JP6445802B2 - Screening method for inflammasome activation regulator - Google Patents
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Description
本発明は、インフラマソーム活性化制御物質のスクリーニング方法に関する。 The present invention relates to a screening method for an inflammasome activation regulator.
インフラマソームは細胞質に存在し、炎症反応を誘導するタンパク質複合体である。インフラマソームの異常、又は不要な活性化は、多くの疾患、例えば、糖尿病(特に2型糖尿病)などの糖代謝異常、脂質代謝異常、脳卒中、心筋梗塞などの心血管病、慢性肝炎、自己炎症性症候群、痛風などの様々な炎症性疾患の原因になることが明らかとなってきている。 Inflammasomes are protein complexes that are present in the cytoplasm and induce inflammatory responses. Abnormalities or unwanted activation of inflammasome can cause many diseases such as abnormal glucose metabolism such as diabetes (especially type 2 diabetes), abnormal lipid metabolism, stroke, cardiovascular diseases such as myocardial infarction, chronic hepatitis, self It has become clear that it causes various inflammatory diseases such as inflammatory syndrome and gout.
インフラマソームは主に、病原体などの危険シグナルを認識する受容体タンパク質、アダプタータンパク質ASC(ピリンドメインとカスパーゼリクルートドメインを有する複合タンパク質)、及びカスパーゼ-1から形成される。受容体タンパク質としては、NLRP1、NLRP3、NLRP4、NLRP6等のNLRタンパク質ファミリータンパク質、AIM2等が知られている。通常、これらの受容体タンパク質は不活性型で存在するが、活性化シグナル(病原体などの危険シグナル)を受けると、自己重合化した受容体タンパク質とASC、カスパーゼ-1が結合してインフラマソームを形成し、活性型となる。この状態になると、カスパーゼ-1同士が近接化し、この近接化がカスパーゼ-1自身のインフラマソームからの切断を誘導し、それによりカスパーゼ-1が活性化される。活性化されたカスパーゼ-1は、IL-1β、IL-18の前駆体であるpro-IL-1β、pro-IL-18を、それぞれIL-1β、IL-18にプロセシングする。例えば、内因性及び外因性の様々な危険シグナルによって活性化されることが知られるNLRP3を受容体タンパク質として有するNLRP3インフラマソームの場合、C末端にシグナル応答性に必須な役割を果たすLRRs(ロイシンリッチリピート)、中央にNOD、N末端にピリンドメイン(PD)を有するNLRP3と、N末端にPD、C末端にCARDを有するASCと、N末端にCARD、中央にp20、C末端にp10を有するカスパーゼ-1が結合することにより、インフラマソームが形成され活性化される(図1)。インフラマソームの構成ドメインの1つであるピリンドメイン(PD)はNLRP3とASCの両方に存在しており、これらのPD同士の結合は、インフラマソーム形成に関与している。PDはその一部にリジンに富んだアミノ酸配列(リジンリッチ配列)を持っており、この部位がPD同士の結合に関わっていることが報告されている(非特許文献1)。 The inflammasome is mainly formed from a receptor protein that recognizes a danger signal such as a pathogen, an adapter protein ASC (a complex protein having a pilin domain and a caspase recruitment domain), and caspase-1. Known receptor proteins include NLR protein family proteins such as NLRP1, NLRP3, NLRP4, and NLRP6, AIM2, and the like. Normally, these receptor proteins exist in an inactive form. However, when an activation signal (danger signal such as a pathogen) is received, the self-polymerized receptor protein binds to ASC and caspase-1, and the inflammasome To form an active form. In this state, caspase-1 becomes close to each other, and this proximity induces caspase-1's own cleavage from inflammasome, thereby activating caspase-1. The activated caspase-1 processes pro-IL-1β and pro-IL-18, which are precursors of IL-1β and IL-18, to IL-1β and IL-18, respectively. For example, in the case of the NLRP3 inflammasome having NLRP3, which is known to be activated by various endogenous and exogenous danger signals, as a receptor protein, LRRs (leucine that play an essential role in signal responsiveness at the C-terminus Rich repeat), NOD at the center, NLRP3 with pilin domain (PD) at the N-terminus, ASC with PD at the N-terminus, CARD at the C-terminus, CARD at the N-terminus, p20 at the center, p10 at the C-terminus By binding caspase-1, inflammasome is formed and activated (FIG. 1). The pilin domain (PD), one of the constituent domains of the inflammasome, exists in both NLRP3 and ASC, and the binding between these PDs is involved in inflammasome formation. PD has an amino acid sequence rich in lysine (lysine-rich sequence) in part, and it has been reported that this site is involved in the binding between PDs (Non-patent Document 1).
IL-1β、IL-18は炎症性サイトカインであり、これらのサイトカインの過剰分泌は、多くの疾病との強い関連性が報告されている。例えば、自己炎症性症候群の1種であるクライオパイリン関連周期熱症候群が抗IL-1薬によって改善されること(非特許文献2及び3)、2型糖尿病がIL-1の受容体アンタゴニストで改善されること(非特許文献4)などが報告されている。また、マウスを用いた研究で、カスパーゼ-1阻害剤がインスリンの感受性や脂肪細胞の代謝機能を改善すること(非特許文献5)、ASC欠損マウスを用いた研究で、動脈硬化様の内膜肥厚病変が抑制されること(非特許文献6)も報告されている。さらに様々な疾患とインフラマソームとの関係が報告されている(非特許文献7)。 IL-1β and IL-18 are inflammatory cytokines, and excessive secretion of these cytokines has been reported to be strongly associated with many diseases. For example, cryopyrin-related periodic fever syndrome, a type of autoinflammatory syndrome, is improved by anti-IL-1 drugs (Non-patent Documents 2 and 3), and type 2 diabetes is improved by IL-1 receptor antagonists (Non-Patent Document 4) has been reported. In addition, in studies using mice, caspase-1 inhibitors improve insulin sensitivity and adipocyte metabolic function (Non-patent Document 5), and in studies using ASC-deficient mice, arteriosclerosis-like intima It has also been reported that hypertrophic lesions are suppressed (Non-Patent Document 6). Furthermore, the relationship between various diseases and inflammasome has been reported (Non-patent Document 7).
前述のとおり、受容体タンパク質がASCと結合してインフラマソームが形成されるとカスパーゼ-1が放出され、pro-IL-1β、pro-IL-18をIL-1β、IL-18にプロセシングする。インフラマソーム形成(インフラマソーム活性化)の阻害は、カスパーゼ-1の産生抑制、IL-1の産生抑制へとつながり、かつ、ASC欠損と同様の状態を作ることから、前述した抗IL-1薬、カスパーゼ-1阻害剤又はASC欠損で見られた効果と同様の効果が得られると考えられる。しかしインフラマソーム形成を阻害する物質の探索はまだ十分進んでいない。特に、薬剤開発において有用と思われる低分子化合物からのインフラマソーム形成阻害物質の取得はなされていない。 As described above, caspase-1 is released when the receptor protein binds to ASC to form an inflammasome, and pro-IL-1β and pro-IL-18 are processed into IL-1β and IL-18. . Inhibition of inflammasome formation (inflammasome activation) leads to suppression of caspase-1 production, suppression of IL-1 production, and creates a state similar to ASC deficiency. Effects similar to those seen with one drug, caspase-1 inhibitor, or ASC deficiency may be obtained. However, the search for substances that inhibit inflammasome formation has not progressed sufficiently. In particular, no inflammasome formation inhibitor has been obtained from low molecular weight compounds that may be useful in drug development.
インフラマソームの阻害因子として作用できるPyrin-onlyタンパク質が報告されている(特許文献1)。また特許文献2には、NLRP3インフラマソームの阻害剤を痛風の治療薬として用いることが開示されている。特許文献3には、インフラマソームの阻害剤として、IL-1βの放出を抑制する物質をスクリーニングし、紫外線ダメージ回復作用剤として用いることが開示されている。しかしインフラマソーム形成を阻害することによりインフラマソーム活性化を制御する物質、特に低分子のインフラマソーム活性化制御物質の効果的なスクリーニング方法は見出されていない。 A Pyrin-only protein that can act as an inhibitor of inflammasome has been reported (Patent Document 1). Patent Document 2 discloses the use of an inhibitor of NLRP3 inflammasome as a therapeutic agent for gout. Patent Document 3 discloses that a substance that suppresses the release of IL-1β is screened as an inflammasome inhibitor and used as a UV damage recovery agent. However, no effective screening method has been found for substances that control inflammasome activation by inhibiting inflammasome formation, particularly low molecular weight inflammasome activation regulators.
本発明は、インフラマソーム活性化制御物質の効果的なスクリーニング方法を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide an effective screening method for an inflammasome activation regulator.
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、各種モノカルボン酸が、インフラマソームを構成するピリンドメイン(PD)中のリジンリッチ配列に結合することにより、インフラマソームの活性化を制御できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that inflammasomes are obtained by binding various monocarboxylic acids to lysine-rich sequences in the pilin domain (PD) constituting the inflammasomes. The inventors have found that the activation of can be controlled, and have completed the present invention.
すなわち、本発明は以下を包含する。
[1] モノカルボン酸を、ピリンドメインのリジンリッチ配列を含むポリペプチドと接触させて、リジンリッチ配列に結合するモノカルボン酸を選抜することを含む、インフラマソーム活性化制御物質のスクリーニング方法。
この方法の一実施形態では、前記ポリペプチドは、
i) 配列番号4に示されるアミノ酸配列からなるポリペプチド、又は
ii) 配列番号4に示されるアミノ酸配列と80%以上の配列同一性を示しかつリジンリッチ配列を保持するアミノ酸配列からなるポリペプチド
であり得る。
[2] 上記[1]に記載の方法によって選抜されたモノカルボン酸を含む、インフラマソーム活性化制御用組成物。
一実施形態では、このインフラマソーム活性化制御用組成物に含まれる前記モノカルボン酸は短鎖脂肪酸又はアラニンであることも好ましい。短鎖脂肪酸の好ましい例は酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、及びエナント酸からなる群から選択されるものであってよい。
好ましい実施形態では、インフラマソーム活性化制御用組成物は、炎症性サイトカイン産生制御用である。その場合、炎症性サイトカインはIL-1β及びIL-18であり得る。
[3] 上記[2]に記載のインフラマソーム活性化制御用組成物を用いて、インフラマソームの活性化を制御する方法。
[4] 上記[2]に記載のインフラマソーム活性化制御用組成物を含む、インフラマソーム活性化制御用の医薬品又は飲食品。
[5] 上記[2]に記載のインフラマソーム活性化制御用組成物を含む、インフラマソーム活性化制御用の飼料用添加物。
That is, the present invention includes the following.
[1] A screening method for an inflammasome activation regulator, comprising contacting a monocarboxylic acid with a polypeptide containing a lysine-rich sequence of a pilin domain and selecting a monocarboxylic acid that binds to the lysine-rich sequence.
In one embodiment of this method, the polypeptide is
i) a polypeptide consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4, or
ii) A polypeptide comprising an amino acid sequence showing 80% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 and retaining a lysine-rich sequence.
[2] A composition for controlling inflammasome activation, comprising a monocarboxylic acid selected by the method according to [1] above.
In one embodiment, the monocarboxylic acid contained in the inflammasome activation control composition is preferably a short-chain fatty acid or alanine. Preferred examples of short chain fatty acids may be selected from the group consisting of acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid, and enanthic acid.
In a preferred embodiment, the inflammasome activation control composition is for control of inflammatory cytokine production. In that case, the inflammatory cytokines can be IL-1β and IL-18.
[3] A method for controlling inflammasome activation using the inflammasome activation control composition according to [2] above.
[4] A medicinal product or food or drink for controlling inflammasome activation, comprising the composition for controlling inflammasome activation according to [2] above.
[5] A feed additive for inflammasome activation control, comprising the inflammasome activation control composition according to [2].
本発明によれば、インフラマソーム活性化を効果的に制御できる物質をスクリーニングすることができる。 According to the present invention, a substance capable of effectively controlling inflammasome activation can be screened.
インフラマソームの構成ドメインの1つであるピリンドメイン(PD)中のリジンリッチ配列はPD同士の結合に関わっている。このリジンリッチ配列は、他のタンパク質ではほぼ認められない極めて稀な配列である。本発明者らは、このリジンリッチ配列に結合する物質があれば、その物質とPDを予め結合させることで、PDを介した結合を特異的に阻害し、すなわちインフラマソームの形成を効果的に阻害することができると考え、リジンリッチ配列に結合する物質の探索を行ったところ、各種モノカルボン酸がリジンリッチ配列に結合し、インフラマソーム形成を特異的に制御できることを見出すことができた。本発明はこの知見に基づく。以下、本発明を詳細に説明する。 The lysine-rich sequence in the pilin domain (PD), one of the constituent domains of the inflammasome, is involved in PD binding. This lysine-rich sequence is a very rare sequence that is hardly observed in other proteins. When there is a substance that binds to this lysine-rich sequence, the present inventors specifically inhibit the binding via PD by binding the substance in advance to PD, that is, effectively form inflammasome formation. As a result of searching for substances that bind to lysine-rich sequences, it was found that various monocarboxylic acids could bind to lysine-rich sequences and specifically control inflammasome formation. It was. The present invention is based on this finding. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
1.スクリーニング方法
本発明は、被検物質について、インフラマソームの構成ドメインの1つであるピリンドメイン(PD)中のリジンリッチ配列への結合能を試験し、リジンリッチ配列に結合した被検物質をインフラマソーム活性化制御物質の有力な候補物質として選抜することにより、インフラマソーム活性化制御物質をスクリーニングする方法に関する。
1. Screening method The present invention examines the test substance binding ability to a lysine-rich sequence in the pilin domain (PD), which is one of the constituent domains of the inflammasome, and detects the test substance bound to the lysine-rich sequence. The present invention relates to a method for screening an inflammasome activation controlling substance by selecting it as a potential candidate substance for the inflammasome activation controlling substance.
本発明において「インフラマソーム」とは、カスパーゼ-1を活性化し、それにより炎症反応をもたらすIL-1β、IL-18生成などを誘導する、細胞内タンパク質複合体を広く意味する。本発明において活性化制御の対象となる「インフラマソーム」は、好ましくは、ピリンドメイン(PD)のリジンリッチ配列を介したNLRファミリータンパク質等の受容体タンパク質とカスパーゼ-1との結合がインフラマソーム形成に必須であるインフラマソームであり、例えばNLRP1インフラマソーム、NLRP3インフラマソーム、NLRP4インフラマソーム、NLRP6インフラマソーム、AIM2インフラマソーム等が挙げられる。 In the present invention, the term “inflammasome” broadly means an intracellular protein complex that activates caspase-1 and thereby induces production of IL-1β, IL-18, etc. that cause an inflammatory response. In the present invention, the “inflammasome” that is the target of activation control preferably has an inflammasome binding between a receptor protein such as an NLR family protein and caspase-1 via a lysine-rich sequence of a pilin domain (PD). Examples of inflammasomes essential for some formation include NLRP1 inflammasome, NLRP3 inflammasome, NLRP4 inflammasome, NLRP6 inflammasome, AIM2 inflammasome, and the like.
本発明において、ピリンドメイン(PD)中の「リジンリッチ配列」は、当業者であれば容易に認識することができる。ピリンドメイン(PD)中の「リジンリッチ配列としては、例えば、インフラマソームを構成するアダプタータンパク質ASCのPD中のKKFKLK(配列番号7)、NLRP3タンパク質のPD中のKKFKMHI(配列番号8)、POP1のKKFKMKI(配列番号9)等のアミノ酸配列が挙げられるが、これらに限定されない。具体的には、例えば、NLRP3インフラマソームの形成に寄与するASCのPD中のKKFKLKは、配列番号2の21番目〜26番目のアミノ酸に相当する。 In the present invention, the “lysine rich sequence” in the pilin domain (PD) can be easily recognized by those skilled in the art. Examples of the lysine-rich sequence in the pilin domain (PD) include KKFKLK (SEQ ID NO: 7) in the PD of the adapter protein ASC constituting the inflammasome, KKFKMHI (SEQ ID NO: 8) in the PD of the NLRP3 protein, POP1 Examples include, but are not limited to, KKFKMKI (SEQ ID NO: 9), etc. Specifically, for example, KKFKLK in ASC PD contributing to the formation of NLRP3 inflammasome is 21 of SEQ ID NO: 2. It corresponds to the 26th amino acid.
本発明において、スクリーニングに供する被検物質としては、モノカルボン酸が好ましい。これは、本発明者らによって見出された、モノカルボン酸がピリンドメイン中のリジンリッチ配列に結合しやすく、それによりインフラマソーム形成(活性化)に影響を及ぼす傾向が強いという知見に基づく。本発明においてモノカルボン酸は、カルボキシル基を1つ有する化合物を指し、例えば短鎖脂肪酸又はアミノ酸が挙げられる。本発明において短鎖脂肪酸とは、炭素数8以下の脂肪酸を指す。短鎖脂肪酸の例としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、イソ吉草酸、カプロン酸、エナント酸、及びカプリル酸などが挙げられる。短鎖脂肪酸は、直鎖脂肪酸であることも好ましい。本発明におけるモノカルボン酸は、限定するものではないが、炭素数8以下であることが好ましく、炭素数7以下であってもよく、例えば炭素数2〜7であってもよい。本発明におけるモノカルボン酸、例えば短鎖脂肪酸又はアミノ酸は、好適には、ヒドロキシル基(カルボキシル基に含まれるものを除く)を有しないものであってよい。ヒドロキシル基を有しないモノカルボン酸であるアミノ酸の例としては、グリシン、アラニン、バリン、ロイシン等が挙げられる。 In the present invention, the test substance used for screening is preferably a monocarboxylic acid. This is based on the finding found by the present inventors that monocarboxylic acids tend to bind to lysine-rich sequences in the pilin domain, thereby strongly affecting inflammasome formation (activation). . In the present invention, monocarboxylic acid refers to a compound having one carboxyl group, and examples thereof include short-chain fatty acids or amino acids. In the present invention, the short chain fatty acid refers to a fatty acid having 8 or less carbon atoms. Examples of short chain fatty acids include formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, isobutyric acid, valeric acid, isovaleric acid, caproic acid, enanthic acid, and caprylic acid. It is also preferred that the short chain fatty acid is a straight chain fatty acid. The monocarboxylic acid in the present invention is not limited, but preferably has 8 or less carbon atoms, may have 7 or less carbon atoms, and may have 2 to 7 carbon atoms, for example. The monocarboxylic acid, for example, a short-chain fatty acid or an amino acid in the present invention may preferably be one having no hydroxyl group (excluding those contained in the carboxyl group). Examples of amino acids that are monocarboxylic acids having no hydroxyl group include glycine, alanine, valine, and leucine.
典型的には、本発明のスクリーニング方法は、上記被検物質を、ピリンドメインのリジンリッチ配列(例えば、KKFKLK)を含むポリペプチドと接触させて、リジンリッチ配列に結合する被検物質を選抜することを含む、インフラマソーム活性化制御物質のスクリーニング方法である。 Typically, in the screening method of the present invention, the test substance is contacted with a polypeptide containing a lysine rich sequence (for example, KKFKLK) of the pilin domain, and a test substance that binds to the lysine rich sequence is selected. A screening method for an inflammasome activation regulator.
本発明において「ピリンドメインのリジンリッチ配列を含むポリペプチド」とは、リジンリッチ配列を含むピリンドメインを有するタンパク質(例えば、インフラマソーム構成タンパク質やピリンタンパク質)、又はそのタンパク質の部分断片であってリジンリッチ配列を含むものを意味する。 In the present invention, the “polypeptide containing a lysine-rich sequence of a pilin domain” means a protein having a pilin domain containing a lysine-rich sequence (for example, an inflammasome-constituting protein or a pilin protein), or a partial fragment of the protein. Means containing lysine rich sequence.
本発明の一実施形態では、モノカルボン酸を、インフラマソーム構成タンパク質由来のピリンドメインのリジンリッチ配列(例えば、KKFKLK)を含むポリペプチドと接触させて、リジンリッチ配列に結合するモノカルボン酸を選抜することにより、インフラマソーム活性化制御物質をスクリーニングすることができる。 In one embodiment of the present invention, a monocarboxylic acid is contacted with a polypeptide comprising a lysine rich sequence (eg, KKFKLK) of a pilin domain derived from an inflammasome-constituting protein to bind the monocarboxylic acid that binds to the lysine rich sequence. By selecting, an inflammasome activation control substance can be screened.
ここで、インフラマソーム構成タンパク質とは、インフラマソームの構成タンパク質である受容体タンパク質又はアダプタータンパク質ASCであって、ピリンドメインを含むものを指す。「インフラマソーム構成タンパク質由来のピリンドメインのリジンリッチ配列を含むポリペプチド」とは、インフラマソーム構成タンパク質の部分断片であって、そのタンパク質のピリンドメイン内のリジンリッチ配列を含む部分断片である。 Here, the inflammasome-constituting protein refers to a receptor protein or adapter protein ASC that is a constituent protein of the inflammasome and includes a pilin domain. “Polypeptide containing a lysine-rich sequence of a pilin domain derived from an inflammasome-constituting protein” is a partial fragment of an inflammasome-constituting protein that includes a lysine-rich sequence within the pilin domain of the protein. .
より具体的には、本発明のスクリーニング方法の好ましい一実施形態として、(i)被検物質を、ピリンドメインのリジンリッチ配列を含むポリペプチド、又はそこからリジンリッチ配列を削除した、リジンリッチ配列を含まないポリペプチドと接触させる工程、(ii)被検物質に結合したポリペプチドを検出する工程、及び(iii)リジンリッチ配列を含むポリペプチドは検出されるがリジンリッチ配列を含まないポリペプチドは検出されない場合にその被検物質を前記リジンリッチ配列に結合する物質として選抜する工程、を含むスクリーニング方法が挙げられる。この方法において、ピリンドメインのリジンリッチ配列を含むポリペプチドと、リジンリッチ配列を含まないポリペプチドとは、リジンリッチ配列が削除されている点以外は、アミノ酸配列が実質的に同一であることが好ましい。ここで「実質的に同一」とは、例えば、リジンリッチ配列に隣接した数個のアミノ酸残基が、リジンリッチ配列を含まないポリペプチドにおいてリジンリッチ配列と共に削除されている場合などの、リジンリッチ配列への結合能の判定に影響を及ぼさない程度の差異がリジンリッチ配列の削除に加えて存在してもよいことを意味する。 More specifically, as a preferred embodiment of the screening method of the present invention, (i) a test substance is a polypeptide containing a lysine-rich sequence of a pilin domain, or a lysine-rich sequence obtained by deleting the lysine-rich sequence therefrom. (Ii) detecting a polypeptide bound to a test substance, and (iii) a polypeptide containing a lysine-rich sequence but not containing a lysine-rich sequence. And a method of selecting a test substance as a substance that binds to the lysine-rich sequence when it is not detected. In this method, the polypeptide containing the lysine-rich sequence of the pilin domain and the polypeptide not containing the lysine-rich sequence may have substantially the same amino acid sequence except that the lysine-rich sequence has been deleted. preferable. Here, “substantially the same” means, for example, that several amino acid residues adjacent to the lysine-rich sequence are deleted together with the lysine-rich sequence in a polypeptide that does not contain the lysine-rich sequence. It means that a difference that does not affect the determination of the binding ability to the sequence may exist in addition to the deletion of the lysine rich sequence.
ピリンドメインのリジンリッチ配列を含むポリペプチド、及びそこからリジンリッチ配列を削除した、リジンリッチ配列を含まないポリペプチドの具体例としては、リジンリッチ配列KKFKLKを含むASC部分断片、及びリジンリッチ配列KKFKLKを含まないASC部分断片が挙げられる。より具体的な例としては、ヒトASCのN末端側からピリンドメイン(PD)中のリジンリッチ配列の手前までを削除した、リジンリッチ配列(典型的には、KKFKLK)を含むASC部分断片と、ヒトASCのN末端側からリジンリッチ配列の終了点又はその付近までを削除した、リジンリッチ配列(典型的には、KKFKLK)を含まないASC部分断片が挙げられる。その一例の模式図は図4Bに見ることができる。リジンリッチ配列KKFKLKを含むASCの部分断片の具体例としては、配列番号4に示されるアミノ酸配列からなるポリペプチド、及び、配列番号4に示されるアミノ酸配列と80%以上、好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上の配列同一性を示しかつリジンリッチ配列KKFKLKを保持するアミノ酸配列からなるポリペプチドが挙げられる。リジンリッチ配列KKFKLKを含まないASC部分断片の具体例としては、配列番号6に示されるアミノ酸配列からなるポリペプチド、又はそれと80%以上、好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上の配列同一性を示しかつリジンリッチ配列KKFKLKを含まないアミノ酸配列からなるポリペプチドが挙げられる。それらのASC部分断片を、それぞれ被検物質と接触させ、リジンリッチ配列を含むASC部分断片のみに結合した被検物質を選抜することができる。なおポジティブコントロールとして、完全長ASC(図4B)も被検物質と接触させて同様に試験することも好ましい。なおASC部分断片に代えて、ピリンドメインのリジンリッチ配列を含むインフラマソームの他の構成タンパク質(例えばNLRP1、NLRP4、NLRP6)から、リジンリッチ配列を含む部分断片及びリジンリッチ配列を含まない部分断片を作製し、同様にスクリーニングに用いることもできる。ピリンドメインのリジンリッチ配列はこれらの構成タンパク質においてもインフラマソームの形成に関与すると考えられることから、そのような他のインフラマソーム構成タンパク質由来の部分断片を用いたスクリーニング方法も、同様にインフラマソーム活性化制御物質の取得に好適である。 Specific examples of the polypeptide containing the lysine-rich sequence of the pilin domain, and the polypeptide without the lysine-rich sequence from which the lysine-rich sequence is deleted include ASC partial fragments containing the lysine-rich sequence KKFKLK, and the lysine-rich sequence KKFKLK ASC partial fragment not containing. As a more specific example, an ASC partial fragment containing a lysine-rich sequence (typically KKFKLK) in which the N-terminal side of human ASC is deleted before the lysine-rich sequence in the pilin domain (PD), An ASC partial fragment that does not contain a lysine-rich sequence (typically KKFKLK) that is deleted from the N-terminal side of human ASC to the end of the lysine-rich sequence or its vicinity. An example schematic can be seen in FIG. 4B. Specific examples of the ASC partial fragment containing the lysine-rich sequence KKFKLK include a polypeptide consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4, and 80% or more, preferably 90% or more of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4. More preferred is a polypeptide having an amino acid sequence showing 95% or more sequence identity and retaining a lysine rich sequence KKFKLK. Specific examples of the ASC partial fragment not containing the lysine rich sequence KKFKLK include a polypeptide comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6, or 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more of the same sequence. And a polypeptide consisting of an amino acid sequence that exhibits sexiness and does not contain the lysine-rich sequence KKFKLK. These ASC partial fragments can be brought into contact with the test substance, respectively, and a test substance that binds only to the ASC partial fragment containing a lysine-rich sequence can be selected. As a positive control, full-length ASC (FIG. 4B) is preferably tested in the same manner by contacting with a test substance. Instead of ASC partial fragments, partial fragments containing lysine-rich sequences and partial fragments not containing lysine-rich sequences from other constitutive proteins of the inflammasome containing lysine-rich sequences of the pilin domain (eg, NLRP1, NLRP4, NLRP6) Can be prepared and used for screening as well. Since the lysine-rich sequence of the pilin domain is thought to be involved in the formation of inflammasomes in these constituent proteins, screening methods using such partial fragments derived from other inflammasome constituent proteins are similarly infrastructural. It is suitable for obtaining a masome activation controlling substance.
ピリンドメインのリジンリッチ配列を含むポリペプチド、及びそこからリジンリッチ配列を削除した、リジンリッチ配列を含まないポリペプチドは、リジンリッチ配列を含むピリンドメインを有するタンパク質を例えば化学的又は酵素的に切断することにより常法により作製することができる。あるいはそれらのポリペプチドは、当業者に周知のペプチド合成法を用いて化学合成することもできるし、遺伝子工学的手法を用いて組換え生産又は合成することもできる。 A polypeptide containing a lysine-rich sequence of a pilin domain, and a polypeptide without a lysine-rich sequence obtained by deleting a lysine-rich sequence from the polypeptide, for example, chemically or enzymatically cleaves a protein having a lysine-rich sequence. By doing so, it can be produced by a conventional method. Alternatively, these polypeptides can be chemically synthesized using peptide synthesis methods well known to those skilled in the art, or can be recombinantly produced or synthesized using genetic engineering techniques.
被検物質と結合したそれらのポリペプチドの検出は任意の方法を用いて行うことができる。そのような検出は、被検物質と結合したポリペプチドの回収工程を含んでもよい。好ましい実施形態では、被検物質と結合したそれらのポリペプチドの回収を容易にするため、被検物質は固体担体に固定化されることが好ましい。固体担体としては、ビーズ(例えば、SGビーズなどのマイクロビーズ、磁性ビーズ等)、薄膜、微細管、フィルター、プレート、チューブ、チップ等が挙げられるが、これらに限定されない。固体担体への被検物質の固定化は、常法により行うことができるが、例えば、任意のリンカーを介して固定化することができる。物質を固定化するための様々な表面修飾を有する固体担体(ビーズなど)が多数市販されており、当業者であれば被検物質の種類に応じて適切なものを選択して用いることができる。図3にはビーズへの被検物質の固定化の例が示されている。例えば、SGビーズやFGビーズなどのマイクロビーズのリンカー末端の官能基(例えばアミノ基)に、ビーズの使用説明書に記載の方法に従って、被検物質を結合させればよい。そのようなビーズの模式図を図4Aに示す。このようなビーズを用いた被検物質の固定化の一例として、例えば被検物質がプロピオン酸である場合には、リンカーのアミノ基に無水コハク酸を反応させることにより、プロピオン酸がリンカーを介して結合されたビーズを作製することができる。また被検物質が酪酸である場合には、リンカーのアミノ基に無水グルタル酸を反応させることにより、酪酸がリンカーを介して結合されたビーズを作製することができる。 Detection of those polypeptides bound to the test substance can be performed using any method. Such detection may include a step of recovering the polypeptide bound to the test substance. In a preferred embodiment, the test substance is preferably immobilized on a solid support in order to facilitate recovery of those polypeptides bound to the test substance. Examples of the solid support include beads (for example, microbeads such as SG beads, magnetic beads, etc.), thin films, microtubes, filters, plates, tubes, chips, and the like, but are not limited thereto. Although the test substance can be immobilized on the solid support by a conventional method, for example, it can be immobilized via any linker. Many solid supports (beads, etc.) having various surface modifications for immobilizing a substance are commercially available, and those skilled in the art can select and use an appropriate one according to the type of test substance. . FIG. 3 shows an example of immobilization of a test substance on beads. For example, a test substance may be bound to a functional group (for example, amino group) at the linker terminal of microbeads such as SG beads and FG beads according to the method described in the bead instruction manual. A schematic diagram of such a bead is shown in FIG. 4A. As an example of immobilization of a test substance using such beads, for example, when the test substance is propionic acid, propionic acid is reacted via the linker by reacting the amino group of the linker with succinic anhydride. Bound beads can be made. Further, when the test substance is butyric acid, beads having butyric acid bonded thereto via the linker can be prepared by reacting glutaric anhydride with the amino group of the linker.
固体担体に固定化した被検物質を、リジンリッチ配列を含むポリペプチド又はリジンリッチ配列を含まないポリペプチドと接触させた後、固体担体を利用した回収法を用いることにより、被検物質と結合したポリペプチドを容易に回収することができる。例えば、固体担体が遊離のビーズである場合には、ビーズとポリペプチドとの接触後、濾過によりビーズを回収し洗浄し、続いて溶出液で処理してビーズに結合したポリペプチドをビーズから溶出させ、電気泳動及び銀染色等により溶出したポリペプチドを検出することにより、その被検物質へのポリペプチドの結合の有無を判定できる。例えば、被検物質が固定化されたビーズ(固体担体)を充填したカラムにポリペプチドをアプライし、カラムを洗浄して非結合ポリペプチドを洗い流した後、溶出液で処理して結合ポリペプチドをビーズから溶出させ、溶出したタンパク質を検出することにより、その被検物質へのポリペプチドの結合の有無を判定できる。リジンリッチ配列を含むポリペプチドを被検物質と接触させた場合は被検物質と結合したポリペプチドが検出されるが、リジンリッチ配列を含まないポリペプチドを同じ被検物質と接触させた場合は被検物質と結合したポリペプチドが検出されない場合には、その被検物質を、ピリンドメインのリジンリッチ配列に結合する物質として判定することができる。 A test substance immobilized on a solid support is contacted with a polypeptide containing a lysine-rich sequence or a polypeptide not containing a lysine-rich sequence, and then bound to the test substance by using a recovery method using the solid support. The recovered polypeptide can be easily recovered. For example, when the solid support is a free bead, after contacting the bead and polypeptide, the bead is collected by filtration, washed, and then treated with an eluate to elute the polypeptide bound to the bead from the bead. The presence or absence of the binding of the polypeptide to the test substance can be determined by detecting the polypeptide eluted by electrophoresis and silver staining. For example, the polypeptide is applied to a column packed with beads (solid support) on which a test substance is immobilized, the column is washed to wash away unbound polypeptide, and then treated with an eluate to bind the bound polypeptide. By eluting from the beads and detecting the eluted protein, the presence or absence of binding of the polypeptide to the test substance can be determined. When a polypeptide containing a lysine-rich sequence is contacted with a test substance, a polypeptide bound to the test substance is detected, but when a polypeptide that does not contain a lysine-rich sequence is contacted with the same test substance, When the polypeptide bound to the test substance is not detected, the test substance can be determined as a substance that binds to the lysine-rich sequence of the pilin domain.
このようにして選抜されたリジンリッチ配列に結合する被検物質は、インフラマソーム活性化制御物質の有力な候補である。本発明に係るスクリーニング方法では、さらに、被検物質のインフラマソーム活性化制御作用を好ましくは細胞内で確認することが好ましい。被検物質に関する細胞内のインフラマソーム活性化制御作用の確認は、上述のリジンリッチ配列への結合能を調べる試験に先行して行ってもよいし、並行して行ってもよいし、リジンリッチ配列への結合能の確認後に行ってもよい。 The test substance that binds to the lysine-rich sequence thus selected is a promising candidate for an inflammasome activation control substance. In the screening method according to the present invention, it is further preferable to confirm the inflammasome activation controlling action of the test substance preferably in a cell. Confirmation of the intracellular inflammasome activation control action of the test substance may be performed prior to the above-described test for examining the binding ability to the lysine-rich sequence, or may be performed in parallel. It may be performed after confirming the binding ability to the rich sequence.
被検物質の、細胞内のインフラマソーム活性化制御作用の確認は、例えば、被検物質の存在下で、哺乳動物細胞(例えば、ヒト細胞)をリポ多糖(LPS)及びアデノシン三リン酸(ATP)で処理し、細胞内でのインフラマソーム形成を検出することにより、行うことができる。この試験に用いる哺乳動物細胞は、インフラマソーム形成能を有する任意の細胞であってよく、ヒト細胞の場合、例えば、PMA(ホルボールミリスチン酸アセテート)で分化誘導したU937細胞、ASC遺伝子を導入し組換え発現させた293T細胞、THP1細胞、プライマリーマクロファージ、血球等が挙げられる。 Confirmation of the intracellular inflammasome activation control action of the test substance can be performed, for example, in the presence of the test substance by transferring mammalian cells (for example, human cells) to lipopolysaccharide (LPS) and adenosine triphosphate ( ATP) and detection of inflammasome formation in the cell can be performed. Mammalian cells used in this test may be any cells having inflammasome-forming ability. In the case of human cells, for example, U937 cells induced to differentiate with PMA (phorbol myristate acetate), ASC gene introduced And recombinantly expressed 293T cells, THP1 cells, primary macrophages, blood cells, and the like.
リポ多糖(LPS)及びアデノシン三リン酸(ATP)は、細胞内のインフラマソーム形成を誘導することが知られている。LPS及びATPの添加濃度は、当業者であれば、用いる細胞の種類や培養条件に合わせてインフラマソーム形成に適した範囲で適宜設定することができる。 Lipopolysaccharide (LPS) and adenosine triphosphate (ATP) are known to induce intracellular inflammasome formation. Those skilled in the art can appropriately set the addition concentrations of LPS and ATP in a range suitable for inflammasome formation according to the type of cells used and culture conditions.
細胞内でのインフラマソーム形成の検出は、被検物質の存在下でLPSとATPでインフラマソーム形成を刺激した後の細胞について、カスパーゼ-1活性を測定することによって行うことができる。被検物質の非存在下でLPSとATPで刺激した場合と比較して同等又はそれ以上のカスパーゼ-1活性上昇が認められれば、インフラマソームの形成(活性化)が検出されたものと判断することができる。一方、被検物質の非存在下でLPSとATPで刺激した場合と比較してカスパーゼ-1活性上昇の有意な抑制が認められれば、インフラマソーム形成(活性化)の阻害が検出されたものと判断することができる。インフラマソーム形成(活性化)の阻害が検出されれば、その被検物質はインフラマソーム活性化阻害作用を有することが確認できる。そのようにして選抜される、インフラマソーム活性化に影響する作用を有する物質を、本発明ではインフラマソーム活性化制御物質と称する。 Detection of inflammasome formation in cells can be performed by measuring caspase-1 activity in cells after stimulation of inflammasome formation with LPS and ATP in the presence of a test substance. If an increase in caspase-1 activity equal to or greater than that of stimulation with LPS and ATP in the absence of the test substance is observed, it is determined that inflammasome formation (activation) has been detected. can do. On the other hand, inhibition of inflammasome formation (activation) was detected when significant increase in caspase-1 activity was observed compared to stimulation with LPS and ATP in the absence of the test substance It can be judged. If inhibition of inflammasome formation (activation) is detected, it can be confirmed that the test substance has an inflammasome activation inhibitory action. A substance having an effect on inflammasome activation selected as such is referred to as an inflammasome activation control substance in the present invention.
細胞内でのインフラマソーム形成の検出は、被検物質の存在下で上記細胞のLPSとATPでインフラマソーム形成を刺激した後、培養液のIL-1β及び/又はIL-18濃度(分泌濃度)を測定することによって行うこともできる。被検物質の非存在下でLPSとATPで刺激した場合と比較して同等又はそれ以上のIL-1β及び/又はIL-18濃度の上昇が認められれば、インフラマソームの形成(活性化)が検出されたものと判断することができる。一方、被検物質の非存在下でLPSとATPで刺激した場合と比較してIL-1β又はIL-18濃度上昇の有意な抑制が認められれば、インフラマソーム形成(活性化)の阻害が検出されたものと判断することができる。インフラマソーム形成(活性化)の阻害が検出されれば、その被検物質はインフラマソーム活性化阻害作用を有することが確認できる。 The detection of inflammasome formation in cells is performed by stimulating inflammasome formation with LPS and ATP from the cells in the presence of the test substance, and then the IL-1β and / or IL-18 concentration (secretion) in the culture medium. It can also be performed by measuring (concentration). Inflammasome formation (activation) if IL-1β and / or IL-18 concentrations are elevated, equivalent to or higher than those stimulated with LPS and ATP in the absence of the test substance Can be determined to be detected. On the other hand, if significant suppression of increase in IL-1β or IL-18 concentration is observed compared to when stimulated with LPS and ATP in the absence of the test substance, inhibition of inflammasome formation (activation) is observed. It can be determined that it has been detected. If inhibition of inflammasome formation (activation) is detected, it can be confirmed that the test substance has an inflammasome activation inhibitory action.
あるいは、別の方法として、FLAG(R)-ASCをコードするDNAを導入し組換え発現させた細胞を、被検物質の存在下でLPSとATPで処理してインフラマソーム形成を刺激した後、細胞溶解液サンプルに対して抗FLAG(R)抗体と抗インフラマソーム受容体タンパク質抗体(例えば、抗NLRP3抗体)を用いてウェスタンブロッティング解析を行い、FLAG(R)-ASCがインフラマソームの受容体タンパク質と結合したかどうかを確認することにより、インフラマソームの形成(活性化)を検出することもできる。FLAG(R)-ASCがインフラマソームの受容体タンパク質と結合した場合に出現するサイズのバンドが認められれば、インフラマソームの形成(活性化)が検出されたものと判断することができる。一方、当該サイズのバンドが消失した場合には、インフラマソーム形成(活性化)の阻害が検出され、その被検物質はインフラマソーム活性化阻害作用を有すると判断することができる。 Alternatively, after inducing the inflammasome formation by treating cells that have been recombinantly expressed by introducing DNA encoding FLAG (R) -ASC with LPS and ATP in the presence of the test substance , Western blotting analysis was performed on cell lysate samples using anti-FLAG (R) antibody and anti-inflammasome receptor protein antibody (eg, anti-NLRP3 antibody), and FLAG (R) -ASC The formation (activation) of inflammasome can also be detected by confirming whether it has bound to the receptor protein. If a band of a size that appears when FLAG (R) -ASC is bound to an inflammasome receptor protein is observed, it can be determined that formation (activation) of the inflammasome has been detected. On the other hand, when the band of the size disappears, inhibition of inflammasome formation (activation) is detected, and it can be determined that the test substance has an inflammasome activation inhibitory action.
細胞内でのインフラマソーム形成の検出には、これらのいずれか1つの方法を実施してもよいし、2つ以上の方法を組み合わせて実施してもよい。また、インフラマソーム形成を検出できる別の任意の方法を用いてもよい。 Any one of these methods may be performed to detect inflammasome formation in the cell, or a combination of two or more methods may be performed. Also, any other method that can detect inflammasome formation may be used.
本発明では以上のようなスクリーニング方法を用いることにより、リジンリッチ配列への結合を介してインフラマソーム形成を制御する作用を有する、インフラマソーム活性化制御物質を取得することができる。本発明の方法によれば、低分子化合物のインフラマソーム活性化制御物質を、効率よく取得することができる。本発明は、上記のスクリーニング方法によって得られるインフラマソーム活性化制御物質も提供する。 In the present invention, by using the screening method as described above, an inflammasome activation controlling substance having an action of controlling inflammasome formation through binding to a lysine-rich sequence can be obtained. According to the method of the present invention, a low molecular compound inflammasome activation controlling substance can be efficiently obtained. The present invention also provides an inflammasome activation regulator obtained by the above screening method.
2.インフラマソーム活性化制御物質及びその用途
上記のようなスクリーニング方法を用いて選抜されるインフラマソーム活性化制御物質は、リジンリッチ配列に結合することにより、インフラマソーム形成に必要なピリンドメインを介した結合に影響を及ぼす。例えば、本発明のスクリーニング方法を用いて選抜されるインフラマソーム活性化阻害作用を有するインフラマソーム活性化制御物質は、リジンリッチ配列に結合することにより、ピリンドメイン(PD)を介した結合を特異的に阻害し、インフラマソーム活性化を阻害し、炎症性サイトカインIL-1β、IL-18の生成を抑制することができ、結果として、炎症性サイトカインが誘導する炎症反応やインフラマソーム活性化によって引き起こされる他の生体反応を抑制することができる。
2. Inflammasome activation regulator and its use The inflammasome activation regulator selected using the screening method as described above binds to a lysine-rich sequence, thereby binding the pilin domain necessary for inflammasome formation. Affects the coupling through For example, an inflammasome activation regulator having an inflammasome activation inhibitory action selected using the screening method of the present invention binds to a lysine-rich sequence, thereby binding via a pilin domain (PD). Can specifically inhibit, inhibit inflammasome activation, suppress the production of inflammatory cytokines IL-1β and IL-18, resulting in inflammatory reaction and inflammasome activity induced by inflammatory cytokines Other biological reactions caused by conversion can be suppressed.
したがって本発明は、上記のようにして得られるインフラマソーム活性化制御物質を含む、インフラマソーム活性化制御用組成物も提供する。本発明において「インフラマソーム活性化制御」とは、in vivo、in vitro又はex vivo等で、インフラマソームの活性化(インフラマソーム形成)の制御をもたらすことをいう。典型的には、「インフラマソーム活性化制御」は、インフラマソーム活性化阻害であり、その場合、当該阻害の結果として炎症性サイトカインIL-1β、IL-18の生成を阻害すること、及びそれらが誘導する炎症反応やインフラマソーム活性化によって引き起こされる他の生体反応を抑制することも包含する。本発明に係るインフラマソーム活性化制御用組成物に含まれるインフラマソーム活性化制御物質は、上述のとおり、好ましくはモノカルボン酸であり、より好ましくは短鎖脂肪酸又はアミノ酸であるモノカルボン酸である。本発明においてインフラマソーム活性化制御物質として用いられ得るモノカルボン酸は、限定するものではないが、炭素数8以下であることが好ましく、炭素数7以下であってもよく、例えば炭素数2〜7であってもよい。本発明におけるインフラマソーム活性化制御物質であるモノカルボン酸、例えば短鎖脂肪酸又はアミノ酸は、好適には、ヒドロキシル基(カルボキシル基に含まれるものを除く)を有しないものであってよい。インフラマソーム活性化制御物質であるモノカルボン酸の好適例としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、及びエナント酸などが挙げられるが、これらに限定するものではない。インフラマソーム活性化制御物質であるアミノ酸の好適例としては、アラニンなどが挙げられるが、これに限定するものではない。 Therefore, the present invention also provides an inflammasome activation control composition containing the inflammasome activation control substance obtained as described above. In the present invention, “inflammasome activation control” means that inflammasome activation (inflammasome formation) is controlled in vivo, in vitro or ex vivo. Typically, “inflammasome activation control” is inhibition of inflammasome activation, in which case inhibiting the production of inflammatory cytokines IL-1β, IL-18 as a result of such inhibition, and It also includes inhibiting the inflammatory reactions they induce and other biological reactions caused by inflammasome activation. As described above, the inflammasome activation control substance contained in the inflammasome activation control composition according to the present invention is preferably a monocarboxylic acid, more preferably a short-chain fatty acid or an amino acid. It is. The monocarboxylic acid that can be used as the inflammasome activation controlling substance in the present invention is not limited, but preferably has 8 or less carbon atoms, and may have 7 or less carbon atoms. It may be ~ 7. The monocarboxylic acid which is an inflammasome activation controlling substance in the present invention, for example, a short-chain fatty acid or an amino acid, may preferably not have a hydroxyl group (excluding those contained in a carboxyl group). Preferable examples of the monocarboxylic acid that is an inflammasome activation controlling substance include, but are not limited to, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid, and enanthic acid. Preferable examples of amino acids that are inflammasome activation regulators include alanine and the like, but are not limited thereto.
本発明に係るインフラマソーム活性化制御用組成物は、インフラマソーム活性化制御物質に加えて、不活性担体(固体又は液体担体)、賦形剤、界面活性剤、結合剤、溶解補助剤、懸濁化剤、コーティング剤、着色剤、保存剤、緩衝剤、pH調整剤等の製剤補助剤を含んでもよい。本発明に係るインフラマソーム活性化制御用組成物は、インフラマソームの活性化制御を介して、例えば炎症性サイトカイン産生制御のために使用するものであってよい。典型的には、本発明に係るインフラマソーム活性化制御用組成物は、インフラマソームの活性化阻害を介して、例えば炎症性サイトカイン産生抑制のために使用するものであり得る。 The composition for controlling inflammasome activation according to the present invention comprises an inactive carrier (solid or liquid carrier), an excipient, a surfactant, a binder, and a solubilizing agent in addition to the inflammasome activation controlling substance. , A suspending agent, a coating agent, a coloring agent, a preservative, a buffering agent, a pH adjusting agent and the like may be included. The composition for controlling inflammasome activation according to the present invention may be used, for example, for controlling the production of inflammatory cytokines via the activation control of inflammasome. Typically, the inflammasome activation control composition according to the present invention may be used, for example, for inhibiting inflammatory cytokine production through inhibition of inflammasome activation.
一実施形態では、本発明に係るインフラマソーム活性化制御用組成物は、それを投与又は摂取した被験体において、インフラマソーム活性化阻害を引き起こし、好ましくは炎症性サイトカインIL-1β、IL-18の産生を抑制し、それらが誘導する炎症反応やインフラマソーム活性化によって引き起こされる他の生体反応を抑制することができる。本発明に係るインフラマソーム活性化制御用組成物は、経口的、又は非経口的に投与することができるが、非経口的に投与することが好ましい。 In one embodiment, the inflammasome activation control composition according to the present invention causes inflammasome activation inhibition in a subject who has been administered or ingested, preferably the inflammatory cytokines IL-1β, IL- The production of 18 can be suppressed, and the inflammatory reaction induced by them and other biological reactions caused by inflammasome activation can be suppressed. The inflammasome activation control composition according to the present invention can be administered orally or parenterally, but is preferably administered parenterally.
本発明に係るインフラマソーム活性化制御用組成物は、細胞又は組織に投与することもできるし、ヒト、家畜(ウマ、ウシ、ヒツジ、ヤギ、ブタ等)、愛玩動物(イヌ、ネコ、ウサギ等)、実験(試験)動物(マウス、ラット、サル等)等を含む任意の哺乳動物(被験体)に投与することもできる。インフラマソーム活性化やその亢進等の異常を伴う疾患(炎症反応若しくは炎症性疾患又はその他の疾患)を有する哺乳動物や、その疾患傾向又は素因を有する哺乳動物、及び生活要因、環境要因又は他の疾患等の要因によりそのような疾患の発症リスクが高い哺乳動物が、好ましい投与対象(被験体)として挙げられる。インフラマソーム活性化を伴う炎症性疾患又はその他の疾患としては、例えば、自己炎症性症候群、糖尿病(特に2型糖尿病)などの糖代謝異常、脂質代謝異常、慢性肝炎、脳卒中、心筋梗塞、アテローム性動脈硬化などの心血管病、痛風、肥満、自己免疫疾患、炎症性腸疾患、血球減少症、アレルギー等が挙げられるが、これらに限定されない。 The inflammasome activation control composition according to the present invention can be administered to cells or tissues, humans, domestic animals (horses, cows, sheep, goats, pigs, etc.), pet animals (dogs, cats, rabbits). Etc.), experimental (test) animals (mouse, rat, monkey, etc.), etc., can be administered to any mammal (subject). Mammals having diseases (inflammatory reaction or inflammatory diseases or other diseases) with abnormalities such as inflammasome activation or enhancement thereof, mammals having the disease tendency or predisposition, life factors, environmental factors or others Mammals having a high risk of developing such diseases due to factors such as these diseases are preferred administration subjects (subjects). Examples of inflammatory diseases or other diseases accompanied by inflammasome activation include abnormal glucose metabolism such as autoinflammatory syndrome, diabetes (particularly type 2 diabetes), abnormal lipid metabolism, chronic hepatitis, stroke, myocardial infarction, atheroma Examples include, but are not limited to, cardiovascular diseases such as atherosclerosis, gout, obesity, autoimmune diseases, inflammatory bowel diseases, cytopenias, and allergies.
本発明に係るインフラマソーム活性化制御用組成物の投与量又は摂取量は、それを医薬品として投与するか又は飲食品として摂取するか、投与経路、ヒトを含む被験体の年齢、体重、症状など、種々の要因を考慮して、適宜設定することができる。本発明に係るインフラマソーム活性化制御用組成物は、単回投与でもよいが、数時間〜数か月の間隔で複数回投与してもよい。 The dose or intake of the inflammasome activation control composition according to the present invention may be administered as a pharmaceutical or a food or drink, administration route, age of a subject including human, body weight, symptoms It can be set as appropriate in consideration of various factors. The inflammasome activation control composition according to the present invention may be administered once, but may be administered multiple times at intervals of several hours to several months.
本発明は、本発明に係るインフラマソーム活性化制御用組成物又は本発明に係るインフラマソーム活性化制御物質を上記のような被験体に投与することを含む、インフラマソーム活性化制御方法、及び炎症性サイトカイン(特にIL-1β及び/又はIL-18)産生制御方法も提供する。好ましい一実施形態では、それらの方法は、インフラマソーム活性化阻害方法、及び炎症性サイトカイン(特にIL-1β及び/又はIL-18)産生抑制方法である。本発明はまた、本発明に係るインフラマソーム活性化制御用組成物又は本発明に係るインフラマソーム活性化制御物質を上記のような被験体に投与することを含む、インフラマソーム活性化に伴う炎症反応又はインフラマソーム活性化によって引き起こされる他の生体反応の抑制方法、及びインフラマソーム活性化を伴う炎症性疾患又は他の疾患の改善、治療又は予防方法も提供する。なお本発明は、インフラマソーム活性化制御用組成物を用いて、インフラマソームの活性化を制御する方法にも関する。このインフラマソームの活性化を制御する方法は、in vivoで実施する方法であってもよいし、in vitroで実施する方法であってもよい。このインフラマソームの活性化を制御する方法は、単離した細胞若しくは組織又はその培養物を対象に行うものであってもよい。 The present invention provides an inflammasome activation control method comprising administering the inflammasome activation control composition according to the present invention or the inflammasome activation control substance according to the present invention to a subject as described above. And methods for controlling the production of inflammatory cytokines (particularly IL-1β and / or IL-18). In a preferred embodiment, the methods are a method for inhibiting inflammasome activation and a method for suppressing inflammatory cytokine (especially IL-1β and / or IL-18) production. The present invention also provides inflammasome activation comprising administering the inflammasome activation control composition according to the present invention or the inflammasome activation control substance according to the present invention to a subject as described above. Also provided are methods for inhibiting accompanying inflammatory responses or other biological responses caused by inflammasome activation, and methods for ameliorating, treating or preventing inflammatory diseases or other diseases associated with inflammasome activation. The present invention also relates to a method for controlling inflammasome activation using the inflammasome activation control composition. The method for controlling the activation of inflammasome may be a method performed in vivo or a method performed in vitro. The method for controlling the activation of inflammasome may be performed on isolated cells or tissues or cultures thereof.
本発明に係るインフラマソーム活性化制御用組成物は、医薬品又は飲食品において好適に使用できる。したがって本発明は、本発明に係るインフラマソーム活性化制御用組成物を含む、医薬品又は飲食品も提供する。本発明に係るインフラマソーム活性化制御用組成物を含む医薬品又は飲食品は、上記インフラマソーム活性化制御物質を有効成分として含む。 The composition for controlling inflammasome activation according to the present invention can be suitably used in pharmaceuticals or foods and drinks. Therefore, this invention also provides the pharmaceutical or food-drinks containing the composition for inflammasome activation control which concerns on this invention. The pharmaceutical or the food or drink containing the inflammasome activation control composition according to the present invention contains the above inflammasome activation control substance as an active ingredient.
本発明に係るインフラマソーム活性化制御用組成物を含む医薬品は、製薬上許容される製剤補助剤、例えば不活性担体(固体又は液体担体)、賦形剤、界面活性剤、結合剤、崩壊剤、滑沢剤、溶解補助剤、懸濁化剤、コーティング剤、着色剤、矯味矯臭剤、保存剤、緩衝剤、pH調整剤等をさらに含んでもよい。具体的には、水、他の水性溶媒、製薬上許容される有機溶媒、コラーゲン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、カルボキシビニルポリマー、アルギン酸ナトリウム、水溶性デキストラン、水溶性デキストリン、カルボキシメチルスターチナトリウム、ペクチン、キサンタンガム、アラビアゴム、カゼイン、ゼラチン、寒天、グリセリン、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ワセリン、パラフィン、ステアリルアルコール、ステアリン酸、ヒト血清アルブミン、マンニトール、ソルビトール、ラクトースなどの他、リポゾームなどの人工細胞構造物等を含んでもよい。製剤補助剤は、製剤の剤形に応じて適宜又は組み合わせて選択されうる。本発明に係るインフラマソーム活性化制御用組成物を含む医薬品はまた、適当量のビタミン、ミネラル、糖類、アミノ酸、ペプチド類等をさらに含んでもよいし、抗生物質などの他の有効成分をさらに含んでもよい。 The pharmaceutical comprising the inflammasome activation control composition according to the present invention is a pharmaceutically acceptable formulation adjuvant such as an inert carrier (solid or liquid carrier), excipient, surfactant, binder, disintegration. Agents, lubricants, solubilizers, suspending agents, coating agents, coloring agents, flavoring agents, preservatives, buffering agents, pH adjusting agents and the like may be further included. Specifically, water, other aqueous solvents, pharmaceutically acceptable organic solvents, collagen, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, carboxyvinyl polymer, sodium alginate, water-soluble dextran, water-soluble dextrin, sodium carboxymethyl starch, pectin, Xanthan gum, gum arabic, casein, gelatin, agar, glycerin, propylene glycol, polyethylene glycol, petrolatum, paraffin, stearyl alcohol, stearic acid, human serum albumin, mannitol, sorbitol, lactose, and other artificial cell structures such as liposomes, etc. May be included. The formulation adjuvant can be selected appropriately or in combination depending on the dosage form of the formulation. The pharmaceutical comprising the inflammasome activation control composition according to the present invention may further contain an appropriate amount of vitamins, minerals, sugars, amino acids, peptides, etc., and further contains other active ingredients such as antibiotics. May be included.
本発明に係るインフラマソーム活性化制御用組成物を含む医薬品は、錠剤、顆粒剤、散剤、丸剤、カプセル剤等の固形製剤、液剤、懸濁剤、シロップ剤などの液体製剤、ジェル剤、エアロゾル剤等の任意の剤形に製剤化されたものであってよい。液体製剤として用いる場合には、本発明に係るインフラマソーム活性化制御用組成物を含む医薬品は、本発明に係るインフラマソーム活性化制御用組成物を、使用する直前に例えば生理食塩水中に再構成することを意図した乾燥物として製剤化することもできる。本発明に係る医薬品におけるインフラマソーム活性化制御物質の配合量は剤形、使用する製剤補助剤、対象疾患の重症度などによって異なり、特に限定されない。 The pharmaceuticals containing the inflammasome activation control composition according to the present invention are solid preparations such as tablets, granules, powders, pills and capsules, liquid preparations such as liquids, suspensions and syrups, and gels. In addition, it may be formulated into any dosage form such as an aerosol. When used as a liquid preparation, the pharmaceutical product containing the inflammasome activation control composition according to the present invention is prepared, for example, in physiological saline immediately before using the inflammasome activation control composition according to the present invention. It can also be formulated as a dry product intended to be reconstituted. The amount of the inflammasome activation controlling substance in the pharmaceutical product according to the present invention varies depending on the dosage form, the formulation adjuvant to be used, the severity of the target disease, etc., and is not particularly limited.
本発明に係るインフラマソーム活性化制御用組成物を含む飲食品は、食品として許容される製剤補助剤を含んでもよい。そのような製剤補助剤としては、上記の医薬品について記載したものと同様の製剤補助剤を用いることができる。本発明に係るインフラマソーム活性化制御用組成物を含む飲食品は、加工食品、惣菜、菓子、調味料、飲料等の任意の飲食品であってよい。本発明に係る飲食品は、機能性食品であってもよい。本発明において「機能性食品」は、生体に対して一定の機能性を有する食品を意味し、例えば、特定保健用食品(条件付きトクホ[特定保健用食品]を含む)及び栄養機能食品を含む保健機能食品、特別用途食品、栄養補助食品、健康補助食品、サプリメント製品(例えば、錠剤、被覆錠、糖衣錠、カプセル及び液剤などの各種剤形のもの)及び美容食品(例えばダイエット食品)などのいわゆる健康食品全般を包含する。本発明の機能性食品はまた、コーデックス(FAO/WHO合同食品規格委員会)の食品規格に基づく健康強調表示(Health claim)が適用される健康食品を包含する。本発明に係る機能性食品は、例えば、インフラマソーム活性化に関連する炎症反応を有する疾患若しくは症状を有するか又はその炎症反応を生じやすい傾向があるヒトのためのサプリメントであってよい。本発明に係る機能性食品はまた、インフラマソーム活性化を伴う他の疾患若しくは他の症状を有するか又はそれらを生じやすい傾向があるヒトのためのサプリメントであってよい。 The food or drink containing the composition for controlling inflammasome activation according to the present invention may contain a formulation adjuvant acceptable as a food. As such formulation adjuvants, the same formulation adjuvants as those described above for the pharmaceutical products can be used. The food / beverage products containing the composition for inflammasome activation control according to the present invention may be any food / beverage products such as processed foods, side dishes, confectionery, seasonings, and beverages. The food or drink according to the present invention may be a functional food. In the present invention, “functional food” means food having a certain functionality with respect to a living body, and includes, for example, food for specified health use (including conditional tokuho [food for specified health use]) and nutritional function food. So-called functional health foods, special-purpose foods, dietary supplements, health supplements, supplement products (for example, tablets, coated tablets, dragees, capsules, liquids, etc.) and beauty foods (for example, diet foods) Includes all health foods. The functional food of the present invention also includes a health food to which a health claim based on the food standards of Codex (FAO / WHO Joint Food Standards Committee) is applied. The functional food according to the present invention may be, for example, a supplement for a human having a disease or symptom having an inflammatory response associated with inflammasome activation or prone to the inflammatory response. The functional food according to the present invention may also be a supplement for humans who have or are prone to other diseases or other symptoms associated with inflammasome activation.
本発明に係る飲食品は、固体、液体、混合物、懸濁液、ペースト、ゲル状、粉末、顆粒、カプセル等の任意の食品形態であってよい。本発明に係るインフラマソーム活性化制御用組成物又はインフラマソーム活性化制御物質は、当業者が利用可能である任意の適切な方法によって、飲食品に含有させればよい。例えば、本発明に係るインフラマソーム活性化制御用組成物又はインフラマソーム活性化制御物質を、液状、ゲル状、固体状、混合物状、粉末状又は顆粒状に調製した後、それを飲食品に配合してもよいし、飲食品の原料中に直接添加した後に飲食品に加工してもよい。本発明に係るインフラマソーム活性化制御用組成物又はインフラマソーム活性化制御物質を、カプセル封入してもよいし、可食フィルムや食用コーティング剤などで包み込んでもよい。また本発明に係るインフラマソーム活性化制御用組成物又はインフラマソーム活性化制御物質に適切な賦形剤等を加えた後、錠剤などの任意の形状に成形してもよい。本発明に係る飲食品は、例えば、各種食品(牛乳、清涼飲料、発酵乳、ヨーグルト、チーズ、パン、ビスケット、クラッカー、ピッツァクラスト、調製粉乳、流動食、病者用食品、栄養食品、冷凍食品、加工食品その他の市販食品等)に、本発明に係るインフラマソーム活性化制御用組成物又はインフラマソーム活性化制御物質を添加して調製してもよい。 The food and drink according to the present invention may be in any food form such as solid, liquid, mixture, suspension, paste, gel, powder, granule, capsule and the like. The composition for controlling inflammasome activation or the inflammasome activation controlling substance according to the present invention may be contained in a food or drink by any appropriate method available to those skilled in the art. For example, after preparing the inflammasome activation control composition or inflammasome activation control substance according to the present invention in a liquid, gel, solid, mixture, powder or granule, You may mix | blend with, and after adding directly in the raw material of food-drinks, you may process into food-drinks. The inflammasome activation control composition or inflammasome activation control substance according to the present invention may be encapsulated, or may be encapsulated with an edible film or an edible coating agent. Moreover, after adding an appropriate excipient | filler etc. to the composition for inflammasome activation control which concerns on this invention, or an inflammasome activation control substance, you may shape | mold into arbitrary shapes, such as a tablet. The food and drink according to the present invention include, for example, various foods (milk, soft drinks, fermented milk, yogurt, cheese, bread, biscuits, crackers, pizza crusts, prepared powdered milk, liquid foods, food for the sick, nutritional foods, frozen foods. , Processed foods and other commercial foods) may be prepared by adding the inflammasome activation control composition or inflammasome activation control substance according to the present invention.
本発明に係るインフラマソーム活性化制御用組成物を含む飲食品においては、水、タンパク質、糖質、脂質、ビタミン類、ミネラル類、有機酸、有機塩基、果汁、フレーバー類等も含有させることができる。タンパク質としては、例えば全脂粉乳、脱脂粉乳、部分脱脂粉乳、カゼイン、ホエイ粉、ホエイタンパク質、ホエイタンパク質濃縮物、ホエイタンパク質分離物、α−カゼイン、β−カゼイン、κ−カゼイン、β−ラクトグロブリン、α−ラクトアルブミン、ラクトフェリン、大豆タンパク質、鶏卵タンパク質、肉タンパク質等の動植物性タンパク質、これらの分解物;バター、乳清ミネラル、クリーム、ホエイ、非タンパク態窒素、シアル酸、リン脂質、乳糖等の各種乳由来成分などが挙げられる。カゼインホスホペプチド、アルギニン、リジン等のペプチドやアミノ酸を含んでいてもよい。糖質としては、例えば、糖類、加工澱粉(テキストリンのほか、可溶性澱粉、ブリティッシュスターチ、酸化澱粉、澱粉エステル、澱粉エーテル等)、食物繊維などが挙げられる。脂質としては、例えば、ラード、魚油等、これらの分別油、水素添加油、エステル交換油等の動物性油脂;パーム油、サフラワー油、コーン油、ナタネ油、ヤシ油、これらの分別油、水素添加油、エステル交換油等の植物性油脂などが挙げられる。ビタミン類としては、例えば、ビタミンA、カロチン類、ビタミンB群、ビタミンC、ビタミンD群、ビタミンE、ビタミンK群、ビタミンP、ビタミンQ、ナイアシン、ニコチン酸、パントテン酸、ビオチン、イノシトール、コリン、葉酸などが挙げられ、ミネラル類としては、例えば、カルシウム、カリウム、マグネシウム、ナトリウム、銅、鉄、マンガン、亜鉛、セレンなどが挙げられる。有機酸としては、例えば、リンゴ酸、クエン酸、乳酸、酒石酸、エリソルビン酸などが挙げられる。これらの成分は、2種以上を組み合わせて使用することもでき、それぞれ合成物であっても天然物であってもよい。 The food and drink containing the inflammasome activation control composition according to the present invention should also contain water, protein, carbohydrates, lipids, vitamins, minerals, organic acids, organic bases, fruit juices, flavors and the like. Can do. Examples of the protein include whole milk powder, skim milk powder, partially skimmed milk powder, casein, whey powder, whey protein, whey protein concentrate, whey protein isolate, α-casein, β-casein, κ-casein, β-lactoglobulin , Α-lactalbumin, lactoferrin, soy protein, chicken egg protein, meat protein and other animal and vegetable proteins, their degradation products; butter, whey minerals, cream, whey, non-protein nitrogen, sialic acid, phospholipid, lactose, etc. And various milk-derived components. It may contain peptides and amino acids such as casein phosphopeptide, arginine and lysine. Examples of the saccharide include saccharides, processed starch (in addition to text phosphorus, soluble starch, British starch, oxidized starch, starch ester, starch ether, etc.), dietary fiber, and the like. Examples of the lipid include animal oils such as lard, fish oil, etc., fractionated oils, hydrogenated oil, transesterified oil, etc .; palm oil, safflower oil, corn oil, rapeseed oil, coconut oil, fractionated oils thereof, Examples include vegetable oils such as hydrogenated oils and transesterified oils. Examples of vitamins include vitamin A, carotene, vitamin B group, vitamin C, vitamin D group, vitamin E, vitamin K group, vitamin P, vitamin Q, niacin, nicotinic acid, pantothenic acid, biotin, inositol, choline. Examples of minerals include calcium, potassium, magnesium, sodium, copper, iron, manganese, zinc, and selenium. Examples of the organic acid include malic acid, citric acid, lactic acid, tartaric acid, erythorbic acid, and the like. These components can be used in combination of two or more, and each may be a synthetic product or a natural product.
本発明に係るインフラマソーム活性化制御用組成物を含む医薬品又は飲食品は、インフラマソーム活性化制御用又は炎症性サイトカイン(特にIL-1β及び/又はIL-18)産生制御用、より具体的には、インフラマソーム活性化に伴う炎症反応(特にIL-1β及び/又はIL-18により誘導される炎症反応)の抑制用に用いるものであってよい。 The medicinal product or food or drink containing the composition for controlling inflammasome activation according to the present invention is more specifically for controlling inflammasome activation or for controlling production of inflammatory cytokines (particularly IL-1β and / or IL-18). Specifically, it may be used for suppression of an inflammatory response (particularly an inflammatory response induced by IL-1β and / or IL-18) associated with inflammasome activation.
本発明はまた、本発明に係るインフラマソーム活性化制御用組成物又はインフラマソーム活性化制御物質を含む飼料用添加物も提供する。本発明に係る飼料用添加物は、固体、液体、混合物、懸濁液、ペースト、ゲル状、粉末、顆粒、カプセル等の任意の形態であってよい。本発明に係るインフラマソーム活性化制御用組成物を含む飼料用添加物は、飼料用添加物に使用され得る任意の補助剤、例えば不活性担体(固体又は液体担体)、賦形剤、界面活性剤、結合剤、崩壊剤、滑沢剤、溶解補助剤、懸濁化剤、コーティング剤、着色剤、矯味矯臭剤、保存剤、緩衝剤、pH調整剤等をさらに含んでもよい。飼料用添加物はまた、適当量のビタミン、ミネラル、糖類、アミノ酸、ペプチド類等の他の成分をさらに含んでもよいし、抗生物質などの他の有効成分をさらに含んでもよい。本発明に係る飼料用添加物は、家畜や愛玩動物等の動物(好ましくは哺乳動物)の飼料に適宜配合することができる。本発明に係る飼料用添加物を飼料に配合することにより、インフラマソーム活性化制御物質を家畜や愛玩動物等の動物に摂取させることが容易になる。 The present invention also provides a feed additive containing the inflammasome activation control composition or inflammasome activation control substance according to the present invention. The feed additive according to the present invention may be in any form such as solid, liquid, mixture, suspension, paste, gel, powder, granule, capsule and the like. The feed additive containing the composition for controlling inflammasome activation according to the present invention may be any adjuvant that can be used for the feed additive, such as an inert carrier (solid or liquid carrier), excipient, interface. Activators, binders, disintegrants, lubricants, solubilizers, suspending agents, coating agents, coloring agents, flavoring agents, preservatives, buffering agents, pH adjusting agents and the like may further be included. The feed additive may further contain other components such as vitamins, minerals, sugars, amino acids, peptides and the like in appropriate amounts, and may further include other active ingredients such as antibiotics. The feed additive according to the present invention can be appropriately blended in the feed of animals such as domestic animals and pets (preferably mammals). By blending the feed additive according to the present invention into the feed, it becomes easy to ingest animals such as domestic animals and pets with the inflammasome activation control substance.
本発明に係るインフラマソーム活性化制御用組成物又はインフラマソーム活性化制御物質を含む医薬品若しくは飲食品、又は飼料用添加物の投与又は摂取の対象(被験体)は、インフラマソーム活性化制御用組成物について記載したものと同様である。 The inflammasome activation control composition or inflammasome activation control substance-containing pharmaceutical or food / drink product or feed additive (subject) to be administered or ingested according to the present invention is subject to inflammasome activation. The same as described for the control composition.
本発明に係るインフラマソーム活性化阻害用組成物又はインフラマソーム活性化制御物質を含む医薬品、飲食品及び飼料用添加物は、インフラマソーム活性化制御用であってよく、例えば、インフラマソーム活性化に伴う炎症反応又は他の生体反応の制御(特に、抑制)、又はインフラマソーム活性化を伴う炎症性疾患や他の疾患の改善、治療、又は予防のために好適に用いることができる。インフラマソーム活性化に伴う炎症反応の制御は、限定するものではないが、例えば炎症性サイトカインの量、特にIL-1β及びIL-18の量を指標として判断することができる。 The pharmaceutical, food and drink, and feed additive containing the inflammasome activation inhibiting composition or inflammasome activation controlling substance according to the present invention may be for inflammasome activation control, for example, inflammasome It is preferably used for the control (particularly suppression) of inflammatory reactions or other biological reactions associated with some activation, or the improvement, treatment, or prevention of inflammatory diseases or other illnesses associated with inflammasome activation. it can. Control of the inflammatory response accompanying inflammasome activation is not limited, but for example, the amount of inflammatory cytokines, particularly the amount of IL-1β and IL-18 can be determined as an index.
以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれら実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the technical scope of the present invention is not limited to these examples.
[実施例1]
(1)FLAG-ASC発現ベクター及びNLRP3発現ベクターの作製
FLAG-ASC及びNLRP3を293T細胞で組換え発現させるために、以下のように動物細胞発現ベクターを作製した。
[Example 1]
(1) Preparation of FLAG-ASC expression vector and NLRP3 expression vector
In order to recombinantly express FLAG-ASC and NLRP3 in 293T cells, an animal cell expression vector was prepared as follows.
(a) FLAG-ASC発現ベクター
ヒト白血病細胞株U937細胞からクローニングしたASC cDNAを鋳型とし、以下のプライマーを用いてヒトASC遺伝子全長(配列番号1;GenBankアクセッション番号AB023416)を含むDNA断片をPCRで増幅し、FLAGエピトープタグをクローン化遺伝子の5'末端に融合させることができる発現ベクターpCMV10-FLAG(Sigma社)のEco RI-Bgl II部位に挿入することにより、FLAG-ASC発現ベクターを作製した。
プライマー(フォワード): 5’-TTTGAATTCAATGGGGCGCGCGCGCGACGCC-3’(配列番号10)
プライマー(リバース): 5’-TTTTAGATCTTCAGCTCCGCTCCAGGTCCTC-3’(配列番号11)
(A) FLAG-ASC expression vector A DNA fragment containing the full length of human ASC gene (SEQ ID NO: 1; GenBank Accession No. AB023416) was PCRed using ASC cDNA cloned from human leukemia cell line U937 cells as a template and using the following primers: FLAG-ASC expression vector by inserting into the Eco RI-Bgl II site of the expression vector pCMV10-FLAG (Sigma), which can be amplified with the FLAG epitope tag and fused to the 5 'end of the cloned gene did.
Primer (forward): 5'-TTTGAATTCAATGGGGCGCGCGCGCGCGACGCC-3 '(SEQ ID NO: 10)
Primer (reverse): 5'-TTTTAGATCTTCAGCTCCGCTCCAGGTCCTC-3 '(SEQ ID NO: 11)
(b) NLRP3発現ベクター
U937細胞からクローニングしたNLRP3 cDNAを鋳型として以下のプライマーを用いてNLRP3遺伝子全長を含むDNA断片をPCRで増幅し、動物細胞発現ベクターpcDNA3.1(INVITROGEN社)のBam HI-Xho I部位に挿入することにより、NLRP3発現ベクターを作製した。
プライマー(フォワード): 5’-TTTTGGATCCATGAAGATGGCAAGCACCCGC-3’(配列番号12)
プライマー(リバース): 5’-TTTTCTCGAGCTACCAAGAAGGCTCAAAGAG-3’(配列番号13)
(B) NLRP3 expression vector
Using NLRP3 cDNA cloned from U937 cells as a template, the following primers are used to amplify a DNA fragment containing the full length of the NLRP3 gene by PCR and insert it into the Bam HI-Xho I site of animal cell expression vector pcDNA3.1 (INVITROGEN) Thus, an NLRP3 expression vector was prepared.
Primer (forward): 5'-TTTTGGATCCATGAAGATGGCAAGCACCCGC-3 '(SEQ ID NO: 12)
Primer (reverse): 5'-TTTTCTCGAGCTACCAAGAAGGCTCAAAGAG-3 '(SEQ ID NO: 13)
(2)FLAG-ASCとNLRP3の結合を指標としたインフラマソーム形成制御物質の選抜
上記で作製したFLAG-ASC発現ベクター及びNLRP3発現ベクターを、10cmディッシュに培地DMEM+10% FCSで培養した293T細胞に、Lipofectamin(登録商標)2000(Invitrogen社)をInvitrogen社の添付プロトコールに従って用いて遺伝子導入した。遺伝子導入後24時間にわたり細胞を培養した後、被検物質としてモノカルボン酸(1mMのプロピオン酸、酪酸、又は乳酸)の存在下で12時間培養し、添加したLPS(100ng/ml)/ATP(1mM)を1時間反応させて細胞を回収した。回収した細胞はPBS 1mlで2回洗浄した後、溶解バッファー(20mM Hepes(pH7.9)、100mM NaCl、10%グリセロール、1mM EDTA、0.1% NP-40)500μlに懸濁して氷上で10分間静置して溶解した。溶解物は、20,000×g、4℃で5分間遠心して上清を回収し、これを10μlの抗FLAG M1抗体-アガロースゲル(Sigma社)と1時間反応させて免疫沈降を行った。反応後、溶解バッファー500μlで三回洗浄した後、残ったアガロースゲルに20μlのSDSローディングバッファー(0.125M Tris-HCl、2% SDS、10% グリセリン、0.005% BPB、5% メルカプトエタノール)を加えて加熱して溶出した。サンプルをSDS-PAGEに供した後、抗FLAG抗体(Sigma社)又は抗NLRP3抗体(Abcam社)を用いてウェスタンブロッティングを行ってFLAG-ASC又はNLRP3を検出した。その結果、抗FLAG抗体による検出では、抗FLAG抗体アガロースで回収された、FLAG-ASCに相当するバンドと、これと結合してインフラマソームを形成したNLRP3のバンドが検出された。そこで、抗NLRP3抗体による検出結果から、その後者に相当するサイズのバンドの有無に基づき、NLRP3がインフラマソームを形成できたかどうかを判定した。
(2) Selection of inflammasome formation regulator using the binding of FLAG-ASC and NLRP3 as an indicator 293T cultured in the medium DMEM + 10% FCS in the 10cm dish of the FLAG-ASC expression vector and NLRP3 expression vector prepared above Cells were transfected with Lipofectamin (registered trademark) 2000 (Invitrogen) according to the attached protocol of Invitrogen. After culturing the cells for 24 hours after gene introduction, the cells were cultured for 12 hours in the presence of monocarboxylic acid (1 mM propionic acid, butyric acid, or lactic acid) as a test substance, and added LPS (100 ng / ml) / ATP ( 1 mM) was allowed to react for 1 hour to recover the cells. The collected cells were washed twice with 1 ml of PBS, suspended in 500 μl of lysis buffer (20 mM Hepes (pH 7.9), 100 mM NaCl, 10% glycerol, 1 mM EDTA, 0.1% NP-40) and allowed to stand on ice for 10 minutes. And dissolved. The lysate was centrifuged at 20,000 × g and 4 ° C. for 5 minutes to recover the supernatant, which was reacted with 10 μl of anti-FLAG M1 antibody-agarose gel (Sigma) for 1 hour for immunoprecipitation. After the reaction, after washing three times with 500 μl of lysis buffer, add 20 μl of SDS loading buffer (0.125M Tris-HCl, 2% SDS, 10% glycerin, 0.005% BPB, 5% mercaptoethanol) to the remaining agarose gel. Elute by heating. After subjecting the sample to SDS-PAGE, Western blotting was performed using an anti-FLAG antibody (Sigma) or an anti-NLRP3 antibody (Abcam) to detect FLAG-ASC or NLRP3. As a result, in the detection with the anti-FLAG antibody, a band corresponding to FLAG-ASC recovered with the anti-FLAG antibody agarose and a band of NLRP3 which was combined with this to form an inflammasome were detected. Therefore, whether or not NLRP3 was able to form an inflammasome was determined based on the detection result of the anti-NLRP3 antibody based on the presence or absence of a band corresponding to the latter.
抗NLRP3抗体による検出結果を図2に示す。コントロールは被検物質を添加しなかったサンプル、(−)はFLAG-ASCとNLRP3を293T細胞に遺伝子導入していないサンプルを示している。図2に示すように、コントロールでは、FLAG-ASCと結合してインフラマソームを形成することにより抗FLAG抗体アガロースで回収されたNLRP3が、バンドとして検出された。一方、プロピオン酸又は酪酸の存在下では、NLRP3の結合が顕著に減弱していた。この結果から、短鎖脂肪酸であるプロピオン酸及び酪酸はそれぞれ、NLRP3のインフラマソーム形成を阻害することが示された。 FIG. 2 shows the results of detection with anti-NLRP3 antibody. The control represents a sample to which no test substance was added, and (−) represents a sample in which FLAG-ASC and NLRP3 were not introduced into the 293T cells. As shown in FIG. 2, in the control, NLRP3 recovered by the anti-FLAG antibody agarose by binding to FLAG-ASC to form an inflammasome was detected as a band. On the other hand, the binding of NLRP3 was significantly attenuated in the presence of propionic acid or butyric acid. From these results, it was shown that propionic acid and butyric acid, which are short-chain fatty acids, inhibit NLRP3 inflammasome formation, respectively.
[実施例2]
(1)被検物質固定化マイクロビーズの作製
アフィニティナノビーズ(FGビーズ)のリンカーに無水コハク酸又は無水グルタル酸を反応させることで、それぞれプロピオン酸又は酪酸を固定化した状態のアフィニティビーズを作製した(図3、図4A)。具体的には、アミノ基型アフィニティビーズ(アミノビーズ;多摩川精機社)に、10mMの無水グルタル酸を混合し、室温で12時間反応させた後、4%無水酢酸を加えて6時間反応させ、残ったアミノ基をマスキングすることにより、酪酸を固定化したアフィニティナノビーズを作製した。同様にアミノ基型アフィニティビーズ(アミノビーズ;多摩川精機社)に、10mMの無水コハク酸を混合し、室温で12時間反応させた後、4%無水酢酸を加えて6時間反応させ、残ったアミノ基をマスキングすることにより、プロピオン酸を固定化したアフィニティナノビーズを作製した。
[Example 2]
(1) Preparation of test substance-immobilized microbeads Affinity beads with propionic acid or butyric acid immobilized thereon were prepared by reacting succinic anhydride or glutaric anhydride with the linker of affinity nanobeads (FG beads). (FIG. 3, FIG. 4A). Specifically, amino group type affinity beads (amino beads; Tamagawa Seiki Co., Ltd.) were mixed with 10 mM glutaric anhydride, reacted at room temperature for 12 hours, then added with 4% acetic anhydride and reacted for 6 hours. By masking the remaining amino groups, affinity nanobeads with butyric acid immobilized thereon were prepared. Similarly, amino group type affinity beads (amino beads; Tamagawa Seiki Co., Ltd.) were mixed with 10 mM succinic anhydride, reacted at room temperature for 12 hours, then added with 4% acetic anhydride and reacted for 6 hours. By masking the group, affinity nanobeads with immobilized propionic acid were produced.
(2)ASC全長断片及び部分断片の作製
ASCのピリンドメイン(PD)の塩基性アミノ酸(リジン)に富んだアミノ酸配列部分(KKFKLK;リジンリッチ配列)に結合する物質の検出に用いるため、ASCのN末端側からリジンリッチ配列の手前までの18アミノ酸を削除したASC部分断片(Δ18 ASC;177アミノ酸長;図4B)と、リジンリッチ配列の終了点までの27アミノ酸を削除したASC部分断片(Δ27 ASC;168アミノ酸長;図4B)を作製した。
(2) Production of full-length ASC fragments and partial fragments
From the N-terminal side of ASC to the front of the lysine-rich sequence for detection of substances that bind to the amino acid sequence part (KKFKLK; lysine-rich sequence) rich in basic amino acids (lysine) of the pilin domain (PD) of ASC ASC partial fragment from which 18 amino acids were deleted (Δ18 ASC; 177 amino acids long; FIG. 4B) and ASC partial fragment from which 27 amino acids up to the end of the lysine-rich sequence were deleted (Δ27 ASC; 168 amino acids long; FIG. 4B) did.
具体的には、まず、GSTタグ融合タンパク質発現用の大腸菌発現ベクターpGEX6P-1(GE healthcare社)のEco RI-Sal I部位に、ヒトASC cDNA(195アミノ酸長のヒトASC全長アミノ酸配列又はそのN末端アミノ酸18残基若しくは27残基を欠損したアミノ酸配列をコードするcDNA)を挿入したベクターを作製した。ヒトASC cDNAは、以下のPCRプライマーを用いてPCR増幅により調製して用いた。
プライマー(フォワード; ASC全長): 5’-TTTGAATTCATGGGGCGCGCGCGCGACGCC-3’ (配列番号14)
プライマー(フォワード; ASCΔ18): 5’-TTTGAATTCGCCGAGCTCAAGAAG-3’ (配列番号15)
プライマー(フォワード; ASCΔ27): 5’-TTTGAATTCCTGCTGTCGGTGCCGCTG-3’ (配列番号16)
プライマー(リバース): 5’-TTTTGCTAGCTCAGCTCCGCTCCAGGTCCTC-3’ (配列番号17)
Specifically, first, the human ASC cDNA (195 amino acid long human ASC full-length amino acid sequence or its N) was inserted into the Eco RI-Sal I site of an E. coli expression vector pGEX6P-1 (GE healthcare) for GST tag fusion protein expression. A vector in which a cDNA encoding an amino acid sequence lacking 18 or 27 amino acids at the terminal was inserted was prepared. Human ASC cDNA was prepared by PCR amplification using the following PCR primers.
Primer (forward; ASC full length): 5'-TTTGAATTCATGGGGCGCGCGCGCGACGCC-3 '(SEQ ID NO: 14)
Primer (forward; ASCΔ18): 5'-TTTGAATTCGCCGAGCTCAAGAAG-3 '(SEQ ID NO: 15)
Primer (forward; ASCΔ27): 5'-TTTGAATTCCTGCTGTCGGTGCCGCTG-3 '(SEQ ID NO: 16)
Primer (reverse): 5'-TTTTGCTAGCTCAGCTCCGCTCCAGGTCCTC-3 '(SEQ ID NO: 17)
作製したベクターを導入して大腸菌株BL21(DE)を形質転換し、LB培地で培養後、1mM IPTG(和光純薬工業社)を加えて組換えタンパク質発現を誘導した。菌体を超音波処理で破砕し、グルタチオンセファロース(GE healthcare社)を用いて組換えタンパク質を濃縮し、GSTタグをGST融合タンパク質切断用プロテアーゼPrecision protease(GE healthcare社)で切断し、遊離した組換えASCタンパク質を回収した。 The prepared vector was introduced to transform Escherichia coli strain BL21 (DE), cultured in LB medium, and 1 mM IPTG (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to induce recombinant protein expression. The cells were disrupted by sonication, the recombinant protein was concentrated using glutathione sepharose (GE healthcare), and the GST tag was cleaved with the GST fusion protein cleavage protease Precision protease (GE healthcare) and released. The replacement ASC protein was recovered.
得られた組換えASCタンパク質のうち、全長ASCのアミノ酸配列を配列番号2に、それをコードする塩基配列を配列番号1に示す。またΔ18 ASCのアミノ酸配列を配列番号4に、それをコードする塩基配列を配列番号3に示す。さらにΔ27 ASCのアミノ酸配列を配列番号6に、それをコードする塩基配列を配列番号5に示す。 Among the obtained recombinant ASC proteins, the amino acid sequence of full-length ASC is shown in SEQ ID NO: 2, and the base sequence encoding it is shown in SEQ ID NO: 1. The amino acid sequence of Δ18 ASC is shown in SEQ ID NO: 4, and the base sequence encoding it is shown in SEQ ID NO: 3. Further, the amino acid sequence of Δ27 ASC is shown in SEQ ID NO: 6, and the base sequence encoding it is shown in SEQ ID NO: 5.
(3)ASCピリンドメインのリジンリッチ配列に結合する物質の検出
上記で作製した組換えASCタンパク質(全長ASC又はASC部分断片)5μgと、上記で作製したプロピオン酸固定化ビーズ0.2μgを結合バッファー(binding buffer)(20mM Hepes、100mM NaCl、10% グリセロール、0.1% NP40)200μl中に混和して1時間反応させた。遠心によりビーズを回収し、結合バッファーで3回洗浄後、ビーズに結合したタンパク質をSDSローディングバッファーで溶出した。溶出液を、12.5% SDSポリアクリルアミドゲルで泳動し、ゲル上のタンパク質を銀染色で検出した。この結果、図5に示したように、全長ASC及びPDのリジンリッチ配列を含むASC部分断片(Δ18 ASC)を反応させたサンプルでは、プロピオン酸固定化ビーズで結合が見られたが、PDのリジンリッチ配列まで削除されたASC部分断片(Δ27 ASC)を反応させたサンプルでは結合が見られなかった。この結果、プロピオン酸はASCのPDのリジンリッチ配列に結合することが明らかになった。このことから、PDのリジンリッチ配列への結合により、プロピオン酸がインフラマソームの形成を阻害する可能性が示された。さらに酪酸についても同様の実験を行い、酪酸のリジンリッチ配列への結合が示された。
(3) Detection of substance binding to lysine-rich sequence of ASC pilin domain 5 μg of the recombinant ASC protein (full-length ASC or ASC partial fragment) prepared above and 0.2 μg of propionate-immobilized beads prepared above were combined with a binding buffer ( binding buffer) (20 mM Hepes, 100 mM NaCl, 10% glycerol, 0.1% NP40) was mixed in 200 μl and allowed to react for 1 hour. The beads were collected by centrifugation, washed 3 times with a binding buffer, and the protein bound to the beads was eluted with an SDS loading buffer. The eluate was run on a 12.5% SDS polyacrylamide gel, and the protein on the gel was detected by silver staining. As a result, as shown in FIG. 5, in the sample reacted with the full-length ASC and the ASC partial fragment (Δ18 ASC) containing the lysine-rich sequence of PD, binding was observed with propionate-immobilized beads. No binding was observed in the sample reacted with the ASC partial fragment (Δ27 ASC) deleted to the lysine-rich sequence. As a result, it was revealed that propionic acid binds to the lysine-rich sequence of PD of ASC. This indicates that propionic acid may inhibit inflammasome formation by binding PD to lysine-rich sequences. Furthermore, the same experiment was conducted for butyric acid, and the binding of butyric acid to lysine-rich sequences was shown.
(4)ピリンドメインを有するNLRPファミリータンパク質に結合する物質の検出
ASCのピリンドメインに含まれるリジンリッチ配列は、インフラマソームを構成するNLRPファミリータンパク質のピリンドメイン中でも保存されている。そこで、短鎖脂肪酸がASC以外のピリンドメインを持つ因子に結合するか検討するために、NLRP1、NLRP3、NLRP4、及びNLRP6の組換えタンパク質を調製し、結合活性を検証した。
(4) Detection of substances that bind to NLRP family proteins having a pilin domain
The lysine-rich sequence contained in the ASC pilin domain is also conserved in the pilin domain of the NLRP family proteins that make up the inflammasome. Therefore, in order to examine whether short-chain fatty acids bind to factors having a pilin domain other than ASC, recombinant proteins of NLRP1, NLRP3, NLRP4, and NLRP6 were prepared and the binding activity was verified.
まず、ヒトNLRP1、NLRP3、NLRP4及びNLRP6のcDNAを以下のプライマーを用いてPCRで増幅し、in vitro翻訳発現用のベクターpF3AWG(PROMEGA社)のSgf I-Pme I部位に挿入してそれぞれのタンパク質を発現するベクターを作製した。
プライマー(NLRP1フォワード): 5’-TTTTCGATCGCCATGGCTGGCGGAGCCTGGGGC-3’(配列番号18)
プライマー(NLRP1リバース): 5’-TTTTGTTTAAACTCAGCTGCTGAGTGGCAGGAG-3’(配列番号19)
プライマー(NLRP3フォワード): 5’-TTTTCGATCGCCATGAAGATGGCAAGCACCCGC-3’(配列番号20)
プライマー(NLRP3リバース): 5’-TTTTGTTTAAACCTACCAAGAAGGCTCAAAGAC-3’(配列番号21)
プライマー(NLRP4フォワード): 5’-TTTTCGATCGCCATGGCAGCCTCTTTCTTCTCTG-3’(配列番号22)
プライマー(NLRP4リバース): 5’-TTTTGTTTAAACTCAGATCTCTACCCTTGTGAT-3’(配列番号23)
プライマー(NLRP6フォワード): 5’-TTTTCGATCGCCATGGACCAGCCAGAGGCCCCC-3’(配列番号24)
プライマー(NLRP6リバース): 5’-TTTTGTTTAAACTCAGAAGGTCGAGATGAGTTC-3’(配列番号25)
First, human NLRP1, NLRP3, NLRP4 and NLRP6 cDNAs were amplified by PCR using the following primers and inserted into the Sgf I-Pme I site of the in vitro translation expression vector pF3AWG (PROMEGA). The vector which expresses was produced.
Primer (NLRP1 forward): 5'-TTTTCGATCGCCATGGCTGGCGGAGCCTGGGGC-3 '(SEQ ID NO: 18)
Primer (NLRP1 reverse): 5'-TTTTGTTTAAACTCAGCTGCTGAGTGGCAGGAG-3 '(SEQ ID NO: 19)
Primer (NLRP3 forward): 5'-TTTTCGATCGCCATGAAGATGGCAAGCACCCGC-3 '(SEQ ID NO: 20)
Primer (NLRP3 reverse): 5'-TTTTGTTTAAACCTACCAAGAAGGCTCAAAGAC-3 '(SEQ ID NO: 21)
Primer (NLRP4 forward): 5'-TTTTCGATCGCCATGGCAGCCTCTTTCTTCTCTG-3 '(SEQ ID NO: 22)
Primer (NLRP4 reverse): 5'-TTTTGTTTAAACTCAGATCTCTACCCTTGTGAT-3 '(SEQ ID NO: 23)
Primer (NLRP6 forward): 5'-TTTTCGATCGCCATGGACCAGCCAGAGGCCCCC-3 '(SEQ ID NO: 24)
Primer (NLRP6 reverse): 5'-TTTTGTTTAAACTCAGAAGGTCGAGATGAGTTC-3 '(SEQ ID NO: 25)
上記で作製した発現プラスミド3μgを、TNT SP6 in vitro translation kit(PROMEGA社)を用いてin vitroで発現させ、FluoroTECT(PROMEGA社)により、発現させたタンパク質を蛍光ラベルした。これらの発現タンパク質を、プロピオン酸固定化ビーズ0.2μgと1時間反応させた後、精製を行った。プロピオン酸ビーズに結合したタンパク質をSDS-PAGEにかけた後、蛍光スキャナー(Typhoon FLA 9500)で検出した。この結果、図6に示したように、NLRP1、NLRP3、NLRP4及びNLRP6の全てでプロピオン酸との結合が検出された。これらのことから、プロピオン酸等のモノカルボン酸はASCだけでなくNLRPファミリーなどのピリンドメインを持つタンパク質に広く結合するものと考えられた。 3 μg of the expression plasmid prepared above was expressed in vitro using the TNT SP6 in vitro translation kit (PROMEGA), and the expressed protein was fluorescently labeled with FluoroTECT (PROMEGA). These expressed proteins were reacted with 0.2 μg of propionate-immobilized beads for 1 hour, and then purified. Proteins bound to propionic acid beads were subjected to SDS-PAGE and then detected with a fluorescence scanner (Typhoon FLA 9500). As a result, as shown in FIG. 6, binding to propionic acid was detected in all of NLRP1, NLRP3, NLRP4 and NLRP6. From these facts, it was considered that monocarboxylic acids such as propionic acid bind widely to proteins having a pilin domain such as NLRP family as well as ASC.
[実施例3]
実施例2(2)で作製した組換えASC全長タンパク質を用いて、被検物質(プロピオン酸、酪酸又は乳酸)のASCタンパク質への結合能を検証するための競合阻害実験を行った。組換えASCタンパク質溶液に、過剰量のプロピオン酸、酪酸、又は乳酸(1mM又は5mM)を加えて、室温で30分間インキュベートした後、それぞれ酪酸固定化ビーズを加えて1時間反応させ、ビーズを回収しビーズに結合した物質を溶出させた後、溶出物質をSDS-PAGEにかけて、銀染色によりタンパク質を検出した。
[Example 3]
Using the recombinant ASC full-length protein prepared in Example 2 (2), a competitive inhibition experiment was conducted to verify the binding ability of the test substance (propionic acid, butyric acid or lactic acid) to the ASC protein. Add an excess amount of propionic acid, butyric acid, or lactic acid (1 mM or 5 mM) to the recombinant ASC protein solution, incubate at room temperature for 30 minutes, add butyric acid-immobilized beads, and react for 1 hour to collect the beads. After the substance bound to the beads was eluted, the eluted substance was subjected to SDS-PAGE, and the protein was detected by silver staining.
結果を図7に示した。図中、(-)は被検物質を固定化していないコントロールビーズを用いたサンプルであり、(+)は酪酸を固定化したビーズを用いたサンプルである。酪酸固定化ビーズで見られたASCとの結合は、プロピオン酸又は酪酸の添加で消失したのに対し、乳酸の添加では結合に影響は見られなかった。これは、大部分のASCタンパク質が過剰量のプロピオン酸又は酪酸と結合してしまい、酪酸固定化マイクロビーズとほとんど結合しなかったため、当該ビーズでASCタンパク質を回収できなかったことを示している。このことから、プロピオン酸及び酪酸がASCタンパク質に確かに結合すること、乳酸はASCタンパク質に結合しないことが裏付けられた。 The results are shown in FIG. In the figure, (−) is a sample using control beads to which a test substance is not immobilized, and (+) is a sample using beads to which butyric acid is immobilized. The binding with ASC seen in butyric acid-immobilized beads disappeared with the addition of propionic acid or butyric acid, whereas the addition of lactic acid had no effect on the binding. This indicates that most of the ASC protein was bound to an excessive amount of propionic acid or butyric acid, and was hardly bound to butyric acid-immobilized microbeads, so that the ASC protein could not be recovered by the beads. This confirms that propionic acid and butyric acid surely bind to ASC protein, and that lactic acid does not bind to ASC protein.
[実施例4]
インフラマソームが形成されると、カスパーゼ-1が活性化され、pro-IL-1β及びpro-IL-18をそれぞれIL-1β及びIL-18にプロセシングする。そこで、短鎖脂肪酸によるインフラマソーム形成制御作用を、U937細胞を用い、カスパーゼ-1活性の変化に基づいて試験した。U937細胞は、カタログ番号JCRB9021で独立行政法人医薬基盤研究所JCRB細胞バンク(日本国大阪府茨木市彩都あさぎ7丁目6番8号)に寄託されている。
[Example 4]
When the inflammasome is formed, caspase-1 is activated and processes pro-IL-1β and pro-IL-18 into IL-1β and IL-18, respectively. Therefore, the inflammasome formation control action by short-chain fatty acids was tested using U937 cells based on changes in caspase-1 activity. U937 cells are deposited under the catalog number JCRB9021 to the Pharmaceutical Research Institute JCRB Cell Bank (7-6-8 Saito Asagi, Ibaraki City, Osaka, Japan).
U937細胞にPMA(ホルボールミリスチン酸アセテート)をRPMI 1630培地(10%FCS)中に100nM添加して24時間培養することにより、分化誘導を行った。分化誘導後、新しい培地に交換してLPS 100ng/mlを加えて12時間培養した。これに、酪酸、プロピオン酸又は乳酸をそれぞれ1mM加えて1時間培養後、5mM ATPを加えて1時間培養し、インフラマソーム形成を活性化した。この後、細胞をPBSで2回洗浄して回収し、カスパーゼ-1アッセイキット(abcam社)を用いて解析した。カスパーゼ-1アッセイは、abcam社の添付プロトコールに従い、カスパーゼ-1によって切断される蛍光基質であるYVAD-AFCから放出される蛍光強度をプレートリーダー(Wallac ARVO SX)により検出して、活性化したカスパーゼ-1の量を測定することにより行った。
Differentiation was induced by adding 100 nM PMA (phorbol myristate acetate) to RPMI 1630 medium (10% FCS) and culturing for 24 hours to U937 cells. After differentiation induction, the medium was replaced with a new medium, and
その結果を図8に示す。被検物質(酪酸、プロピオン酸又は乳酸)の不在下で培養した場合、LPSとATPの添加によってカスパーゼ-1の活性は顕著に上昇した。一方、酪酸又はプロピオン酸の存在下で培養した場合、LPSとATPの添加によるカスパーゼ-1の活性上昇が有意に抑制された。この結果は、酪酸又はプロピオン酸がインフラマソームの形成を阻害することにより、LPSとATPの刺激によってもインフラマソームが形成されず、その結果としてカスパーゼ-1の放出(カスパーゼ-1の活性化)の抑制が生じたことを示している。なお乳酸がカスパーゼ-1の活性上昇を抑制しなかったことから、乳酸はインフラマソーム形成を阻害しないことも確認された。 The result is shown in FIG. When cultured in the absence of a test substance (butyric acid, propionic acid or lactic acid), the activity of caspase-1 was significantly increased by the addition of LPS and ATP. On the other hand, when cultured in the presence of butyric acid or propionic acid, the increase in caspase-1 activity due to the addition of LPS and ATP was significantly suppressed. This result shows that butyric acid or propionic acid inhibits the formation of inflammasome, so that inflammasome is not formed by stimulation with LPS and ATP, resulting in the release of caspase-1 (activation of caspase-1) ) Has occurred. Since lactic acid did not suppress the increase in caspase-1 activity, it was also confirmed that lactic acid does not inhibit inflammasome formation.
[実施例5]
短鎖脂肪酸によるインフラマソーム形成制御作用をさらに調べるため、U937細胞からのIL-1βの分泌に対する効果を検討した。具体的には実施例4と同様のスキームで、U937細胞にPMAを添加して分化誘導を行った後、酪酸、プロピオン酸又は乳酸を加え、LPSとATPを加えて刺激してインフラマソーム形成を活性化した。培地中に放出されたIL-1β濃度は、ヒトIL-1β ELISAキット(R&D社)を用いて測定した。この測定の手順はR&D社添付文書に従って行い、反応により発色した吸光度をプレートリーダー(BioRad社:Benchmark PLUS)で測定し、IL-1β濃度を定量した。
[Example 5]
To further investigate the inflammasome formation control effect of short-chain fatty acids, the effect on the secretion of IL-1β from U937 cells was examined. Specifically, in the same scheme as in Example 4, PMA was added to U937 cells to induce differentiation, butyric acid, propionic acid or lactic acid was added, and LPS and ATP were added to stimulate to form inflammasomes. Activated. The concentration of IL-1β released into the medium was measured using a human IL-1β ELISA kit (R & D). The procedure of this measurement was performed according to the R & D attached document, the absorbance developed by the reaction was measured with a plate reader (BioRad: Benchmark PLUS), and the IL-1β concentration was quantified.
その結果を図9に示す。被検物質(酪酸、プロピオン酸又は乳酸)の不在下で培養した場合、LPSとATPの添加によって培地中のIL-1β濃度(IL-1βの分泌濃度)は顕著に上昇した。一方、酪酸又はプロピオン酸の存在下で培養した場合、LPSとATPの添加によるIL-1βの分泌濃度の上昇は有意に抑制された。 The result is shown in FIG. When cultured in the absence of a test substance (butyric acid, propionic acid or lactic acid), the addition of LPS and ATP markedly increased the IL-1β concentration (IL-1β secretion concentration) in the medium. On the other hand, when cultured in the presence of butyric acid or propionic acid, the increase in the secretion concentration of IL-1β due to the addition of LPS and ATP was significantly suppressed.
この結果と実施例4の結果から、酪酸やプロピオン酸は、インフラマソームの形成阻害を介してカスパーゼ-1の活性化を抑制し、それによりpro-IL-1βのプロセシングが阻害されることが示された。また乳酸はIL-1βの分泌濃度の上昇を抑制せず、IL-1βの分泌濃度の上昇を抑制する作用がないことも示された。 From this result and the results of Example 4, butyric acid and propionic acid suppress caspase-1 activation through inhibition of inflammasome formation, thereby inhibiting pro-IL-1β processing. Indicated. It was also shown that lactic acid did not suppress the increase in IL-1β secretion concentration and did not have an action to suppress the increase in IL-1β secretion concentration.
[実施例6]
インフラマソーム形成制御に基づくサイトカイン産生制御についてさらに調べるため、ヒト急性白血病細胞株THP1細胞を用いて、インフラマソーム刺激によって誘導されるIL-1β及びIL-18産生に対する短鎖脂肪酸をはじめとする各種モノカルボン酸の効果を調べた。実施例4と同様の手順で、THP1細胞にPMAをRPMI 1630培地(10%FCS)中に100nM添加して24時間培養し、分化誘導を行った。分化誘導後、新しい培地に交換してLPS 100ng/mlを加えて12時間培養した。
[Example 6]
To further investigate cytokine production control based on inflammasome formation control, using human acute leukemia cell line THP1 cells, including short-chain fatty acids for IL-1β and IL-18 production induced by inflammasome stimulation The effects of various monocarboxylic acids were investigated. In the same procedure as in Example 4, PMA was added to THP1 cells at 100 nM in RPMI 1630 medium (10% FCS) and cultured for 24 hours to induce differentiation. After differentiation induction, the medium was replaced with a new medium, and
この培地に短鎖脂肪酸(酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、及びエナント酸)、分岐型モノカルボン酸(乳酸及びアラニン)、ジ-又はトリ-カルボン酸(グルタル酸、コハク酸、及びクエン酸)をそれぞれ、0.5又は1.0mM加えて1時間培養した後、5mM ATPを加えて1時間培養し、インフラマソーム形成を活性化した。産生されたIL-1β及びIL-18は、それぞれR&D社またはMBL社のELISAキットを用いて測定した。 Short-chain fatty acids (acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid, and enanthic acid), branched monocarboxylic acids (lactic acid and alanine), di- or tri-carboxylic acids (glutaric acid, succinic acid, And citric acid) were added for 0.5 hour or 1.0 mM and cultured for 1 hour, respectively, and 5 mM ATP was added and cultured for 1 hour to activate inflammasome formation. The produced IL-1β and IL-18 were measured using ELISA kits from R & D or MBL, respectively.
この結果、図10及び11に示したように、短鎖脂肪酸(酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、及びエナント酸)においてIL-1β産生(図10)及びIL-18産生(図11)の上昇を抑制する効果が認められたが、乳酸やジカルボン酸及びトリカルボン酸ではIL-1β及びIL-18産生に対する影響は見られなかった。アラニンはIL-1β及びIL-18産生上昇を抑制する傾向が見られた。これらの結果から、モノカルボン酸、特に短鎖脂肪酸やヒドロキシル基を有しないアミノ酸(アラニンなど)はインフラマソーム形成制御作用を有することが示された。 As a result, as shown in FIGS. 10 and 11, IL-1β production (FIG. 10) and IL-18 production (FIG. 10) were observed in short chain fatty acids (acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid, and enanthic acid). 11) The effect of suppressing the increase was observed, but lactic acid, dicarboxylic acid, and tricarboxylic acid did not affect IL-1β and IL-18 production. Alanine tended to suppress the increase in IL-1β and IL-18 production. From these results, it was shown that monocarboxylic acids, particularly short-chain fatty acids and amino acids having no hydroxyl group (such as alanine) have an inflammasome formation control action.
本発明のインフラマソーム形成制御組成物は、例えば、インフラマソーム形成を阻害して、カスパーゼ-1の放出、及びカスパーゼ-1によるIL-1β、IL-18の活性化を抑制し、インフラマソームが関与する炎症反応等を特異的に抑制するために利用することができる。本発明は、低分子で、かつ、安全の高いインフラマソーム活性化制御物質を効率的に得る上で有用である。 The inflammasome formation control composition of the present invention, for example, inhibits inflammasome formation, suppresses the release of caspase-1 and the activation of IL-1β and IL-18 by caspase-1, It can be used to specifically suppress an inflammatory reaction involving asome. The present invention is useful for efficiently obtaining a low-molecular-weight and highly safe inflammasome activation control substance.
配列番号3〜6:合成構築物
配列番号10〜25:プライマー
SEQ ID NOs: 3 to 6: Synthetic constructs SEQ ID NOs: 10 to 25: Primers
Claims (8)
i) 配列番号4に示されるアミノ酸配列からなるポリペプチド、又は
ii) 配列番号4に示されるアミノ酸配列と80%以上の配列同一性を示しかつリジンリッチ配列を保持するアミノ酸配列からなるポリペプチド
である、請求項1に記載の方法。 The polypeptide is
i) a polypeptide consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4, or
ii) The method according to claim 1, which is a polypeptide comprising an amino acid sequence having 80% or more sequence identity with the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 and retaining a lysine rich sequence.
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