DE19502584C2 - Method for determining the activity of a regulatory factor and use of this method - Google Patents
Method for determining the activity of a regulatory factor and use of this methodInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Aktivität von regulatorischen Faktoren, wobei diese Aktivität über die Aktivität eines Reportersystems nachweisbar ist.The invention relates to a method for determining the Activity of regulatory factors, this activity is detectable via the activity of a reporter system.
In lebenden Zellen werden Stoffwechselleistungen entweder kontinuierlich oder aber nur in bestimmten Entwicklungsphasen bzw. auf Grund äußerer Signale hin erbracht. Bei der durch Hormone vermittelten Signalübertragung etwa werden die entsprechenden Signale über Wechselwirkungen zwischen Proteinen von der äußeren Zellmembran in das Zellinnere hinein transportiert um dort, beispielsweise im Zellkern, in eine Aufforderung zur Teilung umgesetzt zu werden. Werden diese Wechselwirkungen gestört, kann dies eine gesunde Zelle aus dem Gleichgewicht bringen und zu Wachstumsstörungen führen. So kann z. B. eine entartete Zelle zu einem Krebsgeschwür heranwachsen und über die Bildung von Metastasen den totbringenden Tumor über den gesamten Körper verteilen. Auch Viren wie HIV (Human Immunodeficiency Virus) oder HPV (Human Papilloma Virus) greifen in die natürlichen Abläufe der Zelle ein und mißbrauchen sie dazu, sich zu vervielfätigen um dann weitere Zellen zu infizieren.In living cells, metabolic performance is either continuously or only in certain development phases or based on external signals. When through Hormones mediated signal transmission, for example corresponding signals about interactions between Proteins from the outer cell membrane into the cell interior transported in to there, for example in the cell nucleus, in a request for division to be implemented. Become disrupting these interactions, this can make a healthy cell unbalance and growth disorders to lead. So z. B. a degenerate cell to one Cancer Grow Up and About the Formation of Metastases the deadly tumor all over the body to distribute. Viruses such as HIV (Human Immunodeficiency Virus) or HPV (Human Papilloma Virus) intervene in the natural Processes of the cell and abuse it to itself reproduce in order to then infect further cells.
Es ist offensichtlich, daß über solche Wechselwirkungen gezielt in das Geschehen einer Zelle eingegriffen werden kann, sofern die entsprechenden Proteine bekannt und einem einfachen Test zugänglich sind. In den vergangenen Jahren sind derartige Tests entwickelt worden. Sie beruhen letztlich darauf, daß eine einfache biochemische Reaktion, die durch eine Farbreaktion nachweisbar und vieltausendfach gleichzeitig durchführbar ist, von einer solchen Wechselwirkung zwischen Proteinen abhängig gemacht wird. Sogenannte in vivo Assays lassen diese Wechselwirkungen z. B. in Hefezellen nachweisen, die leicht zu züchten und auch für die Bildung menschlicher Proteine geeignet sind (Brent, R. et al., PCT-Veröffentlichung WO 92/05286; Fields, S. et al., U.S. 5,283,173).It is obvious that such interactions be deliberately intervened in the events of a cell can, provided the corresponding proteins are known and a simple test are accessible. In the past years such tests have been developed. They are ultimately based insist that a simple biochemical reaction by a color reaction detectable and thousands of times is feasible at the same time from such Interaction between proteins is made dependent. So-called in vivo assays allow these interactions e.g. B. in yeast cells that are easy to grow and also for the formation of human proteins are suitable (Brent, R. et al., PCT publication WO 92/05286; Fields, S. et al., U.S. 5,283,173).
Die Transkription proteinkodierender Gene wird von einem Multiproteinkomplex bestehend aus Pol II und einer Reihe spezifischer und genereller Transkriptionsfaktoren initiiert. Eine Vielzahl dieser Faktoren ist in den letzten Jahren isoliert und charakterisiert worden, wodurch man erste Einblicke in die Mechanismen der eukaryontischen Genexpression erhalten hat (Zawel et al., Curr. Opin. Cell. Biol. (1992) 4, S. 488-495; Cortes et al., Mol. Cell. Biol. (1992) 12, S. 413-421; Flores et al., J. Biol. Chem. (1992) 267, S. 2786-2793).The transcription of protein coding genes is carried out by one Multiprotein complex consisting of Pol II and a series specific and general transcription factors initiated. A variety of these factors have occurred in recent years have been isolated and characterized, making one first Insights into the mechanisms of eukaryotic Gene expression (Zawel et al., Curr. Opin. Cell. Biol. (1992) 4, pp. 488-495; Cortes et al., Mol. Cell. Biol. (1992) 12, pp. 413-421; Flores et al., J. Biol. Chem. (1992) 267, pp. 2786-2793).
Neben der basalen Transkriptionsmaschinerie spielen vor allem die DNA bindenden Transkriptionsfaktoren eine entscheidende Rolle bei der stimulierten Genexpression.In addition to the basal transcription machinery, play above all the DNA-binding transcription factors are crucial Role in stimulated gene expression.
Die drei charakteristischen Merkmale von Transkriptionsaktivatoren, wie proto-Onkogene oder virale Transkriptionsfaktoren und Protein-Protein-Wechselwirkungen in Signalketten oder Multiproteinkomplexen, welche sie zu besonders geeigneten Targets für Untersuchungen machen, sind ihre hohe Diversität, ihre Spezifität sowie Ihre mögliche Rolle bei der Entstehung von Krankheiten. So sind z. B. mehr als 300 genspezifische Transkriptionsfaktoren bis heute beschrieben und es wird angenommen, daß ca. 3000 weitere derartige Faktoren vom menschlichen Genom kodiert werden. Ähnlich wie Rezeptoren an der Zelloberfläche gleicht praktisch kein Faktor und keine Protein-Protein Wechselwirkung genau der anderen. Jedes Protein bietet eine einzigartige Oberfläche und stellt dadurch ein einzigartiges Target dar. The three characteristic features of Transcription activators, such as proto-oncogenes or viral ones Transcription factors and protein-protein interactions in signal chains or multiprotein complexes, which they too make particularly suitable targets for examinations their high diversity, their specificity and their possible Role in the development of diseases. So z. B. more as 300 gene-specific transcription factors to date and it is believed that approximately 3000 more such factors are encoded by the human genome. Similar to how receptors on the cell surface resemble practically no factor and no protein protein Interaction of exactly the other. Every protein offers one unique surface and thereby represents a unique Target.
Die DNA-bindende und die stimulierende Aktivität müssen jedoch nicht auf einer Polypeptidkette lokalisiert vorliegen (Weston et al., Cell (1989) 58, S. 85-93). Die Teilung dieser beiden Eigenschaften erlaubt zum Beispiel die Untersuchung einer Wechselwirkung zwischen zwei Proteinen X und Y, wobei der DNA-bindende Teil auf einem Protein X und der transkriptionsaktive Teil auf einem Protein Y lokalisiert sind (Fields et al., Nature (1989) 340, S. 245-246). Die spezifische Inhibierung dieser Interaktion resultiert im Verlust der stimulierenden Aktivität dieses Elements.The DNA binding and the stimulating activity must but not localized on a polypeptide chain (Weston et al., Cell (1989) 58, pp. 85-93). The division of this Both properties allow, for example, the investigation an interaction between two proteins X and Y, where the DNA-binding part on a protein X and the transcription-active part localized on a protein Y. (Fields et al., Nature (1989) 340, pp. 245-246). The specific inhibition of this interaction results in Loss of the stimulating activity of this element.
Bisher sind Verfahren bekannt, um Inhibitoren nachzuweisen, welche die biologische Aktivität von Oncoproteinen hemmen (WO 92/05286). Diese Verfahren werden eingesetzt, um inhibitorische Komponenten zu identifizieren und klassifizieren, indem die Fähigkeit einer solchen Komponente untersucht wird, die Expression von Reportergenen zu beeinflussen. Nach der vorgenannten PCT-Veröffentlichung werden zur Durchführung dieses Verfahrens Fusionsgene bereitgestellt, welche für Fusionsproteine codieren. Diese Fusionsproteine binden an eine Bindestelle auf der DNA, wobei diese DNA für die Reportergene codiert, und vermitteln so die Expression des Reportergens. Wird die Expression des Reportergens untersucht, so ist eine Abnahme der Reportergen- Expression indikativ für eine Komponente, welche die Aktivität der Fusionsproteine hemmt.So far, methods are known to detect inhibitors which inhibit the biological activity of oncoproteins (WO 92/05286). These procedures are used to identify inhibitory components and classify by the ability of such a component the expression of reporter genes is examined influence. According to the aforementioned PCT publication become fusion genes to perform this procedure provided which code for fusion proteins. This Fusion proteins bind to a binding site on the DNA, whereby encodes this DNA for the reporter genes, thus mediating the Expression of the reporter gene. Will the expression of the Reporter gene examined, there is a decrease in reporter gene Expression indicative of a component that the Inhibits activity of the fusion proteins.
Der Nachweis von Inhibitoren erfolgt bei Anwendung der genannten Verfahren ausschließlich über eine Abnahme der Expression der betreffenden Reportergene, d. h. es handelt sich um einen Negativnachweis. Das bekannte Nachweissystem ist insofern von Nachteil, da es gegebenenfalls die Empfindlichkeit eines Testsystems herabsetzt. Wird z. B. ein Reportergen prinzipiell nur schwach exprimiert, so sind nach Inhibitorzugabe und somit noch weiter abnehmender Expression häufig keine eindeutigen Aussagen möglich. Diese Nachteile gehen darauf zurück, daß eine zugesetzte inhibitorische Komponente einen Transkriptionsfaktor hemmt, der die Expression von Reportergenen beeinflußt, d. h. es handelt sich um eine direkte funktionelle Verbindung von Inhibitor und Reportergen. Insbesondere ist eine fehlende Expression nach Inhibitorzugabe von Nachteil, da Versuchsdurchführungen häufig auf Selektion von Organismen beruhen, wie im folgenden kurz erläutert. Wird so z. B. das Wachstum von Zellen nach Inhibitorzugabe untersucht, wachsen gerade die zu untersuchenden gehemmten Zellen nicht und müssen über weitere Versuche nachgewiesen werden. Ein Screening vieler verschiedener potentieller Inhibitoren ist daher nicht möglich. Die fehlende Expression von Reportergenen nach Inhibitorzugabe kann darüber hinaus auch auf die Einflußnahme weiterer Faktoren zurückzuführen sein, beispielsweise des Inhibitors auf Faktoren der Translations- und Replikationsmechanismen sowie des Zellzyclus. Somit ist der Wirkungsort des Inhibitors häufig nicht klar zu definieren, woraus eine mangelnde Spezifität der bisherigen Nachweissysteme resultiert.Inhibitors are detected using the mentioned procedures only through an acceptance of Expression of the reporter genes in question, d. H. it deals a negative proof. The well-known detection system is disadvantageous in that it may be the Reduced sensitivity of a test system. Is z. B. a Reporter gene is in principle only weakly expressed, so are Inhibitor addition and thus further decreasing expression often no clear statements can be made. These disadvantages are due to the fact that an added inhibitory Component inhibits a transcription factor that the Expression of reporter genes affected, i. H. It is about for a direct functional connection of inhibitor and Reporter gene. In particular, a missing expression is after Inhibitor addition is disadvantageous because of the experimental procedures are often based on selection of organisms, as follows briefly explained. So z. B. the growth of cells after If inhibitor addition is investigated, they are growing inhibited cells and do not need to be examined Experiments are proven. A screening of many different potential inhibitors is therefore not possible. The lack of expression of reporter genes after The addition of inhibitors can also influence the influence other factors, such as the Inhibitors on factors of translation and Replication mechanisms and the cell cycle. Thus the Often, the place of action of the inhibitor cannot be clearly defined, resulting in a lack of specificity of the previous Detection systems result.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfähren zur Verfügung zu stellen, das die vorgenannten Nachteile nicht aufweist, das schnelle, eindeutige und spezifische Aussagen über Testergebnisse ermöglicht sowie die Empfindlichkeit von Testsystemen verbessert.The object of the present invention is therefore a Provide procedures that the aforementioned Does not have disadvantages, the fast, clear and enables specific statements about test results as well improves the sensitivity of test systems.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch das im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebene Verfahren und die Verwendung nach Patentanspruch 63. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen, Aspekte und Details des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 62 und 64, den Zeichnungen, Tabellen und den bevorzugten Ausführungsformen dargelegt. Die vorliegende Erfindung stellt ein wesentlich verbessertes Nachweissystem für die Aktivität eines regulatorischen Faktors zur Verfügung. Mit dem angegebenen Verfahren kann auch im lebenden Organismus eine inhibitorische Komponente durch Expression bzw. verstärkte Expression eines Reportersystems nachgewiesen werden, ohne daß die Nachteile bekannter Verfahren auftreten.The invention solves this problem by the independent Claim 1 specified method and the use according to Claim 63. Further preferred configurations, Aspects and details of the method according to the invention are in dependent claims 2 to 62 and 64, the Drawings, tables and the preferred embodiments spelled out. The present invention represents an essential improved detection system for the activity of a regulatory factor. With the specified A procedure can also be carried out in the living organism inhibitory component by expression or enhanced Expression of a reporter system can be demonstrated without that the disadvantages of known methods occur.
Damit wird die Empfindlichkeit des Testsystems entscheidend erhöht und ermöglicht das Screenen von Inhibitorbibliotheken großer Komplexität (über 109 verschiedene Moleküle).This significantly increases the sensitivity of the test system and enables the screening of inhibitor libraries of great complexity (over 10 9 different molecules).
Hiermit wird ein neues Prinzip zum Screenen nach Inhibitoren und Chemikalien, die entsprechende Aktivitäten modifizieren, eingesetzt. Der Assay kann auch zur Identifizierung bislang unbekannter Wechselwirkungen verwendet werden.This is a new principle for screening for inhibitors and chemicals that modify activities, used. The assay can also be used for identification so far unknown interactions are used.
Wesentlich für das erfindungsgemäße Verfahren ist das Bereitstellen mindestens eines zweiten regulatorischen Faktors. Das im folgenden beschriebene Verfahren wird bevorzugt in Wirtsorganismen durchgeführt, wodurch jedoch nicht ausgeschlossen werden soll, entsprechende Verfahren auch außerhalb eines Organismus durchzuführen. Als Wirtsorganismen werden Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, oder eukaryotische Zellen, insbesondere Hefen, eingesetzt. Besonders bevorzugt sind der Bakterienstamm Escherichia coli oder der Hefestamm Saccharomyces cerevisia.This is essential for the method according to the invention Provide at least a second regulatory Factor. The procedure described below will preferably carried out in host organisms, however Appropriate procedures should not be excluded also perform outside of an organism. As Host organisms become microorganisms, in particular Bacteria, or eukaryotic cells, especially yeasts, used. The bacterial strain is particularly preferred Escherichia coli or the yeast strain Saccharomyces cerevisia.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden, wie vorstehend erwähnt, bevorzugt in einem Wirtsorganismus, mindestens ein Reportersystem mit mindestens einer ersten Genanordnung, welche mindestens ein Reportergen aufweist, bereitgestellt. Die Expression der Reportergene dient als Nachweissystem.According to the present invention, as above mentioned, preferably in a host organism, at least one Reporter system with at least one first gene arrangement, which has at least one reporter gene provided. The expression of the reporter genes serves as a detection system.
Des weiteren wird mindestens ein erster regulatorischer Faktor bzw. die entsprechende Genanordnung bereitgestellt. Gemäß der vorliegenden Erfindung beeinflußt der mindestens eine erste regulatorische Faktor einen oder mehrere zweite regulatorische Faktoren und nicht direkt die Aktivität des Reportersystems, wodurch es erstmals ermöglicht wird, die Aktivität eines ersten regulatorischen Faktors durch ein positives Signal nachzuweisen.Furthermore, at least one first becomes regulatory Factor or the corresponding gene arrangement provided. According to the present invention, the at least affects a first regulatory factor one or more second regulatory factors and not directly the activity of the Reporter system, which makes it possible for the first time, the Activity of a first regulatory factor by a detect positive signal.
Der mindestens eine zweite regulatorische Faktor wird durch mindestens eine zweite Genanordnung codiert. Aus Gründen der Vereinfachung wird bei den bereits erwähnten und den im folgenden genannten, am Verfahren beteiligten Komponenten nicht immer ausdrücklich erwähnt, daß sowohl eine als auch mehrere Komponenten wie Gene, Genanordnungen, regulatorische Faktoren, Proteine usw., beteiligt sein können. Es soll jedoch so ausgelegt werden, daß diese Möglichkeiten eingeschlossen sind. Bevorzugt wird die Aktivität des zweiten regulatorischen Faktors durch den ersten regulatorischen Faktor beeinflußt. Über eine Wechselwirkung des zweiten regulatorischen Faktors mit Komponenten des Reportersystems wird auch Einfluß auf die Aktivität des Reportersystems genommen. Somit wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Aktivierung des Reportersystems durch Zugabe einer inhibitorischen Komponente über das Zusammenwirken der ersten und zweiten regulatorischen Faktoren nachgewiesen.The at least one second regulatory factor is determined by encoded at least a second gene arrangement. Because of Simplification is in the already mentioned and in the following components involved in the process not always explicitly mentioned that both one and several components such as genes, gene arrangements, regulatory Factors, proteins, etc. can be involved. It should however, be designed to take advantage of these opportunities are included. The activity of the second is preferred regulatory factor through the first regulatory Factor influenced. About an interaction of the second regulatory factor with components of the reporter system will also affect the activity of the reporter system taken. Thus, according to the present invention, the Activation of the reporter system by adding a inhibitory component on the interaction of the first and second regulatory factors.
Der erste regulatorische Faktor enthält eine oder mehrere regulierende Komponenten. Enthält der erste regulatorische Faktor mehrere regulierende Komponenten, ist insbesondere die zusammengesetzte Form die aktive Form. Bei den ein oder mehreren regulierenden Komponenten handelt es sich häufig um ein oder mehrere regulierende Proteine. Die regulierenden Proteine sind bevorzugt ein oder mehrere Transkriptionsregulatoren, beispielsweise Transkriptions faktoren. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält der Transkriptionsfaktor nur ein Protein.The first regulatory factor contains one or more regulating components. Contains the first regulatory The factor of several regulating components is in particular that composite form the active form. With the one or several regulating components are often involved one or more regulatory proteins. The regulators Proteins are preferably one or more Transcription regulators, for example transcription factors. In a preferred embodiment, the Transcription factor only one protein.
Gemäß einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält der Transkriptionsregulator mindestens zwei Hybridproteine, insbesondere zwei Hybridproteine, welche von einer bereitgestellten dritten Genanordnung codiert werden.According to a further preferred embodiment of the inventive method contains the Transcription regulator at least two hybrid proteins, in particular two hybrid proteins, which of one provided third gene arrangement are encoded.
Die Hybridproteine sind bevorzugt ein erstes Hybridprotein, welches ein Fusionsprotein aus einer DNA-Bindedomäne und einer ersten Proteinkomponente ist, und ein zweites Hybridprotein, welches ein Fusionsprotein aus einer Aktivierungsdomäne des Transkriptionsregulators und einer zweiten Proteinkomponente ist. Durch Bindung zwischen den beiden Proteinkomponenten, die auch Targets genannt werden, entsteht der aktive Transkriptionsregulator.The hybrid proteins are preferably a first hybrid protein, which is a fusion protein from a DNA binding domain and is a first protein component, and a second Hybrid protein, which is a fusion protein from a Activation domain of the transcription regulator and one second protein component. By bonding between the two protein components, also called targets, the active transcription regulator is created.
Die regulierenden Komponenten des ersten regulatorischen Faktors sind gemäß dem vorliegenden Verfahren nicht auf regulierende Proteine beschränkt. So kann beispielsweise der erste regulatorische Faktor Nucleinsäuren oder auch weitere Komponenten enthalten.The regulatory components of the first regulatory Factor are not up according to the present procedure regulatory proteins restricted. For example, the first regulatory factor nucleic acids or others Components included.
Die Aktivität des mindestens einen ersten regulatorischen Faktors wird durch inhibitorische Komponenten beeinflußt. Diese inhibitorischen Komponenten sind bevorzugt Naturstoffe wie Peptide, Nucleinsäuren und Kohlenhydrate oder niedermolekulare Substanzen oder andere chemische Substanzen oder auch durch Mutagenese veränderte Bestandteile des ersten regulatorischen Faktors.The activity of at least a first regulatory Factor is influenced by inhibitory components. These inhibitory components are preferably natural substances such as peptides, nucleic acids and carbohydrates or low molecular weight substances or other chemical substances or components of the first modified by mutagenesis regulatory factor.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird eine vierte Genanordnung für die Expression von Peptiden bereitgestellt. Diese Peptide weisen insbesondere eine inhibitorische Aktivität auf. So können in vivo synthetisierte Peptidlibraries zur Inhibierung von regulatorischen Faktoren eingesetzt werden. In weiteren bevorzugten Ausgestaltungen werden beliebige Kombinationen der genannten Inhibitoren zugesetzt. In a further preferred embodiment, a fourth gene arrangement for the expression of peptides provided. These peptides have one in particular inhibitory activity. So in vivo synthesized peptide libraries for the inhibition of regulatory factors are used. In others preferred configurations are any combinations of the inhibitors mentioned.
Besonders wichtig ist die Einwirkung der inhibitorischen Komponenten auf die Aktivität des ersten regulatorischen Faktors durch Einwirkung auf die Wechselwirkung zwischen mindestens zwei regulatorischen Komponenten, die in dem ersten regulatorischen Faktor enthalten sind. Diese Einwirkung ist bevorzugt eine Hemmung der Wechselwirkung der regulatorischen Komponenten. Die Aktivität kann auch aufgrund mehrerer Komponenten, z. B. in einem Multiproteinkomplex, reguliert werden. Dieser Komplex ist solange aktiv, wie einzelne oder mehrere Bausteine diesen Komplex bilden. Erst die Inhibierung einer oder mehrerer dieser Komponenten zerstört die Aktivität des gesamten Komplexes. Auch vom bisher Beschriebenen abweichende Aktivitäten, die in irgendeiner Weise die Expression des zweiten regulatorischen Faktors aktivieren, sind als erster regulatorischer Faktor geeignet. Die Inhibierung des ersten regulatorischen Faktors kann sowohl die Aktivität des Transkriptionsregulators und/oder die Generierung des Transkriptionsregulators betreffen. Insbesondere wird die Wechselwirkung zwischen zwei regulierenden Proteinen des ersten regulatorischen Faktors gehemmt. Wird eine der genannten Wechselwirkungen gehemmt, liegt ein inaktiver oder in seiner Aktivität herabgesetzter erster regulatorischer Faktor vor. Infolgedessen ist die Interaktion des ersten regulatorischen Faktors mit dem zweiten regulatorischen Faktor gehemmt oder herabgesetzt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Wechselwirkung zwischen dem ersten regulatorischen Faktor und dem zweiten regulatorischen Faktor beeinflußt. Auch diese Einwirkung ist besonders bevorzugt eine Hemmung. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform beeinflußt der Inhibitor die Wechselwirkung des ersten regulatorischen Faktors mit Genabschnitten der zweiten Genanordnung. In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens modifiziert der mindestens eine erste regulatorische Faktor, der bevorzugt ein oder mehrere Proteine enthält, den mindestens einen zweiten regulatorischen Faktor, beispielsweise über Kinasierung, Dephosphorylierung, Spaltung, Umfaltung oder Konformationsänderung.The action of the inhibitory is particularly important Components on the activity of the first regulatory Factor by influencing the interaction between at least two regulatory components in the first regulatory factor are included. This Action is preferably an inhibition of the interaction of the regulatory components. The activity can also be due several components, e.g. B. in a multiprotein complex, be regulated. This complex is active as long as single or multiple building blocks form this complex. First inhibiting one or more of these components destroys the activity of the entire complex. Also from The previously described deviating activities that occur in somehow the expression of the second regulatory Activate factor are the first regulatory factor suitable. The inhibition of the first regulatory factor can both the activity of the transcription regulator and / or the generation of the transcription regulator affect. In particular, the interaction between two regulatory proteins of the first regulatory factor inhibited. If one of the interactions mentioned is inhibited, lies an inactive or reduced in activity first regulatory factor. As a result, the Interaction of the first regulatory factor with the second regulatory factor inhibited or reduced. In Another preferred embodiment is the Interaction between the first regulatory factor and the second regulatory factor. This too Action is particularly preferably an inhibition. In a particularly advantageous embodiment affects the Inhibitor of the first regulatory interaction Factor with gene segments of the second gene arrangement. In a further embodiment of the method according to the invention modifies the at least one first regulatory factor, which preferably contains one or more proteins at least a second regulatory factor, for example via kinization, dephosphorylation, Splitting, refolding, or changing conformation.
Wird kein Inhibitor zugesetzt, liegt der erste regulatorische Faktor insbesondere in der aktiven Form vor und wirkt auf die Aktivität des zweiten regulatorischen Faktors ein. Es ist des weiteren bevorzugt, daß der erste regulatorische Faktor mit DNA-Abschnitten der für den zweiten regulatorischen Faktor codierenden zweiten Genanordnung wechselwirkt und somit die Expression des zweiten regulatorischen Faktors beeinflußt.If no inhibitor is added, the first is regulatory Factor in particular in the active form and affects the Activity of the second regulatory factor. It is the further preferred that the first regulatory factor with DNA sections for the second regulatory factor encoding second gene arrangement interacts and thus the Expression of the second regulatory factor influenced.
Die Zugabe einer inhibitorischen Komponente beeinflußt beispielsweise die Wechselwirkung zwischen mindestens zwei Komponenten, welche gemeinsam den ersten regulatorischen Faktor bilden. In einer weiteren Ausführungsform wirkt die Zugabe der inhibitorischen Komponente auf die Aktivität des ersten regulatorischen Faktors ein, unabhängig davon, ob er eine oder mehrere regulierende Komponenten enthält. Die Einwirkung auf die Aktivität betrifft beispielsweise die transkriptionsaktivierende oder bindende Aktivität des ersten regulatorischen Faktors oder die Interaktion des ersten und zweiten regulatorischen Faktors.The addition of an inhibitory component affects for example the interaction between at least two Components that together form the first regulatory Factor. In a further embodiment, the Addition of the inhibitory component to the activity of the first regulatory factor, regardless of whether it contains one or more regulatory components. The Influence on the activity affects, for example, the transcription-activating or binding activity of the first regulatory factor or the interaction of the first and second regulatory factor.
In einer weiteren Ausführungsform beeinflußt die Zugabe einer inhibitorischen Komponente sowohl die genannte Wechselwirkung als auch die genannte Aktivität. Die Einwirkung ist bevorzugt eine Hemmung der Wechselwirkung und/oder der Aktivität.In a further embodiment, the addition of a inhibitory component both the interaction mentioned as well as the activity mentioned. The action is preferred an inhibition of the interaction and / or the activity.
Durch Zugabe der inhibitorischen Komponente wird bevorzugt die Wechselwirkung zwischen dem ersten regulatorischen Faktor und einem DNA-Abschnitt der zweiten Genanordnung, welche den zweiten regulatorischen Faktor codiert, wobei es sich insbesondere um eine Hemmung handelt, beeinflußt. Die Einwirkung bzw. die Hemmung der oben genannten Wechselwirkungen durch inhibitorische Komponenten führt zu einer Einwirkung auf die Genexpression der zweiten Genanordnung, insbesondere zu einer Hemmung der Genexpression der zweiten Genanordnung. Besonders bevorzugt führt die Zugabe der inhibitorischen Komponente über eine Hemmung der Aktivität des regulierenden Proteins zu einer Hemmung der Expression der zweiten Genanordnung.Addition of the inhibitory component is preferred the interaction between the first regulatory factor and a DNA portion of the second gene assembly that the encoded second regulatory factor, being in particular an inhibition. The Action or inhibition of the above Interactions through inhibitory components leads to an effect on the gene expression of the second Gene arrangement, in particular to inhibit gene expression the second gene arrangement. The leads particularly preferably Addition of the inhibitory component via an inhibition of Activity of the regulatory protein to inhibit the Expression of the second gene arrangement.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch die Zugabe einer inhibitorischen Komponente auf die Wechselwirkung zwischen mindestens zwei Komponenten eingewirkt, wobei eine dieser Komponenten eine regulatorische Komponente ist oder eine regulatorische Komponente enthält.According to a further preferred embodiment of the The inventive method is by adding a inhibitory component on the interaction between acted at least two components, one of these Component is a regulatory component or a contains regulatory component.
Vorteilhaft ist, wenn diese regulatorische Komponente eine Proteinkomponente ist oder mindestens eine Proteinkomponente enhält. Bevorzugt sind bei den Proteinkomponenten Fusionsproteine.It is advantageous if this regulatory component is a Is protein component or at least one protein component contains. Preferred are the protein components Fusion proteins.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die regulatorische Komponente eine inhibitorische Komponente.According to a particularly preferred embodiment, the regulatory component an inhibitory component.
Die mindestens eine zweite Komponente ist bespielsweise eine Proteinkomponente oder enthält eine Proteinkomponente. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, daß diese Proteinkomponente ein Fusionsprotein ist.The at least one second component is one, for example Protein component or contains a protein component. It has proved to be advantageous in that this protein component is a fusion protein.
Bei den zweiten Proteinkomponenten handelt es sich insbesondere um Proteinkomponenten, die Verankerungsfunktionen besitzen. Bevorzugt erfolgt die Verankerung der miteinander wechselwirkenden Proteinkomponenten im Cytoplasma. Als vorteilhaft hat sich auch die Verankerung der miteinander in Wechselwirkung stehenden Proteine über die Verankerungsfunktion der zweiten Proteinkomponente in der Membran erwiesen. The second protein components are especially protein components that Have anchoring functions. This is preferably done Anchoring the interacting Protein components in the cytoplasm. Has proven to be beneficial also anchoring the interaction with each other standing proteins via the anchoring function of the second Protein component proven in the membrane.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erfolgt über die Zugabe einer inhibitorischen Komponente eine Hemmung der Wechselwirkung zwischen den mindestens zwei Komponenten die Freisetzung der mindestens einen ersten Komponente, welche den inhibitorisch wirksamen Abschnitt enthält. Diese freigesetzte erste Komponente interagiert mit dem transkriptionsaktivierenden Faktor der Genanordnung für den zweiten regulatorischen Faktor. Besonders bevorzugt wird der transkriptionsaktivierende Faktor durch den freigesetzten inhibitorisch wirkenden Faktor gehemmt, wodurch eine Hemmung der Expression der zweiten Genanordnung erfolgt.According to a further advantageous embodiment inhibition by adding an inhibitory component the interaction between the at least two components the release of the at least one first component, which contains the inhibitory section. This released first component interacts with the transcription activating factor of the gene arrangement for the second regulatory factor. The is particularly preferred transcription activating factor by the released inhibitory factor inhibited, causing an inhibition the expression of the second gene arrangement takes place.
In den bisher und auch im folgenden genannten Ausführungsformen enthalten die regulatorischen bzw. interagierenden Komponenten Abschnitte, die die regulatorische bzw. interagierende Funktionen bedingen. Die entsprechenden Proteinabschnitte können eine oder mehrere Abschnitte oder Domänen beinhalten. Diese Abschnitte oder Domänen können sich in verschiedenen Regionen eines Proteins bzw. auf verschiedenen Proteinen befinden.In the previously mentioned and also in the following Embodiments contain the regulatory or interacting components sections that the regulatory or interacting functions. The corresponding protein segments can be one or more Include sections or domains. These sections or Domains can be found in different regions of a protein or are on different proteins.
Vorzugsweise werden die mindestens zwei Proteinkomponenten von einer fünften Genanordnung codiert.The at least two protein components are preferred encoded by a fifth gene arrangement.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, daß die mindestens eine erste Proteinkomponente einen Abschnitt, der mit der mindestens einen zweiten Proteinkomponente wechselwirkt, einen Abschnitt, der mit einem Transkriptionsfaktor wechselwirkt sowie einen inhibitorischen Abschnitt enthält, wobei erst nach Hemmung der Wechselwirkung der Bindung zwischen den mindestens zwei Proteinkomponenten die inhibitorisch wirkende zweite Proteinkomponente die Expression des zweiten regulatorischen Faktors hemmt.It has proven to be particularly advantageous that the at least a first protein component is a section that with the at least one second protein component interacts with a section that interacts with a Transcription factor interacts as well as an inhibitory Section contains, only after inhibition of the interaction the bond between the at least two protein components the inhibitory second protein component die Expression of the second regulatory factor inhibits.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die mindestens eine erste regulatorische Komponente ein Transkriptionsregulator oder Transkriptionsfaktor des zweiten regulatorischen Faktors, der nach Inhibierung der Wechselwirkung mit der mindestens einen zweiten Proteinkomponente in seiner Aktivität reduziert oder inaktiviert wird, wodurch eine Inhibierung oder Reduzierung der Aktivität des zweiten regulatorischen Faktors erfolgt.According to a further preferred embodiment, the at least a first regulatory component Transcription regulator or transcription factor of the second regulatory factor after inhibition of the Interaction with the at least one second Protein component reduced in its activity or is inactivated, causing inhibition or reduction the activity of the second regulatory factor takes place.
Bei den zweiten regulatorischen Faktoren handelt es sich insbesondere um Proteine, beispielsweise, je nach Versuchsanordnung, um mindestens einen Repressor oder um mindestens eine Rekombinase. Die aktiven zweiten regulatorischen Faktoren wirken über eine Wechselwirkung mit Komponenten des Reportersystems auf die Aktivität des Reportersystems ein. Der zweite regulatorische Faktor bindet bevorzugt an DNA-Abschnitte des Reportersystems.The second regulatory factor is especially around proteins, for example, depending on Experimental arrangement to at least one repressor or at least one recombinase. The active second regulatory factors work through an interaction Components of the reporter system on the activity of the Reporter system. The second regulatory factor is binding preferably on DNA sections of the reporter system.
Ein Repressor, codiert durch die zweite Genanordnung, ist ein Beispiel für einen zweiten regulatorischen Faktor. Dieser Repressor beeinflußt die Expression mindestens eines Reportergens, indem er bevorzugt an Komponenten des Reportersystems bindet. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Bindung des Repressors an Komponenten des Reportersystems durch weitere Agenzien reguliert. So induziert beispielsweise das Antibiotikum Tetrazyklin eine Ablösung eines prokaryotischen Repressors von der DNA. Ein aktiver Repressor hemmt die Expression mindestens eines Reportergens. Wird dagegen, zum Beispiel durch Hemmung der Wechselwirkung der Hybridproteine des Transkriptionsregulators die Expression des Repressor- Gens gehemmt, erfolgt die Expression mindestens eines Reportergens.A repressor, encoded by the second gene arrangement, is a Example of a second regulatory factor. This Repressor affects the expression of at least one Reporter gene by targeting components of the Reporter system binds. According to a preferred embodiment the method of the invention, the binding of Repressors on components of the reporter system by others Agents regulated. For example, that induces Antibiotic tetracycline a replacement of a prokaryotic Repressors from DNA. An active repressor inhibits that Expression of at least one reporter gene. Against, for Example by inhibiting the interaction of the hybrid proteins of the transcription regulator the expression of the repressor Inhibited by a gene, at least one expression occurs Reporter gene.
Eine Rekombinase, codiert durch die zweite Genanordnung, ist ein weiteres Beispiel für einen zweiten regulatorischen Faktor. In einer entsprechenden Versuchsanordnung enthalten die Reportersysteme Rekombinationselemente. Liegt ein aktiver erster regulatorischer Faktor vor, eliminiert oder invertiert die Rekombinase über Rekombinationsprozesse mindestens ein Reportergen. Hierbei interagiert die Rekombinase mit den spezifischen, das Reportergen bzw. die Reportergene flankierende Rekombinationselemente und eliminiert oder invertiert das Reportergen, welches von den Rekombinationselementen flankiert wird. Sowohl nach einer Elimination als auch nach Invertierung wird das Reportergen nicht exprimiert. Ist also kein Inhibitor dem Versuchsansatz zugesetzt worden, liegt ein aktiver erster regulatorischer Faktor vor, der bevorzugt die für einen zweiten regulatorischen Faktor codierenden Gene aktiviert, insbesondere über Wechselwirkung mit DNA-Abschnitten. Der zweite aktive Faktor, wie z. B. ein Repressor oder eine Rekombinase, hemmt die Expression der Reportergene.A recombinase encoded by the second gene array is another example of a second regulatory Factor. Included in a corresponding experimental set-up the reporter systems recombination elements. There is an active one first regulatory factor before, eliminated or inverted the recombinase via recombination processes at least one Reporter gene. The recombinase interacts with the specific, the reporter gene or the reporter genes flanking recombination elements and eliminated or inverts the reporter gene, which of the Recombination elements is flanked. Both after one Elimination as well as after inverting becomes the reporter gene not expressed. So is not an inhibitor of the experimental approach added, there is an active first regulatory Factor that prefers that for a second genes encoding regulatory factor activated, especially about interaction with sections of DNA. The second active factor, such as B. a repressor or Recombinase, inhibits the expression of the reporter genes.
Durch die Beeinflussung der Wechselwirkung von mindestens zwei regulatorischen Komponenten des Transkriptionsregulators, wobei die regulatorischen Komponenten insbesondere zwei Hybridproteine sind, wird in einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Expression mindestens einer Rekombinase gesteuert, wodurch eine Veränderung der Expression mindestens eines Reportergens erfolgt. Durch Hemmung der Wechselwirkung der Hybridproteine des Transkriptionsregulators (bzw. anderer regulatorischer Faktoren des Transkriptionsregulators) wird die Expression der Rekombinase insbesondere gehemmt und es erfolgt eine Expression des mindestens einen Reportergens.By influencing the interaction of at least two regulatory components of the Transcription regulator, the regulatory Components, in particular two hybrid proteins, are described in a preferred embodiment of the invention The expression of at least one recombinase controlled, causing a change in expression at least of a reporter gene. By inhibiting the interaction of the hybrid proteins of the transcription regulator (or other regulatory factors of the transcription regulator) the expression of the recombinase in particular inhibited it the at least one reporter gene is expressed.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der durch die Einwirkung auf die Wechselwirkung der mindestens zwei Proteinkomponenten die Expression mindestens eines Repressor- Gens gesteuert wird, wodurch eine Veränderung der Expression des mindestens einen Reportergens erfolgt. An embodiment is particularly preferred in which the interaction on the interaction of at least two Protein components the expression of at least one repressor Gene is controlled, causing a change in expression of the at least one reporter gene.
Insbesondere wird durch Hemmung der Wechselwirkung der Proteinkomponenten die Expression des Repressor-Gens gehemmt und eine Expression des mindestens einen Reportergens erfolgt.In particular, by inhibiting the interaction of the Protein components inhibited the expression of the repressor gene and expression of the at least one reporter gene he follows.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird durch die Einwirkung auf die Wechselwirkung der mindestens zwei Proteinkomponenten die Expression mindestens einer Rekombinase gesteuert, wodurch eine Veränderung der Expression mindestens eines Reportergens erfolgt.According to a further preferred embodiment of the invention is affected by the interaction of the at least two protein components expression at least a recombinase controlled, causing a change in Expression of at least one reporter gene takes place.
Besonders bevorzugt wird durch Hemmung der Wechselwirkung der Proteinkomponenten die Expression der Rekombinase gehemmt und eine Expression des mindestens einen Reportergens erfolgt.Inhibition of the interaction is particularly preferred Protein components inhibited the expression of the recombinase and the at least one reporter gene is expressed.
Die Versuche basieren darauf, daß unter den gegebenen Versuchsbedingungen mindestens ein Genprodukt des mindestens einen Reportergens nachweisbar ist.The tests are based on the fact that among the given Test conditions at least one gene product of the at least a reporter gene is detectable.
Gemäß bevorzugter Ausführungsformen wird ein Genprodukt eines Reportergens oder werden mehrere Genprodukte mehrerer Reportergene exprimiert. In einer weiteren Ausgestaltung werden je nach variierenden Versuchsbedingungen ein bis mehrere Reportergene exprimiert.According to preferred embodiments, a gene product is a Reporter gene or multiple gene products are multiple Reporter genes expressed. In a further embodiment are depending on the varying test conditions expressed several reporter genes.
Der Nachweis des Genprodukts bzw. der Genprodukte erfolgt dann beispielsweise über eine oder mehrere Veränderungen des Phänotyps von Wirtszellen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ermöglicht das Genprodukt des Reportergens Zellwachstum der Wirtszellen in Mangelmedium. Das Genprodukt z. B. des Reportergens Leu2 ermöglicht Zellwachstum in Leucin defizientem Medium. Bei einer weiteren vorteilhaften Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Hefestämme mit chromosomalen Mutationen als Wirtszellen eingesetzt, die beispielsweise zu Leucin-Defizienzen bei der Verstoffwechselung der Aminosäure Leucin führen. Die chromosomalen Mutationen können auch zu Defizienzen bei der Verstoffwechselung der Aminosäuren Tryptophan und Histidin führen. Gegebenenfalls ist auch der Einsatz proteasedefizienter Hefen sinnvoll.The detection of the gene product or products takes place then, for example, about one or more changes to the Phenotype of host cells. In a particularly preferred Embodiment enables the gene product of the reporter gene Cell growth of the host cells in deficient medium. The gene product e.g. B. the reporter gene Leu2 enables cell growth in leucine deficient medium. Another advantageous Modification of the method according to the invention are yeast strains with chromosomal mutations used as host cells for example on leucine deficits in the Metabolism of the amino acid leucine. The Chromosomal mutations can also cause deficits in the Metabolism of the amino acids tryptophan and histidine to lead. If necessary, the use is also Protease-deficient yeast makes sense.
Es ist auch bevorzugt, Genanordnungen bereitzustellen, die für ein oder mehrere Genprodukte codieren, wobei diese Genprodukte Substrate in einer meßbaren Farbreaktion umsetzen können, wie z. B. das Reportersystem LacZ. Das Genprodukt dieses Reportergens, die β-Galactosidase, reagiert mit verschiedenen Substraten in einer sichtbaren Farbreaktion.It is also preferred to provide gene arrays that code for one or more gene products, these Convert gene products to substrates in a measurable color reaction can, such as B. the reporter system LacZ. The gene product this reporter gene, the β-galactosidase, reacts with different substrates in a visible color reaction.
Die für das vorliegende Verfahren genannten Genanordnungen können auf verschiedenen Vektoren oder demselben Vektor angeordnet sein. Als Vektoren werden insbesondere Plasmide verwendet. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind ein oder mehrere Vektoren mit einer oder mehreren Genanordnungen, oder eine oder mehrere Genanordnungen, ins Wirtsgenom integriert.The gene arrangements mentioned for the present method can be on different vectors or the same vector be arranged. Plasmids in particular are used as vectors used. In a further preferred embodiment one or more vectors with one or more Gene arrays, or one or more gene arrays, ins Host genome integrated.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird also durch Einsatz einer oder mehrerer inhibitorischer Komponenten zunächst die Aktivität des ersten regulatorischen Faktors beeinflußt, wobei dieser wiederum auf die Aktivität des zweiten regulatorischen Faktors einwirkt.According to the present invention, therefore, by use one or more inhibitory components first the Influences the activity of the first regulatory factor, which in turn depends on the activity of the second regulatory factor acts.
Der zweite regulatorische Faktor wirkt schließlich auf die Expression des Reportergens ein. Bevorzugt wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch Zusatz ein oder mehrerer inhibitorischer Komponenten die Aktivität des ersten regulatorischen Faktors gehemmt, dadurch bedingt wird ebenfalls der zweite regulatorische Faktor gehemmt, wobei gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der zweite regulatorische Faktor selbst gehemmt oder in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform die Expression des zweiten regulatorischen Faktors gehemmt wird. Da in keinem Fall ein aktiver zweiter regulatorischer Faktor vorliegt, wird das Reportergen bzw. werden die Reportergene exprimiert. Erst die Inhibierung des ersten regulatorischen Faktors bewirkt also eine Expression von Reportergenen. Der jeweilige Phänotyp hängt davon ab, ob der zweite regulatorische Faktor gebildet wird oder nicht. Besonders hervorgehoben werden soll eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, wobei in einem Wirtsorganismus zwei Genanordnungen für zwei zweite regulatorische Faktoren, insbesondere Genanordnungen für einen Repressor und eine Rekombinase, neben den in z. B. Anspruch 1 erwähnten übrigen zur Versuchsdurchführung notwendigen Genanordnungen, bereitgestellt werden.The second regulatory factor ultimately affects that Expression of the reporter gene. According to the present invention by adding one or more inhibitory components the activity of the first regulatory factor inhibited, this is caused also inhibited the second regulatory factor, whereby according to a preferred embodiment, the second regulatory factor itself inhibited or in another preferred embodiment, the expression of the second regulatory factor is inhibited. Since in no case active second regulatory factor, it will Reporter genes or the reporter genes are expressed. First the Inhibition of the first regulatory factor therefore brings about expression of reporter genes. The respective phenotype depends on whether the second regulatory factor is formed will or not. One should be particularly emphasized further embodiment of the present invention, wherein in one host organism two gene arrangements for two second regulatory factors, especially gene arrangements for a repressor and a recombinase, in addition to those in e.g. B. Claim 1 mentioned others for carrying out the experiment necessary gene arrangements are provided.
Je nach Versuchsbedingung wird einer der beiden zweiten regulatorischen Faktoren, d. h. insbesondere Repressor oder Rekombinase, oder werden auch beide gleichzeitig exprimiert. Hierdurch bedingt wird eine erhöhte Spezifität des Verfahrens erreicht.Depending on the test condition, one of the two becomes second regulatory factors, d. H. especially repressor or Recombinase, or both are expressed simultaneously. This results in an increased specificity of the method reached.
Die Inhibierung der Aktivität des Transkriptionsfaktors bzw. des Transkriptionsregulators oder dessen Generierung führt schließlich zur Aktivierung des Reportergens bzw. der Reportergene.The inhibition of the activity of the transcription factor or of the transcription regulator or its generation finally to activate the reporter gene or Reporter genes.
Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ist es möglich, hochspezifische Inhibitoren nachzuweisen, sowie Selektivität und Spezifität des Nachweises von Inhibitoren zu erhöhen. Mit dem vorliegenden Verfahren sind so z. B. bei Wachstumsversuchen selektiv die Zellen nachweisbar, auf die der Inhibitor eingewirkt hat, während die "nicht gehemmten" Zellen nicht wachsen, d. h. es ergeben sich keine Probleme wie Überwachsen der interessierenden Zellen. Damit wird die Empfindlichkeit des Testsystems entscheidend erhöht und ermöglicht das Screenen von Inhibitorbibliotheken großer Komplexität (über 109 verschiedene Moleküle). Somit ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren überhaupt zum ersten Mal möglich, nach Inhibitorzugabe eine Identifikation von Zellen, insbesondere auch aufgrund von Wachstum, durchzuführen. Dies erweist sich als sehr vorteilhaft, wenn z. B. ein sehr ungünstiges Verhältnis von Zellen, auf die der Inhibitor einwirkt (meist sehr geringer Anteil), zu Zellen, auf die der Inhibitor nicht einwirkt, vorliegt. Des weiteren ist es möglich, Aussagen bezüglich des spezifischen Wirkungsortes des Inhibitors zu machen, da gezielt auf z. B. regulatorische Faktoren eingewirkt wird und erst nach Hemmung des Faktors die Reportergene exprimiert werden. So ermöglicht das Verfahren, Signalketten und andere Regulationsmechanismen zu untersuchen und bietet Voraussetzungen für eine spezifische Arzneimittelentwicklung. Das Verfahren dient zur Auffindung von Leitstrukturen, die bevorzugt zur Entwicklung von Therapeutika eingesetzt werden. Des weiteren wird das Verfahren bevorzugt zur Ermittlung von inhibierenden Substanzen, die beispielsweise als Leitstrukturen einsetzbar sind, verwendet. Diese inhibierenden Substanzen sind beispielsweise Peptide, Naturstoffe und synthetische Chemikalien. Das Verfahren kann so verwendet werden, daß die inhibierenden Substanzen und Peptide zur Entwicklung von Therapeutika eingesetzt werden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden zur Inhibierung des ersten regulatorischen Faktors in vivo synthetisierte Peptidlibraries bereitgestellt.According to the method of the present invention, it is possible to detect highly specific inhibitors and to increase the selectivity and specificity of the detection of inhibitors. With the present method so. B. selectively detectable in growth experiments, the cells acted on by the inhibitor, while the "uninhibited" cells do not grow, ie there are no problems such as overgrowth of the cells of interest. This significantly increases the sensitivity of the test system and enables the screening of inhibitor libraries of great complexity (over 10 9 different molecules). It is therefore possible for the first time with the method according to the invention to carry out an identification of cells after the addition of inhibitor, in particular also due to growth. This proves to be very advantageous if, for. B. there is a very unfavorable ratio of cells on which the inhibitor acts (usually a very small proportion) to cells on which the inhibitor does not act. Furthermore, it is possible to make statements regarding the specific site of action of the inhibitor, since targeted at z. B. regulatory factors are acted on and the reporter genes are only expressed after inhibition of the factor. The method enables the investigation of signal chains and other regulatory mechanisms and offers the prerequisites for specific drug development. The method is used to find lead structures that are preferably used for the development of therapeutic agents. Furthermore, the method is preferably used to determine inhibiting substances that can be used, for example, as lead structures. These inhibiting substances are, for example, peptides, natural products and synthetic chemicals. The method can be used in such a way that the inhibiting substances and peptides are used for the development of therapeutic agents. In a particularly preferred embodiment, peptide libraries synthesized in vivo are provided to inhibit the first regulatory factor.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die Ausführung jeweils unter Berücksichtigung eines aktiven bzw. inaktiven ersten regulatorischen Faktors erläutert wird. Ausgegangen wird bei den Ausführungen von Proteinen als regulatorische Faktoren.Preferred embodiments of the Illustrated method according to the present invention, the execution taking into account a active or inactive first regulatory factor is explained. It is assumed that the Proteins as regulatory factors.
Als Reportergen dienen z. B. das Leu2-Gen, welches Wachstum auf Leucin-defizientem Medium ermöglicht, und das LacZ-Gen, dessen Genprodukt, die β-Galactosidase, verschiedene Substrate in einer sichtbaren Farbreaktion umsetzt (X-Gal (5- Brom-4-chlor-3-indoxyl-β-D-galactopyranosid) ergibt Blaufärbung, ONPG (o-Nitro-phenyl-galactopyranosid) ergibt Gelbfärbung). Entsprechend analog zu Leu2 können auch andere Gene, welche Enzyme aus der Biosynthese codieren, wie z. B. das Gen URA3, eingesetzt werden, da seine Expression entsprechend defiziente Hefestämme komplementieren und damit Wachstum auf Uracil defizienten Medien ermöglichen kann (Sherman et al., Laboratory Course Manual for Methods, In: Yeast Genetics, (1986)). Auch die Aktivität von Luciferase oder Chloramphenikol-Acetyltransferase kann leicht und schnell in enzymatischen Reaktionen nachgewiesen werden (Ibelgaufts, Gentechnologie von A bis Z (1990) VCH-Verlag (Weinheim)).As reporter gene z. B. the Leu2 gene, which growth on leucine-deficient medium, and the LacZ gene, whose gene product, the β-galactosidase, various Substrates in a visible color reaction (X-Gal (5- Bromo-4-chloro-3-indoxyl-β-D-galactopyranoside) Blue color, ONPG (o-nitro-phenyl-galactopyranoside) results Yellowing). Similarly to Leu2, others can Genes that encode enzymes from biosynthesis, such as. B. the URA3 gene, because of its expression correspondingly deficient yeast strains complement and thus Growth on Uracil can enable deficient media (Sherman et al., Laboratory Course Manual for Methods, In: Yeast Genetics, (1986)). Also the activity of luciferase or chloramphenicol acetyltransferase can easily and can be quickly detected in enzymatic reactions (Ibelgaufts, genetic engineering from A to Z (1990) VCH-Verlag (Weinheim)).
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.The invention is described below with reference to the accompanying Drawings explained in more detail.
Fig. 1a und 1b zeigen schematisch dargestellte Genanordnungen für einen Repressor sowie für die Reporterproteine, wobei die Wechselwirkung eines aktiven (Fig. 1a) und eines inaktiven (Fig. 1b) Transkriptions faktors mit der DNA dargestellt ist. Fig. 1a and 1b show gene arrangements schematically illustrated for a repressor as well as the reporter proteins, the interaction is shown an active (Fig. 1a) and an inactive (Fig. 1b) transcription factor with the DNA.
Fig. 2a und 2b zeigen schematisch dargestellte Genanordnungen für einen Repressor sowie für die Reporterproteine, wobei die Wechselwirkung eines aktiven (Fig. 2a) und eines inaktiven (Fig. 2b) Transkriptions regulators mit der DNA dargestellt ist. FIGS. 2a and 2b show gene arrangements schematically illustrated for a repressor as well as the reporter proteins, the interaction is shown an active (Fig. 2a) and an inactive (Fig. 2b), transcription regulators with the DNA.
Fig. 3a und 3b zeigen schematisch dargestellte Genanordnungen für eine Rekombinase sowie für Reporterproteine, wobei die Wechselwirkung eines aktiven (Fig. 3a) und eines inaktiven (Fig. 3b) Transkriptions faktors mit der DNA dargestellt ist. Fig. 3a and 3b show gene arrangements schematically illustrated for a recombinase, and for reporter proteins, wherein the interaction is shown an active (Fig. 3a) and an inactive (Fig. 3b) transcription factor with the DNA.
Fig. 4a und 4b zeigen schematisch dargestellte Genanordnungen für eine Rekombinase sowie für Reporterproteine, wobei die Wechselwirkung eines aktiven (Fig. 4a) und eines inaktiven (Fig. 4b) Transkriptions regulators mit der DNA dargestellt ist. FIGS. 4a and 4b schematically illustrate gene arrangements illustrated for a recombinase, and for reporter proteins, wherein the interaction of an active (Fig. 4a) and an inactive (Fig. 4b) transcriptional regulators is shown with the DNA.
Fig. 5a und 5b zeigen schematisch dargestellte Genanordnungen für einen Repressor sowie für die Reporterproteine, wobei die Wechselwirkung eines aktiven (Fig. 5a) und eines inaktiven (Fig. 5b) Transkriptions regulators mit der DNA dargestellt ist. Fig. 5a and 5b show gene arrangements schematically illustrated for a repressor as well as the reporter proteins, the interaction is shown an active (Fig. 5a) and an inactive (Fig. 5b) transcriptional regulators with the DNA.
Fig. 6a und 6b zeigen schematisch dargestellte Genanordnungen für eine Rekombinase sowie für Reporterproteine, wobei die Wechselwirkung eines aktiven (Fig. 6a) und eines inaktiven (Fig. 6b) Transkriptions regulators mit der DNA dargestellt ist. Fig. 6a and 6b show gene arrangements schematically illustrated for a recombinase, and for reporter proteins, wherein the interaction is shown an active (Fig. 6a) and an inactive (Fig. 6b) transcriptional regulators with the DNA.
Fig. 7a und 7b zeigen schematisch dargestellte Genanordnungen für einen Repressor sowie für die Reporterproteine, wobei die Wechselwirkung eines aktiven (Fig. 7a) und eines inaktiven (Fig. 7b) Transkriptions regulators mit der DNA dargestellt ist. Fig. 7a and 7b show gene arrangements schematically illustrated for a repressor as well as the reporter proteins, the interaction is shown an active (Fig. 7a) and an inactive (Fig. 7b), transcription regulators with the DNA.
Fig. 8a und 8b zeigen schematisch dargestellte Genanordnungen für eine Rekombinase sowie für Reporterproteine, wobei die Wechselwirkung eines aktiven (Fig. 8a) und eines inaktiven (Fig. 8b) Transkriptions regulators mit der DNA dargestellt ist. Fig. 8a and 8b show gene arrangements schematically illustrated for a recombinase, and for reporter proteins, wherein the interaction is shown an active (Fig. 8a) and an inactive (Fig. 8b), transcription regulators with the DNA.
Fig. 9a und 9b zeigen schematisch dargestellte Genanordnungen für einen Repressor LexA- GST, wobei die Wechselwirkung eines aktiven (Fig. 9a) und eines inaktiven (Fig. 9b) ersten regulatorischen Faktors AD1-Tet mit der DNA dargestellt wird. Fig. 9a and 9b show gene arrangements schematically illustrated for a repressor LexA GST, wherein the interaction is shown an active (Fig. 9a) and an inactive (Fig. 9b) the first regulatory factor AD1-Tet having the DNA.
Fig. 10a und 10b zeigen schematisch dargestellte Genanordnungen für einen zweiten regulatorischen Faktor Tet-GST, wobei die Wechselwirkung eines aktiven (Fig. 10a) und eines inaktiven (Fig. 10b) ersten regulatorischen Faktors LexA-CTF7 mit der DNA dargestellt wird. Fig. 10a and 10b show gene arrangements schematically illustrated for a second regulatory factor Tet-GST, wherein the interaction of an active (Fig. 10a) and an inactive (Fig. 10b) the first regulatory factor LexA CTF7 is represented by the DNA.
Fig. 11a und 11b zeigen schematisch dargestellte Genanordnungen für einen zweiten regulatorischen Faktor Tet-GST, wobei die Wechselwirkung eines aktiven (Fig. 11a) und eines inaktiven (Fig. 11b) ersten regulatorischen Faktors LexA-CTF2 - AD1- TIM mit der DNA dargestellt ist. FIG. 11a and 11b schematically illustrate gene arrangements illustrated for a second regulatory factor Tet-GST, wherein the interaction of an active (Fig. 11a) and an inactive (Fig. 11B) the first regulatory factor LexA ctf2 - AD1- TIM shown with the DNA is.
Bei den in den Fig. 1 und 3 genannten Targets (Zielen) bzw. transkriptionsstimulierenden Targets handelt es sich um regulatorische Faktoren, insbesondere um Transkriptionsfaktoren für die Expression der zweiten regulatorischen Faktoren, auf die der Inhibitor einwirkt. Die regulatorischen Faktoren sind in den in den Figuren gezeigten Beispielen ein Repressor bzw. eine Rekombinase.The targets (targets) or transcription-stimulating targets mentioned in FIGS. 1 and 3 are regulatory factors, in particular transcription factors for the expression of the second regulatory factors, on which the inhibitor acts. The regulatory factors in the examples shown in the figures are a repressor or a recombinase.
Bei den in den Fig. 2 und 4 genannten Targets (Zielen) handelt es sich um die miteinander interagierenden regulatorischen Komponenten des regulatorischen Faktors, wobei Target I die regulatorische Komponente mit der bindenden Aktivität und Target II die regulatorische Komponente mit der transkriptionsaktivierenden Aktivität ist.The targets mentioned in FIGS. 2 and 4 are the interacting regulatory components of the regulatory factor, target I being the regulatory component with the binding activity and target II being the regulatory component with the transcription activating activity.
Bei den in den Fig. 5 und 6 genannten Targets (Zielen) handelt es sich um die miteinander interagierenden Komponenten des ersten regulatorischen Faktors, wobei Target I die regulatorische Komponente mit sowohl der DNA bindenden als auch der transkriptionsaktivierenden Aktivität und Target II die Komponente ist, mit der Target I wechselwirkt und ausschließlich bei ungestörter Wechselwirkung in der aktiven Form vorliegt.In the case of in Figs. Targets 5 and 6. (targets) is the interacting components of the first regulatory factor, said target I-binding regulatory component of both the DNA and the transcription-activating activity and Target II is the component interacts with the target I and is only present in the active form in the case of undisturbed interaction.
Bei den in den Fig. 7 und 8 genannten Targets (Zielen) handelt es sich um miteinander interagierende Komponenten, wobei Target II die regulatorische Komponente mit sowohl einer inhibierenden Aktivität als auch einer bindenden Aktivität, und Target III eine verankerte Komponente ist.The targets mentioned in FIGS. 7 and 8 are interacting components, target II being the regulatory component with both an inhibitory activity and a binding activity, and target III being an anchored component.
Die bindende Aktivität des Target II bezieht sich auf die Wechselwirkung des von Target III gelösten Targets II mit der X-Komponente von Target I. Die X-Komponente von Target I wiederum ist ein aktivierender Transkriptionsfaktor des zweiten regulatorischen Faktors.The binding activity of Target II relates to Interaction of the target II solved by target III with the X component of Target I. The X component of Target I in turn is an activating transcription factor of the second regulatory factor.
Mit der Bezeichnung Aktivität werden insbesondere Proteinabschnitte bezeichnet, die die jeweilige Aktivität bzw. die betreffende Funktion bewirken. Hierbei können eine oder mehrere Domänen betroffen sein. Die Domänen bzw. Proteinabschnitte können in verschiedenen Bereichen eines Proteins oder auf verschiedenen Proteinen lokalisiert sein.The term activity in particular Protein segments called the respective activity or effect the relevant function. Here, a or multiple domains. The domains or Sections of protein can be found in different areas Protein or localized on different proteins.
Entsprechend sind die Bindestellen dieser Faktoren als Target-Bindestellen bezeichnet.The binding points of these factors are accordingly Target binding sites designated.
In den Beispielen 1 bis 11 wurde wie folgt vorgegangen: In Examples 1 to 11, the procedure was as follows:
Zur Expression der verschiedenen Gene in dem zugrundeliegenden Assay werden sowohl kommerziell erhältliche Plasmide (z. B. pYES2 der Firma Invitrogen, Niederlande), als auch andere Konstrukte (Altmann, H. Dissertation (1994), Altmann H. et al., Proc. Natl. Acad. Sci., USA (1994) 91, S. 3901-3905) eingesetzt. Normalerweise besitzen diese Plasmide einen Replikationsursprungsort zur Vervielfältigung ihrer DNA in Hefen (z. B. "2 µm-ori") sowie einen zur Replikation in Bakterien (z. B. "colE1-Ori"). Desweiteren werden Markergene zur Selektion dieser Plasmide in den beiden Organismen verwendet (z. B. URA3, HIS3, TRP1 oder LEU2 in Hefe sowie Ampr oder Tetr in E. coli) (Sherman et al., Laboratory Course Manual for Methods, In: Yeast Genetics, (1986); Ibelgaufts, Gentechnologie von A bis Z (1990) VCH-Verlag (Weinheim)). Beispiele für Hefevektoren sind beschrieben (Winnacker et al., From Genes to Clones (1987) VCH-Verlag (Weinheim); The Molecular and Cellular Biology of the Yeast Saccharomyces (1991) Vol. 1 und 2, Cold Spring Harbor Laboratory Press).To express the different genes in the underlying assay will be both commercially available Plasmids (e.g. pYES2 from Invitrogen, the Netherlands), as also other constructs (Altmann, H. Dissertation (1994), Altmann H. et al., Proc. Natl. Acad. Sci., USA (1994) 91, p. 3901-3905). They usually have plasmids a place of replication to replicate their DNA in yeasts (eg "2 µm-ori") and one for replication in Bacteria (e.g. "colE1-Ori"). Furthermore, marker genes for the selection of these plasmids in the two organisms used (e.g. URA3, HIS3, TRP1 or LEU2 in yeast and Ampr or Tetr in E. coli) (Sherman et al., Laboratory Course Manual for Methods, In: Yeast Genetics, (1986); Ibelgaufts, Genetic engineering from A to Z (1990) VCH-Verlag (Weinheim)). Examples of yeast vectors are described (Winnacker et al., From Genes to Clones (1987) VCH-Verlag (Weinheim); The Molecular and Cellular Biology of the Yeast Saccharomyces (1991) Vol. 1 and 2, Cold Spring Harbor Laboratory Press).
Die Expression von Genen kann über konstitutive (z. B. ADHI- Promotor), induzierbare (z. B. Gal1-Promotor) oder eigens konstruierte Target-abhängige Promotoren (NFI, Tet, LexA) erfolgen.Genes can be expressed via constitutive (e.g. ADHI- Promoter), inducible (e.g. Gal1 promoter) or specifically constructed target-dependent promoters (NFI, Tet, LexA) respectively.
Anstelle in Plasmide kloniert können die einzelnen Elemente des Assays auch in das Genom des verwendeten Hefestammes integriert werden (Sherman et al., Laboratory Course Manual for Methods, In: Yeast Genetics, (1986)). Derartig in der Hefe lokalisierte Elemente benötigen keinen eigenen Replikationsursprungsort sowie Selektionsmarker.The individual elements can be cloned into plasmids instead of the assay into the genome of the yeast strain used be integrated (Sherman et al., Laboratory Course Manual for Methods, In: Yeast Genetics, (1986)). Such in the Items located in yeast do not need their own Origin of replication and selection marker.
Folgende Elemente werden im Testsystem verwendet:
The following elements are used in the test system:
-
a) Promotoren:
ADHI-Promoter: Dieser konstitutiv expremierende Promotor wird über die Restriktion mit den Enzymen BamHI und HindIII funktionell aus dem Plasmid pAAH5 isoliert (Ammerer et al., Methods in Enzymology (1983) Academic Press, S. 192-201).
Gal1-Promoter: Dieser auf Glukose-haltigen Medien reprimierbare und auf Galaktose-haltigen Medien induzierbare Promotor wird mit Hilfe des Restriktionsenzyms SpeI aus dem Vektor pYES2 der Firma Invitrogen (Niederlande) isoliert.
inaktiver Gal1/Gal10-Promoter: Dieser ursprünglich über Galaktose induzierbare Promotor wird auf Sequenzebene derart deletiert, daß er in Hefe nur mehr basale Aktivität besitzt (Yocum et al., Mol. Cell. Biol. (1984) 4, S. 1985-1998; West et al., Mol. Cell. Biol. (1984) 4, S. 2467-2478). Mit Hilfe der Restriktionsenzyme BamHI, EcoRI und Hindill wird dieses Promotorelement aus dem so konstruierten Vektor pLR1Δ1 isoliert und für weitere Zwecke verwendet.
NFI-abhängiger Promoter: Die von Meisterernst et al. (Nucl. Acid Res. (1988) 236, S. 27-32) gefundene Konsensussequenz als DNA-Bindungsstelle für Mitglieder der NFI-Familie (Nuklear Faktor I) wird als Oligonukleotid synthetisiert und für die Konstruktion von NFI-abhängigen Promotoren verwendet (Altmann et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1994) 91, S. 3901-3905).
Sequenz für 6 NFI-Bindestellen konstruiert aus zwei Oligonukleotiden:
Tet-abhängiger Promoter: Die von Hillen et al. (Nature (1982) 297, S. 700-702) gefundene Konsensussequenz als DNA-Bindungsstelle für den Tet-Repressor wird als Oligonukleotid synthetisiert und für die Konstruktion von Tet-abhängigen Promotoren verwendet.
Sequenz für die Tet-Operator-Bindestelle O1/O2:
LexA-abhängiger Promoter: Die DNA-Konsensussequenz als Bindungsstelle für den bakteriellen Repressor LexA wurde als Oligonukleotid synthetisiert und für die Konstruktion von LexA-abhängigen Promotoren verwendet (Altmann et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1994) 91, S. 3901-3905; Wendler et al., Nuc. Acid Res. (1994) 22, S. 2601-2603; Brent et al., Cell (1985) 43, S. 729-736). Um die reprimierende Aktivität von LexA-Fusionen auf den Galaktose-induzierten Gal1-Promotor nachzuweisen, wird mit Hilfe des Restriktionsenzyms BamHI dieser Promotor aus dem Plasmid JK101 (Golemis et al., Mol. Cell. Biol. (1992) 12, S. 3006-3014) isoliert und für weitere Klonierungen eingesetzt.
loxP-abhängiger Promoter: Die von Hoess et al. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1982) 79, S. 3398-3402) beschriebenen loxP-Elemente, welche es der Rekombinase Cre des Coliphagen P1 ermöglichen zwischen zwei derartigen Elementen liegende Sequenzen zu deletieren oder zu invertieren werden als Oligonukleotid synthetisiert und für die Konstruktion von Cre-abhängigen Promotoren verwendet.
Sequenz für das loxP-Rekombinase Element:
a) Promoters:
ADHI promoter: This constitutively expressing promoter is functionally isolated from the plasmid pAAH5 via the restriction with the enzymes BamHI and HindIII (Ammerer et al., Methods in Enzymology (1983) Academic Press, pp. 192-201).
Gal1 promoter: This promoter, which is repressible on media containing glucose and inducible on media containing galactose, is isolated from the vector pYES2 from Invitrogen (Netherlands) using the restriction enzyme SpeI.
Inactive Gal1 / Gal10 promoter: This promoter, which was originally inducible via galactose, is deleted at the sequence level in such a way that it only has basic activity in yeast (Yocum et al., Mol. Cell. Biol. (1984) 4, pp. 1985-1998 ; West et al., Mol. Cell. Biol. (1984) 4, pp. 2467-2478). With the help of the restriction enzymes BamHI, EcoRI and Hindill, this promoter element is isolated from the vector pLR1Δ1 constructed in this way and used for further purposes.
NFI-dependent promoter: The by Meisterernst et al. (Nucl. Acid Res. (1988) 236, pp. 27-32) found consensus sequence as a DNA binding site for members of the NFI family (nuclear factor I) is synthesized as an oligonucleotide and used for the construction of NFI-dependent promoters (Altmann et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1994) 91, pp. 3901-3905).
Sequence for 6 NFI binding sites constructed from two oligonucleotides:
Tet-dependent promoter: The by Hillen et al. (Nature (1982) 297, pp. 700-702) found consensus sequence as a DNA binding site for the Tet repressor is synthesized as an oligonucleotide and used for the construction of Tet-dependent promoters.
Sequence for the tet operator binding site O 1 / O 2 :
LexA-dependent promoter: The DNA consensus sequence as the binding site for the bacterial repressor LexA was synthesized as an oligonucleotide and used for the construction of LexA-dependent promoters (Altmann et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1994) 91, Pp. 3901-3905; Wendler et al., Nuc. Acid Res. (1994) 22, pp. 2601-2603; Brent et al., Cell (1985) 43, pp. 729-736). In order to demonstrate the repressing activity of LexA fusions on the galactose-induced Gal1 promoter, this promoter is extracted from plasmid JK101 (Golemis et al., Mol. Cell. Biol. (1992) 12, p. 3006) using the BamHI restriction enzyme -3014) isolated and used for further cloning.
loxP-dependent promoter: The Hoess et al. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1982) 79, pp. 3398-3402) described loxP elements which enable the recombinase Cre of Coliphagen P1 to delete or invert sequences lying between two such elements are synthesized as an oligonucleotide and used for the construction of Cre-dependent promoters.
Sequence for the loxP recombinase element:
-
b) Reportergene
LacZ-Gen: Das LacZ-Gen wird über die Restriktionsenzyme BamHI und Hindill aus dem Plasmid pMC1871 (Casadaban et al., J. Meth. in Enzy. 100, (1983) 100, S. 293-308) isoliert und für die weiteren Klonierungen eingesetzt.
Leu2-Gen: Das Leu2-Gen wird mittels PCR-Reaktion aus dem Plasmid pAAH5 (Ammerer, Methods in Enzymology (1983), S. 192-201, Academic Press) isoliert und für die weiteren Klonierungen eingesetzt.
eingesetzte Sequenzprimer:
Tet-Gen: Das Tet-Gen wird mittels der Restriktionsenzyme XbaI und BstEII aus dem Plasmid pWH1950, ein Derivat des Plasmides pRT240 (Wissmann et al., Genetics (1991) 128, S. 225-232) isoliert und für die weiteren Klonierungen eingesetzt.
Cre1-Gen: Das Crel-Gen wird mittels PCR-Reaktion aus dem Coliphagen P1 (Hoess et al., J. Mol. Biol. (1985) 181, S. 351-363) isoliert und für die weiteren Klonierungen eingesetzt.
eingesetzte Sequenzprimer:
b) reporter genes
LacZ gene: The LacZ gene is isolated via the restriction enzymes BamHI and Hindill from the plasmid pMC1871 (Casadaban et al., J. Meth. In Enzy. 100, (1983) 100, pp. 293-308) and for the others Cloning used.
Leu2 gene: The Leu2 gene is isolated from the plasmid pAAH5 (Ammerer, Methods in Enzymology (1983), pp. 192-201, Academic Press) by means of a PCR reaction and used for the further cloning.
Sequence primers used:
Tet gene: The Tet gene is isolated using the restriction enzymes XbaI and BstEII from the plasmid pWH1950, a derivative of the plasmid pRT240 (Wissmann et al., Genetics (1991) 128, pp. 225-232) and used for the further cloning .
Cre1 gene: The Crel gene is isolated by means of a PCR reaction from Coliphagen P1 (Hoess et al., J. Mol. Biol. (1985) 181, pp. 351-363) and used for the further cloning.
Sequence primers used:
-
c) Targetgene
NFI-Gene: Die verschiedenen NFI-Gene werden kloniert und für die weiteren Klonierungen eingesetzt (Meisterernst et al., Nuc. Acid Res. (1988) 236, S. 27-32; Altmann et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (1994) 91, S. 3901-3905).
LexA-Gen: Das LexA-Gen wird mit Hilfe der Restriktionsenzyme Hindill und EcoRI aus dem Plasmid pEG202, einem Derivat des Vektors LexA202 mit einer zusätzlichen Polylinkersequenz hinter dem LexA-Gen (Ruden et al., Nature (1991) 350, S. 250-252) isoliert und für die weiteren Klonierungen eingesetzt.
NFkB-Gen: Die codierende Sequenz für die transkriptionsaktive Domäne TA1 (Aminosäure 521-551) des Proteins NFkB wird mit Hilfe des Restriktionsenzyms EcoRI aus dem Plasmid pLexTA1 (Schmitz et al., J. Biol. Chem. (1994) 269, S. 25613-25620) isoliert und für die weiteren Klonierungen eingesetzt.
TIM-Gen: Die codierende Sequenz für den C-terminalen Teil des TIM-Proteins wird mit CTF2, einem Mitglied der NFI- Familie, im sog. "interaction trap" (Current Protocols in Molecular Biology, 1994; Altmann (1994) Dissertation) isoliert.
GST-Gen: Die kodierende DNA-Sequenz für die 26 kDa-Domäne aus dem GST Protein (Glutathion-S-Transferase) wird mittels Restriktionsenzymen aus dem kommerziell erhältlichen Plasmid pGEX 3X der Firma Pharmacia (Schweden) isoliert und für weitere Klonierungen eingesetzt.
AD1-Tet: Das Fusionsgen AD1-Tet setzt sich aus der sauren Aktivierungsdomäne AD1, isoliert aus dem Plasmid pJG4-5 (Gyuris et al., Cell (1983) 75, S. 791-803) mit Hilfe der Restriktionsenzyme HindIII und EcoRI, und der kodierenden Sequenz für den Tet-Repressor (siehe oben) zusammen.c) target genes
NFI genes: The various NFI genes are cloned and used for the further cloning (Meisterernst et al., Nuc. Acid Res. (1988) 236, pp. 27-32; Altmann et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (1994) 91, pp. 3901-3905).
LexA gene: The LexA gene is generated with the aid of the restriction enzymes Hindill and EcoRI from the plasmid pEG202, a derivative of the vector LexA202 with an additional polylinker sequence behind the LexA gene (Ruden et al., Nature (1991) 350, p. 250 -252) isolated and used for further cloning.
NFkB gene: The coding sequence for the transcription-active domain TA 1 (amino acid 521-551) of the NFkB protein is derived from the plasmid pLexTA 1 using the restriction enzyme EcoRI (Schmitz et al., J. Biol. Chem. (1994) 269, S. 25613-25620) isolated and used for the further cloning.
TIM gene: The coding sequence for the C-terminal part of the TIM protein is with CTF2, a member of the NFI family, in the so-called "interaction trap" (Current Protocols in Molecular Biology, 1994; Altmann (1994) dissertation) isolated.
GST gene: The coding DNA sequence for the 26 kDa domain from the GST protein (glutathione-S-transferase) is isolated from the commercially available plasmid pGEX 3 X from Pharmacia (Sweden) using restriction enzymes and used for further cloning.
AD1-Tet: The fusion gene AD1-Tet is composed of the acidic activation domain AD1, isolated from the plasmid pJG4-5 (Gyuris et al., Cell (1983) 75, pp. 791-803) with the aid of the restriction enzymes HindIII and EcoRI, and the coding sequence for the Tet repressor (see above). -
d) Inhibitorexpression:
TrxA-Gen: Das TrxA-Gen wird mittels PCR-Reaktion aus dem Plasmid pCJF7 (Lim et al., J. Bact. (1985) 163, S. 31-36) isoliert und für die weiteren Klonierungen eingesetzt.
eingesetzte Sequenzprimer:
"Random Oligo-Pool": Zur Konstruktion eines "Random Oligo-Pools" wird ein Einzelstrangoligonukleotid-Pool folgender Zusammensetzung synthetisiert:
Sequenz:
N bedeutet, daß an dieser Stelle alle 4 möglichen Basen (A, G, C und T) bei der Synthese zugegeben wurden (IUPAC- Nomenklatur).
B bedeutet, daß an dieser Stelle die drei Basen G, C und T bei der Synthese zugegeben wurden (IUPAC-Nomenklatur).
Mittels Klenow-Polymerase werden aus den Einzelsträngen Doppelstränge hergestellt.
Diese wurden anschließend nach Inkubation mit dem Restriktionsenzym SapI in die RsrII-Schnittstelle des TrxA-Genes kloniert.d) inhibitor expression:
TrxA gene: The TrxA gene is isolated from the plasmid pCJF7 (Lim et al., J. Bact. (1985) 163, pp. 31-36) by means of a PCR reaction and used for the further cloning.
Sequence primers used:
"Random oligo pool": To construct a "random oligo pool", a single-strand oligonucleotide pool of the following composition is synthesized:
Sequence:
N means that at this point all 4 possible bases (A, G, C and T) were added during the synthesis (IUPAC nomenclature).
B means that the three bases G, C and T were added during the synthesis (IUPAC nomenclature).
Double strands are produced from the single strands by means of Klenow polymerase.
These were then cloned into the RsrII site of the TrxA gene after incubation with the restriction enzyme SapI.
Die Kultivierung und Transformation von Bakterien, Hefen und höheren eukaryontischen Zellen erfolgt nach Standardbedingungen (Ausubel et al., Current Protocolls in Molecular Biology (1987), John Wiley & Sons (New York); Miller, Experiments in Molecular Genetics (1972), Cold Spring Harbour, N. Y.; Sambrook et al., Molecular Cloning (1989), Cold Spring Harbour Laboratory Press; Lindl et al., (1987); Altmann et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (1994) 91, S. 3901- 3905).The cultivation and transformation of bacteria, yeast and higher eukaryotic cells occur after Standard conditions (Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology (1987), John Wiley & Sons (New York); Miller, Experiments in Molecular Genetics (1972), Cold Spring Harbor, N.Y .; Sambrook et al., Molecular Cloning (1989), Cold Spring Harbor Laboratory Press; Lindl et al., (1987); Altmann et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (1994) 91, p. 3901- 3905).
Die Bakterienstämme JK101 der Firma Stratagene (Deutschland) und Top10 der Firma Invitrogen (Deutschland), sowie die Hefestämme INVSc1 und INVSc2 der Firma ITC (Deutschland) wurden für die Experimente eingesetzt. The bacterial strains JK101 from Stratagene (Germany) and Top10 from Invitrogen (Germany), as well as the Yeast strains INVSc1 and INVSc2 from ITC (Germany) were used for the experiments.
Die Bestimmung der β-Galaktosidase Aktivität, dem LacZ- Genprodukt, erfolgt in sogenannten β-Galaktosidase Assays (Altmann et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (1994) 91, S. 3901- 3905).Determination of β-galactosidase activity, the LacZ Gene product, takes place in so-called β-galactosidase assays (Altmann et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (1994) 91, p. 3901- 3905).
Zur Bestimmung der CAT-Enzym Aktivität in Proteinextrakten nach dem Immungssayprinzip wird beispielsweise der von der Firma Boehringer (Deutschland) kommerziell erhältliche "CAT- ELISA"-Test verwendet.For the determination of the CAT enzyme activity in protein extracts according to the immunoassay principle, for example, that of Company Boehringer (Germany) commercially available "CAT ELISA test used.
Dieses Beispiel stellt die in Fig. 1 angegebene Konfiguration dar.This example represents the configuration shown in FIG. 1.
- 1. Eine Genanordnung wird bereitgestellt, welche für einen Transkriptionsfaktor codiert. Dieser Transkriptionsfaktor bindet an DNA-Bereiche einer DNA (Target-Bindestelle), die für einen zweiten regulatorischen Faktor, in dieser Versuchsanordnung für einen Repressor, codiert.1. A gene arrangement is provided which for encodes a transcription factor. This Transcription factor binds to DNA areas of a DNA (Target binding site) for a second regulatory factor, in this experimental setup for a repressor, coded.
- 2. Des weiteren wird eine Repressorgenanordnung mit einer Bindestelle auf der DNA (Target-Bindestelle) für den unter 1 genannten Transkriptionsfaktor bereitgestellt.2. Furthermore, a repressor arrangement is included a binding site on the DNA (target binding site) for the transcription factor mentioned under 1 provided.
-
3. Eine Reportergenanordnung mit den Reportergenen Leu2
und/oder LacZ wird ebenfalls bereitgestellt, wobei
beide Reportergene im vorliegenden Verfahren vom
Aufbau her den gleichen regulierbaren Promotor
besitzen. Dieser Promotor setzt sich aus sogenannten
UAS-Elementen (Upstream Activation Sequence), an die
bevorzugt ein endogener Aktivator (weiterer
Transkriptionsfaktor TF) bindet, aus einer oder
mehreren Repressorerkennungssequenzen, an die ein
Repressor binden kann, und einer TATA-Box für die
basale Transkription zusammen.
- a) Wird der Versuchsanordnung kein Inhibitor zugesetzt, liegt ein aktiver Transkriptionsfaktor vor, der die Expression eines Repressorproteins positiv reguliert. Der aktive Repressor bindet an die oben genannte Repressorerkennungssequenz bzw. Repressorbindestelle und reprimiert die Expression des Reportergens LacZ und/oder Leu2, d. h. es findet kein Wachstum der Wirtsorganismen statt, eine Farbreaktion ist nicht nachzuweisen.
- b) Nach Zugabe eines Inhibitors wird die Aktivität
des ersten regulatorischen Faktors, hier
Transkriptionsfaktor, gehemmt. Dies ist auf eine
Hemmung der Interaktion des Transkriptionsfaktors
mit der entsprechenden Bindestelle auf der DNA
oder auf eine Hemmung der Aktivierungsdomäne
zurückzuführen. Es findet keine Expression des
Repressorgens statt. Somit steht kein Repressor
zur Verfügung, und das dem Promotor
nachgeschaltete Reportergen LacZ und/oder Leu2
wird durch einen induzierbaren endogenen
Transkriptionsfaktor stark exprimiert.
Infolgedessen wachsen die Hefen in Leucin
defizienten Medien, und nach Wachstum in X-Gal
haltigem Medium tritt ein Farbumschlag (Blau) auf.
Die Zugabe eines Inhibitors führt also gemäß der vorliegenden Erfindung zu einer Expression des Reportergens/der Reportergene, indem der zweite regulatorische Faktor, hier Repressor, gehemmt wird.
- a) If no inhibitor is added to the experimental set-up, there is an active transcription factor that positively regulates the expression of a repressor protein. The active repressor binds to the repressor recognition sequence or repressor binding site mentioned above and represses the expression of the reporter gene LacZ and / or Leu2, ie there is no growth of the host organisms, and no color reaction can be detected.
- b) After adding an inhibitor, the activity of the first regulatory factor, here the transcription factor, is inhibited. This is due to an inhibition of the interaction of the transcription factor with the corresponding binding site on the DNA or an inhibition of the activation domain. There is no expression of the repression morning. There is therefore no repressor available, and the reporter gene LacZ and / or Leu2, which is connected downstream of the promoter, is strongly expressed by an inducible endogenous transcription factor. As a result, the yeasts grow in leucine deficient media, and after growth in media containing X-Gal, a color change (blue) occurs.
According to the present invention, the addition of an inhibitor leads to expression of the reporter gene (s) by inhibiting the second regulatory factor, here repressor.
Dieses Beispiel stellt die in Fig. 2 dargestellte Konfiguration dar.This example represents the configuration shown in FIG. 2.
- 1. Es werden Genanordnungen bereitgestellt, die für zwei wechselwirkende Hybridproteine des Transkriptions regulators codieren sowie eine UAS-Sequenz und eine TATA-Box enthalten, wobei eine Anordnung für ein Hybridprotein codiert, welches ein Fusionsprotein aus einer Bindedomäne und einer ersten Proteinkomponente ist, sowie eine weitere Anordnung für ein Hybridprotein codiert, welches ein Fusionsprotein aus einer Aktivierungsdomäne des Transkriptionsregulators und einer zweiten Proteinkomponte ist (Fig. 2a).1. Gen arrangements are provided which code for two interacting hybrid proteins of the transcription regulator and contain a UAS sequence and a TATA box, an arrangement coding for a hybrid protein, which is a fusion protein from a binding domain and a first protein component, and one encoded another arrangement for a hybrid protein, which is a fusion protein of an activation domain of the transcription regulator and a second protein component ( Fig. 2a).
- 2. Des weiteren wird eine Repressorgenanordnung mit einer oder mehreren Bindestellen auf der DNA (Target- Bindestelle) für den Transkriptionsregulator bereitgestellt.2. Furthermore, a repressor arrangement is included one or more binding sites on the DNA (target Binding site) for the transcription regulator provided.
-
3. Eine Reportergenanordnung, wie unter Beispiel 1,
Punkt 3, beschrieben, wird ebenfalls bereitgestellt.
- a) Der Transkriptionsregulator setzt sich, wie oben beschrieben, aus zwei Fusionsproteinen zusammen, wobei nur bei ungestörter Protein-Protein- Wechselwirkung der beiden Fusionsproteine ein aktiver Transkriptionsregulator vorliegt (siehe Fig. 2a). Liegt kein Inhibitor vor, findet eine ungestörte Protein-Protein-Wechselwirkung statt und ein aktiver Transkriptionsregulator ist vorhanden. Dieser aktive Transkriptionsregulator bindet an seine entsprechende Bindestelle auf der DNA (Target-Bindestelle), welche für das Repressorgen codiert, und bewirkt eine Expression des Repressorgens. Der Repressor bindet an die Repressorbindestelle im Promotorbereich der Reportergene und reprimiert eine Expression der Reportergene. Da Leu2 und/oder LacZ nicht exprimiert werden, findet weder Wachstum auf Leucin-defizientem Medium statt, noch findet eine Blaufärbung nach Wachstum auf X-Gal-haltigem Medium statt.
- b) Wird der Versuchsanordnung ein Inhibitor
zugesetzt, wie z. B. die vorstehend erwähnten
Inhibitoren, beispielsweise Peptide,
Nucleinsäuren, Kohlenhydrate oder andere chemische
Substanzen, wird die Protein-Protein-
Wechselwirkung der Fusionsproteine des
Transkriptionsregulators gehemmt. Es liegt nun
kein aktiver Transkriptionsregulator oder ein in
seiner Aktivität verminderter
Transkriptionsregulator vor, da die
Aktivierungsdomäne des Transkriptionsregulators
und die DNA-Bindedomäne auf verschiedenen
Fusionsproteinen lokalisiert sind und demzufolge
bei einer Hemmung der Wechselwirkung der
Hybridproteine diese Domänen nicht oder vermindert
miteinander wechselwirken können.
Die DNA-bindende Domäne des einen Fusionsproteins des Transkriptionsregulators kann, je nach Versuchsbedingung und zugesetztem Inhibitor, an den betreffenden DNA-Abschnitt binden oder nicht binden. Aufgrund der gehemmten Protein-Protein- Wechselwirkung liegt in keinem Fall ein aktiver Transkriptionsregulator vor. Aufgrund des inaktiven Transkriptionsregulators findet keine Expression des Repressorgens statt.
Da kein Repressor vorliegt, werden, nach Bindung eines entsprechenden weiteren Transkriptions faktors, die Reportergene Leu2 und/oder LacZ exprimiert. Es findet nun Wachstum der Wirtszellen auf Leucin-defizientem Medium statt bzw. ein Farbumschlag (Blaufärbung) nach Wachstum auf X- Gal-haltigem Medium ist nachweisbar. Gemäß der vorliegenden Erfindung führt die Zugabe eines Inhibitors über Hemmung des zweiten regulatorischen Faktors (Repressor) zu einer Expression der Reportergene.
- a) As described above, the transcription regulator is composed of two fusion proteins, an active transcription regulator being present only when the protein-protein interaction of the two fusion proteins is undisturbed (see FIG. 2a). If there is no inhibitor, an undisturbed protein-protein interaction takes place and an active transcription regulator is present. This active transcription regulator binds to its corresponding binding site on the DNA (target binding site), which codes for the repressor gene, and causes expression of the repressing gene. The repressor binds to the repressor binding site in the promoter region of the reporter genes and represses expression of the reporter genes. Since Leu2 and / or LacZ are not expressed, there is no growth on leucine-deficient medium, and there is no blue color after growth on medium containing X-Gal.
- b) If an inhibitor is added to the experimental set-up, e.g. If the inhibitors mentioned above, for example peptides, nucleic acids, carbohydrates or other chemical substances, the protein-protein interaction of the fusion proteins of the transcription regulator is inhibited. There is now no active transcription regulator or a transcription regulator whose activity is reduced, since the activation domain of the transcription regulator and the DNA binding domain are located on different fusion proteins and consequently, if the interaction of the hybrid proteins is inhibited, these domains cannot interact with one another or to a lesser extent.
The DNA-binding domain of the one fusion protein of the transcriptional regulator can, depending on the test conditions and the inhibitor added, bind or not bind to the relevant DNA section. Due to the inhibited protein-protein interaction, there is no active transcriptional regulator in any case. Due to the inactive transcription regulator, there is no expression of the repressive morning.
Since there is no repressor, the reporter genes Leu2 and / or LacZ are expressed after binding a corresponding further transcription factor. There is now growth of the host cells on leucine-deficient medium or a change in color (blue color) after growth on medium containing X-Gal is detectable. According to the present invention, the addition of an inhibitor via inhibition of the second regulatory factor (repressor) leads to expression of the reporter genes.
Dieses Beispiel bezieht sich auf die in Fig. 3 gezeigte Konfiguration.This example relates to the configuration shown in FIG. 3.
- 1. Eine Genanordnung, welche für einen Transkriptionsfaktor codiert, wird bereitgestellt. Dieser Transkriptionsfaktor bindet an Bereiche einer DNA (Target-Bindestelle), die für eine Rekombinase codiert.1. A gene arrangement, which for a Transcription factor encoded is provided. This transcription factor binds to areas of one DNA (target binding site) for a recombinase coded.
- 2. Des weiteren wird eine Genanordnung bereitgestellt, welche für die sequenzspezifische Rekombinase des Coliphagen P1 codiert.2. Furthermore, a gene arrangement is provided, which for the sequence-specific recombinase of Coliphagen P1 coded.
-
3. Eine Reportergenanordnung mit den Reportergenen Leu2
und/oder LacZ wird bereitgestellt, wobei beide
Reportergene im vorliegenden Verfahren vom Aufbau her
den gleichen regulierbaren Promotor besitzen. Dieser
Promotor enthält UAS-Elemente, an die bevorzugt ein
endogener Aktivator bindet, und eine TATA-Box. Die
Reportergene weisen flankierende lox P-Sequenzen als
Rekombinationselemente auf.
- a) Wie bereits unter Beispiel 1 beschrieben, liegt,
sofern kein Inhibitor zugesetzt wird, ein aktiver
Transkriptionsfaktor vor. Dieser
Transkriptionsfaktor reguliert die Expression der
Rekombinase Cre positiv. Die Rekombinase
interagiert mit den lox P-Sequenzen, welche die
Reportergene LacZ/Leu2 flankieren und eliminiert
oder invertiert in einem Rekombinationsprozeß die
genannten Reportergene.
Entsprechend werden keine funktionellen Reportergene exprimiert, es findet kein Wachstum der Wirtsorganismen statt, und es ist auch keine Farbreaktion nach Wachstum auf X-Gal-haltigem Medium nachweisbar. - b) Nach Zugabe eines Inhibitors wird die Aktivität
des Transkriptionsfaktors gehemmt, wobei dies auf
eine Hemmung der Interaktion des
Transkriptionsfaktors mit der entsprechenden
Bindestelle auf der DNA oder auf eine Hemmung der
Aktivierungsdomäne zurückzuführen ist. Demzufolge
findet keine Expression der Rekombinase statt und
die dem Promotor nachgeschalteten Reportergene
LacZ und/oder Leu2 werden durch einen
induzierbaren, bevorzugt endogenen Transkriptions
faktor stark exprimiert. Die Wirtsorganismen, in
dieser Versuchsanordnung sind es bevorzugt Hefen,
wachsen nun auf Leucin-defizienten Medien und bei
Wachstum in X-Gal-haltigem Medium tritt ein
Farbumschlag (Blau) auf.
Die Zugabe eines Inhibitors führt also wiederum zu einer Expression von Reportergenen.
- a) As already described under Example 1, unless an inhibitor is added, an active transcription factor is present. This transcription factor positively regulates the expression of the recombinase Cre. The recombinase interacts with the lox P sequences which flank the reporter genes LacZ / Leu2 and eliminates or inverts the reporter genes mentioned in a recombination process.
Accordingly, no functional reporter genes are expressed, there is no growth of the host organisms, and there is also no detectable color reaction after growth on a medium containing X-Gal. - b) After the addition of an inhibitor, the activity of the transcription factor is inhibited, this being due to an inhibition of the interaction of the transcription factor with the corresponding binding site on the DNA or to an inhibition of the activation domain. As a result, there is no expression of the recombinase and the reporter genes LacZ and / or Leu2 downstream of the promoter are strongly expressed by an inducible, preferably endogenous, transcription factor. The host organisms, in this experimental arrangement it is preferably yeasts, now grow on leucine-deficient media and when they grow in X-gal-containing medium, a color change (blue) occurs.
The addition of an inhibitor in turn leads to expression of reporter genes.
- a) Wie bereits unter Beispiel 1 beschrieben, liegt,
sofern kein Inhibitor zugesetzt wird, ein aktiver
Transkriptionsfaktor vor. Dieser
Transkriptionsfaktor reguliert die Expression der
Rekombinase Cre positiv. Die Rekombinase
interagiert mit den lox P-Sequenzen, welche die
Reportergene LacZ/Leu2 flankieren und eliminiert
oder invertiert in einem Rekombinationsprozeß die
genannten Reportergene.
Dieses Beispiel bezieht sich auf die in Fig. 4 dargestellte Konfiguration.This example relates to the configuration shown in FIG. 4.
- 1. Es werden Genanordnungen, wie unter Beispiel 2 beschrieben, bereitgestellt, die für wechselwirkende Hybridproteine codieren, welche über eine Protein- Protein-Wechselwirkung einen aktiven Transkriptions regulator bilden.1. There are gene arrangements as in Example 2 described, provided that for interactive Encode hybrid proteins that are Protein interaction an active transcription form regulator.
- 2. Des weiteren wird eine Genanordnung bereitgestellt, welche für die sequenzspezifische Rekombinase Cre des Coliphagen P1 codiert. Diese Rekombinase entspricht dem zweiten regulatorischen Faktor.2. Furthermore, a gene arrangement is provided, which for the sequence-specific recombinase Cre des Coliphagen P1 coded. This recombinase corresponds the second regulatory factor.
-
3. Eine Reportergenanordnung mit den Reportergenen Leu2
und/oder LacZ wird ebenfalls bereitgestellt, wobei
beide Reportergene im vorliegenden Verfahren vom
Aufbau her den gleichen regulierbaren Promotor
besitzen. Dieser Promotor enthält UAS-Elemente, an
die bevorzugt ein endogener Aktivator bindet, und
eine TATA-Box. Die Reportergene weisen flankierende
lox P-Sequenzen als Rekombinationselemente auf.
- a) Wie auch unter Beispiel 2 beschrieben, findet, sofern kein Inhibitor vorliegt, eine ungestörte Protein-Protein-Wechselwirkung zwischen den den Transkriptionsfaktor bildenden Fusionsproteinen statt, womit ein aktiver Transkriptionsfaktor vorliegt. Der aktive Transkriptionsfaktor bindet an eine auf der DNA befindlichen Bindestelle, wobei diese DNA das für die Cre-Rekombinase codierende cre-Gen enthält. Nach Bindung des Transkriptionsfaktors wird die Cre-Rekombinase exprimiert. Diese Rekombinase eliminiert oder invertiert über Rekombinationsgrozesse das oder die Reportergene, wobei sie mit den lox P- Sequenzen, welche die Reportergene flankieren, interagiert. Sowohl nach einer Elimination als auch nach einer Inversion werden keine funktionellen Reportergene exprimiert. Demzufolge findet ohne Zugabe eines Inhibitors kein Wachstum auf Leucin-defizientem Medium statt, ebenso keine Blaufärbung bei Wachstum auf X-Gal-haltigem Medium.
- b) Nach Zugabe eines Inhibitors zu dem Versuchsansatz
wird die Protein-Protein-Wechselwirkung der
Fusionsproteine des Transkriptionsregulators
gehemmt. Es liegt somit kein aktiver
Transkriptionsregulator vor. Die DNA-bindende
Domäne des einen Fusionsproteins des
Transkriptionsregulators bindet, je nach
Versuchsbedingungen und zugesetztem Inhibitor, an
den betreffenden DNA-Abschnitt oder nicht.
Aufgrund der gehemmten Protein-Protein-
Wechselwirkung liegt in keinem Fall ein aktiver
Transkriptionsregulator vor. Infolge des fehlenden
aktiven Transkriptionsregulators bindet kein
Transkriptionsregulator an die Bindestelle auf der
DNA, welche für die Cre-Rekombinase codiert. Die
Cre-Rekombinase wird somit nicht exprimiert.
Entsprechend werden die Reportergene Leu2 und/oder
LacZ weder eliminiert noch invertiert. Eine
fehlende Rekombinase führt somit zu einer
Expression der Reportergene, wodurch Wachstum der
Zellen in Leucin-defizientem Medium ermöglicht
wird bzw. eine Blaufärbung in X-Gal-haltigem
Medium auftritt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in dem lox- cre-abhängigen Verfahren nach Zugabe eines Inhibitors die Expression des zweiten regulatorischen Faktors, der Cre-Rekombinase, gehemmt, wodurch eine Expression der Reportergene erst ermöglicht wird. Die Nutzung einer Rekombinase in dem vorliegenden Verfahren ermöglicht einen Inhibitornachweis nach einem "Alles- oder Nichts"-Prinzip, wobei sich, gemäß der vorliegenden Erfindung, der positive Nachweis von Reportergenen nach Inhibitorzugabe als besonders geeignet erweist und sehr empfindliche Nachweise ermöglicht.
- a) As also described under Example 2, if there is no inhibitor, an undisturbed protein-protein interaction takes place between the fusion proteins forming the transcription factor, with which an active transcription factor is present. The active transcription factor binds to a binding site on the DNA, this DNA containing the cre gene coding for the Cre recombinase. After the transcription factor has been bound, the Cre recombinase is expressed. This recombinase eliminates or inverts the reporter genes via recombination processes, interacting with the lox P sequences which flank the reporter genes. No functional reporter genes are expressed either after elimination or after inversion. Accordingly, there is no growth on leucine-deficient medium without the addition of an inhibitor, and likewise no blue color when growing on medium containing X-Gal.
- b) After adding an inhibitor to the test batch, the protein-protein interaction of the fusion proteins of the transcription regulator is inhibited. There is therefore no active transcription regulator. The DNA-binding domain of a fusion protein of the transcription regulator binds to the relevant DNA section or not, depending on the test conditions and the inhibitor added. Due to the inhibited protein-protein interaction, there is no active transcriptional regulator in any case. Due to the lack of an active transcription regulator, no transcription regulator binds to the binding site on the DNA which codes for the Cre recombinase. The Cre recombinase is therefore not expressed. Accordingly, the reporter genes Leu2 and / or LacZ are neither eliminated nor inverted. A lack of recombinase thus leads to expression of the reporter genes, which enables growth of the cells in leucine-deficient medium or a blue coloration in medium containing X-Gal.
According to the present invention, the expression of the second regulatory factor, the Cre recombinase, is inhibited in the lox-cre-dependent method after the addition of an inhibitor, which enables expression of the reporter genes in the first place. The use of a recombinase in the present method enables inhibitor detection according to an "all or nothing" principle, wherein, according to the present invention, the positive detection of reporter genes after the addition of inhibitor proves to be particularly suitable and enables very sensitive detection.
Dieses Beispiel stellt die in Fig. 5 angegebene Konfiguration dar.This example represents the configuration shown in FIG. 5.
- 1. Es werden Genanordnungen bereitgestellt, die für zwei wechselwirkende Proteine codieren, wobei eine Anordnung für ein Protein codiert, welches eine DNA- bindende Domäne, eine Domäne, welche an ein weiteres zweites Protein bindet, und eine aktivierende Domäne enthält, sowie eine weitere Anordnung für ein weiteres zweites Protein, welches mindestens eine mit dem ersten Protein wechselwirkende Domäne enthält (Fig. 5a).1. Gene arrangements are provided which code for two interacting proteins, an arrangement coding for a protein which contains a DNA-binding domain, a domain which binds to a further second protein and an activating domain, and a further arrangement for a further second protein which contains at least one domain which interacts with the first protein ( FIG. 5a).
- 2. Des weiteren wird eine Repressorgenanordnung mit einer oder mehreren Bindestellen auf der DNA (Target- Bindestelle) für den Transkriptionsregulator bereitgestellt. 2. Furthermore, a repressor arrangement is included one or more binding sites on the DNA (target Binding site) for the transcription regulator provided.
-
3. Eine Reportergenanordnung, wie unter Beispiel 1,
Punkt 3, beschrieben, wird ebenfalls bereitgestellt.
- a) Der Transkriptionsregulator setzt sich aus den beiden oben beschriebenen Proteinen zusammen, wobei nur bei ungestörter Protein-Protein- Wechselwirkung der beiden Proteine ein aktiver Transkriptionsregulator vorliegt (siehe Fig. 5a). Liegt kein Inhibitor vor, findet eine ungestörte Protein-Protein-Wechselwirkung (Target I - Target II) statt und ein aktiver Transkriptionsregulator liegt vor. Der aktive Transkriptionsregulator bindet an seine entsprechende Bindestelle auf der DNA (Target I-Bindestelle), welche für das Repressorgen codiert, und bewirkt eine Expression des Repressorgens. Der Repressor bindet an die Repressorbindestelle im Promotorbereich der Reportergene und reprimiert eine Expression der Reportergene. Da Leu2 und/oder LacZ nicht exprimiert werden, findet weder Wachstum auf Leucin-defizientem Medium statt, noch findet eine Blaufärbung nach Wachstum auf X-Gal-haltigem Medium statt.
- b) Wird der Versuchsanordnung ein Inhibitor
zugesetzt, wie z. B. die vorstehend erwähnten
Inhibitoren, beispielsweise Peptide,
Nucleinsäuren, Kohlenhydrate oder andere chemische
Substanzen, wird die Protein-Protein-
Wechselwirkung der Proteine des
Transkriptionsregulators gehemmt. Es liegt nun
kein aktiver Transkriptionsregulator vor, da bei
einer Hemmung der Wechselwirkung der Proteine der
Transkriptionsregulator nicht in der aktiven Form
(Konformation) vorliegt.
Die DNA-bindende Domäne des einen Proteins des Transkriptionsregulators kann, je nach Versuchsbedingung und zugesetztem Inhibitor, an den betreffenden DNA-Abschnitt binden oder nicht binden. Aufgrund der gehemmten Protein-Protein- Wechselwirkung liegt in keinem Fall ein aktiver Transkriptionsregulator vor. Aufgrund des inaktiven Transkriptionsregulators findet keine Expression des Repressorgens statt.
Da kein Repressor vorliegt, werden, nach Bindung eines entsprechenden weiteren Transkriptionsfaktors TF, die Reportergene Leu2 und/oder LacZ exprimiert. Es findet nun Wachstum der Wirtszellen auf Leucin-defizientem Medium statt bzw. ein Farbumschlag (Blaufärbung) nach Wachstum auf X-Gal-haltigem Medium ist nachweisbar. Gemäß der vorliegenden Erfindung führt die Zugabe eines Inhibitors über Hemmung des zweiten regulatorischen Faktors (Repressor) zu einer Expression der Reportergene.
- a) The transcription regulator is composed of the two proteins described above, an active transcription regulator being present only when the protein-protein interaction of the two proteins is undisturbed (see FIG. 5a). If there is no inhibitor, there is an undisturbed protein-protein interaction (Target I - Target II) and there is an active transcription regulator. The active transcription regulator binds to its corresponding binding site on the DNA (target I binding site), which codes for the repressor gene, and causes expression of the repressing gene. The repressor binds to the repressor binding site in the promoter region of the reporter genes and represses expression of the reporter genes. Since Leu2 and / or LacZ are not expressed, there is no growth on leucine-deficient medium, and there is no blue color after growth on medium containing X-Gal.
- b) If an inhibitor is added to the experimental set-up, e.g. B. the inhibitors mentioned above, for example peptides, nucleic acids, carbohydrates or other chemical substances, the protein-protein interaction of the proteins of the transcription regulator is inhibited. There is now no active transcription regulator, because if the interaction of the proteins is inhibited, the transcription regulator is not in the active form (conformation).
The DNA-binding domain of the one protein of the transcription regulator can bind or not bind to the relevant DNA section, depending on the test conditions and the inhibitor added. Due to the inhibited protein-protein interaction, there is no active transcriptional regulator in any case. Due to the inactive transcription regulator, there is no expression of the repressive morning.
Since there is no repressor, the reporter genes Leu2 and / or LacZ are expressed after binding a corresponding further transcription factor TF. There is now growth of the host cells on leucine-deficient medium or a change in color (blue staining) after growth on medium containing X-Gal is detectable. According to the present invention, the addition of an inhibitor via inhibition of the second regulatory factor (repressor) leads to expression of the reporter genes.
Dieses Beispiel bezieht sich auf die in Fig. 6 dargestellte Konfiguration.This example relates to the configuration shown in FIG. 6.
- 1. Es werden Genanordnungen, wie unter Beispiel 5 beschrieben, bereitgestellt, die für wechselwirkende Proteine codieren, welche über eine Protein-Protein- Wechselwirkung einen aktiven Transkriptionsregulator bilden.1. There are gene arrangements as in Example 5 described, provided that for interactive Encode proteins, which have a protein-protein Interaction with an active transcriptional regulator form.
- 2. Des weiteren wird eine Genanordnung bereitgestellt, welche für die sequenzspezifische Rekombinase Cre des Coliphagen P1 codiert. Diese Rekombinase entspricht dem zweiten regulatorischen Faktor.2. Furthermore, a gene arrangement is provided, which for the sequence-specific recombinase Cre des Coliphagen P1 coded. This recombinase corresponds the second regulatory factor.
-
3. Eine Reportergenanordnung mit den Reportergenen Leu2
und/oder LacZ wird ebenfalls bereitgestellt, wobei
beide Reportergene im vorliegenden Verfahren vom
Aufbau her den gleichen regulierbaren Promotor
besitzen. Dieser Promotor enthält UAS-Elemente, an
die bevorzugt ein endogener Aktivator bindet, und
eine TATA-Box. Die Reportergene weisen flankierende
lox P-Sequenzen als Rekombinationselemente auf.
- a) Wie auch unter Beispiel 5 beschrieben, findet, sofern kein Inhibitor vorliegt, eine ungestörte Protein-Protein-Wechselwirkung zwischen den den Transkriptionsregulator bildenden Proteinen statt, womit ein aktiver Transkriptionsregulator vorliegt. Der aktive Transkriptionsregulator bindet an eine auf der DNA befindlichen Bindestelle, wobei diese DNA das für die Cre- Rekombinase codierende Cre-Gen enthält. Nach Bindung des Transkriptionsregulator wird die Cre- Rekombinase exprimiert. Diese Rekombinase eliminiert oder invertiert über Rekombinationsprozesse das oder die Reportergene, wobei sie mit den lox P-Sequenzen, welche die Reportergene flankieren, interagiert. Sowohl nach einer Elimination als auch nach einer Inversion werden keine funktionellen Reportergene exprimiert. Demzufolge findet ohne Zugabe eines Inhibitors kein Wachstum auf Leucin-defizientem Medium statt, ebenso keine Blaufärbung bei Wachstum auf X-Gal-haltigem Medium.
- b) Nach Zugabe eines Inhibitors zu dem Versuchsansatz
wird die Protein-Protein-Wechselwirkung der
Proteine, z. B. über Konfirmationsänderung, des
Transkriptionsregulators gehemmt. Es liegt somit
kein aktiver Transkriptionsregulator vor. Die DNA-
bindende Domäne des einen Proteins des
Transkriptionsregulators bindet, je nach
Versuchsbedingungen und zugesetztem Inhibitor, an
den betreffenden DNA-Abschnitt oder nicht.
Aufgrund der gehemmten Protein-Protein-
Wechselwirkung liegt in keinem Fall ein aktiver
Transkriptionsregulator vor. Infolge des fehlenden
aktiven Transkriptionsregulators bindet kein
Transkriptionsregulator an die Bindestelle auf der
DNA, welche für die Cre-Rekombinase codiert. Die
Cre-Rekombinase wird somit nicht exprimiert.
Entsprechend werden die Reportergene Leu2 und/oder
LacZ weder eliminiert noch invertiert. Eine
fehlende Rekombinase führt somit zu einer
Expression der Reportergene, wodurch Wachstum der
Zellen in Leucin-defizientem Medium ermöglicht
wird bzw. eine Blaufärbung in X-Gal-haltigem
Medium auftritt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in dem lox- Cre-abhängigen Verfahren nach Zugabe eines Inhibitors die Expression des zweiten regulatorischen Faktors, der Cre-Rekombinase, gehemmt, wodurch eine Expression der Reportergene erst ermöglicht wird. Die sich ergebenden Vorteile wurden bereits in Beispiel 4b beschrieben.
- a) As also described under Example 5, if there is no inhibitor, there is an undisturbed protein-protein interaction between the proteins forming the transcription regulator, with which an active transcription regulator is present. The active transcription regulator binds to a binding site located on the DNA, this DNA containing the Cre gene coding for the Cre recombinase. After binding the transcription regulator, the Cre recombinase is expressed. This recombinase eliminates or inverts the reporter genes via recombination processes, interacting with the lox P sequences which flank the reporter genes. No functional reporter genes are expressed either after elimination or after inversion. Accordingly, there is no growth on leucine-deficient medium without the addition of an inhibitor, and likewise no blue color when growing on medium containing X-Gal.
- b) After adding an inhibitor to the test mixture, the protein-protein interaction of the proteins, e.g. B. via confirmation change, inhibited the transcription regulator. There is therefore no active transcription regulator. The DNA-binding domain of a protein of the transcription regulator binds to the relevant DNA section or not, depending on the test conditions and the inhibitor added. Due to the inhibited protein-protein interaction, there is no active transcriptional regulator in any case. Due to the lack of an active transcription regulator, no transcription regulator binds to the binding site on the DNA which codes for the Cre recombinase. The Cre recombinase is therefore not expressed. Accordingly, the reporter genes Leu2 and / or LacZ are neither eliminated nor inverted. A lack of recombinase thus leads to expression of the reporter genes, which enables growth of the cells in leucine-deficient medium or a blue coloration in medium containing X-Gal.
According to the present invention, the expression of the second regulatory factor, the Cre recombinase, is inhibited in the lox-Cre-dependent method after the addition of an inhibitor, which enables expression of the reporter genes in the first place. The resulting advantages have already been described in Example 4b.
Dieses Beispiel stellt die in Fig. 7 dargestellte Konfiguration dar. This example represents the configuration shown in FIG. 7.
- 1. Es werden Genanordnungen bereitgestellt, die für zwei wechselwirkende Proteine Target II und Target III codieren sowie eine UAS-Sequenz und eine TATA-Box enthalten, wobei eine Anordnung für ein Protein Target III codiert, welches ein Protein aus einem verankernden Abschnitt und einer ersten Proteinkomponente ist, und eine weitere Anordnung für ein Protein Target II codiert, welches ein Fusionsprotein aus einem inhibierenden Abschnitt und einer zweiten Proteinkomponente ist (Fig. 7a).1. Gen arrangements are provided which code for two interacting proteins Target II and Target III and contain a UAS sequence and a TATA box, an arrangement coding for a protein Target III which comprises a protein from an anchoring section and a first one Is a protein component, and a further arrangement encodes a protein target II, which is a fusion protein of an inhibiting section and a second protein component ( FIG. 7a).
- 2. Es wird eine Genanordnung für einen Transkriptionsfaktor Target I bereitgestellt, der inhibiert werden kann.2. It becomes a gene arrangement for one Transcription factor Target I provided the can be inhibited.
- 3. Des weiteren wird eine Repressorgenanordnung mit einer oder mehreren Bindestellen auf der DNA (Target- Bindestelle) für den Transkriptionsfaktor bereitgestellt.3. Furthermore, a repressor arrangement with one or more binding sites on the DNA (target Binding site) for the transcription factor provided.
-
4. Eine Reportergenanordnung, wie unter Beispiel 1,
Punkt 3, beschrieben, wird ebenfalls bereitgestellt.
- a) Bei ungestörter Protein-Protein-Wechselwirkung der beiden Proteine kann der inhibierende Abschnitt des ersten Proteins nicht mit dem Transkriptionsfaktor wechselwirken, somit liegt ein aktiver Transkriptionsfaktor vor (siehe Fig. 7a). Liegt kein Inhibitor vor, findet eine ungestörte Protein-Protein-Wechselwirkung statt und ein aktiver Transkriptionsfaktor ist vorhanden. Dieser aktive Transkriptionsfaktor bindet an seine entsprechende Bindestelle auf der DNA, welche für das Repressorgen codiert, und bewirkt eine Expression des Repressorgens. Der Repressor bindet an die Repressorbindestelle im Promotorbereich der Reportergene und reprimiert eine Expression der Reportergene. Da Leu2 und/oder LacZ nicht exprimiert werden, findet weder Wachstum auf Leucin-defizientem Medium statt, noch findet eine Blaufärbung nach Wachstum auf X-Gal haltigem Medium statt.
- b) Wird der Versuchsanordnung ein Inhibitor
zugesetzt, wie z. B. die vorstehend erwähnten
Inhibitoren, beispielsweise Peptide,
Nucleinsäuren, Kohlenhydrate oder andere chemische
Substanzen, wird die Protein-Protein-
Wechselwirkung der Proteine Target II und Target
III gehemmt. Das Protein mit dem inhibierenden
Abschnitt Target II wird freigesetzt und bindet an
den Transkriptionsfaktor Target I, wodurch dieser
inhibiert wird. Es liegt nun kein aktiver
Transkriptionsfaktor vor.
Aufgrund der gehemmten Protein-Protein- Wechselwirkung liegt in keinem Fall ein aktiver Transkriptionsregulator vor. Aufgrund des inaktiven Transkriptionsfaktors findet keine Expression des Repressorgens statt.
Da kein Repressor vorliegt, werden, nach Bindung eines entsprechenden weiteren Transkriptions faktors TF, die Reportergene Leu2 und/oder LacZ exprimiert. Es findet nun Wachstum der Wirtszellen auf Leucin-defizientem Medium statt bzw. ein Farbumschlag (Blaufärbung) nach Wachstum auf X- Gal-haltigem Medium ist nachweisbar. Gemäß der vorliegenden Erfindung führt die Zugabe eines Inhibitors über Hemmung des zweiten regulatorischen Faktors (Repressor) zu einer Expression der Reportergene.
- a) In the case of undisturbed protein-protein interaction of the two proteins, the inhibiting section of the first protein cannot interact with the transcription factor, so there is an active transcription factor (see FIG. 7a). If there is no inhibitor, an undisturbed protein-protein interaction takes place and an active transcription factor is present. This active transcription factor binds to its corresponding binding site on the DNA, which codes for the repressor gene, and causes expression of the repressor gene. The repressor binds to the repressor binding site in the promoter region of the reporter genes and represses expression of the reporter genes. Since Leu2 and / or LacZ are not expressed, growth does not take place on leucine-deficient medium, and there is no blue color after growth on medium containing X-Gal.
- b) If an inhibitor is added to the experimental set-up, e.g. B. the inhibitors mentioned above, for example peptides, nucleic acids, carbohydrates or other chemical substances, the protein-protein interaction of the proteins Target II and Target III is inhibited. The protein with the inhibiting section Target II is released and binds to the transcription factor Target I, whereby this is inhibited. There is now no active transcription factor.
Due to the inhibited protein-protein interaction, there is no active transcriptional regulator in any case. Due to the inactive transcription factor, there is no expression of the repression morning.
Since there is no repressor, the reporter genes Leu2 and / or LacZ are expressed after binding a corresponding further transcription factor TF. There is now growth of the host cells on leucine-deficient medium or a change in color (blue color) after growth on medium containing X-Gal is detectable. According to the present invention, the addition of an inhibitor via inhibition of the second regulatory factor (repressor) leads to expression of the reporter genes.
Dieses Beispiel bezieht sich auf die in Fig. 8 dargestellte Konfiguration.This example relates to the configuration shown in FIG. 8.
- 1. Es werden Genanordnungen, wie unter Beispiel 7 beschrieben, bereitgestellt, die für wechselwirkende Proteine codieren.1. There are gene arrangements as in Example 7 described, provided that for interactive Encode proteins.
- 2. Es wird eine Genanordnung für einen Transkriptionsfaktor bereitgestellt (Target I).2. It becomes a gene arrangement for one Transcription factor provided (Target I).
- 3. Des weiteren wird eine Genanordnung bereitgestellt, welche für die sequenzspezifische Rekombinase Cre des Coliphagen P1 codiert. Diese Rekombinase entspricht dem zweiten regulatorischen Faktor.3. Furthermore, a gene arrangement is provided, which for the sequence-specific recombinase Cre des Coliphagen P1 coded. This recombinase corresponds the second regulatory factor.
-
4. Eine Reportergenanordnung mit den Reportergenen Leu2
und/oder LacZ wird ebenfalls bereitgestellt, wobei
beide Reportergene im vorliegenden Verfahren vom
Aufbau her den gleichen regulierbaren Promotor
besitzen. Dieser Promotor enthält UAS-Elemente, an
die bevorzugt ein endogener Aktivator bindet, und
eine TATA-Box. Die Reportergene weisen flankierende
lox P-Sequenzen als Rekombinationselemente auf.
- a) Wie auch unter Beispiel 7 beschrieben, findet, sofern kein Inhibitor vorliegt, eine ungestörte Protein-Protein-Wechselwirkung zwischen den Proteinen statt, womit ein aktiver Transkriptionsfaktor vorliegt. Der aktive Transkriptionsfaktor Target I bindet an eine auf der DNA befindlichen Bindestelle, wobei diese DNA das für die Cre-Rekombinase codierende Cre-Gen enthält. Nach Bindung des Transkriptionsfaktors wird die Cre-Rekombinase exprimiert. Diese Rekombinase eliminiert oder invertiert über Rekombinationsprozesse das oder die Reportergene, wobei sie mit den lox P-Sequenzen, welche die Reportergene flankieren, interagiert. Sowohl nach einer Elimination als auch nach einer Inversion werden keine funktionellen Reportergene exprimiert. Demzufolge findet ohne Zugabe eines Inhibitors kein Wachstum auf Leucin-defizientem Medium statt, ebenso keine Blaufärbung bei Wachstum auf X-Gal-haltigem Medium.
- b) Nach Zugabe eines Inhibitors zu dem Versuchsansatz
wird die Protein-Protein-Wechselwirkung der
Proteine Target II und Target III gehemmt. Das
Protein mit dem inhibierenden Abschnitt Target II
wird freigesetzt und interagiert mit dem
Transkriptionsfaktor, wodurch dieser inhibiert
wird. Es liegt somit kein aktiver
Transkriptionsfaktor vor. Die DNA-bindende Domäne
des Transkriptionsfaktors bindet, je nach
Versuchsbedingungen, an den betreffenden DNA-
Abschnitt oder nicht. Aufgrund der gehemmten
Protein-Protein-Wechselwirkung liegt in keinem
Fall ein aktiver Transkriptionsfaktor vor. Infolge
des fehlenden aktiven Transkriptionsfaktors bindet
kein Transkriptionsfaktor an die Bindestelle auf
der DNA, welche für die Cre-Rekombinase codiert.
Die Cre-Rekombinase wird somit nicht exprimiert.
Entsprechend werden die Reportergene Leu2 und/oder
LacZ weder eliminiert noch invertiert. Eine
fehlende Rekombinase führt somit zu einer
Expression der Reportergene, wodurch Wachstum der
Zellen in Leucin-defizientem Medium ermöglicht
wird bzw. eine Blaufärbung in X-Gal-haltigem
Medium auftritt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in dem lox- cre-abhängigen Verfahren nach Zugabe eines Inhibitors die Expression des zweiten regulatorischen Faktors, der Cre-Rekombinase, gehemmt, wodurch eine Expression der Reportergene erst ermöglicht wird.
- a) As also described under Example 7, if there is no inhibitor, there is an undisturbed protein-protein interaction between the proteins, with which an active transcription factor is present. The active transcription factor Target I binds to a binding site on the DNA, this DNA containing the Cre gene coding for the Cre recombinase. After the transcription factor has been bound, the Cre recombinase is expressed. This recombinase eliminates or inverts the reporter genes via recombination processes, interacting with the lox P sequences which flank the reporter genes. No functional reporter genes are expressed either after elimination or after inversion. Accordingly, there is no growth on leucine-deficient medium without the addition of an inhibitor, and likewise no blue color when growing on medium containing X-Gal.
- b) After adding an inhibitor to the test batch, the protein-protein interaction of the proteins Target II and Target III is inhibited. The protein with the inhibiting section Target II is released and interacts with the transcription factor, whereby this is inhibited. There is therefore no active transcription factor. Depending on the experimental conditions, the DNA-binding domain of the transcription factor binds to the relevant DNA section or not. In no case is there an active transcription factor due to the inhibited protein-protein interaction. As a result of the lack of an active transcription factor, no transcription factor binds to the binding site on the DNA which codes for the Cre recombinase. The Cre recombinase is therefore not expressed. Accordingly, the reporter genes Leu2 and / or LacZ are neither eliminated nor inverted. A lack of recombinase thus leads to expression of the reporter genes, which enables growth of the cells in leucine-deficient medium or a blue coloration in medium containing X-Gal.
According to the present invention, the expression of the second regulatory factor, the Cre recombinase, is inhibited in the lox-cre-dependent method after the addition of an inhibitor, which enables expression of the reporter genes in the first place.
Die Funktionsweise des Verfahrens wird am Beispiel des Tet-Repressors und dessen spezifische Inhibierung durch Tetracyclin näher erläutert.The method of operation is illustrated using the example of Tet repressors and its specific inhibition by Tetracycline explained.
Dieses Beispiel stellt die in Fig. 9 angegebene Konfiguration dar.This example represents the configuration shown in FIG. 9.
- 1. Eine Genanordnung wird bereitgestellt, welche für den ersten regulatorischen Faktor AD1-Tet codiert. Dieser regulatorische Faktor bindet an DNA-Bereiche einer DNA (Tet-Bindungsstelle), die für den zweiten regulatorischen Faktor, den Repressor LexA-GST, codiert.1. A gene arrangement is provided, which for the encoded first regulatory factor AD1-Tet. This regulatory factor binds to DNA areas of a DNA (Tet binding site) for the second regulatory factor, the repressor LexA-GST, coded.
- 2. Des weiteren wird eine Repressorgenanordnung des Repressors LexA-GST mit einer Bindestelle auf der DNA (Tet-Bindestelle) für den unter 1 genannten ersten regulatorischen Faktor AD1-Tet bereitgestellt.2. Furthermore, a repressor arrangement of the Repressors LexA-GST with a binding site on the DNA (Tet binding point) for the first mentioned under 1 regulatory factor AD1-Tet provided.
-
3. Eine Reportergenanordnung mit den Reportergenen Leu2
und/oder LacZ wird ebenfalls bereitgestellt, wobei
beide Reportergene im vorliegenden Verfahren vom
Aufbau her den gleichen regulierbaren Promotor
besitzen. Dieser Promotor setzt sich aus sogenannten
UAS-Elementen (Upstream Activation Sequence), an die
bevorzugt ein endogener Aktivator (weiterer
Transkriptionsfaktor Gal4) bindet, aus einer oder
mehreren LexA Bindungsstellen, an die ein LexA-GST
binden kann, und einer TATA-Box für die Initiation
der basalen Transkription zusammen.
- a) Durch die Expression des Fusionsklones AD1-Tet (erster regulatorischer Faktor) wird die Expression des Repressors LexA-GST (zweiter regulatorischer Faktor) stimuliert. Dieses Repressorprotein wiederum reprimiert durch die Bindung an die LexA-Bindestelle des in Fig. 9 beschriebenen LacZ- bzw. LEU2-Promotors die vom ersten regulatorischen Faktor unabhängige Gal4- aktivierte Expression der Reportergene LacZ und Leu2. Da die Gal4-aktivierte Expression der Reportergene durch Glukose inhibiert und erst auf Galaktose stimuliert wird, können diese Hefen auf Leucin-defizienten Medien nicht wachsen und bleiben auf X-Gal-haltigem Medium weiß (Tabelle 1). Besitzt das Medium Galaktose als Zuckerquelle, bleibt der Gal1-LexA-Promotor durch die AD1-Tet abhängige Expression des LexA-GST Repressors weiter inhibiert: die Hefekolonien bleibt weiß und wachsen auf Leucin-defizienten Medien nicht.
- b) In Abhängigkeit steigender Tetracyklinkonzentration (Fig. 9 sowie Tabelle 1 und 2) wird die Bindung des AD1-Tet-Proteins an den Tet-abhängigen Promotor des LexA-GST Repressors spezifisch inhibiert. Die hier verwendete, steigende Tetracyklinkonzentration inhibiert das generelle Wachstum der Hefen nicht. Der zweite regulatorische Faktor ist nun nicht mehr in der Lage, die Aktivität des Reportersystems zu inhibieren. Die Hefezellen werden nun mit Galaktose als Zuckerquelle und X- Gal als Substrat für das Reportersystem blau und können auf Leucin-defizienten Medien wachsen. Glukose-haltiges Medium dagegen inhibiert die Aktivität des endogenen Transkriptionsfaktors Gal4. Die Hefen wachsen nicht auf Leucin defizienten Medien und bleiben auf X-Gal-haltigen Medienplatten weiß. Andere Antibiotika wie Ampicillin, Chloramphenicol, Kanamycin und Carbenicillin haben keine derartig reprimierende Wirkung auf den ersten regulatorischen Faktor AD1- Tet (Tabelle 1). Auf Glukose-haltigen Platten wird Gal4 unabhängig vom ersten und zweiten regulatorischen Faktor inhibiert, weswegen auf derartigen Medien die Hefen nicht wachsen und weiß bleiben.
- a) Expression of the fusion clone AD1-Tet (first regulatory factor) stimulates the expression of the repressor LexA-GST (second regulatory factor). This repressor protein in turn, by binding to the LexA binding site of the LacZ or LEU2 promoter described in FIG. 9, represses the Gal4-activated expression of the reporter genes LacZ and Leu2, which is independent of the first regulatory factor. Since the Gal4-activated expression of the reporter genes is inhibited by glucose and only stimulated to galactose, these yeasts cannot grow on leucine-deficient media and remain white on X-Gal-containing medium (Table 1). If the medium has galactose as a sugar source, the Gal1-LexA promoter remains inhibited by the AD1-Tet-dependent expression of the LexA-GST repressor: the yeast colonies remain white and do not grow on leucine-deficient media.
- b) Depending on the increasing tetracycline concentration ( FIG. 9 and Tables 1 and 2), the binding of the AD1-Tet protein to the Tet-dependent promoter of the LexA-GST repressor is specifically inhibited. The increasing tetracyklin concentration used here does not inhibit the general growth of the yeast. The second regulatory factor is now no longer able to inhibit the activity of the reporter system. The yeast cells now turn blue with galactose as the sugar source and X-Gal as the substrate for the reporter system and can grow on leucine-deficient media. In contrast, glucose-containing medium inhibits the activity of the endogenous transcription factor Gal4. The yeasts do not grow on media deficient in leucine and remain white on media plates containing X-Gal. Other antibiotics such as ampicillin, chloramphenicol, kanamycin and carbenicillin do not have such a repressing effect on the first regulatory factor AD1-Tet (Table 1). On plates containing glucose, Gal4 is inhibited regardless of the first and second regulatory factors, which is why the yeasts on such media do not grow and remain white.
-
a) Nachweis der Funktionsweise der einzelnen Elemente im
Assay
- 1. AD1-Tet als Transkriptionsfaktor:
Um nachzuweisen, daß der Fusionsklon AD1-Tet (erster regulatorischer Faktor) in der Hefe funktionell exprimiert, in den Kern transportiert und dort effizient an die DNA-Konsensussequenz gebunden wird und von dort aus die Transkription eines Genes aktivieren kann, wurde der folgende Assay durchgeführt:
Auf Galaktose-haltigen Medienplatten wird AD1-Tet exprimiert und ist damit in der Lage, an die Tet- Bindestelle eines entsprechenden Promotors vor dem LacZ-Gen zu binden und von dort die Expression des Reportergenes LacZ zu aktivieren. Dieses wiederum kann durch die Umwandlung des im Medium enthaltenen, farblosen Substrats X-Gal in einen blauen Indigofarbstoff nachgewiesen werden. Da Glukose die Expression des AD1-Tet-Proteins inhibiert, findet auch keine Expression des Reportergenes LacZ statt. Die Kolonien bleiben weiß. - 2. Tetracyclin als spezifischer Inhibitor des
Transkriptionsfaktors Tet-AD
Um nachzuweisen, daß Tetracyklin die Bindungsaktivität des AD1-Tet-Proteins spezifisch zu inhibieren vermag, wurden zusätzlich steigende Konzentrationen des Antibiotikums auf die Medienplatten gegeben:
- 1. AD1-Tet as a transcription factor:
In order to demonstrate that the fusion clone AD1-Tet (first regulatory factor) is functionally expressed in the yeast, transported into the nucleus and efficiently bound there to the DNA consensus sequence and from there can activate the transcription of a gene, the following assay was carried out :
AD1-Tet is expressed on media plates containing galactose and is therefore able to bind to the Tet binding site of a corresponding promoter in front of the LacZ gene and from there to activate the expression of the reporter gene LacZ. This in turn can be demonstrated by converting the colorless substrate X-Gal contained in the medium into a blue indigo dye. Since glucose inhibits the expression of the AD1-Tet protein, there is also no expression of the reporter gene LacZ. The colonies remain white. - 2. Tetracycline as a specific inhibitor of the transcription factor Tet-AD
In order to demonstrate that tetracycline can specifically inhibit the binding activity of the AD1-Tet protein, increasing concentrations of the antibiotic were added to the media plates:
- 1. AD1-Tet als Transkriptionsfaktor:
Wie die experimentellen Daten zeigen, kann in
Abhängigkeit steigender Tetracyklinkonzentration
(Tabelle 3) die Bindung des AD1-Tet-Proteins an den
Promotor des Reportergenes LacZ spezifisch inhibiert
werden. Bei einer Konzentration von 200 µg/ml
Tetracyklin im Medium bleiben die Hefezellen weiß.
Das generelle Wachstum der Hefezellen wird dadurch
nicht wesentlich beeinflußt, wie die Ergebnisse auf
den Glukose- und Galaktose-haltigen Platten zeigen
(das Wachstum wird durch "++" dargestellt).
As the experimental data show, depending on the increasing tetracycline concentration (Table 3), the binding of the AD1-Tet protein to the promoter of the reporter gene LacZ can be specifically inhibited. At a concentration of 200 µg / ml tetracycline in the medium, the yeast cells remain white. The general growth of the yeast cells is not significantly affected by this, as the results on the plates containing glucose and galactose show (the growth is represented by "++").
-
1. LexA-GST als Repressor
Um nachzuweisen, daß der zweite regulatorische Faktor (LexA-GST) in der Hefe funktionell exprimiert, in den Kern transportiert und dort effizient an die LexA- Konsensussequenz gebunden wird und von dort aus die Transkription eines Genes inhibieren kann, wurde der folgende Assay durchgeführt.
Im Gegensatz zur Negativkontrolle CTF2 (einem Mitglied der NFI-Familie) bleiben die Hefeklone auf X-Gal- und Galaktose-haltigem Medium weiß. Dies bedeutet, daß der LexA-GST-Fusionsklon zwischen der Gal4-Bindestelle und dem Transkriptionsstart des Reportergens bindet und damit die Aktivität des endogenen Hefetranskriptionsfaktors Gal4 inhibiert. CTF2 dagegen ist nicht in der Lage die LexA- Bindestellen zu erkennen und kann so die Aktivität von Gal4 nicht reprimieren. Das Reportergen LacZ wird exprimiert und die Kolonien färben sich blau (Altmann et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (1994) 91, 3901-3905).1. LexA-GST as a repressor
In order to demonstrate that the second regulatory factor (LexA-GST) is functionally expressed in the yeast, transported into the nucleus and efficiently bound there to the LexA consensus sequence and from there can inhibit the transcription of a gene, the following assay was carried out.
In contrast to the negative control CTF2 (a member of the NFI family), the yeast clones remain white on media containing X-Gal and galactose. This means that the LexA-GST fusion clone binds between the Gal4 binding site and the start of transcription of the reporter gene and thus inhibits the activity of the endogenous yeast transcription factor Gal4. CTF2, on the other hand, is unable to recognize the LexA binding sites and cannot repress the activity of Gal4. The reporter gene LacZ is expressed and the colonies turn blue (Altmann et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (1994) 91, 3901-3905).
Um inhibierende Peptidsequenzen gegen den in Hefe transkriptionsaktiven CTF7, einem Mitglied der NFI- Familie (Altmann et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (1994) 91, 3901-3905), zu screenen, wurde der folgende Assay (Fig. 10) durchgeführt.To screen inhibitory peptide sequences against yeast transcription-active CTF7, a member of the NFI family (Altmann et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (1994) 91, 3901-3905), the following assay ( Fig. 10) performed.
Dieses Beispiel stellt die in Fig. 10 angegebene Konfiguration dar.This example represents the configuration shown in FIG. 10.
- 1. Eine Genanordnung wird bereitgestellt, welche für einen ersten regulatorischen Faktor LexA-CTF7 codiert. Das entsprechende Plasmid pEG-CTF7 enthält die Genanordnung für den ersten regulatorischen Faktor LexA-CTF7. Dieser erste regulatorische Faktor LexA-CTF7 bindet an DNA-Bereiche einer DNA (LexA- Bindestelle), die für einen zweiten regulatorischen Faktor Tet-GST codiert.1. A gene arrangement is provided which for a first regulatory factor LexA-CTF7 coded. The corresponding plasmid pEG-CTF7 contains the gene arrangement for the first regulatory Factor LexA-CTF7. This first regulatory factor LexA-CTF7 binds to DNA areas of a DNA (LexA- Binding site) for a second regulatory Coded factor Tet-GST.
- 2. Des weiteren wird eine Genanordnung für den zweiten regulatorischen Faktor Tet-GST mit einer Bindestelle auf der DNA (LexA-Bindestelle) für den unter 1 genannten ersten regulatorischen Faktor LexA-CTF7 bereitgestellt.2. Furthermore, a gene arrangement for the second regulatory factor Tet-GST with a binding site on the DNA (LexA binding site) for the under 1 first regulatory factor called LexA-CTF7 provided.
-
3. Eine Reportergenanordnung mit den Reportergenen Leu2
und/oder LacZ wird ebenfalls bereitgestellt, wobei
beide Reportergene im vorliegenden Verfahren vom
Aufbau her den gleichen regulierbaren Promotor
besitzen. Dieser Promotor setzt sich aus sogenannten
UAS-Elementen (Upstream Activation Sequence), an die
bevorzugt ein endogener Aktivator (weiterer
Transkriptionsfaktor Gal4) bindet, aus einer Tet-
Bindungsstelle, an die Tet-GST binden kann, und einer
TATA-Box für die Initiation der basalen Transkription
zusammen.
- a) Wird der Versuchsanordnung kein Inhibitor zugesetzt, liegt ein aktiver erster regulatorischer Faktor LexA-CTF7 vor, der die Expression des Tet-GST Gens positiv reguliert. Tet-GST bindet an die oben genannte Tet-GST Bindungsstelle und reprimiert die Expression des Reportergens LacZ und/oder Leu2, d. h. es findet kein Wachstum der Wirtsorganismen statt, eine Farbreaktion ist nicht nachzuweisen.
- b) Nach Zugabe eines Trx-Peptids wird die Aktivität
des ersten regulatorischen Faktors LexA-CTF7
gehemmt. Dies ist auf eine Hemmung der Interaktion
von LexA-CTF7 mit der entsprechenden Bindestelle
auf der DNA oder auf eine Hemmung der
Aktivierungsdomäne zurückzuführen. Es findet keine
Expression des Tet-GST-Gens statt. Somit steht
kein Tet-GST zur Verfügung, und das dem Promotor
nachgeschaltete Reportergen LacZ und/oder Leu2
wird durch einen induzierbaren endogenen
Transkriptionsfaktor Gal4 stark exprimiert.
Infolgedessen wachsen die Hefen in Leucin
defizienten Medien, und nach Wachstum in X-Gal
haltigem Medium tritt ein Farbumschlag (Blau) auf.
Die Zugabe des Trx-Peptids führt also gemäß der vorliegenden Erfindung zu einer Expression des Reportergens/der Reportergene, indem der zweite regulatorische Faktor Tet-GST nicht bzw. vermindert reprimiert wird.
Im Detail wird der Versuch wie folgt durchgeführt:
Der Hefestamm INVSc1 wurde mit den in Fig. 10 dargestellten Plasmiden transformiert und der Transformationsansatz auf einer Glukose-haltigen Minimalmediumplatte (20 × 20 cm; Uracil-, Tryptophan- und Histidin-defizient zur Selektion auf die Plasmide) ausgestrichen.
Der Vektor pEG-CTF7 (entspricht dem ersten regulatorischen Faktor) und wurde nach Altmann et al. (Proc. Natl. Acad. Sci. (1994) 91, 3901-3905) hergestellt.
pYES-Leu2/34-TetGST (Plasmid, welches den zweiten regulatorischen Faktor TetGST codiert und das Reportersystem beinhaltet).
Als Ausgangsvektor diente das Plasmid pYES2. Die LexA-Bindestellen Oligos wurden in die XhoI Schnittstelle des inaktiven Gal1/Gal10 Promotors ligiert, der gesamte Promotor mit BamHI isoliert und zusammen mit dem Fusionsklon Tet-GST in den Polylinker des Plasmides pYES2 kloniert. Der Gal1- Promotor war zuvor über die SpeI-Schnittstellen deletiert worden. In die mit Klenow-Polymerase behandelte NheI-Schnittstelle dieses Konstruktes erfolgte die Klonierung des über BamHI isolierten, ebenfalls mit Klenow behandelten LacZ-, bzw. des über PCR erhaltenen Leu2-Fragments. In die dabei rekonstituierte BamHI-Schnittstelle erfolgte die Ligation des Gal/Tet-Promotors. Dieser wurde durch die Klonierung von Tet-Oligos und die anschließende Ligation von Gal4-Bindestellen in die XhoI-Schnittstelle des inaktiven Gal1/10-Promotors erhalten.
pYES2(TRP1)TRX-Oligo-Pool (Peptid-Pool exprimier 08059 00070 552 001000280000000200012000285910794800040 0002019502584 00004 07940endes Konstrukt; Komplexität ca. 105)
Durch die Ligation des Trp1-Gens in den mit ApaI und NheI linearisierten pYES2-Vektor, wurde das Ura3-Gen zerstört und das Plasmid auf Tryptophandefizienz selektierbar. Anschließend wurde das über PCR isolierte Trx-Gen in den EcoRI, XhoI linearisierten Vektor kloniert. Die Ligation der Pool-Fragmente erfolgte über die RsrII- Schnittstelle des Trx-Konstruktes.
- a) If no inhibitor is added to the experimental set-up, there is an active first regulatory factor LexA-CTF7 which positively regulates the expression of the Tet-GST gene. Tet-GST binds to the above-mentioned Tet-GST binding site and represses the expression of the reporter gene LacZ and / or Leu2, ie there is no growth of the host organisms, no color reaction can be detected.
- b) After the addition of a Trx peptide, the activity of the first regulatory factor LexA-CTF7 is inhibited. This is due to an inhibition of the interaction of LexA-CTF7 with the corresponding binding site on the DNA or an inhibition of the activation domain. There is no expression of the Tet-GST gene. There is thus no Tet-GST available, and the reporter gene LacZ and / or Leu2, which is connected downstream of the promoter, is strongly expressed by an inducible endogenous transcription factor Gal4. As a result, the yeasts grow in leucine deficient media, and after growth in media containing X-Gal, a color change (blue) occurs.
According to the present invention, the addition of the Trx peptide thus leads to expression of the reporter gene (s) by the repressing or not repressing the second regulatory factor Tet-GST.
The test is carried out in detail as follows:
The yeast strain INVSc1 was transformed with the plasmids shown in FIG. 10 and the transformation mixture was spread on a minimal medium plate containing glucose (20 × 20 cm; uracil, tryptophan and histidine deficient for selection on the plasmids).
The vector pEG-CTF7 (corresponds to the first regulatory factor) and was according to Altmann et al. (Proc. Natl. Acad. Sci. (1994) 91, 3901-3905).
pYES-Leu2 / 34-TetGST (plasmid which encodes the second regulatory factor TetGST and contains the reporter system).
The plasmid pYES2 served as the starting vector. The LexA binding sites oligos were ligated into the XhoI site of the inactive Gal1 / Gal10 promoter, the entire promoter was isolated with BamHI and cloned together with the fusion clone Tet-GST into the polylinker of the plasmid pYES2. The Gal1 promoter had previously been deleted via the SpeI interfaces. In the NheI interface of this construct treated with Klenow polymerase, the LacZ fragment isolated via BamHI, also treated with Klenow, or the Leu2 fragment obtained via PCR was cloned. The Gal / Tet promoter was ligated into the reconstituted BamHI interface. This was obtained by cloning Tet oligos and then ligating Gal4 binding sites into the XhoI site of the inactive Gal1 / 10 promoter.
pYES2 (TRP1) TRX oligo pool (peptide pool express 08059 00070 552 001000280000000200012000285910794800040 0002019502584 00004 07940 of the construct; complexity approx. 10 5 )
By ligation of the Trp1 gene in the pYES2 vector linearized with ApaI and NheI, the Ura3 gene was destroyed and the plasmid was selectable for tryptophane deficiency. The Trx gene isolated via PCR was then cloned into the EcoRI, XhoI linearized vector. The pool fragments were ligated via the RsrII interface of the Trx construct.
Die ca. 30.000 Kolonien wurden vereinigt, für 5 Stunden in YPG-Medium (Galaktose-haltiges Vollmedium für Hefen) geschüttelt und auf Selektionsplatten ausgestrichen. Die Selektionsplatten besaßen Galaktose als Kohlenstoffquelle und waren Leucin-, Uracil-, Tryptophan- und Histidin defizient. Im Zeitraum von 2 bis 5 Tagen waren 8 Kolonien (A, B, C, D, E, F, G, H) gewachsen (Tabelle 4). Aus diesen wurden zur weiteren Spezifizierung die für die inhibierenden Peptide kodierenden Plasmide isoliert und zusammen mit CTF7 und Tet-GST in Hefe exprimiert. Diesmal befand sich anstatt des Leu2 das LacZ-Gen auf dem Reporterplasmid, sodaß die inhibierende Wirkung der Peptide durch die Ausbildung eines zweiten Phänotyps untersucht werden konnte (Tabelle 4). Desweiteren wurden die Peptide exprimierenden Plasmide mit den beiden Reportersystemen (LacZ und Leu2) und einem von CTF7 verschiedenen Transkriptionsfaktor LexA-TA1 in Hefen transformiert. Auf diese Weise können CTF7 spezifisch inhibierende Peptide von unspezifischen Inhibitionen unterschieden werden. The approximately 30,000 colonies were combined, shaken for 5 hours in YPG medium (complete medium containing galactose for yeasts) and spread on selection plates. The selection plates had galactose as a carbon source and were deficient in leucine, uracil, tryptophan and histidine. 8 colonies (A, B, C, D, E, F, G, H) had grown over a period of 2 to 5 days (Table 4). For further specification, the plasmids coding for the inhibiting peptides were isolated from these and expressed together with CTF7 and Tet-GST in yeast. This time the LacZ gene was on the reporter plasmid instead of the Leu2, so that the inhibitory effect of the peptides could be investigated by the formation of a second phenotype (Table 4). Furthermore, the plasmids expressing the peptides were transformed with the two reporter systems (LacZ and Leu2) and a transcription factor LexA-TA 1 different from CTF7 in yeasts. In this way, peptides that specifically inhibit CTF7 can be distinguished from non-specific inhibitions.
Die Inhibitoren B und C färbten sich auch auf Glukose-haltigen Platten, also unabhängig von der Galaktose-induzierten TRX-Peptidexpression, blau. Dies bedeutet, daß in den entsprechenden Klonen keine inhibierenden Peptide exprimiert werden, welche die Blaufärbung verursachen. Von den Peptiden A, D, E, F, G und H stellten sich D und H als unspezifisch heraus, da sie auch in der Lage waren die LexA-TA1 Domäne zu inhibieren. Die Inhibitoren A, E, F und G dagegen waren nur in der Lage die Aktivität von CTF7 zu reprimieren (n. b.: nicht bestimmt).The inhibitors B and C also turned blue on plates containing glucose, that is to say irrespective of the galactose-induced TRX peptide expression. This means that no inhibiting peptides which cause the blue coloration are expressed in the corresponding clones. Of the peptides A, D, E, F, G and H, D and H turned out to be unspecific because they were also able to inhibit the LexA-TA 1 domain. The inhibitors A, E, F and G, however, were only able to repress the activity of CTF7 (nb: not determined).
Identifikation spezifischer Inhibitoren der Protein- Protein-Wechselwirkung LexA-CTF2/AD1-TIM Identification of specific inhibitors of protein Protein interaction LexA-CTF2 / AD1-TIM
Der in Fig. 11 beschriebene Assay wird durchgeführt, um inhibierende Peptidsequenzen gegen die in Hefe aktive Protein-Protein-Interaktion LexA-CTF2 und TIM-AD (Altmann (1994) Disseration) zu screenen. LexA-CTF2 ist ein Fusionskonstrukt aus dem bakteriellen Repressor LexA und CTF2, einem Mitglied der NFI-Familie. Hierzu wird der Hefestamm INVSc1 mit den in Fig. 11 dargestellten Plasmiden transformiert und der Transformationsansatz auf einer Glukose-haltigen Minimalmediumplatte (20 × 20 cm; Uracil-, Tryptophan- und Histidin-defizient zur Selektion auf die Plasmide) ausgestrichen.The assay described in Figure 11 is performed to screen inhibitory peptide sequences against the yeast-active protein-protein interaction LexA-CTF2 and TIM-AD (Altmann (1994) dissertation). LexA-CTF2 is a fusion construct from the bacterial repressor LexA and CTF2, a member of the NFI family. For this purpose, the yeast strain INVSc1 is transformed with the plasmids shown in FIG. 11 and the transformation mixture is spread on a minimal medium plate containing glucose (20 × 20 cm; uracil, tryptophan and histidine deficient for selection on the plasmids).
Dieses Beispiel stellt die in Fig. 11 dargestellte Konfiguration dar.This example represents the configuration shown in FIG. 11.
-
1. Es werden Genanordnungen bereitgestellt, die für zwei
wechselwirkende Hybridproteine des
Transkriptionsregulators codieren sowie eine UAS-
Sequenz und eine TATA-Box enthalten, wobei eine
Anordnung für ein LexA-CTF2, einem Fusionskonstrukt
aus dem bakteriellen Repressor LexA und CTF2, einem
Mitglied der NFI-Familie (Altmann et al., Proc. Natl.
Acad. Sci. (1994) 91, 3901-3905) codiert, sowie eine
weitere Anordnung für ein Hybridprotein TIM-AD
(Altmann (1994), Dissertation).
pSH-CTF2/TIM (entspricht dem ersten regulatorischen Faktor) ist das entsprechende Plasmid, welches den ersten regulatorischen Faktor LexA-CTF2/AD1-TIM codiert.1. Gene arrangements are provided which code for two interacting hybrid proteins of the transcription regulator and contain a UAS sequence and a TATA box, an arrangement for a LexA-CTF2, a fusion construct from the bacterial repressor LexA and CTF2, a member of the NFI Family (Altmann et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (1994) 91, 3901-3905), and a further arrangement for a hybrid protein TIM-AD (Altmann (1994), dissertation).
pSH-CTF2 / TIM (corresponds to the first regulatory factor) is the corresponding plasmid which encodes the first regulatory factor LexA-CTF2 / AD1-TIM. - 2. pYES-Leu2/34-TetGST (Plasmid, welches den zweiten regulatorischen Faktor TetGST codiert und das Reportersystem beinhaltet). 2. pYES-Leu2 / 34-TetGST (plasmid, which the second regulatory factor TetGST encoded and that Reporter system included).
-
3. pYES2(TRPI)TRX-Oligo-Pool (Peptid-Pool exprimierendes
Konstrukt; Komplexität ca. 105).
- a) Der erste regulatorische Faktor LexA-CTF2/AD1-TIM setzt sich, wie oben beschrieben, aus zwei Fusionsproteinen LexA-CTF2 und AD1-TIM zusammen, wobei nur bei ungestörter Protein-Protein- Wechselwirkung der beiden Fusionsproteine ein aktiver erster regulatorischer Faktor pSH-CTF2/TIM vorliegt (siehe Fig. 11a). Liegt kein Inhibitor vor, findet eine ungestörte Protein-Protein- Wechselwirkung statt und ein aktiver Transkriptionsregulator ist vorhanden. Der aktive Transkriptionsregulator LexA-CTF2/AD1-TIM bindet an seine entsprechende Bindestelle auf der DNA (LexA-Bindestelle), welche für das Tet-GST Gen codiert, und bewirkt eine Expression von Tet-GST. Tet-GST bindet an die entsprechende Bindestelle (Tet-GST Bindestelle) im Promotorbereich der Reportergene und reprimiert eine Expression der Reprotergene. Da Leu2 und/oder LacZ nicht exprimiert werden, findet weder Wachstum auf Leucin-defizientem Medium noch eine Blaufärbung nach Wachstum auf X-Gal-haltigem Medium statt.
- b) Wird der Versuchsanordnung ein Inhibitor
zugesetzt, wie z. B. ein Trx-Peptid, wird die
Protein-Protein-Wechselwirkung der Fusionsproteine
LexA-CTF2 und AD1-TIM gehemmt. Es liegt nun kein
aktiver erster regulatorischer Faktor vor.
Aufgrund des inaktiven ersten regulatorischen Faktors LexA-CTF2/AD1-TIM findet keine Expression des Tet-GST Gens (Repressor-Gen) statt. Da kein Repressor Tet-GST vorliegt, werden, nach Bindung eines weiteren Transkriptionsfaktors Gal4, die Reportergene Leu2 und/oder LacZ exprimiert.
Im Detail wird der Versuch, wie folgt, durchgeführt:
- a) The first regulatory factor LexA-CTF2 / AD1-TIM is composed, as described above, of two fusion proteins LexA-CTF2 and AD1-TIM, an active first regulatory factor pSH only when the protein-protein interaction of the two fusion proteins is undisturbed -CTF2 / TIM is present (see Fig. 11a). If there is no inhibitor, there is an undisturbed protein-protein interaction and an active transcription regulator is present. The active transcription regulator LexA-CTF2 / AD1-TIM binds to its corresponding binding site on the DNA (LexA binding site), which codes for the Tet-GST gene, and causes expression of Tet-GST. Tet-GST binds to the corresponding binding site (Tet-GST binding site) in the promoter region of the reporter genes and represses expression of the reproter genes. Since Leu2 and / or LacZ are not expressed, there is neither growth on leucine-deficient medium nor a blue color after growth on medium containing X-Gal.
- b) If an inhibitor is added to the experimental set-up, e.g. B. a Trx peptide, the protein-protein interaction of the fusion proteins LexA-CTF2 and AD1-TIM is inhibited. There is now no active first regulatory factor.
Due to the inactive first regulatory factor LexA-CTF2 / AD1-TIM, no expression of the Tet-GST gene (repressor gene) takes place. Since there is no repressor Tet-GST, the reporter genes Leu2 and / or LacZ are expressed after binding a further transcription factor Gal4.
The test is carried out in detail as follows:
Die ca. 35.000 Kolonien wurden eingesammelt, für 5 Stunden in YPG-Medium (Galaktose-haltiges Vollmedium für Hefen) geschüttelt und auf Selektionsplatten ausgestrichen. Die Selektionsplatten besaßen Galaktose als Kohlenstoffquelle und waren Leucin-, Uracil-, Tryptophan- und Histidin-defizient. Im Zeitraum von 2 bis 5 Tagen sind 6 Kolonien (A, B, C, D, E, F) gewachsen. Aus diesen wurden zur weiteren Spezifizierung die für die inhibierenden Peptide kodierenden Plasmide isoliert und zusammen mit LexA- CTF2, TIM-AD und Tet-GST in Hefe exprimiert. Diesmal befand sich anstatt dem Leu2 das LacZ-Gen auf dem Reporteplasmid, so daß die inhibierende Wirkung der Peptide durch die Ausbildung eines zweiten Phänotyps untersucht werden konnte (Tabelle 5). Des weiteren wurden die Peptide exprimierenden Plasmide mit den beiden Reportersystemen (Lac2 und Leu2) und dem Transkriptionsfaktor LexA-TA1 in Hefen transformiert. Auf diese Weise konnten die TIM-CTF2 Interaktion spezifisch inhibierende Peptide von Unspezifischen abgetrennt werden. The approx. 35,000 colonies were collected, shaken for 5 hours in YPG medium (complete medium containing galactose for yeasts) and spread on selection plates. The selection plates had galactose as a carbon source and were deficient in leucine, uracil, tryptophan and histidine. 6 colonies (A, B, C, D, E, F) have grown over a period of 2 to 5 days. For further specification, the plasmids coding for the inhibiting peptides were isolated from these and expressed together with LexA-CTF2, TIM-AD and Tet-GST in yeast. This time, instead of the Leu2, the LacZ gene was on the report plasmid, so that the inhibitory effect of the peptides could be investigated by the formation of a second phenotype (Table 5). Furthermore, the plasmids expressing the peptides were transformed with the two reporter systems (Lac2 and Leu2) and the transcription factor LexA-TA 1 in yeasts. In this way the TIM-CTF2 interaction specifically inhibiting peptides could be separated from non-specific ones.
Die Inhibitoren A und C färbten sich auch auf Glukose haltigen Platten, also unabhängig von der Galaktose induzierten TRX-Peptidexpression, blau. Dies bedeutet, daß in den entsprechenden Klonen keine inhibierenden Peptide exprimiert werden, welche die Blaufärbung verursachen. Von den Peptiden B, D, E und F stellten sich D und E als unspezifisch heraus, da sie auch in der Lage waren, die LexA- TA1 Domäne zu inhibieren. Dagegen waren die Inhibitoren B und F nicht in der Lage, AD1-Tet zu reprimieren, sind also Inhibitoren für die CTF2-TIM Protein-Protein Wechselwirkung.The inhibitors A and C also turned blue on plates containing glucose, ie independently of the galactose-induced TRX peptide expression. This means that no inhibiting peptides which cause the blue coloration are expressed in the corresponding clones. Of the peptides B, D, E and F, D and E turned out to be unspecific, since they were also able to inhibit the LexATA 1 domain. In contrast, inhibitors B and F were not able to repress AD1-Tet, so they are inhibitors for the CTF2-TIM protein-protein interaction.
In den dargestellten Versuchen 1 bis 11 ergeben sich bei verschiedenen Inhibitoren qualitative und/oder quantitative Unterschiede bezüglich der inhibitorischen Aktivität, d. h. neben einer vollständigen Hemmung des ersten regulatorischen Faktors sind auch graduelle Abschwächungen der Aktivität des ersten regulatorischen Faktors möglich. Entsprechend sind bei der Expression der Reportergene neben der vollständigen Expression auch graduelle Verstärkungen möglich und nachweisbar.In experiments 1 to 11 shown , there are qualitative and / or quantitative differences in the inhibitory activity of various inhibitors, ie in addition to complete inhibition of the first regulatory factor, gradual weakening of the activity of the first regulatory factor is also possible. Accordingly, in addition to full expression, gradual amplifications are also possible and detectable in the expression of the reporter genes.
Claims (64)
- a) Bereitstellen mindestens eines Reportersystems mit mindestens einer ersten Genanordnung, welche mindestens ein Reportergen aufweist,
- b) Bereitstellen mindestens einer zweiten Genanordnung, die für mindestens einen zweiten regulatorischen Faktor codiert,
- c) Zugabe mindestens einer, auf den ersten regulatorischen Faktor inhibitorisch wirkenden Komponente,
- d) Einwirkung auf die Aktivität des zweiten regulatorischen Faktors durch den mindestens einen ersten regulatorischen Faktor,
- e) Wechselwirkung des zweiten regulatorischen Faktors mit Komponenten des Reportersystems, wodurch auf die Aktivität des Reportersystems eingewirkt wird, und
- f) Nachweis der Aktivierung des mindestens einen Reportersystems durch die Zugabe der mindestens einen inhibitorischen Komponente über das Zusammenwirken der ersten und zweiten regulatorischen Faktoren, wobei eine Inhibierung des mindestens einen ersten regulatorischen Faktors durch die mindestens eine inhibitorische Komponente zu einer Aktivierung des mindestens einen Reportersystems führen soll.
- a) providing at least one reporter system with at least one first gene arrangement which has at least one reporter gene,
- b) providing at least one second gene arrangement which codes for at least one second regulatory factor,
- c) adding at least one component which has an inhibitory effect on the first regulatory factor,
- d) influence on the activity of the second regulatory factor by the at least one first regulatory factor,
- e) interaction of the second regulatory factor with components of the reporter system, thereby acting on the activity of the reporter system, and
- f) detection of the activation of the at least one reporter system by adding the at least one inhibitory component via the interaction of the first and second regulatory factors, an inhibition of the at least one first regulatory factor by the at least one inhibitory component leading to an activation of the at least one reporter system should.
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