JP2008253176A - Linker for obtaining highly affinitive molecule - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for efficiently screening a protein capable of linking to a target molecule with high affinity, and a nucleic acid linker designed so as to adapt to the method. <P>SOLUTION: Disclosed is a nucleic acid linker for producing a complex formed between mRNA and a protein encoded by the mRNA. The nucleic acid linker links to a single-stranded polynucleotide portion hybridizable to the mRNA in the state of branching from the single-stranded polynucleotide portion, wherein the nucleic acid linker includes an arm portion having a protein-binding portion in its terminal end and the arm portion includes a photocleavage site or a cleavage site for single-stranded nucleic acid nicking enzyme. Also disclosed is a method for screening proteins by using the nucleic acid linker. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は,遺伝子とこれによりコードされる蛋白質とを対応づけるためのリンカー構築物,およびこれを用いて標的分子と結合する蛋白質をスクリーニングする方法に関する。   The present invention relates to a linker construct for associating a gene with a protein encoded thereby, and a method for screening a protein that binds to a target molecule using the linker construct.

機能ペプチド・蛋白質の取得に際しては,蛋白質の構造から人知によってデザインするいわゆる蛋白質工学的手法と,ランダムな様々な形をもつライブラリを作製した中から望みの機能をもつ分子を取得する進化工学的手法が主流となっている。特に近年では,ファージディスプレイ法に代表される進化工学の要素技術である遺伝子型−表現型対応付け技術の進歩により,比較的短期間で機能ペプチドを取得することが可能になった。   When acquiring functional peptides / proteins, so-called protein engineering techniques designed by human knowledge based on the structure of proteins, and evolutionary engineering techniques for acquiring molecules with the desired functions from the creation of libraries with various random shapes. Has become the mainstream. In particular, in recent years, functional peptides can be obtained in a relatively short period of time by the advancement of genotype-phenotype association technology, which is an elemental technology of evolutionary engineering represented by the phage display method.

細胞を利用した遺伝子型−表現型対応付け技術はファージディスプレイ法以外に大腸菌や酵母,等の細胞表面にディスプレイする細胞ディスプレイ法がある。これらはいずれも機能ペプチドや蛋白質を取得する上で有益な方法であるが,単位体積あたりの細胞数が制限されるため10/ml以上のライブラリサイズをもつことは不可能であり,このため,スクリーニングの効率が低いという欠点があった。この課題を克服するために無細胞翻訳系を利用した遺伝子型と表現型の対応付けの方法が開発された。これらの代表的な例としては,リボゾームを介してmRNAとそれを翻訳した蛋白質を連結する「リボゾームディスプレイ」とmRNAとそれをコードした蛋白質を抗生物質であるピューロマイシンを介して連結する「インビトロウイルス(In vitro virus)法(mRNAディスプレイ法)」がある。これらは1012/ml以上のライブラリサイズを持ち,ファージディスプレイ法が細胞を利用することから生ずる細胞毒性,膜透過,等の課題も解消することから,スクリーニング効率の飛躍的な向上が可能になった。さらに,蛋白質を結ぶリンカーと逆転写したcDNAが直接共有結合するcDNAディスプレイ法が開発され,従来に比べ飛躍的に安定なmRNA/cDNA−蛋白質連結体構造のため,様々な環境下でスクリーニングを実施することが可能になった。 In addition to the phage display method, there is a cell display method for displaying on the cell surface of Escherichia coli, yeast, etc., in addition to the phage display method. These are all useful methods for obtaining functional peptides and proteins. However, since the number of cells per unit volume is limited, it is impossible to have a library size of 10 8 / ml or more. , There was a drawback that screening efficiency was low. In order to overcome this problem, a method for associating a genotype with a phenotype using a cell-free translation system has been developed. Typical examples of these include “ribosome display”, which links mRNA and its translated protein via a ribosome, and “in vitro virus,” which connects mRNA and the protein encoding it via puromycin, an antibiotic. (In vitro virus) method (mRNA display method) ". These have a library size of 10 12 / ml or more, and problems such as cytotoxicity and membrane permeation caused by the use of cells by the phage display method can be eliminated, so that the screening efficiency can be dramatically improved. It was. In addition, a cDNA display method has been developed in which a reverse-transcribed cDNA is directly covalently linked to a protein-linking linker, and screening is performed in a variety of environments because of the dramatically stable mRNA / cDNA-protein conjugate structure compared to conventional methods. It became possible to do.

cDNAディスプレイ法は,例えば特開2004−97213に開示されている。この方法では,蛋白質とこれをコードするポリヌクレオチドがピューロマイシンを介して結合している複合体を形成する。この複合体には,mRNA−ピューロマイシン−蛋白質,mRNA/cDNA−ピューロマイシン−蛋白質,およびcDNA−ピューロマイシン−蛋白質などが含まれる。ピューロマイシンは,アミノアシル−tRNAの3’末端と類似する構造を有する蛋白質合成阻害剤であり,所定の条件下ではリボソーム上の伸張中の蛋白質の3’末端に特異的に結合する性質を有する。適当なリンカーを介してmRNAとピューロマイシンとを結合させておき,無細胞翻訳系でmRNAから蛋白質を合成すると,合成された蛋白質とこれをコードするmRNAとがピューロマイシンを介して結合している複合体が生ずる(Nemoto et al, FEBS Lett., 414, 405-408, 1997)。次に,この複合体のライブラリから所望の機能をもつ蛋白質を選択する。mRNAと蛋白質の複合体を用いて選択した後に逆転写によりDNAを合成してもよく,あるいはmRNAから逆転写によりDNAを合成して,DNA/mRNAハイブリッドと蛋白質の複合体の形とした後に,蛋白質を選択してもよい。しかしながら、1本鎖核酸はアプタマーとして非特異的相互作用する可能性も高いためランダムな配列を含むライブラリを用いる場合は、mRNA/cDNA−蛋白質複合体の方が望ましい。所望の機能をもつ蛋白質を選択した後,DNAの配列を分析することにより,蛋白質を同定することができる。   The cDNA display method is disclosed, for example, in JP-A-2004-97213. In this method, a complex is formed in which a protein and a polynucleotide encoding the protein are bound via puromycin. This complex includes mRNA-puromycin-protein, mRNA / cDNA-puromycin-protein, cDNA-puromycin-protein, and the like. Puromycin is a protein synthesis inhibitor having a structure similar to the 3 'end of aminoacyl-tRNA, and has a property of specifically binding to the 3' end of a growing protein on a ribosome under predetermined conditions. When mRNA and puromycin are bound via an appropriate linker and the protein is synthesized from the mRNA in a cell-free translation system, the synthesized protein and the mRNA encoding the same are bound via puromycin. A complex is formed (Nemoto et al, FEBS Lett., 414, 405-408, 1997). Next, a protein having a desired function is selected from the library of the complex. After selecting using mRNA and protein complex, DNA may be synthesized by reverse transcription, or after synthesizing DNA from mRNA by reverse transcription to form DNA / mRNA hybrid and protein complex, A protein may be selected. However, since a single-stranded nucleic acid has a high possibility of non-specific interaction as an aptamer, an mRNA / cDNA-protein complex is preferred when a library containing a random sequence is used. After selecting a protein having a desired function, the protein can be identified by analyzing the DNA sequence.

無細胞翻訳系を用いた遺伝子型と表現型の対応付けの方法はcDNAディスプレイ法に至って実用的な技術として確立し,通常の試験管内でのスクリーニングにおいては従来に比べ極めて広範囲かつ柔軟な選択が可能になった。このcDNAディスプレイ法によって,従来では構造的に安定なファージディスプレイでしかできなかった細胞表面のレセプター,等の分子を標的としたスクリーニングが可能となれば,GPCR(Gプロテイン共役受容体)や糖鎖をはじめとする創薬ターゲットに対して,ファージディスプレイに比べ極めて効率的にスクリーニングできる可能性がある。しかし,細胞表面の分子を標的とする場合には,細胞表面には多数の膜蛋白質,等が存在することから,標的分子に対して高親和性や特異性の高い蛋白質やペプチドを得ることが困難であった。ファージディスプレイでは,例えばMorphosys社の「Cys Display」のように,標的分子に強く結合した蛋白質やペプチドから還元剤を加えることで効率良く遺伝子部分であるファージ本体を切り離す工夫がされている。これは標的に強く結合する蛋白質をもつファージほど洗浄,等によって溶出しにくく結果的に高親和性の蛋白質をもつファージほど回収できないからである。   The method of mapping genotypes and phenotypes using a cell-free translation system has been established as a practical technique, leading to the cDNA display method. In ordinary in vitro screening, there is a much wider and more flexible selection than before. It became possible. If this cDNA display method enables screening targeting molecules such as cell surface receptors that were previously only possible with structurally stable phage display, GPCR (G protein-coupled receptor) and sugar chains There is a possibility that screening for drug discovery targets such as can be performed more efficiently than phage display. However, when targeting cell surface molecules, there are many membrane proteins on the cell surface, so it is possible to obtain proteins and peptides with high affinity and specificity for the target molecule. It was difficult. In phage display, for example, Morphosys' “Cys Display” has been devised to efficiently remove the phage body, which is a gene part, by adding a reducing agent from a protein or peptide strongly bound to the target molecule. This is because a phage having a protein that binds strongly to a target is less likely to be eluted by washing or the like, and as a result, a phage having a high affinity protein cannot be recovered.

同様にcDNAディスプレイ法でも,高親和性の蛋白質やペプチドを提示したmRNA/cDNA−蛋白質連結体が回収しにくいという課題があった。既存のcDNAディスプレイ法では,蛋白質を合成する際に用いる無細胞翻訳系の中にDTT,等が高濃度で含まれるため,Cys Display法のようにリンカーの中にS-S結合を組み込むことは難しい。このため,特に細胞表面の膜蛋白質,等を標的分子とする場合は,In vitroのスクリーニングで用いるような「ビオチン化-S-S−標的分子」の形にすることも困難なため,現在のところ有効な方法は全くない。また,回収する際の方法(バッファー,等)が細胞自体に影響を及ぼさないことが求められるため,従来の方法では高親和性の蛋白質やペプチドを提示したmRNA/cDNA−蛋白質連結体をスクリーニングすることは極めて困難である。
特開2004−97213 Nemoto et al, FEBS Lett., 414, 405-408, 1997
Similarly, the cDNA display method has a problem that it is difficult to recover mRNA / cDNA-protein conjugates presenting high affinity proteins and peptides. In the existing cDNA display method, DTT, etc. are contained at a high concentration in the cell-free translation system used for protein synthesis, so it is difficult to incorporate an SS bond into the linker as in the Cys Display method. For this reason, especially when using membrane proteins on the cell surface as target molecules, it is difficult to form a “biotinylated-SS-target molecule” as used in in vitro screening. There is no easy way. In addition, since it is required that the recovery method (buffer, etc.) does not affect the cells themselves, conventional methods screen for mRNA / cDNA-protein conjugates that present proteins and peptides with high affinity. It is extremely difficult.
JP 2004-97213 A Nemoto et al, FEBS Lett., 414, 405-408, 1997

本発明は,標的分子と高い親和性をもって結合する蛋白質を効率よくスクリーニングする方法,ならびにこの方法に適合するよう設計された核酸リンカーを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a method for efficiently screening a protein that binds to a target molecule with high affinity, and a nucleic acid linker designed to be compatible with this method.

本発明者は,ピューロマイシン・リンカーの特定の場所に紫外線または1本鎖核酸分解酵素によって容易に切断される塩基をあらかじめ化学合成で導入しておき,標的分子と結合したピューロマイシン・リンカー−蛋白質複合体に紫外線または1本鎖核酸分解酵素を作用させることにより,mRNA/cDNAを効率よく回収しうることを見いだした。   The inventor previously introduced a base that can be easily cleaved by ultraviolet light or a single-stranded nucleolytic enzyme into a specific location of the puromycin linker by chemical synthesis, and the puromycin linker-protein bound to the target molecule. We found that mRNA / cDNA can be efficiently recovered by applying ultraviolet light or single-stranded nuclease to the complex.

本発明は,mRNAと,該mRNAによりコードされる蛋白質との複合体を製造するための核酸リンカーを提供する。核酸リンカーは,
該mRNAとハイブリダイズしうる1本鎖ポリヌクレオチド部分;および
該1本鎖ポリヌクレオチド部分から枝分かれした状態で結合しており,末端に蛋白質連結部分を有するアーム部分;
を含み,該アーム部分は光切断性部位または1本鎖核酸分解酵素切断部位を含むことを特徴とする。
The present invention provides a nucleic acid linker for producing a complex of mRNA and a protein encoded by the mRNA. Nucleic acid linker is
A single-stranded polynucleotide portion capable of hybridizing with the mRNA; and an arm portion that is linked in a branched state from the single-stranded polynucleotide portion and has a protein linking portion at the end;
And the arm portion includes a photocleavable site or a single-stranded nucleolytic enzyme cleavage site.

本発明の好ましい態様においては,本発明の核酸リンカーにおいて,1本鎖ポリヌクレオチド部分は,その3’側の領域に該mRNAの3’末端領域とハイブリダイズしうる配列を有し,3’末端は該mRNAからcDNAへの逆転写のプライマーとして機能する。   In a preferred embodiment of the present invention, in the nucleic acid linker of the present invention, the single-stranded polynucleotide portion has a sequence capable of hybridizing with the 3 ′ end region of the mRNA in the 3 ′ side region, and the 3 ′ end. Functions as a primer for reverse transcription of the mRNA into cDNA.

本発明の別の好ましい態様においては,本発明の核酸リンカーにおいて,1本鎖ポリヌクレオチド部分は,その3’側の領域に該mRNAの3’末端領域とハイブリダイズしうる配列を有し,その5’側に制限酵素認識部位を有する。   In another preferred embodiment of the present invention, in the nucleic acid linker of the present invention, the single-stranded polynucleotide portion has a sequence capable of hybridizing to the 3 ′ end region of the mRNA in the 3 ′ side region, It has a restriction enzyme recognition site on the 5 'side.

本発明の別の好ましい態様においては,本発明の核酸リンカーにおいて,1本鎖ポリヌクレオチド部分は,その3’側の領域に該mRNAの3’末端領域とハイブリダイズしうる配列を有し,その5’側に1本鎖RNA核酸分解酵素切断部位を有する。   In another preferred embodiment of the present invention, in the nucleic acid linker of the present invention, the single-stranded polynucleotide portion has a sequence capable of hybridizing to the 3 ′ end region of the mRNA in the 3 ′ side region, It has a single-stranded RNA nucleolytic enzyme cleavage site on the 5 ′ side.

本発明の別の好ましい態様においては,本発明の核酸リンカーにおいて,蛋白質連結部分は,ピューロマイシン,3’−N−アミノアシルピューロマイシンアミノヌクレオシドまたは,3’−N−アミノアシルアデノシンアミノヌクレオシドの化学構造骨格を含む。   In another preferred embodiment of the present invention, in the nucleic acid linker of the present invention, the protein linking moiety is a puromycin, 3′-N-aminoacylpuromycin aminonucleoside or 3′-N-aminoacyl adenosine aminonucleoside chemical structural skeleton. including.

また別の観点においては,本発明は,mRNAと、これに相補的なcDNAと,前記mRNAによりコードされる蛋白質と,上述の本発明の核酸リンカーとを含み,該cDNAと該蛋白質とが該核酸リンカーを介して連結されているmRNA/cDNA−核酸リンカー−蛋白質複合体を提供する。本明細書において、「mRNA/cDNA」との表記は、mRNAと、これと相補的なcDNAとがハイブリッドして二本鎖を形成していることを表す。また、「mRNA/cDNA−核酸リンカー−蛋白質複合体」との表記は、mRNA/cDNAハイブリッドと核酸リンカー、および核酸リンカーと蛋白質がそれぞれ共有結合していることを表す。   In another aspect, the present invention includes mRNA, a cDNA complementary thereto, a protein encoded by the mRNA, and the nucleic acid linker of the present invention, wherein the cDNA and the protein are Provided is an mRNA / cDNA-nucleic acid linker-protein complex linked via a nucleic acid linker. In the present specification, the expression “mRNA / cDNA” indicates that mRNA and a complementary cDNA are hybridized to form a double strand. The expression “mRNA / cDNA-nucleic acid linker-protein complex” indicates that the mRNA / cDNA hybrid and the nucleic acid linker and the nucleic acid linker and the protein are covalently bonded, respectively.

また別の観点においては,本発明は,mRNAと、これに相補的なcDNAと,前記mRNAによりコードされる蛋白質とが上述の本発明の核酸リンカーを介して連結されているmRNA/cDNA−核酸リンカー−蛋白質複合体を製造する方法を提供する。この方法は,
該mRNAと該核酸リンカーとをアニーリングさせ,
該mRNAの3’末端と該核酸リンカーの5’末端とをライゲーションさせ,
無細胞蛋白質翻訳系で該mRNAから蛋白質を合成することにより,蛋白質のC末端が該核酸リンカーの蛋白質連結部分と結合しているmRNA−核酸リンカー−蛋白質複合体を生成し,
該mRNA−核酸リンカー−蛋白質複合体を逆転写反応に供して,mRNA/cDNA−核酸リンカー−蛋白質複合体を生成する,
の各工程を含む。
In another aspect, the present invention relates to an mRNA / cDNA-nucleic acid in which mRNA, a complementary cDNA, and a protein encoded by the mRNA are linked via the nucleic acid linker of the present invention described above. A method for producing a linker-protein complex is provided. This method
Annealing the mRNA and the nucleic acid linker;
Ligating the 3 ′ end of the mRNA and the 5 ′ end of the nucleic acid linker;
By synthesizing a protein from the mRNA in a cell-free protein translation system, an mRNA-nucleic acid linker-protein complex in which the C-terminus of the protein is bound to the protein linking portion of the nucleic acid linker is generated.
Subjecting the mRNA-nucleic acid linker-protein complex to a reverse transcription reaction to produce an mRNA / cDNA-nucleic acid linker-protein complex;
Including each step.

また別の観点においては,本発明は,標的分子と結合する蛋白質をコードするcDNAを選択する方法を提供する。この方法は,
mRNAと、これに相補的なcDNAと,前記mRNAによりコードされる蛋白質とが上述の本発明の核酸リンカーを介して連結されているmRNA/cDNA−核酸リンカー−蛋白質複合体を調製し,該mRNA/cDNA−核酸リンカー−蛋白質複合体を標的分子と接触させ,
光を照射して標的分子と結合したmRNA/cDNA−核酸リンカー−蛋白質複合体を核酸リンカーの光切断性基の部位で切断するか,または1本鎖核酸切断酵素を作用させて標的分子と結合したmRNA/cDNA−核酸リンカー−蛋白質複合体を核酸リンカーの1本鎖核酸切断酵素切断部位で切断し,mRNA/cDNA−核酸リンカー−蛋白質複合体から切断されたmRNA/cDNAを回収する,の各工程を含む。
In another aspect, the present invention provides a method for selecting a cDNA encoding a protein that binds to a target molecule. This method
An mRNA / cDNA-nucleic acid linker-protein complex in which mRNA, a complementary cDNA, and a protein encoded by the mRNA are linked via the nucleic acid linker of the present invention described above is prepared, and the mRNA is prepared. contacting the / cDNA-nucleic acid linker-protein complex with the target molecule,
Cleave the mRNA / cDNA-nucleic acid linker-protein complex bound to the target molecule by irradiating light at the site of the photocleavable group of the nucleic acid linker, or act on a single-stranded nucleic acid cleaving enzyme to bind to the target molecule Each of the mRNA / cDNA-nucleic acid linker-protein complex is cleaved at the single-stranded nucleic acid cleaving enzyme cleavage site of the nucleic acid linker and the cleaved mRNA / cDNA is recovered from the mRNA / cDNA-nucleic acid linker-protein complex. Process.

また別の観点においては,本発明は,標的分子と結合する蛋白質を同定する方法を提供する。この方法は,
mRNAと、これに相補的なcDNAと,前記mRNAによりコードされる蛋白質とが上述の本発明の核酸リンカーを介して連結されているmRNA/cDNA−核酸リンカー−蛋白質複合体を調製し,該mRNA/cDNA−核酸リンカー−蛋白質複合体を標的分子と接触させ,
光を照射して標的分子と結合したmRNA/cDNA−核酸リンカー−蛋白質複合体を核酸リンカーの光切断性基の部位で切断するか,または1本鎖核酸切断酵素を作用させて標的分子と結合したmRNA/cDNA−核酸リンカー−蛋白質複合体を核酸リンカーの1本鎖核酸切断酵素切断部位で切断し,mRNA/cDNA−核酸リンカー−蛋白質複合体から切断されたmRNA/cDNAを回収し,回収されたcDNAの塩基配列を決定することにより,該回収されたcDNAがコードする蛋白質を同定する,の各工程を含む。
In another aspect, the present invention provides a method for identifying a protein that binds to a target molecule. This method
An mRNA / cDNA-nucleic acid linker-protein complex in which mRNA, a complementary cDNA, and a protein encoded by the mRNA are linked via the nucleic acid linker of the present invention described above is prepared, and the mRNA is prepared. contacting the / cDNA-nucleic acid linker-protein complex with the target molecule,
Cleave the mRNA / cDNA-nucleic acid linker-protein complex bound to the target molecule by irradiating light at the site of the photocleavable group of the nucleic acid linker, or act on a single-stranded nucleic acid cleaving enzyme to bind to the target molecule The mRNA / cDNA-nucleic acid linker-protein complex is cleaved at the single-stranded nucleic acid cleaving enzyme cleavage site of the nucleic acid linker, and the mRNA / cDNA cleaved from the mRNA / cDNA-nucleic acid linker-protein complex is recovered and recovered. Each step of identifying the protein encoded by the recovered cDNA by determining the base sequence of the obtained cDNA is included.

本発明によれば,細胞表面に強く結合したcDNAディスプレイ分子であっても,細胞に紫外線(350nm)を10分程度照射することでDNAを回収することが可能になる。一般的には長波長の紫外線をこの程度照射した場合には細胞には特に影響を与えることは少ないと考えられ,高親和性の蛋白質やペプチドをコードしたcDNA部分を細胞表面から迅速に回収できる。また,1本鎖核酸分解酵素を用いた場合にも細胞にほとんど影響を与えない。   According to the present invention, even if a cDNA display molecule is strongly bound to the cell surface, DNA can be recovered by irradiating the cell with ultraviolet rays (350 nm) for about 10 minutes. In general, it is considered that there is little effect on cells when irradiated with ultraviolet rays of a long wavelength to such a degree, and a cDNA portion encoding a high affinity protein or peptide can be rapidly recovered from the cell surface. . In addition, when a single-stranded nuclease is used, the cell is hardly affected.

核酸リンカー
本発明の核酸リンカーは,mRNAまたはcDNAとこれがコードする蛋白質とを連結するためのリンカーである。核酸リンカーは,mRNAとハイブリダイズしうる1本鎖ポリヌクレオチド部分と,1本鎖ポリヌクレオチド部分から枝分かれした状態で結合しており,末端に蛋白質連結部分を有するアーム部分とを含む。この核酸リンカーの基本構造は,cDNAディスプレイ法に用いられるリンカーとして既に公知である。
Nucleic acid linker The nucleic acid linker of the present invention is a linker for linking mRNA or cDNA and a protein encoded by the mRNA or cDNA. The nucleic acid linker includes a single-stranded polynucleotide portion capable of hybridizing with mRNA and an arm portion that is bonded in a state branched from the single-stranded polynucleotide portion and has a protein-linking portion at the end. The basic structure of this nucleic acid linker is already known as a linker used in the cDNA display method.

本発明の核酸リンカーの構造について,図1を参照して説明する。本発明の核酸リンカーは,mRNAとハイブリダイズしうる1本鎖ポリヌクレオチド部分と,1本鎖ポリヌクレオチド部分から枝分かれした状態で結合しており,末端に蛋白質連結部分を有するアーム部分とを含み,アーム部分が光切断性部位または1本鎖核酸切断酵素切断部位を含むことを特徴とする。1本鎖ポリヌクレオチド部分は,DNAであってもPNAなどの核酸誘導体であってもよいが,好ましくは,ヌクレアーゼ耐性が付与された修飾DNAである。修飾DNAとしては,ホスホルアミダイト,ホスホロチオエートなどのヌクレオシド間結合を有するDNA,2’−フルオロ,2’−O−アルキルなどの糖修飾を有するDNAなど,当該技術分野において知られる修飾DNAのいずれを用いてもよい。1本鎖ポリヌクレオチド部分は,その3’側の領域にスクリーニングすべきmRNAの3’末端領域とハイブリダイズしうる配列を有する。また,本発明の核酸リンカーの1本鎖ポリヌクレオチド部分の3’末端は,このmRNAからcDNAへの逆転写のプライマーとして機能することができる。   The structure of the nucleic acid linker of the present invention will be described with reference to FIG. The nucleic acid linker of the present invention comprises a single-stranded polynucleotide portion capable of hybridizing with mRNA, and an arm portion that is bound in a state branched from the single-stranded polynucleotide portion and has a protein linking portion at the end, The arm portion is characterized by including a photocleavable site or a single-stranded nucleic acid cleaving enzyme cleavage site. The single-stranded polynucleotide moiety may be DNA or a nucleic acid derivative such as PNA, but is preferably modified DNA imparted with nuclease resistance. Examples of the modified DNA include any modified DNA known in the art, such as DNA having an internucleoside bond such as phosphoramidite and phosphorothioate, and DNA having a sugar modification such as 2′-fluoro and 2′-O-alkyl. It may be used. The single-stranded polynucleotide part has a sequence capable of hybridizing with the 3 'terminal region of the mRNA to be screened in the 3' side region. Further, the 3 'end of the single-stranded polynucleotide portion of the nucleic acid linker of the present invention can function as a primer for reverse transcription from this mRNA to cDNA.

本発明の核酸リンカーのアーム部分は,mRNAと蛋白質連結部分とを所望の距離に保持するスペーサーとして機能する。アーム部分は,1本鎖ポリヌクレオチド部分から枝分かれした状態で結合しており,末端に蛋白質連結部分を有する。枝分かれした状態で結合しているとは,アーム部分の一方の末端が1本鎖ポリヌクレオチド部分の両末端以外の箇所で1本鎖ポリヌクレオチド部分と結合して,T字型の構造を形成していることを意味する。   The arm portion of the nucleic acid linker of the present invention functions as a spacer that holds the mRNA and protein linking portion at a desired distance. The arm part is joined in a branched state from the single-stranded polynucleotide part, and has a protein linking part at the end. The term “branched” means that one end of the arm part is joined to the single-stranded polynucleotide part at a position other than both ends of the single-stranded polynucleotide part to form a T-shaped structure. Means that

1本鎖ポリヌクレオチド部分とアーム部分との連結は,1本鎖ポリヌクレオチド部分上の連結箇所に存在する修飾ヌクレオチド(例えばアミノ修飾ヌクレオチド)と,アーム部分の末端に存在する修飾ヌクレオチド(例えばチオール修飾ヌクレオチド)とを二官能性試薬を用いて架橋することにより行うことができる。1本鎖ポリヌクレオチド部分上の連結箇所は,好ましくは1本鎖ポリヌクレオチド部分の3’末端から数塩基上流の位置であり,このことにより,後のcDNA合成の工程において1本鎖ポリヌクレオチド部分の3’末端がプライマーとして機能することができる。   The linkage between the single-stranded polynucleotide part and the arm part consists of a modified nucleotide (for example, an amino-modified nucleotide) present at the linking position on the single-stranded polynucleotide part and a modified nucleotide (for example, a thiol modification) present at the end of the arm part. Nucleotide) with a bifunctional reagent. The linking site on the single-stranded polynucleotide portion is preferably a position several bases upstream from the 3 ′ end of the single-stranded polynucleotide portion, which allows the single-stranded polynucleotide portion to be used in the subsequent cDNA synthesis step. The 3 ′ end of can function as a primer.

アーム部分の他方の末端には蛋白質連結部分が存在する。蛋白質連結部分とは,所定の条件下でリボソーム上の伸張中の蛋白質の3’末端に特異的に結合する性質を有する構造を意味し,代表的なものはピューロマイシンである。ピューロマイシンは,アミノアシル−tRNAの3’末端と類似する構造を有する蛋白質合成阻害剤である。蛋白質連結部分としては,伸張中の蛋白質の3’末端に特異的に結合する機能を有する限り,任意の物質を用いることができ,例えば,3’−N−アミノアシルピューロマイシンアミノヌクレオシドまたは,3’−N−アミノアシルアデノシンアミノヌクレオシドなどのピューロマイシン誘導体を用いることができる。アーム部分は,核酸や核酸誘導体から構成されていてもよく,ポリエチレングリコールなどの高分子から構成されていてもよい。アーム部分にはさらに,ピューロマイシンの安定性を高めるための修飾や,複合体の検出のための標識が付加されていてもよい。   There is a protein linking portion at the other end of the arm portion. The protein linking moiety means a structure having a property of specifically binding to the 3 'end of the extending protein on the ribosome under a predetermined condition, and a typical one is puromycin. Puromycin is a protein synthesis inhibitor having a structure similar to the 3 'end of aminoacyl-tRNA. As the protein linking moiety, any substance can be used as long as it has a function of specifically binding to the 3 ′ end of the extending protein. For example, 3′-N-aminoacylpuromycin aminonucleoside or 3 ′ Puromycin derivatives such as -N-aminoacyl adenosine aminonucleoside can be used. The arm portion may be composed of a nucleic acid or a nucleic acid derivative, or may be composed of a polymer such as polyethylene glycol. The arm may be further modified to increase the stability of puromycin or a label for detecting the complex.

本発明の核酸リンカーのアーム部分は,光切断性部位または1本鎖核酸切断酵素切断部位を含み,このことにより,蛋白質と標的物質との結合を解離させることなく,蛋白質と対応づけられるmRNA(またはDNA)を回収することができる。光切断性部位とは,紫外線などの光を照射すると切断する性質を有する基をいい,例えば,PC Linker Phosphoramidite(Glen research社)、フラーレンを含有してなる核酸の光切断用組成物(核酸の光切断用組成物:特開2005-245223)、光分解(SBIP)手法による鎖切断などが挙げられる。光切断性部位としては,当該技術分野において市販されているかまたは知られているいずれの基を用いてもよい。また,1本鎖核酸切断酵素切断部位とは,デオキシリボヌクレアーゼ、リボヌクレアーゼなどの1本鎖核酸切断酵素により切断されることができる核酸基をいい,ヌクレオチドおよびその誘導体が含まれる。   The arm portion of the nucleic acid linker of the present invention includes a photocleavable site or a single-stranded nucleic acid cleaving enzyme cleavage site, which allows mRNA (corresponding to the protein to be associated with the protein without dissociating the bond between the protein and the target substance). Or DNA) can be recovered. The photocleavable site refers to a group having the property of being cleaved when irradiated with light such as ultraviolet rays. For example, PC Linker Phosphoramidite (Glen research), a composition for photocleavage of nucleic acids containing nucleic acids (full nucleic acid) Composition for photocleavage: JP-A-2005-245223), chain breakage by photolysis (SBIP) technique, and the like. As the photocleavable site, any group that is commercially available or known in the art may be used. The term “single-stranded nucleic acid cleaving enzyme cleavage site” refers to a nucleic acid group that can be cleaved by a single-stranded nucleic acid cleaving enzyme such as deoxyribonuclease and ribonuclease, and includes nucleotides and derivatives thereof.

本発明の核酸リンカーの好ましい態様においては,1本鎖ポリヌクレオチド部分は,その5’側の領域に制限酵素認識部位を有する。cDNAディスプレイ法においては,無細胞翻訳系でmRNA−核酸リンカー−蛋白質複合体を合成した後,mRNAから逆転写によりcDNAを合成する際に,無細胞翻訳系に由来する夾雑物質が存在すると逆転写の効率が低くなるため,逆転写反応の前にmRNA−核酸リンカー−蛋白質複合体を精製することが好ましい。1本鎖ポリヌクレオチド部分にビオチンなどのアフィニティー分子を結合させておけば,無細胞翻訳系でmRNAから蛋白質を合成した後に,mRNA−核酸リンカー−蛋白質複合体をビオチンを介してストレプトアビジン・ビーズに結合させて回収し,次に制限酵素を作用させて切断することにより,mRNA/cDNA−核酸リンカー−蛋白質複合体を無細胞翻訳系から容易に精製することができる。また,1本鎖ポリヌクレオチド部分にリボヌクレアーゼ切断性部位が含まれるように核酸リンカーを設計すれば,リボヌクレアーゼを作用させることにより,同様にしてmRNA/cDNA−核酸リンカー−蛋白質複合体を無細胞翻訳系から容易に精製することができる。なお,この場合、アーム部分がデオキシリボヌクレアーゼ切断性部位を含み,1本鎖ポリヌクレオチド部分はリボヌクレアーゼ切断性部位を含む形態になることは容易に理解されるであろう。   In a preferred embodiment of the nucleic acid linker of the present invention, the single-stranded polynucleotide moiety has a restriction enzyme recognition site in the 5 'region. In the cDNA display method, when a mRNA-nucleic acid linker-protein complex is synthesized in a cell-free translation system and then cDNA is synthesized from the mRNA by reverse transcription, reverse transcription occurs when there is a contaminant derived from the cell-free translation system. Therefore, it is preferable to purify the mRNA-nucleic acid linker-protein complex before the reverse transcription reaction. If an affinity molecule such as biotin is bound to the single-stranded polynucleotide portion, a protein is synthesized from mRNA in a cell-free translation system, and then the mRNA-nucleic acid linker-protein complex is bound to streptavidin beads via biotin. The mRNA / cDNA-nucleic acid linker-protein complex can be easily purified from the cell-free translation system by binding and recovering, and then cleaving with a restriction enzyme. In addition, if a nucleic acid linker is designed so that a ribonuclease-cleavable site is included in the single-stranded polynucleotide portion, the mRNA / cDNA-nucleic acid linker-protein complex can be similarly converted into a cell-free translation system by allowing ribonuclease to act. Can be easily purified. In this case, it will be easily understood that the arm portion includes a deoxyribonuclease-cleavable site and the single-stranded polynucleotide portion includes a ribonuclease-cleavable site.

mRNA/cDNA−核酸リンカー−蛋白質複合体
本発明の核酸リンカーを用いて,mRNA/cDNA−核酸リンカー−蛋白質複合体を製造することができる。まず,スクリーニングすべき蛋白質をコードするDNAを調製し,mRNAポリメラーゼにより転写させてmRNAを調製する。DNAとしては,標的分子との結合に関して調べたい任意のDNAまたはDNA集合物を利用することができる。例えば,サンプル組織から得たmRNAに由来するcDNAライブラリ,合成のランダム配列DNAライブラリ,配列の一部をランダム化させたDNAライブラリなどを用いることができる。mRNAは,その3’側の領域に本発明の核酸リンカーの一本鎖ポリヌクレオチドの3’側の領域とハイブリダイズする配列を有するように設計する。次に,mRNAを本発明の核酸リンカーとアニーリングさせて,mRNAの3’末端領域と本発明の核酸リンカーの1本鎖ポリヌクレオチド部分の3’側の領域とをハイブリダイズさせた後に,mRNAから蛋白質を合成すると,mRNAとmRNAによりコードされる蛋白質とが本発明の核酸リンカーを介して連結された複合体が生ずる。
mRNA / cDNA-nucleic acid linker-protein complex Using the nucleic acid linker of the present invention, an mRNA / cDNA-nucleic acid linker-protein complex can be produced. First, DNA encoding the protein to be screened is prepared and transcribed with mRNA polymerase to prepare mRNA. As the DNA, any DNA or DNA aggregate to be examined for binding to the target molecule can be used. For example, a cDNA library derived from mRNA obtained from a sample tissue, a synthetic random sequence DNA library, a DNA library in which a part of the sequence is randomized, or the like can be used. The mRNA is designed to have a sequence that hybridizes with the 3 ′ region of the single-stranded polynucleotide of the nucleic acid linker of the present invention in its 3 ′ region. Next, the mRNA is annealed with the nucleic acid linker of the present invention, and the 3 ′ end region of the mRNA is hybridized with the 3 ′ side region of the single-stranded polynucleotide portion of the nucleic acid linker of the present invention. When a protein is synthesized, a complex is formed in which mRNA and a protein encoded by mRNA are linked via the nucleic acid linker of the present invention.

蛋白質合成の前にmRNAの3’末端と核酸リンカーの5’末端とをライゲーションさせておくと,複合体がより安定化する。蛋白質の合成は,典型的には無細胞蛋白質翻訳系で行う。無細胞蛋白質翻訳系としては,小麦胚芽由来無細胞蛋白質翻訳系,大腸菌由来無細胞蛋白質翻訳系など,当該技術分野において知られる任意の翻訳系を用いることができる。   If the 3 'end of mRNA and the 5' end of the nucleic acid linker are ligated before protein synthesis, the complex becomes more stable. Protein synthesis is typically performed in a cell-free protein translation system. As the cell-free protein translation system, any translation system known in the technical field, such as wheat germ-derived cell-free protein translation system and Escherichia coli-derived cell-free protein translation system, can be used.

次に、mRNAから逆転写反応によりcDNAを合成して,より安定な形の複合体を形成する。上述のようにして得られたmRNA−核酸リンカー−蛋白質複合体にdNTPの存在下で逆転写酵素を作用させて,mRNAと相補的なcDNAを合成する。このとき,本発明の核酸リンカーの一本鎖ポリヌクレオチドの3’末端の配列は合成のプライマーとして作用する。このようにして得られたmRNA/cDNA−核酸リンカー−蛋白質複合体は,mRNA/cDNAのハイブリッドの形のまま用いられる。   Next, cDNA is synthesized from the mRNA by reverse transcription to form a more stable complex. A reverse transcriptase is allowed to act on the mRNA-nucleic acid linker-protein complex obtained as described above in the presence of dNTP to synthesize cDNA complementary to mRNA. At this time, the sequence at the 3 'end of the single-stranded polynucleotide of the nucleic acid linker of the present invention acts as a primer for synthesis. The mRNA / cDNA-nucleic acid linker-protein complex thus obtained is used in the form of an mRNA / cDNA hybrid.

蛋白質のスクリーニング
別の観点においては,本発明は,上述の本発明の核酸リンカーを利用して,標的分子と結合する蛋白質をコードするcDNAを選択する方法に関する。標的分子とは,その分子に結合する蛋白質を探索し研究するために設定される任意の分子である。例えば,本発明の方法を用いてあるレセプターに結合する蛋白質を探索する場合,そのレセプターを標的分子とよぶ。本発明の方法では,まず上述のようにして,mRNAと、これに相補的なcDNAと,前記mRNAによりコードされる蛋白質とが上述の本発明の核酸リンカーを介して連結されているmRNA/cDNA−核酸リンカー−蛋白質複合体を調製する。次に,このmRNA/cDNA−核酸リンカー−蛋白質複合体を標的分子と接触させた後に,標的分子と結合しないmRNA/cDNA−核酸リンカー−蛋白質複合体を除去する。接触および除去の条件は,標的分子と蛋白質との結合親和性の程度に応じて,適宜設定することができる。例えば,結合親和性が高い場合や高いと予測される場合には,より厳しい条件(例えば,より高い塩濃度,より高い界面活性剤濃度,より長い時間など)を設定することができる。
In another aspect of protein screening , the present invention relates to a method for selecting a cDNA encoding a protein that binds to a target molecule using the nucleic acid linker of the present invention described above. A target molecule is any molecule that is set up to explore and study proteins that bind to that molecule. For example, when searching for a protein that binds to a receptor using the method of the present invention, the receptor is called a target molecule. In the method of the present invention, as described above, mRNA / cDNA in which mRNA, cDNA complementary thereto, and protein encoded by the mRNA are linked via the nucleic acid linker of the present invention described above. Prepare a nucleic acid linker-protein complex. Next, after contacting the mRNA / cDNA-nucleic acid linker-protein complex with the target molecule, the mRNA / cDNA-nucleic acid linker-protein complex that does not bind to the target molecule is removed. The contact and removal conditions can be appropriately set according to the degree of binding affinity between the target molecule and the protein. For example, when the binding affinity is high or predicted to be high, stricter conditions (for example, higher salt concentration, higher surfactant concentration, longer time, etc.) can be set.

次に,核酸リンカーのアーム部分が光切断性基を有する場合には,光を照射して,標的分子と結合したmRNA/cDNA−核酸リンカー−蛋白質複合体を核酸リンカーの光切断性基の部位で切断する。あるいは,核酸リンカーのアーム部分が1本鎖核酸切断酵素切断部位を有する場合には,1本鎖核酸切断酵素を作用させて,標的分子と結合したmRNA/cDNA−核酸リンカー−蛋白質複合体を核酸リンカーの1本鎖核酸切断酵素切断部位で切断する。このようにしてmRNA/cDNA−核酸リンカー−蛋白質複合体から切断されたcDNAを回収することにより,標的分子と結合する蛋白質をコードするcDNAを得ることができる。本発明の方法にしたがえば,高い親和性をもって標的分子と結合する蛋白質に対応するcDNAを,標的分子と蛋白質を解離させることなく,効率よく回収することができる。   Next, when the arm portion of the nucleic acid linker has a photocleavable group, the mRNA / cDNA-nucleic acid linker-protein complex bound to the target molecule is irradiated with light, and the photocleavable group site of the nucleic acid linker Disconnect with. Alternatively, when the arm portion of the nucleic acid linker has a single-stranded nucleic acid cleaving enzyme cleavage site, the single-stranded nucleic acid cleaving enzyme is allowed to act so that the mRNA / cDNA-nucleic acid linker-protein complex bound to the target molecule is nucleic acid. Cleavage at the single-stranded nucleic acid cleavage enzyme cleavage site of the linker. By collecting the cleaved cDNA from the mRNA / cDNA-nucleic acid linker-protein complex in this way, a cDNA encoding a protein that binds to the target molecule can be obtained. According to the method of the present invention, cDNA corresponding to a protein that binds to a target molecule with high affinity can be efficiently recovered without dissociating the target molecule and the protein.

さらに,このようにして回収されたcDNAの塩基配列を定法により決定することにより,回収されたcDNAがコードする蛋白質,すなわち標的分子と結合する蛋白質のアミノ酸配列を得ることができる。   Furthermore, by determining the base sequence of the thus recovered cDNA by a conventional method, the amino acid sequence of the protein encoded by the recovered cDNA, that is, the protein that binds to the target molecule can be obtained.

特に好ましい態様においては,本発明の方法は,cDNAディスプレイ法による分子進化手法において用いる。適当なmRNAまたはDNAライブラリを用意し,上述したmRNA合成,蛋白質合成,cDNA合成,標的分子と結合する蛋白質の選択,およびcDNA回収の各工程を実施した後に,回収されたcDNAを用いて各工程を反復して実施する。数回から数十回の反復により,標的分子と高い親和性をもつ蛋白質をコードするDNAを濃縮することができる。ピューロマイシンを使用したこのような分子進化手法は,当該技術分野においてよく知られている。   In a particularly preferred embodiment, the method of the present invention is used in molecular evolution techniques by cDNA display methods. Prepare an appropriate mRNA or DNA library, perform the above-described mRNA synthesis, protein synthesis, cDNA synthesis, selection of the protein that binds to the target molecule, and cDNA recovery, and then use the recovered cDNA to perform each step. Repeatedly. DNA encoding a protein having high affinity with the target molecule can be concentrated by repeating several to several tens of times. Such molecular evolution techniques using puromycin are well known in the art.

本発明の方法は,標的分子と蛋白質とを解離させることなく,蛋白質を同定することができるため,標的分子との結合親和性の高い蛋白質を探索するのに特に有用である。   Since the method of the present invention can identify a protein without dissociating the target molecule and the protein, it is particularly useful for searching for a protein having a high binding affinity for the target molecule.

以下に実施例により本発明をより詳細に説明するが,本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be described below in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

本発明の技術を実証するために以下のような新規のピューロマイシン・リンカー(図2)をデザイン及び合成し,紫外線(UV)による切断効率を検討した。その際,ピューロマイシン・リンカーが液相中に存在する場合だけでなく磁性体ビーズによるUVの遮蔽の問題も検討するため磁性体ビーズ上に固定化した場合についても検討を行った。   In order to demonstrate the technology of the present invention, the following novel puromycin linker (FIG. 2) was designed and synthesized, and the cleavage efficiency by ultraviolet rays (UV) was examined. At that time, not only the puromycin linker was present in the liquid phase, but also the case of immobilization on the magnetic beads was examined in order to investigate the problem of UV shielding by the magnetic beads.

ピューロマイシン・リンカーの合成
1-1 材料
以下,3種類(1),(2)の材料は(株)ジーンワールド社より購入した。
(1)Short Biotin Flagment(26mer)[配列;5'-CC(rG)C(T-B) C(rG)CCC CGCCG CCCCC CG(T)CC T-3’ (配列番号1):ここで,(rG)はリボG,(T)はAmino-Modifier C6 dT,(T-B)はBiotin-dTであり,すべてGlen Research Search社製である。
(2) Puro-F-S*[配列:5'-(S)-(PL)-C(F)-(Spc18)-(Spc18)-(Spc18)-(Spc18)-CC-(Puro)-3']
ただし,(S): Thiol-Modifier C6 S-S,(PL): PC Linker Phosphoramidite,(F): Fluorescent-dT,(Spc18):Spacer Phosphoramidite 18,(Puro): Puromycin CPG*いずれもGlen research社の表記に従う。
架橋剤EMCS(344-05051)はDojindoから購入した。
Synthesis of puromycin linker
1-1 Materials The following three types of materials (1) and (2) were purchased from Gene World Co., Ltd.
(1) Short Biotin Flagment (26mer) [sequence; 5′-CC (rG) C (TB) C (rG) CCC CGCCG CCCCC CG (T) CC T-3 ′ (SEQ ID NO: 1): where (rG ) Is Ribo G, (T) is Amino-Modifier C6 dT, (TB) is Biotin-dT, all manufactured by Glen Research Search.
(2) Puro-FS * [sequence: 5 '-(S)-(PL) -C (F)-(Spc18)-(Spc18)-(Spc18)-(Spc18) -CC- (Puro) -3' ]
However, (S): Thiol-Modifier C6 SS, (PL): PC Linker Phosphoramidite, (F): Fluorescent-dT, (Spc18): Spacer Phosphoramidite 18, (Puro): Puromycin CPG * Follow.
The crosslinker EMCS (344-05051) was purchased from Dojindo.

1-2 合成,精製法
材料(2)Puro-F-S* 10nmolを100ulの50mMリン酸バッファー(pH7.0)に溶かし,100mM TCEPを1ul加え(final 1mM),室温で6時間放置し,材料(2)Puro-F-S*のThiolを還元した。架橋反応を行う直前に50mMリン酸バッファー(pH7.0)で平衡化したNAP5(アマシャム,17-0853-02)を用いてTCEPを除いた。0.2M リン酸バッファー(pH7.0) 100ulに,500pmol/ul 材料(1)Short Biotin Flagment 20ul,100mM EMCS 20μl,を加え,良く攪拌した後,37℃で30分放置した後に,未反応のEMCSを取り除いた。沈殿を減圧下で乾燥させた後,0.2Mリン酸バッファー(pH7.0) 10ulに溶かし,上記の還元したPuro-F-S*(〜10nmol)を加えて4℃で一晩放置した。サンプルに最終で4mMになるようにTCEPを加え室温で15分放置した後,未反応のPuro-F-S*をエタノール沈殿で取り除き,未反応の材料(2)Short Biotin Flagmentを取り除くために以下の条件でHPLC精製を行った。
カラム;nacalai tesque CSOMOSIL 37918-31 10x250mm C18-AR-300(Waters)
BufferA;0.1M TEAA,BufferB;80%アセトニトリル(超純水で希釈したもの)
流速:0.5ml/min (B%:15-35% 33min)
1-2 Synthesis and purification methods Material (2) Dissolve 10 nmol of Puro-FS * in 100 ul of 50 mM phosphate buffer (pH 7.0), add 1 ul of 100 mM TCEP (final 1 mM), and let stand at room temperature for 6 hours. 2) Thiol of Puro-FS * was reduced. TCEP was removed using NAP5 (Amersham, 17-0853-02) equilibrated with 50 mM phosphate buffer (pH 7.0) immediately before the crosslinking reaction. Add 0.2M phosphate buffer (pH7.0) to 100ul, 500pmol / ul material (1) Short Biotin Fragment 20ul, 100mM EMCS 20μl, stir well and let stand at 37 ℃ for 30 minutes, then unreacted EMCS Removed. The precipitate was dried under reduced pressure, dissolved in 10 ul of 0.2 M phosphate buffer (pH 7.0), and the reduced Puro-FS * (˜10 nmol) was added and left at 4 ° C. overnight. Add TCEP to the final sample to 4 mM and let stand at room temperature for 15 minutes, then remove unreacted Puro-FS * by ethanol precipitation and remove unreacted material (2) Short Biotin Flagment by the following conditions. HPLC purification was performed.
Column; nacalai tesque CSOMOSIL 37918-31 10x250mm C18-AR-300 (Waters)
Buffer A: 0.1M TEAA, Buffer B; 80% acetonitrile (diluted with ultrapure water)
Flow rate: 0.5ml / min (B%: 15-35% 33min)

HPLCの分画は18%アクリルアミドゲル(8M尿素,62℃)で解析し,目的の分画を減圧下で乾燥させた後,DEPC処理水で溶かして,10pmol/μlにした。   The HPLC fraction was analyzed on an 18% acrylamide gel (8M urea, 62 ° C.). The desired fraction was dried under reduced pressure and then dissolved in DEPC-treated water to 10 pmol / μl.

紫外線による液相中のリンカーの切断
20 pmolのPuro-PF-S*を20mMのPBSバッファー20μlに1.5mlのエッペンドルフチューブで溶解した後,UVランプ(365nm:UVP社,型番UVL-56)を用いてチューブから2cmの距離で照射した。照射時間は5分,15分,30分とした。それぞれのサンプルから10μlを取り出して,20%の8M尿素ポリアクリルアミドゲル電気泳動にて泳動した。FITCのバンドを確認することによって切断されたリンカーの量を測定した。
Cleavage of the linker in the liquid phase by ultraviolet light After dissolving 20 pmol of Puro-PF-S * in 20 μl of 20 mM PBS buffer in a 1.5 ml Eppendorf tube, a UV lamp (365 nm: UVP, model number UVL-56) is used. Used and irradiated at a distance of 2 cm from the tube. The irradiation time was 5 minutes, 15 minutes, and 30 minutes. 10 μl was removed from each sample and electrophoresed on 20% 8M urea polyacrylamide gel electrophoresis. The amount of cleaved linker was determined by checking the FITC band.

液相中でのUVによるピューロマイシン・リンカーの切断に要する時間を図3に示す。紫外線を5分ほど照射することにより蛋白質を連結する部分とmRNA/cDNA部分を連結する部分がほぼ90%の効率で切断されることがわかった。   The time required for cleavage of the puromycin linker by UV in the liquid phase is shown in FIG. It was found that the portion connecting the protein and the portion connecting the mRNA / cDNA portion were cleaved with an efficiency of about 90% by irradiating with ultraviolet rays for about 5 minutes.

紫外線による磁性体ビーズ上に固相化したリンカーの切断
ストレプトアビジンコート磁性体ビーズ「ダイナビーズ(Dynal社,ノルウェー)」400μgを添付のプロトコールに従ってmRNA仕様の洗浄を行った。洗浄したビーズはトータル40pmolの上述の方法で合成したピューロマイシン・リンカーと,1×Binding buffer(10mM Tris-HCl (pH 8.0), 1mM EDTA, 1M NaCl, 0.1% Triton X-100)80μlで混合後,10分間インキュベートした。以上の操作によりピューロマイシン・リンカーを磁性体ビーズ上に固定化した。次にマグネットにセットしビーズを回収し上清を捨てた。回収したビーズは4分割しそれぞれ20μlの20mMリン酸バッファーの入ったチューブに分注した。
400 μg of linker-cleaved streptavidin-coated magnetic beads “Dyna Beads (Dynal, Norway)” solid-phased on magnetic beads by ultraviolet rays was washed according to the attached protocol. Washed beads were mixed with 40 μmol of puromycin linker synthesized by the above method and 80 μl of 1 × Binding buffer (10 mM Tris-HCl (pH 8.0), 1 mM EDTA, 1 M NaCl, 0.1% Triton X-100). Incubated for 10 minutes. The puromycin linker was immobilized on the magnetic beads by the above operation. Next, it was set on a magnet, the beads were collected, and the supernatant was discarded. The collected beads were divided into four and dispensed into tubes each containing 20 μl of 20 mM phosphate buffer.

これら4本のチューブにUVを0分,5分,15分,30分間照射した。UV照射により切断されたリンカーの蛋白質連結部分は溶液中に存在することになる。さらに,この部分はFITCを持つため,UV照射後,溶液を電気泳動しFITCのバンドを確認することによって切断されたリンカーの量を測定した。また,UVによって切断されずに磁性体ビーズ上に残ったリンカーは,別途RNAseT1によってビーズ表面から切り離し,同様に確認することで切断されなかったリンカーの量も測定した。これらのサンプルは20%の8M 尿素変性ポリアクリルアミドゲル電気泳動後,蛍光イメージャーTyphoon(GE社)によって解析した。ビオチンを介してビーズ上に固定化されたリンカーのUV照射による切断に要する時間を図4に示す。これらの結果から、磁性体ビーズ上に本発明によるピューロマイシン・リンカーが存在する場合は,UVを30分照射することでほぼ90%の効率で切断できることがわかった。   These four tubes were irradiated with UV for 0, 5, 15, and 30 minutes. The protein linking part of the linker cleaved by UV irradiation will be present in the solution. Furthermore, since this part has FITC, the amount of the cleaved linker was measured by electrophoresis of the solution after UV irradiation and confirming the FITC band. In addition, the linker remaining on the magnetic beads without being cleaved by UV was separately separated from the bead surface by RNAseT1, and the amount of the linker that was not cleaved was also measured by checking in the same manner. These samples were analyzed with a fluorescence imager Typhoon (GE) after 20% 8M urea-denaturing polyacrylamide gel electrophoresis. FIG. 4 shows the time required for cleavage of the linker immobilized on the beads via biotin by UV irradiation. From these results, it was found that when the puromycin linker according to the present invention is present on the magnetic beads, it can be cleaved with an efficiency of about 90% by irradiation with UV for 30 minutes.

図1は,本発明の核酸リンカーの構造を示す。FIG. 1 shows the structure of the nucleic acid linker of the present invention. 図2は,実施例で合成した本発明の核酸リンカーの1つの態様を示す。FIG. 2 shows one embodiment of the nucleic acid linker of the present invention synthesized in the examples. 図3は,UV照射による核酸リンカーの切断を示す。FIG. 3 shows cleavage of the nucleic acid linker by UV irradiation. 図4は,UV照射によるビーズ固定化核酸リンカーの切断を示す。FIG. 4 shows cleavage of the bead-immobilized nucleic acid linker by UV irradiation.

Claims (9)

mRNAと,前記mRNAによりコードされる蛋白質との複合体を製造するための核酸リンカーであって,前記核酸リンカーは,
前記mRNAとハイブリダイズしうる1本鎖ポリヌクレオチド部分;および
前記1本鎖ポリヌクレオチド部分から枝分かれした状態で結合しており,末端に蛋白質連結部分を有するアーム部分;
を含み,前記アーム部分は光切断性部位または1本鎖核酸切断酵素切断部位を含むことを特徴とする核酸リンカー。
a nucleic acid linker for producing a complex of mRNA and a protein encoded by the mRNA, the nucleic acid linker comprising:
A single-stranded polynucleotide portion capable of hybridizing with the mRNA; and an arm portion which is bound in a branched state from the single-stranded polynucleotide portion and has a protein linking portion at the end;
A nucleic acid linker, wherein the arm part contains a photocleavable site or a single-stranded nucleic acid cleaving enzyme cleavage site.
1本鎖ポリヌクレオチド部分がその3’側の領域に前記mRNAの3’末端領域とハイブリダイズしうる配列を有し,3’末端が前記mRNAからcDNAへの逆転写のプライマーとして機能する,請求項1記載の核酸リンカー。 The single-stranded polynucleotide portion has a sequence capable of hybridizing with the 3 'end region of the mRNA in the 3' side region, and the 3 'end functions as a primer for reverse transcription from the mRNA to cDNA. Item 9. The nucleic acid linker according to Item 1. 1本鎖ポリヌクレオチド部分が,その3’側の領域に前記mRNAの3’末端領域とハイブリダイズしうる配列を有し,その5’側の領域に制限酵素認識部位を有する,請求項1記載の核酸リンカー。 The single-stranded polynucleotide portion has a sequence capable of hybridizing with the 3 'end region of the mRNA in its 3' side region and a restriction enzyme recognition site in its 5 'side region. Nucleic acid linker. 1本鎖ポリヌクレオチド部分が,その3’側の領域に前記mRNAの3’末端領域とハイブリダイズしうる配列を有し,その5’側の領域に1本鎖RNA核酸切断酵素切断部位を有する,請求項1記載の核酸リンカー。 The single-stranded polynucleotide portion has a sequence capable of hybridizing with the 3 ′ end region of the mRNA in the 3 ′ side region, and a single-stranded RNA nucleic acid cleaving enzyme cleavage site in the 5 ′ side region. The nucleic acid linker according to claim 1. 蛋白質連結部分が,ピューロマイシン,3’−N−アミノアシルピューロマイシンアミノヌクレオシドまたは,3’−N−アミノアシルアデノシンアミノヌクレオシドの化学構造骨格を含む,請求項1記載の核酸リンカー。 The nucleic acid linker according to claim 1, wherein the protein linking moiety comprises a chemical structural skeleton of puromycin, 3'-N-aminoacylpuromycin aminonucleoside or 3'-N-aminoacyl adenosine aminonucleoside. mRNAと、これに相補的なcDNAと,前記mRNAによりコードされる蛋白質と,請求項1〜5のいずれかに記載の核酸リンカーとを含み,前記mRNA/cDNAと前記蛋白質とが前記核酸リンカーを介して連結されているmRNA/cDNA−核酸リンカー−蛋白質複合体。 An mRNA, a cDNA complementary thereto, a protein encoded by the mRNA, and the nucleic acid linker according to any one of claims 1 to 5, wherein the mRNA / cDNA and the protein comprise the nucleic acid linker. MRNA / cDNA-nucleic acid linker-protein complex linked via each other. mRNAと、これに相補的なcDNAと,前記mRNAによりコードされる蛋白質とが請求項1〜5のいずれかに記載の核酸リンカーを介して連結されているmRNA/cDNA−核酸リンカー−蛋白質複合体を製造する方法であって,
前記mRNAと前記核酸リンカーとをアニーリングさせ,
前記mRNAの3’末端と前記核酸リンカーの5’末端とをライゲーションさせ,
無細胞蛋白質翻訳系で前記mRNAから蛋白質を合成することにより,蛋白質のC末端が前記核酸リンカーの蛋白質連結部分と結合しているmRNA−核酸リンカー−蛋白質複合体を生成し,
前記mRNA−核酸リンカー−蛋白質複合体を逆転写反応に供して,mRNA/cDNA−核酸リンカー−蛋白質複合体を生成する,
の各工程を含む方法。
An mRNA / cDNA-nucleic acid linker-protein complex in which mRNA, cDNA complementary thereto, and a protein encoded by the mRNA are linked via the nucleic acid linker according to any one of claims 1 to 5. A method of manufacturing
Annealing the mRNA and the nucleic acid linker;
Ligating the 3 ′ end of the mRNA and the 5 ′ end of the nucleic acid linker;
By synthesizing a protein from the mRNA in a cell-free protein translation system, an mRNA-nucleic acid linker-protein complex in which the C-terminus of the protein is bound to the protein linking portion of the nucleic acid linker is generated,
Subjecting the mRNA-nucleic acid linker-protein complex to a reverse transcription reaction to produce an mRNA / cDNA-nucleic acid linker-protein complex;
The method including each process of these.
標的分子と結合する蛋白質をコードするcDNAを選択する方法であって,
mRNAと、これに相補的なcDNAと,前記mRNAによりコードされる蛋白質とが請求項1〜5のいずれかに記載の核酸リンカーを介して連結されているmRNA/cDNA−核酸リンカー−蛋白質複合体を調製し,
前記mRNA/cDNA−核酸リンカー−蛋白質複合体を標的分子と接触させ,
光を照射して標的分子と結合したmRNA/cDNA−核酸リンカー−蛋白質複合体を核酸リンカーの光切断性基の部位で切断するか,または1本鎖核酸切断酵素を作用させて標的分子と結合したmRNA/cDNA−核酸リンカー−蛋白質複合体を核酸リンカーの1本鎖核酸切断酵素切断部位で切断し,
mRNA/cDNA−核酸リンカー−蛋白質複合体から切断されたmRNA/cDNAを回収する,
の各工程を含む方法。
A method for selecting a cDNA encoding a protein that binds to a target molecule, comprising:
An mRNA / cDNA-nucleic acid linker-protein complex in which mRNA, cDNA complementary thereto, and a protein encoded by the mRNA are linked via the nucleic acid linker according to any one of claims 1 to 5. To prepare
Contacting the mRNA / cDNA-nucleic acid linker-protein complex with a target molecule;
Cleave the mRNA / cDNA-nucleic acid linker-protein complex bound to the target molecule by irradiating light at the site of the photocleavable group of the nucleic acid linker, or act on a single-stranded nucleic acid cleaving enzyme to bind to the target molecule Cleaving the resulting mRNA / cDNA-nucleic acid linker-protein complex at the single-stranded nucleic acid cleavage enzyme cleavage site of the nucleic acid linker;
recovering the cleaved mRNA / cDNA from the mRNA / cDNA-nucleic acid linker-protein complex,
The method including each process of these.
標的分子と結合する蛋白質を同定する方法であって,
mRNAと、これに相補的なcDNAと,前記mRNAによりコードされる蛋白質とが請求項1〜5のいずれかに記載の核酸リンカーを介して連結されているmRNA/cDNA−核酸リンカー−蛋白質複合体を調製し,前記mRNA/cDNA−核酸リンカー−蛋白質複合体を標的分子と接触させ,
光を照射して標的分子と結合したmRNA/cDNA−核酸リンカー−蛋白質複合体を核酸リンカーの光切断性基の部位で切断するか,または1本鎖核酸切断酵素を作用させて標的分子と結合したmRNA/cDNA−核酸リンカー−蛋白質複合体からmRNA/cDNAを回収し,回収されたcDNAの塩基配列を決定することにより,前記回収されたcDNAがコードする蛋白質を同定する,
の各工程を含む方法。

A method for identifying a protein that binds to a target molecule, comprising:
An mRNA / cDNA-nucleic acid linker-protein complex in which mRNA, cDNA complementary thereto, and a protein encoded by the mRNA are linked via the nucleic acid linker according to any one of claims 1 to 5. And contacting the mRNA / cDNA-nucleic acid linker-protein complex with the target molecule,
Cleave the mRNA / cDNA-nucleic acid linker-protein complex bound to the target molecule by irradiating light at the site of the photocleavable group of the nucleic acid linker, or act on a single-stranded nucleic acid cleaving enzyme to bind to the target molecule Recovering mRNA / cDNA from the resulting mRNA / cDNA-nucleic acid linker-protein complex and determining the base sequence of the recovered cDNA to identify the protein encoded by the recovered cDNA;
The method including each process of these.

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011087573A (en) * 2009-09-24 2011-05-06 Saitama Univ METHOD FOR EFFICIENTLY SYNTHESIZING cDNA/mRNA-PROTEIN CONJUGATE
JP2011217708A (en) * 2010-04-14 2011-11-04 Saitama Univ Nucleic acid linker
WO2014119600A1 (en) * 2013-01-30 2014-08-07 ペプチドリーム株式会社 Flexible display method
US20140296111A1 (en) * 2011-11-04 2014-10-02 Nikon Corporation Protein-Immobilizing Solid Phase, Polynucleotide-Immobilizing Solid Phase, and Nucleic Acid Recovery Method
JP2016123343A (en) * 2014-12-26 2016-07-11 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Nucleic acid linker
JPWO2014080766A1 (en) * 2012-11-21 2017-01-05 国立大学法人埼玉大学 Nucleic acid linker
US11199541B2 (en) 2015-09-30 2021-12-14 Sony Corporation Method for analyzing cell, chip for cell analysis, reagent for cell analysis, kit for cell analysis, and apparatus for cell analysis

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011087573A (en) * 2009-09-24 2011-05-06 Saitama Univ METHOD FOR EFFICIENTLY SYNTHESIZING cDNA/mRNA-PROTEIN CONJUGATE
JP2011217708A (en) * 2010-04-14 2011-11-04 Saitama Univ Nucleic acid linker
US20140296111A1 (en) * 2011-11-04 2014-10-02 Nikon Corporation Protein-Immobilizing Solid Phase, Polynucleotide-Immobilizing Solid Phase, and Nucleic Acid Recovery Method
US9334492B2 (en) * 2011-11-04 2016-05-10 The University Of Tokyo Protein-immobilizing solid phase, polynucleotide-immobilizing solid phase, and nucleic acid recovery method
JPWO2014080766A1 (en) * 2012-11-21 2017-01-05 国立大学法人埼玉大学 Nucleic acid linker
WO2014119600A1 (en) * 2013-01-30 2014-08-07 ペプチドリーム株式会社 Flexible display method
JPWO2014119600A1 (en) * 2013-01-30 2017-01-26 ペプチドリーム株式会社 Flexible display method
JP2016123343A (en) * 2014-12-26 2016-07-11 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Nucleic acid linker
US11199541B2 (en) 2015-09-30 2021-12-14 Sony Corporation Method for analyzing cell, chip for cell analysis, reagent for cell analysis, kit for cell analysis, and apparatus for cell analysis

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