JP2007129992A - Ribonucleic acid binding to runt domain - Google Patents
Ribonucleic acid binding to runt domain Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007129992A JP2007129992A JP2005328757A JP2005328757A JP2007129992A JP 2007129992 A JP2007129992 A JP 2007129992A JP 2005328757 A JP2005328757 A JP 2005328757A JP 2005328757 A JP2005328757 A JP 2005328757A JP 2007129992 A JP2007129992 A JP 2007129992A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rna
- aml1
- runt domain
- apt1
- domain
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
- Peptides Or Proteins (AREA)
Abstract
Description
本発明は転写因子AML1、RUNX2、RUNX3およびAML1に由来する白血病融合タンパク質などのRUNTドメインに結合するリボ核酸に関するものである。 The present invention relates to ribonucleic acids that bind to the RUNT domain, such as leukemia fusion proteins derived from the transcription factors AML1, RUNX2, RUNX3 and AML1.
白血病では、病型に特徴的な染色体転座が多く見られ、転座による遺伝子融合で新たな癌遺伝子が生じる。代表的なものとしては、慢性骨髄性白血病のt(9;22)、急性骨髄性白血病のt(8;21)、inv(16)、t(15;17)、急性リンパ性白血病のt(12;21)などがあり、それぞれBCR-ABL、AML1-MTG8(別名AML1-ETO)、CBFβ-MYH11、PML-RARα、TEL-AML1の融合遺伝子が生じる。これらの融合遺伝子からキメラタンパク質が産生され、2つのタンパク質おのおのの本来の機能が変異することで癌化を誘導すると考えられる。AML1(別名RUNX1)は造血系細胞の発生や分化に必須な転写因子で、AML1の融合遺伝子が原因となる白血病の割合はAML1-MTG8が急性骨髄性白血病の約15%、TEL-AML1が急性リンパ性白血病の約20%を占め、最も多い染色体転座の一つである。他にも、AML1の関係する融合遺伝子には、AML1-MTG8、AML1-MTG16、TEL-AML1、AML1-EVI1、AML1-EAP、AML1-MDS1、AML1-MDS1-EVI1が知られている。 In leukemia, there are many chromosomal translocations characteristic of the disease type, and new oncogenes are generated by gene fusion by translocation. Representative examples include t (9; 22) for chronic myeloid leukemia, t (8; 21) for acute myeloid leukemia, inv (16), t (15; 17), t ( 12; 21) and the like, and fusion genes of BCR-ABL, AML1-MTG8 (also known as AML1-ETO), CBFβ-MYH11, PML-RARα, and TEL-AML1 are generated, respectively. Chimeric proteins are produced from these fusion genes, and it is thought that canceration is induced by mutating the original functions of the two proteins. AML1 (also known as RUNX1) is an essential transcription factor for hematopoietic cell development and differentiation, and AML1-MTG8 is about 15% of acute myeloid leukemia, and TEL-AML1 is acute It accounts for about 20% of lymphocytic leukemia and is one of the most common chromosomal translocations. In addition, AML1-MTG8, AML1-MTG16, TEL-AML1, AML1-EVI1, AML1-EAP, AML1-MDS1, and AML1-MDS1-EVI1 are known as fusion genes related to AML1.
AML1-MTG8タンパク質は、AML1のDNA結合領域であるRUNTドメインとほぼ全域のMTG8が連結したキメラタンパク質である。MTG8はN-CoR、mSin3A、SMRT、HDACsをリクルートする転写抑制活性を持つタンパク質であるため、本来AML1によって転写が活性化されるはずの遺伝子をドミナントに抑えることで、分化を抑制すると考えられる。 The AML1-MTG8 protein is a chimeric protein in which the RUNT domain, which is the DNA binding region of AML1, and MTG8 in almost the entire region are linked. Since MTG8 is a protein with transcriptional repression activity that recruits N-CoR, mSin3A, SMRT, and HDACs, it is thought that differentiation is suppressed by suppressing dominantly genes that should be transcriptionally activated by AML1.
実際に分化に関わる転写因子や分化形質タンパク質の発現が抑制されることがこれまでに明らかにされている。さらに、細胞分化に伴う細胞周期の停止やアポトーシスの誘導を担うp53の安定化タンパク質p14ARFの発現もAML1-MTG8によって抑えられる。従ってAML1-MTG8の発現は幹細胞の自己複製の増進、分化抑制をもたらす事で癌化の要因になると考えられる。AML1-MTG8以外の融合タンパク質も、同様にAML1によって発現する遺伝子をドミナントに抑制することで白血病の原因になっていると考えられる。 It has been clarified so far that the expression of transcription factors and differentiation plasma proteins involved in differentiation is actually suppressed. Furthermore, the expression of p14 ARF, a p53 stabilizing protein responsible for cell cycle arrest and apoptosis induced by cell differentiation, is also suppressed by AML1-MTG8. Therefore, the expression of AML1-MTG8 is considered to be a factor of canceration by promoting the self-renewal of stem cells and suppressing differentiation. Similarly, fusion proteins other than AML1-MTG8 are considered to cause leukemia by dominantly suppressing the gene expressed by AML1.
現在、染色体転座を持つ白血病では、融合遺伝子を標的とした治療薬が開発され、実際に白血病の治療が行われている。慢性骨髄性白血病の分子標的治療薬であるイマチニブ(グリベック ノバルティス社)は、BCR-ABLタンパク質を標的として、ABLのチロシンキナーゼ活性を阻害することでがん細胞で異常に活性化した細胞増殖シグナルを阻害し、白血病細胞の増殖を抑制することによって高い治療効果を上げている。また、PML-RARαを発現する急性骨髄性白血病では、大量のレチノイン酸の投与によってPML-RARαによる転写不活性化を解除し、ブロックされていた転写を再度活性化し、細胞の分化誘導を再開させる治療が行われている。白血病融合遺伝子に対する核酸医薬としては、リボザイム、アンチセンス、siRNA等によって融合遺伝子の発現の抑制が研究されているが、医薬品として応用可能なものは今のところ得られていない。白血病治療薬としてのアンチセンス製剤としては、Bcl-2を標的としたGenasense (Genta社 米国)が現在第3相臨床試験まで進行している。 Currently, for leukemias with chromosomal translocations, therapeutics targeting fusion genes have been developed and are actually being treated. Imatinib (Gleevec Novartis), a molecular targeted therapy for chronic myeloid leukemia, targets the BCR-ABL protein and inhibits the tyrosine kinase activity of ABL, resulting in abnormally activated cell proliferation signals in cancer cells Inhibits and suppresses the proliferation of leukemia cells, thereby increasing the therapeutic effect. In acute myeloid leukemia that expresses PML-RARα, transcription inactivation by PML-RARα is canceled by administration of a large amount of retinoic acid, and blocked transcription is reactivated and cell differentiation is resumed. Treatment is taking place. As nucleic acid drugs for leukemia fusion genes, suppression of fusion gene expression has been studied by ribozymes, antisenses, siRNAs, etc., but no drugs applicable as pharmaceuticals have been obtained so far. As an anti-sense agent for leukemia treatment, Genasense (Genta USA) targeting Bcl-2 is currently in progress to Phase III clinical trials.
AML1は、RUNTドメインおよびtrans activation (TA)ドメインを持つ約50kDaのタンパク質因子で、CBFβと複合体を形成してコア結合因子とよばれる転写因子を形成する。AML1のDNA結合ドメインであるRUNTドメインは、認識配列に結合し、転写のコアクチベーターであるヒストンアセチル化酵素p300/CBP等と複合体を形成することで様々な造血細胞特異的な遺伝子の転写の活性化を行う。白血病では、AML1はAML1-MTG8やTEL-AML1等の融合遺伝子の形成や発現量の低下などによってAML1による血球細胞の分化に必須な転写活性化が抑制されることが発症に関与すると考えられている。 AML1 is an approximately 50 kDa protein factor having a RUNT domain and a transactivation (TA) domain, and forms a transcription factor called a core binding factor by forming a complex with CBFβ. The RUNT domain, the DNA-binding domain of AML1, binds to recognition sequences and transcribes various hematopoietic cell-specific genes by forming complexes with the transcriptional coactivator histone acetylase p300 / CBP. Activation of. In leukemia, AML1 is thought to be involved in the onset of AML1-mediated transcriptional activation that is essential for the differentiation of blood cells by the formation of fusion genes such as AML1-MTG8 and TEL-AML1 and decreased expression levels. Yes.
RUNTドメインをもつAML1のファミリー遺伝子(RUNXファミリー)としては、RUNX2およびRUNX3があるこれらの遺伝子のアミノ酸レベルでの相同性が非常に高く、特にRUNTドメインでは90%以上の相同性を持っている。これらはすべて転写因子であるが、AML1が造血系に関与しているのに対してRUNX2は骨形成に、RUNX3は多くの組織で発現しているが、特に胃、小腸、大腸等で多く発現している。RUNX2の機能不全は鎖骨頭蓋異形成症となり、RUNX3は胃癌の主要な抑制遺伝子であることがわかっている。また、現在知られているAML1の関与する融合タンパク質では、すべてにおいてAML1のRUNTドメインを有している。このため、AML1のRUNTドメインを認識し、結合する分子は白血病の検出用試薬として非常に有効であると考えられる。また、AML1やAML1に関連する融合遺伝子の機能を抑制する分子は、白血病の治療薬としての効果が期待できる。また、RUNX2、RUNX3のRUNTドメインに結合する分子は骨疾患や癌の検出、治療への応用が期待される。 As the AML1 family gene (RUNX family) having a RUNT domain, RUNX2 and RUNX3 have very high homology at the amino acid level, and in particular, the RUNT domain has 90% or more homology. These are all transcription factors, but AML1 is involved in the hematopoietic system, whereas RUNX2 is expressed in osteogenesis and RUNX3 is expressed in many tissues, but is particularly expressed in the stomach, small intestine, large intestine, etc. is doing. RUNX2 dysfunction results in clavicular dysplasia, and RUNX3 is known to be a major suppressor gene for gastric cancer. In addition, all currently known fusion proteins involving AML1 have the AML1 RUNT domain. Therefore, a molecule that recognizes and binds to the RUN1 domain of AML1 is considered to be very effective as a reagent for detecting leukemia. In addition, molecules that suppress the function of AML1 and fusion genes related to AML1 can be expected to be effective as therapeutic agents for leukemia. In addition, molecules that bind to the RUNX domain of RUNX2 and RUNX3 are expected to find applications in bone disease and cancer detection and treatment.
ところで、in vitroにおいてある標的物質と特異的に結合するRNAを選択・濃縮する手法として、SELEX法と呼ばれる新たな手法が開発されている(C. Tuerk & L. Gold, Systematic evolution of ligands by exponential enrichment: RNA ligands to bacteriophage T4 DNA polymerase, Science 249:505-510, 1990)。SELEX法は、PCRプライマー用の配列(一方にはT7ポリメラーゼの配列を含む)を両端に含む適当な長さのランダム配列を持つRNAを合成し、これを標的タンパク質と会合させ固相化する。結合しなかったRNAを洗浄後、結合したRNAを回収し、RT-PCRで増幅後、次のラウンドで用いるRNAのテンプレートとする。これを10ラウンド前後繰り返すことにより、標的タンパク質と特異的に結合するRNAアプタマーを取得する。この方法では、標的タンパク質の機能を促進や阻害するような生理活性を持つRNAを取得することが可能である。このことは病原タンパク質をターゲットにしてSELEXを行うことにより、得られたアプタマーを医薬品として応用できることを示唆している。従来の創薬に比べこのSELEX法を用いた創薬の優れている点として(1)従来の化学物質のスクリーニングより大規模の母集団よりスクリーニングをシステマティックに行える。(2)試験管内で容易に大量合成することができる。(3)免疫排除がない。(4)容易に合目的に改良を行える。(5)保存性が高く抗体を作ることが困難なタンパク質を標的にできる。などがあげられる。 By the way, a new method called SELEX method has been developed as a method to select and concentrate RNA that specifically binds to a target substance in vitro (C. Tuerk & L. Gold, Systematic evolution of ligands by exponential enrichment: RNA ligands to bacteriophage T4 DNA polymerase, Science 249: 505-510, 1990). In the SELEX method, RNA having a random sequence of an appropriate length including a PCR primer sequence (including a T7 polymerase sequence at one end) is synthesized, and this is associated with a target protein and immobilized. After washing the unbound RNA, the bound RNA is recovered, amplified by RT-PCR, and used as an RNA template to be used in the next round. By repeating this around 10 rounds, an RNA aptamer that specifically binds to the target protein is obtained. In this method, RNA having physiological activity that promotes or inhibits the function of the target protein can be obtained. This suggests that the aptamers obtained can be applied as pharmaceuticals by performing SELEX targeting pathogenic proteins. The advantages of drug discovery using this SELEX method compared to conventional drug discovery are as follows: (1) Screening can be performed systematically from a larger population than conventional chemical screening. (2) A large amount can be easily synthesized in a test tube. (3) There is no immune exclusion. (4) It can be easily improved for the purpose. (5) It is possible to target proteins that are highly conserved and difficult to produce antibodies. Etc.
本発明は、ヒトの転写調節因子であるAML1、RUNX2、RUNX3および白血病に関連するAML1-MTG8、AML1-MTG16、TEL-AML1、AML1-EVI1、AML1-EAP、AML1-MDS1、AML1-MDS1-EVI1等のAML1に由来するRUNTドメインを持つ白血病融合タンパク質に関係して引き起こされる疾患の発症機構の解明、診断および治療に利用可能な物質、または転写などの細胞内プロセスの研究に利用可能な物質を提供することを目的とする。 The present invention relates to AML1-MTG8, AML1-MTG16, TEL-AML1, AML1-EVI1, AML1-EAP, AML1-MDS1, AML1-MDS1-EVI1 associated with human transcriptional regulators AML1, RUNX2, RUNX3 and leukemia Substances that can be used to elucidate the pathogenesis of diseases caused by leukemia fusion proteins with the RUN1 domain derived from AML1, such as those that can be used for diagnosis and treatment, or to study intracellular processes such as transcription The purpose is to provide.
本発明者らは、このような物質の候補としてAML1のRUNTドメインに対するRNAアプタマーを作製した。すなわち、AML1のRUNTドメインを標的タンパク質としてSELEXを行ない、得られたアプタマーの標的タンパク質およびRUNX2、RUNX3、AML1-MTG8との結合活性を調べ、その有用性を示した。本発明は、これらの知見に基づいて、完成されたものである。 The present inventors created an RNA aptamer against the RUN1 domain of AML1 as a candidate for such a substance. That is, SELEX was performed using the RUN1 domain of AML1 as a target protein, and the binding activity of the obtained aptamer to the target protein and RUNX2, RUNX3, and AML1-MTG8 was examined, and its usefulness was shown. The present invention has been completed based on these findings.
本発明の要旨は以下の通りである。 The gist of the present invention is as follows.
(1)配列番号1〜12のいずれかに記載の塩基配列で表されるRNA。 (1) RNA represented by the base sequence described in any one of SEQ ID NOs: 1-12.
(2)下記の式(I)に示す二次構造を形成することができるヌクレオチド配列を含み、RUNTドメインに対して結合活性を有するRNA。 (2) An RNA having a nucleotide sequence capable of forming a secondary structure represented by the following formula (I) and having a binding activity to the RUNT domain.
(3)(1)又は(2)に記載のRNAの一部を切断して短くしたRNAであって、RUNTドメインに対して結合活性を有するRNA。 (3) RNA shortened by cutting part of the RNA according to (1) or (2), and having binding activity to the RUNT domain.
(4)(1)〜(3)に記載のRNAに別のRNAを付加したRNAであって、RUNTドメインに対して結合活性を有するRNA。 (4) RNA obtained by adding another RNA to the RNA described in (1) to (3), and having binding activity to the RUNT domain.
(5)(1)〜(4)のいずれかに記載のRNAの塩基配列に1若しくは数個の塩基が置換、欠失若しくは挿入された塩基配列で表されるRNAであって、RUNTドメインに対して結合活性を有するRNA。 (5) RNA represented by a nucleotide sequence in which one or several bases are substituted, deleted or inserted in the nucleotide sequence of the RNA according to any one of (1) to (4), RNA with binding activity.
(6)(1)〜(5)のいずれかに記載のRNAにおいて少なくとも1個の修飾ヌクレオチドが導入されているRNAであって、RUNTドメインに対して結合活性を有するRNA。 (6) RNA into which at least one modified nucleotide is introduced in the RNA according to any one of (1) to (5), and having binding activity to the RUNT domain.
(7)標識化されている(1)〜(6)のいずれかに記載のRNA。 (7) The RNA according to any one of (1) to (6), which is labeled.
(8)(1)〜(5)のいずれかに記載のRNAの塩基配列に相補的な塩基配列を有するDNA。 (8) DNA having a base sequence complementary to the base sequence of RNA according to any one of (1) to (5).
(9)(8)に記載のDNAが挿入されたベクター。 (9) A vector into which the DNA according to (8) is inserted.
(10)(7)に記載のRNAを用いて、RUNTドメインを持つタンパク質を検出する方法。 (10) A method for detecting a protein having a RUNT domain using the RNA according to (7).
(11)(7)に記載のRNAを用いて、RUNTドメインを持つタンパク質を定量する方法。 (11) A method for quantifying a protein having a RUNT domain using the RNA according to (7).
(12)(1)〜(6)のいずれかに記載のRNAを用いて、RUNTドメインを持つタンパク質を単離する方法。 (12) A method for isolating a protein having a RUNT domain using the RNA according to any one of (1) to (6).
以下、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
(1)のRNAはRUNTドメインに対して結合活性を有する。RUNTドメインは、転写因子AML1、RUNX2、及びRUNX3、並びにAML1-MTG8、AML1-MTG16、TEL-AML1、AML1-EVI1、AML1-EAP、AML1-MDS1、及びAML1-MDS1-EVI1などの白血病融合タンパク質に含まれる。「結合活性を有する」とは、ランダム配列のRNAプールより高い結合活性を有していることを意味する。 The RNA of (1) has binding activity to the RUNT domain. The RUNT domain is associated with transcription factors AML1, RUNX2, and RUNX3, and leukemia fusion proteins such as AML1-MTG8, AML1-MTG16, TEL-AML1, AML1-EVI1, AML1-EAP, AML1-MDS1, and AML1-MDS1-EVI1. included. “Having binding activity” means having higher binding activity than a random sequence RNA pool.
(2)のRNAは、上記の式(I)に示す二次構造を形成することのできるヌクレオチド配列を含む。 The RNA of (2) contains a nucleotide sequence that can form the secondary structure shown in the above formula (I).
上記の二次構造において、N1は3個以上の核酸塩基であり、好ましくは3〜7個の核酸塩基である。N1は全ての核酸塩基を取りうる。N2は6個以上の核酸塩基であり、好ましくは6〜10個の核酸塩基である。N2は全ての核酸塩基を取りうる。N3は1個以上の核酸塩基であり、好ましくは1〜3個の核酸塩基である。N3は全ての核酸塩基を取りうる。N4は3個以上の核酸塩基であり、好ましくは3〜7個の核酸塩基である。N4は全ての核酸塩基を取りうる。好ましい二次構造の一例としては、下記の式(II)に示す二次構造を挙げることができる。 In the above secondary structure, N1 is 3 or more nucleobases, preferably 3 to 7 nucleobases. N1 can take all nucleobases. N2 is 6 or more nucleobases, preferably 6 to 10 nucleobases. N2 can take all nucleobases. N3 is one or more nucleobases, preferably 1 to 3 nucleobases. N3 can take all nucleobases. N4 is 3 or more nucleobases, preferably 3 to 7 nucleobases. N4 can take all nucleobases. As an example of a preferable secondary structure, a secondary structure represented by the following formula (II) can be given.
なお、この二次構造を構成するヌクレオチド配列は、後述するApt1(配列番号1)の11〜37番目のヌクレオチド配列に対応する。 In addition, the nucleotide sequence which comprises this secondary structure respond | corresponds to the 11th-37th nucleotide sequence of Apt1 (sequence number 1) mentioned later.
上記の二次構造の特徴として2つのstem-loop構造が挙げられる。生物界においてRNAがタンパク質の立体構造をまねて機能を有する「分子擬態」という概念が提出されている(Ito K., et al., A tripeptide ‘anticodon’ deciphers stop codon in messenger RNA, nature, 403:608-684, 2000、Nakamura Y., et al., Mimicry grasps reality in translation termination, Cell, 101:349-352, 2000)。この概念は、RNAがstem-loop構造、シュードノット構造や分子内四重鎖構造(G-カルテット)等の安定な高次構造を作りタンパク質のような機能を発揮する可能性を示している。実際、このような高次構造を持つRNAの中にはタンパク質の機能ドメインと結合し、生理活性を有するものがある。上記の二次構造の2つのstem-loop構造もこのような安定な構造を形成し、生理活性を与えていると考えられる。 Two stem-loop structures can be cited as a feature of the secondary structure. In the biological world, the concept of `` molecular mimicry '' in which RNA mimics the protein's three-dimensional structure has been submitted (Ito K., et al., A tripeptide 'anticodon' deciphers stop codon in messenger RNA, nature, 403 : 608-684, 2000, Nakamura Y., et al., Mimicry grasps reality in translation termination, Cell, 101: 349-352, 2000). This concept indicates the possibility that RNA may produce protein-like functions by creating stable higher-order structures such as stem-loop structures, pseudoknot structures, and intramolecular quadruplex structures (G-quartets). In fact, some RNAs having such a higher-order structure bind to the functional domain of the protein and have physiological activity. The two stem-loop structures of the secondary structure described above are also considered to form such a stable structure and impart physiological activity.
(3)のRNAは、(1)〜(2)のRNAを目的に応じて短くしたものである。短くするのは、5'末端又は3'末端のいずれか一方でもよく、また、両方の末端でもよい。また、二次構造上、塩基対合を取らないループ領域を欠失させたものでもよい。切断する長さは特に限定されないが、3〜20merであることが好ましく、3〜10merであることが更に好ましい。(3)のRNAの具体例としては、配列番号15に記載の塩基配列で表されるRNA(Apt1-S1、Apt1の3'末端を18mer短くしたRNA)を挙げることができる。 The RNA (3) is obtained by shortening the RNA (1) to (2) according to the purpose. Either the 5 ′ end or the 3 ′ end may be shortened, or both ends may be shortened. Moreover, what deleted the loop region which does not take base pairing on secondary structure may be used. Although the length to cut | disconnect is not specifically limited, It is preferable that it is 3-20mer, and it is still more preferable that it is 3-10mer. Specific examples of the RNA of (3) include RNA represented by the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 15 (Apt1-S1, RNA with 3mer ends of Apt1 shortened by 18 mer).
(4)のRNAにおいて、付加されるRNAの長さは特に限定されないが、100mer以下であることが好ましく、30mer以下であることが更に好ましい。このように別のRNAを付加することにより、種々の目的に合ったRNAアプタマーを作製することができる。(4)のRNAの具体例としては、配列番号16に記載の塩基配列で表されるRNA(Apt1-S2、Apt1の5'末端を8mer短くした後、GGGを付加し、3'末端を24mer短くした後、CCCを付加したRNA)を挙げることができる。 In the RNA of (4), the length of RNA to be added is not particularly limited, but is preferably 100 mer or less, and more preferably 30 mer or less. Thus, RNA aptamers suitable for various purposes can be prepared by adding another RNA. As a specific example of the RNA of (4), RNA represented by the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 16 (Apt1-S2, Apt1 5 ′ end was shortened by 8 mer, GGG was added, and 3 ′ end was 24 mer. After shortening, RNA to which CCC is added can be mentioned.
(5)のRNAは(1)〜(4)のRNAに変異を導入してSELEXを再度行なうことで得ることができる。ここで得られる進化したRNAは(1)〜(4)のRNAよりも結合活性や生理活性が高い可能性がある。このようにRNAに変異を導入することにより、種々の目的に合ったRNAアプタマーを作製することができる。置換、欠失若しくは挿入される塩基の個数は、数個以内であればよいが、好ましくは5個以下であり、最も好ましくは1個である。(5)のRNAの具体例としては、配列番号24に記載の塩基配列で表されるRNA(Apt1-S2の8番目のAをUに置き換えたRNA)、配列番号25に記載の塩基配列で表されるRNA(Apt1-S2の9番目のCをAに置き換えたRNA)、配列番号26に記載の塩基配列で表されるRNA(Apt1-S2の10番目のGをAに置き換えたRNA)、配列番号27に記載の塩基配列で表されるRNA(Apt1-S2の28番目のAをGに置き換えたRNA)、配列番号28に記載の塩基配列で表されるRNA(Apt1-S2の29番目のUをAに置き換えたRNA)、配列番号29に記載の塩基配列で表されるRNA(Apt1-S2の30番目のCをGに置き換えたRNA)、配列番号33に記載の塩基配列で表されるRNA(Apt1-S2の17番目のCをAに置き換えたRNA)、配列番号34に記載の塩基配列で表されるRNA(Apt1-S2の18番目のAをCに置き換えたRNA)、配列番号35に記載の塩基配列で表されるRNA(Apt1-S2の19番目のCをAに置き換えたRNA)、配列番号36に記載の塩基配列で表されるRNA(Apt1-S2の20番目のGをCに置き換えたRNA)を挙げることができる。 The RNA of (5) can be obtained by introducing a mutation into the RNA of (1) to (4) and performing SELEX again. The evolved RNA obtained here may have higher binding activity and physiological activity than the RNAs (1) to (4). By introducing mutations into RNA in this way, RNA aptamers that meet various purposes can be prepared. The number of bases to be substituted, deleted or inserted may be within several, but is preferably 5 or less, and most preferably 1. Specific examples of RNA of (5) include RNA represented by the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 24 (RNA in which the 8th A of Apt1-S2 is replaced with U), and the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 25 RNA represented (RNA in which 9th C of Apt1-S2 is replaced with A), RNA represented by the nucleotide sequence described in SEQ ID NO: 26 (RNA in which 10th G of Apt1-S2 is replaced with A) RNA represented by the base sequence described in SEQ ID NO: 27 (RNA in which 28th A of Apt1-S2 is replaced with G), RNA represented by the base sequence described in SEQ ID NO: 28 (29 of Apt1-S2) RNA in which the th U is replaced with A), RNA represented by the base sequence set forth in SEQ ID NO: 29 (RNA in which the 30 th C in Apt1-S2 is replaced with G), and the base sequence set forth in SEQ ID NO: 33 RNA represented (RNA in which the 17th C of Apt1-S2 is replaced with A), RNA represented by the base sequence described in SEQ ID NO: 34 (RNA in which the 18th A in Apt1-S2 is replaced with C) Described in SEQ ID NO: 35 RNA represented by the base sequence (RNA in which 19th C of Apt1-S2 is replaced with A), RNA represented by the base sequence described in SEQ ID NO: 36 (20th G of Apt1-S2 is replaced with C) RNA).
(6)のRNAは(1)〜(5)のRNAのリボースの部分または核酸塩基の部分または5'末端または3'末端を修飾したもので、(1)〜(5)のRNAの安定性、結合活性、生理活性を高めることができる。例えば、ピリミジンヌクレオチドのリボースの2'-OHをフルオロ化またはメチル化するとリボヌクレアーゼ耐性になり、安定性が飛躍的に向上する。なお、修飾ヌクレオチドにはデオキシリボヌクレオチドも含まれる。 The RNA of (6) is obtained by modifying the ribose part, nucleobase part, 5 ′ end or 3 ′ end of the RNA of (1) to (5), and the stability of RNA of (1) to (5) , Binding activity and physiological activity can be enhanced. For example, fluorination or methylation of the ribose 2′-OH of pyrimidine nucleotides makes it ribonuclease resistant and dramatically improves stability. Modified nucleotides include deoxyribonucleotides.
(7)の標識化されているRUNTドメインを持つタンパク質の検出と定量に用いることができる。例えば、蛍光物質で標識化したアプタマーを細胞内に導入することで、細胞内での上記のタンパク質の挙動が観察できる。RUNTドメインを持つタンパク質としては、転写因子AML1、RUNX2、及びRUNX3、並びにAML1-MTG8、AML1-MTG16、TEL-AML1、AML1-EVI1、AML1-EAP、AML1-MDS1、及びAML1-MDS1-EVI1などの白血病融合タンパク質などを例示できる。 It can be used for detection and quantification of a protein having a labeled RUNT domain in (7). For example, by introducing an aptamer labeled with a fluorescent substance into a cell, the behavior of the protein in the cell can be observed. Proteins with RUNT domains include transcription factors AML1, RUNX2, and RUNX3, and AML1-MTG8, AML1-MTG16, TEL-AML1, AML1-EVI1, AML1-EAP, AML1-MDS1, and AML1-MDS1-EVI1 Examples include leukemia fusion proteins.
(1)〜(6)のRNAの5'末端をビオチン化し固相化することで、RNAアプタマーを用いたRUNTドメインを持ったタンパク質の分離カラムを作製することができ、この分離カラムを用いてRUNTドメインを持ったタンパク質を単離することができる。 By separating the 5 'end of RNA of (1) to (6) with biotin and immobilizing it, a protein separation column having a RUNT domain using an RNA aptamer can be prepared. Proteins with a RUNT domain can be isolated.
本発明によりAML1、RUNX2、RUNX3およびその他のRUNTドメインを持つ白血病融合タンパク質に対して結合能を有するRNAアプタマーが提供される。本発明のRNAアプタマーはAML1、RUNX2、RUNX3およびRUNTドメインを持つ白血病融合タンパク質の機能解析やがんなどの疾患の診断および治療に利用可能である。 The present invention provides RNA aptamers capable of binding to leukemia fusion proteins having AML1, RUNX2, RUNX3 and other RUNT domains. The RNA aptamer of the present invention can be used for functional analysis of leukemia fusion proteins having AML1, RUNX2, RUNX3 and RUNT domains and for diagnosis and treatment of diseases such as cancer.
本発明において用いたSELEX法の概略を図1に示す。 An outline of the SELEX method used in the present invention is shown in FIG.
AML1、RUNX2、RUNX3、RUNTドメインを持つ白血病融合タンパク質に対するRNAアプタマーの選択は、N末端にヒスチジンタグが融合したAML1のRUNTドメインを大腸菌内で高発現させ、それをNi-NTA agarose (Qiagen社)で一次精製し、Resource Sカラム(Amersham Biosciences社)で二次精製したものを標的タンパク質に用いた。以下、実験で用いているAML1 RUNTドメインとはヒスチジンタグを融合した融合タンパク質のことをいう。これをNi Sepharose H.P. (Amersham Biosciences社)またはTALON metal affinity resin (Clontech社)またはNi-NTA magnetic resin (Qiagen社)に固相化し、30merあるいは40merのランダム配列をもつRNAプールに対してselectionを行った。9ラウンドまでselectionのサイクルを回した後、濃縮されてきたRNAに対応するcDNAをpGEM-T Vector (Promega社)にクローン化し、塩基配列を決定した。その結果、30merのランダム配列を持つRNAプールから8種類、40merのランダム配列を持つRNAプールから4種類の収束している配列が得られた(図2)。これらをそれぞれApt1(配列番号1), Apt2(配列番号2), Apt3(配列番号3), Apt4(配列番号4), Apt5(配列番号5), Apt6(配列番号6), Apt7(配列番号7), Apt8(配列番号8), Apt9(配列番号9), Apt10(配列番号10), Apt11(配列番号11), Apt12(配列番号12)と名付けた。 Selection of RNA aptamers for leukemia fusion proteins with AML1, RUNX2, RUNX3, and RUNT domains is achieved by highly expressing the AML1 RUNT domain fused with a histidine tag at the N-terminus in E. coli and using it in Ni-NTA agarose (Qiagen) In this manner, the product was subjected to primary purification using a Resource S column (Amersham Biosciences) and secondary purification using a target protein. Hereinafter, the AML1 RUNT domain used in the experiment refers to a fusion protein fused with a histidine tag. This was immobilized on Ni Sepharose HP (Amersham Biosciences), TALON metal affinity resin (Clontech) or Ni-NTA magnetic resin (Qiagen), and selection was performed on an RNA pool with a 30mer or 40mer random sequence. It was. After repeating the selection cycle up to 9 rounds, the cDNA corresponding to the concentrated RNA was cloned into pGEM-T Vector (Promega), and the nucleotide sequence was determined. As a result, 8 types of converging sequences were obtained from the RNA pool having a 30-mer random sequence and 4 types from the RNA pool having a 40-mer random sequence (FIG. 2). These are Apt1 (SEQ ID NO: 1), Apt2 (SEQ ID NO: 2), Apt3 (SEQ ID NO: 3), Apt4 (SEQ ID NO: 4), Apt5 (SEQ ID NO: 5), Apt6 (SEQ ID NO: 6), Apt7 (SEQ ID NO: 7). ), Apt8 (SEQ ID NO: 8), Apt9 (SEQ ID NO: 9), Apt10 (SEQ ID NO: 10), Apt11 (SEQ ID NO: 11), and Apt12 (SEQ ID NO: 12).
収束した配列の結合活性を、BIACORE Xシステム(Biacore AB社)を使用した表面プラズモン共鳴解析によって測定した。あらかじめビオチン化したpoly-dTを固定化したsensor Chip SA(Biacore AB社)に、poly-Aを付加したRNAを固定化し、AML1 RUNTドメインをインジェクションすることによって、得られたRNAに結合活性があるか調べた(図3A,B,C,D)(図はAML1 RUNTドメインをインジェクションした時のグラフを示す)。selectionによって得られたRNAは、すべてAML1 RUNTドメインに対して結合能を持っていた。30merのランダム配列を持つRNAプールからのselectionによって得られたRNAの中で、出現頻度が高かったApt1の解離定数KdをBIACORE Xシステムを使った実験によって算出した。算出したApt1のKdは、約4 nMであった。本来細胞内において、AML1 が認識するDNA配列を含んだ二本鎖DNA(以降AML1結合dsDNA、配列番号13及び配列番号14)のKdも同様の方法で算出した。その値は、約70nMであった。さらに実際に、Apt1とAML1結合DNAの競合実験を行い得られたRNAアプタマーがAML1結合dsDNAより強い結合活性を持つのか確かめた。sensor Chip上にAML1結合dsDNAを固定化し、RNAアプタマーあるいはAML1結合dsDNAとAML1 RUNTドメインを1:1になるようした溶液をインジェクションした。実験の結果、RNAアプタマーはAML1 RUNTドメインとAML1結合dsDNAの結合を完全に阻害した(図4)(図はRNAアプタマーあるいはAML1結合dsDNAとAML1 RUNTドメインを1:1の比率で含む溶液をインジェクションした時のグラフを示す)。以上の結果から、本来AML1 RUNTドメインが認識するDNA配列より結合能の高いRNAアプタマーがselectionによって得られたことが示された。 The binding activity of the converged sequence was measured by surface plasmon resonance analysis using BIACORE X system (Biacore AB). The RNA obtained by immobilizing poly-A to sensor Chip SA (Biacore AB) immobilized with poly-dT pre-biotinylated and injecting the AML1 RUNT domain has binding activity to the resulting RNA. (FIG. 3A, B, C, D) (The figure shows a graph when the AML1 RUNT domain was injected). All RNAs obtained by selection had binding ability to the AML1 RUNT domain. Among the RNA obtained by selection from RNA pool with a random sequence of 30 mer, the dissociation constant K d for Apt1 frequency was high was calculated by experiments with BIACORE X system. The calculated K d of Apt1 was about 4 nM. The K d of double-stranded DNA (hereinafter referred to as AML1-binding dsDNA, SEQ ID NO: 13 and SEQ ID NO: 14) containing a DNA sequence recognized by AML1 was calculated in the same manner. Its value was about 70 nM. Furthermore, it was confirmed that the RNA aptamer obtained by competition experiments between Apt1 and AML1-binding DNA actually has stronger binding activity than AML1-binding dsDNA. AML1-binding dsDNA was immobilized on the sensor chip, and an RNA aptamer or a solution in which AML1-binding dsDNA and AML1 RUNT domain were 1: 1 was injected. As a result of the experiment, the RNA aptamer completely inhibited the binding of AML1 RUNT domain and AML1 binding dsDNA (Fig. 4). (The figure shows the injection of a solution containing RNA aptamer or AML1 binding dsDNA and AML1 RUNT domain at a ratio of 1: 1. (Shows time graph). From the above results, it was shown that RNA aptamers with higher binding ability than the DNA sequence originally recognized by the AML1 RUNT domain were obtained by selection.
ヒトではAML1 RUNTドメインと非常に相同性の高いRUNTドメインを持っているタンパク質が存在する。それらは、RUNXファミリータンパク質として分類され、RUNX2およびRUNX3と命名されている。それらRUNXファミリータンパク質に対してApt1が結合活性があるのか調べた。RUNX2 RUNTドメインおよびRUNX3 RUNTドメインは、N末端にヒスチジンタグを融合したものを大腸菌内で高発現させ、AML1 RUNTドメインと同様の方法で精製した。Apt1は、RUNX2 RUNTドメインおよびRUNX3 RUNTドメインに対して、AML1 RUNTドメインと同等の結合活性を持っていた(図5)(図はタンパク質をインジェクションした時のグラフを示す) In humans, there is a protein with a RUNT domain that is very homologous to the AML1 RUNT domain. They are classified as RUNX family proteins and are named RUNX2 and RUNX3. We examined whether Apt1 has binding activity against these RUNX family proteins. RUNX2 RUNT domain and RUNX3 RUNT domain were highly expressed in E. coli with N-terminal fused histidine tag and purified in the same manner as AML1 RUNT domain. Apt1 had binding activity equivalent to that of AML1 RUNT domain for RUNX2 RUNT domain and RUNX3 RUNT domain (Figure 5) (Figure shows graph when protein is injected)
得られたRNAアプタマーのうちselectionの出現頻度が高かったApt1の二次構造を、Enzyme Probingによって予測した。CIP(Phosphatase, Alkaline from calf intestine, Roche社)を用い、50℃ 2hrインキュベートすることでApt1の5'末端をOH基にした。そのRNAを、[γ-32P]ATP(Amersham Biosciences社) と T4 RNA Ligase(TAKARA BIO INC.社) を用い、5'末端を32Pでラベルした。ラベルしたRNAをBuffer A中で85℃ 5minインキュベートとしてから氷中で急冷した。アルカリ分解は、15,000cpm 32PラベルRNAを50mM炭酸Na(pH 9.0), 1mM EDTAの条件下で90℃ 10minインキュベートして行った。RNase T1 (Ambion社)の変性条件での消化は、15,000cpm 32PラベルRNAを20mMクエン酸Na(pH 5.0), 7M Urea, 1mM EDTAの条件下で50℃ 30minインキュベートして行った。非変性条件での消化は、15,000cpm 32PラベルRNAを20mMリン酸Na(pH6.5), 2mM Mg(OAc)2, 50mM KOAc, enzyme(1U/μl RNase T1 or 0.002U/μl RNase V1(Ambion社), 1U/μl Mung Bean nuclease(TOYOBO社)), 0.5μg/μl Yeast RNA(Ambion社)の条件下で、25℃で10minインキュベートした。反応後は、サンプルをエタノール沈殿してから、15%ポリアクリルアミドゲル(7M Urea,1×TBE)で電気泳動した。泳動後のゲルを、イメージングプレート(BAS-MS2040, Fujifilm社)に転写し、フルオロイメージアナライザー(FLA-3000G, Fujifilm社)で分析した。電気泳動の結果とRNAの切断部位ならびに、そのパターンから予測したApt1の二次構造を図6に示す。 Of the obtained RNA aptamers, the secondary structure of Apt1, which had a high frequency of selection, was predicted by Enzyme Probing. CIP (Phosphatase, Alkaline from calf intestine, Roche) was used, and the 5 ′ end of Apt1 was converted to an OH group by incubating at 50 ° C. for 2 hours. The RNA was labeled with 32 P at the 5 ′ end using [γ- 32 P] ATP (Amersham Biosciences) and T4 RNA Ligase (TAKARA BIO INC.). The labeled RNA was incubated in Buffer A for 5 minutes at 85 ° C. and then rapidly cooled on ice. Alkaline degradation was performed by incubating 15,000 cpm 32 P-labeled RNA at 90 ° C. for 10 min under conditions of 50 mM Na carbonate (pH 9.0) and 1 mM EDTA. Digestion of RNase T1 (Ambion) under denaturing conditions was performed by incubating 15,000 cpm 32 P-labeled RNA under conditions of 20 mM Na citrate (pH 5.0), 7 M Urea, 1 mM EDTA at 50 ° C. for 30 min. For digestion under non-denaturing conditions, 15,000 cpm 32 P-labeled RNA was converted to 20 mM Na phosphate (pH 6.5), 2 mM Mg (OAc) 2 , 50 mM KOAc, enzyme (1 U / μl RNase T1 or 0.002 U / μl RNase V1 ( Ambion), 1 U / μl Mung Bean nuclease (TOYOBO)), 0.5 μg / μl Yeast RNA (Ambion), and incubated at 25 ° C. for 10 min. After the reaction, the sample was ethanol precipitated and then electrophoresed on a 15% polyacrylamide gel (7M Urea, 1 × TBE). The gel after electrophoresis was transferred to an imaging plate (BAS-MS2040, Fujifilm) and analyzed with a fluoro image analyzer (FLA-3000G, Fujifilm). FIG. 6 shows the result of electrophoresis, the cleavage site of RNA, and the secondary structure of Apt1 predicted from the pattern.
予測した二次構造から、AML1b Runt domianとの結合能を有したまま小型化できるか調べた。2つのステム構造と2つのループ構造をそのまま残し3'末端を18mer短くしたApt1-S1(配列番号15)とさらにこれから、その5'末端を6mer、3'末端を4mer短くし、T7 RNAポリメラーゼによって転写ができるように5'末端の配列をGに3塩基置換したApt1-S2(配列番号16)を調製した(図7)。小型化したRNAの結合活性を調べた結果、小型化した2つのRNAは、どちらもAML1 RUNTドメインとの結合能を保持しており、算出した結合定数Kdは、Apt1-S1が約10nMでApt1-S2が約5nMであった(図8)(図はAML1 RUNTドメインをインジェクションした時のグラフを示す)。 From the predicted secondary structure, it was investigated whether it can be miniaturized with the ability to bind to AML1b Runt domian. Apt1-S1 (SEQ ID NO: 15) with two stem structures and two loop structures left intact and the 3 'end shortened by 18mer, and the 5' end shortened by 6mer, the 3 'end shortened by 4mer, and T7 RNA polymerase. Apt1-S2 (SEQ ID NO: 16) was prepared by substituting the base at the 5 ′ end with G for 3 bases so that transcription was possible (FIG. 7). As a result of investigating the binding activity of the miniaturized RNA, both of the two miniaturized RNAs retain the ability to bind to the AML1 RUNT domain, and the calculated binding constant K d is approximately 10 nM for Apt1-S1. Apt1-S2 was about 5 nM (FIG. 8) (the figure shows a graph when the AML1 RUNT domain was injected).
ピリミジンヌクレオチドの2'-OHをフルオロ化した場合、Apt1およびApt1-S1、Apt1-S2の AML1 RUNTドメインとの結合活性に影響があるのか調べた。これら修飾RNAアプタマーの結合定数Kdは、Apt1が約7 nM、Apt1-S1が約16 nM、Apt1-S2が約9 nMだった。この結果から、Apt1およびApt1-S1、Apt1-S2は、ピリミジンヌクレオチド2'-フルオロ化によるAML1 RUNTドメインとの結合活性への影響はほとんどなく、結合能を保持したままヌクレアーゼ耐性を獲得できることが示された。 Whether fluorination of 2′-OH of pyrimidine nucleotides affected the binding activity of Apt1, Apt1-S1, and Apt1-S2 with the AML1 RUNT domain was examined. The binding constants K d of these modified RNA aptamers were about 7 nM for Apt1, about 16 nM for Apt1-S1, and about 9 nM for Apt1-S2. These results indicate that Apt1, Apt1-S1, and Apt1-S2 have little effect on the binding activity of pyrimidine nucleotide 2'-fluorination with the AML1 RUNT domain and can acquire nuclease resistance while retaining the binding ability. It was done.
AML1 RUNTドメインと結合する際、RNAアプタマーの必要な要素を調べるために、Apt-S2のloop領域の塩基を一つずつ他の塩基に置換した変異体を作製した(配列番号24〜40)。それら変異体RNAとAML1 RUNTドメインに対する結合活性を調べた。14〜16、23番目の塩基を他の塩基に置換するとAML1 RUNTドメインに対する結合活性はまったく失われた。20、21、24番目の塩基の置換は、結合活性の大幅な低下をもたらした。その他の塩基の置換は、AML1 RUNTドメインに対する結合活性にほとんど影響を与えなかった(表1)。さらに変異体のRUNX2 RUNTドメイン、RUNX3 RUNTドメインに対する結合活性を調べた。その結果は、AML1 RUNTドメインの傾向と全く同じであった。このことは、3種類のRUNTドメインに対してRNAアプタマーが同じような様式で結合していると推測できる。 In order to examine the necessary elements of the RNA aptamer when binding to the AML1 RUNT domain, mutants were prepared in which the bases of the loop region of Apt-S2 were replaced with other bases one by one (SEQ ID NOs: 24-40). The binding activity to these mutant RNAs and AML1 RUNT domain was examined. When the 14th to 16th and 23rd bases were replaced with other bases, the binding activity to the AML1 RUNT domain was completely lost. Substitution of the 20th, 21st, and 24th bases resulted in a significant decrease in binding activity. Substitution of other bases had little effect on the binding activity against the AML1 RUNT domain (Table 1). Furthermore, the binding activity of the mutants to the RUNX2 RUNT domain and RUNX3 RUNT domain was examined. The result was exactly the same as the trend of AML1 RUNT domain. This can be inferred that RNA aptamers bind to the three types of RUNT domains in a similar manner.
RNAアプタマーのポイント変異の実験結果から、RNAアプタマーがRUNTドメインと結合する要素を決定した。下記の二次構造において、N1は3個以上の核酸塩基であり、好ましくは3〜7個の核酸塩基である。N1は全ての核酸塩基を取りうる。N2は6個以上の核酸塩基であり、好ましくは6〜10個の核酸塩基である。N2は全ての核酸塩基を取りうる。N3は1個以上の核酸塩基であり、好ましくは1〜3個の核酸塩基である。N3は全ての核酸塩基を取りうる。N4は3個以上の核酸塩基であり、好ましくは3〜7個の核酸塩基である。N4は全ての核酸塩基を取りうる。 From the results of RNA aptamer point mutation experiments, the elements that the RNA aptamer binds to the RUNT domain were determined. In the following secondary structure, N1 is 3 or more nucleobases, preferably 3 to 7 nucleobases. N1 can take all nucleobases. N2 is 6 or more nucleobases, preferably 6 to 10 nucleobases. N2 can take all nucleobases. N3 is one or more nucleobases, preferably 1 to 3 nucleobases. N3 can take all nucleobases. N4 is 3 or more nucleobases, preferably 3 to 7 nucleobases. N4 can take all nucleobases.
得られたRNAアプタマーを樹脂に固定化し、AML1分離カラムとして機能するか調べた。AML1 RUNTドメインを高発現した大腸菌ライセートと5'末端ビオチン化Apt1-S2 (Dharmacon社に合成依頼)を固定化したStreptavidin Sepharose High Performance(Amersham Biosciences社)をよく混合し、4°Cで30分間緩やかに撹拌した。ここで使用したApt1-S2 は、下記のようにヌクレオチドの一部を2'-フルオロ化している。 The obtained RNA aptamer was immobilized on a resin and examined to function as an AML1 separation column. Mix well E. coli lysate with high expression of AML1 RUNT domain and Streptavidin Sepharose High Performance (Amersham Biosciences) with 5'-end biotinylated Apt1-S2 (synthesized by Dharmacon), and gently mix at 4 ° C for 30 minutes Was stirred. Apt1-S2 used here has 2'-fluorinated part of the nucleotide as follows.
5'-Biotin-GGGAUGGACGACCCACCACGGCGAGGUAUCCCAUCCC-3'
(下線は、2'-フルオロ化したヌクレオチドを表す。)
5'-Biotin-GGGA U GGA C GA CCC A CC A C GG C GAGG U A UCCC A UCCC -3 '
(Underline represents 2′-fluorinated nucleotides.)
樹脂をBuffer Aでよく洗浄した後、4M Ureaを加えて吸着したタンパク質を溶出した。回収した溶出画分を、NuPAGE 4-12% Bis-Tris Gel (1×NuPAGE MES SDS Running Buffer使用, Invitrogen社)を使い電気泳動した。泳動後、SYPRO Orange(Molecular Probes社)で染色し、フルオロイメージアナライザー(FLA-3000G, Fuji film社)でタンパク質のバンドを分析した。その結果、RNAアプタマーを固定化した樹脂にのみAML1 RUNTドメインが結合していることが確認できた(図9)。これによりRNAアプタマーを固定化した樹脂が、AML1をはじめとするRUNTドメインを持つタンパク質に対するアフィニティーカラムとして機能しうることが示唆された。 The resin was washed thoroughly with Buffer A, and 4M Urea was added to elute the adsorbed protein. The collected elution fractions were electrophoresed using NuPAGE 4-12% Bis-Tris Gel (using 1 × NuPAGE MES SDS Running Buffer, Invitrogen). After electrophoresis, it was stained with SYPRO Orange (Molecular Probes), and the protein bands were analyzed with a fluoro image analyzer (FLA-3000G, Fuji film). As a result, it was confirmed that the AML1 RUNT domain was bound only to the resin on which the RNA aptamer was immobilized (FIG. 9). This suggests that the resin on which the RNA aptamer is immobilized can function as an affinity column for proteins having a RUNT domain such as AML1.
AML1あるいはAML1-MTG8融合タンパク質が発現した培養細胞ライセートでも前述の大腸菌ライセートの場合と同様の実験をした。発現ベクターとしてpDEST26-AML1{AML1bの全コード領域の配列を挿入したもの}およびpDEST26-AML1-MTG8(AML1-MTG8の全コード領域の配列を挿入したもの)を用い、Hela細胞内にAML1bおよびAML1-MTG8タンパク質を発現させた。これら細胞からライセートを得た。特異的ペプチド抗体を用いたウエスタンブロット法を使用し、RNAアプタマーによってAML1あるいはAML1-MTG8融合タンパク質がライセート中から分離できていているのかを調べた。その結果、AML1、AML1-MTG8融合タンパク質はともにRNAアプタマーを固定化した樹脂に特異的にバンドが確認できた(図10)。これにより、ヒトの細胞のライセート中からでもRNAアプタマーを固定化した樹脂が分離カラムとして機能しうることが示唆された。さらに、この実験により、得られたRNAアプタマーが全長のAML1およびAML1-MTG8融合タンパク質に対しても結合活性を有することが証明された。 An experiment similar to the case of the above-mentioned Escherichia coli lysate was also performed on a cultured cell lysate expressing AML1 or AML1-MTG8 fusion protein. Using pDEST26-AML1 {inserted the entire coding region sequence of AML1b} and pDEST26-AML1-MTG8 (inserted the entire coding region sequence of AML1-MTG8) as an expression vector, AML1b and AML1 in Hela cells -MTG8 protein was expressed. Lysates were obtained from these cells. Western blotting using specific peptide antibodies was used to examine whether AML1 or AML1-MTG8 fusion protein could be separated from the lysate by RNA aptamer. As a result, both AML1 and AML1-MTG8 fusion proteins were confirmed to have specific bands in the resin on which the RNA aptamer was immobilized (FIG. 10). This suggested that the resin immobilized with RNA aptamer can function as a separation column even in lysates of human cells. Furthermore, this experiment proved that the obtained RNA aptamer also has binding activity to the full-length AML1 and AML1-MTG8 fusion proteins.
AML1とAML1-MTG8融合タンパク質を識別することが可能であるか検証した。AML1とAML1-MTG8融合タンパク質あるいは、それらが含まれる細胞を識別する方法として、BIACORE Xシステムによる表面プラズモン共鳴解析を使用した。実験は、BIACOREによるRNAアプタマーの結合活性の測定と同じ条件で行った。はじめに20μlのピリミジンヌクレオチドを2'-フルオロ化修飾し、さらに3'-polyAを付加したApt1(4ng/μl)をインジェクションし、sensor Chip上にRNAを固定化した。その3分後にサンプル(100 nM AML1 RUNTドメイン、100nM AML1-MTG8様融合タンパク質(AML1-MTG8の融合部位周辺のRUNTドメインとTAFドメインを含むタンパク質)または40 ng/μl 培養細胞ライセート)をインジェクションしてタンパク質をsensor Chip上のRNAアプタマーで固定化した。その3分後に、10μg/μlのMTG8のTAFドメインに対する抗体をインジェクションした。AML1 RUNTドメインをsensor Chip上に固定化した場合、抗体をインジェクションしてもレスポンスの上昇は見られなかった。しかし、AML1-MTG8様融合タンパク質の場合はレスポンスの上昇が見られた(図11A)。さらに、培養細胞のライセートの場合、AML1-MTG8融合タンパク質を高発現したライセートの場合のみ、レスポンスの上昇が他のライセートより明らかに高かった(図11B)。これにより、RNAアプタマーとMTG8のTAFドメインに対する抗体を利用すれば、AML1とAML1-MTG8融合タンパク質を簡便に識別できることが示された。 It was verified whether it was possible to distinguish between AML1 and AML1-MTG8 fusion proteins. As a method for identifying AML1 and AML1-MTG8 fusion proteins or cells containing them, surface plasmon resonance analysis using BIACORE X system was used. The experiment was performed under the same conditions as the measurement of the RNA aptamer binding activity by BIACORE. First, 20 μl of pyrimidine nucleotides were 2′-fluorinated and Apt1 (4 ng / μl) added with 3′-polyA was injected to immobilize RNA on the sensor chip. Three minutes later, samples (100 nM AML1 RUNT domain, 100 nM AML1-MTG8-like fusion protein (a protein containing RUNT domain and TAF domain around the fusion site of AML1-MTG8) or 40 ng / μl cultured cell lysate) were injected. The protein was immobilized with an RNA aptamer on the sensor chip. Three minutes later, 10 μg / μl of an antibody against the TAF domain of MTG8 was injected. When the AML1 RUNT domain was immobilized on the sensor chip, no increase in response was observed even when the antibody was injected. However, in the case of the AML1-MTG8-like fusion protein, an increase in response was observed (FIG. 11A). Furthermore, in the case of lysates of cultured cells, only in the case of lysates that highly expressed the AML1-MTG8 fusion protein, the increase in response was clearly higher than in other lysates (FIG. 11B). Thus, it was shown that AML1 and AML1-MTG8 fusion protein can be easily distinguished by using an RNA aptamer and an antibody against the TAF domain of MTG8.
以下、本発明の実験の手法を実施例によって具体的に説明する。なお、これらの実施例は、本発明を説明するものであって、本発明の範囲を限定するものではない。 Hereinafter, the method of the experiment of the present invention will be specifically described with reference to examples. In addition, these Examples illustrate the present invention and do not limit the scope of the present invention.
[実施例1]タンパク質精製
本発明で用いたヒトおよびAML1 RUNTドメイン、RUNX2 RUNTドメイン、RUNX3 RUNTドメイン、AML1-MTG8様融合タンパク質(AML1-MTG8の融合部位周辺のRUNTドメインとTAFドメインを含むタンパク質)は、N末端にヒスチジンタグのついたAML1 RUNTドメインとMTG8 TAFドメインの融合タンパク質として大腸菌内で過剰発現させ、Ni-NTAアガロース(Qiagen社)を用いて粗精製し、さらに陽イオン交換カラムResource S(Amersham Biosciences社)により精製した。
[Example 1] Protein purification Human and AML1 RUNT domain, RUNX2 RUNT domain, RUNX3 RUNT domain, AML1-MTG8-like fusion protein used in the present invention (a protein comprising a RUNT domain and a TAF domain around the fusion site of AML1-MTG8) Is overexpressed in Escherichia coli as a fusion protein of AML1 RUNT domain and MTG8 TAF domain with histidine tag at the N-terminus, roughly purified using Ni-NTA agarose (Qiagen), and further cation exchange column Resource S (Amersham Biosciences).
[実施例2]RNAアプタマーの取得
SELEX法を用いたin vitro RNA selectionはEllingtonらの方法(Ellington A.D. and Szostak J.W., In vitro selection of RNA molecules that bind specific ligands, Nature, 346:818-822, 1990)およびTuerkらの方法(Tuerk C. and Gold L., Systematic evolution of ligands by exponential enrichment: RNA ligands to bacteriophage T4 DNA polymerase, Science, 249:505-510, 1990)を改良して行った。in vitro selectionに用いたRNA poolは化学合成した以下のプライマーおよびランダム配列テンプレート(SIGMA GENOSYS社に合成依頼)より作製した。Klenow Fragment(Large Fragment E. coli DNAポリメラーゼ I, TAKARA BIO INC.社)により二本鎖DNAとし、これを転写のテンプレートとして、プライマーP1に含まれるT7 RNAポリメラーゼのプロモーターにより、AmpliScribe T7-Flash Transcription Kit(EPICENTRE Biotechnologies社)を用い転写して、フェノール抽出とゲルろ過により精製した。
[Example 2] Acquisition of RNA aptamer
In vitro RNA selection using the SELEX method was performed by Ellington et al. (Ellington AD and Szostak JW, In vitro selection of RNA molecules that bind specific ligands, Nature, 346: 818-822, 1990) and Tuerk et al. (Tuerk C and Gold L., Systematic evolution of ligands by exponential enrichment: RNA ligands to bacteriophage T4 DNA polymerase, Science, 249: 505-510, 1990). The RNA pool used for in vitro selection was prepared from the following chemically synthesized primers and a random sequence template (composed by SIGMA GENOSYS). A double-stranded DNA was prepared by Klenow Fragment (Large Fragment E. coli DNA polymerase I, TAKARA BIO INC.), And this was used as a template for transcription. By the promoter of T7 RNA polymerase contained in primer P1, AmpliScribe T7-Flash Transcription Kit (EPICENTRE Biotechnologies) was transferred and purified by phenol extraction and gel filtration.
P1: 5'-TAATACGACTCACTATAGGGACACAATGGACG-3'(配列番号17)
30N ランダム配列テンプレート:5'- CTCTCATGTCGGCCGTTA(30N)CGTCCATTGTGTCCCTATAGTGATCGTATTA-3' (配列番号18)
40Nランダム配列テンプレート5'-CTCTCATGTCGGCCGTTA(40N)CGTCCATTGTGTCCCTATAGTGATCGTATTA-3' (配列番号19)
RNAとタンパク質の結合はバッファーA[20mMリン酸ナトリウム(pH6.5),2mM酢酸マグネシウム,50〜200mM酢酸カリウム(selectionサイクルが進むにつれて段階的に上昇させた(表2)),5%(v/v)グリセリン,0.05%(v/v)Triton-X100,5mM 2-メルカプトエタノール]中で行った。RNAとの反応後、ヒスチジンタグアフィニティー樹脂 (Ni Sepharose H.P.(Amersham Biosciences社)またはTALON metal affinity resin (Clontech社)、Ni-NTA magnetic resin (Qiagen社), 表2)によりpull-down後、RNAを精製し、プライマーP2を用いて逆転写した後、PCRでcDNAを増幅した。
P1: 5'-TAATACGACTCACTATAGGGACACAATGGACG-3 '(SEQ ID NO: 17)
30N random sequence template: 5'-CTCTCATGTCGGCCGTTA (30N) CGTCCATTGTGTCCCTATAGTGATCGTATTA-3 '(SEQ ID NO: 18)
40N random sequence template 5'-CTCTCATGTCGGCCGTTA (40N) CGTCCATTGTGTCCCTATAGTGATCGTATTA-3 '(SEQ ID NO: 19)
Binding of RNA and protein was increased with buffer A [20 mM sodium phosphate (pH 6.5), 2 mM magnesium acetate, 50-200 mM potassium acetate (increased stepwise as the selection cycle progressed (Table 2)), 5% (v / v) Glycerin, 0.05% (v / v) Triton-X100, 5 mM 2-mercaptoethanol]. After reaction with RNA, pull-down with histidine tag affinity resin (Ni Sepharose HP (Amersham Biosciences) or TALON metal affinity resin (Clontech), Ni-NTA magnetic resin (Qiagen), Table 2) After purification and reverse transcription using primer P2, cDNA was amplified by PCR.
このcDNAを用いAmpliScribe T7-Flash Transcription Kit (EPICENTRE Biotechnologies社)でin vitro転写を行い次のラウンドのRNAを得た。 This cDNA was used for in vitro transcription with AmpliScribe T7-Flash Transcription Kit (EPICENTRE Biotechnologies) to obtain the next round of RNA.
P2: 5'-CTCTCATGTCGGCCGTTA-3' (配列番号20)
9ラウンドselectionを行った後、PCR産物はpGEM-T vector(Promega社)にサブクローニング後、大腸菌株XL1 Blue(STRATAGENE社)に形質転換導入し、単一クローンを得た。これらは、plasmidを抽出後DNA sequencer (model 3100, ABI社)で、以下のsequence primerを用いて塩基配列を決定した。
P2: 5'-CTCTCATGTCGGCCGTTA-3 '(SEQ ID NO: 20)
After 9 rounds of selection, the PCR product was subcloned into pGEM-T vector (Promega) and then transformed into E. coli strain XL1 Blue (STRATAGENE) to obtain a single clone. After extracting the plasmid, the DNA sequencer (model 3100, ABI) was used to determine the base sequence using the following sequence primer.
sequence primer: 5'-GTAAAACGACGGCCAGT(配列番号21) sequence primer: 5'-GTAAAACGACGGCCAGT (SEQ ID NO: 21)
[実施例3]結合活性の評価
9ラウンド後に得られたRNAのAML1 RUNTドメインに対する結合活性を、BIACORE Xシステム(Biacore AB社)を使用した表面プラズモン共鳴解析によって調べた。測定には、sensor chip SA(Biacore AB社)のフローセル 1に約100RUのビオチン化プライマーP3を付加させたものを使用した。
[Example 3] Evaluation of binding activity The binding activity of RNA obtained after 9 rounds to the AML1 RUNT domain was examined by surface plasmon resonance analysis using a BIACORE X system (Biacore AB). For measurement, a sensor chip SA (Biacore AB) flow cell 1 to which about 100 RU of biotinylated primer P3 was added was used.
P3: 5'-ビオチン-TTTTTTTTTTTTTTTT-3'(配列番号22)
また、sensor chipにRNAを固定化するために、あらかじめ3'末端にAが16個付加したRNAを用意した。配列の決定の際得られたRNAアプタマーの配列が組み込まれたベクターをテンプレートして、PCRでcDNAを増幅した。この時、5'側のprimerには、P1(配列番号17)を、3'側のprimerにP4を用いた。
P3: 5'-biotin-TTTTTTTTTTTTTTTT-3 '(SEQ ID NO: 22)
In order to immobilize RNA on the sensor chip, RNA with 16 A added to the 3 ′ end was prepared in advance. CDNA was amplified by PCR using as a template a vector in which the RNA aptamer sequence obtained at the time of sequencing was incorporated. At this time, P1 (SEQ ID NO: 17) was used as the 5′-side primer, and P4 was used as the 3′-side primer.
P4: 5'-TTTTTTTTTTTTTTTTCTCTCATGTCGGCCGTTA(配列番号23)
このPCRで増幅させたcDNAを転写のテンプレートとして、[実施例2]と同様の方法で3'末端にAが16個付加したRNAを得た。
P4: 5'-TTTTTTTTTTTTTTTTCTCTCATGTCGGCCGTTA (SEQ ID NO: 23)
Using the cDNA amplified by this PCR as a template for transcription, RNA having 16 A added to the 3 ′ end was obtained in the same manner as in [Example 2].
Selectionによって得られたRNAに対する結合活性は、流速20μl/min、Buffer条件(20 mMリン酸Na(pH 6.5), 2 mM Mg(OAc)2, 200 mM KOAc, 0.1 %(v/v) TWEEN 20, 1 mM DTT)で測定した。はじめに20μl の3'末端にpoly-Aを付加したRNA(4ng/μl)をNormal Injectionモードでインジェクションした。その4分後に、180秒間のDelayed Injectionモードで500 nMのAML1 RUNTをインジェクションした。 The binding activity to RNA obtained by Selection was as follows: flow rate 20 μl / min, buffer condition (20 mM Na phosphate (pH 6.5), 2 mM Mg (OAc) 2, 200 mM KOAc, 0.1% (v / v) TWEEN 20 , 1 mM DTT). First, 20 μl of RNA added with poly-A at the 3 ′ end (4 ng / μl) was injected in Normal Injection mode. Four minutes later, 500 nM AML1 RUNT was injected in 180 seconds of Delayed Injection mode.
解離定数Kdは、sensor chip SA(Biacore AB社)のフローセル 1に約10 RUのビオチン化プライマーP3を付加させたものを使用した。流速50μl/min、Buffer条件(20 mMリン酸Na(pH 6.5), 2 mM Mg(OAc)2, 300 mM KOAc, 0.1 %(v/v) TWEEN 20, 1 mM DTT)で測定した。20μlの3'末端にpoly-Aを付加したRNA(4ng/μl)をNormal Injectionモードでインジェクションした。その4分後に、180秒間のDelayed Injectionモードで1〜100 nMのAML1 RUNTドメインをインジェクションした。Kdは、データ解析ソフトウェアBIA evaluation version 4.1(Biacore AB社)を使って算出した。本来AML1 RUNTドメインが認識するDNA配列を含んだ二本鎖DNA(AML1結合dsDNA)のKdも同様の方法で算出した。 The dissociation constant Kd was obtained by adding about 10 RU of biotinylated primer P3 to flow cell 1 of sensor chip SA (Biacore AB). The measurement was performed under a flow rate of 50 μl / min and buffer conditions (20 mM Na phosphate (pH 6.5), 2 mM Mg (OAc) 2 , 300 mM KOAc, 0.1% (v / v) TWEEN 20, 1 mM DTT). 20 μl of RNA added with poly-A at the 3 ′ end (4 ng / μl) was injected in Normal Injection mode. Four minutes later, 1-100 nM AML1 RUNT domain was injected in 180 seconds Delayed Injection mode. Kd was calculated using data analysis software BIA evaluation version 4.1 (Biacore AB). The K d of double-stranded DNA (AML1-binding dsDNA) originally containing a DNA sequence recognized by the AML1 RUNT domain was also calculated in the same manner.
[実施例4]競合実験
Apt1のAML1 RUNTドメインに対する結合の強さをAML1結合DNAと比較するために、BIACORE Xシステムを用いて競合実験した。測定には、sensor chip SA(Biacore AB社)のフローセル 1に約100RUのビオチン化プライマーP3を付加させたものを使用した。流速20μl/min、Buffer条件(20 mMリン酸Na(pH 6.5), 2 mM Mg(OAc)2, 200 mM KOAc, 0.1 %(v/v) TWEEN 20, 1 mM DTT)で測定した。はじめにsensor Chip上にAML1結合dsDNAを固定化し、50nMのApt1あるいはpoly-AのないAML1結合dsDNA、30NランダムRNAをAML1 RUNTドメインと1:1になるように調製した溶液をインジェクションした。
[Example 4] Competition experiment
In order to compare the strength of binding of Apt1 to the AML1 RUNT domain with AML1-binding DNA, competition experiments were performed using the BIACORE X system. For measurement, a sensor chip SA (Biacore AB) flow cell 1 to which about 100 RU of biotinylated primer P3 was added was used. The measurement was performed at a flow rate of 20 μl / min and buffer conditions (20 mM Na phosphate (pH 6.5), 2 mM Mg (OAc) 2 , 200 mM KOAc, 0.1% (v / v) TWEEN 20, 1 mM DTT). First, AML1-binding dsDNA was immobilized on a sensor chip, and a solution prepared by making 50 nM Apt1 or poly-A-free AML1-binding dsDNA, 30N random RNA 1: 1 with the AML1 RUNT domain was injected.
[実施例5]RNAアプタマーのRUNXファミリータンパク質に対する結合活性
ヒトではAML1 RUNTドメイン結合と非常に相同性の高いRUNTドメインを持ったタンパク質が存在する。それらは、RUNXファミリータンパク質として分類され、RUNX2およびRUNX3と命名されている。それらRUNXファミリータンパク質に対してApt1が結合能を持っているかどうか調べた。RUNX2 RUNTドメインおよびRUNX3 RUNTドメインは、N末端にヒスチジンタグを融合したものを大腸菌内で高発現させ、AML1 RUNTドメインと同様の方法で精製した。これらのタンパク質とRNAアプタマーの結合活性は、AML1 RUNTドメインとの結合活性を調べたときと同様の方法で調べた。
[Example 5] Binding activity of RNA aptamer to RUNX family proteins In humans, there is a protein having a RUNT domain that is highly homologous to AML1 RUNT domain binding. They are classified as RUNX family proteins and are named RUNX2 and RUNX3. It was investigated whether Apt1 has binding ability to these RUNX family proteins. RUNX2 RUNT domain and RUNX3 RUNT domain were highly expressed in E. coli with N-terminal fused histidine tag and purified in the same manner as AML1 RUNT domain. The binding activity between these proteins and the RNA aptamer was examined in the same manner as when the binding activity with the AML1 RUNT domain was examined.
[実施例6]RNAアプタマーの二次構造の予測
得られたRNAアプタマーのうちselectionの出現頻度が高かったApt1の二次構造を、Enzyme Probingによって予測した。Enzyme Probingとは、特異的な切断活性をもつリボヌクレアーゼ(RNase)でRNAを切断し、そのパータンから二次構造を予測する方法である。CIP(Phosphatase, Alkaline from calf intestine, Roche社)を用い、50℃ 2hrインキュベートすることでApt1の5'末端をOH基にした。そのRNAを、[γ-32P]ATP(Amersham Biosciences社) と T4 RNA Ligase(TAKARA BIO INC.社) を用い、5'末端を32Pでラベルした。ラベルしたRNAをBuffer A中で85℃ 5minインキュベートとしてから氷中で急冷した。アルカリ分解は、15,000cpm 32PラベルRNAを50mM炭酸Na(pH 9.0), 1mM EDTAの条件下で90℃ 10minインキュベートして行った。RNase T1 (Ambion社)の変性条件での消化は、15,000cpm 32PラベルRNAを20mMクエン酸Na(pH 5.0), 7M Urea, 1mM EDTAの条件下で50℃ 30minインキュベートして行った。Native条件での消化(Enzyme Probing)は、15,000cpm 32PラベルRNAを20mMリン酸Na(pH6.5), 2mM Mg(OAc)2, 50mM KOAc, enzyme(1U/μl RNase T1 or 0.002U/μl RNase V1(Ambion社), 1U/μl Mung Bean nuclease(TOYOBO社)), 0.5μg/μl Yeast RNA(Ambion社)の条件下で、25℃で10minインキュベートした。反応後は、サンプルをエタノール沈殿してから、15%ポリアクリルアミドゲル(7M Urea,1×TBE)で電気泳動した。泳動後のゲルを、イメージングプレート(BAS-MS2040, Fujifilm社)に転写し、フルオロイメージアナライザー(FLA-3000G, Fujifilm社)で分析した。
[Example 6] Prediction of secondary structure of RNA aptamer Among the obtained RNA aptamers, the secondary structure of Apt1 with a high frequency of selection was predicted by Enzyme Probing. Enzyme probing is a method for predicting secondary structure from the pattern of RNA cleaved with a ribonuclease (RNase) having specific cleavage activity. CIP (Phosphatase, Alkaline from calf intestine, Roche) was used, and the 5 ′ end of Apt1 was converted to an OH group by incubating at 50 ° C. for 2 hours. The RNA was labeled with 32 P at the 5 ′ end using [γ- 32 P] ATP (Amersham Biosciences) and T4 RNA Ligase (TAKARA BIO INC.). The labeled RNA was incubated in Buffer A for 5 minutes at 85 ° C. and then rapidly cooled on ice. Alkaline degradation was performed by incubating 15,000 cpm 32 P-labeled RNA at 90 ° C. for 10 min under conditions of 50 mM Na carbonate (pH 9.0) and 1 mM EDTA. Digestion of RNase T1 (Ambion) under denaturing conditions was performed by incubating 15,000 cpm 32 P-labeled RNA under conditions of 20 mM Na citrate (pH 5.0), 7 M Urea, 1 mM EDTA at 50 ° C. for 30 min. For digestion under native conditions (Enzyme Probing), 15,000 cpm 32 P-labeled RNA was converted to 20 mM Na phosphate (pH 6.5), 2 mM Mg (OAc) 2 , 50 mM KOAc, enzyme (1 U / μl RNase T1 or 0.002 U / μl RNase V1 (Ambion), 1 U / μl Mung Bean nuclease (TOYOBO)), 0.5 μg / μl Yeast RNA (Ambion) was incubated at 25 ° C. for 10 min. After the reaction, the sample was ethanol precipitated and then electrophoresed on a 15% polyacrylamide gel (7M Urea, 1 × TBE). The gel after electrophoresis was transferred to an imaging plate (BAS-MS2040, Fujifilm) and analyzed with a fluoro image analyzer (FLA-3000G, Fujifilm).
[実施例7]RNAアプタマーの小型化
予測した二次構造から、AML1 RUNTドメインとの結合活性を有したまま小型化できるか調べた。2つのステム構造と2つのループ構造をそのまま残し3'末端を18mer短くしたApt1-S1(配列番号14)とさらにこれから、その5'末端を6mer、3'末端を4mer短くし、T7 RNAポリメラーゼによって転写ができるように5'末端の配列をGに3塩基置換したApt1-S2(配列番号15)を作製した(図7)。5'側にT7プロモーターを配したApt-S1あるいはApt-S2の配列を持つDNAを合成した(SIGMA GENOSYS社に合成依頼)。5'側にprimerにはP5(配列番号41)を、3'側のprimerはApt-S1はP6(配列番号42)をApt-S2はP7(配列番号43)を用いPCRで合成DNAを増進し、Apt1同様転写した際に、3'側にpolyAが付加した形でRNAを得た。これら小型化したRNAの結合活性は、BIACORE Xシステムを使用し、前述した方法で実験した。
[Example 7] Miniaturization of RNA aptamer It was investigated from the predicted secondary structure whether it could be miniaturized while having binding activity with the AML1 RUNT domain. Apt1-S1 (SEQ ID NO: 14) with two stem structures and two loop structures left intact, and the 3 'end shortened by 18mer, and then the 5' end shortened by 6mer and the 3 'end shortened by 4mer, and T7 RNA polymerase Apt1-S2 (SEQ ID NO: 15) was prepared by substituting the base at the 5 ′ end with G for 3 bases so that transcription was possible (FIG. 7). DNA having an Apt-S1 or Apt-S2 sequence with a T7 promoter on the 5 'side was synthesized (requested by SIGMA GENOSYS). 5'-side primer is P5 (SEQ ID NO: 41), 3'-side primer is Apt-S1 is P6 (SEQ ID NO: 42), and Apt-S2 is P7 (SEQ ID NO: 43). When transcription was performed in the same manner as Apt1, RNA was obtained with polyA added to the 3 ′ side. The binding activity of these miniaturized RNAs was tested by the method described above using the BIACORE X system.
[実施例8]AML1 RUNTドメインと結合する際、RNAアプタマーの必要な要素の決定
AML1 RUNTドメインと結合する際、RNAアプタマーの必要な要素を調べるために、Apt-S2のloop領域の塩基を一つずつ他の塩基に置換した変異体を作製した(配列番号24〜40)。配列中の塩基の番号付けは、5'末端の塩基を1とし、3'側に昇順に行った。5'側にT7プロモーターを配した変異体の配列を持つDNAを合成した(SIGMA GENOSYS社に合成依頼)。5'側にprimerにはすべてP5(配列番号41)を、3'側のprimerには、配列番号24〜34はP7(配列番号43)を、配列番号35はP8(配列番号44)を、配列番号36はP9(配列番号45)を、配列番号37はP10(配列番号46)を、配列番号38はP11(配列番号47)を、配列番号39はP12(配列番号48)を、配列番号40はP13(配列番号49)を用いて、それぞれPCRで合成DNAを増進し、Apt1同様転写した際に、3'側にpolyAが付加した形でRNAを得た。それら変異体RNAとAML1 RUNTドメインに対する結合活性を調べた。実験は、BIACORE Xシステムを使用し、前述した条件で行った。
[Example 8] Determination of necessary elements of RNA aptamer when binding to AML1 RUNT domain
In order to examine the necessary elements of the RNA aptamer when binding to the AML1 RUNT domain, mutants were prepared in which the bases of the loop region of Apt-S2 were replaced with other bases one by one (SEQ ID NOs: 24 to 40). The numbering of bases in the sequence was performed in ascending order on the 3 ′ side, with the base at the 5 ′ end being 1. A DNA having a mutant sequence in which a T7 promoter was arranged on the 5 ′ side was synthesized (synthetic request from SIGMA GENOSYS). P5 (SEQ ID NO: 41) for all 5′-side primers, P7 (SEQ ID NO: 43) for SEQ ID NOS: 24-34, P8 (SEQ ID NO: 44) for SEQ ID NO: 35, SEQ ID NO: 36 is P9 (SEQ ID NO: 45), SEQ ID NO: 37 is P10 (SEQ ID NO: 46), SEQ ID NO: 38 is P11 (SEQ ID NO: 47), SEQ ID NO: 39 is P12 (SEQ ID NO: 48), SEQ ID NO: For 40, P13 (SEQ ID NO: 49) was used to enhance the synthetic DNA by PCR, and when transcription was performed in the same manner as Apt1, RNA was obtained with polyA added to the 3 ′ side. The binding activity to these mutant RNAs and AML1 RUNT domain was examined. The experiment was performed using the BIACORE X system under the conditions described above.
[実施例9]RNAアプタマーのピリミジンヌクレオチド2'-OHのフルオロ化による結合能への影響の検討
RNAのピリミジンヌクレオチドのリボースの2-OHをフルオロ化するとリボヌクレアーゼ耐性になり、安定性が飛躍的に向上する。Apt1およびそれを小型化したApt1-S1、Apt1-S2のピリミジンヌクレオチドを2'-フルオロ化したRNAを調製し、修飾前と結合能に変化があるかどうかを調べた。なお、ピリミジンヌクレオチドを2'-フルオロ化したRNAは、DuraScribe T7 Transcription Kit (EPICENTRE Biotechnologhies社)を使って目的のRNAを得た。結合活性の測定は、[実施例3]と同様の方法で行った。
[Example 9] Examination of influence on binding ability of RNA aptamer by fluorination of pyrimidine nucleotide 2'-OH
Fluorination of the ribose 2-OH of the pyrimidine nucleotides of RNA makes it ribonuclease resistant and dramatically improves stability. RNA prepared by 2'-fluorination of Apt1 and its miniaturized Apt1-S1 and Apt1-S2 pyrimidine nucleotides was prepared and examined whether there was a change in the binding ability before modification. RNA obtained by 2′-fluorination of pyrimidine nucleotides was obtained using DuraScribe T7 Transcription Kit (EPICENTRE Biotechnologhies). The binding activity was measured in the same manner as in [Example 3].
[実施例10]大腸菌ライセートのPull-down実験
得られたRNAアプタマーを樹脂に固定化し、AML1分離カラムとして機能するか調べた。AML1 RUNTドメインを高発現した大腸菌をBuffer A (20 mMリン酸Na(pH 6.5), 2 mM Mg(OAc)2, 200 mM KOAc, 0.1%(v/v) TWEEN 20, 1 mM DTT, Protease inhibitor (Protease Inhibitor Cocktails for General, SIGMA社)に懸濁し、超音波で破砕した。15,000 rpmで30分間遠心し、上清を回収してこれを大腸菌ライセートとした。100pmolの合成5'-biotin-S2 (DHARMACON社に合成依頼)と20μl Streptavidin Sepharose High Performance(Amersham Biosciences社)をよく混合し、4℃に10分間放置した。Buffer Aでよく樹脂を洗浄した後、大腸菌ライセート10μgとYeast RNA (Ambion社) 20μgをBuffer Aでtotal 200μl にしたものを加えた。それを4℃で30分間緩やかに撹拌した。樹脂をBuffer Aでよく洗浄した後、4M Ureaを加えて吸着したタンパク質を溶出した。溶出液は、限外濾過チューブ(Microcon-10, MILLIPORE)で濃縮して、NuPAGE 4-12% Bis-Tris Gel(1×NuPAGE MES SDS Running Buffer使用, Invitrogen社)を使い電気泳動した。泳動後、SYPRO Orange(Molecular Probes)で染色し、フルオロイメージアナライザー(FLA-3000G, Fujifilm社)でタンパク質のバンドを分析した。
[Example 10] Pull-down experiment of Escherichia coli lysate The obtained RNA aptamer was immobilized on a resin and examined to function as an AML1 separation column. Escherichia coli with high expression of AML1 RUNT domain was transformed into Buffer A (20 mM Na phosphate (pH 6.5), 2 mM Mg (OAc) 2 , 200 mM KOAc, 0.1% (v / v) TWEEN 20, 1 mM DTT, Protease inhibitor (Protease Inhibitor Cocktails for General, SIGMA) and suspended by sonication, centrifuged at 15,000 rpm for 30 minutes, and the supernatant was recovered to obtain an E. coli lysate, 100 pmol of synthetic 5'-biotin-S2 (Requested synthesis from DHARMACON) and 20 μl Streptavidin Sepharose High Performance (Amersham Biosciences) were mixed well and left for 10 minutes at 4 ° C. After thoroughly washing the resin with Buffer A, 10 μg of E. coli lysate and Yeast RNA (Ambion) ) 20 μg of Buffer A was added to a total volume of 200 μl, which was gently stirred for 30 minutes at 4 ° C. The resin was washed thoroughly with Buffer A, and then 4 M Urea was added to elute the adsorbed protein. Concentrate the solution with an ultrafiltration tube (Microcon-10, MILLIPORE) and use NuPAGE 4-12% Bis-Tris Gel (1 x NuPAGE MES SDS Running Buffe). After electrophoresis, staining was performed with SYPRO Orange (Molecular Probes), and protein bands were analyzed with a fluoro image analyzer (FLA-3000G, Fujifilm).
[実施例11]AML1またはAML1-MTG8融合タンパク質を一過性に発現するHeLa細胞を作製する実験
HeLa細胞はRPMI1640培地(日水製薬社)に10%牛胎児血清(HyClone社)およびペニシリン・ストレプトマイシン(GIBCO社)を加えた培地中で、37℃、5%炭酸ガス存在下で培養した。発現ベクターを導入する前日に10cmシャーレに 2 x 106個のHeLa細胞を播いた。発現ベクターとしてpDEST26-AML1{pDEST26(N末端にヒスチジンタグがついたタンパク質を発現するほ乳動物細胞用発現ベクター、Invitrogen)にAML1bの全コード領域の配列を挿入したもの}およびpDEST26-AML1-MTG8(pDEST26にAML1-MTG8の全コード領域の配列を挿入したもの)を用いた。陰性対象としてpDEST26(何も挿入していない)を用いた。各発現ベクター20mgに対し陽イオン性リポフェクション試薬DMRIE-C(Invitrogen)30mlをOPTI-MEM培地(Invitrogen) 5ml中で混合し、室温で45分放置し、リポソームを形成させた。発現ベクター/DMRIE-Cを直前にOPTI-MEM培地で一回洗浄したHeLa細胞に加え、37℃、5%炭酸ガス存在下で4時間処理した。20%牛胎児血清を含むRPMI1640培地を5ml加え、さらに37℃、5%炭酸ガス存在下で培養した。24時間後に細胞をPBSで一回洗浄し、1mlのPBSを加えラバーポリスマンで細胞をかきとり、1.5mlの遠心管に移した。細胞を遠心(800xg、1分)して集め、上清を除いた。
[Example 11] Experiments for producing HeLa cells that transiently express AML1 or AML1-MTG8 fusion protein
HeLa cells were cultured in a medium containing RPMI1640 medium (Nissui Pharmaceutical) with 10% fetal calf serum (HyClone) and penicillin streptomycin (GIBCO) at 37 ° C. in the presence of 5% carbon dioxide gas. The day before the expression vector was introduced, 2 × 10 6 HeLa cells were seeded in a 10 cm petri dish. As an expression vector, pDEST26-AML1 {pDEST26 (an expression vector for mammalian cells expressing a protein having a histidine tag at the N-terminus, Invitrogen) with the sequence of the entire coding region of AML1b} and pDEST26-AML1-MTG8 ( pDEST26 with the entire coding region sequence of AML1-MTG8) was used. PDEST26 (nothing inserted) was used as a negative target. 30 ml of the cationic lipofection reagent DMRIE-C (Invitrogen) was mixed with 5 ml of OPTI-MEM medium (Invitrogen) for 20 mg of each expression vector, and left at room temperature for 45 minutes to form liposomes. The expression vector / DMRIE-C was added to the HeLa cells washed once with OPTI-MEM medium immediately before, and treated for 4 hours at 37 ° C. in the presence of 5% carbon dioxide gas. 5 ml of RPMI1640 medium containing 20% fetal bovine serum was added, and further cultured at 37 ° C. in the presence of 5% carbon dioxide gas. After 24 hours, the cells were washed once with PBS, 1 ml of PBS was added, the cells were scraped with a rubber policeman, and transferred to a 1.5 ml centrifuge tube. Cells were collected by centrifugation (800 xg, 1 min) and the supernatant removed.
[実施例12]ヒトの培養細胞ライセートのPull-down実験
AML1またはAML1-MTG8融合タンパク質を発現したHela細胞(ヒト子宮がん由来のセルライン)をBuffer Aに懸濁し、超音波で破砕した。15,000 rpmで30分間遠心し、上清を回収してこれを培養細胞ライセートとした。培養細胞ライセートを20μg用い、その他の操作は大腸菌ライセートの場合と同様に実験を行い、NuPAGE 4-12% Bis-Tris Gel (1×NuPAGE MOPS SDS Running Buffer使用, Invitrogen社)によって電気泳動した。泳動後、Sequi-Blot PVDF Membrane(BIO-RAD社)にタンパク質を転写した。転写後、5 %(w/v)スキムミルクを含むTBS-T(20 mM Tris, 500 mM NaCl, 0.1 %(v/v) TWEEN 20, pH7.5)にメンブレンを入れ、1時間振とうした。メンブレンをTBS-Tで10分間振とうして洗浄する操作を3回行った。次に、0.5 %カゼイン入りTBS-Tで2.5μg/ml に調製したAnti-human AML1/RHD Domain (Ab-2) (CALBIOCHEM社)にメンブレンを入れて1時間浸透し、TBS-Tで10分間振とうして洗浄する操作を3回行った。さらに、TBS-Tで1000倍に希釈したAnti-rabbit IgG, Horseradish Peroxidase linked whole antibody (Amersham Biosciences社)にメンブレンを入れ1時間浸透し、TBS-Tで10分間振とうして洗浄する操作を3回行った。検出には、ECL plus Western Blotting Detection System (Amersham Biosciences社)を用い、ルミノイメージアナライザー(LAS-1000, Fujifilm社)で分析した。
[Example 12] Pull-down experiment of cultured human cell lysate
Hela cells (human uterine cancer-derived cell line) expressing AML1 or AML1-MTG8 fusion protein were suspended in Buffer A and disrupted with ultrasound. After centrifugation at 15,000 rpm for 30 minutes, the supernatant was recovered and used as a cultured cell lysate. The cultured cell lysate was used in an amount of 20 μg, and other operations were performed in the same manner as in the case of E. coli lysate, and electrophoresis was performed using NuPAGE 4-12% Bis-Tris Gel (using 1 × NuPAGE MOPS SDS Running Buffer, Invitrogen). After electrophoresis, the protein was transferred to Sequi-Blot PVDF Membrane (BIO-RAD). After the transfer, the membrane was placed in TBS-T (20 mM Tris, 500 mM NaCl, 0.1% (v / v) TWEEN 20, pH 7.5) containing 5% (w / v) skim milk, and shaken for 1 hour. The operation of washing the membrane by shaking with TBS-T for 10 minutes was performed three times. Next, put the membrane in Anti-human AML1 / RHD Domain (Ab-2) (CALBIOCHEM) prepared to 2.5 μg / ml with 0.5% casein-containing TBS-T and infiltrate for 1 hour, then with TBS-T for 10 minutes The washing and washing operation was performed 3 times. Furthermore, anti-rabbit IgG, Horseradish Peroxidase linked whole antibody (Amersham Biosciences) diluted 1000 times with TBS-T, infiltrate for 1 hour, shake for 10 minutes with TBS-T, and wash for 3 minutes. I went twice. For detection, ECL plus Western Blotting Detection System (Amersham Biosciences) was used and analyzed with a lumino image analyzer (LAS-1000, Fujifilm).
[実施例13]RNAアプタマーを利用したAML1とAML1-MTG8融合タンパク質の識別
AML1とAML1-MTG8融合タンパク質を識別することが可能であるか検証した。実験は、BIACORE Xシステムを使用し、RNAアプタマーの結合活性の測定([実施例3])と同じ条件で行った。はじめに20μlのピリミジンヌクレオチドを2'-フルオロ化し、3’末端にpolyAを付加したApt1 (4 ng/μl )をNormal Injectionモードでインジェクションし、Chip上のpolydTとpolyAを結合させsensor chip上にRNAを固定化した。さらに3分後にNormal Injectionモードでサンプル(100 nM AML1 RUNTドメイン、100 nM AML1-MTG8様融合タンパク質または40 ng/μl培養細胞ライセート (AML1またはAML1-MTG8を発現させたもの、または何も発現させないもの))をインジェクションしてタンパク質をsensor chip上のRNAアプタマーで固定化した。その3分後に、180秒間のDelayed Injectionモードで10μg/μlのanti-P3X (MTG8のTAFドメインを認識する抗体)をインジェクションした。
[Example 13] Identification of AML1 and AML1-MTG8 fusion proteins using RNA aptamers
It was verified whether it was possible to distinguish between AML1 and AML1-MTG8 fusion proteins. The experiment was performed using the BIACORE X system under the same conditions as the measurement of the binding activity of RNA aptamer ([Example 3]). First, 20 μl of pyrimidine nucleotide was 2'-fluorinated and Apt1 (4 ng / μl) with polyA added to the 3 'end was injected in Normal Injection mode to bind polydT and polyA on the chip, and RNA on the sensor chip. Immobilized. After 3 minutes, in Normal Injection mode, sample (100 nM AML1 RUNT domain, 100 nM AML1-MTG8-like fusion protein or 40 ng / μl cultured cell lysate (AML1 or AML1-MTG8 expressed or nothing expressed) )) Was injected, and the protein was immobilized with an RNA aptamer on the sensor chip. Three minutes later, 10 μg / μl of anti-P3X (an antibody recognizing the TAF domain of MTG8) was injected in the Delayed Injection mode for 180 seconds.
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005328757A JP2007129992A (en) | 2005-11-14 | 2005-11-14 | Ribonucleic acid binding to runt domain |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005328757A JP2007129992A (en) | 2005-11-14 | 2005-11-14 | Ribonucleic acid binding to runt domain |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007129992A true JP2007129992A (en) | 2007-05-31 |
Family
ID=38152174
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005328757A Pending JP2007129992A (en) | 2005-11-14 | 2005-11-14 | Ribonucleic acid binding to runt domain |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007129992A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011155913A (en) * | 2010-02-01 | 2011-08-18 | Nec Soft Ltd | APTAMER MOLECULE BINDING TO TNF-alpha |
-
2005
- 2005-11-14 JP JP2005328757A patent/JP2007129992A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011155913A (en) * | 2010-02-01 | 2011-08-18 | Nec Soft Ltd | APTAMER MOLECULE BINDING TO TNF-alpha |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Vater et al. | Short bioactive Spiegelmers to migraine‐associated calcitonin gene‐related peptide rapidly identified by a novel approach: Tailored‐SELEX | |
Eystathioy et al. | A phosphorylated cytoplasmic autoantigen, GW182, associates with a unique population of human mRNAs within novel cytoplasmic speckles | |
Darnell et al. | Kissing complex RNAs mediate interaction between the Fragile-X mental retardation protein KH2 domain and brain polyribosomes | |
Liu et al. | Selection of aptamers specific for adipose tissue | |
Cerchia et al. | Cell-specific aptamers for targeted therapies | |
JP5825673B2 (en) | Aptamers that recognize peptides | |
WO2009137095A2 (en) | Compositions and methods for modulating an immune response | |
Avci-Adali et al. | Pitfalls of cell-systematic evolution of ligands by exponential enrichment (SELEX): existing dead cells during in vitro selection anticipate the enrichment of specific aptamers | |
US20200386741A1 (en) | Expression Inhibitor of Inflammation Promoting Factor, Screening Method for Active Ingredient Thereof, Expression Cassette Useful for Said Method, Diagnostic Agent and Diagnosis Method | |
Toczydlowska-Socha et al. | Human RNA cap1 methyltransferase CMTr1 cooperates with RNA helicase DHX15 to modify RNAs with highly structured 5′ termini | |
Yang et al. | Ni-Nitrilotriacetic acid affinity SELEX method for selection of DNA aptamers specific to the N-cadherin protein | |
JP2008167688A (en) | Ribonucleic acid combined with mtg8 taf domain | |
EP4061834A1 (en) | Chemically inducible polypeptide polymerization | |
JP2007129992A (en) | Ribonucleic acid binding to runt domain | |
JP2008161185A (en) | Decomposition promotion technology of misfolded protein with endoplasmic reticulum reductase | |
JP4953046B2 (en) | A novel functional peptide creation system that combines a random peptide library or a peptide library that mimics an antibody hypervariable region and an in vitro peptide selection method using RNA-binding proteins | |
Sankpal et al. | Dual expression lentiviral vectors for concurrent RNA interference and rescue | |
KR102558890B1 (en) | Nucleic acid compounds for binding growth differentiation factor 11 | |
TWI708845B (en) | Nucleic acid compounds for binding growth differentiation factor 8 | |
Żydowicz-Machtel et al. | Translation of human Δ133p53 mRNA and its targeting by antisense oligonucleotides complementary to the 5′-terminal region of this mRNA | |
WO2023171587A1 (en) | MODIFIED siRNA FOR SELECTIVELY INHIBITING EXPRESSION OF MUTANT FUS | |
US8309687B2 (en) | Biomarker specific for cancer | |
JP2004344008A (en) | LIGAND BINDABLE TO TRANSLATION INITIATION FACTOR eIF4E | |
McFadden | Structure-Function Relationships of Long Non-Coding RNA in Prostate Cancer | |
Louis | Molecular and cellular role of RNA-binding proteins in cardiac biology and disease |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20080131 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20080131 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20080204 |