JP2003035714A - Method for detection of existence of binding capacity of specimen to protein and marker protein generated in solution using expression vector used in the same as well as method of preparing the same - Google Patents

Method for detection of existence of binding capacity of specimen to protein and marker protein generated in solution using expression vector used in the same as well as method of preparing the same

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JP2003035714A
JP2003035714A JP2001221963A JP2001221963A JP2003035714A JP 2003035714 A JP2003035714 A JP 2003035714A JP 2001221963 A JP2001221963 A JP 2001221963A JP 2001221963 A JP2001221963 A JP 2001221963A JP 2003035714 A JP2003035714 A JP 2003035714A
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JP
Japan
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protein
fluorescent
gene
labeled
test substance
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Noriko Kato
則子 加藤
Naoaki Okamoto
直明 岡本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method which detects the existence of the binding capacity of a specimen to a protein and to provide a method in which the action of the specimen especially on a hormone receptor can be analyzed precisely. SOLUTION: The method which detects the existence of the binding capacity of a specimen to a protein is provided with a process (1) in which the protein labeled with a fluorescent material is made to exist in a solution and a process (2) in which the specimen is made to act on the labeled protein described in the process (1) while the fluorescent intensity from the fluorescent material is being measured continuously and in which the existence of the binding capacity of the specimen to the protein is determined on the basis of a change in the obtained continuous fluorescent intensity.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、蛋白質、特にホル
モンレセプター、に対する被検物質の結合能の有無を検
出する方法、並びにその方法に使用するために発現ベク
ターを用いて溶液中で生成された標識蛋白質およびその
製造方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for detecting the presence or absence of the binding ability of a test substance to a protein, especially a hormone receptor, and a method for producing the same in a solution using an expression vector. The present invention relates to a labeled protein and a method for producing the labeled protein.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、蛋白質機能解析の研究は、蛋白質
をコードする遺伝子配列の解析が主な研究対象であっ
た。しかしながら、近年のヒトゲノム解析の急速な進展
により、蛋白質機能解析研究の方向は、細胞内に存在す
る遺伝子の解析から、そのような遺伝子から合成される
蛋白質の動態や、その機能の解析へと移行しつつある。
2. Description of the Related Art Conventionally, research on protein functional analysis has been mainly conducted on the analysis of gene sequences encoding proteins. However, due to the rapid progress of human genome analysis in recent years, the direction of protein functional analysis research is shifting from the analysis of genes existing in cells to the dynamics of proteins synthesized from such genes and the analysis of their functions. I am doing it.

【0003】生体内では、特異的な機能を有する様々な
分子(例えば、酵素および受容体等の機能蛋白質;細胞
構造を保持する蛋白質;並びに、脂質、糖鎖蛋白質、お
よびイオン等の生物学的活性分子等)が、さまざまな遺
伝子発現やシグナル伝達に応じて常に変動しており、そ
のような変動によって生命機構が維持されている。例え
ば、蛋白質の生体機能を正確に観測し、且つ解析するた
めには、本来得られるべき機能を発揮できる立体構造を
維持した蛋白質について、分子レベルでその動態を観測
する必要がある。そのための手段として、従来では、目
的の蛋白質を標識物質で標識して追跡する方法が一般的
に使用されている。
In vivo, various molecules having specific functions (for example, functional proteins such as enzymes and receptors; proteins that retain cell structure; and biological proteins such as lipids, sugar chain proteins, and ions) (Active molecule, etc.) constantly fluctuates in response to various gene expressions and signal transduction, and such fluctuations maintain the life mechanism. For example, in order to accurately observe and analyze the biological function of a protein, it is necessary to observe the dynamics of the protein that maintains a three-dimensional structure capable of exhibiting the originally desired function at the molecular level. As a means for that purpose, conventionally, a method of labeling a target protein with a labeling substance and tracking it is generally used.

【0004】例えば、目的の蛋白質を標識する従来法の
1つは蛍光標識法である(Cytometry 2000 Dec 1;41
(4):316-20:Lipopolysaccharide(LPS) labeled with Al
exa 488hydrazide as a novel probe for LPS binding
studies. Triantafilou K, Triantafilou M, Fernandez
N.)。これは、FITC(即ち、フルオセレインイソ
チオシアネート)やアレクサ等の蛍光物質を非特異的に
蛋白質へ吸着させる方法である。しかしながら、このよ
うな蛍光標識法は、レセプター・リガンド反応や抗原・
抗体反応等、蛋白質と他の物質との間に生じる相互作用
を解析する場合には、問題の蛋白質の立体構造に変位が
生じ易く、正確な解析結果を得ることは難しい。
For example, one of the conventional methods for labeling a target protein is a fluorescent labeling method (Cytometry 2000 Dec 1; 41.
(4): 316-20: Lipopolysaccharide (LPS) labeled with Al
exa 488 hydrazide as a novel probe for LPS binding
studies. Triantafilou K, Triantafilou M, Fernandez
N.). This is a method of nonspecifically adsorbing a fluorescent substance such as FITC (that is, fluorescein isothiocyanate) and Alexa onto a protein. However, such a fluorescent labeling method can
When analyzing the interaction between a protein and another substance such as an antibody reaction, it is difficult to obtain an accurate analysis result because the three-dimensional structure of the protein in question is likely to be displaced.

【0005】また、上記の蛍光標識法よりも特異性や感
度の点で優れた従来法として、遺伝子導入細胞を使用し
て目的とする蛋白質を生成する方法がある。例えば、蛍
光緑色蛋白(以下、GFPと略す)を標識物質として使
用する方法は(Biotechniques 1995 Oct;19(4):650-5 R
elated Articles, Books Green fluorescent proteinas
a reporter of gene expression and protein localiz
ation. Kain SR, Adams M, Kondepudi A, Yang TT, War
d WW, Kitts P.)に開示されている。この方法は、目的
蛋白質をコードする遺伝子とGFPをコードする遺伝子
とを同一ベクター内に組み込み、これを細胞内に導入
し、GFPおよび目的蛋白質の融合蛋白質を発現させて
標識目的蛋白質を得るものである。ここで、標識物質と
して使用されるGFPは、オワンクラゲ由来の生体分子
であり、生体毒性のないことは既に知られている。ま
た、目的蛋白質へのGFPの結合は、該蛋白質の末端に
対して選択的に行うことができる。従って、このような
技術を用いれば、目的蛋白質の立体構造を生理機能的に
保持したままで、その挙動を観察できる。
Further, as a conventional method superior in specificity and sensitivity to the above-mentioned fluorescence labeling method, there is a method of producing a target protein using a transgenic cell. For example, a method using fluorescent green protein (hereinafter abbreviated as GFP) as a labeling substance is described in (Biotechniques 1995 Oct; 19 (4): 650-5 R
elated Articles, Books Green fluorescent proteinas
a reporter of gene expression and protein localiz
ation. Kain SR, Adams M, Kondepudi A, Yang TT, War
d WW, Kitts P.). In this method, a gene encoding a target protein and a gene encoding GFP are incorporated into the same vector, and this is introduced into a cell, and a fusion protein of GFP and the target protein is expressed to obtain a labeled target protein. is there. Here, it is already known that GFP used as a labeling substance is a biomolecule derived from Owan jellyfish and has no biotoxicity. Further, the binding of GFP to the target protein can be selectively carried out at the ends of the protein. Therefore, by using such a technique, the behavior of the target protein can be observed while the physiological structure of the target protein is retained.

【0006】このような方法によって蛍光標識された目
的蛋白質の細胞内における挙動を観察する手段は、位相
差顕微鏡や微分干渉顕微鏡で観測するのが一般的であ
る。しかしながら、これらの顕微鏡の解像力はせいぜい
0.数μm程度である。従って、生きた細胞内のミクロ
な構造を画像として観察するには十分であっても、蛋白
質の相互作用を微細に解析するために不十分である。
The means for observing the intracellular behavior of the target protein fluorescently labeled by such a method is generally observed by a phase contrast microscope or a differential interference microscope. However, the resolution of these microscopes is at most 0. It is about several μm. Therefore, even though it is sufficient for observing the microscopic structure in living cells as an image, it is not sufficient for finely analyzing protein interactions.

【0007】或いは、そのような目的蛋白質の細胞内に
おける挙動は、近年になって開発された蛍光相関分光法
(以下、FCSと略す;Fluorescence Correlation Spe
ctroscopy)を利用しても行うことができる。FCS
は、蛍光で標識した標的分子の媒質中における揺らぎ運
動を測定し、測定された揺らぎを自己相関関数に当ては
めることにより、分子の数および大きさ等の物理量を算
出する方法である。このような方法を用いて、測定系に
存在する蛍光標識蛋白質の分子の数および大きさ等の物
理量を求めることで、その存在状態を継時的に測定し、
それによって目的蛋白質と他の分子の間の相互作用を微
細に解析することができる。
[0007] Alternatively, the behavior of such a protein of interest in the cell is the fluorescence correlation spectroscopy (hereinafter abbreviated as FCS; Fluorescence Correlation Spe) developed in recent years.
You can also use ctroscopy). FCS
Is a method of calculating a physical quantity such as the number and size of molecules by measuring the fluctuation motion of a fluorescently labeled target molecule in a medium and applying the measured fluctuation to an autocorrelation function. By using such a method, by determining the physical quantity such as the number and size of the molecules of the fluorescently labeled protein present in the measurement system, the existing state thereof is continuously measured,
Thereby, the interaction between the target protein and other molecules can be analyzed finely.

【0008】更に、前記記載のFCSの生物学的応用例
として、生きた細胞内に導入したGFPを計測したFC
S計測の方法が報告されている(Proc.Natl.Acad.Sci.U
SA vol96,pp10123-10128,1999)。前記文献によると、
シグナルを受けていない定常状態であっても、細胞内に
おける複数の大きさの分子との会合が生じることが指摘
されている。即ち、従来のFCSによる方法では、目的
とする分子を、細胞内に存在する状態で安定して測定
し、正確な解析を達成することは非常に困難である。
Furthermore, as a biological application example of the above-mentioned FCS, FC in which GFP introduced into living cells is measured
The method of S measurement has been reported (Proc.Natl.Acad.Sci.U
SA vol96, pp10123-10128, 1999). According to the literature,
It has been pointed out that even in the steady state, where no signal is received, association with molecules of multiple sizes within the cell occurs. That is, it is very difficult for the conventional FCS method to stably measure the target molecule in the state existing in the cell and achieve accurate analysis.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上記事情に鑑み、本発
明の目的は、蛋白質に対する被検物質の結合能の有無を
検出する方法、特に、ホルモンレセプターに対する被検
物質の作用、を正確に解析できる方法を提供することで
ある。
In view of the above circumstances, an object of the present invention is to accurately analyze a method for detecting the presence or absence of the binding ability of a test substance to a protein, particularly the action of the test substance on a hormone receptor. It is to provide a possible method.

【0010】特に、FCSによる蛍光分子計測を利用
し、安定に蛍光標識分子の挙動を解析することによっ
て、被検物質のホルモンレセプターに対する作用を正確
に検出できる方法および装置を提供することである。具
体的には、解析したい生体分子に標識された蛍光物質を
安定して蛍光させること、細胞内の分子との無意味な会
合を減らすことによりノイズを低減すること、および生
体分子を溶液中に安定して構築し、簡便で再現性の高い
検出系を提供することである。
In particular, it is an object of the present invention to provide a method and an apparatus capable of accurately detecting the action of a test substance on a hormone receptor by stably analyzing the behavior of the fluorescent labeled molecule by utilizing the fluorescent molecule measurement by FCS. Specifically, it is possible to stably fluoresce a fluorescent substance labeled on a biomolecule to be analyzed, reduce noise by reducing meaningless association with intracellular molecules, and to add biomolecules in a solution. The object is to provide a detection system that is constructed stably and is simple and highly reproducible.

【0011】また、本発明の目的は、上述の方法に使用
するための発現ベクターを用いて溶液中で生成された標
識蛋白質およびその製造方法を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a labeled protein produced in solution using an expression vector for use in the above method and a method for producing the labeled protein.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明者らは、まず、細胞内での無意味な分子との
会合を排除できる検出系を達成するためには、細胞内か
ら目的とする蛋白質を抽出し、均一な状態として溶液中
に存在させることが必要であることに考え至った。その
発想を基に、鋭意研究の結果、遺伝子光学的方法の一種
である試験管内転写および発現法(in vitro translati
on/expression;無細胞転写法)を利用し、蛍光蛋白質と
所望の蛋白質(例えば、ホルモンレセプター)との融合
蛋白質を試験内で作製することを可能にした。これを用
いて、単一で、細胞内のような会合を生じさせる不純物
のない状態を作り、これによって上記課題を解決する手
段を見出した。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above-mentioned problems, first of all, in order to achieve a detection system capable of eliminating association with meaningless molecules in cells, It was thought that it was necessary to extract the target protein from the above and to make it exist in the solution in a uniform state. Based on this idea, as a result of earnest research, in vitro translati
on / expression; cell-free transcription method) was used to make it possible to produce a fusion protein of a fluorescent protein and a desired protein (eg, hormone receptor) in a test. Using this, a single means was created in which there is no impurity causing intracellular association, and a means for solving the above problems was found.

【0013】即ち、本発明は、 1. 蛋白質に対する被検物質の結合能の有無を検出す
る方法であって; (1)蛍光物質で標識された蛋白質を溶液中に存在させ
ることと; (2)前記蛍光物質からの蛍光強度を継時的に測定しな
がら、(1)に記載の標識された蛋白質に対して被検物
質を作用させ、得られた継時的な蛍光強度の変化を基
に、前記蛋白質に対する被検物質の結合能の有無を判定
することと;を具備する方法; 2. 上記1に記載の蛋白質に対する被検物質の結合能
の有無を検出する方法であって、更に、 (3)(2)で得られた継時的な蛍光強度の変化と、前
記被検物質の非存在下で得られる継時的な蛍光強度の変
化との比較に基づき、前記蛋白質に対する被検物質の結
合能の有無を判定することと;を具備する方法; 3. 上記1または2の何れか1項に記載の検出方法で
あって、前記(1)が、 (a)前記蛋白質をコードする遺伝子と、前記蛋白質を
標識するための蛍光物質をコードする遺伝子と、細胞外
で前記蛋白質をコードする遺伝子を発現するためのプロ
モーターをベクターに組み込み発現ベクターを構築する
ことと; (b)(a)に記載の遺伝子の発現および転写、並びに
蛋白質生成が可能な条件にある溶液中に前記発現ベクタ
ーを存在させ、前記蛍光物質で標識された蛋白質を生成
することと;を具備する方法; 4. 前記蛋白質が、ホルモンレセプター、抗原および
抗体からなる群より選択されることを特徴とする上記1
から3の何れか1項に記載の方法; 5. 前記蛋白質がエストロゲンレセプターであること
を特徴とする上記1から3の何れか1項に記載の検出方
法; 6. 上記3に記載の検出方法であって、前記蛋白質が
エストロゲンレセプターβであり、前記標識用蛍光物質
が蛍光緑色蛋白であり、前記プロモーターがT3、T7
またはSP6からなる群より選択された発現ベクターで
あることを特徴とする検出方法; 7. 上記1から6の何れか1項に記載の検出方法であ
って、測定および判定が蛍光相関分光法によって実行さ
れることを特徴とする検出方法; 8. 蛍光標識された蛋白質の製造方法であって、 (a)前記蛋白質をコードする遺伝子と、前記蛋白質を
標識するための蛍光物質をコードする遺伝子と、溶液中
で前記蛋白質をコードする遺伝子を発現するためのプロ
モーターをベクターに組み込み発現ベクターを構築する
ことと; (b)(a)に記載の遺伝子の発現および転写、並びに
蛋白質生成が可能な条件にある溶液中に前記発現ベクタ
ーを存在させ、前記蛍光物質で標識された蛋白質を生成
することとを具備する製造方法; 9. 上記8に記載の標識された蛋白質の製造方法であ
って、前記蛋白質がエストロゲンレセプターβであり、
前記標識用蛍光物質が蛍光緑色蛋白であり、前記プロモ
ーターがT3、T7またはSP6からなる群より選択さ
れた発現ベクターであることを特徴とする製造方法; 10. 上記8または9に記載の製造方法により製造さ
れた標識された蛋白質;である。
That is, the present invention is as follows: A method for detecting the presence or absence of the binding ability of a test substance to a protein; (1) the presence of a protein labeled with a fluorescent substance in a solution; (2) the fluorescence intensity from the fluorescent substance is continuously applied. Of the labeled substance according to (1) while performing the quantitative measurement, the test substance is allowed to act on the labeled protein, and the binding ability of the test substance to the protein is determined based on the resulting change in fluorescence intensity over time. Determining the presence or absence of 1 .; A method for detecting the presence or absence of the ability of a test substance to bind to the protein according to 1 above, further comprising (3) (2) the change in the fluorescence intensity over time and the test substance 2. determining the presence or absence of the binding ability of the test substance to the protein based on the comparison with the change in the fluorescence intensity over time obtained in the absence thereof; The detection method according to any one of 1 or 2 above, wherein (1) includes (a) a gene encoding the protein, and a gene encoding a fluorescent substance for labeling the protein; Constructing an expression vector by incorporating a promoter for expressing a gene encoding the protein extracellularly into a vector; and (b) under the conditions that allow expression and transcription of the gene and protein production described in (a). 3. The step of causing the expression vector to exist in a solution to produce a protein labeled with the fluorescent substance; 1 above, wherein the protein is selected from the group consisting of hormone receptors, antigens and antibodies
4. The method according to any one of 1 to 3; 5. The detection method according to any one of 1 to 3 above, wherein the protein is an estrogen receptor; 4. The detection method according to the above 3, wherein the protein is estrogen receptor β, the fluorescent substance for labeling is fluorescent green protein, and the promoters are T3 and T7.
Or a detection method characterized by being an expression vector selected from the group consisting of SP6; 7. The detection method according to any one of 1 to 6 above, wherein the measurement and the determination are performed by fluorescence correlation spectroscopy; A method for producing a fluorescently labeled protein, comprising: (a) expressing a gene encoding the protein, a gene encoding a fluorescent substance for labeling the protein, and a gene encoding the protein in a solution. Constructing an expression vector by incorporating a promoter for the expression into a vector; (b) allowing the expression vector to exist in a solution under conditions that allow expression and transcription of the gene described in (a) and protein production, and 8. Producing a protein labeled with a fluorescent substance; 9. The method for producing a labeled protein according to 8 above, wherein the protein is estrogen receptor β,
10. The production method, wherein the labeling fluorescent substance is a fluorescent green protein, and the promoter is an expression vector selected from the group consisting of T3, T7 or SP6; A labeled protein produced by the production method described in 8 or 9 above.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】I.蛋白質に対する被検物質の結
合能の有無を検出する方法 1.概要 本発明に従うと、蛋白質に対する被検物質の結合能の有
無を検出する方法が提供される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Method for detecting presence / absence of binding ability of test substance to protein 1. Outline According to the present invention, a method for detecting the presence or absence of the binding ability of a test substance to a protein is provided.

【0015】ここでいう「蛋白質」とは、ホルモンレセ
プター、抗原および抗体等の蛋白質をいい、特定の物質
と特異的に結合する性質のある蛋白質である。即ち、そ
のような蛋白質に特異的に結合する物質を検出するため
に、本発明を使用することが好ましい。以下、ホルモン
レセプターを例とする態様に関して説明するが、本発明
は、ホルモンレセプターに限定されるものではなく、そ
の他の蛋白質に関しても同様に実施することが可能であ
る。
The term "protein" as used herein refers to proteins such as hormone receptors, antigens and antibodies, and has a property of specifically binding to a specific substance. That is, it is preferable to use the present invention to detect a substance that specifically binds to such a protein. Hereinafter, an embodiment using a hormone receptor will be described, but the present invention is not limited to the hormone receptor, and can be similarly applied to other proteins.

【0016】本発明における好適な要件として、蛋白質
は、自然界では細胞内に存在する筈のものをいう。従っ
て、本発明では、細胞内から所望の蛋白質を取り出す
か、人工的に製造した蛋白質を、適宜の溶液中に存在さ
せることによって、被検物質との溶液中での反応を実行
するものである。溶液中に存在し得なかった蛋白質を溶
液中で反応させることは、結合反応および測定のために
必要な条件を好ましいものとし、所望の測定法への適用
を可能にする。蛋白質と被検物質との結合反応を継時的
に監視し測定する要望がある場合には、結合反応による
変化を形態学的或いは運動力学的な手法で測定すること
が都合がよい。蛋白質および被検物質の両方が形態的特
徴を有する場合には形態学的手法も可能であるが、多く
は非常に微小な形態学的変化を伴うので、運動力学的な
変化を測定するのが測定精度を高める上で好ましい。
As a preferred requirement in the present invention, a protein means a protein that should exist in cells in nature. Therefore, in the present invention, a reaction with a test substance in a solution is carried out by taking out a desired protein from cells or by allowing an artificially produced protein to exist in an appropriate solution. . Reacting a protein that could not have been in solution in solution favors the binding reaction and the conditions necessary for the assay and allows application to the desired assay. When there is a demand to continuously monitor and measure the binding reaction between a protein and a test substance, it is convenient to measure the change due to the binding reaction by a morphological or kinematic method. Morphological techniques are also possible when both the protein and the test substance have morphological characteristics, but many involve very small morphological changes, so it is important to measure kinematic changes. It is preferable for improving the measurement accuracy.

【0017】2.ホルモンレセプターに対する被検物質
の作用の有無を検出する方法 本発明の1側面において、ホルモンレセプターに対する
被検物質の作用の有無を検出する方法が提供される。
2. Method for detecting presence or absence of action of test substance on hormone receptor In one aspect of the present invention, a method for detecting presence or absence of action of test substance on a hormone receptor is provided.

【0018】本発明の態様に従って検出される「被検物
質」は、所望のホルモンレセプターに対して作用する本
来のリガンド以外の化学物質を意味する。従って、内分
泌攪乱性が疑われている如何なる化学物質についても、
本発明に従って検査することが可能である。
“Analyte” as detected in accordance with an aspect of the present invention means a chemical substance other than the original ligand that acts on the desired hormone receptor. Therefore, for any chemical suspected of endocrine disrupting properties,
It is possible to test according to the invention.

【0019】ここで使用する「ホルモンレセプターに対
する被検物質の作用」の語は、所望のホルモンレセプタ
ーに対する被検物質の作用であって、該ホルモンレセプ
ターに本来のリガンドによって生じる生理的作用に疑似
する作用を示し、例えば、所望のホルモンレセプターの
リガンド結合領域に被検物質が結合すること、即ち、所
望のホルモンレセプターのリガンド結合領域に対して被
検物質が親和性を示すこと、更に、そのような結合の結
果、被検物質がホルモンレセプターの存在状態に影響を
与えることを含む。ここで、「被検物質がホルモンレセ
プターの存在状態に影響」するとは、該レセプターへの
被検物質の結合により、該レセプター1分子の大きさに
変化が生じることを示す。例えば、被検物質が通常は1
量体で存在するホルモンレセプターに結合し、それによ
って該ホルモンレセプターが2量体化するような作用も
含まれる。ここで使用する「試験管内」の語は、便宜上
使用する語であり、特に、必ずしも細胞を必要としな
い、または細胞を含まない(即ち、細胞フリーの)イン
ビトロのアッセイ系を示す。従って、文字通りに「試験
管の内部」のみを示すものではない。本発明に従う検出
方法および製造方法は、試験管、ビーカー、マイクロチ
ューブ、マルチウェルプレートおよびその他の容器、並
びに必要な液量を保持できる平面の何れにおいても実施
することができる。また、本明細書においては「溶液
中」の語もここで使用する「試験管内」の語と同義で使
用する。
As used herein, the term "action of the test substance on the hormone receptor" refers to the action of the test substance on the desired hormone receptor and mimics the physiological action caused by the original ligand of the hormone receptor. Exhibits an action, for example, that the test substance binds to the ligand binding region of the desired hormone receptor, that is, that the test substance shows an affinity for the ligand binding region of the desired hormone receptor, and As a result of such binding, the test substance affects the existence state of the hormone receptor. Here, “the test substance affects the existing state of the hormone receptor” means that the size of one molecule of the receptor is changed by the binding of the test substance to the receptor. For example, the test substance is usually 1
It also includes the action of binding to a hormone receptor present in a dimer, thereby causing the hormone receptor to dimerize. As used herein, the term "in vitro" is used for convenience and specifically refers to an in vitro assay system that does not necessarily require cells or does not contain cells (ie, cell-free). Therefore, it does not literally indicate only "the inside of the test tube". The detection method and the production method according to the present invention can be carried out in any of test tubes, beakers, microtubes, multiwell plates and other containers, and a plane capable of holding a required amount of liquid. In addition, in the present specification, the term "in solution" is also used synonymously with the term "in vitro" used herein.

【0020】本発明の態様に従うと、当該検出方法は、
蛍光物質で標識された蛋白質からの蛍光強度を継時的に
測定しながら、被検物質を作用させたときに得られる変
化の有無および/または量に基づいて被検物質の結合能
の有無を判定できる任意の測定法、好ましくは蛍光相関
分光法(以下、FCSと称す)を用いて行われる。即
ち、蛍光物質で標識されたホルモンレセプターを溶液中
に存在させ、被検物質を該標識されたホルモンレセプタ
ーに作用させ、そこにおいて存在する分子の状態をFC
Sにより解析する。
According to an embodiment of the present invention, the detection method comprises
While continuously measuring the fluorescence intensity from the protein labeled with the fluorescent substance, the presence or absence of the change and / or the amount obtained when the test substance is allowed to act is used to determine the binding ability of the test substance. Any determinable measurement method, preferably fluorescence correlation spectroscopy (hereinafter referred to as FCS), is used. That is, a hormone receptor labeled with a fluorescent substance is allowed to exist in a solution, a test substance is allowed to act on the labeled hormone receptor, and the state of molecules present therein is controlled by FC
Analyze by S.

【0021】3.蛍光標識ホルモンレセプター 本発明に従って使用される蛍光標識ホルモンレセプター
は、蛍光物質により標識されたホルモンレセプターであ
る。
3. Fluorescent Labeled Hormone Receptor The fluorescent labeled hormone receptor used according to the present invention is a hormone receptor labeled with a fluorescent substance.

【0022】本発明に従って使用されるホルモンレセプ
ターは、細胞膜に存在するレセプター、細胞質内に存在
するレセプター、または核内に存在するレセプターの何
れであってもよい。特に、細胞質内に存在するレセプタ
ーが好ましく、核内に存在するレセプターがより好まし
い。
The hormone receptor used according to the present invention may be either a receptor present in the cell membrane, a receptor present in the cytoplasm or a receptor present in the nucleus. In particular, the receptor present in the cytoplasm is preferable, and the receptor present in the nucleus is more preferable.

【0023】好ましいホルモンレセプターの例には、核
内ホルモンレセプタースーパーファミリーに属する蛋白
質、例えばエストロゲンレセプター、プロゲステロンレ
セプター、甲状腺ホルモンレセプターおよびグルココル
チコイドレセプター等が含まれる。特に好ましいレセプ
ターは、エストロゲンレセプターであり、ヒトエストロ
ゲンレセプターα(以下、hERαとも称する)および
ヒトエストロゲンレセプターβ(以下、hERβとも称
する)である。
Examples of preferred hormone receptors include proteins belonging to the nuclear hormone receptor superfamily such as estrogen receptor, progesterone receptor, thyroid hormone receptor and glucocorticoid receptor. Particularly preferred receptors are estrogen receptors, which are human estrogen receptor α (hereinafter also referred to as hERα) and human estrogen receptor β (hereinafter also referred to as hERβ).

【0024】また、後述するようにFCS技術は、分子
の大きさの変化を基に所望の解析を行う技術である。従
って、ホルモンレセプターに対して、本来のリガンドま
たは被検物質が作用する前と作用した後で、ホルモンレ
セプターの分子の大きさが変化することが望ましい。例
えば、ホルモンレセプターにリガンドまたは被検物質が
結合したことにより全体としての分子の大きさが大きく
なる等、サイズが変わる、或いは、リガンドの作用前は
該ホルモンレセプターは1量体で存在するが、リガンド
または被検物質の作用により2量体化若しくは多量体化
するようなレセプターは特に好ましい。
As will be described later, the FCS technique is a technique for performing a desired analysis based on changes in the size of molecules. Therefore, it is desirable that the molecular size of the hormone receptor changes before and after the action of the original ligand or the test substance on the hormone receptor. For example, the size of the molecule as a whole increases due to the binding of a ligand or a test substance to the hormone receptor, or the size of the molecule changes, or the hormone receptor exists as a monomer before the action of the ligand. Receptors that dimerize or multimerize by the action of a ligand or a test substance are particularly preferable.

【0025】例えば、エストロゲンレセプターは、エス
トロゲンレセプターにリガンドが結合すると2量体を形
成する。生理的条件下での細胞内におけるエストロゲン
の活性は、以下のように引き起こされる;エストロゲン
レセプターにエストロゲンが結合し複合体が形成される
こと、この複合体が2量体形成すること、前記2量体が
標的遺伝子の上流に位置するエストロゲン応答配列に結
合すること、更に該2量体にコアクチベーターが結合し
てすること、それにより遺伝子産物が転写および翻訳さ
れること。このように、エストロゲンの作用の発現過程
において、そのレセプターが2量体化されるようなホル
モンレセプターは、本発明に従って使用するのが特に好
ましい。
For example, the estrogen receptor forms a dimer when a ligand binds to the estrogen receptor. The activity of estrogen in cells under physiological conditions is caused as follows; binding of estrogen to an estrogen receptor to form a complex, dimerization of the complex, and the dimerization The body binds to an estrogen response element located upstream of the target gene, and further the coactivator binds to the dimer, whereby the gene product is transcribed and translated. Thus, hormone receptors whose receptors are dimerized during the course of the estrogen action are particularly preferred for use according to the invention.

【0026】本発明の態様に従って使用されるホルモン
レセプター蛋白質を標識するための蛍光物質は、蛋白質
として存在し、レーザー照射またはそれ自身のエネルギ
ーによって、蛍光、発光を始めとする光シグナルを発す
ることが望ましい。自然界においては、オワンクラゲか
ら抽出されたGFPであっても、その改変体であるYF
P、CFP、RFPであってもよい。更に、ウミシイタ
ケ由来の同様の蛍光蛋白質であってもよい。そのような
蛍光蛋白質は、例えば、緑色蛍光蛋白質(以下、GFP
と称する;Green Fluorescent Protein)、CFP(Cyan
Fluorescent Protein)、YFP(Yellow Fluorescent
Protein)およびRFP(Red Fluorescent Protein)
等である。これら蛍光蛋白質は、コードする遺伝子配列
をもつDNA断片を利用し、後述するとおり周知の遺伝
子組換え技術を用いることによって、ホルモンレセプタ
ー蛋白質と融合した形態の融合蛋白質として発現させる
ことが可能である。
The fluorescent substance for labeling the hormone receptor protein used according to the embodiment of the present invention exists as a protein, and can emit a light signal including fluorescence and light emission by laser irradiation or its own energy. desirable. In nature, even GFP extracted from Owan jellyfish is a modified form of YF.
It may be P, CFP or RFP. Further, a similar fluorescent protein derived from Renilla may be used. Such fluorescent proteins include, for example, green fluorescent protein (hereinafter referred to as GFP).
Green Fluorescent Protein), CFP (Cyan
Fluorescent Protein), YFP (Yellow Fluorescent
Protein) and RFP (Red Fluorescent Protein)
Etc. These fluorescent proteins can be expressed as a fusion protein in the form of being fused with the hormone receptor protein by using a DNA fragment having a gene sequence that encodes and using a well-known gene recombination technique as described later.

【0027】4.蛍光標識ホルモンレセプターの製造方
法 本発明に従って使用される蛍光標識ホルモンレセプター
は、遺伝子組換え技術を利用し構築した発現ベクターを
用いて試験管内で製造される。
4. Method for Producing Fluorescently Labeled Hormone Receptor The fluorescently labeled hormone receptor used in accordance with the present invention is produced in vitro using an expression vector constructed using a gene recombination technique.

【0028】従来のGFPのベクターでは、所望の蛋白
質を転写活性化するためのプロモーター配列が細胞内に
おいてのみ機能する機構を有している。従来では、この
ようなベクターを使用する場合には、哺乳類細胞や微生
物へ遺伝子導入し、宿主のRNA転写活性酵素を利用し
て使用することが必要がある。本発明者らは、このよう
な蛍光蛋白質のベクターの所望の蛋白質をコードする遺
伝子の上流に、RNA転写活性酵素合成に必要なRNA
プロモーターを導入した。このような発現ベクターを適
切な細胞フリーの系に、相当する酵素と共に存在させる
ことにより、発現ベクター中の遺伝子は転写活性化さ
れ、RNA合成が可能となり、所望の蛋白質が生成され
る。
The conventional GFP vector has a mechanism in which a promoter sequence for activating transcription of a desired protein functions only in cells. Conventionally, when such a vector is used, it is necessary to introduce the gene into a mammalian cell or microorganism and use the RNA transcription activating enzyme of the host. The inventors of the present invention have added RNA required for RNA transcriptase synthesis upstream of a gene encoding a desired protein in such a fluorescent protein vector.
A promoter was introduced. By allowing such an expression vector to be present in an appropriate cell-free system together with the corresponding enzyme, the gene in the expression vector is transcriptionally activated, RNA synthesis becomes possible, and a desired protein is produced.

【0029】本発明に従って使用されるベクターはRN
Aポリメラーゼプロモータ配列をもったベクターであ
る。また、本発明に従って使用されるプロモーターは、
例えば、T3、T7またはSP6などのRNAポリメラ
ーゼのためのプロモータである。
The vector used according to the invention is RN
A vector having an A polymerase promoter sequence. Further, the promoter used according to the present invention is
For example, promoters for RNA polymerases such as T3, T7 or SP6.

【0030】試験管内で所望の蛍光標識ホルモンレセプ
ターを合成するためには、まず始めに、所望の遺伝子を
導入した発現ベクターを構築する。例えば、細胞フリー
の条件で所望の遺伝子を発現するためのプロモーター配
列と、遺伝子導入に使用できる制限酵素部位とを有する
遺伝子を含むベクターに、蛍光蛋白質をコードする遺伝
子と所望するホルモンレセプターをコードする遺伝子と
を組み込めばよい。
In order to synthesize a desired fluorescent labeled hormone receptor in vitro, first, an expression vector into which a desired gene is introduced is constructed. For example, in a vector containing a gene having a promoter sequence for expressing a desired gene under cell-free conditions and a restriction enzyme site that can be used for gene transfer, encode a gene encoding a fluorescent protein and a desired hormone receptor. All you have to do is incorporate the gene.

【0031】具体的には、例えば、蛍光蛋白をコードす
る遺伝子と所望のホルモンレセプターをコードする遺伝
子との融合遺伝子を作製し、所望のベクターに組み込む
ことにより発現ベクターを構築することができる。例え
ば、T7RNAプロモーター配列を具備するpSPOR
T1(ライフテックオリエンタル社、プラスミドpSP
ORT1)に、GFP遺伝子の下流に所望のホルモンレ
セプター蛋白質をコードする遺伝子を融合し、GFP遺
伝子の上流に組み込めばよい。
Specifically, for example, an expression vector can be constructed by preparing a fusion gene of a gene encoding a fluorescent protein and a gene encoding a desired hormone receptor and incorporating the gene into a desired vector. For example, pSPOR having a T7 RNA promoter sequence
T1 (Lifetech Oriental, plasmid pSP
A gene encoding a desired hormone receptor protein may be fused to ORT1) downstream of the GFP gene and incorporated into the upstream of the GFP gene.

【0032】例えば、上述のホルモンレセプターをコー
ドする遺伝子と蛍光蛋白質をコードする遺伝子との融合
は、まず所望のホルモンレセプター遺伝子をクローニン
グし、発現ベクターに予め組み込まれた蛍光蛋白質遺伝
子と前記レセプター遺伝子とを発現ベクター内でライゲ
ーションさせることにより行うことができる。
For example, in the fusion of the above-mentioned hormone receptor-encoding gene with a fluorescent protein-encoding gene, the desired hormone receptor gene is first cloned, and the fluorescent protein gene and the receptor gene previously incorporated into an expression vector are combined. Can be ligated in an expression vector.

【0033】ライゲーションさせるために、蛍光蛋白質
遺伝子とレセプター遺伝子は、任意のマルチクローニン
グサイト配列を用いると効果的である。この配列は、制
限酵素による切断、およびリガーゼによるライゲーショ
ンを可能にする配列であって、且つ融合蛋白質の発現に
支障をきたさない程度の長さであれば特に限定されな
い。ここで、発現ベクターに予め組み込まれた蛍光蛋白
質遺伝子と前記レセプター遺伝子とをライゲーションさ
せるには、発現ベクターの保持するマルチクローニング
サイトが継ぎ目の役割を果たす。
For ligation, the fluorescent protein gene and the receptor gene are effectively used with arbitrary multi-cloning site sequences. This sequence is not particularly limited as long as it is a sequence that allows cleavage with a restriction enzyme and ligation with a ligase, and has a length that does not hinder the expression of the fusion protein. Here, in order to ligate the fluorescent protein gene previously incorporated in the expression vector and the receptor gene, the multi-cloning site held by the expression vector plays a role of a seam.

【0034】所望のプロモーターまたは蛍光蛋白質遺伝
子を予め組み込んだ発現ベクターは、市販のものを用い
ると簡便である。本発明に従って使用されるホルモンレ
セプター蛋白質をコードする遺伝子は、該蛋白質のアミ
ノ酸配列をコードするコード領域、即ち開始コドンから
終止コドンまでの遺伝子配列を少なくとも含んでいれば
よく、ホルモンレセプター蛋白質の発現に支障をきたさ
ない限り、開始コドンの上流配列および終止コドンの下
流配列を任意の長さで含むことができる。
It is convenient to use a commercially available expression vector in which the desired promoter or fluorescent protein gene has been previously incorporated. The gene encoding the hormone receptor protein used in accordance with the present invention may include at least the coding region encoding the amino acid sequence of the protein, that is, the gene sequence from the start codon to the stop codon, and is useful for expression of the hormone receptor protein. An upstream sequence of the start codon and a downstream sequence of the stop codon can be included in any length as long as they do not interfere.

【0035】例えばヒトエストロゲンレセプターβ遺伝
子(配列番号1にcDNAの配列を記載)の場合、コー
ド領域である99〜1688位の塩基配列を少なくとも
含んでいればよい。本発明において実際に作製された融
合遺伝子は、後述の実施例に記載のように、hERβ遺
伝子の53〜1735位の配列を含むものである。しか
し、融合遺伝子内におけるhERβ遺伝子の配列の長さ
は、hERβ遺伝子のクローニング条件、および融合遺
伝子の作製条件に応じて変化するものであるから、hE
Rβ遺伝子の配列の長さは、下記の実施例で作製された
ものに限定されるべきではない。
For example, in the case of the human estrogen receptor β gene (the cDNA sequence is shown in SEQ ID NO: 1), it suffices if it contains at least the nucleotide sequence at positions 99 to 1688 which is the coding region. The fusion gene actually produced in the present invention contains the sequence of positions 53 to 1735 of the hERβ gene, as described in Examples below. However, the length of the hERβ gene sequence within the fusion gene varies depending on the cloning conditions of the hERβ gene and the conditions for producing the fusion gene.
The sequence length of the Rβ gene should not be limited to that produced in the Examples below.

【0036】本発明に従って上述のホルモンレセプター
遺伝子と融合される蛍光蛋白質をコードする遺伝子は、
検出可能な蛍光を発生する物質の遺伝子であれば特に限
定されず、蛍光を発生する物質、例えば、GFP、YF
PおよびRFP等の何れをコードする遺伝子を用いても
よい。また、蛍光蛋白質をコードする遺伝子は、蛍光蛋
白質を発現させることが可能であれば、該遺伝子のコー
ド領域を含む任意の長さであってよい。
According to the present invention, the gene encoding the fluorescent protein fused with the above-mentioned hormone receptor gene is
There is no particular limitation as long as it is a gene of a substance that emits detectable fluorescence, and a substance that emits fluorescence, for example, GFP, YF
A gene encoding any of P, RFP and the like may be used. The gene encoding the fluorescent protein may be of any length including the coding region of the gene, as long as the gene can express the fluorescent protein.

【0037】上述のように構築した発現ベクターによる
試験管内での蛍光標識ホルモンレセプター蛋白質の生成
は、一般的に使用されるインビトロ発現系を用いた試験
管内発現法により行うことが可能である。発現ベクター
内の遺伝子の並び方としては、プロモーター、レセプタ
ー、蛍光蛋白質の順、またはプロモーター、蛍光蛋白
質、レセプターの順、何れも用いることができる。
The production of the fluorescently labeled hormone receptor protein in vitro by the expression vector constructed as described above can be carried out by the in vitro expression method using a generally used in vitro expression system. The genes in the expression vector may be arranged in the order of promoter, receptor, fluorescent protein, or promoter, fluorescent protein, receptor.

【0038】このように製造したホルモンレセプター
は、細胞内で本来的に存在する状態で観察されるような
形態を維持したままで存在し得る。また、このような蛍
光標識ホルモンレセプターは、発現ベクターとして保存
することが可能である。従って、試験開始時に該発現ベ
クターから合成すれば、保存中の変性も避けることがで
きる。また、このように試験管内で生成した場合には、
FCS測定時の会合の要因となる会合分子、例えば、細
胞の骨格蛋白質や様々な器官を構成する脂質等を除くこ
とが可能である。なお、FCSに関する詳細は後述す
る。
The hormone receptor produced in this manner can exist while maintaining the morphology observed in the state in which it is originally present in the cell. Further, such a fluorescent labeled hormone receptor can be stored as an expression vector. Therefore, if synthesized from the expression vector at the start of the test, denaturation during storage can be avoided. Also, when generated in a test tube like this,
It is possible to remove associated molecules that are factors of association during FCS measurement, such as cell skeletal proteins and lipids that constitute various organs. The details regarding the FCS will be described later.

【0039】このように製造された蛍光標識ホルモンレ
セプターも本発明の範囲に含まれる。製造された蛍光標
識ホルモンレセプターは、本来の生理的活性および立体
構造を保持する限りそのアミノ酸配列において、一もし
くは数個のアミノ酸が欠失、置換もしくは付加されてい
てもよい。また、このような発現ベクターを用いた試験
内での蛍光標識ホルモンレセプターの製造方法も同様に
本発明の範囲に含まれる。また更に、前記発現ベクター
も本発明の範囲に含まれる。
The thus-produced fluorescently labeled hormone receptor is also included in the scope of the present invention. The produced fluorescent-labeled hormone receptor may have one or several amino acids deleted, substituted or added in its amino acid sequence as long as it retains the original physiological activity and three-dimensional structure. Further, a method for producing a fluorescently labeled hormone receptor in a test using such an expression vector is also included in the scope of the present invention. Furthermore, the expression vector is also included in the scope of the present invention.

【0040】また、このように製造された蛍光標識ホル
モンレセプターは、更なる精製を行うことなく使用して
もよく、或いは以下のように精製して使用または保存す
ることも可能である。例えば、そのような精製は蛋白質
に対して使用されるそれ自身公知の精製手段の何れかに
より行うことが可能である。
The fluorescently labeled hormone receptor produced in this way may be used without further purification, or may be purified and used or stored as follows. For example, such purification can be performed by any of the per se known purification means used for proteins.

【0041】5.蛍光相関分光法 本発明に従って使用される蛍光相関分光法(即ち、FC
S)は、蛍光で標識した標的分子の媒質中におけるゆら
ぎ運動を測定し、自己相関関数(Autocorrelation funct
ion)を用いることにより、個々の標的分子の微小運動を
正確に測定する技術である(参照文献:D.Magde and E.
Elson, “Fluorescence correlation spectroscopy. I
I. An experimental realization”, Biopolymers 1974
13(1) 29-61)。
5. Fluorescence Correlation Spectroscopy Fluorescence Correlation Spectroscopy (ie FC
S) is a measurement of the fluctuation motion of a fluorescently labeled target molecule in a medium, and the autocorrelation function
is a technique for accurately measuring the micromotion of individual target molecules by using (ion) (Reference: D. Magde and E.
Elson, “Fluorescence correlation spectroscopy. I
I. An experimental realization ”, Biopolymers 1974
13 (1) 29-61).

【0042】本発明に従って使用されるFCSは、溶液
中の蛍光分子のブラウン運動をレーザー共焦点顕微鏡に
より微小領域で捉えることによって、蛍光強度のゆらぎ
から拡散時間を解析し、物理量(分子の数、大きさ)を
測定することにより実行される。このような微小な領域
で分子ゆらぎを捕えるFCSによる解析は、高感度、特
異的に分子間相互作用を検出する上で有効である。
The FCS used in accordance with the present invention analyzes the Brownian motion of fluorescent molecules in a solution in a microscopic area by a laser confocal microscope to analyze the diffusion time from the fluctuation of the fluorescence intensity to determine the physical quantity (number of molecules, It is performed by measuring the (size). Analysis by FCS that captures molecular fluctuations in such a minute region is effective for highly sensitive and specific detection of intermolecular interactions.

【0043】本発明に従って実行されるFCSによる検
出の原理を更に詳しく説明する。FCSでは、試料中の
微小視野領域から発生する蛍光信号を顕微鏡で検出定量
する。この時、媒質中の蛍光標識した標的分子は常に運
動している(即ち、ブラウン運動)。従って、標的分子
がこの微小視野領域内に進入する頻度および前記領域内
に留まる時間に応じて、検出される蛍光強度が変化す
る。例えば、2量体化が生じて見かけの分子量が増大す
れば、標的分子の運動は遅くなり、見かけの分子数は減
少する。その結果、微小視野領域内に入ってくる頻度は
低下し、観察される蛍光強度が変化する。このような蛍
光強度の変化をモニターすることにより、標的分子の見
かけの分子量変化が追跡できる。
The principle of detection by FCS implemented according to the present invention will be described in more detail. In FCS, a fluorescence signal generated from a microscopic field area in a sample is detected and quantified by a microscope. At this time, the fluorescently labeled target molecule in the medium is constantly moving (that is, Brownian motion). Therefore, the detected fluorescence intensity changes depending on the frequency with which the target molecule enters this microscopic visual field region and the time for which the target molecule remains in the microscopic visual field region. For example, if dimerization occurs and the apparent molecular weight increases, the movement of the target molecule slows down and the apparent number of molecules decreases. As a result, the frequency of entering the microscopic visual field region is reduced, and the observed fluorescence intensity is changed. By monitoring such changes in fluorescence intensity, changes in the apparent molecular weight of the target molecule can be tracked.

【0044】6.蛍光相関分析装置 以下、本発明の方法において使用され得る蛍光相関分析
装置の例を、図1を参照して説明する。図1に示すよう
に、蛍光相関分光装置は、レーザー光源1と、前記レー
ザー光源1からの光ビームの強度を減弱する光強度調節
手段(ここでは、NDフィルタ)2と、適切な光強度調
節手段2を設定する光減弱選択装置(ここでは、NDフ
ィルタチェンジャー)3と前記レーザ光源1からの光ビ
ームを前記試料に集光し、共焦点領域を形成する光学系
4、5と、蛍光分子を含有する試料を載せたステージ6
と、前記試料からの蛍光を集光する光学系7〜11と、
集光した蛍光を検出する光検出器12と、蛍光強度の変
化を記録する蛍光強度記録手段とからなる。このよう
に、蛍光相関分析装置は、共焦点レーザ顕微鏡を使用し
たものである。図1において、光源のレーザー(1)
は、アルゴンレーザー、ヘリウム−ネオンレーザー、ク
リプトン、ヘリウム−カドミウム等、何れであってもよ
い。
6. Fluorescence Correlation Analyzer An example of a fluorescence correlation analyzer that can be used in the method of the present invention will be described below with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the fluorescence correlation spectroscopy apparatus includes a laser light source 1, a light intensity adjusting means (an ND filter here) 2 for reducing the intensity of a light beam from the laser light source 1, and an appropriate light intensity adjustment. A light attenuation selection device (here, an ND filter changer) 3 for setting the means 2, and optical systems 4 and 5 for converging the light beam from the laser light source 1 on the sample to form a confocal region, and fluorescent molecules 6 with a sample containing
And optical systems 7 to 11 for collecting fluorescence from the sample,
It comprises a photodetector 12 for detecting the collected fluorescence and a fluorescence intensity recording means for recording the change in the fluorescence intensity. Thus, the fluorescence correlation analyzer uses a confocal laser microscope. In FIG. 1, the laser light source (1)
May be an argon laser, a helium-neon laser, krypton, helium-cadmium, or the like.

【0045】図1において、レーザー光源からの光ビー
ムを前記試料に集光し、共焦点領域を形成する光学系
4、5は、具体的にはダイクロイックミラー4、および
対物レンズ5を意味する。レーザ光源1からの光ビーム
は、図1中の矢印で示すような経路で、先ず、蛍光強度
調節手段(ここでは、NDフィルタ)2の減弱度に従っ
てその強度が減弱され、次いでダイクロイックミラー4
により入射光に対して90度のステージ方向に屈折し、
対物レンズ5を通ってステージ6上の試料に照射され
る。このようにして光ビームは、微小な1点で前記試料
に集光され共焦点領域が形成される。
In FIG. 1, the optical systems 4 and 5 for converging the light beam from the laser light source on the sample to form the confocal region specifically mean the dichroic mirror 4 and the objective lens 5. The light beam from the laser light source 1 is first attenuated according to the attenuation degree of the fluorescence intensity adjusting means (here, the ND filter) 2 along the path shown by the arrow in FIG. 1, and then the dichroic mirror 4 is used.
Refracts in the direction of the stage at 90 degrees to the incident light,
The sample on the stage 6 is irradiated through the objective lens 5. In this way, the light beam is focused on the sample at one minute point to form a confocal region.

【0046】本発明においてステージ6の試料は、蛍光
分子が懸濁された溶液であってもよいし、蛍光分子によ
る標識した蛋白質等生体分であってもよい。なお、蛍光
分子は、化学物質のほか緑色蛍光蛋白質(即ち、GF
P)のような公知の遺伝子工学的手法を用いて、蛍光蛋
白質と解析したい蛋白質との融合蛋白質を発現させる方
法で作成できる。
In the present invention, the stage 6 sample may be a solution in which fluorescent molecules are suspended, or a biological component such as a protein labeled with fluorescent molecules. In addition to chemical substances, fluorescent molecules include green fluorescent proteins (that is, GF
It can be prepared by a method of expressing a fusion protein of a fluorescent protein and a protein to be analyzed, using a known genetic engineering method such as P).

【0047】図1において、共焦点領域内の蛍光分子か
ら放射された蛍光を集光する光学系7〜11は、具体的
には、フィルタ7、チューブレンズ8を経て、反射鏡9
により屈折し、ピンホール10に結蔵した後、レンズ1
1を通過して光検出器12に集光される。
In FIG. 1, the optical systems 7 to 11 for collecting the fluorescence emitted from the fluorescent molecules in the confocal region are, specifically, the filter 7, the tube lens 8 and the reflecting mirror 9.
After refracting by the lens and storing in the pinhole 10, the lens 1
The light passes through 1 and is focused on the photodetector 12.

【0048】集光された蛍光を検出する光検出器(ここ
では、アバランシャルフォトダイオード)12は、受容
した光信号を電気信号に変換し、蛍光強度記録手段(こ
こでは、コンピュータ)13に送信する。
A photodetector (here, avalanche photodiode) 12 for detecting the collected fluorescence converts the received light signal into an electric signal and sends it to the fluorescence intensity recording means (here, computer) 13. To do.

【0049】蛍光強度の変化を記録する蛍光強度記録手
段13は、伝達された蛍光強度データの記録・解析を行
う。具体的には、この蛍光強度データの解析により自己
相関関数を設定する。蛍光分子の動き(例えば、蛍光分
子の2量体化)による分子量の増大および分子数の減
少、あるいは蛍光分子のDNA特定領域への結合による
分子数の減少などは、自己相関関数の変化により検出す
ることができる。
The fluorescence intensity recording means 13 for recording the change in fluorescence intensity records and analyzes the transmitted fluorescence intensity data. Specifically, the autocorrelation function is set by analyzing the fluorescence intensity data. An increase in the molecular weight and a decrease in the number of molecules due to the movement of the fluorescent molecule (for example, dimerization of the fluorescent molecule), or a decrease in the number of molecules due to the binding of the fluorescent molecule to a specific DNA region are detected by a change in the autocorrelation function. can do.

【0050】上述のFCSを行うための装置も本発明の
範囲に含まれる。
An apparatus for performing the above-mentioned FCS is also included in the scope of the present invention.

【0051】7.ホルモンレセプターに対する被検物質
の作用の有無を検出する方法 上述のように合成した蛍光標識ホルモンレセプターと被
検物質を、適切な条件下で反応させ、FCSで蛍光強度
を指標として分子の揺らぎを測定し、それを基に自己相
関関数の変化を算出することによって、ホルモンレセプ
ターへの被検物質の作用の有無が検出できる。また、反
応前のデータと反応後のデータとを比較することによっ
て、ホルモンレセプターに対する被検物質の作用の有無
を判定してもよく、或いは、被検物質存在下で得たデー
タと被検物質非存在下で得たデータとを比較することに
より、ホルモンレセプターに対する被検物質の作用の有
無を判定してもよい。
7. Method for detecting the presence or absence of the action of the test substance on the hormone receptor The fluorescence labeled hormone receptor synthesized as described above and the test substance are reacted under appropriate conditions, and the molecular intensity is measured by FCS using the fluorescence intensity as an index. Then, the presence or absence of the action of the test substance on the hormone receptor can be detected by calculating the change in the autocorrelation function based on it. The presence or absence of the action of the test substance on the hormone receptor may be determined by comparing the data before the reaction and the data after the reaction, or the data obtained in the presence of the test substance and the test substance The presence or absence of the action of the test substance on the hormone receptor may be determined by comparing the data obtained in the absence thereof.

【0052】蛍光標識ホルモンレセプターに対する被検
物質の作用を検出するための、所定の条件および適切な
条件、例えば、反応温度、反応時間および反応溶液の組
成等は、使用する蛍光標識ホルモンレセプターおよび被
検物質に応じて試験実施者が任意に選択することが可能
である。
Predetermined conditions and appropriate conditions for detecting the action of the test substance on the fluorescent-labeled hormone receptor, such as reaction temperature, reaction time, and composition of reaction solution, are determined according to the fluorescent-labeled hormone receptor used and the target. The practitioner can arbitrarily select according to the test substance.

【0053】本発明に従って、所望の蛍光標識ホルモン
レセプターに対して被検物質を添加し、予め設定した適
切な反応条件に維持した場合、前記被検物質が前記ホル
モンレセプターに対して作用を有する物質であれば、被
検物質は前記ホルモンレセプターに結合する。その結
果、本来のリガンドの場合と同様の一連の生化学反応を
生じ、当該レセプターの状態が変化し、それによって、
FCSにより検出される蛍光強度が変化する。このよう
な変化を指標に、前記被検物質が該ホルモンレセプター
に対して作用を有するか否かが判定される。仮に、被検
物質の添加の前後で検出される蛍光強度に変化がなけれ
ば、該被検物質には、当該ホルモンレセプターに対する
作用のないことが判定される。
According to the present invention, when a test substance is added to a desired fluorescence-labeled hormone receptor and maintained under appropriate reaction conditions set in advance, the test substance has an action on the hormone receptor. If so, the test substance binds to the hormone receptor. As a result, a series of biochemical reactions similar to the case of the original ligand occurs, the state of the receptor is changed, and thereby,
The fluorescence intensity detected by FCS changes. Whether or not the test substance has an action on the hormone receptor is determined using such changes as an index. If there is no change in the fluorescence intensity detected before and after the addition of the test substance, it is determined that the test substance has no effect on the hormone receptor.

【0054】また、上述では、本発明の態様として、ホ
ルモンレセプターに対する被検物質の作用の有無を検出
する方法を説明した。しかしながら、本発明は、ホルモ
ンレセプターに限定するものではない。即ち、同様に、
抗体および抗原等の蛋白質を発現ベクターにより生成し
(このとき、蛍光標識物質との融合蛋白質として生成で
きる)、そのような蛋白質に特異的に結合する物質をF
CS技術により検出することも可能である。
In the above, the method for detecting the presence or absence of the action of the test substance on the hormone receptor has been described as the embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to hormone receptors. That is, similarly,
A protein such as an antibody or an antigen is produced by an expression vector (at this time, it can be produced as a fusion protein with a fluorescent labeling substance), and a substance which specifically binds to such protein is
It is also possible to detect by CS technology.

【0055】[0055]

【実施例】1.GFP+エストロゲンレセプターβ融合
蛋白質の機能確認を行うためのリコンビナント蛋白質の
作製 実験目的 本実験は、クローニングされたGFP+エストロゲンレ
セプター(ER)βの遺伝子から目的の蛋白質が発現さ
れることをインビトロ発現法で確認すると共に、GFP
+エストロゲンレセプターβ蛋白質が2量体を形成する
かどうかをインビトロで確認を行い、GFP+エストロ
ゲンレセプターβ蛋白質の機能の確認を行うことが目的
である。
[Example] 1. Preparation of Recombinant Protein for Confirming Function of GFP + Estrogen Receptor β Fusion Protein Experimental Purpose In this experiment, it was confirmed by in vitro expression method that the desired protein was expressed from the cloned GFP + estrogen receptor (ER) β gene. And GFP
The purpose of the present invention is to confirm in vitro whether the + estrogen receptor β protein forms a dimer and to confirm the function of the GFP + estrogen receptor β protein.

【0056】実験方法 クローニングされたGFP+エストロゲンレセプターβ
の遺伝子およびエストロゲンレセプターβのみの遺伝子
を含んだインビトロ発現用ベクターのトランスクリプシ
ョン/トランスレーションシステム(trancription/tran
slation system、Promega社のTNT Quick Coupled Trans
cription/Translation System)を用いてGFP+エスト
ロゲンレセプターβ遺伝子およびエストロゲンレセプタ
ーβ遺伝子の遺伝子産物の発現実験を行い、その発現、
抗原性の確認をウェスタンブロット法などで行うと共
に、2量体形成機能などの確認を行う。
Experimental Method Cloned GFP + Estrogen Receptor β
Transcription / translation system for vectors for in vitro expression containing the gene for Escherichia coli and the gene for estrogen receptor β only
slation system, TNT Quick Coupled Trans from Promega
Cription / Translation System) was used to conduct an expression experiment of the GFP + estrogen receptor β gene and the gene product of the estrogen receptor β gene,
The antigenicity is confirmed by Western blotting and the like, and the dimer formation function is confirmed.

【0057】実験手順および結果 1)インビトロ発現用ベクターの構築 インビトロトランスクリプション/トランスレーション
システムを用いて蛋白質を発現させるためのベクターと
して、pSPORT1(ライフテックオリエンタル社、
プラスミドpSPORT1)を選んだ。このベクターに
はRNA合成に必要なT7RNAプロモーターの配列と
ともに、その下流にGFP+ERβ融合遺伝子を導入可
能な制限酵素部位制限構想部位(Sall、BamHI)をもっ
ている。これらの部位に、細胞発現用に構築されたベク
ターより切り出し電気泳動で精製したGFP+ERβ融
合遺伝子(図2a)、およびERβ遺伝子(図2b)を
組み込むこととした(図2)。
Experimental Procedures and Results 1) Construction of In Vitro Expression Vector As a vector for expressing a protein using the in vitro transcription / translation system, pSPORT1 (Lifetech Oriental Co., Ltd.,
The plasmid pSPORT1) was chosen. This vector has a T7 RNA promoter sequence necessary for RNA synthesis and a restriction enzyme site restriction site (Sall, BamHI) downstream of which the GFP + ERβ fusion gene can be introduced. At these sites, it was decided to incorporate the GFP + ERβ fusion gene (Fig. 2a) and the ERβ gene (Fig. 2b), which were excised from the vector constructed for cell expression and purified by electrophoresis (Fig. 2).

【0058】GFP遺伝子+ERβ融合遺伝子を含んだ
pEGFP+ERβを用いて調製し、単離し、制限酵素
を用いて切断した。
It was prepared using pEGFP + ERβ containing the GFP gene + ERβ fusion gene, isolated, and cut with a restriction enzyme.

【0059】切断したプラスミドを電気泳動によって確
認し、大量電気泳動後、ゲル切り出し法によって、GF
P+ERβ融合遺伝子とERβ遺伝子の切断断片を切り
出し、ガラスビーズを用いたDNA抽出法(Bio101社、
GenecleanIII)でゲルより切断断片を精製した。精製後
電気泳動で濃度、精製度を確認した。同様に、T7プロ
モーター配列を持つプラスミドpSPORT1ベクター
も制限酵素で切断し、ガラスビーズを用いたDNA抽出
法で精製した。電気泳動で濃度を確認した(図3)。
The cleaved plasmid was confirmed by electrophoresis, and after a large amount of electrophoresis, GF was prepared by gel excision method.
The P + ERβ fusion gene and the cleavage fragment of the ERβ gene were cut out and the DNA extraction method using glass beads (Bio101,
The cleaved fragment was purified from the gel with Geneclean III). After purification, the concentration and the degree of purification were confirmed by electrophoresis. Similarly, the plasmid pSPORT1 vector having the T7 promoter sequence was also cleaved with a restriction enzyme and purified by a DNA extraction method using glass beads. The concentration was confirmed by electrophoresis (Fig. 3).

【0060】切断したpSPORT1ベクターとGFP
+ERβ融合遺伝子、および、切断したpSPORT1
ベクターとERβ遺伝子をそれぞれ混ぜ合わせ、ライゲ
ーションを行い、大腸菌DH5αにトランスフォームし
たのち、Amp+プレートで培養した。
Cleaved pSPORT1 vector and GFP
+ ERβ fusion gene and truncated pSPORT1
The vector and the ERβ gene were mixed together, ligated, transformed into E. coli DH5α, and then cultured on Amp + plate.

【0061】コロニーを選別し、PCRチューブに取っ
た後、ERβ用のプライマーを用いてPCRを行い、電
気泳動で増幅の確認を行った。
After selecting colonies and picking them up in a PCR tube, PCR was carried out using a primer for ERβ, and amplification was confirmed by electrophoresis.

【0062】pSPORT1ベクター+GFP+ERβ
融合遺伝子で4クローン以上、およびpSPORT1ベ
クター+ERβ遺伝子で3クローン以上の組み換え体を
得ることができた(図4)。これらのクローンよりプラ
スミドを単離し、制限酵素数種で切断し、得られたプラ
スミドが正しい組換え体であることを確認した(図5お
よび図6)。以上の操作により、インビトロ発現に用い
ることのできるGFP+ERβ融合遺伝子(図5)、お
よびERβ遺伝子(図6)を含んだプラスミドを得るこ
とができた。
PSPORT1 vector + GFP + ERβ
Recombinants of 4 clones or more with the fusion gene and 3 clones or more of the pSPORT1 vector + ERβ gene could be obtained (FIG. 4). Plasmids were isolated from these clones and cleaved with several restriction enzymes, and it was confirmed that the obtained plasmids were correct recombinants (Figs. 5 and 6). By the above operation, a plasmid containing the GFP + ERβ fusion gene (FIG. 5) and the ERβ gene (FIG. 6) that can be used for in vitro expression could be obtained.

【0063】2)インビトロ発現 構築した発現ベクターを用いてインビトロ発現系で蛋白
質の発現を行った。発現にはプロメガ社のTNTクイッ
ク・カップルド・トランスクリプション/トランスレー
ションシステム(TNT Quick Coupled Transcription/Tra
nslation System)を用いた。また、発現時の蛋白質合成
の時にビオチン標識したアミノ酸のリジンをもったtR
NAを加えることによって、発現合成される蛋白質に
は、ビオチン標識リジンを取り込まれた(Promega社のTr
anscend Non-Radioactive Translation Detection Syst
em を使用)。インビトロ発現系のコントロールとして
は、キット付属のルシフェラーゼ遺伝子を発現させた。
インビトロ発現後の反応液はSDSポリアクリルアミド
ゲルで分離した後、ブロモフェノールブルー染色、或い
は、ウエスタンブロット転写後、ストレプトアビジン−
アルカリホスファターゼ系のメンブラン上での発色反応
で検出(Promega社のTranscend Non-RadioactiveTransl
ation Detection Systemに付属)を行った。
2) In vitro expression The protein was expressed in an in vitro expression system using the constructed expression vector. For expression, Promega's TNT Quick Coupled Transcription / Translation System
nslation System) was used. In addition, tR having a biotin-labeled amino acid lysine at the time of protein synthesis during expression
Biotin-labeled lysine was incorporated into the expressed and synthesized protein by adding NA (Tr of Promega).
anscend Non-Radioactive Translation Detection Syst
use em). As a control for the in vitro expression system, the luciferase gene attached to the kit was expressed.
The reaction solution after in vitro expression was separated by SDS polyacrylamide gel, stained with bromophenol blue, or transferred with Western blot, and then streptavidin-
Detected by color reaction on an alkaline phosphatase-based membrane (Proc's Transcend Non-Radioactive Transl
ation Detection System).

【0064】結果:インビトロ発現の反応液をSDSポ
リアクリルアミドゲルで分離し、ブロモフェノールブル
ー染色したものでは、インビトロ発現系の試薬に含まれ
る蛋白質のバンドが多くなり、GFP+ERβ融合遺伝
子およびERβ遺伝子の発現を行わせたサンプルに特異
的な蛋白質のバンドは見られなかったSDSポリアクリ
ルアミドゲルで分離し、ウエスタンブロット転写後、ス
トレプトアビジン−アルカリホスファターゼ系のメンブ
ラン上での発色反応で検出を行ったサンプルでは、GF
P+ERβ融合遺伝子を発現させたサンプルで約80k
DaおよびERβ遺伝子を発現させたサンプルで、約6
0kDaの発現蛋白質のバンドを確認することができ
た。また、同様にルシフェラーゼの遺伝子を発現させた
サンプルでは予想された61kDaのバンドを確認で
き、インビトロ発現系が正確に働いていることを確認し
た(図7)。
Results: When the reaction solution for in vitro expression was separated by SDS polyacrylamide gel and stained with bromophenol blue, the bands of proteins contained in the reagents of the in vitro expression system increased, and the expression of GFP + ERβ fusion gene and ERβ gene was increased. No specific protein band was observed in the sample subjected to the step SDS polyacrylamide gel separation, Western blot transfer, and detection by the color reaction on the streptavidin-alkaline phosphatase membrane. , GF
Approximately 80k in sample expressing P + ERβ fusion gene
About 6 in samples expressing Da and ERβ genes
A band of the expressed protein of 0 kDa could be confirmed. Similarly, in the sample in which the luciferase gene was expressed, the expected band of 61 kDa was confirmed, confirming that the in vitro expression system was working correctly (FIG. 7).

【0065】3)抗体による精製方法 上記のようにして得られた試験管内合成した蛋白質溶液
を回収し、以下のように精製を行った。先ず、DE−5
2またはCM−52セルロースを用いたイオン交換クロ
マトグラフィーにより粗精製を行った。平衡緩衝液のp
H(3.0〜7.0)に対してそれぞれ0.1〜0.3
MNaClのグラジエント溶出条件において、夾雑蛋白
質の分離が可能となる条件を設定して精製を行った。ピ
ーク値となるpHの緩衝液でエストロゲン受容体蛋白質
とヘモグロビンとが良好に解離することが認められた。
更に、エストロゲン受容体に対する特異的モノクローナ
ル抗体を用いたアフィニティ・クロマトグラフィーに供
して精製を行った。アフィニティカラムは、CN−Br
活性化セファロース4B(商品名、ファルマシア)を使
用し、アフィニティ・クロマトグラフィーの担体とし
た。カラムの平衡化緩衝液は0.2MPB、0.2MN
aCl、pH6.5で、溶出は5M塩酸グアニジンを用
いた。
3) Purification method by antibody The in vitro synthesized protein solution obtained as described above was recovered and purified as follows. First, DE-5
Crude purification was performed by ion exchange chromatography using 2 or CM-52 cellulose. Equilibration buffer p
0.1 to 0.3 for H (3.0 to 7.0)
Purification was carried out by setting conditions under which the contaminating proteins could be separated under the MNaCl gradient elution conditions. It was observed that the estrogen receptor protein and hemoglobin dissociate favorably in the buffer solution having the pH of the peak value.
Furthermore, it was subjected to purification by affinity chromatography using a specific monoclonal antibody against the estrogen receptor. Affinity column is CN-Br
Activated Sepharose 4B (trade name, Pharmacia) was used as a carrier for affinity chromatography. Column equilibration buffer is 0.2MPB, 0.2MN
Elution was performed with 5M guanidine hydrochloride at aCl, pH 6.5.

【0066】上記の精製方法で得られたエストロゲン受
容体は、蛍光相関解析法で一分子の蛍光分子としてデー
タを得ることができた。
For the estrogen receptor obtained by the above purification method, data could be obtained as one molecule of fluorescent molecule by the fluorescence correlation analysis method.

【0067】4.インビトロ転写によるGFP−ERを
用いた環境ホルモン検出系前記によるGFP−ER蛋白
質をサンプルとしてエストラジオール添加することによ
り、環境ホルモン検出系を確立することが出来た。
4. Environmental hormone detection system using GFP-ER by in vitro transcription By adding estradiol as a sample, the environmental hormone detection system was able to be established.

【0068】装置は、Zeiss Confocorを
使用し、488nmのアルゴンレーザを照射し、前記手
順により作製したGFPとエストラジオールとの融合蛋
白質を計測した。溶液は、前記GFPとエストラジオー
ルをリン酸緩衝液で20倍に希釈して5μLをラブテッ
クチャンバー(Nunc#)滴下して、NDF1.5で
60秒間計測し、5回計測したデータの「1分子当たり
の蛍光強度:COUNT/MOL」の平均値を図8に記
載のグラフ1へプロットし、標準偏差をばらつきで示し
た(図8)。
The apparatus used was a Zeiss Confocor, which was irradiated with an argon laser of 488 nm, and the fusion protein of GFP and estradiol produced by the above procedure was measured. The solution was prepared by diluting the GFP and estradiol 20 times with a phosphate buffer solution, dropping 5 μL of the solution into a Labtech chamber (Nunc #), measuring with NDF1.5 for 60 seconds, and measuring “1 molecule of data 5 times” The average value of the "fluorescence intensity per unit: COUNT / MOL" was plotted on the graph 1 shown in FIG. 8, and the standard deviation was shown as variation (FIG. 8).

【0069】その結果、エストラジオールでは、10
−8Mの濃度で高い結合力を示し、従来のホルモン作用
と同様の感度を示すことが分かった。更に、細胞を用い
た従来のe−SCREENと同様に高濃度における結合
力低下も見られ、細胞内と同様のシグナル反応を再現し
ていることが判明した。
As a result, with estradiol, 10
It was found that a high binding strength was exhibited at a concentration of -8 M, and the sensitivity was similar to that of the conventional hormone action. Furthermore, as in the case of conventional e-SCREEN using cells, a decrease in binding strength was observed at high concentrations, and it was revealed that the same signal reaction as in cells was reproduced.

【0070】5.蛍光ビーズに蛋白質を結合させる方法 また、発現ベクターによって、蛍光標識を伴わずに生成
した蛋白質であっても、蛍光ビーズに吸着させれば、F
CS技術を用いて特異的結合に関して被検物質を検査し
てもよい。
5. Method of binding protein to fluorescent beads Further, even if a protein produced by an expression vector without a fluorescent label is adsorbed to the fluorescent beads, F
Analytes may be tested for specific binding using CS technology.

【0071】例えば、蛍光ビーズは、粒径が100〜5
00nmの範囲にあり、CV3%未満のばらつきの少な
い粒径のそろったものを使用する。約20μLの蛍光ビ
ーズ懸濁液を遠心分離によって、よく緩衝液で洗浄し、
これに対して、数μgの蛋白質溶液(例えば、特異抗体
や受容体)を混和し、緩衝液中で4℃、2時間振盪し、
吸着させる。遠心分離して、蛍光ビーズを採取する。浮
遊している蛋白質を除去するために、緩衝液で遠心分離
を4回繰り返して蛍光ビーズを洗浄する。残った蛍光ビ
ーズに蛋白質が吸着している。
For example, fluorescent beads have a particle size of 100-5.
Those having a uniform particle size in the range of 00 nm and less than 3% of CV are used. Wash approximately 20 μL of the fluorescent bead suspension well with buffer by centrifugation,
On the other hand, several μg of a protein solution (for example, specific antibody or receptor) was mixed and shaken in a buffer solution at 4 ° C. for 2 hours,
Adsorb. Centrifuge to collect fluorescent beads. In order to remove floating proteins, centrifugation is repeated four times with a buffer solution to wash the fluorescent beads. Protein is adsorbed on the remaining fluorescent beads.

【0072】これを使用して、抗体の特異抗原や、レセ
プターに特異的に結合する物質を一分子測光法で、特異
的に検出することができる。
Using this, a substance that specifically binds to a specific antigen of an antibody or a receptor can be specifically detected by a single molecule photometric method.

【0073】[0073]

【発明の効果】本発明に従うと、蛋白質に対する被検物
質の結合能の有無を正確に検出できる方法および装置が
提供される。
INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, there are provided a method and an apparatus capable of accurately detecting the presence or absence of the binding ability of a test substance to a protein.

【0074】特に、本発明に従うと、生体内で本来得ら
れるであろう立体構造を維持した蛋白質(即ち、この蛋
白質は本来、生体において生成される生体分子である)
を、試験管内で合成することが可能である。その上更
に、そのような構造を維持したままで蛍光標識を付与す
ることも可能である。これにより、目的の蛋白質の生体
内での挙動を試験管内で細胞フリーの条件においてシミ
ュレートすることが可能である。即ち、そのような状態
で被検物質を作用させることにより、目的の蛋白質と被
検物質の親和性を試験することが可能になる。また、こ
のような条件で試験を行えば、FCSを用いた従来法で
問題となる細胞内における無意味な分子(例えば、細胞
の骨格蛋白質や様々な器官を構成する脂質等)との会合
を避けることが可能である。従って、従来の方法に比較
して正確な試験結果を得ることが可能である。また、被
検物質の該蛋白質に対する親和性を定量的に検査するこ
とが可能である。
In particular, according to the present invention, a protein which maintains a three-dimensional structure which is originally obtained in a living body (that is, this protein is a biomolecule originally produced in a living body)
Can be synthesized in vitro. Furthermore, it is possible to add a fluorescent label while maintaining such a structure. This makes it possible to simulate the in vivo behavior of the target protein in vitro in a cell-free condition. That is, by allowing the test substance to act in such a state, it becomes possible to test the affinity between the target protein and the test substance. In addition, if the test is performed under such conditions, association with meaningless molecules in cells (eg, cell skeletal proteins and lipids forming various organs) which is a problem in the conventional method using FCS is caused. It is possible to avoid. Therefore, it is possible to obtain an accurate test result as compared with the conventional method. Further, it is possible to quantitatively test the affinity of the test substance for the protein.

【0075】また、本発明に従って製造されたGFPと
生体分子との融合遺伝子は、安定に保存できる。従っ
て、従来の方法のような長期保存中の蛋白質の立体構造
の変化やその機能の失活を伴うことなく、融合遺伝子と
して安定に長期間に亘り保存することができる。また、
FCSによりその挙動を測定する際にも、該融合遺伝子
を試験管内で転写活性化し、蛋白質として発現させた直
後に、計測を行うことができるので、反応中の立体構造
の変化やそれによる失活も最低限に抑えることが可能で
ある。
The fusion gene of GFP and biomolecule produced according to the present invention can be stably stored. Therefore, it can be stably stored as a fusion gene for a long period of time without a change in the three-dimensional structure of the protein during the long-term storage and inactivation of its function as in the conventional method. Also,
Even when the behavior is measured by FCS, the fusion gene can be transcriptionally activated in vitro and expressed immediately after being expressed as a protein, so that the measurement can be performed, so that the change in the three-dimensional structure during the reaction and the inactivation due to the change. Can be minimized.

【0076】また、本発明に従って蛍光標識されたホル
モンレセプターを製造し、それを用いて、ホルモンレセ
プターに対する被検物質の結合能の有無を検出すれば、
被検物質の内分泌撹乱作用の有無を簡便且つ容易にスク
リーニングすることが可能である。
Further, by producing a fluorescently labeled hormone receptor according to the present invention and using it to detect the presence or absence of the binding ability of a test substance to the hormone receptor,
It is possible to easily and easily screen for the presence or absence of endocrine disrupting action of a test substance.

【0077】特に、エストロゲンレセプターは核内に局
在するものである。従来のFCSを使用して細胞内の蛍
光標識ホルモンレセプターを検出する方法では、核内に
局在する分子の揺らぎを測定することは困難である。そ
れに対して、本発明に従えば、正確且つ容易に蛍光標識
ホルモンレセプター分子をFCSによって測定すること
が可能である。エストロゲンレセプターと結合する化学
物質は、内分泌撹乱化学物質の一種として完了中の汚染
源となっているが、こうした内分泌撹乱化学物質のスク
リーニングの一環とすることも可能である。
In particular, the estrogen receptor is localized in the nucleus. It is difficult to measure the fluctuation of molecules localized in the nucleus by the conventional method of detecting a fluorescent labeled hormone receptor in cells using FCS. On the other hand, according to the present invention, it is possible to accurately and easily measure the fluorescence-labeled hormone receptor molecule by FCS. Chemicals that bind to the estrogen receptor have been a source of ongoing pollution as a type of endocrine disrupting chemical, but can also be part of the screen for such endocrine disrupting chemicals.

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

【図1】蛍光相関分析装置の好ましい例を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a preferred example of a fluorescence correlation analyzer.

【図2】本発明の1態様において使用したベクターに関
するベクターマップを示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a vector map relating to the vector used in one embodiment of the present invention.

【図3】電気泳動写真。FIG. 3 is an electrophoretic photograph.

【図4】電気泳動写真。FIG. 4 is an electrophoretic photograph.

【図5】GFP+ERクローンを制限酵素で切断して得
た断片についての電気泳動写真。
FIG. 5 is an electrophoretic photograph of a fragment obtained by cleaving the GFP + ER clone with a restriction enzyme.

【図6】ERクローンを制限酵素で切断して得た断片に
ついての電気泳動写真。
FIG. 6 is an electrophoretic photograph of a fragment obtained by cleaving an ER clone with a restriction enzyme.

【図7】インビトロ発現系で得られた産物の電気泳動写
真。
FIG. 7 is an electrophoretic photograph of the product obtained in the in vitro expression system.

【図8】インビトロ転写によるGFP−ERを用いて環
境ホルモンを検出した結果を示すグラフ。
FIG. 8 is a graph showing the results of detecting endocrine disrupters using GFP-ER by in vitro transcription.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1.レーザ光源 2.光強度調節手段 3.光減衰
選択装置 4.ダイクロイックミラー 12.光検
出器 13.蛍光強度記録手段 14.蛍光強度減
衰率検出手段
1. Laser light source 2. Light intensity adjusting means 3. Optical attenuation selection device 4. Dichroic mirror 12. Photodetector 13. Fluorescence intensity recording means 14. Fluorescence intensity decay rate detection means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C12P 21/02 G01N 33/58 Z G01N 33/58 C12N 15/00 A Fターム(参考) 2G045 BA01 BA11 BA13 BA14 BB03 BB20 CB01 CB21 DA12 DA13 DA14 DA24 FA12 FA16 FA34 FB03 FB04 FB05 FB06 FB07 FB12 JA01 4B024 AA11 BA63 BA80 CA02 CA07 DA06 DA20 EA04 GA11 HA01 HA04 HA11 4B064 AG01 AG20 CA02 CA19 CC01 CC24 CE11 CE12 DA13 4H045 AA10 AA20 AA30 BA10 BA41 CA40 DA50 EA50 FA74 GA23 GA26 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) C12P 21/02 G01N 33/58 Z G01N 33/58 C12N 15/00 AF term (reference) 2G045 BA01 BA11 BA13 BA14 BB03 BB20 CB01 CB21 DA12 DA13 DA14 DA24 FA12 FA16 FA34 FB03 FB04 FB05 FB06 FB07 FB12 JA01 4B024 AA11 BA63 BA80 CA02 CA07 DA06 DA20 EA04 GA11 HA01 HA04 HA11 4B064. EA50 FA74 GA23 GA26

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 蛋白質に対する被検物質の結合能の有無
を検出する方法であって; (1)蛍光物質で標識された蛋白質を溶液中に存在させ
ることと; (2)前記蛍光物質からの蛍光強度を継時的に測定しな
がら、(1)に記載の標識された蛋白質に対して被検物
質を作用させ、得られた継時的な蛍光強度の変化を基
に、前記蛋白質に対する被検物質の結合能の有無を判定
することと;を具備する方法。
1. A method for detecting the presence or absence of the binding ability of a test substance to a protein; (1) the presence of a protein labeled with a fluorescent substance in a solution; While continuously measuring the fluorescence intensity, the test substance is allowed to act on the labeled protein described in (1), and based on the obtained change in the fluorescence intensity over time, the protein concentration of the protein is increased. Determining the presence or absence of the binding ability of the test substance;
【請求項2】 請求項1に記載の蛋白質に対する被検物
質の結合能の有無を検出する方法であって、更に、 (3)(2)で得られた継時的な蛍光強度の変化と、前
記被検物質の非存在下で得られる継時的な蛍光強度の変
化との比較に基づき、前記蛋白質に対する被検物質の結
合能の有無を判定することと;を具備する方法。
2. A method for detecting the presence or absence of the binding ability of a test substance to the protein according to claim 1, further comprising: (3) a change in fluorescence intensity over time obtained in (2), Determining the presence or absence of the binding ability of the test substance to the protein based on a comparison with a change in fluorescence intensity over time obtained in the absence of the test substance.
【請求項3】 請求項1または2の何れか1項に記載の
検出方法であって、前記(1)が、 (a)前記蛋白質をコードする遺伝子と、前記蛋白質を
標識するための蛍光物質をコードする遺伝子と、細胞外
で前記蛋白質をコードする遺伝子を発現するためのプロ
モーターをベクターに組み込み発現ベクターを構築する
ことと; (b)(a)に記載の遺伝子の発現および転写、並びに
蛋白質生成が可能な条件にある溶液中に前記発現ベクタ
ーを存在させ、前記蛍光物質で標識された蛋白質を生成
することと;を具備する方法。
3. The detection method according to claim 1, wherein the (1) comprises: (a) a gene encoding the protein and a fluorescent substance for labeling the protein. And a promoter for expressing the gene encoding the protein extracellularly is constructed into a vector to construct an expression vector; (b) expression and transcription of the gene according to (a), and protein Producing the protein labeled with the fluorescent substance by allowing the expression vector to be present in a solution under a production-enabling condition.
【請求項4】 前記蛋白質が、ホルモンレセプター、抗
原および抗体からなる群より選択されることを特徴とす
る請求項1から3の何れか1項に記載の方法。
4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the protein is selected from the group consisting of hormone receptors, antigens and antibodies.
【請求項5】 前記蛋白質がエストロゲンレセプターで
あることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記
載の検出方法。
5. The detection method according to claim 1, wherein the protein is an estrogen receptor.
【請求項6】 請求項3に記載の検出方法であって、前
記蛋白質がエストロゲンレセプターβであり、前記標識
用蛍光物質が蛍光緑色蛋白であり、前記プロモーターが
T3、T7またはSP6からなるRNAポリメラーゼプ
ロモータ群より選択された発現ベクターであることを特
徴とする検出方法。
6. The detection method according to claim 3, wherein the protein is estrogen receptor β, the labeling fluorescent substance is fluorescent green protein, and the promoter is T3, T7 or SP6. A detection method, which is an expression vector selected from a promoter group.
【請求項7】 請求項1から6の何れか1項に記載の検
出方法であって、測定および判定が蛍光相関分光法によ
って実行されることを特徴とする検出方法。
7. The detection method according to claim 1, wherein the measurement and the determination are performed by fluorescence correlation spectroscopy.
【請求項8】 蛍光標識された蛋白質の製造方法であっ
て、 (a)前記蛋白質をコードする遺伝子と、前記蛋白質を
標識するための蛍光物質をコードする遺伝子と、溶液中
で前記蛋白質をコードする遺伝子を発現するためのプロ
モーターをベクターに組み込み発現ベクターを構築する
ことと; (b)(a)に記載の遺伝子の発現および転写、並びに
蛋白質生成が可能な条件にある溶液中に前記発現ベクタ
ーを存在させ、前記蛍光物質で標識された蛋白質を生成
することとを具備する製造方法。
8. A method for producing a fluorescently labeled protein, comprising: (a) a gene encoding the protein, a gene encoding a fluorescent substance for labeling the protein, and encoding the protein in a solution. Constructing an expression vector by incorporating a promoter for expressing the gene to be expressed in the vector; And producing a protein labeled with the fluorescent substance.
【請求項9】 請求項8に記載の標識された蛋白質の製
造方法であって、前記蛋白質がエストロゲンレセプター
βであり、前記標識用蛍光物質が蛍光緑色蛋白であり、
前記プロモーターがT3、T7またはSP6からなるR
NAポリメラーゼプロモータ群より選択された発現ベク
ターであることを特徴とする製造方法。
9. The method for producing a labeled protein according to claim 8, wherein the protein is estrogen receptor β, and the labeling fluorescent substance is fluorescent green protein,
R in which the promoter is T3, T7 or SP6
A production method, which is an expression vector selected from the NA polymerase promoter group.
【請求項10】 請求項8または9に記載の製造方法に
より製造された標識された蛋白質。
10. A labeled protein produced by the production method according to claim 8 or 9.
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