JP2004264027A - Bio-molecule interaction measuring method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To secure mobility for an immobilized molecule, to restrain nonspecific adsorption, and to analyze precise interaction kinetics. <P>SOLUTION: This biomolecule interaction measuring method has a process for immobilizing the biomolecule on a solid surface, using a bifunctional hetero group type hydrophilic polymer as a crosslinker, and for measuring an interaction between the immobilized molecule and a biomolecule or a biomolecule aggregate. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体表面上に生体分子を固定化して、固定化した生体分子と、生体分子又はその集合体との相互作用を測定する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から生体分子の機能を調べる手段として、生体分子の相互作用が調べられてきた。相互作用を調べる手段としては、一方の分子を固体表面上に固定化し、対象物質を接触させて、対象物質が吸着するかどうかを検出する方法が一般的となってきている。相互作用を測定する際には、固定化した分子のモビリティを確保した上で、非特異的吸着を抑制されていることが好ましく、そのためには、固定化分子と表面のスペースを確保するスペーサーの存在が不可欠と考えられている。例えば、核酸分子を共有結合で固定化する方法において、核酸分子内にチミン16塩基あるいはポリエチレングリコールのスペーサーを設ける方法が示されている(例えば特許文献1参照)。しかし、この方法では、架橋剤にスペーサーの効果がないために分子のモビリティが不十分で、相互作用解析の対象物質が限られる。
【0003】
一方、スペーサーとしてポリマーを用いる方法も報告されている(例えば特許文献2参照)。しかし、この方法において使用されるポリマーはアミノ基を多く有する多官能型ポリマーで、表面からの距離を十分に取ることができず、効果が不十分である。また、両端が同じ官能基であると、両端とも反応してしまい、生体物質との反応効率が悪くなる。
【0004】
米国特許においては、表面にハイドロゲルを形成し、ゲル内に官能基を設けることで固定化分子のモビリティを確保し、非特異的吸着を抑制する方法が開示されている(例えば、特許文献3参照)。効果のある方法ではあるが、ゲルの内部と外部とで、対象物質の浸透、拡散速度が異なるため、リアルタイムに相互作用キネティクス(Kinetics)を厳密に測定する方法としては不適当である。
【0005】
また、親水性高分子を有するスペーサーの末端に生体分子を固定化するための官能基を有し、もう一方の末端に固体表面に直接結合できる官能基をもつ分子が設計され、相互作用観察を行うことも、報告されている(非特許文献1、2参照)。しかし、この物質単独を表面に密に充填することは難しく、非特異的吸着を抑制するために、その他の親水性基末端物質を高い比率で混合する結果となり、表面に生体分子が固定化される密度が低く、測定感度が低いという問題が生じる。
【0006】
【特許文献1】
国際公開第00/67028号
【0007】
【特許文献2】
特開2000−146976号公報
【0008】
【特許文献3】
米国特許5436161
【0009】
【非特許文献1】
Sigal et.al. Anal.Chem. 68(1996)490−497
【0010】
【非特許文献2】
Jung et.al. Langmuir 16(2000)9421−9432
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、固定化した分子のモビリティを確保すると同時に、非特異的吸着を抑制し、厳密な相互作用キネティクス(Kinetics)解析を可能とする方法を提供することを主な目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題を解決することを主な目的として鋭意検討を重ねた。その結果、架橋剤としてヘテロ二官能型親水性高分子を用いて、固体表面上に生体分子を固定化した基板を用いて、生体分子間の相互作用を測定することにより、分子間相互作用を適切に測定し得ることを見出し、更に検討を重ねて、本発明を完成するに至った。
【0013】
即ち、本願発明は次の事項に係る。
【0014】
1.架橋剤として一般式X−R−Yで表されるヘテロ二官能型親水性高分子(ここでXは固体表面の官能基、もしくは固体表面に導入された官能基と結合する官能基を表す。Yは生体分子(A)と結合する官能基を表す。Rは高分子の繰り返し単位を表す。)を用いて固体表面上に生体分子(A)を固定化した基板を用いて、生体分子(A)と生体分子(B)又はその集合体との相互作用を測定する工程を有する生体分子相互作用測定方法。
【0015】
2.ヘテロ二官能型親水性高分子の分子量が200〜20,000である項1に記載の方法。
【0016】
3.ヘテロ二官能型親水性高分子のRが、下記繰り返し単位
−(−O−R−)n−
(ここで、Rは、炭素数が2−5のアルキレン基を表す。nは4〜450。)
で表される構造を有する項1又は2に記載の方法。
【0017】
4.ヘテロ二官能型親水性高分子の官能基X及びYが、アミノ基、カルボキシル基、スクシンイミド基、スルホン化スクシンイミド基、マレイミド基、チオール基、アルデヒド基、ビニル基、イソシアネート基、エポキシ基、ヒドラジド基、アジド基からなる群から選ばれるいずれか二つである項1〜3のいずれかに記載の方法。
【0018】
5.固体表面が平面基板である請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
【0019】
6.固体表面が金薄層を表面に有する基板である項1〜5のいずれかに記載の方法。
【0020】
7.固体表面が、一般式X’−R’−Y’で表される化合物(ここでX’は金薄層と反応する官能基を表す。Y’はヘテロ二官能型親水性高分子と結合する官能基を表す。R’は有機基を表す)を用いて金薄層表面に官能基を導入した固体表面である項6に記載の方法。
【0021】
8.生体分子(A)を固定化した基板が、複数の種類の生体分子(A)をアレイ状に固定化した基板である項1〜7のいずれかに記載の方法。
【0022】
9.生体分子(A)を固定化した基板が、10種類以上の生体分子(A)を固定化した基板である項1〜8のいずれかに記載の方法。
【0023】
10.生体分子(A)が核酸である項1〜9のいずれかに記載の方法。
【0024】
11.生体分子(A)と生体分子(B)又はその集合体との相互作用を、表面プラズモン共鳴法を用いて測定する項1〜10のいずれかに記載の方法。
【0025】
12.生体分子(A)と生体分子(B)又はその集合体との相互作用を、表面プラズモン共鳴イメージング法を用いて測定する項1〜10のいずれかに記載の方法。
【0026】
13.生体分子(B)がタンパク質である項1〜12のいずれかに記載の方法。
【0027】
14.タンパク質が転写因子である項13に記載の方法。
【0028】
本発明は、好ましくは、架橋剤として一般式X−R−Yで表されるヘテロ二官能型親水性高分子(ここでXは固体表面の官能基、もしくは固体表面に導入された官能基と結合する官能基を表す。Yは生体分子(A)と結合する官能基を表す。且つ、X及びYは、アミノ基、カルボキシル基、スクシンイミド基、スルホン化スクシンイミド基、マレイミド基、チオール基、アルデヒド基、ビニル基、イソシアネート基、エポキシ基、ヒドラジド基、アジド基からなる群から選ばれるいずれか二つである。但し、X≠Y。Rは高分子の繰り返し単位を表す。)を用いて固体表面上に生体分子(A)を固定化した基板を用いて、生体分子(A)と生体分子(B)又はその集合体との相互作用を測定する工程を有する生体分子相互作用測定方法に係る。
【0029】
より好ましくは、一般式X’−R’−Y’で表される化合物(ここでX’は金薄層と反応する官能基を表す。Y’はヘテロ二官能型親水性高分子と結合する官能基を表す。R’は有機基を表す)を用いて金薄層表面に官能基を導入した固体表面に、架橋剤として一般式X−R−Yで表されるヘテロ二官能型親水性高分子(ここでXは固体表面の官能基、もしくは固体表面に導入された官能基と結合する官能基を表す。Yは生体分子(A)と結合する官能基を表す。且つ、X及びYは、アミノ基、カルボキシル基、スクシンイミド基、スルホン化スクシンイミド基、マレイミド基、チオール基、アルデヒド基、ビニル基、イソシアネート基、エポキシ基、ヒドラジド基、アジド基からなる群から選ばれるいずれか二つである。但し、X≠Y。Rは高分子の繰り返し単位を表す。)を用いて生体分子(A)を固定化した基板を用いて、生体分子(A)と生体分子(B)又はその集合体との相互作用を、表面プラズモン共鳴法又は表面プラズモン共鳴イメージング法を用いて測定する工程を有する生体分子相互作用測定方法に係る。
【0030】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【0031】
ヘテロ二官能型親水性高分子
本発明は、固定化した生体分子のモビリティを確保すると同時に、非特異的吸着を抑制し、厳密な相互作用キネティクス(Kinetics)解析を可能とするために、生体分子を固体表面に固定化する方法において、架橋剤としてヘテロ二官能型親水性高分子を用いることを特徴とする。
【0032】
この方法により、表面から一定のスペースを保った状態で生体分子を固定化することが可能となり、生体分子の相互作用キネティクス(Kinetics)解析を、生体分子のモビリティを確保しつつ、リアルタイムで適切な観察を行うことができる。
【0033】
架橋剤として用いるヘテロ二官能型親水性高分子は、一般式X−R−Yで表される。ここでXは固体表面の官能基、もしくは固体表面に導入された官能基と結合する官能基を表す。Yは生体分子(A)と結合する官能基を表す。また、Rは高分子の繰り返し単位を表す。ここで、高分子とは繰り返し単位の数が3以上のものをいう。
【0034】
本発明の架橋剤となる高分子の末端となるヘテロな2つの官能基は、一方の末端の官能基Xが固体表面もしくは固体表面に導入された官能基と結合する官能基であり、他方の末端の官能基Yが生体分子(A)と反応するものであって、互いに異なる官能基で構成される。即ち、X≠Yである。
【0035】
官能基Yは固体表面と反応しない官能基であることが好ましい。官能基Yが表面と反応すると、表面にループが形成され、生体分子を固定化するための官能基が少なくなり、反応効率が悪くなるので好ましくない。
【0036】
官能基X及びYとしては、例えば、アミノ基、カルボキシル基、スクシンイミド基、スルホン化スクシンイミド基、マレイミド基、チオール基、アルデヒド基、ビニル基、イソシアネート基、エポキシ基、ヒドラジド基、アジド基などが挙げられる。このような官能基群の中からX及びYとして異なる2つの官能基を選択し、組み合わせて構成する。
【0037】
特に、X及びYの組合せとしては、反応対象が異なるアミノ基とカルボキシル基の組合せ、スクシンイミド基とマレイミド基の組合せが好ましい。
【0038】
生体分子(A)がDNAである場合、末端に導入する官能基Yはアミノ基、チオール基あるいはビオチンが好ましい。
【0039】
ヘテロ二官能基型親水性高分子の分子量は200以上、好ましくは1000以上、更に好ましくは1500以上であり、20000以下、好ましくは10000以下、更に好ましくは6000以下である。
【0040】
繰り返し単位で言うと、構成単位の繰り返し数が、4以上、好ましくは20以上、更に好ましくは30以上であり、450以下、好ましくは225以下、更に好ましくは130以下である。
【0041】
本発明のヘテロ二官能型親水性高分子は、架橋剤となるだけでなく、スペーサーの役割も担う。分子量が小さすぎる場合には、十分なスペーサーとして機能しないため好ましくない。一方、分子量が大きすぎる場合には、一定のモル濃度が必要である固定化に要する架橋剤のグラム数が増大するため、好ましくない。
【0042】
本発明において、架橋剤を構成する高分子は、非特異的吸着を抑制するために親水性である必要がある。ここで親水性とは架橋剤となる高分子が水溶性であることを意味する。
【0043】
高分子の繰り返し単位Rは特に限定されるものではないが、下記繰り返し単位
−(−O−R−)n−
(ここで、Rは、炭素数が2−5のアルキレン基を表す。nは4〜450。)
で表される構造を有することが好ましい。
【0044】
Rとしては、具体的には、−(−CH−CH−O−)−や−(−CH−CH−CH−O−)−等の直鎖状のアルキレン基や、−(−CH(CH)−CH−O−)−等の分岐状のアルキレン基などが挙げられる。また、−(−CH−CH−O−)p−(−CH(CH)−CH−O−)q−のようなブロック共重合体も含まれる。
【0045】
このうち、親水性と鎖のフレキシビリティからみて、エチレングリコールの繰り返し単位−(−CH−CH−O−)−を有するものが好ましい。
【0046】
生体分子の固定化方法
架橋剤を用いて生体分子を固定化する方法は特に限定されないが、例えば、架橋剤の一方の末端Xを表面に反応して固定化した後に、反対側の末端に存在する別の官能基Yを利用して、生体分子を固定化する方法が挙げられる。
【0047】
具体的には、一方の末端にアミノ基を有し、他方の末端にカルボキシル基を有するヘテロ二官能基型高分子を架橋剤として用いる場合、カルボキシル基を導入した固体表面をカルボジイミドとN−ヒドロキシスクシンイミドで活性化した後に、一方の末端であるアミノ基と反応させて、架橋剤を表面に固定化する。その次に架橋剤を介して表面に導入されたカルボキシル基を用いて生体分子(A)を表面に固定化する。
【0048】
また、一方の末端にスクシンイミド基を有し、他方の末端にマレイミド基を有するヘテロ二官能基型高分子を架橋剤として用いる場合、アミノ基を導入した固体表面に、架橋剤のスクシンイミド基を反応させる。次に架橋剤を介して表面に導入されたマレイミド基を用いて生体分子を表面に固定化する。
【0049】
生体分子(A)を架橋剤であるヘテロ二官能基型親水性高分子と結合する方法は特に限定されず、直接的に結合させても、また他の物質を介在させて間接的に結合させてもよい。結合の種類は特に限定されず、例えば、共有結合、イオン結合、キレート結合、水素結合などにより結合させることができる。
【0050】
本発明のヘテロ二官能型架橋剤を用いた後に、生体分子に結合する官能基又は物質を導入することも、本発明に含まれる。例えば、ニトリロ三酢酸(NTA)基をヘテロ二官能型架橋剤で固定化した後に、NiキレートによりNTA基とヒスチジンタグとをキレート結合させて、ヒスチジンタグ蛋白を表面に導入する方法や、ビオチン或いはストレプトアジビンを架橋剤の官能基Yと反応させて導入した後に、導入したビオチン或いはストレプトアビジンと生体分子(A)を反応させる方法などが考えられる。
【0051】
生体分子を固定化する固体表面としては、相互作用解析に適している点で平面基板が好ましい。
【0052】
平面基板としては、表面プラズモン共鳴(SPR)法による相互作用解析に好適な金属基板が好ましい。金属としては、金、銀、銅、アルミニウム、クロム等が挙げられる。このうち、表面に金薄層を有する透明基板が特に好ましい。
【0053】
金薄層表面が好ましい理由として、金−硫黄結合を利用して、表面に官能基を導入できることが挙げられる。
【0054】
金−硫黄結合を利用して、表面に官能基を導入する方法としては、例えば、一般式X’−R’−Y’で表される化合物(ここでX’は金薄層と反応する、硫黄原子を有する官能基を表す。Y’はヘテロ二官能型親水性高分子と結合する官能基を表す。R’は有機基を表す)を用いて、官能基を導入した金薄層の固体表面に、ヘテロ二官能型親水性高分子を用いて生体分子(A)を固定化する方法などが挙げられる。
【0055】
官能基X’としては、例えば、チオール基、スルフィド基またはジスルフィド基などが挙げられる。Y’としては、アミノ基、カルボキシル基、アルデヒド基、アジド基、N−ヒドロキシスクシンイミド基、エポキシ基、カルボニルジイミダゾール基、イソシアネート基などが挙げられる。またR’としては、アルキレン基などが挙げられる。アルキレン基の炭素数は特に限定されないが、炭素数が5以上18以下であることが好ましい。炭素数が4未満であると、アルカン鎖同士の疎水結合が十分でなく、自己組織化表面の安定性に欠ける。また19以上であると、アルカン鎖の疎水性が強く、親水性物質の反応・固定化が困難となるだけでなく、センサー表面として疎水性が強いために測定中の非特異的吸着が懸念される。
【0056】
一般式X’−R’−Y’で表される化合物としては、具体的には、Y’がアミノ基となる8−アミノ−1−オクタンチオール(8−Amino−1−Octanethiol)、Y’がカルボキシル基となる7−カルボキシ−1−ヘプタンチオール(7−Carboxy−1−Heptanethiol)などが挙げられる。
【0057】
生体分子(A)としては、単独の物質を用いてもよく、複数の種類の物質を用いてもよい。複数の種類の物質を用いる場合には、ハイスループットな解析が可能になる。ハイスループットで解析を行うことにより、極めて多数の化合物を効率よくスクリーニングすることができる。特に8種類以上、好ましくは10種類以上、より好ましくは12種類以上、さらに好ましくは24種類以上の生体分子を用いることが好ましい。上限は特に限定されないが、通常96種類程度である。複数の物質を固定化するためにはアレイ状に物質を固定化するのが好ましい。それにより、それぞれの固定化部位にて相互作用を解析することが可能となる。
【0058】
生体分子(A)の種類は特に限定されず、例えば、核酸、タンパク質、ペプチド、糖鎖などを用いることができる。中でも安定であることと、多くの種類を容易に確保し得るという点で、核酸が好ましい。
【0059】
本発明によって固定化された生体分子(A)はモビリティに優れ、非特異的吸着を抑制する効果を有するため、生体分子(B)又はその集合体との相互作用を適切な状態で測定することができる。
【0060】
生体分子(B)の種類も特に限定されず、例えば、核酸、タンパク質、ペプチド、糖鎖など挙げられる。またタンパク質の二量体など、生体分子(B)の集合体も用いることができる。
【0061】
本発明は、特に転写因子等の複雑な構造を有するタンパク質の測定に、特に適している。なぜならば、転写因子はb−zipやzincフィンガーに見られるように立体的に特殊な構造を取るものが多く、結合する対象の核酸分子のモビリティが不十分だと、転写因子が容易に接近できない。また、転写因子は表面への非特異的吸着量が顕著に高いため、非特異的吸着を抑制しないと解析は不可能である。本発明においては固定化分子のモビリティを確保し、非特異的吸着を抑制できるため、転写因子等の特殊な構造をとる生体分子の相互作用評価の解析にも好適に用いることができる。
【0062】
転写因子の種類も特に限定されず、例えば、NF1ファミリー、Mafファミリー、GATAファミリーなどが適用できる。特にMafファミリーは、ホモ二量体だけではなく、ヘテロ二量体を形成することが知られている。本発明においては、このような生体分子の集合体の相互作用も適切に解析することができ、本発明の方法を用いることによって、様々なヘテロ二量体の組み合わせによる結合挙動の違いを評価するなどの、非常に意義深い測定を行うことが可能になる。
【0063】
本発明で測定可能な相互作用としては、例えば、タンパク質−タンパク質相互作用、核酸−タンパク質相互作用、核酸−核酸相互作用、タンパク質−ペプチド相互作用、タンパク質−糖鎖相互作用、抗原−抗体相互作用などが挙げられる。
【0064】
測定方法
固定化された生体分子(A)と、生体分子(B)又はその集合体との相互作用の測定方法としては、表面プラズモン共鳴(SPR)法を用いることが好ましい。さらに、SPR法の中では、SPRイメージング法が特に好ましい。
【0065】
SPR法はラベルフリーかつリアルタイムな測定が可能な測定法である。従って、生体分子(A)又は(B)の少なくとも一方がタンパク質である場合に、特に好適である。なぜなら、タンパク質はラベル操作によって、構造が変化したり、活性を失う可能性があるが、SPR法は生体分子を標識化(ラベル)する必要のない相互作用解析方法であるため、生体分子の機能や活性を維持したまま適切な測定を行うことが可能である。また該方法により、リアルタイムな測定が可能であり、平衡状態だけではなく、結合と解離の速度を解析することが可能となるため、これらの結果から生体分子の機能を知るための貴重な情報を得ることができる。
【0066】
また、SPRイメージング法はアレイ全体に偏光平行光を照射し、その反射光をCCDカメラで撮影する方法であって、アレイのある地点における表面プラズモン共鳴角変位を反射光強度の変化によって知ることが可能である。よって、複数の配列を固定化した二本鎖オリゴヌクレオチドアレイと生体分子の相互作用解析をラベルフリーかつリアルタイムに測定することが可能であり、特に複数の生体分子を固定化したアレイを用いた生体分子相互作用の解析に好適に用いることができる。
【0067】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【0068】
実施例1
厚さ1mm、18mm×18mmのSF10製透明ガラス基板上にクロム3nmを蒸着した後、金を45nm蒸着した。蒸着の厚みは水晶発振子にてモニターした。金が表面に蒸着された基板を8−Amino−1−Octanethiol, Hydrochrolide(8−AOT,同仁化学研究所製)の1mMエタノール溶液に16時間浸漬し、8−AOTの自己組織化表面を形成させた。分子量3,400の末端にスクシンイミド(NHS)基とマレイミド(MAL)基を有するヘテロ二官能型ポリエチレングリコール(NHS−PEG−MAL,Sheawater Polymers社製)をリン酸緩衝液(20mM リン酸、150mM NaCl、pH7.2)に10mg/mlで溶解し、金表面の8−AOTに2時間反応させた。8−AOTのアミノ基とNHS−PEG−MALのNHS基が反応し、MAL基は未反応のまま残るため、PEGを介してマレイミド基を表面に導入することができた。
【0069】
得られた表面にGreiner bio−one社のHand spotterを用いて5’チオール末端のDNAの二種類をハイブリダーゼーションさせてからスポッティングした。DNAの配列はMaf 認識配列(MARE25)と、Maf非認識配列(MARE23)であり、詳細な配列は図1に示す。5’チオール末端からチミン15塩基スペーサーを介した後、目的の配列が入るように設計されている。
【0070】
X5SSC溶液(75mMクエン酸ナトリウム、750mM NaCl、pH7.0)に5’チオール末端DNAが25μM、その相補的DNAを100μMになるように溶液を調製し、沸騰浴中にて5分、0℃に急冷し15分、その後37℃で三時間インキュベートし、DNAをハイブリダイゼーションさせた。ハイブリダイゼーションした二本鎖DNA(dsDNA)をスポッティングし、15時間反応させてdsDNAを表面に固定化した。
【0071】
dsDNAを固定化した表面をリン酸緩衝液で洗浄した後、SPRイメージング機器(SPRImager:GWC Instruments社製)にセットし、10mM Hepes、300mM NaCl、4mM MgCl、1mM EDTA、100μg/ml 牛血清アルブミン、pH7.9の転写因子測定用緩衝液をフローセル内に流した。
【0072】
SPRからのシグナルが安定したのを確認した後に、転写因子MafGのホモ二量体を1μg/mlの濃度で上記転写因子測定用緩衝液に溶解してセル内に10分間100μl/minの速度で注入し、さらに転写因子を含まない緩衝液を流し、結合と解離のSPRシグナルの変化を観察した。
【0073】
観察はMARE25とMARE23の固定化部位と何もDNAが固定化されていない部分(バックグラウンド部位)の三点で実施した。SPRシグナルの変化を示すグラフを図3に示す。MARE25配列のみにMafGホモ二量体が結合し、MARE23、バックグラウンド部位にはほとんど結合しないのが観察でき、結合速度定数2.22×10(M−1−1)、解離速度定数8.80×10−4(s−1)、結合平衡定数2.52×10(M−1)を得た。
【0074】
MafGホモ二量体をセル内に注入する前に撮影した画像と、注入して10分後に撮影した画像を撮影し、両者の差を画像処理ソフトNIH Imageで演算処理を行った。その結果を図4に示す。MARE25配列のみにMafGが結合していることが明らかである。
【0075】
比較例1
実施例と同様に、金蒸着透明基板上に8−AOTの自己組織化表面を形成させ、スクシンイミド(NHS)基とマレイミド(MAL)基を有するヘテロ二官能型架橋剤Sulfo−SMCC( Sulfosuccinimidyl 4[N−maleimidomethyl]−cyclohexane−1−carboxylate)(Pierce社製)を1mMの濃度でリン酸緩衝液(pH7.0)に溶解し、8−AOTに反応させた。Sulfo−SMCCは分子量436.37の低分子物質であり、繰り返し単位を有さない。
【0076】
実施例1と同様の方法で、5’末端にチオールを有するMARE25とMARE23配列をdsDNAとした上で表面に固定化し、SPRイメージング測定を行った。
【0077】
実施例1と同様にMafGホモ二量体の相互作用を観察したが、MARE25、MARE23、バックグラウンド部位のすべてに非特異的に吸着し、転写因子MafGの特異性は観察できなかった(図5)。
【0078】
【発明の効果】
本発明により、モビリティと活性・機能を保ったまま生体分子を固体表面に固定化することが可能になり、本発明の方法を用いることにより、生体分子もしくは生体分子集合体と生体分子との相互作用キネティクス(Kinetics)の厳密かつ適切な評価が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、MARE25の塩基配列を示す図面である。
【図2】図2は、MARE23の塩基配列を示す図面である。
【図3】図3は、MafGホモ二量体の結合解離曲線(実施例)を示す図面である。
【図4】図4は、MafGホモ二量体結合前後の画像の差(実施例)を示す図面である。
【図5】図5は、MafGホモ二量体の結合解離曲線(比較例)を示す図面である。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for immobilizing a biomolecule on a solid surface and measuring an interaction between the immobilized biomolecule and the biomolecule or an aggregate thereof.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, biomolecule interactions have been examined as a means for examining the function of biomolecules. As a means for examining the interaction, a method of immobilizing one molecule on a solid surface, bringing the target substance into contact, and detecting whether or not the target substance is adsorbed has become common. When measuring the interaction, it is preferable that non-specific adsorption be suppressed while securing the mobility of the immobilized molecule.For this purpose, it is necessary to use a spacer to secure a space between the immobilized molecule and the surface. Existence is considered essential. For example, in a method for immobilizing a nucleic acid molecule by a covalent bond, a method is disclosed in which a thymine 16 base or a polyethylene glycol spacer is provided in the nucleic acid molecule (for example, see Patent Document 1). However, in this method, the mobility of the molecule is insufficient because the cross-linking agent has no effect of the spacer, and the target substance for the interaction analysis is limited.
[0003]
On the other hand, a method using a polymer as a spacer has also been reported (for example, see Patent Document 2). However, the polymer used in this method is a polyfunctional polymer having a large number of amino groups, and the distance from the surface cannot be sufficiently taken, and the effect is insufficient. Further, if both ends have the same functional group, both ends will react with each other, and the reaction efficiency with the biological substance will be deteriorated.
[0004]
The US patent discloses a method in which a hydrogel is formed on the surface and a functional group is provided in the gel to secure the mobility of the immobilized molecule and suppress nonspecific adsorption (for example, Patent Document 3). reference). Although effective, the permeation and diffusion rates of the target substance are different between the inside and the outside of the gel, which is inappropriate as a method for strictly measuring real-time interaction kinetics.
[0005]
In addition, a molecule having a functional group for immobilizing biomolecules at the end of the spacer having a hydrophilic polymer and a molecule having a functional group capable of directly binding to the solid surface at the other end has been designed. It has also been reported to do so (see Non-Patent Documents 1 and 2). However, it is difficult to densely pack this substance alone on the surface, which results in the mixing of other hydrophilic group terminal substances at a high ratio in order to suppress non-specific adsorption, and the biomolecules are immobilized on the surface. And the measurement sensitivity is low.
[0006]
[Patent Document 1]
WO 00/67028 [0007]
[Patent Document 2]
JP 2000-146976 A
[Patent Document 3]
US Patent 5,436,161
[0009]
[Non-patent document 1]
Sigal et. al. Anal. Chem. 68 (1996) 490-497
[0010]
[Non-patent document 2]
Jung et. al. Langmuir 16 (2000) 9421-9432
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
It is a main object of the present invention to provide a method for securing the mobility of an immobilized molecule, suppressing nonspecific adsorption, and enabling strict interaction kinetic analysis.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted intensive studies with the main object of solving the above problems. As a result, the interaction between biomolecules is measured by using a heterobifunctional hydrophilic polymer as a cross-linking agent and measuring the interactions between biomolecules using a substrate on which biomolecules are immobilized on a solid surface. The inventors have found that the measurement can be performed appropriately, and further studied, and completed the present invention.
[0013]
That is, the present invention relates to the following matters.
[0014]
1. As a crosslinking agent, a heterobifunctional hydrophilic polymer represented by the general formula XRY (where X represents a functional group on a solid surface or a functional group bonded to a functional group introduced on the solid surface). Y represents a functional group that binds to the biomolecule (A); R represents a repeating unit of a polymer), and a biomolecule (A) is immobilized on a solid surface using a biomolecule (A). A biomolecule interaction measurement method comprising the step of measuring the interaction between A) and a biomolecule (B) or an aggregate thereof.
[0015]
2. Item 2. The method according to Item 1, wherein the heterobifunctional hydrophilic polymer has a molecular weight of 200 to 20,000.
[0016]
3. R of the heterobifunctional hydrophilic polymer is represented by the following repeating unit-(— O—R 1 —) n—
(Here, R 1 represents an alkylene group having 2 to 5 carbon atoms. N is 4 to 450.)
Item 3. The method according to Item 1 or 2, which has a structure represented by:
[0017]
4. The functional groups X and Y of the heterobifunctional hydrophilic polymer are an amino group, a carboxyl group, a succinimide group, a sulfonated succinimide group, a maleimide group, a thiol group, an aldehyde group, a vinyl group, an isocyanate group, an epoxy group, and a hydrazide group. 4. The method according to any one of Items 1 to 3, which is any two selected from the group consisting of an azide group.
[0018]
5. 5. The method according to claim 1, wherein the solid surface is a flat substrate.
[0019]
6. Item 6. The method according to any one of Items 1 to 5, wherein the solid surface is a substrate having a thin gold layer on the surface.
[0020]
7. The solid surface is a compound represented by the general formula X′-R′-Y ′ (where X ′ represents a functional group that reacts with a thin gold layer. Y ′ binds to a heterobifunctional hydrophilic polymer) 7. The method according to item 6, wherein the functional group is introduced to the surface of the thin gold layer using R.
[0021]
8. Item 8. The method according to any one of Items 1 to 7, wherein the substrate on which the biomolecules (A) are immobilized is a substrate on which a plurality of types of biomolecules (A) are immobilized in an array.
[0022]
9. Item 9. The method according to any one of Items 1 to 8, wherein the substrate on which the biomolecule (A) is immobilized is a substrate on which 10 or more types of biomolecules (A) are immobilized.
[0023]
10. Item 10. The method according to any one of Items 1 to 9, wherein the biomolecule (A) is a nucleic acid.
[0024]
11. Item 11. The method according to any one of Items 1 to 10, wherein the interaction between the biomolecule (A) and the biomolecule (B) or an aggregate thereof is measured using a surface plasmon resonance method.
[0025]
12. Item 11. The method according to any one of Items 1 to 10, wherein the interaction between the biomolecule (A) and the biomolecule (B) or an aggregate thereof is measured using surface plasmon resonance imaging.
[0026]
13. Item 13. The method according to any one of Items 1 to 12, wherein the biomolecule (B) is a protein.
[0027]
14. Item 14. The method according to Item 13, wherein the protein is a transcription factor.
[0028]
The present invention preferably provides a heterobifunctional hydrophilic polymer represented by the general formula XRY as a crosslinking agent (where X is a functional group on a solid surface or a functional group introduced on a solid surface) Y represents a functional group that binds to the biomolecule (A), and X and Y represent an amino group, a carboxyl group, a succinimide group, a sulfonated succinimide group, a maleimide group, a thiol group, and an aldehyde. And any two selected from the group consisting of a vinyl group, a vinyl group, an isocyanate group, an epoxy group, a hydrazide group, and an azide group, provided that X ≠ Y.R represents a repeating unit of a polymer. The present invention relates to a biomolecule interaction measurement method including a step of measuring an interaction between a biomolecule (A) and a biomolecule (B) or an aggregate thereof using a substrate having a biomolecule (A) immobilized on a surface.
[0029]
More preferably, a compound represented by the general formula X′-R′-Y ′ (where X ′ represents a functional group that reacts with a thin gold layer. Y ′ binds to a heterobifunctional hydrophilic polymer) R ′ represents an organic group), and a heterobifunctional hydrophilic compound represented by the general formula X—R—Y is used as a cross-linking agent on a solid surface obtained by introducing a functional group on the surface of the thin gold layer. A polymer (where X represents a functional group on the solid surface or a functional group that binds to a functional group introduced to the solid surface; Y represents a functional group that binds to the biomolecule (A); and X and Y Is an amino group, a carboxyl group, a succinimide group, a sulfonated succinimide group, a maleimide group, a thiol group, an aldehyde group, a vinyl group, an isocyanate group, an epoxy group, a hydrazide group, or any two selected from the group consisting of azide groups. Where X ≠ Y.R is a polymer The interaction between the biomolecule (A) and the biomolecule (B) or an aggregate thereof is determined by the surface plasmon resonance method or the surface The present invention relates to a biomolecule interaction measuring method including a step of measuring using a plasmon resonance imaging method.
[0030]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[0031]
Heterobifunctional hydrophilic polymer The present invention ensures the mobility of immobilized biomolecules, suppresses nonspecific adsorption, and enables strict interaction kinetics analysis. A method for immobilizing a biomolecule on a solid surface is characterized in that a heterobifunctional hydrophilic polymer is used as a crosslinking agent.
[0032]
By this method, it is possible to immobilize a biomolecule while keeping a certain space from the surface, and it is possible to analyze the interaction kinetics (kinetics) of the biomolecule in real time while securing the mobility of the biomolecule. Observations can be made.
[0033]
The heterobifunctional hydrophilic polymer used as a crosslinking agent is represented by the general formula XRY. Here, X represents a functional group on the solid surface or a functional group bonded to a functional group introduced on the solid surface. Y represents a functional group that binds to the biomolecule (A). R represents a polymer repeating unit. Here, the polymer refers to a polymer having three or more repeating units.
[0034]
The two heterofunctional functional groups which are the ends of the polymer serving as the crosslinking agent of the present invention are functional groups in which the functional group X at one end is bonded to the solid surface or the functional group introduced to the solid surface, and the other is The terminal functional group Y reacts with the biomolecule (A) and is composed of different functional groups. That is, X ≠ Y.
[0035]
The functional group Y is preferably a functional group that does not react with the solid surface. When the functional group Y reacts with the surface, a loop is formed on the surface, the number of functional groups for immobilizing biomolecules decreases, and the reaction efficiency deteriorates, which is not preferable.
[0036]
Examples of the functional groups X and Y include an amino group, a carboxyl group, a succinimide group, a sulfonated succinimide group, a maleimide group, a thiol group, an aldehyde group, a vinyl group, an isocyanate group, an epoxy group, a hydrazide group, and an azide group. Can be Two different functional groups as X and Y are selected from such a group of functional groups, and are configured in combination.
[0037]
In particular, as the combination of X and Y, a combination of an amino group and a carboxyl group and a combination of a succinimide group and a maleimide group, which are different from each other, are preferable.
[0038]
When the biomolecule (A) is DNA, the functional group Y to be introduced into the terminal is preferably an amino group, a thiol group or biotin.
[0039]
The molecular weight of the heterobifunctional hydrophilic polymer is 200 or more, preferably 1000 or more, more preferably 1500 or more, 20,000 or less, preferably 10,000 or less, and more preferably 6,000 or less.
[0040]
In terms of the repeating unit, the number of repeating structural units is 4 or more, preferably 20 or more, more preferably 30 or more, 450 or less, preferably 225 or less, and more preferably 130 or less.
[0041]
The heterobifunctional hydrophilic polymer of the present invention not only functions as a crosslinking agent but also plays a role of a spacer. If the molecular weight is too small, it will not function as a sufficient spacer, which is not preferable. On the other hand, if the molecular weight is too large, the number of grams of the crosslinking agent required for immobilization, which requires a certain molar concentration, is not preferred.
[0042]
In the present invention, the polymer constituting the crosslinking agent needs to be hydrophilic in order to suppress non-specific adsorption. Here, the hydrophilicity means that a polymer serving as a crosslinking agent is water-soluble.
[0043]
Although the repeating unit R of the polymer is not particularly limited, the following repeating unit — (— O—R 1 —) n—
(Here, R 1 represents an alkylene group having 2 to 5 carbon atoms. N is 4 to 450.)
It is preferable to have a structure represented by
[0044]
The R, specifically, - (- CH 2 -CH 2 -O -) - or - (- CH 2 -CH 2 -CH 2 -O -) - or linear alkylene group such as - (-CH (CH 3) -CH 2 -O -) - or the like, such as an alkylene group branched in. Also, - (- CH 2 -CH 2 -O-) p - (- CH (CH 3) -CH 2 -O-) q- block copolymers such as are included.
[0045]
Among them, those having a repeating unit of ethylene glycol — (— CH 2 —CH 2 —O —) — are preferable in view of hydrophilicity and chain flexibility.
[0046]
Method for immobilizing biomolecules The method for immobilizing biomolecules using a cross-linking agent is not particularly limited. For example, after immobilizing one end X of the cross-linking agent by reacting it with the surface, Of immobilizing a biomolecule using another functional group Y existing at the end of the biomolecule.
[0047]
Specifically, when a heterobifunctional polymer having an amino group at one end and a carboxyl group at the other end is used as a cross-linking agent, the solid surface having the carboxyl group introduced thereto is treated with carbodiimide and N-hydroxyl. After activation with succinimide, it reacts with an amino group at one end to immobilize the crosslinking agent on the surface. Then, the biomolecule (A) is immobilized on the surface using the carboxyl group introduced on the surface via the cross-linking agent.
[0048]
When a heterobifunctional polymer having a succinimide group at one end and a maleimide group at the other end is used as a cross-linking agent, the succinimide group of the cross-linking agent reacts with the solid surface into which the amino group has been introduced. Let it. Next, the biomolecule is immobilized on the surface using the maleimide group introduced on the surface via the cross-linking agent.
[0049]
The method of binding the biomolecule (A) to the heterobifunctional hydrophilic polymer as a cross-linking agent is not particularly limited, and it may be bound directly or indirectly via another substance. You may. The type of the bond is not particularly limited. For example, the bond can be formed by a covalent bond, an ionic bond, a chelate bond, a hydrogen bond, or the like.
[0050]
Introduction of a functional group or substance that binds to a biomolecule after using the heterobifunctional crosslinking agent of the present invention is also included in the present invention. For example, a method of immobilizing a nitrilotriacetic acid (NTA) group with a heterobifunctional cross-linking agent, then chelating the NTA group with a histidine tag by Ni chelate, and introducing a histidine tag protein to the surface, biotin or biotin or the like. A method is conceivable in which, for example, a method in which streptavidin is reacted with the functional group Y of the cross-linking agent and introduced, and then the introduced biotin or streptavidin is reacted with the biomolecule (A).
[0051]
As the solid surface on which the biomolecules are immobilized, a planar substrate is preferable because it is suitable for interaction analysis.
[0052]
As the planar substrate, a metal substrate suitable for interaction analysis by surface plasmon resonance (SPR) is preferable. Examples of the metal include gold, silver, copper, aluminum, and chromium. Of these, a transparent substrate having a thin gold layer on the surface is particularly preferred.
[0053]
The reason why the gold thin layer surface is preferable is that a functional group can be introduced into the surface by using a gold-sulfur bond.
[0054]
As a method of introducing a functional group to the surface by using a gold-sulfur bond, for example, a compound represented by the general formula X′-R′-Y ′ (where X ′ reacts with a thin gold layer, Represents a functional group having a sulfur atom, Y ′ represents a functional group that binds to a heterobifunctional hydrophilic polymer, and R ′ represents an organic group. A method of immobilizing the biomolecule (A) on the surface using a heterobifunctional hydrophilic polymer or the like can be given.
[0055]
Examples of the functional group X ′ include a thiol group, a sulfide group and a disulfide group. Examples of Y ′ include an amino group, a carboxyl group, an aldehyde group, an azido group, an N-hydroxysuccinimide group, an epoxy group, a carbonyldiimidazole group, and an isocyanate group. Examples of R ′ include an alkylene group. The number of carbon atoms of the alkylene group is not particularly limited, but is preferably 5 or more and 18 or less. If the number of carbon atoms is less than 4, the hydrophobic bonds between the alkane chains are not sufficient, and the self-assembled surface lacks stability. If it is 19 or more, the alkane chain has a strong hydrophobic property, which makes it difficult to react and immobilize a hydrophilic substance. In addition, since the sensor surface has a strong hydrophobic property, non-specific adsorption during measurement may be a concern. You.
[0056]
Specific examples of the compound represented by the general formula X'-R'-Y 'include 8-amino-1-octanethiol (Y-amino-octanethiol) wherein Y' is an amino group, and Y ' Is a carboxyl group, and 7-carboxy-1-heptanethiol (7-Carboxy-1-heptanethiol).
[0057]
As the biomolecule (A), a single substance may be used, or a plurality of types of substances may be used. When a plurality of types of substances are used, high-throughput analysis becomes possible. By performing analysis at high throughput, an extremely large number of compounds can be efficiently screened. In particular, it is preferable to use 8 or more, preferably 10 or more, more preferably 12 or more, and still more preferably 24 or more biomolecules. The upper limit is not particularly limited, but is usually about 96 types. In order to immobilize a plurality of substances, it is preferable to immobilize the substances in an array. This makes it possible to analyze the interaction at each immobilization site.
[0058]
The type of the biomolecule (A) is not particularly limited, and for example, nucleic acids, proteins, peptides, sugar chains, and the like can be used. Among them, nucleic acids are preferable because they are stable and many types can be easily obtained.
[0059]
Since the biomolecule (A) immobilized by the present invention is excellent in mobility and has an effect of suppressing nonspecific adsorption, it is necessary to measure the interaction with the biomolecule (B) or an aggregate thereof in an appropriate state. Can be.
[0060]
The type of the biomolecule (B) is not particularly limited, and includes, for example, nucleic acids, proteins, peptides, sugar chains, and the like. Also, an aggregate of biomolecules (B) such as a dimer of a protein can be used.
[0061]
The present invention is particularly suitable for measuring a protein having a complex structure such as a transcription factor. This is because many transcription factors have a steric special structure as seen in b-zip and zinc fingers, and if the mobility of the nucleic acid molecule to be bound is insufficient, the transcription factor cannot be easily accessed. . In addition, since the transcription factor has a remarkably high nonspecific adsorption amount on the surface, it is impossible to analyze the transcription factor without suppressing the nonspecific adsorption. In the present invention, since the mobility of the immobilized molecule can be ensured and nonspecific adsorption can be suppressed, it can be suitably used for analysis of interaction evaluation of biomolecules having a special structure such as a transcription factor.
[0062]
The type of the transcription factor is not particularly limited, and for example, the NF1 family, the Maf family, the GATA family, and the like can be applied. In particular, the Maf family is known to form not only homodimers but also heterodimers. In the present invention, the interaction of such an aggregate of biomolecules can be appropriately analyzed, and by using the method of the present invention, the difference in binding behavior due to various combinations of heterodimers is evaluated. It is possible to perform very significant measurements such as
[0063]
Examples of the interaction that can be measured in the present invention include protein-protein interaction, nucleic acid-protein interaction, nucleic acid-nucleic acid interaction, protein-peptide interaction, protein-sugar chain interaction, antigen-antibody interaction, and the like. Is mentioned.
[0064]
Measurement method As a method for measuring the interaction between the immobilized biomolecule (A) and the biomolecule (B) or an aggregate thereof, it is preferable to use a surface plasmon resonance (SPR) method. Further, among the SPR methods, the SPR imaging method is particularly preferable.
[0065]
The SPR method is a label-free and real-time measurement method. Therefore, it is particularly suitable when at least one of the biomolecules (A) and (B) is a protein. The reason is that the protein may change its structure or lose its activity by labeling, but the SPR method is an interaction analysis method that does not require labeling (labeling) of biomolecules. It is possible to perform appropriate measurement while maintaining the activity. In addition, the method enables real-time measurement and analyzes not only the equilibrium state but also the rates of binding and dissociation. From these results, valuable information for knowing the function of biomolecules is obtained. Obtainable.
[0066]
The SPR imaging method irradiates the entire array with parallel polarized light and captures the reflected light with a CCD camera. It is possible to know the surface plasmon resonance angular displacement at a point on the array by the change in reflected light intensity. It is possible. Therefore, it is possible to measure the interaction analysis between a double-stranded oligonucleotide array having a plurality of immobilized sequences and a biomolecule in a label-free and real-time manner. It can be suitably used for analysis of molecular interaction.
[0067]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to Examples.
[0068]
Example 1
After depositing 3 nm of chromium on a transparent glass substrate made of SF10 having a thickness of 1 mm and 18 mm × 18 mm, gold was deposited to a thickness of 45 nm. The thickness of the evaporation was monitored with a crystal oscillator. The substrate on which gold was deposited was immersed in a 1 mM ethanol solution of 8-Amino-1-Octanethiol, Hydrochloride (8-AOT, manufactured by Dojindo Laboratories) for 16 hours to form a self-assembled surface of 8-AOT. Was. Heterobifunctional polyethylene glycol (NHS-PEG-MAL, manufactured by Sheawater Polymers) having a succinimide (NHS) group and a maleimide (MAL) group at the terminal having a molecular weight of 3,400 was added to a phosphate buffer (20 mM phosphoric acid, 150 mM NaCl). , PH 7.2) at 10 mg / ml and reacted with 8-AOT on the gold surface for 2 hours. Since the amino group of 8-AOT reacted with the NHS group of NHS-PEG-MAL and the MAL group remained unreacted, a maleimide group could be introduced to the surface via PEG.
[0069]
Two types of 5 ′ thiol-terminal DNAs were hybridized to the obtained surface using a Hand spotter from Greiner bio-one, and then spotted. The DNA sequence is a Maf recognition sequence (MARE25) and a Maf non-recognition sequence (MARE23), and the detailed sequence is shown in FIG. It is designed so that the target sequence is inserted after the thymine 15 base spacer from the 5 'thiol end.
[0070]
A solution was prepared in an X5 SSC solution (75 mM sodium citrate, 750 mM NaCl, pH 7.0) so that the 5 ′ thiol-terminal DNA was 25 μM and its complementary DNA was 100 μM, and the mixture was heated at 0 ° C. for 5 minutes in a boiling bath. The DNA was hybridized by quenching for 15 minutes, followed by incubation at 37 ° C. for 3 hours. The hybridized double-stranded DNA (dsDNA) was spotted and reacted for 15 hours to immobilize the dsDNA on the surface.
[0071]
After the surface on which the dsDNA was immobilized was washed with a phosphate buffer, it was set on an SPR imaging device (SPRImager: manufactured by GWC Instruments), and 10 mM Hepes, 300 mM NaCl, 4 mM MgCl 2 , 1 mM EDTA, 100 μg / ml bovine serum albumin And a buffer for measuring transcription factors having a pH of 7.9 was flowed into the flow cell.
[0072]
After confirming that the signal from the SPR was stable, a homodimer of the transcription factor MafG was dissolved in the above-mentioned buffer for the transcription factor measurement at a concentration of 1 μg / ml, and the solution was placed in the cell at a rate of 100 μl / min for 10 minutes. After injection, a buffer containing no transcription factor was further flowed, and changes in SPR signals for binding and dissociation were observed.
[0073]
Observation was carried out at three points: an immobilized site of MARE25 and MARE23 and a portion where no DNA was immobilized (background site). A graph showing the change in the SPR signal is shown in FIG. It can be observed that MafG homodimer binds only to the MARE25 sequence and hardly binds to MARE23 and the background site. The binding rate constant is 2.22 × 10 5 (M −1 s −1 ) and the dissociation rate constant is 8 .80 × 10 -4 (s -1) , to obtain a binding equilibrium constant 2.52 × 10 8 (M -1) .
[0074]
An image photographed before the MafG homodimer was injected into the cell and an image photographed 10 minutes after the injection were photographed, and the difference between the two was subjected to arithmetic processing using image processing software NIH Image. The result is shown in FIG. It is clear that MafG is bound only to the MARE25 sequence.
[0075]
Comparative Example 1
In the same manner as in the example, a self-assembled surface of 8-AOT is formed on a gold vapor-deposited transparent substrate, and a heterobifunctional cross-linking agent Sulfo-SMCC (Sulfosuccinimidyl 4 [) having a succinimide (NHS) group and a maleimide (MAL) group is formed. N-maleimidemethyl] -cyclohexane-1-carboxylate (Pierce) was dissolved at a concentration of 1 mM in a phosphate buffer (pH 7.0) and reacted with 8-AOT. Sulfo-SMCC is a low molecular weight substance having a molecular weight of 436.37, and has no repeating unit.
[0076]
In the same manner as in Example 1, the sequences of MARE25 and MARE23 having a thiol at the 5 'end were converted to dsDNA, immobilized on the surface, and SPR imaging measurement was performed.
[0077]
Although the interaction of the MafG homodimer was observed in the same manner as in Example 1, it was non-specifically adsorbed to MARE25, MARE23, and all of the background sites, and the specificity of the transcription factor MafG could not be observed (FIG. 5). ).
[0078]
【The invention's effect】
According to the present invention, a biomolecule can be immobilized on a solid surface while maintaining mobility, activity, and function. By using the method of the present invention, the interaction between a biomolecule or a biomolecule assembly and a biomolecule can be improved. A rigorous and appropriate assessment of the action kinetics is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a drawing showing the nucleotide sequence of MARE25.
FIG. 2 is a drawing showing the nucleotide sequence of MARE23.
FIG. 3 is a drawing showing a binding dissociation curve of MafG homodimer (Example).
FIG. 4 is a drawing showing the difference between images before and after MafG homodimer binding (Example).
FIG. 5 is a drawing showing a binding dissociation curve of MafG homodimer (comparative example).

Claims (14)

架橋剤として一般式X−R−Yで表されるヘテロ二官能型親水性高分子(ここでXは固体表面の官能基、もしくは固体表面に導入された官能基と結合する官能基を表す。Yは生体分子(A)と結合する官能基を表す。Rは高分子の繰り返し単位を表す。)を用いて固体表面上に生体分子(A)を固定化した基板を用いて、生体分子(A)と生体分子(B)又はその集合体との相互作用を測定する工程を有する生体分子相互作用測定方法。A heterobifunctional hydrophilic polymer represented by the general formula XRY as a cross-linking agent (where X represents a functional group on a solid surface or a functional group bonded to a functional group introduced on the solid surface). Y represents a functional group that binds to the biomolecule (A); R represents a repeating unit of a polymer), and a biomolecule (A) is immobilized on a solid surface by using a biomolecule (A). A method for measuring the interaction between biomolecules, comprising the step of measuring the interaction between A) and a biomolecule (B) or an aggregate thereof. ヘテロ二官能型親水性高分子の分子量が200〜20,000である請求項1に記載の方法。The method according to claim 1, wherein the molecular weight of the heterobifunctional hydrophilic polymer is from 200 to 20,000. ヘテロ二官能型親水性高分子のRが、下記繰り返し単位
−(−O−R−)n−
(ここで、Rは、炭素数が2−5のアルキレン基を表す。nは4〜450。)
で表される構造を有する請求項1又は2に記載の方法。
R of the heterobifunctional hydrophilic polymer is represented by the following repeating unit-(— O—R 1 —) n—
(Here, R 1 represents an alkylene group having 2 to 5 carbon atoms. N is 4 to 450.)
The method according to claim 1, having a structure represented by:
ヘテロ二官能型親水性高分子の官能基X及びYが、アミノ基、カルボキシル基、スクシンイミド基、スルホン化スクシンイミド基、マレイミド基、チオール基、アルデヒド基、ビニル基、イソシアネート基、エポキシ基、ヒドラジド基、アジド基からなる群から選ばれるいずれか二つである請求項1〜3のいずれかに記載の方法。The functional groups X and Y of the heterobifunctional hydrophilic polymer are an amino group, a carboxyl group, a succinimide group, a sulfonated succinimide group, a maleimide group, a thiol group, an aldehyde group, a vinyl group, an isocyanate group, an epoxy group, and a hydrazide group. The method according to any one of claims 1 to 3, which is any two selected from the group consisting of, and an azide group. 固体表面が平面基板である請求項1〜4のいずれかに記載の方法。5. The method according to claim 1, wherein the solid surface is a flat substrate. 固体表面が金薄層を表面に有する基板である請求項1〜5のいずれかに記載の方法。The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the solid surface is a substrate having a thin gold layer on the surface. 固体表面が、一般式X’−R’−Y’で表される化合物(ここでX’は金薄層と反応する官能基を表す。Y’はヘテロ二官能型親水性高分子と結合する官能基を表す。R’は有機基を表す)を用いて金薄層表面に官能基を導入した固体表面である請求項6に記載の方法。The solid surface is a compound represented by the general formula X′-R′-Y ′ (where X ′ represents a functional group that reacts with a thin gold layer. Y ′ binds to a heterobifunctional hydrophilic polymer) The method according to claim 6, wherein the surface is a solid surface obtained by introducing a functional group into the surface of the gold thin layer using a functional group (R 'represents an organic group). 生体分子(A)を固定化した基板が、複数の種類の生体分子(A)をアレイ状に固定化した基板である請求項1〜7のいずれかに記載の方法。The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the substrate on which the biomolecules (A) are immobilized is a substrate on which a plurality of types of biomolecules (A) are immobilized in an array. 生体分子(A)を固定化した基板が、10種類以上の生体分子(A)を固定化した基板である請求項1〜8のいずれかに記載の方法。The method according to any one of claims 1 to 8, wherein the substrate on which the biomolecule (A) is immobilized is a substrate on which 10 or more types of biomolecules (A) are immobilized. 生体分子(A)が核酸である請求項1〜9のいずれかに記載の方法。The method according to any one of claims 1 to 9, wherein the biomolecule (A) is a nucleic acid. 生体分子(A)と生体分子(B)又はその集合体との相互作用を、表面プラズモン共鳴法を用いて測定する請求項1〜10のいずれかに記載の方法。The method according to any one of claims 1 to 10, wherein an interaction between the biomolecule (A) and the biomolecule (B) or an aggregate thereof is measured using a surface plasmon resonance method. 生体分子(A)と生体分子(B)又はその集合体との相互作用を、表面プラズモン共鳴イメージング法を用いて測定する請求項1〜10のいずれかに記載の方法。The method according to any one of claims 1 to 10, wherein an interaction between the biomolecule (A) and the biomolecule (B) or an aggregate thereof is measured using surface plasmon resonance imaging. 生体分子(B)がタンパク質である請求項1〜12のいずれかに記載の方法。The method according to any one of claims 1 to 12, wherein the biomolecule (B) is a protein. タンパク質が転写因子である請求項13に記載の方法。14. The method according to claim 13, wherein the protein is a transcription factor.
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