JP2003083864A - Method for analyzing structural change of organism polymer - Google Patents

Method for analyzing structural change of organism polymer

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JP2003083864A
JP2003083864A JP2001280454A JP2001280454A JP2003083864A JP 2003083864 A JP2003083864 A JP 2003083864A JP 2001280454 A JP2001280454 A JP 2001280454A JP 2001280454 A JP2001280454 A JP 2001280454A JP 2003083864 A JP2003083864 A JP 2003083864A
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biopolymer
aqueous medium
crystal
electrode
crystal oscillator
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JP2001280454A
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Japanese (ja)
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Tomofumi Jitsukawa
友史 実川
Yukio Hasegawa
幸雄 長谷川
Izumi Yamada
泉 山田
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Initium Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a means capable of easily analyzing the structural change of an organism polymer fixed on a solid phase in an aqueous medium to predict the function. SOLUTION: This method for analyzing the structure of the organism polymer on the surface of the solid phase comprises (a) fixing the organism polymer to the other electrode of a quartz oscillator comprising a quartz plate having both surface and reverse sides and a side surface, a single coating material for covering one electrode provided on the reverse side with its inner wall being in contact with the side surface of the quartz plate, and a sealant provided between the surface of the quartz plate having the other electrode provided thereon and the inner wall; (b) dipping the quartz oscillator having the organism polymer fixed thereto in the aqueous medium to measure the stable vibration frequency of the quartz oscillator; and (c) measuring the vibration frequency change of the quartz oscillator after changing the structure of the immobilized organism polymer dipped in the aqueous medium.

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、水晶発振子を用い
て水性媒体中で固相上に固定した生体高分子の構造変化
を解析する方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for analyzing a structural change of a biopolymer immobilized on a solid phase in an aqueous medium using a crystal oscillator.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、ミルクの主成分であるカゼイン
は、生体高分子であるタンパク質の一種であるが、これ
は、中性付近では溶解状態にあるが、酸性条件では加虐
的に沈殿する。また、インスリンのようなタンパク質
は、酸性条件下では溶解するが、中性付近では重合し難
溶となる。このような物性は、塩濃度により大きく変化
するが、生体内においても物性を規定する要因は多々存
在していると考えられる。このような要因を探ること
は、生体内での種々の分子機能の解明に重要である。
2. Description of the Related Art For example, casein, which is the main component of milk, is a kind of protein which is a biopolymer, which is in a dissolved state near neutrality but is abruptly precipitated under acidic conditions. . In addition, proteins such as insulin dissolve under acidic conditions, but polymerize near neutrality and become insoluble. Such physical properties vary greatly depending on the salt concentration, but it is considered that there are many factors that determine the physical properties in vivo. Searching for such factors is important for elucidating various molecular functions in vivo.

【0003】従来、生体高分子の構造解析は、円偏光二
色性計測、散乱X線回折、蛍光エネルギー輸送、沈降定
数などの手段によって行なわれてきた。
Conventionally, the structural analysis of biopolymers has been carried out by means such as circular dichroism measurement, scattered X-ray diffraction, fluorescence energy transport, and sedimentation constant.

【0004】しかし、これらの従来方法では、溶液状態
の計測は可能であるが、固定化したタンパク質等の生体
高分子の解析は不可能であったり、解析すべき生体高分
子をマイクログラムオーダーで完全に精製しなければな
らなかったり、さらには、生体高分子の機能予測が困難
であった等の理由により十分とはいえなかった。
However, with these conventional methods, it is possible to measure the solution state, but it is not possible to analyze immobilized biopolymers such as proteins, or the biopolymers to be analyzed are in microgram order. It was not sufficient because it had to be completely purified, and it was difficult to predict the function of the biopolymer.

【0005】固定化したタンパク質の構造変化を解析す
る方法として、表面プラズマ共鳴を用いる方法が知られ
ている(Anal. Chem., 1988, 70, 2019-2024)。
As a method for analyzing the structural change of the immobilized protein, a method using surface plasma resonance is known (Anal. Chem., 1988, 70, 2019-2024).

【0006】しかし、この方法では、水性媒体のpH変化
に伴うタンパク質の構造変化の解析は可能であるが、変
性剤や塩の添加などの条件下でのタンパク質の構造変化
を解析することはできない。
[0006] However, this method can analyze the structural change of the protein with the pH change of the aqueous medium, but cannot analyze the structural change of the protein under the conditions such as addition of a denaturant or salt. .

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】したがって、上記のよ
うな欠点を改善し、各種環境条件下において、簡単に、
水性媒体中の固相上に固定した生体高分子の構造変化を
解析し、機能予測できる手段が求められている。
Therefore, the above-mentioned drawbacks can be improved, and under various environmental conditions,
There is a need for a means capable of predicting the function by analyzing the structural change of a biopolymer immobilized on a solid phase in an aqueous medium.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の実施態様
は、固相表面上の生体高分子の構造を解析する方法であ
って、(a)表裏の両面と側面を有する水晶板と、前記
水晶板の表面と裏面に設けられた電極と、前記裏面に設
けられた一方の電極を覆い、前記水晶板の側面にその内
壁が接する片面被覆材と、他方の電極が設けられている
水晶板の表面と前記内壁との間に設けられる封止材とを
備えた水晶発振子の前記他方の電極に生体高分子を固定
させること、(b)生体高分子を固定した水晶発振子を
水性媒体に浸漬し、水晶振動子の安定した振動数を測定
すること及び(c)水性媒体に浸漬してある固定化した
生体高分子の構造を変化させた後、水晶振動子の振動数
変化を測定することを含む方法である。
A first embodiment of the present invention is a method for analyzing the structure of a biopolymer on a solid surface, which comprises (a) a quartz plate having both front and back surfaces and side surfaces. An electrode provided on the front and back surfaces of the crystal plate, and a single-sided covering material that covers one electrode provided on the back surface and the inner wall of which contacts the side surface of the crystal plate, and the other electrode. Fixing a biopolymer to the other electrode of the crystal oscillator provided with a sealing material provided between the surface of the crystal plate and the inner wall, and (b) a crystal oscillator having the biopolymer fixed thereon. Measurement of the stable frequency of the crystal oscillator by immersing it in an aqueous medium and (c) change of the crystal oscillator frequency after changing the structure of the immobilized biopolymer immersed in the aqueous medium. Is measured.

【0009】本発明の第2の実施態様は、固相表面上の
生体高分子の会合状態の変化からその構造を解析する方
法であって、(a)表裏の両面と側面を有する水晶板
と、前記水晶板の表面と裏面に設けられた電極と、前記
裏面に設けられた一方の電極を覆い、前記水晶板の側面
にその内壁が接する片面被覆材と、他方の電極が設けら
れている水晶板の表面と前記内壁との間に設けられる封
止材とを備えた水晶発振子の前記他方の電極に生体高分
子を固定させること、(b)生体高分子を固定した水晶
発振子を水性媒体に浸漬し、水晶振動子の安定した振動
数を測定すること及び(c)水性媒体に浸漬してある固
定化した生体高分子の構造を変化させた後、水性媒体に
生体高分子と会合し得る化合物を添加し、水晶振動子の
振動数変化を測定することを含む方法である。
A second embodiment of the present invention is a method for analyzing the structure of a biopolymer on the surface of a solid phase by changing the association state of the biopolymer, which comprises (a) a quartz plate having front and back surfaces and side surfaces. An electrode provided on the front and back surfaces of the crystal plate, and a single-sided covering material that covers one electrode provided on the back surface and the inner wall of which contacts the side surface of the crystal plate, and the other electrode. Fixing a biopolymer to the other electrode of the crystal oscillator provided with a sealing material provided between the surface of the crystal plate and the inner wall, and (b) a crystal oscillator having the biopolymer fixed thereon. After immersing in an aqueous medium, measuring the stable frequency of the crystal oscillator, and (c) changing the structure of the immobilized biopolymer immersed in the aqueous medium, Add a compound capable of associating and measure the frequency change of the crystal unit. It is a method that includes a.

【0010】本発明で使用する水晶発振子は、水性媒体
中での使用に特に適したものであり、特開2001-1
53777号公報に記載された水晶発振子である。上記
のように構成された水晶発振子は、他方の電極が設けら
れている水晶板の表面と内壁との間には封止材が設けら
れているため、一方の電極に溶液が進入し、電極間の短
絡を防止できる。封止材は水晶板の側面に接する内壁に
接着されているため、必然的の水晶板の端部に封止材が
位置することになる。よって、水晶板を発振しやすくで
きる。
The crystal oscillator used in the present invention is particularly suitable for use in an aqueous medium.
It is a crystal oscillator described in Japanese Patent No. 53777. Crystal oscillator configured as described above, since the sealing material is provided between the surface and the inner wall of the crystal plate provided with the other electrode, the solution enters one electrode, A short circuit between electrodes can be prevented. Since the encapsulating material is adhered to the inner wall that is in contact with the side surface of the crystal plate, the encapsulating material is necessarily located at the end of the crystal plate. Therefore, the crystal plate can be easily oscillated.

【0011】水晶発振子の封止材は、シリコン樹脂等の
弾性体であるのが望ましい。封止材が弾性体であると、
水晶板の端部も振動することができ、水晶板を発振しや
すくできる。
The sealing material of the crystal oscillator is preferably an elastic body such as a silicon resin. If the sealing material is an elastic body,
The edge of the crystal plate can also vibrate, and the crystal plate can easily oscillate.

【0012】また、水晶発振子は、電極のそれぞれに接
続されるリ一ド端子を備え、リード端子は前記片面被覆
材に覆われるように構成されるのが望ましく、このよう
に構成された水晶発振子は、リード端子を片面被覆対側
にまとめることで製造が容易になる。
Further, the crystal oscillator is preferably provided with lead terminals connected to the respective electrodes, and the lead terminals are preferably constructed so as to be covered with the one-side coating material. The oscillator can be easily manufactured by gathering the lead terminals on one side and the opposite side.

【0013】本発明で使用できる生体高分子は、水晶発
振子に固定できるものであれば特に限定されないが、例
えばタンパク質、核酸、多糖であり、好ましくはカゼイ
ン、アルブミン、コラーゲン、ゼラチン、アクチン、ミ
オシン、ケラチン、フィブリン、チューブリン等のタン
パク質である。
The biopolymer which can be used in the present invention is not particularly limited as long as it can be immobilized on a crystal oscillator, and examples thereof include proteins, nucleic acids and polysaccharides, preferably casein, albumin, collagen, gelatin, actin and myosin. , Keratin, fibrin, tubulin, and other proteins.

【0014】本発明において、水晶発振子への生体高分
子の固定は、従来公知の方法で行うことができる。例え
ば、水晶発振子へのタンパク質の固定は、以下に記載の
通り、水晶発振子を洗浄方法した後、直説法又は間接法
により行うことができる。
In the present invention, the biopolymer can be fixed to the crystal oscillator by a conventionally known method. For example, the protein can be fixed to the crystal oscillator by a direct method or an indirect method after the crystal oscillator is washed as described below.

【0015】初めて水晶発振子を使用する時、及び再利
用する場合は、次のように水晶発振子の洗浄を行うのが
好ましい。
When the crystal oscillator is used for the first time and reused, it is preferable to clean the crystal oscillator as follows.

【0016】(1)過酸化水素水(30%溶液)100
μlをガラス製の試験管に入れる。試験管は30ml容量
程度のビーカー等の中に立て、転倒しないようにする。 (2)濃硫酸300μlをゆっくり滴下しながら軽く震
とうしながら撹拌する。この混合液をピランハ溶液と呼
ぶが、衣服に穴があくほどの非常に危険な溶液であるの
で、作業時には、保護眼鏡や手袋を着用する。 (3)発振子をガラス板上に電極面を上にして並ベ、中
央の丸い金電極部分のみにピランハ溶液をのせ(約5μ
l)、5分間静置する。この溶液は、シリコン樹脂等の
封止材部分に触れないように注意する。もしも、封止材
部に触れた場合は、すみやかに水洗し、再度やり直す。 (4)洗浄瓶を用いて丁寧に蒸留水で洗浄した後、風乾
させる。発振子の構成成分のほとんどは疎水性のものか
ら成っているので、溌水しやすく、風力により、まもま
く乾燥する。 (5)上記(3)及び(4)をくり返す。なお、金電極
の洗浄は、水晶発振子を使用する直前に行うことが好ま
しい。水晶発振子へのタンパク質の固定は、以下の方法
により行うことができる。
(1) Hydrogen peroxide water (30% solution) 100
Place μl in a glass test tube. Set the test tube in a beaker with a capacity of about 30 ml to prevent it from falling. (2) Add 300 μl of concentrated sulfuric acid slowly and stir with gentle shaking. Although this mixed solution is called a piranha solution, it is a very dangerous solution that causes holes in clothes, so wear protective glasses and gloves when working. (3) Place the resonator on a glass plate with the electrode side up, and place the piranha solution only on the round gold electrode part in the center (about 5 μm).
l) Let stand for 5 minutes. Be careful not to touch the encapsulant such as silicone resin with this solution. If you touch the encapsulant, wash it immediately with water and try again. (4) Carefully wash with distilled water using a washing bottle and air dry. Most of the constituents of the oscillator are made of hydrophobic material, so it is easy to repel water, and it winds and dries quickly. (5) Repeat the above (3) and (4). The gold electrode is preferably washed immediately before using the crystal oscillator. The protein can be fixed to the crystal oscillator by the following method.

【0017】A.直接法 (1)ピランハ溶液で洗浄した発振子に100μlのグ
リシン溶液(0.1Mグリシン−HCl(pH2.4))
をのせ、10秒室温で放置する。 (2)金電極面を綿棒でやさしく、かつ、十分にこする
(発振子は割れやすいので、注意する)。 (3)蒸留水で洗浄した後、目的のタンパク質を適当な
濃度(タンパク質の種類により異なるが、10〜100
μg/ml)で中央の金電極部分に5μlのせ、1時間放置
する。この時、溶液が蒸発しないように注意する。
A. Direct method (1) 100 μl glycine solution (0.1 M glycine-HCl (pH 2.4)) was added to the oscillator washed with piranha solution.
Then, let stand for 10 seconds at room temperature. (2) Gently and thoroughly rub the gold electrode surface with a cotton swab (be careful because the oscillator is easily broken). (3) After washing with distilled water, the target protein has an appropriate concentration (depending on the type of protein, 10-100
(5 μl / μg / ml) on the central gold electrode part and leave for 1 hour. At this time, be careful not to evaporate the solution.

【0018】B.間接法(アビジンの固定化例) (1)3,3−ジチオジプロピオン酸を21mg/mlとな
るようにエタノールにて溶解する(0.1Mエタノール
溶液)。 (2)洗浄済みの水晶発振子を机の上に並ベ、上記
(1)の溶液を蒸留水で100倍に希釈したものを発振
子の水晶部分全体に行き渡るように100μlのせ、3
0分以上浸す(大量に処理する場合は、ビーカー等を用
いて発振子を立ててまとめて処理すると良い。この時、
時々溶液を撹拌する)。 (3)蒸留水にて洗浄する。次のステップまで表面が乾
燥しないように注意する。すなわち、机上に並べた発振
子に100μl程度の蒸留水をのせておくか、水をはっ
たビーカーにつけ置きする。後者の場合、発振子のプラ
グ部分が水でぬれないように注意する。プラグ部分が湿
っていると良好な発振状態が得られない。 (4)1−(3−ジメチルアミノプロピル)−3−エチル
カルボジイミド塩酸塩(EDC)を100mg/mlとなるよ
うに蒸留水で溶解する。 (5)N−ヒドロキシスクシンイミド(NHS)を100
mg/mlとなるように蒸留水で溶解する。 (6)上記(4)及び(5)で調製したEDCとNHS
溶液を等量混合し、(3)で準備した発振子の液を捨て
た後に、すみやかに(水晶面が乾燥する前に)発振子上
にこの混合液を100μlのせ、10分間室温で放置す
る(溶液が蒸発しないように注意する)。 (7)蒸留水で洗浄し、水晶表面が乾燥しないようにタ
ンパク質を固定させるまで蒸留水につけ置きしておく。
この段階の発振子は、タンパク質が固定しやすい状態で
あるので、他のタンパク質の混在に十分注意する。 (8)アビジンを1mg/mlとなるように10mMトリス‐
HCI(pH8.0)に溶解し、使い切れる単位で適当な
用量に分注し、−20℃以下に冷凍保存し、保存液とす
る。 (9)アビジンの濃度が最終的に150μg/mlになるよ
うに10mMトリス−HCl(pH8.0)で希釈し、
(7)の発振子を室温で1〜2時間処理する。この段階
では、アビジンの代わりに様々なタンパク質を固定させ
ることができる。用いるタンパク質の特性により、この
ステップで用いるタンパク質濃度や反応時間が異なる。
通常、100μg/mlから200μg/mlの濃度が最も効率
が良い。濃すぎると、タンパク質の活性が損なわれる危
険性が高くなるので注意を要する。水晶発振子への生体
高分子の固定量は、0.3〜300ng、好ましくは、3
〜60ngである。
B. Indirect method (example of immobilizing avidin) (1) Dissolve 3,3-dithiodipropionic acid in ethanol to a concentration of 21 mg / ml (0.1 M ethanol solution). (2) Place the cleaned crystal oscillator on a table, place 100 μl of the solution of (1) diluted 100 times with distilled water, and spread it over the crystal part of the oscillator.
Soak for 0 minutes or more. (In the case of processing a large amount, use a beaker or the like to raise the oscillators and process them all at once.
Stir the solution from time to time). (3) Wash with distilled water. Be careful not to let the surface dry until the next step. That is, about 100 μl of distilled water is placed on the oscillators arranged on the desk, or placed in a beaker filled with water. In the latter case, be careful that the plug part of the resonator does not get wet with water. If the plug is damp, good oscillation cannot be obtained. (4) 1- (3-Dimethylaminopropyl) -3-ethylcarbodiimide hydrochloride (EDC) is dissolved in distilled water to 100 mg / ml. (5) N-hydroxysuccinimide (NHS) was added to 100
Dissolve with distilled water to give a mg / ml. (6) EDC and NHS prepared in (4) and (5) above
After mixing equal amounts of the solutions and discarding the liquid of the oscillator prepared in (3), 100 μl of this mixed liquid is immediately put on the oscillator (before the crystal surface is dried) and left at room temperature for 10 minutes. (Be careful not to evaporate the solution). (7) Wash with distilled water, and soak in distilled water until proteins are fixed so that the crystal surface does not dry.
At this stage, the oscillator is in a state where proteins are easily fixed, so be careful of the mixture of other proteins. (8) Avidin 10 mM Tris-at 1 mg / ml
Dissolve in HCI (pH 8.0), dispense into a suitable dose in a unit that can be used up, and store frozen at -20 ° C or below to obtain a preservation solution. (9) Dilute with 10 mM Tris-HCl (pH 8.0) so that the final concentration of avidin is 150 μg / ml,
The oscillator (7) is treated at room temperature for 1 to 2 hours. At this stage, various proteins can be immobilized instead of avidin. The protein concentration and reaction time used in this step differ depending on the characteristics of the protein used.
Generally, a concentration of 100 μg / ml to 200 μg / ml is the most efficient. If the concentration is too high, the risk of impairing the activity of the protein increases, so caution is required. The amount of biopolymer fixed to the crystal oscillator is 0.3 to 300 ng, preferably 3
~ 60 ng.

【0019】上記のようにしてタンパク質等の生体高分
子を固定した水晶発振子は、水性媒体に浸漬した後、水
晶振動子の安定した振動数を測定する。水性媒体とは、
水、又は水を主要成分とする液体媒体であり、水溶液や
懸濁液、乳濁液の他、体液等も含まれ得る。
The crystal oscillator on which the biopolymer such as protein is immobilized as described above is immersed in an aqueous medium, and then the stable frequency of the crystal oscillator is measured. What is an aqueous medium?
Water, or a liquid medium containing water as a main component, may include an aqueous solution, a suspension, an emulsion, and a body fluid.

【0020】さらに、本発明では、固定化した生体高分
子の構造を変化させた後(第1態様)、あるいは、固定
化した生体高分子の構造を変化させた後に、水性媒体に
生体高分子と会合し得る化合物を添加後(第2態様)、
水性媒体に浸漬した水晶振動子の振動数変化を測定す
る。
Further, in the present invention, after changing the structure of the immobilized biopolymer (first embodiment) or after changing the structure of the immobilized biopolymer, the biopolymer is added to an aqueous medium. After adding a compound capable of associating with (second aspect),
The frequency change of the crystal oscillator immersed in the aqueous medium is measured.

【0021】本発明においては、生体高分子の構造変化
は、例えば、水性媒体の温度、pH、圧力若しくは塩濃度
を変化させることによるものであるか、光線若しくは音
波の照射、又は各種塩類、会合の補助因子や競合因子、
変性剤、有機溶剤などの化学物質の添加によるものであ
るが、好ましくは、水性媒体のpH若しくは塩濃度を変化
させることによるものであるか、尿素、グアニジン等の
変性剤、有機溶剤(例えば、アルコール、ケトン、エー
テル、ニトリル、アミド、炭化水素)などの添加による
ものである。
In the present invention, the structural change of the biopolymer is caused, for example, by changing the temperature, pH, pressure or salt concentration of the aqueous medium, irradiation with light or sound waves, or various salts and associations. Cofactors and competitors of
Although it is due to the addition of a denaturant, a chemical substance such as an organic solvent, preferably by changing the pH or salt concentration of the aqueous medium, or a denaturant such as urea or guanidine, an organic solvent (for example, Alcohol, ketone, ether, nitrile, amide, hydrocarbon) and the like.

【0022】生体高分子と会合し得る化合物は、生体高
分子と会合する化合物はもちろんのこと、生体高分子と
会合するか否か不明であるが、会合状態を試験したい化
合物も含み得る。生体高分子と会合する化合物の例とし
て、生体高分子と構造上同一又は類似の化合物が挙げら
れる。
The compound capable of associating with a biopolymer is not limited to a compound capable of associating with a biopolymer, but it is unknown whether or not it is capable of associating with a biopolymer, but may include a compound whose association state is to be tested. Examples of compounds that associate with biopolymers include compounds that are structurally identical or similar to biopolymers.

【0023】水晶発振子の電極上に生体高分子が付着し
た場合、付着物の重量と振動数変化が比例関係にある。
例えば、27MHz、AT−cutの水晶発振子では30p
gの物質が電極上に付着すると約1Hz振動数が減少す
る。これにより、微小な質量を有する物質の質量や物質
間の相互作用を定性的又は定量的に計測できる。
When the biopolymer adheres to the electrodes of the crystal oscillator, the weight of the adhered substance and the change in frequency are in a proportional relationship.
For example, 27MHz, AT-cut crystal oscillator 30p
When 1g of substance is deposited on the electrode, the frequency is reduced by about 1Hz. Thereby, the mass of a substance having a very small mass and the interaction between substances can be qualitatively or quantitatively measured.

【0024】したがって、本発明の第1の態様では、生
体高分子の構造変化の前後の水晶振動子の振動数の変化
を測定することにより、水性媒体中での生体高分子の見
かけ上の重量変化又は構造変化を知ることができ構造解
析や機能予測が可能となる。
Therefore, in the first aspect of the present invention, the apparent weight of the biopolymer in the aqueous medium is measured by measuring the change in the frequency of the quartz oscillator before and after the structural change of the biopolymer. The change or the structural change can be known, and the structural analysis and the function prediction can be performed.

【0025】さらに、本発明の第2の態様では、水晶発
振子の振動数変化を測定することにより、生体高分子の
構造が変化してはじめて会合する化合物を検出したり、
会合する化合物の量を測定することが可能となる。ま
た、生体高分子の構造変化を阻止もしくは可逆的に元の
構造にもどす化合物のスクリーニングに用いることがで
きる。
Further, in the second aspect of the present invention, by measuring the change in frequency of the crystal oscillator, a compound that associates only when the structure of the biopolymer changes can be detected,
It is possible to measure the amount of compound associated. Further, it can be used for screening of compounds that prevent or reversibly restore the structure of biopolymer.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】本発明における水晶発振子の溶液
計測への適用例を以下に説明する。水晶発振子は水晶発
振子取付アームに取りつけられ恒温ヒートブロック中の
溶液に浸されている。恒温ヒートブロックは溶液の温度
を一定に保つためのものである。溶液は撹拌機(スター
ラー)により撹拌される。発振回路は、水晶発振子の電
極に交流電界を印加して水晶発振子を発振させる。発振
回路の発振振動数はユニバーサルカウンタによりカウン
トされ、コンピュータにより解析され、試料中の物質の
質量や相互作用などが表示される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An application example of a crystal oscillator according to the present invention to solution measurement will be described below. The crystal oscillator is attached to a crystal oscillator mounting arm and immersed in a solution in a constant temperature heat block. The constant temperature heat block is for keeping the temperature of the solution constant. The solution is stirred by a stirrer. The oscillator circuit oscillates the crystal oscillator by applying an alternating electric field to the electrodes of the crystal oscillator. The oscillation frequency of the oscillation circuit is counted by a universal counter, analyzed by a computer, and the mass and interaction of substances in the sample are displayed.

【0027】[0027]

【実施例】以下に、本発明の実施例を示すが、本発明が
これに限定されるわけではない。実施例1 カゼイン分子の水晶振動子(センサーチッ
プ)への固定化方法 1)3,3′−ジチオジプロピオン酸を21mg/mlとな
るようにエタノールにて溶解した(0.1Mエタノール溶
液)。 2)洗浄済みの発振子を机の上に並べ、上記1)の溶液
を蒸留水で100倍に希釈したものを発振子の水晶部分
全体に行き渡るように100μlのせ、2時間放置し
た。 3)蒸留水にて洗浄した。 4)EDC(1-(3-ジメチルアミノプロピル)−3−エ
チルカルボジイミド塩酸塩)を100mg/mlとなるように
蒸留水で溶解した。 5)NHS(N−ヒドロキシスクシンイミド)を100mg
/mlとなるように蒸留水で溶解した。 6)上記4)及び5)で調製したEDCとNHS溶液を
等量混合し、3)で準備した発振子に100μlのせ、
30分間室温で放置した。 7)カゼインを1mg/mlとなるようにPBSに溶解し、使い
切れる単位で適当な用量に分注し、−20℃以下に冷凍
保存し、保存液とした。 8)カゼインの濃度が最終的に10μg/mlになるように
PBSで希釈し、7)の発振子を室温で1時間処理し
た。チップへのカゼインの固定化量は30ngであった。
EXAMPLES Examples of the present invention will be shown below, but the present invention is not limited thereto. Example 1 Quartz crystal of casein molecule (sensor chip
The immobilization method 1) 3,3'-dithiodipropionic acid to flop) was dissolved in ethanol so that the 21 mg / ml (0.1 M ethanol solution). 2) The washed oscillator was placed on a desk, 100 μl of the solution of 1) diluted with distilled water 100 times was spread over the entire crystal part of the oscillator, and left for 2 hours. 3) Washed with distilled water. 4) EDC (1- (3-dimethylaminopropyl) -3-ethylcarbodiimide hydrochloride) was dissolved in distilled water to 100 mg / ml. 5) 100 mg of NHS (N-hydroxysuccinimide)
It was dissolved in distilled water so that the concentration became / ml. 6) EDC and NHS solution prepared in 4) and 5) are mixed in equal amounts, and 100 μl is placed on the oscillator prepared in 3).
Let stand for 30 minutes at room temperature. 7) Casein was dissolved in PBS so as to be 1 mg / ml, dispensed at an appropriate dose in a usable unit, and stored frozen at -20 ° C or lower to obtain a storage solution. 8) The casein was diluted with PBS so that the final concentration was 10 μg / ml, and the oscillator of 7) was treated at room temperature for 1 hour. The amount of casein immobilized on the chip was 30 ng.

【0028】実施例2 カゼイン固定化チップを用いた
分子構造変化の検出例 1)水晶発振装置(株式会社イニシアム製:Affin
ix Q)にカゼイン固定化チップをセットし、装置の
測定セルに8mlのPBSを入れ、反応温度を25℃にセ
ットし、PBS中にて振動数が安定するまで待機した。 2)センサーチップ上に固定化した分子と同じもの(カ
ゼイン)を測定セル中に最終濃度が5ng/mlとなるよう
に添加した(10μl用量)。 3)セルに1M塩酸水溶液を100μl添加した。振動数
が減少した。 4)5分間の振動数変化量を計測し、1M水酸化ナトリ
ウム水溶液100μl添加した。振動数は元に戻った。 5)上記2)のカゼイン濃度を増加させ(最終濃度;
3.8μg/ml)、2)〜4)の操作を繰りかえした。 また、2)の測定セル中のカゼインのかわりに牛血清ア
ルブミン(BSA)を用いて同様の解析を行った。
Example 2 A casein-immobilized chip was used.
Detection Example 1 of Change in Molecular Structure ) Quartz oscillator (Affine, Inc.)
The casein-immobilized chip was set in ix Q), 8 ml of PBS was put in the measuring cell of the apparatus, the reaction temperature was set at 25 ° C., and the reaction was waited in PBS until the frequency became stable. 2) The same molecule (casein) immobilized on the sensor chip was added to the measurement cell so that the final concentration was 5 ng / ml (10 μl dose). 3) 100 μl of 1M hydrochloric acid aqueous solution was added to the cell. The frequency has decreased. 4) The amount of change in frequency for 5 minutes was measured, and 100 μl of 1M sodium hydroxide aqueous solution was added. The frequency has returned to the original level. 5) Increase the casein concentration in 2) above (final concentration;
The operations of 3.8 μg / ml), 2) to 4) were repeated. The same analysis was performed using bovine serum albumin (BSA) instead of casein in the measurement cell of 2).

【0029】上記の実験により得られた結果を図1に示
す。図1から、本発明により、カゼイン分子との会合量
を測定することができ、同一分子(カゼイン)と異分子
(BSA)の会合度合を評価し、分類することができる
ことが分る。
The results obtained by the above experiment are shown in FIG. From FIG. 1, it can be seen that the present invention enables the amount of association with the casein molecule to be measured, and the degree of association between the same molecule (casein) and different molecule (BSA) to be evaluated and classified.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明によれば、固定化したタンパク質
等の生体高分子の構造解析ができ、また、生体高分子の
構造の変化の測定に加え、該化合物の機能予測を行うこ
とができる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, the structure of a biopolymer such as an immobilized protein can be analyzed, and the function of the compound can be predicted in addition to the change in the structure of the biopolymer. .

【0031】本発明は、水性媒体のpH変化以外にも塩濃
度の変化や共存アミノ酸の添加等による会合状態への影
響の解析へも適応できる。さらに、補助因子や競合因子
の探究にも用いることができる。
The present invention can be applied to analysis of the influence on the association state due to changes in salt concentration and addition of coexisting amino acids, in addition to changes in pH of the aqueous medium. In addition, it can be used to search for cofactors and competitors.

【0032】本発明は、特に、新規の分子(蛋白質)の
機能解析方法であり、ゲノム解析やプロテオーム解析の
ツールとなり得る。
The present invention is a novel method for functionally analyzing a molecule (protein), and can be a tool for genome analysis or proteome analysis.

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

【図1】セル中のタンパク質濃度と水晶発振子の振動数
の変化との関係を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a relationship between a protein concentration in a cell and a change in frequency of a crystal oscillator.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固相表面上の生体高分子の構造を解析す
る方法であって、(a)表裏の両面と側面を有する水晶
板と、前記水晶板の表面と裏面に設けられた電極と、前
記裏面に設けられた一方の電極を覆い、前記水晶板の側
面にその内壁が接する片面被覆材と、他方の電極が設け
られている水晶板の表面と前記内壁との間に設けられる
封止材とを備えた水晶発振子の前記他方の電極に生体高
分子を固定させること、(b)生体高分子を固定した水
晶発振子を水性媒体に浸漬し、水晶振動子の安定した振
動数を測定すること及び(c)水性媒体に浸漬してある
固定化した生体高分子の構造を変化させた後、水晶振動
子の振動数変化を測定することを含む方法。
1. A method for analyzing a structure of a biopolymer on a solid phase surface, comprising: (a) a quartz plate having front and back surfaces and side surfaces; and electrodes provided on the front and back surfaces of the quartz plate. A single-sided covering material that covers one electrode provided on the back surface and whose inner wall contacts the side surface of the crystal plate, and a seal provided between the inner wall and the surface of the crystal plate on which the other electrode is provided. Fixing a biopolymer to the other electrode of the crystal oscillator provided with a stopper, and (b) immersing the crystal oscillator having the biopolymer fixed in an aqueous medium to obtain a stable frequency of the crystal oscillator. And (c) changing the structure of the immobilized biopolymer soaked in an aqueous medium, and then measuring the frequency change of the crystal oscillator.
【請求項2】 固相表面上の生体高分子の会合状態の変
化からその構造を解析する方法であって、(a)表裏の
両面と側面を有する水晶板と、前記水晶板の表面と裏面
に設けられた電極と、前記裏面に設けられた一方の電極
を覆い、前記水晶板の側面にその内壁が接する片面被覆
材と、他方の電極が設けられている水晶板の表面と前記
内壁との間に設けられる封止材とを備えた水晶発振子の
前記他方の電極に生体高分子を固定させること、(b)
生体高分子を固定した水晶発振子を水性媒体に浸漬し、
水晶振動子の安定した振動数を測定すること及び(c)
水性媒体に浸漬してある固定化した生体高分子の構造を
変化させた後、水性媒体に生体高分子と会合し得る化合
物を添加し、水晶振動子の振動数変化を測定することを
含む方法。
2. A method for analyzing the structure of a biopolymer on the surface of a solid phase from changes in the association state thereof, comprising: (a) a crystal plate having both front and back surfaces and side surfaces; and a front and back surface of the crystal plate. An electrode provided on the one side provided on the back surface, one side coating material whose inner wall is in contact with the side surface of the crystal plate, and the other side of the surface of the crystal plate provided with the electrode and the inner wall. Fixing a biopolymer to the other electrode of the crystal oscillator provided with a sealing material provided between the two, (b)
Immersing the crystal oscillator with the biopolymer fixed in an aqueous medium,
Measuring the stable frequency of the crystal unit and (c)
A method comprising changing the structure of an immobilized biopolymer immersed in an aqueous medium, adding a compound capable of associating with the biopolymer to the aqueous medium, and measuring a frequency change of a quartz oscillator. .
【請求項3】 固定化した生体高分子の構造を、水性媒
体のpH若しくは塩濃度を変えることにより変化させる
か、あるいは、水性媒体へ変性剤若しくは有機溶剤を添
加することにより変化させる、請求項1又は2に記載の
方法。
3. The structure of the immobilized biopolymer is changed by changing the pH or salt concentration of the aqueous medium or by adding a modifier or an organic solvent to the aqueous medium. The method according to 1 or 2.
【請求項4】 構造変化した生体高分子と会合する化合
物の検出及びその量を測定する、請求項2に記載の解析
方法。
4. The analysis method according to claim 2, wherein a compound associated with the biopolymer having a structural change is detected and the amount thereof is measured.
【請求項5】 生体高分子の構造変化に伴う会合度合を
指標として、化合物を分類する、請求項2に記載の方
法。
5. The method according to claim 2, wherein the compounds are classified using the degree of association associated with the structural change of the biopolymer as an index.
【請求項6】 生体高分子がタンパク質である請求項1
〜5の何れか1項に記載の方法。
6. The biopolymer is a protein.
5. The method according to any one of 5 to 5.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101135635B1 (en) 2004-02-09 2012-04-17 소니 가부시키가이샤 Detecting surface to detect interaction between substances, sensor chip and sensing device equipped with detecting surface, and detecting method
KR101289948B1 (en) 2012-06-11 2013-07-26 인제대학교 산학협력단 Method and apparatus for classification of ligand by using molecular vibrational frequency patterns

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