JP2002529085A - Forasin - Google Patents

Forasin

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JP2002529085A
JP2002529085A JP2000581192A JP2000581192A JP2002529085A JP 2002529085 A JP2002529085 A JP 2002529085A JP 2000581192 A JP2000581192 A JP 2000581192A JP 2000581192 A JP2000581192 A JP 2000581192A JP 2002529085 A JP2002529085 A JP 2002529085A
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apophorasin
protein
luciferin
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キャンベル,アンソニー,キース
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ユニヴァーシティ オヴ ウェールズ カレッジ オヴ メディスン
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Abstract

(57)【要約】 生物発光酸化指標が、酸素またはその代謝生成物の1つに応答し、存在する酸素またはその代謝生成物の量に変化があった場合、特性の変化した光または放射を生成する。前記指標は、共有結合により改変されたとき、他の蛋白質に結合されたとき、ある物質と相互作用もしくは結合したとき、または特定のプロモーターもしくはエンハンサー遺伝子と結合することによりレポーター遺伝子として作用するとき、光放出または放射特性が変化するように改変することもできる。   (57) [Summary] The bioluminescent oxidation indicator is responsive to oxygen or one of its metabolites, producing light or radiation with altered properties when there is a change in the amount of oxygen or its metabolites present. The indicator, when modified by a covalent bond, when bound to another protein, when interacting or binding to a certain substance, or when acting as a reporter gene by binding to a specific promoter or enhancer gene, Modifications can be made to alter the light emission or emission characteristics.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 本発明は、生物発光しうる蛋白質、該蛋白質をコード化するcDNA、および
これらの使用特に診断と治療における使用に関する。より詳しくは、二枚貝軟体
動物Pholas dactylusからのフォラシンをコード化するcDNA
のクローン化と配列決定とに関する。
The present invention relates to proteins capable of bioluminescence, cDNAs encoding said proteins, and their use, particularly in diagnostics and therapeutics. More specifically, a cDNA encoding forasin from the bivalve mollusc Phoras dactylus
Cloning and sequencing.

【0002】 ‘生物発光’という言葉は、生きている生物体内での化学反応または該生物体
によって引き起こされる化学反応によって生成される光の放射を意味する。この
化学反応に対する必須の要素は、通常はルシフェリンを含む有機分子、酸素また
はその代謝生成物の一つ、およびルシフェリンの酸化を触媒する酵素すなわちル
シフェラーゼ、である。生物発光の原因となる化学発光反応は、下記のように表
すことができる。 ルシフェリン+O2またはO2 -またはH22またはOHまたはOCl-またはOX - または12(+ルシフェラーゼ)→オキシルシフェリン+光
[0002] The term "bioluminescence" refers to a chemical reaction in a living organism or the organism.
Means the emission of light produced by a chemical reaction caused by this
Essential elements for chemical reactions are organic molecules, usually containing luciferin, oxygen and
Is one of its metabolites and an enzyme that catalyzes the oxidation of luciferin,
Luciferase. The chemiluminescent reactions that cause bioluminescence are listed below.
Can be Luciferin + OTwoOr OTwo -Or HTwoOTwoOr OH or OCl-Or OX - Or1OTwo(+ Luciferase) → oxyluciferin + light

【0003】 3つ以下の他の物質も、光の生成、または必要な色と強度の光の生成に必要と
なりうる。これらの物質は下記のものである。 (a)陽イオン、たとえば、H+、Ca2+、Mg2+または遷移金属陽イオン(た
とえばCu+/Cu2+、Fe2+/Fe3+、La3+、および V3+)、 (b)補助因子、たとえばNAD(P)H、FMN、またはATP、 および/または (c)エネルギー移動受容体としての蛍光体。
[0003] Up to three other substances may also be needed to produce light, or light of the required color and intensity. These substances are: (A) cations such as H + , Ca 2+ , Mg 2+ or transition metal cations (eg Cu + / Cu 2+ , Fe 2+ / Fe 3+ , La 3+ , and V 3+ ); (B) cofactors such as NAD (P) H, FMN, or ATP, and / or (c) fluorophores as energy transfer receptors.

【0004】 ルシフェリンに関しては、下記の5種類の化学的な族が知られている。 (a)アルデヒド(淡水笠貝Latia、ミミズに見られ、またバクテリア中の
FMNに見られる)、 (b)イミダゾロピラジン(imidazolopyrazine)。これは、
もっとも普通に海中での生物発光の原因となる化合物である(有毛根足虫門、刺
胞動物門、有櫛動物門、環形動物門、毛顎動物門、一部の節足動物門、一部の軟
体動物門、および一部の脊索動物門の動物に見られる)。 (c)ベンゾチアゾール(甲虫たとえばホタルおよびツチボタルに見られる)。 (d)線状テトラピロール(渦鞭毛類(dinoflagellates)、オ
キアミ(euphausiid shrimp)、および一部の魚に見られる)
。 (e)フラビン(バクテリア、真菌、多毛環虫、および一部の軟体動物に見られ
る)。
With respect to luciferin, the following five chemical families are known. (A) aldehydes (found in freshwater mussels Latia, earthworms and in FMN in bacteria); (b) imidazolopyrazine. this is,
It is the most commonly occurring compound that causes bioluminescence in the sea (Hymenoptera, Cnidaria, Cymbidium, Annelida, Ciliate, some arthropods, In some molluscs, and some chordate phylums). (C) benzothiazole (found on beetles such as fireflies and glowworms). (D) Linear tetrapyrrole (seen in dinoflagellates, krill (euphausid shrim), and some fish)
. (E) Flavin (found in bacteria, fungi, trichomes, and some molluscs).

【0005】 これらのルシフェリンの関与する化学発光により、紫、青、青緑、緑、黄、橙
、または赤の光、場合によってはUVもしくはIR光の放射を伴うグローまたは
フラッシュが生じうる。この光放射は直線偏光または円偏光となりうる。ルシフ
ェリンまたはその生成物も、蛍光または燐光によって検出し、定量することがで
きる。化学反応が光放射の直接原因となるので、UV光、可視光、またはIR光
に暴露する必要がない。しかし、一部の生物発光システムたとえば深海魚Mal
acosteusの赤色器官(red organ)は、光が化学発光反応をト
リガーまたは促進しうる光化学発光を示す。[Chemiluminescen
ce:Principles and Applications in Bi
ology and Medicine、A K Campbell(1988)
、Horwood/VCH Chichester、Weinheim を参照
されたい。]
[0005] The chemiluminescence involved in these luciferins can produce glows or flashes with emission of violet, blue, blue-green, green, yellow, orange, or red light, and in some cases UV or IR light. This light emission can be linearly or circularly polarized. Luciferin or its products can also be detected and quantified by fluorescence or phosphorescence. There is no need to expose to UV light, visible light, or IR light because chemical reactions are directly responsible for light emission. However, some bioluminescent systems, such as the deep-sea fish Mal
The red organ of acosteus exhibits photochemiluminescence in which light can trigger or promote a chemiluminescent reaction. [Chemiluminescen
ce: Principles and Applications in Bi
ology and Medicine, AK Campbell (1988)
See Horwood / VCH Chichester, Weinheim. ]

【0006】 一部の生物発光蛋白質の場合、ルシフェリンは蛋白質分子に非常に強くすなわ
ち共有結合により結合しているので、化学発光反応の結果として周囲流体内に拡
散していくということはない。この場合、蛋白質−ルシフェリン複合体は発光蛋
白質と呼ばれ、蛋白質自身はアポ発光蛋白質と呼ばれる。一部の生物発光蛋白質
は、光放出または放射が酸素またはその代謝生成物の一つに依存するかまたは変
化しうる蛋白質である。これらの生物発光蛋白質を、以下、‘生物発光酸化指標
蛋白質’(BOIP)と呼ぶ。BOIPはたとえば発光蛋白質またはルシフェリ
ン−ルシフェラーゼ系でありうる。
[0006] In some bioluminescent proteins, luciferin is very strongly, ie, covalently bound, to the protein molecule and does not diffuse into the surrounding fluid as a result of the chemiluminescent reaction. In this case, the protein-luciferin complex is called a photoprotein, and the protein itself is called an apophotoprotein. Some bioluminescent proteins are proteins whose light emission or emission depends on or can vary from oxygen or one of its metabolites. These bioluminescent proteins are hereinafter referred to as “bioluminescent oxidation indicator protein” (BOIP). BOIP can be, for example, a photoprotein or a luciferin-luciferase system.

【0007】 したがって、BOIPは、個々の細胞、生細胞の定められた区画たとえば核、
器官全体、および生物体(微生物たとえばウイルスおよびバクテリアおよび原生
動物を含む動物および植物)、ならびに生物学的に興味のある物質たとえば基質
、代謝生成物、ビタミン、薬剤、細胞内および細胞外シグナル、酵素、抗原、抗
体、および核酸、における酸素またはその代謝生成物の一つを検出し、定量する
のに使用することができる。これまでは、天然のBOIPを細胞外で使用するこ
としか知られていなかった。
[0007] Thus, BOIPs are composed of individual cells, defined compartments of living cells such as the nucleus,
Whole organs and organisms (animals and plants, including microorganisms such as viruses and bacteria and protozoa), and substances of biological interest such as substrates, metabolites, vitamins, drugs, intracellular and extracellular signals, enzymes , Antigens, antibodies, and nucleic acids, can be used to detect and quantify oxygen or one of its metabolites. Heretofore, it was only known to use natural BOIP extracellularly.

【0008】 したがって、本発明は、 生細胞において(細胞内で)、酸素またはその代謝生成物の一つを検出および
/または測定する方法であって、 BOIP、たとえば天然または化学的(または遺伝子的)に改変したBOIP
またはそのようなBOIPを基剤とする‘レインボー蛋白質’を、細胞内に供給
し、そのあと、細胞からの光放出、ならびに/または細胞からの放射光の色、強
度、および/もしくは偏光の変化を、検出および/または定量することから成る
方法、 に関する。
Accordingly, the present invention is directed to a method of detecting and / or measuring oxygen or one of its metabolites in living cells (intracellularly), comprising a BOIP, such as a natural or chemical (or genetic) BOIP modified to
Or providing such a BOIP-based 'rainbow protein' into a cell, followed by light emission from the cell and / or a change in color, intensity, and / or polarization of emitted light from the cell. A method comprising detecting and / or quantifying

【0009】 さらに、ここでの発見によれば、BOIPの配列決定を行い、それをコード化
するcDNAを明らかにすることにより、組み換えBOIPをも前記方法におい
て使用することができ、あるいは化学的もしくは遺伝子的に改変した組み換えB
OIP、または該BOIPを基剤とする‘レインボー蛋白質’をも前記方法で使
用することができる。たとえば、二枚貝軟体動物Pholas dactylu
sは、天然の発光蛋白質を有し、この蛋白質とルシフェラーゼが前記軟体動物に
よって一緒に分泌され、O2またはその代謝生成物の一つが存在する場合には、
前記発光蛋白質はルシフェラーゼと相互作用して、光を生成する。Michel
son の Methods in Enzymology LVII 385
−406(1978)に、Pholas Dactylusのルシフェリンとル
シフェラーゼの精製およびこれらの性質に関する記述が見出される。超酸化物陰
イオンの検出による、神経網の活性化の検出に関する記述は、Robertsの
Anal Biochem 160 139−148(1987) およびMu
llerほかのJ Biolum Chemilum 105−113(1
989)に見られる。天然の発光蛋白質(フォラシンと呼ばれる)は、グリコシ
ル化アポ蛋白質(34kDa)から成り、小さな有機分子ルシフェリンがしっか
りと結合している。このルシフェリン(構造は不明;MullerおよびCam
pbell、 J Biolum Chemilum 25−30(199
0))は、標準的な処理たとえば緩酸(mild acid)による処理によっ
て、蛋白質成分(アポフォラシン)または生物体から抽出することができる。こ
のフォラシンは、プリマスからフォークストーンまでのイングランドの南岸に沿
って、またフランス海峡海岸に沿って、また地中海において、干潮時に定着岩石
に見られる生きている軟体動物から採取することができる。さらなる詳細は海洋
動物誌およびそれに引用されている参考文献から知ることができる。
Further, according to the findings herein, recombinant BOIP can also be used in the method by sequencing the BOIP and identifying the cDNA encoding it, or Genetically modified recombinant B
OIP or 'rainbow protein' based on the BOIP can also be used in the above method. For example, the bivalve mollusc Phoras dactylu
s has a natural photoprotein, wherein the protein and luciferase are secreted together by the mollusc and O 2 or one of its metabolites is present,
The photoprotein interacts with luciferase to generate light. Michel
Son's Methods in Enzymology LVII 385
-406 (1978), a description of the purification and characterization of luciferin and luciferase from Pholas Dactylus. A description of the detection of neural network activation by detection of superoxide anions can be found in Roberts Anal Biochem 160 139-148 (1987) and Mu.
J. Biol Chemilum 3 105-113 (1
989). The natural photoprotein (called forasin) consists of glycosylated apoprotein (34 kDa), to which the small organic molecule luciferin is tightly bound. This luciferin (structure unknown; Muller and Cam
pbell, J Biolum Chemilum 5 25-30 (199
0)) can be extracted from the protein component (apoforacin) or the organism by standard treatments, for example by treatment with mild acid. The forasin can be obtained from living mollusks found in anchored rock at low tide, along the southern coast of England from Plymouth to Folkstone, along the French Channel, and in the Mediterranean. Further details can be found in the Marine Animal Journal and the references cited therein.

【0010】 ここでの意外な発見によれば、フォラシンは、対応するルシフェラーゼが存在
しない場合でも、酸素代謝生成物たとえばO2 -、H22、OCl-その他のオキ
シハリド陰イオン、または有機過酸化物、およびある種の有機溶媒たとえばジメ
チルスルフィド(DMSO)およびジメチルホルムアミド(DMF)の添加によ
って、光を発生させることができる。
[0010] According to a surprising finding here, forasin is an oxygen metabolite such as O 2 , H 2 O 2 , OCl or other oxyhalide anions, or organic peroxides, even in the absence of the corresponding luciferase. Light can be generated by the addition of oxides and certain organic solvents such as dimethyl sulfide (DMSO) and dimethylformamide (DMF).

【0011】 本発明では、フォラシンの(非グリコシル化)アポ蛋白質(‘アポフォラシン
’と呼ぶこともできる)をコード化するcDNAを明らかにした。したがってさ
らに、本発明は、 (a)フォラシンのアポ発光蛋白質(または、‘アポフォラシン’)、 (b)配列(a)に実質的に相同であるか、または緊縮条件下で配列(a)とハ
イブリッドを形成する配列、 (c)配列(a)または(b)に実質的に相同であるか、または緊縮条件下で配
列(a)または(b)とハイブリッドを、遺伝暗号の縮重なしで形成する配列、
または (d)配列(a)、(b)、または(c)のいずれかに固有のオリゴヌクレオチ
ド、 から成る、分離、精製、または組み換え核酸配列、を提供する。
In the present invention, a cDNA encoding a (non-glycosylated) apoprotein of foracin (also referred to as 'apofolacin') has been identified. Accordingly, the present invention further provides: (a) apophotoprotein of follasin (or 'apoforacin'); (b) substantially homologous to sequence (a) or hybrid to sequence (a) under stringent conditions. (C) being substantially homologous to sequence (a) or (b), or forming a hybrid with sequence (a) or (b) under stringent conditions without degeneracy of the genetic code Array,
Or (d) an isolated, purified, or recombinant nucleic acid sequence comprising an oligonucleotide unique to any of the sequences (a), (b), or (c).

【0012】 以下、本発明を、添付の図面を参照しつつ、さらに詳しく説明する。Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

【0013】 本発明は、アポ発光蛋白質アポフォラシンをコード化する、図4Bに示す配列
のヌクレオチド配列を有する組み換えDNAを提供する。異なる非コーディング
領域を有する、アポフォラシンをコード化する3つの異なるcDNAを分離した
。これらを、図1に示す。イントロンを含まないゲノムDNA(gDNA)(図
6)は、cDNAと同じ基本配列を有することを示した。
The present invention provides a recombinant DNA encoding the apophotoprotein apophorasin and having the nucleotide sequence of the sequence shown in FIG. 4B. Three different cDNAs encoding apophorasin with different non-coding regions were isolated. These are shown in FIG. Genomic DNA without introns (gDNA) (FIG. 6) was shown to have the same basic sequence as cDNA.

【0014】 フォラシンは、糖蛋白質であって、11.1のグルサミン、9.8のフルクト
ース、7.1のマンノース、および5.2のガラクトース残基を有する。アポフ
ォラシンに対するcDNAは、Pholasから抽出されたフォラシンの34,
600の分子量に対し、23,456の分子量を有する。天然のアポフォラシン
と組み換えアポフォラシンとの間のこの分子量の違いは、天然蛋白質とルシフェ
リンのグリコシル化による。GCGプログラムのISOELECTRICコマン
ドによって計算した翻訳蛋白質の等電点は、3.84である。天然蛋白質は小さ
い等電点(<3.5)を有し、これは結合硫酸塩の存在によると考えられる。
[0014] Forasin is a glycoprotein having glusamine at 11.1, fructose at 9.8, mannose at 7.1, and galactose residues at 5.2. The cDNA for apophorasin is 34, for forasin extracted from Pholas.
It has a molecular weight of 23,456 for a molecular weight of 600. This difference in molecular weight between native and recombinant apophorasin is due to glycosylation of luciferin with the native protein. The isoelectric point of the translated protein calculated by the ISOELECTRIC command of the GCG program is 3.84. The native protein has a small isoelectric point (<3.5), which is believed to be due to the presence of bound sulfate.

【0015】 ライブラリーから分離した3つのクローン(図2)は、独自の蛋白質(図4お
よび5)をコード化し、この蛋白質はSwissProtデータベースの公知の
どの蛋白質とも同じアミノ酸配列を有しない。したがって、本発明はこの蛋白質
をコード化するcDNAおよびRNAを提供するばかりでなく、組み換え蛋白質
そのもの、すなわちグリコシル化単位ありまたはなしの組み換え蛋白質を提供す
る。フォラシン蛋白質配列とSwissProtデータベースの蛋白質とのセグ
メントの比較により、クローン化蛋白質の領域に対して大きな配列類似性のある
領域を有するいくつかの蛋白質が識別された。これらには、ヌクレオチドと相互
作用するいくつかの蛋白質が含まれる(表1)
The three clones isolated from the library (FIG. 2) encode a unique protein (FIGS. 4 and 5), which does not have the same amino acid sequence as any known protein in the SwissProt database. Thus, the present invention not only provides cDNAs and RNAs encoding this protein, but also provides the recombinant protein itself, ie, with or without glycosylation units. Comparison of the segments of the forasin protein sequence with the proteins in the SwissProt database identified several proteins with regions of great sequence similarity to the region of the cloned protein. These include several proteins that interact with nucleotides (Table 1).

【表1】 [Table 1]

【0016】 VargulaルシフェラーゼとRenilla LBPとの間に類似性が見
られるが、他の生物発光蛋白質との間には見られない。
[0016] Similarities are seen between Vargula luciferase and Renilla LBP, but not between other bioluminescent proteins.

【0017】 クローン化蛋白質と(a)Vargulaルシフェラーゼ、(b)Renil
la LBPとの間の配列相同関係。これら3つの蛋白質において相同性の大き
な領域を太字で示す。
[0017] The cloned protein and (a) Vargula luciferase, (b) Renil
la Sequence homology with LBP. Regions of great homology in these three proteins are shown in bold.

【式1】 (Equation 1)

【0018】 蛋白質上の3つの可能なグリコシル化部位は、共通トリプレット配列Asn−
Xaa−Ser/Thr(Xaaはプロリン以外の任意の残基であることができ
る)を有する。Thr 216は、O結合グリコシル化を識別するようにトレー
ニングされた神経網により、O結合グリコシル化の可能な部位であると確認され
た。このアミノ酸配列は、真核シグナルペプチドを識別するようにトレーニング
された神経網内にも取り込まれた。これにより、もっとも可能性の高い開裂部位
は位置20と21との間(GSG−EE)であると確認された。
[0018] The three possible glycosylation sites on the protein are the common triplet sequence Asn-
Xaa-Ser / Thr (Xaa can be any residue other than proline). Thr 216 was identified as a possible site of O-linked glycosylation by a neural network trained to identify O-linked glycosylation. This amino acid sequence was also incorporated into a neural network trained to identify eukaryotic signal peptides. This confirmed that the most likely cleavage site was between positions 20 and 21 (GSG-EE).

【0019】 蛋白質の族の多くは、アミノ酸の“特性”配列を有する。本発明のクローンの
配列は、PROSITEデータベースに存在するこれらの特性配列のいずれをも
含まない。170〜185のアミノ酸は、カルシウム結合共通配列[DENQS
T]X[DENQST]X[DENQST]X[DENQST]X[DENQS
T]XX[DENQST]に対応する。13の可能なリン酸化部位が発見され、
これらの部位は、キナーゼリン酸化部位[RK](2)−x−[ST]、蛋白質
キナーゼCリン酸化部位[ST]−x[RK]、またはカゼインキナーゼIIリ
ン酸化部位[ST]−x(2)−[DE]のいずれかに対する共通配列に一致す
る。
Many families of proteins have a "characteristic" sequence of amino acids. The sequence of the clone of the present invention does not include any of these characteristic sequences present in the PROSITE database. The amino acids 170 to 185 have a calcium binding consensus sequence [DENQS
T] X [DENQST] X [DENQST] X [DENQST] X [DENQS
T] XX [DENQST]. Thirteen possible phosphorylation sites were discovered,
These sites may be a kinase phosphorylation site [RK] (2) -x- [ST], a protein kinase C phosphorylation site [ST] -x [RK], or a casein kinase II phosphorylation site [ST] -x ( 2) matches a consensus sequence for any of-[DE].

【0020】 3つのN結合グリコシル化部位が、クローンの翻訳配列内に識別された。神経
網をこのタイプのグリコシル化を識別するようにトレーニングし、該神経網によ
り、Thr216がO結合グリコシル化の可能な部位であることが確認された。
糖残基の存在を説明するためには、天然蛋白質においてはこれらの部位のうち少
なくとも1つがグリコシル化されていなければならない。推定シグナルペプチド
領域が、分泌蛋白質のN末端(アミノ酸配列によって決定され、神経網によって
シグナルペプチドとして識別される)に先行する。この結果を確認するために、
蛋白質配列を、細胞区画内にクローン蛋白質を配置するモチーフのためのPSO
RTによって調べた。この蛋白質配列は脂質アンカーの存在を示す、貫膜領域ま
たはNミリストイル化パターンを含んでいなかった。核、ミトコンドリア、小胞
体、またはペルオキシソームにおいて、標的配列または保持(retentio
n)配列は見られなかった。
[0020] Three N-linked glycosylation sites were identified in the translated sequence of the clone. The neural network was trained to identify this type of glycosylation, which confirmed that Thr216 was a possible site for O-linked glycosylation.
To account for the presence of sugar residues, at least one of these sites must be glycosylated in the native protein. A putative signal peptide region precedes the N-terminus of the secreted protein (determined by amino acid sequence and identified as a signal peptide by the neural network). To confirm this result,
Protein sequence for PSO for motif positioning cloned protein in cellular compartment
Checked by RT. This protein sequence did not contain a transmembrane region or N-myristoylation pattern, indicating the presence of a lipid anchor. In the nucleus, mitochondria, endoplasmic reticulum, or peroxisome, target sequences or retentio
n) No sequence was found.

【0021】 クローンが、ヌクレオチドと相互作用する蛋白質に対してある程度の配列類似
性を有するという事実は、フォラシンが化学発光反応の一部として補助因子に結
合するということを示唆すると思われる。甲虫のルシファーゼは、化学発光作用
のためにATP結合を必要とする。これらのクローンのアミノ酸配列には、Pル
ープ結合モチーフ((A,G)×4GK(S,T)または(A)×{4}GK(
T))は存在しない。しかし、すべてのATP結合蛋白質がこのモチーフを含ん
でいるわけではない。また、このクローン蛋白質は、他の補助因子たとえばニコ
チンアミドアデニンジヌクレオチドの結合に必要なGXGXXGリン酸塩結合共
通配列をも有しない。
[0021] The fact that the clones have some sequence similarity to proteins that interact with nucleotides may suggest that forasin binds to cofactors as part of the chemiluminescent reaction. Beetle luciferase requires ATP binding for chemiluminescence. The amino acid sequence of these clones contains a P-loop binding motif ((A, G) × 4GK (S, T) or (A) × {4} GK (
T)) does not exist. However, not all ATP binding proteins contain this motif. Also, this cloned protein does not have the GXGXXG phosphate binding consensus sequence necessary for the binding of other cofactors such as nicotinamide adenine dinucleotide.

【0022】 フォラシンのアミノ酸または糖成分は、天然蛋白質の波長(490nm)の光
を放出することはできない。これは、この蛋白質に結合した発色団があるに違い
ないということを示す。しかし、発色団がポリペプチド内の修飾アミノ酸残基か
ら成る蛋白質が存在する。これらは緑色発光蛋白質(GFP)によって最も良く
特徴づけられる。この蛋白質は、残基Ser−デヒドロTyr−Glyの自触的
環化によって形成される環である発色団を有する。セリンはトレオニンに変化す
ることができ、トレオニンは488nmの放射の強度を増大させる。フォラシン
は類似のアミノ酸配列を有しない。推定ルシフェリン結合領域を2つの生物発光
化学物質に関して識別した。エクオリンは推定コエレンテラジン(coelen
terazine)結合領域を有し、この領域はVargula hilgen
dorfiiルシフェラーゼの二つの部分にも存在する。クローン蛋白質の配列
は、エクオリンの推定ルシフェリン結合部位との相同性を有しないが、Varg
ulaルシフェラーゼの残基353〜411の領域は、やはりイミダゾロピラジ
ンに結合するRenilla reniformisのLBPと同様に、ある程
度の類似性を有する。これは、フォラシン生物発光の化学過程がイミダゾロピラ
ジンルシフェリンに関係していることを示すと考えられる。しかし、相同性のあ
る領域は非常に小さい。甲虫のルシフェラーゼは、ベンゾチアゾールルシフェリ
ンに結合できる、小さな配列相同性の領域を含んでいる。この小さな相同性によ
り、ホタルPhotinus pyralisのルシフェラーゼ活性部位を光不
活性化するルシフェリン類似(2−(4−ベンゾイルフェニル)チアゾール−4
−カルボン酸を使用したときの、甲虫生物発光の色が異なることが説明できると
考えられる。この光不活性化は小さなペプチド配列HHGF(残基244〜25
7)の分解に直接結びついている。したがって、これがルシフェリン結合部位で
あると推定される。クローン蛋白質は、これらの推定結合領域との配列相同性を
有しない。2つの強く保持されるアミノ酸領域も、渦鞭毛虫Gonyaulax
polyedraのルシフェラーゼとルシフェリン結合蛋白質との両方に見い
だされた。これらの領域はクローン蛋白質の場合と比較されるが、配列の類似性
は見られなかった。バクテリアのルシフェラーゼとクローン蛋白質との間での配
列同一性は確認できなかった。
The amino acid or sugar component of forasin cannot emit light at the wavelength (490 nm) of the natural protein. This indicates that there must be a chromophore bound to this protein. However, there are proteins in which the chromophore consists of modified amino acid residues in the polypeptide. These are best characterized by the green photoprotein (GFP). This protein has a chromophore that is a ring formed by the autocatalytic cyclization of the residues Ser-dehydroTyr-Gly. Serine can be converted to threonine, which increases the intensity of the 488 nm radiation. Forasin does not have a similar amino acid sequence. Putative luciferin binding regions were identified for the two bioluminescent chemicals. Aequorin is a putative coelenterazine
terazine) binding region, which region is Vargula hiligen
Dorfii luciferase is also present in two parts. The sequence of the cloned protein has no homology to the putative luciferin binding site of aequorin, but it
The region at residues 353-411 of ula luciferase has some similarity, similar to LBP of Renilla reniformis, which also binds imidazolopyrazine. This is thought to indicate that the chemical process of forasin bioluminescence is related to imidazolopyrazine luciferin. However, the region of homology is very small. Beetle luciferase contains a small region of sequence homology that can bind to benzothiazole luciferin. This small homology results in a luciferin-like (2- (4-benzoylphenyl) thiazole-4) that photoinactivates the luciferase active site of the firefly Photinus pyralis.
It is believed that the different colors of beetle bioluminescence when using carboxylic acids can be explained. This photoinactivation is achieved by the small peptide sequence HHGF (residues 244-25).
7) directly linked to the decomposition. Therefore, this is presumed to be a luciferin binding site. The cloned protein has no sequence homology to these putative binding regions. Two strongly conserved amino acid regions are also found in the dinoflagellate Gonyaulax
It was found in both polyedra luciferase and luciferin binding protein. These regions were compared to those of the cloned protein, but showed no sequence similarity. No sequence identity could be confirmed between the bacterial luciferase and the cloned protein.

【0023】 したがって、本発明は、分子量、アミノ酸組成、グリコシル化の可能性、大き
な酸性pI、および細胞内配置に関して、天然(しかし、非グリコシル化)アポ
フォラシンと同じ性質を有する、クローンアポ光蛋白質アポフォラシン(および
それをコード化するcDNA)を提供する。したがってさらに、本発明は、標準
的な方法により、対応するBOIPまたは改変BOIPを提供することができる
Thus, the present invention provides a cloned apophotoprotein apophorasin that has the same properties as natural (but non-glycosylated) apophorasin in terms of molecular weight, amino acid composition, potential glycosylation, large acidic pI, and intracellular arrangement. (And the cDNA encoding it) are provided. Thus, furthermore, the present invention can provide corresponding BOIPs or modified BOIPs by standard methods.

【0024】 対応するBOIPは、やはり標準的な方法を使用して、アポ発光蛋白質フォラ
シンをルシフェリンと会合させることによって製造することができる。ルシフェ
リンは、天然フォラシンBOIPにおいては強固に結合しているが、ここでの発
見によれば、組み換えフォラシンBOIPの場合にはそうでないことがありうる
。実際、ルシフェリンはアポ蛋白質に弱く結合していることがあり、また単にア
ポ蛋白質と一緒に存在するだけということもある。たとえば、‘ルシフェリン’
を含む、Pholas dactylus(生物体全体または切除した光器官)
のメタノール、水、酸その他の抽出物、または純粋のルシフェリンを、溶液、細
胞、または器官に加えることができる(図10は、これらの状況下での次亜塩素
酸塩誘発ルミネッセンスの時間経過を示す)。アポフォラシン再活性化の時間経
過を、昆虫細胞から分泌された部分精製組み換えフォラシンをPholas d
actylus(・)の酸:アルコール抽出物によって、0(実線)、1(‐‐
‐)、2(‐‐―)、6(‐―)、または24時間(――)培養し、また抽出物
なし(o)でも培養して、調べた。蛋白質または酸:メタノール抽出物を含まな
い緩衝液のみの対照試料()および抽出物のみの対照試料
The corresponding BOIP can be produced by associating the apophotoprotein forasin with luciferin, again using standard methods. Luciferin is tightly bound in native forasin BOIP, but according to our findings, it may not be in the case of recombinant forasin BOIP. In fact, luciferin may be weakly bound to the apoprotein and may simply be present with the apoprotein. For example, 'luciferin'
Pholas dactylus (whole organism or excised light organ) containing
Methanol, water, acids or other extracts, or pure luciferin can be added to the solution, cells, or organs (FIG. 10 shows the time course of hypochlorite-induced luminescence under these circumstances). Shown). The time course of reactivation of apophorasin was determined by using partially purified recombinant forasin secreted from insect cells by Pholas d.
acid (.) acid: 0 (solid line), 1 (-)
-), 2 (---), 6 (--), or 24 hours (-), and cultured without extract (o). Protein or acid: buffer-only control sample without methanol extract () and extract-only control sample

【外1】 も、同じ条件で処理した。化学発光を、10秒の時点(矢印)で2%次亜塩素酸
ナトリウムを添加することにより、誘発させた。化学発光カウント数からバック
グラウンド光を引き去ったものを示す。天然フォラシンの次亜塩素酸トリガーに
よって得られた曲線の代表的なものをも示す(×)。2回繰り返した代表的実験
を示す。
[Outside 1] Was also processed under the same conditions. Chemiluminescence was triggered at 10 seconds (arrow) by adding 2% sodium hypochlorite. The background light is subtracted from the chemiluminescence count number. Representative curves from the hypochlorous acid trigger of native forasin are also shown (x). A representative experiment repeated twice is shown.

【0025】 ルシフェリンは発光蛋白質を形成するアポBOIPと結合するか、または緩く
結合したままであって、ルシフェラーゼト同様に作用する。発光蛋白質上のルシ
フェリンは、ルシフェラーゼの存在下または非存在下で、酸素またはその代謝生
成物の1つと反応して、光を発生させる。この光放射は、照度計、写真フィルム
、もしくは撮像カメラ、または裸眼によって、検出、定量、または撮像すること
ができる。あるいは、光放射は、アポBOIPと反応する細胞内または細胞外代
謝生成物によって、自然発生させることもできる。
Luciferin binds to or remains loosely bound to apoBOIP, which forms the photoprotein, and acts like luciferase. Luciferin on the photoprotein reacts with oxygen or one of its metabolites in the presence or absence of luciferase to generate light. This light emission can be detected, quantified, or imaged by a luminometer, photographic film, or imaging camera, or the naked eye. Alternatively, light emission can be generated spontaneously by intracellular or extracellular metabolites that react with apoBOIP.

【0026】 フォラシンについて説明するが、次のことはすべてのBOIPに適用すること
ができる。すなわち、BOIPは、天然DNA、またはポリメラーゼ連鎖反応に
よって生成または増幅したDNAから、直接に製造することができる。ポリメラ
ーゼ連鎖反応により、DNAを2つ以上の部分に分割することにより、またはD
NA配列を5´もしくは3´末端に付加することにより、部位を蛋白質内に挿入
することができる。たとえば、DNAは、バクテリア、酵母、昆虫もしくはヒト
の細胞、または抽出して使用することのできる蛋白質を作り出す他の適当な生物
体内に発現させることができる。
Although follasin is described, the following is applicable to all BOIPs. That is, BOIP can be produced directly from natural DNA or DNA generated or amplified by the polymerase chain reaction. By dividing the DNA into two or more parts by the polymerase chain reaction, or
By adding an NA sequence to the 5 'or 3' end, the site can be inserted into the protein. For example, DNA can be expressed in bacterial, yeast, insect or human cells, or other suitable organisms that produce proteins that can be extracted and used.

【0027】 ここでの場合、クローンDNAから作りだされる蛋白質は、酸素またはその代
謝生成物、たとえば、超酸化物陰イオン(O2 -)、過酸化水素(H22)、ヒド
ロキシル基(OH)、オキシハリド陰イオン(OCl-、OBr-、OI-、OS
CN-)、酸化窒素(NO)、有機過酸化物、またはラジカルROOと反応する
。光放射の変化により、生細胞、オルガネラ内部、または原形質膜の外表面もし
くは内表面上、または生きている生物体の器官内で、酸素または代謝生成物を検
出し、定量することができ、このときこれらを切り開く必要または結合部分もし
くは自由部分を分離する必要がない。また、光放射の変化により、生細胞、器官
、および生物体全体、またはこれらのいずれかからの抽出物において、酸素また
はその代謝生成物を生成させる酵素たとえば葉緑素、または酸素もしくはその代
謝生成物と直接反応して酸素を基質に付加するたとえばオキシダーゼおよびオキ
シゲナーゼのような酵素、を検出し定量することができる。
In this case, the protein produced from the cloned DNA contains oxygen or a metabolite thereof, for example, a superoxide anion (O 2 ), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), a hydroxyl group ( OH), oxyhalide anions (OCl , OBr , OI , OS)
CN -), nitric oxide (NO), organic peroxides, or react with the radical ROO. Changes in light emission can detect and quantify oxygen or metabolites within living cells, organelles, or on the outer or inner surface of the plasma membrane, or within organs of living organisms, At this time, there is no need to cut them out or separate the connecting part or free part. Also, enzymes that produce oxygen or its metabolites, such as chlorophyll, or oxygen or its metabolites, in living cells, organs, and whole organisms, or extracts from any of them, due to changes in light emission. Enzymes, such as oxidases and oxygenases, that react directly to add oxygen to a substrate can be detected and quantified.

【0028】 また、BOIPは、細胞溶解物たとえばウサギの網状赤血球溶解物またはRN
Aポリメラーゼを含む小麦胚芽抽出物における転写/翻訳により、生体外で作る
ことができる。BOIPに対するDNAは、まずRNAポリメラーゼプロモータ
ーたとえばT7、SP6、バクテリアプロモーターたとえばlac、ara、も
しくはtrp、哺乳動物プロモーターたとえばアクチン、ミオシン、ミエリン蛋
白質、TK、MRT−V、SV40、CMV、RSV、メタロチオニン、抗体、
G6Pデヒドロゲナーゼ、を含むように作り、次にポリメラーゼ連鎖反応により
、生体外で増幅することができる。ポリA尾部を、BOIPもしくは改変BOI
Pをコード化するDNAの3´末端に付加することができ、また組織に固有のプ
ロモーターまたはエンハンサー配列を、5´もしくは3´末端に付加することが
でき、BOIPが標的細胞たとえば心筋またはガン細胞で特異的に発現するよう
にすることができる。標的細胞におけるBOIPの発現は、前述のように、光強
度、色、または偏光によって検出し、定量される。
BOIP may also be a cell lysate such as rabbit reticulocyte lysate or RN.
It can be made in vitro by transcription / translation in a wheat germ extract containing A polymerase. DNAs for BOIP include RNA polymerase promoters such as T7, SP6, bacterial promoters such as lac, ara, or trp, mammalian promoters such as actin, myosin, myelin protein, TK, MRT-V, SV40, CMV, RSV, metallothionein, antibodies ,
G6P dehydrogenase, which can then be amplified in vitro by the polymerase chain reaction. The poly A tail is replaced by BOIP or modified BOI
P-encoding DNA can be added to the 3 'end, and tissue-specific promoter or enhancer sequences can be added to the 5' or 3 'end, and BOIP can be added to target cells such as cardiac muscle or cancer cells. Can be specifically expressed. BOIP expression in target cells is detected and quantified by light intensity, color, or polarization, as described above.

【0029】 BOIPまたはそのDNAもしくはRNAは、ファージ、ウイルス、プラスミ
ド、リン酸カルシウムトランスフェクション、電気穿孔法、リポソーム融合、膜
孔生成蛋白質、ミクロ注入、またはDNAガンによって、生きているバクテリア
または真核細胞に取り込ませることができる。細胞の内部または適当な細胞外環
境下で、細胞活性化または損傷が開始されると、BOIPからの光放射が変化す
る。たとえば、蛋白質、RNA、もしくはDNAのミクロ注入、または形質転換
操作による、生きている生物体内での発現により、それに固有の光を発生させる
ことのできる細胞、たとえばバクテリア、微生物、動物、または植物細胞(たと
えば、白血球、心細胞、または酵母、原生動物、ショウジョウバエ(Droso
phila)、線虫、多毛環虫、魚、ヒト、マウス、ラット、ヒツジ、ブタ、ウ
マ、または植物)を、作り出すことができる。
[0029] BOIP or its DNA or RNA is delivered to living bacteria or eukaryotic cells by phage, virus, plasmid, calcium phosphate transfection, electroporation, liposome fusion, pore-forming protein, microinjection, or DNA gun. Can be captured. When cell activation or damage is initiated inside the cell or under a suitable extracellular environment, the light emission from the BOIP changes. A cell capable of producing its own light upon expression in a living organism, eg, by microinjection of a protein, RNA, or DNA, or by a transformation procedure, eg, a bacterial, microbial, animal, or plant cell (Eg, leukocytes, heart cells, or yeast, protozoa, Drosophila (Droso
phila, nematodes, polychaetes, fish, humans, mice, rats, sheep, pigs, horses, or plants) can be produced.

【0030】 BOIPは、化学的手段により、またはシグナルペプチドを含むようにBOI
Pを遺伝子的に作ることにより、生細胞の特定部分に取り込ませることができる
。前記シグナルペプチドは、BOIPを、原形質膜の内表面もしくは外表面、ま
たは特定オルガネラ(たとえば、ペルオキシソーム、ミトコンドリア、クロロプ
ラスト、トノプラスト、小胞体、ゴルジ装置、エンドソーム、リソソーム、分泌
小胞、核、仁、核膜、原形質膜、プロテオソーム、もしくはギャップ結合、また
は組織たとえば膜受容体、イオンチャンネル、微小管、細胞骨格、核骨格、核受
容体、有糸分裂紡錘体、もしくは微小線維)内部に配置する。化学的または遺伝
子的に付加したシグナルペプチドは、通常、正常または改変BOIPを、特定の
細胞内または細胞外部位に導く。たとえば、N末端の配列MLSRLSLRLL
SRYLLまたはシトクロームオキシダーゼの一部は、BOIPをミトコンドリ
アに導き、N末端のKKSALLALMYVCPGKADKEまたはMLLPV
PLLLGLLGLAAは、BOIPを小胞体に導き、C末端のKDELまたは
HDELまたはKEEL配列はBOIPをそこにとどめる。C末端のSKLはB
OIPをペルオキシソームに導き、PKKKRKVまたはこのSV40 lar
ge T抗原信号のエクステンションは、BOIPを核に導く。また、パルミト
イル化および/またはミリストイル化シグナルはBOIPを原形質膜に導く。B
OIPを、自分自身を特定部位に導く別の蛋白質と結合させることにより、BO
IPもその部位に導くことができる。たとえば、核蛋白質ヌクレオプラスミンま
たはラミンB受容体をBOIPと結合させることにより、該BOIPを核に導く
ことができる。N末端のシトクロムオキシダーゼはBOIPをミトコンドリアに
導く。N末端の葉緑素はBOIPを葉緑体に導く。N末端のコネクシンはBOI
Pをギャップ結合または原形質膜に導く。SNAP25は原形質膜に導く。
[0030] BOIP can be obtained by chemical means or by including a signal peptide in the BOI.
By making P genetically, it can be incorporated into a specific part of a living cell. The signal peptide can bind BOIP to the inner or outer surface of the plasma membrane, or to a specific organelle (eg, peroxisome, mitochondria, chloroplast, tonoplast, endoplasmic reticulum, Golgi apparatus, endosome, lysosome, secretory vesicle, nucleus, nucleoside). , Nuclear membrane, plasma membrane, proteosome, or gap junction, or within a tissue (eg, membrane receptor, ion channel, microtubule, cytoskeleton, nuclear skeleton, nuclear receptor, mitotic spindle, or microfibril) I do. A chemically or genetically added signal peptide usually directs normal or modified BOIP to a specific intracellular or extracellular location. For example, the N-terminal sequence MLSRLSLRLLL
Some of SRYLL or cytochrome oxidase direct BOIP to mitochondria, and N-terminal KKSALLALMYVCPGKADKE or MLLPV
PLLLLGLGLAA directs BOIP into the endoplasmic reticulum, and the C-terminal KDEL or HDEL or KEEL sequence retains BOIP there. SKL at C-terminal is B
The OIP is guided to the peroxisome and is used for PKKKRKV or this SV40 lar.
Extension of the geT antigen signal directs BOIP to the nucleus. Also, palmitoylation and / or myristoylation signals direct BOIP to the plasma membrane. B
By binding OIP to another protein that directs itself to a specific site,
IP can also be directed to the site. For example, by binding the nuclear protein nucleoplasmin or lamin B receptor to BOIP, the BOIP can be guided to the nucleus. N-terminal cytochrome oxidase directs BOIP to mitochondria. N-terminal chlorophyll directs BOIP to chloroplasts. N-terminal connexin is BOI
Leads P to the gap junction or plasma membrane. SNAP25 leads to the plasma membrane.

【0031】 アポ蛋白質、BOIP、またはこれらをコード化するヌクレオチドの他の改変
としては、下記のものがあるが、これらのみには限定されない。
Other modifications of apoproteins, BOIPs, or nucleotides encoding them include, but are not limited to:

【0032】 アポ蛋白質たとえばアポフォラシンは、グリコシル化して、分泌経路を通る蛋
白質の分泌および移動を検出および定量のために使用することができる。
Apoproteins such as apophorasin can be glycosylated and used for detection and quantification of protein secretion and translocation through the secretory pathway.

【0033】 生細胞内部で発現するときにBOIPをコード化する核酸は、改変できるばか
りでなく、遺伝子発現により、たとえばプロモーター、エンハンサー、またはガ
ン遺伝子により、前記細胞内で調節することもできる。たとえば、アポ蛋白質た
とえばアポフォラシンは、遺伝子的または化学的操作により、遺伝子調節蛋白質
たとえば転写因子に結合することができ、したがって細胞内での調節蛋白質の移
動またはその活性を検出し、定量することができる。
The nucleic acid encoding BOIP when expressed inside a living cell can not only be modified, but also regulated in said cell by gene expression, for example by a promoter, enhancer or oncogene. For example, an apoprotein, such as apophorasin, can bind to a gene regulatory protein, such as a transcription factor, by genetic or chemical manipulation, and thus detect and quantify the movement of the regulatory protein or its activity in a cell. .

【0034】 BOIPもしくはアポ蛋白質またはそのDNAは、治療で使用される他の蛋白
質またはDNAと結合することができ、したがってこの他の蛋白質またはDNA
を、生細胞または生物体全体たとえばヒトにおいて検出することができる。
[0034] The BOIP or apoprotein or its DNA can bind to other proteins or DNA used in therapy, and thus
Can be detected in living cells or whole organisms, such as humans.

【0035】 また、アポ蛋白質たとえばアポフォラシンは、酵素によって共有結合的に改変
することができる、たとえばリン酸化(ser/thr、his、およびtyr
キナーゼ、およびホスファターゼを含む)、トラングルタミネーション(tra
nglutamination)、蛋白質分解、ADPリボシル化、グリコシル
化、グルコシル化、ハロゲン化、酸化、メチル化、パルミトイル化、ミリスチル
化、およびファルネシル化、によって改変することができる、1つまたは複数の
部位を含むように、遺伝子的または化学的に作り変えることもできる。
Apoproteins, such as apophorasin, can also be covalently modified by enzymes, for example, phosphorylation (ser / thr, his, and tyr)
Kinases and phosphatases), transglutamination (tra
to include one or more sites that can be modified by proteolysis, ADP ribosylation, glycosylation, glucosylation, halogenation, oxidation, methylation, palmitoylation, myristylation, and farnesylation. Alternatively, it can be genetically or chemically reworked.

【0036】 アポ蛋白質たとえばアポフォラシンは、抗原または細胞内シグナル結合部位、
たとえばCa2+、環状AMP、環状GMP、環状CMP、IP3、IP4、ジアシ
ルグリセロール、ATP、ADP、AMP、GTP、または任意のオキシまたは
デオキシリボヌクレオシドまたはヌクレオチド、基質、薬剤、核および/または
遺伝子調節蛋白質、を含むように遺伝子的または化学的に作り変えることができ
る。
Apoproteins such as apophorasin are antigen or intracellular signal binding sites,
For example, Ca 2+ , cyclic AMP, cyclic GMP, cyclic CMP, IP 3 , IP 4 , diacylglycerol, ATP, ADP, AMP, GTP, or any oxy or deoxyribonucleoside or nucleotide, substrate, drug, nucleus and / or gene Regulatory proteins can be genetically or chemically engineered to contain.

【0037】 また、BOIPは、BOIP内で、NもしくはC末端、またはBOIPのキメ
ラとエネルギー移動受容体との間に、前述のような特定部位たとえばGFP(野
生型または任意の突然変異体GFP)を作りつけることによりレインボー蛋白質
に変えることもできる。これは、化学発光、生物発光、または蛍光共鳴転移(そ
れぞれ、CRET、BRET、FRET)として知られている。BOIPの‘レ
インボー蛋白質’への転換は、細胞基質との反応、遺伝子的もしくは化学的改変
、またはBOIPを蛍光要素、たとえば深海魚Malacosteusの緑色蛍
光蛋白質もしくは赤色蛍光蛋白質に結合することにより、実現することができる
。得られる結果は、放射の色および/または強度および/または偏光の変化した
BOIPである。色の変化はエネルギー移動たとえば共鳴転移(CRETまたは
FRET)または電子移動によって起る。
[0037] Also, BOIP may be located within the BOIP at the N or C terminus, or between the BOIP chimera and the energy transfer receptor, such as at a specific site such as GFP (wild-type or any mutant GFP). Can be converted into rainbow protein by building in. This is known as chemiluminescence, bioluminescence, or fluorescence resonance transition (CRET, BRET, FRET, respectively). Conversion of BOIP to a 'rainbow protein' is achieved by reaction with a cell substrate, genetic or chemical modification, or by coupling BOIP to a fluorescent element, such as the green or red fluorescent protein of the deep-sea fish Malacosteus. be able to. The result obtained is a BOIP with an altered color and / or intensity and / or polarization of the radiation. The color change can be caused by energy transfer such as resonance transfer (CRET or FRET) or electron transfer.

【0038】 初期(非改変)BOIPは、二枚貝軟体動物Pholas dactylus
からのアポ発光蛋白質、そのDNAまたはRNAとすることができ、または他の
BOIP、たとえば、Pholas dactylusと非常によく似たやり方
で酸素代謝生成物により発光する軟体動物Rocellaria grandi
sまたはイカOmmastraphes、またはミミズルシフェラーゼからのも
のとすることもできる。
[0038] The initial (unmodified) BOIP is derived from the bivalve mollusc Phoras dactylus
Apophotoprotein, its DNA or RNA, or a mollusc, Rocellaria grandi, that luminesces by oxygen metabolites in a manner very similar to other BOIPs, such as Pholas dactylus
or from squid Ommastraffes, or earthworm luciferase.

【0039】 したがって、BOIP、アポBOIP、またはそれをコード化する核酸を、改
変されているか否かにかかわらず、ある範囲内の生物学および研究において下記
のように使用することができる。 (a)基質、たとえば生きている細胞、器官もしくは生物体、または細胞外流体
におけるシグナルの検出、定位、および測定。 (b)基質、たとえば生きている細胞、器官もしくは生物体、または細胞外流体
、水(海水および淡水)、土壌、または大気における酸素およびその代謝生成物
の検出、定位、および測定。 (c)正常細胞、たとえば微生物(原生動物、酵母、菌類、カビ、バクテリア、
ウイルス)の検出と定位。 (d)異常細胞、たとえばガン細胞、慢性関節リウマチその他の炎症性疾患の超
活性細胞、病原体たとえばウイルスその他の感染性病原体に感染している細胞、
物理的、化学的、または生物的攻撃によって損傷を受けている細胞、潅流もしく
は再潅流傷害によって損傷を受けている細胞、または酸素もしくはその代謝生成
物の1つによって損傷を受けている細胞の検出と定位。 (e)酵素、特に酸素またはその代謝生成物を作り出すもの、および細胞もしく
は生体流体内での他の腫瘍反応の測定と定位。 (f)DNAおよびRNA結合検定。 (g)免疫検定および他の蛋白質結合検定。 (h)遺伝子工学、形質転換動物および植物ならびに微生物の開発において、ま
た園芸、農業、医学、および獣医学において。 および/または、 (i)遺伝子工学的娯楽において、いろいろな色、強度、変動、フラッシュ、お
よびグローの光を発生させるライトスティック、挨拶状、または玩具に取り込む
ことにより、または、食料品たとえば食物、飲物たとえばビール、ワイン、蒸留
酒、コーラその他の清涼飲料において。
Thus, BOIP, apoBOIP, or the nucleic acids encoding it, whether modified or not, can be used in a range of biology and studies as described below. (A) Detection, localization, and measurement of signals in a substrate, such as a living cell, organ or organism, or extracellular fluid. (B) Detection, localization, and measurement of oxygen and its metabolites in substrates, such as living cells, organs or organisms, or extracellular fluids, water (seawater and freshwater), soil, or the atmosphere. (C) normal cells, such as microorganisms (protozoa, yeast, fungi, mold, bacteria,
Virus) detection and localization. (D) abnormal cells, such as cancer cells, hyperactive cells of rheumatoid arthritis and other inflammatory diseases, cells infected with pathogens such as viruses and other infectious agents,
Detection of cells damaged by physical, chemical, or biological attack, cells damaged by perfusion or reperfusion injury, or cells damaged by oxygen or one of its metabolites And orientation. (E) Measurement and localization of enzymes, especially those that produce oxygen or its metabolites, and other tumor responses in cells or biological fluids. (F) DNA and RNA binding assays. (G) Immunoassays and other protein binding assays. (H) in genetic engineering, development of transformed animals and plants and microorganisms, and in horticulture, agriculture, medicine, and veterinary medicine. And / or (i) in genetically engineered entertainment, by incorporating into light sticks, greeting cards, or toys that generate various colors, intensities, fluctuations, flashes, and glows of light; In beverages such as beer, wine, spirits, cola and other soft drinks.

【0040】 したがって、本発明は、さらに、アポ蛋白質、たとえば非グリコシル化および
グリコシル化した形のフォラシンアポ蛋白質(またはアポフォラシン)、および
そのBOIP、たとえばフォラシンを、単独で(すでに分離されている天然蛋白
質そのものたとえば天然フォラシンそのものは除く)、または次のものの一つ以
上と結合した形で提供する。この結合するものは、標的またはシグナルペプチド
、グリコシレート、酵素によって改変されうる部位、抗原または細胞内シグナル
結合部位、プロモーター、エンハンサー、もしくはガン遺伝子、または薬学的に
活性な物質、その他である。本発明は、さらに、これらの蛋白質いずれかをコー
ド化する核酸配列、これらの蛋白質のいずれかをコード化する核酸配列を含むベ
クター、そのようなベクターによって形質転換された宿主、これらの蛋白質のい
ずれかを含むかもしくは発現する生細胞たとえばバクテリア、昆虫、真核、原核
、原始的もしくは植物細胞、ならびに本明細書で述べたレインボー蛋白質および
それをコード化する核酸配列、を含む組み換えカセットを提供する。
Thus, the present invention further provides apoproteins, such as forasin apoproteins (or apophorasins) in unglycosylated and glycosylated form, and their BOIPs, such as forasin, alone (ie, the isolated natural protein itself). (E.g., excluding native folacin itself), or in combination with one or more of the following: This binds to a target or signal peptide, glycosylate, a site that can be modified by an enzyme, an antigen or intracellular signal binding site, a promoter, an enhancer, or an oncogene, or a pharmaceutically active substance, and the like. The present invention further provides nucleic acid sequences encoding any of these proteins, vectors containing nucleic acid sequences encoding any of these proteins, hosts transformed with such vectors, any of these proteins. A recombinant cassette comprising living cells comprising or expressing the same, such as bacterial, insect, eukaryotic, prokaryotic, primitive or plant cells, and the rainbow proteins described herein and the nucleic acid sequences encoding them. .

【0041】 以下、本発明を下記の非限定実施例によって説明する。これらの実施例におい
て、引用する方法は当業者に公知であり、かつ/または下記の引用文献に示され
ているプロトコルを参照することによりこれにならって実施することができるで
あろう。これらの文献を参照されたい。書籍 1.Campbell,AK.(1988). Chemiluminesce
nce:principles and applications in b
iology and medicine,pp608.Horwood/VC
H,Chichester and Weinheim. 2.Campbell,AK(1994). Rubicon:the fif
th dimension of biology.pp304.Duckwo
rth,London.論文 1.Campbell,AK Patel,A.(1983)Biochem
J. 216:185−194. A homogeneous immuno
assay for cyclic nucleotides based o
n chemiluminescence energy transfer. 2.Roberts,PA.Knight,J Campbell,AK.(1
987)Anal.Biochem.160:139−148.Pholasi
n−a bioluminescent indicator for det
ecting activation of single neutroph
ils. 3.Mueller,T Davies,EV Campbell,AK.(1
989) J.Biolum.Chemilum.3:105−113.Pho
lasin:Chemiluminescence Detects Most
ly superoxide Anion Released from Ac
tivated Human Neutrophils. 4.Mueller,T Campbell,AK.(1989)J.Biol
um.Chemilum.5:25−30.The Chromophore
of Pholasin:A Highly Luinescent Prot
ein. 5.Sala−Newby,G and Campbell,AK(1991)
Biochem.J.279:727−732. Engineering a
bioluminescent indicator for cyclic
AMP dependent protein kinase. 6.Campbell,AK,Trewavas,AJ and Knight
,MR(1996).Calcium imaging shows diff
erential sensitivity to cooling and
communication in luminous transgenic
plants.Cell Calcium 19:211−218. 7.Kendall,JM,Sala−Newby,G Badminton,
M,Campbell AK and Rembold,CR(1996).F
ree Ca2+ in the endoplasmic reticulum
of living cells measured using aequ
orin as a pseudo luciferase.Biochem.
J 318:383−387 8.Badminton,MN,Campbell,AK and Rembo
ld,CR(1996).J.Biol.Chem.271:31210312
14.Differential regulation of nuclea
r and cytosolic Ca2+ in HeLa cells. 9.Sala−Newby,GB,Taylor,KT,Badminton,
MN,Rembold,CR and Campbell,AK(1998). Imaging bioluminescent indicators s
hows Ca2+ and ATP permeability thresh
olds in,live cells attacked by compl
ement.Immunology.93:4:601−609 10.Sala−Newby,GB,Kendall,JM,Jones,H,
Taylor,KM,Badminton,MN,Llewellyn,DH
and Campbell,AK(1999).Targeting biol
uminescent proteins to defined compa
rtments for living cells. Methods in
Enzymology Bioluminescence and Chem
iluminescence.ed Ziegler,M and Baldw
in,T.
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the following non-limiting examples. In these examples, the methods cited are known to those skilled in the art and / or could be followed by reference to the protocols set forth in the references cited below. See these references. Books 1. Campbell, AK. (1988). Chemiluminesce
nnce: principles and applications in b
iology and medicine, pp608. Horwood / VC
H. Chichester and Weinheim. 2. Campbell, AK (1994). Rubycon: the fif
th dimension of biology. pp304. Duckwo
rth, London. Paper 1. See Campbell, AK Patel, A .; (1983) Biochem
J. 216: 185-194. A homogeneous immuno
assay for cyclic nucleides based o
n chemiluminescence energy transfer. 2. Roberts, PA. Knight, J Campbell, AK. (1
987) Anal. Biochem. 160: 139-148. Pholasi
na-biluminescent indicator for det
ecting activation of single neurotroph
ils. 3. Mueller, T. Davies, EV Campbell, AK. (1
989). Biolum. Chemilum. 3: 105-113. Pho
lasin: Chemiluminescence Detections Most
ly superoxide Anion Released from Ac
activated Human Neutrophils. 4. Mueller, T Campbell, AK. (1989) J. Am. Biol
um. Chemilum. 5: 25-30. The Chromophore
of Pholasin: A Highly Luinescent Prot
ein. 5. Sala-Newby, G and Campbell, AK (1991)
Biochem. J. 279: 727-732. Engineering a
bioluminescent indicator for cyclic
AMP dependent protein kinase. 6. Campbell, AK, Trewavas, AJ and Knight
, MR (1996). Calcium imaging shows diff
erential sensitivity to cooling and
communication in luminous transgenic
plants. Cell Calcium 19: 211-218. 7. Kendall, JM, Sala-Newby, G Badminton,
M. Campbell AK and Remold, CR (1996). F
ree Ca 2+ in the endoplasmic reticulum
of living cells measured using aequ
orin as a pseudo luciferase. Biochem.
J 318: 383-387 8. Badminton, MN, Campbell, AK and Rembo
ld, CR (1996). J. Biol. Chem. 271: 31210312
14. Differential regulation of nuclea
r and cytosolic Ca 2+ in HeLa cells. 9. Sala-Newby, GB, Taylor, KT, Badminton,
MN, Remold, CR and Campbell, AK (1998). Imaging bioluminescent indicators s
hows Ca 2+ and ATP permeability thresh
olds in, live cells attacked by compl
element. Immunology. 93: 4: 601-609 10. Sala-Newby, GB, Kendall, JM, Jones, H,
Taylor, KM, Badminton, MN, Llewelllyn, DH
and Campbell, AK (1999). Targeting biol
luminescent proteins to defined compa
rtments for living cells. Methods in
Enzymology Bioluminescence and Chem
illuminescence. ed Ziegler, M and Baldw
in, T .;

【0042】実施例1:バクテリアにおけるBOIPの生成 シグナルペプチドをコード化するcDNAありまたはなしの、アポフォラシン
をコード化するcまたはゲノムDNAを、制限部位たとえば各末端のBamHl
により、PCRによって増幅した。cDNAを、アガロースゲル上に流し、完全
長のDNAを溶離し、精製した。次に、このDNAをBamHlによって切断し
て付着末端を生成し、やはりBamHlによって切断した発現プラスミドたとえ
ばpET3aに結合させた。連結反応のあと、シールしたプラスミドを、標準E
.coli K12菌株たとえばJM109に形質転換し、大きなプラスミドプ
レパラート選択のためにコロニーを拾い上げた。プラスミドがアポフォラシンに
対する正しい配列を有しており、また正しい配向にあるということを確認してか
ら、そのプラスミドを、E.coliたとえばBL21(DE3)の標準発現菌
株または他の発現菌株に形質転換するのに使用した。1つのコロニーを寒天平板
から拾い上げて、標準LB肉汁中で2時間成長させた。IPTGを誘導物質とし
て添加し、さらに2時間成長させた。その後、標準塩培養液たとえば50mMの
HEPES pH7+/−1mMアスコルビン酸塩中で、リゾチーム消化または
音波処理することによってバクテリアを破壊することにより、アポフォラシンが
抽出できた。このアポフォラシンはグリコシル化されていないので、凝集して封
入体を形成する傾向がある。これらの封入体は8Mの尿素または塩化グアニジウ
ムによって破壊することができ、その後、透析することができる。PAGEゲル
のpHがアルカリ性であると、非グリコシル化およびグリコシル化アポフォラシ
ンおよび完全フォラシンの凝集も起る傾向がある。シグナルペプチドたとえばβ
−ラクタマーゼシグナルはBOIPを周辺腔に導き、その結果、細胞の外部流体
から発現蛋白質を分泌する能力が生じる。
Example 1 Production of BOIP in Bacteria Apophorasin-encoding c or genomic DNA, with or without cDNA encoding a signal peptide, was ligated to restriction sites such as BamHl at each end.
Amplified by PCR. The cDNA was run on an agarose gel and the full-length DNA was eluted and purified. The DNA was then cut with BamH1 to generate sticky ends and ligated to an expression plasmid also cut with BamH1 such as pET3a. After the ligation reaction, the sealed plasmid was replaced with standard E
. E. coli K12 strain such as JM109 was transformed and colonies were picked for large plasmid preparation selection. After confirming that the plasmid has the correct sequence for apophorasin and is in the correct orientation, the plasmid is transformed into E. coli. E. coli, for example, used to transform standard or other expression strains of BL21 (DE3). One colony was picked from the agar plate and grown in standard LB broth for 2 hours. IPTG was added as inducer and allowed to grow for a further 2 hours. Apophorasin could then be extracted by disrupting the bacteria by lysozyme digestion or sonication in a standard salt culture, for example 50 mM HEPES pH7 +/- 1 mM ascorbate. Because apophorasin is not glycosylated, it tends to aggregate and form inclusion bodies. These inclusions can be disrupted by 8M urea or guanidium chloride and subsequently dialyzed. When the pH of the PAGE gel is alkaline, aggregation of unglycosylated and glycosylated apophorasin and intact foralasin also tends to occur. Signal peptide eg β
-The lactamase signal directs the BOIP into the periplasm, resulting in the ability to secrete the expressed protein from the external fluid of the cell.

【0043】実施例2:昆虫細胞におけるBOIPの生成 アポフォラシンをコード化するcまたはゲノムDNAを、昆虫細胞に感染させ
たときバキュロウイルスに転換するのに適したプラスミドに挿入した。フォラシ
ンはPholas自身によって分泌されるので、N末端にシグナルペプチドが存
在する。これをPCRによって除去することにより、昆虫細胞における細胞質ゾ
ル発現が可能になる。シグナルペプチドをそのままにするか、またはミツバチの
メリチンシグナルペプチドに変えると、アポフォラシンが外部培養液内に分泌さ
れる。次に、アポフォラシンに対するDNAを含むウイルスを、精製し、必要に
なるまで保存した。次に、新鮮な昆虫細胞にアリコートを添加し、3〜7日間培
養した。次に、アポフォラシンを、シグナルペプチドを使用した場合、上澄み液
から、そうでない場合、細胞から分離した。次に、アポフォラシンを、硫酸アン
モニウム沈殿、ゲルろ過、およびDEAEクロマトグラフィーによって精製する
ことができる。グリコシル化の状態は、分子量が34Kdaの場合、蛋白質をP
AGEにかけることにより評価することができる。酵素によってグリコシル化を
除くことにより、この蛋白質はアポフォラシンの大きさ23.5Kdaに戻った
。このアポフォラシンは凍結または凍結乾燥保存することができ、実施例3に述
べるようなルシフェリンの添加により活性化してフォラシンを生成する。
Example 2 Production of BOIP in Insect Cells c or genomic DNA encoding apophorasin was inserted into a plasmid suitable for conversion to baculovirus when infected to insect cells. Since forasin is secreted by Pholas itself, there is a signal peptide at the N-terminus. Removal of this by PCR allows for cytosolic expression in insect cells. If the signal peptide is left alone or changed to the honeybee melittin signal peptide, apophorasin is secreted into the external culture. Next, the virus containing DNA for apophorasin was purified and stored until needed. Next, aliquots were added to the fresh insect cells and cultured for 3-7 days. Apophorasin was then separated from the supernatant if a signal peptide was used, and from the cells if not. Apophorasin can then be purified by ammonium sulfate precipitation, gel filtration, and DEAE chromatography. Glycosylation states that when the molecular weight is 34 Kda,
It can be evaluated by performing AGE. Removal of glycosylation by the enzyme returned the protein to apophorasin size of 23.5 Kda. This apophoracin can be stored frozen or lyophilized and activated by the addition of luciferin as described in Example 3 to produce foracin.

【0044】 アポフォラシンは、昆虫上澄み液内で凝集する傾向があるので、できるだけす
ばやくこの蛋白質を非凝集緩衝液たとえば50mM HEPES pH6、1〜1
0mMアスコルビン酸塩内に入れることが重要である。
Since apophorasin tends to aggregate in insect supernatants, this protein can be added as quickly as possible to a non-aggregation buffer such as 50 mM HEPES pH 6, 1-1.
It is important to be within 0 mM ascorbate.

【0045】 次に、フォラシンの生成を、実施例3に述べるようにして実現することができ
る。
Next, generation of forasin can be realized as described in the third embodiment.

【0046】実施例3:フォラシンの生成と光放出 光を発生させるためには、アポフォラシンはまずルシフェリンによってフォラ
シンに転換させなければならない。ルシフェリンは、緩酸処理によって天然フォ
ラシンから抽出することができ、またはメタノール、緩酸、もしくはアルカリ処
理によって、Pholas dactylusから分離された光器官または生物
体全体から抽出することができる。均質化の後、抽出物は遠心分離またはろ過し
て、粒子状物質を除去する。さらなる精製はTLCまたはHPLCによって行う
ことができる。ルシフェリンは乾燥保存するのがもっとも良いが、−70℃で保
存することもできる。完全性と濃度は蛍光または吸光度を測定することによって
評価することができる。詳細は下記の通りである。 (a) ルシフェリンの分離 フォラシンの光放出の原因となるルシフェリンを抽出・分離するために、4つ
のプロトコル(1〜4)を定めた。ルシフェリンは、Pholas dacty
lusから分離された場合にはアポフォラシンに強く結合している小さな有機部
分であるが、アポフォラシンに結合していないものも見られる。したがって、抽
出手順はどちらかの形のルシフェリンを分離するものである。 1.生物体Pholas dactylusまたはその光器官を、氷上のpH
6 50mM リン酸ナトリウム内で均質化する。フォラシンを飽和硫酸ナトリウ
ムによって沈殿させ(4℃攪拌)、低温で30分間、約15,000gで遠心分
離する。次に、上澄み液を、ルシフェリンに結合するSEP−PAKシリカカラ
ム内を降下させる。このカラムを、5mlの酢酸エチルで洗浄し、さらに5ml
のメタノールで洗浄する。ルシフェリンを含む活性画分(active fra
ctions)を、アポフォラシンの再活性化またはDMSO、DMF、もしく
はNaOCl中での化学発光によって、検定する。ルシフェリンを濃縮し、さら
にTLCまたはHPLCにより標準溶媒によって精製することができる。得られ
たものを乾燥し、−70℃で保存する。 2.生物体Pholas dactylusまたはその光器官を氷上の低温ア
セトン中で均質化して、ブフナー漏斗によってろ過し、さらにメタノール:アセ
トン(1:1)で抽出し、残留粉末をメタノールで3回抽出してから、抽出物を
一緒にする。次に、これらを回転蒸発器(Rotavaporator)で濃縮
し、氷上に1時間放置して、さらなる沈殿が起るようにする。次に、懸濁液を再
ろ過し、濃縮する。次に、得られるルシフェリンを含む溶液を、ルシフェリンに
結合するSEP−PAKシリカカラム内を下降させる。カラムを5mlの酢酸エ
チルで洗浄し、さらに5mlのメタノールで洗浄する。ルシフェリンを含む活性
画分を、アポフォラシンの再活性化、またはDMSO、DMF、もしくはNaO
Cl中での化学発光によって、検定する。ルシフェリンを濃縮し、さらに標準溶
媒によるTLCもしくはHPLCによって精製することができる。得られるもの
を乾燥することができ、−70℃で保存することができる。 3.生物体Pholas dactylusまたはその光器官を氷上の低温ア
セトン中で均質化して、ブフナー漏斗によってろ過し、アセトン粉末を得る。次
に、メタノール:アセトン(1:1)で10分間に2回抽出し、さらにメタノー
ルで3回抽出する。抽出物を一緒にして、回転蒸発器で濃縮する。氷上に1時間
放置して、さらなる沈殿が起るようにし、再ろ過し、濃縮する。残留粉末を、5
0mMのリン酸ナトリウムpH6.0、10mMアスコルビン酸塩に溶解し、1
0kDアミコン膜によって4℃で限外ろ過しフォラシンを除去する。次に、ルシ
フェリンを含む溶液を、ルシフェリンに結合するSEP−PAKシリカカラム内
を下降させる。カラムを5mlの酢酸エチルで洗浄し、さらに5mlのメタノー
ルで洗浄する。ルシフェリンを含む活性画分を、アポフォラシンの再活性化、ま
たはDMSO、DMF、もしくはNaOCl中での化学発光によって、検定する
。ルシフェリンを濃縮し、さらに標準溶媒によるTLCもしくはHPLCによっ
て精製することができる。得られるものを乾燥し、−70℃で保存する。 4.生物体Pholas dactylusまたはその光器官を、氷上で、5
0mMのHEPES緩衝液中で、メタノールおよび100mMのHClによって
均質化して、氷上で2時間培養する。約15,000gで30分間低温で遠心分
離してから、上澄み液を、ルシフェリンに結合するSEP−PAKシリカカラム
内を下降させる。カラムを5mlの酢酸エチルで洗浄し、さらに5mlのメタノ
ールで洗浄する。ルシフェリンを含む活性画分を、アポフォラシンの再活性化、
またはDMSO、DMF、もしくはNaOCl中での化学発光によって、検定す
る。ルシフェリンを濃縮し、さらに標準溶媒によるTLCによって精製すること
ができる。得られるものを乾燥し、−70℃で保存する。 通常、方法4によりもっとも多くのルシフェリンが得られる。ルシフェリンは
その吸光スペクトルおよび蛍光スペクトル、ならびにDMSO、NaOCl、お
よびアポフォラシンによる化学発光によって特徴づけられる。 (b) アポフォラシンとルシフェリンからのフォラシンの生成 少量のルシフェリンサンプル(1〜10μl)を、適当な緩衝液(50mM
HEPES pH6〜7.5、+/−0.1%ゼラチン、+/−1〜10mMア
スコルビン酸塩、または500mM NaCl、10mM TES、1mM ED
TA、1mM メルカプトエタノール pH6〜7.5)中で、アポフォラシンに
加えた。得られる混合物を、室温で24時間以内保持し、フォラシンを、酸素代
謝生成物たとえばNaOCl、またはルシフェラーゼをサンプルに加えることに
より、検定した。アポフォラシンが細胞内で発現しているときには、ルシフェリ
ンを外部から添加するか、個々の細胞にミクロ注入するか、またはリポソームに
よって添加して、ルシフェリンが細胞内に届くようにする。 光を標準照度計、撮像カメラ(増感またはCCD)、またはシリコンチップに
よって検出し、定量した。
Example 3 In order to produce foracin and generate light emission , apophoracin must first be converted to foracin by luciferin. Luciferin can be extracted from native forasin by mild acid treatment, or can be extracted from light organs or whole organisms isolated from Phoras dactylus by methanol, mild acid, or alkali treatment. After homogenization, the extract is centrifuged or filtered to remove particulate matter. Further purification can be performed by TLC or HPLC. Luciferin is best stored dry, but can also be stored at -70 ° C. Integrity and concentration can be assessed by measuring fluorescence or absorbance. Details are as follows. (A) Separation of luciferin Four protocols (1 to 4) were defined to extract and separate luciferin, which causes light emission of forasin. Luciferin is available from
small organic moieties that are tightly bound to apophoracin when separated from L. rus, but some are not bound to apophoracin. Thus, the extraction procedure separates either form of luciferin. 1. The organism Phoras dactylus or its light organs is brought to pH on ice.
6. Homogenize in 50 mM sodium phosphate. Foracin is precipitated with saturated sodium sulfate (stirred at 4 ° C.) and centrifuged at about 15,000 g for 30 minutes at low temperature. Next, the supernatant is allowed to fall through a SEP-PAK silica column that binds to luciferin. The column is washed with 5 ml of ethyl acetate and a further 5 ml
Wash with methanol. Active fraction containing luciferin (active fra
ctions) are assayed by reactivation of apophorasin or chemiluminescence in DMSO, DMF, or NaOCl. Luciferin can be concentrated and further purified by TLC or HPLC with standard solvents. The obtained is dried and stored at -70 ° C. 2. The organism Phoras dactylus or its light organs is homogenized in cold acetone on ice, filtered through a Buchner funnel, further extracted with methanol: acetone (1: 1), the residual powder is extracted three times with methanol, Combine the extracts. These are then concentrated on a Rotavaporator and left on ice for 1 hour to allow further precipitation to occur. Next, the suspension is re-filtered and concentrated. Next, the resulting solution containing luciferin is lowered in a SEP-PAK silica column that binds to luciferin. The column is washed with 5 ml of ethyl acetate and then with another 5 ml of methanol. The active fraction containing luciferin was purified by reactivation of apophorasin or DMSO, DMF or NaO
Assay by chemiluminescence in Cl. Luciferin can be concentrated and further purified by TLC or HPLC with standard solvents. The resulting can be dried and stored at -70 ° C. 3. The organism Phoras dactylus or its light organ is homogenized in cold acetone on ice and filtered through a Buchner funnel to obtain acetone powder. Next, extraction is performed twice with methanol: acetone (1: 1) for 10 minutes, and further three times with methanol. The combined extracts are concentrated on a rotary evaporator. Leave on ice for 1 hour to allow further precipitation to occur, refilter and concentrate. Residual powder 5
Dissolve in 0 mM sodium phosphate pH 6.0, 10 mM ascorbate and add
Ultrafiltration at 4 ° C. through a 0 kD Amicon membrane to remove forasin. Next, the solution containing luciferin is lowered in the SEP-PAK silica column that binds to luciferin. The column is washed with 5 ml of ethyl acetate and then with another 5 ml of methanol. Active fractions containing luciferin are assayed by reactivation of apophorasin or chemiluminescence in DMSO, DMF, or NaOCl. Luciferin can be concentrated and further purified by TLC or HPLC with standard solvents. The result is dried and stored at -70 ° C. 4. The organism Phoras dactylus or its light organs is placed on ice for 5 hours.
Homogenize with methanol and 100 mM HCl in 0 mM HEPES buffer and incubate on ice for 2 hours. After centrifugation at about 15,000 g for 30 minutes at low temperature, the supernatant is passed down a SEP-PAK silica column that binds to luciferin. The column is washed with 5 ml of ethyl acetate and then with another 5 ml of methanol. The active fraction containing luciferin is reactivated with apophorasin,
Alternatively, assay by chemiluminescence in DMSO, DMF, or NaOCl. Luciferin can be concentrated and further purified by TLC with standard solvents. The result is dried and stored at -70 ° C. Usually, method 4 gives the most luciferin. Luciferin is characterized by its absorption and fluorescence spectra and chemiluminescence by DMSO, NaOCl, and apophorasin. (B) Formation of forasin from apophorasin and luciferin A small amount of luciferin sample (1 to 10 μl) was added to an appropriate buffer
HEPES pH 6-7.5, +/- 0.1% gelatin, +/- 1-10 mM ascorbate, or 500 mM NaCl, 10 mM TES, 1 mM ED.
TA, 1 mM mercaptoethanol pH 6-7.5) to apophorasin. The resulting mixture was kept at room temperature for no more than 24 hours and forasin was assayed by adding oxygen metabolites such as NaOCl, or luciferase to the sample. When apophorasin is expressed intracellularly, luciferin is added externally, microinjected into individual cells, or added by liposomes to allow luciferin to reach the cells. Light was detected and quantified by a standard luminometer, imaging camera (sensitized or CCD), or silicon chip.

【0047】実施例4:生体外でのBOIPの生成 シグナルペプチドありまたはなしの、アポフォラシンをコード化するcまたは
ゲノムDNAを、T7 RNAポリメラーゼをコード化するDNAを含む5´プ
ライマーにより、PCRによって増幅した。DNA生成物を精製し、沈殿させた
。DNAを、10mMのトリス/1mMEDTA pH7に溶解させたあと、標
準的な生体外転写/翻訳システムたとえばウサギ網状赤血球溶解物またはコムギ
胚芽凝集素に添加し、30℃に、30〜60分間保持した。次に、実施例3に述
べたようにして、アポフォラシンを、精製し、活性化して、フォラシンを生成さ
せることができる。
Example 4 Generation of BOIP In Vitro c or genomic DNA encoding apophorasin, with or without a signal peptide, is amplified by PCR with 5 'primers containing DNA encoding T7 RNA polymerase. did. The DNA product was purified and precipitated. After dissolving the DNA in 10 mM Tris / 1 mM EDTA pH 7, it was added to a standard in vitro transcription / translation system such as rabbit reticulocyte lysate or wheat germ agglutinin and kept at 30 ° C. for 30-60 minutes. The apophorasin can then be purified and activated to produce forasin as described in Example 3.

【0048】実施例5:生体外でBOIPを標的に導くこと BOIPは、また、該BOIPを原形質膜の内表面もしくは外表面または特定
オルガネラ内部に配置するシグナルペプチドを含むように、該BOIPを化学的
手段または遺伝子工学により操作して、生細胞の特定部分に取り込ませることが
できる。これらのオルガネラとしては、たとえば、ペルオキシソーム、ミトコン
ドリア、葉緑体、トノプラスト、小胞体、ゴルジ装置、エンドソーム、リソソー
ム、分泌小胞、核、仁、プロテオソーム、もしくはギャップ結合、または微小管
、細胞骨格、核骨格、核受容体、もしくは有糸分裂紡錘体のような組織がある。
化学的または遺伝子的に付加されたシグナルペプチドは、通常、正常または改変
BOIPを、特定の細胞内または細胞外部位に導く。たとえば、配列MLSRL
SLRLLSRYLLまたはN末端上のシトクロムオキシダーゼの一部は、BO
IPをミトコンドリアに導き、KKSALLALMYVCPGKADAKEまた
はMLLPVPLLLGLLGLAAまたはN末端のER蛋白質カルレチクリン
は、BOIPを小胞体に導き、C末端のKDELまたはHDEL配列はBOIP
をその場に保持する。C末端のSKLは、BOIPをペルオキシソームに導き、
PKKKRKVまたはこのSV40 large T抗原シグナルのエクステンシ
ョンは、BOIPを核に導き、パルミトイル化および/またはミリストイル化シ
グナル(MGCVCSSNPD=チロシンキナーゼからのLCK N末端アシル
化モチーフ)は、BOIPを原形質膜に導く。自分自身を特定の部位に導く別の
蛋白質にBOIPを結合することにより、BOIPもその部位に導かれる。たと
えば、核蛋白質ヌクレオプラスミンまたはラミンB受容体をBOIPに結合する
ことにより、該BOIPは核に導かれる。N末端のシトクロムオキシダーゼはB
OIPをミトコンドリアに導く。N末端の葉緑素はBOIPを葉緑体に導く。ま
た、N末端のコネクシンはBOIPをギャップ結合または原形質膜に導き、SN
AP25は原形質膜に導く。
Example 5: Targeting BOIP Ex Vivo BOIP can also be used to include a signal peptide that places the BOIP on the inner or outer surface of the plasma membrane or within a particular organelle. Manipulation by chemical means or genetic engineering can be incorporated into specific parts of living cells. These organelles include, for example, peroxisomes, mitochondria, chloroplasts, tonoplasts, endoplasmic reticulum, Golgi apparatus, endosomes, lysosomes, secretory vesicles, nuclei, kernels, proteosomes, or gap junctions, or microtubules, cytoskeletons, nuclei There are tissues such as the skeleton, nuclear receptors, or the mitotic spindle.
A chemically or genetically added signal peptide usually directs normal or modified BOIP to a specific intracellular or extracellular location. For example, the array MLSRL
SLRLLSRYLL or a portion of the cytochrome oxidase on the N-terminus is
The IP leads to mitochondria, the KKSALLALMYVCPGKADAKE or MLLPVPLLLLGLLGLAA or the N-terminal ER protein calreticulin leads the BOIP to the endoplasmic reticulum, and the C-terminal KDEL or HDEL sequence
Is held in place. CKL at the C-terminus leads BOIP to peroxisomes,
Extension of PKKKRKV or this SV40 large T antigen signal directs BOIP to the nucleus and palmitoylation and / or myristoylation signal (MGCVCSSNPD = LCK N-terminal acylation motif from tyrosine kinase) directs BOIP to the plasma membrane. By binding BOIP to another protein that directs itself to a particular site, BOIP is also directed to that site. For example, by binding the nuclear protein nucleoplasmin or lamin B receptor to BOIP, the BOIP is directed to the nucleus. N-terminal cytochrome oxidase is B
Guide OIP to mitochondria. N-terminal chlorophyll directs BOIP to chloroplasts. Connexin at the N-terminus also leads BOIP to gap junctions or the plasma membrane,
AP25 leads to the plasma membrane.

【0049】 フォラシンを生細胞の特定部位に導くために、これらの標的配列をコード化す
るDNAをPCRによって付加した。細胞質ゾルアポフォラシンの場合、天然シ
グナルペプチドを除去し、またBOIPを、NまたはC末端の大きな蛋白質たと
えばホタルルシフェラーゼまたはエクオリンに結合して、BOIPが核にはいら
ないようにすることもできる。これにより、また、ATPと酸素代謝生成物、ま
たはCa2+と酸素代謝生成物を、同じ細胞内で同時に、異なる生物発光指標の
強度、色、または偏光によって測定することができる。多重生物発光指標も、3
つ以上の生物発光蛋白質をコード化するDNAから、PCR、または制限酵素部
位の使用により、作り出すことができる。形質転換バクテリアの簡単なふるい分
けにより、2〜3色以上の多重レインボー蛋白質を分離することができる。
In order to direct folacin to specific sites in living cells, DNAs encoding these target sequences were added by PCR. In the case of cytosolic apophorasin, the natural signal peptide can be removed and BOIP can be conjugated to large N- or C-terminal proteins, such as firefly luciferase or aequorin, to keep BOIP out of the nucleus. This also allows ATP and oxygen metabolites, or Ca2 + and oxygen metabolites, to be measured in the same cell at the same time by intensity, color or polarization of different bioluminescence indicators. Multiple bioluminescence index is also 3
It can be created from DNA encoding one or more bioluminescent proteins by PCR, or by using restriction enzyme sites. By simple sieving of the transformed bacteria, multiple rainbow proteins of two or more colors can be separated.

【0050】 次に、標的オルガネラ(たとえば、アポフォラシンをグリコシル化する、小胞
体に対するミクロソーム)の存在下で、実施例4に述べたようにして、DNAを
、生体外で転写/翻訳システムに付加する。
The DNA is then added to the transcription / translation system in vitro, as described in Example 4, in the presence of the target organelle (eg, microsomes against the endoplasmic reticulum, which glycosylate apophorasin). .

【0051】 この新しいDNAは、標準的な方法により、プラスミドに挿入することもでき
、またバクテルア内に形質転換することもでき、あるいは、真核細胞たとえばH
eLaまたはCOSに感染または注入することもできる。
The new DNA can be inserted into a plasmid by standard methods, transformed into Bacteria, or used in eukaryotic cells such as H
It can also be infected or injected with eLa or COS.

【0052】 実施例3に述べたようなルシフェラーゼの添加により、フォラシンが形成され
、このフォラシンは光放出により検出することができる。したがって、細胞が外
部酸素代謝生成物、酸素濃度の変化、刺激物質たとえばTNF、EGF、ホルモ
ン、もしくは薬剤の添加、または病原体たとえばバクテリア、ウイルス、補体、
抗体、毒素、および免疫系の細胞による攻撃、にさらされたときの、酸素代謝生
成物生成の変化を、照度計または撮像カメラによって検出することができる。
The addition of luciferase as described in Example 3 forms forasin, which can be detected by light emission. Thus, cells may be exposed to external oxygen metabolites, changes in oxygen concentration, the addition of stimulants such as TNF, EGF, hormones or drugs, or pathogens such as bacteria, viruses, complement,
Changes in oxygen metabolite production upon exposure to antibodies, toxins, and attack by cells of the immune system can be detected by a luminometer or imaging camera.

【0053】実施例6:BOIP内に共有結合改変部位を作りつけること (a) 蛋白質キナーゼA(RRASまたはケンプチド)、蛋白質キナーゼC(
MARCKS)、MAPキナーゼ、ERK、ER−核シグナルキナーゼIREI
P、またはホスファターゼをコード化する部位を、NまたはC末端に付加し、ま
たはアポフォラシン内のいろいろな部位にPCRによって挿入し、実施例1〜5
に述べたようにして発現させた。次に、フォラシンを、実施例3に述べたような
、ルシフェリンの添加により生成させた。 蛋白質キナーゼAに対する触媒サブユニットの添加、または細胞内での環状A
MPによる活性化により、改変フォラシンのリン酸化または脱リン酸と光放射の
変化(強度、色、または偏光)がもたらされた。 適当な蛋白質を選択し、すべての活性を失ったものを捨てるために、予備ふ
るい分けが必要である。 (b) プロテアーゼ(トロンビン、エンテロキナーゼ、HIVプロテアーゼ、
カスパーゼ)をコード化する部位を、アポフォラシンのNまたはC末端にPCR
によって付加し、または蛋白質内のいろいろな部位に挿入して、実施例1〜5に
述べたようにして発現させた。次に、フォラシンを、実施例3に述べたようなル
シフェリンの添加により生成させた。
Example 6: Creating a covalent modification site in BOIP (a) Protein kinase A (RRAS or Kemptide), protein kinase C (
MARCKS), MAP kinase, ERK, ER-nuclear signal kinase IREI
P or phosphatase encoding sites were added to the N or C terminus or inserted by PCR at various sites within apophorasin,
And expressed as described in Next, forasin was generated by the addition of luciferin as described in Example 3. Addition of a catalytic subunit to protein kinase A, or cyclic A
Activation by MP resulted in phosphorylation or dephosphorylation of the modified forasin and a change in light emission (intensity, color, or polarization). Prescreening is required to select the appropriate protein and discard those that have lost all activity. (B) Proteases (thrombin, enterokinase, HIV protease,
A site encoding caspase) was added to the N- or C-terminus of apophorasin by PCR.
Or inserted at various sites within the protein and expressed as described in Examples 1-5. Next, forasin was produced by the addition of luciferin as described in Example 3.

【0054】実施例7:BOIPを“レインボー蛋白質”内に作りつけること アポフォラシンをコード化するcDNAを、別の蛋白質に、該蛋白質をコード
化するcDNAを用いて、結合させた。たとえば、野生型のGFP、緑色発光蛋
白質のS65T変異体、YGFP、またはEGFPを、PCRによって、アポフ
ォラシンのNまたはC末端に結合し、またはマルチステップPCRにより一方ま
たは両方の蛋白質を開裂させることにより結合させた。途中に、プロテアーゼ部
位(αトロンビンまたはエンテロキナーゼ)およびIP3のための結合部位、ま
たは15アミノ酸配列型のIP3キナーゼ(IP4結合部位)を有する‘活性’ペ
プチドが現れる。GFPのC末端に、PCRにより、6リシン残基を含むペプチ
ドを付加することもできる。蛋白質が発現し、フルオレセインがフルオレセイン
イソチオシアネートの添加によりこれらのリシンに共有結合する。ルシフェリン
の添加により、実施例3に述べたようにフォラシンが生成される。色の変化が化
学発光共鳴エネルギー転移によって起る。フルオレセインが存在しない場合、レ
インボー蛋白質は青緑の光(508nm)を放射するが、反応性物質が反応性ペ
プチドに結合するか、またはトロンビンまたはエンテロキナーゼが添加されると
、青(490nm)に変化する。6アミノ酸リンカーを使用すると、色は緑(5
30nm)から始まり、特定反応性配列がそれぞれの被検体に結合するにつれて
、緑から青緑、次に青に変化する。フルオレセインの代りにローダミンを使用す
ると、赤から緑〜青まで変化するレインボー蛋白質が生成される。
Example 7: Incorporation of BOIP into "rainbow protein" A cDNA encoding apophorasin was ligated to another protein using the cDNA encoding the protein. For example, wild-type GFP, the S65T mutant of green photoprotein, YGFP, or EGFP is linked to the N- or C-terminus of apophorasin by PCR, or by cleaving one or both proteins by multi-step PCR. I let it. Middle, has a protease site (alpha-thrombin or enterokinase) and IP binding site for 3 or 15 amino acid sequence type IP 3 kinase, (IP 4 binding site) 'active' peptide appears. A peptide containing 6 lysine residues can also be added to the C-terminal of GFP by PCR. The protein is expressed and fluorescein is covalently linked to these lysines by the addition of fluorescein isothiocyanate. Addition of luciferin produces forasin as described in Example 3. The color change is caused by chemiluminescent resonance energy transfer. In the absence of fluorescein, the rainbow protein emits blue-green light (508 nm) but changes to blue (490 nm) when the reactive substance binds to the reactive peptide or when thrombin or enterokinase is added. I do. Using a 6 amino acid linker, the color is green (5
30 nm), changing from green to bluish green and then blue as the specific reactive sequence binds to each analyte. Using rhodamine instead of fluorescein produces a rainbow protein that varies from red to green to blue.

【0055】 適当なレインボー蛋白質を選択し、すべての活性を失ったものを捨てるために
、予備的なふるい分けが必要である。
Preliminary sieving is required to select the appropriate rainbow protein and discard those that have lost all activity.

【0056】 アポフォラシンに結合する他の蛋白質は、たとえば、化学的または遺伝子的に
結合した下記のいずれかとすることができる。 1. NまたはC末端におけるホタルまたは任意のベンゾチアゾールルシフェラ
ーゼは、ATPおよび酸素代謝生成物に対して2つの色を与える。 2. 任意のイミダゾールピラジンルシフェラーゼ、たとえば、腔腸動物門分類
(coelenterazine systems)(十脚目小エビ、魚、イカ
、Renilla、花虫類、毛顎動物門、放散虫目、または橈脚亜綱)、および
Vargula分類(貝虫類(ostracod)、Porichthysおよ
び類似の魚、コイ科の魚、およびVargula)。 3. 任意のテトラピロールルシフェラーゼたとえば渦鞭毛虫、オキアミ類、ま
たはワニトカゲギス科の魚(stomiatoid fish)。 4. バクテリアルシフェラーゼその他のアルデヒドまたはフラビンルシフェラ
ーゼ、たとえば多毛管虫。 5. 任意のGFP、たとえば野生型、S65T、増強したGFP、青GFP、
黄色GFP、Renilla GFP、Ptilocarpus GFP、およ
びウミエラ(Pennatula)GFP、すべての花虫類GFP、またはすべ
ての腔腸動物GFP。 6. ワニトカゲギス科の魚(Malactosteus、Aristosto
mias、Photostomias)からの赤蛍光蛋白質。 7. フィコビリン蛋白質(フィコエリトリンおよびフィコシアノビリン)。 8. バクテリアPhotobacteriumの青蛍光ルマジン蛋白質。 9. Y Vibrioの黄フラビン蛍光蛋白質。 10. 蛍光体を共有結合的に付加できる、任意のリシンまたはアルギニンその
他のアミノ酸側鎖。この場合、レインボー蛋白質は2つよりも多くの色を放射す
ることができる。たとえば、フォラシン−リンカー−GFPキメラ上のローダミ
ンは赤から緑〜青まで変化する。
Other proteins that bind to apophorasin can be, for example, any of the following, chemically or genetically linked: 1. Firefly or any benzothiazole luciferase at the N or C terminus gives two colors for ATP and oxygen metabolites. 2. Any imidazole pyrazine luciferase, for example, coelenterazine systems (Decapoda shrimp, fish, squid, Renilla, flower worm, Trichinella, Radiolaria, or subradiator), and Vargula classification (ostracod, Porichthys and similar fish, Cyprinidae, and Vargula). 3. Any tetrapyrrole luciferase, such as dinoflagellate, krill, or stomatoid fish. 4. Bacterial luciferase or other aldehydes or flavin luciferases, such as polycapillaris. 5. Any GFP, such as wild type, S65T, enhanced GFP, blue GFP,
Yellow GFP, Renilla GFP, Ptilocarpus GFP, and Pennatura GFP, all worm GFPs, or all luminal GFPs. 6. Crocodile fish (Malactosteus, Aristostos)
mias, Photostomas). 7. Phycobiliproteins (phycoerythrin and phycocyanobilin). 8. Blue fluorescent lumazine protein of the bacterium Photobacterium. 9. Y Vibrio yellow flavin fluorescent protein. 10. Any lysine or arginine or other amino acid side chain to which a fluorophore can be covalently attached. In this case, the rainbow protein can emit more than two colors. For example, rhodamine on the forasin-linker-GFP chimera varies from red to green to blue.

【0057】 生物発光活性をすべては失っていないキメラを選択するために、予備的なふる
い分けが必要となりうる。
Preliminary sieving may be required to select chimeras that have not lost all bioluminescent activity.

【0058】 ‘反応性’ペプチドは、すべての被検体に対する結合部位、蛋白質もしくはD
NA、代謝生成物、基質ビタミン、酵素たとえば蛋白質キナーゼCまたはホスフ
ァターゼ、イオンチャンネル、イオンポンプ、抗原、抗体、ヌクレオチドもしく
はヌクレオシドたとえばATP、GTP、ADP、AMP、アデノシン、cAM
P、cCMP、cCCP、もしくはこれらのデオキシ相当物、およびイノシトー
ルホスフェートたとえばIP3もしくは IP4、脂質たとえばジアシルグリセロ
ール、ホスファチジルイノシトールビホスフェート、ホスフェート、陽イオンた
とえばCa2+、K+もしくはNa+もしくはCu2+、もしくはZn2+、または陰イ
オンたとえばCl-、硫酸塩、または気体たとえばNO、O2もしくはH2、また
は蛋白質結合部位たとえばカルモジュリン、キネシン、ダイニン、チューブリン
、もしくはミオシン、とすることができる。
A “reactive” peptide is a binding site for any analyte, protein or D
NA, metabolite, substrate vitamin, enzyme such as protein kinase C or phosphatase, ion channel, ion pump, antigen, antibody, nucleotide or nucleoside such as ATP, GTP, ADP, AMP, adenosine, cAM
P, cCMP, cCCP, or their deoxy equivalents, and inositol phosphates such as IP 3 or IP 4 , lipids such as diacylglycerol, phosphatidylinositol biphosphate, phosphates, cations such as Ca 2+ , K + or Na + or Cu 2 + , Or Zn 2+ , or an anion such as Cl , sulfate, or a gas such as NO, O 2 or H 2 , or a protein binding site such as calmodulin, kinesin, dynein, tubulin, or myosin. .

【0059】 フォラシンが酸素代謝生成物、Pholasルシフェラーゼ、またはペルオキ
シダーゼによってトリガーされると、フォラシンオキシルシフェリンからGFP
を通じてフルオレセインへのエネルギー移動が起り、黄色の放射が生じる。3時
間にわたってトロンビンを加えると、GFPフルオレセインがフォラシンから切
り離され、光放射は天然フォラシンの青に戻る。完全キメラにIP3を加えると
、エネルギー移動効率が変化する。その結果、黄から青までの放射光の割合が変
化する。この割合は、被検体の濃度または量に直接関係しており、これに対して
プロットすることができる。この光は2波長照度計または比率計付きの(rat
iometric)撮像カメラによって検出することができ、青色光と緑色光と
の比を測定することができる。
When foracin is triggered by oxygen metabolites, Pholas luciferase, or peroxidase, foracin oxyluciferin converts GFP to
Energy transfer to fluorescein through the reaction, producing yellow radiation. Upon addition of thrombin for 3 hours, GFP fluorescein is cleaved from foracin and light emission returns to the native foracin blue. Complete the chimera addition of IP 3, the energy transfer efficiency is changed. As a result, the proportion of emitted light from yellow to blue changes. This ratio is directly related to the analyte concentration or amount and can be plotted against it. This light is provided with a two-wavelength luminometer or a ratio meter (rat
iometric) can be detected by an imaging camera and the ratio of blue light to green light can be measured.

【0060】 あるいは、任意の蛍光体を使用することができ、以上の実施例に示すような正
しい特性を有するすべての結合部位は、正しいキメラを選択するために簡単なふ
るい分けを使用すれば正しく作用する。
Alternatively, any fluorophore can be used, and all binding sites with the correct properties as shown in the examples above will work properly if simple sieving is used to select the correct chimera. I do.

【0061】実施例8:BOIPを二つの被検体のために“レインボー蛋白質”内に作りつけ ること アポフォラシンを、cDNAおよびPCRを使用することにより、ホタルルシ
フェラーゼに結合し、そのあと実施例2に述べたように昆虫細胞内で発現させた
。実施例3に述べたようにルシフェリンを添加すると、フォラシンが生成される
。ホタルルシフェリン(1mM)、ATP、および酸素代謝生成物の存在下で、
このキメラは青と黄色を同時に放射し、これらの光は2波長照度計または撮像カ
メラを使用することにより、個別に測定することができる。
[0061] Example 8: Two to put make in "Rainbow protein" Rukoto Apoforashin for subject the BOIP, by using the cDNA and PCR, bound to firefly luciferase, after them Example 2 It was expressed in insect cells as described. Addition of luciferin as described in Example 3 produces folacin. In the presence of firefly luciferin (1 mM), ATP, and oxygen metabolites,
This chimera emits blue and yellow simultaneously and these lights can be measured separately by using a two-wavelength luminometer or imaging camera.

【0062】実施例9:哺乳動物細胞におけるBOIPの発現 CMVプロモーターを有する発現プラスミド内のcまたはゲノムアポフォラシ
ンを、HeLa細胞に感染させた。アポフォラシンを発現させるために3日間培
養してから、ルシフェリンを添加してフォラシンを生成させた。ウサギで増量し
たフォラシンに関して、ポリクローナル抗体により発現を確認した。細胞の外部
への酸素代謝生成物の添加により、原形質膜の酸素代謝生成物に対する透過性を
評価することができた。酸素代謝生成物が細胞質ゾル内に透過すると、光放射が
増大する。
Example 9 Expression of BOIP in Mammalian Cells HeLa cells were infected with c or genomic apophorasin in an expression plasmid having a CMV promoter. After culturing for 3 days to express apophorasin, luciferin was added to generate forasin. Expression of foracin increased in rabbits was confirmed using a polyclonal antibody. By adding oxygen metabolites to the outside of the cells, the permeability of the plasma membrane to oxygen metabolites could be evaluated. As oxygen metabolites penetrate into the cytosol, light emission increases.

【0063】実施例10:植物におけるBOIPの発現 アポフォラシンをコード化するcまたはゲノムDNAを、カリフラワーモザイ
クウイルスプロモーターを有するプラスミドに挿入し、Agrobacteri
um tumificans内に形質転換した。次に、これらをタバコの葉に加
え、苗木を発生させ、アポフォラシンを発現した苗木を選択した。この植物を成
長させて結実させ、種から苗木を成長させた。ルシフェリンの添加により、実施
例3で述べたように、フォラシンが生成された。この植物の成長・発達時に、た
とえば風、接触、冷気、もしくは過酸化物、またはホルモンにより、ストレスを
与えたところ、光を発生し、生きている植物内での酸素代謝生成物の生成を示し
た。形質転換植物を作る前にアポフォラシンcDNA上に作りつけた細胞固有の
プロモーターにより、生きている植物全体の特定細胞において、酸素代謝生成物
を検出することができるようになる。
Example 10: Expression of BOIP in plants c or genomic DNA encoding apophorasin was inserted into a plasmid having a cauliflower mosaic virus promoter and Agrobacteri
um tumicificans. Next, these were added to tobacco leaves to generate seedlings, and seedlings expressing apophorasin were selected. The plants were grown and fruited, and seedlings were grown from the seeds. Addition of luciferin produced folacin as described in Example 3. During the growth and development of this plant, for example, when exposed to wind, contact, cold, or peroxide, or hormones, it produces light, indicating the production of oxygen metabolites in living plants. Was. The cell-specific promoter, built on the apophorasin cDNA prior to the production of the transformed plant, allows the detection of oxygen metabolites in specific cells throughout living plants.

【0064】実施例11:生体外での酸化傷害の検出 フォラシンを、ラット、マウス、またはヒトの血清または血漿に加えることに
より、問題の薬剤その他の物質を加えたときの酸素代謝生成物の検出と測定が可
能になる。
Example 11: Detection of oxidative damage in vitro Detection of oxygen metabolites when adding the drug or other substance of interest by adding folacin to rat, mouse or human serum or plasma. Measurement becomes possible.

【0065】実施例12:心臓細胞におけるROMの検出 心臓ミオサイトにおける酸素代謝生成物損傷を起すための再潅流を提示した。
フォラシンにより、はじめてこれを試験することができるようになった。アポフ
ォラシンcDNAとCMVプロモーターを含むプラスミドを、培養中の分離心臓
ミオサイトに感染させた。1〜3日以内で発現し、実施例3で述べたようにルシ
フェリンを添加することによりフォラシンが生成された。これらの細胞を低酸素
状態においたあと通常の酸素を再導入することにより、光放出が起り、細胞内部
で酸素代謝生成物が形成されたことが示された。撮像カメラの使用により、光を
放出している細胞を可視化し、その数を数えることができるので、この現象のデ
ィジタルまたはアナログ特性を評価することができる。
Example 12: Detection of ROM in cardiac cells Reperfusion to cause oxygen metabolite damage in cardiac myocytes was presented.
Foracin has made it possible to test it for the first time. Plasmids containing apophorasin cDNA and the CMV promoter were used to infect isolated cardiac myocytes in culture. It was expressed within 1 to 3 days, and forasin was produced by adding luciferin as described in Example 3. Reintroducing normal oxygen after placing these cells in a hypoxic condition resulted in light emission, indicating that oxygen metabolites were formed inside the cells. The use of an imaging camera makes it possible to visualize and count the cells emitting light, so that the digital or analog properties of this phenomenon can be evaluated.

【0066】実施例13:核および小胞体(ER)におけるROMの検出 アポフォラシンをそれぞれ核もしくはER、または発現のためのCMVプロモ
ーターに導くための、フォラシンDNAに結合したヌクレオプラスミンDNAま
たはカルレチキュリンDNA(C末端にKDELありまたはなし)を有するプラ
スミド含有アポフォラシンcDNAを、培養中のHeLa細胞に感染させた。1
〜3日以内に発現が起り、実施例3で述べたようにルシフェリンを添加すること
によりフォラシンが生成された。酸素代謝生成物の細胞外添加、または低酸素/
酸素ショックにより照度計で測定される光が発生し、酸素代謝生成物が急速にこ
れらのオルガネラに貫入することがわかった。フォトン計数撮像カメラによる撮
像により、酸素代謝生成物に対して透過性の細胞の数を数えることができた。フ
ォラシンの位置は、生細胞の撮像により知ることができ、または部分固定細胞上
のフォラシン抗体もしくは生細胞中のGFPフォラシンによる免疫蛍光によって
知ることができる。レインボー蛋白質の使用により、2つ以上の被検体を一緒に
検出することができる。
Example 13: Detection of ROM in the nuclear and endoplasmic reticulum (ER) Nucleoplasmin DNA or calreticulin DNA (C) linked to forasin DNA to direct apophorasin to the nuclear or ER or CMV promoter for expression, respectively. HeLa cells in culture were infected with plasmid-containing apophorasin cDNA with or without KDEL at the end). 1
Expression occurred within ~ 3 days, and forasin was produced by the addition of luciferin as described in Example 3. Extracellular addition of oxygen metabolites or hypoxia /
Oxygen shock produced light, measured by a luminometer, indicating that oxygen metabolites rapidly penetrated these organelles. The number of cells permeable to oxygen metabolites could be counted by imaging with a photon counting imaging camera. The location of forasin can be determined by imaging living cells, or by immunofluorescence with a forasin antibody on partially fixed cells or GFP forasin in living cells. The use of rainbow proteins allows two or more analytes to be detected together.

【0067】実施例14:蛋白質標識としてのフォラシンの使用 フォラシンは、同種または異種免疫検定における標識として使用することがで
きる。まず、アポフォラシンをHIVに対する抗体に共有結合させ、実施例3に
述べたようなルシフェリンの添加により、フォラシンを生成させた。次に、この
抗体を、標準的な化学発光測定免疫検定の方法において使用した。HIV抗原の
添加により、抗体への結合が増大し、添加HIV量依存の光放出が増大した。血
液サンプル中のHIVの量を、該サンプルにおけるフォラシン光放出を標準曲線
に関係づけることにより、評価することができる。
Example 14: Use of forasin as a protein label Forasin can be used as a label in allogeneic or heterogeneous immunoassays. First, apophorasin was covalently bound to an antibody against HIV, and forasin was generated by the addition of luciferin as described in Example 3. This antibody was then used in a standard chemiluminescent immunoassay procedure. The addition of the HIV antigen increased the binding to the antibody and increased the amount of added HIV-dependent light emission. The amount of HIV in a blood sample can be assessed by relating the forasin light emission in the sample to a standard curve.

【0068】実施例15:DNA標識としてのフォラシン 嚢胞性線維症遺伝子の存在を検出するために、アポフォラシンを、オリゴヌク
レオチドプローブに共有結合させた。標準的なサザンブロットによるこのプロー
ブのDNAへの添加により、前記遺伝子が存在する場合、このプローブを結合さ
せることができる。実施例3に述べたようなルシフェリンの添加により、フォラ
シンを生成させることができる。バルビタール緩衝液pH9中の次亜塩素酸塩(
10mM)の添加により、フォラシンがフラッシュし、前記遺伝子を、フォトン
計数撮像カメラにより可視化することができる。
Example 15: Apophorasin was covalently linked to an oligonucleotide probe to detect the presence of the follasin cystic fibrosis gene as a DNA label . Addition of the probe to DNA by standard Southern blot allows the probe to be bound if the gene is present. Forasin can be produced by the addition of luciferin as described in Example 3. Hypochlorite in barbital buffer pH 9 (
With the addition of 10 mM), forasin flashes and the gene can be visualized with a photon counting imaging camera.

【0069】実施例16:蛋白質複合体検出システムにおけるフォラシン 蛋白質−蛋白質相互作用を、蛋白質複合体検出システムの半分にアポフォラシ
ンを作りつけ、もう一方にGFPを作りつけることにより、検出することができ
る。結合により、酵母が成長できるようになる。
Example 16: Forasin protein-protein interaction in a protein complex detection system can be detected by making apophorasin in one half of the protein complex detection system and making GFP in the other. The binding allows the yeast to grow.

【0070】実施例17:遺伝子工学的娯楽におけるフォラシン フォラシンは、酸性pHたとえば3〜4を含む広い範囲のpH(3〜10)で
化学発光することができる。したがって、フォラシンは、飲み物たとえばビール
、コーラ、清涼飲料、および蒸溜酒に加えて、これらを発光させることができる
。フォラシンをケーキの成分、糖衣、ポップコーンに加えることにより、フォラ
シンまたはアポフォラシンを食物に塗布することにより、または食物の発生源に
遺伝子工学的に導入することにより、食物を発光させることもできる。フォラシ
ンは広範囲の玩具その他の娯楽器具たとえば水鉄砲、挨拶状、ペンに使用するこ
とができる。
[0070] Example 17: folacin folacin in genetic engineering entertainment can chemiluminescence wide pH range including acidic pH e.g. 3-4 (3-10). Thus, folacin can make them luminous in addition to drinks such as beer, cola, soft drinks, and distilled spirits. The food can also be made luminescent by adding folacin to the ingredients of the cake, sugar coating, popcorn, applying folacin or apophoracin to the food, or genetically introducing it into the food source. Forasin can be used in a wide range of toys and other recreational equipment such as water guns, greeting cards, and pens.

【0071】 レインボー蛋白質も、フォラシン単独のものの代替物として使用することがで
き、虹のような多彩な色、および色の変化を与えるようにすることができる。
[0071] Rainbow proteins can also be used as an alternative to forasin alone, and can provide a variety of colors, such as rainbows, and color changes.

【0072】実施例18:形質転換動物におけるフォラシン 形質転換動物たとえば線虫、マウス、または植物を、標準的な方法により、アポ
フォラシンcDNAから作り出すことができる。ルシフェリンを植物に注入する
ことにより、または植物全体をルシフェリン中で培養することにより、活性フォ
ラシンが生成される。したがって、酸素またはその代謝生成物を、健全な器官に
おいて、または生物体全体から、検出、測定、および撮像することができる。フ
ォラシンは、ヒトにおけるDNA治療および診断でも使用することができる。
Example 18 Forasin in Transgenic Animals Transgenic animals such as nematodes, mice, or plants can be produced from apophorasin cDNA by standard methods. Active folacin is produced by injecting luciferin into the plant or by culturing the whole plant in luciferin. Thus, oxygen or its metabolites can be detected, measured, and imaged in healthy organs or from whole organisms. Folacin can also be used in DNA therapy and diagnosis in humans.

【0073】実施例19:夜光イカOmmastrophesからのアポ蛋白質 夜光イカOmmastrophesからのアポ蛋白質を、アポフォラシンの代
りに使用し、前記実施例1〜18の方法を実施した。
Example 19: Apoprotein from the luminous squid Ommastrophes Apoprotein from the luminous squid Ommastrophes was used in place of apophorasin, and the methods of Examples 1 to 18 were performed.

【0074】実施例20:軟体動物Rocellariaからのアポ蛋白質 軟体動物Rocellariaからのアポ蛋白質をアポフォラシンの代りに使
用し、前記実施例1〜18の方法を実施した。
Example 20: Apoprotein from the mollusc Rocellaria Apoprotein from the mollusc Rocellaria was used in place of apophorasin, and the methods of Examples 1-18 above were performed.

【0075】実施例21:ミミズルシフェラーゼ BOIPとしてミミズルシフェラーゼをアポフォラシンの代りに使用し、前記
実施例1〜18の方法を実施した。
Example 21: The methods of Examples 1 to 18 were carried out using earthworm luciferase instead of apophorasin as earthworm luciferase BOIP.

【0076】実施例22 Pholas、Rocellaria、Ommastrophes、またはミ
ミズからのゲノムDNAを、実施例1〜18の組み換え蛋白質の代りに使用し、
これらの実施例の方法を同様のやり方で実施した。
Example 22 Genomic DNA from Pholas, Rocellaria, Ommastrophes, or earthworms was used in place of the recombinant proteins of Examples 1-18,
The methods of these examples were performed in a similar manner.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 三つの異なるcDNAコード化アポフォラシンを、クローン40、3、および
5として示す。太字のヌクレオチドは、翻訳の開始と終結に使用されるコドンを
示す。
FIG. 1. Three different cDNA encoding apophorasins are shown as clones 40, 3, and 5. Bold nucleotides indicate codons used to start and stop translation.

【図2】 配列の類似性を示すために並べた図1の三つの配列を示す。この図はClus
talによって作成されたものである。星印で示した位置は三つのクローン全部
で同じである。翻訳の開始と終結のためのコドンを、太字で強調してある。
FIG. 2 shows the three sequences of FIG. 1 arranged to show sequence similarity. This figure is Crus
tal. The positions indicated by asterisks are the same for all three clones. Codons for translation initiation and termination are highlighted in bold.

【図3】 ポジティブ(positive)クローンの完全な配列決定のために使用した
オリゴヌクレオチドを示す。これらは、cDNAライブラリーから得られた。ク
ローン40におけるオリゴヌクレオチドの位置を示す。オリゴヌクレオチドは太
字で示す。Bluescriptプラスミドをイタリック体で示す。
FIG. 3 shows oligonucleotides used for complete sequencing of positive clones. These were obtained from a cDNA library. The position of the oligonucleotide in clone 40 is shown. Oligonucleotides are shown in bold. The Bluescript plasmid is shown in italics.

【図4】 アポフォラシンに対するDNA配列コーディングによって記述された蛋白質配
列を示す。図4Aには、Pholas dactylusの光器官ライブラリー
から得られたポジティブクローン40の完全配列を示す。N末端の最初の20個
のアミノ酸はシグナルペプチドであり、これは、本発明で述べるようにしてBI
OPを生成させるとき、保存または排除することができる。図4Bには、非翻訳
5´および3´末端を有するアポフォラシンをコード化するcDNAを示す。非
翻訳領域も示す。
FIG. 4 shows the protein sequence described by DNA sequence coding for apophorasin. FIG. 4A shows the complete sequence of the positive clone 40 obtained from the Pholas dactylus light organ library. The first 20 amino acids at the N-terminus are signal peptides, which are BI
When generating an OP, it can be saved or eliminated. FIG. 4B shows the cDNA encoding apophorasin with untranslated 5 ′ and 3 ′ ends. Untranslated regions are also shown.

【図5】 シグナルペプチドを有するフォラシン(図5B)および有しないフォラシン(
図5A)に対する蛋白質配列を示す。
FIG. 5. Foracin with signal peptide (FIG. 5B) and without (FIG. 5B)
5A shows the protein sequence for FIG. 5A).

【図6】 アポフォラシンのゲノムDNAに対する配列を示す。二つのgDNAクローン
が識別されるが、イントロンは見られない。この図は、rTth DNAポリメ
ラーゼXLとBioXActポリメラーゼとの両方によって増幅したcDNAク
ローン40およびgDNAからのcDNAの配列を示す。PCR生成物とpGE
M Tの挿入断片の配列を、クローン40のcDNAの配列と並べ、前者の配列
が後者のcDNAと同じであることを示す。
FIG. 6 shows the sequence of apophorasin relative to genomic DNA. Two gDNA clones are identified, but no introns. This figure shows the sequence of cDNA from cDNA clone 40 and gDNA amplified by both rTth DNA polymerase XL and BioXAct polymerase. PCR products and pGE
The sequence of the MT insert was aligned with the sequence of the cDNA of clone 40, indicating that the former sequence was the same as the latter.

【図7】 スクリーニングと発現に使用したオリゴヌクレオチドを示す。図7Aに示すの
は、ライブラリースクリーニングのための縮重オリゴヌクレオチドであり、図7
Bに示すものは非縮重オリゴヌクレオチドである。図7Cに、蛋白質発現のため
に使用したオリゴヌクレオチドを示す。
FIG. 7 shows oligonucleotides used for screening and expression. Shown in FIG. 7A are degenerate oligonucleotides for library screening.
The one shown in B is a non-degenerate oligonucleotide. FIG. 7C shows the oligonucleotides used for protein expression.

【図8】 フォラシンの生成のためのDNAにおける主要制限部位を示す。FIG. 8 shows major restriction sites in DNA for the production of forasin.

【図9】 図4Aの配列(翻訳領域)に位置づけた、図8の模式表示である。FIG. 9 is a schematic representation of FIG. 8, positioned in the sequence (translation region) of FIG. 4A.

【図10】 次亜塩素酸塩によって誘発された化学発光の時間経過を示す。FIG. 10 shows the time course of chemiluminescence induced by hypochlorite.

───────────────────────────────────────────────────── 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) C12N 1/19 C12N 1/21 4B065 1/21 C12P 21/02 C 4C085 5/10 C12Q 1/02 4H045 C12P 21/02 1/66 C12Q 1/02 G01N 21/78 C 1/66 33/483 C G01N 21/78 33/68 33/483 C12N 15/00 ZNAA 33/68 5/00 A Fターム(参考) 2G045 AA35 CB01 CB17 DA20 DA36 FA19 FB12 GC10 GC15 2G054 AA02 AA06 CA21 CE02 EA03 GA04 4B024 AA11 BA80 CA03 CA04 CA07 CA09 DA01 DA02 DA06 EA02 EA04 FA02 FA18 GA11 GA25 HA14 4B063 QA01 QA05 QA13 QA19 QA20 QQ05 QQ08 QQ42 QQ52 QQ61 QQ89 QR02 QR32 QR35 QR38 QR41 QR48 QR56 QR74 QR77 QR80 QS34 QX02 4B064 AG01 CA02 CA10 CA11 CA19 CC01 CC24 DA13 4B065 AA26X AA58X AA72X AA88X AA90X AA90Y AB01 AC14 BA02 BD50 CA24 CA46 4C085 HH11 HH13 JJ01 KA27 KB82 KB92 LL17 LL18 4H045 AA10 AA20 AA30 BA10 BA41 CA50 EA50 FA74 GA01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C12N 1/19 C12N 1/21 4B065 1/21 C12P 21/02 C 4C085 5/10 C12Q 1/02 4H045 C12P 21/02 1/66 C12Q 1/02 G01N 21/78 C 1/66 33/483 C G01N 21/78 33/68 33/483 C12N 15/00 ZNAA 33/68 5/00 A F-term (reference) 2G045 AA35 CB01 CB17 DA20 DA36 FA19 FB12 GC10 GC15 2G054 AA02 AA06 CA21 CE02 EA03 GA04 4B024 AA11 BA80 CA03 CA04 CA07 CA09 DA01 DA02 DA06 EA02 EA04 FA02 FA18 GA11 GA25 HA14 4B063 QA01 QA05 QAQQAQQAQQQ1QQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ directly at the Atlas at Attachment AA35 CB01 CB17 DA20 DA36 FA19 FB12 GC10 GC15 2G054 AA02 AA06 CA21 CE02 EA03 GA04 4B024 AA11 BA80 CA03 CA04 CA07 CA09 DA01 DA02 DA06 EA02 EA04 FA02 FA18 GA11 GA25 HA14 4B063 QA01 QA05 QA13 QA12 QR48 QR56 QR74 QR77 QR80 QS34 QX02 4B064 AG01 CA02 CA10 CA11 CA19 CC01 CC24 DA13 4B065 AA26X AA58X AA72X AA88X AA90X AA90Y AB01 AC14 BA02 BD50 CA24 CA46 4C085 HH11 HH1 3 JJ01 KA27 KB82 KB92 LL17 LL18 4H045 AA10 AA20 AA30 BA10 BA41 CA50 EA50 FA74 GA01

Claims (30)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (a)フォラシンのアポ発光蛋白質(または、‘アポフォラ
シン’)をコード化する配列、 (b)配列(a)に実質的に相同であるか、または緊縮条件下で配列(a)とハ
イブリッドを形成する配列、 (c)配列(a)または(b)に実質的に相同であるか、または緊縮条件下で配
列(a)または(b)とハイブリッドを、遺伝暗号の縮重なしで形成する配列、
または (d)配列(a)、(b)、または(c)のいずれかに固有のオリゴヌクレオチ
ド、 から成ることを特徴とする分離、精製、または組み換え核酸配列。
1. A sequence encoding apophotoprotein of foracin (or 'apofolacin'); (b) a sequence substantially homologous to sequence (a) or under stringent conditions (a) And (c) substantially homologous to sequence (a) or (b), or hybridizing under stringent conditions to sequence (a) or (b). An array to form without
Or (d) an oligonucleotide unique to any of the sequences (a), (b) or (c), wherein the isolated, purified or recombinant nucleic acid sequence is characterized by:
【請求項2】 アポフォラシンをコード化する配列が図4Bに示すものであ
ることを特徴とする請求項1に記載の配列。
2. The sequence according to claim 1, wherein the sequence encoding apophorasin is as shown in FIG. 4B.
【請求項3】 アポフォラシンをコード化する配列が図1、2、3、4A、
6、または9のいずれか1つに示すようなものであることを特徴とする請求項1
に記載の配列。
3. The sequence encoding apophorasin is shown in FIGS. 1, 2, 3, 4A,
10. The method as claimed in claim 1, wherein the signal is one of:
The sequence described in 1.
【請求項4】 アポフォラシンがグリコシル化されていないことを特徴とす
る請求項1から3の中のいずれか1つに記載の配列。
4. The sequence according to claim 1, wherein the apophorasin is not glycosylated.
【請求項5】 アポフォラシンがグリコシル化されていることを特徴とする
請求項1から4の中のいずれか1つに記載の配列。
5. The sequence according to claim 1, wherein the apophorasin is glycosylated.
【請求項6】 請求項1から5の中のいずれか1つに記載のアポフォラシン
蛋白質をコード化する配列を有することを特徴とする、分離、精製、または組み
換えカセット。
6. An isolated, purified or recombinant cassette comprising a sequence encoding the apophorasin protein according to any one of claims 1 to 5.
【請求項7】 アポ発光蛋白質をコード化する配列を有し、該アポ発光蛋白
質の、それに対するルシフェリンと協同する基質内での発現が、前記基質内の酸
素または酸素代謝生成物の存在を知らせることを特徴とする、分離、精製、また
は組み換えカセット。
7. A sequence comprising an apophotoprotein-encoding sequence, wherein expression of the apophotoprotein in a substrate cooperating with luciferin therefor signals the presence of oxygen or oxygen metabolites in said substrate. A separation, purification, or recombinant cassette, characterized in that:
【請求項8】 アポ発光蛋白質をコード化する配列を有し、該アポ発光蛋白
質の、それに対するルシフェリンと協同する基質内での発現が、前記基質内の対
応するルシフェラーゼの非存在化で、酸素または酸素代謝生成物の存在を知らせ
ることを特徴とする、分離、精製、または組み換えカセット。
8. An apophotoprotein having a sequence encoding the apophotoprotein, wherein the expression of the apophotoprotein in a substrate cooperating with luciferin thereto is achieved by the absence of the corresponding luciferase in the substrate. Or a separation, purification, or recombinant cassette characterized in that it indicates the presence of oxygen metabolites.
【請求項9】 前記核酸配列が、細胞宿主内でのアポフォラシンの発現と分
泌を可能とするヌクレオチドと機能的に結合することを特徴とする請求項1から
8の中のいずれか1つに記載の組み換えカセット。
9. The method according to claim 1, wherein the nucleic acid sequence is operatively linked to a nucleotide that enables expression and secretion of apophorasin in a cell host. Recombined cassette.
【請求項10】 請求項1から9の中のいずれか1つに記載のDNAまたは
RNA。
10. DNA or RNA according to any one of claims 1 to 9.
【請求項11】 フォラシンのアポ発光蛋白質(アポフォラシン)、または
アポフォラシンと実質的に同じ活性を有するアポ発光蛋白質の変異体または変種
から成ることを特徴とする、分離、精製、または組み換えポリペプチド。
11. An isolated, purified, or recombinant polypeptide comprising an apophotoprotein of foracin (apophoracin), or a mutant or a variant of apophotoprotein having substantially the same activity as apophoracin.
【請求項12】図4または図5のアミノ酸配列を有することを特徴とする請
求項11に記載の分離、精製、または組み換えポリペプチド。
12. The isolated, purified or recombinant polypeptide according to claim 11, which has the amino acid sequence of FIG. 4 or FIG.
【請求項13】 請求項10に記載の組み換えDNAまたはRNAによって
発現される場合の、請求項11または12に記載のアポフォラシン。
13. The apophorasin according to claim 11 or 12, when expressed by the recombinant DNA or RNA according to claim 10.
【請求項14】 グリコシル化されていないことを特徴とする請求項13に
記載のアポフォラシン。
14. The apophorasin according to claim 13, which is not glycosylated.
【請求項15】 アポ蛋白質を生成するように遺伝子的に作り出され、請求
項1から10の中のいずれか1つに記載の配列を発現可能なように含むことを特
徴とする細胞、プラスミド、ウイルス、または生きている生物体。
15. A cell, a plasmid, characterized in that it is genetically produced to produce an apoprotein and comprises a sequence according to any one of claims 1 to 10 so that it can be expressed. A virus, or living organism.
【請求項16】 請求項1から10の中のいずれか1つに記載の配列を含む
ことを特徴とするベクター。
16. A vector comprising the sequence according to any one of claims 1 to 10.
【請求項17】 請求項16に記載のベクターにより形質転換されるか、ま
たは前記ベクターに感染していることを特徴とする宿主細胞。
17. A host cell transformed by, or infected with, the vector of claim 16.
【請求項18】 請求項11から14の中のいずれか1つに記載のアポ発光
蛋白質を、ルシフェリンとともに含むことを特徴とする、本明細書で定義するB
OIP。
18. B as defined herein, characterized in that it comprises the apophotoprotein according to any one of claims 11 to 14 together with luciferin.
OIP.
【請求項19】 ルシフェリンがPholas dactylusから得ら
れることを特徴とする請求項18に記載のBOIP。
19. The BOIP according to claim 18, wherein the luciferin is obtained from Pholas dactylus.
【請求項20】 本明細書で定義するBOIPを製造する方法であって、ア
ポ発光蛋白質たとえば組み換えアポフォラシンを、該蛋白質に対するルシフェリ
ンたとえばPholas dactylusから得られるルシフェリンに結合さ
せることから成ることを特徴とする方法。
20. A method for producing a BOIP as defined herein, comprising binding an apophotoprotein, such as a recombinant apophorasin, to a luciferin against the protein, such as luciferin obtained from Pholas dactylus. Method.
【請求項21】 化学的または遺伝子的に改変された、図2から図6の中の
いずれか1つまたは図9に記載の配列を有することを特徴とする、BOIP、そ
のアポ発光蛋白質、またはこれらのいずれかをコード化する核酸配列。
21. A BOIP, an apophotoprotein thereof, or a BOIP, characterized in that it has a chemically or genetically modified sequence according to any one of FIGS. 2 to 6 or the sequence according to FIG. A nucleic acid sequence encoding any of these.
【請求項22】 酸素またはその代謝生成物の一つを細胞外で検出および/
または測定する方法であって、 BOIP、たとえば、天然または化学的もしくは遺伝子的に改変したBOIP
または前記BOIPを基剤とする‘レインボー蛋白質’を、細胞外に供給し、そ
のあと、前記BOIPからの光放出、ならびに/または放射光の色、強度、およ
び/もしくは偏光の変化を、検出および/または定量することから成り、アポ発
光蛋白質が組み換えアポフォラシンから成ることを特徴とする方法。
22. Extracellular detection and / or detection of oxygen or one of its metabolites
Or a method of measuring a BOIP, such as a natural or chemically or genetically modified BOIP
Alternatively, the 'rainbow protein' based on the BOIP is supplied extracellularly, and then light emission from the BOIP and / or changes in the color, intensity and / or polarization of the emitted light are detected and detected. And / or quantifying, wherein the apophotoprotein comprises recombinant apophorasin.
【請求項23】 酸素またはその代謝生成物の1つを生きている細胞におい
て(細胞内で)検出および/または測定する方法であって、 BOIP、たとえば、天然または化学的もしくは遺伝子的に改変したBOIP
または前記BOIPを基剤とする‘レインボー蛋白質’を、細胞内に供給し、そ
のあと、前記BOIPからの光放出、ならびに/または前記BOIPからの放射
光の色、強度、および/もしくは偏光の変化を、検出および/または定量するこ
とから成ることを特徴とする方法。
23. A method for detecting and / or measuring (intracellularly) oxygen or one of its metabolites in living cells, comprising a BOIP, eg, naturally or chemically or genetically modified BOIP
Alternatively, a “rainbow protein” based on the BOIP is supplied into a cell, and then the color, intensity, and / or polarization of light emitted from the BOIP and / or emitted light from the BOIP is changed. Detecting and / or quantifying the following.
【請求項24】 前記BOIPが、それを細胞外または細胞内の所定部位に
導くシグナルペプチドを有することを特徴とする請求項22または23に記載の
方法。
24. The method according to claim 22 or 23, wherein the BOIP has a signal peptide that directs it to a predetermined site outside or inside a cell.
【請求項25】 試験サンプルを、請求項15に記載の細胞によるか、また
は該細胞から得られる膜製品によって、培養することを特徴とする請求項22ま
たは23に記載の方法。
25. The method according to claim 22 or 23, wherein the test sample is cultured with the cells according to claim 15 or with a membrane product obtained from said cells.
【請求項26】 光放出がルシフェラーゼの非存在下で起ることを特徴とす
る請求項22から24の中のいずれか1つに記載の方法。
26. The method according to any one of claims 22 to 24, wherein the light emission occurs in the absence of luciferase.
【請求項27】 酸素またはその代謝生成物の検出、診断、または測定にお
ける、請求項1から21の中のいずれか1つに記載の配列または蛋白質の使用。
27. Use of a sequence or protein according to any one of claims 1 to 21 in the detection, diagnosis or measurement of oxygen or its metabolites.
【請求項28】 請求項1から21の中のいずれか1つに記載の配列または
蛋白質を含むことを特徴とする診断キット。
28. A diagnostic kit comprising the sequence or protein according to any one of claims 1 to 21.
【請求項29】 実質的に相同のアポフォラシン供給源を得る方法であって
、請求項1から10の中のいずれか1つで定義したアポフォラシンをコード化す
るポリヌクレオチドを発現するように導入した細胞を培養し、そのあとこの培養
細胞を採取することから成ることを特徴とする方法。
29. A method for obtaining a substantially homologous source of apophorasin, wherein the cell has been introduced to express a polynucleotide encoding apophorasin as defined in any one of claims 1 to 10. And then harvesting the cultured cells.
【請求項30】 実施例を参照してそれぞれ本明細書で実質的に述べた、請
求項20から27の中のいずれか1つに記載の方法、使用、またはキット。
30. A method, use, or kit according to any one of claims 20 to 27, each substantially as described herein with reference to the Examples.
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