトロセルロース・フィルター及びレプリカのナイ
ロンフィルターをLBアガープレート上で37℃、3時間培養した。オリジナル
のニトロセルロース・フィルターは4℃にて保存し、レプリカのナイロンフィル
ターはLBアガープレート(含50μg/ml ampicillin,170
μg/ml chloramphenicol)上で37℃、12時間培養した
。ナイロンフィルターを変性液(0.5N NaOH,1.5M NaCl)で
5分間処理し、中和液(0.5M Tris−HCl(pH7.4),1.5M
NaCl)で中和した後、2xSSCに浸して風乾し、80℃、2時間熱処理
を施した。これらのフィルターを予洗液(3 x SSC,0.5% SDS,
1mM EDTA)中で50℃、20分振盪し、風乾した。
(ファーストスクリーニング)
ヒトRecQ5 cDNA断片(1.3kb,S.Kitao et al,
,1998,Genomics,54,pp443−452)をRandom
Primer DNA Labeling Kit Ver.2(宝酒造)を用
いて[α−32P]−dCTPで標識したものをプローブとした。ハイブリダイ
ゼーション溶液(5 x SSC、10x Denhardt’s)中で60℃
、3時間、プレハイブリダイゼーションを行ったライブラリー・フィルターを、
プローブを混合したハイブリダイゼーション溶液中で、65℃、20時間ハイブ
リダイズさせた。0.5 x SSC/0.1% SDS溶液中で65℃、15
分、0.5 x SSC/0.1% SDS溶液中で65℃、30分、0.1
x SSC/0.1% SDS溶液中で65℃、30分、さらに0.1 x S
SC/0.1% SDS溶液中で70℃、30分洗浄し、X線フィルム(コダッ
ク)に露出した。
(セカンドスクリーニング)
現像したX線フィルム上の陽性シグナルに対応するオリジナルのニトロセルロ
ース・フィルター上のコロニー部分をLB培地に懸濁し、LBアガープレート(
含50μg/ml ampicillin)上に密着させたニトロセルロース・
フィルター上で37℃、約10時間培養した。フィルター上の大腸菌コロニーを
ナイロンフィルターに転写し、オリジナル及びレプリカのフィルターをLBアガ
ープレート上で37℃3時間培養した。オリジナルのニトロセルロース・フィル
ターは4℃にて保存し、レプリカのナイロンフィルターはLBアガープレート(
含50μg/ml ampicillin,170μg/ml chloram
phenicol)上で37℃、12時間培養した。ナイロンフィルターを変性
液(0.5N NaOH,1.5M NaCl)で5分間処理し、中和液(0.
5M Tris−Cl(pH7.4),1.5M NaCl)で中和した後、2
x SSCに浸して風乾し、80℃、2時間熱処理を施した。これらのフィル
ターを予洗液(3 x SSC,0.5% SDS,1mM EDTA)中で5
0℃、20分振盪し、風乾した。ファーストスクリーニングと同様にヒトRec
Q5 cDNA断片を[α−32P]−dCTPにて標識したものをプローブと
しハイブリダイゼーションを行った。
(塩基配列の決定)
得られた陽性シグナルから独立した大腸菌コロニーを選び、3mlのLB培地
(含100μg/ml ampicillin)にて培養し、アルカリ−SDS
法でプラスミドDNAを調製し、100μlのDNA溶液を得た。プラスミドD
NAを鋳型としてpAP3−neoベクターのクローニングサイトの上流及び下
流に存在するT7及びT3配列のプライマーを用いて、得られたクローンの5’
及び3’の塩基配列を決定した。塩基配列決定にはPCRによるサイクルシーケ
ンシング法を用いた。即ち、非標識プライマー、4種類の蛍光標識ヌクレオチド
−5’−トリフォスフェイト及びTaqポリメラーゼを加えた反応系でPCRを
行った。反応混合液の組成は以下の通りである。
Dye Terminator Cycle Sequencing
Ready Reaction(Applied Biosystems)
8.0μl
鋳型DNA 3.0μl
プライマー(3.2pmol/μl) 1.0μl
DMSO 1.0μl
dH2O 7.0μl
全量 20μl
PCRは、96℃で30秒(変性)、55℃で15秒(アニーリング)及び6
0℃で4分(伸長)の反応を1サイクルとしてこれを25サイクル行った。この
反応では、無作為に蛍光色素の入ったDNA断片が合成され、それをシークエン
サーで解析することで、最終的には連続した塩基配列を決定することができる。
PCR反応物の解析は、Applied Biosystem社製の自動DNA
シークエンサー(model ABI 373)により行った。
以上のスクリーニング操作により独立した5つのクローンを単離した。そして
これらの5’及び3’の塩基配列から得られた5クローンは、全オープン・リー
ディング・フレーム(ORF)を含むほぼ完全長のRecQ5α,βおよびγ
cDNAそれぞれ1クローンと、RecQ5βおよびγの部分配列cDNAそれ
ぞれ1クローンであった。また完全長のRecQ5α,βおよびγ cDNAの
塩基配列決定に用いたプライマーの塩基配列は以下の通りである。配列の名称に
続けて()内に配列番号を示した。
[実施例2]ヒトRecQ5遺伝子のゲノム構造の決定
(RecQ5遺伝子を含むヒトゲノムDNAのP1ファージクローンの単離)
P1 DNAクローン、#15033及び#21570はPCRを用いたスク
リーニング法により、Genomc Systems Inc.で単離された。
P1#15033はプライマー611及び612を、またP1#21570はプ
ライマー613及び614を用いてそれぞれスクリーニングされた。各プライマ
ーの塩基配列は以下の通りである。配列の名称に続けて()内に配列番号を示し
た。
(P1 DNAの調整)
ヒトRecQ5遺伝子を含むP1クローンを保持している大腸菌を120ml
のLB培地(含100μg/ml ampicillin)にて12時間培養し
、0.5mM IPTGを加えてさらに5時間培養した後、アルカリ−SDS法
でプラスミドDNAを調製し、800μlのDNA溶液を得た。ヒトRecQ5
遺伝子のエクソン/イントロン境界配列を決定するために、上述の2種P1 D
NAを鋳型としてRecQ5 cDNA配列に相当するプライマーで塩基配列を
決定した。塩基配列決定には上述の様にサイクルシーケンシング法を用いた。反
応混合液の組成は以下の通りである。
Dye Terminator Cycle Sequencing
Ready Reaction(Applied Biosystems)
8.0μl
鋳型DNA 8.0μl
プライマー(3.2pmol/μl) 1.0μl
DMSO 1.0μl
dH2O 2.0μl
全量 20μl
塩基配列決定に用いたプライマーの塩基配列は以下の通りである。配列の名称
に続けて()内に配列番号を示した。
得られた塩基配列をRecQ5α.βおよびγ cDNAの塩基配列と比較し
てエクソン/イントロン境界配列を決定した。その結果を表1に示す。またヒト
RecQ5遺伝子のエクソン/イントロン構造を図1に示した。これらの結果か
らヒトRccQ5遺伝子は19個のエクソン及び18個のイントロンから構成さ
れ、RecQ5α,βおよびγアイソフォームはスプライシングにより、これら
のエクソンを使い分けることによって生じることが明かとなった。RecQ5α
,βおよびγアイソフォームそれぞれのエクソンの使い分けを図2に、またこれ
らがコードするタンパク質の構造を図3に示す。
[実施例3]ヒトRecQ5遺伝子βアイソフォームmRNAの発現解析
(プローブの調製)
6HA−RecQ5βプラスミド(後述)を制限酵素EcoRVとXhoIで
消化することによって、RecQ5β特異的な約1.7kbのcDNA断片を調
製し、このcDNA断片30ngを[α−32P]dCTP(NEN)で標識し
た。標識にはRandom Primer DNA Labeliпg Kit
Ver.2(宝酒造)を用い、添付のプロトコルに従って標識した。予め5
x SSPE溶液で処理したヒト各種組織由来ポリA+RNAが2μgずつブロ
ットされたMultiple Tissue Northern Blotメン
ブレン(Clontech)を、10mlのハイブリダイゼーション溶液(5
x SSPE,10 x Denhardt’s,50% ホルムアミド,2%
SDS,100μg/mlサーモン精子DNA)に浸し、42℃、2時間プレ
ハイブリダイゼーションを行った。そして[α−32P]dCTPで標識したR
ecQ5β特異的プローブを含む新しい5mlのハイブリダイゼーション溶液中
で42℃、20時間ハイブリダイゼーションを行った。2 x SSC/0.1
% SDS溶液中で室温、15分、2 x SSC/0.1% SDS溶液中で
65℃、30分、0.2 x SSC/0.1% SDS溶液中で65℃、15
分、さらに0.2 x SSC/0.1% SDS溶液中で65℃、15分洗浄
し、BAS1500 system(Fuji film)で解析を行った。
その結果ヒトRecQ5遺伝子βアイソフォームのmRNAは、調べた16種
類の組織全てにおいて発現しており、特に精巣において著しく高い発現が認めら
れた(図4)。
[実施例4]哺乳類細胞におけるヒトRecQ5アイソフォームの発現ベクター
の構築
(インフルエンザ・ヘマグルチニン(HA)エピトープをもつ発現ベクターの構
築)
哺乳類細胞発現ベクターpcDNA3(Invitrogen)のNotI−
XhoI部位に翻訳開始ATGコドンをもつHAエピトープをコードする合成オ
リゴDNA(5’−GCGGCCGCCACCATGGCCTACCCATAC
GATGTTCCGGATTACGCTAGCCTCCTCGAG−3’/配列
番号:57)を組み込んだ。HAエピトープ内3’側に存在するNheI部位に
、さらにHAエピトープをコードする合成オリゴDNA(5’−GCTAGTC
TCTACCCATACGATGTTCCGGATTACGCTAGC−3’/
配列番号:58)を繰り返し組み込むことにより、HAエピトープが6回繰り返
したアミノ酸配列(MAYPYDVPDYASLYPYDVPDYASLYPY
DVPDYASLYPYDVPDYASLYPYDVPDYASLYPYDVP
DYASL/配列番号:67)をコードする発現プラスミドpcDNA−6HA
を構築した。
(RecQ5アイソフォームの翻訳開始ATGコドンの5’近傍の改変)
pAP3−neoベクターにクローニングされている全長ORFを含むRec
Q5α,βおよびγ cDNAを、制限酵素EcoRIとNotIで消化するこ
とによって調製し、プラスミドベクターpBluescriptII KS+の
EcoRI−NotI部位にサブクローニングした。3つのアイソフォームに共
通の翻訳開始ATGコドンの5’側に隣接して5’−EcoRI−NheI−3
’の順で2つの制限酵素部位を付けたセンスプライマー(503:5’−ATA
GAATTCGCTAGCATGAGCAGCCACCATACCACCTTT
CC−3’/配列番号:59)と、3つのアイソフォームに共通に存在する27
3位のNcoIの下流のアンチセンスプライマー(Q6V:5’−GTCCAC
TTGGTCCTGAGTCAAAGC−3’/配列番号:60)を用いてPC
Rを行った。増幅されたDNA断片を制限酵素EcoRIとNcoIで消化して
得られた共通のcDNA断片を、プラスミドベクターpBluescriptI
I KS+にサブクローニングしだ3つのアイソフォームのEcoRI−Nco
I部分と入れ換えた。以上の操作により、これら3つのアイソフォームの全OR
Fを制限酵素NheIとXhoIで切り出すことができる。
(HAエピトープをもつRecQ5アイソフォームの発現ベクターの構築)
pBluescriptII KS+にサブクローニングされ、翻訳開始AT
Gコドンの5’側が改変された3つのアイソフォームのcDNAをNheIとX
hoIで切り出し、上述のpcDNA−6HAのNheI−XhoI部位にそれ
ぞれサブクローニングし、6HA−RecQ5α,6HA−RecQ5β及び6
HA−RecQ5γを構築した(図5a)。これらの発現ベクターによって、R
ecQ5アイソフォームのN末端側に、6回繰り返したHAエピトープがイン・
フレームで融合したタンパク質が哺乳類細胞で発現され、抗HA抗体で検出可能
である。
またβアイソフォームは2396位に内在性のNheI配列をもつため、6H
A−RecQ5βを制限酵素NheIで完全消化し、ライゲーションを行うこと
により、翻訳開始ATGコドンの5’側に隣接して存在するNheI部位と内在
性のNheI部位の間のおよそ2.4kbが除かれた6HA−RecQ5βcを
構築することができる(図5a)。この発現ベクターからはN末端側に6回繰り
返したHAエピトープがイン・フレームで融合した、RecQ5βのC末246
アミノ酸(746−991)が発現される。
[実施例5]哺乳類細胞におけるHAエピトープ・ヒトRecQ5アイソフォー
ム融合タンパク質の発現
(遺伝子導入)
ヒト胎児腎由来293EBNA細胞(Invitrogen)は10%ウシ胎
児血清を含むDoulbecco’s modified Eagle’s m
edium(DMEM)中、37℃で培養した。コンフルエントの状態で、リン
酸緩衝液(PBS)にて洗い、0.25%トリプシン液で処理することによって
細胞を培養皿からはがし、4倍希釈で継代した。RecQ5アイソフォーム発現
ベクター及びコントロールベクターpcDNA−6HA(上述)のプラスミドD
NA5μgを0.2mlのOPTI−MEM培養液(Gibco BRL)と混
合したもの及び、リポフェクトアミン18μlを0.2mlのOPTI−MEM
培養液と混合したものを、さらに混合し、室温で45分間静置した。60mmの
培養皿で60〜70%コンフルエントの293EBNA細胞を2.5mlのOP
TI−MEM培養液で洗浄し、45分間静置したDNA−リポフェクトアミン溶
液に1.6mlのOPTI−MEM培養液を加えたものを添加して37℃で5時
間保温した。等量の20%ウシ胎児血清を含むDMEM培養液を加え、さらに3
7℃で19時間培養し、5mlの10%ウシ胎児血清を含むDMEM培養液に交
換して、さらに24時間培養した。
(細胞抽出液の調製)
遺伝子導入を行った細胞をトリプシン液処理によって回収し、PBSで洗浄し
た後、300μlの溶出液[50mM Tris−Cl(pH8.0),150
mM NaCl,0.5%NP−40,1mM PMSF]に懸濁した。氷上で
30分静置した後、微量高速遠心機で15000rpm.、30分遠心し、その
上清を細胞抽出液とした。
(ウエスタン・ブロッティング)
細胞抽出液10μlをSDS/サンプル・バッファーと混合し98℃で5分間
加熱した後、7.5%アクリルアミドゲルを用いてSDS−PAGEを行った。
ゲル内で分離されたタンパク質をPVDFメンブレン(Immobilon,M
illipore)に転写し、5%スキムミルク/PBS中で4℃、一晩ブロッ
キングを行った。一次抗体として0.05% Tween 20を含むPBS(
PBS−T)で2.0μg/mlに希釈したウサギ抗インフルエンザ・ヘマグル
チニン(HA)抗体(Santa Cruz Biotechnology,I
nc.)中で室温、1時間PVDFメンブレンを緩やかに振盪し、PBS−Tで
4回洗浄した。二次抗体として5%スキムミルク/PBSで2000倍に希釈し
た西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)で標識した抗ウサギ・イムノグロブリ
ン抗体(Amersham)中で室温、1時間PVDFメンブレンを緩やかに振
盪し、PBS−Tで4回洗浄した。PVDFメンブレンをPBSに浸した後、E
CLシステム(Amersham)を用いて検出した。
その結果何れのタンパク質も予想されるサイズ(RecQ5α:410aa/
46kD,RecQ5β:991aa/110kD,RecQ5γ:435aa
/49kD、RecQ5βc:246aa/27kD)よりも大きな位置にバン
ドが検出された(図5b)。この違いはおもに、それぞれのN末端に融合された
6回繰り返しのHAエピトープ(68aa/8kD)によるものと考えられる。
[実施例6]免疫蛍光法によるHAエピトープ/ヒトRecQ5アイソフォーム
融合タンパク質の細胞内局在の解析
上述と同様の方法で、RecQ5アイソフォーム及びその誘導体、4種類の発
現プラスミドをそれぞれ293EBNA細胞に導入し、発現させた。遺伝子導入
48時間後の293EBNA細胞をPBSで洗浄し、トリプシン処理にてはがし
、5mlの10%ウシ胎児血清を含むDMEM培養液に懸濁した。5×104個
の細胞を分取しPBSで洗浄した後、サイトスピン法により無蛍光スライドグラ
ス(Matsunami,s8111)に付着させた。10%ホルマリンで室温
にて10分間固定し、PBS−Tで洗浄した後0.1% Trilon X−1
00を含むPBSで5分間処理し、3%スキムミルクを含むPBSで室温にて1
時間ブロッキングを行った。一次抗体として1.0% BSAを含むPBSで2
.5μg/mlに希釈したウサギ抗HA抗体(前述)中で4℃、一晩処理した。
PBS−Tにて室温、10分間洗浄を3回繰り返した後、二次抗体として200
0倍希釈したビオチン化抗ウサギIgG(Biomeda)中で室温、1時間処
理した後、PBS−Tにて室温、10分間洗浄を3回繰り返し、さらに5μg/
mlのストレプトアビジン化FITC(Pharmingen)中で室温、1時
間処理した。さらにPBS−Tにて室温、10分間洗浄を3回繰り返した後、3
μg/mlのDAPI(4’,6−diamidino−2−phenylin
dole)を含む50%グリセリン溶液にて核染色を行った。HA融合タンパク
質の細胞内局在は、蛍光顕微鏡(Nikon)を用いて行った。
結果を図6に示した。図中、各パネルの左側が各RecQ5アイソフォームの
局在、右側が核のDAPI染色像である。RecQ5α及びRecQ5γは細胞
質に、またRecQ5βは核に局在した。またRecQ5βのC末246アミノ
酸(RecQβc)も核における局在が認められた。以上のことから3つのRe
cQ5アイソフォームのうち、小さなもの(RecQ5α及びRecQ5γ)は
細胞質に、そして大きなもの(RecQ5β)は核に局在し、またRecQ5β
のC末246アミノ酸内に核移行シグナルが存在すると考えられた。
[実施例7]ヒトI型トポイソメラーゼとRecQ5βの相互作用の解析
(哺乳類細胞におけるヒトI型トポイソメラーゼの発現ベクターの構築)
哺乳類細胞発現ベクターpcDNA3(Invitrogen)のNotI−
XhoI部位に翻訳開始ATGコドンをもつFlagエピトープ(MADYKD
DDDKAS/配列番号:68)をコードする合成オリゴDNA(5’−GCG
GCCGCCACCATGGCCGACTACAAGGACGACGACGAC
AAGGCTAGCCTCCTCGAG−3’/配列番号:69)を組み込むこ
とによりpcDNA−Flagを構築した。
トポイソメラーゼ1(GenBank ACCESSION J03250)
、トポイソメラーゼ3α(GenBank ACCESSION U43431
)及びトポイソメラーゼ3β(GenBank ACCESSION AF01
7146)の全ORFを含むcDNAは以下のプライマーを用いてRT−PCR
により増幅、クローニングされた。
鋳型となるHeLa細胞のcDNAは次のように調製した。HeLa細胞由来
のPoly(A)+RNA約1μg、ジチオスレイトール、dNTP(dATP
,dCTP,dGTP及びdTTP)、逆転写酵素用バッファー及び逆転写酵素
Super Sucript II(Gibco BRL)を含む反応液25μ
lを、42℃で30分反応させ、その後RNase処理をして鋳型cDNAとし
た。PCRの反応混合液の組成は以下の通りである。
鋳型DNA 10μl
センスプライマー(20pmol/μl) 1.0μl
アンチセンスプライマー(20pmol/μl) 1.0μl
10 x cDNA PCR Reaction Buffer 5.0μl
(Clontech)
2.5mM dNTP 4.0μl
Advantage cDNA Polymerase Mix 1.0μl
(Clontech)
dH2O 28μl
全量 50μl
PCRは、95℃で2分(変性)、72℃で3分(アニーリング及び伸長)の
反応を1サイクル、次いで94℃で30秒(変性)、70℃で3分(アニーリン
グ及び伸長)の反応を1サイクルとしてこれを5サイクル、さらに94℃で30
秒(変性)、68℃で3分(アニーリング及び伸長)の反応を1サイクルとして
これを30サイクル行い、最後に10分の伸長反応を行った。増幅されたトポイ
ソメラーゼ1、トポイソメラーゼ3α及びトポイソメラーゼ3βそれぞれのcD
NA断片の末端を制限酵素XbaIとSalI、SpeIとXhoI及びNhe
IとXhoIで消化することによりpcDNA3−FlagベクターのNheI
−XhoI部位へサブクローニングした。構築された発現ベクターFlag−T
op1、Flag−Top3α及びFlag−Top3βにおいて、これらI型
トポイソメラーゼのN末端側に、Flagエピトープがイン・フレームで融合し
たタンパク質が哺乳類細胞で発現され、抗Flag抗体で検出可能である。
(293EBNA細胞への遺伝子導入及び免疫沈降)
6HA−RecQ5βのプラスミドDNA10μg単独、或いはFlag−T
op1、Flag−Top3αまたはFlag−Top3βのプラスミドDNA
10μgと共に0.6mlのOPTI−MEM培養液と混合したもの及び、リポ
フェクトアミン54μlを0.6mlのOPTI−MEM培養液と混合したもの
を、さらに混合し、室温で45分間静置した。100mmの培養皿で60〜70
%コンフルエントの293EBNA細胞を5mlのOPTI−MEM培養液で洗
浄し、45分間静置したDNA−リポフェクトアミン溶液に4.8mlのOPT
I−MEM培養液を加えたものを添加して37℃で5時間保温した。等量の20
%ウシ胎児血清を含むDMEM培養液を加え、さらに37℃で19時間培養し、
10mlの10%ウシ胎児血清を含むDMEM培養液に交換して、さらに24時
間培養した。
遺伝子導入を行った細胞をトリプシン液処理によって回収し、PBSで洗浄し
た後、1mlの溶出液[50mM Tris−Cl(pH8.0),150mM
NaCl,0.5% NP−40,1mM PMSF]に懸濁した。氷上で3
0分静置した後、微量高速遠心機で15000rpm.、30分遠心し、その上
清を細胞抽出液とした。この細胞抽出液10μlをSDS/サンプル・バッファ
ーと混合し98℃で5分間加熱した。残りの細胞抽出液にマウス抗Flagモノ
クローン抗体(M2)を固相化したアガロースビーズ(M2アガロース、Eas
tman Kodak)20μlを加えて4℃で一晩穏やかに振盪し、1mlの
溶出液でこのアガロースビーズを4回洗浄した。100μg/ml Flagペ
プチドを含む溶出液20μlにアガロースビーズを懸濁し、4℃で30分穏やか
に振盪した。微量高速遠心機で15000rpm.、10分遠心し、アガロース
ビーズからFlagペプチドによって溶出された免疫沈降物をSDS/サンプル
・バッファーと混合し98℃で5分間加熱した。
細胞抽出液10μl或いは免疫沈降物を7.5%アクリルアミドゲルを用いて
SDS−PAGEにより分画し、前述と同様の方法でウエスタン・ブロッティン
グを行った。RecQ5βの検出には一次抗体として2.0μg/mlのウサギ
抗HA抗体を、二次抗体として2000倍に希釈したHRP標識の抗ウサギ・イ
ムノグロブリン抗体を用いた。I型トポイソメラーゼの検出には一次抗体として
5.0μg/mlのマウス抗Flagモノクローン抗体を、二次抗体として20
00倍に希釈したHRP標識の抗マウス・イムノグロブリン抗体(DAKO)を
用いた。
6HA−RecQ5βのプラスミドDNA単独、6HA−RecQ5βとFl
ag−Top1、Flag−Top3αまたはFlag−Top3βの各組み合
わせのプラスミドDNAをそれぞれ導入した293EBNA細胞におけるRec
Q5βの発現を図7aに、またこれらの293EBNA細胞におけるTop1、
Top3α或いはTop3βの発現を図7bに示した。それぞれ遺伝子導入され
た293EBNA細胞において、RecQ5βは同じレベルで発現が見られ、ま
た各組み合わせにおいて特異的にI型トポイソメラーゼの発現が確認された。T
op1、Top3α及びTop3βの各タンパク質の予想される分子量はそれぞ
れ91kD、112kD及び97kDであり、抗Flag抗体を用いたウエスタ
ン・ブロッティングによって検出されたバンドのサイズとほぼ一致していた。
各組み合わせの発現ベクターをそれぞれ導入した293EBNA細胞から抽出
液を調製し、抗Flag抗体アガロースによって免疫沈降を行ったとき、6HA
−RecQ5βとFlag−Top3α、または6HA−RecQ5βとFla
g−Top3βを共発現させた細胞の抽出液由来の免疫沈降物でRecQ5βタ
ンパク質が検出された。この結果は細胞の核内でRecQ5βタンパク質がトポ
イソメラーゼ3αタンパク質あるいはトポイソメラーゼ3βタンパク質と相互作
用することを示唆する。
[実施例8]RecQ5βとトポイソメラーゼ3α及びトポイソメラーゼ3βの
核内における局在の解析
(293EBNA細胞への遺伝子導入及び発現)
6HA−RecQ5βのプラスミドDNA5μgと共にFlag−Top3α
またはFlag−Top3βのプラスミドDNA5μgを0.2mlのOPTI
−MEM培養液と混合したもの及び、リポフェクトアミン18μlを0.2ml
のOPTI−MEM培養液と混合したものを、さらに混合し、室温で45分間静
置した。60mmの培養皿で60〜70%コンフルエントの293EBNA細胞
を2.5mlのOPTI−MEM培養液で洗浄し、45分間静置したDNA−リ
ポフェクトアミン溶液に1.6mlのOPTI−MEM培養液を加えたものを添
加して37℃で5時間保温した。等量の20%ウシ胎児血清を含むDMEM培養
液を加え、さらに37℃で19時間培養し、10mlの10%ウシ胎児血清を含
むDMEM培養液に交換して、さらに24時間培養した。
(免疫蛍光法)
遺伝子導入48時間後の293EBNA細胞をPBSで洗浄し、トリプシン処
理にてはがし、5mlの10%ウシ胎児血清を含むDMEM培養液に懸濁した。
5×104個の細胞を分取しPBSで洗浄した後、サイトスピン法により無蛍光
スライドグラスに吸着させた。10%ホルマリンで室温にて10分間固定し、P
BS−Tで洗浄した後0.1% Triton X−100を含むPBSで5分
間処理し、3%スキムミルクを含むPBSで室温にて1時間ブロッキングを行っ
た。一次抗体として1.0% BSAを含むPBSで2.5μg/mlに希釈し
たウサギ抗HA抗体、及び10μg/mlに希釈したマウス抗Flag抗体中で
4℃、一晩処理した。PBS−Tにて室温、10分間洗浄を3回繰り返した後、
二次抗体として2000倍希釈したビオチン標識抗ウサギIgG及び40倍希釈
したFITC標識抗マウスIgG(Zymed)中で室温、1時間処理した後、
PBS−Tにて室温、10分間洗浄を3回繰り返した。さらに20倍希釈のアビ
ジン標識Texas Red(Oncor)中で室温、1時間処理し、PBS−
Tにて室温、10分間洗浄を3回繰り返した後、両タンパク質の局在を走査型レ
ーザー顕微鏡(Olympus,Fluoview)を用いて行った。
核に局在するRecQ5βタンパク質と同様にトポイソメラーゼ3αタンパク
質は核に局在し、核内における両者の局在は一致した(図8a,b)。またトポ
イソメラーゼ3βタンパク質も同様に核に局在し、核内におけるRecQ5βタ
ンパク質との局在は一致した(図8c,d)。以上の結果と免疫沈降の結果を併
せて、RecQ5βタンパク質は核内において、トポイソメラーゼ3αタンパク
質或いはトポイソメラーゼ3βタンパク質と相互作用することが示された。産業上の利用可能性
本発明によって、核局在性のRecQ5型DNAヘリカーゼが提供された。D
NAヘリカーゼが染色体の安定性を支えているというこれまでの知見に基づけば
、核局在性という特徴は、まさにDNAヘリカーゼの本来の機能解析を可能とす
る重要な要素である。核内の染色体を構成するDNAのたとえば0.1%が遺伝
子発現に使われていたと仮定しても、その濃度は20μMにも及ぶ。しかもその
数百倍コピーのmRNAが共存しているとすれば、核内は1本鎖DNA間、ある
いは1本鎖DNA−RNA間での「もつれ」のリスクが著しく高まった状態にあ
ることになる。このような状況下で、DNA巻き戻し酵素とも呼ばれ、2本鎖D
NAを1本鎖DNAに解きほぐす作用を持つDNAヘリカーゼが、重要な役割を
担っていることは十分に予測できる。細胞質に局在する公知のRecQ5型DN
Aヘリカーゼ(RecQ5α)が、本発明によるRecQ5βに特徴的なC末端
側の構造を欠損していることは、非常に興味深い事実である。
更に、本発明のRecQ5βが3つのI型トポイソメラーゼのうちトポイソメ
ラーゼ3αおよびβと相互作用することが免疫沈降実験で示された。加えて細胞
における免疫蛍光法からトポイソメラーゼ3αおよびβと、RecQ5βとの局
在の一致が見られた。これらの知見と、RecQ5βの精巣における高い発現等
とを考え合わせると、本発明のRecQ5βは細胞の核においてトポイソメラー
ゼ3αおよびβと相互作用し、組み換えや修復といったDNA代謝反応に密接に
関与していることが示唆される。更に、細胞質に局在するアイソフォーム(Re
cQ5α)を伴う本発明のRecQ5βは、染色体不安定性疾患の原因遺伝子で
ある可能性が高いと考えられる。したがって、本発明のRecQ5βは、染色体
不安定性疾患の診断指標として、あるいは治療において、有用なタンパク質であ
ると期待される。[9] An antisense DNA against the polynucleotide according to [1] or a part thereof. [10] A partial peptide consisting of the amino acid sequence corresponding to positions 411 to 991 in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2. [11] An antibody that recognizes the partial peptide consisting of the amino acid sequence corresponding to positions 411 to 991 in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2. [12] An immunoassay method comprising the steps of contacting the antibody according to [11] with a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or a partial peptide thereof, and detecting an immunological reaction between the two. [13] A reagent for detecting the protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or a partial peptide thereof, comprising the antibody according to [11]. [14] A transgenic non-human vertebrate in which the expression level of the polynucleotide according to [1] is altered. [15] The transgenic non-human vertebrate according to [14], which is a knockout animal in which the function of the polynucleotide according to [1] is deleted. The RecQ5 DNA helicase isoform provided by the present invention is a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2. The present inventors have identified the first reported RecQ5-type DNA helicase as α, the Re
The isoform of RecQ5-type DNA helicase was named β. Hereafter, the β-form of RecQ5-type DNA helicase will be referred to as RecQ5β, and the α-form as RecQ
RecQ5β, which was first discovered by the present inventors, has been confirmed to have nuclear transport activity and to be localized in the nucleus through experiments on intracellular localization using recombinant cells. On the other hand, since the known RecQ5α is localized in the cytoplasm, RecQ5β is
It can be said that cQ5β is a protein with novel characteristics.
Like known RecQ-type DNA helicases, Q5β has the following amino acid sequence:
It contains seven helicase motifs that are well conserved among E. coli, yeast, and humans. Furthermore, the gene for RecQ5α is located in the same genome as human 17th gene.
It was confirmed to be located on the long arm of chromosome 17q25. RecQ5β of the present invention is a protein consisting of 991 amino acid residues, and its structure is shown in Figure 3. In Figure 3, the structure of RecQ5β of the present invention is compared with the structure of the known RecQ5α (410 amino acids) and RecQ5γ (435 amino acids), which was also confirmed along with RecQ5β of the present invention. The region indicated by the lines is the portion common to the three isoforms. Within this common region, the region indicated by the black box corresponds to the helicase domain. The region indicated by the diagonal lines is the R
This region is present only in ecQ5β and shares homology with the C-terminal region of E. coli RecQ. The region located further C-terminally is specifically found in RecQ5β, and as described below, a portion of this region is predicted to be essential for the nuclear import activity of RecQ5β. Genomic analysis confirmed that these three isoforms are alternative splicing forms. Figure 2 shows the exon usage by each isoform. The three isoforms share exons 1 to 6. Regarding the large exon 7, which includes the 3'UTR, RecQ5α uses the entire exon, while RecQ5β uses only a portion of the 5' end, 7a, and RecQ5γ uses the same exon 7a and 7b, which includes part of the 3'UTR. Furthermore, RecQ5β uses exons 8 to 19, which are not used in other isoforms. RecQ5α(1-6)-7/3715nt. RecQ5β(1-6)-7a-(8-19)/3703 nt. RecQ5γ(1-6)-7a-7b/1749 nt. The genomic structure encoding the RecQ5 isoforms is shown in Figure 1. Figure 1 shows that the human RecQ5 gene is composed of 19 exons and 18 introns. The lengths of the introns indicated by dashed lines in the figure have not been determined. The protein of the present invention, having the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, can be extracted from human tissues that express this protein. Specifically, the protein can be extracted by known methods from tissues such as human testis where high expression is observed, and the RecQ5β of the present invention can be purified by techniques such as immunoaffinity chromatography using antibodies against RecQ5β. The present invention also relates to a nuclear-localized protein that has helicase activity and is composed of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, modified by deletion, addition, insertion, and/or substitution of one or more amino acids with other amino acids. A nuclear-localized protein refers to a protein that has nuclear translocation activity. Therefore, even if a portion of the protein is distributed in the cytoplasm, if the distribution in the nucleus is relatively strong, the protein can be said to be nuclear-localized. When observing the localization of WRN helicase in actual cultured cells, some cells are not found to be localized in the nucleus. This is a phenomenon caused by WRN helicase being localized in the cytoplasm in M-phase cells. In fact, the proportion of M-phase cells in cultured cells (5% to less than 10%) is about 10%.
This corresponds to the proportion of cells in which nuclear localization of the helicase was not observed. Because WRN helicase is not involved in nuclear division (chromosome segregation), it is thought to be in the cytoplasm during the M phase. Like WRN helicase, RecQ5β of the present invention is also localized in the cytoplasm of 90% of cultured cells.
Nuclear localization is observed in 90% or more of the cells observed. Therefore, if nuclear localization is observed in 90% or more of the cells observed, the protein can be said to be nuclear-localized. In the present invention, a nuclear-localized protein that contains a mutation in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2 and has helicase activity is referred to as a RecQ5β homolog. A RecQ5β homolog is a protein that is functionally equivalent to human RecQ5β. A RecQ5β homolog consists of an amino acid sequence that does not show significant homology to other known RecQ-type DNA helicases. In the present invention, significant homology means at least 50%, preferably 60%, to the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2.
The homology of an amino acid sequence is determined by BLAST (Altschul, S.F., et al., J. Amino Acid Sequences, vol. 1, pp. 111-115, 2002).
al. 1990 J Mol Biol. 215:403-410;Altsc
hul, S. F. , etc. al. 1997 Nucleic Acids Re
s. 25:3389-3402). Since the amino acid sequence homology of human RecQ-type helicases is generally 40% or less, the RecQ5 homolog of the present invention is clearly distinguishable from known RecQ-type DNA helicases. The RecQ5β protein of the present invention was not only localized in the nucleus but also observed to interact with topoisomerases 3α and 3β.
Topoisomerases (SGS1) have been identified as a group of enzymes that relieve twists and tangles in DNA molecules by cutting the DNA, or maintain the proper state. They are classified into type I and type II topoisomerases based on their function, with type I topoisomerases 1 and 3, and type II topoisomerases known as topoisomerase 2. Among them, topoisomerase 3 has been shown to potentially contribute to chromosome stabilization in yeast through its interaction with sgs1. (Gangloff, S. et al. 1994 Mol Ce
As mentioned above, yeast sgs1 is a homolog of human RecQ, and the fact that the interaction between RecQ-type helicase and topoisomerase 3 has also been confirmed in humans is indicative of the R
This supports the finding that the ecQ5β protein is closely related to chromosome stabilization in human cells. Therefore, proteins functionally equivalent to the RecQ5β protein of the present invention include:
In addition to being a nuclear-localized protein with helicase activity, it is desirable that the protein interacts with topoisomerase 3. The interaction between a RecQ5β homolog and topoisomerase 3 can be confirmed by detecting the binding of the two. There are no limitations on the number or sites of amino acid mutations in a RecQ5β homolog, as long as the function is maintained. The number of mutations is typically within 10% of all amino acids, preferably within 5% of all amino acids, and more preferably within 1% of all amino acids.
For example, at least one amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 is within 1%.
1, preferably about 1 to 10, more preferably 1 to 5 amino acids may be deleted. Alternatively, at least 1, preferably about 1 to 10, more preferably 1 to 5 amino acids may be added to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2. Also, at least 1, preferably about 1 to 10, more preferably 1 to 5 amino acids in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 may be substituted with other amino acids. These mutations may include not only one type of mutation, but also several mutations at the same time. Therefore, proteins resulting from this change in amino acid sequence also include those in which the first methionine (Met) in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 is deleted. In addition, Re
Polymorphisms are often observed in the base sequences of genes encoding eukaryotic proteins such as cQ-type DNA helicases. Polymorphisms are small base substitutions found in the base sequence of a gene, and the effect of base substitutions on protein activity is usually small. Proteins with small mutations in the base sequence or amino acids due to polymorphisms are also included in the proteins of the present invention, as long as they have nuclear-localized DNA helicase activity. Proteins consisting of an amino acid sequence modified by deletion, addition, insertion, and/or substitution with other amino acids with respect to the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2,
That is, RecQ5β homologs can be obtained, for example, by the following method. RecQ5β homologs are isolated using hybridization techniques, gene amplification techniques, and the like, which are well known to those skilled in the art. That is, hybridization techniques (Current Protocols in Molecular Biol.
ogy edit. Ausubel et al. (1987)Publish
Using the DNA sequence (SEQ ID NO: 1) encoding human RecQ5β or a portion thereof, DNA highly homologous to this sequence can be isolated using the DNA sequence (SEQ ID NO: 1) encoding human RecQ5β.
A. It is within the ordinary skill of those skilled in the art to obtain a protein functionally equivalent to human RecQ5β from A. Thus, proteins encoded by DNA that hybridizes with DNA encoding human RecQ5β and functionally equivalent to these proteins are also included in the proteins of the present invention. Organisms from which RecQ5β homologs of the present invention can be isolated by hybridization techniques include, in addition to humans, rats, mice, rabbits, chickens, pigs, and cows. Furthermore, the isolation of RecQ5β homologs is not limited to vertebrates, and can also be carried out from yeast and the nematode C. elegans.
The RecQ5β homologs according to the present invention can also be found in organisms such as S. ans. The stringency of hybridization for isolating DNA encoding a RecQ5β homolog is generally set to 1x SSC, 0.1% SDS,
37°C. Stringent conditions include "0.5x SSC, 0.
For example, conditions such as "0.1% SDS, 42°C" can be used. Even more stringent conditions can be "0.2xSSC, 0.1% SDS, 65°C." The stricter the stringency, the more likely it is that DNA having a high homology to the probe sequence will be isolated.
The above combination of conditions of concentration and temperature is merely an example, and a person skilled in the art would be able to achieve the same stringency as above by appropriately combining other factors that determine the stringency of hybridization (e.g., probe concentration, probe length, hybridization reaction time, etc.). In general, DNA isolated using such hybridization techniques
The protein encoded by Re is composed of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2.
The DNA of the present invention has a high degree of homology in amino acid sequence to RecQ5β. High homology refers to sequence identity of at least 50% or more, preferably 60% or more, and more preferably 70% or more. Amino acid sequence homology can be determined using the BLAST search algorithm. The base sequences constituting the DNA of the present invention have a high degree of homology to the base sequence of RecQ5β consisting of SEQ ID NO: 1. In the present invention, high homology in base sequence refers to at least 70% or more,
Preferably, it means a sequence identity of 80% or more, more preferably 90% or more. In addition, it also means a sequence identity of 80% or more, more preferably 90% or more.
in Molecular Biology edit. Ausubel et
al. (1987) Publish. John Wiley & Sons
Section 6.1-6.4) to identify D encoding a RecQ5 homologue.
NA (or a fragment thereof) can also be isolated.
If PCR is performed using primers designed based on a portion of the DNA encoding the RecQ5β of the present invention, DNA highly homologous to SEQ ID NO: 1 will be amplified, at least in the region where the primers hybridize. The protein encoded by the resulting amplification product can also be obtained based on the product. Like proteins obtained by hybridization techniques, proteins obtained in this manner are likely to be composed of an amino acid sequence highly homologous to the RecQ5β of the present invention. The DNA helicase activity of proteins modified with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2 can be confirmed by known methods (N. Suzuki et al.,
al. , 1997, Nucleic Acids Res. 25:2973-2
978;M. D. Gray et al. , 1997, Nature Gene
17:100-103). Nuclear localization also appears to be a key factor in the development of Re2+ in eukaryotic cells.
This can be confirmed by expressing a gene encoding a RecQ5β homolog and observing its intracellular localization. In this case, fusing a marker protein such as EGFP to the gene encoding the RecQ5β homolog makes it easier to observe the localization state (T. Matsumoto et al., 2004).
al. , 1997 Nature Genet. 16:335-336;N. S
uzuki et al. , 1997, Nucleic Acids Res.
25:2973-2978). Alternatively, as shown in the Examples, an HA tag can be fused to RecQ5β, which can be detected immunochemically using an anti-HA antibody. Based on the disclosure of the present invention, partial peptides of RecQ5β (or its homologs) can be obtained. Partial peptides based on the present invention include antigen peptides for antibody preparation. In order for the amino acid sequence constituting the partial peptide to be specific to RecQ5β, the amino acid sequence from positions 441 to 99 in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2 should be selected.
The amino acid sequence should be selected from an amino acid sequence corresponding to position 1 (C-terminus), or an amino acid sequence containing at least a portion of this amino acid sequence. Furthermore, it is desirable that the number of amino acids constituting the partial peptide be a contiguous amino acid sequence consisting of at least 7 amino acids, preferably 8 or more amino acids, and more preferably 9 or more amino acids. As described below, this region contains the amino acid sequence necessary for the expression of nuclear transport activity. For example, the inventors' analysis suggested that a region of 246 amino acids located on the C-terminus (positions 746 to 991 counting from the N-terminus) is necessary for the expression of nuclear transport activity. A partial peptide consisting of an amino acid sequence selected from the amino acid sequence constituting this region is particularly desirable as an immunogen for obtaining antibodies to RecQ5β. The partial peptide of the present invention can be produced, for example, by genetic engineering techniques, known peptide synthesis methods, or by cleaving the protein of the present invention with an appropriate peptidase. Additionally, the present invention relates to a polynucleotide encoding the protein of the present invention. In the present invention, a polynucleotide refers to a molecule composed of a large number of polymerized nucleotides. While the number of polymerized nucleotides is not particularly limited, a polynucleotide with a relatively low degree of polymerization may also be referred to as an oligonucleotide. The polynucleotides or oligonucleotides of the present invention may be naturally occurring or chemically synthesized.
The polynucleotide of the present invention may be synthesized by an enzymatic reaction such as CR. The polynucleotide of the present invention includes not only natural polynucleotides such as DNA and RNA, but also derivatives thereof. Examples of polynucleotide derivatives include structures that are nuclease-resistant due to the introduction of phosphorothioate bonds, and polynucleotides into which labeling molecules have been introduced. The polynucleotide of the present invention is not particularly limited in its form as long as it can encode the protein of the present invention, and includes cDNA, genomic DNA, chemically synthesized DNA, and the like. Furthermore, polynucleotides having any nucleotide sequence based on the degeneracy of the genetic code are included, so long as they can encode the protein of the present invention. As described above, the polynucleotide of the present invention can be synthesized by hybridization techniques using the full-length or a portion of the DNA nucleotide sequence (SEQ ID NO: 1) encoding human RecQ5β as a probe, or by PCR using primers synthesized based on these nucleotide sequences.
For example, human genomic DNA encoding RecQ5β can be obtained from the long arm of chromosome 17, 17q25.
NA can be obtained, for example, from a human sperm cDNA library. Furthermore, as already mentioned, it is possible to obtain homologs of RecQ5β in other species. Mutations can also be artificially introduced into DNA consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 1. Techniques for artificially introducing mutations are known (for example, site-directed mutagenesis (Current Protocols in Molecules)).
lar Biology edit. Ausubcl et al. (1987
) Publish. Jhon Wily & Sons Section 8.
1-8.5) Furthermore, kits for introducing point mutations therein are commercially available (for example, Takara Shuzo's TAKARA LA PCR in vitro Mutag).
The DNA encoding RecQ5β (or a homolog thereof) according to the present invention is
RecQ5β (or its homologue) can be expressed by incorporating it into an appropriate vector.
The vector can be used as an expression vector. Furthermore, by transforming a host capable of expression with this vector, a transformant according to the present invention can be obtained. The vector DNA into which the DNA fragment is inserted is not particularly limited as long as it can be replicated in the host cell, and examples thereof include plasmid DNA, phage DNA, etc. Examples of the plasmid DNA include the plasmid pUC118 (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.)
, pBluescript SK + (Stratagene), pGEM-
T (Promega), and examples of phage DNA include M1
When a plasmid DNA is used as the vector DNA, for example, EcoRI
When inserting the DNA fragment, the plasmid DNA is digested with the restriction enzyme EcoRI (NEB). The DNA fragment and the digested vector DNA are then mixed and treated with, for example, T4 DNA ligase (Takara Shuzo) to obtain a recombinant vector. The host is not particularly limited as long as it can express the target gene.
Both eukaryotic and prokaryotic cells can be used.
Examples of prokaryotic cells include animal cells such as yeast, COS cells, and CHO cells, and insect cells. On the other hand, examples of prokaryotic cells include bacteria such as Escherichia coli and Bacillus subtilis. When bacteria such as Escherichia coli are used as hosts, it is preferable that the recombinant vector of the present invention is capable of autonomous replication in the host and is configured to include a promoter, the gene of the present invention, and a transcription termination sequence. Examples of Escherichia coli include XL1-Blue (Stratagene), JM
109 (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.), and the expression vector is, for example, pBTrp
2, etc. In addition, any promoter may be used as long as it can be expressed in a host such as E. coli. For example, promoters derived from E. coli or phages, such as trp promoter, lac promoter, PL promoter, and PR promoter, are used. In the present invention, transformation can be carried out, for example, by the Hanahan method [Technique
s for Transformation of E. coli In DN
A Cloning, Vol. 1, Glover, D. M. (ed.), pp.
109-136, IRL Press (1985)]. When yeast is used as a host, the expression vector can be, for example, Yep13, Y
Examples of promoters include gal 1 promoter and gal 10 promoter. Methods for introducing recombinant vectors into yeast include electroporation [Methods. Enzyme
mol., 194, pp. 182-187 (1990)], spheroplast method [
Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 84, pp1929-193
3 (1978)], lithium acetate method [J. Bacteriol., 153, 16
3-168 (1983)]. When animal cells are used as hosts, the expression vector may be, for example, pcDNAI.
, pcDNAI/Amp (Invitrogen), etc. are used. Methods for introducing recombinant vectors into animal cells include, for example, electroporation, lipofection, calcium phosphate precipitation, etc. When insect cells are used as hosts, the expression vector is, for example, pVL139.
2, pVL1393 (both from Invitrogen), pMBac (Str
pBacPAK8/9 (Clontech), etc. are used. Methods for introducing recombinant vectors into insect cells include, for example, the calcium phosphate method, lipofection, and electroporation. Screening of the above-mentioned transformants can be carried out by colony hybridization using a DNA fragment containing a part of the target gene as a probe, or by synthesizing a 5' primer (FP: forward primer) based on the base sequence of the target gene and then using a 3' primer (RP: rev primer) based on the base sequence of the complementary strand DNA.
Colonies (transformants) containing the gene of interest can be selected and collected by PCR using these primers. Furthermore, by culturing the transformant according to the present invention, the RecQ5 (
The culture method is not particularly limited, but by employing a liquid culture method, operations such as induction of expression, separation of cells, and isolation of the expression product can be easily performed. The method for culturing the transformant of the present invention in a medium is carried out according to a conventional method used for culturing a host. Media for culturing a transformant using a microorganism such as Escherichia coli or yeast as a host include:
Either a natural medium or a synthetic medium can be used. Specifically, there is no particular limitation as long as the medium contains carbon sources, nitrogen sources, inorganic salts, etc. that can be assimilated by the microorganism and allows the transformant to be cultured efficiently. The culture is usually carried out under aerobic conditions such as shaking culture or aeration and agitation culture for 35 to 40 minutes.
The incubation is carried out at about 37°C, preferably at about 37°C, for 14 to 20 hours.
The pH is adjusted to 7.4. During the culture, antibiotics such as ampicillin and tetracycline, vitamins, etc. can be added to the medium as needed. When culturing a microorganism transformed with an expression vector using an inducible promoter, an inducer can be added to the medium as needed. For example, when culturing a microorganism transformed with an expression vector using a Lac promoter, isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG) or the like can be added to the medium.
When culturing a microorganism transformed with an expression vector using the rp promoter, indoleacrylic acid (IAA) or the like may be added to the culture medium. When culturing a transformant using an animal cell as the host, commonly used RPMI-1640 medium, DMEM medium, or a medium supplemented with fetal bovine serum or the like to these media is used. Culture is usually carried out in the presence of 5% CO2 at 37°C.
During the culture, antibiotics such as kanamycin and penicillin may be added to the medium as needed.
e's Insect Medium [Grace, T. C. C. Naturc
, 195:788, (1962)] to which additives such as 10% fetal bovine serum are appropriately added. The pH of the medium is adjusted to 6.6 to 7.0, and the medium is usually kept at 25°C.
The culture is performed for 1 to 7 days at RT, with aeration and stirring as necessary. After the culture is completed, the protein of the present invention can be collected from the culture (cell lysate, culture broth, or their supernatant) using conventional protein purification methods. If the protein of the present invention is produced intracellularly or intracellularly after the culture, the cells are disrupted by lysis using an enzyme such as lysozyme, ultrasonic disruption, or trituration, and the protein of the present invention is excreted outside the cells. Next, insoluble matter is removed by filtration or centrifugation to obtain a crude protein solution. On the other hand, if the protein of the present invention is produced extracellularly or extracellularly, the culture broth is used as is, or the cells or cells are removed by centrifugation or the like to obtain a supernatant. The protein of the present invention can then be isolated and purified from the culture by common biochemical methods used for protein isolation and purification, such as ammonium sulfate precipitation, ion exchange chromatography, hydrophobic chromatography, gel filtration chromatography, affinity chromatography, electrophoresis, etc., either alone or in combination. Alternatively, if the RecQ5β protein of the present invention is expressed as a fusion protein with a binding ligand, it can be combined with the receptor for this binding ligand and purified by affinity chromatography. For example, a method is known in which a fusion protein with a histidine tag consisting of a series of histidine residues is purified using a nickel column. Histidine-tag-containing vectors for this purpose are also commercially available. Fusing the binding ligand to RecQ5β via a linker that can be cleaved with a protease or the like is convenient because the expression product adsorbed by affinity chromatography can be easily recovered. DNA encoding the RecQ5β of the present invention can be used in gene therapy. The RecQ5β of the present invention has nuclear transport activity and can be described as an enzyme capable of expressing in vivo the chromosome stabilizing effect, which can be said to be the original function of DNA helicase. Therefore, inoculation of a vector incorporating the RecQ5β of the present invention in an expressible manner can be expected to be effective in treating chromosomal instability disorders caused by RecQ5 deficiency or mutation. Vectors that can be used to introduce the DNA encoding the RecQ5β of the present invention into patients include viral vectors derived from retroviruses or adenoviruses, and non-viral vectors using liposomes, etc. The present invention also provides antibodies against the proteins of the present invention. The antibodies of the present invention are directed against RecQ5β homologs including RecQ5β, or the aforementioned RecQ5β
Using a partial peptide of the above as an immunogen, monoclonal or polyclonal antibodies can be obtained according to known methods. Monoclonal antibodies according to the present invention can be obtained, for example, as follows. (1) Antigen Preparation: A RecQ5β homolog containing RecQ5β, or a partial peptide thereof, is dissolved in a buffer solution and then mixed with an adjuvant to form an immunogen. Examples of adjuvants include commercially available Freund's complete adjuvant and Freund's incomplete adjuvant, and any of these may be mixed. (2) Immunization and Collection of Antibody-Producing Cells: The immunogen is administered to mammals, such as rats and mice. An immunizing dose of 10 to 500 μg of antigen per animal is used per administration. The immunization site is typically intravenous, subcutaneous, or intraperitoneal. The immunization interval is not particularly limited; immunizations are carried out 2 to 5 times, preferably 3 to 4 times, at intervals of several days to several weeks, preferably 1 to 3 weeks. Two to seven days, preferably four to five days, after the final immunization, antibody-producing cells are collected after confirming a sufficient increase in antibody titer. Antibody-producing cells include B cells derived from spleen cells, lymph node cells, peripheral blood cells, etc., with B cells derived from spleen cells or local lymph node cells being preferred. (3) Cell Fusion: Commonly available established cell lines from animals such as mice are used as myeloma cells to be fused with antibody-producing cells. The cell lines used should have drug selectivity and
Myeloma cells are preferably those that cannot survive in a selective medium (HAT medium: containing hypoxanthine, aminopterin, and thymine) in the unfused state, but can survive only when fused with antibody-producing cells. Specific examples of myeloma cells include mouse myeloma cell lines such as P3U-1 (manufactured by Dainippon Pharmaceutical Co., Ltd.) and P3x63Ag8.653. Next, the myeloma cells and antibody-producing cells are fused. Cell fusion is carried out by mixing equal volumes of 10 8 cells/ml of antibody-producing cells and 2 x 10 5 cells/ml of myeloma cells in an animal cell culture medium such as serum-free DMEM or RPMI-1640 medium, and carrying out the fusion reaction in the presence of a fusion promoter. Polyethylene glycol with an average molecular weight of 1,500 daltons or the like can be used to promote cell fusion. Electrical stimulation (e.g., electroporation) can also be used.
Antibody-producing cells and myeloma cells can also be fused using a commercially available cell fusion device that utilizes a hybridoma fusion system. (4) Hybridoma Selection and Cloning The desired hybridoma is selected from the cells after the cell fusion treatment. To do this, the cell suspension is appropriately diluted with, for example, RPMI-1640 medium containing fetal bovine serum, and then seeded on a microtiter plate at 5 to 10 cells per well. A selective medium is added to each well, and the selective medium is then replaced as appropriate for subsequent cultivation. As a result,
After the start of culturing in the selective medium, cells that grow from about 14 days can be obtained as hybridomas. The culture supernatant of the grown hybridomas is screened for the presence of the target antibody. Hybridoma screening can be performed according to conventional methods and is not particularly limited. For example, a portion of the culture supernatant contained in the well in which the hybridomas have grown is collected and the antibody is screened by ELISA, RIA, or the like. The fused cells that have been confirmed to produce the target antibody are cloned by limiting dilution or the like, and finally, hybridomas, which are monoclonal antibody-producing cells, are established. (5) Collection of Monoclonal Antibodies Conventional cell culture methods or ascites formation methods can be used to collect monoclonal antibodies from the established hybridomas. In the cell culture method, the hybridomas are cultured in RPMI-containing 10% fetal bovine serum.
The hybridoma cells are cultured in an animal cell culture medium such as 1640 medium, MEM medium, or serum-free medium under normal culture conditions (e.g., 37°C, 5% CO2 concentration) for 10 to 14 days, and the antibody can be obtained from the culture supernatant. In the case of ascites formation, approximately 5 x 106 hybridoma cells are administered into the peritoneal cavity of an animal of the same species as the mammal from which the myeloma cells were derived,
The hybridomas are grown in large quantities. Then, after 1 to 2 weeks, ascites fluid is collected. In the above antibody collection method, if antibody purification is required, it can be performed by appropriately selecting known methods such as ammonium sulfate precipitation, ion exchange chromatography, affinity chromatography, gel chromatography, or a combination of these. The antibody of the present invention can also be obtained as a polyclonal antibody, for example, based on the following method: (1) Antigen Preparation: An immunogen similar to that for monoclonal antibodies is prepared. (2) Immunization: Rabbits, guinea pigs, goats, sheep, etc. are usually used as animals. For example, in the case of rabbits, 100 μg to 500 μg of polypeptide is usually injected subcutaneously into the footpad of the rabbit together with Freund's complete adjuvant. Two weeks later, the same amount of antigen mixed with Freund's incomplete adjuvant is injected intramuscularly. Two weeks later, the intramuscular injection is repeated, and one week after the final immunization, partial blood is collected from the ear and E.
Measure the antibody titer using the IA method, etc. If the antibody titer reaches the target value, take a whole blood sample.
If the antibody titer is low, intramuscular injections are repeated, and immunization is repeated until the antibody titer reaches the desired value. Purification of antibodies from serum by ammonium sulfate fractionation can be achieved using the method described in the monoclonal antibody section. When the entire RecQ5β molecule is used as the immunogen, an antibody specific to RecQ5β can be obtained by further absorption using a region common to other RecQ5-type DNA helicases, including the helicase domain. Mutations in known human RecQ-type DNA helicase genes often cause chromosomal instability, leading to a high incidence of cancer and premature aging. These genes are naturally expressed in a variety of human tissues. Therefore,
The human RecQ gene can be said to be one of the genes encoding DNA helicases involved in maintaining basic homeostasis in the body. Meanwhile, the RecQ5β of the present invention is a RecQ5-type DNA helicase with nuclear localization activity, where DNA helicases should express their original functions. Therefore, elucidating the regulation of human RecQ5β expression is useful for elucidating the mechanisms governing homeostasis in the body, as well as for creating new pharmaceuticals for maintaining basic homeostasis in the body and for research into its relationship with aging. Furthermore, various reagents based on the present invention for detecting RecQ5β protein or the gene encoding it are useful for detecting and diagnosing diseases caused by abnormalities in genes encoding proteins with helicase activity. The present invention relates to a polynucleotide comprising a nucleotide sequence corresponding to 1390 to 3703 in the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1, or a DNA comprising a nucleotide sequence of at least 15 nucleotides complementary to the complementary strand thereof. In the present invention, "complementary" refers not only to a polynucleotide that is completely complementary to a target nucleotide sequence, but also to a polynucleotide that is completely complementary to the target nucleotide sequence, i.e., to a polynucleotide that is completely complementary to the target nucleotide sequence but also to a polynucleotide that is completely complementary to the target nucleotide sequence.
The base sequence of the target DNA is at least 80%, preferably 90% or more, more preferably 95% or more identical to the completely complementary base sequence. The base sequence of the target DNA is at least 80%, preferably 90% or more, more preferably 95% or more identical to the completely complementary base sequence. The base sequence of the target DNA is at least 80%, preferably 90% or more, more preferably 95% or more identical to the completely complementary base sequence.
The DNA of the present invention is useful as a probe for detecting a target base sequence or as a primer for synthesis. Hybridization can be performed using the DNA of the present invention as an oligonucleotide probe to detect RNA or DNA by Southern or Northern blotting. Examples of oligonucleotide probes include DNA probes and RNA probes. When designing an oligonucleotide, any region corresponding to positions 1390 to 3703 of the cDNA encoding RecQ5β is selected. The open reading frame region is particularly preferred.
To design the base sequence of a probe specific to ecQ5β, not only a base sequence selected from the base sequence corresponding to 1390 to 3703 in SEQ ID NO: 1 can be selected, but also a region containing a portion contiguous to 1390 to 3703 can be selected.
Even if the probe recognizes the region including nucleotides 390 to 3703, a RecQ5β-specific nucleotide sequence can be selected. The length of the oligonucleotide used as the probe is not particularly limited, as long as it is at least 15 bases long and can specifically hybridize with the target nucleotide sequence under stringent conditions. Gene amplification methods such as PCR can also be used to detect the gene.
The primers required for CR can be designed based on the base sequence set forth in SEQ ID NO: 1. The segment to be amplified by PCR is designed to include the base sequence corresponding to 1390 to 3703 in the base sequence set forth in SEQ ID NO: 1, similar to the target base sequence of the probe. DNA encoding a region corresponding to approximately 580 amino acid residues on the C-terminus that is not found in RecQ5α but is found specifically in RecQ5β of the present invention is important as an amplified segment for PCR. Specifically, the portion encoding this region is used as the reverse primer, and the forward primer is used as the R
The combination of selecting from regions common to RecQα and RecQ5 of the present invention is
The length of the primers used in PCR is not particularly limited as long as they can specifically hybridize with the target base sequence under stringent conditions. Generally, oligonucleotides having a chain length of 15 bp to 100 bp, preferably 15 bp to 35 bp, are used as primers. Hybridization assays and PCR are performed on D-type DNA fragments such as human tissues and blood cells.
This method can be applied to any sample that may contain DNA or RNA. Methods for extracting DNA or RNA from these samples are known.
When amplifying RNA such as RT-PCR, cDNA is synthesized in advance using reverse transcriptase and PCR is performed using this as a template. Alternatively, hybridization assays or PCR (RT-PCR) can be performed in fixed tissues (in situ).
It is also possible to carry out hybridization assays (including PCR). When detecting the presence of a target nucleotide sequence by hybridization assay or PCR, many methods are known in which probes or primers are labeled and signals are obtained by various detection methods. All of these known assay formats can be applied to the present invention. Furthermore, the antibodies against RecQ5β or RecQ5β homologs of the present invention are useful for analyzing expression levels at the protein level and detecting mutations. For example,
The expression level of RecQ5β in tissues can be determined by Western blotting. Alternatively, the intracellular localization of RecQ5β can be elucidated by immunochemical staining. Because nuclear localization activity is an important characteristic of the RecQ5β of the present invention or its homologs, reagents that can reveal intracellular localization are of great importance. Furthermore, the protein of the present invention contained in body fluids can be detected by ELISA.
The amount of RecQ5β can be quantified by known immunoassay techniques such as SA and RIA. The present invention also relates to transgenic animals into which a gene modified to increase or decrease the expression level of RecQ5β or its homolog gene has been introduced. The transgenic animals of the present invention can be analyzed for their phenotypes to determine whether they are RcQ5β or its homolog gene.
It provides information necessary for functional analysis of ecQ5β. Furthermore, knockout animals lacking the function of RecQ5β or its homolog genes are useful as model animals for chromosomal instability disorders caused by RecQ5β mutations. By introducing mutations such as deletions, substitutions, additions, and insertions into some of the key sites on the genome that regulate gene expression, it is possible to modify the expression level of the RecQ5 (or its homolog) gene so that it is artificially increased or decreased compared to the original level. Sites that affect gene expression include enhancers, promoters, introns, etc. As vectors carrying the mutated gene, two types of vectors are considered: vectors that overexpress the RecQ5-type gene of each animal species, and, conversely, antisense vectors that suppress its expression. Examples of these vectors include pcDNA, pRC/RSV (Invitrogen), and others.
In either case, a drug resistance gene (e.g., neomycin) for positive selection is linked to select the gene. Based on the present invention, antisense DNA can be designed against DNA of RecQ5β or a RecQ5β homolog, or a part thereof.
Antisense DNA consisting of a 5-bp antisense sequence and targeting a predicted hairpin loop region on mRNA can be expected to have an antisense effect. Methods for introducing genes into cells are known. For example, vector DNA can be directly introduced into cells.
Microinjection, in which A is injected, or electroporation can be used. Fertilized eggs or ES cells are used as cells for introducing vector DNA. Among them, ES cells have the advantage that they can be cultured outside the body and can generate complete individuals from these cells, so methods using various ES cells are more efficient and preferable. An example of an ES cell is TT2 cells (Aizawa Shinichi, Gene Targeting, 1995, Yodosha). The above vector DNA containing the mouse RecQ5 gene is introduced into ES cells by electroporation, and positive selection is performed with neomycin to produce the desired mutant ES cells.
Cells are obtained. The ES cells are injected into blastocysts or 8-cell embryos using a capillary tube or other device. The blastocysts or 8-cell embryos are then directly transplanted into the oviducts of the surrogate mother, or cultured for one day and developed into blastocysts, which are then transplanted into the uterine tracts of the surrogate mother. Chimeric animals are selected from the offspring born to the surrogate mother. Animals with a high chimeric contribution rate are likely to be germline chimeric animals, but by mating chimeric animals with normal animals, it is possible to confirm that they are germline chimeric animals. Heterozygotes can be obtained by mating germline chimeric animals with normal animals, and homozygotes can be obtained by mating heterozygotes with each other. Based on the present invention, knockout animals in which the function of the RecQ5β (or its homolog) gene has been lost can also be created. The creation of knockout mice is described below using mice as an example. First, genomic DNA containing the mouse RecQ5 gene is obtained, and a vector is constructed in which a neo resistance gene is inserted into one of its exons. Genomic DNA can be obtained by PCR from genomic DNA prepared from mouse ES cells or from a genomic library. This procedure disrupts the function of this exon. At the same time, the vector contains a thymidine kinase (tk) gene or diphtheria (DT) gene for negative selection.
The toxin gene is then ligated into the vector DNA by electroporation.
The cells are then transfected with neomycin for positive selection and the nucleic acid analog FIAU (fluoroiodoadenosyl) for negative selection.
The cells are cultured in the presence of uracil, or diphtheria toxin. This procedure eliminates diphtheria toxin-sensitive cells that have undergone non-homologous recombination, and G418-sensitive cells that have not undergone recombination at all, leaving only cells that have undergone homologous recombination to survive.
In cells where this homologous recombination has occurred, the gene containing the disrupted exon is knocked out, and the resulting cells are then injected into mouse blastocysts or eight-cell embryos.
Thereafter, knockout mice can be produced using the same techniques as for producing transgenic animals. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be specifically explained below using examples, but the present invention is not limited to these examples. [Example 1] Isolation of RecQ5 isoform cDNA (preparation of library filter) 1 x 106 clones from a human testis-derived cDNA library (Takara Shuzo) constructed based on the pAP3-neo vector were spread on an LB agar plate (containing 50 μg/ml
Nitrocellulose filter (HA) attached to ampicillin
The E. coli colonies on the filter were transferred to a nylon filter (Biodyne A, Palo Alto Networks, Calif.) and cultured at 37°C for approximately 10 hours.
The original nitrocellulose filter and the replica nylon filter were then cultured on an LB agar plate at 37°C for 3 hours. The original nitrocellulose filter was stored at 4°C, and the replica nylon filter was cultured on an LB agar plate (containing 50 µg/ml ampicillin, 170
The nylon filter was cultured on 0.5 μg/ml chloramphenicol at 37° C. for 12 hours. The nylon filter was treated with a denaturing solution (0.5 N NaOH, 1.5 M NaCl) for 5 minutes, and then neutralized with a neutralizing solution (0.5 M Tris-HCl (pH 7.4), 1.5 M
After neutralization with NaCl, the filters were immersed in 2xSSC, air-dried, and then heat-treated at 80°C for 2 hours.
The mixture was shaken at 50°C for 20 minutes in 1 mM EDTA and air-dried. (First screening) Human RecQ5 cDNA fragment (1.3 kb, S. Kitao et al.,
, 1998, Genomics, 54, pp. 443-452)
The probe was labeled with [α- 32 P]-dCTP using Primer DNA Labeling Kit Ver. 2 (Takara Shuzo).
The library filter that had been prehybridized for 3 hours was
The probes were hybridized in a hybridization solution at 65°C for 20 hours.
30 min, 0.5 x SSC/0.1% SDS solution at 65°C, 30 min, 0.1
1x SSC/0.1% SDS solution at 65°C for 30 minutes, and then 0.1x S
The colonies on the original nitrocellulose filter corresponding to the positive signals on the developed X-ray film were suspended in LB medium and plated on an LB agar plate (
Nitrocellulose coated on a substrate containing 50 μg/ml ampicillin
The filter was cultured at 37°C for approximately 10 hours. The E. coli colonies on the filter were transferred to a nylon filter, and the original and replica filters were cultured on an LB agar plate at 37°C for 3 hours. The original nitrocellulose filter was stored at 4°C, and the replica nylon filter was cultured on an LB agar plate (
Contains 50μg/ml ampicillin, 170μg/ml chloram
The nylon filter was treated with a denaturing solution (0.5 N NaOH, 1.5 M NaCl) for 5 minutes, and then neutralized with a neutralizing solution (0.
After neutralizing with 5 M Tris-Cl (pH 7.4), 1.5 M NaCl,
These filters were immersed in a pre-washing solution (3 x SSC, 0.5% SDS, 1 mM EDTA) for 5 min, then air-dried, and then heat-treated at 80°C for 2 hours.
The mixture was shaken at 0°C for 20 minutes and then air-dried.
Hybridization was carried out using the Q5 cDNA fragment labeled with [α- 32 P]-dCTP as a probe. (Determination of base sequence) An independent E. coli colony was selected from the obtained positive signal, cultured in 3 ml of LB medium (containing 100 μg/ml ampicillin), and then subjected to alkaline-SDS
Plasmid DNA was prepared by the method to obtain 100 μl of DNA solution.
Using the DNA as a template, the 5' end of the resulting clone was amplified using primers for the T7 and T3 sequences located upstream and downstream of the cloning site of the pAP3-neo vector.
The nucleotide sequences of the nucleotides at the 5' and 3' ends were determined. The nucleotide sequence determination was performed using PCR cycle sequencing. Specifically, PCR was performed in a reaction system containing unlabeled primers, four types of fluorescently labeled nucleotide 5'-triphosphates, and Taq polymerase. The composition of the reaction mixture was as follows: Dye Terminator Cycle Sequencing Ready Reaction (Applied Biosystems) 8.0 μl Template DNA 3.0 μl Primer (3.2 pmol/μl) 1.0 μl DMSO 1.0 μl dH 2 O 7.0 μl Total volume 20 μl PCR was performed at 96°C for 30 seconds (denaturation), 55°C for 15 seconds (annealing), and 60°C for 10 seconds (annealing).
This reaction was repeated 25 times, with one cycle consisting of a 4-minute (extension) reaction at 0°C. This reaction randomly synthesized DNA fragments containing fluorescent dyes, which could then be analyzed using a sequencer to ultimately determine the continuous base sequence.
The PCR reaction products were analyzed using an automated DNA analyzer manufactured by Applied Biosystems.
The screening was performed using a sequencer (model ABI 373). Five independent clones were isolated through the above screening procedures. These five clones obtained from the 5' and 3' base sequences contained nearly full-length RecQ5α, β, and γ genes, including the entire open reading frame (ORF).
One clone each of the cDNAs and one clone each of the partial sequence cDNAs of RecQ5β and γ were obtained. The nucleotide sequences of the primers used to determine the nucleotide sequences of the full-length RecQ5α, β, and γ cDNAs are as follows. The sequence names are followed by the sequence numbers in parentheses. Example 2 Determination of the Genomic Structure of the Human RecQ5 Gene (Isolation of P1 Phage Clones of Human Genomic DNA Containing the RecQ5 Gene) P1 DNA clones #15033 and #21570 were isolated by PCR-based screening at Genomc Systems Inc.
P1#15033 was screened using primers 611 and 612, and P1#21570 was screened using primers 613 and 614. The nucleotide sequences of each primer are as follows. The sequence names are followed by the sequence numbers in parentheses. (Preparation of P1 DNA) 120 ml of E. coli harboring the P1 clone containing the human RecQ5 gene was
The cells were cultured in LB medium (containing 100 μg/ml ampicillin) for 12 hours, and 0.5 mM IPTG was added and cultured for another 5 hours. Plasmid DNA was then prepared by the alkaline-SDS method to obtain 800 μl of DNA solution.
To determine the exon/intron boundary sequences of the gene, the above-mentioned two P1 D
The nucleotide sequence was determined using the DNA as a template with primers corresponding to the RecQ5 cDNA sequence. The cycle sequencing method was used for nucleotide sequencing as described above. The composition of the reaction mixture was as follows: Dye Terminator Cycle Sequencing Ready Reaction (Applied Biosystems) 8.0 μl Template DNA 8.0 μl Primer (3.2 pmol/μl) 1.0 μl DMSO 1.0 μl dH2O 2.0 μl Total volume 20 μl The nucleotide sequences of the primers used for nucleotide sequencing are as follows: The sequence name is followed by the sequence number in parentheses. The obtained nucleotide sequence was compared with the nucleotide sequences of RecQ5α, β, and γ cDNA to determine the exon/intron boundary sequences. The results are shown in Table 1. The exon/intron structure of the human RecQ5 gene is shown in Figure 1. These results revealed that the human RccQ5 gene is composed of 19 exons and 18 introns, and that the RecQ5α, β, and γ isoforms are generated by selective use of these exons through splicing. RecQ5α
The different exons used for the β and γ isoforms are shown in Figure 2, and the structures of the proteins they encode are shown in Figure 3. Example 3 Expression Analysis of Human RecQ5 Gene β Isoform mRNA (Probe Preparation) A RecQ5β-specific cDNA fragment of approximately 1.7 kb was prepared by digesting the 6HA-RecQ5β plasmid (described below) with the restriction enzymes EcoRV and XhoI, and 30 ng of this cDNA fragment was labeled with [α- 32 P]dCTP (NEN).
Ver. 2 (Takara Shuzo) was used and labeling was carried out according to the attached protocol.
A Multiple Tissue Northern Blot membrane (Clontech) on which 2 μg of poly A + RNA from various human tissues treated with 5× SSPE solution was blotted was placed in 10 ml of hybridization solution (500 μg).
x SSPE, 10 x Denhardt's, 50% Formamide, 2%
The DNA was immersed in a 100 μg/ml salmon sperm DNA solution (SDS, 100 μg/ml salmon sperm DNA) and prehybridized at 42 ° C. for 2 hours.
Hybridization was carried out in 5 ml of fresh hybridization solution containing an ecQ5β-specific probe at 42°C for 20 hours.
15 minutes in 2 x SSC/0.1% SDS solution at room temperature, 30 minutes in 2 x SSC/0.1% SDS solution at 65°C, 15 minutes in 0.2 x SSC/0.1% SDS solution at 65°C.
The fragments were incubated at 4°C for 15 minutes, and then washed in 0.2x SSC/0.1% SDS solution at 65°C for 15 minutes, and then analyzed using a BAS1500 system (Fujifilm). The results showed that mRNA for the β isoform of the human RecQ5 gene was expressed in all 16 types of tissues examined, with significantly higher expression observed in the testis (Figure 4). [Example 4] Construction of an expression vector for human RecQ5 isoforms in mammalian cells (construction of an expression vector carrying an influenza hemagglutinin (HA) epitope) The NotI-
A synthetic oligo DNA (5'-GCGGCCGCCACCATGGCCTACCCATAC) encoding the HA epitope with a translation initiation ATG codon at the XhoI site
A synthetic oligo DNA encoding the HA epitope (5'-GCTAGTCGGATTACGCTAGCCTCCTCGAG-3'/SEQ ID NO: 57) was further inserted into the NheI site present on the 3' side of the HA epitope.
TCTACCCATACGATGTTCCGGATTACGCTAGC-3'/
By repeatedly incorporating the amino acid sequence (MAYPYDVPDYASLYPYDVPDYASLYPY) of the HA epitope, six repeats of the amino acid sequence (MAYPYDVPDYASLYPYDVPDYASLYPY) of the HA epitope are obtained.
DVPDYASLYPYDVPDYASLYPYDVPDYASLYPYDVP
Expression plasmid pcDNA-6HA encoding DYASL (SEQ ID NO: 67)
(Modification of the 5' Proximal Region of the Translation Initiation ATG Codon of the RecQ5 Isoform) A RecQ5 isoform containing the full-length ORF cloned into the pAP3-neo vector was constructed.
Q5α, β, and γ cDNAs were prepared by digestion with the restriction enzymes EcoRI and NotI and subcloned into the EcoRI-NotI site of the plasmid vector pBluescriptII KS+. The 5′-EcoRI-NheI-3′ site was located adjacent to the 5′ side of the translation initiation ATG codon common to the three isoforms.
A sense primer (503: 5'-ATA
GAATTCGCTAGCATGAGCAGCCACCATACCACCTT
CC-3'/SEQ ID NO: 59) and 27 common to the three isoforms
Antisense primer downstream of NcoI at position 3 (Q6V: 5′-GTCCAC
TTGGTCCTGAGTCAAAGC-3'/SEQ ID NO: 60) was used for PCR
The amplified DNA fragments were digested with restriction enzymes EcoRI and NcoI, and the resulting common cDNA fragment was inserted into the plasmid vector pBluescriptI.
The three isoforms EcoRI-Nco subcloned into IKS+
By the above manipulation, all ORs of these three isoforms were obtained.
F can be excised with the restriction enzymes NheI and XhoI. (Construction of an expression vector for a RecQ5 isoform having an HA epitope) The vector was subcloned into pBluescript II KS+, and the translation initiation AT
The cDNAs of the three isoforms with altered 5' ends of the G codon were cloned using NheI and X
The fragments were excised with hoI and subcloned into the NheI-XhoI sites of the above-mentioned pcDNA-6HA to obtain 6HA-RecQ5α, 6HA-RecQ5β, and 6HA-RecQ5β.
HA-RecQ5γ was constructed (Fig. 5a).
The ecQ5 isoform contains a six-repeated HA epitope at the N-terminus.
The in-frame fusion protein is expressed in mammalian cells and is detectable with an anti-HA antibody. The β isoform also contains an endogenous NheI sequence at position 2396, allowing for the 6H
A-RecQ5β was completely digested with the restriction enzyme NheI and ligated to construct 6HA-RecQ5βc, which removes approximately 2.4 kb between the NheI site located adjacent to the 5' side of the translation initiation ATG codon and the internal NheI site (Fig. 5a). This expression vector contains the C-terminal 246 residues of RecQ5β, with six repeated HA epitopes fused in frame to the N-terminus.
The amino acids (746-991) are expressed. [Example 5] Expression of HA epitope-human RecQ5 isoform fusion protein in mammalian cells (gene transfection) Human fetal kidney-derived 293EBNA cells (Invitrogen) were cultured in Doulbecco's modified Eagle's medium containing 10% fetal bovine serum.
The cells were cultured in DMEM at 37°C. When the cells reached confluence, they were washed with phosphate buffered saline (PBS) and treated with 0.25% trypsin to detach them from the culture dish, and then passaged at 4-fold dilutions. Plasmid D of the RecQ5 isoform expression vector and the control vector pcDNA-6HA (described above) were used.
5 μg of NA was mixed with 0.2 ml of OPTI-MEM culture medium (Gibco BRL), and 18 μl of Lipofectamine was mixed with 0.2 ml of OPTI-MEM culture medium.
The mixture was further mixed with the culture medium and allowed to stand at room temperature for 45 minutes.
The cells were washed with TI-MEM culture medium, left to stand for 45 minutes, and then 1.6 ml of OPTI-MEM culture medium was added to the DNA-Lipofectamine solution, which was then incubated at 37°C for 5 hours. An equal volume of DMEM culture medium containing 20% fetal bovine serum was added, and the cells were then incubated for another 3 hours.
The cells were cultured at 7°C for 19 hours, and then the medium was replaced with 5 ml of DMEM culture medium containing 10% fetal bovine serum, followed by further culture for 24 hours. (Preparation of cell extract) The transfected cells were recovered by trypsin treatment, washed with PBS, and then extracted with 300 μl of elution solution [50 mM Tris-Cl (pH 8.0), 150 mM NaCl, 10 ...
The cells were suspended in a 0.5 mM NaCl, 0.5% NP-40, and 1 mM PMSF solution. After standing on ice for 30 minutes, the cells were centrifuged at 15,000 rpm in a microcentrifuge for 30 minutes, and the supernatant was used as the cell extract. (Western blotting) 10 μl of the cell extract was mixed with SDS/sample buffer and heated at 98°C for 5 minutes, after which SDS-PAGE was performed using a 7.5% acrylamide gel.
The proteins separated in the gel were transferred onto a PVDF membrane (Immobilon, M
The primary antibody was transferred to a PBS containing 0.05% Tween 20 (
Rabbit anti-influenza hemagglutinin (HA) antibody (Santa Cruz Biotechnology, Illinois) diluted to 2.0 μg/ml in PBS-T.
The PVDF membrane was gently shaken in PBS (E1000) at room temperature for 1 hour and then washed four times with PBS-T. The PVDF membrane was gently shaken in anti-rabbit immunoglobulin antibody (Amersham) labeled with horseradish peroxidase (HRP) diluted 2000-fold with 5% skim milk/PBS as the secondary antibody at room temperature for 1 hour and then washed four times with PBS-T. After immersing the PVDF membrane in PBS,
The protein was detected using the CL system (Amersham). As a result, all proteins were found to have the expected size (RecQ5α: 410 aa/
46kD, RecQ5β: 991aa/110kD, RecQ5γ: 435aa
A band was detected at a position larger than the RecQ5βc: 246 aa/27 kD bands (Figure 5b). This difference is thought to be primarily due to the six-repeat HA epitope (68 aa/8 kD) fused to the N-terminus of each protein. [Example 6] Analysis of the intracellular localization of HA epitope/human RecQ5 isoform fusion proteins by immunofluorescence. Using the same method as described above, RecQ5 isoforms, their derivatives, and four expression plasmids were each transfected into 293EBNA cells and expressed. 48 hours after transfection, the 293EBNA cells were washed with PBS, detached by trypsinization, and suspended in 5 ml of DMEM culture medium containing 10% fetal bovine serum. 5 x 104 cells were collected, washed with PBS, and then attached to non-fluorescent glass slides (Matsunami, s8111) by cytospin. The sections were fixed with 10% formalin at room temperature for 10 minutes, washed with PBS-T, and then resuspended in 0.1% Trilon X-1.
00 in PBS for 5 minutes, and then in PBS containing 3% skim milk at room temperature for 1 minute.
Blocking was performed for 2 h with PBS containing 1.0% BSA as the primary antibody.
The cells were treated overnight at 4°C in rabbit anti-HA antibody (described above) diluted to 5 µg/ml.
After washing with PBS-T at room temperature for 10 minutes three times, 200 μg of secondary antibody was added.
After treatment with 10-fold diluted biotinylated anti-rabbit IgG (Biomeda) at room temperature for 1 hour, the cells were washed three times with PBS-T at room temperature for 10 minutes, and then further treated with 5 μg/
The cells were treated with 1 ml of streptavidin-FITC (Pharmingen) at room temperature for 1 hour. After washing with PBS-T at room temperature for 10 minutes three times, the cells were washed with PBS-T for 30 minutes.
μg/ml DAPI (4',6-diamidino-2-phenylin
Nuclear staining was performed with a 50% glycerol solution containing HA (RecQ5α). The intracellular localization of the HA fusion protein was examined using a fluorescence microscope (Nikon). The results are shown in Figure 6. In the figure, the left side of each panel shows the localization of each RecQ5 isoform, and the right side shows a DAPI-stained image of the nucleus. RecQ5α and RecQ5γ were localized in the cytoplasm, while RecQ5β was localized in the nucleus. The C-terminal 246 amino acids of RecQ5β (RecQβc) were also localized in the nucleus. From the above, it was confirmed that the three RecQ5α and RecQ5γ are localized in the cytoplasm, while the C-terminal 246 amino acids of RecQ5β (RecQβc) are localized in the nucleus.
Among the cQ5 isoforms, the small ones (RecQ5α and RecQ5γ) are localized in the cytoplasm, and the large one (RecQ5β) is localized in the nucleus.
It was thought that a nuclear localization signal was present within the C-terminal 246 amino acids of this gene. [Example 7] Analysis of the interaction between human type I topoisomerase and RecQ5β (construction of an expression vector for human type I topoisomerase in mammalian cells)
Flag epitope (MADYKD) with translation initiation ATG codon at the XhoI site
A synthetic oligo DNA (5′-GCG) encoding DDDKAS (SEQ ID NO: 68)
GCCGCCACCATGGCCGACTACAAGGACGACGACGAC
pcDNA-Flag was constructed by incorporating the following sequence: AAGGCTAGCCTCCTCTCGAG-3'/SEQ ID NO: 69) Topoisomerase 1 (GenBank ACCESSION J03250)
, topoisomerase 3α (GenBank ACCESSION U43431
) and topoisomerase 3β (GenBank ACCESSION AF01
cDNA containing the entire ORF of (7146) was subjected to RT-PCR using the following primers:
It was amplified and cloned by The template cDNA from HeLa cells was prepared as follows: Approximately 1 μg of Poly(A) + RNA derived from HeLa cells, dithiothreitol, dNTP (dATP
, dCTP, dGTP, and dTTP), a buffer for reverse transcriptase, and a 25 μL reaction solution containing reverse transcriptase SuperScript II (Gibco BRL).
The resulting mixture was incubated at 42°C for 30 minutes and then treated with RNase to prepare template cDNA. The PCR reaction mixture had the following composition: Template DNA 10 μl, Sense primer (20 pmol/μl) 1.0 μl, Antisense primer (20 pmol/μl) 1.0 μl, 10x cDNA PCR Reaction Buffer 5.0 μl.
(Clontech) 2.5mM dNTP 4.0μl Advantage cDNA Polymerase Mix 1.0μl
(Clontech) dH 2 O 28 μl Total volume 50 μl PCR was performed by repeating one cycle of 95°C for 2 minutes (denaturation) and 72°C for 3 minutes (annealing and extension), followed by five cycles of 94°C for 30 seconds (denaturation) and 70°C for 3 minutes (annealing and extension), and then repeating five cycles of 94°C for 30 seconds (denaturation) and 70°C for 3 minutes (annealing and extension).
A cycle of denaturation at 100°C for 2 seconds and annealing and extension at 68°C for 3 minutes was performed 30 times, followed by a final 10-minute extension reaction.
The ends of the NA fragment were ligated with restriction enzymes XbaI and SalI, SpeI and XhoI, and Nhe
The pcDNA3-Flag vector was digested with NheI and XhoI.
The expression vector Flag-T was constructed by subcloning into the -XhoI site.
In the case of type I topoisomerases op1, Flag-Top3α, and Flag-Top3β, proteins in which the Flag epitope is fused in-frame to the N-terminus of these type I topoisomerases are expressed in mammalian cells and can be detected with an anti-Flag antibody. (Gene transfection and immunoprecipitation into 293EBNA cells) 10 μg of 6HA-RecQ5β plasmid DNA alone or Flag-T
op1, Flag-Top3α, or Flag-Top3β plasmid DNA
A mixture of 10 μg of Lipofectamine and 0.6 ml of OPTI-MEM culture medium and a mixture of 54 μl of Lipofectamine and 0.6 ml of OPTI-MEM culture medium were further mixed and left to stand at room temperature for 45 minutes.
293EBNA cells at 100% confluence were washed with 5 ml of OPTI-MEM culture medium, and the DNA-Lipofectamine solution was left to stand for 45 minutes. 4.8 ml of OPT-MEM was added to the washed cells.
I-MEM culture medium was added and incubated at 37°C for 5 hours.
% fetal bovine serum was added to the DMEM culture medium, and the mixture was further cultured at 37°C for 19 hours.
The medium was replaced with 10 ml of DMEM containing 10% fetal bovine serum, and the cells were further cultured for 24 hours. The transfected cells were recovered by trypsin treatment, washed with PBS, and then eluted with 1 ml of elution solution [50 mM Tris-Cl (pH 8.0), 150 mM
The cells were then suspended in a 1000 ml solution of 0.5% NaCl, 0.5% NP-40, and 1 mM PMSF.
After standing for 10 minutes, the mixture was centrifuged at 15,000 rpm in a microcentrifuge for 30 minutes, and the supernatant was used as a cell extract. 10 μl of this cell extract was mixed with SDS/sample buffer and heated at 98°C for 5 minutes. The remaining cell extract was mixed with agarose beads (M2 agarose, Eas) on which mouse anti-Flag monoclonal antibody (M2) was immobilized.
20 μl of tman Kodak (RecQ5β) was added and the mixture was gently shaken overnight at 4°C. The agarose beads were washed four times with 1 ml of elution solution. The agarose beads were suspended in 20 μl of elution solution containing 100 μg/ml Flag peptide and gently shaken at 4°C for 30 minutes. After centrifugation at 15,000 rpm for 10 minutes in a microcentrifuge, the immunoprecipitates eluted from the agarose beads by Flag peptide were mixed with SDS/sample buffer and heated at 98°C for 5 minutes. 10 μl of cell extract or immunoprecipitates were fractionated by SDS-PAGE using a 7.5% acrylamide gel, and Western blotting was performed as described above. RecQ5β was detected using 2.0 μg/ml rabbit anti-HA antibody as the primary antibody and a 2000-fold diluted HRP-labeled anti-rabbit immunoglobulin antibody as the secondary antibody. For the detection of type I topoisomerase, 5.0 μg/ml of mouse anti-Flag monoclonal antibody was used as the primary antibody, and 20 μg/ml of mouse anti-Flag monoclonal antibody was used as the secondary antibody.
The HRP-labeled anti-mouse immunoglobulin antibody (DAKO) diluted 1:100 was used.
Rec in 293EBNA cells transfected with plasmid DNA of each combination of Flag-Top1, Flag-Top3α, or Flag-Top3β
The expression of Q5β is shown in Fig. 7a, and the expression of Top1,
The expression of Top3α or Top3β is shown in Figure 7b. RecQ5β was expressed at the same level in 293EBNA cells transfected with each gene, and specific expression of type I topoisomerase was confirmed in each combination.
The predicted molecular weights of the op1, Top3α, and Top3β proteins were 91 kD, 112 kD, and 97 kD, respectively, which were almost identical to the band sizes detected by Western blotting using anti-Flag antibody. Extracts were prepared from 293EBNA cells transfected with each combination of expression vectors, and immunoprecipitation was performed using anti-Flag antibody agarose.
-RecQ5β and Flag-Top3α, or 6HA-RecQ5β and Flag
RecQ5β protein was detected in immunoprecipitates derived from extracts of cells co-expressing Flag-Top3β. This result suggests that RecQ5β protein interacts with topoisomerase 3α protein or topoisomerase 3β protein in the cell nucleus. [Example 8] Analysis of the nuclear localization of RecQ5β, topoisomerase 3α, and topoisomerase 3β (gene transfection and expression into 293EBNA cells) 5 μg of 6HA-RecQ5β plasmid DNA was co-expressed with Flag-Top3α.
Alternatively, 5 μg of Flag-Top3β plasmid DNA was added to 0.2 ml of OPTI
- 0.2 ml of MEM culture medium and 18 μl of Lipofectamine
The resulting mixture was mixed with OPTI-MEM medium and allowed to stand at room temperature for 45 minutes. 293EBNA cells at 60-70% confluence in a 60-mm culture dish were washed with 2.5 ml of OPTI-MEM medium, and a solution of the DNA-Lipofectamine solution, which had been allowed to stand for 45 minutes, plus 1.6 ml of OPTI-MEM medium was added and incubated at 37°C for 5 hours. An equal volume of DMEM medium containing 20% fetal bovine serum was added, and the cells were further cultured at 37°C for 19 hours. The medium was then replaced with 10 ml of DMEM medium containing 10% fetal bovine serum and further cultured for 24 hours. (Immunofluorescence) 48 hours after gene transfer, the 293EBNA cells were washed with PBS, detached by trypsinization, and suspended in 5 ml of DMEM medium containing 10% fetal bovine serum.
5 × 10 4 cells were collected and washed with PBS, and then adsorbed onto a non-fluorescent slide glass by the cytospin method. They were fixed with 10% formalin at room temperature for 10 minutes, and then PBS was added.
After washing with PBS-T, the sections were treated with PBS containing 0.1% Triton X-100 for 5 minutes, and then blocked with PBS containing 3% skim milk at room temperature for 1 hour. The sections were treated overnight at 4°C with rabbit anti-HA antibody diluted to 2.5 μg/ml in PBS containing 1.0% BSA, and mouse anti-Flag antibody diluted to 10 μg/ml as primary antibodies. After washing three times with PBS-T at room temperature for 10 minutes,
After treatment with 2000-fold diluted biotin-labeled anti-rabbit IgG and 40-fold diluted FITC-labeled anti-mouse IgG (Zymed) as secondary antibodies at room temperature for 1 hour,
The cells were washed three times with PBS-T at room temperature for 10 minutes. Then, the cells were treated with 20-fold diluted avidin-labeled Texas Red (Oncor) at room temperature for 1 hour.
After washing three times for 10 minutes at room temperature with 1000 kJ/ml, the localization of both proteins was examined using a scanning laser microscope (Olympus, Fluoview). Similar to the nuclear-localized RecQ5β protein, the topoisomerase 3α protein was also localized in the nucleus, and the localization of both proteins within the nucleus was consistent (Fig. 8a, b). Furthermore, the topoisomerase 3β protein was also localized in the nucleus, and the localization of both proteins within the nucleus was consistent with that of the RecQ5β protein (Fig. 8c, d). These results, combined with the immunoprecipitation results, demonstrate that the RecQ5β protein interacts with the topoisomerase 3α protein or the topoisomerase 3β protein within the nucleus. INDUSTRIAL APPLICABILITY : The present invention provides a nuclear-localized RecQ5-type DNA helicase. D
Based on the knowledge that NA helicase supports chromosome stability, the nuclear localization feature is an important factor that allows for the analysis of the original function of DNA helicase. Even if we assume that, for example, 0.1% of the DNA that makes up the chromosomes in the nucleus is used for gene expression, the concentration reaches 20 μM. Moreover, if several hundred times as many copies of mRNA coexist, the nucleus is in a state where the risk of "entanglement" between single-stranded DNA or between single-stranded DNA and RNA is significantly increased. Under these circumstances, the double-stranded DNA helicase, also known as a DNA unwinding enzyme, is required.
It is highly likely that DNA helicase, which has the ability to unwind NA into single-stranded DNA, plays an important role.
It is a very interesting fact that the RecQ5β helicase (RecQ5α) lacks the C-terminal structure characteristic of the RecQ5β of the present invention. Furthermore, immunoprecipitation experiments have shown that the RecQ5β of the present invention interacts with topoisomerases 3α and β, among the three type I topoisomerases. In addition, immunofluorescence in cells has shown that the localization of topoisomerases 3α and β coincides with that of RecQ5β. These findings, combined with the high expression of RecQ5β in the testis, suggest that the RecQ5β of the present invention interacts with topoisomerases 3α and β in the cell nucleus and is closely involved in DNA metabolic reactions such as recombination and repair. Furthermore, the cytoplasm-localized isoform (Re
Therefore, RecQ5β of the present invention, which includes RecQ5α, is expected to be a useful protein for the diagnosis and treatment of chromosomal instability diseases.
【配列表】 [Sequence List]
図1は、ヒトRecQ5遺伝子のゲノム構造を模式的に示す図である。3つの
RecQ5アイソフォームに共通のエクソンに対応するcDNAの塩基配列番号
を太字で、RecQ5αに特異的なcDNAの塩基配列番号を細字で、RecQ
5βに特異的なcDNAの塩基配列番号をイタリック体で、またRecQ5γに
特異的なcDNAの塩基配列番号を()に示した。
図2は、RecQ5アイソフォームのエキソンの使い分けを模式的に示す図で
ある。
図3は、RecQ5アイソフォームの構造を模式的に示す図である。
図4は、RecQ5β mRNAの発現ヒト臓器における発現を解析したノー
ザンブロット法の結果を示す写真である。RecQ5β特異的cDNAをプロー
ブとして用いた。
a;心臓,b;脳,c;胎盤,d;肺,e;肝臓,f;骨格筋,g;腎臓,h;
膵臓,i;脾臓,j;胸腺,k;前立腺,l;精巣,m;卵巣,n;小腸,o;
大腸,p;末梢血リンパ球
図5は、HAエピトープ・ヒトRecQ5アイソフォーム融合タンパク質発現
ベクターの構造を示す模式図、並びにRecQ5アイソフォームタンパク質のヒ
ト293EBNA細胞における発現状態の解析結果を示す写真である。
a:発現ベクターの構造:pcDNA3プラスミドを基礎とした、RecQ5α
、RecQ5β、RecQ5γ及びRecQ5βのC末246アミノ酸の発現ベ
クターを構築した。各構築のN末端にインフルエンザ・ヘマグルチニンのエピト
ープ(HA)を付けてある。
b:ウエスタンブロットによる発現解析結果を示す写真:mockとしてpcD
NA3プラスミドと、4種類のRecQ5発現ベクターをそれぞれ293EBN
A細胞に発現させ、細胞抽出液をSDS−PAGEにより分画し抗HA抗体を用
いて検出した。
図6は、RecQ5アイソフォームタンパク質のヒト293EBNA細胞にお
ける局在の解析結果を示す写真である。
a〜hの各パネル左(緑色)はRecQ5アイソフォームタンパク質の局在を抗
HA抗体で検出したもの。またパネルの右(青色)は核をDAPIにより染色し
たもの。
図7は、RecQ5βとトポイソメラーゼ3α及びβとの相互作用のウエスタ
ンブロット法による解析結果を示す写真である。
HAエピトープをもつRecQ5βの発現プラスミドを単独、あるいはFlag
エピトープをもつI型トポイソメラーゼ(Topoisomerasel,To
poisomerase3α,Topoisomerase3β)の発現プラス
ミドとともにヒト293EBNA細胞に発現させた。RecQ5βはトポイソメ
ラーゼ3α及びβと共沈する。
a:各発現細胞におけるRecQ5βの発現を抗HA抗体で検出した。
b:各発現細胞におけるI型トポイソメラーゼの発現を抗Flag抗体で検出し
た。
c:各発現細胞の抽出液を抗Flag抗体で免疫沈降し、沈降したタンパク質を
抗HA抗体で検出した。
図8は、RecQ5βとトポイソメラーゼ3α及びβとの局在の一致を確認す
るために行った免疫化学的検出の結果を示す写真である。
HAエピトープをもつRecQ5βの発現プラスミドをFlagエピトープをも
つトポイソメラーゼ3α及びβの発現プラスミドとともにヒト293EBNA細
胞に発現させ、局在を抗HA(RecQ5β/赤色)及び抗Flag(トポイソ
メラーゼ3αあるいはβ/緑色)を用いて免疫蛍光法にて検出した。
a,bはRecQ5βとトポイソメラーゼ3αの局在を、
またc,dはRecQ5βとトポイソメラーゼ3βの局在を示す。
a〜dの各パネル左(緑色)はトポイソメラーゼ3αあるいはβの局在を、また
各パネル中央(赤色)はRecQ5βの局在を示し、各パネル右はそれぞれの局
在を重ね合わせたものである。右のパネルで黄色に見える部分はRecQ5βと
トポイソメラーゼ3αあるいはβとの局在の一致を示す。
Figure 1 is a diagram showing the genomic structure of the human RecQ5 gene. The nucleotide sequence numbers of the cDNAs corresponding to the exons common to the three RecQ5 isoforms are shown in bold, the nucleotide sequence numbers of the cDNAs specific to RecQ5α are shown in thin letters, and the nucleotide sequence numbers of the RecQ5α-specific cDNAs are shown in bold.
The base sequence numbers of the cDNA specific to RecQ5β are shown in italics, and the base sequence numbers of the cDNA specific to RecQ5γ are shown in parentheses. Figure 2 is a diagram showing the schematic diagram of the exon usage of RecQ5 isoforms. Figure 3 is a diagram showing the schematic diagram of the structure of RecQ5 isoforms. Figure 4 is a photograph showing the results of a Northern blot analysis of RecQ5β mRNA expression in human organs. RecQ5β-specific cDNA was used as a probe. a; heart, b; brain, c; placenta, d; lung, e; liver, f; skeletal muscle, g; kidney, h;
Pancreas, i; spleen, j; thymus, k; prostate, l; testis, m; ovary, n; small intestine, o;
Colon, p: Peripheral blood lymphocytes. Figure 5 shows a schematic diagram illustrating the structure of the HA epitope-human RecQ5 isoform fusion protein expression vector, as well as a photograph showing the results of an analysis of the expression state of RecQ5 isoform proteins in human 293EBNA cells. a: Expression vector structure: RecQ5α based on the pcDNA3 plasmid.
Expression vectors for RecQ5β, RecQ5γ, and the C-terminal 246 amino acids of RecQ5β were constructed. The influenza hemagglutinin epitope (HA) was added to the N-terminus of each construct. b: Photograph showing the results of expression analysis by Western blot. pcD was used as a mock control.
The NA3 plasmid and four types of RecQ5 expression vectors were each
RecQ5 was expressed in human 293EBNA cells, and cell extracts were fractionated by SDS-PAGE and detected using an anti-HA antibody. Figure 6 is a photograph showing the results of an analysis of the localization of RecQ5 isoform proteins in human 293EBNA cells. The left panels (green) in each of a to h show the localization of RecQ5 isoform proteins detected with an anti-HA antibody. The right panels (blue) show nuclei stained with DAPI. Figure 7 is a photograph showing the results of an analysis of the interaction of RecQ5β with topoisomerase 3α and β by Western blotting. RecQ5β expression plasmids carrying the HA epitope were expressed alone or in combination with Flag
Type I topoisomerase (Topoisomerase) with epitopes
RecQ5β was expressed in human 293EBNA cells together with expression plasmids for topoisomerases 3α and 3β. RecQ5β coprecipitates with topoisomerases 3α and β. a: Expression of RecQ5β in each expressing cell was detected with an anti-HA antibody. b: Expression of type I topoisomerase in each expressing cell was detected with an anti-Flag antibody. c: Extracts from each expressing cell were immunoprecipitated with an anti-Flag antibody, and the precipitated proteins were detected with an anti-HA antibody. Figure 8 is a photograph showing the results of immunochemical detection performed to confirm the coincidence of the localization of RecQ5β with topoisomerases 3α and β. An expression plasmid for RecQ5β carrying the HA epitope was expressed in human 293EBNA cells together with expression plasmids for topoisomerase 3α and β carrying the Flag epitope, and localization was detected by immunofluorescence using anti-HA (RecQ5β/red) and anti-Flag (topoisomerase 3α or β/green). Panels a and b show the localization of RecQ5β and topoisomerase 3α, while panels c and d show the localization of RecQ5β and topoisomerase 3β. The left (green) part of each panel in a–d shows the localization of topoisomerase 3α or β, and the center (red) of each panel shows the localization of RecQ5β. The right panel shows an overlay of the respective localizations. The yellow areas in the right panels indicate the coincidence of the localization of RecQ5β with topoisomerase 3α or β.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI G01N 33/53 G01N 33/53 D (注)この公表は、国際事務局(WIPO)により国際公開された公報を基に作 成したものである。 なおこの公表に係る日本語特許出願(日本語実用新案登録出願)の国際公開の 効果は、特許法第184条の10第1項(実用新案法第48条の13第2項)に より生ずるものであり、本掲載とは関係ありません。─────────────────────────────────────────────────────── Continued from the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FIG G01N 33/53 G01N 33/53 D (Note) This publication has been created based on the gazette published internationally by the International Bureau of Patents (WIPO). The effect of the international publication of the Japanese language patent application (Japanese language utility model registration application) related to this publication arises pursuant to Article 184-10, Paragraph 1 of the Patent Act (Article 48-13, Paragraph 2 of the Utility Model Act), and is unrelated to this publication.
Claims (15)
ド。 (b)配列番号:2に記載されたアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチ
ド。 (c)配列番号:2に記載されたアミノ酸配列において、1もしくは数個の
アミノ酸が欠失、付加、挿入および/または他のアミノ酸による置換により修飾
されたアミノ酸配列からなり、ヘリカーゼ活性を有する核内局在性タンパク質を
コードするポリヌクレオチド。 (d)配列番号:1に記載された塩基配列からなるDNAとストリンジェン
トな条件下でハイブリダイズするDNAによってコードされるタンパク質であっ
て、ヘリカーゼ活性を有する核内局在性タンパク質をコードするポリヌクレオチ
ド。[Claim 1] A polynucleotide set forth in any one of the following (a) to (d): (a) a polynucleotide comprising a protein-coding region of the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 2; (b) a polynucleotide encoding the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2; (c) a polynucleotide encoding a nuclear-localized protein having helicase activity, the polynucleotide consisting of an amino acid sequence in which one or more amino acids in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2 have been modified by deletion, addition, insertion, and/or substitution with other amino acids; (d) a polynucleotide encoding a nuclear-localized protein having helicase activity, the polynucleotide being a protein encoded by DNA that hybridizes under stringent conditions with DNA consisting of the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1.
ターを保持する形質転換体。4. A transformant harboring the polynucleotide according to claim 1 or the vector according to claim 3.
含む、請求項2に記載の蛋白質の製造方法。5. A method for producing the protein according to claim 2, which comprises the steps of culturing the transformant according to claim 5 and recovering the expression product.
する塩基配列を含むポリヌクレオチド、またはその相補鎖に相補的な塩基配列を
含む、少なくとも15ヌクレオチドの鎖長を持つポリヌクレオチド。[Claim 6] A polynucleotide having a chain length of at least 15 nucleotides, which comprises a polynucleotide containing a base sequence corresponding to 1390 to 3703 in the base sequence set forth in SEQ ID NO: 1, or a base sequence complementary to the complementary strand thereof.
リヌクレオチド合成用プライマー。7. The primer for polynucleotide synthesis according to claim 1, which comprises the polynucleotide according to claim 6.
リヌクレオチド検出用プローブ。8. The probe for detecting the polynucleotide according to claim 1, which comprises the polynucleotide according to claim 6.
チセンスDNA。9. An antisense DNA to the polynucleotide of claim 1 or a part thereof.
相当するアミノ酸配列からなる部分ペプチド。10. A partial peptide consisting of an amino acid sequence corresponding to positions 411 to 991 in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2.
相当するアミノ酸配列からなる部分ペプチドを認識する抗体。11. An antibody that recognizes a partial peptide consisting of the amino acid sequence corresponding to positions 411 to 991 in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2.
からなるタンパク質、またはその部分ペプチドを接触させ、両者の免疫学的反応
を検出する工程を含む免疫学的測定方法。12. An immunoassay method comprising the steps of contacting the antibody of claim 11 with a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2 or a partial peptide thereof, and detecting an immunological reaction between the two.
配列からなるタンパク質、またはその部分ペプチドの検出用試薬。13. A reagent for detecting a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2 or a partial peptide thereof, comprising the antibody set forth in claim 11.
ランスジェニック非ヒト脊椎動物。14. A transgenic non-human vertebrate in which the expression level of the polynucleotide according to claim 1 is altered.
ト動物である請求項14に記載のトランスジェニック非ヒト脊椎動物。15. The transgenic non-human vertebrate according to claim 14, which is a knockout animal lacking the function of the polynucleotide according to claim 1.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11-284001 | 1999-10-05 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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