JP2002535676A - ポリペプチドを同定または特徴付けるための方法およびキット - Google Patents

ポリペプチドを同定または特徴付けるための方法およびキット

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ウィリー ヴァンサン ビヤンヴニュ,
ドゥニ フランソワ ホーホシュトラッサー,
ジャン−シャルル サンチェ,
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ユニヴェルシテ ドゥ ジュネーブ
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Abstract

(57)【要約】 ゲル電気泳動によって分離されたポリペプチドは、2つの主な段階を有する手順によって同定され得るかまたは特徴付けられ得る。第1段階において、このゲルは、ポリペプチド切断剤(例えば、酵素)を用いて消化される。この段階は、主に大きなフラグメントを生成し、第2段階において、親水性膜を通して電気的ブロッティングされ、この膜上に、別のポリペプチド切断試薬(例えば、酵素)を疎水性部材上(代表的には、膜(例えば、PVDF))に固定化する。得られたフラグメント(通常は、ペプチド)は、好ましくは、MALDI−TOF MSによって同定されるか、または性質が、例えば、抗体との相互作用によって決定され得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 (発明の背景) (1.発明の分野) 本発明は、代表的にポリアクリルアミドゲル電気泳動(PAGE)からゲル上
で単離された1つ以上のポリペプチドの同定および特徴付け、およびこの方法に
おける使用のためのキットに関する。本発明は、プロテオミクス(タンパク質の
大規模な同定および特徴付け)において特に有用である。
【0002】 (2.関連技術の説明) プロテオミクスにおいて、大規模並列処理のタンパク質の同定および特徴付け
の技術が、必要とされる。単にPAGEによるタンパク質または他のポリペプチ
ドの同定は、二次元ゲル(2D−PAGE)を使用してさえも、困難でありかつ
しばしば不確実である。多くの異なる方法が、複雑な生物学的サンプルからタン
パク質を同定し、部分的に特徴付けるために、開発されている。これらのいくつ
かは、マトリクス補助レーザー脱離/イオン化飛行時間型質量分析法(MALD
I−TOF MS)技術を使用して、酵素を用いてタンパク質を断片化すること
によって生じるペプチド「フィンガープリント」を分析する。いくつかのソフト
ウェアプログラムは、MALDI−TOF MS実験から得られたペプチドの質
量スペクトルを、タンパク質からの理論スペクトルと比較するために開発されて
いる。この主題は、M.KussmannおよびP.Roepstorff、S
pectroscopy 1998、14、1〜27によって総説されている。
これらの著者らは、ゲル電気泳動によって分離されたタンパク質が酵素を用いて
消化されて、フラグメントペプチドを生じ得る3つの方法に注目した: 1.消化は、切り取られたゲルの断片(plug)において実施され得、そして
ペプチドは、溶出によって回収され得る。これは、この著者ら自身の選択である
。 2.タンパク質は、まず、切り取られたゲル断片から電気的溶出(electr
olelute)され得、次いで、溶液中で消化され得る。 3.タンパク質は、膜上に電気的ブロットされ、引き続いてこの膜上で消化され
る。
【0003】 これらの型のプロセスは、同じゲル上で泳動されたポリペプチドの配列決定に
ついて実施できない。なぜなら、ゲルからのポリペプチドバンドの切り取りは、
連続的に行わなければならず、従って、断片は、さらなる分析のためにチューブ
に置かれて得られなければならないからである。また、ポリペプチドがチューブ
の壁に接着される場合に、損失が生じる。
【0004】 本発明者らのうちの2人は、彼らが1工程消化転写(one−step di
gestion transfer)(OSDT)と呼ぶ、異なる方法を用いて
実験した。「Methods of identifying polypep
tides」と題される、米国特許出願番号09/107 991(1998年
6月30日出願)および対応するカナダ国特許出願番号2 244 947(1
998年9月24日出願)を参照のこと。これらの開示は、本明細書中で参考と
して援用される。彼らは、ゲル上で分離されたタンパク質または他のポリペプチ
ドが、例えば、酵素を用いる消化によってフラグメントへと切断され得ること、
およびこれらのフラグメントが、切断試薬が親水性膜上に固定化され、そして従
来のポリビニリデンフルオリド(PVDF)膜として例示される、サンドイッチ
の1つの「スライス」としての分離ゲルと疎水性収集部材との間のブロッティン
グ「サンドイッチ」における「充填物」として、サンドイッチの他の「スライス
」として、挿入される場合に、分析(特に、MALDI−TOF MSによる)
のために非常に十分であることを示すことを見出した。この方法において、フラ
グメントは、疎水性部材上に収集され、次いで、MALDI−TOF MSに適
切な方法において処方される。トランスブロッティングが実施されることが単に
必要であり、その結果、タンパク質は、固定化された切断試薬の近傍に十分に長
い滞留期間を有して、合理的な量のフラグメントが生成されること(しかし、当
然のことながら、望ましくない拡散を生じない限り)を確実にする。電気的ブロ
ッティング(electroblotting)(すなわち、電場によって補助
されるブロッティング)を用いて、これは、電気的ブロッティングにおいて使用
される電流を適切に変化させることによって(例えば、電流をパルスすることま
たは非対称の交流を使用することによって)容易に達成可能である。さらに、酵
素が切断剤として使用される場合、および酵素が親水性膜上にしっかりと固定化
される(特に固相に対して共有結合によって)場合、自己消化(酵素自身の消化
)が、阻害される。
【0005】 OSDT方法は、多くのタンパク質について良好な結果を与えるが、非常に強
力な塩基性タンパク質(例えば、リゾチーム)は、好ましい酵素(トリプシン)
の使用に最適である条件下で容易に転写されない。トリプシンは、pH約8.4
の緩衝液において最善の消化を与える。また、OSDT方法は、非常に高い分子
量のタンパク質の良好な消化を与えない。
【0006】 (発明の要旨) 本発明は、OSDT方法に対する改善であり、そして本発明者らが「完全ゲル
消化(in full gel digestion)」(IFG)と呼ぶ別の
技術の開発に一部基づく。この手順は、ゲルを脱水し、次いで、このゲルを再水
和すること、ポリペプチド切断試薬(例えば、酵素)を、例えば、再水和緩衝液
中でゲルに添加することを包含する。IFGの後、次いで、消化されたタンパク
質は、従来の方法において電気的ブロットされる。この技術の1つの弱点は、ゲ
ル中の消化の間の拡散によって、低分子量タンパク質(分子量40kDa未満の
タンパク質)が損失することである。
【0007】 ここで、IFG手順(必要に応じて改変される)をOSDTと合わせることに
よって、改善された同定によって達成されたタンパク質(または他のポリペプチ
ド)の十分な消化が、広範な分子量を有するポリペプチドについて達成され得る
ことが、見出される。さらに、高分子量タンパク質は、エピトープとして同定さ
れ得るフラグメントを生じるために、十分にイムノブロットされ得る。
【0008】 好ましい「組み合わせ手順」において、ゲルは、再水和され、そしてポリペプ
チド切断試薬を含む緩衝液を用いて、少なくとも部分的に、好ましくはほんの部
分的に再水和され、IFGが実施され、これに次いで、OSDTが実施される。
【0009】 1つの局面において、本発明は、電気泳動によってゲル上で単離されたポリペ
プチドを同定または特徴付ける方法を提供し、この方法は、以下: a)少なくとも1つのポリペプチドが単離されたゲルを提供する工程; b)このゲル中に第1のポリペプチド切断試薬を(好ましくは、このゲルを脱水
し、そしてこのゲルをこのポリペプチド切断試薬を含む緩衝液を用いて少なくと
も部分的に再水和することによって)組み込む工程; c)少なくとも1つの親水性膜をこのゲルに隣接して提供する工程であって、こ
の膜上に、少なくとも1つの第2のポリペプチド切断試薬を固定化する、工程; d)疎水性収集部材(好ましくは、膜)を提供する工程であって、この疎水性収
集部材は、この疎水性収集部材上でトランスブロッティング(好ましくは、電気
的ブロッティング)によってこのゲルから疎水性収集部材に転写されるポリペプ
チドのフラグメントを受けるために適切であって、この疎水性部材は、このポリ
ペプチドのフラグメントの移動の方向に、この親水性膜にわたって位置付けされ
る、工程; e)完全ゲルからこのポリペプチドをトランスブロットする工程であって、第2
のポリペプチド切断試薬によってこのポリペプチドをフラグメントへと切断させ
るに有効な条件下で、この完全ゲル上で、この親水性膜を通してこの疎水性層に
このポリペプチドが単離された、工程;および f)この親水性収集層上で収集されたこのフラグメントを同定または特徴付ける
、工程、 を包含する。
【0010】 好ましくは、この方法は、以下: g)上記フラグメントが誘導される上記ポリペプチドを同定または特徴付ける工
程、をさらに包含する。
【0011】 本発明はまた、本発明の方法における使用のためのキットを含み、このキット
は、以下: a)電気泳動ゲルに組み込むために適切な第1のポリペプチド切断試薬; b)電気泳動ゲル上で分離されたポリペプチドのトランスブロットにおける使用
のために適切な、少なくとも1つの親水性膜であって、この膜は、この膜上に固
定化された少なくとも1つの第2のポリペプチド切断試薬を有する、膜;および c)疎水性収集部材であって、トランスブロッティングによってこの疎水性収集
部材に転写された分離されたポリペプチドのフラグメントをこの疎水性収集部材
上で受けるために適切な、疎水性収集部材 を備える。
【0012】 要素b)およびc)は、別々の成分(例えば、別々の容器)として、または予
め形成されたアセンブリとして提供され得る。
【0013】 用語「ポリペプチドを切断する」は、本明細書中で使用される場合、基、残基
または基もしくは残基の任意の鎖が、分子の残りから分離される任意の工程をい
う。この用語は、アミノ酸の主鎖または側鎖における切断あるいは任意の末端ま
たは側鎖基もしくは残基の切断を含む。例えば、カルボキシペプチダーゼによる
C末端アミノ酸の除去、アミノペプチダーゼによるN末端アミノ基の除去、グリ
コシダーゼによるグリコシル側鎖の除去が含まれる。
【0014】 本発明の方法は、完全ゲルにおける消化を必要とする。すなわち、この方法は
、このゲルから断片を切断する工程、およびこの切断された断片を酵素において
消化する工程を含まない。
【0015】 脱水されているゲルに対する上記の参照は、単に、このゲルを周囲温度にて空
気中に置くこと、またはこのゲルを脱水するための計画的な工程を得ることによ
って脱水されるようにする。用語「脱水」は、完全な、実質的に完全な、または
部分的な、ゲルからの水の除去を含む。
【0016】 本明細書中で使用される場合、用語「収集部材」は、広範な意味を有する。な
ぜなら、これは、それ自身、本発明に対して重要でないからである。単離におい
て考慮すると、収集部材は、例えば、自己支持膜、フィルム、またはプレートで
あり得るか、あるいは、収集部材は、例えば、コーティングとしての、非自己支
持(例えば、基材上に支持された疎水性層)であり得る。これは、通常、ブロッ
ティング緩衝液に対して多孔性であり、保有されるべき電流または電極からの電
流を可能にするが、あるいは、これは、電極であり得るか、またはこれと直接電
気的に連絡し得る。
【0017】 用語「トランスブロッティング」は、本明細書中で使用される場合、別の表面
(これは、本発明において、疎水性収集部材である)に対してポリペプチドフラ
グメントを転写する任意の操作を包含する。これは、毛管作用または電気的ブロ
ッティングによる転写のプロセスを含む。この明細書において、「トランスブロ
ッティング」は、ポリペプチドに対して適用可能な任意のブロッティング手順の
部分であり得、例えば、イムノブロッティング含む。
【0018】 本明細書中で使用される場合、用語「同定(する)」は、配列を決定すること
と同義ではなく、そして、ポリペプチドを部分的に同定することを含む。さらに
、この用語は、最も可能性のある少数の可能性に基づいて一時的に同定すること
を含む。
【0019】 本明細書中で使用される場合、用語「キット」は、別々の容器中の同定された
成分の組み合わせ、ならびにまた、使用のために準備した親水性膜および疎水性
収集層のアセンブリを含む。キットは、さらに、別々の容器、本発明の方法にお
いて有用な他の試薬(例えば、ゲルを再水和するための緩衝液、ブロッティング
緩衝液、酵素とポリペプチドフラグメントとの反応において補助する試薬など)
を備える。
【0020】 (好ましい実施形態の説明) 本発明は、ゲル電気泳動によってすでにゲル上で単離されたポリペプチドを同
定することに関する。同定されるべきポリペプチドの性質は、重大ではない。こ
のポリペプチドは、例えば、天然に存在するタンパク質、組換えDNA技術によ
って作製されたタンパク質、ペプチド合成によって作製されたポリペプチドまた
は組換えDNAの発現よって作製されたポリペプチドであり得る。簡潔のために
、本発明は、本明細書中で以後、タンパク質に対する参照を用いて説明される。
他のポリペプチドに対する外挿は、以下の説明全体にわたって理解されかつ援用
されるように考慮される。
【0021】 タンパク質が単離されるゲルの種類は重要でないが、通常は、ポリアクリルア
ミドゲルである。従来のゲルおよび分離条件のいずれか(還元条件を含む)が、
使用され得る。これらは、一次元ゲルまたは二次元ゲルであり得る(2Dゲルに
おいて、タンパク質などは、それらの電荷によって一方の次元に、そしてそれら
の分子量によって他方の次元に分離される)。
【0022】 本発明は、同じゲル上に同時に存在する複数のタンパク質(例えば、3〜30
00、より通常は30〜3000、および好ましくは、50〜1500のタンパ
ク質)に、通常は、適用されるべきである。これは、1Dゲル上での異なる分子
量の分離物または類似の分子量の分離物で存在するが、1Dゲル上の平行するレ
ーンまたはトラック中に存在するタンパク質、ならびに2Dゲル電気泳動によっ
て分離されたタンパク質を含む。しかし、本発明はまた、単一のポリペプチドが
同定または特徴付けられることが必要とされるゲルにも適用する。特に、高分子
量(例えば、150〜250kDa)のタンパク質のイムノブロッティングに対
して、その高分子量のタンパク質を、エピトープがイムノブロッティングで認識
され得るフラグメントに分割するために有用である。
【0023】 本発明の方法の第1段階は、タンパク質が分離されたゲルと同じゲル内でのタ
ンパク質の消化を包含する。この段階において、好ましくは3つの主要な操作が
存在する。第1の操作は、ゲルを脱水することである。ゲルは、必要とされるタ
ンパク質消化量に依存して、完全または部分的に脱水され得る。脱水が多いほど
、その後にゲルが第1のポリペプチド切断試薬を含む溶液を吸収する能力が高く
なり、従って、消化がより多くなる。脱水は完全であり得るか、実質的に完全(
例えば、元の水分量の90〜99重量%の除去によって)あり得るか、またはよ
り好ましくは、部分的(例えば、同基準で、25〜90重量%、好ましくは、4
0〜70重量%の除去によって)であり得る。もちろん、完全に乾燥されたゲル
を再水和することはより困難である。脱水の方法は重要ではない。周囲温度(す
なわち、15〜25℃)での風乾が好ましい。低圧下で4〜10℃でのゲルの単
なる放置は、別の方法である。風乾して、その後、放置することは、さらなる方
法である。
【0024】 次の操作は、再水和および第1のポリペプチド切断試薬の再水和緩衝液中の組
み込みである。ポリペプチド切断試薬は、好ましくは、酵素(例えば、トリプシ
ンまたはLys−C)であるが、化学切断試薬(例えば、CNBr)が、代替的
に使用され得る。他の酵素および化学切断試薬の例は、第2のポリペプチド切断
試薬の議論と関連して、後で示される。本明細書中以降、酵素とは、以下の記載
において、必要な変更を加えて理解および組み込まれるように扱われる、他のポ
リペプチド切断試薬に対する外挿に対して言及される。第1の酵素は、トランス
ブロッティング工程で使用される第2の酵素と同じであってもよく、異なっても
よい。トランスブロッティングにおける使用について以下に記載される任意の酵
素が、完全ゲル消化において使用され得る。
【0025】 原理的には、どの段階で第1の酵素がゲル中に導入されるか、そしてそれがゲ
ル中で遊離形態または固定化形態のどちらで存在するかは重要でない。しかし、
電気泳動の開始からゲル中に存在する場合、その酵素またはゲルを泳動する条件
が、ゲルが泳動中に第1の酵素を不活性にするよう選択されない限り、その第1
の酵素は、通常、タンパク質分離パターンを乱す。この不活性化は、泳動緩衝液
に、酵素の可逆的インヒビターを添加することによって達成され得る。例えば、
酵素がトリプシンである場合、可逆性インヒビター(例えば、ベンズアミジン)
が適切である。条件は、例えば、S.L.Jeffcoateら、J.Clin
.Endocrinal.Metab.1974 38,155−157に記載
されるようなものである。次いで、ゲルを泳動し、タンパク質の分離を生じた後
、再水和工程の部分としてゲルを洗浄し、インヒビターの除去、従って酵素の再
活性化を生じる。
【0026】 酵素は、通常、タンパク質の単離後にゲルに添加される。これは、溶液または
ゲルを浸透する微細な懸濁液として添加され、そしてゲル固体に良好に吸収され
る。原理的には、酵素は、任意の意図的な再水和工程の前、または再水和がもた
らされた後(例えば、濃縮された溶液中)でさえ、添加され得る。しかし、原理
的には、このような技術は、最良の消化を付与するようではない。通常、酵素は
、緩衝化された再水和溶液中に存在する。好ましくは、ゲルは、酵素を含む再水
和緩衝液と共に、例えば、35℃で30分間、インキュベートされる。時間およ
び温度は、所望のフラグメントのサイズに従って、変更され得る。再水和は、部
分的、完全、またはタンパク質がゲル上を泳動されたときよりも多くの水を、ゲ
ルが含有する程度でさえあり得る。トランスブロッティングを可能にするために
適切な、任意の程度の再水和が許容可能である。原理的には、ゲルを過剰な再水
和溶液で処理すること、およびその過剰分を除去することが簡便である。さもな
ければ、所望でないタンパク質の拡散またはゲルの過剰な膨張が、生じ得る。
【0027】 この段階で、ゲルは、部分的に消化されたタンパク質由来の、多くの誤った切
断によるペプチドを含む。高分子量および塩基性のタンパク質のフラグメントが
、完全な分子と比較して、電気的ブロッティングによってより容易にゲルから抽
出可能である。
【0028】 本発明の方法の第2段階は、トランスブロッティング(好ましくは、電気的ブ
ロッティング)を含む。通常、電気的ブロッティングは、タンパク質が負に荷電
するので、全体としてカソードからアノードへの方向で生じる。使用される電気
的ブロッティング緩衝液のpHに依存して、正に荷電したフラグメントおよび負
に荷電したフラグメントは、反対の方向(それぞれ、カソードおよびアノードへ
)で獲得され得、そして移動し得る。図面の図1および図2は、電気的ブロッテ
ィングのためのいくつかのサンドイッチを例示する。図1は、カソード収集層(
好ましくは、従来のPVDF膜である)が提供された実験的配置を示し、まさに
、これらの条件下では、交流電界(alternating field)が適
用された(従って、電極を反転させる)にも関わらず、タンパク質はこの膜に移
動しなかったことを示す。異なるpH条件下では、いくつかのフラグメントが、
カソード収集層で生成され得ることが理解される。従って、本発明は、アノード
収集層およびカソード収集層に、それらの各々と分離ゲル層との間に挿入された
疎水性膜を提供する可能性を含む。図1において、単一の疎水性膜(好ましくは
、改変PVDF膜である)が存在し、これは、その上に固定化された適切なタン
パク質切断試薬(通常、プロテアーゼ酵素(例えば、トリプシン)を有し、ゲル
層とタンパク質フラグメントが収集されるアノード収集層(最も簡便には、従来
のPVDF膜)との間に挿入される。図2において、カソード収集層は存在しな
いが、2つの連続した疎水性膜(好ましくは、改変PVDF膜)が存在し、これ
らは各々、その上に固定化されたトリプシンを有し、ゲル層とアノード収集層(
また、好ましくは、従来のPVDF膜である)との間に配置される。
【0029】 より詳細には、アノードおよびカソードは、吸収性の層によってサンドイッチ
の残部から分離され、この吸収性の層は、液体を電極との電気的接触中に維持し
ながら、ブロッティング液を吸い上げ、そして簡便には、濾紙である。配置に使
用される電極および吸収性の層の種類は重要でなく、そして電気的ブロッティン
グに従来使用される任意のものであり得る。
【0030】 アノード収集層(およびカソード収集層(使用される場合))もまた重要でな
く、従って、電気的ブロッティングに使用される任意の従来の疎水性膜(例えば
、PVDF(従来の、または正に荷電した)、ナイロンまたはニトロセルロース
のような)であり得る。
【0031】 サンドイッチの「充填」は、十分に疎水性の1以上の膜(上記のように定義さ
れる)の形態をとり得、この特徴において、膜のタンパク質およびフラグメント
は、膜上で固着する傾向になくなる。この膜は、任意の薄い部材から形成され得
、この部材は、電気的ブロッティング液に対して多孔性であり、そしてその上(
電気的ブロッティング液(従って、切断されるべきポリペプチド)にアクセス可
能な隙間内のその表面上またはその中の微小腔内のいずれか)でポリペプチド切
断試薬を固定化し得る。それは、代表的には、100〜600μm厚である。通
常、このような膜の数は、1〜3個である。膜の従来の厚さ(例えば、好ましい
「Immobilon AV」PVDF膜におけるような、130〜150μm
)を有する、2つの膜が、しばしば使用される。これらは、交互に隣接して直接
的に、最良に配置される(すなわち、一方が、他方の上にある)。好ましくは、
第2のポリペプチド切断試薬は、疎水性膜に共有結合される。この目的のために
、疎水性膜は、好ましくは、切断試薬(例えば、酵素)に存在するアミノ基と反
応性の、「活性カルボニル」またはカルボン酸基あるいはそれらの誘導体を提供
される。「活性カルボニル」改変型PVDF膜またはカルボキシル改変型PVD
F膜が、特に好ましい。
【0032】 膜の表面上に存在する活性な基の全てを酵素と反応させることは困難であるの
で、そしてポリペプチドがこれらの遊離の活性な基と反応するのを許容すること
は望ましくないので、好ましくは、膜を使用する前に、(さもなければ、遊離で
あろう)残りの活性な基がキャップされる。このキャップは、例えば、エタノー
ルアミンによって行われ、従って、比較的疎水性の−CO−NH−CH2−CH2 −OHのような末端を提供する。他の疎水性キャップ基は、当業者に示唆される
【0033】 あるいは、PVDF膜またはガラスファイバー紙は、イソチオシアネートによ
って官能化され得る。このイソチオシアネートは、酵素中のN末端アミノ基およ
び/またはリジン残基のε−アミノ基との反応を可能にする。この目的のために
、PVDF膜は、NaOHで前処理され、HFの分子の除去によってポリマー鎖
中に炭素−炭素エチレン二重結合を提供する。次いで、この前処理したPVDF
膜を、塩基性条件下で、二求核試薬(dinucleophile)(例えば、
エチレンジアミン、1,10−ジアミノデカンまたは2−アミノエタンチオール
)と反応させ、これによって、ポリマー中の水素原子が、−X−(CH2n−N
2基(ここで、−X−は−S−または−NH−であり、そしてnは2または1
0である)で置換される。次いで、アミン末端化側鎖を有するこのポリマーを、
1,4−フェニレンジイソチオシアネート(DITC)または3,5−ジクロロ
−1,4−フェニレンジイソシアネート(DCDITC)と反応させ、必要とさ
れるイソチオシアネート末端化側鎖を、好収率で生じる。DITC反応化ガラス
ファイバー紙は、別の形態の膜を提供する。例えば、R.H.Aebersol
dら、J.Biol.Chem.1986,291,4229−4338を参照
のこと。
【0034】 別の形態の疎水性膜は、アリールアミン基で官能化されたPVDFであり、こ
れは、酵素のカルボン酸側鎖またはカルボキシル末端と、好ましくはカルボジイ
ミド(例えば、1−(3−ジメチルアミンプロピル)−3−エチルカルボジイミ
ド)の存在下で反応する。
【0035】 サンドイッチ充填物として使用され得る別の形態の疎水性膜は、アガロースゲ
ルの薄層またはコーティングである。N末端アミノ基および/または酵素中のリ
ジン残基のε−アミノ基(反応の選択性に従って)を処理して、アミノオキシ基
を得て、このアミノオキシ基は、アガロースゲルの穏やかな酸化によって生成さ
れるアルデヒド基と反応し、従って、酵素をアガロース(agaraose)に
共有結合させる。
【0036】 疎水性膜のさらなる種は、ポリアクリルアミドゲルの1以上の薄層またはコー
ティングを含み得、これは、固定化pH勾配電気泳動(IPG)において使用さ
れる厚さと類似の厚さであるが、トリプシン化されている。これは、トリプシン
とアクリロイルクロリドとを反応させて、N−アクリロイルトリプシンを形成す
ることによってなされ得、このN−アクリロイルトリプシンは、次いで、アクリ
ルアミドコポリマーゲルの調製において、アクリルアミドとコポリマー化される
【0037】 なお別の形態の疎水性膜は、ガラスフィルター紙であり、これは、アミノ基を
ジアゾ結合を含む基(例えば、4−N,N−ジメチルアミノアゾベンゼン−4’
−イソシアネート基)によって置換するように改変されている。この目的に必要
とされる反応は、J.Y.Changら、FEBS Letters 1977
,84,187−190によって記載されている。
【0038】 膜上に固定化される切断試薬は、通常および好ましくは、共有結合によって固
定化される。しかし、他の形態の固定化は、その酵素が電気的ブロッティング液
中の溶液中で自己消化を受けるように十分に遊離せずにある限り、本発明におけ
る使用から排除されない。(自己消化された酵素フラグメントの存在は、分析さ
れるべきタンパク質由来のフラグメントの分析を乱し得ることが理解される)。
従って、例えば、酵素は、疎水性ポリマーの多孔性シートの孔内に物理的に捕捉
され得る。あるいは、膜は、親和性結合を包含する(親和性結合からなるか、ま
たは親和性結合を含む)手段によって、酵素を膜上に固定化させ得る。従って、
酵素は、アビジンまたはストレプトアビジンに共有結合され得、そして生じた結
合体は、アビジン/ストレプトアビジンとビオチンとの間の親和性結合によって
、ビオチン化膜に結合され得る。あるいは、アビジンまたはストレプトアビジン
が膜に結合され得、そして酵素は、アビジンまたはストレプトアビジンが結合さ
れた膜との反応のためにビオチニル末端化を提供するように反応され得る。
【0039】 好ましくは、ポリペプチド切断試薬のいずれかまたはその両方は、酵素を含む
。両方が酵素を含む場合、この酵素は同じであってもよいし、異なっていてもよ
い。最も好ましくは、そして通常は、この酵素は、ポリペプチドの主鎖を切断し
(すなわち、エンドペプチダーゼまたはエンドプロテイナーゼである)、特にト
リプシンである。トリプシンは、多くのリジンおよびアルギニンのC末端側でタ
ンパク質を切断する。他のあまり特異的でないエンドプロテアーゼ(例えば、ペ
プシンまたは例えばキモトリプシンのようなもの)は、例えば、Lys−C、A
rg−CまたはGlu−Cのような高度に特異的な酵素と同様に使用可能である
。リンタンパク質については、ホスホリラーゼが有用である。酵素のいずれかま
たはその両方は、タンパク質の側鎖を切断するか、または末端に作用するエキソ
酵素であり得る。1つより多くの酵素がゲル中に組み込まれ得る。1つより多く
の酵素は、膜上に固定化され得る。例えば、これは、例えば、エンドプロテイナ
ーゼとともに、カルボキシペプチダーゼまたはアミノペプチダーゼを用いて、ポ
リペプチドの1つ以上の側鎖を切断するために有用であり得る。カルボキシペプ
チダーゼYは、特に有用なこのような酵素の1つである。
【0040】 タンパク質中の側鎖(例えば、グリコシル、N−アセチル−O−グルコサミニ
ルおよびシアリル)の存在を調べるために、それらの鎖を切断する酵素(例えば
、それぞれ、グリコシダーゼ、N−アセチルグルコサミニダーゼおよびノイラミ
ニダーゼ)が本発明において有用である。
【0041】 以下のチャートは、組み合わせて使用され得る酵素の型についての種々の可能
性を示す:
【0042】
【表2】 切断試薬は、酵素に制限されない。試薬のいずれかまたはその両方が、化学的
試薬(例えば、臭化シアン、2−ヨードソ安息香酸もしくはそれらの誘導体、ま
たはヒドロキシルアミン)であり得る。このような試薬は、E.A.Carre
y、「Protein Structure:A Practical App
roach」T.E.Creighton編、IRL Press,1989の
117〜121頁「Peptide Mapping」に記載される。第2のポ
リペプチド切断剤として使用するために、この化学的試薬は、疎水性膜に適切に
固定化される。従って、臭化シアンは、疎水性膜の孔内での捕捉により物理的に
固定化され得る。2−ヨードソ安息香酸は、好ましくは、COOH基において、
例えば、アルキレンジアミン(特に1,6−ヘキサンジアミン)で誘導体化され
、遊離のアミノ基を残し、次いで、膜上の官能基(例えば、上記の活性なカルボ
キシル基)と反応する。
【0043】 異なる切断試薬が異なる特性を有し、そして特定の場合においては、小フラグ
メントがないこと(切断がないことを示す)は、同定または特徴付けのために有
用であり得ることが理解される。
【0044】 電気的ブロッティングに適用される電流は、好ましくは、直流の連続電流では
なく、パルスされるか(すなわち、電流が流れない間隔がある直流)または交流
のいずれかである。電流は、カソードからアノードの方向へバイアスされなくて
もよいし、バイアスされてもよい(すなわち、主にカソードからアノードへの電
流であるが、電流が反対の方向に流れている間隔を有する)。これらのレジメに
対するバリエーションは、通常の電気的ブロッティングよりもゆっくりと行うと
いう考え方の一般的な意図の範囲内で可能であり、このことによって、分離ゲル
から収集膜へのタンパク質フラグメントのゆっくりとしたこのような移動(これ
は、側方への拡散を生じ、分離の喪失を引き起こす)を避けつつ、十分な時間で
切断が疎水性膜上で生じることを可能にする。
【0045】 電気的ブロッティング液は、タンパク質フラグメント化、従って有用な同定の
いくらかの形態を得ることに対して重大ではない。この液は、通常は緩衝化され
、そしてこの目的のために、従来のいずれかの緩衝液(例えば、メタノール含有
Tris/グリシンまたはメタノール含有3−(シクロヘキシルアミノ)−1−
プロパンスルホン酸(CAPS))であり得る。フラグメントの移動の方向は、
本質的には、緩衝液のpHに依存する。大部分の目的については、アルカリ性緩
衝液が適切である。なぜなら、多くの酵素は、アルカリ性pHで最も良好に作用
するからである。特に、トリプシンの場合においては、緩衝液は、好ましくは、
8.0〜9.0、そして最も特に8.2〜8.6のpHを有することが好ましく
、pH約8.4の半Towbin’s緩衝液(half Towbin’s b
uffer)が最適であると考えられる。いくつかの他の酵素(例えば、エンド
プロテイナーゼV8)は、酸性pHを要求する。このような条件下では、フラグ
メントは、カソードへ移動する。
【0046】 少量の従来の界面活性剤(例えば、SDS)を緩衝液中に組み込んで、ミセル
(負に荷電した凝集物)を形成させることは望ましいことが見出された。
【0047】 タンパク質フラグメント(タンパク質の主鎖に由来するペプチドであるか、ま
たは側鎖の残基であるかに拘わらず)は、収集層上で収集される。次いで、それ
らは、好ましくはマトリクス補助レーザー脱離/イオン化(MALDI)または
エレクトロスプレーイオン化(ESI)に基づく分光学的方法により分析される
。好ましい手順は、飛行時間型(TOF)分析を伴うMALDIである(MAL
DI−TOF MSとしても公知)。これは、例えば、文献に記載されるように
、膜上にマトリクスを形成すること(用いられる特定の波長で強く入射光を吸収
する薬剤を有する)を包含する。サンプルを、MALDI質量分析機中でUVま
たはIRレーザー光で気相へと励起する。イオンを蒸発により生成し、そしてイ
オンプルームを形成する。このイオンを電場中で加速し、そして所定の距離に沿
ったそれらの移動時間に従って分離し、非常に正確かつ感度の高い質量/電荷(
m/z)読みとりを与える。MALDI分光器は、PerSeptive Bi
osystems,Inc.(Framingham,MA,USA)から市販
されており、そして文献中に記載される(例えば、M.Kussmannおよび
P.Roepstorf(上記で引用))。
【0048】 本発明において、上記の方法は、一度に多くのタンパク質のフラグメントのス
キャニングに適用される。従って、多くのタンパク質がポリアクリルアミドゲル
上で同時に泳動され得、本発明の方法に供されて、収集膜上にスポットのアレイ
を生成し、そしてこのアレイは、以下のように分析される。PVDF膜または他
の疎水性収集層は、染色され、その一片が切断され、そしてMALDI−MSサ
ンプルプレート(例えば、シリコングリース)上に固定される。有機性のマトリ
クス形成試薬が、サンプルプレート上の膜に添加され、次いで、サンプルは、風
乾されて、マトリクスを形成する。このサンプルプレートは、MALDI−MS
分光器中に挿入される。アレイ中の個々のスポットをレーザーと整列するための
、サンプルプレートの第1の位置から第2の位置、および引き続く位置への自動
化された移動は、コンピュータープログラムにより準備されている。各位置で、
MALDI−MSスペクトルが生成され、このスペクトル情報をデジタル形態で
収集し、そしてこのデータをExPASyデータベースリサーチプログラム(P
rptIdent)にダウンロードする。
【0049】 次いで、現在MALDI−TOF MSについて使用されているように、Ex
PASyサーバを使用することによりこの結果の自動化された出力を提供するこ
とおよびコンピューターにより操作可能な形態にデータを生成することは比較的
単純である。
【0050】 従って、本発明は、例えば、プロテオミクス研究において、タンパク質の自動
化された同定および/または部分的特徴付けについて非常に大きな潜在性を有す
ることは明らかである。要するに、本発明は、好ましい実施形態において、この
目的のための「分子スキャナ」を提供する。
【0051】 MALDI−TOF MSの質量の正確性および感度を改善するための他の技
術を用いて、収集膜上で得られるタンパク質のフラグメントを分析し得る。これ
らとしては、遅延イオン抽出(delayed ion extraction
)、エネルギー反射器およびイオン捕捉モジュール(ion−trap mod
ule)の使用が挙げられる。さらに、ポストソース崩壊(post sour
ce decay)およびMS−MS分析は、さらなる構造的分析を提供するた
めに有用である。ESIを用いると、サンプルは液相中にあり、そして分析は、
イオン捕捉、TOF、単一の四重極または多重の四重極の質量分析器による分析
であり得る。このようなデバイス(単一の四重極以外)の使用は、MS−MSま
たはMSn分析を行うことを可能にする。
【0052】 分析のなお他の方法は、モノクローナル抗体またはポリクローナル抗体および
ホスホイメージング(phospho−imaging)を用いるイムノブロッ
ティングを含む。
【0053】 必要に応じて、他の構成成分がキット中に含められ得、特に以下のうちのいず
れか1つ以上が含められ得る:MALDI−TOFのためのマトリクス形成試薬
、再水和緩衝液、電気的ブロッティング緩衝液、収集層(例えば、カチオン性膜
およびPAGE材料)。イムノブロッティングの場合において、このキットは、
1つ以上の抗体(特にモノクローナル抗体の範囲)をさらに含み得る。上記に定
義されるキット(しかしさらに、上記の必要に応じた構成成分のうちの1つ、2
つ、またはそれ以上を含む)は、本発明の範囲内にあることが、本明細書により
具体的に明らかにされる。キットの全ての構成成分は、別々の容器で供給され得
るが、キットとして全体がパッケージングされ得る。
【0054】 以下の実施例は、本発明を例示する。用語「Immobilon」、「Tra
ns−Blot」、「Trizma」、「Tween」および「Voyager
」は、商標であり、そして/または登録商標である。
【0055】 (実施例) (材料および方法) 化学物質。 「Immobilon」AV型(IAV)膜は、Millipo
re(Bedford,MA,USA)から購入した。Acrylogel−P
IP 2.6%C溶液は、BDH(Poole,England)から購入した
。広帯域SDS−PAGE標準PVDF膜を、Bio−Rad(Richmon
d,CA,USA)から購入した。トリフルオロ酢酸(TFA)、「Trizm
a塩基」(Tris)、3−(シクロヘキシルアミノ)−1−プロパンスルホン
酸(CAPS)およびトリプシン(ブタ膵臓由来のIX型(透析および凍結乾燥
された))をSigma(St.Louis,MO,USA)から購入した。ア
セトニトリル(分離用HPLCグレード)、塩化カルシウム、エタノールアミン
、グリシンおよびα−トシル−L−アルギニンメチルエステル(TAME)を、
Fluka(Buch,Switzeland)から購入した。
【0056】 12.5%、2.6% Cリニアゲル(自作)。PIP(PIP=N,N’−
ジアシロイルピペラジン)で架橋した、12.5%T、2.6%C リニアポリ
アクリルアミドゲルを生成するために、8mlのAcrylogel−PIP
2.6%Cストック溶液を5mlのTris−HCl(1.5M、pH8.8)
および6.6mlの脱イオン水と混合した。ゲルの重合化を、20μlのTEM
EDおよび100μlのAPS(10% w/v)で誘導した。この溶液を脱気
し、そしてそしてBio−Rad mini−2Dゲル支持体に充填した。雰囲
気からゲルを保護するために、0.5mlの水で飽和したsec−ブタノールを
ゲルの上部に添加した。30分後に、ゲルを、4%濃縮用ゲルの引き続く充填の
ために洗浄した。4%濃縮用ゲルを、2.6mlのAcrylogel−PIP
2.6% ストック溶液、5mlのTris−HCl(1.5M、pH8.8
)、12.3mlの脱イオン水、20μlのTEMEDおよび100μlのAP
S(10% w/v)の混合物から得た。この溶液を脱気し、そしてゲルの上部
に充填した。コームを、ゲルが重合する前に挿入して、15のサンプルウェルを
作製した。このゲルを重合化の30分後に直接使用し得る。
【0057】 1−D PAGE。 1−D PAGE法のために、Mini−Protea
n II電気泳動装置(Bio−Rad,Richmond,CA,USA)を
用いた。SDS−PAGEを、本質的には、Laemmliの方法に従い、12
.5%T、2.6%C ポリアクリルアミドゲルを用いて行った。使用したタン
パク質サンプルは、Bio−Rad SDS−PAGE標準物質であった。それ
らは、ウシ膵臓トリプシンインヒビター(6.5kDa)、ニワトリリゾチーム
(14.3kDa)、ダイズトリプシンインヒビター(20.1kDa)、ウシ
カルボニックアンヒドラーゼ(28.9kDa)、ニワトリオボアルブミン(4
2.7kDa)、ウシ血清アルブミン(66.4kDa)、およびウサギホスホ
リラーゼb(97.2kDa)、E.coli β−ガラクトシダーゼ(116
.4kDa)およびウサギミオシン(約200kDa)であった。タンパク質の
移動は、200Vで40〜50分間単一のレーンで行った。
【0058】 トリプシンの共有結合およびIAV膜のブロック。 IAV膜は、活性化カル
ボキシル化基を有する市販の改変PVDF膜であった。これらの基は、求核剤(
例えば、タンパク質またはペプチドに由来するアミン基)に対して反応性である
。上記に引用される「Immobilon AV」に対するMillipore
技術文書に基づいて、トリプシンをこの膜に固定化した(図1)。
【0059】 10×12cmのIAV膜を回転ハイブリダイザー HB−2D(Techn
e,Cambridge,England)中で、20mlのトリプシン溶液(
2.5mg/ml、20mM リン酸二水素ナトリウム緩衝液(pH7.8)中
)とともに、室温で3時間インキュベートした。次いで、この膜を、迅速かつ徹
底的に、20mlのPBS−「Tween」20溶液(20mMのリン酸二水素
ナトリウム、140mM 塩化ナトリウムおよび0.5% 「Tween」20
、pH7.4)で3回洗浄して、未反応のトリプシンを除去した。この膜を、2
0mlの1M エタノールアミン(1M 炭酸水素ナトリウム(pH9.5)中
)とともに、4℃で3時間インキュベートして、膜の残りの活性なカルボキシル
基をブロックした。このキャッピング工程の後に、この膜を、迅速かつ徹底的に
、20mlのPBS−「Tween」20溶液で3回洗浄し、次いで、20ml
のPBS−「Tween」溶液で30分間、2回洗浄した。この膜を、46mM
Tris−HCl、1.15mM 塩化カルシウム、0.1% アジ化ナトリ
ウム緩衝溶液(pH8.1)中に保存した。
【0060】 (IAV膜に共有結合した酵素の活性測定) IAV−トリプシン膜のトリプシン活性を、トリプシンアッセイ試薬TAME
を用いて測定した。1〜2cm2のIAV−トリプシン膜を、2.6mlの46
0mM Tris−HCl、11.5mM塩化カルシウム(pH8.1)、0.
3mlの10mM TAME溶液、および0.1mlの1mM HCl溶液の混
合物に浸した。40秒の激しい攪拌の後、この溶液の吸光度を、UV−可視分光
光度計(Ultrospec III、Pharmacia Biotech、
Uppsala、Sweden)を用いて247nmで測定した。第2の測定を
、3分間の一定の攪拌の後行った。1表面単位あたり等量の遊離の活性なトリプ
シンを、247nmの吸光度における、1分間あたりの変化から計算した。
【0061】 (完全ゲル(IFG)タンパク質消化、および(比較のための)従来の電気的
ブロッティング) SDS−PAGEタンパク質分離の直後、ゲルを脱イオン水に5分間にて3回
浸して、SDS、グリシン、およびTrisを除去した。湿潤ゲルの全体または
このゲルの選択した一部を、室温で8時間または一晩の間、風乾した。このゲル
を再水和させ、ゲルの最初の体積の3〜5倍の10mM Tris−HCl(p
H8.2)中の0.05mg/mlトリプシンの溶液で30分間、35℃でイン
キュベートした。過剰のトリプシン溶液を取り除いた。次いで、このゲルを、3
5℃にてさらに30分間インキュベートして、完全に消化した。ゲル中に含まれ
るタンパク質およびペプチドを、タンク中でCAPS緩衝液(pH11)、0.
01%SDSを用いて、標準的な手順を使用してPVDF膜上に電気的ブロット
した。
【0062】 ((比較のための)1工程消化転写(one−digestion tran
sfer)(OSDT)電気的ブロッティング) SDS−PAGEタンパク質分離の直後、ゲルを脱イオン水に5分間にて3回
浸して、次いで、半Towbin’s緩衝液(13mM Tris、100mM
グリシン、0.01%SDS、10%メタノール(pH8.3))中で15分間
平衡化させた。電気的ブロッティングは、研究室で作製したセミドライ装置にお
いて半Towbin’s緩衝液中で行った。[注:「セミドライ」法は、周知で
あり、例えば、P.R.FaussetおよびH.S.Lu、Electrop
horesis 1991,12,22−27を参照のこと]。これを、箱型交
流加電圧(square−shape alternating applie
d voltage)(周期的に、+12.Vを125ms間および−5Vを1
25ms間)を、用いて、室温(21〜24℃)で16時間行った。この加電圧
の形を、図3に示す。ここで、電圧をY軸に対してプロットし、そしてミリ秒の
時間をX軸に対してプロットする。平均有効電圧Ueff=3.75Vであり、そ
して以下の恒等式
【0063】
【数1】 により得られる。 ここで、Uは、特定の時間点での電圧であり、dtは、積分の極限の間の時間に
おける変化であり、そしてTは、1周期または期間の総時間=250msである
【0064】 電気的ブロッティングの間にタンパク質の酵素的消化を行うために、二層のI
AV−トリプシン膜を、タンパク質供給源としてのポリアクリルアミドゲルと、
トランスブロット−消化サンドイッチ(transblot−digestio
n sandwich)を作製するための収集表面としてのPVDF膜との間に
配置した(図1および2)。
【0065】 電気的ブロッティング転写手順(electroblotting tran
sfer procedure)の後、PVDF収集膜(すなわち、消化したタ
ンパク質のフラグメントが収集される)を、脱イオン水で5〜15分間洗浄した
。電気的ブロッティング後のゲル中に残留するタンパク質を、Coomassi
e Blue R250(0.1% w/v)、メタノール(30% v/v)
、および酢酸(10% v/v)で30分間染色した。ゲルをメタノール(40
% v/v)、および酢酸(10% v/v)溶液を用いて繰り返し洗浄するこ
とにより、脱染色した。PVDF収集膜を、Amido Black(0.5%
w/v)、イソプロパノール(25% v/v)、および酢酸(10% v/
v)を用いて、1分間染色し、次いで脱イオン水を用いて繰り返し洗浄すること
により脱染色した。この膜を、光学スキャンの前に風乾した。
【0066】 (IFG/OSDT電気的ブロッティング(本発明の組み合わせ方法)) この組み合わせ方法において、IFG手順を、最初の30分間のみを再水和お
よび部分的タンパク質消化させることにより改変した。次いで、このゲルを上記
のOSDTプロセスを用いてPVDF膜上にトランスブロットした。電気的ブロ
ット転写を、上記のように0.01%SDSを含む半Towbin’s緩衝液中
で実行した。
【0067】 (MALDI−TOF装置および実験条件) PVDF膜を、337nm窒素レーザーを備えたMALDI−TOF質量分析
計「Voyager」Elite(PerSeptive Biosystem
s,Framingham MA,USA)を用いて分析器した。分析を、18
kVの加速電圧、100nsのイオン抽出(ion extraction)の
遅延、および850Daで固定した低質量ゲート(low mass gate
)にて、リフレクトロン(reflectron)モードにて使用した。レーザ
ー出力を、分子イオン生成に関する閾値をよりわずかに上に設定した。スペクト
ルを、任意の補整手順なしに、10〜256の連続レーザー発射の累加により得
た。染色したタンパク質を含むPVDFの小片(1×3mm2)を、PVDF収
集膜から切り取り、そしてシリコンガラスを有する適合性のサンプルMALDI
プレート上に固定した。MALDI−TOF MSに必要とされるマトリクスの
沈着のために、30%アセトニトリル、0.1%TFA溶液中の4mg/mlの
α−シアノ−4−ヒドロキシ桂皮酸の1μlを、アノードのPVDF膜に添加し
た。内部較正のために、このマトリクス溶液は、分子量1498.82Daおよ
び2095.08Daの2つのC−アミド化合成ペプチドを、それぞれ、20n
Mおよび100nM含んだ。
【0068】 (スペクトルの処理、およびソフトウェアの使用) 検出したピークを、ExPASyサーバー(http://www.expa
sy.ch)に位置付けられる、World Wide Web(http:/
/www.expasy.ch/www/tools.html)において利用
可能であるペプチド質量フィンガープリント検索ツール「PeptIdent」
に入力(submit)した。検索を制限するためのpI制限を、導入しなかっ
た。Bio−Rad技術情報シート(technical informati
on sheet)により与えられる、見かけ上の移動質量を、質量値について
20%の誤差を有する限定条件として、およびタンパク質の種の基点(spec
ie origin)として用いた。質量許容範囲は、±0.2であった。
【0069】 フラグメント質量を、それらのスペクトル分子量から、フラグメントのアミノ
酸配列を同定するために「FindMod」(http://www.expa
sy.ch/www/tools.html)に入力した。FindModは、
タンパク質の可能なシステインおよびメチオニンの改変を考慮に入れるためのオ
プションを有する。
【0070】 (結果) トリプシンを、TAME試験により決定した場合、cm2あたり0.6〜1.
2μgの活性トリプシンの表面酵素密度を有するIAV膜に共有結合させた。ト
リプシン結合IAV膜の活性は、トリプシン結合IAV膜をTris−HCl/
CaCl2/NaN3溶液中で、4℃にて1ヶ月までの期間保存した場合、安定な
ままであった。トリプシン活性は、本発明の方法における膜の使用後にわずかに
減少したが、別の実験におけるその再使用を損なうのに十分ではない。
【0071】 SDS−PAGE分離後、上記に規定した9個のタンパク質を、SDS−PA
GEにおける同じトラック上に泳動させ、以下のコントロール電気的ブロッティ
ングおよび3つの異なる消化技術に供した: −消化なしで、標準的なCAPS緩衝液(pH11)を用いる、タンク法(t
ank method)における、タンパク質のコントロール電気的ブロッティ
ング、 −IFG消化、次いで、CAPS緩衝液を用いるタンク法を使用する、電気的
転写(electrotransfer)、 −セミドライ法および半Towbin’s緩衝液(pH8.3)を用いるIA
V膜を介するOSDT消化、 −本発明の組み合わせ方法(部分的なIFGに次いでOSDT)。
【0072】 図4A〜4Dは、示した分子量の9個のタンパク質を有する、消化なしのコン
トロール(A)、IFG消化(B)、OSDT(C)および本発明の組み合わせ
方法(D)に対応する、4つのAmido Black染色PVDF膜のトラン
スブロットパターンを示す。図5A〜5Dは、SDSゲル上に残留するタンパク
質のパターンを示す。
【0073】 第1に、半Towbin’s緩衝液、0.01%SDS(pH8.4)を用い
るOSDTを使用するタンパク質転写(図4C)を、CAPS緩衝液、0.01
%SDS(pH11)を用いる標準的な転写(図4A)と比較し得る。1/2T
owbin’s緩衝液におけるSDSの添加にかかわらず、膵臓トリプシンイン
ヒビター(pI 9.2)およびリゾチーム(pI 9.3)のような塩基性タ
ンパク質は、転写されなかった。緩衝液におけるSDSの影響は、高分子量タン
パク質(例えば、ホスホリラーゼb(97.2kDa)およびミオシン(約20
0kDa))について、より顕著であった(図4Aおよび4C)。しかし、大量
のこれらのタンパク質は、電気的ブロット後にゲルの中に残留した(図5Aおよ
び5C)。
【0074】 IFG消化(図4B)および組み合わせ方法(図4D)の場合において、PV
DF膜は、9つのタンパク質バンドの全てを示した。PVDFパターンは、通常
の転写(図4A)に類似した。これらのPVDF膜間の主な差異は、ポリペプチ
ドビーズの強度が、通常のタンパク質転写(図4A)についてより高く、そして
組み合わせ方法(図4D)についてより低いことであった。このことにより、本
発明の組み合わせ方法が、劣った結果を提供したと解釈されるべきではない。な
ぜならば、タンパク質の消化が、それらの染色特性を改変し得ることに注目すべ
きだからである。ゲルの中に残留するタンパク質は、IFG法および組み合わせ
方法の両方において非常に低かった(図5Bおよび5D)。
【0075】 第2の実験では、これらのサンプルを、ペプチド質量フィンガープリンティン
グ検出のためにMALDI−MSを用いて分析した。
【0076】 これらの試験の結果を、表1に要約する。OSDTプロセスに基づく最近の結
果は、以前に、塩基性でかつ高分子量のタンパク質の部分的トランスブロットに
関して、上記に指摘した問題を強調した。この場合において、リゾチーム(pI
9.2)および膵臓トリプシンインヒビター(pI 9.3)ならびにミオシ
ン(分子量約200kDa)について、同定を獲得し得なかった。IFG消化技
術は、ほとんどのタンパク質を正確に同定するのに十分なペプチドを得るのに十
分ではなかった。部分的IFG、次いでOSDTの組み合わせ方法は、タンパク
質同定に関して全体として最も良い結果を提供した。9個のタンパク質の全てを
、分析したタンパク質のリゾチームの高pI(図6A〜6CにおけるMALDI
−MSスペクトルを参照のこと)およびミオシンの高分子量(図7A〜7Cにお
けるMALDI−MSスペクトルを参照のこと)にもかかわらず同定した。図6
A、7Aは、OSDTに関し、図6B、7Bは、IFG消化に関し、そして図6
C、7Cは、本発明の組み合わせ方法に関する。組み合わせ手順において、生成
した多数のフラグメント、および内部較正のために用いた分子量(m.w.)1
498.82および2095.08のマーカータンパク質の多数のフラグメント
化に注目のこと。
【0077】
【表1】 1 pIおよび分子量は、「Compute pI/Mw」ツール(ExPAS
yサーバー上で入手可能)を用いて計算した。 2 ペプチドの数は、(FindModツールにより決定される)試験下のタン
パク質の正確な酵素的残基特異的フラグメントに対応するペプチドの数を同定し
た。 3 +/−:ペプチド質量フィンガープリントを用いるタンパク質の正確な同定
/不正確な同定は、PeptIdent(ExPASyサーバー上で利用可能)
により決定されるように、MALDI−MSスペクトルから得た。 4 ミオシンを、TREMBLデータベースを用いて、ウサギ骨格筋から正確に
同定した。
【0078】 従って、本発明の方法は、広範なpI値および分子量を有するタンパク質を同
定し得ることを示した。第1に、トリプシンは、質量および/またはpIの制限
なしに、ゲル中でタンパク質を消化した。この工程は、いくつかの失敗した切断
に対応する高い平均分子量のペプチドを生じたが、それらのより低い分子量は、
本来のタンパク質の分子量よりも低かった。いくつかのペプチドについて、pI
および疎水性はまた、タンパク質の全体よりも低かった。第2に、これらのペプ
チドを、電気的ブロッティングにより容易に抽出し、そしてOSDT手順の間に
再び消化した。本方法は、良好な質量スペクトルを与え、そして引き続き9個の
分析したタンパク質から9個について同定した。
【0079】 上記に言及したミオシンタンパク質は、たとえ0.01% SDSを有するC
APS緩衝液を用いる場合でさえ、従来の方法によりイムノブロットされ得ない
。しかし、ミオシンタンパク質を、上記のトランスブロッティング手順によりイ
ムノブロットし得る。モノクローナル抗体の使用により、ミオシンをPVDF膜
上で検出し得る。
【0080】 上記の刊行物の各々は、これらが本明細書に依存する程度まで、本明細書中で
参考として援用される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、本発明において使用され得る2種類のブロッティング「サンドイッチ
」の模式図である。
【図2】 図2は、本発明において使用され得る2種類のブロッティング「サンドイッチ
」の模式図である。
【図3】 図3は、時間に対する印加電圧のプロットであり、本発明の方法における電気
的ブロッティングでの使用のための交流電圧の生成を示す。
【図4】 図4A〜4Dは、収集膜上に存在する染色されたポリペプチドバンドを示し、
このタンパク質およびタンパク質フラグメントは、それぞれ、コントロール(4
A)、IFG消化(4B)、OSDT(4C)および本発明の組み合わせ方法(
4D)について、転写された。
【図5】 図5A〜5Dは、収集膜上に存在する染色されたポリペプチドバンドを示し、
このタンパク質およびタンパク質 フラグメントは、それぞれ、コントロール(
5A)、IFG消化(5B)、OSDT(5C)および本発明の組み合わせ方法
(5D)について、転写された。
【図6A】 図6A〜6Cは、それぞれ、IFG(6A)、OSDT(6B)および本発明
の組み合わせ方法(6C)について、ミオシンおよびニワトリリゾチームから得
られたMALDI−TOF MSスペクトルを示す。
【図6B】 図6A〜6Cは、それぞれ、IFG(6A)、OSDT(6B)および本発明
の組み合わせ方法(6C)について、ミオシンおよびニワトリリゾチームから得
られたMALDI−TOF MSスペクトルを示す。
【図6C】 図6A〜6Cは、それぞれ、IFG(6A)、OSDT(6B)および本発明
の組み合わせ方法(6C)について、ミオシンおよびニワトリリゾチームから得
られたMALDI−TOF MSスペクトルを示す。
【図7A】 図7A〜7Cは、それぞれ、IFG(7A)、OSDT(7B)および本発明
の組み合わせ方法(7C)について、ミオシンおよびニワトリリゾチームから得
られたMALDI−TOF MSスペクトルを示す。
【図7B】 図7A〜7Cは、それぞれ、IFG(7A)、OSDT(7B)および本発明
の組み合わせ方法(7C)について、ミオシンおよびニワトリリゾチームから得
られたMALDI−TOF MSスペクトルを示す。
【図7C】 図7A〜7Cは、それぞれ、IFG(7A)、OSDT(7B)および本発明
の組み合わせ方法(7C)について、ミオシンおよびニワトリリゾチームから得
られたMALDI−TOF MSスペクトルを示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),AU,JP,U S (72)発明者 サンチェ, ジャン−シャルル スイス国 セーアッシュ−1208 ジュネー ブ, シュマン フランク−トマス 42 Fターム(参考) 2G045 BB51 DA36 FB01 FB05 4B033 NA01 NA30 NB25 NB35 NB36 NB63 ND04 ND05 4B063 QA11 QA18 QQ79 QR16 QR82 QS16 QS28 QS39 QX02 QX10

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 キットであって、以下: a)電気泳動ゲルに組み込むために適切な第1のポリペプチド切断試薬; b)電気泳動ゲル上で分離されたポリペプチドのトランスブロッティングにおけ
    る使用のために適切な、少なくとも1つの親水性膜であって、該膜は、該膜上に
    固定化された少なくとも1つの第2のポリペプチド切断試薬を有する、膜;およ
    び c)疎水性収集部材であって、トランスブロッティングによって該疎水性収集部
    材に転写された分離されたポリペプチドのフラグメントを該疎水性収集部材上で
    受けるために適切な、疎水性収集部材 を備える、キット。
  2. 【請求項2】 前記親水性膜および疎水性収集部材が、予め形成されたアセ
    ンブリとして提供される、請求項1に記載のキット。
  3. 【請求項3】 前記第2のポリペプチド切断試薬が、共有結合によって前記
    親水性膜上に固定化される、請求項1または2に記載のキット。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載のキットであって、ここで、前記第2のポリ
    ペプチド切断試薬が、(1)活性化カルボニル基、カルボン酸基、およびアミノ
    基と反応し得るカルボン酸誘導体基からなる群より選択される、前記親水性部材
    上の官能基と、(2)前記ポリペプチド切断試薬のアミノ基との間に形成される
    アミド結合を通して固定化される、キット。
  5. 【請求項5】 前記ポリペプチド試薬が酵素であり、該酵素が同じであって
    もよいし、または異なってもよい、請求項1、2、3または4に記載のキット。
  6. 【請求項6】 各酵素がプロテアーゼを含む、請求項5に記載のキット。
  7. 【請求項7】 前記プロテアーゼがトリプシンを含む、請求項6に記載のキ
    ット。
  8. 【請求項8】 請求項1、2、3、4、5、6または7に記載のキットであ
    って、さらに、 d)少なくとも1つのポリペプチドが単離されており、そして脱水されているゲ
    ルを少なくとも部分的に再水和するために適切な緩衝液、 を備える、キット。
  9. 【請求項9】 前記疎水性収集部材が、自己支持膜である、請求項1、2、
    3、4、5、6、7または8に記載のキット。
  10. 【請求項10】 電気泳動によってゲル上で単離されているポリペプチドを
    同定または特徴付ける方法であって、該方法は、以下の工程: a)少なくとも1つのポリペプチドが単離されているゲルを提供する工程; b)該ゲルに第1のポリペプチド切断試薬を組み込む工程; c)少なくとも1つの第2のポリペプチド切断試薬を固定化される、少なくとも
    1つの親水性膜を、該ゲルに隣接して提供する工程; d)疎水性収集部材を提供する工程であって、該疎水性収集部材は、該疎水性収
    集部材上でトランスブロッティングによって該ゲルから該疎水性収集部材に転写
    されたポリペプチドのフラグメントを受けるために適切であって、該疎水性層は
    、該ポリペプチドのフラグメントの移動の方向に、該親水性膜にわたって位置付
    けされる、工程; e)完全ゲルから該ポリペプチドをトランスブロッティングする工程であって、
    該第2のポリペプチド切断試薬によってポリペプチドをフラグメントへと切断さ
    せるに有効な条件下で、該完全ゲル上で、該親水性膜を通して該疎水性層に該ポ
    リペプチドが単離された、工程;および f)該疎水性収集部材上で収集された該フラグメントを同定または特徴付ける、
    工程、 を包含する、方法。
  11. 【請求項11】 請求項10に記載の方法であって、さらに、以下の工程: g)前記フラグメントが由来する前記ポリペプチドを同定または特徴付ける工程
    、 を包含する、方法。
  12. 【請求項12】 請求項10または11に記載の方法であって、ここで、前
    記第1のポリペプチド切断試薬が、前記ゲルを脱水することによって該ゲルに組
    み込まれ、そして次いで、該ゲルを、該ポリペプチド切断試薬を含む緩衝液を用
    いて少なくとも部分的に再水和する工程、 を包含する、方法。
  13. 【請求項13】 請求項10、11または12に記載の方法であって、ここ
    で、前記第2のポリペプチド切断試薬の固定化が、該第2のポリペプチド切断試
    薬の前記親水性膜への共有結合による固定化である、方法。
  14. 【請求項14】 請求項10、11、12または13に記載の方法であって
    、ここで、両方の前記ポリペプチド切断試薬が酵素であり、該酵素が、同じであ
    ってもよいし、または異なってもよい、方法。
  15. 【請求項15】 前記酵素のいずれかまたは両方が、前記ポリペプチドの主
    鎖において該ポリペプチドを切断する、請求項14に記載の方法。
  16. 【請求項16】 前記酵素のいずれかまたは両方が、前記ポリペプチドの側
    鎖において該ポリペプチドを切断する、請求項14に記載の方法。
  17. 【請求項17】 前記両方の酵素がトリプシンであり、そして前記電気的ブ
    ロッティングが8〜9のpHの緩衝液において実施される、請求項14に記載の
    方法。
  18. 【請求項18】 請求項10、11、12、13、14、15、16または
    17に記載の方法であって、ここで、前記電気的ブロッティングが実施される電
    圧が、前記切断試薬の近接において前記ポリペプチドの滞留時間を延長させるた
    めに、通常の転写よりもゆっくり提供するように調整される。方法。
  19. 【請求項19】 請求項10、11、12、13、14、15、16、17
    または18に記載の方法であって、ここで、前記電気的ブロッティングが、(1
    )アノードからカソードへの不連続な電流、または(2)カソード方向に対して
    該アノードにおいて偏りのある交流、のいずれかを提供する条件下で実施される
    、方法。
  20. 【請求項20】 請求項10、11、12、13、14、15、16、17
    、18または19に記載の方法であって、ここで、前記フラグメントが、質量分
    析によって同定される、方法。
  21. 【請求項21】 請求項20に記載の方法であって、ここで、前記膜が、マ
    トリクス補助レーザー脱離/イオン化飛行時間型分析法によって直接走査され、
    そして該走査により得られたデータが、コンピュータプログラムを使用してデー
    タベースと比較されて、自動化ポリペプチド同定を提供する、方法。
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