JP5392992B2 - Autophosphorylation receptor agonist, antagonist screening method, genetically modified yeast - Google Patents
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Description
本発明は、受容体にアゴニストが結合したときに自己リン酸化(プロテインキナーゼ)作用が活性化される受容体を酵母で発現させ、該受容体に結合する物質(アゴニスト、アンタゴニスト)をスクリーニングする方法、遺伝子組換え酵母、キット及びコンビネーションに関する。 The present invention relates to a method for screening a substance (agonist or antagonist) that binds to the receptor by expressing in yeast the receptor whose autophosphorylation (protein kinase) action is activated when the agonist binds to the receptor. , Genetically modified yeast, kits and combinations.
受容体の多くは細胞膜に存在し、外部の刺激を認識して情報を伝達するための構造を有している。 Many receptors are present in the cell membrane and have a structure for recognizing external stimuli and transmitting information.
受容体として、Gタンパク質共役型受容体(GPCR)を酵母に組み込んだアゴニストのハイスループットスクリーニング系が知られている(特許文献1,2)。
EGF、IL-5などの自己リン酸化型受容体は生体の基礎的機能において重要であり、例えば抗がん剤としてEGF受容体の作用するゲフィチニブが上市されている。 Autophosphorylated receptors such as EGF and IL-5 are important in the basic functions of the living body. For example, gefitinib on which the EGF receptor acts as an anticancer agent is marketed.
一方、自己リン酸化型受容体に対するアゴニスト/アンタゴニストのハイスループットスクリーニング系は確立されていなかった。 On the other hand, an agonist / antagonist high-throughput screening system for autophosphorylated receptors has not been established.
本発明は、自己リン酸化型受容体に対するアゴニスト/アンタゴニストのハイスループットスクリーニング系を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a high-throughput screening system for agonists / antagonists for autophosphorylated receptors.
Gタンパク質共役型受容体(GPCR)は、本来酵母にも存在するものであり、哺乳類のGPCRを酵母で発現可能であると予測される。実際、特許文献1,2では、酵母に本来存在するGPCRの三量体Gタンパク質を利用し、GPCRに対するアゴニスト/アンタゴニストのスクリーニングを行っている。
G protein-coupled receptors (GPCRs) originally exist in yeast, and it is predicted that mammalian GPCRs can be expressed in yeast. In fact,
一方、自己リン酸化型受容体と該受容体のリン酸化部位を認識可能なアダプタータンパク質は酵母に存在しないため、これらを別々に発現させた場合に酵母において実際に機能するかは全く予測できなかった。哺乳類由来のEGF受容体のみを酵母で発現させ、その発現を抗体で確認したこと、酵母細胞で発現させた細胞外ドメインのみを有するEGF受容体の欠失変異体は、EGFと結合できることを報告している (非特許文献1)。しかしながら、該受容体が酵母で実際に機能することは確認されておらず、また、アダプタータンパク質は同時発現されていない。従って、非特許文献1では、アゴニスト/アンタゴニストのスクリーニングを行う方法は一切開示されていない。
On the other hand, since there is no autophosphorylated receptor and an adapter protein capable of recognizing the phosphorylation site of the receptor in yeast, it cannot be predicted at all whether it actually functions in yeast when expressed separately. It was. Reported that only mammalian EGF receptor was expressed in yeast and that its expression was confirmed with antibodies, and deletion mutants of EGF receptor having only extracellular domain expressed in yeast cells can bind to EGF. (Non-Patent Document 1). However, it has not been confirmed that the receptor actually functions in yeast, and the adapter protein is not co-expressed. Therefore, Non-Patent
本発明では、上記の問題点を解決する手段として、哺乳類由来の自己リン酸化型受容体を発現した改変型酵母細胞を用いたスクリーニングシステムを提供する。
1. アゴニスト/アンタゴニストのスクリーニング方法であって、哺乳類の自己リン酸化型受容体と、リン酸化された該受容体を認識可能なアダプタータンパク質を共発現する酵母に前記受容体のアゴニスト/アンタゴニスト候補物質を作用させ、該アゴニスト/アンタゴニスト候補物質が該受容体に結合している酵母を検出する工程を含み、前記自己リン酸化型受容体がリガンドの結合により多量体化して、受容体自身のキナーゼ作用もしくは受容体に構成的に結合するチロシンキナーゼの作用により受容体自身および/または受容体に構成的に結合するチロシンキナーゼがリン酸化される、方法。
2. 前記自己リン酸化型受容体が、リガンドの結合により多量体化して、受容体自身のキナーゼ作用により受容体自身がリン酸化される、項1に記載の方法。
3. 前記自己リン酸化型受容体がリガンドの結合により多量体化して、受容体に構成的に結合するチロシンキナーゼの作用により受容体自身と受容体に構成的に結合するチロシンキナーゼの両方がリン酸化される、項1に記載の方法。
4. アゴニスト/アンタゴニストのスクリーニング方法であって、哺乳類の自己リン酸化型受容体を発現する酵母に前記受容体のアゴニスト/アンタゴニスト候補物質を作用させ、該アゴニスト/アンタゴニスト候補物質が該受容体に結合している酵母を検出する工程を含み、
前記自己リン酸化型受容体がアゴニストの結合により多量体化して、受容体自身のキナーゼ作用もしくは受容体に構成的に結合するチロシンキナーゼの作用により受容体自身もしくは受容体に構成的に結合するチロシンキナーゼがリン酸化され、
前記リン酸化の検出は、前記酵母の細胞壁を溶解し、細胞壁溶解酵母に前記リン酸化を検出可能な抗体を作用させることにより行なう、
方法。
5. 前記自己リン酸化型受容体がアゴニストの結合により多量体化して、受容体自身のキナーゼ作用により受容体自身がリン酸化される、項4に記載の方法。
6. 前記自己リン酸化型受容体がアゴニストの結合により多量体化して、受容体に構成的に結合するチロシンキナーゼの作用により受容体自身と受容体に構成的に結合するチロシンキナーゼの両方がリン酸化される、項4に記載の方法。
7. 哺乳類の自己リン酸化型受容体は、
(i)受容体自身が自己リン酸化作用を有するか、或いは、
(ii)gp130またはβcを共有し、かつ、チロシンキナーゼがgp130またはβcに構成的に結合し、該チロシンキナーゼの作用によりチロシンキナーゼ自身とgp130またはβcの両方をリン酸化する
受容体である、項1または4に記載の方法。
8. 受容体に構成的に結合するチロシンキナーゼがJAK1,JAK2またはJAK3である項1または4に記載の方法。
9. チロシンキナーゼが構成的に結合し、かつ、アゴニスト依存的に該チロシンキナーゼがリン酸化される受容体が、インターロイキン受容体のα鎖とβ鎖(βc)を含む、項1または4に記載の方法。
10. チロシンキナーゼが構成的に結合し、かつ、アゴニスト依存的に該チロシンキナーゼがリン酸化される受容体が、gp130を含む、項1または4に記載の方法。
11. アゴニストの結合により多量体化し、該アゴニストの受容体に構成的に結合するチロシンキナーゼ若しくは受容体自身が有するチロシンキナーゼの作用によりチロシンキナーゼおよび/または受容体自身がリン酸化を受ける哺乳類の自己リン酸化型受容体と、該リン酸化を酵母中で認識可能なアダプタータンパク質を共発現してなる、遺伝子組換え酵母。
12. チロシンキナーゼ作用を有し、かつ、アゴニストの結合により多量体化して自己リン酸化する哺乳類の受容体と、該受容体のリン酸化を認識可能なアダプタータンパク質を共発現する項11に記載の遺伝子組換え酵母。
13. アゴニストの結合により多量体化するβcまたはgp130を共有する受容体と、該受容体に構成的に結合するチロシンキナーゼ(該チロシンキナーゼはアゴニストの結合によりβcまたはgp130とチロシンキナーゼ自身をリン酸化する)と、βc、gp130またはチロシンキナーゼのリン酸化を認識可能なアダプタータンパク質を共発現する項11に記載の遺伝子組換え酵母。
14. アゴニストの結合により多量体化し、該アゴニストの受容体に構成的に結合するチロシンキナーゼ若しくは受容体自身が有するチロシンキナーゼの作用によりチロシンキナーゼおよび/または受容体自身がリン酸化を受ける哺乳類の自己リン酸化型受容体と、前記リン酸化を検出可能な抗体を含む、前記受容体に対するアゴニスト/アンタゴニストをスクリーニングするためのキット。
15. 酵母の細胞壁を溶解する酵素をさらに含む項14に記載のキット。
16. アゴニストの結合により多量体化し、該アゴニストの受容体に構成的に結合するチロシンキナーゼ若しくは受容体自身が有するチロシンキナーゼの作用によりチロシンキナーゼおよび/または受容体自身がリン酸化を受ける哺乳類の自己リン酸化型受容体と、前記リン酸化を検出可能な抗体のコンビネーション。
17. アゴニストの結合により多量体化し、該アゴニストの受容体に構成的に結合するチロシンキナーゼ若しくは受容体自身が有するチロシンキナーゼの作用によりチロシンキナーゼおよび/または受容体自身がリン酸化を受ける哺乳類の自己リン酸化型受容体と、酵母の細胞壁を溶解する酵素と、前記リン酸化を検出可能な抗体のコンビネーション。
In the present invention, as a means for solving the above-mentioned problems, a screening system using a modified yeast cell expressing a mammalian-derived autophosphorylated receptor is provided.
1. A method for screening an agonist / antagonist, wherein an agonist / antagonist candidate substance of the receptor acts on a yeast co-expressing a mammalian autophosphorylated receptor and an adapter protein capable of recognizing the phosphorylated receptor Detecting a yeast in which the agonist / antagonist candidate substance is bound to the receptor, wherein the autophosphorylated receptor is multimerized by binding of a ligand, and the receptor itself has a kinase action or receptor. A method wherein the action of a tyrosine kinase that constitutively binds to the body phosphorylates the receptor itself and / or a tyrosine kinase that constitutively binds to the receptor.
2.
3. The autophosphorylated receptor is multimerized by the binding of a ligand, and both the receptor itself and the tyrosine kinase that binds constitutively to the receptor are phosphorylated by the action of the tyrosine kinase that constitutively binds to the receptor.
4). A method for screening an agonist / antagonist, wherein an agonist / antagonist candidate substance of the receptor is allowed to act on a yeast expressing a mammalian autophosphorylated receptor, and the agonist / antagonist candidate substance binds to the receptor. Detecting the yeast
Tyrosine that binds to the receptor itself or to the receptor by multimerization of the autophosphorylated receptor by the binding of an agonist and by the kinase action of the receptor itself or the action of tyrosine kinase that constitutively binds to the receptor The kinase is phosphorylated,
The phosphorylation detection is performed by lysing the cell wall of the yeast and allowing the antibody capable of detecting phosphorylation to act on the cell wall lysed yeast.
Method.
5. Item 5. The method according to
6). The autophosphorylated receptor is multimerized by the binding of an agonist, and both the receptor itself and the tyrosine kinase that binds constitutively to the receptor are phosphorylated by the action of the tyrosine kinase that constitutively binds to the receptor. Item 5. The method according to
7). The mammalian autophosphorylated receptor is
(i) the receptor itself has an autophosphorylation effect, or
(ii) a receptor that shares gp130 or βc, and that tyrosine kinase constitutively binds to gp130 or βc and phosphorylates both tyrosine kinase itself and gp130 or βc by the action of the tyrosine kinase. 5. The method according to 1 or 4.
8). Item 5. The method according to
9. Item 5. The receptor according to
10. Item 5. The method according to
11. Mammalian autophosphorylation that undergoes tyrosine kinase and / or receptor phosphorylation by the action of tyrosine kinase that is multimerized by the binding of an agonist and constitutively binds to the receptor of the agonist or the receptor itself A genetically modified yeast obtained by co-expressing a type receptor and an adapter protein capable of recognizing the phosphorylation in yeast.
12 Item 12. The gene set according to
13. A receptor sharing βc or gp130 that multimerizes upon binding of an agonist and a tyrosine kinase that constitutively binds to the receptor (the tyrosine kinase phosphorylates βc or gp130 and tyrosine kinase itself upon binding of the agonist) Item 12. The genetic recombinant yeast according to
14 Mammalian autophosphorylation that undergoes tyrosine kinase and / or receptor phosphorylation by the action of tyrosine kinase that is multimerized by the binding of an agonist and constitutively binds to the receptor of the agonist or the receptor itself A kit for screening an agonist / antagonist for the receptor comprising a type receptor and an antibody capable of detecting the phosphorylation.
15. Item 15. The kit according to Item 14, further comprising an enzyme that dissolves the cell wall of yeast.
16. Mammalian autophosphorylation that undergoes tyrosine kinase and / or receptor phosphorylation by the action of tyrosine kinase that is multimerized by the binding of an agonist and constitutively binds to the receptor of the agonist or the receptor itself A combination of a type receptor and an antibody capable of detecting the phosphorylation.
17. Mammalian autophosphorylation that undergoes tyrosine kinase and / or receptor phosphorylation by the action of tyrosine kinase that is multimerized by the binding of an agonist and that constitutively binds to the receptor of the agonist or the receptor itself A combination of a type receptor, an enzyme that dissolves the cell wall of yeast, and an antibody capable of detecting the phosphorylation.
本明細書において、自己リン酸化型受容体とは、以下の2つのタイプの受容体を含む:
(a) βcもしくはgp130を共有し、アゴニストの結合により受容体とβcもしくはgp130を含む多量体を形成し、且つ、βcもしくはgp130に構成的に結合したチロシンキナーゼを活性化してβcもしくはgp130とチロシンキナーゼをリン酸化する受容体。
As used herein, autophosphorylated receptors include the following two types of receptors:
(a) Sharing βc or gp130, forming a multimer containing a receptor and βc or gp130 by binding an agonist, and activating tyrosine kinase constitutively bound to βc or gp130 to activate βc or gp130 and tyrosine A receptor that phosphorylates kinases.
(b) 受容体自身がチロシンキナーゼ作用を有し、アゴニストの結合により受容体が多量体化し、且つ、多量体化した受容体がチロシンキナーゼ作用により自己リン酸化する受容体。 (b) A receptor that itself has a tyrosine kinase action, the receptor multimerizes by binding of an agonist, and the multimerized receptor autophosphorylates by a tyrosine kinase action.
上記(a)の場合には、リガンド(アゴニスト/アンタゴニスト)が結合可能な受容体部分はリン酸化されないが、該受容体部分はβcもしくはgp130とヘテロ多量体を形成し、βcもしくはgp130とチロシンキナーゼ(βcもしくはgp130に構成的に結合する)がリン酸化され、ヘテロ多量体(受容体複合体)がリン酸化されているため、本明細書では、このような受容体も自己リン酸化型受容体という。 In the case of (a) above, the receptor moiety to which the ligand (agonist / antagonist) can bind is not phosphorylated, but the receptor moiety forms a heteromultimer with βc or gp130, and βc or gp130 and tyrosine kinase In the present specification, such a receptor is also referred to as an autophosphorylated receptor because (which constitutively binds to βc or gp130) is phosphorylated and a heteromultimer (receptor complex) is phosphorylated. That's it.
「構成的に結合する」とは、チロシンキナーゼとβcもしくはgp130を酵母で別々に(キメラタンパク質ではなく)発現させた場合にもチロシンキナーゼとβcもしくはgp130が酵母内で結合/会合することを意味し、これらは別々のタンパク質として酵母中で発現されてもよく、あるいはキメラタンパク質として発現させてもよい。 “Constitutively binds” means that tyrosine kinase and βc or gp130 bind / associate in yeast even when tyrosine kinase and βc or gp130 are expressed separately (not chimeric protein) in yeast. These may be expressed in yeast as separate proteins or may be expressed as chimeric proteins.
本発明の特徴は、以下の2点にある:
第1は、酵母に存在しない哺乳類由来の受容体と酵母に存在しない(哺乳類由来が好ましい)アダプタータンパク質を酵母内で同時に発現させ、これにより、非酵母受容体システムにおいても該受容体に対するアゴニストの結合によるシグナルが酵母内で正しく伝達されることを確認したことである。
The features of the present invention are as follows:
First, a mammalian-derived receptor that is not present in yeast and an adapter protein that is not present in yeast (preferably derived from mammals) are simultaneously expressed in yeast, thereby allowing agonists for the receptor to be expressed in non-yeast receptor systems. It was confirmed that the signal due to binding was correctly transmitted in yeast.
第2は、酵母に存在しない哺乳類由来の自己リン酸化型受容体を酵母内で発現させ、該受容体に対するアゴニストの結合による自己リン酸化を抗体により確認したことである。特に、酵母内におけるリン酸化を、酵母を破砕することなく細胞壁を溶解することで確認することができ、アゴニスト/アンタゴニストを確実にスクリーニングできることを本発明者は初めて明らかにした。 Second, a mammal-derived autophosphorylated receptor that does not exist in yeast is expressed in yeast, and autophosphorylation by binding of an agonist to the receptor is confirmed by an antibody. In particular, the present inventor has revealed for the first time that phosphorylation in yeast can be confirmed by lysing the cell wall without disrupting the yeast, and that agonists / antagonists can be reliably screened.
本発明では、アゴニストと受容体が結合したときに引き起こされる自己リン酸化型受容体のリン酸化反応と多量体形成を以下の2つの方法で検出することによりアゴニスト/アンタゴニストのスクリーニングを可能とする(図1、図6、図7参照)。ここで、リン酸化されるのは、受容体自身がチロシンキナーゼ作用を有する受容体(例えばEGF受容体)の場合には、受容体自身であり、受容体自身はチロシンキナーゼ作用を持たず、受容体に共有される(リガンドが結合した際の受容体複合体に含まれる)βcまたはgp130にチロシンキナーゼ(例えばJAK1、JAK2、JAK3などのヤヌスキナーゼ(JAK))が構成的に結合される受容体の場合には、βcまたはgp130とチロシンキナーゼの両方である。後者の場合には、アダプタータンパク質により認識されるリン酸化はβc/gp130のリン酸化とチロシンキナーゼ自身のリン酸化のいずれであってもよいが、好ましくはアダプタータンパク質はチロシンキナーゼのリン酸化を認識する。
第1の方法:リン酸化された受容体に特異的に結合するアダプタータンパク質を哺乳類(特にヒト)由来の受容体とともに酵母で同時に発現させ、アダプタータンパク質と受容体の結合をレポーター遺伝子の発現や細胞増殖により検出する方法。本明細書において、アダプタータンパク質とは、受容体に共有されるβcもしくはgp130のリン酸化、βcもしくはgp130に構成的に結合されるチロシンキナーゼのリン酸化、或いはチロシンキナーゼ作用を有する受容体自身のリン酸化を認識するタンパク質を意味する。
The present invention enables screening for agonists / antagonists by detecting the phosphorylation reaction and multimer formation of autophosphorylated receptors caused by binding of an agonist and a receptor by the following two methods ( (See FIGS. 1, 6, and 7). Here, in the case where the receptor itself is a receptor having a tyrosine kinase action (for example, EGF receptor), phosphorylation is performed on the receptor itself, and the receptor itself has no tyrosine kinase action. Receptors in which tyrosine kinases (e.g., Janus kinases (JAK) such as JAK1, JAK2, JAK3) are constitutively bound to βc or gp130 shared by the body (contained in the receptor complex when the ligand is bound) In this case, both βc or gp130 and tyrosine kinase. In the latter case, phosphorylation recognized by the adapter protein may be either βc / gp130 phosphorylation or phosphorylation of the tyrosine kinase itself, but preferably the adapter protein recognizes tyrosine kinase phosphorylation. .
First method: An adapter protein that specifically binds to a phosphorylated receptor is simultaneously expressed in yeast together with a mammalian (especially human) receptor, and the binding between the adapter protein and the receptor is expressed in reporter gene expression or cells. Method to detect by proliferation. In the present specification, the adapter protein means phosphorylation of βc or gp130 shared by the receptor, phosphorylation of tyrosine kinase constitutively bound to βc or gp130, or phosphorylation of the receptor itself having tyrosine kinase action. It means a protein that recognizes oxidation.
アダプタータンパク質としては、例えばShc、Grb2が挙げられ、哺乳類由来のアダプタータンパク質が好ましい。 Examples of adapter proteins include Shc and Grb2, and mammal-derived adapter proteins are preferred.
Shc/Grb2は単独で酵母中に発現してもよく、GDP/GTP交換因子(例えばSos)に融合されていてもよい。本発明においては、酵母においてさらにGDP/GTP交換因子(例えばSos)を同時発現させるのが好ましい。GDP/GTP交換因子の由来は、哺乳類(特にヒト)が好ましいが、その他であってもよい。酵母としてCdc25熱感受性変異体を使用した場合には、37℃の培養条件においてGDP/GTP交換因子(例えばSos)は本来酵母で発現されているCdc25熱感受性変異体の機能を置き換えることができる。Shc/Grb2がリン酸化されたβcまたはリン酸化されたgp130に結合し、このShc/Grb2に必要に応じて融合されているGDP/GTP交換因子(例えばSos)が細胞内膜近傍へ濃縮されると、GDP/GTP交換因子(例えばSos)が酵母内在性のRas1/2に結合しているGDPをGTPに交換することを促進するため、酵母の増殖が促進される。これにより受容体へのアゴニストの結合を酵母の増殖を指標にスクリーニングすることもでき、或いは、GDP/GTP交換因子(例えばSos)の結合時におけるRas1/2を介した転写因子の活性化をレポータージーンアッセイにより検出することもできる(図1、図7参照)。 Shc / Grb2 may be expressed alone in yeast or may be fused to a GDP / GTP exchange factor (eg, Sos). In the present invention, it is preferable to further co-express a GDP / GTP exchange factor (for example, Sos) in yeast. The origin of the GDP / GTP exchange factor is preferably a mammal (particularly human), but may be other. When the Cdc25 thermosensitive mutant is used as yeast, the GDP / GTP exchange factor (for example, Sos) can replace the function of the Cdc25 thermosensitive mutant originally expressed in yeast under the culture conditions of 37 ° C. Shc / Grb2 binds to phosphorylated βc or phosphorylated gp130, and the GDP / GTP exchange factor (eg, Sos) fused to this Shc / Grb2 as necessary is concentrated near the intracellular membrane Then, since the GDP / GTP exchange factor (for example, Sos) promotes the exchange of the GDP bound to the yeast endogenous Ras1 / 2 to the GTP, the growth of the yeast is promoted. This enables screening of agonist binding to the receptor using yeast growth as an indicator, or activation of a transcription factor via Ras1 / 2 upon binding of a GDP / GTP exchange factor (for example, Sos) to the reporter gene. It can also be detected by assay (see FIGS. 1 and 7).
本発明の特に好ましい実施形態では、アダプタータンパク質Shcまたはアダプタータンパク質Grb2が哺乳動物由来Sos(GDP/GTP交換因子)と融合したもの(Shc-Sosまたは、Grb2-Sos)を使用することができる。37℃のスクリーニング条件において、哺乳動物由来Sosは、酵母内在性のCdc25H(GDP/GTP交換因子であり、熱感受性)の代わりとして働き、細胞を増殖させるシグナル伝達を行う。本スクリーニングにおいては、以下のようなシグナル伝達となっている:アゴニストが受容体に結合→受容体の多量体化→受容体のチロシン残基のリン酸化→受容体のリン酸化チロシン残基をShcまたはGrb2が認識して結合することによりShc-Sosまたは、Grb2-Sosが酵母細胞膜近傍へ濃縮される→細胞膜近傍へ濃縮されたShc-Sosまたは、Grb2-Sosが酵母内在性Cdc25Hのかわりに働き、細胞が増殖する。 In a particularly preferred embodiment of the present invention, an adapter protein Shc or adapter protein Grb2 fused with mammalian-derived Sos (GDP / GTP exchange factor) (Shc-Sos or Grb2-Sos) can be used. Under screening conditions at 37 ° C., mammalian-derived Sos acts as a substitute for yeast endogenous Cdc25H (a GDP / GTP exchange factor, heat sensitive), and carries out signal transduction to proliferate cells. In this screening, signal transduction is as follows: agonist binds to receptor → receptor multimerization → phosphorylation of receptor tyrosine residue → receptor phosphorylation tyrosine residue Shc Or, when Grb2 recognizes and binds, Shc-Sos or Grb2-Sos is concentrated near the yeast cell membrane → Shc-Sos or Grb2-Sos concentrated near the cell membrane acts instead of yeast endogenous Cdc25H The cells proliferate.
第2の方法:リン酸化された受容体に特異的に結合する抗体により検出する方法。酵母の細胞壁を溶解させた後に抗体を作用させることで、抗体が酵母内に移行し、細胞膜表面に存在する自己リン酸化型受容体のリン酸化を検出することができる。理論により拘束されることを望むものではないが、抗体が酵母内に移行するのは、細胞壁を溶解させたときに細胞膜に小孔が開くか、あるいは細胞膜の一部又は全体の構造が弱くなり、抗体が入りやすくなるからであると本発明者は考えている。 Second method: detection by an antibody that specifically binds to a phosphorylated receptor. By allowing the antibody to act after dissolving the yeast cell wall, the antibody moves into the yeast, and phosphorylation of an autophosphorylated receptor present on the surface of the cell membrane can be detected. While not wishing to be bound by theory, it is important that antibodies migrate into yeast when pores are opened in the cell membrane when the cell wall is lysed, or part or the entire structure of the cell membrane is weakened. The present inventor believes that it is easy for antibodies to enter.
アンタゴニストのスクリーニングは、あらかじめ酵母の培地中に既知のアゴニストを添加するか、アゴニストを細胞壁に発現可能な酵母を使用し、この既知のアゴニストによるレポーター遺伝子の発現や細胞増殖が無効となるような化合物をスクリーニングすることにより行うことができる。 Antagonist screening is done by adding a known agonist to the yeast medium in advance, or using a yeast that can express the agonist on the cell wall, and the expression of the reporter gene and cell growth by this known agonist are ineffective. Can be performed by screening.
酵母におけるアゴニストペプチド・タンパク質のコンビナトリアル・エンジニアリングにより、ランダムなペプチドを酵母細胞表層に発現させることができる。具体的には、ランダムなペプチドをシグナルペプチドと細胞壁表面に結合されるアンカーペプチドに連結させる。ランダムペプチドが細胞膜から分泌される際に、アンカーペプチドが細胞壁にひっかかり、ランダムなペプチドが細胞膜の受容体と結合することが可能になる。アンカータンパク質としては、以下のものが例示される:FLO42(FLO1タンパク質のC末側42個のペプチド)、α-アグルチニンのC末320アミノ酸、酵母凝集性タンパク質FLO1のC末42アミノ酸(FLO42)、C末102アミノ酸(FLO102)、C末146アミノ酸(FLO146)、C末318アミノ酸(FLO318)、エタノールアミンリン酸−6マンノースα1−2マンノースα1−6マンノースα1−4グルコサミンα1−6イノシトールリン脂質を基本構造とする糖脂質(GPIアンカー)。 Random peptides can be expressed on the surface of yeast cells by combinatorial engineering of agonist peptide proteins in yeast. Specifically, a random peptide is linked to a signal peptide and an anchor peptide that is bound to the cell wall surface. When the random peptide is secreted from the cell membrane, the anchor peptide is caught on the cell wall, allowing the random peptide to bind to the cell membrane receptor. Examples of the anchor protein include: FLO42 (42 peptides at the C-terminal side of FLO1 protein), C-terminal 320 amino acids of α-agglutinin, C-terminal 42 amino acids of yeast aggregating protein FLO1 (FLO42), C-terminal 102 amino acids (FLO102), C-terminal 146 amino acids (FLO146), C-terminal 318 amino acids (FLO318), ethanolamine phosphate-6 mannose α1-2 mannose α1-6 mannose α1-4 glucosamine α1-6 inositol phospholipid Glycolipid (GPI anchor) as the basic structure.
或いは、アゴニストの候補となるペプチドを糖鎖結合タンパク質ドメインと連結して酵母で発現させ、該ドメインの糖鎖部分が細胞壁中の糖鎖と相互作用又は絡み合うことによって、細胞表層にとどまり、受容体に結合させることもできる。 Alternatively, a peptide that is a candidate for an agonist is linked to a sugar chain-binding protein domain and expressed in yeast, and the sugar chain part of the domain interacts with or entangles with a sugar chain in the cell wall, so that it remains on the cell surface layer and is a receptor. Can also be combined.
本発明において、受容体を発現させるのに適当な酵母としては、S.cerevisiae BY4741、ATCC60715、MT8−1、W303a、IFO10150、YPH499、BJ5464などが挙げられる。シグナル伝達量が多い株が好ましいので、このような酵母株を選別するのがよい。 In the present invention, suitable yeasts for expressing the receptor include S. cerevisiae BY4741, ATCC60715, MT8-1, W303a, IFO10150, YPH499, BJ5464 and the like. Since a strain having a large amount of signal transduction is preferable, it is preferable to select such a yeast strain.
本明細書において、チロシンキナーゼとしては、JAK(JAK1、JAK2、JAK3、特にJAK2)、Lyn, Yes, Fyn, Fes, Hckなどが好ましく例示され、好ましくはJAK2が例示される。自己リン酸化型受容体には、gp130やβc鎖のようにJAK(JAK1、JAK2、JAK3、特にJAK2)のようなチロシンキナーゼを構成的に結合するものと、EGF受容体(EGFR)のように、受容体(EGFR)自体にチロシンキナーゼ活性を有するものが挙げられる。具体的には:
(i) gp130を共有する受容体
IL-6R、IL-11R、LIFR、CNTFR、OSMR、CT-1Rなど。
(ii) βcを共有する受容体
IL-3R、IL-5R、GM-CSFRなど。
(iii) 自己リン酸化作用を有する受容体のリガンド
Alkを含むAlkRファミリー、Axlを含むAxlRファミリー、DDR1を含むDDRファミリー、EGFRを含むEphRファミリー、Eph A1を含むEphARファミリー、Eph B1を含むEphBRファミリー、FGFR1を含むFGFRファミリー、IFG-1Rを含むIRファミリー、Metを含むMetRファミリー、MuSKを含むMuSKRファミリー、TrkAを含むニューロトロフィンRファミリー、PDGFR-αを含むPDGFRファミリー、RETを含むRETRファミリー、Ror1を含むRorRファミリー、Rykを含むRykRファミリー、Sevを含むSevRファミリー、Tie1を含むTieRファミリー、VEGFR-1を含むVEGFRファミリーなど。
In the present specification, preferable examples of the tyrosine kinase include JAK (JAK1, JAK2, JAK3, particularly JAK2), Lyn, Yes, Fyn, Fes, Hck and the like, and preferably JAK2. Autophosphorylated receptors include those that constitutively bind tyrosine kinases such as JAK (JAK1, JAK2, JAK3, especially JAK2), such as gp130 and βc chains, and EGF receptor (EGFR). The receptor (EGFR) itself has tyrosine kinase activity. In particular:
(i) Receptor sharing gp130
IL-6R, IL-11R, LIFR, CNTFR, OSMR, CT-1R, etc.
(ii) Receptor sharing βc
IL-3R, IL-5R, GM-CSFR, etc.
(iii) Ligand of receptor having autophosphorylation effect
AlkR family including Alk, AxlR family including Axl, DDR family including DDR1, EphR family including EGFR, EphAR family including Eph A1, EphBR family including Eph B1, FGFR family including FGFR1, IR including IFG-1R MetR family including Met, MetR family including MuSK, MuSKR family including MuSK, Neurotrophin R family including TrkA, PDGFR family including PDGFR-α, RETR family including RET, RorR family including Ror1, RykR family including Ryk, Sev SevR family including Tie1, TieR family including Tie1, VEGFR family including VEGFR-1.
ベータ鎖(βc)共有型受容体のスクリーニング系とgp130共有型の受容体のスクリーニングは同様に行うことができる。例えば、非特許文献2,3は、ベータ鎖がJAK2によりリン酸化されて、そのリン酸化部位へアダプタータンパク質Shcが結合することを示す。非特許文献4は、gp130がJAK2にリン酸化されて、そこへアダプタータンパク質Shcが結合することを示す。即ち、Shcは、ベータ鎖に対してもgp130に対しても、同様に受容体の細胞内ドメインのリン酸化部位に結合する挙動を示すことから、Shcを用いた検出系は、ベータ鎖共有型受容体(例えばIL-5)とgp130共有型受容体(例えばIL-6、LIFなど)の両方のスクリーニング系に使用可能であることが明らかである。
A screening system for a beta chain (βc) covalent receptor and a screening for a gp130 covalent receptor can be performed in the same manner. For example,
本発明においてJAK(例えばJAK2)などのチロシンキナーゼとβc/gp130とは別個に発現させても、キメラタンパク質として発現させてもよい。JAKなどのチロシンキナーゼとβc/gp130を別々に発現させても「構成的」に結合することは、文献により知られている(Zhao Y, Wagner F, Frank SJ, Kraft AS. J Biol Chem. 1995 Jun 9;270(23):13814-8.)。 In the present invention, tyrosine kinase such as JAK (for example, JAK2) and βc / gp130 may be expressed separately or may be expressed as a chimeric protein. It is known from the literature that tyrosine kinases such as JAK and βc / gp130 are expressed constitutively even if they are expressed separately (Zhao Y, Wagner F, Frank SJ, Kraft AS. J Biol Chem. 1995). Jun 9; 270 (23): 13814-8.).
本発明のスクリーニング方法は、上記の受容体に結合可能な物質をスクリーニングすることができる。アゴニストをスクリーニングする場合には、当該酵母にアゴニストの候補物質を作用させ、受容体への候補物質の結合の有無を検出すればよい。また、アンタゴニストを検出する場合には、適当な濃度のアゴニストの存在下にアンタゴニストの候補物質を作用させ、アゴニストの結合がどの程度低下したかを検出すればよい。本発明において、
「アゴニスト/アンタゴニスト候補物質が受容体に結合している酵母を検出する工程」には、酵母にアゴニストの候補物質を作用させ、受容体への候補物質の結合の有無を検出する場合と、適当な濃度のアゴニストの存在下にアンタゴニストの候補物質を作用させ、アゴニストの結合がどの程度低下したかを検出する場合の両方が含まれる。
The screening method of the present invention can screen for a substance capable of binding to the above receptor. When screening for an agonist, an agonist candidate substance is allowed to act on the yeast, and the presence or absence of binding of the candidate substance to the receptor may be detected. In addition, when detecting an antagonist, an antagonist candidate substance is allowed to act in the presence of an appropriate concentration of an agonist to detect how much the binding of the agonist has decreased. In the present invention,
In the "step of detecting a yeast in which an agonist / antagonist candidate substance is bound to a receptor", an agonist candidate substance is allowed to act on yeast to detect the presence or absence of binding of the candidate substance to the receptor. Both include the case where an antagonist candidate substance is allowed to act in the presence of various concentrations of an agonist to detect how much the agonist binding has been reduced.
アゴニストの当該受容体への結合は、自己リン酸化されたgp130またはβcを酵母細胞の増殖や細胞内の伝達経路においてレポータータンパク質を発現させる方法、或いは抗体により検出するなどの方法を採用することができる。 The agonist can be bound to the receptor by adopting a method in which autophosphorylated gp130 or βc is expressed by a reporter protein in the growth of yeast cells or in the intracellular transmission pathway, or detected by an antibody. it can.
例えば図6に示したようにIL−5受容体は、IL−5受容体α鎖とβ鎖(βc)から構成されている。β鎖には構成的にチロシンキナーゼJAK2が結合しており、IL−5とIL−5受容体α鎖が結合することによりJAK2の自己リン酸化が引き起こされる。 For example, as shown in FIG. 6, the IL-5 receptor is composed of an IL-5 receptor α chain and a β chain (βc). Tyrosine kinase JAK2 is constitutively bound to the β chain, and autophosphorylation of JAK2 is caused by binding of IL-5 and IL-5 receptor α chain.
βcの代わりにgp130を有する受容体についても同様に、受容体にリガンドが結合することによりgp130に構成的に結合したJAK2による自己リン酸化が起こる。 Similarly, for a receptor having gp130 instead of βc, autophosphorylation by JAK2 constitutively bound to gp130 occurs when a ligand binds to the receptor.
一方、図1に示されるように、EGF受容体などは、リガンド(EGF)の結合により受容体の2量体化/多量体化が起こり、これにより受容体の自己リン酸化が誘導される。
1.抗体を用いたアゴニスト・受容体反応の検出方法
受容体の自己リン酸化を抗リン酸化チロシンキナーゼ(例えばJAK2)特異的抗体により検出することにより、アゴニストのスクリーニングが可能となる。(図1)
抗リン酸化抗体が認識するリン酸化部位は、例えばJAK1、JAK2、EGF受容体では、以下の位置が例示される。但し、アミノ酸番号は、ヒト由来タンパク質におけるN末端のアミノ酸残基を1番とした番号である。
1.JAK2のリン酸化部位:Tyr221, Tyr813, Tyr1007/1008
2.JAK1のリン酸化部位:Tyr1022/1023,
3.EGF受容体のリン酸化部位:Tyr974, Tyr992, Tyr1045, Tyr1068, Tyr1086, Tyr1148, Tyr1173
上記のリン酸化部位を認識する抗体は知られており、公知の抗体を使用することにより、自己リン酸化された受容体を検出することができる。検出は、例えばリン酸化部位を特異的に認識する抗体と、該抗体を認識する標識二次抗体を酵母に作用させ、酵母の膜近傍における二次抗体標識の存在の検出に基づき行なうことができる。JAK1、JAK2以外のチロシンキナーゼ、EGF受容体以外のチロシンキナーゼ活性を有する受容体についても同様に抗体により自己リン酸化された受容体を検出することができる。
On the other hand, as shown in FIG. 1, in the EGF receptor and the like, dimerization / multimerization of the receptor occurs due to the binding of the ligand (EGF), thereby inducing the autophosphorylation of the receptor.
1. Detection Method of Agonist / Receptor Reaction Using Antibody Detection of receptor autophosphorylation with an anti-phosphotyrosine kinase (for example, JAK2) specific antibody enables screening for agonists. (Figure 1)
Examples of the phosphorylation site recognized by the anti-phosphorylated antibody include the following positions in JAK1, JAK2, and EGF receptors. However, the amino acid number is a number in which the N-terminal amino acid residue in the human-derived protein is the first.
1. JAK2 phosphorylation sites: Tyr221, Tyr813, Tyr1007 / 1008
2. JAK1 phosphorylation site: Tyr1022 / 1023,
3. EGF receptor phosphorylation sites: Tyr974, Tyr992, Tyr1045, Tyr1068, Tyr1086, Tyr1148, Tyr1173
Antibodies that recognize the above phosphorylation sites are known, and autophosphorylated receptors can be detected by using known antibodies. Detection can be performed based on detection of the presence of a secondary antibody label in the vicinity of the yeast membrane, for example, by causing an antibody that specifically recognizes a phosphorylation site and a labeled secondary antibody that recognizes the antibody to act on yeast. . For receptors having tyrosine kinase activity other than JAK1 and JAK2 and tyrosine kinase activity other than EGF receptor, receptors autophosphorylated by antibodies can be detected in the same manner.
2.酵母内シグナル伝達を用いる方法。
JAK2のリン酸化を検出するには、EGF受容体のスクリーニング方法と類似したヒト由来アダプタータンパク質と酵母内在性Ras1またはRas2へのシグナル伝達を利用する方法も使用できる(図7)。具体的には、アゴニスト依存的にリン酸化された受容体に特異的に結合するアダプタータンパク質Shcと融合したヒト由来Sosタンパク質がアゴニスト依存的に細胞質から細胞膜近傍に濃縮され、GDP結合型の酵母内在性Ras1または、Ras2をGTP結合型に変換することにより、酵母の細胞分裂が導かれることを利用したスクリーニング方法である。
2. A method using signal transduction in yeast.
To detect JAK2 phosphorylation, a method using a human-derived adapter protein and signal transduction to yeast endogenous Ras1 or Ras2 similar to the EGF receptor screening method can also be used (FIG. 7). Specifically, a human-derived Sos protein fused with an adapter protein Shc that specifically binds to an agonist-dependent phosphorylated receptor is concentrated in the vicinity of the cell membrane from the cytoplasm in an agonist-dependent manner, so that GDP-bound yeast endogenous This screening method utilizes the fact that yeast cell division is induced by converting sex Ras1 or Ras2 into a GTP-binding type.
図6、図7で示したスクリーニング方法は、IL−5受容体と同様にβ鎖を共有する受容体群すなわち、IL−3受容体、GM−CSFに適用できる。また、IL−5受容体と類似の分子構成であり、gp130を共有するIL−6受容体、IL−11受容体、LIF受容体、CNTF受容体、OSM受容体、CT−1受容体のアゴニスト/アンタゴニストスクリーニング法としても適用できる。さらにIL−5受容体と類似の分子構成であり、γ鎖を共有するIL−2受容体、IL−4受容体、IL−7受容体、IL−9受容体、IL−15受容体にも適用できる。 The screening methods shown in FIGS. 6 and 7 can be applied to receptor groups sharing the β chain, that is, IL-3 receptor, GM-CSF, similarly to IL-5 receptor. Also, an agonist of IL-6 receptor, IL-11 receptor, LIF receptor, CNTF receptor, OSM receptor, CT-1 receptor having a molecular structure similar to that of IL-5 receptor and sharing gp130 / Applicable as an antagonist screening method. Furthermore, it has a molecular structure similar to that of IL-5 receptor, and is also applied to IL-2 receptor, IL-4 receptor, IL-7 receptor, IL-9 receptor, and IL-15 receptor sharing the γ chain. Applicable.
アンタゴニストをスクリーニングする場合には、あらかじめ酵母の培地中に既知のアゴニストを添加しておき、この既知のアゴニストによるJAK1または、JAK2の自己リン酸化が無効となるような化合物をスクリーニングすることにより行う。 When screening for an antagonist, a known agonist is added in advance to a yeast medium, and a compound that disables autophosphorylation of JAK1 or JAK2 by this known agonist is screened.
酵母内在性Rasタンパク質のシグナル伝達下流に位置して、 Rasの活性化に伴い発現が上昇するような酵母内在性遺伝子のプロモーターをレポーター遺伝子のプロモーターとして使用することにより、細胞増殖を指標とするスクリーニングだけでなく、レポーター遺伝子の発現を指標とするスクリーニングを行うことが出来る。レポーター遺伝子としては、GFPを含む蛍光タンパク質の遺伝子、βガラクトシダーゼやルシフェラーゼなどの発色、発光基質が開発されている酵素の遺伝子、栄養要求性マーカー遺伝子が挙げられる。酵母内在性Rasは、酵母内在性cAMP−dependentphosphodiesteraseであるPDE2を活性化する(Sass P, Field J, Nikawa J, Toda T, Wigler M.Proc Natl Acad Sci U S A. 1986 Dec;83(24):9303−7.)。また、このPDE2の発現により発現を誘導される遺伝子は網羅的に調べられている(Jones DL, Petty J, Hoyle DC, Hayes A, Ragni E, Popolo L, Oliver SG, Stateva LI. Physiol Genomics. 2003 Dec 16;16(1):107−18.)。よってPDE2により発現が誘導すると報告されている遺伝子のプロモーターは、本スクリーニング方法においてレポーター遺伝子のプロモーターとなり得る。 Screening using cell growth as an indicator by using the yeast endogenous gene promoter, which is located downstream of yeast endogenous Ras protein signaling and whose expression increases with Ras activation, as the reporter gene promoter. In addition, screening using reporter gene expression as an index can be performed. Reporter genes include genes for fluorescent proteins including GFP, coloring of β-galactosidase and luciferase, genes for enzymes for which luminescent substrates have been developed, and auxotrophic marker genes. Yeast endogenous Ras activates PDE2, a yeast endogenous cAMP-dependent phosphodiesterase (Sass P, Field J, Nikawa J, Toda T, Wigler M. Proc Natl Acad Sci U. Sci U.S. 1988). : 9303-7.). In addition, genes whose expression is induced by the expression of PDE2 have been comprehensively investigated (Jones DL, Petty J, Hoyle DC, Hayes A, Ragnai E, Popolo L, Oliver SG, Stateva LI. Physiol Genomics. 200). Dec 16; 16 (1): 107-18.). Therefore, a promoter of a gene whose expression is reported to be induced by PDE2 can be a promoter of a reporter gene in this screening method.
本発明において、実際の薬物候補化合物のスクリーニング方法を以下に例示する。
I.低分子化合物ないしタンパク質を外部から培養液中に添加する場合
・96穴プレートに液体培地もしくは寒天培地をいれ、酵母を蒔く。そこに化合物ないしタンパク質を添加し、酵母の増殖や蛍光、発色を指標としてレポーター遺伝子の発現を観察する。この時、酵母において増殖やレポータ遺伝子の発現が検出されれば、その化合物はアゴニストである。
・96穴プレートに液体培地もしくは寒天培地をいれ、酵母を蒔く。そこに化合物ないしタンパク質を添加し、EGFRなどの受容体型チロシンキナーゼにおいては自己リン酸化を、そしてIL-5RやIL-6RなどのサイトカインレセプターなどにおいてはJAK1やJAK2の自己リン酸化を、それぞれのタンパク質特異的なリン酸化抗体を用いた免疫染色により検出する。この時、受容体型チロシンキナーゼの自己リン酸化や、JAK1やJAK2の自己リン酸化が見られれば、その化合物はアゴニストである。免疫染色には、酵母の細胞壁を除く処理を必要とする。
・96穴プレートにアゴニストを含ませた液体培地もしくは寒天培地をいれ、酵母を蒔く。そこに化合物ないしタンパク質を添加し、酵母の増殖や蛍光、発色を指標としてレポーター遺伝子の発現を観察する。この時、酵母がレポーター遺伝子が発現しなければ、その化合物はアンタゴニストである。
・96穴プレートにアゴニストを含ませた液体培地もしくは寒天培地をいれ、酵母を蒔く。そこに化合物ないしタンパク質を添加し、EGFRなどの受容体型チロシンキナーゼにおいては自己リン酸化を、そしてIL-5RやIL-6RなどのサイトカインレセプターにおいてはJAK1やJAK2の自己リン酸化を、それぞれのタンパク質特異的なリン酸化抗体を用いた免疫染色により検出する。この時、受容体型チロシンキナーゼの自己リン酸化や、JAK1やJAK2の自己リン酸化が見られなければ、その化合物はアンタゴニストである。免疫染色には、酵母の細胞壁を除く処理を必要とする。
In the present invention, an actual drug candidate compound screening method is exemplified below.
I. When adding low molecular weight compounds or proteins to the culture solution from outside-Place a liquid or agar medium in a 96-well plate and seed the yeast. A compound or protein is added thereto, and the expression of the reporter gene is observed using yeast growth, fluorescence and color development as indicators. At this time, if growth or expression of a reporter gene is detected in yeast, the compound is an agonist.
・ Place liquid culture medium or agar culture medium in 96-well plate and seed yeast. Compound or protein is added to each protein, and autophosphorylation in receptor tyrosine kinases such as EGFR, and autophosphorylation of JAK1 and JAK2 in cytokine receptors such as IL-5R and IL-6R. Detection is by immunostaining using specific phosphorylated antibodies. At this time, if autophosphorylation of receptor tyrosine kinase or autophosphorylation of JAK1 or JAK2 is observed, the compound is an agonist. Immunostaining requires treatment to remove yeast cell walls.
・ Place yeast in a liquid or agar medium containing agonist in a 96-well plate. A compound or protein is added thereto, and the expression of the reporter gene is observed using yeast growth, fluorescence and color development as indicators. At this time, if the yeast does not express the reporter gene, the compound is an antagonist.
・ Place yeast in a liquid or agar medium containing agonist in a 96-well plate. Compound or protein is added to the protein, and autophosphorylation in receptor tyrosine kinases such as EGFR, and autophosphorylation of JAK1 and JAK2 in cytokine receptors such as IL-5R and IL-6R. Detection is performed by immunostaining using a typical phosphorylated antibody. At this time, if autophosphorylation of receptor tyrosine kinase or JAK1 or JAK2 is not observed, the compound is an antagonist. Immunostaining requires treatment to remove yeast cell walls.
II.酵母自体にランダムなペプチドを組み込んだ場合
・ランダムなペプチドを発現する酵母を寒天培地に蒔き、酵母の増殖や蛍光、発色を指標としてレポーター遺伝子の発現を観察する。この時、酵母がレポーター遺伝子を発現すれば、その酵母はアゴニストとなるペプチドを発現する酵母である。後に、ペプチドを発現させる為に導入したプラスミドを酵母から抽出し、シークエンス解析を行えばペプチド配列を特定できる。
・ランダムなペプチドを発現する酵母を寒天培地に蒔き、EGFRなどの受容体型チロシンキナーゼにおいては自己リン酸化を、そしてIL-5RやIL-6RなどのサイトカインレセプターなどにおいてはJAK1やJAK2の自己リン酸化を、それぞれのタンパク質特異的なリン酸化抗体を用いた免疫染色により検出する。この時、受容体型チロシンキナーゼの自己リン酸化や、JAK1やJAK2の自己リン酸化が見られれば、その酵母はアゴニストとなるペプチドを発現する酵母である。免疫染色には、酵母の細胞壁を除く処理を必要とする。後に、ペプチドを発現させる為に導入したプラスミドを酵母から抽出し、シークエンス解析を行えばペプチド配列を特定できる。
・ランダムなペプチドを発現する酵母をアゴニストを含ませた寒天培地に蒔き、酵母の増殖や蛍光、発色を指標としてレポーター遺伝子の発現を観察する。この時、酵母がレポーター遺伝子を発現しなければ、その酵母はアンタゴニストとなるペプチドを発現する酵母である。後に、ペプチドを発現させる為に導入したプラスミドを酵母から抽出し、シークエンス解析を行えばペプチド配列を特定できる。
・ランダムなペプチドを発現する酵母をアゴニストを含ませた寒天培地に蒔き、EGFRなどの受容体型チロシンキナーゼにおいては自己リン酸化を、そしてIL-5RやIL-6RなどのサイトカインレセプターなどにおいてはJAK1やJAK2の自己リン酸化を、それぞれのタンパク質特異的なリン酸化抗体を用いた免疫染色により検出する。この時、受容体型チロシンキナーゼの自己リン酸化や、JAK1やJAK2の自己リン酸化が見られなければ、その酵母はアンタゴニストとなるペプチドを発現する酵母である。免疫染色には、酵母の細胞壁を除く処理を必要とする。後に、ペプチドを発現させる為に導入したプラスミドを酵母から抽出し、シークエンス解析を行えばペプチド配列を特定できる。
II. When a random peptide is incorporated into the yeast itself: A yeast expressing a random peptide is spread on an agar medium, and the expression of the reporter gene is observed using yeast growth, fluorescence, and color development as indicators. At this time, if the yeast expresses a reporter gene, the yeast is a yeast that expresses an agonist peptide. Subsequently, the plasmid sequence can be identified by extracting the plasmid introduced to express the peptide from yeast and conducting sequence analysis.
・ Random peptide expressing yeast is plated on agar, autophosphorylation in receptor tyrosine kinases such as EGFR, and JAK1 and JAK2 autophosphorylation in cytokine receptors such as IL-5R and IL-6R Is detected by immunostaining using a phosphorylated antibody specific for each protein. At this time, if autophosphorylation of a receptor tyrosine kinase or autophosphorylation of JAK1 or JAK2 is observed, the yeast is a yeast that expresses an agonist peptide. Immunostaining requires treatment to remove yeast cell walls. Subsequently, the plasmid sequence can be identified by extracting the plasmid introduced to express the peptide from yeast and conducting sequence analysis.
-Seed the expression of the reporter gene by using yeast that expresses a random peptide in an agar medium containing an agonist and using the growth, fluorescence, and color of the yeast as indicators. At this time, if the yeast does not express the reporter gene, the yeast is a yeast that expresses an antagonist peptide. Subsequently, the plasmid sequence can be identified by extracting the plasmid introduced to express the peptide from yeast and conducting sequence analysis.
・ Place yeast expressing a random peptide on an agar medium containing an agonist, autophosphorylate in receptor tyrosine kinases such as EGFR, and JAK1 and IL-5R and cytokine receptors such as IL-6R. JAK2 autophosphorylation is detected by immunostaining using a phosphorylated antibody specific for each protein. If autophosphorylation of a receptor tyrosine kinase or JAK1 or JAK2 is not observed at this time, the yeast expresses an antagonistic peptide. Immunostaining requires treatment to remove yeast cell walls. Subsequently, the plasmid sequence can be identified by extracting the plasmid introduced to express the peptide from yeast and conducting sequence analysis.
本発明の実施例に示されるように、酵母の細胞壁を溶解させて抗体を作用させることで、酵母の形態を保持した状態で、抗体による検出を行なうことができる。酵母の形を壊さない免疫染色法の利点として、以下が例示される。
・免疫染色には、抗体を用いることが必要となることはいうまでもないが、酵母細胞壁は抗体が非特異的に吸着することが、実施する際に判明した。このことから、酵母細胞壁を除く処理が必要とされた。
・酵母細胞壁を除く処理を実施するとき、スクリーニング対象である化合物、タンパク質、あるいはペプチド依存的に、EGFRの自己リン酸化あるいはJAK1やJAK2など自己リン酸化が酵母細胞膜上で正確におこっているか観察すれば、擬陽性の排除が可能となり、より高精度なスクリーニングが可能となる。その為、酵母の形を壊さないことが好ましい。
・低分子化合物ないしタンパク質を外部から培養液中に添加する場合、自己リン酸化の有無が酵母細胞表層で正確におこっているかどうか観察することにより、使用した化合物依存的な自己リン酸化が、正確に酵母細胞膜上でおこっているかどうかが判明する。
・酵母自体にランダムなペプチドを組み込んだ場合、一細胞ハンドリング機器、具体的には、セルソーターを内蔵したFACSや、同等のシステムを内蔵する目的細胞分取装置を用いれば、自動的に目的細胞をハイスループットで単離することが可能である。この時、ペプチドを発現させる為に導入したプラスミドを酵母から抽出し、シークエンス解析によりペプチド配列を特定する必要があり、酵母の形を壊さないことが絶対条件となる。
・以上のことより、低分子化合物ないしタンパク質を外部から培養液中に添加する場合、また酵母自体にランダムなペプチドを組み込んだ場合のいずれにおいても、酵母細胞膜内近傍の蛍光を検出するのが好ましく、酵母の形を壊さないことが有利である。
As shown in the Examples of the present invention, by detecting the yeast cell wall and allowing the antibody to act, detection by the antibody can be performed while maintaining the yeast form. The following are illustrated as an advantage of the immunostaining method which does not destroy the form of yeast.
-Needless to say, it is necessary to use an antibody for immunostaining, but it was found that the antibody was non-specifically adsorbed on the yeast cell wall. For this reason, treatment to remove the yeast cell wall was required.
・ When processing to remove the yeast cell wall, it is observed whether EGFR autophosphorylation or autophosphorylation such as JAK1 or JAK2 occurs accurately on the yeast cell membrane depending on the compound, protein, or peptide to be screened. In this case, false positives can be excluded, and screening with higher accuracy becomes possible. Therefore, it is preferable not to break the shape of the yeast.
・ When a low molecular weight compound or protein is added to the culture solution from the outside, the compound-dependent autophosphorylation used is accurately determined by observing whether autophosphorylation is occurring accurately on the surface of the yeast cell. Whether it is occurring on the yeast cell membrane.
・ When a random peptide is incorporated into the yeast itself, the target cell is automatically selected by using a single cell handling device, specifically, a FACS with a built-in cell sorter or a target cell sorting device with a built-in equivalent system. It is possible to isolate with high throughput. At this time, it is necessary to extract the plasmid introduced to express the peptide from the yeast and specify the peptide sequence by sequence analysis, and it is an absolute condition not to destroy the shape of the yeast.
-From the above, it is preferable to detect the fluorescence in the vicinity of the yeast cell membrane in any case where a low molecular weight compound or protein is added to the culture solution from the outside or a random peptide is incorporated into the yeast itself. It is advantageous not to break the shape of the yeast.
以下、本発明を実施例に従いより詳細に説明するが、本発明がこれら実施例に限定されないことはいうまでもない。
実施例1:酵母における上皮成長因子(EGF)シグナル伝達再構成用プラスミドの構築
1−1:EGF受容体発現プラスミドの構築
一回膜貫通型受容体であるヒト由来EGF受容体(EGFR)をコードする遺伝子を用いて、以下のようにpGMH20−MFα−FLAG−EGFRを構築した。
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail according to an Example, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to these Examples.
Example 1: Construction of plasmid for reconstituting epidermal growth factor (EGF) signaling in yeast 1-1: Construction of EGF receptor expression plasmid Encoding human-derived EGF receptor (EGFR) which is a single transmembrane receptor Using this gene, pGMH20-MFα-FLAG-EGFR was constructed as follows.
1−1−1:pGMH20−MFα−FLAGの構築
酵母の分泌タンパク質MFα1のPrepro配列(J. Bacteriol., 903-906頁, 1983年)をコードする遺伝子を鋳型としたPCRにより、 Prepro配列をコードする遺伝子の3’側にFLAGタグ配列をコードする遺伝子および両末端に制限酵素部位を付加した増幅断片(a)を得た。増幅断片(a)を制限酵素にて消化し、pGMH20ベクターに挿入して、pGMH20−MFα−FLAGを得た。
1-1-1: Construction of pGMH20-MFα-FLAG Encoding the prepro sequence by PCR using the gene encoding the prepro sequence (J. Bacteriol., 903-906, 1983) of the yeast secretory protein MFα1 as a template A gene encoding a FLAG tag sequence on the 3 'side of the gene to be amplified and an amplified fragment (a) with restriction enzyme sites added to both ends were obtained. The amplified fragment (a) was digested with a restriction enzyme and inserted into the pGMH20 vector to obtain pGMH20-MFα-FLAG.
1−1−2:pGMH20−MFα−FLAG−EGFRの構築
EGFR遺伝子をコードするプラスミドを鋳型としたPCRにより、成熟型EGFRタンパク質をコードする遺伝子の両末端に制限酵素部位を付加した増幅断片を得た。この増幅断片を制限酵素にて消化し、pGMH20−MFα−FLAGに挿入して、pGMH20−MFα−FLAG−EGFRを得た。
1-1-2: Construction of pGMH20-MFα-FLAG-EGFR An amplified fragment in which restriction enzyme sites are added to both ends of a gene encoding mature EGFR protein is obtained by PCR using a plasmid encoding EGFR gene as a template. It was. This amplified fragment was digested with a restriction enzyme and inserted into pGMH20-MFα-FLAG to obtain pGMH20-MFα-FLAG-EGFR.
1−2:EGF表層提示用プラスミドの構築
ヒト由来のEGFをコードする遺伝子を用いて、以下のようにpYES2−MFα−HA−EGF−FLO42を構築した。
1-2: Construction of EGF surface layer display plasmid Using a gene encoding human-derived EGF, pYES2-MFα-HA-EGF-FLO42 was constructed as follows.
1−2−1:pYES2−MFα−FLO42の構築
1−1−1で示したようにMFα1のPrepro配列をコードする遺伝子を鋳型としたPCRにより、Prepro配列をコードする遺伝子の3’側にHAタグ配列をコードする遺伝子および両末端に制限酵素部位を付加した増幅断片(a)を得た。酵母の凝集タンパク質FLO1遺伝子をコードするプラスミドを鋳型としたPCRにより、FLO1のC末端側42アミノ酸残基をコードする遺伝子の両末端に制限酵素部位を付加した増幅断片を得た。これらの増幅断片(a)および(b)を制限酵素にて消化し、pYES2ベクターに挿入して、タンパク質のN末端側にMFαとHA、およびC末端側にFLO42が融合して発現させるプラスミドpYES2−MFα−HA−FLO42を得た。
1-2-1: Construction of pYES2-MFα-FLO42 As shown in 1-1-1, by PCR using the gene encoding the prepro sequence of MFα1 as a template, HA was added to the 3 ′ side of the gene encoding the Prepro sequence. A gene encoding the tag sequence and an amplified fragment (a) with restriction enzyme sites added at both ends were obtained. An amplified fragment in which restriction enzyme sites were added to both ends of the gene encoding the 42 amino acid residues on the C-terminal side of FLO1 was obtained by PCR using a plasmid encoding the yeast agglutinated protein FLO1 gene as a template. Plasmid pYES2 in which these amplified fragments (a) and (b) are digested with restriction enzymes and inserted into a pYES2 vector to express MFα and HA on the N-terminal side of the protein and FLO42 on the C-terminal side. -MFα-HA-FLO42 was obtained.
1−2−2:pYES2−MFα−HA−EGF−FLO42の構築
EGF遺伝子をコードするプラスミドを鋳型としたPCRにより、成熟型EGFタンパク質をコードする遺伝子の両末端に制限酵素部位を付加した増幅断片を得た。この増幅断片を制限酵素にて消化し、pYES2−MFα−HA−FLO42に挿入して、pYES2−MFα−HA−EGF−FLO42を得た。
1-2-2: Construction of pYES2-MFα-HA-EGF-FLO42 Amplified fragment in which restriction enzyme sites are added to both ends of the gene encoding mature EGF protein by PCR using a plasmid encoding EGF gene as a template Got. This amplified fragment was digested with a restriction enzyme and inserted into pYES2-MFα-HA-FLO42 to obtain pYES2-MFα-HA-EGF-FLO42.
1−3:Sos−Grb2発現プラスミドの構築
EGFの刺激を受けることにより自己リン酸化したEGFRのリン酸化部位と結合するアダプタータンパク質であるGrb2をコードする遺伝子を用いて、以下のようにpSos−Grb2を構築した。
1-3: Construction of Sos-Grb2 expression plasmid Using a gene encoding Grb2, which is an adapter protein that binds to the phosphorylation site of EGFR that has been autophosphorylated by EGF stimulation, pSos-Grb2 is as follows. Built.
1−3−1:pSos−Grb2の構築
タンパク質のN末端側に哺乳動物由来のグアニン−ヌクレオチド交換タンパク質Sosを融合して発現させるプラスミドpSosベクターをStratagene社より購入した。Grb2遺伝子をコードするプラスミドを鋳型としたPCRにより、Grb2タンパク質をコードする遺伝子の両末端に制限酵素部位を付加した増幅断片を得た。この増幅断片を制限酵素にて消化し、pSosに挿入して、pSos−Grb2を得た。
1-3-1: Construction of pSos-Grb2 A plasmid pSos vector was purchased from Stratagene for fusing and expressing a mammalian-derived guanine-nucleotide exchange protein Sos on the N-terminal side of the protein. An amplified fragment in which restriction enzyme sites were added to both ends of the gene encoding the Grb2 protein was obtained by PCR using a plasmid encoding the Grb2 gene as a template. This amplified fragment was digested with a restriction enzyme and inserted into pSos to obtain pSos-Grb2.
実施例2:酵母におけるEGFシグナル伝達再構成例
2−1:酵母形質転換体の作成
酵母Saccharomyces cerevisiae D1BR205a株(MATa, ura3, his3, ade2, lys2, trp1, leu2, cdc25−2, Gal+)およびD1BR205α(MATa, ura3, His3, ade2, lys2, trp1, leu2, cdc25−2, Gal+)をStratagene社より入手した。1のようにして得た各プラスミドpYES2、pYES2−MFα−HA−EGF−FLO42、pGMH20、pGMH20−MFα−FLAG−EGFR、およびpSos−Grb2を、酢酸リチウム法によりD1BR205株に導入し、酵母形質転換体D1BR205/pYES2/pGMH20/pSos、D1BR205/pYES2/pGMH20/pSos−Grb2、D1BR205/pYES2−MFα−HA−EGF−FLO42/pGMH20/pSos−Grb2、D1BR205/pYES2/pGMH20−MFα1−FLAG−EGFR/pSos−Grb2、およびD1BR205/pYES2−MFα−HA−EGF−FLO42/pGMH20−MFα−FLAG−EGFR/pSos−Grb2、のそれぞれを、SDΔUra/His/Leu寒天培地上に得た。
Example 2: Reconstitution of EGF signaling in yeast 2-1: Preparation of yeast transformant Yeast Saccharomyces cerevisiae strain D1BR205a (MATa, ura3, his3, ade2, lys2, trp1, leu2, cdc25-2, Gal + ) D1BR205α (MATa, ura3, His3, ade2, lys2, trp1, leu2, cdc25-2, Gal + ) was obtained from Stratagene. Each plasmid pYES2, pYES2-MFα-HA-EGF-FLO42, pGMH20, pGMH20-MFα-FLAG-EGFR, and pSos-Grb2 obtained as described in 1 was introduced into the D1BR205 strain by the lithium acetate method, and yeast transformation was performed. D1BR205 / pYES2 / pGMH20 / pSos, D1BR205 / pYES2 / pGMH20 / pSos-Grb2, D1BR205 / pYES2-MFα-HA-EGF-FLO42 / pGMH20 / pSos-Grb2, D1BR2051-pYES20 / pM20 / pM -Grb2, and that of D1BR205 / pYES2-MFα-HA-EGF-FLO42 / pGMH20-MFα-FLAG-EGFR / pSos-Grb2 Les was obtained on SDΔUra / His / Leu agar medium.
2−2:酵母形質転換体の培養
上記の寒天培地上で、直径2〜3mmに生育した酵母形質転換体のコロニーを3mLのSDΔUra/His/Leu液体培地中で25℃、300rpmでOD600=1.0〜1.5まで培養した。菌体を回収・洗浄して、500μLの滅菌水に懸濁し、10mLのSRGΔUra/His/Leu液体培地に初期OD600=0.20になるよう植菌した後、25℃にて300rpmでOD600=1.00まで培養した。
2-2: Culture of yeast transformant On the above-mentioned agar medium, a colony of yeast transformant grown to a diameter of 2 to 3 mm was OD 600 = 3 mL of SDΔUra / His / Leu liquid medium at 25 ° C. and 300 rpm. Cultivated from 1.0 to 1.5. The cells are collected and washed, suspended in 500 μL of sterilized water, inoculated into 10 mL of SRGΔUra / His / Leu liquid medium so that the initial OD 600 = 0.20, and then OD 600 at 25 ° C. and 300 rpm. Cultured to = 1.00.
2−3:酵母形質転換体におけるEGF受容体タンパク質の発現および糖鎖修飾の有無の確認
2−2のように培養したD1BR205/pYES2−MFα−HA−EGF−FLO42/pGMH20−MFα−FLAG−EGFR/pSos−Grb2および陰性コントロールのD1BR205/pYES2/pGMH20/pSosを回収して、200μLの溶解液(50mM Tris−HCl (pH7.3),150mM NaCl,1% Triton X−100,1mM EGTA,2mM DTT,1個/10mL−溶解液)に懸濁し、グラスビーズで破砕して、酵母粗抽出液を得た。10分間遠心して上清画分および沈殿画分に分離し、上清画分にはSDSと2−メルカプトエタノールをそれぞれ最終濃度0.5%および1%となるよう添加した。沈殿画分には上清画分と等量のSDSと2−メルカプトエタノールをそれぞれ最終濃度0.5%および1%で含む溶解液に再懸濁して、100℃で15分間煮た後、10分間遠心して上清画分を分取した。200μLのサンプルに対して1μLのN−Glycosidaseおよび1μLのO−Glycosidaseを添加後、37℃にて0および30分間反応させ、それぞれの時間についてサンプリングして、SDS−PAGEおよび抗FLAGマウスモノクローナル抗体を用いたウェスタンブロットに供した。結果を図2に示す。酵母形質転換体において、脱糖鎖修飾処理前に見られなかったヒト由来EGFRのバンドが、処理後に計算分子量付近に確認された。このことから酵母において、EGFRタンパク質の発現および糖鎖修飾を受けることが確認された。
2-3: Expression of EGF receptor protein in yeast transformant and confirmation of presence or absence of sugar chain modification D1BR205 / pYES2-MFα-HA-EGF-FLO42 / pGMH20-MFα-FLAG-EGFR cultured as in 2-2 / PSos-Grb2 and negative control D1BR205 / pYES2 / pGMH20 / pSos were collected and 200 μL of lysate (50 mM Tris-HCl (pH 7.3), 150 mM NaCl, 1% Triton X-100, 1 mM EGTA, 2 mM DTT , 1/10 mL-solution) and crushed with glass beads to obtain a crude yeast extract. Centrifugation for 10 minutes separated the supernatant fraction and the precipitate fraction, and SDS and 2-mercaptoethanol were added to the supernatant fraction to a final concentration of 0.5% and 1%, respectively. The precipitated fraction was resuspended in a solution containing SDS and 2-mercaptoethanol in equal amounts to the supernatant fraction at final concentrations of 0.5% and 1%, respectively, and boiled at 100 ° C. for 15 minutes, then 10 Centrifugation was performed for a minute to collect a supernatant fraction. 200 μL of sample was added with 1 μL of N-Glycosidase and 1 μL of O-Glycosidase, reacted at 37 ° C. for 0 and 30 minutes, sampled for each time, SDS-PAGE and anti-FLAG mouse monoclonal antibody were It used for the Western blot used. The results are shown in FIG. In the yeast transformant, a human-derived EGFR band that was not observed before the deglycosylation treatment was confirmed near the calculated molecular weight after the treatment. This confirmed that EGFR protein expression and sugar chain modification were received in yeast.
2−4:酵母形質転換体における表層提示型EGF−FLO42タンパク質の発現および糖鎖修飾の有無の確認
2−3と同様の操作を行ってサンプルを得た後、SDS−PAGEおよび抗HAマウスモノクローナル抗体を用いたウェスタンブロットに供した。結果を図2に示す。酵母形質転換体において、EGF−FLO42のバンドが、不溶性画分において確認された。不溶性画分には細胞壁が含まれることが報告されており、酵母におけるEGF−FLO42タンパク質の表層提示に成功したことが示された。
2-4: Expression of surface-presented EGF-FLO42 protein in yeast transformant and confirmation of presence or absence of sugar chain modification After performing the same operation as in 2-3, a sample was obtained, then SDS-PAGE and anti-HA mouse monoclonal The sample was subjected to Western blot using an antibody. The results are shown in FIG. In the yeast transformant, an EGF-FLO42 band was confirmed in the insoluble fraction. The insoluble fraction has been reported to contain a cell wall, indicating that the surface display of the EGF-FLO42 protein in yeast was successful.
2−5:酵母形質転換体におけるSos−Grb2タンパク質の発現
2−3と同様の操作を行ってサンプルを得た後、SDS−PAGEおよび抗Sosマウスモノクローナル抗体を用いたウェスタンブロットに供した。結果を図2に示す。酵母形質転換体において、Sos−Grb2のバンドが可溶性画分において確認された。2−3および2−4と合わせて、EGF、EGFR、およびSos−Grb2の発現が酵母において確認された。
2-5: Expression of Sos-Grb2 protein in yeast transformant Samples were obtained by performing the same operation as in 2-3, and then subjected to Western blotting using SDS-PAGE and anti-Sos mouse monoclonal antibody. The results are shown in FIG. In the yeast transformant, a band of Sos-Grb2 was confirmed in the soluble fraction. Combined with 2-3 and 2-4, expression of EGF, EGFR, and Sos-Grb2 was confirmed in yeast.
2−6:酵母形質転換体におけるEGF受容体の局在の確認
2−2のように培養したD1BR205/pYES2−MFα−HA−EGF−FLO42/pGMH20−MFα−FLAG−EGFR/pSos−Grb2を回収して、4%パラホルムホルムアルデヒドで固定化した後、ソルビトールバッファー(40mM リン酸カリウム(pH6.5),0.5mM MgCl2,1.2M ソルビトール)で2回洗浄した。固定化した酵母を500μLのソルビトールバッファーに再懸濁し、0.3mgのZymolyase 20Tを添加後、37℃にて10分間反応させ、ソルビトールバッファーで2回洗浄した。1次抗体として抗FLAGマウスモノクローナル抗体(クローン M2)を添加し、1時間反応後に洗浄した。さらに2次抗体としてCy3標識抗マウスIgGヤギポリクローナル抗体を添加し、1時間反応後に洗浄し、蛍光顕微鏡による観察を行った。結果を図3に示す。図3から酵母細胞膜にEGFRが局在することが確認された。
2-6: Confirmation of localization of EGF receptor in yeast transformant D1BR205 / pYES2-MFα-HA-EGF-FLO42 / pGMH20-MFα-FLAG-EGFR / pSos-Grb2 cultured as in 2-2 is recovered Then, after immobilization with 4% paraformaldehyde, it was washed twice with sorbitol buffer (40 mM potassium phosphate (pH 6.5), 0.5 mM MgCl 2 , 1.2 M sorbitol). The immobilized yeast was resuspended in 500 μL of sorbitol buffer, added with 0.3 mg of Zymolase 20T, reacted at 37 ° C. for 10 minutes, and washed twice with sorbitol buffer. An anti-FLAG mouse monoclonal antibody (clone M2) was added as a primary antibody and washed after reaction for 1 hour. Furthermore, a Cy3-labeled anti-mouse IgG goat polyclonal antibody was added as a secondary antibody, washed after 1 hour of reaction, and observed with a fluorescence microscope. The results are shown in FIG. FIG. 3 confirmed that EGFR was localized in the yeast cell membrane.
2−7:EGF/EGFR/Sos−Grb2の熱感受性実験
図1に示したように酵母形質転換体に発現させたそれぞれのタンパク質が機能すれば、熱感受性酵母であるD1BR205株が37℃において増殖可能になると期待される。そこで2−2のように培養したD1BR205/pYES2/pGMH20/pSos−Grb2、D1BR205/pYES2−MFα−HA−EGF−FLO42/pGMH20/pSos−Grb2、D1BR205/pYES2/pGMH20−MFα1−FLAG−EGFR/pSos−Grb2、およびD1BR205/pYES2−MFα−HA−EGF−FLO42/pGMH20−MFα−FLAG−EGFR/pSos−Grb2を、培養液原液、10、100、および1000倍希釈してSRGΔUra/His/Leu寒天培地上に10μlずつ滴下し、37℃で14日間培養した。結果を図4に示す。
2-7: Thermosensitivity experiment of EGF / EGFR / Sos-Grb2 If each protein expressed in the yeast transformant functions as shown in FIG. 1, the D1BR205 strain, which is a thermosensitive yeast, grows at 37 ° C. Expected to be possible. Therefore, D1BR205 / pYES2 / pGMH20 / pSos-Grb2, D1BR205 / pYES2-MFα-HA-EGF-FLO42 / pGMH20 / pSos-Grb2, and D1BR205 / pYES2 / pGMH20-MFα1-pFLAG-EGFR / FLAGS-FLAG-EGFR-PGR-EGFR-pGF-EGFRS -Grb2, and D1BR205 / pYES2-MFα-HA-EGF-FLO42 / pGMH20-MFα-FLAG-EGFR / pSos-Grb2 diluted in
熱感受性実験の結果、酵母においてEGFシグナル伝達再構成に必要と考えられるEGF−FLO42、EGFR、およびSos−Grb2を全て発現させた酵母形質転換体においてのみ、37℃における増殖が確認された。このことから、酵母において発現させた表層提示型EGFのシグナルをEGFRが受け、Sos−Grb2にシグナルが流れていると考えられた。Grb2がEGFRに結合するには、EGFRが自己リン酸化されている必要があり、本実験の結果から、EGFRの自己リン酸化も酵母内において哺乳動物と同様に生じていると思われた。そこで次に、EGFRの自己リン酸化を免疫染色により確かめた。 As a result of the thermosensitivity experiment, growth at 37 ° C. was confirmed only in yeast transformants that expressed all of EGF-FLO42, EGFR, and Sos-Grb2, which were considered necessary for EGF signaling reconstitution in yeast. From this, it was considered that the EGFR received the signal of the surface layer-presenting EGF expressed in yeast, and the signal flowed to Sos-Grb2. In order for Grb2 to bind to EGFR, EGFR needs to be autophosphorylated. From the results of this experiment, it was considered that EGFR autophosphorylation also occurred in yeast as in mammals. Therefore, next, EGFR autophosphorylation was confirmed by immunostaining.
2−7:EGFRの自己リン酸化の確認
2−2のように培養したD1BR205/pYES2/pGMH20/pSos−Grb2、D1BR205/pYES2/pGMH20−MFα1−FLAG−EGFR/pSos−Grb2、およびD1BR205/pYES2−MFα−HA−EGF−FLO42/pGMH20−MFα−FLAG−EGFR/pSos−Grb2を回収し、2−6のように細胞壁を除去した。1次抗体として抗リン酸化EGFRウサギポリクローナル抗体を添加し、1時間反応後に洗浄した。さらに2次抗体としてAlexa488標識抗ウサギIgGヤギポリクローナル抗体を添加し、1時間反応後に洗浄し、蛍光顕微鏡による観察を行った。結果を図5に示す。図5のように、D1BR205/pYES2/pGMH20−MFα1−FLAG−EGFR/pSos−Grb2では自己リン酸化は見られなかったが、D1BR205/pYES2−MFα−HA−EGF−FLO42/pGMH20−MFα−FLAG−EGFR/pSos−Grb2では自己リン酸化が確認された。この結果から、酵母においてEGFRの自己リン酸化がEGF依存的に生じていることが判明した。酵母においてEGF依存的なEGFRの自己リン酸化を検出したのは本実施例が初めてである。このことは、アゴニストによりひきおこされる受容体の自己リン酸化を抗体により検出することにより、アゴニストを化合物ライブラリーからスクリーニングすることが可能であることを示す。またpYES2−MFα−HA−EGF−FLO42に含まれるEGF遺伝子をコードする部位をペプチドにすれば、EGFRと親和性のあるペプチドのハイスループットスクリーニングが可能である。
2-7: Confirmation of autophosphorylation of EGFR D1BR205 / pYES2 / pGMH20 / pSos-Grb2, D1BR205 / pYES2 / pGMH20-MFα1-FLAG-EGFR / pSos-Grb2, and D1BR205 / pYES2- cultured as in 2-2 MFα-HA-EGF-FLO42 / pGMH20-MFα-FLAG-EGFR / pSos-Grb2 was recovered and the cell wall was removed as in 2-6. Anti-phosphorylated EGFR rabbit polyclonal antibody was added as a primary antibody and washed after 1 hour of reaction. Further, Alexa488-labeled anti-rabbit IgG goat polyclonal antibody was added as a secondary antibody, washed after 1 hour of reaction, and observed with a fluorescence microscope. The results are shown in FIG. As shown in FIG. 5, autophosphorylation was not observed in D1BR205 / pYES2 / pGMH20-MFα1-FLAG-EGFR / pSos-Grb2, but D1BR205 / pYES2-MFα-HA-EGF-FLO42 / pGMH20-MFα-FLAG- Autophosphorylation was confirmed in EGFR / pSos-Grb2. From this result, it was found that EGFR autophosphorylation occurred in yeast in an EGF-dependent manner. This is the first time that EGF-dependent autophosphorylation of EGFR has been detected in yeast. This indicates that an agonist can be screened from a compound library by detecting the autophosphorylation of a receptor caused by the agonist with an antibody. In addition, if the site coding for the EGF gene contained in pYES2-MFα-HA-EGF-FLO42 is a peptide, high-throughput screening of peptides having affinity for EGFR is possible.
実施例3:酵母におけるIL−5シグナル伝達再構成用プラスミドの構築
3−1:IL−5受容体発現プラスミドの構築
一回膜貫通型サイトカイン受容体であるヒト由来IL−5受容体α鎖(IL−5Rα)遺伝子をコードするプラスミドpME18 Hyg−huIL−5R(J. Immunol., 6924-6932頁, 1993年)およびヒト由来IL−5受容体β鎖(βc)遺伝子をコードするプラスミドpME18−KH97(J. Biol. Chem., 28287-28293頁, 1996年)を用いて、以下のようにpGMH20−MFα−FLAG−IL5RαおよびpGMT20−MFα−HA−βcを構築した。
Example 3: Construction of plasmid for reconstitution of IL-5 signaling in yeast 3-1: Construction of IL-5 receptor expression plasmid Human-derived IL-5 receptor α chain which is a single transmembrane cytokine receptor ( Plasmid pME18 Hyg-huIL-5R (J. Immunol., 6924-6932, 1993) encoding the IL-5Rα) gene and plasmid pME18-KH97 encoding the human-derived IL-5 receptor β chain (βc) gene (J. Biol. Chem., 28287-28293, 1996) was used to construct pGMH20-MFα-FLAG-IL5Rα and pGMT20-MFα-HA-βc as follows.
3−1−1:pGMH20−MFα−FLAGおよびpGMT20−MFα−HAの構築
酵母の分泌タンパク質MFα1のPrepro配列(J. Bacteriol., 903−906頁, 1983年)をコードする遺伝子を鋳型としたPCRにより、Prepro配列をコードする遺伝子の3’側にFLAGタグ配列をコードする遺伝子および両末端に制限酵素部位を付加した増幅断片(a)を得た。同遺伝子を鋳型としたPCRにより、Prepro配列をコードする遺伝子の3’側にHAタグ配列をコードする遺伝子および両末端に制限酵素部位を付加した増幅断片(b)を得た。増幅断片(a)を制限酵素にて消化し、制限酵素にて消化したpGMH20ベクターに挿入して、pGMH20−MFα−FLAGを得た。増幅断片(b)を制限酵素にて消化し、制限酵素にて消化したpGMT20ベクターに挿入して、pGMT20−MFα−HAを得た。
3-1-1: Construction of pGMH20-MFα-FLAG and pGMT20-MFα-HA PCR using a gene encoding a prepro sequence (J. Bacteriol., 903-906, 1983) of yeast secretory protein MFα1 as a template As a result, a gene encoding the FLAG tag sequence on the 3 ′ side of the gene encoding the Prepro sequence and an amplified fragment (a) having restriction enzyme sites added to both ends were obtained. By PCR using the gene as a template, a gene encoding the HA tag sequence on the 3 ′ side of the gene encoding the Prepro sequence and an amplified fragment (b) in which restriction enzyme sites were added to both ends were obtained. The amplified fragment (a) was digested with a restriction enzyme and inserted into a pGMH20 vector digested with a restriction enzyme to obtain pGMH20-MFα-FLAG. The amplified fragment (b) was digested with a restriction enzyme and inserted into a pGMT20 vector digested with a restriction enzyme to obtain pGMT20-MFα-HA.
3−1−2:pGMH20−MFα−FLAG−IL5Rの構築
プラスミドpME18 Hyg−huIL−5Rを鋳型としたPCRにより、成熟型IL−5Rαタンパク質をコードする遺伝子の両末端に制限酵素部位を付加した増幅断片を得た。この増幅断片を制限酵素にて消化し、制限酵素にて消化したpGMH20−MFα−FLAGに挿入して、pGMH20−MFα−FLAG−IL5Rαを得た。
3-1-2: Construction of pGMH20-MFα-FLAG-IL5R Amplification in which restriction enzyme sites are added to both ends of the gene encoding mature IL-5Rα protein by PCR using plasmid pME18 Hyg-huIL-5R as a template A fragment was obtained. This amplified fragment was digested with a restriction enzyme and inserted into pGMH20-MFα-FLAG digested with a restriction enzyme to obtain pGMH20-MFα-FLAG-IL5Rα.
3−1−3:pGMT20−MFα−HA−βcの構築
プラスミドpME18−KH97を鋳型としたPCRにより、成熟型βcタンパク質をコードする遺伝子の両末端に制限酵素部位を付加した増幅断片を得た。この増幅断片を制限酵素にて消化し、制限酵素にて消化したpGMT20−MFα−HAに挿入して、pGMH20−MFα−HA−βcを得た。
3-1-3: Construction of pGMT20-MFα-HA-βc An amplified fragment in which restriction enzyme sites were added to both ends of the gene encoding the mature βc protein was obtained by PCR using the plasmid pME18-KH97 as a template. This amplified fragment was digested with a restriction enzyme and inserted into pGMT20-MFα-HA digested with a restriction enzyme to obtain pGMH20-MFα-HA-βc.
3−2:JAK2発現プラスミドの構築
IL−5の刺激をうけて自己リン酸化するプロテインチロシンキナーゼであるマウス由来JAK2遺伝子をコードするプラスミドpSRα−JAK2(Genes to Cells, 431−441頁, 1998年)を用いて、以下のようにpAUR123−V5−JAK2およびpAURGAL1p−V5−JAK2を構築した。
3-2: Construction of JAK2 expression plasmid Plasmid pSRα-JAK2 encoding mouse-derived JAK2 gene, which is a protein tyrosine kinase that undergoes autophosphorylation upon stimulation with IL-5 (Genes to Cells, pages 431-441, 1998) PAUR123-V5-JAK2 and pAURGAL1p-V5-JAK2 were constructed as follows.
3−2−1:pAUR123−V5およびpAURGAL1p−V5の構築
ガラクトース誘導型プロモーターであるGAL1p遺伝子をコードするpYES2ベクターを鋳型としたPCRにより、GAL1p遺伝子をコードする増幅断片(a)を得た。非誘導型プロモーターであるADH1p遺伝子をコードするpAUR123ベクターを鋳型としたPCRにより、ADH1pを欠失した増幅断片(b)を得た。増幅断片(a)をKpnIにて消化し、KpnIにて消化した増幅断片(b)に挿入して、pAURGAL1pベクターを得た。KpnIおよびSalIにて消化したpAUR123ベクターおよびpAURGAL1pベクターに、V5タグ配列をコードする遺伝子を挿入して、それぞれpAUR123−V5およびpAURGAL1p−V5を得た。
3-2-1: Construction of pAUR123-V5 and pAURGAL1p-V5 An amplified fragment (a) encoding the GAL1p gene was obtained by PCR using the pYES2 vector encoding the GAL1p gene, which is a galactose-inducible promoter, as a template. An amplified fragment (b) lacking ADH1p was obtained by PCR using the pAUR123 vector encoding the non-inducible promoter ADH1p gene as a template. The amplified fragment (a) was digested with KpnI and inserted into the amplified fragment (b) digested with KpnI to obtain a pAURGAL1p vector. A gene encoding a V5 tag sequence was inserted into the pAUR123 vector and pAURGAL1p vector digested with KpnI and SalI to obtain pAUR123-V5 and pAURGAL1p-V5, respectively.
3−2−2:pGEM−JAK2の構築
プラスミドpSRα−JAK2を鋳型としたPCRにより、JAK2遺伝子をコードする増幅断片を得た。この増幅断片の3’側にTArget Clone(TOYOBO)を用いてアデニンを付加し、これをpGEM T−Easyベクターに挿入して、pGEM−JAK2を得た。
3-2-2: Construction of pGEM-JAK2 An amplified fragment encoding the JAK2 gene was obtained by PCR using the plasmid pSRα-JAK2 as a template. Adenine was added to the 3 ′ side of the amplified fragment using TARGET Clone (TOYOBO), and this was inserted into the pGEM T-Easy vector to obtain pGEM-JAK2.
3−2−3:pAUR123−V5−JAK2およびpAURGAL1p−V5−JAK2の構築
プラスミドpGEM−JAK2を鋳型としたPCRにより、JAK2タンパク質をコードする遺伝子の両末端に制限酵素部位を付加した増幅断片を得た。この増幅断片をSalIおよびSacIにて消化し、SalIおよびSacIにて消化したpAUR123−V5ベクターおよびpAURGAL1p−V5ベクターに挿入して、pAUR123−V5−JAK2およびpAURGAL1p−V5−JAK2を得た。
3-2-3: Construction of pAUR123-V5-JAK2 and pAURGAL1p-V5-JAK2 By PCR using plasmid pGEM-JAK2 as a template, an amplified fragment with restriction enzyme sites added to both ends of the gene encoding JAK2 protein was obtained. It was. This amplified fragment was digested with SalI and SacI and inserted into pAUR123-V5 vector and pAURGAL1p-V5 vector digested with SalI and SacI to obtain pAUR123-V5-JAK2 and pAURGAL1p-V5-JAK2.
実施例4:酵母におけるIL−5シグナル伝達再構成例
4−1:酵母形質転換体の作成
酵母Saccharomyces cerevisiae D1BR205a株(MATa ura3 His3 ade2 lys2 trp1 leu2 cdc25 Gal+)およびD1BR205α(MATa ura3 His3 ade2 lys2 trp1 leu2 cdc25 Gal+)をStratagene社より入手した。
Example 4: Reconstitution of IL-5 signaling in yeast 4-1: Preparation of yeast transformants Yeast Saccharomyces cerevisiae D1BR205a strains (MATaura3 His3ade2 lys2 trp1 leu2 cdc25Gal + ) and D1BR2r33p2 leu2 cdc25 Gal + ) was obtained from Stratagene.
1のようにして得た各プラスミドpGMH20、pGMH20−MFα−FLAG−IL5Rα、pGMT20、pGMT20−MFα−HA−βc、pAUR123、pAUR123−V5−JAK2、pAURGAL1p、およびpAURGAL1p−V5−JAK2を、酢酸リチウム法によりD1BR205株に導入し、酵母形質転換体D1BR205/pGMH20/pGMT20/pAUR123、D1BR205/pGMH20/pGMT20/pAUR123−V5−JAK2、D1BR205/pGMH20−MFα1−FLAG−IL5Rα/pGMT20−MFα−HA−βc/pAUR123−V5−JAK2、D1BR205/pGMH20/pGMT20/pAURGAL1p、D1BR205/pGMH20/pGMT20/pAURGAL1p−V5−JAK2、およびD1BR205/pGMH20−MFα−FLAG−IL5Rα/pGMT20−MFα−HA−βc/pAURGAL1p−V5−JAK2のそれぞれを、0.5μg/mlのオーレオバシジンA(TaKaRa)を含むSDΔHis/Trp寒天培地上に得た。 Each of the plasmids pGMH20, pGMH20-MFα-FLAG-IL5Rα, pGMT20, pGMT20-MFα-HA-βc, pAUR123, pAUR123-V5-JAK2, pAURGAL1p, and pAURGAL1p-V5-JAK2 The yeast transformants D1BR205 / pGMH20 / pGMT20 / pAUR123, D1BR205 / pGMH20 / pGMT20 / pAUR123-V5-JAK2, D1BR205 / pGMH20-MFα1-FLAG-IL5Rα / FGMT-ILGR -V5-JAK2, D1BR205 / pGMH20 / pGMT20 / pAURGAL1p, D1BR205 / pGMH20 / pGM Each of T20 / pAURGAL1p-V5-JAK2 and D1BR205 / pGMH20-MFα-FLAG-IL5Rα / pGMT20-MFα-HA-βc / pAURGAL1p-V5-JAK2, 0.5 μg / ml aureobasidin A (TaKaRa) Obtained on SDΔHis / Trp agar medium.
4−2:酵母形質転換体の培養
上記の寒天培地上で、直径2〜3mmに生育した酵母形質転換体のコロニーを0.5μg/mlのオーレオバシジンAを含む3mLのSDΔHis/Trp液体培地中で、25℃にて300rpmでOD600=1.0〜1.5まで培養した。菌体を回収・洗浄して、500μLの滅菌水に懸濁し、0.5μg/mlのオーレオバシジンAを含む10mLのSRGΔHis/Trp液体培地に初期OD600=0.20になるよう植菌した後、25℃にて300rpmでOD600=0.30〜2.00まで培養した。
4-2: Culture of
4−3:酵母形質転換体におけるIL−5Rαタンパク質の発現および糖鎖修飾の有無の確認
4−2のように培養したD1BR205/pGMH20−MFα1−FLAG−IL5Rα/pGMT20−MFα−HA−βc/pAUR123−V5−JAK2および陰性コントロールのD1BR205/pGMH20/pGMT20/pAUR123を回収して、200μLの溶解液(50mM Tris−HCl (pH7.3),150mM NaCl,0.1% Triton X−100,1mM EGTA,2mM DTT,1個/10mL−溶解液)に懸濁し、グラスビーズで破砕して、酵母粗抽出液を得た。10分間遠心して上清画分および沈殿画分に分離し、上清画分にはSDSと2−MEをそれぞれ0.5%(V/V)および1%(V/V)となるよう添加した。沈殿画分には上清画分と等量のSDSと2−MEをそれぞれ0.5%(V/V)および1%(V/V)で含む溶解液に再懸濁して、100℃で15分間煮た後、10分間遠心して上清画分を分取した。50μLのサンプルに対して50μLのO−グリコシダーゼおよび50μLのN−グリコシダーゼを添加後、37℃にて0、10、30、および60分間反応させ、それぞれの時間についてサンプリングして、SDS−PAGEおよび抗FLAGマウスモノクローナル抗体(クローン M2)を用いたウェスタンブロットに供した(図8)。これまでに酵母における一回膜貫通型サイトカイン受容体の発現に成功した例はない。本実施例において初めて、酵母でのヒト由来サイトカイン受容体IL−5Rαタンパク質の発現が確認された。また、脱糖鎖修飾処理により、IL−5Rαタンパク質の計算分子量より大きい位置に見られたバンドが、計算分子量付近の位置にシフトした。このことから酵母において、IL−5Rαタンパク質は酵母内において糖鎖修飾を受けることがわかった。
4-3: Expression of IL-5Rα protein in yeast transformant and confirmation of sugar chain modification D1BR205 / pGMH20-MFα1-FLAG-IL5Rα / pGMT20-MFα-HA-βc / pAUR123 cultured as in 4-2 -V5-JAK2 and negative control D1BR205 / pGMH20 / pGMT20 / pAUR123 were collected and 200 μL of lysate (50 mM Tris-HCl (pH 7.3), 150 mM NaCl, 0.1% Triton X-100, 1 mM EGTA, 2 mM DTT, 1/10 mL-solution), and crushed with glass beads to obtain a crude yeast extract. Centrifuge for 10 minutes to separate the supernatant fraction and the precipitate fraction, and add SDS and 2-ME to the supernatant fraction to 0.5% (V / V) and 1% (V / V), respectively. did. The precipitate fraction is resuspended in a lysate containing 0.5% (V / V) and 1% (V / V) of SDS and 2-ME in the same amount as the supernatant fraction, respectively, at 100 ° C. After boiling for 15 minutes, the supernatant fraction was collected by centrifugation for 10 minutes. After adding 50 μL of O-glycosidase and 50 μL of N-glycosidase to 50 μL of sample, react at 37 ° C. for 0, 10, 30, and 60 minutes, and sample for each time to obtain SDS-PAGE and anti-antigen It used for the Western blot which used the FLAG mouse monoclonal antibody (clone M2) (FIG. 8). So far, there has been no successful expression of a single-transmembrane cytokine receptor in yeast. For the first time in this example, the expression of human-derived cytokine receptor IL-5Rα protein in yeast was confirmed. Moreover, the band seen in the position larger than the calculated molecular weight of IL-5Rα protein was shifted to the position near the calculated molecular weight by the deglycosylation modification treatment. From this, it was found that IL-5Rα protein undergoes sugar chain modification in yeast.
4−4:酵母形質転換体におけるβcタンパク質の発現および糖鎖修飾の有無の確認
4−3と同様の操作を行ってサンプルを得た後、SDS−PAGEおよび抗HAマウスモノクローナル抗体(クローン 12CA5)を用いたウェスタンブロットに供した(図9)。酵母形質転換体において、脱糖鎖修飾処理前に見られなかったヒト由来βcのバンドが、処理後に計算分子量付近に確認された。このことから酵母において、βcタンパク質の発現および糖鎖修飾を受けることが確認された。2−3において、IL−5Rαの発現が確認されたこととあわせて、IL−5受容体の発現が酵母において確認された。
4-4: Expression of βc protein in yeast transformant and confirmation of presence or absence of sugar chain modification After performing the same operation as 4-3 to obtain a sample, SDS-PAGE and anti-HA mouse monoclonal antibody (clone 12CA5) (Fig. 9). In the yeast transformant, a human-derived βc band that was not seen before the deglycosylation treatment was confirmed in the vicinity of the calculated molecular weight after the treatment. This confirmed that the yeast was subjected to βc protein expression and sugar chain modification. In 2-3, the expression of IL-5 receptor was confirmed in yeast together with the expression of IL-5Rα.
4−5:酵母形質転換体におけるIL−5受容体の局在の確認
4−2のように培養したD1BR205/pGMH20−MFα−FLAG−IL5Rα/pGMT20−MFα−HA−βc/pAUR123−V5−JAK2および陰性コントロールのD1BR205/pGMH20/pGMT20/pAUR123を回収して、4%パラホルムホルムアルデヒドで固定化した後、ソルビトールバッファー(40mM リン酸カリウム(pH6.5),0.5mM MgCl2,1.2M ソルビトール)で2回洗浄した。固定化した酵母を500μLのソルビトールバッファーに再懸濁し、0.3mgの細胞壁除去酵素Zymolyase 20Tを添加後、37℃にて30分間反応させ、ソルビトールバッファーで2回洗浄した。細胞壁を除去した酵母をソルビトールバッファーに懸濁し、1次抗体として抗FLAGマウスモノクローナル抗体(クローン M2)および抗HAラビットポリクローナル抗体を添加し、1時間反応後に洗浄した。さらに2次抗体としてCy3標識抗マウスIgGヤギポリクローナル抗体およびAlexa Fluor 430標識抗ラビットIgGヤギポリクローナル抗体を添加し、1時間反応後に洗浄し、蛍光顕微鏡による観察を行った。結果を図10に示す。
4-5: Confirmation of localization of IL-5 receptor in yeast transformant D1BR205 / pGMH20-MFα-FLAG-IL5Rα / pGMT20-MFα-HA-βc / pAUR1233-V5-JAK2 cultured as in 4-2 The negative control D1BR205 / pGMH20 / pGMT20 / pAUR123 was recovered, immobilized with 4% paraformaldehyde, and then sorbitol buffer (40 mM potassium phosphate (pH 6.5), 0.5 mM MgCl 2 , 1.2 M sorbitol). ) Twice. The immobilized yeast was resuspended in 500 μL of sorbitol buffer, 0.3 mg of cell wall-removing enzyme Zymolase 20T was added, reacted at 37 ° C. for 30 minutes, and washed twice with sorbitol buffer. The yeast from which the cell wall had been removed was suspended in sorbitol buffer, anti-FLAG mouse monoclonal antibody (clone M2) and anti-HA rabbit polyclonal antibody were added as primary antibodies, and washed after 1 hour of reaction. Furthermore, Cy3-labeled anti-mouse IgG goat polyclonal antibody and Alexa Fluor 430-labeled anti-rabbit IgG goat polyclonal antibody were added as secondary antibodies, washed for 1 hour, and observed with a fluorescence microscope. The results are shown in FIG.
細胞壁を除去したD1BR205/pGMH20−MFα−FLAG−IL5Rα/pGMT20−MFα−HA−βc/pAUR123−V5−JAK2において、IL−5Rαおよびβcは細胞膜に局在することが確認された。このことから、ヒト由来IL−5受容体の酵母細胞膜上への局在化が成功したと考えられる。 In D1BR205 / pGMH20-MFα-FLAG-IL5Rα / pGMT20-MFα-HA-βc / pAUR123-V5-JAK2 from which the cell wall was removed, it was confirmed that IL-5Rα and βc were localized in the cell membrane. From this, it is considered that the human-derived IL-5 receptor was successfully localized on the yeast cell membrane.
4−6:酵母形質転換体におけるJAK2タンパク質の発現の確認
4−2のように培養したD1BR205/pGMH20/pGMT20/pAUR123−V5−JAK2、D1BR205/pGMH20/pGMT20/pAURGAL1p−V5−JAK2、陰性コントロールのD1BR205/pGMH20/pGMT20/pAUR123、およびD1BR205/pGMH20/pGMT20/pAURGAL1pを回収して、200μLの溶解液(50mM Tris−HCl (pH7.3),150mM NaCl,0.1% Triton X−100,1mM EGTA,2mM DTT,Complete protease inhibitor cocktail 1個/10mL−溶解液)に懸濁し、グラスビーズで破砕して、酵母粗抽出液を得た後、SDS−PAGEおよび抗V5マウスモノクローナル抗体(クローン V5−10)および抗リン酸化JAK2ラビットポクローナル抗体を用いたウェスタンブロットに供した(図11)。JAK2の発現は、D1BR205/pGMH20/pGMT20/pAUR123−V5−JAK2ではOD600=2.0で確認され、D1BR205/pGMH20/pGMT20/pAURGAL1p−V5−JAK2ではOD600=0.6で確認され、OD600=2.0で高発現することがわかった。
4-6: Confirmation of expression of JAK2 protein in yeast transformant D1BR205 / pGMH20 / pGMT20 / pAUR123-V5-JAK2, D1BR205 / pGMH20 / pGMT20 / pAURGAL1p-V5-JAK2, cultured as in 4-2 D1BR205 / pGMH20 / pGMT20 / pAUR123 and D1BR205 / pGMH20 / pGMT20 / pAURGAL1p were collected and 200 μL of lysate (50 mM Tris-HCl (pH 7.3), 150 mM NaCl, 0.1% Triton X-100, 1 mM EGTA , 2 mM DTT, Complete
4−7:IL−5依存的なJAK2の自己リン酸化亢進の確認
4−6で示したJAK2の自己リン酸化が、ヒト由来のリガンドであるIL−5依存的に酵母内で起こるかどうか以下のように実施した。4−2のように培養したD1BR205/pGMH20−MFα−FLAG−IL5Rα/pGMT20−MFα−HA−βc/pAUR123−V5−JAK2、D1BR205/pGMH20−MFα−FLAG−IL5Rα/pGMT20−MFα−HA−βc/pAURGAL1p−V5−JAK2、陰性コントロールのD1BR205/pGMH20/pGMT20/pAUR123、およびD1BR205/pGMH20/pGMT20/pAURGAL1pを回収・洗浄して、最終濃度20mMのHEPES(pH7.0)および最終濃度0.5μg/mlのオーレオバシジンAを含む1mLのSRGΔHis/Trp液体培地に置換し、IL−5を最終濃度4nMとなるよう添加して0h、1h反応させた。反応後、上記4%パラホルムアルデヒドで固定化後、細胞壁を除去したD1BR205/pGMH20−MFα−FLAG−IL5Rα/pGMT20−MFα−HA−βc/pAUR123−V5−JAK2、D1BR205/pGMH20−MFα−FLAG−IL5Rα/pGMT20−MFα−HA−βc/pAURGAL1p−V5−JAK2、陰性コントロールのD1BR205/pGMH20/pGMT20/pAUR123、およびD1BR205/pGMH20/pGMT20/pAURGAL1pをソルビトールバッファーに懸濁し、1次抗体として抗リン酸化JAK2ラビットポリクローナル抗体を添加し、1時間反応後に洗浄した。さらに2次抗体Alexa Fluor 488標識抗ラビットIgGヤギポリクローナル抗体を添加し、1時間反応後に洗浄し、蛍光顕微鏡による観察およびフローサイトメーター(FCM)による解析を行った。図12のように、OD600=2.0のD1BR205/pGMH20−MFα−FLAG−IL5Rα/pGMT20−MFα−HA−βc/pAUR123−V5−JAK2および陰性コントロールのD1BR205/pGMH20/pGMT20/pAUR123にIL−5を添加して1時間反応培養後にIL−5依存的な蛍光強度の亢進が確認された。以上の結果より、アゴニスト依存的なJAK2のリン酸化が酵母でおこることを示すことが出来た。
4-7: Confirmation of IL-5-dependent enhancement of autophosphorylation of JAK2 Whether or not JAK2 autophosphorylation shown in 4-6 occurs in yeast depending on IL-5, which is a human-derived ligand, is described below. It carried out like. D1BR205 / pGMH20-MFα-FLAG-IL5Rα / pGMT20-MFα-HA-βc / pAUR123-V5-JAK2, D1BR205 / pGMH20-MFα-FLAG-IL5Rα / pGMT20-MFα-HA-β cultured as 4-2 pAURGAL1p-V5-JAK2, negative controls D1BR205 / pGMH20 / pGMT20 / pAUR123, and D1BR205 / pGMH20 / pGMT20 / pAURGAL1p were collected and washed to a final concentration of 20 mM HEPES (pH 7.0) and a final concentration of 0.5 μg / ml. Was replaced with 1 mL of SRGΔHis / Trp liquid medium containing Aureobasidin A, and IL-5 was added to a final concentration of 4 nM, followed by reaction for 0 h and 1 h. After the reaction, D1BR205 / pGMH20-MFα-FLAG-IL5Rα / pGMT20-MFα-HA-βc / pAUR123-V5-JAK2, D1BR205 / pGMH20-MFα-FLAG-IL5Rα after immobilizing with 4% paraformaldehyde and removing the cell wall / PGMT20-MFα-HA-βc / pAURGAL1p-V5-JAK2, negative controls D1BR205 / pGMH20 / pGMT20 / pAUR123, and D1BR205 / pGMH20 / pGMT20 / pAURGAL1p are suspended in sorbitol buffer and phosphorylated as a primary J antibody. Polyclonal antibody was added and washed after 1 hour reaction. Further, the secondary antibody Alexa Fluor 488-labeled anti-rabbit IgG goat polyclonal antibody was added, washed after 1 hour of reaction, and observed with a fluorescence microscope and analyzed with a flow cytometer (FCM). As shown in FIG. 12, IL1 in D1BR205 / pGMH20-MFα-FLAG-IL5Rα / pGMT20-MFα-HA-βc / pAUR123-V5-JAK2 of OD 600 = 2.0 and negative control D1BR205 / pGMH20 / pGMT20 / pAUR123 IL-5-dependent enhancement of fluorescence intensity was confirmed after 5 hours of addition and reaction culture for 1 hour. From the above results, it was shown that agonist-dependent phosphorylation of JAK2 occurs in yeast.
Claims (7)
前記自己リン酸化型受容体がアゴニストの結合により多量体化して、受容体自身のキナーゼ作用もしくは受容体に構成的に結合するチロシンキナーゼの作用により受容体自身もしくは受容体に構成的に結合するチロシンキナーゼがリン酸化され、
前記検出は、前記酵母の細胞壁を溶解し、細胞壁溶解酵母に前記リン酸化を検出可能な抗体を作用させることにより行なう、
方法。A method for screening an agonist / antagonist, wherein an agonist / antagonist candidate substance of the receptor is allowed to act on a yeast expressing a human-derived autophosphorylated receptor, and the agonist / antagonist candidate substance binds to the receptor. Detecting the yeast
Tyrosine that binds to the receptor itself or to the receptor by multimerization of the autophosphorylated receptor by the binding of an agonist and by the kinase action of the receptor itself or the action of tyrosine kinase that constitutively binds to the receptor The kinase is phosphorylated,
The detection is performed by lysing the cell wall of the yeast and allowing the antibody capable of detecting phosphorylation to act on the cell wall lysed yeast.
Method.
(i)受容体自身が自己リン酸化作用を有するか、或いは、
(ii)gp130またはβcを共有し、かつ、チロシンキナーゼがgp130またはβcに構成的に結合し、該チロシンキナーゼの作用によりチロシンキナーゼ自身とgp130またはβcの両方をリン酸化する
受容体である、請求項1に記載の方法。 The mammalian autophosphorylated receptor is
(I) the receptor itself has autophosphorylation, or
(Ii) a receptor that shares gp130 or βc, and the tyrosine kinase is constitutively bound to gp130 or βc, and phosphorylates both tyrosine kinase itself and gp130 or βc by the action of the tyrosine kinase. Item 2. The method according to Item 1 .
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