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KR20010022741A - ISOLATION OF A NOVEL SENESCENCE-FACTOR GENE, p23 - Google Patents

ISOLATION OF A NOVEL SENESCENCE-FACTOR GENE, p23 Download PDF

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Publication number
KR20010022741A
KR20010022741A KR1020007001338A KR20007001338A KR20010022741A KR 20010022741 A KR20010022741 A KR 20010022741A KR 1020007001338 A KR1020007001338 A KR 1020007001338A KR 20007001338 A KR20007001338 A KR 20007001338A KR 20010022741 A KR20010022741 A KR 20010022741A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cells
cell
ala
nucleic acid
leu
Prior art date
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Withdrawn
Application number
KR1020007001338A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
스위스헬름카렌
호시에르스잔느
쿠베스만프레드
Original Assignee
엘. 데이예를 카렌.
유니버시티 오브 워싱톤
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘. 데이예를 카렌., 유니버시티 오브 워싱톤 filed Critical 엘. 데이예를 카렌.
Publication of KR20010022741A publication Critical patent/KR20010022741A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/10Processes for the isolation, preparation or purification of DNA or RNA
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/435Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
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    • C07K14/47Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans from vertebrates from mammals
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    • C07K14/47Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans from vertebrates from mammals
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    • C07K14/4738Cell cycle regulated proteins, e.g. cyclin, CDC, INK-CCR
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
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Abstract

본 발명은 23 킬로달톤의 폴리펩티드를 코딩하는 단리된 노화 관련 핵산 분자 (p23), 배양 세포에서의 23 킬로달톤 폴리펩티드의 발현 방법, 재조합 p23 폴리펩티드, p23의 발현 벡터 및 숙주 세포와, p23에 대한 항체를 제공한다. 본 발명은 또한 p23을 사용한 노화 조절 방법, 및 생물학적 시료에서의 p23의 발현 측정법을 제공한다.The present invention provides isolated senescence-related nucleic acid molecules (p23) encoding polypeptides of 23 kilodaltons, methods of expressing 23 kilodalton polypeptides in culture cells, recombinant p23 polypeptides, expression vectors of p23 and host cells, and antibodies against p23. To provide. The present invention also provides methods for regulating senescence using p23 and measuring expression of p23 in biological samples.

Description

신규 노화-인자 유전자, p23의 단리{ISOLATION OF A NOVEL SENESCENCE-FACTOR GENE, p23}Isolation of a New Aging-Factor Gene, p23 {ISOLATION OF A NOVEL SENESCENCE-FACTOR GENE, p23}

<110> UNIVERSITY OF WASHINGTON<110> UNIVERSITY OF WASHINGTON

<120> ISOLATION OF A NOVEL SENESCENCE-FACTOR GENE, p23<120> ISOLATION OF A NOVEL SENESCENCE-FACTOR GENE, p23

<130> 1<130> 1

<150> US 08/908,873<150> US 08 / 908,873

<151> 1997-08-08<151> 1997-08-08

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<220><220>

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<222> (221)..(853)<222> (221) .. (853)

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1 51 5

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복제 노화, 즉, 마이토겐 (mitogen)에 응답하여 세포가 분열할 수 없는 것은 배양된 정상 인간 섬유아세포에 있어서 처음으로 기술되었다 (Hayflick의 문헌 [Exptl. Cell Res. 37: 614-635, 1965] 참조). 그 후로, 여러 유형의 다른 사람 세포가 반복된 계대 배양 후에 노화되는 것으로 관찰되었다 (Smith 및 Pereira-Smith의 문헌 [Science 273: 63-67, 1996] 참조). 노화 세포는, 그들이 비록 대사 활성을 유지한다 해도, 오랜 배양 동안 G1단계의 DNA 함량을 가지고 그의 성장이 G1단계에서 저지되어 S 단계로 들어가지 못하고, 세포소멸 (apoptosis)에 의한 사멸에 대항한다.Replication aging, ie the inability to divide cells in response to mitogen, was first described in cultured normal human fibroblasts (Expt. Cell Res. 37: 614-635, 1965). Reference). Since then, several types of other human cells have been observed to age after repeated passage cultures (see Smith and Pereira-Smith, Science 273: 63-67, 1996). Aging cells, even if they should though maintaining the metabolic activity for an extended incubation with a DNA content of the G Step 1, whose growth is prevented in the G phase 1 does not enter the S phase, against the death by apoptosis (apoptosis) do.

배양물에서 노화 세포가 마이토겐에 응답하여 분열하는 능력이 없는 것에 의해 동정될 수 있지만, 최근까지 생체내에서 분열 능력을 보유하는 세포와 노화 세포를 구별할 수 없었다. 그러나, 배양물 중 노화 인간 세포를 명확하게 동정하는 생물학적 마커인 β-갈락토시다제 활성을 갖는 효소가 최근에 기술되었다 (Dimri 등의 문헌 [Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92: 9363-9367, 1995] 참조). 이러한 연구는 배양 세포에서3H-티미딘을 새로 합성되는 DNA 내로 혼입하는 능력과 β-갈락토시다제의 발현 사이의 반비례 관계를 증명하였다. 이 효소의 존재는 효소에 의한 절단시 청색 생성물을 생성하는 기질을 세포에 제공함으로써 용이하게 검출할 수 있다. 또한 상기 연구원들은, 인간 피부에서 상기 노화 결부 β-갈락토시다제가 연령에 따라 상승함을 관찰하였는데, 이는 상기 효소의 축적이 피부, 및 아마도 다른 상피 조직의 섬유아세포 및 각질세포에서 노화에 대한 마커를 제공함을 암시한다.Although senescent cells in culture can be identified by their inability to divide in response to mitogen, until recently it was not possible to distinguish senescent cells from cells that possess dividing capacity in vivo. However, enzymes with β-galactosidase activity, a biological marker that clearly identifies senescent human cells in culture, have recently been described (Dimri et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92: 9363-). 9367, 1995). This study demonstrated an inverse relationship between the ability to incorporate 3 H-thymidine into newly synthesized DNA in cultured cells and the expression of β-galactosidase. The presence of this enzyme can be easily detected by providing the cells with a substrate that produces a blue product upon cleavage by the enzyme. The researchers also observed that the aging-binding β-galactosidase increases with age in human skin, indicating that the accumulation of the enzyme is a marker for aging in fibroblasts and keratinocytes of the skin and possibly other epithelial tissues. Implying to provide

노화 표현형은 하나 이상의 유전자에 의해 조절되는 것 같다. 한 연구에서, 40가지의 상이한 불사 인간 세포주를 사용하여 세포 융합 실험을 수행하여 노화 표현형이 회복될 수 있는지를 측정하였다. 그 결과를 기초로 하여, 상기 세포주를 4가지의 상이한 보상 (complementation) 군으로 할당하였는데, 이는 4개 이상의 유전자 또는 유전 경로가 노화에 기여함을 나타낸다 (Smith 및 Pereira-Smith의 문헌 [Science 273: 63-67, 1996] 참조). 다른 실험에서는 인간 염색체 1, 4, 6, 7, 11, 18 및 X에 위치하는 유전자가 노화에 관련되어 있음이 나타났다 (상기 문헌). 최근에, 노화 상피 세포에서 과다발현되는 특정 유전자 (mac25)가 단리되어 4번 염색체의 긴 팔 (arm)에 지도화(mapping)되었다 (Swisshelm 등의 문헌 [Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92: 4472-4476, 1995).The aging phenotype seems to be regulated by one or more genes. In one study, cell fusion experiments were performed using 40 different immortal human cell lines to determine if the aging phenotype could be recovered. Based on the results, the cell lines were assigned to four different complementation groups, indicating that at least four genes or genetic pathways contribute to aging (Smience and Pereira-Smith, Science 273: 63-67, 1996). Other experiments have shown that genes located on human chromosomes 1, 4, 6, 7, 11, 18 and X are involved in aging (see above). Recently, a specific gene (mac25) overexpressed in senescent epithelial cells has been isolated and mapped to the long arm of chromosome 4 (Swisshelm et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92 4472-4476, 1995).

노화 세포는 G1단계에서 차단되는 것 같기 때문에, 노화 관련 유전자를 동정하기 위한 한 가지 접근법은 혈청 결핍 후 연소하고 활발하지 않은 (quiescent) 세포와, 노화 세포에서 G1동안 발현되는 전사체를 비교하는 것이었다. 이러한 접근법을 사용하여, 연소한 세포와 노화 세포 사이의 유전자 발현에서의 다수의 차이가 증명되었다 (Smith 및 Pereira-Smith, 1996; WO 96/13601, 1996). 노화 섬유아세포는 또한 전사 인자 결합 활성을 감소된 수준으로 발현한다는 것이 관찰되었다 (상기 문헌 참조). 그러나, 노화 세포에서 보통은 하향조절되는 단일 유전자 생성물을 도입함으로써 상기 노화 세포를 세포 사이클로 들어가도록 유도한다는 보고는 존재하지 않았다.Since senescent cells are likely to be blocked at the G 1 stage, one approach to identifying aging-related genes is to compare quiescent cells that are post-sera deficient and transcripts expressed during G 1 in senescent cells. It was. Using this approach, a number of differences in gene expression between senescent and senescent cells have been demonstrated (Smith and Pereira-Smith, 1996; WO 96/13601, 1996). Aging fibroblasts have also been observed to express transcription factor binding activity at reduced levels (see supra). However, there have been no reports of inducing senescent cells into the cell cycle by introducing a single gene product, which is usually downregulated in senescent cells.

몇몇 실험에서는 노화가 종양 억제 기전으로 진화할 수 있으며, 노화가 이러한 상황의 간접 효과라는 것을 제안하였다. 성장 조절에 대한 속박이 종양 세포에는 존재하지 않기 때문에, 이러한 세포는 노화 상태를 촉진하거나 유지하는 생성물을 생성하는 유전자가 발현되지 않는 것 같다. 예를 들어, 생체외 연구에서는 노화가 종양 억제 단백질, 예를 들어 망막아세포종 종양 억제 유전자 RB1의 불활성화에 의해 부분적으로 저지될 수 있다는 것이 나타났다 (Weinberg, Cell 81: 323-330 (1995)). 이것은 생체내에서 기능성 종양 억제 유전자의 손실에 의해 세포가 복제 잇점을 얻을 수 있고 결국 불사화될 수 있는 가능성을 암시한다.Some experiments suggest that aging can evolve into tumor suppression mechanisms and that aging is an indirect effect of this situation. Since there is no bond to growth regulation in tumor cells, these cells do not seem to express genes that produce products that promote or maintain the aging state. For example, in vitro studies have shown that aging can be partially arrested by inactivation of tumor suppressor proteins such as retinoblastoma tumor suppressor gene RB1 (Weinberg, Cell 81: 323-330 (1995)). This suggests the possibility of cells gaining replication benefits and eventually immortalizing by loss of functional tumor suppressor genes in vivo.

또한 연령 증가와 결부된 면역 응답성 감소가 항원에 노출된 T-림프구의 증식성 응답의 감소로부터 생긴다는 것도 관찰되었다 (Smith 및 Pereira-Smith, 1996). 항원에 대한 T 세포의 이러한 응답 감소는 노화 배양 세포에서 나타나는 마이토겐에 대한 응답성 감소를 연상시키는데, 이것은 노화의 면역 응답 감소가 동일하거나 유사한 기전으로부터 생길 수 있음을 의미한다. 따라서, 노화를 야기하는 유전자가 알려지면, 노화에 따른 면역 응답 손실에 대한 그의 상호 관계를 밝혀낼 수 있고, 이러한 유전자를 조작하여 면역계를 치료적으로 부양(boosting)하는 것이 실현가능해질 수 있다.It has also been observed that a decrease in immune response coupled with increasing age results from a decrease in the proliferative response of T-lymphocytes exposed to antigens (Smith and Pereira-Smith, 1996). This decrease in the response of T cells to antigens is associated with a decrease in the responsiveness to mitogen in senescent culture cells, meaning that a decrease in the immune response of aging can result from the same or similar mechanism. Thus, once the genes causing aging are known, their correlation to loss of immune response with aging can be revealed, and it may be feasible to manipulate these genes to therapeutically boost the immune system.

종양 억제에서의 노화의 역할을 직접 조사하기 위하여, SV40 T 항원 또는 Ki-ras 보유 RNA 종양 바이러스 중 어느 하나, 또는 이들 둘 모두를 발현하는 플라스미드로 불사화 및 비불사화 인간 섬유아세포를 감염시키는 실험을 행하였다. 단지 불사화 섬유아세포만이 이러한 방법에 의해 종양형성성을 가지게 되었는데, 이는 독특한 분자 기전이 불사화 및 종양생성을 지배한다는 것을 암시하며, 또한 전자가 후자의 전제 조건일 수 있음을 나타낸다 (Sager, R.의 문헌 [Environ. Health Perspect. 93: 59-62, 1991] 참조). 여러 연구는, 노화로부터의 탈출, 즉 불사가 하나 이상의 노화 유전자의 발현 또는 손실에서의 변경으로부터 기인한다는 것을 보여주었다. 이러한 유전자가 동정 단리될 수 있다면, 암에서의 그의 역할이 더 밝혀질 수 있고, 그의 발현을 조작하여 악성종양 조직에서 조절되는 성장이 회복되게 하는 것이 가능해질 수 있다.To directly investigate the role of aging in tumor suppression, experiments were carried out to infect immortalized and non immortalized human fibroblasts with plasmids expressing either the SV40 T antigen or Ki-ras bearing RNA tumor virus, or both. It was done. Only immortalized fibroblasts became tumorigenic by this method, suggesting that unique molecular mechanisms govern immortalization and tumorigenesis, and also indicate that the former may be a prerequisite for the latter (Sager, See Environ. Health Perspect. 93: 59-62, 1991). Several studies have shown that escape from aging, ie immortality, results from alterations in the expression or loss of one or more aging genes. If such genes can be identified and isolated, their role in cancer may be further revealed and it may be possible to manipulate their expression so that controlled growth in malignant tumor tissue is restored.

발명의 요약Summary of the Invention

본 발명에서는 노화 세포에서 고수준으로 발현되는 신규 유전자를 동정하였다. 이 신규 유전자에 상응하는 cDNA를 단리하여 서열결정하고, 이 cDNA가 추정 분자량이 23 kDa인 단백질을 코딩하는 개봉 판독 프레임을 포함한다는 것을 밝혀내었다 (서열 번호: 1). 따라서, 이 유전자를 "p23"이라 명명하였다. p23으로부터 전사된 mRNA는 증식하는 배양 정상 인간 유방 상피 세포에서보다 노화 세포에서 더 고수준으로 재현가능하게 검출할 수 있다. p23의 기능은 알려져 있지 않으나, 그의 추정 아미노산 서열 (서열 번호: 2)의 분석은 p23이 "PMP 22" 패밀리, 또는 "상피 막 단백질" (EMP) 패밀리로 알려진 막통과 단백질 패밀리에 속함을 암시한다 (Taylor 등의 문헌 [J. Biol. Chem. 270: 28824-28833, 1995]; Lobsiger 등의 문헌 [Genomics 36: 379-387, 1996]; Taylor 및 Suter의 문헌 [Gene 175: 115-120, 1996] 참조).In the present invention, a new gene expressed at high levels in senescent cells was identified. The cDNA corresponding to this new gene was isolated and sequenced, and it was found that this cDNA contained an open reading frame encoding a protein with an estimated molecular weight of 23 kDa (SEQ ID NO: 1). Therefore, this gene was named "p23". mRNA transcribed from p23 can be detected reproducibly at higher levels in senescent cells than in proliferating cultured normal human breast epithelial cells. The function of p23 is unknown, but analysis of its putative amino acid sequence (SEQ ID NO: 2) suggests that p23 belongs to the transmembrane protein family known as the "PMP 22" family, or the "epithelial membrane protein" (EMP) family. Taylor et al., J. Biol. Chem. 270: 28824-28833, 1995; Lobsiger et al. Genomics 36: 379-387, 1996; by Taylor and Suter Gene 175: 115-120, 1996 ] Reference).

p23은 성인 및 태아 간, 췌장, 태반, 부신, 전립선, 및 난소 등의 여러 인간 조직에서 발현되는데, 이들 모두는 내분비 또는 분비 기능을 갖는 상피 세포로 주로 이루어져 있다. 또한 p23 RNA는 다수의 인간 유방암 세포주에서는 현저하게 감소되거나 존재하지 않는 것으로 나타났는데, 이는 p23 폴리펩티드가 정상 유방 조직에서 악성 표현형을 억제하는 역할을 할 수 있음을 암시하는 것이다. p23-양성 정상 인간 유방 상피 세포 (HMEC)는 레틴산과 함께 배양될 경우 p23을 감소된 수준으로 발현하는데, 이는 p23 유전자가 레틴산 수용체 경로를 통하여 전사적으로 조절됨을 나타낸다.p23 is expressed in a number of human tissues such as adult and fetal liver, pancreas, placenta, adrenal gland, prostate, and ovary, all of which consist mainly of epithelial cells with endocrine or secretory function. It has also been shown that p23 RNA is significantly reduced or absent in many human breast cancer cell lines, suggesting that p23 polypeptides may play a role in inhibiting malignant phenotypes in normal breast tissue. p23-positive normal human breast epithelial cells (HMEC) expresses reduced levels of p23 when incubated with retinic acid, indicating that the p23 gene is regulated transcriptionally through the retinic acid receptor pathway.

따라서, 본 발명은 한 측면에 따르면 인간 상피 세포의 노화에 관련된 단리된 p23 핵산 분자, 및 이 핵산 분자에 의해 코딩되는 재조합 p23 폴리펩티드를 제공한다. 본 발명은 다른 측면에 따르면, 핵산 분자를 포함하는 벡터 및 숙주 세포, 폴리펩티드에 특이적인 항체, 노화 조절 방법, 및 생물 시료에서의 p23 수준의 측정 방법을 제공한다.Accordingly, the present invention provides an isolated p23 nucleic acid molecule involved in aging of human epithelial cells, and a recombinant p23 polypeptide encoded by the nucleic acid molecule. According to another aspect, the present invention provides a vector comprising a nucleic acid molecule and a host cell, an antibody specific for a polypeptide, a method for regulating aging, and a method for measuring p23 levels in a biological sample.

본 발명은 인간 상피 세포의 노화와 관련된 유전자 (본 명세서에서는 p23이라 칭함)로부터의 핵산 서열, 이 서열에 의해 코딩되는 재조합 폴리펩티드, 이 서열을 포함하는 발현 벡터 및 숙주 세포, p23 폴리펩티드에 특이적으로 결합하는 항체와, 생물학적 시료에서의 노화 조절 방법 및 본 폴리펩티드의 양의 측정 방법에 관한 것이다.The present invention specifically relates to nucleic acid sequences from genes associated with aging of human epithelial cells (herein referred to as p23), recombinant polypeptides encoded by these sequences, expression vectors and host cells comprising the sequences, and p23 polypeptides. The present invention relates to a binding antibody, a method for regulating aging in a biological sample, and a method for measuring the amount of the polypeptide.

본 발명의 상기 측면 및 다수의 부수적인 잇점은 하기 상세한 설명을 참고로 하여 더 잘 이해되는 것과 마찬가지로 하기 첨가되는 도면과 연계될 경우 더 쉽게 이해될 것이다:These and many additional advantages of the present invention will be more readily understood in conjunction with the following appended drawings, as well as better understood by reference to the following detailed description:

도 1은 p23 폴리펩티드 (그의 추정 아미노산 서열은 서열 번호 2에 나타냄)와, 서열 번호 3에 나타낸 세포소멸 관련 쥐 복측 전립선 유전자 1 (RVP1)의 코딩 서열을 비교한 것을 예시한다.1 illustrates a comparison of the coding sequence of the p23 polypeptide (its putative amino acid sequence is shown in SEQ ID NO: 2) with the apoptosis-related mouse ventral prostate gene 1 (RVP1) shown in SEQ ID NO: 3.

도 2는 추정 아미노산 서열을 서열 번호 2에 나타낸 p23 폴리펩티드의 구조적 특성을 예시한다. 이러한 특성은 뉴클레오티드 및 아미노산 서열 분석용 컴퓨터 프로그램 (Genetics Computer Group (GCG))의 Motifs 서브루틴)으로 분석하여 측정하였다. ◇는 소수성 영역을 나타내는 반면, ○는 친수성 영역을 나타낸다. 잔기 50과 100 사이의 선 아래 나타낸 "O"는 아미노산 72에서의 추정 글리코실화 부위의 위치를 나타낸다.2 illustrates the structural properties of the p23 polypeptide in which the putative amino acid sequence is shown in SEQ ID NO: 2. These properties were determined by analysis with the Motifs subroutine of the Genetics Computer Group (GCG). O indicates a hydrophobic region, while o indicates a hydrophilic region. “O” shown below the line between residues 50 and 100 indicates the location of putative glycosylation site at amino acid 72.

바람직한 실시 형태의 상세한 설명Detailed Description of the Preferred Embodiments

노화 상태를 유도하고 유지하는 데 관련된 유전자의 동정은 암, 만성 염증, 및 여러 증식성 및 퇴화성 질환과 같은 질병을 조절하려는 목적을 심화시킨다. 본 발명은 서열 번호 2에 나타낸 아미노산 서열을 갖는 폴리펩티드 (p23 폴리펩티드의 대표예임)를 코딩하는 핵산 분자를 제공한다. p23 폴리펩티드를 코딩하는 핵산 분자의 대표예는 아미노산 서열이 서열 번호 2에 나타내어져 있는 폴리펩티드를 코딩하는 cDNA에 상응하는 서열 번호 1에 나타낸 뉴클레오티드 서열을 포함한다. 서열 번호 1의 개봉 판독 프레임은 뉴클레오티드 221과 853 사이에 위치하며, 이 뉴클레오티드 서열의 대부분은 번역되지 않는다. p23 폴리펩티드의 대표예는 서열 번호 2에 나타낸 아미노산 서열에 의해 제공된다.The identification of genes involved in inducing and maintaining the aging state deepens the purpose of controlling diseases such as cancer, chronic inflammation, and many proliferative and degenerative diseases. The present invention provides a nucleic acid molecule encoding a polypeptide having the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, which is representative of the p23 polypeptide. Representative examples of nucleic acid molecules encoding a p23 polypeptide include the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 corresponding to the cDNA encoding the polypeptide whose amino acid sequence is shown in SEQ ID NO: 2. The open reading frame of SEQ ID NO: 1 is located between nucleotides 221 and 853, most of which is not translated. Representative examples of p23 polypeptides are provided by the amino acid sequences set forth in SEQ ID NO: 2.

서열 번호 1에 나타낸 핵산의 많은 용도는 상보성 핵산 가닥의 이중 가닥 형성 (즉, 서로 혼성화하는 것) 능력에 의존적이다. "엄격한 혼성화 조건"은 대개 이러한 조건 하에서 형성되는 핵산 이중가닥이 완벽하게 매칭되거나 거의 완벽하게 매칭된다는 것을 의미한다 (Sambrook 등의 문헌 [Molecular Cloning, 제2판, 1989] 참조: 이 문헌은 본 명세서에 참고 문헌으로 채택되어 있음). 따라서, 엄격한 조건 하에서는, 유전자의 상이한 대립유전자 형태로부터 유래된 상보성 핵산 분자가 안정한 혼성체를 형성할 것으로 기대되는데, 이는 유전자의 대립유전자 형태가 대개는 극소수의 뉴클레오티드 위치에서만 다르기 때문이다. 유사하게는, 특정 cDNA로부터 유래된 프로브는 엄격한 조건 하에서 상기 동일한 유전자의 대립유전자 형태 또는 돌연변이 형태에 해당하는 cDNA 또는 유전자와 안정한 혼성체를 형성할 것으로 기대된다.Many uses of the nucleic acids set forth in SEQ ID NO: 1 depend on the ability of the double-stranded formation (ie to hybridize with each other) of the complementary nucleic acid strands. "Strict hybridization conditions" usually means that the nucleic acid double strands formed under these conditions are a perfect match or a near perfect match (see Sambrook et al., Molecular Cloning, 2nd ed., 1989). Is incorporated by reference). Thus, under stringent conditions, complementary nucleic acid molecules derived from different allelic forms of a gene are expected to form stable hybrids, since the allelic forms of the genes usually differ only in very few nucleotide positions. Similarly, probes derived from certain cDNAs are expected to form stable hybrids with cDNAs or genes corresponding to allelic or mutant forms of the same gene under stringent conditions.

길이가 >200개의 뉴클레오티드인 폴리뉴클레오티드 분자에 있어서의 엄격한 혼성화 조건은 대개 기대되는 이중가닥의 융점 (Tm) 미만인 15 내지 25℃, 가장 바람직하게는 25℃의 온도에서 혼성화하는 것을 포함하며, 올리고뉴클레오티드 프로브 (<30개의 뉴클레오티드)의 경우 Tm 미만의 5 내지 10℃에서 혼성화시킨다 (예, Sambrook 등, 1989, 11.45 부분 참조). 핵산 이중가닥의 Tm은 핵산에 포함된 G+C의 %를 기초로 하는 하기 식을 사용하여 계산될 수 있으며, 여기에는 사슬 길이가 고려된다 (Sambrook 등, 1989; 11.46 부분):Stringent hybridization conditions for polynucleotide molecules of> 200 nucleotides in length involve hybridization at temperatures of 15-25 ° C., most preferably 25 ° C., which are usually below the expected double-stranded melting point (Tm). For probes (<30 nucleotides) hybridize at 5-10 ° C. below Tm (see, eg, Sambrook et al., 1989, section 11.45). The Tm of a nucleic acid double strand can be calculated using the following formula based on the percentage of G + C contained in the nucleic acid, where chain length is considered (Sambrook et al., 1989; section 11.46):

Tm=81.5 - 16.6 (log[Na+]) + 0.41 (% G+C) - (600/N)Tm = 81.5-16.6 (log [Na + ]) + 0.41 (% G + C)-(600 / N)

상기 식 중, N은 사슬 길이이다.Wherein N is the chain length.

상기 식으로부터, Tm에 대한 사슬 길이의 영향이 오히려 짧은 핵산이 혼성화될 때에만 단지 현저하며, 또한 이 사슬 길이 효과는 몇백 염기 이상의 핵산의 경우에는 무시될 수 있음이 명백하다. 따라서, 당 업계의 숙련자는 서열 번호 1의 실질적으로 임의의 부분 또는 절편으로부터 적당한 p23 프로브를 만들어낼 수 있다. 선택된 프로브 분자의 길이가 약 15개의 뉴클레오티드를 초과하기만 한다면, 엄격한 혼성화 조건은 상기 식을 사용하거나 몇몇 유사한 식을 사용하여 계산될 수 있다. 주어진 프로브에 있어서, Tm은 이 프로브와 클로닝된 p23 핵산 분자, 예를 들어 서열 번호 1의 것을 혼성화하고, 이어서 이중가닥이 용해될 때까지 온도를 증가시킴으로써 실험적으로 확인할 수 있다. 주어진 프로브의 최적 혼성화 온도는 상이한 온도에서의 혼성체 이중가닥 형성률을 시험함으로써 실험적으로 확인될 수 있을 것 같다. 또한, 길이가 15개 이상의 뉴클레오티드인 프로브는 특이적으로 혼성화할 것으로 기대되는데, 이는 이 길이를 초과하는 서열이 포유류 게놈에서 1회 이상은 극히 나타날 것 같지 않기 때문이다 (Sambrook 등, 1989년, 11.7 부분).From the above formula, it is clear that the effect of chain length on Tm is only significant when hybridizing rather short nucleic acids, and this chain length effect can also be neglected for nucleic acids of several hundred bases or more. Thus, those skilled in the art can make suitable p23 probes from substantially any portion or fragment of SEQ ID NO: 1. As long as the length of the selected probe molecule exceeds about 15 nucleotides, stringent hybridization conditions can be calculated using the above equation or using some similar equation. For a given probe, Tm can be confirmed experimentally by hybridizing the probe with the p23 nucleic acid molecule cloned, for example SEQ ID NO: 1, and then increasing the temperature until the double strand is dissolved. The optimal hybridization temperature for a given probe may be confirmed experimentally by testing the hybrid double strand formation at different temperatures. In addition, probes with lengths greater than 15 nucleotides are expected to hybridize specifically because sequences beyond this length are unlikely to occur extremely more than once in the mammalian genome (Sambrook et al., 1989, 11.7). part).

혼성화 조건의 선택은 당 업계의 숙련자에게는 명백하며, 일반적으로 혼성화의 목적, 혼성화 유형 (DNA-DNA 또는 DNA-RNA), 및 원하는 서열간 관련성의 수준이 기준이 된다. 상기한 바와 같이, 혼성화 방법과, 높거나 낮은 엄격한 혼성화를 위한 대표적인 완충 조성물이 잘 확립되어 있으며, 출판된 문헌에 제공되어 있다 (예를 들어 Sambrook 등, 1989; Hames 및 Higgins 편집의 [Nucleic Acid Hybridization, A Practical Approach], IRL Press, 1985, 미국 워싱턴 디씨; Berger 및 Kimmel 편집의 [Methods in Enzymology, 제52권, Guide to Molecular Cloning Techniques], Academic Press Inc, 1987, 미국 뉴욕주 뉴욕; 및 Bothwell, Yancopoulos 및 Alt 편집의 [Methods for Cloning and Analysis of Eukaryotic Genes], Jones and Bartlett Publishers, 1990, 미국 매사추세츠주 보스턴; 이들은 그의 전문이 본 명세서에 참고로 인용되어 있음).The choice of hybridization conditions is obvious to those skilled in the art and is generally based on the purpose of hybridization, the type of hybridization (DNA-DNA or DNA-RNA), and the level of relevance between the desired sequences. As noted above, hybridization methods and representative buffer compositions for high or low stringent hybridization are well established and are provided in the published literature (see, eg, Sambrook et al., 1989; Nucleic Acid Hybridization by Hames and Higgins). , A Practical Approach, IRL Press, 1985, Washington, DC; Edited by Berger and Kimmel, Methods in Enzymology, Volume 52, Guide to Molecular Cloning Techniques, Academic Press Inc, 1987, New York, NY; and Bothwell, Methods for Cloning and Analysis of Eukaryotic Genes, Yancopoulos and Alt Edit, Jones and Bartlett Publishers, 1990, Boston, Mass., Which are hereby incorporated by reference in their entirety).

당 업계의 숙련자는 핵산 이중가닥의 안정성이 미스매치된 (mismatched) 염기의 수가 증가할수록 감소한다는 것을 알 것이다. 따라서, 혼성화의 엄격성은 이러한 이중가닥의 안정성을 최대화 또는 최소화시키도록 조작될 수 있다. 혼성화 엄격성은 혼성화 온도를 조절하고; 혼성화 혼합물 중의 나선형 불안정화제 (예를 들어 포름아미드)의 퍼센트를 조절하고; 세척액의 온도 및/또는 염 농도를 조절함으로써 변경시킬 수 있다. 일반적으로 혼성화의 엄격도는 혼성화 후 세척 동안 염 농도 및/또는 온도를 변화시킴으로써 조절한다. 혼성화 엄격도는 혼성화 용액 중 포름아미드의 퍼센트를 감소시키거나 세척액의 온도를 감소시킴으로써 낮출 수 있다. 높은 엄격도의 조건은 고온에서의 혼성화 (예를 들어 4 내지 6배의 SSC (1 X SSC = 0.15 M NaCl, 0.015 M 시트르산나트륨)를 포함하는 수용액 중에서 65 내지 68℃, 또는 50% 포름아미드 중에서 42℃)를, 염 농도가 낮은 용액 (예를 들어 0.1 X SSC)에서의 고온 (예를 들어 Tm 미만의 5 내지 25℃)에서의 세척과 연합하는 것을 포함할 수 있다. 낮은 엄격도의 조건은 낮은 혼성화 온도 (예를 들어 20 내지 50% 포름아미드 중에서 35 내지 42℃)와 함께, 염 농도가 비교적 큰 세척액 (2 내지 6 X SSC) 중에서 중간 온도 (예를 들어 35 내지 60℃)에서 세척을 행하는 것을 포함한다. 50 내지 65℃의 온도에서 0.2 내지 0.3 M NaCl 중에서 혼성화하고 50 내지 55℃에서 0.1 X SSC, 0.1% SDS 중에서 세척하는 것을 포함할 수 있는 온화한 엄격도 조건은 프로브로 공개된 폴리뉴클레오티드 분자와 공동으로 사용되어 관련 단백질 (예를 들어 EMP 패밀리의 다른 구성원)을 코딩하는 게놈 또는 cDNA 클론을 동정할 수 있다.Those skilled in the art will appreciate that the stability of nucleic acid double strands decreases with increasing number of mismatched bases. Thus, the stringency of hybridization can be engineered to maximize or minimize the stability of such double strands. Hybridization stringency controls the hybridization temperature; Adjusting the percentage of helical destabilizing agent (eg formamide) in the hybridization mixture; It can be altered by adjusting the temperature and / or salt concentration of the wash liquor. In general, the stringency of hybridization is controlled by changing the salt concentration and / or temperature during the post-hybridization washes. Hybridization stringency can be lowered by reducing the percent of formamide in the hybridization solution or by reducing the temperature of the wash liquor. Conditions of high stringency are in 65-68 ° C., or 50% formamide in an aqueous solution comprising hybridization at high temperature (eg 4-6 times SSC (1 × SSC = 0.15 M NaCl, 0.015 M sodium citrate) 42 ° C.) may be associated with washing at high temperature (eg 5-25 ° C. below Tm) in a low salt solution (eg 0.1 × SSC). Conditions of low stringency are combined with low hybridization temperatures (eg 35-42 ° C. in 20-50% formamide) and medium temperatures (eg 35-35) in wash solutions (2-6 X SSC) with relatively high salt concentrations. 60 ° C.). Mild stringency conditions that may include hybridization in 0.2-0.3 M NaCl at a temperature of 50-65 ° C. and washing in 0.1 × SSC, 0.1% SDS at 50-55 ° C. are performed jointly with polynucleotide molecules published as probes. Can be used to identify genomic or cDNA clones encoding related proteins (eg, other members of the EMP family).

서열 번호 1에 나타낸 서열을 포함하는 핵산 분자는 p23, 및 p23 유전자의 변형체, 예를 들어 이 유전자의 대립 유전자 변형체 또는 돌연변이형을 코딩하는 완전한 유전자를 동정 및 단리하는 데 사용될 수 있는 도구를 제공한다. 엄격한 조건 하에 p23 프로브, 즉 서열 번호 1 모두 또는 일부로부터 유래된 프로브를 인간 게놈의 파지 또는 코스미드 라이브러리와 혼성화함으로써, p23 유전자 모두 또는 일부에 해당하는 DNA 분자를 동정할 수 있다.Nucleic acid molecules comprising the sequence set forth in SEQ ID NO: 1 provide tools that can be used to identify and isolate p23 and variants of the p23 gene, eg, complete genes encoding allelic variants or mutants of the gene. . Under stringent conditions, DNA molecules corresponding to all or part of the p23 gene can be identified by hybridizing p23 probes, ie, probes derived from all or part of SEQ ID NO: 1, with phage or cosmid libraries of the human genome.

본 발명은 또한 p23 단백질, 유전자, 및 cDNA의 대립유전자 변형체 및 돌연변이형과 같은 변형체 형태를 포함한다. p23의 변형체를 코딩하는 유전자 및 cDNA는 관심있는 세포, 즉 p23 유전자 또는 mRNA의 변형체 형태를 포함할 수 있는 세포로부터 만들어진 cDNA 또는 게놈 라이브러리를 스크리닝하는 도구로서 서열 번호 1에 기초한 프로브를 사용함으로써 쉽게 동정되고 그 후 단리된다. 스크리닝의 특이성을 극대화하기 위하여, 혼성화는 엄격한 조건 하에 수행된다. 이렇게 단리된 클론이 p23 변형체라는 확인은 클로닝된 DNA의 뉴클레오티드 서열을 결정하고, 이 서열, 특히 코딩 영역의 서열을 서열 번호 1에 나타낸 p23 서열과 비교함으로써 성취된다. p23의 변형체는 그의 뉴클레오티드 서열의 90 내지 95% 이상이 공유될 것으로 기대된다.The invention also includes variant forms such as allelic variants and mutants of the p23 protein, gene, and cDNA. Genes encoding the variants of p23 and cDNA are readily identified by using probes based on SEQ ID NO: 1 as a tool to screen cDNAs or genomic libraries made from cells of interest, ie, cells that may contain variant forms of the p23 gene or mRNA. And then isolated. In order to maximize the specificity of the screening, hybridization is performed under stringent conditions. The identification that the clones thus isolated are p23 variants is accomplished by determining the nucleotide sequence of the cloned DNA and comparing this sequence, particularly the sequence of the coding region, with the p23 sequence shown in SEQ ID NO: 1. A variant of p23 is expected to share at least 90-95% of its nucleotide sequence.

몇몇 경우, 세포는 유전적 돌연변이 또는 체세포 돌연변이로 인하여 비기능성 p23 단백질을 발현하거나 p23 단백질을 전혀 포함하지 않을 수 있다. 따라서 유전적으로 결함있는 세포 또는 암세포를 포함할 수 있는 이러한 세포는 노화 상태를 탈출할 수 있다. p23에 결함이 있는 암세포의 경우, 이 암세포는 야생형 p23을 과다발현시켜 이 세포가 G1에서 안정화되게 하는 방식으로 처리할 수 있다. 따라서, 본 발명은 세포에 p23을 코딩하는 핵산 분자, 예를 들어 서열 번호 1에 나타낸 대표적 p23 서열을 도입함으로써 세포에서 노화 표현형을 유도하는 방법을 제공한다.In some cases, the cells may express nonfunctional p23 protein or contain no p23 protein due to genetic mutations or somatic mutations. Thus, such cells, which may include genetically defective cells or cancer cells, may escape the aging state. For p23-deficient cancer cells, the cancer cells can be treated in such a way that they overexpress wild-type p23 to allow the cells to stabilize at G 1 . Accordingly, the present invention provides a method of inducing an aging phenotype in a cell by introducing a nucleic acid molecule encoding p23 into the cell, eg, the representative p23 sequence shown in SEQ ID NO: 1.

세포에 노화를 유도하는 이러한 방법은 서열 번호 1 또는 2에 나타낸 아미노산 서열의 단백질을 코딩하거나, 실질적으로 동일한 생물학적 활성을 갖는 상기 단백질의 대립유전자 형태를 코딩하는 핵산 분자를 생체내 또는 생체외에서 비노화 세포에 도입하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 서열 번호 1에 나타낸 p23 cDNA의 비번역 영역은 mRNA 안정성 또는 프로세싱, 또는 mRNA 기능의 다른 측면에 영향을 줄 수 있는 중요한 조절 기능을 제공할 수 있다.This method of inducing senescence in cells involves the deaging of a nucleic acid molecule encoding a protein of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or 2, or an allelic form of the protein having substantially the same biological activity in vivo or ex vivo. Introduction to a cell. In addition, the untranslated region of p23 cDNA shown in SEQ ID NO: 1 may provide important regulatory functions that may affect mRNA stability or processing, or other aspects of mRNA function.

본 발명은 효모 세포 등의 진핵 세포에서 p23을 발현하는 재조합 발현 벡터 (예를 들어 레트로바이러스, 헤르페스 심플렉스 (Herpes simplex) 바이러스, 플라스미드, 백시니아 (vaccinia) 바이러스, 아데노바이러스, 결함 파르보바이러스, CMV 등), 및 원핵 세포에서 p23을 발현하기 위한 플라스미드 또는 코스미드 벡터도 포함한다. 본 발명의 재조합 발현 벡터는 예를 들어 서열 번호 2의 p23 단백질을 코딩할 수 있는 핵산 분자를 적합한 조절 서열에 작동가능하게 결합시킴으로써 작제한다. 서열 번호 1의 뉴클레오티드 221 내지 853은 필수적인 코딩 능력을 갖는 대표적인 뉴클레오티드 서열을 제공한다. 본 명세서에서 "작동가능하게 결합"이라는 것은 p23의 전사 및 번역에 필요한 조절 요소를, 바람직하게는 발현 벡터 내의 조절 서열 (즉, p23 유전자의 발현, 과다발현, 또는 콘스티튜티브 (constitutive) 발현을 진행시킬 수 있는 조절 서열, 예를 들어 프로모터, 인핸서, 오퍼레이터 서열 등)에 의해 행사되는 예정된 양성 (또는 음성) 조절 하에 올바르게 위치되게 하는 방식으로 발현 벡터 핵산에 p23 핵산 분자를 라이게이션시키는 것을 의미하는 데 사용된다. 벡터는 유도성 프로모터, 예를 들어 특정 호르몬, 이온 (예를 들어 아연), 성장 인자, 보조 인자, 또는 대사 기질의 존재 하에서만 전사를 지시하는 것을 포함할 수 있다. 선발가능한 마커도 또한 발현 벡터에 존재할 수 있다. 이러한 선발가능한 마커의 대표적인 예로는 효소, 항원, 내약성 마커, 또는 세포의 성장에 필요한 것을 만족시키는 마커가 있다. 진핵 세포 또는 원핵 세포에서 조절을 행사하는 조절 요소, 또는 이 둘 모두의 형태의 조절 요소가 단일 벡터에 존재할 수 있다.The present invention relates to recombinant expression vectors expressing p23 in eukaryotic cells such as yeast cells (e.g., retroviruses, Herpes simplex virus, plasmids, vaccinia virus, adenoviruses, defective parvoviruses, CMV, etc.), and plasmid or cosmid vectors for expressing p23 in prokaryotic cells. Recombinant expression vectors of the invention are constructed by, for example, operably binding a nucleic acid molecule capable of encoding the p23 protein of SEQ ID NO: 2 to a suitable regulatory sequence. Nucleotides 221 to 853 of SEQ ID NO: 1 provide representative nucleotide sequences with essential coding ability. As used herein, "operably binding" refers to a regulatory element necessary for transcription and translation of p23, preferably a regulatory sequence in an expression vector (ie, expression, overexpression, or constitutive expression of the p23 gene). Ligation of the p23 nucleic acid molecule to the expression vector nucleic acid in such a way that it is correctly positioned under predetermined positive (or negative) control exerted by a regulatory sequence capable of proceeding, e.g., a promoter, enhancer, operator sequence, etc. Used to. Vectors can include inducing promoters, such as directing transcription only in the presence of certain hormones, ions (eg zinc), growth factors, cofactors, or metabolic substrates. Selectable markers may also be present in the expression vector. Representative examples of such selectable markers include enzymes, antigens, tolerable markers, or markers that meet the needs of cell growth. Regulatory elements that exert regulation in eukaryotic or prokaryotic cells, or both, may be present in a single vector.

본 발현 벡터는 트랜스제닉 (transgenic) p23 폴리펩티드, 돌연변이 p23 폴리펩티드, 및 내생 p23 mRNA와 이중가닥을 형성할 수 있는 안티센스 핵산을 발현하기 위하여 세포를 형질감염 또는 형질도입시키는 데 유용하다. 외생 p23을 발현하도록 유도된 세포는 "트랜스제닉 세포"로 불리워진다. 따라서 본 발명은 트랜스제닉 세포에서 트랜스제닉 p23 폴리펩티드를 발현시키는 벡터에 의해 형질전환된 세포주를 제공한다. 본 발명의 트랜스제닉 세포는 p23 폴리펩티드를 다량으로 생성하는 데 사용될 수 있다. 트랜스제닉 세포로부터 p23 폴리펩티드를 수확하는 것을 촉진하기 위하여, 트랜스제닉 폴리펩티드를 배양 배지 내로 분비하도록 하는 신호를 제공하는 아미노산을 코딩하는 영역에 트랜스진 (transgene), 즉, p23을 코딩하는 DNA 단편을 프레임에 맞게 연결시킬 수 있다. p23을 발현하는 트랜스제닉 세포는 진핵 또는 원핵 세포일 수 있다.The expression vectors are useful for transfecting or transducing cells to express transgenic p23 polypeptides, mutant p23 polypeptides, and antisense nucleic acids capable of double stranding with endogenous p23 mRNAs. Cells induced to express exogenous p23 are called "transgenic cells." The present invention therefore provides a cell line transformed with a vector expressing a transgenic p23 polypeptide in a transgenic cell. Transgenic cells of the invention can be used to produce large amounts of p23 polypeptides. To facilitate the harvesting of the p23 polypeptide from the transgenic cell, a transgene, ie, a DNA fragment encoding p23, is framed in a region encoding an amino acid that provides a signal for secreting the transgenic polypeptide into the culture medium. Can be connected accordingly. Transgenic cells that express p23 may be eukaryotic or prokaryotic.

본 발명의 다른 실시 형태는 진핵 세포에서 노화 표현형을 유도하는 방법을 제공한다. 이 방법에서, p23을 콘스티튜티브하게, 조건부로, 또는 일시적으로 과다발현하는 p23 발현 벡터가 세포 내로 도입된다. 형질도입된 세포에서의 그 이후의 p23의 발현 결과, 이 세포는 그의 부모 세포 보다 더 느린 속도로 증식하거나, 모두 증식을 중단하였다 (즉, 세포는 노화 표현형을 획득함). 예를 들어 p23으로 형질도입된 인간 2배체 세포는 G1에서 저지된다. 배양 세포 또는 생숙주로부터 취해진 세포가 p23 발현 벡터의 표적 세포일 수 있다. 따라서, 배양 세포가 표적일 경우, 본 발명은 트랜스제닉 p23 폴리펩티드를 발현할 수 있는 세포주를 제공한다. 생숙주로부터 취해진 세포가 형질도입될 경우, 이들 세포는 배양 중에 숙주로 되돌려지거나 더 연구될 수 있다.Another embodiment of the invention provides a method of inducing an aging phenotype in eukaryotic cells. In this method, a p23 expression vector is introduced into the cell that is constitutively, conditionally or temporarily overexpressing p23. As a result of subsequent expression of p23 in the transduced cells, these cells proliferated at a slower rate than their parent cells, or all stopped proliferating (ie, the cells acquire an aging phenotype). For example, human diploid cells transduced with p23 are arrested at G 1 . The cells taken from the culture cells or live host can be target cells of the p23 expression vector. Thus, when the cultured cells are targets, the present invention provides cell lines capable of expressing the transgenic p23 polypeptide. When cells taken from the live host are transduced, these cells can be returned to the host during culture or further studied.

또한 당 업게의 숙련자는 환자로부터 세포를 떼어내어 p23을 발현하는 발현 벡터, 또는 반대로 내생 p23의 발현을 억제할 수 있는 안티센스 RNA를 발현하는 벡터로 세포를 형질감염 또는 형질도입시키고, 그 후 세포를 다시 환자에게 되돌려주는 (즉, 엑스 비보 (ex vivo) 유전자 조작) 유전자 치료법에서의 잇점을 이해할 것이다. 또한 조직 특이적 프로모터 또는 유도성 프로모터의 조절 하에 p23을 발현하거나, 또는 내생 p23 발현을 억제하기 위한 안티센스 RNA를 발현하는 트랜스제닉 동물 (예를 들어 실험 동물 및 가축)이 작제될 수 있음이 이해될 것이다.One skilled in the art can also remove cells from a patient and transfect or transduce cells with an expression vector that expresses p23 or an antisense RNA that can inhibit the expression of endogenous p23. It will be understood that the benefits of gene therapy to return back to the patient (ie ex vivo gene manipulation). It will also be understood that transgenic animals (eg experimental animals and domestic animals) expressing p23 under the control of a tissue specific promoter or inducible promoter, or expressing antisense RNA for inhibiting endogenous p23 expression, can be constructed. will be.

또한, p23 뉴클레오티드를 코딩하는 뉴클레오티드 서열을 사용하여 클로닝된 p23 핵산을 전기천공법, 인산칼슘 침전법 등의 방법, 또는 리포좀으로 세포 내로 도입함으로써 세포 내에서 p23을 일시적으로 발현시킬 수 있다. 일시적인 발현은 mRNA가 벡터 통합 이전 초기 도입 벡터 DNA로부터 전사될 경우 일어난다.In addition, p23 can be temporarily expressed in cells by introducing a cloned p23 nucleic acid using a nucleotide sequence encoding a p23 nucleotide into a cell such as electroporation, calcium phosphate precipitation, or the like into liposomes. Transient expression occurs when mRNA is transcribed from the initial introduction vector DNA prior to vector integration.

안티센스 p23 뉴클레오티드 서열, 즉, p23 유전자의 전사 또는 비전사 가닥에 상보적인 뉴클레오티드 서열을 사용하여 암세포 또는 기타 증식성 세포에서의 정상 또는 돌연변이 p23 발현을 차단할 수 있다. 안티센스 올리고뉴클레오티드의 용도 및 사용이 문헌에 개설되어 있다 (예를 들어 Mol 및 Van der Krul 편집의 [Antisense Nucleic Acids and Proteins Fundamentals and Applications], 미국 뉴욕주 뉴욕, 1992; 이 문헌은 그의 전문이 본 명세서에 참고 문헌으로 인용되어 있음). 적합한 안티센스 올리고뉴클레오티드는 길이가 11개 이상의 뉴클레오티드이고, 비번역 (상향 또는 인트론) 및 결합 코딩 서열을 포함할 수 있다. 당 업계의 숙련자에게 명확한 바와 같이, 안티센스 올리고뉴클레오티드의 최적 길이는 안티센스 올리고뉴클레오티드와 그의 상보성 표적 서열 사이의 상호작용의 강도, 번역이 일어나는 온도 및 이온 환경, 안티센스 올리고뉴클레오티드의 염기 서열, 및 표적 mRNA 및/또는 안티센스 올리고뉴클레오티드 중 2차 및 3차 구조의 존재에 따라 달라진다. 안티센스 올리고뉴클레오티드의 적합한 표적 서열은, mRNA가 핵으로부터 세포질, 개시 인자 결합 부위, 리보좀 결합 부위, 및 리보좀 진행을 방해하는 부위로 이동하는 것을 DNA/RNA 혼성체가 방지하는 영역인 인트론-엑손 접합점 (junction)을, 적당한 스플라이싱을 방지하기 위하여 포함한다. 안티센스 올리고뉴클레오티드의 특히 바람직한 표적 영역은 관심있는 유전자의 5' 비번역 (프로모터/인핸서) 영역이다. 안티센스 올리고뉴클레오티드는 표적 DNA 서열을 포함하는 DNA 분자를 적합한 벡터 내로 삽입하여 이 DNA 분자가 유전자 그 자체와 비교하여 역 배위로 프로모터의 하향에 삽입되게 함으로써 작제할 수 있다. 이어서 발현 벡터로 적합한 세포를 형질도입, 형질전환 또는 형질감염시켜 안티센스 올리고뉴클레오티드를 발현시킬 수 있다. 이와는 달리, 안티센스 올리고뉴클레오티드를 표준 수동식 도는 자동식 합성 기술을 사용하여 합성할 수 있다. 합성 올리고뉴클레오티드는 전기천공법, 인산칼슘 침전법, 리포좀, 미세주입법, 또는 기타 방법으로 적합한 세포 내로 도입할 수 있다. 안티센스 올리고뉴클레오티드-mRNA 혼성체의 안정성은 예를 들어 올리고뉴클레오티드에 안정화제를 첨가함으로써, 예를 들어 올리고뉴클레오티드의 한 말단에 공유 결합에 의해 부착되는 삽입제를 첨가함으로써, 또는 포스포트리에스테르, 포스포네이트, 포스포로티오에이트, 포스포로셀레노에이트, 포스포르아미데이트, 또는 포스포로디티오에이트를 포스포디에스테르 골격에 혼입함으로써 증가시킬 수 있다.Antisense p23 nucleotide sequences, ie nucleotide sequences complementary to the transcriptional or nontranscribed strand of the p23 gene, can be used to block normal or mutant p23 expression in cancer cells or other proliferative cells. The use and use of antisense oligonucleotides is outlined in the literature (see, eg, Antisense Nucleic Acids and Proteins Fundamentals and Applications, edited by Mol and Van der Krul, New York, New York, 1992; Cited for reference). Suitable antisense oligonucleotides are 11 or more nucleotides in length and may include untranslated (upstream or intron) and binding coding sequences. As will be apparent to those skilled in the art, the optimal length of an antisense oligonucleotide is determined by the intensity of the interaction between the antisense oligonucleotide and its complementary target sequence, the temperature and ionic environment in which translation takes place, the base sequence of the antisense oligonucleotide, and the target mRNA and And / or the presence of secondary and tertiary structures in antisense oligonucleotides. Suitable target sequences of antisense oligonucleotides are intron-exon junctions, regions in which the DNA / RNA hybrid prevents the migration of mRNA from the nucleus to the cytoplasm, initiation factor binding sites, ribosomal binding sites, and sites that interfere with ribosomal progression. ) To prevent proper splicing. Particularly preferred target regions of antisense oligonucleotides are the 5 'untranslated (promoter / enhancer) regions of the gene of interest. Antisense oligonucleotides can be constructed by inserting a DNA molecule comprising a target DNA sequence into a suitable vector so that the DNA molecule is inserted downstream of the promoter in reverse configuration relative to the gene itself. Antisense oligonucleotides can then be expressed by transducing, transforming or transfecting suitable cells with the expression vector. Alternatively, antisense oligonucleotides can be synthesized using standard manual or automated synthesis techniques. Synthetic oligonucleotides may be introduced into suitable cells by electroporation, calcium phosphate precipitation, liposomes, microinjection, or other methods. Stability of antisense oligonucleotide-mRNA hybrids can be determined by, for example, adding a stabilizer to the oligonucleotide, for example by adding an intercalating agent attached to one end of the oligonucleotide, or by phosphoester, phosphor Nate, phosphorothioate, phosphorosenoate, phosphoramidate, or phosphorodithioate can be increased by incorporation into the phosphodiester backbone.

p23을 발현하는 트랜스제닉 세포로부터 수확된 단백질을 다수의 목적, 예를 들어 p23에 대한 항혈청이 생기게 하는 데 사용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 서열 2에 나타낸 아미노산 서열의 폴리펩티드와 같은 p23 폴리펩티드에 특이적으로 결합할 수 있는 p23 폴리펩티드에 대한 면역학적 결합 짝, 예를 들어 폴리클로날 및 모노클로날 항체 분자, 및 그의 여러 항원 결합 단편을 제공한다. 항체는 전체 p23, 또는 이 폴리펩티드의 단편에 대하여 생길 수 있다. 항원으로 사용되는 p23은 주사 전에 변성되거나 그의 천연형 형태일 수 있다. 변성된 단백질에 대한 항체는 종종 천연 또는 변성 단백질과 반응할 수 있으며, 종종 웨스턴 (Western) 블로팅에 유용하다. 항체는 또한 표준 면역염색 프로토콜을 사용하여 배양물 중 또는 조직편 중 노화 세포의 동정에 사용될 수 있다.Proteins harvested from transgenic cells expressing p23 can be used for a number of purposes, for example to produce antiserum against p23. Accordingly, the present invention provides immunological binding partners for p23 polypeptides that can specifically bind p23 polypeptides, such as those of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, such as polyclonal and monoclonal antibody molecules, and several thereof. Provide an antigen binding fragment. Antibodies can be raised against whole p23, or a fragment of this polypeptide. The p23 used as the antigen may be denatured before injection or in its native form. Antibodies to denatured proteins can often react with natural or denatured proteins and are often useful for western blotting. Antibodies can also be used for identification of senescent cells in culture or in tissue fragments using standard immunostaining protocols.

p23에 특이적으로 결합할 수 있는 면역특이적 반응물은 하이브리도마에 의해, 또는 적합한 보조제 (예를 들어 Freund's, ISCOMs 등)와 배합하여 정제 단백질 또는 p23으로부터 유래된 선택된 펩티드를 반복적으로 적합한 동물 (예를 들어 토끼, 양, 또는 염소)에 주사함으로써 생성시킬 수 있다. p23에 대한 항체는 치료, 정제, 및 진단에 유용하다. 치료 용도는 p23을, 그에 대개 결합하여 처리 세포에서의 세포 증식을 촉진하는 리간드에 결합하는 것을 억제하는 짝에 결합시키는 것을 포함한다. 정제 용도의 대표적인 예는 천연적으로 p23을 생성하는 조직, 또는 p23을 발현하는 트랜스제닉 배양 세포로부터 p23을 정제하기 위한 친화 제제로서 항체를 사용하는 면역친화 크로마토그래피 및 면역화학적 방법을 포함한다. 진단 용도의 대표적인 예는 조직 시료, 예를 들어 종양 세포에서 p23 단백질의 수준을 측정하기 위한 효소 결합 및 방사성동위원소 면역 분석법 (즉, ELISA 및 RIA), 면역형광법, 시간분석 형광 면역분석법 등을 포함한다.Immunospecific reactants capable of specific binding to p23 can be purified by hybridomas or in combination with suitable adjuvants (e.g. Freund's, ISCOMs, etc.) to repeat the selected proteins derived from purified proteins or p23 for suitable animals ( For example rabbits, sheep, or goats). Antibodies to p23 are useful for treatment, purification, and diagnosis. Therapeutic uses include binding p23 to a partner that normally binds to and inhibits binding to a ligand that promotes cell proliferation in the treated cell. Representative examples of purification uses include immunoaffinity chromatography and immunochemical methods using antibodies as affinity agents for purifying p23 from tissues that naturally produce p23, or from transgenic cultured cells expressing p23. Representative examples of diagnostic applications include enzyme binding and radioisotope immunoassays (ie, ELISA and RIA), immunofluorescence, time-based fluorescence immunoassays, etc., to measure the level of p23 protein in tissue samples, such as tumor cells. do.

또한 p23에 대한 항체를 사용하여 세포 집단에서 노화 세포를 선택적으로 사멸시킬 수 있다. p23이 막통과 단백질인 것 같기 때문에, p23에 대한 항체를 사용하여 단백질이 막에 존재하는 세포를 선택적으로 용해 (lysis)시킬 수 있다. 따라서, 세포 배양물 노화는 항체가 이 단백질을 발현하는 세포를 용해시키는 조건 하에 항체에 노출시키거나, 또는 세포 현탁물로부터 p23 발현 세포를 골라내기 위한 고착 항-p23을 사용함으로써 젊어지게 할 수 있다. 또한, 이러한 동일 방법을 사용하여 환자로부터 떼어낸 조직 시료로부터 노화 세포를 골라내거나 노화 세포가 풍부해지게 할 수 있다. 이러한 선택된 세포 집단으로부터의 연소 세포는 세포로 되돌려지거나, 또는 필요할 경우 노화 세포를 대신 신체에 되돌릴 수 있다.Antibodies to p23 can also be used to selectively kill senescent cells in a cell population. Since p23 appears to be a transmembrane protein, antibodies to p23 can be used to selectively lyse cells in which the protein is present in the membrane. Thus, cell culture aging can be rejuvenated by exposing the antibody to conditions under which the antibody lyses cells expressing this protein, or by using fixed anti-p23 to pick out p23 expressing cells from the cell suspension. . This same method can also be used to single out or enrich the senescent cells from tissue samples removed from the patient. Combustion cells from this selected cell population can be returned to the cells or, if necessary, to return the senescent cells to the body instead.

p23-특이성 면역학적 결합짝은 또한 배양 세포와 같은 세포에서의 p23을 검출하여 그의 수준 (예를 들어 단백질 또는 항원)을 정량하여 그러한 세포주에서 기대될 수 있는 세포 분열의 나머지 횟수를 지시하는 진단 분석법에서 일반적으로 사용된다. 이러한 유형의 분석법에서, 세포주에서의 p23의 측정된 수준은 동일한 세포 유형의 초기, 중기, 및 말기 계대 배양물에서 이전에 측정된 수준과 비교된다. 예를 들어 시험 배양물 중 p23의 수준과 대표적인 상피 세포주, 예를 들어 HMEC에서 여러 회의 계대 배양 후에 측정된 표준 p23의 수준을 비교함으로써 배양된 상피 세포의 예상 수명을 예측할 수 있다. 이와는 달리, mRNA를 검출하기 위하여 면역염색, 원위치 혼성화, 또는 노턴 블롯 혼성화로 검출되거나, 또는 기타 편리한 방법으로 검출되는 p23을 발현하는 배양물에서 세포의 비율의 함수로 예상할 수 있는 나머지 계대 횟수를 추정할 수 있다. 이러한 분석에 있어서, 90% 이상의 세포가 초기 계대 동안 세포에서 발현되는 수준과 비교하여 고수준의 p23을 발현한다면, 이 배양물은 노화하여 재도말할 경우에 실질적으로 증대되지 않을 것이라 생각할 수 있다.p23-specific immunological binding pairs are also diagnostic assays that detect p23 in cells such as cultured cells and quantify their levels (eg proteins or antigens) to indicate the remaining number of cell divisions that can be expected in such cell lines. Commonly used in In this type of assay, the measured levels of p23 in the cell line are compared with previously measured levels in early, middle, and late passage cultures of the same cell type. For example, the expected lifespan of cultured epithelial cells can be predicted by comparing the levels of p23 in test cultures with those of standard p23 measured after several passages in a representative epithelial cell line, such as HMEC. Alternatively, the remaining number of passages that can be expected as a function of the percentage of cells in a culture expressing p23 detected by immunostaining, in situ hybridization, or Norton blot hybridization, or by other convenient methods to detect mRNA It can be estimated. In this assay, if more than 90% of the cells express high levels of p23 compared to the levels expressed in the cells during the initial passage, it may be considered that this culture will not substantially increase upon aging and replating.

당 업계의 숙련자는 또한 본 명세서에 개시된 재조합 p23 핵산, 외생 p23을 발현하는 세포, 및 생체외 분석법이 세포 내에서 p23 단백질 또는 p23 핵산의 기능적 활성을 조절하거나 완전히 변경시키는 화합물을 스크리닝하는 기회를 제공한다는 것을 이해할 것이다. 이와 관련하여, "조절"은 상기 화합물이 p23 단백질 또는 핵산의 하나 이상의 기능적 활성을 증가시키거나 감소시키는 것을 나타내려는 것이며, 반면, "변경"은 상기 화합물이 p23 단백질 또는 핵산의 기능적 활성을 상이한 기능적 활성으로 완전히 변화시킴을 나타내려는 것이다. 이와 관련하여, p23 단백질의 활성을 "조절"시키는 화합물의 예로는 상기 화합물을 p23 발현 세포에 투여한 후 p23 발현 수준을 감소시킬 수 있는 억제제가 있다. p23이 억제되는 세포는 마이토겐 자극에 대한 감수성을 가지게 될 것이라 예상되기 때문에, 세포에 첨가되는 p23의 기능적 활성은 수용 세포의 마이토겐에 대한 회복되는 응답성을 측정함으로써 분석할 수 있다. 레틴산이 p23 발현을 감소시키는 화합물의 예이다.Those skilled in the art also provide an opportunity to screen for recombinant p23 nucleic acids disclosed herein, cells expressing exogenous p23, and compounds where ex vivo assays modulate or completely alter the functional activity of p23 protein or p23 nucleic acid in cells. Will understand. In this regard, "modulation" is intended to indicate that the compound increases or decreases one or more functional activities of the p23 protein or nucleic acid, while "altering" means that the compound is functionally different from that of the p23 protein or nucleic acid. It is intended to indicate a complete change to activity. In this regard, examples of compounds that "regulate" the activity of p23 protein include inhibitors that can reduce p23 expression levels after administration of the compound to p23 expressing cells. Because p23 inhibited cells are expected to be susceptible to mitogen stimulation, the functional activity of p23 added to cells can be analyzed by measuring the responsiveness of the recipient cells to mitogen. Retinic acid is an example of a compound that reduces p23 expression.

p23 활성을 조절할 수 있는 화합물로는 합성 p23 폴리펩티드, 유기 화학 유사체 등이 있다. 이러한 화합물은 p23의 선택적 억제제로서 광범위한 유용성을 갖는다. 이러한 억제제는 p23의 경쟁적 억제를 제공함으로써 세포가 성장 인자, 마이토겐, 사이토카인 등의 제제에 응답하여 증식하는 능력을 회복시키는 데 사용될 수 있다. "합성 p23 폴리펩티드"는 물리적 또는 효소적 절편화, 또는 p23 폴리펩티드의 일부를 발현시키는 재조합 DNA 기술을 사용함으로써 완전한 길이의 p23으로부터 생성될 수 있는, p23 폴리펩티드의 단편을 포함하는 것으로 이해한다.Compounds that can modulate p23 activity include synthetic p23 polypeptides, organic chemical analogues, and the like. Such compounds have broad utility as selective inhibitors of p23. Such inhibitors can be used to restore the ability of cells to proliferate in response to agents such as growth factors, mitogens, cytokines and the like by providing competitive inhibition of p23. A “synthetic p23 polypeptide” is understood to include fragments of the p23 polypeptide that can be generated from full length p23 by using physical or enzymatic fragmentation, or recombinant DNA techniques to express a portion of the p23 polypeptide.

본 발명의 p23 폴리펩티드는 정상 p23 폴리펩티드 (즉, 정상 세포에서 발견되는 폴리펩티드), 돌연변이 p23 폴리펩티드 (예를 들어 돌연변이화로부터 생겨난 것 도는 종양 세포에서 발견되는 것), 및 화학적으로 변경된 p23 폴리펩티드 (예를 들어 하나 이상의 화학적으로 변경된 아미노산 (이 경우, 지시된 아미노산은 다른 아미노산으로 전환되거나, 화학적으로 치환 또는 유도됨))를 포함한다. p23 폴리펩티드 중의 기능성 부위는 예를 들어 p23 핵산의 돌연변이체를 작제하여 이 작제물을 활발하게 증식하는 배양 세포 내로 도입할 경우 노화를 유도하지 못하는 것과 같이 기능적 특성이 변화된 발현 생성물에 대하여 시험함으로써 동정한다.The p23 polypeptides of the invention include normal p23 polypeptides (i.e., polypeptides found in normal cells), mutant p23 polypeptides (e.g., those resulting from mutation or found in tumor cells), and chemically modified p23 polypeptides (e.g., For example, one or more chemically modified amino acids, in which case the indicated amino acids are converted, chemically substituted or derived from other amino acids). Functional sites in p23 polypeptides are identified by testing for expression products with altered functional properties, for example, by constructing mutants of the p23 nucleic acid and introducing the construct into actively growing cultured cells, which do not induce aging. .

또한 돌연변이 p23 뉴클레오티드 서열이 서열 번호 1에 나타낸 뉴클레오티드 서열로부터 작제될 수 있음이 이해될 것이다. 당 업계의 숙련자는 서열 번호 1의 서열을 돌연변이시키고 (예를 들어 화학 약품 또는 방사선을 사용하거나 재조합 DNA 기술을 사용함), 돌연변이된 p23 뉴클레오티드 서열을 포함하는 세포 클론을 동정하고/하거나 선별할 수 있는 다양한 방법을 알 것이다. 본 발명의 돌연변이 p23 뉴클레오티드 서열은 세포 내에서 p23의 활성을 조절하거나 변경시키는 데 유용하다. 본 발명의 돌연변이 p23 뉴클레오티드 서열은 레트로바이러스 벡터, 아데노바이러스 벡터, 또는 박테리오파지 또는 플라스미드 벡터를 사용하여 세포 내로 도입될 수 있다.It will also be appreciated that a mutant p23 nucleotide sequence can be constructed from the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1. One skilled in the art can mutate the sequence of SEQ ID NO: 1 (e.g., using chemicals or radiation, or using recombinant DNA technology), and identify and / or select cell clones comprising the mutated p23 nucleotide sequence. You will know a variety of ways. Mutant p23 nucleotide sequences of the invention are useful for modulating or altering the activity of p23 in cells. Mutant p23 nucleotide sequences of the invention can be introduced into cells using retroviral vectors, adenovirus vectors, or bacteriophage or plasmid vectors.

본 발명은The present invention

a) 비동시화 세포 집단에서 (예를 들어 종양 조직편과 같은 조직 시료에서) p23 발현의 절대적인 수준 및 활성을 검출하고;a) detecting the absolute level and activity of p23 expression in a non-synchronized cell population (eg in tissue samples such as tumor tissue fragments);

b) 수회 계대배양한 배양물에서 동시화 또는 비동시화 세포 집단에서의 p23 폴리펩티드 또는 mRNA의 수준 및 활성을 비교하고;b) comparing the level and activity of p23 polypeptide or mRNA in a synchronized or non-synchronized cell population in several passaged cultures;

c) 생물학적 유체 (즉, 혈액, 혈청, 혈장, 점액 분비물, CNS액, 세포 추출물 등)에서의 p23 발현 산물의 수준 및 활성을 측정c) measuring the level and activity of p23 expression products in biological fluids (ie blood, serum, plasma, mucus secretions, CNS fluid, cell extracts, etc.)

하기 위한 분석법을 포함한다. 악성 생물학적 유체 (예를 들어 종양 세포 추출물, 암 환자로부터의 혈청 등)에서 발현된 p23의 절대적인 수준 및 활성과, 수회 계대배양된 종양 세포로부터 제조한 세포 추출물에서 발현된 p23의 수준 및 활성은 종양의 공격성에 대한 정보를 제공하거나, 종양 세포가 p23의 회복에 의해 G1에서 저지될 수 있다는 가능성을 해명할 수 있다. 이와 관련하여, 분석된 p23의 수준 및 활성은 하기에 대한 진단 마커로서 작용할 수 있다:It includes an assay for the following. The absolute level and activity of p23 expressed in malignant biological fluids (eg tumor cell extracts, serum from cancer patients, etc.), and the level and activity of p23 expressed in cell extracts prepared from multiple passaged tumor cells It is possible to provide information on the aggressiveness of or to explain the possibility that tumor cells may be arrested at G 1 by the recovery of p23. In this regard, the levels and activity of p23 analyzed can serve as diagnostic markers for:

a) 종양의 기 결정 (적어도 몇몇 유형의 전이될 수 있는 악성 세포는 p23을 거의 발현하지 않거나 전혀 발현하지 않기 때문임);a) staging of the tumor (because at least some types of metastatic malignant cells express little or no p23);

b) 예후 측정, 즉, 환자 생존성 및 종양 재발 시간 예측 (빠르게 성장하는, 전이를 일으킬 수 있는 악성 세포는 일반적으로 분화 세포보다 p23을 덜 발현할 수 있음); 및/또는b) prognostic measurements, ie prediction of patient viability and tumor recurrence time (fast growing, malignant cells that can cause metastasis can generally express less p23 than differentiated cells); And / or

c) 치료의 성공 예측, 즉 특정 치료적 섭생법의 예측 (더 서서히 성장하는 세포는 p23을 더 고수준으로 발현하거나 p23의 활성이 더 클 수 있고 (즉, 바르게 성장하는 전이 세포보다), 또한 덜 강하고 더 오랜 치료적 섭생법에 더 큰 응답성을 가지기 때문임).c) predicting the success of treatment, i.e., predicting a specific therapeutic regimen (more slowly growing cells may express higher levels of p23 or have more active p23 (ie, than well growing metastatic cells), and are also less strong and Because they have greater responsiveness to longer therapeutic regimens).

당 업계의 숙련자는 본 발명의 진단 분석법이 어떻게 종양이 되는지, 어떻게 적합한 치료 섭생법을 선택할지, 어떻게 치료의 성공을 평가하는지, 그리고 어떻게 환자의 위험성 또는 생존성을 평가하는지를 결정하는 데 있어서 의사에게 유용한 결과를 제공할 수 있다.One of ordinary skill in the art would be useful to physicians in determining how the diagnostic assays of the present invention become tumors, how to select a suitable treatment regimen, how to evaluate the success of treatment, and how to assess a patient's risk or viability. Can provide results.

본 발명은 또한 생물학적 시료에서의 p23 발현 수준을 측정하는 방법을 제공한다. 시료는 배양 세포, 생물학적 유체, 환자 조직편, 종양 조직편, 또는 기타 시료일 수 있다. 발현 수준은 예를 들어 생물학적 시료의 RNA와 서열 번호 1의 뉴클레오티드 서열의 15개 이상의 뉴클레오티드 영역에 상응하는 핵산 프로브를 혼성화하고, 연소한 배양 상피 세포 및 노화 배양 상피 세포로부터의 RNA 표준물을 사용한 결과를 비교함으로써 측정될 수 있다. 프로브는 일반적으로 예를 들어 폴리뉴클레오티드 키나제, 클레나우 (Klenow) 또는 완전한 DNA 폴리머라제와 같은 효소를 사용하여 통상의 프로토콜로32P 또는 바이오틴으로 표지한다 (Sambrook 등, 1989). 시료 중 p23 발현을 검출하는 데 보통 사용되는 한가지 방법, 즉, 노턴 블로팅에 있어서, 추출된 RNA는 막 필터에 고정화되고, 표지된 변성 프로브와 혼성화되고, 혼성체는 방사선사진 또는 색원체적 방법으로 검출된다. RNA 표준물, 예를 들어 연소 (즉, 계대배양 횟수가 작은 것) 및 노화 배양 상피 세포로부터의 RNA와 비교해보면, 시험 시료 중 p23 RNA의 양이 "적은지" 또는 "많은지" (즉, 선택된 표준 세포주로부터의 연소 표준 세포에서의 수준은 "적은" 것으로 정의되고, 반면 노화 표준 세포에서의 수준은 "많은"으로 정의됨)를 결정하는 기준이 제공된다. 이와는 달리, p23 발현 수준은 p23에 대한 항체를 사용하여 p23 폴리펩티드의 양을 측정함으로써 결정할 수 있다. 다시, 연소 및 노화 상피 세포 중 p23 폴리펩티드의 양이 비교를 위한 표준물로 제공된다. 따라서, p23 수준에 대한 분석법은 희귀하거나 진귀한 세포주, 예를 들어 유일무이한 조직 시료로부터 확립된 세포주의 사용을 가능하게 하는 유용한 도구를 제공하거나 계대 내력이 알려져 있지 않은 비불사화 세포주의 효율적인 사용을 극대화하는 유용한 도구를 제공한다. 또한, 이러한 분석법을 사용하여 정상 조직 또는 질환에 걸린 조직, 예를 들어 종양 생체조직편 또는 퇴화 조직으로부터의 조직편으로부터의 생체조직편 시료를 특성화할 수 있다.The present invention also provides a method of measuring p23 expression level in a biological sample. The sample may be cultured cells, biological fluids, patient tissue pieces, tumor tissue pieces, or other samples. Expression levels are, for example, hybridized with RNA of a biological sample and nucleic acid probes corresponding to at least 15 nucleotide regions of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 and using RNA standards from burned cultured epithelial cells and aged cultured epithelial cells. Can be measured by comparing Probes are generally labeled with 32 P or biotin in conventional protocols using enzymes such as, for example, polynucleotide kinases, Klenow or complete DNA polymerases (Sambrook et al., 1989). In one method commonly used to detect p23 expression in a sample, ie Norton blotting, the extracted RNA is immobilized on a membrane filter, hybridized with labeled denaturing probes, and the hybrid is radiographed or chromatographic. Is detected. Compared with RNA standards, eg, combustion (ie, low passage counts) and RNA from aging cultured epithelial cells, whether the amount of p23 RNA in the test sample is “low” or “high” (ie, selected standard). The level in the burning standard cell from the cell line is defined as "low" while the level in the aging standard cell is defined as "many"). Alternatively, p23 expression levels can be determined by measuring the amount of p23 polypeptide using an antibody against p23. Again, the amount of p23 polypeptide in burned and aged epithelial cells is provided as a standard for comparison. Thus, assays for p23 levels provide useful tools that enable the use of rare or rare cell lines, for example cell lines established from unique tissue samples, or maximize the efficient use of non-immortalized cell lines of unknown passage history. Provide useful tools. Such assays can also be used to characterize biotissue samples from normal tissues or diseased tissues, such as tissue fragments from tumor tissues or degenerative tissues.

다른 실시 형태에 따르면, 본 발명은 인간 세포의 염색체 3에서 염색체 재배열을 검출하는 분석법을 제공한다. p23의 염색체 위치는 컴퓨터 분석법에 의해 (Unigene program; Boguski 등, [Nature Genet. 10: 369-371, 1995]) 염색체 3의 q28과 q29 밴드의 사이에 긴 팔의 말단에 지도화되었다. 따라서, 클로닝된 p23의 cDNA 서열은 유사분열 중기의 염색체에서 p23 유전자를 가시화하는 원위치 혼성화에 사용될 수 있는 혼성화 프로브를 제공함으로써 염색체 3의 이 영역과 연관된 전좌의 검출을 가능하게 한다. p23 유전자의 전좌, 즉, 그의 정상 위치에서 다른 염색체로의 전좌는 p23의 발현 및 그 후의 세포 노화를 보증하는 조정 조절 요소로부터 p23을 옮김으로써 조절되지 않은 세포 성장의 표현형이 되게 할 수 있다. 따라서, 세포 내에서의 p23 유전자의 재배열은 극적인 결과를 가져올 수 있다. 재배열이 하향발현을 유도할 경우, 세포는 악성 (즉, 조절되지 않은) 성장 표현형을 획득할 수 있고, 재배열이 과다발현을 유도하는 경우 세포는 조급하게 노화될 수 있다. 개인으로부터의 세포 시료를 p23과 관련된 염색체 재배열에 대하여 스크리닝하면, 환자가 특이한 유형의 암 또는 기타 상염색체성 우성 시신경 위축과 같은 질환을 발현할 상대적인 위험성에 관한 정보가 제공될 수 있다 (하기 참조). 또한 q28 밴드를 포함하는 염색체 3의 긴 팔에서의 재배열은 하나 이상의 유형의 종양, 즉 지방육종과 결부되어 있다 [Nature Genetics Special Issue, 1997년 4월, 433페이지].According to another embodiment, the present invention provides an assay for detecting chromosomal rearrangements on chromosome 3 of human cells. The chromosome location of p23 was mapped by the computer analysis (Unigene program; Boguski et al. [Nature Genet. 10: 369-371, 1995]) between the q28 and q29 bands of chromosome 3 at the ends of the long arms. Thus, the cDNA sequence of the cloned p23 allows for the detection of translocations associated with this region of chromosome 3 by providing a hybridization probe that can be used for in situ hybridization to visualize the p23 gene in the mitotic mid-chromosome. Translocation of the p23 gene, ie from its normal position to another chromosome, can result in a phenotype of unregulated cell growth by transferring p23 from regulatory regulatory elements that ensure expression of p23 and subsequent cellular senescence. Thus, rearrangement of the p23 gene in cells can have dramatic consequences. If the rearrangement induces downexpression, the cells may acquire a malignant (ie, unregulated) growth phenotype, and if the rearrangement induces overexpression, the cells may prematurely age. Screening cell samples from individuals for chromosomal rearrangements associated with p23 may provide information regarding the relative risk of the patient developing a particular type of cancer or other disease such as autosomal dominant optic nerve atrophy (see below). . Rearrangements in the long arms of chromosome 3, which also include the q28 band, are associated with one or more types of tumors, ie, liposarcoma [Nature Genetics Special Issue, April 1997, p. 433].

p23 유전자의 염색체 3에서의 위치는 망막 신경절 세포 또는 시신경 퇴화에서 나타나는 OPA1, 상염색체성 우성 유전 질환에 대하여 측정한 바와 동일하다 (Lunkes, A.의 문헌 [Am. J. Hum. Genet., 1995년 10월]; 또는 Eiberg 등의 문헌 [Human Mol. Genetics 3: 977-980, 1994] 참조). p23과 OPA1은 염색체 3의 q28과 q29 사이의 긴 팔에 지도화되는데, 이는 시신경위축이 p23 그자체에서의 돌연변이로부터 생겨날 수 있는 가능성을 제안한다. 세포 노화와의 연관성이 주어진다면, p23을 돌연변이시켜 이 유전자의 조급한 또는 과다한 발현, 및 그에 따른 영향받은 세포의 조급한 노화 또는 비정상적 상태로의 엔트리를 유발하여 신경 세포 퇴화로서 나타나게 할 수 있다. 상기 염색체 3의 밴드간 영역이 여러 유전자를 수용할 만큼 충분히 크기 때문에, p23이 OPA1을 직접적으로 초래하지는 않고 차라리 OPA1을 초래하는 유전자에 밀접하게 연결되어 있을 가능성이 있어, 실제 OPA1 유전자에 대한 그의 근접성으로 인한 질환 위치의 유전학적 마커를 제공한다.The position in chromosome 3 of the p23 gene is the same as measured for OPA1, an autosomal dominant genetic disease in retinal ganglion cells or optic nerve degeneration (Lunkes, A. Am. J. Hum. Genet., 1995 Oct.] or Eiberg et al., Human Mol. Genetics 3: 977-980, 1994). p23 and OPA1 map to the long arm between q28 and q29 of chromosome 3, suggesting the possibility that optic nerve atrophy can result from mutations in p23 itself. Given the association with cellular senescence, p23 can be mutated to cause premature or overexpression of this gene, and thus entry of premature aging or abnormal state of the affected cells, resulting in neuronal degeneration. Since the interband region of chromosome 3 is large enough to accommodate several genes, p23 is likely to be closely linked to the gene that causes OPA1 rather than directly to OPA1, thus its proximity to the actual OPA1 gene. Provides genetic markers of disease location due to.

p23 유전자의 재배열에 의해 성장 조절의 손실, 즉 암이 유발되거나, 부적절한 위축, 예를 들어 OPA1이 생길 경우, 정상 성장은 전좌된 유전자에 결여된 조절 요소를 제공하여 악성 표현형을 바꿈으로써, 또는 p23의 부적절한 과다발현을 억제함으로써 (예를 들어 OPA1의 치료시) 회복될 수 있다. 따라서, p23 유전자 및 그의 조절 요소는 원위치 지시 재조합/돌연변이화, 또는 전좌된 유전자를 파괴하기 위한 표적화된 통합을 사용하여 재배열된 유전자를 재활성화시키거나 불활성화시키도록 고안된 유전자 치료용 벡터의 표적으로서 작용할 수 있다.If rearrangement of the p23 gene causes loss of growth regulation, i.e. cancer, or improper atrophy, e.g. OPA1, normal growth provides a regulatory element lacking the translocated gene, thereby altering the malignant phenotype, or Can be recovered by inhibiting inappropriate overexpression of (eg, upon treatment of OPA1). Thus, the p23 gene and its regulatory elements are targets of gene therapy vectors designed to reactivate or inactivate rearranged genes using in situ directed recombination / mutation, or targeted integration to disrupt translocated genes. Can act as

실시예 1Example 1

노화 유방 상피 세포에서 상향조절되는 유전자의 클로닝Cloning of Upregulated Genes in Aging Breast Epithelial Cells

mRNA의 차등 전시 (differential display, DD) 기술 (Liang 및 Pardee의 문헌 [Science 257: 967-971, 1992]; Liang 등의 문헌 [Nucl. Ac. Res. 22: 5763-5764, 1994] 참조)을 사용하여 발현 수준이 세포 노화와 관련된 유전자를 동정하였다. 이 기술에서, 역전사, 및 이어서 폴리머라제 연쇄 반응 (PCR)을 사용한 cDNA의 증폭법을 사용하여 mRNA 집단의 아군으로부터 부분적인 cDNA 서열을 만듦으로써 두 집단의 mRNA를 비교하였다. 초기 역전사에 있어서, 상이한 프라이머를 사용할 수 있다. 제1 DNA 가닥을 전사하는데 사용되는 프라이머는 mRNA 주형의 폴리(A) 말단의 일부, 및 폴리(A) 접합부의 mRNA의 3' 말단의 (A)가 아닌 하나 이상의 잔기에 항상 혼성화한다. 제2 가닥 합성에 있어서, 제1 프라이머의 상향 (5' 방향)의 임의의 지점의 내부 서열에 상보적이도록 한 랜덤 서열을 가지는 프라이머를 사용하였다. 첫번째 프라이머의 (A)가 아닌 잔기에 상보적인 염기(들)의 신원을 다양하게 함으로써 mRNA의 상이한 서브세트를 표적화하였다. 전체 세포 RNA를 주형으로 사용하여 cDNA를 합성하고 그 후 PCR로 증폭시킬 경우, 각각의 프라이머쌍은 크기가 50 내지 500 염기쌍 범위인 약 50 내지 100개의 밴드를 대개 생성한다.35S로 표지된 뉴클레오티드의 존재 하에 PCR로 증폭시킨 후, 짧은 cDNA 서열의 이들 혼합물을 폴리아크릴아미드 서열결정 겔 상에서 비교를 위하여 전시하였다. 두 유형의 상이한 세포로부터의 mRNA에 동일한 프라이머를 사용하여 수득한 생성물을 비교함으로써, 한 세포 유형에는 존재하지만 다른 유형에는 존재하지 않는 밴드를 동정할 수 있다. 두 집단간에 서로 다른 cDNA를 건조 겔로부터 회수하고, PCR로 재증폭시키고, 이어서 클로닝하여 더 특성화할 수 있다. 이 방법은 섬유아세포로부터의 다수의 노화 관련 EST를 동정하는 데 성공적으로 사용되었다 (WO 96/13610).Differential display (DD) techniques of mRNA (see Liang and Pardee, Science 257: 967-971, 1992; Liang et al. Nucl. Ac. Res. 22: 5763-5764, 1994). Were used to identify genes whose expression levels are associated with cell aging. In this technique, mRNAs of two populations were compared by making partial cDNA sequences from subgroups of mRNA populations using reverse transcription, followed by amplification of cDNA using polymerase chain reaction (PCR). For initial reverse transcription, different primers can be used. The primer used to transcribe the first DNA strand always hybridizes to a portion of the poly (A) terminus of the mRNA template and to one or more residues other than (A) at the 3 'end of the mRNA of the poly (A) junction. In the second strand synthesis, primers with random sequences that were complementary to the internal sequence at any point in the upstream (5 'direction) of the first primer were used. Different subsets of mRNA were targeted by varying the identity of base (s) complementary to residues other than (A) of the first primer. When whole cell RNA is used as a template to synthesize cDNA and then amplified by PCR, each primer pair usually produces about 50 to 100 bands ranging in size from 50 to 500 base pairs. After amplification by PCR in the presence of nucleotides labeled with 35 S, these mixtures of short cDNA sequences were displayed for comparison on polyacrylamide sequencing gels. By comparing the products obtained using the same primers for mRNA from two types of different cells, one can identify bands that exist in one cell type but not in the other. Different cDNAs between the two populations can be recovered from the dry gel, reamplified by PCR and then cloned to further characterize. This method has been used successfully to identify many aging-related ESTs from fibroblasts (WO 96/13610).

상기 실험에 사용된 세포원과 배양 조건은 하기와 같았다: 정상 인간 유방 상피 세포 (HMEC), 주 AG11132 및 AG11134는 Coriell Institute (National Institutes of Aging Cell Repository, 미국 뉴욕주 캄덴 소재)로부터 수득하였다. HMEC는 0.4% 소 뇌하수체 추출물 (Clonetics제), 10 mM HEPES (Sigma제), 10 ng/ml의 인간 재조합 표피 성장 인자 (EGF) (Upstate Biotechnology제, 미국 뉴욕주 레이크 플라시드 소재), 5 μg/ml의 인간 재조합 인슐린 (UBI제), 0.5 μg/ml의 히드로코르티손 (Sigma제, H4001), 및 10-5M의 이소프로테레놀 (Sigma제, I5627)이 보충된 무혈청 유방 기초 배지 (MEBM; 미국 캘리포니아주 샌디에고 소재의 Clonetics제)에서 유지하였다. 유방 종양 세포는 미국 메릴랜드주 록크빌 소재의 American Type Culture Collection으로부터 수득하였으며, 5% 소 태아 혈청 (Hyclone제), 10 mM HEPES (Sigma제), 1 mM 피루브산나트륨 (Sigma제), 1 x 비필수 아미노산 (Sigma제), 12.5 ng/ml의 EGF (Sigma제), 1 μg/ml의 인슐린 (Sigma제) 및 1 μg/ml의 히드로코르티손 (Sigma제)가 보충된 알파 MEM (BRL/Gibco)에 유지하였다.The cell sources and culture conditions used in the experiment were as follows: Normal human breast epithelial cells (HMEC), strains AG11132 and AG11134 were obtained from the Coriell Institute (National Institutes of Aging Cell Repository, Camden, NY). HMEC contains 0.4% bovine pituitary extract (Clonetics), 10 mM HEPES (Sigma), 10 ng / ml human recombinant epidermal growth factor (EGF) (Upstate Biotechnology, Lake Placid, NY), 5 μg / serum-free breast basal medium (MEBM) supplemented with ml of human recombinant insulin (UBI), 0.5 μg / ml hydrocortisone (Sigma, H4001), and 10-5 M of isoproterenol (Sigma, I5627); Clonetics, San Diego, California, USA. Breast tumor cells were obtained from the American Type Culture Collection, Rockville, MD, 5% fetal bovine serum (Hyclone), 10 mM HEPES (Sigma), 1 mM sodium pyruvate (Sigma), 1 x non-essential Alpha MEM (BRL / Gibco) supplemented with amino acids (Sigma), 12.5 ng / ml EGF (Sigma), 1 μg / ml insulin (Sigma) and 1 μg / ml hydrocortisone (Sigma) Maintained.

차등 전시는 연소 및 노화 AG11134 세포로부터의 cDNA를 비교함으로써 수행하였다. AG11134는 Coriell Institute로부터 수득한 시점에서 이미 연속적으로 6 내지 8회 계대배양한 정상 HMEC 주이다. 세포를 1:4 내지 1:2 희석으로 매주 계대하여 확장시키고, 세포를 18 및 26회의 계대 후 (p18 및 p26) RNA 제조를 위해 수확하였다. 전체 세포 RNA를 상기한 바와 같이 정제하였다 (Swisshelm 등의 문헌 [Cell Growth Differentiation 5: 133-141, 1994). p18에서 세포를 약 60 내지 65회 배가하여도 여전히 빠르게 증식하였지만, 약 85회의 배가에 해당하는 p26에서는 80 내지 90%의 세포가 재도말시 복제하지 못하여 노화하였다. 노화 표현형은 노화 세포에서 차등적으로 발현되는 pH-의존성 β-갈락토시다제의 존재에 대하여 분석함으로써 확인하였다 (Dimre 등, 1995). 증식 집단 (p18)에서는 약 12%의 세포가 β-갈락토시다제에 대하여 양성으로 염색된 반면, p26 집단에서는 99.4%의 세포가 상기 효소에 대하여 양성으로 염색되었다.Differential display was performed by comparing cDNAs from burning and aging AG11134 cells. AG11134 is a normal HMEC strain that has already been passaged 6-8 serially at the time point obtained from the Coriell Institute. Cells were expanded weekly at 1: 4 to 1: 2 dilution and cells were harvested for RNA preparation after 18 and 26 passages (p18 and p26). Whole cell RNA was purified as described above (Swisshelm et al., Cell Growth Differentiation 5: 133-141, 1994). The cells still proliferated rapidly at about 60-65 doublings at p18, but at p26 corresponding to about 85 doublings, 80-90% of the cells failed to replicate upon resizing. The aging phenotype was confirmed by analysis for the presence of pH-dependent β-galactosidase differentially expressed in senescent cells (Dimre et al., 1995). About 12% of the cells were positively stained for β-galactosidase in the proliferating population (p18), while 99.4% of the cells were positively stained for the enzyme in the p26 population.

연소 및 노화 AG11134 세포로부터 RNA를 추출하여 차등 전시를 수행함으로써 p18 및 p26 HMEC에서의 전사를 비교하였다. 차등 전시는 발표된 방법에 따라 수행하였다 (본 명세서에 참고 문헌으로 채택된 Liang 및 Pardee, 1992; Liang 등, Methods Enzymol. 254: 304-321, 1995; Swisshelm 등, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92: 4472-4476, 1995).Transcription in p18 and p26 HMEC was compared by extracting RNA from burned and aged AG11134 cells and performing differential display. Differential displays were performed according to published methods (Liang and Pardee, 1992; Liang et al., Methods Enzymol. 254: 304-321, 1995; Swisshelm et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92: 4472-4476, 1995).

mRNA의 폴리(A) 말단에 혼성화하는 프라이머 ("고정 (anchor)" 프라이머)는 증폭되는 단편의 클로닝을 도와주기 위한 5' HindIII 부위를 갖는 세가지의 상이한 프라이머를 포함하였다 (Liang 등, 1994; 미국 매사추세츠주 브루클린 소재의 GenHunter Corp제). 이들 세 "H-T11" 프라이머는 하기의 서열을 가진다:Primers that hybridize to the poly (A) terminus of mRNA (“anchor” primers) included three different primers with a 5 ′ HindIII site to aid in cloning of the amplified fragment (Liang et al., 1994; United States). GenHunter Corp, Brooklyn, Mass.). These three "HT 11 " primers have the following sequence:

H-T11프라이머 외에, 하기 T12고정 프라이머 (미국 캘리포니아주 알라메다 소재의 Operon Technology사로부터 수득함)를 사용하였다:In addition to the HT 11 primers, the following T 12 fixed primers (obtained from Operon Technology, Alameda, CA) were used:

상기 프라이머는 Operon Technology 또는 GenHunter사로부터 수득한 30가지의 상이한 랜덤 서열 프라이머와의 PCR 반응에서 커플링되었는데, 이들 각각은 G+C가 60 내지 70%이고 자가 상보성 말단은 가지고 있지 않다.The primers were coupled in PCR reactions with 30 different random sequence primers obtained from Operon Technology or GenHunter, each with 60-70% G + C and no autocomplementary ends.

PCR 반응은 하기와 같이 수행하였다: 변성: 94℃, 30초; 어닐링 (annealing): 40℃, 2분; 연장: 72℃, 30초. 상기 단계는 총 40회 반복하였으며, 5분 동안의 연장 단계로 종료하였다. 개개의 PCR 반응에 있어서, 동일한 염기가 말단에 존재하는 T12 프라이머를 단일 반응에서 함께 조합시킨 것을 제외하고, 각각의 고정 프라이머는 별도의 반응 튜브에서 각각의 랜덤 프라이머와 쌍을 이루게 하였다.PCR reactions were carried out as follows: denaturation: 94 ° C., 30 seconds; Annealing: 40 ° C., 2 minutes; Extension: 72 ° C., 30 seconds. This step was repeated a total of 40 times and ended with the extension step for 5 minutes. For individual PCR reactions, each fixed primer was paired with each random primer in a separate reaction tube, except that the same bases were present at the end of the T12 primers combined together in a single reaction.

초기 계대 및 노화 세포에 해당하는 cDNA 밴드 패턴을 전시하여 DD 겔에서 비교하고, 연소 세포와 비교하여 노화 세포에서 더 풍부하거나 덜 풍부한 것으로 나타나는 다수의 밴드를 건조 겔로부터 오려내었다. 먼저, 약 50개의 후보 cDNA 단편을 겔로부터 오려내어 PCR로 재증폭시켰다. 이들 각각의 증폭 cDNA 단편을32P로 표지하고, 이를 프로브로 사용하여 각 유형의 세포로부터의 전체 세포 RNA를 5 내지 10 μg/레인으로 포함하는 노턴 블롯에서 연소 및 노화 AG11134 세포로부터의 RNA를 분석하였다. 노턴 블롯은 0.25M NaPO4, 0.25M NaCl, 7% SDS, 1mM EDTA, 5% 덱스트란 설페이트, 100 mg/ml의 연어 정자 DNA, 및 50%의 포름아미드를 함유하는 완충액 중에서 37℃에서 혼성화하였다. 노턴 블롯은 세포 배양물 각각으로부터의 전체 세포 RNA를 포함하였다. 필터를 37℃에서 2 X SSC 및 0.1% SDS를 함유하는 완충액 중에서 세척하였다.CDNA band patterns corresponding to initial passages and senescent cells were displayed and compared on DD gels, and a number of bands were cut out of the dry gels which appeared to be more abundant or less abundant in senescent cells compared to combustion cells. First, about 50 candidate cDNA fragments were cut out of the gel and re-amplified by PCR. Label each of these amplified cDNA fragments with 32 P and use it as a probe to analyze RNA from burned and aged AG11134 cells in a Norton blot containing 5-10 μg / lane total cell RNA from each type of cell. It was. Norton blots were hybridized at 37 ° C. in a buffer containing 0.25M NaPO 4 , 0.25M NaCl, 7% SDS, 1mM EDTA, 5% dextran sulfate, 100 mg / ml salmon sperm DNA, and 50% formamide. . Norton blots included whole cell RNA from each of the cell cultures. The filter was washed at 37 ° C. in buffer containing 2 × SSC and 0.1% SDS.

오려낸 DNA 단편 중 하나에 해당하는 프로브 ("DD19"로 명명함)가, 급속하게 분열하는 세포에서보다 노화 세포에서 훨씬 고수준으로 존재하는 약 4 kb 크기의 mRNA에 혼성화하는 것으로 밝혀졌다. 상기 특정 cDNA의 측면에 위치하는 프라이머쌍은 5' GGAGGGTGTT 3' (서열 번호 19, Operon사의 Kit B의 랜덤 프라이머 OPB15) 및 5' AAGCTTTTTTTTTTTC 3' (서열 번호 6, 즉 고정 프라이머 H-T11C)로 구성되었다. DD19 프로브는 랜덤 프라이머 키트 (Boehringer-Mannheim제)를 사용하여32P-dCTP로 표지하였다.A probe corresponding to one of the cut DNA fragments (named “DD19”) was found to hybridize to about 4 kb in size mRNA present at much higher levels in senescent cells than in rapidly dividing cells. The primer pair flanked by the specific cDNA consists of 5 'GGAGGGTGTT 3' (SEQ ID NO: 19, random primer OPB15 from Kit B of Operon) and 5 'AAGCTTTTTTTTTTTC 3' (SEQ ID NO: 6, ie fixed primer HT 11 C) It became. The DD19 probe was labeled with 32 P-dCTP using a random primer kit (manufactured by Boehringer-Mannheim).

DD19가 노화 세포에서 증가된 mRNA에 해당한다는 것을 확인하기 위하여, AG11132 및 AG11134 세포로부터의 전체 세포 RNA를 사용하여 노턴 블롯 분석을 반복하였다 (이 때, 전자도 또한 정상 HMEC 주임). 상기 실험 결과에 의하면, DD19 프로브와 혼성화하는 전사체는 HMEC 세포 주 둘 모두에 있어서, 연소 세포에서보다 노화 세포에서 더 높은 수준으로 존재함이 나타났다. 상기 프로브와 혼성화하는 가장 두드러진 밴드는 크기가 약 4.0 kb였으나, 크기가 약 3.0 kb인 덜 풍부한 전사체도 또한 존재하였다. 3.0 kb mRNA가 최초 p23 전사체를 차등적으로 스플라이싱함으로써 생겨난 것일 수 있다.To confirm that DD19 corresponds to increased mRNA in senescent cells, the Norton blot analysis was repeated using whole cell RNA from AG11132 and AG11134 cells (the former also being normal HMEC strains). The experimental results showed that transcripts hybridizing with DD19 probes were present at higher levels in senescent cells than in combustion cells in both HMEC cell lines. The most prominent band hybridizing with the probe was about 4.0 kb in size, but there were also less abundant transcripts that were about 3.0 kb in size. 3.0 kb mRNA may have arisen from differential splicing of the first p23 transcript.

크기가 326 bp인 증폭 DD19 DNA 단편을 TA 클로닝 키트를 사용하여 pCR 플라스미드 벡터 (미국 캘리포니아주 칼스배드 소재의 InVitrogen제)에 클로닝하였다. 클로닝된 DD19의 인서트를 SEQUENASE (USB제)를 사용하여 수동으로, 그리고 ABI377 자동 서열분석기를 사용한 형광법으로 (Murdock Laboratories, University of Montana) 동시에 서열결정하였다. 서열 결정은 벡터에 의해 정의된 프라이머, 즉 T7 및 SP6을 사용하여 수행하였다.Amplified DD19 DNA fragments of 326 bp in size were cloned into the pCR plasmid vector (InVitrogen, Carlsbad, Calif.) Using the TA cloning kit. Inserts of cloned DD19 were sequenced manually using SEQUENASE (manufactured by USB) and simultaneously by fluorescence using an ABI377 automated sequencer (Murdock Laboratories, University of Montana). Sequencing was performed using primers defined by the vectors, namely T7 and SP6.

pCR 벡터에 클로닝된 DD19는 상기한 바와 같이 RNA 패널로 표지하고 혼성화하여, 4.0 kb mRNA가 노화 세포에서 증가되어 있다는 처음 관찰 결과를 확인하였다. 상기 패널에 있어서의 RNA 원은 연소, 노화 및 정지 AG11134 세포와, 연소, 노화 및 정지 AG11132 세포였다. 정지 세포는 분열은 중단되었지만 적합한 조건 하에 놓여지면, 예를 들어 마이토겐에 노출되거나 희석 및 재도말될 경우 분열할 수 있는 능력을 보유하는 세포이다. 정지 세포는 세포를 조밀하게 하고, 이어서 더 이상의 계대 없이 추가로 2주 동안 때때로 급식해주면서 이들을 배양액 중에 유지함으로써 초기 계대 세포로부터 제조하였다. 신선 배지를 최종적으로 첨가한지 약 48시간 후에 정지 세포로부터 RNA를 단리하였다. 내부 대조로서 p23을 필터로부터 벗겨내고, 상응하는 mRNA가 1.5 kb의 크기를 가지며 광범위한 세포 유형에서 비교적 일정 수준으로 존재하는, 리보좀에 존재하는 인단백질인 36B4에 해당하는 클로닝된 cDNA로부터 만들어진 표지 프로브와 상기 필터를 재혼성화하였다 (Masiakowski 등, Nucl. Ac. Res, 10: 7895-7903, 1982; Rio 등, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84: 9243-9247, 1987; Laborda, J. Nucl. Acids Res. 19: 3998, 1991).DD19 cloned into the pCR vector was labeled and hybridized with an RNA panel as described above to confirm the initial observation that 4.0 kb mRNA was increased in senescent cells. The RNA sources in the panel were burned, aged and stopped AG11134 cells and burned, aged and stopped AG11132 cells. Stop cells are cells that have ceased dividing but have the ability to divide when placed under suitable conditions, for example when exposed to, or diluted and replated with, mitogen. Stop cells were prepared from early passage cells by densifying the cells and then keeping them in culture while feeding occasionally for an additional two weeks without further passage. RNA was isolated from quiescent cells about 48 hours after the final addition of fresh medium. As an internal control, p23 was stripped from the filter, and the labeling probe made from a cloned cDNA corresponding to 36B4, a phosphoprotein present in ribosomes, with corresponding mRNAs of 1.5 kb in size and relatively constant in a wide range of cell types. The filter was rehybridized (Masiakowski et al., Nucl. Ac. Res, 10: 7895-7903, 1982; Rio et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84: 9243-9247, 1987; Laborda, J. Nucl. Acids Res. 19: 3998, 1991).

연소, 노화, 및 정지 세포로부터의 전체 세포 RNA를 포함하는 노턴 블롯을 상기한 바와 같이 혼성화함으로써 분석한 결과, 클로닝된 DD19 DNA가 HMEC 세포 주들 둘 모두에 있어서의 노화 세포에서 상승된 수준으로 발현되는 전사체에 해당한다는 것을 확인하였다.Analysis of Norton blots comprising whole cell RNA from burned, aged, and quiescent cells by hybridization as described above showed that cloned DD19 DNA was expressed at elevated levels in senescent cells in both HMEC cell lines. It confirmed that it corresponds to a transcript.

사진농도계에 의한 분석으로 측정된 바와 같이, AG11132 세포 중의 4.0 kb 전사체의 발현 수준은 연소 세포에서보다 노화 세포에서 약 7배 더 높았다. DD19-관련 전사체는 HMEC 세포주들 중 어느 하나의 정지 세포에서는 상승하지 않았다.As measured by analysis with a photographic densitometer, the expression level of 4.0 kb transcript in AG11132 cells was about 7 times higher in senescent cells than in burned cells. DD19-related transcripts were not elevated in quiescent cells of any of the HMEC cell lines.

추가의 혼성화 실험을 수행하여 유방 종양 세포주 패널에서의 4.0 kb 전사체의 발현 수준을 확인하였다. 상기 세포는 Hs578T, MCF7A, MDA-MD-435, MDA-MB-231, SKBR3, 및 T47D 세포였다. 상기 혼성화는 두 가지의 상이한 프로브를 사용하여 수행하였는데, 그 중 하나는 클로닝된 DD19 DNA 단편이였고, 다른 하나는 DD19.5 DNA (4.0 kb 전사체의 대부분, 또는 이 전사체 모두에 해당하는 cDNA 클론)였다 (하기 참조). 혼성화 조건은 DD19.5 프로브와 혼성화되는 필터를 37℃ 대신 50℃에서 세척한 것을 제외하고는 상기한 바와 같았다. 두 프로브 모두에 대하여 동일한 결과를 얻었다. 표지된 DD19와 혼성화하는 전사체는 T47D를 제외하고는 상기 세포에서 전혀 관찰되지 않았는데, T47D에서는 노화 세포에 견줄만한 수준이 관찰되었다. 흥미롭게도, T47D를 포함하는 상기 여섯 가지의 유방 암세포주 중 어디에서도 3.0 kb RNA가 검출되지 않았다. 이러한 상황은 3 kb mRNA가 존재하지 않는 것이 유방암 세포에 대한 마커를 제공할 수 있음을 암시하는 것이다.Additional hybridization experiments were performed to confirm the expression level of 4.0 kb transcripts in a panel of breast tumor cell lines. The cells were Hs578T, MCF7A, MDA-MD-435, MDA-MB-231, SKBR3, and T47D cells. The hybridization was performed using two different probes, one of which was a cloned DD19 DNA fragment and the other a cDNA corresponding to DD19.5 DNA (most of the 4.0 kb transcript, or both of these transcripts). Clone) (see below). Hybridization conditions were as described above except that the filters hybridizing with the DD19.5 probe were washed at 50 ° C instead of 37 ° C. The same result was obtained for both probes. Transcripts hybridizing with labeled DD19 were not observed at all in these cells except for T47D, which was comparable to senescent cells in T47D. Interestingly, no 3.0 kb RNA was detected in any of the six breast cancer cell lines including T47D. This situation suggests that the absence of 3 kb mRNA may provide a marker for breast cancer cells.

클로닝된 DD19 DNA를 프로브로 사용하여 4.0 kb 전사체의 대부분 또는 모두에 해당하는 cDNA 클론을 하기와 같이 수득하였다. 클로닝된 DD19 DNA 단편을 표지하여 혼성화 프로브로 사용하여, 긴 cDNA의 역전사에 있어서의 주형으로 노화 76N 세포를 사용하여 람다 ZapII 벡터 내에 이미 제조한 cDNA 라이브러리를 스크리닝하였다 (Swisshelm 등, 1994). 상기 세포는 정상 인간 유방 상피 세포주이다. 혼성화 완충제는 50% 포름아미드, 5 X SSC, 100 mg/ml의 캐리어 DNA, 0.1% SDS, 0.1% BSA, 0.1% 폴리비닐피롤리돈, 및 0.1% 피콜을 포함하였다. 혼성화는 37℃에서 수행하였고, 필터는 37℃에서, 2 X SSC 및 0.1% SDS 중에서 세척하였다. 약 1.25 x 106개의 플라크를 스크리닝하였다. 3개의 양성 클론을 추가의 특성화를 위하여 선발하였다.Using the cloned DD19 DNA as a probe, cDNA clones corresponding to most or all of the 4.0 kb transcript were obtained as follows. Cloned DD19 DNA fragments were labeled and used as hybridization probes to screen cDNA libraries already prepared in lambda ZapII vectors using aged 76N cells as templates for reverse transcription of long cDNAs (Swisshelm et al., 1994). The cell is a normal human breast epithelial cell line. Hybridization buffers included 50% formamide, 5 X SSC, 100 mg / ml carrier DNA, 0.1% SDS, 0.1% BSA, 0.1% polyvinylpyrrolidone, and 0.1% picol. Hybridization was performed at 37 ° C. and filters were washed at 37 ° C. in 2 × SSC and 0.1% SDS. Approximately 1.25 × 10 6 plaques were screened. Three positive clones were selected for further characterization.

3개의 양성 클론으로부터의 인서트를 수동으로, 그리고 ABI 자동화 서열분석기로 동시에 서열결정하였다. 3개의 cDNA 클론 중 가장 긴 것 ("DD19.5"로 명명)은 나머지 2개의 선발 클론의 인서트를 포함하였다. 워킹 (walking) 프라이머를 사용하여 DD19.5에 클로닝된 cDNA 전체를 서열결정하였더니, 클로닝된 인서트는 길이가 3443 뉴클레오티드인 것으로 판명되었다. 클로닝된 DD19.5는 부다페스트 조약에 따라 1997년 8월 4일에 American Type Culture Collection (미국 20852 메릴랜드주 록크빌 파크론 드라이브 12301 소재)에 기탁되었으며, 접근 번호를 할당받았다. DD19.5의 뉴클레오티드 서열은 하기에서 "GCG" 패키지 또는 프로그램으로 칭해지는 위스콘신 패키지 버전 9.0 (Genetics Computer Group, University Research Park, 미국 위스콘신주 매디슨 소재)을 사용하여 분석하였다.Inserts from three positive clones were sequenced manually and simultaneously with an ABI automated sequencer. The longest of the three cDNA clones (named "DD19.5") included inserts from the remaining two selection clones. The entire cDNA cloned into DD19.5 was sequenced using a walking primer and the cloned insert was found to be 3443 nucleotides in length. The cloned DD19.5 was deposited in the American Type Culture Collection (Rockville Parkron Drive 12301, 20852, USA, USA) on August 4, 1997, and was assigned an access number under the Budapest Treaty. The nucleotide sequence of DD19.5 was analyzed using Wisconsin Package Version 9.0 (Genetics Computer Group, University Research Park, Madison, Wisconsin, USA), referred to below as the "GCG" package or program.

DD19.5 뉴클레오티드 서열 분석에 의하면, 상기 뉴클레오티드 서열은 추정 분자량이 23 kDa인 211개의 아미노산 잔기를 보유하는 단백질을 코딩할 수 있는 개봉 판독 프레임 (ORF)을 포함함이 나타났다. 따라서 이 유전자를 "p23"이라 명명하였다. 상기 개봉 판독 프레임의 길이는 큰 비율의 4.0 kb mRNA가 번역되지 않음을 나타내었다. 상기 긴 비번역 영역은 p23이 막통과 단백질의 EMP 패밀리에 속할 것이라는 가정과 일치하는데, 이는 상기 패밀리가 종종 큰 비번역 영역을 보유하는 mRNA를 갖기 때문이다 (예: Chem 등, Genomics 41: 40-48, 1997; Lobsiger 등, Genomics 36: 379-387, 1996).DD19.5 nucleotide sequence analysis showed that the nucleotide sequence included an unread reading frame (ORF) capable of encoding a protein having 211 amino acid residues with an estimated molecular weight of 23 kDa. Therefore, this gene was named "p23". The length of the open reading frame indicated that a large proportion of 4.0 kb mRNA was not translated. The long untranslated region is consistent with the assumption that p23 will belong to the EMP family of transmembrane proteins because the family often has mRNAs that have large untranslated regions (eg Chem et al., Genomics 41: 40-48). , 1997; Lobsiger et al., Genomics 36: 379-387, 1996).

FASTA 상동성 조사를 이용하여, p23이 췌장 섬 cDNA 라이브러리로부터의 알려지지 않은 cDNA를 포함하는 여러 알려지지 않은 부분 cDNA (즉, 발현된 서열 태그 (tag) 또는 "EST") (GenBank 접근 번호 W51940), 및 여섯 개 이상의 다른 EST와 유사하거나 동일한지를 측정하였다. 상기 후자는 GenBank 접근 번호가 AC000088인 경우 중복되는 214개의 아미노산에서 45.3%의 동일성을 가지고; 접근 번호가 AC000005인 경우 중복되는 198개의 아미노산에서 46.5%의 동일성을 가지고; 접근 번호가 U19582인 경우 중복되는 188개의 아미노산에서 34.6%의 동일성을 가지고; 접근 번호가 X94770인 경우 중복되는 136개의 아미노산에서 24.3%의 동일성을 가지고; 접근 번호가 X15436인 경우 중복되는 25개의 아미노산에서 52.0%의 동일성을 가지고; 접근 번호가 M97881인 경우 중복되는 37개의 아미노산에서 43.2%의 동일성을 가진다. p23과 WO 96/13610에 개시된 노화 관련 EST 사이에는 현저한 상동성이 전혀 검출되지 않았다.Using FASTA homology studies, p23 contains several unknown partial cDNAs (ie, expressed sequence tags or “EST”), including unknown cDNAs from pancreatic islet cDNA libraries (GenBank Accession Number W51940), and It was measured to be similar or identical to six or more other ESTs. The latter has 45.3% identity in the overlapping 214 amino acids when GenBank accession number is AC000088; If the accession number is AC000005, it has 46.5% identity in the overlapping 198 amino acids; The access number is U19582 and has 34.6% identity at the overlapping 188 amino acids; With access number X94770 it has 24.3% identity in the overlapping 136 amino acids; With access number X15436 it has 52.0% identity in the 25 overlapping amino acids; Accession number M97881 has 43.2% identity in the overlapping 37 amino acids. No significant homology was detected between p23 and the aging related ESTs disclosed in WO 96/13610.

컴퓨터 분석에 의하면, 쥐 복측 전립선-안드로겐 금단 cDNA 라이브러리로부터 클로닝된 "RVP1"으로 알려진 유전자 (GenBank 접근 번호 A39484; Briehl 및 Miesfeld, Molec. Endocrinol. 5:1381-1388, 1991)와도 관련된 것으로 나타났다. p23은 그의 유사성을 최대화하기 위하여 정렬할 경우, 그의 아미노산이 RVP1과 48% 동일하였고, 69% 유사하였다 (즉, 아미노산이 동일하거나 69%의 보존성 치환을 나타냄). 상기 두 단백질 서열을 비교한 것을 도 1에 예시하였다. 상기 두 유전자의 가장 풍부한 전사체의 크기는 매우 다른데, 쥐 유전자의 전사체의 크기는 약 1.2 kb이고, p23 유전자의 전사체 크기는 4.0 kb였다. 그러나, 쥐 유전자 및 p23 유전자의 일시적 단백질 생성물은 그의 전사체보다는 크기가 더 유사하였는데, RVP1 단백질의 아미노산 갯수는 280개였고, p23 단백질의 아미노산 갯수는 211개였다. p23과 쥐 단백질 사이에서 관찰된 상동 정도는 RVP1이 노화 세포에서는 상승하지 않고 고사 세포에서는 상승한다 해도, 이들 두 단백질의 관련성이 멀다는 것을 암시한다.Computer analysis has also shown that the gene known as "RVP1" cloned from the rat ventral prostate-androgen withdrawal cDNA library (GenBank Accession Number A39484; Briehl and Miesfeld, Molec. Endocrinol. 5: 1381-1388, 1991). p23, when aligned to maximize its similarity, its amino acids were 48% identical to RVP1 and 69% similar (ie, amino acids were identical or exhibited 69% conservative substitutions). A comparison of the two protein sequences is illustrated in FIG. 1. The size of the most abundant transcript of the two genes is very different, the size of the transcript of the mouse gene is about 1.2 kb, the transcript size of the p23 gene was 4.0 kb. However, the transient protein products of the murine and p23 genes were more similar in size than their transcripts, with 280 amino acids of the RVP1 protein and 211 amino acids of the p23 protein. The degree of homology observed between p23 and the rat protein suggests that even though RVP1 does not rise in senescent cells but rises in apoptosis cells, these two proteins are far from relevant.

p23의 개봉 판독 프레임에서의 기능성 모티프를 Motifs tool (서열 분석을 위한 GCG 컴퓨터 프로그램 패키지의 서브루틴임)을 사용하여 아미노산 서열 및 콘센서스 (consensus) 서열 도메인을 기초로 하여 동정하였다. 콘센서스 서열 "NLSS" 내의 잔기 72에서 단일 추정 아스파라긴 N-글리코실화 부위를 동정하였다. 콘센서스 서열 "RKTTS" 내에 포함된 잔기 192에서 cAMP/cGMP 인산화 부위를 찾아내었다. 두 잠재적 단백질 키나제 C 기질, 트레오닌 및 세린 잔기를 아미노산 193 및 206에서 각각 동정하였다. p23 단백질에서 예상되는 2차 구조의 여러 특징을 도 2에 나타내었는데, 여기서 소수성 영역은 ◇로 나타내었고, 친수성 영역은 ○로 나타내었다. 잔기 72에 O-글리코실화 부위도 또한 나타내었다. 또한 이 분석에 의하면, p23의 등전점이 pH 8.02라는 것이 추가로 나타났다.Functional motifs in the unread reading frame of p23 were identified based on amino acid sequence and consensus sequence domain using the Motifs tool (which is a subroutine of the GCG computer program package for sequence analysis). A single putative asparagine N-glycosylation site was identified at residue 72 in consensus sequence “NLSS”. The cAMP / cGMP phosphorylation site was found at residue 192 included in consensus sequence “RKTTS”. Two potential protein kinase C substrates, threonine and serine residues were identified at amino acids 193 and 206, respectively. Several features of the secondary structure expected in the p23 protein are shown in Figure 2, where the hydrophobic region is indicated by ◇ and the hydrophilic region is indicated by ○. The O-glycosylation site at residue 72 is also shown. The analysis further revealed that the isoelectric point of p23 was pH 8.02.

Engelman 등 (Ann. Rev. Biophys. Biochem. 15: 321-353, 1986), 및 Kyte-Doolittle 소수성 플롯 (Kyte 및 Doolittle, J. Mol. Biol. 157: 105-132, 1982)에 기초하여, 서열 번호 2의 p23 아미노산 서열에서 2개, 가능하게는 4개의 도메인이 인테그랄 (integral) 막통과 영역을 포함하는 것으로 나타났다. 이것은 주목할만한데, 이는 p23이 일시적으로 할당된 패밀리인 여러 EMP 패밀리 단백질의 특성이 추정 막통과 영역을 포함하는 것이기 때문이다 (예를 들어 Schiemann 등의 문헌 [Anticancer Res. 17: 13-20, 1997] 참조). EMP 단백질은 또한 이들이 발생 및 분화에서 이중 역할을 하는 것으로 제안되기는 하였지만, 세포 성장 저지 및 퇴화와 결부되어 있다. 예를 들어 상기 패밀리의 원형 유전자인 PMP22는 쉬반 (Schwann) 세포에서 성장 저지 및 분화 모두에 연관될 수 있다 (Taylar 등, 1995; Taylor 및 Sutor의 문헌 [Gene 175: 115-120, 1996]). p23에서 동정된 추정 막통과 영역은 아미노산 잔기 82-98 (76-108), 119-135 (115-141), 8-24 (3-28), 및 170-186 (165-187) (괄호 안의 수는 다른 중복 가능성을 나타냄)에 위치한다. 상기 EMP 단백질과 공유하는 특징은 p23이 EMP 단백질과 닮았고 세포 분열을 억제하는 기능을 가진다는 제안을 지지한다.Based on Engelman et al. (Ann. Rev. Biophys. Biochem. 15: 321-353, 1986), and Kyte-Doolittle hydrophobic plots (Kyte and Doolittle, J. Mol. Biol. 157: 105-132, 1982) Two, possibly four, domains in the p23 amino acid sequence of No. 2 have been shown to contain an integral transmembrane region. This is noteworthy because the properties of several EMP family proteins, a family of which p23 is temporarily assigned, include putative transmembrane regions (see, eg, Schiemann et al., Anticancer Res. 17: 13-20, 1997). ] Reference). EMP proteins are also associated with cell growth arrest and degeneration, although they have been suggested to play a dual role in development and differentiation. For example, PMP22, the prototype gene of this family, may be involved in both growth inhibition and differentiation in Schwann cells (Taylar et al., 1995; Taylor and Sutor, Gene 175: 115-120, 1996). The putative transmembrane regions identified at p23 are amino acid residues 82-98 (76-108), 119-135 (115-141), 8-24 (3-28), and 170-186 (165-187) (in parentheses). Number represents another possibility of duplication). Features shared with the EMP protein support the suggestion that p23 resembles EMP protein and has a function of inhibiting cell division.

RVP1 외에도, p23 폴리펩티드와 관련된 것으로 보이는 두 가지 다른 단백질이 동정되었다. 이들 중 하나는 다수의 신체 기형을 포함하는 인간 상염색체성 우성 유전병과 결부된 유전자인 "TMVCF" 유전자의 생성물이다. TMVCF 유전자는 219개의 아미노산으로 이루어진 단백질을 코딩하는데, Kyle-Doolittle 분석에 의하면, 이것은 4개의 추정 막통과 영역을 가지고 있다 (Sirotkin 등의 문헌 [Genomics 42: 245-251, 1997]). 다른 p23 관련 단백질이 원숭이 세포로부터 단리되었으며, 이 단백질은 클로스트리듐 페르프링긴스 (Clostidium perfringins)에 의해 생성되는 독소의 수용체를 코딩하며 "CPE-R" 유전자라 불리워진다 (Katahina 등의 문헌 [J. Cell Biol. 136: 1239-1247, 1997] 참조). CPE-R 단백질은 209개의 아미노산 폴리펩티드를 코딩하며 또한 4개의 막통과 영역을 포함하는 것으로 예상되었다. GCG 프로그램을 사용하여 p23과 비교해 보니, TMVCF 단백질은 p23과 약 46%의 동일성 및 55%의 유사성을 가지는 반면, CPE-R 단백질은 46%의 동일성 및 57%의 유사성을 가졌다. CPE-R 및 TMVCF 유전자는 각각 1.8 kb 및 1.4 kb의 mRNA를 생성한다. p23을 사용한 노턴 블롯 상에서 상기 크기의 전사체가 검출되지 않았기 때문에, 상기 노턴 블롯에서 사용된 혼성화 조건 하에 p23 프로브와의 상호 혼성화를 지지하지 않는 정도로 CPE-R 및 TMVCF의 코딩 서열이 p23 코딩 서열로부터 분기한 것으로 보인다.In addition to RVP1, two other proteins have been identified that appear to be associated with the p23 polypeptide. One of these is the product of the "TMVCF" gene, a gene associated with human autosomal dominant hereditary diseases involving a number of body malformations. The TMVCF gene encodes a protein of 219 amino acids, according to Kyle-Doolittle analysis, which has four putative transmembrane regions (Sirotkin et al., Genomics 42: 245-251, 1997). Another p23 related protein was isolated from monkey cells, which encodes a receptor for toxins produced by Clostidium perfringins and is called the "CPE-R" gene (Katahina et al. Cell Biol. 136: 1239-1247, 1997). The CPE-R protein encodes a 209 amino acid polypeptide and was expected to include four transmembrane regions. Compared to p23 using the GCG program, TMVCF protein had about 46% identity and 55% similarity to p23, while CPE-R protein had 46% identity and 57% similarity. The CPE-R and TMVCF genes produce 1.8 kb and 1.4 kb of mRNA, respectively. Since no transcript of this size was detected on the Norton blot using p23, the coding sequence of CPE-R and TMVCF diverges from the p23 coding sequence to the extent that it does not support mutual hybridization with the p23 probe under the hybridization conditions used in the Norton blot. Seems to have done.

예비 서턴 블롯 결과, 인간 게놈이 p23에 해당하는 프로브와 혼성화할 수 있는 단일 유전자만을 포함한다는 것이 나타났다. 상기 분석을 위하여, 다섯 유형의 세포로부터의 게놈 DNA를 Bam HI으로 절단하였는데, 이 효소는 p23 cDNA 서열에서 단일 절단 부위를 가진다. 예상된 바와 같이 서턴 블롯 분석을 절단 DNA 상에서 수행했을 때 2개의 단편이 관찰되었으며, 블롯은 표지된 DD19.5로 프로빙하였다. 상기 블롯을 50℃에서 2 x SSC, 0.1% SDS에서 혼성화하였다.Preliminary sutton blots revealed that the human genome contains only a single gene that can hybridize with the probe corresponding to p23. For this analysis, genomic DNA from five types of cells was digested with Bam HI, which had a single cleavage site in the p23 cDNA sequence. As expected, two fragments were observed when Sutton blot analysis was performed on cleaved DNA, and the blot was probed with labeled DD19.5. The blots hybridized at 50 ° C. in 2 × SSC, 0.1% SDS.

인간 염색체에서의 p23 유전자의 위치는 Unigene 프로그램을 사용하여 컴퓨터 분석으로 지도화하였다 (Boguski 등의 문헌 [Nature Genet. 10: 369-371, 1995] 참조). 이렇게 하여 상기 유전자는 염색체 3의 긴 팔 말단의 q28 밴드와 q29 밴드 사이에 위치함이 밝혀졌다. 상기 위치는 OPA1 질환의 가계도 분석에 의해 강하게 연관된 염색체 위치와 일치한다. 상기 통상적인 지도 부위는, 비록 상기 밴드간 영역이 여러 유전자를 수용하기에 충분히 크기는 하지만, p23 유전자에서의 돌연변이가 OPA1의 잠재적인 발병원인일 수 있다는 가능성을 제시한다. 상기 염색체 위치의 파괴지점 (breakpoint)가 하나 이상의 암 형태, 즉 지방육종과 연관되어 있음이 중요할 수 있다 (Mitelman 등의 문헌 [Nature Genetics 15 (증보판): 417-474, 1997] 참조).The location of the p23 gene on the human chromosome was mapped by computer analysis using the Unigene program (see Boguski et al. Nature Genet. 10: 369-371, 1995). This gene was found to be located between the q28 and q29 bands of the long arm end of chromosome 3. This position is consistent with the strongly associated chromosome position by pedigree analysis of OPA1 disease. The conventional map site suggests that although the interband region is large enough to accommodate several genes, mutations in the p23 gene may be a potential pathogen of OPA1. It may be important that the breakpoint of the chromosomal location is associated with one or more cancer types, ie liposarcoma (see Nature Genetics 15 (supplemented version): 417-474, 1997).

실시예 2Example 2

여러 조직 형태에서의 p23의 발현Expression of p23 in Various Tissue Forms

다양한 패널의 폴리(A)+mRNA를 포함하는 이미 만들어진 여러 상이한 노턴 블롯 (미국 캘리포니아주 팔로 알토 소재의 ClonTech제)을 분석함으로써 p23의 발현을 더 연구하였다. 상기 분석에서 사용한 혼성화 프로브는 클로닝된 326 bp의 DD19 단편이었다. 상기 혼성화 결과, 이 유전자는 광범위한 조직에서 서로 다른 수준으로 발현됨이 나타났다. p23 발현은 심장, 태반, 간, 태아 간, 폐, 골격근, 신장, 비장, 흉선, 전립선, 난소, 및 소장에서 관찰되었다. 인간 내분비 조직 패널 노턴 블롯은 췌장, 및 부신에서 풍부한 발현을 나타내었으며, 갑상선, 고환 및 흉선에서는 다소 낮은 수준의 발현을 나타내었다. 인간 뇌 패널 노턴 블롯은 후두부 극에서 발현됨을 나타내었고, 수질에서는 더 낮은 수준의 발현을 나타내었고, 그 외의 뇌에서는 발현을 극히 적은 수준으로 나타내었다. 인간 면역계 노턴 블롯은 비장, 림프절, 흉선, 및 맹장에서의 발현을 나타내었다. 분석된 모든 조직 중에서 가장 큰 발현 수준이 관찰된 것은 간, 췌장, 및 태아 간이었다. 다른 기관에서 발현되는 수준은 간 및 췌장에서 관찰되는 것보다 약 10 내지 50% 더 낮았다.The expression of p23 was further studied by analyzing several different pre-made Norton blots (manufactured by ClonTech, Palo Alto, Calif.) Which included various panels of poly (A) + mRNA. The hybridization probe used in this assay was a cloned 326 bp DD19 fragment. The hybridization showed that this gene is expressed at different levels in a wide range of tissues. p23 expression was observed in the heart, placenta, liver, fetal liver, lung, skeletal muscle, kidney, spleen, thymus, prostate, ovary, and small intestine. The human endocrine tissue panel Norton blot showed abundant expression in the pancreas and adrenal glands, and somewhat lower levels in the thyroid, testes and thymus. The human brain panel Norton blot showed expression at the laryngeal pole, lower expression in the medulla, and very low expression in the other brain. Human immune system Norton blot showed expression in the spleen, lymph nodes, thymus, and cecum. Of all the tissues analyzed, the greatest expression level was observed in liver, pancreas, and fetal liver. Levels expressed in other organs were about 10-50% lower than those observed in the liver and pancreas.

ClonTech제 노턴 블롯 패널에서 관찰되는 p23 RNA를 노화 세포에서의 p23 전사체 수준과 직접 비교하는 것은 불가능하였는데, 이는 ClonTech 제 블롯이 노화 세포 RNA를 포함하지 않았기 때문이다. 실시예 1에 기술된 노화 세포 RNA 분석에서는 전체 RNA를 사용한 반면, ClonTech제 블롯은 폴리아데닐화 RNA를 포함한다는 사실 때문에 의미있는 비교가 더 불가능하였다.It was not possible to directly compare the p23 RNA observed in the ClonTech Norton blot panel with p23 transcript levels in senescent cells because the ClonTech blot did not contain senescent cell RNA. Aging cell RNA analysis described in Example 1 used whole RNA, while the ClonTech blot included polyadenylation RNA, making a meaningful comparison more impossible.

HL-60 (전골수세포 백혈병), HeLa S3 (경부암), K-562 (만성 골수성 백혈병), MOLT-4 (림프성백혈구 백혈병), Raji (버키트 림프종), SW480 (결장직장 선암), A549 (폐암), 및 G361 (흑색종) 세포를 포함하는 ClonTech제 인간 암세포 주 패널에서도 p23 전사체에 대하여 또한 분석하였다. 노턴 블롯 결과, p23은 SW480 및 A549 세포에서는 낮은 수준으로 발현되지만, 상기 패널의 다른 세포 주에서는 전혀 검출되지 않음이 나타났다. SW480 및 A549가 상피 세포라는 것이 중요할 수 있다. 이러한 결과는 낮은 수준의 p23 발현이 조절되지 않은 세포 성장과 연관되어 있다는 가설을 지지한다.HL-60 (promyelocytic leukemia), HeLa S3 (cervical cancer), K-562 (chronic myeloid leukemia), MOLT-4 (lymphocytic leukemia), Raji (bucket lymphoma), SW480 (colorectal adenocarcinoma), A549 (Lung cancer), and a panel of human cancer cell lines made by ClonTech, including G361 (melanoma) cells, were also analyzed for the p23 transcript. Norton blot showed that p23 is expressed at low levels in SW480 and A549 cells but not at all in the other cell lines of the panel. It may be important that SW480 and A549 are epithelial cells. These results support the hypothesis that low levels of p23 expression are associated with unregulated cell growth.

실시예 3Example 3

레틴산의 존재 하에서의 p23의 발현Expression of p23 in the Presence of Retinic Acid

노화 및 초기 계대 AG11132 세포, 초기 계대 AG11134 세포, MCF7 종양 세포 (이 세포는 검출가능한 p23을 발현하지 않음), 및 T47D 종양 세포 (이 세포는 노화 상피 세포에 견줄만한 수준의 p23을 발현함)에서 레틴산에 대한 p23의 발현의 응답을 시험하였다. 배양 배지에 1 μM 레틴산을 첨가하여 세포를 상기 실시예 1과 같이 48시간 동안 배양하였다. 대조 배양물에는 레틴산을 첨가하지 않았다. 노출 및 대조 세포로부터 전체 세포 RNA를 추출하고 노턴 블롯 분석을 수행하였다. 사용된 프로브는 클로닝된 DD19였으며, 연소 및 노화 AG11134 세포로부터의 RNA를 사용한 초기 노턴 블롯 시험을 위한 혼성화 조건은 실시예 1에 기술한 바와 같았다. 생성된 오토라디오그램 상의 신호는 AGFA 평대 (flatbed) 스캐너 및 NIH Image 프로그램을 사용하여 농도측정법으로 정량화하였다. 결과에 의하면, 레틴산에 노출된 모든 세포에서 p23 mRNA의 양이 25 내지 50% 감소하였음이 나타났다.In aging and early passage AG11132 cells, early passage AG11134 cells, MCF7 tumor cells (which do not express detectable p23), and T47D tumor cells (which express comparable levels of p23 to senescent epithelial cells) The response of the expression of p23 to retinic acid was tested. Cells were incubated for 48 hours as in Example 1 by adding 1 μM retinic acid to the culture medium. No retinic acid was added to the control culture. Whole cell RNA was extracted from the exposed and control cells and Norton blot analysis was performed. The probe used was cloned DD19 and hybridization conditions for the initial Norton blot test using RNA from combustion and aging AG11134 cells were as described in Example 1. Signals on the resulting autoradiograms were quantified by densitometry using AGFA flatbed scanner and NIH Image program. The results showed a 25-50% reduction in the amount of p23 mRNA in all cells exposed to retinic acid.

실시예 4Example 4

배양된 유방암 세포에서의 형질전환 표현형의 억제Inhibition of Transformation Phenotype in Cultured Breast Cancer Cells

본 실험에 있어서, MDA-MD-231, Hs578T, MDA-MD-43J, SKBR3, 및 MCF7 세포를 실시예 1에 기술한 바와 같이 배양하였다. 클로닝된 p23 유전자를 하기와 같이 세포에 도입하였다. 본 명세서에 참고 문헌으로 채택된 Seewaldt 등의 문헌 [Cell Growth and Differentiation 6: 1077-1088, 1995]에 기술되어 있는 바와 같이 p23 cDNA의 코딩 영역을 LXSN 레트로바이러스 벡터에 라이게이션하였다.In this experiment, MDA-MD-231, Hs578T, MDA-MD-43J, SKBR3, and MCF7 cells were cultured as described in Example 1. The cloned p23 gene was introduced into cells as follows. The coding region of p23 cDNA was ligated to LXSN retroviral vectors as described in Seewaldt et al., Cell Growth and Differentiation 6: 1077-1088, 1995, which is incorporated herein by reference.

상기 벡터는 G418 약품에 대한 내성을 부여하는 유전자를 보유하여 효과적으로 형질도입된 배양 세포의 선발에 대한 기준을 제공한다. G418 선발에 있어서, G418 (GIBCO제)을, 형질도입되지 않은 세포에는 독성을 가지는 농도인 1 mg/ml의 농도로 배양 배지에 첨가하였다. 4 mg/ml의 POLYBRENE (Sigma제)의 존재 하에 감염 정도를 1:1로 하여 p23 코딩 벡터를 첨가함으로써 분열 세포를 형질도입시켰다. 세포 선발은 상기한 바와 같다 (Seewaldt 등, 1995). 대조로서, 세포 배양물의 일부를 "빈 (empty)" 벡터, 즉, p23 코딩 서열을 포함하지 않는 벡터로 형질도입시켰다.The vector carries a gene that confers resistance to the G418 drug, providing a basis for selection of effectively transduced cultured cells. In G418 selection, G418 (manufactured by GIBCO) was added to the culture medium at a concentration of 1 mg / ml, which is a concentration that is toxic to untransduced cells. In the presence of 4 mg / ml POLYBRENE (manufactured by Sigma), dividing cells were transduced by adding a p23 coding vector with an infection degree of 1: 1. Cell selection is as described above (Seewaldt et al., 1995). As a control, part of the cell culture was transduced with an "empty" vector, i.e., a vector that does not contain a p23 coding sequence.

G418에 대해 내성을 갖는 형질도입 세포에서의 p23의 발현을 노턴 블롯으로 확인하였다. 전체 세포 RNA를 구아니디늄 염산염으로 추출하고, 포름알데히드 변성 후 아가로스 겔에서의 전기영동으로 분석하고, 나일론 막에 이동시키고, DD19 또는 DD19.5를 표지함으로써 제조한 프로브로 혼성화하였다. 이와는 달리, 적당한 합성 프로브는 서열 번호 1의 뉴클레오티드 서열에 기초하며, 이 합성 프로브의 특이성은 엄격한 조건 하에 연소 HMEC에서보다 노화 HMEC에서 더 큰 수준으로 발현되는 4.0 kb 및 3.0 kb mRNA에 이 프로브가 혼성화하고, 동일한 세포에서의 다른 mRNA와는 혼성화하지 않는 것을 증명함으로써 확인하였다.Expression of p23 in transduced cells resistant to G418 was confirmed by Norton blot. Whole cell RNA was extracted with guanidinium hydrochloride, analyzed by electrophoresis on agarose gel after formaldehyde denaturation, hybridized to a probe prepared by transfer to nylon membrane and labeling DD19 or DD19.5. In contrast, suitable synthetic probes are based on the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, and the specificity of this synthetic probe hybridizes to 4.0 kb and 3.0 kb mRNAs, which are expressed at higher levels in senescent HMECs than under strict conditions under combustion conditions. It was confirmed by proving that it did not hybridize with other mRNAs in the same cell.

p23 발현 벡터로 형질도입된 유방암 세포는 대조 세포보다 덜 급속하게 분열하고 G1에서 저지된 노화 상태로 들어갈 것으로 기대된다. 세포가 활발하게 분열하는지의 여부를 측정하기 위하여, 세포를 재도말하고3H-티미딘을 1 내지 10 μCi/ml로 배지에 첨가하였다. 1 내지 6시간 후에 세포를 수확하고, DNA를 추출하고, DNA 내로 혼입된3H의 양을 평가하였다. 노화 세포는 G1에서 저지되어 있기 때문에 그의 DNA 내로는3H-티미딘이 혼입되지 않는다.Breast cancer cells transduced with a p23 expression vector are expected to divide less rapidly than control cells and enter an aging state arrested at G 1 . To determine whether the cells actively divide, the cells were replated and 3 H-thymidine was added to the medium at 1-10 μCi / ml. After 1-6 hours cells were harvested, DNA extracted and the amount of 3 H incorporated into the DNA was assessed. Aging cells are arrested at G1 so that 3 H-thymidine is not incorporated into their DNA.

형질도입 p23의 효과는 p23 형질도입 및 모방-형질도입 (즉, 빈 벡터로 감염된 세포) 유방암 세포에서의 세포 배가 시간을 평가함으로써 더 평가한다. 세포를 35 mm 조직 배양용 페트리 디쉬 당 5 x 104개로 도말하고, 1 mg/ml의 G418을 포함하는 표준 배지에서 배양하였다. 개개의 플레이트를 24 내지 48시간 간격으로 트립신으로 처리하고, 수확된 세포의 수를 중복 (duplicate)하여 세었다. 배가 시간은 선형 규모의 시간에 대한 로그 규모의 세포 수를 플로팅함으로써 얻었다.The effect of transducing p23 is further assessed by assessing cell multiplication time in p23 transduction and mimic-transduction (ie, cells infected with empty vectors) breast cancer cells. Cells were plated at 5 × 10 4 per petri dish for 35 mm tissue culture and cultured in standard medium containing 1 mg / ml G418. Individual plates were trypsinized at 24-48 hour intervals and the number of harvested cells was duplicated and counted. Doubling time was obtained by plotting the logarithmic scale cell number against the linear scale time.

형질도입 p23을 발현하고 배가 시간이 증가된 세포를 더 평가하여 이들이 형질도입 이전보다 종양형성성이 감소하게 되었는지를 측정하였다. 주사하는 세포의 유형에 따라 피내, 복막내, 또는 유방 지방 패드 내로의 주사 당 106개의 세포를 사용하여 털없는 생쥐의 피하 내로 트랜스제닉 및 모방-감염 세포를 주사하여 종양형성성을 평가하였다. 예를 들어, 형질도입 유방종양 세포를 유방 지방 패드 내로 주사하였다. 종양은 접종 후 주 간격으로 측정하였다. 모방-형질도입 세포와 비교하여 p23 형질도입 세포에서 종양 성장 속도가 감소하였다는 것은 p23 발현의 유도가 유방암 또는 상피 세포를 포함하는 다른 형태의 암의 치료법을 제공할 수 있음을 나타낸다.Cells expressing transduced p23 and increased doubling time were further evaluated to determine whether they had reduced tumorigenicity than before transduction. Tumorogenicity was assessed by injecting transgenic and mimic-infected cells subcutaneously into hairless mice using 10 6 cells per injection into the intradermal, intraperitoneal, or breast fat pads, depending on the type of cells to be injected. For example, transduced breast tumor cells were injected into breast fat pads. Tumors were measured at weekly intervals after inoculation. The reduced tumor growth rate in p23 transduced cells compared to mimic-transduced cells indicates that induction of p23 expression can provide treatment for other forms of cancer, including breast cancer or epithelial cells.

본 발명의 바람직한 실시 형태가 예시 및 기술되어 있지만, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고 이것을 여러 가지로 변화시킬 수 있음을 알 것이다.While preferred embodiments of the invention have been illustrated and described, it will be appreciated that various changes can be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.

Claims (13)

서열 번호 2에 나타낸 아미노산 서열을 포함하는 폴리펩티드를 코딩하는 단리된 핵산 분자.An isolated nucleic acid molecule encoding a polypeptide comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2. 제1항에 있어서, 서열 번호 1에 나타낸 뉴클레오티드 서열을 포함하는 핵산 분자.The nucleic acid molecule of claim 1 comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1. 제2항에 나타낸 아미노산 서열을 포함하는 단리된 폴리펩티드.An isolated polypeptide comprising the amino acid sequence of claim 2. 제1항의 핵산 분자를 세포 내로 도입하는 것을 포함하는, 세포 내에서의 노화 표현형의 유도 방법.A method of inducing an aging phenotype in a cell, comprising introducing the nucleic acid molecule of claim 1 into a cell. 벡터의 조절 요소 (regulatory element)에 작동가능하게 결합된 제1항의 핵산 분자를 포함하는 재조합 발현 벡터.A recombinant expression vector comprising the nucleic acid molecule of claim 1 operably linked to a regulatory element of the vector. 제5항에 있어서, 조절 요소가 진핵 세포에서의 발현을 위해 제공되는 재조합 발현 벡터.The recombinant expression vector of claim 5, wherein the regulatory element is provided for expression in eukaryotic cells. 제6항의 벡터를 세포 내로 도입하는 것을 포함하는, 진핵 세포에서의 노화 표현형의 유도 방법.A method of inducing an aging phenotype in eukaryotic cells, comprising introducing the vector of claim 6 into a cell. 트랜스제닉 (transgenic) p23 폴리펩티드를 발현할 수 있는, 제5항의 발현 벡터에 의해 형질전환된 세포주.A cell line transformed with the expression vector of claim 5 capable of expressing a transgenic p23 polypeptide. 제8항에 있어서, 트랜스제닉 p23 폴리펩티드를 분비하는 세포주.The cell line of claim 8, wherein said cell line secretes a transgenic p23 polypeptide. 서열 번호 2의 아미노산 서열을 포함하는 폴리펩티드에 특이적으로 결합할 수 있는 면역특이성 제제.An immunospecific agent capable of specifically binding to a polypeptide comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2. 제10항에 있어서, 모노클로날 항체, 또는 그의 특이적 결합 단편을 포함하는 제제.The formulation of claim 10 comprising a monoclonal antibody, or a specific binding fragment thereof. 제10항에 있어서, 폴리클로날 항체, 또는 그의 특이적 결합 단편을 포함하는 제제.The formulation of claim 10 comprising a polyclonal antibody, or specific binding fragment thereof. 하기 단계를 포함하는, 생물학적 시료에서의 p23 발현 수준의 측정 방법:A method of measuring p23 expression level in a biological sample, comprising the following steps: - 엄격한 혼성화 조건 하에 서열 번호 1의 뉴클레오티드 서열의 15개 이상의 뉴클레오티드 영역에 상응하는 핵산 프로브와 세포로부터의 RNA를 혼성화시키는 단계; 및Hybridizing RNA from cells with nucleic acid probes corresponding to at least 15 nucleotide regions of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 under stringent hybridization conditions; And - 배양된 연소 및 노화 상피 세포로부터의 RNA를 포함하는 표준물과 비교하여 세포 내 p23의 수준이 높은지, 또는 낮은지를 측정하는 단계.Determining whether the level of p23 in the cell is high or low compared to a standard comprising RNA from cultured burned and aged epithelial cells.
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