JP2002325578A - トビイカ発光蛋白質、トビイカ発光蛋白質をコードする遺伝子 - Google Patents
トビイカ発光蛋白質、トビイカ発光蛋白質をコードする遺伝子Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 生物発光を用いて、一価カチオンを検出する
ための高感度かつ簡便な方法を開発する。 【解決手段】 本発明により、トビイカ（Symplectoteu
this oualaniensis ）由来の発光蛋白質であるシンプレ
クチンのアミノ酸配列、及び当該蛋白質をコードする遺
伝子の塩基配列が与えられた。発光素子の存在下におい
て本発明の発光蛋白質を用いて、化学発光により一価カ
チオンを検出する事が可能である。
ための高感度かつ簡便な方法を開発する。 【解決手段】 本発明により、トビイカ（Symplectoteu
this oualaniensis ）由来の発光蛋白質であるシンプレ
クチンのアミノ酸配列、及び当該蛋白質をコードする遺
伝子の塩基配列が与えられた。発光素子の存在下におい
て本発明の発光蛋白質を用いて、化学発光により一価カ
チオンを検出する事が可能である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、トビイカ（Symple
ctoteuthis oualaniensis ）由来の発光蛋白質であるシ
ンプレクチン、シンプレクチンのアミノ酸配列、及び当
該蛋白質をコードする遺伝子の塩基配列に関する。更に
本発明は、当該発光蛋白質を用いて発光素子の存在下
に、化学発光により一価カチオンを検出する方法に関す
る。
ctoteuthis oualaniensis ）由来の発光蛋白質であるシ
ンプレクチン、シンプレクチンのアミノ酸配列、及び当
該蛋白質をコードする遺伝子の塩基配列に関する。更に
本発明は、当該発光蛋白質を用いて発光素子の存在下
に、化学発光により一価カチオンを検出する方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】生物発光は、その発光にあたり補因子を
必要とすることを利用して、生細胞中における金属イオ
ン変動のモニター等に応用されている。発光は、発光素
子が酸化され生成した高エネルギー中間体（発光中間
体）が、基底状態に落ちるときに光を発する現象であ
る。発光生物は酵素を用いることで、この反応を効率的
に行っている。
必要とすることを利用して、生細胞中における金属イオ
ン変動のモニター等に応用されている。発光は、発光素
子が酸化され生成した高エネルギー中間体（発光中間
体）が、基底状態に落ちるときに光を発する現象であ
る。発光生物は酵素を用いることで、この反応を効率的
に行っている。
【０００３】最も古典的な生物発光は、ホタルの発光に
関するルシフェリンールシフェラーゼ反応である。ルシ
フェリンールシフェラーゼ反応の実態は、ATP とマグネ
シウムイオンの存在下、ルシフェラーゼの酵素反応によ
りルシフェリンがオキシルシフェリンになる現象であ
る。ホタルルシフェラーゼは、微量で光の検出が可能で
あるために、生化学研究の重要なツールとなっている。
ホタルのルシフェラーゼは既にクローン化され、大腸菌
により生産された熱安定型の酵素が市販されている。
関するルシフェリンールシフェラーゼ反応である。ルシ
フェリンールシフェラーゼ反応の実態は、ATP とマグネ
シウムイオンの存在下、ルシフェラーゼの酵素反応によ
りルシフェリンがオキシルシフェリンになる現象であ
る。ホタルルシフェラーゼは、微量で光の検出が可能で
あるために、生化学研究の重要なツールとなっている。
ホタルのルシフェラーゼは既にクローン化され、大腸菌
により生産された熱安定型の酵素が市販されている。
【０００４】その他の例として、オワンクラゲに由来す
る青色蛍光蛋白質であるエクオリンが知られており、エ
クオリンは21kDa と比較的低分子量の蛋白質である。そ
のエクオリンは、セレンテラジン等の発光素子と酸素と
を取り込むと、カルシウムイオンを引き金として、高エ
ネルギーの励起状態となり青色発光をする。実際のクラ
ゲの発光は青色であって緑色ではないが、この現象はエ
クオリンからのエネルギーを受け取る緑色蛍光蛋白質
（GFP ）が緑色に発光するために生じると考えられてい
る。
る青色蛍光蛋白質であるエクオリンが知られており、エ
クオリンは21kDa と比較的低分子量の蛋白質である。そ
のエクオリンは、セレンテラジン等の発光素子と酸素と
を取り込むと、カルシウムイオンを引き金として、高エ
ネルギーの励起状態となり青色発光をする。実際のクラ
ゲの発光は青色であって緑色ではないが、この現象はエ
クオリンからのエネルギーを受け取る緑色蛍光蛋白質
（GFP ）が緑色に発光するために生じると考えられてい
る。
【０００５】オワンクラゲの発光系は、細胞生化学、生
化学の分野でも応用されている。エクオリンの発光がカ
ルシウムイオンにより引き起こされることを利用して、
無傷細胞を種々のホルモンや神経伝達物質などのアゴニ
ストや細胞増殖因子により刺激することに伴う、細胞質
中のカルシウムイオン濃度の変化を検討する実験などに
も用いられている。この様に、エクオリンは、臨床生化
学の分野のみならず、カルシウムセンサーや遺伝子レポ
ーターとしても注目されている。
化学の分野でも応用されている。エクオリンの発光がカ
ルシウムイオンにより引き起こされることを利用して、
無傷細胞を種々のホルモンや神経伝達物質などのアゴニ
ストや細胞増殖因子により刺激することに伴う、細胞質
中のカルシウムイオン濃度の変化を検討する実験などに
も用いられている。この様に、エクオリンは、臨床生化
学の分野のみならず、カルシウムセンサーや遺伝子レポ
ーターとしても注目されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ルシフェリンやエクオ
リンを用いた上記の方法は、高い感度を有する優れた方
法であるが、発光のトリガーとなるイオンは、ルシフェ
リンにおいてはマグネシウムイオン、エクオリンにおい
てはカルシウムイオンであり、共に二価カチオンであ
る。そのために、発光蛋白質を用いて一価カチオンを検
出する手段はなかった。発光蛋白質を用いる方法は感度
が高くて放射性同位元素のような危険性はないために、
一価のカチオンを検出できる発光蛋白質が求められてい
た。
リンを用いた上記の方法は、高い感度を有する優れた方
法であるが、発光のトリガーとなるイオンは、ルシフェ
リンにおいてはマグネシウムイオン、エクオリンにおい
てはカルシウムイオンであり、共に二価カチオンであ
る。そのために、発光蛋白質を用いて一価カチオンを検
出する手段はなかった。発光蛋白質を用いる方法は感度
が高くて放射性同位元素のような危険性はないために、
一価のカチオンを検出できる発光蛋白質が求められてい
た。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは、カ
リウムやナトリウム等の一価カチオンで発光が誘発され
る沖縄のトビイカ（Symplectoteuthis oualaniensis ）
の生物発光系に着目して、その発光機構について検討を
行った。トビイカの発光系においては、一価カチオンが
発光のトリガーとして作用する。よって、トビイカ由来
の発光蛋白質は、一価カチオンを検出するための良いツ
ールと成り得ると考えられる。
リウムやナトリウム等の一価カチオンで発光が誘発され
る沖縄のトビイカ（Symplectoteuthis oualaniensis ）
の生物発光系に着目して、その発光機構について検討を
行った。トビイカの発光系においては、一価カチオンが
発光のトリガーとして作用する。よって、トビイカ由来
の発光蛋白質は、一価カチオンを検出するための良いツ
ールと成り得ると考えられる。
【０００８】トビイカはその胴体上に大きな発光器を有
している。光を放出する系には発光蛋白質であるシンプ
レクチンが関与し、シンプレクチン蛋白質にデヒドロセ
レンテラジンが付加し共有結合しており、発光には酸素
分子、一価のカチオン（カリウム、ナトリウムなど）が
必要である。即ち、デヒドロセレンテラジンが蛋白質に
取り込まれて共有結合を形成し、一価のカチオンの存在
下に発光素子が還元型の発色団に変換されるために発光
が生じる。ここで一価カチオンが存在することにより発
光蛋白質のコンフォメーションが変化し、発光を伴う化
学反応が起こると考えられており、それがトビイカの発
光系において一価カチオンが発光のトリガーとなる理由
である。グルタチオンによるモデル系を用いて明らかに
された、トビイカの推定されている発光機構を、図１に
示す。
している。光を放出する系には発光蛋白質であるシンプ
レクチンが関与し、シンプレクチン蛋白質にデヒドロセ
レンテラジンが付加し共有結合しており、発光には酸素
分子、一価のカチオン（カリウム、ナトリウムなど）が
必要である。即ち、デヒドロセレンテラジンが蛋白質に
取り込まれて共有結合を形成し、一価のカチオンの存在
下に発光素子が還元型の発色団に変換されるために発光
が生じる。ここで一価カチオンが存在することにより発
光蛋白質のコンフォメーションが変化し、発光を伴う化
学反応が起こると考えられており、それがトビイカの発
光系において一価カチオンが発光のトリガーとなる理由
である。グルタチオンによるモデル系を用いて明らかに
された、トビイカの推定されている発光機構を、図１に
示す。
【０００９】トビイカの発光において、発光蛋白質シン
プレクチンと結合する発光素子として、デヒドロセレン
テラジンを用いることができることが知られている。デ
ヒドロセレンテラジンの構造を化学式１２に示す。
プレクチンと結合する発光素子として、デヒドロセレン
テラジンを用いることができることが知られている。デ
ヒドロセレンテラジンの構造を化学式１２に示す。
【化１２】 また、デヒドロセレンテラジンのみならず、その誘導体
も発光素子として使用できると考えられている。その様
な誘導体として、
も発光素子として使用できると考えられている。その様
な誘導体として、
【化１３】 の化合物（Ｘはハロゲン又はメトキシ基である置換
基）、
基）、
【化１４】 の化合物（Ｘはハロゲン、メトキシ基又は水酸基であ
り、Ｙ、Ｚは水素、ハロゲン、メトキシ基又は水酸基で
ある、但し、Ｙ、Ｚが共に水素である場合は除く）及び
り、Ｙ、Ｚは水素、ハロゲン、メトキシ基又は水酸基で
ある、但し、Ｙ、Ｚが共に水素である場合は除く）及び
【化１５】 の化合物（Ｘ、Ａはハロゲン、メトキシ基又は水酸基で
あり、Ｙ、Ｚ、Ｂ、Ｃは水素、ハロゲン、メトキシ基又
は水酸基である、但し、Ｙ、Ｚが上記置換基でありＢ、
Ｃが共に水素である場合、及びＹ、Ｚ、Ｂ、Ｃが全て水
素である場合は除く）を挙げることができる。なお、本
発明者らは発光素子を除いたクルードなアポ蛋白質を用
いた系に上記の発光素子又はその誘導体を添加して発光
蛋白質を再構成することにより、発光が認められる事を
確認している。
あり、Ｙ、Ｚ、Ｂ、Ｃは水素、ハロゲン、メトキシ基又
は水酸基である、但し、Ｙ、Ｚが上記置換基でありＢ、
Ｃが共に水素である場合、及びＹ、Ｚ、Ｂ、Ｃが全て水
素である場合は除く）を挙げることができる。なお、本
発明者らは発光素子を除いたクルードなアポ蛋白質を用
いた系に上記の発光素子又はその誘導体を添加して発光
蛋白質を再構成することにより、発光が認められる事を
確認している。
【００１０】トビイカの発光蛋白質は溶解度が低く、一
般的な研究方法というものはない。膜蛋白質を可溶化す
る界面活性剤を用いると、トビイカ発光蛋白質は発光活
性を失う。ここで、カオトロピックな塩であるKCl をバ
ッファーに加えることで活性を維持したまま可溶化する
ことができる。目的蛋白質の抽出効率及び発光活性に各
種の塩が及ぼす影響をしらべたところ、KCl が最もふさ
わしいことが判明した。また、エクオリンとは異なり、
二価のカチオンによりシンプレクチンの発光は引き起こ
されなかった。トビイカの発光蛋白質の酵素化学的特性
を検討した結果、至適pHは８、至適温度は約20℃である
ことが知られている（Isobe M. et al.,Pure and Appl.
Chem.,(1998) Vol.70,2085-2092 ）。
般的な研究方法というものはない。膜蛋白質を可溶化す
る界面活性剤を用いると、トビイカ発光蛋白質は発光活
性を失う。ここで、カオトロピックな塩であるKCl をバ
ッファーに加えることで活性を維持したまま可溶化する
ことができる。目的蛋白質の抽出効率及び発光活性に各
種の塩が及ぼす影響をしらべたところ、KCl が最もふさ
わしいことが判明した。また、エクオリンとは異なり、
二価のカチオンによりシンプレクチンの発光は引き起こ
されなかった。トビイカの発光蛋白質の酵素化学的特性
を検討した結果、至適pHは８、至適温度は約20℃である
ことが知られている（Isobe M. et al.,Pure and Appl.
Chem.,(1998) Vol.70,2085-2092 ）。
【００１１】
【発明の実施の形態】そこで本発明者らは実施例におい
て述べる様に、KCl を含むバッファー中においてトビイ
カの発光蛋白質を抽出し、PCR クローニングによる塩基
配列の決定、及びアミノ酸配列の決定を行った。本発明
のトビイカ由来の発光蛋白質であるシンプレクチンの構
造は、配列表の配列番号１に記載したアミノ酸配列より
特定される。このアミノ酸配列により示される蛋白質に
上記の発光素子が共有結合することにより、一価カチオ
ンの存在が引き金となって発光が起こる。当該アミノ酸
配列により特定される蛋白質は、SDS-ポリアクリルアミ
ドゲル電気泳動（SDS-PAGE）において約60kDa の分子量
を示す。
て述べる様に、KCl を含むバッファー中においてトビイ
カの発光蛋白質を抽出し、PCR クローニングによる塩基
配列の決定、及びアミノ酸配列の決定を行った。本発明
のトビイカ由来の発光蛋白質であるシンプレクチンの構
造は、配列表の配列番号１に記載したアミノ酸配列より
特定される。このアミノ酸配列により示される蛋白質に
上記の発光素子が共有結合することにより、一価カチオ
ンの存在が引き金となって発光が起こる。当該アミノ酸
配列により特定される蛋白質は、SDS-ポリアクリルアミ
ドゲル電気泳動（SDS-PAGE）において約60kDa の分子量
を示す。
【００１２】配列表の配列番号１に示す蛋白質の一部が
欠失、置換若しくは付加された蛋白質とは、配列番号１
に示すアミノ酸配列において２０個以下、好ましくは１
０個以下、更に好ましくは５個以下のアミノ酸が欠失、
置換若しくは付加された配列を有する蛋白質である。そ
の様なポリペプチドも、発光素子と共有結合して一価カ
チオンの存在下に発光するという発光蛋白質シンプレク
チンの特徴を有する限り、本発明の範囲内である。
欠失、置換若しくは付加された蛋白質とは、配列番号１
に示すアミノ酸配列において２０個以下、好ましくは１
０個以下、更に好ましくは５個以下のアミノ酸が欠失、
置換若しくは付加された配列を有する蛋白質である。そ
の様なポリペプチドも、発光素子と共有結合して一価カ
チオンの存在下に発光するという発光蛋白質シンプレク
チンの特徴を有する限り、本発明の範囲内である。
【００１３】また、下記の実施例において示す様に、当
該蛋白質をトリプシン処理することにより、40kDa と15
kDa の２つのフラグメントに分解されるが、当該蛋白質
のＣ末端側に相当する40kDa が、発光機能に関与してい
る。トリプシン分解により得られた上記40kDa の２つの
フラグメントのアミノ酸配列を、配列表の配列番号２に
示す。配列表の配列番号２に示すアミノ酸配列を有する
蛋白質も、本発明の範囲内である。
該蛋白質をトリプシン処理することにより、40kDa と15
kDa の２つのフラグメントに分解されるが、当該蛋白質
のＣ末端側に相当する40kDa が、発光機能に関与してい
る。トリプシン分解により得られた上記40kDa の２つの
フラグメントのアミノ酸配列を、配列表の配列番号２に
示す。配列表の配列番号２に示すアミノ酸配列を有する
蛋白質も、本発明の範囲内である。
【００１４】配列表の配列番号２に示す蛋白質の一部が
欠失、置換若しくは付加された蛋白質とは、配列番号２
に示すアミノ酸配列において２０個以下、好ましくは１
０個以下、更に好ましくは５個以下のアミノ酸が欠失、
置換若しくは付加された配列を有する蛋白質である。そ
の様な蛋白質も、発光素子と共有結合して一価カチオン
の存在下に発光するという発光蛋白質シンプレクチンの
特徴を有する限り、本発明の範囲内である。
欠失、置換若しくは付加された蛋白質とは、配列番号２
に示すアミノ酸配列において２０個以下、好ましくは１
０個以下、更に好ましくは５個以下のアミノ酸が欠失、
置換若しくは付加された配列を有する蛋白質である。そ
の様な蛋白質も、発光素子と共有結合して一価カチオン
の存在下に発光するという発光蛋白質シンプレクチンの
特徴を有する限り、本発明の範囲内である。
【００１５】また、シンプレクチン蛋白質をコードする
遺伝子のcDNAは，配列表の配列番号３に記載した塩基配
列により特定される。配列表の配列番号３に記載されて
いる塩基配列は、配列表の配列番号１記載のアミノ酸配
列の１３番目のフェニルアラニンからＣ末端のセリンま
で合計４８９アミノ酸残基をコードしている読み枠（オ
ープンリーディングフレーム）を含む全長cDNAの塩基配
列である。
遺伝子のcDNAは，配列表の配列番号３に記載した塩基配
列により特定される。配列表の配列番号３に記載されて
いる塩基配列は、配列表の配列番号１記載のアミノ酸配
列の１３番目のフェニルアラニンからＣ末端のセリンま
で合計４８９アミノ酸残基をコードしている読み枠（オ
ープンリーディングフレーム）を含む全長cDNAの塩基配
列である。
【００１６】多くのアミノ酸については、それをコード
するDNA の塩基配列は複数存在する。本発明で明らかに
されたシンプレクチンのアミノ酸配列をコードする遺伝
子の場合にも、そのDNA の塩基配列として、天然の遺伝
子の塩基配列以外にも、多数の塩基配列が存在する可能
性がある。しかし、本発明の遺伝子は、天然のDNA 塩基
配列のみに限定されるものではなく、本発明により明ら
かにされた発光蛋白質のアミノ酸配列をコードする、他
のDNA 塩基配列を含むものである。
するDNA の塩基配列は複数存在する。本発明で明らかに
されたシンプレクチンのアミノ酸配列をコードする遺伝
子の場合にも、そのDNA の塩基配列として、天然の遺伝
子の塩基配列以外にも、多数の塩基配列が存在する可能
性がある。しかし、本発明の遺伝子は、天然のDNA 塩基
配列のみに限定されるものではなく、本発明により明ら
かにされた発光蛋白質のアミノ酸配列をコードする、他
のDNA 塩基配列を含むものである。
【００１７】また、遺伝子組み換え技術によれば、基本
となるDNA の特定の部位に、当該DNA がコードする蛋白
質の基本的な特性を変化させることなく、あるいはその
特性を改善する様に、人為的に変異を起こすことができ
る。本発明により提供される天然の塩基配列を有する遺
伝子、あるいは天然のものとは異なる塩基配列を有する
遺伝子に関しても、同様に人為的に挿入、欠失、置換を
行う事により、天然の遺伝子と同等のあるいは改善され
た特性を有するものとすることが可能であり、本発明は
そのような変異遺伝子を含むものである。即ち、配列表
の配列番号３に示す遺伝子の一部が欠失、置換若しくは
付加された遺伝子とは、配列番号３に示す塩基配列にお
いて２０個以下、好ましくは１０個以下、更に好ましく
は５個以下の塩基が欠失、置換若しくは付加された配列
を有する遺伝子である。その様な遺伝子も、発光素子と
共有結合して一価カチオンの存在下に発光するという発
光蛋白質シンプレクチンの特徴を有するポリペプチドを
コードしている限り、本発明の範囲内である。
となるDNA の特定の部位に、当該DNA がコードする蛋白
質の基本的な特性を変化させることなく、あるいはその
特性を改善する様に、人為的に変異を起こすことができ
る。本発明により提供される天然の塩基配列を有する遺
伝子、あるいは天然のものとは異なる塩基配列を有する
遺伝子に関しても、同様に人為的に挿入、欠失、置換を
行う事により、天然の遺伝子と同等のあるいは改善され
た特性を有するものとすることが可能であり、本発明は
そのような変異遺伝子を含むものである。即ち、配列表
の配列番号３に示す遺伝子の一部が欠失、置換若しくは
付加された遺伝子とは、配列番号３に示す塩基配列にお
いて２０個以下、好ましくは１０個以下、更に好ましく
は５個以下の塩基が欠失、置換若しくは付加された配列
を有する遺伝子である。その様な遺伝子も、発光素子と
共有結合して一価カチオンの存在下に発光するという発
光蛋白質シンプレクチンの特徴を有するポリペプチドを
コードしている限り、本発明の範囲内である。
【００１８】本発明の発光蛋白質は、感度良く一価カチ
オンを検出する目的において、特に有用である。生物発
光は１０-16 モル程度という超高感度で検出が可能であ
るために、放射性同位元素と同等又はそれ以上の感度
で、迅速かつ簡便に一価カチオンを検出することが可能
であり、放射性同位元素のような危険性と煩わしさがな
い。その様に、本発明の発光蛋白質は一価カチオン、特
にカリウムイオンやナトリウムイオンのセンサーとして
優れた特徴を有している。
オンを検出する目的において、特に有用である。生物発
光は１０-16 モル程度という超高感度で検出が可能であ
るために、放射性同位元素と同等又はそれ以上の感度
で、迅速かつ簡便に一価カチオンを検出することが可能
であり、放射性同位元素のような危険性と煩わしさがな
い。その様に、本発明の発光蛋白質は一価カチオン、特
にカリウムイオンやナトリウムイオンのセンサーとして
優れた特徴を有している。
【００１９】具体的には、医療の現場における臨床分析
や生化学的な研究試薬として、本発明の発光蛋白質又は
それをコードする遺伝子を利用できる。臨床分析におい
て、試験管内（インビトロ）で一価カチオンを検出する
目的で、本発明の発光蛋白質は特に有用である。それの
みならず、細胞内における微妙な一価カチオンを検出す
るにも、本発明の発光蛋白質を用いることができる。上
述したオワンクラゲの発光蛋白質であるエクオリンは細
胞質内におけるカルシウムイオンの濃度を検出するイン
ジケーターとして本技術分野で汎用されているが、本発
明の発光蛋白質は一価カチオンを検出するための、エク
オリン類似のインジケーターとして使用できると思われ
る。エクオリンについては、エクオリンをコードする蛋
白質を細胞質内において発現させた系を用いて、細胞内
のカルシウムイオン濃度の変化を確認する手段が確立さ
れており、本発明の遺伝子およびポリペプチドにおいて
も、それらの塩基配列およびアミノ酸配列が本発明によ
り判明したために、同様の方法により使用する事が可能
であると思われる。特に神経細胞の機能の研究などにお
いては、微量のカリウムイオン濃度の変化を検出できる
ことは重要である。例えばマイクロインジェクションな
どの手法を用いて、細胞質内に本発明の発光蛋白質を導
入することにより、細胞内における微量な一価カチオン
の変化を測定することができる。また、本発明の発光蛋
白質をコードする遺伝子を細胞内に導入して発現させる
ことによっても同様の効果を得ることができる。それら
の場合、発光素子については外部から与えることが可能
であり、特に植物においては根から吸わせることも可能
である。
や生化学的な研究試薬として、本発明の発光蛋白質又は
それをコードする遺伝子を利用できる。臨床分析におい
て、試験管内（インビトロ）で一価カチオンを検出する
目的で、本発明の発光蛋白質は特に有用である。それの
みならず、細胞内における微妙な一価カチオンを検出す
るにも、本発明の発光蛋白質を用いることができる。上
述したオワンクラゲの発光蛋白質であるエクオリンは細
胞質内におけるカルシウムイオンの濃度を検出するイン
ジケーターとして本技術分野で汎用されているが、本発
明の発光蛋白質は一価カチオンを検出するための、エク
オリン類似のインジケーターとして使用できると思われ
る。エクオリンについては、エクオリンをコードする蛋
白質を細胞質内において発現させた系を用いて、細胞内
のカルシウムイオン濃度の変化を確認する手段が確立さ
れており、本発明の遺伝子およびポリペプチドにおいて
も、それらの塩基配列およびアミノ酸配列が本発明によ
り判明したために、同様の方法により使用する事が可能
であると思われる。特に神経細胞の機能の研究などにお
いては、微量のカリウムイオン濃度の変化を検出できる
ことは重要である。例えばマイクロインジェクションな
どの手法を用いて、細胞質内に本発明の発光蛋白質を導
入することにより、細胞内における微量な一価カチオン
の変化を測定することができる。また、本発明の発光蛋
白質をコードする遺伝子を細胞内に導入して発現させる
ことによっても同様の効果を得ることができる。それら
の場合、発光素子については外部から与えることが可能
であり、特に植物においては根から吸わせることも可能
である。
【００２０】ところで、本発明者らは、ホタルのルシフ
ェリン−ルシフェラーゼ系を用いて、ホスファターゼの
活性を感度良く検出する方法を確立している。発光素子
であるルシフェリンにリン酸基が結合したルシフェリン
フォスフェートにフォスファターゼを作用させるとルシ
フェリンが生成し、生成したルシフェリンを基質として
ルシフェラーゼによる酵素反応を行うことにより、発光
を検出することができる。なお、ルシフェリンフォスフ
ェートはルシフェラーゼの基質とならず、発光を引き起
こさない。よって、フォスファターゼによる酵素反応に
より生成したルシフェリンが存在しないと発光が生じな
いために、発光強度はフォスファターゼ活性と相関して
いる。即ち、フォスファターゼの酵素活性を生物発光に
置き換えて検出することが可能である。
ェリン−ルシフェラーゼ系を用いて、ホスファターゼの
活性を感度良く検出する方法を確立している。発光素子
であるルシフェリンにリン酸基が結合したルシフェリン
フォスフェートにフォスファターゼを作用させるとルシ
フェリンが生成し、生成したルシフェリンを基質として
ルシフェラーゼによる酵素反応を行うことにより、発光
を検出することができる。なお、ルシフェリンフォスフ
ェートはルシフェラーゼの基質とならず、発光を引き起
こさない。よって、フォスファターゼによる酵素反応に
より生成したルシフェリンが存在しないと発光が生じな
いために、発光強度はフォスファターゼ活性と相関して
いる。即ち、フォスファターゼの酵素活性を生物発光に
置き換えて検出することが可能である。
【００２１】同様の原理を用いて酵素活性を測定するこ
とが、本発明のトビイカ発光蛋白質を用いても可能であ
る。フォスファターゼの酵素活性を例にとると、デヒド
ロセレンテラジン等の発光素子にリン酸基が結合したフ
ォスファターゼ基質と成り得る誘導体を作製し、それを
基質としてフォスファターゼの酵素反応を行う。酵素反
応により生成した発光素子は、トビイカ発光蛋白質と共
有結合して、一価カチオンの存在下で発光を生じるため
に、発光により酵素活性を測定することが可能である。
同様の原理による測定は、発光素子を目的とする酵素の
基質に変換することができる限り、フォスファターゼ以
外の種々の酵素においても可能である。以下の実施例に
より、本発明を更に詳細に説明するが、本発明は上述し
た例又は以下の実施例に限定されるものではなく、本発
明の技術分野における通常の変更をする事ができる。
とが、本発明のトビイカ発光蛋白質を用いても可能であ
る。フォスファターゼの酵素活性を例にとると、デヒド
ロセレンテラジン等の発光素子にリン酸基が結合したフ
ォスファターゼ基質と成り得る誘導体を作製し、それを
基質としてフォスファターゼの酵素反応を行う。酵素反
応により生成した発光素子は、トビイカ発光蛋白質と共
有結合して、一価カチオンの存在下で発光を生じるため
に、発光により酵素活性を測定することが可能である。
同様の原理による測定は、発光素子を目的とする酵素の
基質に変換することができる限り、フォスファターゼ以
外の種々の酵素においても可能である。以下の実施例に
より、本発明を更に詳細に説明するが、本発明は上述し
た例又は以下の実施例に限定されるものではなく、本発
明の技術分野における通常の変更をする事ができる。
【００２２】
【実施例】沖縄県の海域で採取されたトビイカ発光器よ
り、発光能を指標として分子量60kDa の発光蛋白質の分
離、精製を行った。この発光蛋白質は、0.6M以上の濃度
KCl を含む溶液中において可溶性であった。シンプレク
チンを含む発光器官のホモジネートを、まず0.4M KCl溶
液（pH 6.0）により洗浄した。後に0.6M KCl溶液で抽出
し、その一部をpH 8.0のバッファー中に添加して発光能
をチェックした。塩濃度が高いために、その抽出物を精
製できるクロマトグラフィーの手段は限られていた。
り、発光能を指標として分子量60kDa の発光蛋白質の分
離、精製を行った。この発光蛋白質は、0.6M以上の濃度
KCl を含む溶液中において可溶性であった。シンプレク
チンを含む発光器官のホモジネートを、まず0.4M KCl溶
液（pH 6.0）により洗浄した。後に0.6M KCl溶液で抽出
し、その一部をpH 8.0のバッファー中に添加して発光能
をチェックした。塩濃度が高いために、その抽出物を精
製できるクロマトグラフィーの手段は限られていた。
【００２３】精製した蛋白質をトリプシンにより加水分
解すると、60kDa の蛋白質から40kDa と15kDa の２つの
生成物が生じた（図２）。図２において、レーン１はト
リプシン分解前のオリジナルを、レーン２はクルードな
蛋白質をトリプシンで消化した結果を、レーン３は精製
した蛋白質をトリプシンで消化した結果を、レーン４は
分子量マーカーを、それぞれ示す。特に精製した蛋白質
であるレーン３において、トリプシン消化後の40kDa と
15kDa の断片が認められた。発光能を検討したところ、
60kDa と40kDa の蛋白質は共に発光した。一方、15kDa
の蛋白質は発光能を示さなかったが、60kDa の蛋白質と
同じＮ末端アミノ酸配列を有しており、当該15kDa の蛋
白質はシンプレクチンのＮ末端に位置していることが判
った。なお、発光機能を担う活性中心は、Ｃ末端側の40
kDa の部位に存在していると思われる。
解すると、60kDa の蛋白質から40kDa と15kDa の２つの
生成物が生じた（図２）。図２において、レーン１はト
リプシン分解前のオリジナルを、レーン２はクルードな
蛋白質をトリプシンで消化した結果を、レーン３は精製
した蛋白質をトリプシンで消化した結果を、レーン４は
分子量マーカーを、それぞれ示す。特に精製した蛋白質
であるレーン３において、トリプシン消化後の40kDa と
15kDa の断片が認められた。発光能を検討したところ、
60kDa と40kDa の蛋白質は共に発光した。一方、15kDa
の蛋白質は発光能を示さなかったが、60kDa の蛋白質と
同じＮ末端アミノ酸配列を有しており、当該15kDa の蛋
白質はシンプレクチンのＮ末端に位置していることが判
った。なお、発光機能を担う活性中心は、Ｃ末端側の40
kDa の部位に存在していると思われる。
【００２４】この様にして精製した蛋白質を、酵素によ
り加水分解してペプチド断片とし、それら断片につきナ
ノ-LC-Q-TOF-MS-MS で解析することにより、部分アミノ
酸配列を決定した。その様にしてクロマトグラフィー及
び質量スペクトル解析（MS-MS スペクトル）を行い、い
くつかのペプチド断片の部分アミノ酸配列を決定した。
なお、Ｎ末端アミノ酸配列がYVRPVSSWK であることが判
った。この様にして求めたペプチド断片の部分アミノ酸
配列に基づいて、オリゴヌクレオチドプライマーを合成
し、PCR によるcDNAの増幅に用いた。
り加水分解してペプチド断片とし、それら断片につきナ
ノ-LC-Q-TOF-MS-MS で解析することにより、部分アミノ
酸配列を決定した。その様にしてクロマトグラフィー及
び質量スペクトル解析（MS-MS スペクトル）を行い、い
くつかのペプチド断片の部分アミノ酸配列を決定した。
なお、Ｎ末端アミノ酸配列がYVRPVSSWK であることが判
った。この様にして求めたペプチド断片の部分アミノ酸
配列に基づいて、オリゴヌクレオチドプライマーを合成
し、PCR によるcDNAの増幅に用いた。
【００２５】次に、トビイカの発光器官よりRNA を抽出
し、逆転写酵素による反応により、cDNAのプールを調製
した。この様にして得たcDNAを鋳型とし、上述した合成
オリゴヌクレオチドプライマーを用いて、ポリメラーゼ
連鎖反応（PCR ）を行い、発光蛋白質のcDNA断片を増幅
した。下記に述べるPCR クローニングに用いたプライマ
ーの配列を以下に示す。 60(3)S: 5'-CGG GAT CCT TYG ARC AYC ARG TNA THC C-3' （配列番号４） 40AS: 5'-GCC TCG AGT CRT TRT TRA ANG CNA CRT T-3' （配列番号５） BLP-SP1: 5'-ATG GAC CTG ATG GCA GAG AA-3' （配列番号６） MC-AS1: 5'-TGR TAD ATN GGN GGN ARG TTN ACC CA-3'（配列番号７） FR29 AS: 5'-GTY TGN ACR TCR TCR TCY TC-3' （配列番号８） photo-SP: 5'-GAGACCAGTACCTATGGTAGCGG-3' （配列番号９） adapter primer: 3'-RACE cDNA合成プライマー （SMART TM cDNA 増幅キット：クロンテック）
し、逆転写酵素による反応により、cDNAのプールを調製
した。この様にして得たcDNAを鋳型とし、上述した合成
オリゴヌクレオチドプライマーを用いて、ポリメラーゼ
連鎖反応（PCR ）を行い、発光蛋白質のcDNA断片を増幅
した。下記に述べるPCR クローニングに用いたプライマ
ーの配列を以下に示す。 60(3)S: 5'-CGG GAT CCT TYG ARC AYC ARG TNA THC C-3' （配列番号４） 40AS: 5'-GCC TCG AGT CRT TRT TRA ANG CNA CRT T-3' （配列番号５） BLP-SP1: 5'-ATG GAC CTG ATG GCA GAG AA-3' （配列番号６） MC-AS1: 5'-TGR TAD ATN GGN GGN ARG TTN ACC CA-3'（配列番号７） FR29 AS: 5'-GTY TGN ACR TCR TCR TCY TC-3' （配列番号８） photo-SP: 5'-GAGACCAGTACCTATGGTAGCGG-3' （配列番号９） adapter primer: 3'-RACE cDNA合成プライマー （SMART TM cDNA 増幅キット：クロンテック）
【００２６】まず、部分アミノ酸配列に基づいて設計さ
れたプライマーである60(3)Sと40ASとを用いてPCR で増
幅を行い、その配列を基にして遺伝子特異的なプライマ
ーBであるLP-SP1を、上記部分アミノ酸配列に基づいて
２種のプライマー（MC-AS1、FR29 AS ）を合成して、更
に3'側に延ばした。最後にもう一つの遺伝子特異的なプ
ライマーを用いて、SMART TM cDNA 増幅キット（クロン
テック）を用いて3'-RACE （rapid amplification of c
DNA ends）を行い、全長をクローニングした。ここで行
ったPCR クローニングのストラテジーを図３に示す。
れたプライマーである60(3)Sと40ASとを用いてPCR で増
幅を行い、その配列を基にして遺伝子特異的なプライマ
ーBであるLP-SP1を、上記部分アミノ酸配列に基づいて
２種のプライマー（MC-AS1、FR29 AS ）を合成して、更
に3'側に延ばした。最後にもう一つの遺伝子特異的なプ
ライマーを用いて、SMART TM cDNA 増幅キット（クロン
テック）を用いて3'-RACE （rapid amplification of c
DNA ends）を行い、全長をクローニングした。ここで行
ったPCR クローニングのストラテジーを図３に示す。
【００２７】その結果、配列表の配列番号３に示す１６
４６塩基からなるcDNAを得た。このcDNAは、発光蛋白質
の１３番目のフェニルアラニンからＣ末端のセリンまで
合計４８９アミノ酸残基をコードする配列を、構造遺伝
子として含んでいた。この配列にナノ-LC-Q-TOF-MS-MS
により決定したＮ末端部分アミノ酸配列である１２残基
を合わせて、合計５０１アミノ酸残基から成るトビイカ
発光蛋白質の全アミノ酸配列を決定した。その様にして
得たシンプレクチンのアミノ酸配列を、配列表の配列番
号１に示す。そのポリペプチドの理論上の分子量は57,4
63であり、SDS-PAGEで評価した分子量である60kDa と比
べてやや小さかった。また、上記５０１アミノ酸残基か
ら成る配列のうち、トリプシン分解して得られた発光活
性を有する40kDa 断片に相当する配列を、配列表の配列
番号２に示す。
４６塩基からなるcDNAを得た。このcDNAは、発光蛋白質
の１３番目のフェニルアラニンからＣ末端のセリンまで
合計４８９アミノ酸残基をコードする配列を、構造遺伝
子として含んでいた。この配列にナノ-LC-Q-TOF-MS-MS
により決定したＮ末端部分アミノ酸配列である１２残基
を合わせて、合計５０１アミノ酸残基から成るトビイカ
発光蛋白質の全アミノ酸配列を決定した。その様にして
得たシンプレクチンのアミノ酸配列を、配列表の配列番
号１に示す。そのポリペプチドの理論上の分子量は57,4
63であり、SDS-PAGEで評価した分子量である60kDa と比
べてやや小さかった。また、上記５０１アミノ酸残基か
ら成る配列のうち、トリプシン分解して得られた発光活
性を有する40kDa 断片に相当する配列を、配列表の配列
番号２に示す。
【００２８】トビイカの発光蛋白質シンプレクチンの配
列の中には、N-グリコシル化を受ける可能性がある部位
が二カ所あり、その知見はこの発光蛋白質が糖蛋白質で
ある可能性を示している。アミノ酸含量及び疎水性プロ
ファイルの結果は、この蛋白質は水溶液中における溶解
度は低いにもかかわらず、強度に疎水性ではないこを示
していた。図４の上段にシンプレクチンの構造の模式図
を、図４の下段に疎水性プロファイルの結果を示す。イ
カ発光蛋白質のアミノ酸配列は、既知の発光蛋白質と全
く相同性を示さなかった。その結果は、一価のカチオン
により発光の引き金が依存していることにより示唆され
ていた様に、このイカの蛋白質は新しい型の発光蛋白質
であることを示している。
列の中には、N-グリコシル化を受ける可能性がある部位
が二カ所あり、その知見はこの発光蛋白質が糖蛋白質で
ある可能性を示している。アミノ酸含量及び疎水性プロ
ファイルの結果は、この蛋白質は水溶液中における溶解
度は低いにもかかわらず、強度に疎水性ではないこを示
していた。図４の上段にシンプレクチンの構造の模式図
を、図４の下段に疎水性プロファイルの結果を示す。イ
カ発光蛋白質のアミノ酸配列は、既知の発光蛋白質と全
く相同性を示さなかった。その結果は、一価のカチオン
により発光の引き金が依存していることにより示唆され
ていた様に、このイカの蛋白質は新しい型の発光蛋白質
であることを示している。
【００２９】BLAST プログラムを用いた60kDa 発光蛋白
質の相同性検索より、２つの蛋白質がこの発光蛋白質と
類似していることが見られた。一つはビオシチンを加水
分解してビオチンとリジンを生成する作用を有する可溶
性酵素である、ビオチニナーゼ（EC 3.5.1.12 ）であ
る。もう一つはGPI-アンカー型の蛋白質であるバニンで
ある。この膜蛋白質は血管周囲の胸腺基質細胞において
発現しており、血球前駆体細胞が胸腺へ移行するための
ホーミング受容体であると示唆されている。イカ発光蛋
白質とこれらの哺乳動物蛋白質との間の相同性は限られ
たものであった。しかし、11個のシステイン残基はこれ
らの３つの蛋白質において保存されていた。
質の相同性検索より、２つの蛋白質がこの発光蛋白質と
類似していることが見られた。一つはビオシチンを加水
分解してビオチンとリジンを生成する作用を有する可溶
性酵素である、ビオチニナーゼ（EC 3.5.1.12 ）であ
る。もう一つはGPI-アンカー型の蛋白質であるバニンで
ある。この膜蛋白質は血管周囲の胸腺基質細胞において
発現しており、血球前駆体細胞が胸腺へ移行するための
ホーミング受容体であると示唆されている。イカ発光蛋
白質とこれらの哺乳動物蛋白質との間の相同性は限られ
たものであった。しかし、11個のシステイン残基はこれ
らの３つの蛋白質において保存されていた。
【００３０】上記のシンプレクチン蛋白質とその40kDa
断片のcDNAを、以下のセンスプライマー(PhPETS1, PhPE
TS2)及び共通なアンチセンスプライマー(PhPETA1) を用
いてPCR 増幅した。尚、PCR 増幅の鋳型として発光器官
のpoly(A)+RNA を用いた。これらのプライマーには、図
５において示す様に、制限酵素分解サイト（EcoRI とSa
lIサイト）が挿入されている。そして図６において示す
様に、PCR 増幅によって、60kDa の全長シンプレクチン
蛋白質と40kDa 断片のcDNAが増幅された。 PhPETS1:5'-TTGAATTCCCAAAAACAGATATGGAGAC-3'（配列番号１０） PhPETS2:5'-TTGAATTCCTATTTTGGGAAGAAGGTTG-3'（配列番号１１） PhPETA1:5'-AAGTCGACTTAGGAGGCGGCGTAAACATAAG-3' （配列番号１２）
断片のcDNAを、以下のセンスプライマー(PhPETS1, PhPE
TS2)及び共通なアンチセンスプライマー(PhPETA1) を用
いてPCR 増幅した。尚、PCR 増幅の鋳型として発光器官
のpoly(A)+RNA を用いた。これらのプライマーには、図
５において示す様に、制限酵素分解サイト（EcoRI とSa
lIサイト）が挿入されている。そして図６において示す
様に、PCR 増幅によって、60kDa の全長シンプレクチン
蛋白質と40kDa 断片のcDNAが増幅された。 PhPETS1:5'-TTGAATTCCCAAAAACAGATATGGAGAC-3'（配列番号１０） PhPETS2:5'-TTGAATTCCTATTTTGGGAAGAAGGTTG-3'（配列番号１１） PhPETA1:5'-AAGTCGACTTAGGAGGCGGCGTAAACATAAG-3' （配列番号１２）
【００３１】PCR 生成物をアガロースゲル上で分離した
後に、EcoRI 及びSalIを用いて切断し、pET-32a(+)のEc
oRI 及びSalI部位に結合してベクターを構築した。その
ベクターをpET-60と名づけて、シンプレクチン蛋白質の
発現に用いた。pET-60により形質転換した大腸菌株BL21
(DE3)pLysSを、Luria broth (LB)中において37℃で培養
した。isoproryl-1-thio-b-D-galactopyranoside（IPT
G）を添加して蛋白の発現を誘導した。遠心して細胞を
回収し、緩衝液中でソニケーションにより可溶化した。
ホモジネートを遠心し、上清をHis-Bind樹脂を用いた親
和性クロマトグラフィーにかけ、イミダゾール濃度を変
えて段階的な溶出を行うことにより、チオレドキシンと
の融合蛋白質を精製した。以上の操作により、組み換え
シンプレクチン蛋白質が、チオレドキシンの融合蛋白質
として得られた。
後に、EcoRI 及びSalIを用いて切断し、pET-32a(+)のEc
oRI 及びSalI部位に結合してベクターを構築した。その
ベクターをpET-60と名づけて、シンプレクチン蛋白質の
発現に用いた。pET-60により形質転換した大腸菌株BL21
(DE3)pLysSを、Luria broth (LB)中において37℃で培養
した。isoproryl-1-thio-b-D-galactopyranoside（IPT
G）を添加して蛋白の発現を誘導した。遠心して細胞を
回収し、緩衝液中でソニケーションにより可溶化した。
ホモジネートを遠心し、上清をHis-Bind樹脂を用いた親
和性クロマトグラフィーにかけ、イミダゾール濃度を変
えて段階的な溶出を行うことにより、チオレドキシンと
の融合蛋白質を精製した。以上の操作により、組み換え
シンプレクチン蛋白質が、チオレドキシンの融合蛋白質
として得られた。
【００３２】細胞ライゼートについてSDS-PAGEを行った
ところ、シンプレクチンとその40kDa 断片が検出され
た。更にウエスタンブロティング解析を行ったところ、
これらのバンドは抗シンプレクチン抗体で特異的に染色
され、本発明の蛋白質が組み換え蛋白質として発現して
いることが示された。ウエスタンブロッティングの結果
を図７に示す。図７において、一次抗体として抗シンプ
レクチン抗体を、二次抗体としてHRP を結合した抗マウ
スIgG を使用した。また、レーン１は40kDa 断片の組み
換え蛋白質、レーン２は60kDa の全長組み換え蛋白質、
レーン３はクルードな抽出物を示す。図７の矢印で示さ
れる様に、60kDa の位置と40kDa の位置に、抗体と反応
する蛋白質が検出された。
ところ、シンプレクチンとその40kDa 断片が検出され
た。更にウエスタンブロティング解析を行ったところ、
これらのバンドは抗シンプレクチン抗体で特異的に染色
され、本発明の蛋白質が組み換え蛋白質として発現して
いることが示された。ウエスタンブロッティングの結果
を図７に示す。図７において、一次抗体として抗シンプ
レクチン抗体を、二次抗体としてHRP を結合した抗マウ
スIgG を使用した。また、レーン１は40kDa 断片の組み
換え蛋白質、レーン２は60kDa の全長組み換え蛋白質、
レーン３はクルードな抽出物を示す。図７の矢印で示さ
れる様に、60kDa の位置と40kDa の位置に、抗体と反応
する蛋白質が検出された。
【００３３】組み換えシンプレクチン蛋白質を、生物発
光アッセイにかけた。組み換えシンプレクチン蛋白質を
緩衝液中に懸濁し、発光素子であるデヒドロセレンテラ
ジンと混合して、20℃で30分間インキュベートして反応
させることにより、蛋白質−発色団複合体を形成した。
アルカリバッファー（pH9.8 ）を添加して蛋白質−発色
団溶液のpHを上昇させ、生物発光反応を開始した。得ら
れた光発光を、ルミフォトメーターによりモニターした
ところ、明らかな発光が検出された。この様に、組み換
えシンプレクチン蛋白質が発光することは、シンプレク
チン蛋白質をコードしているcDNAが、イカの発光蛋白質
を実際にコードしていることを示している。
光アッセイにかけた。組み換えシンプレクチン蛋白質を
緩衝液中に懸濁し、発光素子であるデヒドロセレンテラ
ジンと混合して、20℃で30分間インキュベートして反応
させることにより、蛋白質−発色団複合体を形成した。
アルカリバッファー（pH9.8 ）を添加して蛋白質−発色
団溶液のpHを上昇させ、生物発光反応を開始した。得ら
れた光発光を、ルミフォトメーターによりモニターした
ところ、明らかな発光が検出された。この様に、組み換
えシンプレクチン蛋白質が発光することは、シンプレク
チン蛋白質をコードしているcDNAが、イカの発光蛋白質
を実際にコードしていることを示している。
【００３４】
【発明の効果】本発明により、トビイカ（Symplectoteu
this oualaniensis ）由来の発光蛋白質であるシンプレ
クチンのアミノ酸配列、及び当該蛋白質をコードする遺
伝子の塩基配列が与えられた。発光素子の存在下におい
て本発明の発光蛋白質を用いて、化学発光により一価カ
チオンを検出する事が可能である。
this oualaniensis ）由来の発光蛋白質であるシンプレ
クチンのアミノ酸配列、及び当該蛋白質をコードする遺
伝子の塩基配列が与えられた。発光素子の存在下におい
て本発明の発光蛋白質を用いて、化学発光により一価カ
チオンを検出する事が可能である。
【００３５】
【配列表】 ＜１１０＞出願人氏名：名古屋大学長 ＜１２０＞発明の名称：トビイカ発光蛋白質、トビイカ発光蛋白質をコードする 遺伝子 ＜１６０＞配列の数：１２ ＜２１０＞配列番号：１ ＜２１１＞配列の長さ：５０１ ＜２１２＞配列の型：アミノ酸 ＜２１３＞起源：Symplectoteuthis oualaniensis （トビイカ）シンプレクチン ＜４００＞配列 YVRPVSSWKV AVFEHQVIPP KTDMETREEA LDALKLNSDV YHEAVLESRS KGVKMIVFPE 60 YGLYDINTLT RTRMDLMAEK VPHPKHGHRN PCDEPEYQTQ SSEMLRTFSC MAKENDMYMV 120 VNMAGREPCR RATEPECPGD KQLLYNTNVA FNNEGDVVAR YYKTHLFWEE GWFNSSKNYE 180 MALWDTPIGK FGTFMCFDFQ AVQLIEQYNV RHIAYPASWV NLPPIYQSIQ SHSAFARFAK 240 INLLAASVHR LETSTYGSGI YSPNGAEIFY FRPDIPKSKL LVAEILPIHV KKPEQTVVNF 300 DNPVFPSEDD DVQDLFDRGD FAFLKYKRMT TRAGTVEVCQ KSFCCKARYA VKDRFKEVYA 360 VGVYDGLLSA GANNLYFQIC TVIQCPHKKC GLKISKVRTH FKYLNLRADG WLDRYVFPSY 420 TVMYNNYIAL DPFVWNYTVA GGIETKPGTS TPLHSANLVA RIYAKDSSKH VHQPHPIDEG 480 VIKMAVKYML YVMAAYVYAA S 501 ＜２１０＞配列番号：２ ＜２１１＞配列の長さ：３７０ ＜２１２＞配列の型：アミノ酸 ＜２１３＞起源：Symplectoteuthis oualaniensis （トビイカ）シンプレクチン ＜４００＞配列 ATEPECPGDK QLLYNTNVAF NNEGDVVARY YKTHLFWEEG WFNSSKNYEM ALWDTPIGKF 60 GTFMCFDFQA VQLIEQYNVR HIAYPASWVN LPPIYQSIQS HSAFARFAKI NLLAASVHRL 120 ETSTYGSGIY SPNGAEIFYF RPDIPKSKLL VAEILPIHVK KPEQTVVNFD NPVFPSEDDD 180 VQDLFDRGDF AFLKYKRMTT RAGTVEVCQK SFCCKARYAV KDRFKEVYAV GVYDGLLSAG 240 ANNLYFQICT VIQCPHKKCG LKISKVRTHF KYLNLRADGW LDRYVFPSYT VMYNNYIALD 300 PFVWNYTVAG GIETKPGTST PLHSANLVAR IYAKDSSKHV HQPHPIDEGV IKMAVKYMLY 360 VMAAYVYAAS 370 ＜２１０＞配列番号：３ ＜２１１＞配列の長さ：１６４６ ＜２１２＞配列の型：核酸 ＜２１３＞起源：Symplectoteuthis oualaniensis （トビイカ）シンプレクチン ＜４００＞配列 TTCGAGCATC AGGTCATTCC TCCAAAAACA GATATGGAGA CTCGAGAGGA GGCCCTGGAC 60 GCACTCAAAT TGAATAGCGA TGTCTATCAT GAAGCAGTGC TTGAATCAAG ATCAAAAGGA 120 GTCAAAATGA TTGTCTTCCC CGAATATGGT CTTTATGATA TCAACACATT GACAAGAACG 180 AGGATGGACC TGATGGCAGA GAAAGTTCCA CACCCTAAAC ACGGCCACCG AAACCCATGC 240 GATGAGCCAG AGTATCAAAC TCAAAGTTCA GAGATGTTGA GAACTTTCAG TTGTATGGCG 300 AAAGAAAATG ATATGTATAT GGTGGTCAAC ATGGCCGGTC GTGAGCCATG TAGGCGTGCC 360 ACTGAACCTG AGTGCCCAGG AGACAAGCAA TTGCTATACA ACACTAATGT TGCTTTTAAC 420 AATGAAGGTG ACGTTGTTGC AAGGTATTAC AAAACCCATC TATTTTGGGA AGAAGGTTGG 480 TTCAACTCGT CCAAGAATTA CGAAATGGCA CTTTGGGACA CCCCGATTGG CAAATTTGGT 540 ACTTTTATGT GTTTTGACTT CCAGGCTGTT CAACTAATCG AACAATATAA CGTACGACAT 600 ATTGCTTACC CAGCTTCCTG GGTTAATCTG CCCCCAATCT ATCAATCAAT CCAATCCCAT 660 TCAGCTTTTG CTCGTTTTGC AAAGATTAAT CTATTGGCAG CAAGTGTCCA CAGGCTAGAG 720 ACCAGTACCT ATGGTAGCGG CATATATTCA CCTAATGGAG CTGAAATCTT TTATTTCCGT 780 CCAGACATTC CAAAAAGTAA ACTGTTAGTG GCCGAGATTT TACCAATCCA TGTTAAAAAA 840 CCAGAGCAGA CGGTAGTCAA TTTTGATAAT CCCGTATTCC CGTCTGAAGA TGATGACGTG 900 CAAGATCTTT TTGATCGGGG CGACTTTGCT TTCTTAAAAT ATAAACGTAT GACAACCAGG 960 GCTGGTACAG TGGAAGTTTG CCAAAAGTCC TTCTGTTGCA AAGCTCGCTA TGCAGTCAAA 1020 GATCGATTCA AAGAAGTTTA CGCTGTGGGT GTCTATGACG GTTTATTATC TGCCGGTGCC 1080 AACAATCTCT ACTTCCAGAT TTGTACGGTG ATTCAATGTC CTCATAAGAA GTGCGGACTG 1140 AAAATATCAA AAGTAAGGAC TCATTTCAAG TACCTTAATT TGCGAGCAGA TGGATGGTTA 1200 GATAGATACG TGTTTCCTTC ATATACGGTA ATGTACAACA ATTACATTGC GCTTGATCCA 1260 TTTGTATGGA ATTATACAGT GGCCGGAGGA ATCGAAACTA AACCAGGCAC AAGCACTCCT 1320 CTACATTCAG CCAATCTGGT CGCAAGGATT TATGCAAAAG ACAGTTCAAA GCACGTCCAT 1380 CAGCCACATC CTATTGACGA AGGCGTAATT AAAATGGCCG TTAAATATAT GTTATATGTA 1440 ATGGCAGCTT ATGTTTACGC CGCCTCCTAA ATATCGAAAA TAAACATTGG ACCACTCGAA 1500 AACCTCATCG AATGATGATG CTGAAAGATT AGGGATTTAT GAATAATGCT TTTTCAATTC 1560 TTGGTGGTGG TGCTGCTTAA AAAATTATGC GAATACTTTG CACGAACTTT AAAAGTTTAG 1620 ATCAAGATGA TTTCCATGAA AAAATC 1646 ＜２１０＞配列番号：４ ＜２１１＞配列の長さ：２８ ＜２１２＞配列の型：核酸 ＜２１３＞起源：人工的な配列 ＜２２０＞配列の特徴 ＜２２３＞他の情報：PCR クローニング用プライマー ＜４００＞配列 CGGGATCCTT YGARCAYCAR GTNATHCC ＜２１０＞配列番号：５ ＜２１１＞配列の長さ：２８ ＜２１２＞配列の型：核酸 ＜２１３＞起源：人工的な配列 ＜２２０＞配列の特徴 ＜２２３＞他の情報：PCR クローニング用プライマー ＜４００＞配列 GCCTCGAGTC RTTRTTRAAN GCNACRTT ＜２１０＞配列番号：６ ＜２１１＞配列の長さ：２０ ＜２１２＞配列の型：核酸 ＜２１３＞起源：人工的な配列 ＜２２０＞配列の特徴 ＜２２３＞他の情報：PCR クローニング用プライマー ＜４００＞配列 ATGGACCTGA TGGCAGAGAA ＜２１０＞配列番号：７ ＜２１１＞配列の長さ：２６ ＜２１２＞配列の型：核酸 ＜２１３＞起源：人工的な配列 ＜２２０＞配列の特徴 ＜２２３＞他の情報：PCR クローニング用プライマー ＜４００＞配列 TGRTADATNG GNGGNARGTT NACCCA ＜２１０＞配列番号：８ ＜２１１＞配列の長さ：２０ ＜２１２＞配列の型：核酸 ＜２１３＞起源：人工的な配列 ＜２２０＞配列の特徴 ＜２２３＞他の情報：PCR クローニング用プライマー ＜４００＞配列 GTYTGNACRT CRTCRTCYTC ＜２１０＞配列番号：９ ＜２１１＞配列の長さ：２３ ＜２１２＞配列の型：核酸 ＜２１３＞起源：人工的な配列 ＜２２０＞配列の特徴 ＜２２３＞他の情報：PCR クローニング用プライマー ＜４００＞配列 GAGACCAGTA CCTATGGTAG CGG ＜２１０＞配列番号：１０ ＜２１１＞配列の長さ：２８ ＜２１２＞配列の型：核酸 ＜２１３＞起源：人工的な配列 ＜２２０＞配列の特徴 ＜２２３＞他の情報：PCR 増幅用プライマー ＜４００＞配列 TTGAATTCCC AAAAACAGAT ATGGAGAC ＜２１０＞配列番号：１１ ＜２１１＞配列の長さ：２８ ＜２１２＞配列の型：核酸 ＜２１３＞起源：人工的な配列 ＜２２０＞配列の特徴 ＜２２３＞他の情報：PCR 増幅用プライマー ＜４００＞配列 TTGAATTCCT ATTTTGGGAA GAAGGTTG ＜２１０＞配列番号：１２ ＜２１１＞配列の長さ：３１ ＜２１２＞配列の型：核酸 ＜２１３＞起源：人工的な配列 ＜２２０＞配列の特徴 ＜２２３＞他の情報：PCR 増幅用プライマー ＜４００＞配列 AAGTCGACTT AGGAGGCGGC GTAAACATAA G
【図１】 図１は、トビイカの推定発光機構を示す模式
図である。
図である。
【図２】 図２は、本発明の発光蛋白質をトリプシンで
分解を行った前後の、SDS-PAGEの結果を示す図である。
分解を行った前後の、SDS-PAGEの結果を示す図である。
【図３】 図３は、本発明の発光蛋白質のcDNAを得るの
に用いた、PCR クローニングのストラテジーを示す図で
ある。
に用いた、PCR クローニングのストラテジーを示す図で
ある。
【図４】 図４は、本発明の発光蛋白質の構造の模式図
及び疎水性プロファイルを示す図である。
及び疎水性プロファイルを示す図である。
【図５】 図５は、PCR 増幅に用いたプライマーと鋳型
とを示す図である。
とを示す図である。
【図６】 図６は、本発明の発光蛋白質のcDNAを、PCR
増幅を行う際のストラテジーを示す図である。
増幅を行う際のストラテジーを示す図である。
【図７】 図７は、得られた組み換え蛋白質を、ウエス
タンブロッティングにより解析を行った結果を示す図で
ある。
タンブロッティングにより解析を行った結果を示す図で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） //(Ｃ１２Ｐ 21/02 Ｃ１２Ｎ 15/00 ＺＮＡＡ Ｃ１２Ｒ 1:19） Ｆターム(参考） 4B024 AA11 BA80 CA04 DA06 EA04 GA11 HA01 4B063 QA18 QQ08 QQ43 QR41 QR50 QR58 QX02 4B064 AG01 CA02 CA19 CC24 DA13 4B065 AA26X AA99Y AB01 AC14 BA02 CA24 CA46 4H045 AA10 AA30 BA10 BA41 BA51 CA50 DA50 EA50 FA74 HA05
Claims (12)
- 【請求項１】 下記の性質を有するトビイカ由来の蛋白
質： （１）デヒドロセレンテラジン又はデヒドロセレンテラ
ジン誘導体と結合して酸素とカリウムイオン又はナトリ
ウムイオンの存在下に470nm の波長で化学発光し： （２）SDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動上で約60kD
a の分子量を有し： （３）0.6 M 以上の濃度のKCl に発光能を保持して溶解
し； （４）トリプシンにより40kDa と15kDa 分子量を有する
断片に分解する。 - 【請求項２】 前記デヒドロセレンテラジン誘導体が、 【化１】 の化合物（Ｘはハロゲン又はメトキシ基）、 【化２】 の化合物（Ｘはハロゲン、メトキシ基又は水酸基であ
り、Ｙ、Ｚは水素、ハロゲン、メトキシ基又は水酸基で
ある、但し、Ｙ、Ｚが共に水素である場合は除く）及び 【化３】 の化合物（Ｘ、Ａはハロゲン、メトキシ基又は水酸基で
あり、Ｙ、Ｚ、Ｂ、Ｃは水素、ハロゲン、メトキシ基又
は水酸基である、但し、Ｙ、Ｚが上記置換基でありＢ、
Ｃが共に水素である場合、及びＹ、Ｚ、Ｂ、Ｃが全て水
素である場合は除く）、からなる群より選択された化合
物である、請求項１記載の蛋白質。 - 【請求項３】 トビイカに由来し、以下の（ａ）または
（ｂ）に示すアミノ酸配列からなることを特徴とする、
蛋白質。 （ａ）配列表の配列番号１に示す、アミノ酸番号１−５
０１で示されるアミノ酸配列からなることを特徴とす
る、蛋白質。 （ｂ）（ａ）のアミノ酸配列の一部が欠失、置換若しく
は付加され、デヒドロセレンテラジンと結合してカリウ
ムイオン又はナトリウムイオンの存在下に化学発光する
という特徴を有する、蛋白質。 - 【請求項４】 トビイカに由来し、以下の（ｃ）または
（ｄ）に示すアミノ酸配列からなることを特徴とする、
蛋白質。 （ｃ）配列表の配列番号２に示す、アミノ酸番号１−３
７０で示されるアミノ酸配列からなることを特徴とす
る、蛋白質。 （ｄ）（ｃ）のアミノ酸配列の一部が欠失、置換若しく
は付加され、デヒドロセレンテラジンと結合してカリウ
ムイオン又はナトリウムイオンの存在下に化学発光する
という特徴を有する、蛋白質。 - 【請求項５】 一価カチオンを検出するための方法であ
って、請求項３又は４記載の蛋白質と発光素子との共役
付加体を形成させ、当該共役付加体を一価カチオンの存
在下に発光させる過程より成る、一価カチオンを検出す
る方法。 - 【請求項６】 前記発光素子が 【化４】 の化合物、 【化５】 の化合物（Ｘはハロゲン又はメトキシ基）、 【化６】 の化合物（Ｘはハロゲン、メトキシ基又は水酸基であ
り、Ｙ、Ｚは水素、ハロゲン、メトキシ基又は水酸基で
ある、但し、Ｙ、Ｚが共に水素である場合は除く）及び 【化７】 の化合物（Ｘ、Ａはハロゲン、メトキシ基又は水酸基で
あり、Ｙ、Ｚ、Ｂ、Ｃは水素、ハロゲン、メトキシ基又
は水酸基である、但し、Ｙ、Ｚが上記置換基でありＢ、
Ｃが共に水素である場合、及びＹ、Ｚ、Ｂ、Ｃが全て水
素である場合は除く）、からなる群より選択された化合
物である、請求項５記載の方法。 - 【請求項７】 請求項３又は４記載の蛋白質をコードす
る、遺伝子。 - 【請求項８】 トビイカに由来し、以下の（ｅ）または
（ｆ）に示す塩基配列からなることを特徴とする、遺伝
子。 （ｅ）配列表の配列番号３に示す、塩基番号１−１６４
６で示される塩基配列からなることを特徴とする、遺伝
子。 （ｆ）（ｅ）の塩基配列の一部が欠失、置換若しくは付
加され、デヒドロセレンテラジンと結合してカリウムイ
オン又はナトリウムイオンの存在下に化学発光するとい
う特徴を有する蛋白質をコードする、遺伝子。 - 【請求項９】 一価カチオンを検出するための方法であ
って、請求項７又は８記載の遺伝子を細胞に導入し、当
該遺伝子によりコードされる蛋白質を細胞内において発
現させ、当該蛋白質と発光素子との共役付加体を形成さ
せ、当該共役付加体を一価カチオンの存在下に発光させ
る過程より成る、一価カチオンを検出する方法。 - 【請求項１０】 前記発光素子が 【化８】 の化合物、 【化９】 の化合物（Ｘはハロゲン又はメトキシ基）、 【化１０】 の化合物（Ｘはハロゲン、メトキシ基又は水酸基であ
り、Ｙ、Ｚは水素、ハロゲン、メトキシ基又は水酸基で
ある、但し、Ｙ、Ｚが共に水素である場合は除く）及び 【化１１】 の化合物（Ｘ、Ａはハロゲン、メトキシ基又は水酸基で
あり、Ｙ、Ｚ、Ｂ、Ｃは水素、ハロゲン、メトキシ基又
は水酸基である、但し、Ｙ、Ｚが上記置換基でありＢ、
Ｃが共に水素である場合、及びＹ、Ｚ、Ｂ、Ｃが全て水
素である場合は除く）、からなる群より選択された化合
物である、請求項９記載の方法。 - 【請求項１１】 請求項７又は８記載の遺伝子を挿入し
た、大腸菌形質転換体。 - 【請求項１２】 請求項７又は８記載の遺伝子を大腸菌
内で発現させることにより、デヒドロセレンテラジンと
結合してカリウムイオン又はナトリウムイオンの存在下
に化学発光するという特徴を有する組み換え蛋白質を得
る方法。
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