RU2238322C2 - Protein eliciting ability for formation of c3-convertase, dna, vector, conjugate and their using - Google Patents
Protein eliciting ability for formation of c3-convertase, dna, vector, conjugate and their using Download PDFInfo
- Publication number
- RU2238322C2 RU2238322C2 RU98118312A RU98118312A RU2238322C2 RU 2238322 C2 RU2238322 C2 RU 2238322C2 RU 98118312 A RU98118312 A RU 98118312A RU 98118312 A RU98118312 A RU 98118312A RU 2238322 C2 RU2238322 C2 RU 2238322C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- factor
- protein
- complement
- human
- cleavage
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
- Peptides Or Proteins (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к новым модифицированным протеинам, способным образовывать устойчивые к понижающей регуляции С3-конвертазы, к последовательностям ДНК, кодирующим такие протеины, и к применению этих протеинов в качестве терапевтических агентов, в частности к их применению для уменьшения концентраций протеинов пути активации комплемента или для направления атаки комплемента (накопление С3b) в специфические сайты.The present invention relates to new modified proteins capable of forming resistant to downregulation of C3 convertase, to DNA sequences encoding such proteins, and to the use of these proteins as therapeutic agents, in particular to their use to reduce protein concentrations of the complement activation pathway or complement attack directions (C3b accumulation) to specific sites.
Система комплемента принимает участие в иммунном ответе у людей и других позвоночных и играет основную роль в эффекторных функциях, таких, как фагоцитоз, цитолиз и рекрутинг клеток, которые индуцируют местные воспалительные реакции [15]. Эти свойства являются желательными для элиминации внедряющихся в организм патогенов, таких, как бактерии, но нежелательными для запуска механизма воздействия на ткани хозяина (например, при пост-ишемическом реперфузионном повреждении [3]) или на чужеродный терапевтический материал (например, сверхострое отторжение ксенотрансплантатов [7]). Были предприняты попытки устранить эти нежелательные свойства путем применения производных регуляторных протеинов комплемента, нормальной функцией которых является подавление активации комплемента [10, 18].The complement system is involved in the immune response in humans and other vertebrates and plays a major role in effector functions, such as phagocytosis, cytolysis and cell recruitment, which induce local inflammatory reactions [15]. These properties are desirable for the elimination of pathogens that enter the body, such as bacteria, but are undesirable for triggering the mechanism of action on host tissues (for example, during post-ischemic reperfusion injury [3]) or on foreign therapeutic material (for example, ultra-sharp xenograft rejection [ 7]). Attempts have been made to eliminate these undesirable properties by using derivatives of regulatory complement proteins, the normal function of which is to suppress complement activation [10, 18].
Система комплемента включает протеины, которые находятся как на поверхности клеток (рецепторы и регуляторы), так и в жидкой фазе (плазма крови и другое внеклеточное окружение). Стадией, имеющей решающее значение для генерации ответов, является протеолитическое превращение С3 в фрагменты С3b и С3а. С3а представляет собой анафилатоксин, который, подобно С5а, привлекает тучные клетки к месту заражения, что приводит к местному выделению гистамина, расширению кровеносных сосудов и другим воспалительным реакциям. Образовавшийся С3b обладает способностью связываться с поверхностями, окружающими место его образования. Затем этот С3b фокусирует "атаку" цитолитических компонентов комплемента (С5-С9).The complement system includes proteins that are located both on the surface of cells (receptors and regulators), and in the liquid phase (blood plasma and other extracellular environment). The stage that is crucial for generating responses is the proteolytic conversion of C3 into fragments C3b and C3a. C3a is anaphylatoxin, which, like C5a, attracts mast cells to the site of infection, which leads to local histamine secretion, dilation of blood vessels and other inflammatory reactions. The resulting C3b has the ability to bind to surfaces surrounding the site of its formation. This C3b then focuses the “attack” of the cytolytic complement components (C5-C9).
Связанный с поверхностью С3b и продукты его разложения функционируют в качестве лигандов для С3-рецепторов, опосредующих, например, фагоцитоз [15]. Существует два различных пути активации комплемента, оба из которых приводят к превращению С3 в С3b и к последующим реакциям. Классический путь обычно запускается комплексами антитела с антигеном, активирующих каскад, включающий протеины Clq, Clr, Cls, С2 и С4. Альтернативный путь зависит от петли активации, включающей сам С3, и он требует наличия факторов В и D.Bound to the surface of C3b and its decomposition products function as ligands for C3 receptors, mediating, for example, phagocytosis [15]. There are two different ways to activate complement, both of which lead to the conversion of C3 to C3b and subsequent reactions. The classic pathway is usually triggered by antibody complexes with an antigen that activates a cascade that includes the Clq, Clr, Cls, C2, and C4 proteins. An alternative path depends on the activation loop, including C3 itself, and it requires factors B and D.
Превращение С3 в С3b (или C3i) приводит к образованию продукта, который может соединяться с В-фактором с получением С3bВ (или C3iB). Для получения С3bВb эти комплексы действуют при участии D-фактора, который представляет собой С3-конвертазу, способную расщеплять большее количество С3 с образованием С3b, что приводит к увеличению образования С3bВb и к еще большему превращению С3. При определенных условиях комплекс С3bВb стабилизируется при связывании с пропердином (П), представляющим собой повышающий регулятор. Однако этот контур с положительной обратной связью обычно ограничен медленным "выключением процесса", вызванным регуляторными протеинами, в частности Н-фактором и I-фактором.The conversion of C3 to C3b (or C3i) leads to the formation of a product that can combine with the B factor to produce C3bB (or C3iB). To obtain C3bBb, these complexes act with the participation of the D-factor, which is a C3 convertase capable of cleaving a larger amount of C3 to form C3b, which leads to an increase in the formation of C3bBb and to even greater conversion of C3. Under certain conditions, the C3bBb complex stabilizes upon binding to properdine (P), which is an up-regulator. However, this positive feedback loop is usually limited to a slow “shutdown” caused by regulatory proteins, in particular the H-factor and I-factor.
Фактор Н (и структурно близкие связанные с клеткой молекулы) (I) вытесняют В и Вb из С3b и (II) действуют в качестве кофактора I-фактора, который расщепляет С3b с образованем iC3b, тем самым предотвращая любую рекомбинацию с В-фактором, что позволяет получить большее количество С3-конвертаз. Этот путь запускается для усиленного продуцирования С3b в присутствии таких поверхностей, как стенки многих бактериальных клеток, которые связывают образующийся С3b и препятствуют его взаимодействию с факторами Н и I. Образовавшийся С3b также обладает способностью связываться с эндогенными клетками. Поверхности эндогенных клеток, обычно доступные для комплемента, дополнительно защищены связанными с мембраной регуляторами, такими, как МСР, DAF и CR1, которые действуют аналогично Н-фактору.Factor H (and structurally related molecules associated with the cell) (I) displace B and Bb from C3b and (II) act as a cofactor of the I-factor, which cleaves C3b to form iC3b, thereby preventing any recombination with the B-factor, which allows you to get a larger number of C3-convertase. This pathway is launched for enhanced production of C3b in the presence of surfaces such as the walls of many bacterial cells that bind the resulting C3b and prevent its interaction with factors H and I. The resulting C3b also has the ability to bind to endogenous cells. The surfaces of endogenous cells, usually available for complement, are further protected by membrane-bound regulators, such as MCP, DAF and CR1, which act similarly to the H factor.
Известно несколько случаев, редко встречающихся в естественных условиях, когда нормальная регуляция в жидкой фазе не может происходить, а спонтанное превращение С3 в конечном итоге приводит к общей элиминации С3 из кровотока, а именно, (I) генетический дефицит фактора Н или I [13], (II) присутствие антител (нефритные факторы), которые связываются с С3bВb и препятствуют диссоциации [4], и (III) контакт с протеином яда кобры, называемым фактором яда кобры (CVF), который объединяется с В-фактором и образует фермент С3-конвертазу, который не содержит С3b и не подвержен воздействию факторов Н и I [14]. Эти данные иллюстрируют важность для нормальных физиологических реакций понижающей регуляции комплемента в отсутствие специфической активации.There are several cases that are rarely found in vivo when normal regulation in the liquid phase cannot occur, and spontaneous conversion of C3 ultimately leads to the total elimination of C3 from the bloodstream, namely, (I) genetic deficiency of factor H or I [13] , (II) the presence of antibodies (jade factors) that bind to C3bBb and inhibit dissociation [4], and (III) contact with a cobra venom protein called cobra venom factor (CVF), which combines with the B factor to form the C3 enzyme -convertase, which does not contain C3b and not exposed to factors H and I [14]. These data illustrate the importance for normal physiological reactions of down-regulation of complement in the absence of specific activation.
Также известны случаи, когда специфическая активация происходит, но является нежелательной, в частности, когда она направлена против тканей хозяина (например, повреждение ткани при ишемии или хирургическом вмешательстве) или против чужеродного материала, специально введенного с терапевтическими целями (такого, как ксенотрансплантат, искусственный орган или диализная мембрана). Активация комплемента приводит к нежелательной атаке и дополнительному повреждению, поэтому в этих случаях представляется целесообразным блокировать или ингибировать активацию и ответ.Cases are also known where specific activation occurs, but is undesirable, in particular when it is directed against the host tissue (for example, tissue damage due to ischemia or surgery) or against foreign material specially introduced for therapeutic purposes (such as xenograft, artificial organ or dialysis membrane). Activation of complement leads to an unwanted attack and additional damage, so in these cases it seems advisable to block or inhibit activation and response.
Существующие подходы по предотвращению опосредованного комплементом повреждения направлены на применение протеинов, обладающих понижающей регуляторной способностью (CR1, МСР, DAF и факторы Н и I) для ингибирования активации комплемента. Ингибиторы комплемента, такие, как I-фактор, Н-фактор и растворимые производные связанных с мембраной протеинов CR1, DAF, МСР, способны подавлять характерную для жидкой фазы петлю амплификации альтернативного пути. Поэтому были предприняты попытки использовать эти молекулы, в частности CR1 (который, вероятно, является наиболее активным), для снижения опосредованного комплементом повреждения в модельных физиологических ситуациях [10, 18].Existing approaches to prevent complement-mediated damage are aimed at the use of proteins with a decreasing regulatory ability (CR1, MCP, DAF and factors H and I) to inhibit complement activation. Inhibitors of complement, such as I-factor, H-factor and soluble derivatives of membrane-bound proteins CR1, DAF, MCP, are able to suppress the amplification loop of the alternative pathway characteristic of the liquid phase. Therefore, attempts were made to use these molecules, in particular CR1 (which is probably the most active), to reduce complement-mediated damage in model physiological situations [10, 18].
Фактор Н представляет собой эндогенный фактор, который присутствует в плазме крови в высоких концентрациях (обычно 0,3-0,5 мг/мл [15]), и поэтому хотя повышенные концентрации ингибиторов могут снижать реакции в жидкой фазе, их активность является недостаточной, вследствие чего требуется вводить in vivo большие количества очищенных протеинов (например, более 5 мг растворимого CR1/кг веса тела). Кроме того, альтернативный путь активируется поверхностями, на которых действие Н-фактора уже затруднено. Хотя это не обязательно одновременно приводит к снижению активности других ингибиторов, можно предположить малую вероятность того, что эти факторы обладают полной или универсальной эффективностью.Factor H is an endogenous factor that is present in blood plasma in high concentrations (usually 0.3-0.5 mg / ml [15]), and therefore, although increased concentrations of inhibitors can reduce reactions in the liquid phase, their activity is insufficient. therefore, large amounts of purified proteins are required to be administered in vivo (for example, more than 5 mg of soluble CR1 / kg body weight). In addition, the alternative pathway is activated by surfaces on which the action of the H-factor is already impeded. Although this does not necessarily simultaneously lead to a decrease in the activity of other inhibitors, it can be assumed that these factors are unlikely to be fully or universally effective.
Фактор яда кобры (CVF) обладает способностью продуцировать стабильную С3-конвертазу, которая в экспериментальных условиях in vivo может применяться для уменьшения уровня комплемента у животных in vivo и в других образцах (например, в плазме крови человека) in vitro. CVF обладает высокой активностью (например, 40 мкг/кг может нарушить активность комплемента мыши [16]). Однако имеются недостатки, которые делают его непригодным для терапевтического применения на людях.Cobra venom factor (CVF) has the ability to produce stable C3 convertase, which in experimental in vivo conditions can be used to reduce complement levels in animals in vivo and in other samples (e.g., human plasma) in vitro. CVF has a high activity (for example, 40 μg / kg may interfere with mouse complement activity [16]). However, there are drawbacks that make it unsuitable for therapeutic use in humans.
Во-первых, его получают из яда кобры (что является труднодоступным и опасным источником), и, следовательно, он должен быть тщательно очищен от нейротоксинов яда. Также очевидны трудности в получении непосредственных источников яда. Эта проблема не может быть легко преодолена путем клонирования и экспрессии гена ex vivo, поскольку существуют посттрансляционные модификации, которые происходят в организме змей (специфический протеолитический процессинг), что может затруднить (или сделать невозможной) репродукцию in vitro. Кроме того, ферменты и условия разложения, необходимые для этого процессинга, в настоящее время неизвестны. Во-вторых, протеин является чужеродным по происхождению (для людей) и, следовательно, иммуногенным. Это исключает его повторное терапевтическое применение, что является необходимым для декомплементации пациента в течение многих недель (например, для того, чтобы дать прижиться ксенотрансплантату).Firstly, it is obtained from cobra venom (which is an inaccessible and dangerous source), and, therefore, it must be thoroughly cleaned of poison neurotoxins. The difficulties in obtaining direct sources of poison are also obvious. This problem cannot be easily overcome by cloning and expression of the ex vivo gene, since there are post-translational modifications that occur in the body of snakes (specific proteolytic processing), which can complicate (or make impossible) in vitro reproduction. In addition, the enzymes and degradation conditions necessary for this processing are currently unknown. Secondly, the protein is foreign in origin (for humans) and, therefore, immunogenic. This excludes its repeated therapeutic use, which is necessary for the decompensation of the patient for many weeks (for example, in order to allow the xenograft to take root).
Хотя CVF обладает некоторыми структурными и функциональными гомологиями с человеческим С3 [17], он также обладает важными отличиями в обоих отношениях (например, отличается по строению цепи, месту биосинтеза, отсутствием чувствительности к регуляторам комплемента, по образованию стабильной С3-конвертазы). В настоящее время неизвестен эквивалент С3, который получен из иного источника, отличного от кобры, который может быть клонирован и секвенирован и который по общему строению и функции более сходен с С3 человека, чем CVF [8].Although CVF has some structural and functional homologies with human C3 [17], it also has important differences in both respects (for example, it differs in chain structure, place of biosynthesis, lack of sensitivity to complement regulators, and formation of stable C3 convertase). At present, the equivalent of C3 is unknown, which is obtained from a source other than cobra, which can be cloned and sequenced and which in general structure and function is more similar to human C3 than CVF [8].
CVF представляет собой специфический для яда продукт из животного, чрезвычайно далекого в эволюционном плане от Homo sapiens. Поэтому не представляется целесообразным применять генетическое манипулирование для модификации этого протеина с целью его превращения в продукт, который может применяться и быть неиммуногенным для людей.CVF is a poison-specific product from an animal that is extremely distant from Homo sapiens in evolutionary terms. Therefore, it does not seem advisable to use genetic manipulation to modify this protein in order to turn it into a product that can be used and be non-immunogenic for humans.
Авторами настоящего изобретения разработана альтернативная стратегия, в которой не используется физиологическая регуляция и которая вместо ингибирования активации комплемента приводит к суперактивации системы. Эта стратегия может применяться в двух случаях. Во-первых, она может использоваться in vivo для активации комплемента до тех пор, пока один или более компонентов не оказываются исчерпанными, что приводит к потере способности продуцировать локальные ответы на любое последующее вмешательство (такое, как ксенотрансплантат). Во-вторых, нерегулируемая суперактивация может быть преднамеренно локализована на конкретной мишени (например, вирусе или зараженной вирусом клетке) с целью повышения чувствительности этой мишени к разрушительным реакциям, которые опосредованы комплементом.The authors of the present invention have developed an alternative strategy in which physiological regulation is not used and which, instead of inhibiting complement activation, leads to superactivation of the system. This strategy can be applied in two cases. First, it can be used in vivo to activate complement until one or more components are exhausted, which leads to a loss of the ability to produce local responses to any subsequent intervention (such as a xenograft). Secondly, unregulated superactivation can be deliberately localized to a specific target (for example, a virus or a virus infected cell) in order to increase the sensitivity of this target to destructive reactions that are mediated by complement.
Понятие "регуляторы активации комплемента" в контексте настоящего описания включает все протеины, активность которых ингибирует усиление превращения С3, и подразумевается, что они не ограничены теми протеинами, гены которых локализованы в генетическом локусе RCA. Это понятие однако не включает "повышающие регуляторы", такие, как пропердин. Понятие "превращение С3" обозначает протеолитическое превращение С3 в С3b и С3а, если не указано иное, и понятие "С3-конвертаза" (или просто "конвертаза") обозначает фермент (обычно комплекс из двух или нескольких компонентов протеина, например, С3bВb, C3iBb, CVFBb или C4b2a), который катализирует эту реакцию.The term "complement activation regulators" in the context of the present description includes all proteins whose activity inhibits the enhancement of C3 conversion, and it is understood that they are not limited to those proteins whose genes are located in the RCA genetic locus. This concept, however, does not include “up-regulators,” such as properdine. The term “C3 conversion” means the proteolytic conversion of C3 to C3b and C3a, unless otherwise specified, and the term “C3 convertase” (or simply “convertase”) refers to an enzyme (usually a complex of two or more protein components, for example, C3bBb, C3iBb , CVFBb or C4b2a), which catalyzes this reaction.
Таким образом, первым предметом изобретения является протеин нативного пути активации комплемента, модифицированный таким образом, что протеин обладает способностью образовывать устойчивую к понижающей регуляции С3-конвертазу.Thus, the first subject of the invention is a protein of the native complement activation pathway, modified so that the protein has the ability to form C3 convertase resistant to downregulation.
Понятие "нативный" обозначает встречающийся в естественных условиях, т.е. получаемый в природе. Таким образом, определение включает любой встречающийся в естественных условиях протеин пути активации комплемента, модифицированный, как указано выше. Подразумевается, что понятие не ограничено видоспецифичными протеинами. Другими словами, модифицированный человеческий протеин может применяться в качестве устойчивой к понижающей регуляции С3-конвертазы, например, в других видах млекопитающих. Обычно следует использовать модифицированные протеины пути активации комплемента этих же видов.The term "native" means found in vivo, i.e. obtained in nature. Thus, the definition includes any naturally occurring complement activation pathway protein modified as described above. It is understood that the concept is not limited to species-specific proteins. In other words, the modified human protein can be used as resistant to downregulation of C3 convertase, for example, in other mammalian species. Usually, modified complement pathway proteins of the same species should be used.
Модификация кодирующей последовательности ДНК С3, например, с использованием сайтнаправленного мутагенеза, может приводить к получению варианта С3, устойчивого к регуляторным протеинам комплемента, который еще сохраняет свои позитивные функциональные свойства (способность расщепляться С3-конвертазами с получением С3b) и особенности структурной целостности (правильное строение цепи и присутствие тиольной сложноэфирной связи). Настоящее изобретение, представленное в данном описании, относится к модифицированным генетическим путем формам нативных протеинов комплемента, например, к человеческому С3, С3b-фрагмент которого приобретает способность становиться устойчивым к физиологической регуляции комплемента. В результате такой устойчивости эти молекулы могут образовывать стабилизированные формы соответствующей С3-конвертазы, что приводит к усиленному превращению С3 в С3b и к последующему разложению продуктов в физиологических условиях (например, in vivo).Modification of the coding sequence of C3 DNA, for example, using site-directed mutagenesis, can lead to a variant C3 that is resistant to regulatory complement proteins, which still retains its positive functional properties (the ability to be cleaved by C3 convertases to produce C3b) and structural integrity (correct structure) chains and the presence of a thiol ester bond). The present invention, presented in this description, relates to genetically modified forms of native complement proteins, for example, human C3, the C3b fragment of which acquires the ability to become resistant to physiological regulation of complement. As a result of such stability, these molecules can form stabilized forms of the corresponding C3 convertase, which leads to an enhanced conversion of C3 to C3b and subsequent decomposition of the products under physiological conditions (for example, in vivo).
В предпочтительном варианте осуществления изобретение относится к модифицированному человеческому протеину С3, который обладает устойчивостью к расшеплению I-фактором.In a preferred embodiment, the invention relates to a modified human C3 protein that is resistant to I-factor crushing.
Это может достигаться путем модификации остатков протеина в протеолитических сайтах.This can be achieved by modifying protein residues at proteolytic sites.
Особенно предпочтительным вариантом является модифицированный человеческий протеин С3, который модифицирован путем замены либо Arg-1303, либо Arg-1320, либо их обоих на другую аминокислоту. Другая аминокислота может представлять собой тирозин, цистин, триптофан, глутамин, глутаминовую кислоту или глицин. Предпочтительна замена Arg-1303 глутаминовой кислотой или глицином (менее предпочтительна глутамином). Предпочтительна замена Arg-1320 глутамином.A particularly preferred embodiment is a modified human C3 protein, which is modified by replacing either Arg-1303 or Arg-1320, or both of them with another amino acid. Another amino acid may be tyrosine, cystine, tryptophan, glutamine, glutamic acid or glycine. Replacement of Arg-1303 with glutamic acid or glycine is preferred (less preferred is glutamine). Replacement of Arg-1320 with glutamine is preferred.
Другие стратегии получения стабильных модифицированных протеинов по изобретению включают:Other strategies for producing stable modified proteins of the invention include:
I) Пониженную чувствительность к ингибиторным действиям фактора Н и родственных протеинов (например, МСР, DAF, CR1). Например, в человеческом С3 остатки 767-776 и 1209-1271 вовлечены в связывание Н-фактора [21, 24] и замена одного или нескольких этих остатков или других остатков, также связанных с действием этих протеинов, может снизить связывание одного или нескольких из этих регуляторных протеинов.I) Reduced sensitivity to the inhibitory effects of factor H and related proteins (e.g., MCP, DAF, CR1). For example, in human C3, residues 767-776 and 1209-1271 are involved in the binding of the H factor [21, 24] and replacing one or more of these residues or other residues also associated with the action of these proteins can reduce the binding of one or more of these regulatory proteins.
II) Пониженную скорость диссоциации С3bВb. Могут быть интродуцированы мутации, которые будут усиливать взаимодействие между С3b и Вb. Результатом этого может быть как снижение спонтанной деструкции фермента, так и снижение эффективности Н-фактора (и родственных регуляторов) при вытеснении Вb из С3b.II) Reduced dissociation rate of C3bBb. Mutations can be introduced that will enhance the interaction between C3b and Bb. The result of this can be both a decrease in spontaneous destruction of the enzyme, and a decrease in the efficiency of the H-factor (and related regulators) during the displacement of Bb from C3b.
Эти мутации необходимы для снижения скорости как спонтанной, так и опосредованной Н-фактором деструкции С3bВb. Даже при отсутствии Н-фактора время полужизни комплекса С3bВb в жидкой фазе при 37° С в присутствии пропердина составляет только примерно 10 мин [6].These mutations are necessary to reduce the rate of both spontaneous and H-factor-mediated destruction of C3bBb. Even in the absence of the H factor, the half-life of the C3bBb complex in the liquid phase at 37 ° C in the presence of properdine is only about 10 min [6].
III) Остатки 752-761 человеческого С3 участвуют в связывании В-фактора. Эта область представляет собой высококонсервативную область в С3 и в С4 обнаружена близкородственная к ней последовательность. Поскольку С4 связывает гомолог В-фактора С2, выраженное сходство этой области в С3 и С4, наряду с ее высокой консервативностью в С3, дополнительно подтверждает ее роль в С3 в качестве сайта связывания В-фактора. Таким образом, изменения в этой области могут влиять на аффинность к В и на стабильность С3bВb.III) Residues 752-761 of human C3 are involved in B-factor binding. This region is a highly conserved region in C3 and a sequence closely related to it has been found in C4. Since C4 binds the homologue of the B-factor C2, the marked similarity of this region in C3 and C4, along with its high conservatism in C3, further confirms its role in C3 as a B-factor binding site. Thus, changes in this area can affect the affinity for b and the stability of C3bBb.
IV) Устойчивость к другим регуляторам активации комплемента, таким, как CR1, DAF и МСР, также является желательной. Механизм действия всех этих регуляторов аналогичен таковому Н-фактора, и поэтому дополнительный мутагенез не требуется. Аналогично этому некоторые патогенные организмы экспрессируют свои собственные ингибиторы активации комплемента, которые часто структурно и функционально гомологичны Н-фактору (например, секреторный пептид вируса осповакцины (Vaccinia)). Эти молекулы защищают внедряющийся вид от иммунных ответов, и поэтому может оказаться целесообразной атака на них с помощью направленного действия ферментов С3-конвертаз, устойчивых к указанной защите.IV) Resistance to other complement activation regulators, such as CR1, DAF, and MCP, is also desirable. The mechanism of action of all these regulators is similar to that of the H-factor, and therefore, additional mutagenesis is not required. Similarly, some pathogens express their own complement activation inhibitors, which are often structurally and functionally homologous to the H factor (for example, the secretory peptide of vaccinia virus (Vaccinia)). These molecules protect the invading species from immune responses, and therefore it may be appropriate to attack them with the targeted action of C3-convertase enzymes that are resistant to this protection.
V) Мутации, усиливающие стабилизацию С3-конвертазы пропердином. Активность пропердина состоит в стабилизации комплекса С3bВb, в замедлении спонтанной и зависящей от Н-фактора диссоциации. Эта стабилизация неэффективна в жидкой фазе, но, вероятно, является более важной для усиления процесса, если он уже начат на соответствующей активирующей поверхности [5]. Возрастание этой активности (путем увеличения его аффинности) может нарушить баланс в жидкой фазе и тем самым усилить спонтанное превращение С3. Это должно быть особенно важным в сочетании с другими описанными выше модификациями.V) Mutations that enhance the stabilization of C3 convertase with properdine. Properdine activity consists in stabilizing the C3bBb complex, in slowing down spontaneous and H-factor-dependent dissociation. This stabilization is ineffective in the liquid phase, but is probably more important for enhancing the process if it has already been started on the corresponding activating surface [5]. An increase in this activity (by increasing its affinity) can upset the balance in the liquid phase and thereby enhance the spontaneous conversion of C3. This should be especially important in combination with the other modifications described above.
VI) Мутации, которые препятствуют приобретению С3bВb С5-конвертазной активности. Истощение активного С3 в кровотоке обычно сопровождается нежелательным побочным эффектом, т.е. получением больших количеств анафилактических пептидов. Наиболее активным из них является С5а, который получается в результате расщепления С5 с помощью некоторых ферментов С3-конвертаз. Эта реакция, вероятно, зависит от аффинности конвертазы к другой молекуле С3b [11] и поэтому может подвергаться подавлению с помощью мутаций С3, которые устраняют это взаимодействие.VI) Mutations that impede the acquisition of C3bBb C5 convertase activity. The depletion of active C3 in the bloodstream is usually accompanied by an undesirable side effect, i.e. obtaining large quantities of anaphylactic peptides. The most active of these is C5a, which is obtained by cleavage of C5 using some C3 convertase enzymes. This reaction probably depends on the affinity of the convertase to another C3b molecule [11] and therefore can be suppressed using C3 mutations that eliminate this interaction.
VII) Улучшенная активность С3-конвертазы. Активный сайт С3bВb фермента С3-конвертазы находится в Вb-области. Фукциями компонента С3b, вероятно, являются придание активной конформации Вb и/или связывание и ориентация субстрата, на который воздействует Вb. Механизм этого явления пока не известен, но в любом случае в данном случае существует возможность для усиления активности конвертазы посредством мутаций в С3.VII) Improved activity of C3 convertase. The active site C3bBb of the enzyme C3 convertase is located in the Bb region. The component C3b functions are likely to impart an active conformation to Bb and / or to bind and orient the substrate affected by Bb. The mechanism of this phenomenon is not yet known, but in any case, in this case, there is the possibility of enhancing the activity of convertase through mutations in C3.
VIII) Экспрессия в фунционально активной форме. Для С3 дикого типа необходимо превращение в С3b до того, как он может быть объединен в новый комплекс с С3-конвертазой. Для превращения в С3b (или в C3i) in vivo необходимо замедление действия модифицированного С3. Следовательно, желательно либо введение протеина в форме, способной немедленно формировать конвертазу, либо введение предварительно сформированных комплексов конвертазы. Поэтому представляется целесообразным получить функционально активный С3b-подобный реагент ex-vivo. Это может быть достигнуто in vitro (например, путем протеолиза).VIII) Expression in a functionally active form. For wild-type C3, conversion to C3b is necessary before it can be combined into a new complex with a C3 convertase. To convert to C3b (or to C3i) in vivo, it is necessary to slow down the action of modified C3. Therefore, it is desirable either to administer the protein in a form capable of immediately forming a convertase, or to administer preformed convertase complexes. Therefore, it seems appropriate to obtain a functionally active C3b-like ex-vivo reagent. This can be achieved in vitro (for example, by proteolysis).
IX) Модификации нативного протеина, которые служат для интродукции новых сайтов расщепления таким образом, что пептидные области, необходимые для связывания В-фактора, сохраняются, а области, необходимые исключительно для связывания Н-фактора, могут быть специально удалены. Например, могут быть интродуцированы такие сайты, что С3b-подобная форма модифицированного С3 может быть дополнительно расщеплена с получением формы, которая все еще связывает В-фактор, но обладает меньшей чувствительностью к инактивации факторами Н и I.IX) Modifications of the native protein that serve to introduce new cleavage sites in such a way that the peptide regions necessary for B-factor binding are retained, and the regions necessary exclusively for H-factor binding can be specifically removed. For example, sites can be introduced such that the C3b-like form of modified C3 can be further cleaved to give a form that still binds the B factor but is less sensitive to inactivation by factors H and I.
X) Модификации в других областях, которые могут влиять на взаимодействие С3b с В-фактором и/или с Н-фактором.X) Modifications in other areas that may affect the interaction of C3b with the B-factor and / or with the H-factor.
Изобретение основано на пересмотре традиционного подхода и основано на стимулировании превращения С3 для уменьшения С3, что приводит к выведению из строя системы. Дополнительной областью применения изобретения является возможность стимулировать превращение С3 в определенном месте нахождения и, следовательно, привлечь зависящие от комплемента эффекторные механизмы для атаки на специфическую мишень.The invention is based on a revision of the traditional approach and is based on stimulating the conversion of C3 to reduce C3, which leads to the failure of the system. An additional field of application of the invention is the ability to stimulate the conversion of C3 at a specific location and, therefore, attract complement-dependent effector mechanisms to attack a specific target.
Таким образом, окончательным эффектом должно быть увеличение количества случаев превращения С3, когда модифицированный протеин вводят в физиологическую среду (например, в кровь), содержащую регуляторы активации комплемента. Затем эта активность может использоваться либо для уменьшения в этой среде нативного С3, либо для локализации превращения С3 на требуемой мишени.Thus, the final effect should be an increase in the number of cases of C3 conversion, when the modified protein is introduced into the physiological environment (for example, into the blood) containing complement activation regulators. Then this activity can be used either to reduce native C3 in this medium, or to localize the conversion of C3 on the desired target.
Аналог С3, С3b-фрагмент которого устойчив к воздействиям I-фактора (например, производное, описанное в примере 1), должен связывать В-фактор, который затем должен быть расщеплен D-фактором и в конце концов диссоциирован до неактивной формы. В отсутствие инактивации I-фактором модифицированный С3b должен обладать способностью повторно связывать новые молекулы В-фактора и тем самым усиливать свою инактивацию. Следовательно, другим потенциальным применением модификаций, описанных в данном изобретении, может быть инактивация альтернативного пути с помощью исчерпывания активности В-фактора. Аналогичный подход может также применяться к модификации С4 для усиления расхода С2 и тем самым выведения из строя классического пути активации комплемента.The C3 analogue, the C3b fragment of which is resistant to the effects of the I-factor (for example, the derivative described in Example 1), must bind the B-factor, which then must be cleaved by the D-factor and finally dissociated to an inactive form. In the absence of I-factor inactivation, modified C3b must be able to re-bind new B-factor molecules and thereby enhance its inactivation. Therefore, another potential use of the modifications described in this invention may be the inactivation of an alternative pathway by exhausting B-factor activity. A similar approach can also be applied to the modification of C4 to enhance the consumption of C2 and thereby disable the classic complement activation pathway.
Изобретение включает любую другую протеазу, применяемую аналогично ферменту С3bВb, которая приводит к расщеплению С3 до С3b, несмотря на присутствие регуляторов активации комплемента.The invention includes any other protease used similarly to the C3bBb enzyme, which leads to the cleavage of C3 to C3b, despite the presence of complement activation regulators.
Изобретение также включает последовательности ДНК, которые кодируют протеин по изобретению, а также конструкции ДНК, содержащие такие последовательности ДНК.The invention also includes DNA sequences that encode the protein of the invention, as well as DNA constructs containing such DNA sequences.
Понятие "последовательности ДНК" включает все другие нуклеотидные последовательности, которые благодаря вырожденности генетического кода, также кодируют данную аминокислотную последовательность, или которые практически гомологичны этой последовательности. Эти последовательности, таким образом, также подпадают под объем изобретения.The term "DNA sequence" includes all other nucleotide sequences which, due to the degeneracy of the genetic code, also encode a given amino acid sequence, or which are practically homologous to this sequence. These sequences, therefore, also fall within the scope of the invention.
Нуклеотидные последовательности, которые являются "практически гомологичными", также подпадают под объем настоящего изобретения. "Практическая гомологичность" может рассматриваться либо на нуклеотидном уровне, либо на аминокислотном уровне. На нуклеотидном уровне последовательностями, имеющими значительную гомологию, могут считаться таковые, которые гибридизуются с нуклеотидными последовательностями по изобретению в строгих условиях (например, при температуре 35-65° С в растворе соли концентрации примерно 0,9М). На аминокислотном уровне последовательность протеина может считаться существенно гомологичной другой последовательности протеина, если значительное количество конститутивных аминокислот обладает гомологией. Могут быть гомологичными (в возрастающем порядке по предпочтительности) по крайней мере 55%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% или даже 99% аминокислот.Nucleotide sequences that are “substantially homologous” also fall within the scope of the present invention. “Practical homology” can be considered either at the nucleotide level or at the amino acid level. At the nucleotide level, sequences having significant homology can be considered those that hybridize with the nucleotide sequences of the invention under stringent conditions (for example, at a temperature of 35-65 ° C. in a salt solution of a concentration of about 0.9 M). At the amino acid level, a protein sequence can be considered substantially homologous to another protein sequence if a significant number of constitutive amino acids have homology. Can be homologous (in increasing order of preference) at least 55%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% or even 99% amino acids.
Как указано выше, протеины по изобретению могут применяться для достижения эффектов локализованной активации комплемента. Одним из путей, обеспечивающих это, является конъюгация протеина с фрагментом, который должен связываться с требуемой мишенью. Таким образом, вторым предметом изобретения является конъюгат, содержащий протеин по изобретению, сшитый со специфичным связывающим фрагментом, например со специфичным связывающим протеином. Примером такого протеина может быть антитело или его антигенсвязывающий фрагмент.As indicated above, the proteins of the invention can be used to achieve the effects of localized complement activation. One way to achieve this is by conjugating the protein to a fragment that must bind to the desired target. Thus, a second subject of the invention is a conjugate comprising a protein of the invention crosslinked with a specific binding fragment, for example a specific binding protein. An example of such a protein may be an antibody or antigen binding fragment thereof.
Протеины по изобретению предназначены для введения субъекту для достижения требуемого терапевтического эффекта. Поэтому изобретение также включает:The proteins of the invention are intended to be administered to a subject to achieve the desired therapeutic effect. Therefore, the invention also includes:
а) протеин по изобретению, предназначенный для применения в терапии;a) a protein of the invention intended for use in therapy;
б) применение протеина или конъюгата по изобретению для изготовления лекарственного средства, предназначенного для уменьшения уровней протеинов пути активации комплемента, и, в частности, применение для предупреждения отторжения чужеродного материала;b) the use of a protein or conjugate according to the invention for the manufacture of a medicament intended to reduce protein levels of the complement activation pathway, and in particular, to prevent the rejection of foreign material;
в) фармацевтическую композицию, содержащую один или несколько протеинов или конъюгатов по изобретению вместе с одним или с несколькими фармацевтически приемлемыми носителями и/или эксципиентами; иc) a pharmaceutical composition comprising one or more proteins or conjugates of the invention together with one or more pharmaceutically acceptable carriers and / or excipients; and
г) способ уменьшения протеинов пути активации комплемента у млекопитающего, включающий введение млекопитающему протеина по изобретению, предпочтительно в форме фармацевтической композиции.d) a method of reducing complement activation pathway proteins in a mammal, comprising administering to the mammal a protein of the invention, preferably in the form of a pharmaceutical composition.
Фармацевтические композиции могут быть в виде стандарных дозируемых форм, содержащих предварительно определенное количество действующего вещества в дозе. Такая стандартная доза может содержать как минимум, например, 1 мг действующего вещества и предпочтительно 2-3 мг. Верхний предел, которого может достигать такая стандартная доза, будет зависеть от многих факторов, таких, как подлежащее лечению состояние, путь введения и возраст, вес и состояние пациента, а также от экономических факторов. Например, стандартная доза может содержать 10 мг или даже 100 мг действующего вещества.The pharmaceutical compositions may be in the form of unit dosage forms containing a predetermined amount of the active substance in a dose. Such a unit dose may contain at least, for example, 1 mg of active ingredient and preferably 2-3 mg. The upper limit that such a standard dose can reach will depend on many factors, such as the condition to be treated, route of administration and age, weight and condition of the patient, as well as economic factors. For example, a unit dose may contain 10 mg or even 100 mg of active ingredient.
Протеины по изобретнию могут применяться in vivo для выведения из строя системы комплемента. Это может оказаться целесообразным в следующих обстоятельствах:The proteins of the invention can be used in vivo to disable the complement system. This may be appropriate in the following circumstances:
(а) С целью предотвращения опосредованной комплементом деструкции или повреждения трансплантата, в частности ксенотрансплантата (материала, трансплантированного из других видов животных), и особенно дискордантного ксенотрансплантата (когда виды донора и реципиента являются дискордантными (несовпадающими)). У реципиента предварительно до операции должно быть проведено удаление комплемента, и он должен находиться в таком состоянии до тех пор, пока либо не произойдет аккомодация трансплантата, либо он будет заменен на более совместимый орган.(a) In order to prevent complement-mediated destruction or damage to the graft, in particular the xenograft (material transplanted from other animal species), and especially the discordant xenograft (when the types of donor and recipient are discordant (mismatched)). The recipient must first have the complement removed before surgery, and he must be in such a state until either the graft is accommodated or replaced with a more compatible organ.
Первоначальное лечение должно быть проведено в течение нескольких дней до трансплантации. Дополнительное удаление комплемента может потребоваться во время кризиса отторжения. Лечение может проводиться с использованием антигистаминных препаратов для борьбы с общими воспалительными реакциями (например, с расширением кровеносных сосудов), вероятно, являющихся результатом производства С3а и/или С5а.Initial treatment should be carried out within a few days before transplantation. Additional complement removal may be required during a rejection crisis. Treatment may be with antihistamines to combat general inflammatory reactions (e.g., vasodilation), likely resulting from the production of C3a and / or C5a.
Удаление комплемента также может оказаться целесообразным при использовании искусственных органов или тканей (например, диализных мембран искусственной почки), что активирует систему комплемента. Как описано ранее, протеин может применяться либо в неактивированной форме, функционально подобной С3b-форме, либо в виде предварительно образованной активной С3-конвертазы (типа С3bВb). Эти формы могут вводиться с помощью любого пути, причем активная конвертаза должна встречаться с находящимся в кровотоке С3 (например, вводиться внутривенно, подкожно и т.д.).Removing complement may also be appropriate when using artificial organs or tissues (e.g., dialysis membranes of an artificial kidney), which activates the complement system. As described previously, the protein can be used either in an inactive form, functionally similar to the C3b form, or in the form of a preformed active C3 convertase (type C3bBb). These forms can be entered using any route, and active convertase must be found in the bloodstream C3 (for example, administered intravenously, subcutaneously, etc.).
Другим альтернативным способом может быть обработка ex vivo, например, путем трансфузии крови через матрикс, несущий активную конвертазу. Это может иметь преимущество, состоящее в том, что анафилактические пептиды (С3а и С5а) и другие низкомолекулярные медиаторы воспаления (наприимер, гистамин и оксид азота) могут быть удалены (например, путем диализа) до того, как кровь (или плазма) с удаленным комплементом будет возвращена пациенту.Another alternative method may be ex vivo treatment, for example, by transfusion of blood through a matrix carrying active convertase. This may have the advantage that anaphylactic peptides (C3a and C5a) and other low molecular weight inflammatory mediators (such as histamine and nitric oxide) can be removed (e.g. by dialysis) before blood (or plasma) is removed complement will be returned to the patient.
(б) С целью предотвращения опосредованного комплементом повреждения, являющегося результатом крупного хирургического вмешательства. У пациента должен быть удален комплемент, как описано выше, предпочтительно до операции (но, если необходимо, после нее), и он должен находиться в таком состоянии до тех пор, пока не будет устранена опасность дополнительного внутреннего повреждения вследствие зависящей от комплемента иммунной атаки.(b) In order to prevent complement-mediated damage resulting from major surgery. The complement should be removed from the patient, as described above, preferably before the operation (but, if necessary, after it), and he should be in such a state until the risk of additional internal damage due to the complement-dependent immune attack is eliminated.
(в) С целью минимизации опосредованного комплементом повреждения, являющегося результатом нехирургического поражения. В этих случаях удаление комплемента должно быть осуществлено после первичного поражения, но композиции и методы введения, вероятно, в целом должны соответствовать описанным выше. Это может быть особенно целесообразным, когда восстановление включает реперпузию ишемической ткани путем циркуляции (например, ишемия миокарда, отморожения, ожоги и т.д.).(c) In order to minimize complement-mediated damage resulting from a non-surgical lesion. In these cases, the removal of complement should be carried out after the initial lesion, but the compositions and methods of administration are likely to generally correspond to those described above. This may be especially appropriate when the restoration involves the replication of ischemic tissue by circulation (for example, myocardial ischemia, frostbite, burns, etc.).
(г) С целью минимизации опосредованного комплементом повреждения, являющегося результатом взаимодействий антитело-антиген. Опосредованные комплементом защитные реакции являются особенно нежелательными при аутоиммунных заболеваниях, которые включают гломерулонефрит, гемолитическую анемию, перемежающуюся хромоту, диабет типа I, ревматоидный артрит и рассеянный склероз. Выведение из строя системы комплемента во время серьезных стадий заболевания может облегчить состояние, что может быть осуществлено, например, путем локального введения в сустав при ревматоидном артрите.(d) In order to minimize complement-mediated damage resulting from antibody-antigen interactions. Complement-mediated defense reactions are especially undesirable in autoimmune diseases, which include glomerulonephritis, hemolytic anemia, intermittent claudication, type I diabetes, rheumatoid arthritis, and multiple sclerosis. Disabling the complement system during serious stages of the disease can alleviate the condition, which can be done, for example, by local injection into the joint with rheumatoid arthritis.
(д) С целью увеличения чувствительности специфической патогенной мишени к опосредованным комплементом иммунным механизмам. При этом подходе целью является не применение суперактивной С3-конвертазы для достижения общего уменьшения С3, а вместо этого для обеспечения превращения С3 в требуемой мишени конвертазу применяют локально. Мишень может представлять собой патогенный организм, такой, как бактерия, вирус или другой паразит, или вредоносную клетку-хозяина или ткань, такую, как клетка опухоли или инфицированная вирусом клетка. С3-конвертаза может быть локализована в мишени либо путем местного нанесения (например, возможна прямая инъекция в среду, которая задерживает ее распределение в общем кровотоке), либо путем объединения с направляющим фрагментом, например, антителом. Так, например, модифицированный протеин может быть сшит со специфическим иммуноглобулином либо с помощью химического перекрестного сшивания протеинов, либо путем объединения кодирующих последовательностей ДНК и экспрессии (и очистки) слитого протеина (например, в случае IgG, либо тяжелая, либо легкая цепь должна быть связана с С3 и совместно экспрессироваться с С3, или обе цепи могут быть объединены в одном полном слитом полипептиде), либо путем включения специфических кодирующих последовательностей (например, для доменов, подобных лейциновой "молнии") в ДНК обоих участвующих в слиянии партнеров (например, модифицированного(e) In order to increase the sensitivity of a specific pathogenic target to complement-mediated immune mechanisms. With this approach, the goal is not to use a superactive C3 convertase to achieve an overall decrease in C3, but instead to ensure that C3 is converted to the desired target, convertase is applied locally. The target may be a pathogenic organism, such as a bacterium, virus or other parasite, or a harmful host cell or tissue, such as a tumor cell or a virus infected cell. C3 convertase can be localized in the target either by local application (for example, direct injection into the medium, which delays its distribution in the general blood flow, is possible), or by combining with a guiding fragment, for example, an antibody. For example, a modified protein can be crosslinked with a specific immunoglobulin either by chemical cross-linking of the proteins, or by combining the DNA coding sequences and the expression (and purification) of the fusion protein (for example, in the case of IgG, either the heavy or light chain must be linked with C3 and co-expressed with C3, or both chains can be combined in one complete fusion polypeptide), or by including specific coding sequences (for example, for domains like leucine howl "zipper") in the DNA of both partners involved in the fusion (e.g., modified
С3 и специфического антитела) таким образом, что экспрессируемые продукты при смешении вместе сами связываются между собой, образуя стабильные конъюгаты. Слитый протеин может затем вводиться локально или в общий кровоток.C3 and specific antibodies) in such a way that the expressed products, when mixed together, bind together to form stable conjugates. The fusion protein may then be administered locally or into the general bloodstream.
Липосомы (несущие антитело на поверхности с модифицированным протеином, находящимся либо на поверхности или внутри липосомы) и/или вирионы (например, сконструированные для экспрессии протеинов на их поверхности) также могут применяться для совместной доставки антитела и модифицированного протеина. Эта стратегия может использоваться непосредственно, одна или в сочетании с другими системами обработки, на любой стадии заболевания. Может оказаться особенно целесообразно применять ее для элиминации любых раковых клеток, сохранившихся в кровотоке после удаления опухоли хирургическим путем. Конъюгаты антитела с модифицированным протеином также могут применяться ex vivo для элиминации патогенной ткани. Например, для уничтожения клеток лейкемии в экстрактах костного мозга и последующего возвращения оставшихся здоровых клеток пациенту.Liposomes (carrying an antibody on the surface with a modified protein located either on the surface or inside the liposome) and / or virions (for example, designed to express proteins on their surface) can also be used to co-deliver the antibody and the modified protein. This strategy can be used directly, alone or in combination with other treatment systems, at any stage of the disease. It may be especially advisable to use it to eliminate any cancer cells that have survived in the bloodstream after removal of the tumor by surgery. Modified protein antibody conjugates can also be used ex vivo to eliminate pathogenic tissue. For example, to destroy leukemia cells in bone marrow extracts and then return the remaining healthy cells to the patient.
В альтернативном варианте лимфоциты, которые не подходят к типам главного комплекса гистосовместимости (МНС) реципиента, могут быть удалены из костного мозга до трансплантации. Кроме того, модифицированный протеин может быть сшит с антигеном, и эта комбинация может применяться либо in vivo, либо ех vivo, для атаки на лимфоциты с ненужной реакционной способностью (например, против трансплантированной или собственной ткани).Alternatively, lymphocytes that are not suitable for the types of recipient's major histocompatibility complex (MHC) can be removed from the bone marrow before transplantation. In addition, the modified protein can be crosslinked with the antigen, and this combination can be used either in vivo or ex vivo to attack lymphocytes with unnecessary reactivity (for example, against transplanted or native tissue).
Такая же методика может применяться для лечения других видов с использованием либо производного человеческого модифицированного протеина, либо подобного аналога, сконструированного специально для этих видов.The same technique can be used to treat other species using either a derivative of a human modified protein or a similar analogue designed specifically for these species.
Предпочтительные характеристики каждого предмета изобретения являются также предпочтительными и для каждого другого предмета изобретения mutatis mutandis (при внесении соответствующих изменений).Preferred characteristics of each subject of the invention are also preferred for each other subject of the invention mutatis mutandis (as amended).
Ниже изобретение поясняется на примерах, которые не направлены на ограничение объема изобретения, со ссылкой на прилагаемые чертежи.Below the invention is illustrated by examples, which are not aimed at limiting the scope of the invention, with reference to the accompanying drawings.
На фиг.1 показана теоретически предсказанная последовательность протеина человеческого С3, закодированного в РС3 (использован стандартный однобуквенный код для аминокислот).Figure 1 shows the theoretically predicted sequence of the human C3 protein encoded in PC3 (the standard single-letter code for amino acids was used).
На фиг.2 показана последовательность кДНК в РС3 (использован стандартный однобуквенный код для дезоксинуклеотидов смысловой цепи, записано в направлении 5’-3’).Figure 2 shows the cDNA sequence in PC3 (the standard single-letter code for sense strand deoxynucleotides is used, written in the 5’-3 ’direction).
На фиг.3 показана визуализация модифицированных протеинов по изобретению.Figure 3 shows the visualization of the modified proteins of the invention.
На фиг.4 показано воздействие различных мутаций в человеческом С3, приводящих к замене Arg1303 или Arg1320, на опосредованное I-фактором расщепление в этих сайтах.Figure 4 shows the effect of various mutations in human C3 leading to the replacement of Arg 1303 or Arg 1320 by I-factor mediated cleavage at these sites.
Примечание:Note:
1) образцы, меченные биосинтетическим путем с помощью [35S],1) samples labeled biosynthetically using [35S],
2) реакции проведены при нормальной ионной силе,2) the reactions were carried out at normal ionic strength,
3) иммуноосаждение с помощью анти-С3,3) immunoprecipitation using anti-C3,
4) ДСН-ПААГ в восстанавливающих условиях,4) SDS-PAGE in reducing conditions,
5) авторадиогарфия.5) autoradiogarphia.
На фиг.5 показана увеличенная устойчивость человеческого С3, имеющего мутацию Arg1303 → Gln1303, по отношению к инактивации факторами I и Н.Figure 5 shows the increased resistance of human C3 having a mutation Arg 1303 → Gln 1303 , in relation to inactivation by factors I and N.
На фиг.6 показан анализ расщепления С3-конвертазой, имеющей мутации на остатках 752-754 и 758-760.Figure 6 shows an analysis of cleavage with a C3 convertase having mutations at residues 752-754 and 758-760.
Представлена фотография вестерн-блоттинга, проведенного в 7,5%-ном полиакриламидном ДСН-ПААГ-геле (восстанавливающие условия), после электрофоретического переноса на нитроцеллюлозу, зондирования овечьим античеловеческим антителом к С3 и применения пероксидазы из хрена, сшитой с антиовечьим иммуноглобулином, и субстратов, усиливающих хемилюминесценцию "Enhanced ChemiLuminescence" (метод и реагенты для определения поставляются фирмой Amersham, Великобритания), запечатленная на рентгеновскую пленку. Реакции расщепления и определение проводили согласно примеру 4 при сопоставлении с результатами, приведенными на фиг.3.A photograph of western blotting performed in 7.5% polyacrylamide SDS-PAGE gel (reducing conditions) after electrophoretic transfer to nitrocellulose, probing with sheep’s anti-human anti-C3 antibody and using horseradish peroxidase cross-linked with anti-human immunoglobulin, and enhancing chemiluminescence "Enhanced ChemiLuminescence" (method and reagents for determination supplied by Amersham, UK), imprinted on an x-ray film. The cleavage reaction and determination was carried out according to example 4 when compared with the results shown in figure 3.
Пояснение:Explanation:
Дорожки 1-4: С3 дикого типа (экспрессирован в клетках COS).Lanes 1-4: Wild-type C3 (expressed in COS cells).
Дорожки 5-8: Мутантный С3 (остатки 752-754 заменены на Gly-Ser-Gly и остатки 758-760 также заменены на Gly-Ser-Gly) (экспрессирован в клетках COS).Lanes 5-8: Mutant C3 (residues 752-754 replaced with Gly-Ser-Gly and residues 758-760 also replaced with Gly-Ser-Gly) (expressed in COS cells).
Дорожки 1,5: без добавления.Lanes 1.5: no add.
Дорожки 2, 6: + CVFBb.
Дорожки 3, 7: + факторы Н+I.
Дорожки 4, 8 + CVFBb + факторы H+I.
Полосы, обозначенные стрелками, соответствуют следующим:The bands indicated by arrows correspond to the following:
А: альфа-цепь С3,A: alpha chain C3,
В: альфа’-цепь С3,B: C3 alpha’s chain,
С: бета-цепь С3,C: beta chain C3,
D: продукт расщепления альфа’-цепи С3 с молекулярной массой 68 кДа Е: тяжеля цепь IgG.D: product of cleavage of the alpha’-chain C3 with a molecular weight of 68 kDa E: heavy IgG chain.
На фиг.7 показан анализ расщепления радиоактивномеченного В-фактора D-фактором в присутствии С3 дикого типа и мутантного С3 (С3i).Figure 7 shows an analysis of the cleavage of the radiolabeled B-factor by the D-factor in the presence of wild-type C3 and mutant C3 (C3i).
Приведена фотография авторадиографического исследования ДСН-ПААГ-геля. Все образцы содержали D-фактор и меченный с помощью 225I В-фактор и их инкубировали в течение 3 ч при 37° С.A photograph of an autoradiographic study of SDS-PAGE gel is provided. All samples contained D-factor and 225 I-labeled B-factor and were incubated for 3 hours at 37 ° C.
Образцы в пронумерованных дорожках также включали:Samples in numbered tracks also included:
1) только буфер,1) only the buffer,
2) разбавление 1/125 С3 дикого типа,2)
3) разбавление 1/25 С3 дикого типа,3) dilution of 1/25 C3 wild-type,
4) разбавление 1/5 С3 дикого типа,4)
5) разбавление 1/25 мутантного С3 (остатки 1427 Gln, 1431 Asp и 1433 Gln),5) dilution of 1/25 mutant C3 (residues 1427 Gln, 1431 Asp and 1433 Gln),
6) разбавление 1/5 мутантного С3,6)
7) неразбавленный мутантный С3,7) undiluted mutant C3,
Полосы, обозначенные стрелками, соответствуют следующим:The bands indicated by arrows correspond to the following:
А. Нерасщепленный меченный с помощью 125I В-фактор (93 кДа).A. Unsplit labeled with 125 I B-factor (93 kDa).
B. Расщепленный продукт 60 кДа ("Вb").
С: Расщепленный продукт 33 кДа ("Ва").C: Cleaved product 33 kDa ("Ba").
На фиг.8 показано исследование с помощью ДСН-ПААГ, иллюстрирующее образование конъюгата между C3i и IgG.On Fig shows a study using SDS-PAGE, illustrating the formation of the conjugate between C3i and IgG.
Результат получен при окрашивании с помощью кумасси (Coomassie) 4%-ного акриламидного ДСН-ПААГ-геля при разгонке в невосстанавливающих условиях.The result was obtained by staining with
Пронумерованные дорожки содержат следующие образцы:Numbered tracks contain the following patterns:
1. PDP-IgG1. PDP-IgG
2. C3i2. C3i
3. PDP-IgG + реакционную смесь с C3i3. PDP-IgG + reaction mixture with C3i
Стрелками показаны:The arrows show:
А. Возможный конъюгат C3i-IgG (350 кДа)A. Possible conjugate C3i-IgG (350 kDa)
В. C3i (200 кДа)B. C3i (200 kDa)
С. IgG (150 кДа)C. IgG (150 kDa)
На фиг.9 показано, что конъюгат направляет активность С3-конвертазы против овечьих эритроцитов.Figure 9 shows that the conjugate directs the activity of C3 convertase against sheep erythrocytes.
На этом графике представлен % лизированных овечьих эритроцитов после сенсибилизации разбавлениями конъюгата C3i-IgG, PDP-IgG или C3i с последующей промывкой, получения С3-конвертаз с помощью пропердина и факторов В и D и окончательного проведения лизиса с помощью NGPS в CFD/ЭДТК, как описано в методах. Лизис вызывается только конъюгатом, и этот лизис зависит от дозы.This graph shows the% lysed sheep erythrocytes after sensitization with dilutions of the conjugate C3i-IgG, PDP-IgG or C3i followed by washing, obtaining C3-convertases using properdine and factors B and D and the final lysis using NGPS in CFD / EDTA, as described in the methods. Lysis is caused only by conjugate, and this lysis is dose dependent.
На фиг.10 и 11 показаны особенности расщепления мутанта С3 DV-1AM (см. примеры 12-14).Figure 10 and 11 shows the features of the cleavage of the mutant C3 DV-1AM (see examples 12-14).
Применительно к фиг.10 супернатанты клеток COS, содержащие экспрессированный С3 дикого типа (А) и мутант С3 DV-1AM (В), обрабатывали с помощью 1) оставляли без обработки; 2) CVFBb; 3) 10 мкг/мл I-фактора и 50 мкг/мл Н-фактора; или 4) CVFBb плюс 10 мкг/мл I-фактора и 50 мкг/мл Н-фактора, подвергали иммуноосаждению, анализировали с помощью ДСН-ПААГ (в указанных дорожках) и переносили с помощью электроблоттинга на нитроцеллюлозу, как описано в примере 4. В этом случае блоттинг проводили, используя комбинацию крысиных моноклональных антител Clone-3 и Clone-9, которые реагируют с С3dg-областью С3 и ее фрагментированными продуктами (Lachmann PJ. и др., J. Immunol. 41:503 (1980)), а затем пероксидазу из хрена, сшитую с анти-крысиным иммуноглобулином (от фирмы Sigma), и выявляли, используя ECL-реагенты и инструкции, поставляемые фирмой Amersham.In relation to figure 10, COS cell supernatants containing expressed wild-type C3 (A) and C3 mutant DV-1AM (B) were treated with 1) were left without treatment; 2) CVFBb; 3) 10 μg / ml I-factor and 50 μg / ml H-factor; or 4) CVFBb plus 10 μg / ml of I-factor and 50 μg / ml of H-factor, were immunoprecipitated, analyzed by SDS-PAGE (in these tracks) and transferred by electroblotting to nitrocellulose as described in Example 4. B in this case, blotting was performed using a combination of rat monoclonal antibodies Clone-3 and Clone-9, which react with the C3dg region of C3 and its fragmented products (Lachmann PJ. et al., J. Immunol. 41: 503 (1980)), and then horseradish peroxidase crosslinked with anti-rat immunoglobulin (from Sigma) and detected using ECL reagents and instructions uu supplied by Amersham.
Применительно к фиг.11 супернатанты клеток COS, содержащие экспрессированный мутант С3 DV-1B (А), С3 дикого типа (В) и мутант С3 DV-6 (С), обрабатывали с помощью 1) оставляли без обработки; 2) 10 мкг/мл I-фактора и 50 мкг/мл Н-фактора; 3)CVFBb; 4) CVFBb плюс 10 мкг/мл I-фактора и 2 мкг/мл Н-фактора; 5) CVFBb плюс 10 мкг/мл I-фактора и 10 мкг/мл Н-фактора; или 6) CVFBb плюс 10 мкг/мл I-фактора и 50 мкг/мл Н-фактора, подвергали иммуноосаждению, анализировали с помощью ДСН-ПААГ (в указанных дорожках), переносили с помощью электроблоттинга на нитроцеллюлозу и обнаруживали с помощью поликлональных овечьих антител к С3, как описано в примере 4.As applied to FIG. 11, COS cell supernatants containing the expressed C3 DV-1B mutant (A), wild-type C3 mutant (B) and C3 DV-6 mutant (C) were treated with 1) were left without treatment; 2) 10 μg / ml I-factor and 50 μg / ml H-factor; 3) CVFBb; 4) CVFBb plus 10 μg / ml I-factor and 2 μg / ml H-factor; 5) CVFBb plus 10 μg / ml I-factor and 10 μg / ml H-factor; or 6) CVFBb plus 10 μg / ml of I-factor and 50 μg / ml of H-factor, were immunoprecipitated, analyzed using SDS-PAGE (in these tracks), transferred by electroblotting to nitrocellulose and detected using polyclonal sheep antibodies to C3, as described in example 4.
На фиг.12 показан анализ продукта, родственного С3 и полученного в результате мутации "сдвига рамки считывания". Этот продукт обозначен как HDV-3X. Результаты, полученные для HDV-3X, сопоставляют с результатами, полученными для DV-3, который подобно HDV-3X включает мутации T1031G, E1032N, Q1033H, E1035N и K1036I, но в отличие от HDV-3X не модифицирован на С-конце.12 shows an analysis of a product related to C3 and resulting from a “reading frame shift” mutation. This product is designated as HDV-3X. The results obtained for HDV-3X are compared with the results obtained for DV-3, which like HDV-3X includes mutations T1031G, E1032N, Q1033H, E1035N and K1036I, but unlike HDV-3X, it is not modified at the C-terminus.
Супернатанты клеток COS, содержащие экспрессированный мутант С3 DV-3 (А) и мутант С3 HDV-3X (В), обрабатывали с помощью 1) оставляли без обработки; 2) CVFBb + 10 мкг/мл I-фактора; 3) CVFBb + 10 мкг/мл I-фактора + 1 мкг/мл Н-фактора; 4) CVFBb + 10 мкг/мл I-фактора + 5 мкг/мл Н-фактора; 5) CVFBb + 10 мкг/мл I-фактора + 25 мкг/мл Н-фактора, подвергали иммуноосаждению, анализировали с помощью ДСН-ПААГ (в указанных дорожках) и переносили с помощью электроблоттинга на нитроцеллюлозу, как описано в примере 4. В этом случае блоттинг проводили, используя комбинацию крысиных моноклональных антител Clone-3 и Clone-9, которые реагируют с С3dg-областью С3 и ее фрагментированными продуктами (Lachmann P.J. и др., 1980, J. Immunol. 41: 503), а затем пероксидазу из хрена, сшитую с антикрысиным иммуноглобулином (от фирмы Sigma), и выявляли, используя ECL-реагенты и инструкции, поставляемые фирмой Amersham.COS cell supernatants containing the expressed C3 mutant DV-3 (A) and C3 mutant HDV-3X (B) were treated with 1) were left untreated; 2) CVFBb + 10 μg / ml I-factor; 3) CVFBb + 10 μg / ml I-factor + 1 μg / ml H-factor; 4) CVFBb + 10 μg / ml I-factor + 5 μg / ml H-factor; 5) CVFBb + 10 μg / ml I-factor + 25 μg / ml H-factor, was subjected to immunoprecipitation, analyzed using SDS-PAGE (in these tracks) and transferred by electroblotting to nitrocellulose, as described in example 4. In this blotting was performed using a combination of rat monoclonal antibodies Clone-3 and Clone-9, which react with the C3dg region of C3 and its fragmented products (Lachmann PJ et al., 1980, J. Immunol. 41: 503), and then peroxidase from horseradish crosslinked with anti-rat immunoglobulin (from Sigma), and detected using ECL reagents and instructions, post sold by Amersham.
На фиг.13 показаны результаты эксперимента, в котором супернатанты клеток COS, содержащие экспрессированные мутанты С3 E1Q2 (A), E1Q2QG3 (В) и E1Q2E3 (С), обрабатывали (при 37° С, 2,5 ч) с помощью 1) CVFBb + 10 мкг/мл I-фактора; 2) CVFBb + 10 мкг/мл I-фактора + 50 мкг/мл Н-фактора; 3) CVFBb + 10 мкг/мл I-фактора + 25 мкг/мл sCRl, подвергали иммуноосаждению, анализировали с помощью ДСН-ПААГ (в указанных дорожках) и переносили с помощью электроблоттинга на нитроцеллюлозу, как описано в примере 4. В этом случае блоттинг проводили, используя комбинацию крысиных моноклональных антител Clone-3 и Clone-9, как описано в примере 12, а затем пероксидазу из хрена, сшитую с антикрысиным иммуноглобулином (от фирмы Sigma), и выявляли, используя ECL-реагенты и инструкции, поставляемые фирмой Amersham.13 shows the results of an experiment in which supernatants of COS cells containing expressed C3 mutants E1Q2 (A), E1Q2QG3 (B) and E1Q2E3 (C) were treated (at 37 ° C, 2.5 hours) with 1) CVFBb + 10 μg / ml I-factor; 2) CVFBb + 10 μg / ml I-factor + 50 μg / ml H-factor; 3) CVFBb + 10 μg / ml I-factor + 25 μg / ml sCRl, subjected to immunoprecipitation, analyzed using SDS-PAGE (in these tracks) and transferred by electroblotting to nitrocellulose, as described in example 4. In this case, blotting was performed using a combination of rat monoclonal antibodies Clone-3 and Clone-9 as described in Example 12, followed by horseradish peroxidase crosslinked with anti-rat immunoglobulin (from Sigma) and detected using ECL reagents and instructions supplied by Amersham .
Полоса, соответствующая 86 кДа (обозначен стрелкой), представляет собой продукт расщепления, опосредованного I-фактором, в третьем сайте, если ранее не было расщепления в сайтах 1 или 2.The band corresponding to 86 kDa (indicated by an arrow) represents the cleavage product mediated by the I-factor at the third site, unless cleavage at
На фиг.14 показаны результаты эксперимента, в котором супернатанты клеток COS, содержащие экспрессированные мутанты С3 NC3 (A), FT-1 (В), FT-2 (С), FT-3 (D), FT-4 (Е) и FT-5 (F), обрабатывали (при 37° С, 2,75 ч) с помощью 1) оставляли без обработки; 2) CVFBb + 10 мкг/мл I-фактора + 50 мкг/мл Н-фактора, подвергали иммуноосаждению, анализировали с помощью ДСН-ПААГ (в указанных дорожках) и переносили с помощью электроблоттинга на нитроцеллюлозу, как описано в примере 4. В этом случае блоттинг проводили, используя комбинацию крысиных моноклональных антител Clone-3 и Clone-9, как описано в примере 12, а затем пероксидазу из хрена, сшитую с антикрысиным иммуноглобулином (от фирмы Sigma), и выявляли, используя ECL-реагенты и инструкции, поставляемые фирмой Amersham.On Fig shows the results of an experiment in which the supernatants of COS cells containing the expressed mutants C3 NC3 (A), FT-1 (B), FT-2 (C), FT-3 (D), FT-4 (E) and FT-5 (F), were treated (at 37 ° C, 2.75 h) with 1) were left without treatment; 2) CVFBb + 10 μg / ml I-factor + 50 μg / ml H-factor, was immunoprecipitated, analyzed by SDS-PAGE (in these tracks) and transferred by electroblotting to nitrocellulose, as described in example 4. In this case, blotting was performed using a combination of rat monoclonal antibodies Clone-3 and Clone-9, as described in example 12, and then horseradish peroxidase crosslinked with anti-rat immunoglobulin (from Sigma), and detected using ECL reagents and instructions supplied by Amersham.
На фиг.15 показаны результаты эксперимента, в котором супернатанты клеток COS, содержащие экспрессированные мутанты С3 NC3 (A), FR-1 (В), FR-2 (С), FR-3 (D), FR-4 (Е) и FT-2 (F), обрабатывали (при 37° С, 2,5 ч) с помощью 1) оставляли без обработки; 2) CVFBb + 10 мкг/мл I-фактора + 50 мкг/мл Н-фактора, подвергали иммуноосаждению, анализировали с помощью ДСН-ПААГ (в указанных дорожках) и переносили с помощью электроблоттинга на нитроцеллюлозу, как описано в примере 4. В этом случае блоттинг проводили, используя комбинацию крысиных моноклональных антител Clone-3 и Clone-9, как описано в примере 12, а затем пероксидазу из хрена, сшитую с антикрысиным иммуноглобулином (от фирмы Sigma), и выявляли, используя ECL-реагенты и инструкции, поставляемые фирмой Amersham.On Fig shows the results of an experiment in which the supernatants of COS cells containing expressed mutants C3 NC3 (A), FR-1 (B), FR-2 (C), FR-3 (D), FR-4 (E) and FT-2 (F), were treated (at 37 ° C, 2.5 hours) with 1) were left without treatment; 2) CVFBb + 10 μg / ml I-factor + 50 μg / ml H-factor, was immunoprecipitated, analyzed by SDS-PAGE (in these tracks) and transferred by electroblotting to nitrocellulose, as described in example 4. In this case, blotting was performed using a combination of rat monoclonal antibodies Clone-3 and Clone-9, as described in example 12, and then horseradish peroxidase crosslinked with anti-rat immunoglobulin (from Sigma), and detected using ECL reagents and instructions supplied by Amersham.
Для облегчения ссылок ниже приведена взаимосвязь между группами пунктов формулы изобретения, которые относятся к определенным протеинам, способным действовать в качестве устойчивых к понижающей регуляции С3-конвертаз, и примерами и таблицами настоящего описания:For ease of reference, the following is the relationship between the groups of claims that relate to certain proteins that can act as resistant to downregulation of C3 convertases, and the examples and tables of the present description:
Приведенные ниже стандартные методы и определения применимы для всех примеров.The standard methods and definitions below apply to all examples.
Все компоненты комплемента обозначены в соответствии с таковыми человека, если не указано иное, с использованием стандартной терминологии для всех протеинов и фрагментов, которые являются их производными (например, в соответствии со ссылкой [15]). Кроме того, понятие "C3i" относится к любой молекулярной форме С3 без интактной тиольной сложноэфирной связи, но сохранившей полипептид С3а на альфа-цепи.All complement components are labeled according to those of a person, unless otherwise indicated, using standard terminology for all proteins and fragments that are their derivatives (for example, in accordance with the link [15]). In addition, the term “C3i” refers to any molecular form of C3 without an intact thiol ester bond, but which retains the C3a polypeptide on the alpha chain.
кДНК человеческого С3 и кодирующая последовательность пронумерованы в соответствии с фиг.2 с использованием нумерации, принятой в базе данных нуклеотидов EMBL (согласно ссылке [2]). Приведенная последовательность представляет собой конструкцию авторов (′ РС3’), в которой отсутствуют первые 11 нуклеотидов 5’-нетранслируемой области, приведенной в ссылке [2], и поэтому первое основание имеет номер 12. Предполагаемый инициирующий кодон представляет собой нуклеотиды с номерами 61-63, кодон для N-концевого остатка серина бета-цепи представлен нуклеотидами 127-129 и кодон для N-концевого остатка серина альфа-цепи представлен нуклеотидами 2074-2076.human C3 cDNA and coding sequence are numbered in accordance with figure 2 using the numbering adopted in the EMBL nucleotide database (according to the link [2]). The sequence presented is the authors construct (PC3), in which there are no first 11 nucleotides of the 5'-untranslated region shown in reference [2], and therefore the first base is numbered 12. The putative initiation codon is nucleotides numbered 61-63 the codon for the N-terminal residue of the serine beta chain is represented by nucleotides 127-129 and the codon for the N-terminal residue of the serine beta chain is represented by nucleotides 2074-2076.
Последовательность протеина пронумерована в соответствии с нумерацией последовательности-предшественника, как показано на фиг.1, в соответствии с трансляцией теоретически предсказанной последовательности ДНК, приведенной в приложении (предполагается, что аминокислоты 1-22 содержат сигнальную последовательность, которую удаляют в процессе биосинтеза, и предполагается, что аминокислоты 668-671 могут быть удалены при расщеплении предшественника на альфа- и бета-цепи).The protein sequence is numbered according to the numbering of the precursor sequence, as shown in FIG. 1, in accordance with the translation of the theoretically predicted DNA sequence given in the appendix (it is assumed that amino acids 1-22 contain a signal sequence that is removed during biosynthesis, and it is assumed that amino acids 668-671 can be removed by cleaving the precursor into alpha and beta chains).
Следующие сокращения имеют указанные ниже значения: CVF означает фактор яда кобры; ELISA означает твердофазный иммуноферментный анализ; Е. coli означает Escherichia coli; т.п.н. означает длину в тысячах пар нуклеотидов; HSV-1 означает вирус простого герпеса типа I; ЗФР означает забуференный фосфатом физиологический раствор, COS-1 означает линию клеток, происходящую из клеток почки обезьяны. Ниже приведены рестрикционные эндонуклеазы: AflII, DraI, DraIII, EcoRI, EcoRV, HindIII, NaeI, NheI, XbaI.The following abbreviations have the following meanings: CVF means cobra venom factor; ELISA means enzyme-linked immunosorbent assay; E. coli means Escherichia coli; tbp means the length in thousands of pairs of nucleotides; HSV-1 means herpes simplex virus type I; PBS means phosphate buffered saline; COS-1 means a cell line originating from monkey kidney cells. The following restriction endonucleases are: AflII, DraI, DraIII, EcoRI, EcoRV, HindIII, NaeI, NheI, XbaI.
Стандартные методыStandard methods
Стандартные методы молекулярной биологии, такие, как выделение плазмид, электрофорез в агарозном геле и лигирования ДНК, могут быть обнаружены в ссылке [21]. Двухцепочечную ДНК секвенировали с использованием набора "Sequenase version 2.0", поставляемого фирмой United States Biochemicals. Экспрессию С3 определяли с помощью анализа ELISA с использованием пластиковых планшетов, предварительно покрытых (сенсибилизированных) очищенным с помощью аффинной хроматографии поликлональным овечьим антителом к человеческому С3, к которому добавляли образцы супернатанта культуры. Связывание С3 определяли с помощью моноклонального антитела крысы к С3, конъюгированному с щелочной фосфатазой, и хромогенного субстрата, пара-нитрофенолфосфата. Образцы калибровали с помощью очищенного С3 плазмы человека.Standard molecular biology techniques, such as plasmid isolation, agarose gel electrophoresis and DNA ligation, can be found in reference [21]. Double-stranded DNA was sequenced using the Sequenase version 2.0 kit, available from United States Biochemicals. C3 expression was determined by ELISA using plastic plates precoated (sensitized) with polyclonal sheep anti-human C3 antibody purified by affinity chromatography to which culture supernatant samples were added. C3 binding was determined using rat monoclonal antibody to C3 conjugated with alkaline phosphatase and a chromogenic substrate, para-nitrophenol phosphate. Samples were calibrated using purified C3 human plasma.
Методы очистки протеинов комплемента и CVF и получения препаратов очищенных с помощью аффинной хроматографии антител к С3, применяемые при анализе, можно обнаружить в ссылке [28]. Эквивалентные реагенты также могут быть получены от фирмы Sigma chemical company LTD.Methods for purification of complement and CVF proteins and preparation of preparations purified by affinity chromatography of antibodies to C3 used in the analysis can be found in reference [28]. Equivalent reagents can also be obtained from Sigma chemical company LTD.
Кодирующая последовательность кДНК С3The coding sequence of c3 cDNA
Кодирующую последовательность кДНК С3 по изобретению конструировали из двух сегментов, выделенных из случайным образом примированной библиотеки кДНК печени человека в векторе pGEM4 (фирмы Promega). Пять олигодезоксинуклеотидов, соответствующих известным сегментам в кодирующей последовательности человеческого С3, радиоактивно метили с помощью полинуклеотидкиназы Т4 и [γ -32Р]АТФ и применяли для зондирования перенесенной на фильтры библиотеки из агарозных пластин. Выделяли два клона, содержащие вставки (инсерты) длиной приблизительно 4 т.п.н. Расщепление рестриктазами, гибридизация со специфичными олигонуклеотидными зондами и частичный анализ последовательности показали, что один из этих клонов (‘А13’) включал 5’-конец транскрипта длиной 5,1 т.п.н., а другой (‘В44’) располагался вплоть до 3’-конца.The c3 cDNA coding sequence of the invention was constructed from two segments isolated from a randomly primed human liver cDNA library in the pGEM4 vector (Promega). Five oligodeoxynucleotides corresponding to known segments in the human C3 coding sequence were radioactively labeled with T4 polynucleotide kinase and [γ - 32 P] ATP and used to probe the filter library from agarose plates. Two clones containing inserts (inserts) of approximately 4 kb were isolated. Digestion with restriction enzymes, hybridization with specific oligonucleotide probes and partial sequence analysis showed that one of these clones ('A13') included the 5'-end of the transcript 5.1 kb in length and the other ('B44') to the 3'-end.
Таким образом, эти вставки перекрывались на участке длиной приблизительно 3 т.п.н., включающем уникальный сайт рестрикции EcoRI. Неполную 5’-область А13 отщепляли с помощью EcoRI и NheI и замещали полным сегментом, выделенным из В44 с помощью расщепления EcoRI и XbaI. Оба фрагмента очищали с помощью гель-электрофореза на агарозе с низкой температурой плавления перед лигированием ДНК-лигазой Т4 с получением вектора (‘PGC3’), содержащего фрагмент ДНК, кодирующий полный протеин-предшественник С3, длиной 5,1 т.п.н..Thus, these inserts overlap in a region of approximately 3 kbp including a unique EcoRI restriction site. The incomplete 5′-region of A13 was cleaved with EcoRI and NheI and replaced with the complete segment isolated from B44 by digestion with EcoRI and XbaI. Both fragments were purified by low melting point agarose gel electrophoresis before ligation with T4 DNA ligase to give a vector ('PGC3') containing a 5.1 kb full length C3 protein precursor encoding a DNA fragment. .
Последовательности-линкеры 5’-конца кодирующей области С3 содержали два ATG, которые представляют собой ложные стартовые кодоны трансляции. Поэтому их удаляли с помощью гэп-плазмидного мутагенеза, как описано в методе примера 1, с использованием олигодезоксинуклеотида PL-ATC-3 (tagggagacc ggaagcttgc cctctccctc tgtccctctg t), что привело к делеции приблизительно 50 пар оснований ДНК линкера/адаптера, без изменения кодирующей последовательности С3. Этот мутантный вектор длиной 7,7 т.п.н., содержащий фрагмент последовательности кДНК С3 длиной 5,1 т.п.н. плюс последовательноть вектора PGEM4 длиной 2,6 т.п.н. (фирмы Promega), обозначен в настоящем описании как РС3.The linker sequences of the 5 ′ end of the C3 coding region contained two ATGs, which are false translation start codons. Therefore, they were removed using gap plasmid mutagenesis, as described in the method of example 1, using oligodeoxynucleotide PL-ATC-3 (tagggagacc ggaagcttgc cctctccctc tgtccctctg t), which led to the deletion of approximately 50 base pairs of the DNA of the linker / adapter, without changing the coding sequence C3. This mutant vector is 7.7 kb in length, containing a 5.1 kb c3 cDNA sequence fragment plus a sequence of PGEM4 vector of 2.6 kbp (Promega), is referred to herein as PC3.
Кодирующую область С3 плазмиды PGC3 секвенировали полностью и обнаружили только 4 отличия от ранее опубликованной последовательности кДНК человеческого С3 (аллель "S") [2]:The coding region C3 of the PGC3 plasmid was completely sequenced and only 4 differences were found from the previously published human C3 cDNA sequence (allele "S") [2]:
(I) замены C2481→ G и С2805→ Т не изменяют кодирование;(I) substitutions C2481 → G and C2805 → T do not change the encoding;
(II) замена Т1001→ С кодирует ранее описанную полиморфную форму HAV 4-1 (замена: лейцин 314→ пролин) [20]; и(II) the replacement T1001 → C encodes the previously described polymorphic form of HAV 4-1 (replacement: leucine 314 → proline) [20]; and
(III) замена G2716→ A кодирует замену: валин 886 → изолейцин, что ранее не было описано для человеческого С3, хотя Il обнаружен в этом положении в С3 мыши и крысы.(III) the substitution G2716 → A encodes the substitution: valine 886 → isoleucine, which was not previously described for human C3, although Il was found in this position in mouse and rat C3.
Последовательность по изобретению включает стартовый и стоп-кодоны с полной сигнальной последовательностью и, следовательно, должна кодировать функционально активный С3.The sequence of the invention includes start and stop codons with a complete signal sequence and, therefore, must encode functionally active C3.
С помощью анализа ELISA в супернатантах культур клеток COS-1 (зараженных с использованием липофектамина и экспрессирующего вектора pcDNA3 фирмы Invitrogen) экспрессируемый С3 дикого типа обнаружен в концентрации до 1,7 мкг/мл. Клетки, зараженные одним вектором pcDNA3, не продуцировали С3 в количестве, которое можно обнаружить. Кроме того, анализ экспрессируемого продукта с помощью реакций расщепления с последующей иммунопреципитацией, ПААГ-ДСН и иммуноблотинга показали, что:Using ELISA analysis in supernatants of COS-1 cell cultures (infected using lipofectamine and an Invitrogen pcDNA3 expression vector), wild-type C3 was detected at a concentration of up to 1.7 μg / ml. Cells infected with one pcDNA3 vector did not produce C3 in an amount that could be detected. In addition, analysis of the expressed product using cleavage reactions followed by immunoprecipitation, SDS page-SDS and immunoblotting showed that:
(I) первичный продукт трансляции был правильно процессирован в зрелую двухцепочечную форму;(I) the primary translation product was correctly processed into a mature double-stranded form;
(II) этот продукт подобно нативному С3 мог быть расщеплен С3-конвертазой (CVFBb) с получением С3b; и(Ii) this product, like native C3, could be cleaved with C3 convertase (CVFBb) to give C3b; and
(III) экспрессируемый протеин, подобно нативному С3, не расщеплялся фактором Н плюс I, но становился расщепляемым после превращения в С3b с использованием фермента С3-конвертазы. Эти данные подтверждают, что исходная плазмида по изобретению может транслироваться в функционально активный С3.(III) the expressed protein, like native C3, was not cleaved by factor H plus I, but became cleaved after conversion to C3b using the enzyme C3 convertase. These data confirm that the original plasmid according to the invention can be translated into functionally active C3.
Для получения данных об альтернативном пути конструирования и экспрессии кодирующей последовательности С3 смотри ссылку [25].For data on an alternative way of constructing and expressing the C3 coding sequence, see link [25].
Пример 1: Получение С3, в котором остатки аргинина в обоих сайтах расщепления, распознаваемых I-фактором (положения на аминокислотной последовательности 1303 и 1320), заменены остатками глутамина с целью предотвращения расщепления фрагмента С3b I-фактором.Example 1: Preparation of C3, in which the arginine residues at both cleavage sites recognized by the I-factor (positions on amino acid sequences 1303 and 1320) are replaced by glutamine residues in order to prevent cleavage of the C3b fragment by the I-factor.
а) Мутагенезa) Mutagenesis
В качестве мутагенов использовали олигодезоксинуклеотиды QRI1 (caactgcccagccaaagctccaagatcacc), QRI2 (gccagcctcctgcaatcagaagagaccaag) и AFL4149 (taataaattcgaccttaaggtcaccataaaac), а также соответствующие антисмысловые олигодезоксинуклеотиды QRI1n (ggtgatcttggagctttggctgggcagttg), QRI2n (cttggtctcttctgattgcaggaggctggc) и AFL4149n (gttttatggtgaccttaaggtcgaatttatta).As mutagens oligodeoxynucleotides used QRI1 (caactgcccagccaaagctccaagatcacc), QRI2 (gccagcctcctgcaatcagaagagaccaag) and AFL4149 (taataaattcgaccttaaggtcaccataaaac), as well as the corresponding antisense oligodeoxynucleotides QRI1n (ggtgatcttggagctttggctgggcagttg), QRI2n (cttggtctcttctgattgcaggaggctggc) and AFL4149n (gttttatggtgaccttaaggtcgaatttatta).
QRI1 и QRI1n определяют замену аргинина на глутамин в сайте расщепления, распознаваемом I-фактором, в положении 1303 аминокислотной последовательности предшественника С3 (путем замены G3968C3969 на АА в последовательности кДНК), а QRI2 и QRI2n приводят к такой же замене аминокислотного остатка в положении 1320 (путем замены нуклеотида G4019 на А) в сайте расщепления, распознаваемом I-фактором.QRI1 and QRI1n determine the replacement of arginine with glutamine at the cleavage site recognized by the I-factor at position 1303 of the amino acid sequence of the C3 precursor (by replacing G3968C3969 with AA in the cDNA sequence), and QRI2 and QRI2n lead to the same replacement of the amino acid residue at position 1320 ( by replacing nucleotide G4019 with A) at the cleavage site recognized by the I-factor.
AFL4149 и AFL4149n интродуцируют сайт рестрикции AflII, в положении 4149 последовательности кДНК (путем замены С4149 на Т) без изменения кодируемой аминокислотной последовательности. Эти два праймера применяли в качестве маркеров, позволяющих установить на основе расщепления продукта ДНК с помощью AflII, что произошел успешный мутагенез.AFL4149 and AFL4149n introduce the AflII restriction site, at position 4149 of the cDNA sequence (by replacing C4149 with T) without changing the encoded amino acid sequence. These two primers were used as markers to determine, on the basis of cleavage of the DNA product with AflII, that successful mutagenesis occurred.
Мутагенез проводили с помощью "гэп-плазмидного" метода. Серию плазмид PGC3 (‘UPGC3’), содержащих уридин вместо тимидина, получали в результате выращивания штамма Е. coli CJ236 в присутствии 0,25 мкг/мл уридина. Эту плазмиду расщепляли с помощью SmaI и продукт длиной 7,2 т.п.н. (‘USD1’) очищали на агарозном геле с целью удаления фрагмента длиной 0,5 т.п.н. из последовательности С3 (остатки 1463-1947). Второй компонент плазмиды с "брешью" (гэп-плазмиды) (‘DN2’) получали путем расщепления PGC3 с помощью DraIII плюс NaeI и двукратной очистки фрагмента длиной 5,1 т.п.н. электрофорезом на агарозном геле. 200 нг DN2 смешивали примерно с 500 нг US1 в 50 мкл воды, нагретой до 100° С, и медленно охлаждали до температуры ниже 50° С перед добавлением 20 мкл-25 мкл буфера 2ХТ7 (100 мМ трис/HCl/pH 7,4/14 мМ MgCl2, 100 мМ NaCl, 2 мМ дитиотреитол и по 1 мМ каждого из АТФ, дАТФ, дЦТФ, дТТФ и дГТФ) плюс 10 нмолей каждого из 5’-фосфорилированных мутагенных праймеров (в одной реакции использовали QRI1, QRI2 плюс AFL4149, в другой реакции использовали QRIln, QRI2n плюс AFL4149n). Смеси повторно нагревали до 70° С в течение 5 мин и медленно охлаждали (в течение 30-60 мин) до 20° С. Добавляли при 0° С 10 единиц ДНК-полимеразы Т7 плюс 80 единиц ДНК-лигазы Т4. Смесь (общий объем 50 мкл) инкубировали сначала при 0° С в течение 5 мин, затем при комнатной температуре в течение 5 мин и окончательно при 37° С в течение 3 ч. 1 мкл каждой смеси применяли для трансформации 100 мкл суперкомпетентного штамма Е. coli XL1 (фирмы Stratagene) согласно инструкциям производителя.Mutagenesis was performed using the "gap plasmid" method. A series of PGC3 plasmids ('UPGC3') containing uridine instead of thymidine was obtained by growing E. coli strain CJ236 in the presence of 0.25 μg / ml uridine. This plasmid was digested with SmaI and a 7.2 kbp product. ('USD1') was purified on an agarose gel to remove a 0.5 kbp fragment. from the sequence C3 (residues 1463-1947). The second component of the “breach” plasmid (gap plasmid) ('DN2') was obtained by cleavage of PGC3 with DraIII plus NaeI and double purification of the 5.1 kb fragment. agarose gel electrophoresis. 200 ng DN2 was mixed with approximately 500 ng US1 in 50 μl of water heated to 100 ° C and slowly cooled to below 50 ° C before adding 20 μl-25 μl of 2XT7 buffer (100 mM Tris / HCl / pH 7.4 / 14 mM MgCl 2 , 100 mM NaCl, 2 mM dithiothreitol and 1 mM each of ATP, dATP, dTTP, dTTP and dGTF) plus 10 nmoles of each of the 5'-phosphorylated mutagenic primers (QRI1, QRI2 plus AFL4149 were used in one reaction, in another reaction, QRIln, QRI2n plus AFL4149n) were used. The mixture was reheated to 70 ° C for 5 min and slowly cooled (within 30-60 min) to 20 ° C. 10 units of T7 DNA polymerase plus 80 units of T4 DNA ligase were added at 0 ° C. The mixture (
Устойчивые к ампициллину колонии подвергали скринингу по признаку расщепления AflII и позитивных (успешных) мутантов выращивали в 100 мл культур, из которых плазмиды выделяли и секвенировали (используя секвенирующий праймер С3ра-3876, cttcatggtgttccaagcct, соответствующий нуклеотидам 3876-3895 кДНК С3) для изучения свойств мутаций в сайтах расщепления, распознаваемых I-фактором.Ampicillin-resistant colonies were screened for AflII cleavage and positive (successful) mutants were grown in 100 ml of cultures from which plasmids were isolated and sequenced (using C3ra-3876 sequencing primer, cttcatggtgttccaagcct, corresponding to nucleotides 3876-3895 of the c3NA cDNA study) in cleavage sites recognized by the I-factor.
Для получения информации о других протоколах мутагенеза с помощью "гэп-плазмидного" метода см. ссылки [26, 27].For information on other mutagenesis protocols using the "gap plasmid" method, see references [26, 27].
б) Перенос мутантной ДНК в эукариотический экпрессирующий векторb) Transfer of mutant DNA into a eukaryotic expressing vector
Фрагменты кодирующей последовательности С3 из мутантных плазмид вырезали путем двойного расщепления с помощью HindIII и NaeI. В оставшуюся плазмиду для вывода ее из строя также включали DraI. Кодирующую последовательность С3 очищали на агарозном геле и лигировали с вектором pcDNA3 (фирмы Invitrogen), который был линеаризирован с помощью ферментов HindIII и EcoRI и дефосфорилирован с помощью фосфорилазы кишечника теленка. Для трансформации суперкомпетентного штамма Е. coli XL1 использовали лигированные смеси, а затем его высевали на культуральные планшеты, содержащие ампициллин.Fragments of the C3 coding sequence from mutant plasmids were excised by double digestion with HindIII and NaeI. DraI was also included in the remaining plasmid to disable it. The C3 coding sequence was purified on an agarose gel and ligated with the pcDNA3 vector (Invitrogen), which was linearized with HindIII and EcoRI enzymes and dephosphorylated with calf intestinal phosphorylase. Ligated mixtures were used to transform the supercompetent strain of E. coli XL1 and then plated on culture plates containing ampicillin.
Отобранные случайным образом (три или четыре) устойчивые к ампициллину колонии выращивали в 2-3 мл культур и выделяли из них небольшие количества плазмидной ДНК. Плазмиды, несущие правильную вставку, выявляли путем расщепления плазмидной ДНК рестриктазами EcoRI, HindIII и AflII. Соответствующие колонии выращивали в 100 мл культур и плазмиды очищали стандартным методом. Эти мутанты первоначально были сконструированы из PGC3, и поэтому они сохраняли два кодона ATG на 5’-конце кодирующей области. Поэтому данную область (плюс 5’-конец длиной 3 т.п.н. кодирующей последовательности С3) отщепляли с помощью HindIII и EcoRI и замещали путем датирования с таким же фрагментом, вырезанным из РС3. Такие реконструированные векторы получали стандартным методом и применяли для трансфекции клеток COS.Randomly selected (three or four) ampicillin-resistant colonies were grown in 2-3 ml of cultures and small amounts of plasmid DNA were isolated from them. Plasmids carrying the correct insert were detected by digestion of plasmid DNA with restriction enzymes EcoRI, HindIII and AflII. The corresponding colonies were grown in 100 ml of cultures and plasmids were purified by standard methods. These mutants were originally constructed from PGC3, and therefore they retained two ATG codons at the 5 ′ end of the coding region. Therefore, this region (plus the 5 ′ end of 3 kb of C3 coding sequence) was cleaved with HindIII and EcoRI and replaced by dating with the same fragment excised from PC3. Such reconstructed vectors were obtained by a standard method and used to transfect COS cells.
в) Экспрессия С3 дикого типа и мутантного С3c) Expression of wild-type C3 and mutant C3
Мутантные С3 и С3 дикого типа экспрессировали в течение непродолжительного периода времени в трансфектированных плазмидами клетках СО S-1 с использованием липофектамина® (фирмы GIBCO) согласно инструкциям производителя. Обычно 1-1,5× 105 клеток на лунку стандартного 6-луночного культурального планшета трансфектировали 2-4 мкг плазмид, используя 9 мкл реагента липофектамина. В супернатантах оценивали секрецию С3, и обычные выходы через 3-6 дней после трансфекции составляли 0,3-1,7 мкг на мл супернатанта.Mutant wild-type C3 and C3 were expressed for a short period of time in plasmid-transfected CO S-1 cells using lipofectamine ® (GIBCO) according to the manufacturer's instructions. Typically, 1-1.5 × 10 5 cells per well of a standard 6-well culture plate were transfected with 2-4 μg of plasmids using 9 μl of lipofectamine reagent. C3 secretion was evaluated in supernatants, and
Результатыresults
а) Получение мутантовa) Obtaining mutants
Были выделены следующие мутанты, которые обозначены в соответствии с включенными мутагенными олигодезоксинуклеотидными последовательностями:The following mutants were isolated, which are designated in accordance with the included mutagenic oligodeoxynucleotide sequences:
(I) 3 мутанта, имеющих обе мутации QRI1 и QRI2 плюс AFL4149: С3М-26, С3М-58 и С3М-61;(I) 3 mutants having both QRI1 and QRI2 mutations plus AFL4149: C3M-26, C3M-58 and C3M-61;
(II) 1 мутант с обеими мутациями QRI1 и QRI2, но без AFL4149: С3М-8; и(II) 1 mutant with both mutations QRI1 and QRI2, but without AFL4149: C3M-8; and
(III) 1 мутант с мутациями QRI2 и AFL4149, но без QRI1: С3М-51 (который использован в примере 3).(III) 1 mutant with QRI2 and AFL4149 mutations, but without QRI1: C3M-51 (which was used in example 3).
б) Доказательство того, что функциональные воздействия являлись следствием мутаций, специфически интродуцированных в сайты расщепления, распознаваемые I-факторомb) Evidence that functional influences were the result of mutations specifically introduced into cleavage sites recognized by the I-factor
Секвенирование подтвердило отсутствие других модификаций на расстоянии 178-350 оснований вокруг мутантной области каждого мутанта. Последовательность одного из мутантов, полученных с помощью этой методики, С3М-51 (см. пример 3), была проанализирована на протяжении всей "бреши" (основания 2463-5067), примененной для мутагенеза, и не было обнаружено никаких других отклонений от последовательности дикого типа.Sequencing confirmed the absence of other modifications at a distance of 178-350 bases around the mutant region of each mutant. The sequence of one of the mutants obtained using this technique, C3M-51 (see Example 3), was analyzed throughout the “gap” (bases 2463-5067) used for mutagenesis, and no other deviations from the wild sequence were found type.
Более того, репрезентативное секвенирование полного фрагмента длиной 2922 оснований из всех мутантов не позволило выявить никакой отдельной точковой мутации, которая могла быть получена в результате ошибок, допущенных полимеразой. Все экспрессированные мутанты имели двухцепочечное строение и расщеплялились С3-конвертазами, характерными для нативного С3. В целом, маловероятно, чтобы примененные мутанты содержали какие-либо нежелательные замены, хотя они не были полностью повторно секвенированы.Moreover, representative sequencing of a complete fragment with a length of 2922 bases from all mutants did not reveal any single point mutation that could be obtained as a result of errors made by polymerase. All expressed mutants had a double-stranded structure and were cleaved by C3-convertases characteristic of native C3. In General, it is unlikely that the applied mutants contained any undesirable substitutions, although they were not completely re-sequenced.
Пример 2: Получение С3, в котором остаток аргинина в одном сайте расщепления, распознаваемом I-фактором (положение на аминокислотной последовательности 1303) заменен остатком глутаминаExample 2: Preparation of C3, in which the arginine residue at one cleavage site recognized by the I-factor (position on amino acid sequence 1303) is replaced by a glutamine residue
Работали аналогично методу, описанному в примере 1, за исключением того, что для мутагенеза использовали только мутагенные олигодезоксинуклеотиды AFL4149 плюс QRI1 или AFL4149n плюс QRI1n (т.е. без QRI2 и QRI2n).They worked similarly to the method described in example 1, except that only mutagenic oligodeoxynucleotides AFL4149 plus QRI1 or AFL4149n plus QRI1n (i.e., without QRI2 and QRI2n) were used for mutagenesis.
Результатыresults
а) Полученные мутантыa) Received mutants
Были выделены 2 мутанта, имеющих мутации QRI1 и AFL4149, но не имеющих мутации QRI2: C3M-I23, -27. Мутант C3M-I23 экспрессировали, как описано в примере 1.2 mutants were identified with the QRI1 and AFL4149 mutations, but without the QRI2 mutation: C3M-I23, -27. The C3M-I23 mutant was expressed as described in Example 1.
Этот протеин расщеплялся CVFBb. С3b-подобный продукт оказался относительно (по сравнению с диким типом) устойчивым к расщеплению в положении 1303 факторами I и Н, но еще мог быть расщеплен в положении 1320. Следовательно, это производное С3b является частично устойчивым к I-фактору.This protein was cleaved by CVFBb. The C3b-like product was relatively (compared to the wild type) resistant to cleavage at position 1303 by factors I and H, but could still be cleaved at
Пример 3: Получение С3, в котором остаток аргинина в одном сайте расщепления, распознаваемом I-фактором (положение на аминокислотной последовательности 1320), заменен остатком глутаминаExample 3: Preparation of C3, in which the arginine residue at one cleavage site recognized by the I-factor (position on amino acid sequence 1320) is replaced by a glutamine residue
Работали аналогично методу, описанному в примере 1, за исключением того, что для мутагенеза использовали только мутагенные олигодезоксинуклеотиды AFL4149 плюс QRI2 или AFL4149n плюс QRI2n (т.е. без QRI1 и QRI1n). Кроме того, методом, который использовали в примере 1, также получали одного мутанта, имеющего мутацию QRI2 и AFL4149, но не без QRI1.They worked similarly to the method described in example 1, except that only mutagenic oligodeoxynucleotides AFL4149 plus QRI2 or AFL4149n plus QRI2n (i.e., without QRI1 and QRI1n) were used for mutagenesis. In addition, by the method used in example 1, one mutant was also obtained having the QRI2 and AFL4149 mutations, but not without QRI1.
Результатыresults
а) Полученные мутантыa) Received mutants
Были выделены 3 мутанта, имеющих мутации QRI2 и APL4149, но не имеющих мутации QRI1: С3М-51, C3M-Q2, C3M-Q13. Мутант С3М-51 экспрессировали, как описано в примере 1. Этот протеин расщеплялся CVFBb. С3b- подобный продукт не мог быть легко расщеплен в положении 1320 факторами I и Н, но еще мог быть расщеплен в положении 1303. Следовательно, это производное С3b является частично устойчивым к I-фактору.3 mutants with QRI2 and APL4149 mutations, but without QRI1 mutations were isolated: C3M-51, C3M-Q2, C3M-Q13. The C3M-51 mutant was expressed as described in Example 1. This protein was digested with CVFBb. The C3b-like product could not be easily cleaved at
Пример 4: Анализ функциональных воздействий мутацийExample 4: Analysis of the functional effects of mutations
Супернатанты (100-400 мкл) трансфектированных клеток COS инкубировали при 37° С в течение 2 ч, причем клетки COS трансфектировали pcDNA3, несущей такие вставки, как:The supernatants (100-400 μl) of transfected COS cells were incubated at 37 ° C for 2 hours, and the COS cells were transfected with pcDNA3 carrying such inserts as:
1) немутантная последовательность С3;1) non-mutant sequence C3;
2) мутант C3M-I23 (кодирующий Arg1303 → Gln);2) mutant C3M-I23 (encoding Arg 1303 → Gln);
3) мутант С3М-26 (кодирующий Arg1303 → Gln, Arg1320 → Gln,); и3) mutant C3M-26 (encoding Arg 1303 → Gln, Arg 1320 → Gln,); and
4) мутант С3М-51 (кодирующий Arg1320 → Gln).4) mutant C3M-51 (encoding Arg 1320 → Gln).
200 мкл супернатантов культур, взятых через 3 дня после трансфекции, предварительно обрабатывали 2 мМ фенилметансульфонилфторидом (0° С, 15 мин) и затем инкубировали при 37° С в течение 2 ч в следующих условиях:200 μl of culture supernatants taken 3 days after transfection were pretreated with 2 mM phenylmethanesulfonyl fluoride (0 ° C, 15 min) and then incubated at 37 ° C for 2 hours under the following conditions:
А) без добавления;A) without addition;
Б) с предварительно полученной С3-конвертазой, CVFBb (10 мкл из 200 мкл смеси, содержащей 6,6 мкг CVF, 100 мкг В-фактора и 1,4 мкг D-фактора в забуференном фосфатом физиологическом расторе (ЗФР), содержащем 10 мМ MgCl2, который предварительно инкубировали при 37° С в течение 15 мин);B) with pre-prepared C3 convertase, CVFBb (10 μl out of 200 μl of a mixture containing 6.6 μg CVF, 100 μg B-factor and 1.4 μg D-factor in a phosphate-buffered physiological solution (PBS) containing 10 mM MgCl 2 , which was pre-incubated at 37 ° C for 15 min);
В) с факторами Н (5 мкг) и I (1 мкг); иB) with factors H (5 μg) and I (1 μg); and
Г) с CVFBb плюс факторы Н и I.D) with CVFBb plus factors H and I.
Полученный продукт затем подвергали иммунопреципитации, добавляя при комнатной температуре 0,6 мкг очищенного с помощью аффинной хроматографии овечьего иммуноглобулина к человеческому С3, и через 1 ч добавляя 20 мкл 5%-ной суспензии промытых, фиксированных с помощью формалина клеток группы С Streptococcus sp. (протеин G) (фирмы Sigma). После инкубации в течение 45 мин при комнатной температуре частицы однократно промывали в ЗФР, 5 мМ NаN3 и однократно в буфере, содержащем 20 мМ трис-НСl, 137 мМ NaCl, 0,1% (об./об.) Твин 20, рН 7,6, до элюирования 1% ДСН/2% 2-меркаптоэтанолом (90-100° С, 5 мин). Эти элюаты разделяли с помощью ДСН-ПААГ, подвергали электроблоттингу на нитроцеллюлозе и полосы, соответствующие С3, выявляли зондированием очищенным с помощью аффинной хроматографии овечьим иммуноглобулином к человеческому С3, а затем перексидазой из хрена, сшитой с ослиным антиовечьим иммуноглобулином (фирмы Sigma), и проводили определение с использованием субстратов, усиливающих хемилюминесценцию "Enhanced Chemiluminescence", поставляемых фирмой Amersham. Приведена фотография, полученная при 2 мин экспозиции пленки в рентгеновских лучах. Видимые, соответствующие С3 полосы, указаны выделенными стрелками, и индивидуальные образцы (1-4, А-D) представляют собой те, которые только что были описаны. (Выступающая полоса, соответствующая 50 кДа (между полосами, соответствующими 46 и 68 кДа), присутствующая во всех образцах, представляет собой тяжелую цепь IgG, который использовали при иммунопреципитации, и она выявляется с помощью перексидазы из хрена, сшитой с ослиным антиовечьим иммуноглобулином).The resulting product was then immunoprecipitated by adding 0.6 μg of sheep immunoglobulin purified by affinity chromatography to human C3 at room temperature and after 1 h adding 20 μl of a 5% suspension of washed formalin-fixed Streptococcus sp. Group C cells. (protein G) (from Sigma). After incubation for 45 min at room temperature, the particles were washed once in PBS, 5 mM NaN 3 and once in a buffer containing 20 mM Tris-Hcl, 137 mM NaCl, 0.1% (v / v)
Результаты (см. фиг.3)Results (see FIG. 3)
1. Все необработанные образцы (1-А, 2-А, 3-А, 4-А) содержат полосы правильной миграции для альфа- и бета-цепей С3, что свидетельствует о том, что все мутанты экспрессируются, и правильно пост-трансляцинно процессируются. Присутствие в этих образцах полос, соответствующих 43 или 46 кДа, свидетельствует о наличии некоторой Н-фактор+I-фактор-подобной активности в культуральной среде. Спонтанный гидролиз С3 в течение 3-дневного периода биосинтеза приводит к производству C3i, который расщепляется с помощью этой активности. В немутантном С3 это приводит к образованию полос, соответствующих 43 и 75 кДа (полоса 75 кДа не видна поскольку: (I) она скрыта бета-цепью, имеющей массу 75 кДа, и (II) антитело, применяемое для вестерн -блоттинга, обладает очень незначительной активностью по отношению к этой области альфа-цепи С3: - ее присутствие далее подтверждено путем повторного зондирования с крысиным моноклональным антителом, "Clone-3", специфическим в отношении этой области). Добавление факторов Н и I без CVFBb (1-С, 2-С, 3-С, 4-С) не расщепляло оставшуюся часть С3, что свидетельствует о том, что она представляет собой активный С3 (с интактной тиольной сложноэфирной связью).1. All untreated samples (1-A, 2-A, 3-A, 4-A) contain bands of proper migration for C3 alpha and beta chains, which indicates that all mutants are expressed, and correctly post-translationally are being processed. The presence of bands corresponding to 43 or 46 kDa in these samples indicates the presence of some H-factor + I-factor-like activity in the culture medium. The spontaneous hydrolysis of C3 over a 3-day biosynthesis period leads to the production of C3i, which is cleaved by this activity. In non-mutant C3 this leads to the formation of bands corresponding to 43 and 75 kDa (the 75 kDa band is not visible because: (I) it is hidden by a beta chain having a mass of 75 kDa, and (II) the antibody used for Western blotting has a very insignificant activity in relation to this region of the C3 alpha chain: - its presence is further confirmed by re-probing with rat monoclonal antibody, "Clone-3" specific to this region). The addition of factors H and I without CVFBb (1-C, 2-C, 3-C, 4-C) did not split the remaining part of C3, which indicates that it is an active C3 (with an intact thiol ester bond).
2. Немутантный С3 (1) расщепляется CVFBb и продукт С3b дополнительно расщепляется эндогенными ферментами (1-В) или при добавлении факторов Н и I (1-D). Полоса, соответствующая 43 кДа, свидетельствует о расщеплении по Arg1320, а полоса, соответствующая 68 кДа (которая проявляется при более длительной экспозиции), свидетельствует о расщеплении по Arg1303.2. Non-mutant C3 (1) is cleaved by CVFBb and the C3b product is further cleaved by endogenous enzymes (1-B) or by the addition of factors H and I (1-D). The band corresponding to 43 kDa indicates Arg 1320 cleavage, and the band corresponding to 68 kDa (which appears with a longer exposure) indicates Arg 1303 cleavage.
3. Мутант C3M-I23 (Arg1303 → Gln) может расщепляться с помощью CVFBb, и этот продукт оказался относительно устойчивым к эндогенной активности, подобной активности факторов Н и I (2-В), причем определенный участок альфа’-цепи (С3b) проявляет устойчивость, но еще может расщепляться при добавлении избытка факторов Н и I (2-D). Наличие продукта с молекулярной массой 43 кДа свидетельствует о расщеплении по Arg1320 (слабая полоса, соответствующая 71 кДа, представляет собой другой фрагмент альфа’-цепи, который можно увидеть при более длительной экспозиции), но при этом отсутствовала полоса 68 кДа, что свидетельствует о том, что этот мутант обладает устойчивостью к расщеплению мутантного Gln1303.3. The mutant C3M-I23 (Arg 1303 → Gln) can be cleaved using CVFBb, and this product turned out to be relatively resistant to endogenous activity similar to the activity of factors H and I (2-B), and a certain part of the alpha'-chain (C3b) exhibits stability, but can still be split by adding an excess of factors H and I (2-D). The presence of a product with a molecular weight of 43 kDa indicates Arg 1320 cleavage (the weak band corresponding to 71 kDa represents another fragment of the alpha chain that can be seen with a longer exposure), but there was no 68 kDa band, which indicates that this mutant is resistant to cleavage of the mutant Gln 1303 .
4. Мутант С3М-26 (Arg1303 → Gln, Arg1320 → Gln) может расщепляться с помощью CVFBb, и С3b-подобный продукт (альфа’) оказался устойчивым к эндогенной активности, подобной активности факторов Н и I (3-B). Он оказался также очень устойчивым к дополнительным факторам Н и I (3-D) по сравнению с немутантным С3 (1) и другими мутантами (2 и 4). Обнаружено небольшое количество продукта 46 кДа, что свидетельствует о некотором расщеплении мутантного Gln1303 (сопутствующий фрагмент 68 кДа также становился видимым при более длительной экспозиции). Обнаружено очень незначительное количество или не обнаружено совсем продукта с молекулярной массой 43 кДа, соответствующего какому-либо расщеплению Gln1320.4. The C3M-26 mutant (Arg 1303 → Gln, Arg 1320 → Gln) can be cleaved using CVFBb, and the C3b-like product (alpha ') was resistant to endogenous activity similar to the activity of factors H and I (3-B). It was also very resistant to additional factors H and I (3-D) compared to non-mutant C3 (1) and other mutants (2 and 4). A small amount of 46 kDa product was detected, which indicates some cleavage of the mutant Gln 1303 (a concomitant fragment of 68 kDa also became visible after a longer exposure). Very little or no product was found with a molecular weight of 43 kDa corresponding to any Gln 1320 cleavage.
Таким образом, мутация Arg - Gln в положении 1303 менее эффективна, чем мутация в положении 1320 в отношении предотвращения расщепления I-фактором. (Это медленное остаточное расщепление также может иметь место в мутанте C3M-I23 (Arg1303 → Gln), но промежуточный продукт 46 кДа, вероятно, быстро превращается в продукт 43 кДа в результате дальнейшего расщепления немутантного Arg1320).Thus, the Arg - Gln mutation at position 1303 is less effective than the mutation at
5. Мутант С3М-51 (Arg1320 → Gln) может расщепляться с помощью CVFBb, и этот продукт расщеплялся эндогенной активностью, подобной активности факторов Н и I (4-B) и дополнительными факторами Н и I (4-D). Наличие продукта 46 кДа (и слабая полоса, соответствующая 68 кДа) свидетельствуют о расщеплении Arg1303. Однако отсутствие полосы 46 кДа свидетельствует о том, что не происходило расщепления мутантного Gln1320.5. The C3M-51 mutant (Arg 1320 → Gln) can be cleaved using CVFBb, and this product was cleaved with endogenous activity similar to the activity of factors H and I (4-B) and additional factors H and I (4-D). The presence of a product of 46 kDa (and a weak band corresponding to 68 kDa) indicate the cleavage of Arg 1303 . However, the absence of a 46 kDa band indicates that no splitting of mutant Gln 1320 occurred.
Пример 5: Сравнение различных аминокислотных замен в положении 1303Example 5: Comparison of various amino acid substitutions at position 1303
1. Введение1. Introduction
В предыдущих примерах описаны мутации Arg1303 и Arg1320, приводящие к получению остатка глутамина. Обе мутации придавали устойчивость к расщеплению I-фактором в этих положениях. Однако обнаружена небольшая, но выявляемая степень расщепления Gln1303. Поэтому был создан и оценен ряд других аминокислотных замен в этом положении. Расщепление происходит в порядке убывания эффективности, когда остаток в положении 1303 представляет собой: Arg>Туr>[Cys или Trp]>Gln>[Glu или Gly]. Эти результаты являются неожиданнными поскольку: (I) все известные встречающиеся в естественных условиях расщепления, опосредованные I-фактором человека, происходят на карбоксильном конце остатков аргинина, поэтому было сделано предположение, что фермент нуждается в аргинине; и (II) если идет расщепление по другим остаткам, то можно предположить, что они должны быть аналогичны Arg по электростатическим характеристикам, т.е. представлять собой щелочной остаток (Lys или His) (например, трипсин избирательно расщепляет карбоксильный конец Arg, Lys или His), поэтому нельзя предугадать возможность расщепления при замещении тирозином.In the previous examples, mutations Arg 1303 and Arg 1320 are described, resulting in the production of a glutamine residue. Both mutations conferred resistance to I-factor cleavage at these positions. However, a small but detectable degree of Gln 1303 cleavage was detected. Therefore, a number of other amino acid substitutions at this position were created and evaluated. Cleavage occurs in decreasing order of efficiency when the residue at position 1303 is: Arg>Tyr> [Cys or Trp]>Gln> [Glu or Gly]. These results are unexpected because: (I) all known naturally occurring cleavages mediated by the human I-factor occur at the carboxyl end of arginine residues, so it has been suggested that the enzyme needs arginine; and (II) if there is a splitting into other residues, then we can assume that they should be similar to Arg in electrostatic characteristics, i.e. represent an alkaline residue (Lys or His) (for example, trypsin selectively cleaves the carboxyl end of Arg, Lys or His), so the possibility of cleavage by tyrosine substitution cannot be predicted.
Следовательно, замена Arg1303 на глицин или глутаминовую кислоту является предпочтительной для создания производного С3, устойчивого к инактивации I-фактором.Therefore, the replacement of Arg 1303 with glycine or glutamic acid is preferable to create a C3 derivative resistant to I-factor inactivation.
2. Методы2. Methods
2.1 Мутагенез: примененный мутагенный вырожденный праймер представял собой: caactgcccagc(gt) (ag) (cg)agctccaagatcacc (буквы в скобках обозначают смесь оснований в этом положении). Мутантов конструировали либо с помощью гэп-плазмидного метода (как описано ранее в примерах), либо с помощью "мегапраймерного метода" (V. Picard и др., Nucl. Asid Res. 22: 2587-91 (1994)), в котором обеспечивающий синтез против хода транскрипции праймер представлял собой caccaggaactgaatctagatgtgtccctc, а обеспечивающий синтез по ходу транскрипции праймер представлял собой gttttatggtgaccttaaggtcgaatttatta. Все мутации проводили на матрицах, в которых кодирующая С3 ДНК уже содержала мутации, при которых остаток аминокислоты в положении 1320 представлял собой глутамин, сайт рестрикции AflII был встроен в положение 4149 (как описано ранее в примерах), и что подтверждено с помощью секвенирования ДНК.2.1 Mutagenesis: the mutagenic degenerate primer used was: caactgcccagc (gt) (ag) (cg) agctccaagatcacc (letters in parentheses indicate a mixture of bases in this position). Mutants were constructed either using the gap-plasmid method (as described previously in the examples) or using the “megaprimer method” (V. Picard et al., Nucl. Asid Res. 22: 2587-91 (1994)), in which the synthesis versus transcription primer was caccaggaactgaatctagatgtgtccctc, and the synthesis primer was gttttatggtgaccttaaggtcgaatttatta. All mutations were performed on matrices in which C3-encoding DNA already contained mutations in which the amino acid residue at
2.2 Экспрессия: мутантов экспрессировали в клетках COS с использованием вектора pcDNA3, как описано ранее в примерах, метили биосинтетическим путем с помощью [35S] метионина в бессывороточной среде.2.2 Expression: mutants were expressed in COS cells using the pcDNA3 vector, as previously described in the examples, was biosynthetically labeled with [ 35 S] methionine in serum-free medium.
2.3 Анализ: супернатанты обрабатывали CVFBb (полученной путем взаимодействия CVF с факторами В и D в буфере, содержащем магний) и факторами Н и I с последующей иммунопреципитацией с антителом к С3 и разделением электрофорезом в полиакриламидном геле с ДСН, который проводили в восстанавливающих условиях (как описано ранее в примерах). Гель фиксировали, обрабатывали реагентом "Amplify" фирмы Amersham, сушили и экспонировали на авторадиографическую пленку, получая результат, приведенный на чертеже.2.3 Analysis: supernatants were treated with CVFBb (obtained by reacting CVF with factors B and D in a buffer containing magnesium) and factors H and I, followed by immunoprecipitation with an anti-C3 antibody and separation by SDS polyacrylamide gel, which was carried out under reducing conditions (as described earlier in the examples). The gel was fixed, treated with Amersham Amplify reagent, dried and exposed to an autoradiographic film, obtaining the result shown in the drawing.
3. Результаты3. Results
Расщепление, опосредованное I-фактором в положении 1303 (сайт 1), при отсутствии расщепления в положении 1320 (сайт 2) (где произошла замена на глутамин), приводит к получению полос, соответствующих 46 и 68 кДа. Видно, что расщепление происходит в следующем порядке: Arg(R)>Tyt(Y)>Cys(C) и Trp (W)>Gln(Q)>Gly(G) и Glu(E). Протеин дикого типа (аргинин в обоих положениях) расщепляется в обоих положениях с получением фрагментов с молекулярной массой 43 (которые слишком малы, чтобы проявляться в этом геле) и 68 кДа.The cleavage mediated by the I-factor at position 1303 (site 1), in the absence of cleavage at position 1320 (site 2) (where glutamine was replaced), results in bands corresponding to 46 and 68 kDa. It can be seen that the splitting occurs in the following order: Arg (R)> Tyt (Y)> Cys (C) and Trp (W)> Gln (Q)> Gly (G) and Glu (E). The wild-type protein (arginine in both positions) is cleaved in both positions to obtain fragments with a molecular weight of 43 (which are too small to appear on this gel) and 68 kDa.
4. Чертеж4. Drawing
Результаты приведены на фиг.4. Остатки в сайте 1 (положение 1303) и в сайте 2 (положение 1320) указаны над соответствующими дорожками.The results are shown in figure 4. Residues on site 1 (position 1303) and site 2 (position 1320) are indicated above the respective tracks.
Пример 6: Демонстрация повышенной устойчивости к инактивации факторами I и Н в результате мутации Arg1303 → GlnExample 6: Demonstration of Increased Resistance to Inactivation by Factors I and H as a result of Arg 1303 → Gln Mutation
1. Введение1. Introduction
В приведенных ранее примерах показано, что замена Arg1303 или Arg1320 глутамином делает этот сайт устойчивым к расщепленипю I-фактором. Мутация обоих сайтов приводит к получению молекулы, устойчивой к расщеплению в обоих сайтах. В настоящем примере дополнительно продемонстрировано, что одна мутация Arg1303 → Gln (без модификации Arg1320) приводит к значительной устойчивости к функциональной инактивации факторами I и Н по сравнению с диким типом.The previous examples show that replacing Arg 1303 or Arg 1320 with glutamine makes this site resistant to I-factor cleavage. Mutation of both sites results in a molecule resistant to cleavage at both sites. In the present example, it was further demonstrated that a single mutation Arg 1303 → Gln (without modification of Arg 1320 ) leads to significant resistance to functional inactivation by factors I and H compared with the wild type.
2. Метод2. Method
2.1 Экспрессия: Получение мутации Arg1303 → Gln описано в предыдущем примере. Этим мутантом трансфектировали СНО (обычная лабораторная линия клеток, происходящая из клеток яичника китайского хомячка) с помощью метода, основанного на использовании фосфата кальция, и стабильных трансфектантов отбирали по признаку устойчивости к G418 ("Geneticin", поставляемый фирмой Sigma). Собирали супернатанты клеточной культуры и экспрессированный С3 частично очищали с помощью осаждения сульфатом натрия (10-20% (мас./об.) фракция) и ионообменной хроматографии на Q-сефарозе и моно-Q-сефарозе (A.W. Dodds Methods Enzymol. 223:46 (1993)).2.1 Expression: Obtaining the mutation Arg 1303 → Gln described in the previous example. CHO (a standard laboratory cell line derived from Chinese hamster ovary cells) was transfected with this mutant using a calcium phosphate method and stable transfectants were selected for G418 resistance ("Geneticin" supplied by Sigma). Cell culture supernatants were collected and expressed C3 was partially purified by precipitation with sodium sulfate (10-20% (w / v) fraction) and ion exchange chromatography on Q-sepharose and mono-Q-sepharose (AW Dodds Methods Enzymol. 223: 46 (1993)).
2.2 Анализ: Овечьи эритроциты покрывали (сенсибилизировали) моноклональным антителом SО16 (R.A.Harrison и P.J.Lachmann Handbook of Experimental Immunology, 4-е изд., глава 39 (1986)) и затем 4,4 мл 5% (об./об.) суспензии инкубировали приблизительно с 10 мкг С2, 24 мкг С4 и 1 мкг С1 (очищенные компоненты комплемента человека) в течение 10 мин при 37° С в CFD (R.A.Harrison и P.J.Lachmann, выше). Затем инкубировали 0,8 мл этой смеси в течение 105 мин с 0,25 мл смеси, содержащей полуочищенный С3 мутантного или дикого типа и ЭДТК до конечной концентрации 12,5 мМ. Затем клетки промывали CFD и использовали для включения в содержащий CFD желатин (0,1% мас./об.) (CFD-гель). Радиолигандное связывание с меченным с помощью [125I] клоном 4 моноклонального антитела к С3 использовали для подтверждения, что осаждаются соответствующие количества С3b дикого или мутантного типа.2.2 Analysis: Sheep erythrocytes were coated (sensitized) with SO16 monoclonal antibody (RA Harrison and PJ Lachmann Handbook of Experimental Immunology, 4th ed., Chapter 39 (1986)) and then 4.4 ml of 5% (v / v) suspension was incubated with approximately 10 μg C2, 24 μg C4 and 1 μg C1 (purified human complement components) for 10 min at 37 ° C in CFD (RAHarrison and PJLachmann, supra). Then, 0.8 ml of this mixture was incubated for 105 min with 0.25 ml of the mixture containing semi-purified C3 mutant or wild type and EDTA to a final concentration of 12.5 mM. The cells were then washed with CFD and used to incorporate into gelatin containing CFD (0.1% w / v) (CFD gel). The radioligand binding to [ 125 I] labeled
Для анализа 40 мкл 5%-ной суспензии клеток разбавляли в 250 мкл CFD-геля и аликвоты объемом 50 мкл инкубировали с 50 мкл CFD-геля, содержащего разбавления каждого фактора I и Н до конечных концентраций 100, 10, 1 и 0 мкг/мл, при 37° С в течение 30 мин. Затем добавляли 0,9 мл CFD, клетки пеллетировали центрифугированием и промывали еще два раза, используя каждый раз по 1 мл CFD. Затем клетки ресуспендировали в 100 мкл CFD-геля, содержащего 100 мкг/мл В-фактора, 100 мкг/мл пропердина, 1 мкг/мл D-фактора и 0,3 мМ NiCl2. После инкубации в течение 10 мин при 37° С добавляли 0,9 мл CFD, содержащего 10 мМ ЭДТК и 2% (об./об.) нормальную сыворотку морской свинки. После дополнительной инкубации в течение 30 мин при 37° С неразрушенные в результате лизиса клетки пеллетировали центрифугированием и степень лизиса определяли, измеряя абсорбцию супернатанта при 412 нм. Абсорбцию, эквивалентную 100%-ному лизису, определяли из аликвотных количеств клеток, лизированных в воде, и отсюда рассчитывали процент лизиса.For analysis, 40 μl of a 5% cell suspension was diluted in 250 μl of CFD gel and 50 μl aliquots were incubated with 50 μl of CFD gel containing dilutions of each factor I and H to final concentrations of 100, 10, 1 and 0 μg / ml at 37 ° C for 30 minutes Then 0.9 ml CFD was added, the cells were pelleted by centrifugation and washed two more times, using 1 ml CFD each time. Cells were then resuspended in 100 μl CFD gel containing 100 μg / ml B-factor, 100 μg / ml properdine, 1 μg / ml D-factor and 0.3 mM NiCl 2 . After incubation for 10 min at 37 ° C, 0.9 ml of CFD containing 10 mM EDTA and 2% (v / v) normal guinea pig serum was added. After an additional incubation for 30 min at 37 ° C, the cells not destroyed by lysis were pelletized by centrifugation and the degree of lysis was determined by measuring the absorbance of the supernatant at 412 nm. Absorption equivalent to 100% lysis was determined from aliquots of cells lysed in water, and the percentage of lysis was calculated from this.
Этот анализ позволяет оценить способность осажденных С3b образовывать функционально активную конвертазу С3bВbР. Превращение в iC3b предотвращает образование конвертазы и последующий лизис в сыворотке/ЭДТК.This analysis allows one to evaluate the ability of precipitated C3b to form a functionally active convertase C3bBbP. Conversion to iC3b prevents convertase formation and subsequent serum / EDTA lysis.
3. Результаты3. Results
Результаты, приведенные на чертеже, свидетельствуют о том, что для устранения гемолитической активности мутанта Arg1303 → Gln необходимы более, чем 10-кратные количества I-фактора и Н-фактора, по сравнению с диким типом. Эта мутация, таким образом, дает преимущество при создании производного С3, С3b-продукт которого обладает устойчивстью к инактивации факторами Н и I. Этот эффект может быть следствием либо большей устойчивости к расщеплению в положении 1303 (когда Arg заменен на Gln), либо большей устойчивости к расщеплению в положении 1320, когда расщепление сначала происходит в положении 1303.The results shown in the drawing indicate that to eliminate the hemolytic activity of the Arg 1303 → Gln mutant, more than 10-fold amounts of I-factor and H-factor are required, compared with the wild type. This mutation, therefore, gives an advantage when creating a derivative of C3, the C3b product of which is resistant to inactivation by factors H and I. This effect can be a result of either greater resistance to cleavage at position 1303 (when Arg is replaced by Gln), or greater stability to cleavage at
4. Чертеж4. Drawing
Результаты приведены на фиг.5. На оси Х отложена концентрация факторов Н и I. Q1 обозначает мутацию Arg1303 → Gln. Лизис (%) измеряют согласно тому, как описано в методах.The results are shown in figure 5. The concentration of factors H and I is plotted on the X axis. Q1 denotes the Arg 1303 → Gln mutation. Lysis (%) is measured as described in the methods.
ЗаключениеConclusion
Важными особенностями человеческого С3, присущими модифицированным вариантам, представленным в настоящем описании, являются следующие:Important features of human C3 inherent in the modified variants presented in the present description are the following:
(I) Молекула содержит производное, функционально подобное С3b, которое может быть объединено с функционально активным человеческим В-фактором, и кроме того может расщепляться человеческим D-фактором с получением фермента, способного расщеплять человеческий С3.(I) The molecule contains a derivative that is functionally similar to C3b, which can be combined with a functionally active human B-factor, and can also be cleaved by the human D-factor to produce an enzyme capable of cleaving human C3.
(II) Аминокислотные последовательности производных имеют большую гомологию с С3 людей, чем с С3 любых других видов, для которых в настоящее время имеются данные о последовательности, или с любой другой известной в настоящее время последовательностью протеина. Структурные особенности С3, характерные для протеина дикого типа, но необязательные для модифицированных производных, включают следующие особенности:(II) The amino acid sequences of the derivatives have greater homology with C3 of humans than with C3 of any other species for which sequence data are currently available, or with any other protein sequence currently known. Structural features of C3 characteristic of a wild-type protein, but optional for modified derivatives, include the following features:
(а) Кодирующая последовательность ДНК и последовательность транслированного протеина для варианта человеческого С3, который использовался в примерах изобретения, приведенных в настоящем описании, представлены на фиг.2 и 1 соответственно. Эта последовательность протеина отличается от опубликованной последовательности [2] по крайней мере двумя аминокислотами (детали приведены в примерах). Можно предположить, что с функций С3 совместимо существенно больше вариаций, даже если большинство из них не присутствует в популяции.(a) The coding DNA sequence and the translated protein sequence for the human C3 variant used in the examples of the invention described in the present description are shown in FIGS. 2 and 1, respectively. This protein sequence differs from the published sequence [2] by at least two amino acids (details are given in the examples). It can be assumed that significantly more variations are compatible with C3 functions, even if most of them are not present in the population.
(б) Первичный продукт трансляции процессируется в результате протеолитического расщепления на две связанные дисульфидными мостиками цепи, альфа-цепь (остатки 672-1663) и бета-цепь (остатки 23-667), с удалением сигнальной последовательности (остатки 1-22).(b) The primary translation product is processed by proteolytic cleavage into two chains connected by disulfide bridges, the alpha chain (residues 672-1663) and the beta chain (residues 23-667), with the removal of the signal sequence (residues 1-22).
(в) Зрелый протеин содержит тиольную сложноэфирную связь между остатками Cys1010 и Gln1013.(c) The mature protein contains a thiol ester linkage between Cys1010 and Gln1013 residues.
(г) С3-конвертаза расщепляет С3 с удалением С3а (остатки 672-748). После этой реакции происходит разрыв тиольной сложноэфирной связи.(d) C3 convertase cleaves C3 to remove C3a (residues 672-748). After this reaction, a rupture of the thiol ester bond occurs.
(д) В присутствии Н-фактора I-фактор расщепляет С3b между остатками Argl303 и Ser 1304 и между Argl320 и Ser 1321.(e) In the presence of the H factor, the I factor cleaves C3b between Argl303 and Ser 1304 residues and between Argl320 and Ser 1321.
Модификации, созданные на нативной молекуле С3Modifications created on the native C3 molecule
Замена Arg1303 на GlnReplacing Arg 1303 with Gln
Эта модификация затрагивает один сайт расщепления С3b I-фактором. Ее действие направлено на снижение уровня расщепления I-фактором в этом положении. Замена на глутамин выбрана с целью устранения положительного заряда аргинина, что, вероятно, важно для серин-претеазной активности I-фактора, но при этом сохраняется характеристика гидрофильности и близкий размер цепи, что должно снизить до минимума любые нарушения третичной структуры протеина. Это предположение подтверждается данными о том, что мутация не мешала процессингу двухцепочечной структуры, образованию тиольной сложноэфирной связи или расщеплению С3 С3-конвертазой. Замена Arg на другую аминокислоту может дать подобный или даже более выраженный эффект, что показано в примере 5.This modification affects one C3b I-factor cleavage site. Its action is aimed at reducing the level of I-factor cleavage in this position. The substitution for glutamine was chosen in order to eliminate the positive charge of arginine, which is probably important for the serine-protease activity of the I-factor, but the hydrophilicity characteristic and close chain size are preserved, which should minimize any disturbances in the tertiary structure of the protein. This assumption is supported by evidence that the mutation did not interfere with the processing of the double-stranded structure, the formation of a thiol ester bond, or the cleavage of C3 by C3 convertase. Replacing Arg with another amino acid can give a similar or even more pronounced effect, as shown in example 5.
Также представляется возможным уменьшить это расщепление с помощью замены Ser1304 (другая сторона сайта расщепления) или других остатков, участвующих во взаимодействии фермент-субстрат.It also seems possible to reduce this cleavage by substituting Ser 1304 (the other side of the cleavage site) or other residues involved in the enzyme-substrate interaction.
Замена Arg1320 на GlnReplacing Arg 1320 with Gln
Эта модификация затрагивает другой сайт расщепления С3b I-фактором. Ее действие направлено на значительное снижение уровня (фактически на устранение) расщепления I-фактором в этом положении. Замена на глутамин была сделана в соответствии с такими же критерями, как описано выше, и эта мутация также не мешала процессингу двухцепочечной структуры, образованию тиольной сложноэфирной связи или расщеплению С3 С3-конвертазой. И в этом случае замена на другую аминокислоту, а также замена Ser1321 или других остатков, участвующих во взаимодействии фермент-субстрат, может дать подобный эффект.This modification affects another C3b I-factor cleavage site. Its action is aimed at a significant reduction in the level (actually elimination) of I-factor cleavage in this position. The substitution for glutamine was made in accordance with the same criteria as described above, and this mutation also did not interfere with the processing of the double-stranded structure, the formation of a thiol ester bond, or the cleavage of C3 by C3 convertase. And in this case, substitution with another amino acid, as well as substitution of Ser 1321 or other residues involved in the enzyme-substrate interaction, can give a similar effect.
Комбинация двух мутаций, Arg1303 → Gln и Arg1320 → Gln, защищает С3b от инактивации и, следовательно, поддерживает его способность формировать часть активной С3bВb-конвертазы. Также могут применяться другие мутации (включая комбинации мутаций), устраняющие обе реакции расщепления (например, Arg1303 → Glu или Arg1303 → Gly могут использоваться в комбинации с Arg1320 → Gln).The combination of two mutations, Arg 1303 → Gln and Arg 1320 → Gln, protects C3b from inactivation and, therefore, supports its ability to form part of the active C3bBb convertase. Other mutations (including combinations of mutations) can be used that eliminate both cleavage reactions (for example, Arg 1303 → Glu or Arg 1303 → Gly can be used in combination with Arg 1320 → Gln).
Пример 7: Различные мутации, которые снижают взаимодействие C3b/C3i с Н-факторомExample 7: Various mutations that reduce the interaction of C3b / C3i with the H-factor
7.1 Введение7.1 Introduction
В других лабораториях получены данные, базирующиеся либо на действиях синтетических пептидов (Ganu V.S. и Muller-Eberhard H.J., 1985, Complement 2:27; Becherer J.D. и др., 1992, Biochemistry 31: 1787-1794), либо на ограниченном мутагенезе (Taniguchi-Sidle А. и Isenman D.E., 1994 J. Immunol. 153: 5285-5302), позволяющие предположить, что остатки 752-761 в первичной последовательности транскрипта С3 (см. фиг.1) могут участвовать во взаимодействии с Н-фактором. Однако в других опубликованных данных предполагается, что только остатки 767-776 участвуют во взаимодействии с Н-фактором, а остатки 752-761 важны для взаимодействия с В-фактором (Fishelson, 1991, Mol. Immunol. 28:545-552). Авторы изобретения предположили, что более интенсивный мутагенез этой области может уменьшить аффинность к Н-фактору и тем самым является желательным для цели создания производного С3, устойчивого к Н-фактору. Кроме того, было сделано предположение, что важными для мутации остатками могут являться выступающие кислотные остатки (аспарагиновой и глутаминовой кислот) и что может оказаться целесообразным заменить их на нейтральные остатки, которые способны опосредовать сильные взаимодействия с меньшей вероятностью. В этом примере описаны замена остатков 752-754 Asp-Glu-Asp на Gly-Ser-Gly в сочетании с заменой остатков 758-760 Glu-Glu-Asn на Gly-Ser-Gly. Продукт обладает пониженными характеристиками расщепления, что согласуются с уменьшением чувствительности к Н-фактору. Это является подтверждением того, что С3 может быть модифицирован с целью уменьшения свяывания Н-фактора и, следовательно, снижения чувствительности к факторам Н и I. Эти модификации являются желательными для получения С-конвертазы, стабильной в физиологических условиях.In other laboratories, data were obtained based either on the actions of synthetic peptides (Ganu VS and Muller-Eberhard HJ, 1985, Complement 2:27; Becherer JD et al., 1992, Biochemistry 31: 1787-1794), or on limited mutagenesis (Taniguchi Sidle A. and Isenman DE, 1994 J. Immunol. 153: 5285-5302), suggesting that residues 752-761 in the primary sequence of the C3 transcript (see FIG. 1) may be involved in interaction with the H-factor. However, other published data suggest that only residues 767-776 are involved in interaction with the H-factor, and residues 752-761 are important for interaction with the B-factor (Fishelson, 1991, Mol. Immunol. 28: 545-552). The inventors have suggested that a more intense mutagenesis of this region can reduce the affinity for the H-factor and is therefore desirable for the purpose of creating a derivative of C3 resistant to the H-factor. In addition, it was hypothesized that prominent acid residues (aspartic and glutamic acids) may be important for mutation residues and that it may be appropriate to replace them with neutral residues that are able to mediate strong interactions with less probability. This example describes the replacement of residues 752-754 of Asp-Glu-Asp with Gly-Ser-Gly in combination with the replacement of residues 758-760 of Glu-Glu-Asn with Gly-Ser-Gly. The product has reduced cleavage characteristics, which are consistent with a decrease in sensitivity to the H factor. This confirms that C3 can be modified in order to reduce the binding of the H-factor and, therefore, reduce the sensitivity to factors H and I. These modifications are desirable to obtain a C-convertase that is stable under physiological conditions.
7.2 Метод7.2 Method
Методы мутагенеза, экспрессии и анализа описаны ранее в примерах. Синтезированный мутагенный олигонуклеотид имел последовательность:Methods of mutagenesis, expression and analysis are described previously in the examples. The synthesized mutagenic oligonucleotide had the sequence:
agtaacctgggttcgggcatcattgcaggatcgggcatcgtttcc.agtaacctgggttcgggcatcattgcaggatcgggcatcgtttcc.
7.3. Результаты7.3. results
Результаты реакций расщепления приведены на фиг.6. Они показывают что:The results of the cleavage reactions are shown in Fig.6. They show that:
1. Добавление CVFBb к С3 дикого типа приводит к элиминации альфа-цепи (дорожка 2), поскольку образовавшийся С3b чувствителен к низким концентрациям факторов I и Н в супернатанте культуры. C3i, образовавшийся в процессе экспрессии или последующей инкубации, аналогичным образом разлагался с получением iC3i. Добавление экзогенных факторов I и Н (дорожки 3 и 4) не вносит изменения относительно дорожек 1 и 2 соответственно, поскольку сама среда содержит достаточную активность фактора Н и I для осуществления полного расщепления.1. Adding CVFBb to wild-type C3 leads to the elimination of the alpha chain (lane 2), since the resulting C3b is sensitive to low concentrations of factors I and H in the culture supernatant. C3i formed during expression or subsequent incubation was similarly decomposed to give iC3i. The addition of exogenous factors I and H (
2. В противоположность этому обработка мутанта С3 с помощью CVFBb (дорожка 6) не приводит к исчезновению альфа-цепи. Наблюдается образование некоторого количества альфа’, что соответствует С3b, но некоторая их часть или они все сохраняются, что свидетельствует о том, что устойчивость альфа-цепи не является только результатом отсутствия расщепления CVFBb. Оставшаяся нерасщепленной альфа-цепь на дорожке 2, следовательно, может представлять собой C3i, не расщепленный эндогенными активностями факторов Н и I, хотя также вероятно, что некоторая часть продукта представляет собой нативный С3, сохранившийся в случае, если мутант приобрел частичную устойчивость к CVFBb. Добавление высоких концентраций экзогенных факторов Н и I (дорожки 7 и 8) приводит к уменьшению альфа- и альфа’-цепей, что свидетельствует о том, что (I) мутант является не полностью устойчивым к этим факторам и (II) альфа-цепь, нерасщепленнная CVFBb (дорожка 2) скорее происходит из C3i (который расщепляется факторами Н и I, но не расщепляется CVFBb), а не из нативного С3 (который расщепляется CVFBb, а не факторами Н и I). То, что не вся альфа-цепь оказывается расщепленной, даже на дорожке 8, вероятно, является результатом устойчивости к факторам Н и I.2. In contrast, treatment of the C3 mutant with CVFBb (lane 6) does not lead to the disappearance of the alpha chain. The formation of a certain amount of alpha ’is observed, which corresponds to C3b, but some or all of them are preserved, which indicates that the stability of the alpha chain is not only the result of the lack of CVFBb cleavage. The remaining undigested alpha chain in
Таким образом, изменение остатков 752-754 и остатков 758-760 может приводить к получению молекулы С3, которая еще может расщепляться С3-конвертазами, но является частично устойчивой к действиям факторов Н и I. С учетом других опубликованных данных это представляется наиболее вероятным, потому что мутации модифицировали область, участвующую во взаимодействии с Н-фактором, что привело к снижению аффинности к Н-фактору.Thus, a change in residues 752-754 and residues 758-760 can lead to the formation of a C3 molecule, which can still be cleaved by C3 convertases, but is partially resistant to the effects of factors H and I. Given other published data, this seems most likely, therefore that mutations modified the region involved in the interaction with the H-factor, which led to a decrease in affinity for the H-factor.
Пример 8: Сайт С3, в котором может быть индуцирована мутация с целью модификации взаимодействия C3i с В-факторомExample 8: C3 site in which a mutation can be induced to modify the interaction of C3i with the B factor
8.1 Введение8.1 Introduction
В предыдущих примерах показано, что мутации С3 могут изменять взаимодействия с факторами Н и I. Для выявления других сайтов в С3, которые могут взаимодействовать с В-фактором, проведено сравнение с известными последовательностями молекул С3 из различных видов, а также с доступными последовательностями С4 и других гомологичных протеинов. Выявлена область, соответствующая остаткам 1427-1433 человеческого С3, которая может участвовать в специфичных функциях С3 и С4. Они могут включать взаимодействие с В-фактором (или с его гомологом С2 в случае С4), но необязательно, поскольку другие возможные функции включают образование тиольной сложноэфирной связи, превращение в С3b (или в форму С4b), взаимодействие с субстратом С3 и/или С5 при конвертазной активности и взаимодействие с I-фактором и с его кофакторами. Таким образом, выбранные остатки заменяли на соответствующие остатки (основываясь на анализе первичной структуры последовательности), обнаруженные в другом гомологичном протеине, в данном случае в человеческом С5. Так, в положении 1427 заменяли остаток Arg на Gln, в положении 1431 заменяли остаток Lys на Asp и в положении 1433 заменяли остаток Glu на Gln. Обнаружено, что образовавшийся мутант чувствителен к расщеплению С3-конвертазой (CVFBb) и продукт С3b может расщепляться факторами Н и I. Однако этот мутант не поддерживает превращения В-фактора в Вb плюс Ва, что обусловлено связыванием В-фактора с C3i (или с С3b). Таким образом, получено подтверждение того, что изменение в этой области уменьшает взаимодействие с В-фактором. Хотя это является нежелательным для получения суперактивной С3-конвертазы, этот факт свидетельствует о том, что другие модификации указанной области С3 также могут изменять взаимодействие с В-фактором и некоторые из них, вероятно, могут увеличивать афинность. Как следствие, такие мутации также могут увеличивать стабильность и активность бимолекулярного фермента конвертазы С3bВb (или C3iBb).In the previous examples, it was shown that C3 mutations can change interactions with factors H and I. To identify other sites in C3 that can interact with the B factor, a comparison was made with known sequences of C3 molecules from various species, as well as with available C4 and other homologous proteins. The region corresponding to residues 1427-1433 of human C3 has been identified, which can participate in the specific functions of C3 and C4. These may include interaction with a B-factor (or its homologue C2 in case of C4), but not necessarily, since other possible functions include the formation of a thiol ester bond, conversion to C3b (or into C4b form), interaction with a substrate C3 and / or C5 with convertase activity and interaction with the I-factor and with its cofactors. Thus, the selected residues were replaced with the corresponding residues (based on the analysis of the primary structure of the sequence) found in another homologous protein, in this case, human C5. So, at position 1427, the Arg residue was replaced with Gln, at position 1431, the Lys residue was replaced with Asp, and at position 1433, the Glu residue was replaced with Gln. It was found that the resulting mutant is sensitive to cleavage by C3 convertase (CVFBb) and the C3b product can be cleaved by factors H and I. However, this mutant does not support the conversion of the B factor into Bb plus Ba, due to the binding of the B factor to C3i (or to C3b ) Thus, confirmation has been obtained that a change in this region reduces the interaction with the B factor. Although this is undesirable for the preparation of a superactive C3 convertase, this fact indicates that other modifications of the indicated C3 region can also change the interaction with the B factor and some of them are likely to increase affinity. As a consequence, such mutations can also increase the stability and activity of the bimolecular C3bBb (or C3iBb) convertase enzyme.
8.2 Методы8.2 Methods
Первичные структуры последовательностей, приведенные далее в таблице I (в конце текста), иллюстрируют, причину, по которой авторы изобретения считают, что эта область является перспективной для мутагенеза. Предполагается, что характер определенных остатков в этой области был выраженно консервативен в С3 и С4, но сильно отличался в других протеинах. Отобраны остатки в положениях 1427, 1431 и 1433, поскольку природа их заряда характерна для групп, которые могут участвовать во взаимодействиях протеин-протеин. Были осуществлены замены соответствующих остатков человеческого С5, поскольку они проявляли очень выраженные различия электростатических свойств, но внутри контекста некоторых других консервативных остатков, которые указывают на сходство их локального строения.The primary sequence structures shown in Table I below (at the end of the text) illustrate the reason why the inventors believe that this area is promising for mutagenesis. It is assumed that the nature of certain residues in this region was strongly conserved in C3 and C4, but was very different in other proteins. Residues at positions 1427, 1431, and 1433 were selected, since the nature of their charge is characteristic of groups that can participate in protein-protein interactions. Replacements were made for the corresponding residues of human C5, because they showed very pronounced differences in electrostatic properties, but within the context of some other conservative residues, which indicate the similarity of their local structure.
Методы мутагенеза, экспрессии и анализа реакций расщепления С3 соответствуют таковым, описанным в представленных ранее в примерах (примеры 1-4). Синтезированный мутагенный олигонуклеотид имел последовательность: tggtgttgaccaatacatctccgactatcagctggacaa.Methods of mutagenesis, expression and analysis of C3 cleavage reactions correspond to those described in the examples presented earlier (examples 1-4). The synthesized mutagenic oligonucleotide had the sequence: tggtgttgaccaatacatctccgactatcagctggacaa.
Анализ превращения В-фактораB Factor Conversion Analysis
Экспрессированный продукт очищали от среды клеток COS аффинной хроматографией на колонке типа Clone-3-сефароза, как описано в примере 9. Этот метод приводит к значительному превращению формы C3i с разорванной тиолэфирной связью. С3 дикого типа выделяли с помощью такой же методики. Разбавления С3 дикого типа (1/5, 1/25 и 1/125) разгоняли с помощью электрофореза в ПААГ с ДСН (восстанавливающие условия) параллельно с мутантом С3, и окрашивание серебром показало, что мутант присутствовал в концентрации, эквивалентной таковой, соответствующей разбавлению дикого типа несколько ниже, чем 1/25, но существенно выше, чем 1/125. Такие же разбавления использовали при анализе превращения В-фактора. 5 мкл этих С3 инкубировали с 25 мкл CFD-G, содержащего 5 мкг/мл D-фактора и приблизительно 1,6 мкг/мл меченного с помощью 125I В-фактора (приблизительно 1000-2000 распадов в мин/мкл) в течение 3 ч при 37° С. Затем образцы анализировали с помощью ДСН-ПААГ (восстанавливающие условия) с последующей авторадиографией высушенного геля. Результаты приведены на фиг.7.The expressed product was purified from the medium of COS cells by affinity chromatography on a Clone-3-Sepharose type column as described in Example 9. This method results in a significant conversion of the C3i form with a cleaved thiol ester bond. Wild-type C3 was isolated using the same technique. Wild type C3 dilutions (1/5, 1/25, and 1/125) were dispersed by SDS page stripping (reducing conditions) in parallel with the C3 mutant, and silver staining showed that the mutant was present at a concentration equivalent to that corresponding to the dilution wild-type is slightly lower than 1/25, but significantly higher than 1/125. The same dilutions were used in the analysis of the transformation of the B-factor. 5 μl of these C3 were incubated with 25 μl of CFD-G containing 5 μg / ml D-factor and approximately 1.6 μg / ml labeled with 125 I B-factor (approximately 1000-2000 decays per min / μl) for 3 h at 37 ° C. Then the samples were analyzed using SDS-PAGE (reducing conditions) followed by autoradiography of the dried gel. The results are shown in Fig.7.
8.3 Результаты8.3 Results
Как видно на фиг.7, выраженное расщепление В-фактора происходит даже при разбавлении С3 дикого типа (C3i) 1/125. В противоположность этому никакого заметного расщепления не наблюдали в присутствии мутантного, даже неразбавленного С3, что должно соответствовать более высокой концентрации, чем разбавление 1/125 образца дикого типа.As can be seen in Fig.7, a pronounced cleavage of the B-factor occurs even when diluting wild-type C3 (C3i) 1/125. In contrast, no noticeable cleavage was observed in the presence of mutant, even undiluted C3, which should correspond to a higher concentration than a dilution of 1/125 wild-type sample.
Таким образом, этот мутант, вероятно, имеет уменьшенную способность расщеплять В-фактор, наиболее вероятно вследствие уменьшения его аффинности к связыванию В-фактора. Следовательно, в С3 имеется область, при индукции мутации в которой изменяется взаимодействие между C3i (или С3b) и В-фактором и, возможно, также изменение стабильности конвертазы (С3iВb или С3bВb).Thus, this mutant probably has a reduced ability to cleave the B-factor, most likely due to a decrease in its affinity for B-factor binding. Therefore, in C3 there is a region in which the mutation is induced, in which the interaction between the C3i (or C3b) and the B-factor changes, and possibly also the stability of the convertase (C3iBb or C3bBb).
Пример 9: Очистка экспрессированных мутантных молекул С3Example 9: Purification of Expressed C3 Mutant Molecules
9.1 Введение9.1 Introduction
В этом примере продемонстрировано, как мутантные молекулы С3 могут быть выделены из среды для экспрессии, такой, как культуральная среда, трансфектированных эукариотических клеток. С помощью простой аффинной очистки получают молекулы С3 достаточной чистоты для использования в тестах по определению функций и для конъюгации с антителом с помощью метода, описанного в примере 10. Хотя элюирование из антитела сопровождается гидролизом значительной части внутреннего тиоэфира, продукт С3i еще остается пригодным в качестве предшественника для получения активной С3-конвертазы, а также для получения конъюгатов С3i-антитело. Этот подход, вероятно, может рассматриваться как часть способа получения препарата, необходимого для использования in vivo.This example demonstrates how mutant C3 molecules can be isolated from expression media, such as culture medium, of transfected eukaryotic cells. Using simple affinity purification, C3 molecules of sufficient purity are obtained for use in function tests and for conjugation with the antibody using the method described in Example 10. Although elution from the antibody is accompanied by hydrolysis of a significant portion of the internal thioether, the C3i product still remains suitable as a precursor to obtain active C3 convertase, as well as to obtain conjugates of C3i antibody. This approach can probably be considered as part of the method of obtaining the drug necessary for in vivo use.
9.2 Метод9.2 Method
Очистка аффинной хроматографией на колонке типа Clone-3-сефароза.Purification by affinity chromatography on a Clone-3-Sepharose-type column.
Clone-3 представляет собой крысиное моноклональное антитело, которое специфично по отношению к С3 и его производным, включая С3b и С3i (Lachmann P.J. и др., 1980, J. Immunol. 41: 503-515). Доступны также другие моноклональные антитела к С3, и они в ряде случаев успешно используются для выделения С3 из небольших количеств плазмы человека (Dodds A.W., 1993, Methods Enzymol. 223:46-61) и, следовательно, также могут применяться для выделения молекул, экспрессированных ех vivo. Фракцию IgG сшивали с сефарозой CL-4B, используя дицианбромид (методика описана у Harrison и Lachmann, 1986, Handbook of Experimental Immunology, 4-е изд., под ред. Weir, Herzenberg, Blackwell и Herzenberg; Blackwell, Oxford). Супернатанты культур либо непосредственно пропускали через колонку из этой смолы (повторная циркуляция), либо сначала концентрировали осаждением с помощью 25%-ного (мас./об.) Na2SO4 и повторно растворяли и подвергали диализу в противотоке ЗФР, 5 мМ NaN3. Затем колонку последовательно промывали (I) ЗФР, 5 мМ NaN3 и (II) ЗФР, содержащим 1 М NaCl. Связанный С3 элюируется 50 мМ натрий -боратным буфером, рН 10,5 и его немедленно нейтрализовали, собирая фракции объемом 0,9 мл в 0,1 мл 1 М трис/НСl-буфера, рН 7. Затем продукт подвергали диализу в противотоке ЗФР, 5 мМ NаN3.Clone-3 is a rat monoclonal antibody that is specific for C3 and its derivatives, including C3b and C3i (Lachmann PJ et al., 1980, J. Immunol. 41: 503-515). Other monoclonal antibodies to C3 are also available, and in some cases they have been successfully used to isolate C3 from small amounts of human plasma (Dodds AW, 1993, Methods Enzymol. 223: 46-61) and, therefore, can also be used to isolate molecules expressed ex vivo. The IgG fraction was crosslinked with CL-4B sepharose using dicyanbromide (procedure described by Harrison and Lachmann, 1986, Handbook of Experimental Immunology, 4th ed., Edited by Weir, Herzenberg, Blackwell and Herzenberg; Blackwell, Oxford). Culture supernatants were either directly passed through a column of this resin (re-circulation) or first concentrated by precipitation with 25% (w / v) Na 2 SO 4 and re-dissolved and dialyzed in countercurrent PBS, 5 mM NaN 3 . Then, the column was washed successively with (I) PBS, 5 mM NaN 3 and (II) PBS containing 1 M NaCl. Bound C3 was eluted with 50 mM sodium borate buffer, pH 10.5, and it was immediately neutralized by collecting 0.9 ml fractions in 0.1 ml of 1 M Tris / Hcl buffer,
Получение С3, несущего "His-Tag"Obtaining C3 Bearing His-Tag
"His-Tag" (меченый гистидин) представляет собой нить остатков гиститида, проявляющую аффинность к колонкам, несущим ионы никеля. Этот метод применяли с целью выделения экспрессированного продукта. Предполагается, что этот метод может оказаться пригодным для выделения экспрессированных мутантных молекул С3, поэтому авторы изобретения применили инсерционный мутагенез для получения плазмиды, кодирующей С3, с хвостом, состоящим из 6 остатков гистидина на карбоксильном конце (С-конец, непосредственно прилегающий к остатку 1663). Такая локализация для "His-Tag" была выбрана с тем, чтобы уменьшить до минимума вмешательство в синтез, укладку, процессинг и образование дисульфидной связи полученного С3. Остаток 1661 представляет собой остаток цистеина, участвующий в образовании дисульфидной связи с предыдущим остатком последовательности (вероятно, Cys 1537; Dolmer К. и Sottrup-Jensen L., 1993, FEBS-Lett. 315:85-90) и, следовательно, представляется целесообразным сделать вставку за этим структурным элементом. Мутацию встраивали с помощью "гэп-плазамидного" метода, который применяли в примере 1, используя синтезированный мутагенный олигонуклеотид со следующей последовательностью: tgggtgccccaaccatcatcatcatcatcattgaccacaccccc."His-Tag" (tagged histidine) is a filament of histitide residues exhibiting affinity for columns carrying nickel ions. This method was used to isolate the expressed product. It is assumed that this method may be suitable for the isolation of expressed mutant C3 molecules, therefore, the inventors used insertion mutagenesis to obtain a plasmid encoding C3 with a tail consisting of 6 histidine residues at the carboxyl end (C-terminus immediately adjacent to residue 1663) . Such localization for His-Tag was chosen in order to minimize interference with the synthesis, folding, processing, and disulfide bond formation of the resulting C3. Residue 1661 is a cysteine residue involved in the formation of a disulfide bond with the previous residue of the sequence (probably Cys 1537; K. Dolmer and Sottrup-Jensen L., 1993, FEBS-Lett. 315: 85-90) and therefore seems appropriate make an insert behind this structural element. The mutation was introduced using the "gap-plasmid" method, which was used in example 1, using the synthesized mutagenic oligonucleotide with the following sequence: tgggtgccccaaccatcatcatcatcatcattgaccacaccccc.
Встраивание правильной последовательности подтверждали с помощью секвенирования ДНК. Последовательность ДНК после этого могла быть перенесена в экспрессирующий вектор. После трансфекции эукариотических клеток представляется возможным выделение экспрессированного С3 в результате аффинности к колонке, несущей ионы никеля, или с помощью любого другого матрикса, обладающего специфичной аффинностью по отношению к "His-Tag".The insertion of the correct sequence was confirmed by DNA sequencing. The DNA sequence could then be transferred to an expression vector. After transfection of eukaryotic cells, it is possible to isolate expressed C3 as a result of affinity for a column carrying nickel ions, or using any other matrix having a specific affinity for His-Tag.
9.3 Результаты9.3 Results
Многочисленные мутанты С3 были очищены на колонке Clone-3-сефароза, включая мутантов, описанных в примерах 1 и 2 и экспрессированных в клетках СНО. Продукты сохраняли способность поддерживать расщепление В-фактора D-фактором. Этот же метод применяли для выделения мутанта, описанного в примере Б2, экспрессированного в клетках COS. Окрашенные серебром ДСН-ПААГ-гели, позволили выявить, что чистота выделенных продуктов не была 100%-ной, а часто была выше или равна 50%. Это связано с исходными материалами, обычно содержащими менее 10 мкг/мл С3 в 10% (об./об.) фетальной телячьей сыворотке плюс другие клеточные протеины. Кроме того, С3 не разлагались в процессе выделения и активность эндогенных факторов Н и I, вероятно, была устранена.Numerous C3 mutants were purified on a Clone-3-Sepharose column, including the mutants described in Examples 1 and 2 and expressed in CHO cells. Products retained the ability to maintain B factor cleavage by the D factor. The same method was used to isolate the mutant described in Example B2 expressed in COS cells. Silver stained SDS-PAGE gels revealed that the purity of the isolated products was not 100%, but often was higher or equal to 50%. This is due to starting materials typically containing less than 10 μg / ml C3 in 10% (v / v) fetal calf serum plus other cellular proteins. In addition, C3 did not decompose during the isolation process and the activity of endogenous factors H and I was probably eliminated.
Очистка посредством "His-Tag" включает более мягкие условия элюирования из колонки, несущей ионы никеля. Например, была использована ЭДТК. Таким образом, применение этого метода для С3 должно обеспечить выделение без разрыва внутренней тиольной сложноэфирной связи.Purification by His-Tag includes milder elution conditions from a column containing nickel ions. For example, EDTA was used. Thus, the application of this method for C3 should ensure the isolation without breaking the internal thiol ester bond.
Пример 10: Конъюгация C3i с антителом и применение для обеспечения активности С3-конвертазы в отношении конкретной клеткиExample 10: Conjugation of C3i with an Antibody and Use to Ensure C3 Convertase Activity Against a Specific Cell
10.1 Введение10.1 Introduction
Одним из предметов изобретения является тот факт, что стабильные С3-конвертазы, происходящие из мутантных молекул С3, должны вызывать усиленное превращение С3, которое, если оно локализовано в конкретном сайте-мишени, будет усиливать зависящую от комплемента атаку на эту мишень. Предпочтительным способом направления ответа является связывание мутантной молекулы С3 либо в виде производного C3i, либо в виде производного С3b, с антителом, специфическим по отношению к требуемой мишени. В этом примере продемонстрирована рабочая методика получения таких конъюгатов, которая применима для мутантных молекул C3i или С3b и может применяться для материала, очищенного из экспрессирующей системы на основе аффинности, даже, если в процессе очистки была разрушена тиольная сложноэфирная С3. Путем связывания C3i с антителом, которое специфично связывается с эритроцитами овцы, дополнительно показано, что может быть сформирован конъюгат, связывающий C3i с поверхностью эритроцита, такой, как конвертаза C3iBbP, который инициирует лизис этих клеток, когда другие компоненты комплемента поставляются в форме нормальной сыворотки морской свинки (в ЭДТК для предотвращения образования de-novo С3-конвертаз). Таким образом, конъюгация с антителом может применяться для направления молекулы C3i с целью инициации, зависящей от комплемента атаки на определенный тип клеток. В этом примере использован C3i дикого типа из плазмы человека, который формирует С3-конвертазу in vitro. In vivo C3i и С3b разрушаются факторами Н и I. Таким образом, мутант С3, сконструированный в соответствии с настоящим изобретением таким образом, чтобы он обладал устойчивостью к факторам Н и I и, следовательно, был способен образовывать стабильную С3-конвертазу, является предпочтительным с точки зрения физиологии.One of the objects of the invention is the fact that stable C3 convertases derived from mutant C3 molecules should induce enhanced conversion of C3, which, if localized at a particular target site, will enhance the complement-dependent attack on that target. A preferred method for directing the response is to bind a mutant C3 molecule, either as a C3i derivative or as a C3b derivative, with an antibody specific for the desired target. This example demonstrates a working procedure for the preparation of such conjugates, which is applicable for C3i or C3b mutant molecules and can be used for material purified from an affinity based expression system, even if the C3 thiol ester was destroyed during the cleaning process. By binding C3i to an antibody that specifically binds to sheep erythrocytes, it is further shown that a conjugate can be formed that binds C3i to the surface of the red blood cell, such as C3iBbP convertase, which initiates lysis of these cells when other complement components are delivered in the form of normal marine serum mumps (in EDTA to prevent the formation of de-novo C3 convertases). Thus, conjugation with an antibody can be used to direct the C3i molecule for the purpose of initiation, depending on the complement of the attack on a particular type of cell. In this example, wild-type C3i is used from human plasma, which forms C3 convertase in vitro. In vivo, C3i and C3b are destroyed by factors H and I. Thus, a C3 mutant constructed in accordance with the present invention so that it is resistant to factors H and I and, therefore, is able to form stable C3 convertase, is preferred with physiological point of view.
10.2 Методы10.2 Methods
(I) Получение и очистка конъюгата С3i-антитело(I) Preparation and purification of a C3i antibody conjugate
Примененное антитело представляло собой фракцию IgG, выделенную из поликлональной кроличьей антиовечьей эритроцитной сыворотки. 1,1 мг инкубировали с 75 нмолями SPDP в конъюгирующем буфере, рН 7,5 (20 мМ КН2РO4, 60 мМ Nа2НРO4, 0,12 М NaCl) в течение 2 ч при комнатной температуре. PDP-IgG очищали с помощью гель-фильтрации на колонке с суперозой б (фирмы Pharmacia) (в фосфатном буфере, рН 7,4, содержащем 0,5М NaCI). Восстановление образца дитиотреитолом использовали для того, чтобы установить, что 4 группы PDP сшиты с молекулой IgG. C3i получали обработкой очищенного С3 0,1 М метиламином, рН 7,2 (2 ч при 37° С). Избыток метиламина удаляли гель-фильтрацией с последующим диализом в противотоке конъюгирующего буфера. 18 нмолей C3i смешивали с 1,7 ммоля PDP-IgG в 1,26 мл конъюгирующего буфера и инкубировали в течение 1 дня при комнатной температуре, а затем 1,5 дня при 4° С. На фиг.8 показан окрашенный с помощью кумасси голубого (Coomassie Blue) ДСН-ПААГ-гель, соответствующий конъюгированной реакционной смеси, откуда видно появление видов фракций с молекулярной массой примерно 350 кДа, которые не присутствовали ни в PDP-IgG, ни в C3i. Эти виды частично очищали гель-фильтрацией на колонке с суперозой 6 в фосфатном буфере, рН 7,4, содержащем 0,5М NaCl, и затем подвергали диализу в противотоке ЗФР. Они элюировались до С3 в объеме, в котором фракции с молекулярной массой 300-400 кДа могут быть определены с использованием калибровки на основе стандартов молекулярных масс глобулярных молекул. Концентрации конъюгата, свободного антитела и несшитого С3 определяли из окрашенного с помощью кумасси (Coomassie) ДСН-ПААГ-геля (невосстанавливающие условия). Двумерный ДСН-ПААГ (первое направление невосстанавливающее, второе направление восстанавливающее) показал, что соотношение между IgG и C3i в конъюгате составляет 1:1.The antibody used was an IgG fraction isolated from polyclonal rabbit anti-mutant erythrocyte serum. 1.1 mg was incubated with 75 nmoles of SPDP in conjugation buffer, pH 7.5 (20 mM KH 2 PO 4 , 60 mM Na 2 H 4 O, 0.12 M NaCl) for 2 hours at room temperature. PDP-IgG was purified by gel filtration on a Superose B column (Pharmacia) (in phosphate buffer, pH 7.4, containing 0.5 M NaCI). The reduction of the sample with dithiothreitol was used to establish that 4 PDP groups are crosslinked with the IgG molecule. C3i was obtained by treating purified C3 with 0.1 M methylamine, pH 7.2 (2 hours at 37 ° C). Excess methylamine was removed by gel filtration, followed by dialysis in countercurrent conjugation buffer. 18 nmoles of C3i were mixed with 1.7 mmol of PDP-IgG in 1.26 ml of conjugation buffer and incubated for 1 day at room temperature and then 1.5 days at 4 ° C. Fig. 8 shows Coomassie blue stained (Coomassie Blue) SDS-PAGE gel corresponding to the conjugated reaction mixture, which shows the appearance of fractions with a molecular weight of approximately 350 kDa, which were not present either in PDP-IgG or C3i. These species were partially purified by gel filtration on a
(II) Демонстрация того, что конъюгат С3-антитело может применяться для обеспечения активности конвертазы в отношении конкретной клетки(II) Demonstrating that a C3 Antibody Conjugate Can Be Used to Ensure Convertase Activity Against a Specific Cell
20 мкл различных разбавлений конъюгата (0 (конъюгат отсутствует), 1/100, 1/50, 1/10) инкубировали с 100 мкл приблизительно 1% (об./об.) эритроцитами овцы (предварительно промытыми в CFD) в течение 1 ч при 37°С. Параллельно проводили инкубации с эквивалентными количествами PDP-IgG (без С3) и одного С3. Затем клетки четыре раза промывали в CFD и повторно суспендировали в 100 мкл CFD-G. 50 мкл этой смеси лизировали с помощью 150 мкл Н2О, а затем путем добавления 800 мкл CFD, содержащего 10 мМ ЭДТК и 2% (об./об.) NGPS. Другие 50 мкл сенсибилизированных конъюгатом клеток инкубировали в течение 15 мин при 37° С с 50 мкл CFD-G, содержащего 190 мкг/мл В-фактора, 2 мкг/мл D-фактора, 20 мкг/мл пропердина и 0,6 мМ NiCl2, а затем лизировали с помощью 900 мкл CFD, содержащего 10 мМ ЭДТК и 2% (об./об.) NGPS. После инкубации в течение 30 мин при 37°С клетки пеллетировали центрифугированием (2000× g в течение приблизительно 3 мин) и измеряли оптическую абсорбцию супернатанта при 412 нм. Принимая, что в обработанных водой образцах происходит 100% лизис, а чистый буфер свободен от клеток, подсчитывали % лизиса, как показано на фиг.9. Конъюгат вызывает зависящий от дозы лизис, в то время, как ни PDP-IgG, ни один C3i не приводят к какому-либо лизису, существенно превышающему таковой, проходящий в отсутствии любой такой обработки.20 μl of various dilutions of the conjugate (0 (no conjugate), 1/100, 1/50, 1/10) were incubated with 100 μl of approximately 1% (v / v) sheep erythrocytes (pre-washed in CFD) for 1 h at 37 ° C. In parallel, incubations were carried out with equivalent amounts of PDP-IgG (without C3) and one C3. The cells were then washed four times in CFD and resuspended in 100 μl CFD-G. 50 μl of this mixture was lysed with 150 μl of H 2 O, and then by adding 800 μl of CFD containing 10 mM EDTA and 2% (v / v) NGPS. Another 50 μl of conjugate-sensitized cells were incubated for 15 min at 37 ° C with 50 μl of CFD-G containing 190 μg / ml B-factor, 2 μg / ml D-factor, 20 μg / ml properdine and 0.6 mM NiCl 2 , and then lysed with 900 μl CFD containing 10 mM EDTA and 2% (v / v) NGPS. After incubation for 30 min at 37 ° C, the cells were pelleted by centrifugation (2000 × g for approximately 3 min) and the optical absorbance of the supernatant was measured at 412 nm. Assuming that 100% lysis occurs in the water-treated samples and the clear buffer is free of cells,% lysis is calculated as shown in Fig. 9. The conjugate induces dose-dependent lysis, while neither PDP-IgG nor any C3i result in any lysis significantly exceeding that which occurs in the absence of any such treatment.
10.3 Обобщение результатов10.3 Summary of results
Использованный метод позволил успешно осуществить сшивание C3i с IgG, что видно из следующего:The method used allowed the successful crosslinking of C3i with IgG, as can be seen from the following:
1. Образование полосы соответствующего размера (приблизительно 350 кДа) для конъюгата с соотношением C3:IgG 1:1 показано с помощью ДСН-ПААГ на фиг.8.1. The formation of a band of an appropriate size (approximately 350 kDa) for a conjugate with a C3: IgG ratio of 1: 1 is shown by SDS-PAGE in Fig. 8.
2. Двумерный ДСН-ПААГ (первое направление невосстанавливающее, второе направление восстанавливающее) показал, что эти виды содержали как IgG, так и C3i.2. Two-dimensional SDS-PAGE (the first direction is non-reducing, the second direction is reducing) showed that these species contained both IgG and C3i.
3. Характеристика элюирования этих видов с помощью гель-фильтрации и в этом случае соответствтует молекулярной массе примерно 350 кДа.3. The characteristic of elution of these species using gel filtration, in this case, corresponds to a molecular weight of approximately 350 kDa.
4. Конъюгат проявляет гемолитическую активность, которая не характерна ни для PDP-IgG, ни для C3i (фиг.9).4. The conjugate exhibits hemolytic activity, which is not characteristic of either PDP-IgG or C3i (Fig. 9).
Анализ гемолитической активности (фиг.9) дополнительно показывает, что:Analysis of hemolytic activity (Fig.9) additionally shows that:
1) специфичное антитело к эритроцитам овцы локализовало C3i на мембране клетки-мишени (эритроцит овцы), защищая его от удаления при промывке (в противоположность к свободному C3i),1) a specific antibody to sheep erythrocytes localized C3i on the membrane of the target cell (sheep erythrocyte), protecting it from removal during washing (as opposed to free C3i),
2) конъюгат сохраняет активность C3i в том плане, что еще способен образовывать С3-конвертазу при реакции с пропердином и факторами В и D,2) the conjugate retains the activity of C3i in the sense that it is still able to form C3 convertase by reaction with properdine and factors B and D,
3) эта конвертаза может инициировать зависящую от комплемента атаку на мишень, в этом случае путем активации лизисного пути (С5-9) для лизиса эритроцитов.3) this convertase can initiate a complement-dependent attack on the target, in this case, by activating the lysis pathway (C5-9) to erythrocyte lysis.
Дополнительные данные, полученные в других лабораториях, показали, что фактор яда кобры может быть связан с антителом, и что эти конъюгаты могут направлять активацию комплемента против конкретного типа клеток (Vogel, 1988, Targeted. Diagn. Ther. 1:191-224; Muller В. и Muller-Ruchholtz W., 1987, Leuk. Res. 11: 461-468; Parker C.J., White V.F. и Falk R.J., 1986, Complement 3:223-235; Petrella E.C. и др., 1987, J. Immunol. Methds 104: 159-172). Эти данные подтверждают утверждение, что С3, модифицированный таким образом, что он способен образовывать стабильную С3-конвертазу типа фактора яда кобры, может применяться для направления опосредованных комплементом ответов, что изложено в данном изобретении.Additional data from other laboratories have shown that cobra venom factor can be associated with an antibody, and that these conjugates can direct complement activation against a specific cell type (Vogel, 1988, Targeted. Diagn. Ther. 1: 191-224; Muller B. and Muller-Ruchholtz W., 1987, Leuk. Res. 11: 461-468; Parker CJ, White VF and Falk RJ, 1986, Complement 3: 223-235; Petrella EC et al., 1987, J. Immunol Methds 104: 159-172). These data confirm the claim that C3, modified in such a way that it is capable of forming a stable C3 convertase, such as cobra venom factor, can be used to direct complement-mediated responses as described in this invention.
Пример 11: Демонстрация того, что мутантные молекулы С3 индуцируют превращение В-фактора в нормальной сыворотке человекаExample 11: Demonstration that mutant C3 molecules induce B-factor conversion in normal human serum
11.1 Введение11.1 Introduction
Основной целью изложенного в настоящем описании изобретения является разрушительное истощение активности комплемента в биологических жидкостях. В изобретении описаны способы получения молекул С3, устойчивых к понижающей регуляции факторами Н и I. В этом состоянии они будут связываться с В-фактором и генерировать активные С3-конвертазы. Активность этих конвертаз продемонстрирована в гемолитическом анализе, приведенном в примере 6. Такая конвертаза может, следовательно, разрушать С3. Если конвертаза является нестабильной, то она может диссоциироваться не приводя к существенному превращению С3. Однако это может позволить осуществлять связывание нового В-фактора и его превращение в Вb и Ва. Таким образом, мутантный С3 будет усиливать потребление В-фактора, приводя в конечном счете к выведению из строя альтернативного пути активации комплемента и к его неспособности усиливать стимуляцию классического пути. Если получена стабильная С3-конвертаза, превращение В-фактора должно понизиться, но потребление С3 должно возрасти. Таким образом, обе эти ситуации являются желательными. В этом примере показано, что мутантные молекулы С3, которые модифицированы с целью придания им устойчивости к I-фактору, но не имеющие никакой модификации, изменяющей стабильность конвертазы, обеспечивают ускоренное превращение В-фактора в сыворотке человека. В противоположность этому С3 дикого типа не вызывает заметного превращения, вероятно, вследствие того, что C3i дикого типа быстро разлагается факторами Н и I.The main objective of the present description of the invention is the destructive depletion of complement activity in biological fluids. The invention describes methods for producing C3 molecules that are resistant to downregulation by factors H and I. In this state, they will bind to the B factor and generate active C3 convertases. The activity of these convertases is demonstrated in the hemolytic analysis shown in Example 6. Such a convertase can therefore destroy C3. If the convertase is unstable, then it can dissociate without leading to a significant conversion of C3. However, this may allow the binding of a new B-factor and its conversion into Bb and Ba. Thus, mutant C3 will enhance the consumption of the B-factor, ultimately leading to the failure of the alternative pathway for complement activation and its inability to enhance the stimulation of the classical pathway. If stable C3 convertase is obtained, B-factor conversion should decrease, but C3 consumption should increase. Thus, both of these situations are desirable. This example shows that mutant C3 molecules, which are modified to give them resistance to the I-factor, but do not have any modification that changes the stability of convertase, provide accelerated conversion of B-factor in human serum. In contrast, wild-type C3 does not cause a noticeable conversion, probably due to the fact that wild-type C3i is rapidly degraded by factors H and I.
11.2 Метод11.2 Method
Полученные мутанты представляют собой следующие:The resulting mutants are as follows:
Q1R2 Arg1303 заменен на Gln (пример 2),Q1R2 Arg 1303 replaced by Gln (example 2),
Q1Q2 Arg1303 заменен на Gln плюс Arg1320 заменен на Gln (пример 1),Q1Q2 Arg 1303 replaced by Gln plus Arg 1320 replaced by Gln (example 1),
E1Q2 Arg1303 заменен на Glu плюс Arg1320 заменен на Gln (пример 5).E1Q2 Arg 1303 replaced by Glu plus Arg 1320 replaced by Gln (Example 5).
Всех этих мутантов получали в клетках СНО и затем очищали осаждением с помощью Na2SO4, с последующей аффинной очисткой на Clone-3-сефарозе, как описано в примере БЗ. Аналогичным образом выделяли С3 дикого типа (R1R2). По данным, полученным с помощью ДСН-ПААГ при окрашивании серебром, концентрация Q1R2 составляла от 1/5 до 1/25 по сравнению с диким типом, концентрация Q1Q2 составляла примерно 1/5 от дикого типа, и концентарция E1Q2 составляла от 1/25 до 1/125 от дикого типа. Все препараты, вероятно, содержали в основном молекулы с разрушенной тиольной сложноэфирной связью (C3i).All of these mutants were obtained in CHO cells and then purified by precipitation with Na 2 SO 4 , followed by affinity purification on Clone-3-Sepharose, as described in Example BZ. Wild-type C3 (R1R2) was similarly isolated. According to SDS-PAGE data for silver staining, the concentration of Q1R2 was from 1/5 to 1/25 compared to the wild type, the concentration of Q1Q2 was about 1/5 of the wild type, and the concentration of E1Q2 was from 1/25 to 1/125 of the wild type. All preparations probably contained mostly molecules with a broken thiol ester bond (C3i).
10 мкл этих препаратов С3 инкубировали в течение 1 ч при 37° С с 10 мкл раствора 20% (об./об.) нормальной сыворотки человека в ЗФР, содержащем 1 мМ MgCl2 и приблизительно 300 нг меченного с помощью 125I В-фактора; приблизительно 2-300000 распадов в мин). Затем 5 мкл анализировали с помощью ДСН-ПААГ (восстанавливающие условия). Высушенный гель экспонировали на авторадиографическую пленку с целью выявления положений полос, соответствующих интактному В-фактору и продуктам его расщепления. Затем полосы вырезали и подсчитывали радиоактивность для того, чтобы точно определить степень расщепления. Значение, полученное при использовании одного буфера, вычитали в качестве фонового (что включает не только фоновое расщепление, но также и разложение продуктов и других загрязнителей, присутствующих в препарате радиолиганда).10 μl of these C3 preparations were incubated for 1 h at 37 ° C with 10 μl of a solution of 20% (v / v) normal human serum in PBS containing 1 mM MgCl 2 and approximately 300 ng labeled with 125 I B-factor ; approximately 2-300000 decays per minute). Then 5 μl was analyzed using SDS-PAGE (reducing conditions). The dried gel was exposed to an autoradiographic film in order to identify the positions of the bands corresponding to the intact B factor and its cleavage products. Then the bands were cut out and radioactivity was calculated in order to accurately determine the degree of cleavage. The value obtained using one buffer was subtracted as the background value (which includes not only background cleavage, but also the decomposition of products and other contaminants present in the radioligand preparation).
11.3 Результаты11.3 Results
Полученные величины расщепления В-фактора, %:The obtained values of the splitting of the B-factor,%:
1/25 дикого типа 1,491/25 wild-type 1.49
1/5 дикого типа 2,741/5 wild-type 2.74
Q1R2 6,19Q1R2 6.19
Q1Q2 7,41Q1Q2 7.41
E1Q2 6,42E1Q2 6.42
Следовательно, все мутанты, устойчивые к I-фактору, вызывают более высокие уровни расщепления В-фактора по сравнению с эквивалентными количествами С3 дикого типа (C3i). Повышенные дозы или более длительные инкубации могут привести к полному выведению из строя альтернативного пути активации комплемента.Therefore, all I-factor resistant mutants cause higher levels of B-factor cleavage than equivalent amounts of wild-type C3 (C3i). Elevated doses or longer incubations can lead to complete failure of the alternative complement activation pathway.
Использованные в вышеприведенных примерах сокращения имеют следующие значения:The abbreviations used in the above examples have the following meanings:
CFD обозначает разбавитель для связывания (фиксации) комплемента (определение по Harrison и Lachmann Handbook of Experimental Immunology, 4-e изд., под ред. Weir, Herzenberg, Blackwell и Herzenberg; Blackwell, Oxford);CFD stands for complement fixative diluent (as determined by Harrison and Lachmann Handbook of Experimental Immunology, 4th ed., Edited by Weir, Herzenberg, Blackwell and Herzenberg; Blackwell, Oxford);
CFD-G - CFD, содержащий 0,1% (маc./об.) желатина; ЗФР обозначает забуференный фосфатом физиологический раствор; NGPS обозначает нормальная сыворотка морской свинки, ДСН-ПААГ обозначает электрофорез в полиакриламидном геле в присутствии додецилсульфата натрия; SPDP обозначает N-сукцинимидил-3-[2-пиридилдитио]пропионат.CFD-G — CFD containing 0.1% (w / v) gelatin; PBS means phosphate buffered saline; NGPS stands for normal guinea pig serum; SDS-PAGE refers to polyacrylamide gel electrophoresis in the presence of sodium dodecyl sulfate; SPDP is N-succinimidyl-3- [2-pyridyldithio] propionate.
Пример 12: Мутации в остатках 992-1000Example 12: Mutations in residues 992-1000
1. Введение1. Introduction
В других лабораториях получены данные, базирующиеся на действиях синтетических пептидов (Ganu V.S. и Muller-Eberhard H.J., 1985, Complement 2:27; Becherer J.D. и др., 1992, Biochemistry 31: 1787-1794; Fishelson Z., 1991, Molecular Immunology 28: 545-552; Lambris J.D., Ganu V.S., Hirani S. и Muller-Eberhard HJ. 1988, J. Biol. Chem. 263: 12147-12150), позволяющие предположить, что различные остатки в человеческом С3b могут участвовать во взаимодействии с Н-фактором. Заявители применили другой подход сравнения последовательностей для теоретического предсказания остатков, участвующих в специфичных для С3 функциях. Был проведен сайтнаправленный мутагенез, который показал, что большинство из этих кандидатов влияет очень незначительно или не влияет вообще на функциональную чувствительность к Н-фактору. Однако несколько мутаций действительно уменьшали чувствительность к Н-фактору. Эти мутации были созданы в частях молекулы, для которых ранее не было выявлено участие во взаимосвязи с Н-фактором или в изменении его связывания. Поэтому изменение этих определенных остатков могло быть использовано для получения мутантных производных С3, которые частично или полностью устойчивы к ингибированию Н-фактором в физиологической среде и которые могут образовывать комплексные ферменты С3-конвертазы (С3bВb и т.д.), также устойчивые к инактивации Н-фактором.In other laboratories, data based on the actions of synthetic peptides have been obtained (Ganu VS and Muller-Eberhard HJ, 1985, Complement 2:27; Becherer JD et al., 1992, Biochemistry 31: 1787-1794; Fishelson Z., 1991, Molecular Immunology 28: 545-552; Lambris JD, Ganu VS, Hirani S. and Muller-Eberhard HJ. 1988, J. Biol. Chem. 263: 12147-12150) suggesting that various residues in human C3b may be involved in interaction with H factor. Applicants have used a different sequence comparison approach to theoretically predict residues involved in C3-specific functions. A site-directed mutagenesis was performed, which showed that most of these candidates have very little or no effect on functional sensitivity to the H factor. However, several mutations did decrease the sensitivity to the H factor. These mutations were created in parts of the molecule for which participation in the relationship with the H-factor or in the change in its binding was not previously detected. Therefore, a change in these specific residues could be used to obtain mutant C3 derivatives that are partially or fully resistant to inhibition by the H-factor in the physiological environment and which can form complex C3-convertase enzymes (C3bBb, etc.), which are also resistant to H inactivation -factor.
Фактор Н по строению гомологичен другим ингибирующим комплемент протеинам, включая CR1, МСР и DAF. С точки зрения этой очевидной эволюционной взаимосвязи и взаимной конкуренции за связывание, вероятно, что структура взаимодействия с С3b сходна со структурой взаимодействия с Н-фактором (Fairies и др., 1990, Complement Inflamm. 7:30-41). Следовательно, описанные мутации, которые изменяют чувствительность к Н-фактору также, возможно, будут пригодны для изменения взаимодействий с этими другими протеинами, особенно для того, чтобы активность их комплементов не подвергалась понижающей регуляции. Они также могут найти применение для модификации взаимодействия с SCR-доменами В-фактора (и с гомологичными доменами в С2, участвующими в связывании с С4b). Мутации в соответствующих областях С4 и С5 также могут оказаться пригодными для модификации их взаимодействий с SCR-доменами Сlr и Cls (C4), С4b-связывающего протеина (С4b) и С6 и С7 (С5b).Factor H is structurally homologous to other complement inhibitory proteins, including CR1, MCP, and DAF. From the point of view of this obvious evolutionary relationship and mutual competition for binding, it is likely that the structure of the interaction with C3b is similar to the structure of the interaction with the H factor (Fairies et al., 1990, Complement Inflamm. 7: 30-41). Therefore, the described mutations that change the sensitivity to the H-factor will also probably be suitable for changing interactions with these other proteins, especially so that the activity of their complements is not subjected to down regulation. They can also be used to modify interactions with the SCR domains of the B-factor (and with homologous domains in C2 involved in binding to C4b). Mutations in the corresponding regions of C4 and C5 may also be suitable for modifying their interactions with the SCR domains of Clr and Cls (C4), the C4b binding protein (C4b) and C6 and C7 (C5b).
2. Метод2. Method
2.1 Поиск остатков, участвующих в специфичных для С3 функциях.2.1 Search for residues involved in C3-specific functions.
Эти теоретические предсказания были сделаны на основе сравнительного анализа первичной структуры человеческого С3 и всех гомологичных протеинов, последовательности которых были доступны из опубликованных баз данных. Они включают функционально эквивалентные молекулы мыши, крысы, морской свинки, кролика, кобры, шпорцевой лягушки, цыпленка и радужной форели, человеческого и мышиного C4, человеческого и мышиного С5, С3-подобных протеинов речной миноги и миксины, фактора яда кобры (CVF) и человеческого альфа-2-макроглобулина и их гомологов. Затем был проведен поиск остатков, консервативных для различных С3, но отчетливо отличающихся гомологией (особенно у С5 и CVF), у которых отсутствуют предоставляющие интерес С3-специфические функции. Некоторые из этих остатков изменяли так, чтобы они кодировали остатки, соответствующие остаткам в С5 или CVF, экспрессировали в клетках COS и секретируемые продукты тестировали в отношении расщепления в присутствии CVFBb и факторов Н и I. Все методы соответствуют стандартным методам и методам, описанным в примере 1. Обобщенные результаты приведены в таблице II.These theoretical predictions were made based on a comparative analysis of the primary structure of human C3 and all homologous proteins, the sequences of which were available from published databases. These include functionally equivalent molecules of mouse, rat, guinea pig, rabbit, cobra, spur frog, chicken and rainbow trout, human and mouse C4, human and mouse C5, C3-like river lamprey and myxin, cobra venom factor (CVF) and human alpha-2-macroglobulin and their homologues. Then a search was made for residues that were conserved for different C3 but distinctly different in homology (especially in C5 and CVF), which lack C3-specific functions of interest. Some of these residues were modified to encode residues corresponding to residues in C5 or CVF, expressed in COS cells, and secreted products were tested for cleavage in the presence of CVFBb and factors H and I. All methods correspond to standard methods and methods described in the example 1. The generalized results are shown in table II.
2.2 Конструирование и анализ мутанта DV-1AM2.2 Design and analysis of the mutant DV-1AM
Этот мутант создавали таким же образом, что и другие мутанты, используя "мегапраймерный метод", описанный у V.Picard и др., 1994, Nuc. Acid. Res. 22:2587-2591. Мутагенный праймер имел последовательность ccagatgacaagtgctgccgtcagccagtcagggctgaagcacc, кодирующую мутации E992S, D993A, D996S, A997Q, E998S и R999G. Праймер, обеспечивающий синтез против хода транскрипции, имел последовательность tgtcatcgtgccgctaaaga (соответствующую дезоксинуклеотидам в положениях 2754-2773), а праймер, обеспечивающий синтез по ходу транскрипции, имел последовательность gttttatggtgaccttaaggtcgaatttatta (комплементарную дезоксинуклеотидам 4130-4165, с встроенным сайтом расщепления, распознаваемым ферментом рестриктазой AflII в положении 4149). Мутантный фрагмент ДНК лигировали с вектором, который содержал кодирующую последовательность С3 также со встроенным сайтом AflII в положении 4149, путем отщепления обоих фрагментов с помощью AflII и EcoRI (разрезы в положении 2997), очистки требуемых продуктов и их лигирования с использованием ДНК-лигазы Т4. Плазмидную ДНК выделяли из трансформированных бактериальных колоний и истинных мутантов выявляли с помощью секвенирования ДНК. При этом установлено, что последовательность ДНК содержала дополнительную мутацию, кодирующую L1000M. Полученным экспрессирующим вектором трансфектировали клетки COS и секретированный экспрессированный продукт анализировали в отношении расщепления, как описано ранее.This mutant was created in the same way as other mutants using the "megaprimer method" described by V. Picard et al., 1994, Nuc. Acid Res. 22: 2587-2591. The mutagenic primer had the sequence ccagatgacaagtgctgccgtcagccagtcagggctgaagcacc coding for the mutations E992S, D993A, D996S, A997Q, E998S and R999G. The primer, which provides synthesis against the course of transcription, had the sequence tgtcatcgtgccgctaaaga (corresponding to deoxynucleotides at positions 2754-2773), and the primer, which provides synthesis along the transcription, had the sequence gttttatggtgaccttaaggtcgaatttatta (complementary to position 4149). The mutated DNA fragment was ligated with a vector that contained the C3 coding sequence also with the inserted AflII site at position 4149, by cleaving both fragments using AflII and EcoRI (sections at position 2997), purification of the desired products and their ligation using T4 DNA ligase. Plasmid DNA was isolated from transformed bacterial colonies and true mutants were detected by DNA sequencing. It was found that the DNA sequence contained an additional mutation encoding L1000M. COS cells were transfected with the resulting expression vector and the secreted expressed product was analyzed for cleavage as previously described.
3. Свойства мутанта DV-1AM3. Properties of the mutant DV-1AM
Анализ экспрессированного продукта с мутациями DV-1AM приведен на фиг.10. Следует отметить, что:Analysis of the expressed DV-1AM mutated product is shown in FIG. 10. It should be noted that:
(I) анализ методом вестерн-блоттинга проведен с использованием моноклональных антител к C3dg-области C3, с его помощью выявлены предшественник, альфа-, альфа’-цепь, фрагменты с молекулярной массой 77 и 68 кДа, но не выявлены бета-цепь, фрагменты с молекулярной массой 43 или 46 кДа,(I) Western blot analysis was performed using monoclonal antibodies to the C3dg region of C3, with its help, the precursor, alpha, alpha'-chain, fragments with a molecular weight of 77 and 68 kDa were detected, but no beta chain, fragments were detected with a molecular weight of 43 or 46 kDa,
(II) все полосы, соответствующие продукту DV-1AM (полосы В1-4) находятся несколько ниже эквивалентных полос С3 дикого типа (полосы А1-4); сдвиг в подвижности является результатом полученных мутаций,(Ii) all bands corresponding to the DV-1AM product (bands B1-4) are slightly below equivalent wild-type bands C3 (bands A1-4); a shift in mobility is the result of mutations obtained,
(III) расщепление С3 дикого типа с помощью CVFBb приводит к получению небольшого количества альфа’-цепи из С3b, и значительно большего количества фрагмента с молекулярной массой 68 кДа, образующегося в результате расщепления С3b с получением iC3b за счет эндогенной активности факторов Н и I (полоса A3). Добавление экзогенных факторов Н и I завершает превращение С3b в iC3b (полоса А4). В отличие от этого расщепление продукта DV-1AM с помощью CVFBb приводит к получению большего количества альфа’-цепи и только небольшого количества фрагмента с молекулярной массой 68 кДа (полоса В3). Последующее добавление экзогенных факторов Н и I позволяет превратить С3b в iC3b (полоса В4). Таким образом, мутантный С3b обладает существенной большей устойчивостью по сравнению с диким типом к эндогенным факторам Н и I, хотя устойчивость не является полной, о чем свидетельствует чувствительность к расщеплению высокими концентрациями экзогенно добавленных факторов Н и I.(III) cleavage of wild-type C3 with CVFBb results in a small amount of alpha'-chain from C3b, and a much larger fragment with a molecular weight of 68 kDa resulting from cleavage of C3b to obtain iC3b due to the endogenous activity of factors H and I ( lane A3). The addition of exogenous factors H and I completes the conversion of C3b to iC3b (band A4). In contrast, cleavage of the DV-1AM product with CVFBb results in a larger alpha chain and only a small fragment with a molecular weight of 68 kDa (band B3). Subsequent addition of exogenous factors H and I allows C3b to be converted to iC3b (B4 band). Thus, mutant C3b is significantly more resistant compared to the wild type to endogenous factors H and I, although resistance is not complete, as evidenced by the sensitivity to cleavage by high concentrations of exogenously added factors H and I.
4. Заключение4. Conclusion
Мутация DV-1AM создает устойчивость к зависящему от Н-фактора расщеплению I-фактором. Механизм этого явления остается неясным, хотя поскольку модифицированные остатки расположены далеко (с точки зрения первичной структуры) от сайтов расщепления I-фактором, вероятно, ухудшается взаимодействие с Н-фактором. В этом случае мутация также будет придавать устойчивость к другим ингибирующим активностям Н-фактора, таким, как: (I) конкуренция с В-фактором за связывание с С3b (или С3i и (II) ускоренная диссоциация С3bВb- и С3bВbР-конвертазами. Мутация DV-1AM представляет собой модификацию остатков, прямо или косвенно участвующих в поддержании аффинности к Н-фактору. Многочисленные различные мутации этих остатков должны, вероятно, оказывать такие же действия, как и мутации только некоторых остатков, полученные в результате модификации в соответствии с настоящим изобретением. Мутации в других остатках в этом сегменте первичной структуры, вероятно, тоже могут привести к аналогичному эффекту.The DV-1AM mutation creates resistance to H-factor-dependent I-factor cleavage. The mechanism of this phenomenon remains unclear, although since the modified residues are located far (from the point of view of the primary structure) from the I-factor cleavage sites, the interaction with the H-factor is probably deteriorating. In this case, the mutation will also confer resistance to other inhibitory activities of the H-factor, such as: (I) competition with the B-factor for binding to C3b (or C3i and (II) accelerated dissociation of C3bBb- and C3bBb-convertases. -1AM is a modification of residues directly or indirectly involved in maintaining affinity for the H factor, and the numerous different mutations of these residues are likely to have the same effects as mutations of only some residues resulting from modification in accordance with this zobreteniem. Mutations in other balances in this segment of the primary structure can probably also lead to a similar effect.
Пример 13: Мутации остатков в положениях 1001-1005Example 13: Mutation of residues at positions 1001-1005
1. Введение1. Introduction
Как описано в предыдущем примере, остатки 1001, 1002 и 1005 также выявлены в качестве кандидатов, которые могут оказаться существенными для С3-специфических функций. Индукция мутаций подтвердила, что модификация этих остатков может использоваться для придания устойчивости к Н-фактору.As described in the previous example, residues 1001, 1002, and 1005 are also identified as candidates that may be essential for C3-specific functions. Induction of mutations has confirmed that modification of these residues can be used to confer resistance to the H factor.
2. Метод2. Method
2.1 Конструирование и анализ мутанта DV-1B2.1 Design and analysis of the mutant DV-1B
Использовал такой же метод, как и описанный в предыдущем примере, за исключением того, что мутагенный праймер имел последовательность aacggctgaacatattaattcataccccctcgggc, кодирующую мутации K1001N, H1002I и V1005H. Анализ последовательности выделенной плазмидной ДНК подтвердил, что мутация была интродуцирована правильно. Не обнаружено никаких других мутаций.Used the same method as described in the previous example, except that the mutagenic primer had the sequence aacggctgaacatattaattcataccccctcgggc encoding the mutations K1001N, H1002I and V1005H. Sequence analysis of the isolated plasmid DNA confirmed that the mutation was introduced correctly. No other mutations were found.
3. Свойства мутанта DV-1B3. Properties of the mutant DV-1B
Анализ экспрессированного продукта с мутациями DV-1B приведен на фиг.11. Следует отметить следующие моменты.The analysis of the expressed product with mutations DV-1B is shown in Fig.11. The following points should be noted.
(I) Анализ методом вестерн-блоттинга проведен с использованием поликлонального антитела к С3, с его помощью ясно выявлены предшественник, альфа-, альфа’-цепь, бета-цепь, фрагменты с молекулярной массой 43 и 46 кДа, но только слабо видны фрагменты с молекулярной массой 77 или 68 кДа. Следует отметить, что альфа- и альфа’-цепи не перемещались (остались на старте) и не выявлялись со 100%-ной эффективностью, поэтому интенсивность этих полос ниже ожидаемой и неправильно отражает действительные присутствующие количества.(I) Western blot analysis was performed using a polyclonal antibody to C3, with its help the precursor, alpha, alpha'-chain, beta-chain, fragments with a molecular weight of 43 and 46 kDa were clearly identified, but fragments with molecular weight 77 or 68 kDa. It should be noted that alpha and alpha’s chains did not move (remained at the start) and were not detected with 100% efficiency, therefore the intensity of these bands is lower than expected and incorrectly reflects the actual quantities present.
(II) Расщепление С3 дикого типа с помощью CVFBb приводит к получению небольшого количества альфа’-цепи из С3b, но большая его часть теряется вследствие расщепления С3b с получением iC3b за счет эндогенной активности факторов Н и I (полоса В3). Он проявляется в основном в виде фрагмента с молекулярной массой 43 кДа, хотя видны также небольшие количества промежуточного продукта с молекулярной массой 46 кДа. Добавление 2 мкг/мл экзогенного Н-фактора (полоса В4) с I-фактором приводит к значительному дополнительному расщеплению, а добавление 10-50 мкг/мл экзогенного Н-фактора (полосы В5, В6) завершает превращение С3b в полностью расщепленный iC3b (отсутствуют полосы, соответствующие альфа’-цепи или молекулярной массе 46 кДа). Расщепление продукта DV-1B с помощью CVFBb также приводит к получению небольшого количества альфа’-цепи (полоса A3; общее количество присутствующего С3 существенно меньше и полосы, соответствующие альфа- и альфа’-цепям очень слабые). Важно, что количество цепи с молекулярной массой 43 кДа, полученное в отсутствие экзогенных факторов Н и I ниже, чем у дикого типа, а проявляющееся количество промежуточного фрагмента с молекулярной массой 46 кДа относительно выше, что свидетельствует о менее эффективном расщеплении. Добавление экзогенных факторов Н и I (полосы А4-6) завершает превращение указанного С3b в iC3b, но видно, что количество продукта с молекулярной массой 43 кДа возрастает с повышением концентрации Н-фактора до 50 мкг/мл (полоса А6), когда полоса, соответствующая промежуточному продукту с молекулярной массой 46 кДа, еще заметна. Таким образом, мутантный С3b обладает большей устойчивостью по сравнению с диким типом к эндогенным и экзогенным факторам Н и I, хотя устойчивость не является полной, о чем свидетельствует чувствительность к расщеплению высокими концентрациями экзогенно добавленных факторов Н и I.(II) Cleavage of wild-type C3 with CVFBb results in a small amount of the alpha chain from C3b, but most of it is lost due to cleavage of C3b to produce iC3b due to the endogenous activity of factors H and I (lane B3). It appears mainly in the form of a fragment with a molecular weight of 43 kDa, although small amounts of an intermediate product with a molecular weight of 46 kDa are also visible. The addition of 2 μg / ml of exogenous H-factor (band B4) with the I-factor leads to significant additional cleavage, and the addition of 10-50 μg / ml of exogenous H-factor (bands B5, B6) completes the conversion of C3b to fully digested iC3b (absent bands corresponding to the alpha chain or a molecular weight of 46 kDa). The cleavage of the DV-1B product with CVFBb also results in a small amount of the alpha chain (lane A3; the total amount of C3 present is substantially less and the bands corresponding to the alpha and alpha chains are very weak). It is important that the amount of chain with a molecular weight of 43 kDa obtained in the absence of exogenous factors H and I is lower than that of the wild type, and the amount of the intermediate fragment with a molecular weight of 46 kDa is relatively higher, which indicates a less efficient cleavage. The addition of exogenous factors H and I (bands A4-6) completes the conversion of the indicated C3b to iC3b, but it can be seen that the amount of product with a molecular weight of 43 kDa increases with an increase in the concentration of the H factor to 50 μg / ml (lane A6), when corresponding to the intermediate product with a molecular weight of 46 kDa, is still noticeable. Thus, mutant C3b is more resistant than wild type to endogenous and exogenous factors H and I, although resistance is not complete, as evidenced by the sensitivity to cleavage by high concentrations of exogenously added factors H and I.
4. Заключение4. Conclusion
Мутация DV-1B создает устойчивость к зависящему от Н-фактора расщеплению I-фактором. Механизм этого явления остается неясным, хотя, поскольку модифицированные остатки расположены далеко (с точки зрения первичной структуры) от сайтов расщепления I-фактором, а эффект зависел от дозы добавленного Н-фактора, возможно, что при этом ухудшается взаимодействие с Н-фактором. В этом случае мутация также будет придавать устойчивость к другим ингибирующим активностям Н-фактора, таким, как: (I) конкуренция с В-фактором за связывание с С3b (или C3i) и (II) ускоренная диссоциация С3bВb- и С3bВbР-конвертазами. Мутация DV-1B представляет собой модификацию остатков, прямо или косвенно участвующих в поддержании аффинности к Н-фактору. Многочисленные различные мутации остатков должны, вероятно, оказывать такие же действия, как и мутация только некоторых остатков, модифицированных в соответствии с настоящим изобретением. Мутации в других остатках в этом сегменте первичной структуры, вероятно, также могут привести к аналогичному эффекту.The DV-1B mutation creates resistance to H-factor-dependent I-factor cleavage. The mechanism of this phenomenon remains unclear, although since the modified residues are located far (from the point of view of the primary structure) from the I-factor cleavage sites, and the effect depended on the dose of the added H-factor, it is possible that the interaction with the H-factor worsens. In this case, the mutation will also confer resistance to other inhibitory activities of the H-factor, such as: (I) competition with the B-factor for binding to C3b (or C3i) and (II) accelerated dissociation of C3bBb and C3bBb convertases. The DV-1B mutation is a modification of residues directly or indirectly involved in maintaining affinity for the H factor. Numerous different mutations of the residues are likely to have the same effects as the mutation of only certain residues modified in accordance with the present invention. Mutations in other residues in this segment of the primary structure are likely to lead to a similar effect.
Пример 14: Мутации остатков в положениях 1152-1155Example 14: Mutation of residues at positions 1152-1155
1. Введение1. Introduction
Как описано в предыдущих примерах, остатки 1152, 1153 и 1555 также выявлены в качестве кандидатов, которые могут оказаться существенными для С3-специфических функций. Индукция мутаций подтвердила, что модификация этих остатков может использоваться для придания устойчивости к Н-фактору.As described in the previous examples, residues 1152, 1153, and 1555 are also identified as candidates that may be essential for C3-specific functions. Induction of mutations has confirmed that modification of these residues can be used to confer resistance to the H factor.
2. Метод2. Method
2.1 Конструирование и анализ мутанта DV-62.1 Design and analysis of the mutant DV-6
Использовали такой же метод, как и описанный в предыдущем примере, за исключением того, что мутагенный праймер имел последовательность atctcgctgcgcaaggctttcgatatttgcgag, кодирующую мутации Q1152R, Е1153К и K1155F. Анализ последовательности выделенной плазмидной ДНК подтвердил, что была интродуцирована правильная мутация. Не обнаружено никаких других мутаций.The same method was used as described in the previous example, except that the mutagenic primer had the sequence atctcgctgcgcaaggctttcgatatttgcgag encoding mutations Q1152R, E1153K and K1155F. Sequence analysis of the isolated plasmid DNA confirmed that the correct mutation was introduced. No other mutations were found.
3. Свойства мутанта DV-63. Properties of the mutant DV-6
Анализ экспрессированного продукта с мутациями DV-6 приведен на фиг.11. Следует отметить следующие моменты.The analysis of the expressed product with mutations of DV-6 is shown in Fig.11. The following points should be noted.
(I) Как описано в предыдущем примере, анализ методом вестерн-блоттинга проведен с использованием поликлонального антитела к С3, с его помощью ясно выявлены предшественник, альфа-, альфа’-цепь, бета-цепь, фрагменты с молекулярной массой 43 и 46 кДа, но только слабо видны фрагменты с молекулярной массой 77 и 68 кДа. Следует отметить, что альфа- и альфа’-цепи не перемещались и не выявлялись со 100% эффективностью, т.е. интенсивность этих полос ниже ожидаемой и неточно отражает действительные присутствующие количества.(I) As described in the previous example, Western blot analysis was carried out using a polyclonal antibody to C3, it clearly identified the precursor, alpha, alpha'-chain, beta chain, fragments with a molecular weight of 43 and 46 kDa, but only fragments with a molecular weight of 77 and 68 kDa are barely visible. It should be noted that alpha and alpha chains were not moved and were not detected with 100% efficiency, i.e. the intensity of these bands is lower than expected and does not accurately reflect the actual amounts present.
(II) Расщепление С3 дикого типа с помощью CVFBb приводит к получению небольшого количества альфа’-цепи С3b, но большая его часть теряется вследствие расщепления С3b с получением iС3b за счет эндогенной активности факторов Н и I (полоса В3). Он проявляется в основном в виде фрагмента с молекулярной массой 43 кДа, хотя видны также небольшие количества промежуточного продукта с молекулярной массой 46 кДа. Добавление 2 мкг/мл экзогенного Н-фактора (полоса В4) с I-фактором приводит к значительному дополнительному расщеплению, а добавление 10-50 мкг/мл экзогенного Н-фактора (полосы В5, В6) завершает превращение С3b в полностью расщепленный iC3b (не проявляются полосы, соответствующие альфа’-цепи или фрагменту с молекулярной массой 46 кДа). Расщепление продукта DV-6 с помощью CVFBb также приводит к получению небольшого количества альфа’-цепи (полоса С3). Важно, что количество цепи с молекулярной массой 43 кДа, полученное в отсутствие экзогенных факторов Н и I ниже, чем у дикого типа, а проявляющееся количество промежуточного фрагмента с молекулярной массой 46 кДа относительно выше, что свидетельствует о меньшей эффективности расщепления. Добавление экзогенных факторов Н и I (полосы С4-6) завершает превращение указанного С3b в iC3b. Однако, в то время, как при использованииС3 дикого типа промежуточный продукт с молекулярной массой 46 кДа элиминировался при концентрации Н-фактора 10 мкг/мл (полоса В5), что свидетельствует о полном расщеплении, изученные виды с мутацией, изменяющей чувствительность к Н-фактору, еще сохраняются при этой концентрации (полоса С5) и полное расщепление было обнаружено только при использовании концентрации Н-фактора 50 мкг/мл. Таким образом, мутантныйС3Ь обладает большей устойчивостью по сравнению с диким типом к эндогенным факторам Н и I, хотя устойчивость не является полной, о чем свидетельствует чувствительность к расщеплению высокими концентрациями экзогенно добавленных факторов Н и I.(II) Cleavage of wild-type C3 with CVFBb results in a small amount of C3b alpha chain, but most of it is lost due to C3b cleavage to produce iC3b due to the endogenous activity of factors H and I (lane B3). It appears mainly in the form of a fragment with a molecular weight of 43 kDa, although small amounts of an intermediate product with a molecular weight of 46 kDa are also visible. The addition of 2 μg / ml of exogenous H-factor (band B4) with the I-factor leads to significant additional cleavage, and the addition of 10-50 μg / ml of exogenous H-factor (bands B5, B6) completes the conversion of C3b to fully digested iC3b (not bands corresponding to the alpha'-chain or fragment with a molecular weight of 46 kDa appear). The cleavage of the DV-6 product with CVFBb also results in a small amount of alpha chain (C3 band). It is important that the amount of chain with a molecular weight of 43 kDa obtained in the absence of exogenous factors H and I is lower than that of the wild type, and the manifest amount of an intermediate fragment with a molecular weight of 46 kDa is relatively higher, indicating a lower cleavage efficiency. The addition of exogenous factors H and I (bands C4-6) completes the conversion of the indicated C3b to iC3b. However, while using wild-type C3, an intermediate product with a molecular weight of 46 kDa was eliminated at a H-factor concentration of 10 μg / ml (B5 band), which indicates complete cleavage, the species studied with a mutation that changes the sensitivity to the H-factor are still maintained at this concentration (C5 band) and complete cleavage was found only when using an H-factor concentration of 50 μg / ml. Thus, mutant C3b is more resistant than wild-type to endogenous factors H and I, although resistance is not complete, as evidenced by the sensitivity to high levels of cleavage of exogenously added factors H and I.
4. Заключение4. Conclusion
Мутация DV-6 создает устойчивость к зависящему от Н-фактора расщеплению I-фактором. Механизм этого явления остается неясным, хотя поскольку модифицированные остатки расположены далеко (с точки зрения первичной структуры) от сайтов расщепления I-фактором, а эффект зависел от дозы добавленного Н-фактора, возможно, что при этом ухудшается взаимодействие с Н-фактором. В этом случае мутация также будет придавать устойчивость к другим ингибирующим активностям Н-фактора, таким, как: (I) конкуренция с В-фактором за связывание с С3b (или С3i) и (II) ускоренная диссоциация С3bВb- и С3bВbР-конвертазами. Мутация DV-6 представляет собой модификацию остатков, прямо или косвенно участвующих в поддержании аффинности к Н-фактору. Многочисленные различные мутации этих остатков должны, вероятно, оказывать такие же действия, как и мутация только некоторых остатков, модифицированных в соответствии с настоящим изобретением. Мутации в других остатках в этом сегменте первичной структуры, вероятно, также может привести к аналогичному эффекту.The DV-6 mutation creates resistance to H-factor-dependent I-factor cleavage. The mechanism of this phenomenon remains unclear, although since the modified residues are located far (from the point of view of the primary structure) from the I-factor cleavage sites, and the effect depended on the dose of the added H-factor, it is possible that the interaction with the H-factor worsens. In this case, the mutation will also confer resistance to other inhibitory activities of the H-factor, such as: (I) competition with the B-factor for binding to C3b (or C3i) and (II) accelerated dissociation of C3bBb and C3bBb convertases. The DV-6 mutation is a modification of residues directly or indirectly involved in maintaining affinity for the H factor. Numerous different mutations of these residues are likely to have the same effects as the mutation of only certain residues modified in accordance with the present invention. Mutations in other residues in this segment of the primary structure are likely to also lead to a similar effect.
Пример 15: Модификация остатков 1546-1663Example 15: Modification of residues 1546-1663
1. Введение1. Introduction
В отличие от предыдущих примеров (12-14) модификация остатков 1546-1663 не основывалась на сравнительном рассмотрении последовательностей С3 и родственных протеинов. Вместо этого описанная модификация была создана случайно в результате непреднамеренной делеции нуклеотидов, которая привела к мутации "сдвига рамки считывания" при трансляции С-концевых остатков. Образовавшийся продукт проявлял выраженную устойчивость к зависящему от Н-фактора расщеплению I-фактором. Таким образом, аналогичные, специально созданные модификации, вероятно, будут пригодны для придания устойчивости к регуляторным действиям Н-фактора и/или I-фактора.In contrast to the previous examples (12-14), the modification of residues 1546-1663 was not based on a comparative consideration of C3 sequences and related proteins. Instead, the described modification was created accidentally as a result of an unintentional deletion of nucleotides, which led to a mutation in the "reading frame shift" during translation of the C-terminal residues. The resulting product showed pronounced resistance to H-factor-dependent I-factor cleavage. Thus, similar, specially designed modifications are likely to be suitable for imparting resistance to the regulatory actions of the H-factor and / or I-factor.
2. Метод2. Method
Вектор, эквивалентный NC3, но несущий дополнительные мутации 3151g, 3152g, 3154а, 3156с, 3159с, 3163а, 3165t, 3167t, 3168t, которые транслируются в аминокислотные замены T1031G, E1032N, Q1033H, E1035N и K1036I, расщепляли с помощью рестриктаз Pvul (разрезы в последовательности вектора) и BsrGI (разрезы на нуклеотиде 4692) и выделяли полосу длиной 6,1 т.п.н. с помощью электрофореза в агарозном геле. Другой вектор, эквивалентный NC3, но несущий вставку catcatcatcatcatcat после нуклеотида 5049, кодирующую аминокислотную вставку НННННН на С-конце, аналогичным образом расщепляли с помощью Pvul и BsrGI и выделяли фрагмент длиной 4,4 т.п.н. Эти два фрагмента ДНК лигировали вместе и выделяли полную плазмиду. Секвенирование ДНК показало, что был потерян один нуклеотид (а4696 или а4697). Высказано предположение, что аминокислоты 1546-1663 не могут транслироваться в рамке считывания. Вместо этого будут считываться 48 остатков нормальной рамки до достижения стоп-кодона.A vector equivalent to NC3 but carrying additional mutations 3151g, 3152g, 3154a, 3156c, 3159s, 3163a, 3165t, 3167t, 3168t, which translate into amino acid substitutions T1031G, E1032N, Q1033H, E1035N and K1036I, was digested with restriction enzymes Pvul (sections sequences of the vector) and BsrGI (sections on nucleotide 4692) and a band of 6.1 kb was isolated. by agarose gel electrophoresis. Another NC3 equivalent vector, but carrying the catcatcatcatcatcat insert after nucleotide 5049, encoding the amino acid insert of IUUUHH at the C-terminus, was similarly digested with Pvul and BsrGI and a 4.4 kb fragment was isolated. These two DNA fragments were ligated together and a complete plasmid was isolated. DNA sequencing showed that one nucleotide (a4696 or a4697) was lost. It has been suggested that amino acids 1546-1663 cannot be translated in the reading frame. Instead, 48 residues of the normal frame will be read until the stop codon is reached.
Продукт "HDV-3X" экспрессировали в клетках COS и тестировали согласно предыдущим примерам.Product "HDV-3X" was expressed in COS cells and tested according to the previous examples.
3. Свойства мутанта HDV-3X3. Properties of the mutant HDV-3X
Анализ экспрессированного продукта с модификациями HDV-3X приведен на фиг.12. Следует отметить следующие моменты.An analysis of the expressed product with modifications of HDV-3X is shown in FIG. The following points should be noted.
(I) Анализ методом вестерн-блоттинга проведен с использованием моноклональных антител к С3dg-области С3, с его помощью выявлены предшественник, альфа-, альфа’-цепь, фрагменты с молекулярной массой 77 и 66 кДа, но не обнаружены бета-цепь, фрагменты с молекулярной массой 43 или 46 кДа.(I) Western blot analysis was performed using monoclonal antibodies to the C3dg region of C3, with its help, the precursor, alpha, alpha'-chain, fragments with a molecular weight of 77 and 66 kDa were detected, but no beta chain, fragments were found with a molecular weight of 43 or 46 kDa.
(II) HDV-3X сравнили с мутантом DV-3, как с эквивалентным продуктом без дополнительной С-концевой модификации. HDV-3X имеет меньшую альфа-цепь, но нормального размера продукты с молекулярной массой 68 и 77 кДа, что согласуется с укорочением С-конца.(II) HDV-3X was compared with the mutant DV-3, as with an equivalent product without additional C-terminal modification. HDV-3X has a smaller alpha chain but normal sized products with a molecular weight of 68 and 77 kDa, which is consistent with a shortened C-terminus.
(III) Расщепление мутанта С3 DV-3 с помощью CVFBb в присутствии I-фактора приводит к получению небольшого количества альфа’-цепи из С3b, но большего количества фрагмента с молекулярной массой 68 кДа, образовавшегося в результате расщепления С3b с получением iC3b за счет эндогенного Н-фактора (полоса А2). Добавление экзогенного Н-фактора завершает превращение С3b в С3b (полосы A3-5). Превращение фактически полностью завершается при использовании только 1 мкг/мл Н-фактора (полоса A3). В противоположность этому расщепление продукта HDV-3X с помощью CVFBb приводит к получению большего количества альфа’-цепи и только незначительного количества фрагмента с молекулярной массой 68 кДа (полоса В2). Добавление экзогенного Н-фактора не оказывает влияния на превращение указанного С3b в iC3b (полосы В3-5). Только незначительное образование продуктов с молекулярной массой 68 и 77 кДа можно обнаружить при концентрации Н-фактора 25 мкг/мл (полоса А5). Таким образом, мутант С3b HDV-3X обладает большей устойчивостью по сравнению с диким типом к эндогенным факторам Н и I. Тот факт, что устойчивость частично преодолевается более высокими концентрациями Н-фактора, позволят предположить, что аффинность в отношении Н-фактора может быть в значительной степени пониженной.(III) Cleavage of the C3 DV-3 mutant with CVFBb in the presence of I-factor results in a small amount of alpha'-chain from C3b, but a larger fragment with a molecular weight of 68 kDa resulting from cleavage of C3b to obtain iC3b due to endogenous H-factor (lane A2). The addition of exogenous H-factor completes the conversion of C3b to C3b (bands A3-5). The conversion is virtually complete when using only 1 μg / ml H-factor (lane A3). In contrast, cleavage of the HDV-3X product with CVFBb results in a larger alpha chain and only a small fragment with a molecular weight of 68 kDa (band B2). The addition of exogenous H-factor does not affect the conversion of the indicated C3b to iC3b (bands B3-5). Only a slight formation of products with a molecular weight of 68 and 77 kDa can be detected at a concentration of H-factor of 25 μg / ml (lane A5). Thus, the C3b HDV-3X mutant is more resistant than the wild type to endogenous factors H and I. The fact that resistance is partially overcome by higher concentrations of the H-factor suggests that the affinity for the H-factor may be greatly reduced.
4. Заключение4. Conclusion
Модификация HDV-3X создает устойчивость к зависящему от Н-фактора расщеплению I-фактором. Механизм этого явления остается неясным, хотя, поскольку модифицированные остатки расположены далеко (с точки зрения первичной структуры) от сайтов расщепления I-фактором, а эффект зависел от дозы добавленного Н-фактора, возможно, что при этом ухудшается взаимодействие с Н-фактором. В этом случае мутация также будет придавать устойчивость к другим ингибирующим активностям Н-фактора, таким, как: (I) конкуренция с В-фактором за связывание с С3b (или С3i) и (II) ускоренная диссоциация С3bВb- и С3bВbР-конвертазами. Модификация HDV-3X влияет прямо или косвенно на остатки, участвующие в поддержании аффинности к Н-фактору. Многочисленные различные делеции или мутации этих остатков должны, вероятно, оказывать такие же действия, как и делеция или мутация только некоторых остатков, полученных в результате модификации в соответствии с настоящим изобретением. Вероятно они также могут привести к аналогичному эффекту.The HDV-3X modification creates resistance to H-factor-dependent I-factor cleavage. The mechanism of this phenomenon remains unclear, although since the modified residues are located far (from the point of view of the primary structure) from the I-factor cleavage sites, and the effect depended on the dose of the added H-factor, it is possible that the interaction with the H-factor worsens. In this case, the mutation will also confer resistance to other inhibitory activities of the H-factor, such as: (I) competition with the B-factor for binding to C3b (or C3i) and (II) accelerated dissociation of C3bBb and C3bBb convertases. Modification of HDV-3X directly or indirectly affects the residues involved in maintaining affinity for the H-factor. Numerous different deletions or mutations of these residues are likely to have the same effects as deletion or mutation of only certain residues resulting from modification in accordance with the present invention. Probably they can also lead to a similar effect.
Модификация HDV-3X не создана целенаправленно. Но методы, выбранные для создания ее и родственных модификаций, вероятно, должны представлять собой специфические методы сайтнаправленного мутагенеза, в том числе методы, описанные в предыдущих примерах.Modification HDV-3X is not created purposefully. But the methods chosen to create it and related modifications probably should be specific methods of site-directed mutagenesis, including the methods described in the previous examples.
Пример 16: Модификация остатков в положениях 954 и 955 с целью предотвращения опосредованного I-фактором расщепления в этом сайтеExample 16: Modification of residues at positions 954 and 955 to prevent I-mediated cleavage at this site
1. Введение1. Introduction
Описанное выше изменение остатков Р1 (1303 и 1320) обеспечило устойчивость к расщеплению I-фактором в первых двух сайтах (примеры 1-6). Не было известно, может ли предотвращение расщепления в этих двух сайтах также предотвращать расщепление в третьем сайте, ответственном за выделение С3с из C3dg. Это третье расщепление, которое в норме зависит от CR1 (связанный с мембраной рецептор, созданный в растворимой форме, sCR1) в качестве кофактора, является относительно медленным и ранее было обнаружено только на iC3b (или iC3i) (т.е. после расщепления в сайтах 1 и 2), и не обнаружено на С3i или С3b. Для исследования этого вопроса использовали мутант E1Q2 (описанный в примере 11), который обладает высокой устойчивостью к расщеплению в сайтах 1 и 2. Если бы этот мутант еще сохранял чувствительность к расщеплению в сайте 3, то это свидетельствовало бы о том, что целесообразно индуцировать мутации в этом сайте с целью предотвращения разложения молекулы в физиологических жидкостях. Однако в литературе имеются противоречивые данные о том, происходит ли расщепление исключительно на связи 954-955 (Davis A.E., Harrison R.A. и Lachmann P.J., 1984, J. Immunol. 132: 1960-1966), или расщепление также может происходить в других положениях, таких, как 959-960 (Harrison R.A. и др., 1996, Molecular Immunology 33, Доп.1, 59, реферат 235; Ekdahl K.N., Nilsson U.R. и Nilsson В., 1990, J. Immunol. 144: 4269-4274). Первоначально заменяли остаток аргинина на остаток глутаминовой кислоты в положении 954 (создавая мутацию E1Q2E3) поскольку: (I) из вышеуказанных публикаций ясно, что имеется остаток Р1 одного из сайтов расщепления и (II) из примера 5 ясно, что замена на глутаминовую кислоту в сайте 1 придала более высокую устойчивость к расщеплению, чем другие замены. Кроме того, С3 других видов млекопитающих (мышь, крыса, морская свинка, кролик) имеет глутамин и глицин вместо аргинина и глутаминовой кислоты в положениях 954 и 955, эквивалентных человеческому С3 (например, см. у Mavroidis M., Sunyer J.O. и Lambbris J.D., 1995 J. Immunol. 154: 2164-2174). Эти данные позволяют предположить, что этот сайт (954-955) не будет в достаточной мере расщепляться у других видов и что существует другой сайт, такой, как 959-960, который, вероятно, является более важным (Harrison R.A. и др., 1996, Molecular Immunology 33, Доп.1, 59, реферат 235). Таким образом, для человеческого С3 были сделаны эквивалентные мутации Arg954 → Gln и Glu955 → Gly с целью создания мутанта E1Q2QG3.The above-described change in P 1 residues (1303 and 1320) provided resistance to I-factor cleavage at the first two sites (Examples 1-6). It was not known whether the prevention of cleavage at these two sites also prevented cleavage at the third site responsible for the isolation of C3c from C3dg. This is the third cleavage, which normally depends on CR1 (a membrane bound receptor created in soluble form, sCR1) as a cofactor, is relatively slow and was previously detected only on iC3b (or iC3i) (i.e., after cleavage at
2. Метод2. Method
Для создания мутанта использовали такой же метод, как и описанный в предыдущих примерах, за исключением того, что мутагенный праймер для E1Q2E3 имел последовательность gaacgcctgggcgaagaaggagtgcag, кодирующую мутацию R954E, и мутагенный праймер для E1Q2QG3 имел последовательность aacgcctgggccaaggaggagtgcagaa, кодирующую мутации R954Q, E995G. Продукт лигировали в конструкцию, которая содержала мутации, кодирующие E1Q2 (Е1303, Q1320, как описано в примерах 5 и 11). Анализ последовательности выделенной плазмидной ДНК подтвердил, что была интродуцирована правильная мутация. Не было обнаружено других мутаций. Полученными экспрессирующими векторами трансфектировали клетки COS и секретированный экспрессированный продукт анализировали в отношении реакций расщепления, как описано ранее.To create the mutant, the same method was used as described in the previous examples, except that the mutagenic primer for E1Q2E3 had the sequence gaacgcctgggcgaagaaggagtgcag encoding the mutation R954E, and the mutagenic primer for E1Q2QG3 had the sequence aacgcgaggggagaccccggccggccggccggccggccggccggccggccgggccgg. The product was ligated into a construct that contained mutations encoding E1Q2 (E1303, Q1320, as described in examples 5 and 11). Sequence analysis of the isolated plasmid DNA confirmed that the correct mutation was introduced. No other mutations were found. COS cells were transfected with the resulting expression vectors and the secreted expressed product was analyzed for cleavage reactions as previously described.
3. Опосредованные I-фактором расщепления мутантов E1Q2, E1Q2E3 и E1Q2QG33. I-factor-mediated cleavage of mutants E1Q2, E1Q2E3 and E1Q2QG3
Анализ экспрессированных продуктов приведен на фиг.13. Следует отметить следующие моменты.Analysis of expressed products is shown in Fig. 13. The following points should be noted.
(I) Анализ методом вестерн-блоттинга проведен с использованием моноклональных антител к C3dg-области C3, с его помощью выявлены предшественник, альфа-, альфа’-цепь, фрагменты с молекулярной массой 77 и 68 кДа, но не выявлены бета-цепь, фрагменты с молекулярной массой 43 или 46 кДа. Кроме того, мог быть обнаружен продукт расщепления сайта 3 с молекулярной массой 86 кДа без расщепления в сайтах 1 или 2.(I) Western blot analysis was performed using monoclonal antibodies to the C3dg region of C3, with its help, the precursor, alpha, alpha'-chain, fragments with a molecular weight of 77 and 68 kDa were detected, but the beta chain, fragments were not detected with a molecular weight of 43 or 46 kDa. In addition, a cleavage product of
(II) На чертеже видно, что продукт с молекулярной массой 86 кДа действительно образован путем опосредованного I-фактором расщепления E1Q2 в присутствии sCR1 (полоса A3), но не в случае, когда Н-фактор является кофактором (полоса А2).(II) The drawing shows that the product with a molecular weight of 86 kDa is indeed formed by the I-factor-mediated cleavage of E1Q2 in the presence of sCR1 (lane A3), but not in the case where the H-factor is a cofactor (lane A2).
(III) Продукт с молекулярной массой 86 кДа не образуется ни в мутанте E1Q2E3 (С), ни в мутанте E1Q2QG3 (В) даже в присутствии sCRl (C3 и В3).(III) A product with a molecular weight of 86 kDa is not formed in either the E1Q2E3 (C) mutant or the E1Q2QG3 (B) mutant even in the presence of sCRl (C3 and B3).
4. Заключение4. Conclusion
(I) Опосредованное I-фактором расщепление в сайте 3 может еще иметь место, когда расщепления в сайтах 1 и 2 заблокированы. Следовательно, дополнительное блокирование расщепления в сайте 3 целесообразно для предотвращения разложения в физиологической среде любого мутантного продукта, который в противном случае обладает устойчивостью к расщеплению только в сайтах 1 и 2.(I) I-factor mediated cleavage at
(II) Расщепление в сайте 3 может быть блокировано с помощью замены остатка в положении 954 на Glu и с помощью замены остатков в положениях 954 и 955 на Gln и Gly. Таким образом, другие замены остатков в положении 954 и/или 955 также, вероятно, придают устойчивость к расщеплению в сайте 3.(II) Cleavage at
(Ill) Указанные мутации не позволяли осуществлять расщепление в других предполагаемых положениях третьего сайта расщепления (таких, как 959-960), даже хотя эти сайты были не несли мутаций. Это может свидетельствовать о том, что либо только нуклеотиды в положениях 954-955 представляют собой важный сайт расщепления, либо что для других расщеплений требуется предварительное расщепление в положении 954-955, либо что индукция других мутаций в этих остатках препятствует расщеплению в других положениях с помощью иного механизма (такого, как конформационное искажение). В любом случае мутации в положении 954 и/или 955 представляют собой эффективное средство предотвращения разложения С3b- или С3i- подобных продуктов.(Ill) These mutations did not allow cleavage at other putative positions on the third cleavage site (such as 959-960), even though these sites did not carry mutations. This may indicate that either only the nucleotides at positions 954-955 represent an important cleavage site, or that other cleavages require preliminary cleavage at positions 954-955, or that the induction of other mutations in these residues prevents cleavage at other positions by another mechanism (such as conformational distortion). In any case, mutations at position 954 and / or 955 are an effective means of preventing decomposition of C3b or C3-like products.
Пример 17: Модификации С-концевой области С3, ингибирующие расщепление I-факторомExample 17: Modifications of the C-terminal region of C3, inhibiting I-factor cleavage
1. Введение1. Introduction
В примере 15 представлено доказательство того, что мутация или делеция остатков в положениях 1546-1663 придает устойчивость к расщеплению I-фактором. В этом примере представлены дополнительные меньшие по масштабу мутанты, которые также обусловливают эту устойчивость, а также различные мутации, которые не обладают этим свойством.Example 15 provides evidence that a mutation or deletion of residues at positions 1546-1663 confers resistance to I-factor cleavage. This example presents additional smaller mutants that also contribute to this resistance, as well as various mutations that do not have this property.
2. Метод2. Method
Для создания мутанта использовали такой же метод, как и описанный в предыдущих примерах, за исключением того, что мутагенные праймеры, кодирующиеся указанные мутации, имели последовательности, приведенные в таблице III. Анализ последовательности выделенной плазмидной ДНК подтвердил, что была интродуцирована правильная мутация. Никаких других мутаций не выявлено. Полученными экспрессирующими векторами трансфектировали клетки COS и секретированный экспрессированный продукт анализировали в отношении реакций расщепления, как описано ранее.To create the mutant used the same method as described in the previous examples, except that the mutagenic primers encoded by these mutations had the sequences shown in table III. Sequence analysis of the isolated plasmid DNA confirmed that the correct mutation was introduced. No other mutations were detected. COS cells were transfected with the resulting expression vectors and the secreted expressed product was analyzed for cleavage reactions as previously described.
3. Устойчивость различных мутантов к расщеплению I-фактором3. Resistance of various mutants to I-factor cleavage
Результаты опытов по расщеплению этих мутантов, проведенные с использованием факторов I и Н, приведены на фиг.14 и 15. Следует отметить, что анализ методом вестерн-блоттинга проведен с использованием моноклональных антител к C3dg-области С3, с его помощью выявлены предшественник, альфа-, альфа’-цепь, фрагменты с молекулярной массой 77 и 68 кДа, но не выявлены бета-цепь, фрагменты с молекулярной массой 43 или 46 кДа.The results of experiments on the cleavage of these mutants, carried out using factors I and H, are shown in Figs. 14 and 15. It should be noted that Western blot analysis was performed using monoclonal antibodies to the C3dg region of C3, and its predecessor, alpha, was identified -, alpha'-chain, fragments with a molecular weight of 77 and 68 kDa, but no beta chain, fragments with a molecular weight of 43 or 46 kDa were detected.
На фиг.14 видно, что С3 дикого типа (Nc3, А), продукты FT-3 (D), FT-4 (Е) и FT-5 (F) расщеплялись I-фактором, о чем свидетельствует появления полос, соответствующих молекулярной массе 77 кДа и/или 68 кДа и исчезновение альфа-цепи. В противоположность этому продукты FT-1 и FT-2 не расщеплялись.On Fig shows that wild-type C3 (Nc3, A), products FT-3 (D), FT-4 (E) and FT-5 (F) were split by the I-factor, as evidenced by the appearance of bands corresponding to molecular mass of 77 kDa and / or 68 kDa and the disappearance of the alpha chain. In contrast, FT-1 and FT-2 products did not break down.
На фиг.15 видно, что С3 дикого типа (NC3, А), продукты FR-1 (В), FR-2 (С), FR-3 (D) и FR-4 (Е) расщеплялись, несмотря на то, что в том случае продукт FT-2 (F) расщеплялся.On Fig it is seen that wild-type C3 (NC3, A), products FR-1 (B), FR-2 (C), FR-3 (D) and FR-4 (E) were split, despite the fact that that in that case, the product FT-2 (F) was cleaved.
4. Заключение4. Conclusion
(I) Даже небольшого усечения FT-2 достаточно для придания устойчивости к расщеплению I-фактором. Такая устойчивость, следовательно, может достигаться с помощью делеции некоторых или всех остатков в положениях 1636-1663. Это заключение подтверждается устойчивостью, которую проявляет FT-1, несущий делецию остатков в положениях 1636-1663 в дополнение к делеции/модификации остатков в положениях 1591-1635.(I) Even a small truncation of FT-2 is sufficient to confer resistance to I-factor cleavage. Such stability, therefore, can be achieved by deletion of some or all of the residues at positions 1636-1663. This conclusion is confirmed by the stability shown by FT-1 carrying a deletion of residues at positions 1636-1663 in addition to deletion / modification of residues at positions 1591-1635.
(II) Поскольку остатки в положениях 1636-1663 необходимы для опосредованного I-фактором расщепления, многие другие модификации этих остатков, вероятно, могут обусловливать устойчивость.(II) Since the residues at positions 1636-1663 are necessary for I-factor cleavage, many other modifications of these residues are likely to cause stability.
(III) Не все модификации этих остатков придают устойчивость. Неэффективные модификации включают таковые, обозначенные, как FT-5, FR-1, FR-2, FR-3 и FR-4, а также модификации, обозначенные, как FT-3 и FT-4, которые модифицируют остатки, отличные от остатков в положениях 1636-1663.(III) Not all modifications of these residues confer stability. Ineffective modifications include those designated as FT-5, FR-1, FR-2, FR-3, and FR-4, as well as modifications designated as FT-3 and FT-4, which modify residues other than residues in the provisions of 1636-1663.
(IV) Эти данные позволяют предположить, что остатки внутри области 1636-1663, которые необходимы для расщепления, представляют собой остатки, которые не были модифицированы посредством FT-5, FR-1, FR-2, FR-3 или FR-4. Таким образом, некоторые из остатков в положениях 1649-1660 могут иметь решающее значение.(IV) These data suggest that residues within region 1636-1663 that are necessary for cleavage are those that have not been modified by FT-5, FR-1, FR-2, FR-3, or FR-4. Thus, some of the residues in provisions 1649-1660 may be critical.
БиблиографияBibliography
1. Bergmann М. и Fruton J.S. (1941) Adv. EnzymoL, 1:63-98.1. Bergmann M. and Fruton J.S. (1941) Adv. EnzymoL, 1: 63-98.
2. de Bruijn М.Н. и Fey G.H. (1985) Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 82:708-712.2. de Bruijn M.N. and Fey G.H. (1985) Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 82: 708-712.
3. Crawford М.Н. и др. (1988) Circulation., 78:1449-1458.3. Crawford M.N. et al. (1988) Circulation., 78: 1449-1458.
4. Daha M.R. и van Es L.A. (1982) Immunol., 43:33-38.4. Daha M.R. and van Es L.A. (1982) Immunol., 43: 33-38.
5. Farries T.C., Lachmann P.J. и Harrison R.A. (1988) Biochem. J., 252:47-54.5. Farries T.C., Lachmann P.J. and Harrison R.A. (1988) Biochem. J., 252: 47-54.
6. Farries T.C., Lachmann P.J. и Harrison R.A. (1988) Biochem. J., 253:667-675.6. Farries T.C., Lachmann P.J. and Harrison R.A. (1988) Biochem. J., 253: 667-675.
7. Forty J., Hasan R., Саrу N.. White D.J. и Wallwork J. (1992) Transplant. Proc., 24:488-489.7. Forty J., Hasan R., Caru N .. White D.J. and Wallwork J. (1992) Transplant. Proc. 24: 488-489.
8. Fritzinger D.C. и др. (1992) J. Immunol., 149:3554-3562.8. Fritzinger D.C. et al. (1992) J. Immunol., 149: 3554-3562.
9. Harrison R.A. и Lachmann P.J. (1980) Mol. Immunol., 17:9-20.9. Harrison R.A. and Lachmann P.J. (1980) Mol. Immunol., 17: 9-20.
10. Kalli K.R., Hsu Р. и Fearon D.T. (1994) Springer Semin. Immunopathol, 15:417-431.10. Kalli K.R., Hsu R. and Fearon D.T. (1994) Springer Semin. Immunopathol 15: 417-431.
11. Kinoshita Т., Takata Y., Kozono H., Takeda J., Hong K.S. и Inoue K. (1988) J. Immunol, 141:3895-3901.11. Kinoshita T., Takata Y., Kozono H., Takeda J., Hong K.S. and Inoue K. (1988) J. Immunol, 141: 3895-3901.
12. McNeamey T.A., Odell С., Holers V.M., Spear P.O., Atkinson J.P. (1987) J. Exp. Med., 166:1525-1535.12. McNeamey T.A., Odell C., Holers V.M., Spear P.O., Atkinson J.P. (1987) J. Exp. Med., 166: 1525-1535.
13. Nicol P.A.E. и Lachmann P.J. (1973) Immunol, 24: 259-275.13. Nicol P.A.E. and Lachmann P.J. (1973) Immunol, 24: 259-275.
14. Pangburn М.К. и Muller-Eberhard H.J. (1984) Springer Semin, Immunopathol, 7:163-192.14. Pangburn M.K. and Muller-Eberhard H.J. (1984) Springer Semin, Immunopathol, 7: 163-192.
15. Rother К. и Till G.O. (ред.) (1988) "The complement System" (Springer-Verlag Berlin Heidelberg, Германия).15. Rother K. and Till G.O. (Ed.) (1988) "The complement System" (Springer-Verlag Berlin Heidelberg, Germany).
16. Van den Berg C.W., Aerts P.C. и Van Dijk H. (1991) J. Immunol. Methods, 136:287-294.16. Van den Berg C.W., Aerts P.C. and Van Dijk H. (1991) J. Immunol. Methods 136: 287-294.
17. Vogel C.W., Smith C.A. и Muller-Eberhard H.J. (1984) J. Immunol., 133:3235-3241.17. Vogel C.W., Smith C.A. and Muller-Eberhard H.J. (1984) J. Immunol., 133: 3235-3241.
18. Weisman H.F. и др. (1990) Science, 249:146-151.18. Weisman H.F. et al. (1990) Science, 249: 146-151.
19. Wu R. (ред.) Methods EnzymoL, 217: главы 12-14 (Academic Press, San Diego, U.S.A.).19. Wu R. (ed.) Methods EnzymoL, 217: Chapters 12-14 (Academic Press, San Diego, U.S.A.).
20. Botto M., Fong K.Y., So A.K., Koch С. и Walport M.J. (1990) J. Exp. Med., 172:1011-1017.20. Botto M., Fong K.Y., So A.K., Koch S. and Walport M.J. (1990) J. Exp. Med., 172: 1011-1017.
21. Sambrook J., Fritsch E.F. и Maniatis T. (1989) " Molecular Cloning. A Laboratory Manual", 2-е изд. (Cold Spring Harbor Laboratory Press).21. Sambrook J., Fritsch E.F. and Maniatis T. (1989) "Molecular Cloning. A Laboratory Manual", 2nd ed. (Cold Spring Harbor Laboratory Press).
22. Fishelson Z. (1991) Mol. Immunol., 28:545-552.22. Fishelson Z. (1991) Mol. Immunol., 28: 545-552.
23. Taniguchi-Sidle А. и Isenman D.E. (1993) Mol. Immunol., 30:54.23. Taniguchi-Sidle A. and Isenman D.E. (1993) Mol. Immunol., 30:54.
24. Lambris J.D., Avila D., Becherer J.D. и Muller-Eberhard H.J. (1988) J. Biol. Chem., 263:12147-12150.24. Lambris J.D., Avila D., Becherer J.D. and Muller-Eberhard H.J. (1988) J. Biol. Chem., 263: 12147-12150.
25. Taniguchi-Sidle А. и Isenman D.E. (1992) J. Biol. Chem., 267: 635-643. 26. Hofer В. и Kuhlein В. (1993) Methods EnzymoL, 217:173-189.25. Taniguchi-Sidle A. and Isenman D.E. (1992) J. Biol. Chem., 267: 635-643. 26. Hofer B. and Kuhlein B. (1993) Methods EnzymoL, 217: 173-189.
27. Morinaga Y. Franceschini Т., Inouye S. и Inouye M. (1984) Biotechnology, 2:636-639.27. Morinaga Y. Franceschini T., Inouye S. and Inouye M. (1984) Biotechnology, 2: 636-639.
28. Harrison R.A. и Lachmann P.J. (1986) "Handbook of Experimental Immunology" (под ред. Weir, Herzenberg, Blackwell и Herzenberg; Blackwell, Oxford), 4-е изд.28. Harrison R.A. and Lachmann P.J. (1986) "Handbook of Experimental Immunology" (edited by Weir, Herzenberg, Blackwell and Herzenberg; Blackwell, Oxford), 4th ed.
29. Kotwal G. J. и Moss В., Nature (1988) 335 (6186):176-178.29. Kotwal G. J. and Moss B., Nature (1988) 335 (6186): 176-178.
Claims (35)
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GBGB9604865.7A GB9604865D0 (en) | 1996-03-07 | 1996-03-07 | Modified proteins |
GB9604865.7 | 1996-03-07 | ||
GB9611896.3 | 1996-06-07 | ||
GB9614293.0 | 1996-07-08 | ||
GB9624028.8 | 1996-11-19 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU98118312A RU98118312A (en) | 2000-08-27 |
RU2238322C2 true RU2238322C2 (en) | 2004-10-20 |
Family
ID=10790016
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98118312A RU2238322C2 (en) | 1996-03-07 | 1997-03-04 | Protein eliciting ability for formation of c3-convertase, dna, vector, conjugate and their using |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
GB (1) | GB9604865D0 (en) |
RU (1) | RU2238322C2 (en) |
ZA (1) | ZA971900B (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2474586C2 (en) * | 2005-11-28 | 2013-02-10 | Дзе Трастиз Оф Дзе Юниверсити Оф Пенсильвания | Efficient compstatin analogues |
-
1996
- 1996-03-07 GB GBGB9604865.7A patent/GB9604865D0/en active Pending
-
1997
- 1997-03-04 RU RU98118312A patent/RU2238322C2/en not_active IP Right Cessation
- 1997-03-05 ZA ZA971900A patent/ZA971900B/en unknown
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
TANIGUCHI-SIDLE, A. et al. Journal of.Immunology, 1994, vol.153, p.5285-5302. PANGBURN M.K., J.Immunol, 1989, 142(8), p.2759-2765. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2474586C2 (en) * | 2005-11-28 | 2013-02-10 | Дзе Трастиз Оф Дзе Юниверсити Оф Пенсильвания | Efficient compstatin analogues |
RU2656102C2 (en) * | 2005-11-28 | 2018-05-31 | Дзе Трастиз Оф Дзе Юниверсити Оф Пенсильвания | Potent compstatin analogs |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB9604865D0 (en) | 1996-05-08 |
ZA971900B (en) | 1998-09-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2194713C2 (en) | Human modified protein c3, dna fragment, conjugate, pharmaceutical composition, method of decrease of protein amount content | |
EP1051432A2 (en) | Method for reducing immunogenicity of proteins | |
CA1338878C (en) | 14-beta-gal mammalian lectins | |
US6221657B1 (en) | Modified human C3 DNA sequences and vectors | |
US6268485B1 (en) | Down-regulation resistant C3 convertase | |
EP0594311B1 (en) | Process for preparing a metastasis-inhibiting protein and uses thereof. | |
CA2544467C (en) | Paralytic peptide for use in neuromuscular therapy | |
RU2238322C2 (en) | Protein eliciting ability for formation of c3-convertase, dna, vector, conjugate and their using | |
US6893844B1 (en) | DNA encoding a new human hepatoma derived growth factor and producing method thereof | |
JP4995399B2 (en) | Cleaved BARD1 protein and its diagnostic and therapeutic uses | |
MXPA97001783A (en) | C3 human protein modifies | |
Liuzzi et al. | Different recognition by clostripain of myelin basic protein in the lipid-free and lipid-bound forms | |
KR101034901B1 (en) | Apolipoprotein analogues | |
WO2003080662A1 (en) | Protein kinase c modulators, their aminoacid and nucleotide sequences and uses thereof | |
Wang | Domains of Complement Components C3 and C4 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070305 |