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JP2003521915A - 反芻動物MHCクラスI−様Fcレセプター - Google Patents

反芻動物MHCクラスI−様Fcレセプター

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Publication number
JP2003521915A
JP2003521915A JP2001557919A JP2001557919A JP2003521915A JP 2003521915 A JP2003521915 A JP 2003521915A JP 2001557919 A JP2001557919 A JP 2001557919A JP 2001557919 A JP2001557919 A JP 2001557919A JP 2003521915 A JP2003521915 A JP 2003521915A
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igg
ruminant
bovine
chain
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Withdrawn
Application number
JP2001557919A
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Inventor
ハンマーストレム・レンナート
カックスコヴィックス・イムレ
Original Assignee
ハンマーストレム・レンナート
カックスコヴィックス・イムレ
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Publication date
Application filed by ハンマーストレム・レンナート, カックスコヴィックス・イムレ filed Critical ハンマーストレム・レンナート
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Abstract

(57)【要約】 免疫グロブリンG(IgG)を輸送する反芻動物Fcレセプター(FcRn)α−鎖DNA分子、特に牛、ヒトコブラクダ及び羊のDNA分子(SEQIDNO:1、SEQIDNO:2、SEQIDNO:3)を開示する。FcRnα−鎖DNA分子によって発現した蛋白質を開示し、SEQIDNO:4、SEQIDNO:5、SEQIDNO:6を含む。IgGを輸送するFcRnα−鎖DNA分子を含有するベクター、及び上記ベクターで形質転換された宿主も含む。更に、高められたレベルの免疫グロブリンあるいは免疫グロブリンγ−鎖又はFcRnと相互作用するその部分に融合された蛋白質を含有する初乳又は乳汁を産生する方法も開示する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、反芻動物MHCクラスI−様Fcレセプターに関し、更に詳しくは
免疫グロブリンG(IgG)を輸送する反芻動物、特にウシ(bovine)(ウシ(cow
) )、ヒトコブラクダ(dromedary) 及び羊Fcレセプター(FcRn)α−鎖D
NA分子、及びこのDNA分子をコードする蛋白質に関する。また本発明は本発
明のDNA分子を含有するベクター及びこのベクターを含有する宿主に関する。
更に、本発明は高められたレベルの免疫グロブリンあるいは免疫グロブリンγ−
鎖又はFcRnと相互作用するその部分に融合された蛋白質を含有する初乳又は
乳汁を産生する方法を含む。
【0002】 発明の背景 反芻動物における母親から子牛への受動免疫伝達(the transfer of passive i
mmunity)は初乳による免疫グロブリンの輸送を要件とする(1)。初乳が摂取さ
れるやいなや、免疫グロブリンは新生児の腸バリヤーを通過してその血液中に輸
送される。この腸経路は免疫グロブリンのタイプに多少非特異的であると思われ
るが、母親の血漿から乳房バリヤーを通過して初乳へのこれらの蛋白質輸送に高
い選択性がある(2)。産後すぐにすべての乳汁の免疫グロブリンの濃度は急速
に低下するので、この輸送の選択性は母親の上皮細胞バリヤーを通過する特異的
輸送メカニズムが係わっていると考えられてきた。
【0003】 ヒト、マウス及びラットでの母親IgGの輸送に関与する蛋白質、すなわちF
cRnは必須の膜糖蛋白質(MHCクラスIα−鎖に類似する)及びβ2−ミク
ログロブリンからなる(3)。IgGは新生児ラット腸上皮中で輸送小胞に観察
された(4)。種々の研究で、FcRnはまたラット及びマウスの胎児卵黄嚢中
で(5)、成熟ラット肝実質細胞中で(6)及びヒト胎盤中で(8,9)発現す
ることが示された。最近になって、Cianga等(9)はレセプターが乳汁分泌マウ
スの乳腺で乳房の上皮細胞に集まることを示した。かれらはFcRnがIgGを
乳腺から血液に循環させる特定の方法で乳汁へのIgGトランスファーの調節に
FcRnが可能な役割を果たすことを示唆した。そのFcRnは広範な組織中で
発現され、そしてIgGのアイソタイプを区別するために異なる結合親和性を示
し、血清半減期と母−胎児−トランスファー(materno-fetal transfer)とマウ
スFcRnに対する種々のラットIgGアイソタイプの親和性の間の相関関係は
近年証明された(10)。
【0004】 本発明は、ラット、マウス及びヒトIgG輸送Fcレセプター(FcRn)の
反芻動物相同体、特にウシ、ヒトコブラクダ及び羊における上記レセプターの相
同体をコードするcDNAの単離、及びこれをDNA分子を含有するベクターに
使用する方法及びこのベクターを含有する宿主を提供する。
【0005】 発明の簡単な説明 ウシcDNA、すなわち推定(deduced) アミノ酸配列は他の種におけるFcR
nに高度な類似性を示し、これは3つの細胞外ドメイン、疎水性膜貫通領域及び
細胞質尾部(tail) から成る。公知のFcRn配列を一列に並べると、ウシ蛋白
質がα1ループ中でラット及びマウス配列に比べて3つのアミノ酸欠失を示すこ
とに気づいた。乳腺を含めた、多くの組織でのbFcRn転写の存在がIgG異
化及びトランスサイトーシスの両方でその関与を示唆させる。更に、全長をコー
ドする領域及び3’−末端非翻訳領域から成る羊のcDNA、及び推定される羊
のアミノ酸配列、及びウシcDNA配列に比べてcDNAの最初の301ヌクレ
オチドのないヒトコブラクダのcDNA、及びウシ及び羊配列に比べて最初の6
2アミノ酸のない推定アミノ酸配列を開示する。
【0006】 本発明のFcRnα−鎖DNA分子を用いる一過性又は永続的トランスジェネ
シスによる反芻動物の過発現は単独でか又は対応するβ2−ミクログロブリン遺
伝子の発現の付随するアップレギュレーションによって、複合乳腺組織(udder)
中で機能性レセプター数の増加をもたらし、かくて免疫グロブリン及び(又は)
免疫グロブリンγ−鎖又はFcRnと相互作用するその部分(これはIgGの重
鎖の一定領域を有する)に融合した蛋白質を増加させる。自然に受けた又は意図
的なワクチン接種によって取得された抗体はより一層効果的に初乳/乳汁へ輸送
されるだけでなく、γ−鎖のタグの付いた蛋白質(すなわちコードする問題の遺
伝子がIgGに対する、部分又は全体の重鎖一定領域遺伝子をコードする配列に
結合した蛋白質)も反芻動物の初乳/乳汁により一層効果的に輸送されるであろ
う。後者の蛋白質を遺伝子構造体を一過性に(たとえばDNA接種によって、し
かしDNA接種に限定されない)又は永続的に(たとえば“通常の(conventiona
l)”トランスジェネシスによって、しかし“通常の”トランスジェネシスに限定
されない)発現する動物によって産生することができる。
【0007】 FcRnトランスジェニック反芻動物はFcRnα−鎖遺伝子(同時の(conco
mitant) β2ミクログロブリン発現の存在下又は不在下)を発現し、そして標的
器官での発現は導入遺伝子を複合乳腺組織へ直接導入することによって導くこと
ができるか又は“通常の”トランスジェニック動物を標的とする適切な遺伝子に
よって複合乳腺組織中で発現することができる。
【0008】 発明の詳細な説明 本発明は1つの観点において 免疫グロブリンG(IgG)を輸送する反芻動
物Fcレセプター(FcRn)α−鎖DNA分子にあり、その際その反芻動物は
牛、ヒトコブラクダ(dromedary) 及び羊より成る群から選ばれるのが好ましい。
特に、DNA分子はSEQIDNO:1、SEQIDNO:2、SEQIDNO
:3、及びIgG輸送機能を有する蛋白質を発現するこれらの3つの配列の修飾
配列より成る群から選ばれたヌクレオチド配列を有する。
【0009】 本発明のDNA分子は単離することができ、そして生物(反芻動物)の供給源
から精製することができるか又は遺伝子工学によって産生することができると解
されねばならない。
【0010】 表現“IgG輸送機能を有する蛋白質を発現するこれら3つの配列の修飾配列
”を本明細書及び請求項中に使用することで、先端を切断した(turncated)配列
及びヌクレオチド不適合組み合わせを有するが、IgG輸送機能を有する蛋白質
を依然として発現する配列も本発明で保護される。
【0011】 本発明の他の観点は、反芻動物FcRnα−鎖DNA分子によって発現した蛋
白質にあり、その際その反芻動物は牛、ヒトコブラクダ及び羊より成る群から選
ばれるのが好ましい。特に、この蛋白質はSEQIDNO:4、SEQIDNO
:5、SEQIDNO:6、及びIgG輸送機能を有するこれらの3つの配列の
修飾配列より成る群から選ばれたアミノ酸配列を有する。
【0012】 本発明のDNA分子は単離することができ、そして生物(反芻動物)の供給源
から精製することができるか又は遺伝子工学によって産生することができると解
されねばならない。
【0013】 表現“IgG輸送機能を有する蛋白質の修飾配列”を本明細書及び請求項中に
使用することで、先端を切断した(turncated)配列及びヌクレオチド不適合組み
合わせを有するが、IgG輸送機能を有する蛋白質を依然として発現する配列も
本発明で保護される。
【0014】 本発明のまた別の観点は本発明の反芻動物IgG輸送FcRnα−鎖DNA分
子を含有するベクターにある。ベクターの例はプラスミド及びファージである。
【0015】 本発明のもう一つの観点は本発明のベクターで形質転換された宿主にある。宿
主の例は微生物、イースト、及び反芻動物、たとえばウシ、ラクダ、たとえばヒ
トコブラクダ、及び羊である。
【0016】 本発明の反芻動物FcRnα−鎖DNA分子及び本発明の蛋白質を研究に及び
本発明のベクターの産生にツール(tool) として使用することができる。
【0017】 本発明のベクターをトランスジェニック反芻動物又は局所トランスジェニック
反芻動物母親(すなわち複合乳腺組織に注射)の産生に使用することができる。
【0018】 したがって本発明の別の観点は、高められたレベルの免疫グロブリンあるいは
免疫グロブリンγ−鎖又はFcRnと相互作用するその部分に融合された蛋白質
を含有する初乳又は乳汁を産生する方法において、本発明の反芻動物FcRnα
−鎖DNA分子を一過性又は永続的トランスジェネシスによって対応する反芻動
物に本発明の蛋白質の過発現のために、場合により対応するβ2−ミクログロブ
リン遺伝子の発現の同時のアップレギュレーションでトランスファーさせて、複
合乳腺組織中で機能性レセプター数を増加させ、それによって免疫グロブリン及
び(又は)免疫グロブリンγ−鎖又はFcRnと相互作用するその部分に融合さ
れた蛋白質の複合乳腺組織から又はこれを通って初乳又は乳汁への輸送を増加さ
せる工程からなるsことを特徴とするものである。
【0019】 融合蛋白質として乳汁中に良好に産生することができる蛋白質の例は、凝固生
成物、たとえば因子VIII、及び薬物及び食物中に使用される蛋白質である。
【0020】 更に、本発明を図面、実施例及び配列表によって説明することができるが、本
発明の範囲は記載した本発明の実施態様に限定することを意図するものではない
【0021】 本発明は反芻動物FcRn遺伝子の代表的例としてウシ(bovine)(cow)FcR
n遺伝子に関して詳細に説明するが、羊のcDNA配列及びヒトコブラクダの部
分cDNA配列及び対応する推定アミノ酸配列も配列表に開示する。羊及びヒト
コブラクダのFcRn遺伝子はウシFcRn遺伝子を得るのに使用されるのと同
一の法則の使用によって産生される。特に同一又は類似のプライマーを使用して
、羊又はヒトコブラクダ中でFcRnα−鎖をコードする遺伝子を増幅するのに
使用される。
【0022】 図面の説明 図1。ウシFcRnα−鎖の2つの形態のヌクレオチド配列及び推定アミノ酸
配列。ポテンシャルATG開始をボールド字体で記す。一方、共通開始部位を表
わすセグメントに下線をつけた。この図で陰影のある数(shaded number)は翻訳
シグナルの重要な残基(- 3−A; +4−C)を示す。シグナルペプチド開裂後
の予想されるNH2 −末端はAla下で+1によって示される。疎水性膜にかか
る(spanning)セグメントはイタリック体で記し、一方3’−UT中のポリアデニ
ルシグナルAATAAAに下線を付けた。
【0023】 配列データはNCBIヌクレオチド配列データベースに登録番号:AF139
106として提出されている。
【0024】 図2。ラット、マウス、ウシ及びヒトFcRnα−鎖に対する予想されるアミ
ノ酸配列のドメインごとの列。すべての配列に見出されるN−結合したグリコシ
レーション部位を黒三角形で示す。一方、白三角形はラット及びマウス配列中の
付加的な部位を示す。破線は潜在的にFcと相互作用する残基を示す。灰色のバ
ーは疎水性膜貫通領域を示し、星印はウシ配列中の停止シグナルを示す。停止シ
グナルの次の枠はウシ細胞質ドメインの保存カルボキシル末端を示す。共通残基
をカラム中の文字の出現数に基づいて目立たせ、保存の度合を強調させる。カラ
ムにおいて保存が多くなればなるほど、文字の背景はますます黒くなる。(Nich
olas K.B. 及びNicholas H. B. Jr. 1997. GeneDoc: a tool for editing and a
nnotating multiple sequence alignments) 。
【0025】 図3。ウシFcRnの部分ゲノムDNA配列を描写する図解。これはB7(S
EQIDNO:15)及びB8(SEQIDNO:16)プライマーを用いてク
ローン化されるPCRである。大文字はcDNA配列データによって照合された
エキソン(exon) を示す。エキソン及びイントロン(intorn)はマウスFcRnの
ゲノム構造に基づいて番号づけされる(19)。スペースの理由で配列のセグメ
ントを欠失した箇所に斜線(diagonal breaks) を加えた。点線はイントロン5の
スプライス受容部位を示す。これは保存されたAGジヌクレオチドを有するが、
適切なポリピリミジントラクトを欠いている。一方、イントロン6の共通スプラ
イス受容部位は破線で記しを付けた。マウスFcRnのイントロン5のスプライ
ス受容部位は2つのセグメント間の類似性を示すウシ配列の下に括弧内に示した
。マウス配列中の下線のある文字はウシ遺伝子のイントロン5のウシスプライス
アクセプター部位に相同性を示す。
【0026】 図4。2つの型のウシFcRnα−鎖転写の組織分布。A図:乳腺(M)、耳
下腺(P)、肝臓(L)、空腸(J)、腎臓(K)、脾臓(S)から及びMDB
K細胞株から10μgRNA中での1.6−kb転写のノーザンブロット分析は
bFcRn膜貫通−細胞質領域からの32p−標識されたプローブを用いて検出
される。B図:エキソン6のRT−PCR分析はbFcRn転写から検出される
。エキソン6に対する標的PCRはcDNA増幅をB11/B12プライマー(
それぞれSEQIDNO:18及び20)を用いて欠失する。
【0027】 図5。トランスフェクションされた細胞株中で異なる種のFcRnの機能的発
現。hFcRn/293はhFcRnトランスフェクションされた293細胞株
を示し(7)、293はトランスフェクションされていない細胞を示し、B1は
bFcRnトランスフェクションされたIMCD細胞株を示し、IMCDはトラ
ンスフェクションされていない細胞を示し、rFcRn/IMCDはrFcRn
トランスフェクションされたIMCD細胞株を示す(14)。親和性精製された
兎抗血清を用いる細胞性蛋白質全体のウエスタンブロットは、α2−α3ドメイ
ンのアミノ酸173−187(ウシ残基)に対して感度を示す。
【0028】 図6。FcRnトランスフェクションされたIMCD細胞株によるウシ−125 I−IgG結合。アッセイを、pH6.0〜8.0で非標識ウシIgGと競合さ
せる(黒カラム)及び競合させない(白カラム)こによって37℃で実施する。
それぞれのカラムは3反復して平均の細胞関連放射能を示す。バーは平均標準誤
差を示す。
【0029】 実験の説明 材料及び方法 bFcRncDNAフラグメントのクローニング RT−PCR:ウシFcRncDNAフラグメントを先ず逆転写−PCR(R
T−PCR)を用いてクローン化する。TRIzol試薬(Life Technologies,
Inc., Gaithersburg, MD)から単離された全RNAを、一次鎖(a first-strand
) cDNA合成キット(Pharmacia Biotech,スウエーデン)を用いて逆転写する
。α1、α2及びα3ドメインにわたるセグメントを2つの変性プライマー(de
generate primers)(B3:5’−CGCAGCARTAYCTGASCTAC
AA−3’(SEQ ID NO:7);B2:5’−GATTCCSACCA
CRRGCAC−3’(SEQ ID NO:8))を用いてポリメラーゼ連鎖
反応によって増幅する。これらのプライマーは公表されたラット、マウス及びヒ
トFcRn配列の配列相同性に基づいて設計される(3、5、7)。
【0030】 サザンブロットハイブリダイゼーション 増幅されたcDNAは1%アガロースゲル上でサイズ分画され、Hybond
−Nナイロン膜(Amersham, Arlington Heights,IL) 上でブロットし、32P−標
識されたヒトFcRncDNAプローブでハイブリット形成させる。このプロー
ブをプライマー(HUFC2:5’−CCTGCTGGGCTGTGAACTG
−3’(SEQ ID NO:9);HUFC3:5’−ACGGAGGACT
TGGCTGGAG−3’(SEQ ID NO:10))を用いて胎盤RNA
からRT−PCRによって生じさせ、α2、α3及び膜貫通領域を含有する54
9bpフラグメントを囲む(7)。分画されたPCR増幅された、ウシcDNA
の生成物を含有するブロットを5×デンハード(Denhardt)溶液、5×SSC、0
.1%SDS、鮭精子DNA100μg/ml中で60℃で6時間ハイブリット
形成させ、ついで2×SSC、0.5%SDS中で2×15分間室温で洗浄し、
0.1×SSC、0.1%SDS中で15分で60℃で洗浄する。
【0031】 クローニング及び塩基配列決定 予想されるサイズ及びサザンブロット確認(verification)にもとづいて、適切
なTaqポリメラーゼ生成フラグメントをpGEM−Tベクター(Promega Corp
., Madison, WI) へクローン化する。一般に、予備塩基配列決定を研究室でfm
olDNA塩基配列決定システム(Promega Corp., Madison, WA) によって行う
。一方、TaqFS dye terminator cycle 塩基配列決定をCybergene 社(Hudd
inge Sweden)の自動化された蛍光シークエンサー(AB1、373A−Stre
tch,PerkinElmer) によって行い、最終配列データが完成される
【0032】 bFcRncDNA全長のクローニング ウシFcRncDNAの全長を得るために、cDNA末端(RACE)法(1
1)の急速増幅を使用して、未知の5’−及び3’−末端を単離し、クローン化
する。
【0033】 3’−RACE:総RNA5μgをSuperscriptII(Life Techn
ologies, Inc., Gaithersburg, MD )によって(dT)17−アダプタープライ
マー(5’−GACTCGAGTCGACATCGA(T)17-3’(SEQ I
D NO:11)[ヒトコブラクダFcRnにも使用される])を用いて逆転写
する。ついで結果として得られたcDNAをアダプタープライマー(5’−GA
CTCGAGTCGACATCG- 3’(SEQ ID NO:12)[ヒトコ
ブラクダFcRnにも使用される])及びbFcRn特異プライマー(B3(S
EQ ID NO:7))を用いて3’RACE−PCR増幅させる。
【0034】 5’−RACE:ウシFcRnの残存5’−末端部分をcDNA末端の急速増
幅用5’RACEシステム、バージョン2.0(Life Technologies, Inc., Gai
thersburg, MD )を用いて単離する。要約すると、総RNAをFcRn−特異オ
リゴヌクレオオチド(B4:5’−GGCTCCTTCCACTCCAGGTT
−3’(SEQ ID NO:13))を用いて逆転写する。一次鎖合成の後、
最初のmRNA鋳型をRNase混合物で処理して除く。非導入dNTps、プ
ライマー及び蛋白質をGlass Max Spin Cartrige を用いてcDNAから分離する
。ついでホモポリマー尾部(homopolymeric tail)をTdT及びdCTPを用いて
cDNAの3’−末端に加える。PCR増幅をTaqポリメラーゼ、nestedFc
Rn特異プライマー(B5:5’−CTGCTGCGTCCACTTGATA−
3’(SEQ ID NO:14))及びデオキシイノシン含有アンカアープラ
イマーを用いて行う。増幅されたcDNAセグメントをサザンブロット分析によ
って分析し、上述のようにクローン化し、塩基配列を決定する。
【0035】 bFcRnゲノムDNAフラグメントのクローニング ウシゲノムDNAをAusubel(12)の方法に基づいて肝臓から精製す
る。α3−膜貫通−細胞質領域のエキソン−イントロン境界を分析するために、
B7(5’−GGCGACGAGCACCACTAC−3’(SEQ ID N
O:15))及びB8(5’−GATTCCCGGAGGTCWCACA−3’
(SEQ ID NO:16))プライマーを用いてゲノムDNAフラグメント
をPCR増幅させる。ついで増幅されたDNAをpGEM−Tベクターへ連結さ
せ(Promega Corp., Madison, WI) 、上述のように塩基配列を決定する。
【0036】 組織分布 ノーザンハイブリダイゼーション 種々のウシ組織サンプル(乳腺、耳下腺、肝臓、空腸、腎臓及び脾臓)を乳汁
分泌をするホルスタイン−フレジアンウシから解体処理で集め、液体窒素中で直
ちに凍結させる。これらの組織及びMDBK細胞株から精製された全細胞性RN
A(TRIzol Reagent,Life Technologies, Inc., Gaithersburg, MD)(10μ
g/lane)を変性アガロースゲル上に流し、プラスに電荷したナイロン膜(Boehr
inger Mannheim GmbH,ドイツ)にトランスファーさせる。ブロットを32P−標識
されたプローブを用いてハイブリット化する。このプローブはPrime-A-Gene kit
(Promega Corp., Madison、 WI)によってもたらされ、B7−B8(SEQ I
D NO:15−SEQ ID NO:16)を生じるbFCRnのcDNAを
含有する。最終洗浄は60℃で0.1×SSC、0.1%SDSである。
【0037】 発現及び結合アッセイ bFCRncDNAの全長をB10(5’−CTGGGGCCGCAGAG
GGAAGG−3’(SEQ ID NO:17)[羊FcRN遺伝子にも使用
]及びB11(5’−GAGGCAGATCACAGGAGGAGAAAT−3
’(SEQ ID NO:18)[羊FcRN遺伝子にも使用])によって増幅
させる。ついでこのセグメントをpCI−neo真核性発現ベクター(Promega
Corp., Madison、 WI)へクローン化する。DNA10μgをCaPO4 法(13
)を用いてIMCD細胞の10cmプレート1個にトランスフェクションする。
細胞を希釈し、G418セレクション下に置く。個々のG418耐性クローンを
結合アッセイのために拡張する。これらの細胞中のウシFcRnの存在をウエス
タンブロットで確認する。
【0038】 ウシIgG(Chemicon International, Temecula, CA) をNa125 Iで標識し
、ヨードゲン(Iodogen )(Pierce, Rockford, IL)を用いて〜0.5Ci/μm
olの特異活性とする。pH依存性Fc結合及び取り込みをStory 等のプロトコ
ルにしたがって分析する(7)。要約すると、ウシFcRnを発現する細胞を先
ずDMEM、pH6又は7.5で洗浄する。ついで標識されていないウシIgG
含有又は不含DMEM、pH6又は7.5中のウシ−125 I−IgGを添加する
。細胞を結合させ、37℃で2時間IgGを取り込み、その時非結合リガンドを
冷えたPBS、pH6.0又は7.5で洗浄して除去する。結合した放射性リガ
ンドをガンマカウンターで計る。
【0039】 ウエスタンブロット ウシFcRnα−鎖をコードするcDNAでトランスフェクションされたIM
CD細胞のクローン(B1)、ラットFcRnα−鎖をコードするcDNAでト
ランスフェクションされたIMCD細胞(14)、トランスフェクションされて
いないIMCD細胞、ヒトFcRnα−鎖をコードするcDNAでトランスフェ
クションされた293細胞(7)及びトランスフェクションされていない299
3細胞を5%SDSで抽出する。蛋白質抽出物を勾配ポリアクリルアミド変性ト
リス−グリシンゲル(Novex, San Diego, CA, 米国)上で分解させ、ついでPV
DF(Novex )にトランスファーさせる。ブロットを親和性−精製された抗Fc
Rnペプチド抗体で調べ、ペプチドLEWKEPPSMRLKARP(SEQ
ID NO:19)に対する兎抗血清はα2−α3ドメインのアミノ酸173−
187(ウシ残基)を示し(14)、結合された抗体を西洋ワサビペルオキシダ
ーゼ結合された(horse-radish peroxydase conjugated)ヤギ抗兎抗体を用いて
検出し、化学発光(Renaissance Chemiluminescence Reagent; NEN life Scienc
e Products Inc., Boston, MA,米国)を増加させる。
【0040】 バイオコンピューターの使用 配列比較をBLASTプログラムを用いて完了する(15)。その他の公表さ
れたFcRn配列に比べてウシFcRnの配列対距離(Sequence pair distance
) をmegalign, マッキントッシュのレーザージーンバイオコンピューターソフト
ウエアー(DNASTAR Inc., Madison, WI) によってPAM250残基重量表を有す
るJ.Hein法(16)を用いて分析する。
【0041】 結果 ウシFcRncDNAの単離 ウシFcRnのフラグメントを単離するために、先ずウシ肝臓から単離された
RNAからcNDAを合成する。というのはこの組織は前に他の種(6,7)で
FcRnを発現することが証明されているからである。2つの変性プライマー(
B3及びB2;それぞれSEQ ID NO:7及び8)でのPCR増幅は約7
50bpのDNAフラグメントを生じる。変性プライマーをラット(3)、マウ
ス(5)及びヒトFcRn(7)配列の2つの保存配列に基づいて設計する。そ
の予想サイズ及びクローン化されたヒトFcRnフラグメントを用いるサザンブ
ロット確認に基づいて、この増幅されたDNAをpGEM−Tベクターへ連結さ
せ、クローン(クローン15/3)の1つを完全に塩基配列決定する。データを
BLASTプログラムを用いてその他の遺伝子バンク配列と比較し、ヒト、ラッ
ト及びマウスFcRncDNAに対して高度に相同性をを示す。クローン15/
3の挿入をα1ドメイン(エキソン3)の中央で開始し、膜貫通領域(エキソン
6)で終了する。
【0042】 ついでB3(SEQ ID NO:7)及び〜1.3kbpのDNAフラグメ
ントを変性したアダプタープライマーを用いて3’−RACEを行う。得られた
いくつかのクローンを完全に塩基配列決定させる。これらの1つ(クローン4)
はα1ドメイン(エキソン3)の中央で開始し、38−bpの長さのポリ(A)
尾部で終了する。挿入はα1のセグメント、全長のα2、α3ドメイン、貫通(
TM)ドメイン、細胞質(CYT)ドメインを含有し、3’−非翻訳(3’−U
T)領域で終了する。挿入の全長はポリ(A)尾部を除いて1304bpである
。もう一つのクローン(クローン1)はクローン4に相同する完全配列(comple
te sequence)を明らかにするが、α3ドメインと細胞質領域の間の長さ117b
p欠失を示す。挿入の全長はポリ(A)尾部を除いて1387bpである。 ウシFcRnの5’部分は5’−RACE技術を適用して得られる。B5(SE
Q ID NO:14)及びアダプタープライマーを使用する増幅は〜600b
pDNAフラグメントを産生する。ついでこれをpGEM−Tベクターに連結さ
せ、クローンの1つ(クローン5)を塩基配列決定する。クローン5の挿入は5
67bpを含有し、これは欠けたα1、シグナル及び5’−非翻訳(5’−UT
)領域を包含する。クローン5及びクローン4は335bpのオーバーラップを
有し、それ故にウシFcRncDNA3 の全領域を網羅する1582bpの複合
DNA配列を得ることができる(図1)。
【0043】 ウシFcRncDNAの特性評価 塩基配列決定されかつ統合された、5’−RACE及び3’−RACEからな
るコドンは長さ116bpの5’−非翻訳領域、ついでATG開始コドンを含む
。このモチーフはKozakコンセンサス、CCA / G CCAUGG(その最も
重要な残基は位置−3でプリン及び位置+4でGヌクレオチド(17)である)
で翻訳制御に重要であるヌクレオチドによって側面が包囲される。ウシFcRn
cDNAはTCAGGATGCを示し、これは最適なKozak配列と相異する
。bFcRnは位置−3でプリン塩基を示すが、この動物からの塩基配列決定さ
れたクローンすべてにおいて位置+4でGの代わりにCを見出した(図1)。R
T−PCRの間Taqエラーの可能性を排除するために、2つのべつの動物から
このモチーフを調べ、同一の配列を見出した。
【0044】 開始コドンをそれぞれ全長又はエキソン6−欠失型の場合、長さ1180bp
又は1063bpのオープンリーディングフレームによって続けられる。エキソ
ンコードするセグメントは保存ポリアデニル化シグナルを含む長さ392bp3
’−非翻訳配列によって続けられる。
【0045】 図2は、ウシFcRn(SEQ ID NO:4)の推定アミノ酸配列をヒト
、ラット及びマウスの配列と対比して示す。以前の研究は特定化されたFcRn
分子の構造を示し、MHCクラス−α−鎖(3,18)の構造に似ている。単離
されたウシFcRnα−鎖の全長転写はまた3つの細胞外ドメイン(α1−α2
−α3)、膜貫通領域及び細胞質尾部からなる。だがエキソン6−欠失転写は推
定上の膜貫通領域を欠いている。この欠失ドメイン以外に、2つの分子がDNA
で及び蛋白質レバルで同一である(図1)する。
【0046】 推定bFcRnアミノ酸配列(SEQ ID NO:4)とそのヒト、ラット
及びマウスの相補部分(couterparts)を対比して、ヒトFcRnに高度に全体的
に類似することを見出した(表1)。細胞外ドメインのうち、α3−鎖は最も保
存されるドメインに変わり、一方細胞質尾部は最高の非類似性をもたらす。
【0047】 表1:PAM250残基重量表を有するJ.Hein法(16)を用いて公表
されたFcRn配列に対するウシFcRnの配列対距離(%類似率)。
【0048】
【表1】 ヒトFcRnに比べてウシFcRnの高い類似性はさらにα1ドメインの末端
を分析して強調される。IgG結合部位の近くにループを形成するこのセグメン
トはラット及びマウス配列に比べてウシ及びヒト分子内でそれぞれ3又は2個の
アミノ酸残基欠失を示す。これらの2つの分子の別の共通の特徴は、これらが3
つの付加的な部位(ラットFcRn番号付けシステムに基づくα1−ドメイン:
位置109;α2−ドメイン:位置150;α3−ドメイン:位置247)のあ
るラット又はマウス相補部分に比べて、ウシFcRn番号付けシステムに基づく
アミノ酸残基124で唯一のポテンシャルN−結合グリコシレーション部位を示
すことである。
【0049】 公知のFcRn配列と対照的に、bFcRnで著しく短い細胞質尾部を見出し
た。そこでこのセグメントは今まで分析されてたその他のすべてのFcRn分子
中のように40個ではなく30個のアミノ酸残基から成る。この短縮にも拘わら
ず、bFcRnの細胞質尾部は、ジロイシンモチーフ(aa:319−320)
を示し、そのモチーフはエンドサイトーシス(細胞内取り込み作用)に対する、
しかし側底選別に対してではない限界シグナル(a critical signal) として以前
に認識されていた。しかしヒト分子に類似するが、この尾部はジロイシンモチー
フのラットFcRn上流に見出されるカゼインキナーゼII(CKII)リン酸
化部位を欠いている。
【0050】 興味深いことに、停止シグナルに続くヌクレオチドはヒト、ラット及びマウス
分子の3’末端で見出される類似のアミノ酸残基に対するコドンを示すが(図2
、ウシ配列で長方形中の残基)、他のFcRn中に共有されるこのセグメントの
末端で停止シグナルを欠いている。分析されたすべてのクローン中にこの配列及
び予想される保存位置での共通停止シグナルの欠如を見出すことは、3’−RA
CE(RT−PCR)法によるTaqエラーの可能性を除き、そして突然変異が
遺伝子のこの部分中に発生することを示唆させる。
【0051】 bFcRnのゲノムDNAセグメント bFcRnの2つの異なる転写を、公表されたマウスゲノム配列と対比する(
19)。α3−TM−CYTドメインの周辺のマウスエキソン−イントロン境界
の分析は、エキソン6がクローン1を示すウシ転写から完全に除かれることを示
唆する。この仮説を証明するために、エキソン5の部分、エキソン6及びエキソ
ン7の短いフラグメント及び2つのイントロン(イントロン5及びイントロン6
)を含有する重要な領域のゲノムセグメントをクローン化する。B7/B8S(
SEQ ID NO:15/16)増幅されたDNAをついでクローン化し、塩
基配列決定する。エキソン−イントロン境界を取り囲むヌクレオチド配列はウシ
スプライシング部位がそのマウス相補部分と一致することが明らかである(図3
)。イントロン5及びイントロン6の5’スプライス部位(供与部位)及び3’
スプライス部位(受容部位)を分析すると、イントロン5は保存スルプライス供
与部位(GT)を有し、一方その3’スプライス部位はポリピリミジントラクト
(PPyT)、ついでAGジヌクレオチドからなる共通スプライス受容配列と異
なることが分かった。イントロン5の受容部位は保存AGジヌクレオチドを有す
るが、保存ポリピリミジントラクトを欠いている。イントロン5のこの非保存ス
プライス受容部位はマウスFcRnの同一遺伝子セグメントとの類似性を示す。
とういのはAGジヌクレオチドモチーフに先行する15ヌクレオチドと4つの相
異しか示さないからである(図3)。この類似性に拘わらず、マウスイントロン
中に長さ14nt保存PPyT、ついで24nt、ついでAGジヌクレオチド(
19)がある。類似の配列はウシイントロン5の3’末端で検出されないが
【0052】
【外1】 イントロン6のスプライス供与及びスプライス受容部位は保存境界配列を示す。
【0053】 ウシFcRnα−鎖転写の2つの型の組織分布 bFcRnα−鎖mRNAの2つの型の組織分布をノーザンブロット及びRT
−PCRを用いて調べる。ノーザンブロット分析に基づいて、1.6kb転写は
異なる発現レベルで正常に乳汁分泌するホルスタイン−フレジアンウシ及びMD
BK細胞株の乳腺、肝臓、空腸、腎臓及び脾臓から得られたDNA中に存在する
が(図4)、耳下腺での発現を見出せなかった。シグナルはクラス−IMHCm
RNAとのクロス−ハイブリダイゼーションを示さなかった。とういのはそれは
クラスI配列と異なる膜貫通−細胞質−3’−UT領域からのプローブを用いて
検出されたからである。このプローブはbFcRnの両方の型を検出することが
できるが、恐らくその低い発現レベルのゆえに又はゲル電気泳動の低い分解能(
resolution) のゆえにより短い膜貫通−エキソン−欠失型を検出することができ
なかった。
【0054】 上記組織中で選択的にスプライシングされた−エキソン6−欠失された−転写
の発現を分析するために、プライマーB11(SEQ ID NO:18)及び
B12(SEQ ID NO:20)を使用する標的PCR増幅(20)を実施
した。B12はエキソン7の3’境界領域で2つの保存ヌクレオチドと並置され
たエキソ5の5’境界保存領域に相当する。この増幅はテストされたすべての組
織中でエキソン6−欠失した転写を検出した(図4B)。
【0055】 トランスフェクションされた細胞中でウシFcRnα−鎖の発現及びIgG結
合 FcRnトランスフェクションされた細胞株をヒトFcRn重鎖のエピトープ
(アミノ酸174−188)に対して生じる兎抗ペプチド抗血清を用いてサザン
ブロットによって評価する。このエピトープはヒト、ラット、及びウシFcRn
分子中で共通であるので、発現されるウシFcRn、並びにそのヒト及びラット
相補部分を検出するためにこの抗体をコントロールとして使用する。〜45kD
aバンドをhFcRnトランスフェクションされたヒト胚腎臓293細胞株中で
、〜40kDaバンドをbFcRnトランスフェクションされたIMCD細胞株
中で、そして2つのバンド(〜50kDa及び〜55kDa)をrFcRnトラ
ンスフェクションされたIMCD細胞株中で検出した。ヒト及びラットFcRn
トランスフェクションされた細胞で検出されたα−鎖45kDa及び50kDa
、55kDaバンドはそれぞれヒト及びラットFcRnα−鎖(6、21)の公
知の分子量と一致する。ラットFcRnトランスフェクションされたIMCD細
胞株中のより低いバンドは常に小胞体中で見出されるFcRnの高いマンノース
形であるが、上方のバンドのFcRnはゴルジ(Golgi )で修飾された複合体型
オリゴサッカライド鎖を含有する。トランスフェクションされていない293及
びIMCD細胞中でハイブリダイゼーションはなかった(図5)。
【0056】 ウシFcRnトランスフェクションされたIMCD細胞株中で検出されたほぼ
40kDaバンドは、ウシFcRnとして単離されたcDNAが無傷であり、完
全に翻訳されうることを示す。ヒト及びラット分子より低いウシFcRnの分子
量は恐らくそのより短い細胞質領域及び(又は)異なるグリコシレーションによ
る。
【0057】 ウシFcRnクローンがFcレセプターをコードするかどうかを決定するため
に、bFcRnトランスフェクションされたラットIMCD細胞株(B1)上で
放射性標識されたウシIgGの結合を測定した。pH7.5でなくて、pH6.
0で特異的にbFcRn結合したIgGを発現した細胞;トランスフェクション
されていない細胞はどちらかのpHで特異結合をほとんど又は全く示さなかった
(図6)。類似のpH依存結合はヒト(7)及びラットFcRn(22)で以前
に観察されていた。
【0058】 結果の要旨 乳汁、腸分泌液、気管液及び涙液中でのIgG1の優位(predominance)は、家
畜(cattle)の粘膜免疫でIgG1に対する特別の役割概念を裏付ける。血清と比
べた場合、これらの分泌におけるIgG1:IgG2のより高い比率は、選択的
IgG1輸送と局所合成の組み合わせを表わすことができた。乳房上皮細胞への
免疫グロブリン透過は非常に多く研究されている。とういのはウシ、母系免疫は
初乳免疫グロブリンによって専ら伝達されるからである。以前の研究では特異結
合部位がIgG1の輸送に恐らく係わる出産間近のウシ乳房上皮細胞上に存在す
ることを示していたが、IgG輸送に関与するレセプターは本発明の以前に確認
されていなかった。現在、本発明者はヒト、ラット及びマウスIgGを輸送する
Fcレセプター(FcRn)のウシ相同体をコードするcDNAを単離し、そし
て特性評価した。
【0059】 配列分析 細胞外骨格及びFcRn/Fc相互作用部位 ウシcDNA及びその推定アミノ酸配列はラット、マウス及びヒトFcRnに
類似する(図2)(3,5,7)。これらの配列のうち、ウシα−鎖はそのヒト
相補部分に高度にすべての類似性を示す(表1)。
【0060】 ラットIgG(18)のFcRn及びFcフラグメントの2:1複合体の結晶
構造に基づき、それぞれのおおよその結合領域を局在化することができる。ラッ
トFcRn分子の重鎖の第一接触域は、残基84−86及び90にかかわるα1
ドメインの末端で見出すことができる。第二接触域は残基113−119に係わ
り、一方第三域は残基131−137を網羅し、両方のサグメントはα2ドメイ
ンの部分である。
【0061】 更に、ヒト及びウシFcRn分子間の密接な関係は、ラットFcRn/Fc相
互作用で第一接触域を形成するらしいα1ドメインの末端を分析することによっ
て強調される。ウシ及びヒトFcRnの両方はそのげっ歯類相補体に比べてそれ
ぞれアミノ酸残基3及び4個短い。これらの欠失はそのラット及びマウス相補体
に見出される、MHCクラス−I蛋白質中に偏在するN−結合されたグリコシレ
ーション部位を除くことが重要である。
【0062】 第二接触域(α2ドメインの部分である)は十分に保存され、IgG結合でそ
の重要性を強調する。ラット分子に比べてウシFcRnの別の相違点はα2ドメ
イン中で第三接触域(aa:134−Arg)でラジカルアミノ酸置換である。
これらの観察は第二及び第三接触域の決定的重要性を示唆させる。一方、第一接
触域を形成するこれらの残基はウシ及びまたヒトでのIgG/FcRnc相互作
用で恐らくあまり難しくない。これによってラットFcRnの予想される接触残
基の役割を分析するために位置指定突然変異誘発を適用するVaughn等の結論が更
に裏付けられる。かれらは第一接触域であると考えられたα1ドメインの残基8
4−86の置換が結合親和性を顕著に変更しないことを見出した。
【0063】 FcRn/Fc相互作用にも影響を及ぼすα3ドメイン(aa:216L,2
42K,248H,249H)の決定残基(the critical residues) がこれまで
分析された異なる種の間で保存されることを見出した。そのヒト相補部分に類似
するbFcRnはα3ドメイン中でN−結合したグリコシレーション部位がない
。これは重要なことである。というのはラットFcRnにとってこれが糖鎖交差
(carbohydrate handshake) (22)を介してFcRn二量化を媒介すると示唆
されていたからである。
【0064】 これに関連して、研究のどれもpH依存IgG結合を示していないが(これは
本発明者によってウシFcRnへのIgG結合を分析することで見出された(図
6))、だれでもウシにおいて乳房上皮細胞がFcRn介在トランスサイトーシ
スを介して血液からその分泌液へIgGを運ぶことができることを予想するかも
しれない。
【0065】 要約すると、本発明のデータから、FcRn転写は家畜の種々の組織(乳腺も
含めて)中で発現され、そしてIgG異化作用及びトランスサイトーシスでその
示唆される関与を強化することが示される(参考のためにJunghans 1997 (23)参
照)。ウシIgGサブクラスのこのレセプターによって介在されるbFcRn結
合親和性又は輸送効率を調べることは重要である。乳汁分泌期間中、種々の時間
で乳腺中のbFcRnの局在化及び発現レベルの分析によって、IgGの初乳へ
の輸送におけるその機能を明確にすることもできる。
【0066】 免疫グロブリンγ鎖に融合された蛋白質の産生 免疫グロブリンγ鎖に融合された蛋白質を産生する方法の例は、多数の文献(
たとえば24−35)に記載され、したがってここに開示しない。
【0067】 トランスジェニック反芻動物の産生 トランスジェニック動物を産生する方法の例は多数の先行技術文献(たとえば
トランスジェニック羊(36−52)及びトランスジェニック羊(53−67)
に記載され、したがってここに開示しない。
【0068】 しかしながら本明細書に引用されたすべての文献からの教示は、参考として本
発明に含まれる。
【0069】
【外2】
【0070】
【外3】
【0071】
【外4】
【0072】
【外5】
【0073】
【外6】
【0074】
【外7】
【0075】
【外8】
【0076】
【外9】
【配列表】
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1はウシFcRnα−鎖の2つの形態のヌクレオチド配列及び推定アミノ酸
配列を示す。
【図2】 図2はラット、マウス、ウシ及びヒトFcRnα−鎖に対する予想されるアミ
ノ酸配列のドメインごとの列を示す。
【図3】 図3はウシFcRnの部分ゲノムDNA配列を描写する図解を示す。
【図4】 図4は2つの型のウシFcRnα−鎖転写の組織分布を示す。
【図5】 図5はトランスフェクションされた細胞株中で異なる種のFcRnの機能的発
現を示す。
【図6】 図6はFcRnトランスフェクションされたIMCD細胞株によるウシ−125 I−IgG結合を示す。
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成14年4月24日(2002.4.24)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE,TR),OA(BF ,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW, ML,MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,G M,KE,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ, MD,RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM, AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,B Z,CA,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK ,DM,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE, GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,J P,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR ,LS,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK, MN,MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,R O,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ, VN,YU,ZA,ZW Fターム(参考) 4B024 AA10 BA61 BA63 CA01 DA02 GA11 GA30 HA01 HA20 4B065 AA90X AA90Y AB01 AC15 AC20 BA02 CA24 CA60 4H045 AA30 BA41 CA40 DA50 EA05 FA74

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 免疫グロブリンG(IgG)を輸送する反芻動物Fcレセプ
    ター(FcRn)α−鎖DNA分子。
  2. 【請求項2】 反芻動物が牛、ヒトコブラクダ及び羊より成る群から選ばれ
    る、請求項1記載のIgGを輸送するFcRnα−鎖DNA分子。
  3. 【請求項3】 DNA分子がSEQIDNO:1、SEQIDNO:2、S
    EQIDNO:3、及びIgG輸送機能を有する蛋白質を発現するこれらの3つ
    の配列の修飾配列より成る群から選ばれたヌクレオチド配列を有する、請求項2
    記載のIgGを輸送するFcRnα−鎖DNA分子。
  4. 【請求項4】 反芻動物FcRnα−鎖DNA分子によって発現した蛋白質
  5. 【請求項5】 反芻動物が牛、ヒトコブラクダ及び羊より成る群から選ばれ
    る、請求項4記載の蛋白質。
  6. 【請求項6】 蛋白質がSEQIDNO:4、SEQIDNO:5、SEQ
    IDNO:6、及びIgG輸送機能を有するこれらの3つの配列の修飾配列より
    成る群から選ばれたアミノ酸配列を有する、請求項5記載の蛋白質。
  7. 【請求項7】請求項1〜3のいずれかに記載のIgGを輸送するFcRnα
    −鎖DNA分子を含有するベクター。
  8. 【請求項8】請求項7記載のベクターで形質転換された宿主。
  9. 【請求項9】高められたレベルの免疫グロブリンあるいは免疫グロブリンγ
    −鎖又はFcRnと相互作用するその部分に融合された蛋白質を含有する初乳又
    は乳汁を産生する方法において、請求項1〜3のいずれかに記載の反芻動物Fc
    Rnα−鎖DNA分子を一過性又は永続的トランスジェネシスによって対応する
    反芻動物に請求項4〜6のいずれかに記載の蛋白質の過発現のために、場合によ
    り対応するβ2−ミクログロブリン遺伝子の発現の同時のアップレギュレーショ
    ンでトランスファーさせて、複合乳腺組織中で機能性レセプター数を増加させ、
    それによって免疫グロブリン及び(又は)免疫グロブリンγ−鎖又はFcRnと
    相互作用するその部分に融合された蛋白質の複合乳腺組織から又はこれを通って
    初乳又は乳汁への輸送を増加させる工程から成ることを特徴とする、上記産生方
    法。
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