[发明专利]甲状旁腺素肽和甲状旁腺素相关蛋白肽及使用方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年3月27日申请的美国临时申请号61/164,284的优先权，所述申请的内容通过引用全部结合到本文中。

通过引用电子提交材料结合

通过引用全部结合的是与本文同时提交的计算机可读序列表，其识别如下：2010年3月26日创建的一份44.9 KB ASCII(文本)文件，名为“VAN067FP409WOSequenceListing.txt”。

发明领域

本发明属于生物化学和医学领域，并涉及激活甲状旁腺素受体的肽或多肽以及使用这些肽或多肽以提高骨生长(例如治疗骨质疏松症)或治疗癌症的方法。

发明背景

甲状旁腺素受体(PTH1R)是B类G蛋白偶联受体(GPCR)，其转导来自在骨生物学中具有不同功能的以下两个相关的信号转导分子的信号：甲状旁腺素(PTH)和甲状旁腺素相关蛋白(PTHrP)[(1)；综述参见(2，3)]。PTH是84个氨基酸的多肽内分泌激素，它由甲状旁腺产生，并在响应低钙水平时被分泌到循环中[综述参见(4-6)]。PTH的典型作用受在骨和肾组织中表达的PTH1R介导，包括刺激破骨细胞骨吸收以维持钙稳态和刺激钙重吸收、合成1，25-二羟基维生素D3以及肾中的磷酸盐排泄。自相矛盾的是，PTH对导致骨形成的成骨细胞也有刺激作用[综述参见(7)]，为PTH作为骨质疏松症的合成代谢疗法的临床应用提供了分子基础(8)。合成代谢PTH疗法需要间歇性给予以避免随着循环中PTH的持续升高而占优势的骨吸收作用。

PTHrP为141个氨基酸的多肽，最初作为造成恶性体液性高钙血症的因子分离出来(9-12)，随后表明是调节软骨内骨形成的决定性的发育因子[(13，14)；综述参见(15)]。PTHrP局部产生，并以旁分泌/自分泌方式起作用激活软骨细胞上表达的PTH1R以调节其增殖和分化。PTHrP当给予骨质疏松症患者时还具有合成代谢作用(16)，但是比起通过将骨吸收与骨形成解偶联而产生的PTH，似乎更纯粹是合成代谢的(17)。

PTH和PTHrP可通过PTH1R激活若干下游信号转导途径以介导其作用，但是通过Gα_s偶联的cAMP/PKA途径的活化占优势，并负责骨合成代谢作用(18)。PTH和PTHrP N端34个残基的肽片段足以结合并激活PTH1R至与天然分子相同的程度，而且PTH-(1-34)和PTHrP-(1-34)对于激活cAMP信号转导同样有效(1)。其与受体的相互作用遵循“二结构域”模型。残基1-14与嵌入膜中的7-跨膜(7-TM)螺旋结构域相互作用，而残基15-34与受体的N端胞外结构域(ECD)相互作用(19，20)。PTH和PTHrP的1-14片段有8个氨基酸的序列同一性，反映了这个片段在激活受体方面所起的决定性作用(20)。15-34片段赋予与受体结合的高亲和力，但是PTH和PTHrP的这个部分不太保守，仅有3个氨基酸的同一性。PTH和PTHrP在溶液中形成类似的α-螺旋结构(21，22)。

虽然PTH和PTHrP具有共有的二结构域受体结合机制、共同的二级结构和信号转导的均等激活，但是它们与两种药理上截然不同的PTH1R构象结合的能力不同，所述构象通过G蛋白偶联存在与否来区分。各个肽以类似的高亲和力与G蛋白偶联受体(RG构象状态)结合，但是不存在G蛋白偶联(R0构象状态)时，PTHrP结合显著减弱，而PTH结合仅稍有降低(23-25)。因此，与PTH相比，PTHrP对RG的选择性更大。PTH和PTHrP的不同R0/RG选择性特征与对cAMP信号转导的不同时间效应有关。在配体洗出后，PTH比PTHrP诱导较长久的cAMP信号(23)。趋异残基5(PTH中的Ile，PTHrP中的His)是肽的R0/RG选择性差异的关键性决定因素(23，25)，但是PTH的15-34片段有助于其强R0结合(23，26)，这就表明与ECD的相互作用有助于cAMP信号转导的持续。重要的是，cAMP信号转导的时间差异在体内可能具有重大作用。在接受每日注射的小鼠中，与野生型PTH相比，表现出R0结合提高的PTH类似物在细胞中诱导持续的cAMP反应，并导致骨小梁体积增加和骨皮质吸收增加(26)。这些研究表明PTH和PTHrP的R0/RG选择性特征有助于肽的不同生理和治疗作用，并强调了详细理解PTH和PTHrP与受体结合如何不同的结构基础的重要性。