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    與丙氨酰-tRNA合成酶的蛋白片段相關的治療、診斷和抗體組合物的創新發現制造技術

    技術編號:8687404 閱讀:182 留言:0更新日期:2013-05-09 07:02
    本文提供了包含氨酰-tRNA合成酶的新鑒定的蛋白片段的組合物、編碼所述蛋白片段的多核苷酸及其互補物、相關試劑、及其在診斷、藥物發現、研究和治療應用中的使用方法。

    【技術實現步驟摘要】
    【國外來華專利技術】
    本專利技術大體涉及包含氨酰-tRNA合成酶和其他蛋白的新鑒定的蛋白片段的組合物,編碼它們的多核苷酸及其互補物,相關試劑,及其在診斷、藥物發現、研究和治療應用中的使用方法。
    技術介紹
    在過去的四十年,氨酰-tRNA合成酶(AARS)被認為是催化tRNA分子氨酰化所必需的管家蛋白,而tRNA分子氨酰化是蛋白翻譯過程中遺傳信息解碼的一部分。AARS在這方面已經得到廣泛研究,并且克隆了許多它們的全長序列以進行序列分析并提供生化實驗的豐富來源。然而,一些AARS片段和其他蛋白具有意想不到的與氨酰化無關的活性,包括調節超出蛋白翻譯的途徑的細胞外信號傳導活性。一般而言,在全長或親本蛋白序列的情況下未發現這些意想不到的活性;反而在從其親本序列去除或切除AARS蛋白片段之后,或者通過表達并充分純化AARS片段序列,然后測試新的非合成酶相關的活性,發現了這些活性。雖然AARS的全長序列已經知道了一段時間,但是還沒有進行系統的實驗分析來闡釋此類AARS蛋白片段或來自有關或相關蛋白的蛋白片段,或者評價全長AARS蛋白在氨基酸合成之外的新生物活性方面的潛在作用。在本說明書的多個部分,此類AARS蛋白片段、AARS結構域或AARS選擇性剪接變體在本文被稱為“切除蛋白(resectin) ”。在其最廣的范圍內,術語“切除蛋白”指已經從其天然的全長或親本蛋白序列切離或限制(通過蛋白水解、選擇性剪接、誘變或重組基因工程)的一部分蛋白,否則其常常掩蓋其新的生物活性。同樣,還沒有進行系統的實驗分析以考察此類切除蛋白在治療各種醫學病癥中作為生物治療劑、診斷劑或藥物靶的用途,或者它們與人類疾病的潛在關聯。作為具有對哺乳動物生命至關重要的已知功能的必 需的管家基因,AARS既沒有被考慮作為哺乳動物的藥物靶,也沒有通過標準的基因組測序、生物信息學或類似工作分析它們以鑒定具有非合成酶活性的切除蛋白。同樣,標準的生化研究工作已經遠離鑒定AARS切除蛋白的生物性質及其潛在的治療和診斷相關性的方向,這主要歸因于之前所理解的其相應的全長親本AARS的作用。附圖簡述附圖說明圖1顯示與N端AARS多肽的相對位置和大小重疊的丙氨酰tRNA合成酶的域結構示意圖。圖1A代表通過質譜分析鑒定的片段,圖1B代表通過轉錄組的深度測序鑒定的片段,以及圖1C代表通過生物信息學分析鑒定的片段。圖2顯示與C端AARS多肽的相對位置和大小重疊的丙氨酰tRNA合成酶的域結構示意圖。圖2A代表通過質譜分析鑒定的片段,圖2B代表通過轉錄組的深度測序鑒定的片段,以及圖2C代表通過生物信息學分析鑒定的片段。圖3顯示通過生物信息學分析鑒定的與內部AARS多肽的相對位置和大小重疊的丙氨酰tRNA合成酶的域結構示意圖。專利技術概述本專利技術的實施方案一般涉及氨酰-tRNA合成酶(AARS)的蛋白片段的發現,所述蛋白片段具有非常規的生物活性,例如細胞外信號傳導活性,和/或治療和診斷相關的其他特性。AARS是所有生物中存在的蛋白合成器的通用且必要元件,但是人類AARS及其相關蛋白具有天然存在的切除變體,具有強大的細胞信號傳導活性,促進人類的正常功能。這些蛋白片段的活性不同于AARS公知的蛋白合成活性,并且本專利技術包括發現和開發這些切除蛋白作為新治療劑、新發現研究試劑和定向生物制劑和診斷劑的新抗原/靶,可能用于治療或診斷許多人類疾病,例如炎性、血液學、神經退行性、自身免疫性、血細胞生成、心血管和代謝疾病或疾患。因此,本專利技術的AARS蛋白片段可以被稱為“切除蛋白”或者“appendacrine”。如上所述,術語“切除蛋白”源自從其全長親本AARS序列環境切割或切除給定的AARS蛋白片段的過程,而其全長親本AARS序列通常掩蓋其非常規活性。在某些情況下,本專利技術的AARS蛋白片段和多核苷酸通過該切除過程的發生被鑒定,而不論是天然存在的(例如,蛋白水解的、剪接變體)、人工誘導的還是預測的。術語“appendacrine”衍生自“附加”(來自拉丁語-appender)和“分離”或“分辨”(來自希臘語_ crines),并且也反映了 AARS蛋白片段的一個或多個附加結構域與其相應的全長或親本AARS序列分離。盡管之前已經顯示幾種AARS片段具有非合成酶活性,但是有關生物治療、發現或診斷功用的此類片段的表達、分離、純化和表征是有限的,并且本領域技術人員不容易將此類活性與整個AARS家族的每個成員或替代片段相聯系。在此,利用了系統的方法發現并證實了用于生物治療發現和診斷功用的20個線粒體AARS和20個胞質AARS (和相關蛋白)的AARS蛋白片段。例如,使用主要鑒定蛋白水解片段的質譜(MS)從生物樣品鑒定了本專利技術的AARS蛋白片段和編碼它們的多核苷酸中的某些,并且通過主要鑒定剪接變體的深度測序技術鑒定了其他。使用計算機模擬預測氨基酸序列,例如通過計算機比較來自人類和低等生物的合成酶以及關鍵區別(例如蛋白酶位點),鑒定了其他AARS蛋白片段;該方法利用了全長AARS的序列分析,基于分辨具有非常規生物活性的蛋白水解片段和功能結構域的具體標準。AARS的新的切除蛋白是意想不到的,并且它們的差異表達也是意想不到的。特定的切除通常見于不同的處理(例如,從在有或沒有血清的培養基中生長的細胞)、不同的生長階段(例如,成體腦相對于胎兒腦)和不同的組織類型(例如,胰腺相對于肝臟)。盡管在相同的細胞位置以相對比例的量需要所有氨酰tRNA合成酶的常規功能,但所有氨酰tRNA合成酶的表達模式是不同的。人們不會預期一種氨酰tRNA合成酶活性的水平在其他氨酰tRNA合成酶活性不增加的同時增加。質譜和深度測序數據指示氨酰tRNA合成酶切除蛋白確實具有不同的水平并且出現在不同的部位和不同的階段。此外,AARS蛋白片段可以被表達和純化至足夠高的純度以分辨其生物性質。之前,片段常常不具有足夠的純度、折疊和穩定性來實現非合成酶活性的適當的生物表征。例如,配合足夠純的、穩定的、可溶的且折疊的切除蛋白使用基于細胞的測定,以揭示其重要的生物治療、發現或診斷活性。具體說,本專利技術涉及具有生物治療、發現或診斷功用的丙氨酰tRNA合成酶的蛋白片段,相關試劑和組合物及其使用方法。如本文所描述的,本專利技術的組合物用于許多診斷、藥物發現和治療應用。優選地,AARS蛋白和片段是純化的并且保存在適合條件下,達到所述生物治療、發現或診斷用途所需的程度。某些實施方案包括組合物,包含至少約100、90、80、70、60、50或40個氨基酸的分離的氨酰-tRNA合成酶(AARS)蛋白片段,所述蛋白片段包含表1-3或表4-6或表7-9任一個中所列的氨基酸序列,并且具有至少約5mg/mL的溶解度,并且其中所述組合物以蛋白基計具有至少約95%的純度和小于約IOEU內毒素/mg蛋白。一方面,所述組合物是治療組合物。在具體實施方案中,組合物基本沒有血清。在一些實施方案中,AARS蛋白片段包含非常規活性。在一些實施方案中,非常規生物活性選自:細胞外信號傳導的調節、細胞增殖的調節、細胞分化的調節、基因轉錄的調節、細胞因子生成或活性的調節、細胞因子受體活性的調節、和炎癥的調節。在一些實施方案中,對于基于細胞的非常規生物活性,AARS蛋白片段具有小于約 InMJ^] 5nM、約 IOnMj^J 50本文檔來自技高網...

    【技術保護點】

    【技術特征摘要】
    【國外來華專利技術】2010.04.28 US 61/328,871;2010.04.28 US 61/328,867;1.種組合物,包含至少100個氨基酸的分離的氨酰-tRNA合成酶(AARS)蛋白片段,所述蛋白片段包含表1-3、或表4-6、或表7-9任一個中所列的氨基酸序列,其中所述蛋白片段具有至少約5mg/mL的溶解度,并且其中所述組合物以蛋白基計具有至少約95%的純度,小于約IOEU內毒素/mg蛋白,并且基本上沒有血清。2.利要求1所述的組合物,其中所述AARS蛋白片段包含與選自以下的序列至少90%同一的氨基酸序列:SEQ.1D.No 12、SEQ.1D.N0.59、SEQ.1D.N0.43、SEQ.1D.N0.81 和 SEQ.1D.N0.142。3.利要求1-2中任一項所述的組合物,其中所述AARS蛋白片段包含非常規生物活性。4.利要求3所述的組合物,其中所述非常規生物活性選自:細胞外信號傳導的調節、細胞增殖的調節、細胞分化的調節、基因轉錄的調節、細胞因子生成或活性的調節、細胞因子受體活性的調節、和炎癥的調節。5.利要求4所述的組合物,其中所述非常規生物活性是基因轉錄的調節。6.利要求1-5中任一項所述的組合物,其中所述AARS蛋白片段與異源多肽融合。7.利要求6所述的AARS融合蛋白,其中所述AARS融合蛋白基本上保持所述AARS蛋白片段的非常規活性。8.利要求6所述的AARS融合蛋白,其中所述AARS融合蛋白抑制所述AARS蛋白片段的非常規活性。9.利要求6所述的AARS融合蛋白,其中所述異源多肽與所述AARS蛋白片段的N端連接。10.利要求6所述的AARS融合蛋白,其中所述異源多肽與所述AARS蛋白片段的C端連接。11.利要求6所述的AARS融合蛋白,其中所述異源多肽選自:純化標簽、表位標簽、靶向序列、信號肽、膜易位序列和PK調節物。12.利要求1-5中任一項所述的組合物,其中所述組合物包含濃度為最少約10mg/mL的AARS蛋白片段。13.利要求12所述的組合物,其中所述AARS蛋白片段是至少90%單分散的。14.利要求12或13所述的組合物,其中所述組合物包含小于約3%的高分子量聚集蛋白。15.利要求12至14中任一項所述的組合物,其中所述組合物在4°C下在PBS中以至少lOmg/mL的濃度保存I周時表現出小于3%的聚集。16.種組合物,包含至少100個氨基酸的分離的氨酰-tRNA合成酶(AARS)蛋白片段,所述蛋白片段與表1-3、或表4-6、或表7-9任一個中所列的氨基酸序列相差約1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或11個氨基酸的置換、缺失和/或添加,其中改變的蛋白片段基本上保持未改變的蛋白的非常規活性,其中所述蛋白片段具有至少約lOmg/mL的溶解度,并且其中所述組合物以蛋白基計具有至少約95%的純度,小于約IOEU內毒素/mg蛋白,并且基本上沒有血清污染。17.種組合物,包含特異性結合表1-3、或表4-6、或表7-9任一個中所列的分離的氨酰-tRNA合成酶(AARS)蛋白片段的分離的抗體,其中所述抗體對所述AARS蛋白片段的親和力比所述抗體對相應的全長AARS多肽的親和力強約10X,并且其中所述抗體拮抗所述AARS蛋白片段的非常規活性。18.種組合物,包含特異性結合表1-3、或表4-6、或表7-9任一個中所列的分離的氨酰-tRNA合成酶(AARS)蛋白片段的分離的抗體,其中所述抗體具有至少約IOnM的對所述AARS蛋白片段的親和力,和至少約IOOnM的對相應全長AARS多肽的親和力。19.利要求17或18中任一項所述的組合物,其中所述抗體結合位于表1-3、或表4-6、或表7-9任一個中所列的AARS多肽獨特剪接點內的表位,或者結合該剪接位點的C端氨基酸序列。20.利要求17或18中任一項所述的組合物,其中所述抗體結合包含選自以下的至少5 個連續氨基酸的表位:SEQ.1D.N0.50、SEQ.1D.N0.52、SEQ.1D.N0.54、SEQ.1D.N0.56、SEQ.1D.N0.130、SEQ.1D.N0.132、SEQ.1D.N0.134、和 SEQ.1D.N0.136。21.利要求17或18中任一項所述的組合物,其拮抗所述AARS多肽的非常規活性。22.種生物測定系統,包 含至少100個氨基酸的基本上純的氨酰-tRNA合成酶(AARS)蛋白片段和結合所述AARS蛋白片段的結合配偶體,所述蛋白片段包含表1_3、或表4-6、或表7-9任一個中所列的氨基酸序列。23.利要求22所述的生物測定系統,其中所述結合配偶體選自:細胞表面受體蛋白、核酸、脂質膜、細胞調節蛋白、酶和轉錄因子。24.利要求22所述的組合物,其中所述AARS蛋白片段包含與選自以下的序列至少90% 同一的氨基酸序列:SEQ.1D.No 12、SEQ.1D.N0.59、SEQ.1D.N0.43、SEQ.1D.N0.81 和SEQ.1D.N0.142。25.種細胞組合物,包含:至少100個氨基酸的分離的氨酰-tRNA合成酶(AARS)蛋白片段,所述蛋白片段包含表1-3、或表4-6、或表7-9任一個中所列的氨基酸序列;和工程化的細胞群,其中至少一個細胞包含編碼所述AARS蛋白片段的多核苷酸,其中所述細胞能夠在無血清培養基中生長。26.種檢測系統,包含:至少100個氨基酸的基本上純的氨酰-tRNA合成酶(AARS)蛋白片段,所述蛋白片段包含表1-3、或表4-6、或表7-9任一個中所列的氨基酸序列;包含結合所述蛋白片段的細胞表面受體或其細胞外部分的細胞;和調節所述AARS蛋白片段和細胞外受體的結合或相互作用的小于約2000道爾頓的分子或第二多肽。27.種診斷系統,包含:至少100個氨基酸的基本上純的氨酰-tRNA合成酶(AARS)蛋白片段,所述蛋白片段包含表1-3、或表4-6、或表7-9任一個中所列的氨基酸序列;和包含特異性結合所述AARS蛋白片段的細胞表面受體或其細胞外部分的細胞,其中所述細胞包含指示分子,所述指示分子允許檢測所述細胞表面受體或其細胞外部分的水平或活性的變化。28.種細胞生長裝置,包含:至少100個氨基酸的分離的氨酰-tRNA合成酶(AARS)蛋白片段,所述蛋白片段包含表1-3、或表4-6、或表7-9任一個中所列的氨基酸序列;工程化的細胞群,其中至少一個細胞包含編碼所述AARS蛋白片段的多核苷酸;至少約10升的無血清生長培養基;和無菌容器。29.種反義或RNA干擾(RNAi)劑,包含靶向對抗表1_3、或表4_6、或表7_9任一個中所列的AARS剪接變體的獨特剪接點的序列。30.種治療組合物,包含至少100個氨基酸的分離的氨酰-tRNA合成酶(AARS)蛋白片段,所述蛋白片段包含表1-3、或表4-6、或表7-9任一個中所列的氨基酸序列,其中所述蛋白片段特異性結合結合配偶體以發揮生理效應并且具有至少約5mg/mL的溶解度,并且其中所述組合物以蛋白基計具有至少約95%的純度和小于約IOEU內毒素/mg蛋白。31.利要求29所述的治療組合物,其中所述AARS蛋白片段包含與選自以下的序列至少 90% 同一的氨基酸序列:SEQ.1D.No 12、SEQ.1D.N0.59、SEQ.1D.N0.43、SEQ.1D.N0.81 和SEQ.1D.N0.142。32.利要求29或30所述的治療組合物,其中所述結合配偶體選自:細胞表面受體、核酸、脂質膜、調節蛋白、酶和轉錄因子。33.利要求29或30所述的治療組合物,其中所述AARS蛋白片段與異源多肽融合。34.利要求32所述的治療組合物,其中所述AARS融合蛋白基本上保持所述AARS蛋白片段的非常規活性。35.利要求32所述的治療組合物,其中所述AARS融合蛋白抑制所述AARS蛋白片段的非常規活性。36.利要求32所述的治療組合物,其中所述異源多肽與所述AARS蛋白片段的N端連接。37.利要求32所述的治療組合物,其中所述異源多肽與所述AARS蛋白片段的C端連接。38.利要求32所述的治療組合物,其中所述異源多肽選自:純化標簽、表位標簽、靶向序列、信號肽、膜易位序列和PK調節物。39.利要求29-30中任一項所述的治療組合物,其中所述組合物包含濃度為最少約lOmg/mL的AARS蛋白片段。40.利要求29-30中任一項所述的治療組合物,其中所述AARS蛋白片段是至少90%單分散的。41.利要求39所述的治療組合物,其中所述組合物包含小于約3%的高分子量聚集蛋白。42.利要求39所述的治療組合物,其中所述組合物在4°C下在PBS中以至少10mg/mL的濃度保存I周時表現出小于3%的聚集。43.種組合物,包含至少100個氨基酸的分離的氨酰-tRNA合成酶(AARS)蛋白片段,所述蛋白片段與表1-3、或表4-6、或表7-9任一個中所列的氨基酸序列至少80%、85%、90%、95%、98%或100%同一,其中所述蛋白片段具有至少約5mg/mL的溶解度,并且其中所述組合物以蛋白基計具有至少約95%的純度和小于約IOEU內毒素/mg蛋白。44.種組合物,包含至少100個氨基酸的基本上純的氨酰-tRNA合成酶(AARS)蛋白片段和至少一個與之共價或非共價連接的部分,所述蛋白片段包含表1-3、或表4-6、或表7-9任一個中所列的氨基酸序列。45.利要求42所述的組合物,其中所述AARS蛋白片段包含與選自以下的序列至少90% 同一的氨基酸序列:SEQ.1D.No 12、SEQ.1D.N0.59、SEQ.1D.N0.43、SEQ.1D.N0.81 和SEQ.1D.N0.142。46.利要求42或43所述的組合物,其中所述部分是可檢測的標記物。47.利要求42或43所述的組合物,其中所述部分是水溶性聚合物。48.利要求42或43所述的組合物,其中所述水溶性聚合物是PEG。49.利要求42或43所述的組合物,其中所述部分與所述蛋白片段的N端連接。50.利要求42或43所述的組合物,其中所述部分與所述蛋白片段的C端連接。51.種組合物,包含與至少100個氨基酸的分離的氨酰-tRNA合成酶(AARS)蛋白片段連接的固體基底,所述蛋白片段包含表1-3、或表4-6、或表7-9任一個中所列的氨基酸序列,其中所述蛋白片段具有至少約5mg/mL的溶解度,并且所述組合物以蛋白基計具有至少約95%的純度。52.種組合物,包含特異性結合表1-3、或表4-6、或表7-9任一個中所列的分離的氨酰-tRNA合成酶(AARS)蛋白片段的結合劑,其中所述結合劑具有至少約InM的對所述蛋白片段的親和力。53.利要求52所述的組合物,其中所述結合劑結合位于表1-3、或表4-6、或表7-9任一個中所列的AARS多肽獨特剪接點內的表位,或者結合該剪接位點的C端氨基酸序列。54.利要求52所述的組合物,其中所述結合劑結合包含選自以下的至少5個連續氨基酸的表位:SEQ.1D.N0.50、SEQ.1D.N0.52、SEQ.1D.N0.54、SEQ.1D.N0.56、SEQ.1D.N0.130、SEQ.1D.N0.132、SEQ.1D.N0.134、和 SEQ.1D.N0.136。55.利要求52所述的組合物,其拮抗所述AARS多肽的非常規活性。56.種分離的氨酰-tRNA合成酶(AARS)多肽,包含表1_3、或表4_6、或表7_9任一個中所列的AARS蛋白片段的氨基酸序列。57.利要求56所述的分離的氨酰-tRNA合成酶(AARS)多肽,其中所述AARS多肽包含選自以下的氨基酸序列:SEQ.1D.No 12、SEQ.1D.N0.59、SEQ.1D.N0.43、SEQ.1D.N0.81 和SEQ.1D.N0.142。58.種分離的氨酰-tRNA合成酶(AARS)多肽,包含與表1_3、或表4_6、或表7_9任一個中的序列至少80%、85%、90%、95%、98%或100%同一的氨基酸序列。59.利要求58所述的分離的氨酰-tRNA合成酶(AARS)多肽,其中所述AARS多肽選自:SEQ.1D.No 12、SEQ.1D.N0.59、SEQ.1D.N0.43、SEQ.1D.N0.81 和 SEQ.1D.N0.142。60.種分離的氨酰-tRNA合成酶(AARS)多肽,基本上由與表1_3、或表4_6、或表7_9任一個中的序列至少80%、85%、90%、95%、98%或100%同一的氨基酸序列組成。61.利要求60所述的分離的氨酰-tRNA合成酶(AARS)多肽,其中...

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:萊斯利·安·格林尼凱爾·P·基昂格洪非阿蘭·P·瓦瑟洛特羅詠詩杰弗里·D·沃特金斯約翰·D·門德萊恩謝麗爾·L·奎恩
    申請(專利權)人:ATYR醫藥公司盤古生物制藥有限公司
    類型:
    國別省市:

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