JP2004339109A - MONOCLONAL ANTIBODY AGAINST METHYLATED (di-CH3) LYSINE 9 OF HISTONE H3 - Google Patents

MONOCLONAL ANTIBODY AGAINST METHYLATED (di-CH3) LYSINE 9 OF HISTONE H3 Download PDF

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<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a monoclonal antibody specifically recognizing histone H3 methylated at Lys 9 or its fragment. <P>SOLUTION: This monoclonal antibody is prepared from a hybridoma produced by bonding an amino acid of 11 residues composed of Lys 4 to Lys 14 containing methylated Lys 9 of histone H3 through cysteine to KLH (keyhole limpet hemocyanine), injecting the bonded material as an antigen to a mouse and using a spleen cell obtained from the mouse to give the hybridoma. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、9番目のリジンがメチル化されたヒストンH3に特異的に結合し、9番目のリジンがメチル化されていないヒストンH3には結合しないモノクローナル抗体、及びその用途に関する。
【0002】
【従来技術】
真核生物の染色体DNAは、ヌクレオソーム構造をとることにより、高度に折りたたまれて核内に存在する。このような構造をとる染色体DNA上にコードされた遺伝子の発現を促進又は抑制するためには、クロマチンの構造を局所的に弛緩させ、又は逆に堅固な構造を保持することが必要である。従って、クロマチン構造の局所的な変化及びその制御は、遺伝子の発現調節に対して多大なる影響を与えるものであり、遺伝子の機能発現にも深く関与する現象である。
【0003】
クロマチン構造の変化を誘導する因子としては、Swi/Snf、Iswiなどのクロマチンリモデリング因子のようにATPを用いてヌクレオソームの構造そのものを直接変動させるものと、ヒストンアセチル化酵素(HAT)などのようにヒストンの転写後修飾を行うことで、ヌクレオソームの構造に変動を与えるものが存在する。ヒストンの転写後修飾としては、アセチル化のほか、メチル化、リン酸化、ユビキチン化などが知られている。中でもヒストンのメチル化については近年急速に研究が進み、DNAのメチル化と共にエピジェネティックな遺伝子発現の制御において重要な役割を担うことが明らかとなりつつある(例えば、Zhang等, Genes & Dev., 15:2343−2360, 2001.などを参照のこと)。ここで、「エピジェネティクス」とは、個体発生の過程において、塩基配列に変化を与えることなく遺伝子発現を変化させ、さらにこの変化を安定に維持することであると解されているが、エピジェネティックな現象には、ゲノムインプリンティングやX染色体不活性化などがその例として挙げられ、DNAのメチル化及びヒストンのメチル化の関与が示唆されている。
【0004】
ゲノムインプリンティング(genomic imprinting)は、ヒトを含めた哺乳類においてみられる現象であり、配偶子の形成過程において、精子又は卵子由来であることの「しるし」あるいは「記憶」を染色体への修飾という形で遺伝子に刷り込むことである。この「しるし」あるいは「記憶」は、受精又は体細胞分裂の過程を経た後にも維持されており、その情報に従って遺伝子発現が行われる。
ゲノムインプリンティングは、哺乳類において単為発生が致死となることの要因であると考えられている。哺乳類の精子及び卵子にはそれぞれ、雄性前核、雌性前核が存在しており、これら二つの前核が揃って始めて正常な個体発生が可能となるが、いずれか片方のみの場合には、胚発生の途中で致死となる。従って、哺乳類においては、ゲノムインプリンティングが正常に機能しないことにより、発生過程における奇形が生じる可能性がある(佐々木裕之:「現代以外の基礎第5巻、生殖と発生」(岩波書店)第9章)。
【0005】
Prader−Willi症候群やAngelman症候群、Beckwith−Wiedemann症候群などは、ゲノムインプリンティングの異常により発生する先天性疾患として知られている。Prader−Willi症候群は、肥満、低い身長、生後間もなくの筋肉力低下などの特徴を示す疾患で、その一因として父親由来の15番染色体の特定の領域が欠失していること、父親由来の15番染色体の代わりに母親由来の15番染色体を二本とも受継いでいることなどが明らかとなっている。一方、Angelman症候群は、失調歩行、発作的笑いなどの症状を特徴とする疾患で、母親由来の15番染色体の一部の欠損がその一因ではないかと考えられている。また、Beckwith−Wiedemann症候群は、膝ヘルニア、巨舌、巨大症、内臓肥大、悪性腫瘍の合併などの症状を特徴とする疾患で、11番染色体におけるインプリンティングの関与が疑われている。さらに、Wilms腫瘍などの癌においてもインプリンティングが関与している可能性が考えられている(Walter等, 2003)。
このように、先天性疾患、ある種の腫瘍の発症においては、ゲノムインプリンティングが重要な役割を果たしていると考えられており、インプリンティングにおけるヒストンのメチル化及びDNAのメチル化の機構を明らかにすることは、上記疾患等の更なる原因の解明及び予防、治療にも貢献し得ることが期待できる。
【0006】
ヒストンH3のメチル化に関しては、4、9、27、36、79番目のリジン、2、17、26番目のアルギニンがメチル化を受けることが知られている(Zhang等, 2001)。最近の研究においては、ヒストンH3のリジンのメチル化の役割がクロマチン構造変換との関係で明らかになりつつある。
哺乳動物細胞に存在するヒストンメチル化酵素SUV39H1は、転写が不活性化されているヘテロクロマチン領域に局在しており、ヘテロクロマチンタンパク質であるHP1と相互作用をすることが報告されている(Aagaard等, 1999)。また、SUV39H1タンパク質は、in vitroにおいてヒストンH3の9番目のリジン(以下、H3−Lys9と称する)に特異的にメチル基を導入する酵素(HMTase; histone methyltransferase)としての活性をもつことが明らかにされた。さらに、SUV39H1のホモログとして分裂酵母のClr4、ショウジョウバエのSU(VAR)3−9などの存在も明らかとなっている。また、9番目のリジンと27番目のリジンにメチル基を転移させるG9aがヒトから同定され、そのショウジョウバエのホモログとしてE(Z)の存在も報告されている。多くのHMTaseはSET配列と呼ばれる保存された領域を保持しており(Tschiersch等, 1994)、この領域近傍はメチル基を導入する酵素活性に重要な領域であると考えられている(Rea等, 2000)。
【0007】
Lys9がメチル化されたヒストンH3(以下、H3−mK9と称する)はへテロクロマチン領域に多く存在し(Nakayama等, 2001)、H3−Lys9のメチル化修飾をHP1が認識して結合することで、ヘテロクロマチンに特徴的な高次のクロマチン構造を形成していると考えられている(Lachner等, 2001;Bannister等, 2001)。また、染色体凝集や一過的な遺伝子の活性化に関与していることが知られているヒストンH3のSer10のリン酸化は、in vivoにおけるSUV39H1によるメチル基転移活性を阻害し、逆にLys9にメチル基が転移されると10番目のSerのリン酸化が阻害されることから、隣接するLys9及びSer10の修飾はお互いに拮抗的に作用することにより近傍のクロマチンの構造に影響を与え、さらには、該クロマチン領域に存在する遺伝子の発現制御を行っていることが推測される。
また、H3−Lys9のメチル化活性が抑制癌遺伝子産物であるRbの免疫沈降によって消失することから、Rbと特定のメチル化酵素(例えば、SUV39H1など)が相互作用している可能性が示唆された。さらに、Rbによって転写抑制されているサイクリンEのプロモーター上でH3−Lys9のメチル化と共にHP1タンパク質が該プロモーター近傍にリクルートされることからも、H3−Lys9のメチル化が、ダイナミックに制御されて遺伝子発現の制御、特に抑制的な制御に関与していることが示唆されている(Nielsen等, 2001)。
【0008】
ヘテロクロマチンに分布するH3−mK9に対して、H3−mK4はユークロマチン上に分布しており、遺伝子の転写活性化に関与していることが予想されている。
ヒストンH3のN末端側のテイルには、転写コリプレッサーであるHDAC(ヒストン脱アセチル化酵素)複合体が結合し、転写を抑制的に制御することが報告されているが、Lys4がメチル化されたヒストンH3のテイルに対しては、その結合が大きく阻害され、転写の活性化状態を維持していることが示唆されている(Nishioka等, 2002)。また、H3−Lys4のメチル化は、SUV39H1によるin vitroのH3−Lys9のメチル化反応を抑制する(Wang等, 2001;Nishioka等, 2002)ことから、H3−Lys4とH3−lys9のメチル化が拮抗的に作用して、クロマチンの構造を制御することで遺伝子発現の制御を行っているものと考えられる。また、SUV39H1によるメチル化とは異なりG9aによるH3−Lys9のメチル化は、H3−Lys4のメチル化によってその反応が阻害されない(Nishioka等, 2002)。従って、G9aが転写の活性化領域に局在していることを考え合わせると、G9aによるLys9のメチル化は、ユークロマチン領域の一過的な転写の制御に関わっている可能性が考えられる。
【0009】
また、Prader−Willi症候群及びAngelman症候群の発症に関与すると思われていた第15番染色体の15q11−q13の領域におけるヒストンH3のメチル化の状態が、最近、詳細に報告されている(Zhenhan等, 2001)。この領域の父方由来のコピーではH3−Lys4がメチル化されており、母方由来のコピーではH3−Lys9がメチル化されていることが示され、Lys9及びLys4のメチル化態様が上記先天性疾患の発症に重要であることが示唆された。
さらに、雌性の哺乳類細胞にはX染色体が2本存在しており、そのうちの1本は不活性化されているが、この不活性化にH3−lys9のメチル化が関与していることが知られている。X染色体の不活性化は、タンパク質をコードしないXist RNAがX染色体上に局在することで引き起こされると考えられているが、Xist RNAの局在化の直後にH3−Lys9がメチル化されることが明らかとなった(Heard等, 2001)。
【0010】
以上のようにヒストンH3のメチル化はクロマチンの構造変換を通して、遺伝子発現の制御を行う上で、重要な役割を担っている。これまでに、Lys9を始めとするヒストンH3上のメチル化状態の解析はメチル化されたアミノ酸に対して特異的な抗体を用いて、特定の遺伝子領域におけるヒストンH3のメチル化の有無を確認することで、その領域の転写活性化の状態などをモニターしていた(例えば、非特許文献1参照)。しかしながら、従来から用いられている抗体は、メチル化されているアミノ酸残基に対する特異性に問題があり、また免疫沈降による解析を行う上で、十分な結合特異性を示すものではなかったため、更なる詳細な解析を行う上で支障をきたしていた。
【0011】
【非特許文献1】
Nakayama等, Science, 292:110−113, 2001.
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者等は、上記事情に鑑み、Lys9がメチル化されたヒストンH3と特異的に結合する抗体を作製すべく鋭意研究を行った結果、ヒストンH3のLys9がメチル化されているものを選択的に認識して結合し、Lys9がメチル化されていないヒストンH3とは結合しないモノクローナル抗体を得ることができた。
よって、本発明はLys9がメチル化されたヒストンH3を選択的に認識して結合し、Lys9がメチル化されていないヒストンH3とは結合しないモノクローナル抗体又はその断片の提供を目的とする。
また、本発明は前記モノクローナル抗体を産生するハイブリドーマを提供することを目的とする。
さらに、本発明は前記モノクローナル抗体の調製方法を提供することを目的とする。
またさらに、本発明は前記モノクローナル抗体又はその断片、及び前記モノクローナル抗体又はその断片を検出する試薬、又は該モノクローナル抗体又はその断片が結合したヒストンH3を沈降させるのに必要な担体を含んでなるキットを提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
しかして、本発明においては、以下の(1)〜(13)が提供される。
(1)メチル化されたヒストンH3に選択的に結合し、メチル化されたヒストンH3と非メチル化ヒストンH3を識別するモノクローナル抗体又はその断片。
(2)前記メチル化されたヒストンH3のメチル化部位がヒストンH3の9番目のリジンである上記(1)に記載のモノクローナル抗体又はその断片。
(3)ヒストンH3のメチル化された9番目のリジンと結合する上記(2)に記載のモノクローナル抗体又はその断片。
(4)受託番号FERM P−19106として独立行政法人産業技術総合研究所生物寄託センターに寄託されているハイブリドーマより得られる上記(1)ないし(3)のいずれかに記載のモノクローナル抗体又はその断片。
(5)ELISA法、ブロット法において、前記メチル化ヒストンH3に選択的に結合する上記(1)ないし(4)のいずれかに記載のモノクローナル抗体又はその断片。
(6)免疫蛍光法又は免疫組織化学法において、前記メチル化ヒストンH3に選択的に結合する上記(1)ないし(4)のいずれかに記載のモノクローナル抗体又はその断片。
(7)免疫沈降法において、前記メチル化ヒストンH3に選択的に結合して、前記メチル化ヒストンH3を免疫沈降させる、上記(1)ないし(4)のいずれかに記載のモノクローナル抗体又はその断片。
(8)前記免疫沈降法がクロマチン免疫沈降法である上記(7)に記載のモノクローナル抗体又はその断片。
(9)9番目のリジンがジメチル化されたヒストンH3の部分ペプチド(アミノ酸残基4−14、配列番号1)をKLH(キーホールリンペットへモシアニン)にクロスリンクしたものを免疫した哺乳動物の脾臓細胞と、当該哺乳動物と同種又は異種の動物由来の自己増殖能を有する細胞とを融合し、当該融合細胞をクローン化することにより得られる、上記(1)ないし(8)のいずれかに記載のモノクローナル抗体を産生するハイブリドーマ。
(10)前記ハイブリドーマが受託番号FERM P−19106として独立行政法人産業技術総合研究所生物寄託センターに寄託されているものである、上記(9)に記載のハイブリドーマ。
(11)上記(9)又は(10)に記載のハイブリドーマを培養し、培養上清から請求項1ないし8のいずれか一項に記載のモノクローナル抗体を調製することを特徴とする抗体の製造方法。
(12)上記(1)ないし(8)のいずれかに記載のモノクローナル抗体又はその断片、及び該モノクローナル抗体又はその断片を検出する試薬を含んでなるキット。
(13)上記(1)ないし(8)のいずれかに記載のモノクローナル抗体又はその断片、及び該モノクローナル抗体又はその断片が結合したヒストンH3を沈降させるのに必要な担体を含んでなるキット。
【0014】
本願明細書中の「メチル化」には、モノメチル化、ジメチル化、トリメチル化が含まれるが、好ましくは、ジメチル化である。
本願明細書中の「ヒストンH3」には、真核生物由来のヒストンH3全てが含まれるが、好ましくは、植物又は動物由来のものであり、さらに好ましくは、哺乳動物由来のものであり、最も好ましくはヒト由来のものである。
本願明細書中で言及されるヒストンH3のアミノ酸番号は、N末端のアラニンを1番目として、C末端側に向かって順次番号付けが行われたものである。従って、例えば、「9番目のリジン」とは、ヒストンH3のN末端のアラニンを1とした場合、9番目に相当するリジンのことである。
本願明細書中の「ELISA法」には、当業者が通常の知識を用いて実施できるあらゆる形式の手法が含まれる。限定はしないが、直接又は間接ELISA法及び捕獲ELISA法などが含まれる。ELIAS法の詳細は、Harlow及びLane, Antibodies: A laboratory manual. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor. 726 pp, 1988.及びHarlow及びLane, Using antibodies: A laboratory manual. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York. 1999.等を参照のこと。
本願明細書中の「ブロット法」には、当業者が通常の知識を用いて実施できるあらゆる形式の手法が含まれる。限定はしないが、例えば、ナイロン膜又はニトロセルロース膜等に、抗原を直接スポットするドットブロット法、又は電気泳動的に抗原を転写させるウェスタンブロット法などが含まれる。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明は、メチル化されたヒストンH3、特に9番目のリジン(Lys9)においてジメチル化されたヒストンH3と特異的に結合するモノクローナル抗体、該モノクローナル抗体を産生するハイブリドーマ、及び該モノクローナル抗体を検出する試薬、又は該モノクローナル抗体が結合したヒストンH3を沈降させるのに必要な担体を含んでなるキットである。
従って、以下に本発明のモノクローナル抗体及び該モノクローナル抗体を産生するハイブリドーマの調製法について詳述する。
【0016】
1.モノクローナル抗体の調製
(1)免疫原の調製及び免疫
本発明のモノクローナル抗体は、ハイブリドーマ法を用いて調製される(Milstein及びCuello, 1983)。
この方法には以下に示す4つの工程が含まれる;
(a)宿主動物または、宿主動物由来のリンパ球を免疫する、
(b)モノクローナル抗体分泌性(又は潜在的に分泌性)のリンパ球を回収する、
(c)リンパ球を不死化細胞に融合させる、
(d)所望のモノクローナル抗体を分泌する細胞を選択する。
免疫原としては、Lys9のみがメチル化されたヒストンH3を用いてもよいが、このましくは、Lys9を含む約20アミノ酸残基からなるペプチドであって、Lys9のみがメチル化されているペプチドであり、最も好ましくは、ヒストンH3の4番目のアミノ酸から14番目のアミノ酸からなるペプチドであって、Lys9のみがメチル化されているペプチドである。ペプチドを抗原として用いる場合には、ペプチドの免疫性を上げるために該ペプチドをキャリアータンパク質に結合させたものを、実際の免疫には使用するのが好ましい。キャリアータンパク質としては、当業者が選択可能なあらゆるタンパク質を使用することができるが、例えば、BSA(Bovine Serum Albumin)、OVA(Ovalbumin)、KLH (キーホールリンペットへモシアニン)などが使用可能であり、KLHが最も好ましい。
ペプチドをキャリアータンパク質に結合する方法としては、カルボジイミド法、グルタルアルデヒド法、ジアゾ縮合法、マレイミドベンゾイルオキシスクシンイミド(MBS)法などが利用可能であるが、MBS法が最も好ましい。この方法は、免疫原として用いるペプチドのC末端部分にあらかじめCysを結合させておき、KLHのアミノ基とペプチドに結合させたCysのSH基とを連結させる方法である。
【0017】
免疫原を免疫するための哺乳動物としては、例えば、マウス、ラット、モルモット、ハムスター、又は他の適当な宿主動物が免疫動物として選択され得る。免疫を行う場合、免疫原の注射経路は、当業者ならば容易に選択することができ、特に限定はしないが、例えば、皮下、腹腔内、静脈内、筋肉内などのいずれの経路であってもよい。免疫の回数は、数日から数週間おきに数回行うのがよい。一回の免疫に用いる免疫原の量は、一匹あたり1〜1000μgの免疫原を使用するのが好ましい。
或いは、免疫動物から取得したリンパ球をインヴィトロで免疫化してもよい。ヒト細胞が望ましい場合には、末梢血リンパ球(PBLs)が一般に使用される。しかしながら、他の哺乳類由来の脾臓細胞又はリンパ球がより一般的で好ましい。
【0018】
(2)ハイブリドーマの調製
免疫後、宿主動物から得られた抗体産生細胞(脾臓細胞)を、ポリエチレングリコールなどの融合剤を用いて不死化細胞株と融合させ、抗体産生能と自己増殖能を併せ持つハイブリドーマ細胞を樹立する(Goding, 1996)。融合細胞として用いる不死化細胞株としては、トランスフォーメーションによって不死化されたヒト、ラットもしくはマウスのミエローマ細胞株が使用される。細胞融合を行った後、融合しなかったリンパ球及び不死化細胞株の成長又は生存を阻害するために、該阻害を可能ならしめる因子を含む適切な培地中で細胞を生育させる。通常は、ヒポキサンチングアニンホスホリボシルトランスフェラーゼ(HGPRT又はHPRT)を欠く親細胞を不死化細胞株として使用する。この場合、ヒポキサンチン、アミノプテリン及びチミジンがHGPRT欠損細胞の成長を阻害し、ハイブリドーマの成長を許容する培地(HAT培地)に添加される。
【0019】
(3)抗体産生ハイブリドーマの選択
モノクローナル抗体の調製にあたり、好ましい不死化細胞株はマウスミエローマ株で、アメリカンタイプカルチャーコレクション(Manassas, VA)などより入手可能である。ヒトミエローマ及びマウス−ヒトヘテロミエローマ細胞株による、ヒトモノクローナル抗体産生に関しては、Kozbor等, 1984;Schook, 1987を参照されたい。
ハイブリドーマ細胞は細胞外に抗体を分泌するため、モノクローナル抗体の産生の有無を培養液を用いて確認することができる。産生されたモノクローナル抗体の結合特異性は、ラジオイムノアッセイ(RIA)などの免疫沈降法、又は酵素結合免疫吸着検定法(ELISA)などのインヴィトロでの結合アッセイにより評価することができる(Harlow及びLane, 1988;Harlow及びLane, 1999)。
Lys9がメチル化されたヒストンH3に対するモノクローナル抗体を分泌するハイブリドーマ細胞は、限界希釈法及びサブカルチャーにより単一クローンとして単離され得る(Goding, 1996)。適切な培地にはダルベッコ改変イーグル培地、RPMI−1640、場合によっては、タンパク質を含まない培地若しくは無血清培地などが含まれる(例えば、Ultra DOMA PF 又はHL−1;Biowhittaker;Walkersville, MD)。また、ハイブリドーマ細胞は、適切な宿主動物の腹水中で増殖させてもよい。なお、ヒストンH3のジメチル化9番目リジンに対するモノクローナル抗体を産生するハイブリドーマ株(名称:H3−mK9 5.1.1)は、独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センター(茨城県つくば市東1丁目1番3号)に、平成14年11月14日付で受託番号FERM P−19106として寄託されている。
【0020】
(4)モノクロ−ナル抗体の調製
本発明のモノクローナル抗体は、培地又は腹水からプロテインAアガロース(セファロース)、プロテインGアガロース(セファロース)、ハイドロキシアパタイトクロマトグラフィー、ゲル電気泳動、透析、硫安沈殿又はアフィニティークロマトグラフィー(Harlow及びLane, 1988;Harlow及びLane, 1999)などの当業者にとって周知の方法によって単離、精製される。
また、モノクローナル抗体は、目的のハイブリドーマが取得できれば、遺伝子組換え技術によっても作製することができる(米国特許第4166452号, 1979)。H3−Lys9を認識するモノクローナル抗体を分泌するハイブリドーマ細胞株から該モノクローナル抗体ポリペプチドをコードする遺伝子を同定するのに、例えば、マウスの重鎖及び軽鎖抗体遺伝子と特異的に結合するオリゴヌクレオチドプローブを用いてスクリーニングすることができる。スクリーニングの結果、抗体重鎖及び軽鎖遺伝子が取得された場合は、その遺伝子の配列を決定することにより目的の抗体遺伝子を同定することができる。単離されたDNA断片は、モノクローナル抗体を発現させるために、適当な発現ベクターに抗体遺伝子を導入し、該ベクターを他のIgタンパク質を生産しないsimian COS−7細胞、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞、又はミエローマ細胞などのホスト細胞中へトランスフェクトする。
【0021】
(5)モノクローナル抗体の活性断片
本発明のモノクローナル抗体は、そのまま使用することもできるが、活性フラグメントとして断片化して使用することもできる。活性フラグメントとしては、メチル化されたヒストンH3に対する特異的結合活性が失われていないものであればよい。これら活性フラグメントの調製は、精製されたモノクローナル抗体に対してパパイン、ペプシン、トリプシン処理などの公知の方法を適用することで行うことができる(「免疫生化学研究法(続生化学実験講座5)」、日本生化学会編、89頁(1986年)を参照のこと)。
【0022】
2.免疫沈降法
(1)免疫沈降
本発明のモノクローナル抗体は免疫沈降法にも使用可能である。免疫沈降法は当業者の通常の技術常識の範囲内で実施可能な方法である。
細胞又は組織ホモジネートから、抗原タンパク質(本発明においては、ヒストンH3)、及び一次抗体とアガロース結合プロテインA、Gなどとの結合体を含む複合体として沈降させる。アガロース結合体は用いる抗体の生物種の由来、アイソタイプにより選択してもよい。
まず、アガロース結合体を洗浄用バッファー(例えば、PBS、RIPA緩衝液)で数回洗浄(例えば、洗浄用バッファーを添加後、12,000xg、2分間遠心を行い洗液を除去する。この工程を数回(3回以上)繰り返す)し、例えば、12,000xg、10分間遠心し、沈殿に回収する。洗浄したアガロース結合体に適当な濃度に希釈した抗体を添加し、穏やかに振とう攪拌しながら、室温又は4℃にて、60分〜数時間インキュベートする。アガロース結合体−抗体複合体を遠心(例えば、12,000xg、2分間)により回収した後、洗浄用バッファーで数回(3回以上)洗浄(上述)する。洗浄後、抗原を含むサンプル(組織又は細胞のホモジネートなど)を適量添加し、穏やかに振とう攪拌しながら4℃にて、数時間〜一晩インキュベートする。インキュベーション後、アガロース結合体−抗体複合体を遠心(例えば、12,000xg、2分間)により回収した後、洗浄用バッファーで数回(3回以上)洗浄(上述)する。
【0023】
(2)SDS−PAGE
アガロース結合体−抗体複合体のペレットを定法に従ってサンプル処理を行い、室温にて遠心(例えば、12,000xg、30秒間)後、その上清をSDS−PAGEにかける。必要に応じて、引き続きウェスタンブロッティングなどを行ってもよい。
【0024】
2.クロマチン免疫沈降法
本発明のモノクローナル抗体には、ヒストンH3のジメチル化されたLys9と特異的に結合する抗体(H3−mK9 5.1.1)が含まれる。該モノクローナル抗体及びその断片は、クロマチン構造を介した転写制御機構を解析する上で有力な手段である、クロマチン免疫沈降法においても利用可能である。クロマチン免疫沈降法は、当業者にとって通常の知識の範囲において実施可能である。具体的には、(1)ホルマリンによる細胞の固定、(2)免疫沈降、(3)固定の解除とDNAの回収、(4)PCRによるDNAの増幅検出、の各工程から成る。
【0025】
(1)ホルマリンによる細胞の固定
クロマチン免疫沈降法は、当業者において実施可能な如何なる方法を用いて行ってもよいが、例えば、Upstate biotechnology社の Chromatin Immunoprecipitation (ChIP) Assay Kitを用いて行うことができる。
具体的には、目的の細胞を10cm dishで適切な培地中(例えば、DMEM, 5% FBS)で、2日間培養後、無血清培地(DMEM, 0%FBS)で1日培養する。培養後、培地に10%ホルムアルデヒド/PBSを1/10量添加し、終濃度1%で37℃、10分間インキュベートして、細胞内のタンパク質とDNAをクロスリンクさせる。
10分後に培地を吸引し、プロテアーゼインヒビター(例えば、1mM PMSF, 1μg/ml アプロチニン)を含む氷冷PBSで洗浄する。以降の全操作は氷上で行い、PBSやbufferは全て同濃度のプロテアーゼインヒビターを用時調製して添加したものを用いる。
【0026】
(2)免疫沈降
dishに1ml PBSを加え、細胞をかき取り、チューブに移した後、700×g, 4℃、3分間遠心する。上清を除去し、Lysis buffer (1% SDS, 10 mM EDTA, 50 mM Tris−HCl, pH 8.1, 1 mM PMSF, 1 μg/ml アプロチニン) 150 μlを添加し撹拌する後、氷上で10分間静置する。
次に、サンプルを氷中にて、10秒間超音波処理した後、約20秒間の間隔をおきながら、合計4回程度超音波処理する。超音波処理中は、サンプル温度の上昇及び泡立ちを避ける。この操作により、クロスリンクされたDNA断片が断片化される。DNA断片は、後のPCRによる増幅効率を考慮して、200−1000bpの長さが好ましい。このDNA断片長を得るために、種々の強度・回数を試し、最適な条件を決定する。
【0027】
サンプルをChIP Dilution buffer (0.01 % SDS, 1.1 % Triton X−100, 1.2 mM EDTA, 16.7 mM Tris−HCl, pH 8.1, 167 mM NaCl, 1 mM PMSF, 1μg/ml aprotinin)で10倍に希釈する。これに40μl プロテインA又はG アガロース (1.5ml プロテインA又はGアガロースビーズ, 600μg 超音波処理サケ精子DNA, 1.5mg BSA, 4.5mg 組換体プロテイン A又はG / 1.5ml buffer;10 mM Tris−HCl, pH 8.0, 1 mM EDTA, 0.05% アジ化ナトリウム)を添加し、4℃, 30分間インキュベートする。
1500 rpm, 15秒,4℃で遠心して上清を除き、抗体を適量(例えば、1μg)添加し、4℃で6時間から一晩インキュベートする。インキュベート後、50μlの プロテイン A又はG アガロースを加え、4℃で1時間インキュベートする。
次にプロテインA又はGアガロースを、4段階の洗浄条件にて洗浄を行う。それぞれ、4℃で3分間インキュベートする;
(a)Low Salt buffer (0.1 % SDS, 1 % Triton X−100, 2 mM EDTA, 20 mM Tris−HCl, pH 8.1, 150 mM NaCl)、
(b)High Salt buffer (0.1 % SDS, 1 % Triton X−100, 2 mM EDTA, 20 mM Tris−HCl, pH 8.1, 500 mM NaCl)、
(c)LiCl buffer (0.25 M LiCl, 1 % NP40, 1 % deoxycholate, 1 mM EDTA, 10 mM Tris−HCl, pH 8.1)、
(d)TE buffer (10 mM Tris−HCl, 1 mM EDTA, pH 8.0)×2回、
洗浄後、50μl Elution buffer (10 mM DTT, 1 % SDS, 0.1 M NaHCO)を添加し、室温にて15分間、溶出を行う。遠心で上清を除き、レジンに再び50μl Elution bufferを添加して再度、上記溶出を繰り返す。
【0028】
(3)クロスリンクの解除とDNAの回収
サンプルに0.2 MとなるようにNaClを加え、65℃で6時間インキュベートする。この操作により、タンパク質・DNA複合体のクロスリンクを外す。
0.5M EDTAを2μl、 1M Tris−HClを4μl、 pH 6.5, 6mg/ml Proteinase Kを0.6μl加え、45℃で1時間インキュベートする。
DNA purification kit(例えば、QIGEN社)あるいはフェノール−クロロホルム法によりDNAを抽出し、50μlの精製水で溶出する。このうちの5μlまたは10μlをPCRに用いる。
【0029】
(4)PCRによるDNAの増幅検出
上記(3)の記載の方法により得られたDNAを鋳型とし、解析したいゲノム上の特定領域を増幅するために適当なプライマーを用いて、PCR反応を行う。反応条件等は、増幅する領域、増幅する長さに依存し個別に検討する必要がある。例えば、反応混合液(DNA 5μl, PCR用buffer 5μl, NTPs 4μl, プライマー (各100pmol), 蒸留水 36μl , rTaq 0.5μl /50μl )を、反応条件、96℃5分間を1サイクル、 96℃30分間、56℃30分間、72℃30分間を25サイクルから40サイクル、72℃3分間で反応させて、目的のDNA断片を増幅させる。
反応の途中で適量(10μl)ずつサンプリングし、例えば25サイクル、33サイクル、 40サイクルの3点での増幅産物(増幅DNA断片)をアガロース電気泳動でチェックし、増幅に最適なサイクル数を決定する。得られたDNA断片のDNA配列等を決定することにより、ヒストンH3の9番目のリジンのメチル化によって、転写制御されていることが予想される遺伝子の特定が可能となる。
【0030】
8.免疫蛍光法及び免疫組織化学法
(1)免疫蛍光法
凍結組織切片を蛍光染色する場合は、当業者の通常の知識に基づいて実施することが可能である。限定はしないが、以下のような方法を用いて実施することができる。例えば、観察対象の組織切片を液体窒素で冷却したイソペンタンなどに浸して凍結させる。次に、凍結組織をクリオスタットのチャンバーに移し、温度が平衡に達するまで約30分程度静置させる。包埋剤を用いて組織ブロックをスタブにマウントした後、ブロックの表面を対象の組織に適した温度でトリミングを行い、5.3〜5μmの切片を作製する。作製した切片は、清浄なスライドグラス上に置き、室温で5〜16時間乾燥させる。
本発明のモノクローナル抗体を至適濃度に希釈後、該希釈液を適量(50〜70μl)切片上に重層し、チャンバーに蓋をした後、37℃でインキュベートする。インキュベートション後、PBSにて2〜3回程度スライドグラスを洗浄する。
次に、蛍光(例えば、フルオレセイン、ローダミン、カルボシアニン(Cy3, Cy5など)、テキサスレッドなど)標識した二次抗体を至適濃度に希釈後、該希釈液を適量(50〜70μl)切片上に重層し、チャンバーに蓋をした後、37℃でインキュベートする。インキュベートション後、遮光状態で、PBSにて2〜3回程度スライドグラスを洗浄する。染色後、蛍光顕微鏡で観察を行う。
【0031】
細胞を染色する場合には、スライドグラス又はカバーグラス上に対象の細胞を付着状態で成長させるか、浮遊細胞の場合は、スライドグラス上に遠心により付着させる。細胞を付着させたスライドグラス又はカバーグラスは、例えば、アルコール、アセトン、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒドなどを用いて細胞内タンパク質の固定を行う。その後必要ならば、適当な界面活性剤(例えば、Triton X−100など)処理により細胞膜及び/又は核膜の透過性を上げてもよい。本発明のモノクローナル抗体(直接法の場合は、該モノクローナル抗体に蛍光標識を行ったものを用いる)を至適濃度に希釈後、該希釈液を適量(50〜70μl)スライドグラス又はカバーグラス上の細胞に重層し、室温にて60分間インキュベートする。インキュベートション後、PBSにて2〜3回程度スライドグラスを洗浄する。
次に、間接法の場合には、標識した二次抗体を至適濃度に希釈後、該希釈液を適量(50〜70μl)細胞上に重層し、室温でインキュベートする。インキュベートション後、PBSにて2〜3回程度スライドグラスを洗浄する。染色後、蛍光顕微鏡で観察を行う。
【0032】
(2)免疫組織化学法
ホルマリン固定、パラフィン包埋された組織切片のスライドを56〜60℃のオーブン中に15分間静置する。その後、スライドをキシレン槽に移し、5分間毎、2回キシレンを交換する。余分な液を除いたのち、スライドを3分間ずつ2回、新しい無水エタノール中で再水和させる。次に余分な液を除いたのち、スライドを新しい90%エタノール中に3分間静置する。ついで、余分な液を除いたのち、スライドを新しい80%エタノール中に3分間静置させ、静置後、弱い流水で30秒間リンスする。次に、PBS中、室温にて30分間静置して、さらに再水和させる。内在性ペルオキシダーゼの不活性化を行うために、3 % 過酸化水素水を切片全体に充分量滴下して切片全体に重層したのち、室温で5分間インキュベートする。その後、PBSでリンスし、さらにPBS中で2分間静置する。
【0033】
PBSを充分に除いたスライド上の切片に、本発明のモノクローナル抗体を至適濃度に希釈後、該希釈液を適量(100μl)、均一に重層し、37℃の加湿チャンバー中にて60分間以上インキュベートする。インキュベートション後、PBSで2〜3回程度スライドグラスを洗浄する。
一次抗体を反応させたスライドは余分な液を除いたのち、例えば、ビオチンで標識化した二次抗体を至適濃度に希釈後、適量、切片上に均一に重層する。加湿チャンバー中、室温で30分間以上インキュベートする。その後、PBSでリンスし、さらにPBS中で2分間静置する。
二次抗体を反応させたスライドは余分な液を除いたのち、例えば、アルカリホスファターゼもしくはセイヨウワサビペルオキシダーゼを結合させたアビジンを至適濃度に希釈後、適量、切片上に均一に重層する。加湿チャンバー中、室温で20分間以上インキュベートする。その後、PBSでリンスし、さらにPBS中で5分間静置する。
次に、基質混合液(例えば、ジアミノベンチジンなどを含む)を切片に十分量添加し、5〜10分間程度反応させ、バックグラウンドが上昇する前に、蒸留水で穏やかにリンスし、反応を終了させる。
【0034】
9.キット
(1)試薬等
本発明の対象には、キットも含まれる。一般に、本発明のキットには、メチル化ヒストンH3と非メチル化ヒストンH3を識別するモノクローナル抗体又はその断片と、該モノクローナル抗体を検出する試薬が含まれる。モノクローナル抗体は、Lys9においてメチル化されたヒストンH3と選択的に結合するものが好ましく、最も好ましくは、メチル化されたLys9と結合するモノクローナル抗体である。
本発明のキットには、細胞核内のヒストンH3に本発明のモノクローナル抗体をアクセス可能にするための試薬、限定はしないが、例えば、Triton X−100などの界面活性剤などを含んでもよい。
【0035】
また、本発明のキットには、免疫蛍光試薬、例えば、本発明のモノクローナル抗体を認識する免疫グロブリン(二次抗体)であって、フルオレセイン、ローダミン、カルボシアニン(Cy3, Cy5など)、テキサスレッドなどを用いて誘導体化した抗免疫グロブリン抗体、又はアビジンやストレプトアビジンと組み合わせたビオチニル化免疫グロブリン抗体などを含んでもよい。また、本発明のキットには、免疫組織化学的又は免疫細胞化学的検出試薬、限定はしないが、例えば、本発明のモノクローナル抗体を認識する免疫グロブリン(二次抗体)であって、アルカリホスファターゼもしくはセイヨウワサビペルオキシダーゼを用いて誘導体化したアビジンやストレプトアビジンと組み合わせたビオチニル化抗免疫グロブリン抗体を含んでもよい。
また、本発明のキットには、1種類以上の免疫組織化学的試薬、限定はしないが、セイヨウワサビペルオキシダーゼを用いて誘導体化した抗免疫グロブリン抗体、または、セイヨウワサビペルオキシダーゼを用いて誘導体化したアビジンやストレプトアビジンと組み合わせたビオチニル化抗免疫グロブリン抗体、並びに前記免疫ペルオキシダーゼ試薬のための発色基質、例えば、ジアミノベンジジンなどを含む。
【0036】
また、本発明のキットには、ヒストンH3を免疫沈降させるのに必要な担体を含んでもよい。適当な担体としては、プロテインA又はGアガロース結合体が挙げられる。さらに、キャリアーDNA(例えば、サケ精子DNAなど)、その他必要なバッファー類(タンパク質を変性させるために必要なバッファー、抗原−抗体複合体の洗浄に必要なバッファーなど)、塩類(例えば、適当濃度のNaCl溶液など)を含んでもよい。
【0037】
(2)容器等
キット中に含まれる試薬は、個々の構成成分の長期保存が可能で、キットに含まれる試薬を吸着しない材質であって、該容器に収納される物質の特性を変化させない任意の材質で形成される容器中に供給される。例えば、限定はしないが、ポリカーボネート、ポリスチレンなどの有機ポリマー、又は試薬を保持するために典型的に用いられる他の任意の適切な材料などにより構成される。
(3)使用説明書
また、キットには使用説明書も供給されている。使用説明は、紙又は他の材質上に印刷され、及び/又はフロッピー(登録商標)ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、Zipディスク、ビデオテープ、オーディオテープなどの電気的又は電磁的に読み取り可能な媒体として供給されてもよい。また、詳細な指示は、キットに物理的に付随しない場合もあり得るが、その場合には、使用者はキットの製造者又は提供者によって指定され又は電子メールで供給されるウェッブサイトを利用することで、適切な指示を得ることができる。
【0038】
【実施例】
以下に実施例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0039】
実施例1:本発明のモノクローナル抗体の調製
(1)免疫原の調製及び免疫
免疫原には、9番目のリジンがジメチル化されたヒストンH3の部分ペプチド(残基4−14、配列番号1(Michael Berne氏により合成された。Tufts University,USA);KQRTAR[ジメチル化K]STGGK)のC末端にCysを付加させ、これにKLH(キーホールリンペットへモシアニン、Pierce社)のアミノ基とCysのSH基とをクロスリンクしたものを用いた。作製した抗原はアジュバント(TiterMax社)と混合したのち、マウスに免疫した。数回の免疫後、抗体価が好ましい値になった時点で、免疫したマウスから脾臓を取り出し、定法に従って、ミエローマ細胞(NS−1細胞株)と融合を行った。
(2)抗体のスクリーニング
次に、目的のモノクローナル抗体をスクリーニングするための抗原の調製を行った。GSTを融合させたヒストンH3の部分ペプチド(GST−H3(1−57))を基質とし、SAM(S−アデノシルメチオニン)をメチル基のドナー、GST−G9a(G9aのアミノ酸706番目からC末端までを含むポリペプチドとGSTとの融合体)をメチル化酵素として用い、50 mM Tris, pH8.5, 20 mM KCl, 10 mM MgCl, 10 mM β−メルカプトエタノール, 250 mM sucroseからなる反応液30μl中で、37℃、60分間、ヒストンH3のLys9のメチル化反応を行った(Tachibana等, 2001.)。
SAMの存在下又は非存在下で調製したメチル化−又は非メチル化GST−H3(1−57)を用いて、イムノブロット法により、H3−mK9を特異的に認識する抗体の抗体価の上昇を確認したのち、ELISA法により目的のクローンのスクリーニングを行った(Urano等, 1993)。さらに、ELISA法により得られたクローンについて、H3−mK9に対するポリクローナル抗体(UBI社)(図1、αH3−mK9(マウスポリクロ))をポジティブコントロールに用い、抗EGFP抗体(αEGFP)をネガティブコントロールに用いて、メチル化の有無による抗原への結合性の差異により、イムノブロット法によるスクリーニングを行った(図1)。その結果、クローン5.1.1がH3−mK9に特異的に結合する抗体(以下、H3−mK9 5.1.1と称する)として選択された(図1、5.1.1)。
【0040】
(3)H3−mK9 5.1.1の抗原特異性
得られたモノクローナル抗体の特異性を図2に示す。H3−mK9 5.1.1は、メチル基のドナーであるSAM非存在下でメチル化反応をさせたペプチドは全く認識せず(図2、IB:−のレーン)、SAM存在下でメチル化させたペプチドのみを認識した(図2、IB:+のレーン)。なお、H3−mK9 5.1.1が反応するバンドが数本確認されるのは、GST−H3(1−54)の調製時に生じたプロテアーゼ分解産物を認識したためであり、H3−mK9 5.1.1の抗原特異性とは関係ない。
さらに、H3−mK9 5.1.1の、Lys9がメチル化されたヒストンH3に対する特異性について検討した。
ヒストンH3の4番目、9番目、27番目、及びヒストンH4の20番目のリジンがジメチル化されたペプチド(各々、H3−m2K4;ART[ジメチル化K]QTARK;配列番号2、H3−m2K9;KQTAR[ジメチル化K]STGGK;配列番号1、H3−m2K27;TKAAR[ジメチル化K]SAPAT;配列番号3、H4−m2K20;AKRHR[ジメチル化K]VLRDN;配列番号:4(ここで用いたペプチドはMichael Berne氏により合成された。Tufts University,USA))を用いて、H3−mK9 5.1.1の特異性をビアコアシステム(BIAcore3000、Biacore社)による解析を行った。ペプチドは10mM酢酸ナトリウム, pH4.0中で希釈し、CM5センサーチップにカップルさせ、残りの結合部位は1M エタノールアミン, pH8.5でブロッキングを行った。コントロールには、ペプチド無しで同じ操作を行ったものを使用した。ペプチドとH3−mK9 5.1.1との結合は、10mM HEPES, pH7.4、0.15M NaCl、1mM CaCl、0.005% surfactant20(v/v)中で行った。
解析の結果、H3−mK9 5.1.1は、H3−m2K9とのみ反応し、H3−m2K4、H3−m2K27、H4−m2K20とは反応しなかった(図3)。ここで用いたペプチドのメチル化はすべてdi−CH3(ジメチル化)されたものであるが、メチル化されていないペプチド及びtri−CH3(トリメチル化)されたペプチドに対して、弱いながらH3−mK9 5.1.1が反応した。しかし、この反応はビアコアシステムの高感度性によるものであって、H3−mK9 5.1.1の本質的な抗原特異性に影響を与えるものではない。
また、HeLa細胞の酸抽出によって調製したヒストンH3に対してH3−mK9 5.1.1を用いてイムノブロッティングを行った。
その結果、H3−mK9 5.1.1は内在性のヒストンH3を特異的に認識し(図4、レーン2)、他のヒストンH2A、H2B、H4を認識しなかった(図4、レーン1及び2)。
【0041】
実施例2:H3−mK9 5.1.1による免疫沈降
H3−mK9 5.1.1が細胞内に存在するLys9がメチル化されたヒストンH3を特異的に免疫沈降させることができるかどうか検討を行った。
プロテインGアガロース(1:1 懸濁液20μl)にH3−mK9 5.1.1(2μl)を添加し、 4℃で75分間インキュベートして、プロテインGアガロースにH3−mK9 5.1.1を結合させる。
HeLa細胞の抽出液は、適量の細胞ペレットに対し、適量のRIPA buffer(0.1 % SDS, 0.5 % DOC, 1 % NP−40, 150 mM NaCl, 50 mM Tris−Cl pH8.0)を添加し、ホモジナイズ(必要な場合は超音波処理又はヌクレアーゼ処理によりDNAを切断する)後、100,000 gで60分間遠心することで上清に回収した。
プロテインGアガロースとH3−mK9 5.1.1の複合体に、HeLa細胞の抽出液を添加し、4℃で75分間インキュベートした後、遠心( 1,200 gで1分間)により、免疫沈降産物を沈殿に回収した。定法に従って、免疫沈降物をサンプル処理したのち、SDS非添加のポリアクリルアミドゲル(濃度15%、ゲルのpHは8.8)にて電気泳動を行った。
電気泳動終了後、泳動されたタンパク質をナイロン膜に転写し、H3−mK9 5.1.1(図4、レーン4)を用いてイムノブロッティングを行った。
その結果、H3−mK9 5.1.1で免疫沈降を行わせた場合のみ(図4、レーン4)ヒストンH3が沈殿に回収された(図4、矢印)。従って、H3−mK9 5.1.1は細胞に内在するヒストンH3 mK9(Lys9がメチル化されたもの)を特異的に認識し、かつ、免疫沈降法にも利用可能であることが明らかとなった。
【0042】
また、H3−mK9 5.1.1を用いた免疫沈降法は、ホルムアルデヒドにより細胞内のタンパク質とDNAが予めクロスリンクされた状態においても、実施することができる(図5)。細胞抽出液を調製する前に、1%のホルムアルデヒド中で細胞を処理したのち、H3−mK9 5.1.1(図5、IP;5.1.1)及びネガティブコントロールとしてプロテインGビーズのみ(図5、IP;Protein G beads)を用いて、免疫沈降を行った。HeLa細胞の抽出液を調製する前に、1 %のホルムアルデヒドを用いて細胞を処理した以外は、前述の項目[0041]に記載の方法に従った。その結果、クロスリンク後の細胞抽出液を用いた場合でも、H3−mK9 5.1.1はLys9がメチル化されたヒストンH3を特異的に認識して免疫沈降させることが明らかとなった。
【0043】
実施例3:クロマチン免疫沈降(ChIP)
本発明のH3−mK9 5.1.1は、ChIPによる解析にも利用可能であることから、ヒストンH3のLys9のメチル化によって転写制御を受けている遺伝子の解析において、非常に有用なツールとして利用することができる。
本実施例におけるChIPによる解析は、Upstate biotechnology社から販売されているChromatin Immunoprecipitation (ChIP) Assay Kitに添付されているプロトコールに従って行った。
HeLa細胞を、10cm dishでDMEM培地(5%FBS)中で培養した後、無血清培地(DMEM, 0%FBS)に換えてさらに培養した。無血清培地中での培養後、培地にホルムアルデヒドを終濃度1%になるよう添加し、37℃で10分間インキュベートした。
その後、培地を除去し、プロテアーゼインヒビター(1mM PMSF, 1μg/ml アプロチニン)を含む氷冷PBSで洗浄した。
次に、dishに1ml PBSを加え、細胞をかき取りチューブに移した後、700×g, 4℃、3分間遠心して、細胞を回収した。上清を捨て、回収された細胞にLysis buffer (1% SDS, 10mM EDTA, 50mM Tris−HCl, pH 8.1, 1mM PMSF, 1μg/ml アプロチニン) 適量加え、ボルテックスミキサーで撹拌後、氷上で10分間静置した。
その後、氷中でサンプルを20秒間隔のインターバルをおいて、10秒間づつ超音波処理を、合計4回行った。得られるDNA断片を、200−1000bpの長さになるように、電気泳動などでチェックしながら行った。
【0044】
サンプルをChIP Dilution buffer (0.01% SDS, 1.1% Triton X−100, 1.2mM EDTA, 16.7 mM Tris−HCl, pH 8.1, 167 mM NaCl, 1 mM PMSF, 1μg/ml アプロチニン)で10倍希釈した。これに40μl のプロテインGビーズ(Amersham Bioscience社) (1.5 ml ビーズ, 600μg 超音波処理サケ精子DNA, 1.5mg BSA, 4.5mg 組換体プロテインG / 1.5 ml buffer; 10 mM Tris−HCl, pH 8.0, 1mM EDTA, 0.05% アジ化ナトリウム)を加え、4℃,で30分間インキュベートした。
1,500 rpm, 15秒,4℃で遠心して上清を除き、H3−mK9 5.1.1を1μg添加し、4℃で一晩インキュベートした。インキュベート後、50μlのプロテインGビーズを加え、4℃で1時間インキュベートした。
次にプロテインG ビーズを、4段階の洗浄条件にて、各々、4℃で3分間洗浄を行った;
(a)Low Salt buffer (0.1 % SDS, 1 % Triton X−100, 2 mM EDTA, 20 mM Tris−HCl, pH 8.1, 150 mM NaCl)、
(b)High Salt buffer (0.1 % SDS, 1 % Triton X−100, 2 mM EDTA, 20 mM Tris−HCl, pH 8.1, 500 mM NaCl)、
(c)LiCl buffer (0.25 M LiCl, 1 % NP40, 1 % deoxycholate, 1 mM EDTA, 10 mM Tris−HCl, pH 8.1)、
(d)TE buffer (10 mM Tris−HCl, 1 mM EDTA, pH 8.0)×2 Wash
洗浄後、50μl Elution buffer (10 mM DTT, 1% SDS, 0.1 M NaHCO)で、室温、15分間、溶出を行った。
【0045】
溶出されたサンプルに対し4μl, 5M NaClを加え、65℃で6時間インキュベートし、タンパク質・DNA複合体のクロスリンクを除去した。さらに、2μlの0.5 M EDTA, 4μlの1 M Tris−HCl, pH6.5, 0.6μlの 6mg/ml Proteinase Kを加え、45℃で1時間インキュベートし、タンパク質を消化した。
定法に従って、DNAを抽出し、50μlの精製水で溶解した。
得られたDNAを鋳型とし、インプリンティング遺伝子であるLit 1領域を増幅させるための以下に示すプライマー(各100 pmol)を用いて、PCR反応を行った。
正方向(Lit1 CHIP−F);5’−GCC GAG TCA GAA CGC ACT GG−3’(配列番号5)
逆方向(Lit1 CHIP−R);5’−TTC CCA ATC CCC CAC ACC TG−3’(配列番号6)
反応条件は、96℃5分間を1サイクル、 96℃30分間、56℃30分間、72℃30分間を25サイクルから40サイクル、72℃3分間で増幅反応を行った。増幅されたDNA断片の配列確認を行ったところ、Lit 1遺伝子領域が増幅されていることが確認され、ChIP法においても、H3−mK9 5.1.1は高い特異性を有することが明らかとなった。
【0046】
(4)実施例4:免疫蛍光染色
本発明のモノクローナル抗体により、Lys9がメチル化されたヒストンH3の細胞内における局在を免疫蛍光染色法によって観察した。HeLa細胞を、−20℃保存の100%メタノールで、15秒間処理して固定を行い、PBSで3回洗浄した後、0.05 % Triton X−100で2分間処理して細胞膜及び核膜の透過性処理を行った。PBSで1000倍に希釈したH3−mK9 5.1.1及びH3−mK4に対する抗体(ウサギポリクローナル抗体、UBI社)を、各々細胞上に重層し、細胞の乾燥を防ぎながら37℃で、60分間、反応させた。次に、抗体の反応後、細胞をPBSで4回洗浄し、250倍に希釈したFITC標識化抗マウス−ヤギ抗体(Sigma社)及びTRITC標識化抗ウサギ−ヤギ抗体(Sigma社)を、各々、H3−mK9 5.1.1及びH3−mK4を反応させた細胞上に重層し、細胞の乾燥を防ぎながら37℃で、45分間反応させた。反応後、細胞をPBSで4回洗浄した後、蛍光保存剤を用いてマウント後、蛍光顕微鏡で観察を行った。
【0047】
顕微鏡観察の結果、H3−mK9 5.1.1では、ヘテロクロマチン領域が染色され(図6、H3−mK9(di−))、H3−mK4に対する抗体(UBI社)では、ユークロマチン領域が染色された(図6、H3−mK4(di−))。この結果は、ヒストンH3のLys9のメチル化がヘテロクロマチン領域に多く認められるというこれまでの見解と一致するものであった(Nakayama等, 2001)。
【0048】

Figure 2004339109
【0049】
【発明の効果】
本発明のモノクローナル抗体は、Lys9がメチル化されたヒストンH3に対して、特異性が高く、ウェスタンブロッティング、免疫蛍光染色、免疫組織化学的染色などに使用可能であり、さらに、免疫沈降法、クロマチン免疫沈降法などによる解析に使用可能である。
従って、ヒストンH3のLys9のメチル化が重要な要因と考えられるインプリンティング遺伝子、及び該インプリンティングの異常による先天性疾患などの解析に有用である。
さらに、最近インプリンティング遺伝子の異常と特定の腫瘍との関連性が明らかとなっているため、H3のLys9のメチル化の有無を確認することで、かかる腫瘍の発生の可能性等の診断にも有効に用いることができる。
【0050】
参考文献
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【0051】
【配列表】
Figure 2004339109
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【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、H3−mK9に対するモノクローナル抗体のスクリーニングの経過を示すイムノブロットの結果である。SAMは、S−アデノシルメチオニンのことであり、IBは、イムノブロットのことを意味する。
【図2】図2は、H3−mK9 5.1.1の抗原特異性を示した図である。Coomassieとは、クマジーブリリアントブルーのことであり、タンパク染色したことを意味する。
【図3】図3は、H3−mK9 5.1.1の抗原特異性についてビアコアシステム(Biacore社)を用いて検討した結果を示す。
【図4】図4は、HeLa細胞から酸抽出を行ったヒストン画分に対するH3−mK9 5.1.1の特異性を確認した結果、及びHeLa細胞抽出液から、H3−mK9 5.1.1によって、Lys9がメチル化されたヒストンH3が特異的に免疫沈降されることを示す図である。IgLは、イムノグロブリン軽鎖の位置を示す。lysateは、抽出液そのものをイムノブロットしたこと示す。また、矢印はヒストンH3の位置を示す。
【図5】図5は、細胞内タンパク質とDNAをクロスリンクした細胞内抽出液を用いて、H3−mK9 5.1.1により免疫沈降を行った結果を示す。
【図6】図6は、H3−mK9 5.1.1を用いて細胞の免疫染色を行った結果を示す。H3−mK9(di−)及びH3−mK4(di−)は、それぞれH3−mK9 5.1.1及びH3−mK4に対する抗体(UBI社)を用いて染色をした結果を示し、mergeは、両染色像を重ね合わせた結果を示す。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a monoclonal antibody that specifically binds to histone H3 in which the lysine ninth is methylated and does not bind to histone H3 in which the lysine ninth is not methylated, and uses thereof.
[0002]
[Prior art]
Eukaryotic chromosomal DNA is highly folded and present in the nucleus by adopting a nucleosome structure. In order to promote or suppress the expression of a gene encoded on chromosomal DNA having such a structure, it is necessary to locally relax the structure of chromatin or, on the contrary, to maintain a rigid structure. Therefore, local changes in chromatin structure and its control have a great influence on gene expression regulation, and are phenomena deeply involved in gene function expression.
[0003]
Factors that induce changes in chromatin structure include those that directly change the nucleosome structure itself using ATP, such as chromatin remodeling factors such as Swi / Snf and Iswi, and those such as histone acetylase (HAT). In some cases, post-transcriptional modification of histones alters the structure of nucleosomes. As post-transcriptional modifications of histones, acetylation, methylation, phosphorylation, ubiquitination and the like are known. Among them, histone methylation has been rapidly studied in recent years, and it has been revealed that it plays an important role in controlling epigenetic gene expression together with DNA methylation (for example, Zhang et al., Genes & Dev., 15). : 2343-2360, 2001.). Here, it is understood that “epigenetics” refers to changing gene expression without changing the nucleotide sequence in the process of ontogenesis and further stably maintaining this change. Genetic phenomena include genomic imprinting and X chromosome inactivation, suggesting the involvement of DNA methylation and histone methylation.
[0004]
Genomic imprinting is a phenomenon that is observed in mammals including humans. In the process of gametogenesis, "signs" or "memory" that are derived from sperm or eggs are modified into chromosomes. Is to imprint on the gene. This “sign” or “memory” is maintained even after the process of fertilization or somatic cell division, and gene expression is performed according to the information.
Genomic imprinting is thought to be a factor in lethal parthenogenesis in mammals. A mammalian pronucleus and a female pronucleus are present in mammalian spermatozoa and ova, respectively, and normal ontogenesis is possible only when these two pronuclei are aligned, but in the case of only one of them, Fatal during embryonic development. Therefore, in mammals, malformation during the developmental process may occur due to the improper functioning of genome imprinting (Hiroyuki Sasaki: "Basics other than modern times, reproduction and development" (Iwanami Shoten) Vol. 9 chapter).
[0005]
Prader-Willi syndrome, Angelman syndrome, Beckwith-Wiedemann syndrome and the like are known as congenital diseases caused by abnormal genome imprinting. Prader-Willi Syndrome is a disease characterized by obesity, short stature, short-term muscle weakness and the like, in part due to deletion of a specific region of chromosome 15 from the father, It is clear that both chromosome 15 derived from the mother have been inherited in place of chromosome 15. On the other hand, Angelman syndrome is a disease characterized by symptoms such as ataxic walking and paroxysmal laughter, and it is thought that a partial deletion of chromosome 15 derived from a mother may contribute to this. Also, Beckwith-Wiedemann syndrome is a disease characterized by symptoms such as knee hernia, macrotongue, megalopathy, visceral hypertrophy, and complication of malignant tumor, and it is suspected that imprinting on chromosome 11 is involved. Furthermore, it is thought that imprinting may be involved in cancers such as Wilms tumor (Walter et al., 2003).
Thus, genomic imprinting is thought to play an important role in the development of congenital diseases and certain types of tumors, and the mechanism of histone methylation and DNA methylation during imprinting has been elucidated. It can be expected that this will contribute to the elucidation, prevention and treatment of further causes of the above-mentioned diseases and the like.
[0006]
Regarding the methylation of histone H3, it is known that lysine at positions 4, 9, 27, 36, and 79, and arginine at positions 2, 17, and 26 undergo methylation (Zhang et al., 2001). Recent studies have revealed the role of histone H3 lysine methylation in relation to chromatin structure transformation.
It has been reported that the histone methyltransferase SUV39H1 present in mammalian cells is localized in the heterochromatin region where transcription is inactivated, and interacts with the heterochromatin protein HP1 (Aagaard). Et al., 1999). In addition, it is apparent that the SUV39H1 protein has an activity as an enzyme (HMTase; histone methyltransferase) that specifically introduces a methyl group into ninth lysine of histone H3 (hereinafter, referred to as H3-Lys9) in vitro. Was done. Furthermore, the existence of Clr4 of fission yeast, SU (VAR) 3-9 of Drosophila, and the like as homologues of SUV39H1 have also been clarified. In addition, G9a that transfers a methyl group to lysine 9 and lysine 27 has been identified in humans, and the presence of E (Z) as a Drosophila homolog has been reported. Many HMTases retain a conserved region called the SET sequence (Tschiersch et al., 1994), and the vicinity of this region is considered to be a region important for the enzymatic activity to introduce a methyl group (Rea et al. 2000).
[0007]
Histone H3 in which Lys9 is methylated (hereinafter referred to as H3-mK9) is abundant in the heterochromatin region (Nakayama et al., 2001), and HP1 recognizes and binds to the methylation modification of H3-Lys9. It is thought to form a higher-order chromatin structure characteristic of heterochromatin (Lachner et al., 2001; Bannister et al., 2001). In addition, phosphorylation of Ser10 of histone H3, which is known to be involved in chromosome aggregation and transient gene activation, inhibits methylation transfer activity by SUV39H1 in vivo, and conversely, Lys9 Since the phosphorylation of Ser at position 10 is inhibited when the methyl group is transferred, modifications of adjacent Lys9 and Ser10 affect the structure of neighboring chromatin by acting antagonistically to each other, It is presumed that the expression of the gene present in the chromatin region is controlled.
In addition, since the methylation activity of H3-Lys9 is abolished by immunoprecipitation of Rb, which is an inhibitory oncogene product, it is suggested that Rb may interact with a specific methylase (eg, SUV39H1). Was. Furthermore, since the HP1 protein is recruited near the promoter together with H3-Lys9 methylation on the cyclin E promoter whose transcription is repressed by Rb, the methylation of H3-Lys9 is dynamically controlled and It has been suggested that it is involved in the regulation of expression, in particular, repressive regulation (Nielsen et al., 2001).
[0008]
In contrast to H3-mK9, which is distributed in heterochromatin, H3-mK4 is distributed on euchromatin, and is expected to be involved in gene transcription activation.
It has been reported that an HDAC (histone deacetylase) complex, a transcription corepressor, binds to the tail at the N-terminal side of histone H3 and suppresses transcription. However, Lys4 is methylated. It has been suggested that the binding of the tail of histone H3 is greatly inhibited and the transcriptional activation state is maintained (Nishioka et al., 2002). In addition, since the methylation of H3-Lys4 suppresses the methylation reaction of H3-Lys9 in vitro by SUV39H1 (Wang et al., 2001; Nishioka et al., 2002), methylation of H3-Lys4 and H3-lys9 is suppressed. It is thought that they act antagonistically to control the structure of chromatin, thereby controlling gene expression. Also, unlike methylation by SUV39H1, methylation of H3-Lys9 by G9a does not inhibit the reaction by methylation of H3-Lys4 (Nishioka et al., 2002). Therefore, considering that G9a is localized in the transcription activation region, it is possible that G9a-induced Lys9 methylation may be involved in the transient control of transcription in the euchromatin region.
[0009]
In addition, the methylation status of histone H3 in the 15q11-q13 region of chromosome 15 that was thought to be involved in the onset of Prader-Willi syndrome and Angelman syndrome has recently been reported in detail (Zhenhan et al., 2001). In the paternal copy of this region, H3-Lys4 is methylated, and in the maternal copy, H3-Lys9 is methylated, indicating that the methylation of Lys9 and Lys4 is It was suggested that it was important for the onset.
Furthermore, two X chromosomes are present in female mammalian cells, one of which is inactivated. It is known that H3-lys9 methylation is involved in this inactivation. Have been. The inactivation of the X chromosome is thought to be caused by the localization of the Xist RNA that does not encode a protein on the X chromosome, but H3-Lys9 is methylated immediately after the localization of the Xist RNA. (Heard et al., 2001).
[0010]
As described above, methylation of histone H3 plays an important role in controlling gene expression through structural transformation of chromatin. To date, the analysis of the methylation status on histone H3 including Lys9 has been carried out by using an antibody specific to a methylated amino acid to confirm the presence or absence of histone H3 methylation in a specific gene region. Thus, the state of transcription activation in the region was monitored (for example, see Non-Patent Document 1). However, conventionally used antibodies have a problem in specificity for methylated amino acid residues, and have not shown sufficient binding specificity for analysis by immunoprecipitation. This has hindered detailed analysis.
[0011]
[Non-patent document 1]
Nakayama et al., Science, 292: 110-113, 2001.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above circumstances, the present inventors have conducted intensive studies to produce an antibody that specifically binds to histone H3 in which Lys9 is methylated, and as a result, selected those in which Lys9 of histone H3 is methylated. Thus, a monoclonal antibody that specifically recognized and bound and did not bind to histone H3 in which Lys9 was not methylated could be obtained.
Therefore, an object of the present invention is to provide a monoclonal antibody or a fragment thereof that selectively recognizes and binds to histone H3 in which Lys9 is methylated and does not bind to histone H3 in which Lys9 is not methylated.
Another object of the present invention is to provide a hybridoma that produces the monoclonal antibody.
Another object of the present invention is to provide a method for preparing the monoclonal antibody.
Still further, the present invention provides a kit comprising the monoclonal antibody or a fragment thereof, a reagent for detecting the monoclonal antibody or a fragment thereof, or a carrier necessary for precipitating histone H3 bound to the monoclonal antibody or a fragment thereof. The purpose is to provide.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
Thus, the present invention provides the following (1) to (13).
(1) A monoclonal antibody or a fragment thereof that selectively binds to methylated histone H3 and discriminates between methylated histone H3 and unmethylated histone H3.
(2) The monoclonal antibody or the fragment thereof according to (1), wherein the methylated site of the methylated histone H3 is ninth lysine of histone H3.
(3) The monoclonal antibody or a fragment thereof according to the above (2), which binds to the ninth lysine of methylated histone H3.
(4) The monoclonal antibody or a fragment thereof according to any one of (1) to (3), which is obtained from a hybridoma deposited at the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology under the Accession No. FERM P-19106 under the depository number.
(5) The monoclonal antibody or a fragment thereof according to any one of the above (1) to (4), which selectively binds to the methylated histone H3 in an ELISA method or a blot method.
(6) The monoclonal antibody or a fragment thereof according to any one of (1) to (4), which selectively binds to the methylated histone H3 in immunofluorescence or immunohistochemistry.
(7) The monoclonal antibody or a fragment thereof according to any one of (1) to (4), wherein in the immunoprecipitation method, the antibody selectively binds to the methylated histone H3 to immunoprecipitate the methylated histone H3. .
(8) The monoclonal antibody or the fragment thereof according to the above (7), wherein the immunoprecipitation method is a chromatin immunoprecipitation method.
(9) A mammal immunized with a KLH (keyhole limpet hemocyanin) cross-linked to a partial peptide of histone H3 (amino acid residue 4-14, SEQ ID NO: 1) in which the ninth lysine is dimethylated. Any one of the above (1) to (8), obtained by fusing spleen cells with cells capable of self-proliferation derived from an animal of the same or different species as the mammal, and cloning the fused cells. A hybridoma producing the described monoclonal antibody.
(10) The hybridoma according to the above (9), wherein the hybridoma is deposited at the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology Biological Depositary under the accession number FERM P-19106.
(11) A method for producing an antibody, comprising culturing the hybridoma according to (9) or (10) and preparing the monoclonal antibody according to any one of claims 1 to 8 from a culture supernatant. .
(12) A kit comprising the monoclonal antibody or a fragment thereof according to any of the above (1) to (8), and a reagent for detecting the monoclonal antibody or a fragment thereof.
(13) A kit comprising the monoclonal antibody or a fragment thereof according to any of the above (1) to (8), and a carrier necessary for precipitating histone H3 bound to the monoclonal antibody or a fragment thereof.
[0014]
“Methylation” in the present specification includes monomethylation, dimethylation, and trimethylation, and is preferably dimethylation.
The “histone H3” in the present specification includes all histones derived from eukaryotes, but is preferably derived from plants or animals, more preferably derived from mammals, and most preferably derived from mammals. Preferably it is of human origin.
The amino acid numbers of histone H3 referred to in the present specification are those in which the N-terminal alanine is the first and the C-terminal is sequentially numbered. Therefore, for example, the “ninth lysine” is a lysine corresponding to the ninth when the N-terminal alanine of histone H3 is 1.
The “ELISA method” in the present specification includes all types of techniques that can be performed by those skilled in the art using ordinary knowledge. Examples include, but are not limited to, direct or indirect ELISAs and capture ELISAs. Details of the ELIAS method are described in Harlow and Lane, Antibodies: A laboratory manual. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor. 726 pp, 1988. And Harlow and Lane, Using antibodies: A laboratory manual. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York. 1999. See etc.
As used herein, the term "blot method" includes any type of technique that can be performed by those skilled in the art using ordinary knowledge. For example, but not limited to, a dot blot method in which an antigen is directly spotted on a nylon membrane or a nitrocellulose membrane, or a Western blot method in which an antigen is electrophoretically transferred.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present invention detects a monoclonal antibody that specifically binds to a methylated histone H3, particularly a dimethylated histone H3 at lysine 9 (Lys9), a hybridoma producing the monoclonal antibody, and the monoclonal antibody. A kit comprising a reagent or a carrier necessary for precipitating histone H3 bound to the monoclonal antibody.
Therefore, the monoclonal antibody of the present invention and a method for preparing a hybridoma producing the monoclonal antibody will be described in detail below.
[0016]
1. Preparation of monoclonal antibodies
(1) Preparation and immunization of immunogen
The monoclonal antibodies of the present invention are prepared using the hybridoma method (Milstein and Cuello, 1983).
The method includes the following four steps;
(A) immunizing a host animal or a lymphocyte derived from the host animal;
(B) recovering monoclonal antibody secreting (or potentially secreting) lymphocytes,
(C) fusing lymphocytes to immortalized cells,
(D) Select cells that secrete the desired monoclonal antibody.
Histone H3 in which only Lys9 is methylated may be used as the immunogen, but a peptide consisting of about 20 amino acid residues including Lys9, preferably a peptide in which only Lys9 is methylated is used. And most preferably a peptide consisting of the 4th to 14th amino acids of histone H3, wherein only Lys9 is methylated. When a peptide is used as an antigen, it is preferable to use a peptide obtained by binding the peptide to a carrier protein in order to enhance the immunity of the peptide for actual immunization. As the carrier protein, any protein that can be selected by those skilled in the art can be used. For example, BSA (Bovine Serum Album), OVA (Ovalbumin), KLH (Keyhole Limpet Hemocyanin) and the like can be used. , KLH are most preferred.
As a method for binding the peptide to the carrier protein, a carbodiimide method, a glutaraldehyde method, a diazo condensation method, a maleimidobenzoyloxysuccinimide (MBS) method and the like can be used, and the MBS method is most preferable. In this method, Cys is previously bound to the C-terminal portion of a peptide used as an immunogen, and the amino group of KLH is linked to the SH group of Cys bound to the peptide.
[0017]
As a mammal for immunizing the immunogen, for example, a mouse, rat, guinea pig, hamster, or other suitable host animal can be selected as the immunized animal. When performing immunization, the injection route of the immunogen can be easily selected by those skilled in the art, and is not particularly limited. For example, any route such as subcutaneous, intraperitoneal, intravenous, intramuscular, etc. Is also good. The number of immunizations is preferably several times every several days to several weeks. The amount of the immunogen used for one immunization is preferably 1 to 1000 μg per animal.
Alternatively, lymphocytes obtained from an immunized animal may be immunized in vitro. If human cells are desired, peripheral blood lymphocytes (PBLs) are generally used. However, spleen cells or lymphocytes from other mammals are more common and preferred.
[0018]
(2) Preparation of hybridoma
After immunization, antibody-producing cells (spleen cells) obtained from the host animal are fused with an immortalized cell line using a fusion agent such as polyethylene glycol to establish hybridoma cells having both antibody-producing ability and self-proliferation ability ( Goding, 1996). As an immortalized cell line used as a fusion cell, a human, rat or mouse myeloma cell line immortalized by transformation is used. After performing the cell fusion, the cells are grown in a suitable medium containing factors that allow such inhibition to inhibit the growth or survival of the unfused lymphocytes and immortalized cell lines. Usually, parental cells lacking hypoxanthine guanine phosphoribosyltransferase (HGPRT or HPRT) are used as immortalized cell lines. In this case, hypoxanthine, aminopterin and thymidine inhibit the growth of HGPRT-deficient cells and are added to a medium that allows hybridoma growth (HAT medium).
[0019]
(3) Selection of antibody-producing hybridoma
In preparing a monoclonal antibody, a preferred immortalized cell line is a mouse myeloma cell line, which is available from American Type Culture Collection (Manassas, VA) and the like. For production of human monoclonal antibodies by human myeloma and mouse-human heteromyeloma cell lines, see Kozbor et al., 1984; School, 1987.
Since hybridoma cells secrete antibodies extracellularly, the presence or absence of production of monoclonal antibodies can be confirmed using a culture solution. The binding specificity of the produced monoclonal antibodies can be assessed by immunoprecipitation, such as radioimmunoassay (RIA), or by in vitro binding assays, such as enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) (Harlow and Lane, 1988; Harlow and Lane, 1999).
Hybridoma cells secreting a monoclonal antibody against histone H3 in which Lys9 has been methylated can be isolated as a single clone by limiting dilution and subculture (Goding, 1996). Suitable media include Dulbecco's Modified Eagle's Medium, RPMI-1640, and optionally, protein-free or serum-free media (eg, Ultra DOMA PF or HL-1; Biowhittaker; Walkersville, MD). The hybridoma cells may also be grown in ascites of a suitable host animal. The hybridoma strain producing a monoclonal antibody against the ninth lysine of histone H3 (H3-mK9 5.1.1) was obtained from the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Patent Organism Depositary (Higashi 1 Tsukuba, Ibaraki Prefecture). No. 1-3) and deposited under the accession number FERM P-19106 on November 14, 2002.
[0020]
(4) Preparation of monoclonal antibody
The monoclonal antibody of the present invention can be obtained from a medium or ascites by protein A agarose (Sepharose), protein G agarose (Sepharose), hydroxyapatite chromatography, gel electrophoresis, dialysis, ammonium sulfate precipitation or affinity chromatography (Harlow and Lane, 1988; Harlow). And Lane, 1999).
In addition, a monoclonal antibody can also be prepared by a genetic recombination technique if a desired hybridoma can be obtained (US Pat. No. 4,166,452, 1979). To identify a gene encoding the monoclonal antibody polypeptide from a hybridoma cell line that secretes a monoclonal antibody recognizing H3-Lys9, for example, an oligonucleotide probe that specifically binds to mouse heavy and light chain antibody genes Can be used for screening. When the antibody heavy chain and light chain genes are obtained as a result of the screening, the target antibody gene can be identified by determining the sequences of the genes. The isolated DNA fragment is prepared by introducing an antibody gene into an appropriate expression vector in order to express a monoclonal antibody, and converting the vector into a simian COS-7 cell or a Chinese hamster ovary (CHO) cell that does not produce other Ig proteins. Or into a host cell, such as a myeloma cell.
[0021]
(5) Active fragment of monoclonal antibody
The monoclonal antibody of the present invention can be used as it is, or can be used after being fragmented as an active fragment. The active fragment may be any fragment as long as the specific binding activity to methylated histone H3 is not lost. The preparation of these active fragments can be performed by applying a known method such as papain, pepsin, or trypsin treatment to the purified monoclonal antibody (see “Immunobiochemical Research Method (Seismic Chemistry Experimental Course 5)”). , Edited by The Biochemical Society of Japan, p. 89 (1986)).
[0022]
2. Immunoprecipitation
(1) Immunoprecipitation
The monoclonal antibody of the present invention can also be used for immunoprecipitation. The immunoprecipitation method is a method that can be performed within the ordinary skill in the art.
Precipitated from the cell or tissue homogenate as a complex containing an antigen protein (histone H3 in the present invention) and a conjugate of a primary antibody and agarose-bound proteins A, G, and the like. The agarose conjugate may be selected depending on the origin and isotype of the species of the antibody used.
First, the agarose conjugate is washed several times with a washing buffer (for example, PBS or RIPA buffer) (for example, after adding the washing buffer, centrifuging at 12,000 × g for 2 minutes to remove the washing solution). This is repeated several times (three times or more), for example, centrifuged at 12,000 × g for 10 minutes, and collected in a precipitate. Add the antibody diluted to the appropriate concentration to the washed agarose conjugate and incubate at room temperature or 4 ° C for 60 minutes to several hours with gentle shaking. After the agarose conjugate-antibody complex is collected by centrifugation (for example, 12,000 × g, 2 minutes), it is washed several times (three times or more) with a washing buffer (described above). After washing, an appropriate amount of a sample containing an antigen (such as a tissue or cell homogenate) is added, and the mixture is incubated at 4 ° C for several hours to overnight with gentle shaking and stirring. After the incubation, the agarose conjugate-antibody complex is recovered by centrifugation (for example, 12,000 × g, 2 minutes), and then washed several times (3 times or more) with a washing buffer (described above).
[0023]
(2) SDS-PAGE
The pellet of the agarose conjugate-antibody complex is subjected to a sample treatment according to a standard method, centrifuged at room temperature (for example, 12,000 × g, 30 seconds), and the supernatant is subjected to SDS-PAGE. If necessary, western blotting or the like may be subsequently performed.
[0024]
2. Chromatin immunoprecipitation
The monoclonal antibody of the present invention includes an antibody (H3-mK9 5.1.1) which specifically binds to dimethylated Lys9 of histone H3. The monoclonal antibodies and fragments thereof can also be used in chromatin immunoprecipitation, which is a powerful means for analyzing the mechanism of transcriptional control through chromatin structure. Chromatin immunoprecipitation can be carried out within the ordinary skill in the art. Specifically, the method comprises the following steps: (1) fixation of cells with formalin, (2) immunoprecipitation, (3) release of fixation and recovery of DNA, and (4) detection of amplification of DNA by PCR.
[0025]
(1) Cell fixation with formalin
The chromatin immunoprecipitation method may be performed using any method that can be performed by those skilled in the art. For example, the chromatin immunoprecipitation method can be performed using Chromatin Immunorecipitation (ChIP) Assay Kit of Upstate biotechnology.
Specifically, the target cells are cultured in an appropriate medium (for example, DMEM, 5% FBS) at 10 cm dish for 2 days, and then cultured for 1 day in a serum-free medium (DMEM, 0% FBS). After the culture, 1/10 volume of 10% formaldehyde / PBS is added to the medium, and the mixture is incubated at a final concentration of 1% at 37 ° C. for 10 minutes to crosslink intracellular proteins and DNA.
After 10 minutes, the medium is aspirated and washed with ice-cold PBS containing protease inhibitors (eg, 1 mM PMSF, 1 μg / ml aprotinin). All the subsequent operations are performed on ice, and PBS and buffer are prepared by adding a protease inhibitor having the same concentration at the time of use and adding it.
[0026]
(2) Immunoprecipitation
1 ml PBS is added to the dish, the cells are scraped, transferred to a tube, and centrifuged at 700 × g, 4 ° C. for 3 minutes. The supernatant was removed, 150 μl of Lysis buffer (1% SDS, 10 mM EDTA, 50 mM Tris-HCl, pH 8.1, 1 mM PMSF, 1 μg / ml aprotinin) was added, and the mixture was stirred. Let stand for minutes.
Next, after sonicating the sample in ice for 10 seconds, the sample is sonicated about 4 times at intervals of about 20 seconds. Avoid raising sample temperature and bubbling during sonication. By this operation, the cross-linked DNA fragment is fragmented. The length of the DNA fragment is preferably 200 to 1000 bp in consideration of the amplification efficiency by the subsequent PCR. In order to obtain this DNA fragment length, various strengths and times are tested, and the optimal conditions are determined.
[0027]
A sample was prepared using a ChIP dilution buffer (0.01% SDS, 1.1% Triton X-100, 1.2 mM EDTA, 16.7 mM Tris-HCl, pH 8.1, 167 mM NaCl, 1 mM PMSF, 1 μg / g). Dilute 10-fold with ml aprotinin). To this, 40 μl protein A or G agarose (1.5 ml protein A or G agarose beads, 600 μg sonicated salmon sperm DNA, 1.5 mg BSA, 4.5 mg recombinant protein A or G / 1.5 ml buffer; 10 mM Tris -HCl, pH 8.0, 1 mM EDTA, 0.05% sodium azide) and incubate at 4 ° C for 30 minutes.
The supernatant is removed by centrifugation at 1500 rpm for 15 seconds at 4 ° C., an appropriate amount of antibody (for example, 1 μg) is added, and the mixture is incubated at 4 ° C. for 6 hours to overnight. After incubation, add 50 μl of protein A or G agarose and incubate at 4 ° C. for 1 hour.
Next, protein A or G agarose is washed under four-step washing conditions. Each is incubated at 4 ° C. for 3 minutes;
(A) Low Salt buffer (0.1% SDS, 1% Triton X-100, 2 mM EDTA, 20 mM Tris-HCl, pH 8.1, 150 mM NaCl),
(B) High Salt buffer (0.1% SDS, 1% Triton X-100, 2 mM EDTA, 20 mM Tris-HCl, pH 8.1, 500 mM NaCl),
(C) LiCl buffer (0.25 M LiCl, 1% NP40, 1% deoxycholate, 1 mM EDTA, 10 mM Tris-HCl, pH 8.1),
(D) TE buffer (10 mM Tris-HCl, 1 mM EDTA, pH 8.0) × 2 times,
After washing, 50 μl Elution buffer (10 mM DTT, 1% SDS, 0.1 M NaHCO 3) 3 ) Is added and elution is carried out at room temperature for 15 minutes. The supernatant is removed by centrifugation, 50 μl of Elution buffer is added again to the resin, and the above-mentioned elution is repeated again.
[0028]
(3) Cross-link release and DNA recovery
NaCl is added to the sample to 0.2 M and incubated at 65 ° C. for 6 hours. By this operation, the crosslink of the protein / DNA complex is released.
Add 2 μl of 0.5 M EDTA, 4 μl of 1 M Tris-HCl, and 0.6 μl of pH 6.5, 6 mg / ml Proteinase K, and incubate at 45 ° C. for 1 hour.
DNA is extracted by a DNA purification kit (for example, QIGEN) or the phenol-chloroform method, and eluted with 50 μl of purified water. 5 μl or 10 μl of this is used for PCR.
[0029]
(4) Detection of DNA amplification by PCR
Using the DNA obtained by the method described in the above (3) as a template, a PCR reaction is performed using appropriate primers to amplify a specific region on the genome to be analyzed. The reaction conditions and the like need to be individually examined depending on the region to be amplified and the length to be amplified. For example, a reaction mixture (5 μl of DNA, 5 μl of buffer for PCR, 4 μl of NTPs, primers (100 pmol each), 36 μl of distilled water, 0.5 μl of rTaq / 50 μl), 1 cycle of 96 ° C. for 5 minutes, 96 ° C. 30 minutes The reaction is carried out at 25 ° C. for 30 minutes and at 56 ° C. for 30 minutes and at 72 ° C. for 30 minutes for 25 to 40 cycles at 72 ° C. for 3 minutes to amplify the target DNA fragment.
In the course of the reaction, an appropriate amount (10 μl) is sampled, and amplification products (amplified DNA fragments) at three points, for example, 25 cycles, 33 cycles, and 40 cycles are checked by agarose electrophoresis to determine the optimal number of cycles for amplification. . By determining the DNA sequence and the like of the obtained DNA fragment, it becomes possible to specify a gene that is expected to be transcriptionally regulated by methylation of the 9th lysine of histone H3.
[0030]
8. Immunofluorescence and immunohistochemistry
(1) Immunofluorescence
When fluorescent staining of a frozen tissue section is performed, it can be performed based on ordinary knowledge of those skilled in the art. Although not limited, it can be carried out using the following method. For example, a tissue section to be observed is immersed in isopentane or the like cooled with liquid nitrogen and frozen. Next, the frozen tissue is transferred to a cryostat chamber and allowed to stand for about 30 minutes until the temperature reaches equilibrium. After mounting the tissue block on the stub using an embedding agent, the surface of the block is trimmed at a temperature suitable for the target tissue to prepare a 5.3 to 5 μm section. The prepared section is placed on a clean slide glass and dried at room temperature for 5 to 16 hours.
After diluting the monoclonal antibody of the present invention to an optimal concentration, the diluted solution is layered on an appropriate amount (50 to 70 μl) of the section, the chamber is covered, and the mixture is incubated at 37 ° C. After the incubation, the slide glass is washed about 2 to 3 times with PBS.
Next, a fluorescent-labeled (for example, fluorescein, rhodamine, carbocyanine (Cy3, Cy5, etc.), Texas Red, etc.)-Labeled secondary antibody is diluted to an optimal concentration, and the diluted solution is applied to an appropriate amount (50-70 μl) on a section. After overlaying and capping the chamber, incubate at 37 ° C. After the incubation, the slide glass is washed about 2 to 3 times with PBS in a light-shielded state. After staining, observation is performed with a fluorescence microscope.
[0031]
When staining cells, target cells are grown on a slide glass or cover glass in an attached state, or in the case of floating cells, attached to a slide glass by centrifugation. The slide glass or cover glass to which the cells are adhered fixes the intracellular protein using, for example, alcohol, acetone, formaldehyde, paraformaldehyde, or the like. Thereafter, if necessary, the permeability of the cell membrane and / or the nuclear membrane may be increased by treatment with a suitable surfactant (for example, Triton X-100 or the like). After diluting the monoclonal antibody of the present invention (in the case of the direct method, the monoclonal antibody is labeled with fluorescence) to an optimal concentration, dilute the diluted solution to an appropriate amount (50 to 70 μl) on a slide glass or cover glass. Overlay cells and incubate at room temperature for 60 minutes. After the incubation, the slide glass is washed about 2 to 3 times with PBS.
Next, in the case of the indirect method, after diluting the labeled secondary antibody to an optimal concentration, the diluted solution is overlaid on an appropriate amount (50 to 70 μl) of cells, and incubated at room temperature. After the incubation, the slide glass is washed about 2 to 3 times with PBS. After staining, observation is performed with a fluorescence microscope.
[0032]
(2) Immunohistochemistry
Slides of formalin-fixed, paraffin-embedded tissue sections are placed in a 56-60 ° C. oven for 15 minutes. Thereafter, slides are transferred to a xylene bath and xylene is changed twice every 5 minutes. After removing excess liquid, slides are rehydrated twice in fresh absolute ethanol for 3 minutes each. Then, after removing the excess liquid, the slide is placed in fresh 90% ethanol for 3 minutes. Then, after removing the excess liquid, the slide is allowed to stand in fresh 80% ethanol for 3 minutes, and then rinsed with weak running water for 30 seconds. Next, it is left to stand in PBS at room temperature for 30 minutes to further rehydrate. In order to inactivate endogenous peroxidase, a sufficient amount of 3% hydrogen peroxide solution is dripped over the entire section to overlay the entire section, and then incubated at room temperature for 5 minutes. After that, it is rinsed with PBS and left still in PBS for 2 minutes.
[0033]
After diluting the monoclonal antibody of the present invention to an optimal concentration on a section of a slide from which PBS has been sufficiently removed, an appropriate amount (100 μl) of the diluted solution is evenly layered, and then overlaid in a humidified chamber at 37 ° C. for 60 minutes or more Incubate. After the incubation, the slide glass is washed about 2 to 3 times with PBS.
After removing the excess liquid from the slide reacted with the primary antibody, for example, a biotin-labeled secondary antibody is diluted to an optimal concentration, and an appropriate amount of the secondary antibody is evenly layered on a section. Incubate for at least 30 minutes at room temperature in a humidified chamber. After that, it is rinsed with PBS and left still in PBS for 2 minutes.
After removing excess liquid from the slide reacted with the secondary antibody, for example, after diluting, for example, avidin conjugated with alkaline phosphatase or horseradish peroxidase to an optimum concentration, an appropriate amount of the slide is uniformly layered on the section. Incubate for at least 20 minutes at room temperature in a humidified chamber. After that, it is rinsed with PBS and left still in PBS for 5 minutes.
Next, a sufficient amount of a substrate mixture (for example, containing diaminobenzidine) is added to the section, and the mixture is allowed to react for about 5 to 10 minutes. Before the background rises, the reaction mixture is gently rinsed with distilled water to stop the reaction. Terminate.
[0034]
9. kit
(1) Reagents, etc.
The subject of the present invention also includes kits. Generally, the kit of the present invention includes a monoclonal antibody or a fragment thereof that discriminates between methylated histone H3 and unmethylated histone H3, and a reagent for detecting the monoclonal antibody. The monoclonal antibody preferably binds selectively to histone H3 methylated at Lys9, and is most preferably a monoclonal antibody that binds to methylated Lys9.
The kit of the present invention may contain a reagent for making the monoclonal antibody of the present invention accessible to histone H3 in the cell nucleus, but may include, but is not limited to, for example, a surfactant such as Triton X-100.
[0035]
The kit of the present invention also includes an immunofluorescent reagent, for example, an immunoglobulin (secondary antibody) that recognizes the monoclonal antibody of the present invention, such as fluorescein, rhodamine, carbocyanine (Cy3, Cy5, etc.), Texas Red, etc. Or a biotinylated immunoglobulin antibody in combination with avidin or streptavidin. In addition, the kit of the present invention includes an immunohistochemical or immunocytochemical detection reagent, such as, but not limited to, an immunoglobulin (secondary antibody) recognizing the monoclonal antibody of the present invention, comprising alkaline phosphatase or Biotinylated anti-immunoglobulin antibodies in combination with avidin or streptavidin derivatized with horseradish peroxidase may be included.
The kits of the present invention may also include one or more immunohistochemical reagents, including, but not limited to, anti-immunoglobulin antibodies derivatized with horseradish peroxidase, or avidin derivatized with horseradish peroxidase. And a biotinylated anti-immunoglobulin antibody in combination with streptavidin, and a chromogenic substrate for the immunoperoxidase reagent, such as diaminobenzidine.
[0036]
In addition, the kit of the present invention may include a carrier necessary for immunoprecipitating histone H3. Suitable carriers include protein A or G agarose conjugates. Further, carrier DNA (eg, salmon sperm DNA, etc.), other necessary buffers (eg, a buffer required for denaturing a protein, a buffer necessary for washing an antigen-antibody complex, etc.), and salts (eg, an appropriate concentration of NaCl solution).
[0037]
(2) Containers, etc.
The reagent contained in the kit is made of any material that can store individual components for a long period of time and does not absorb the reagent contained in the kit and does not change the characteristics of the substance contained in the container. Supplied in a container. For example, but not limited to, organic polymers such as polycarbonate, polystyrene, or any other suitable material typically used to hold reagents.
(3) Instruction manual
Instructions for use are also supplied with the kit. Instructions for use are printed on paper or other material and / or electrically or electromagnetically readable such as a floppy disk, CD-ROM, DVD-ROM, Zip disk, video tape, audio tape, etc. It may be supplied as a simple medium. Also, the detailed instructions may not physically accompany the kit, in which case the user will use the website specified by the kit manufacturer or provider or provided by email Thus, an appropriate instruction can be obtained.
[0038]
【Example】
Examples are shown below, but the present invention is not limited thereto.
[0039]
Example 1: Preparation of monoclonal antibody of the present invention
(1) Preparation and immunization of immunogen
The immunogen includes a partial peptide of histone H3 in which the 9th lysine is dimethylated (residues 4-14, SEQ ID NO: 1 (synthesized by Michael Berne; Tufts University, USA); KQRTAR [dimethylated K] Cys was added to the C-terminal of STGGK, and a cross-linked amino group of KLH (keyhole limpet hemocyanin, Pierce) and an SH group of Cys was used. After the prepared antigen was mixed with an adjuvant (TiterMax), the mice were immunized. After several immunizations, when the antibody titer reached a preferable value, the spleen was removed from the immunized mouse and fused with myeloma cells (NS-1 cell line) according to a standard method.
(2) Antibody screening
Next, an antigen for screening a target monoclonal antibody was prepared. GST-fused histone H3 partial peptide (GST-H3 (1-57)) as a substrate, SAM (S-adenosylmethionine) as a methyl group donor, GST-G9a (C-terminal from amino acid 706 of G9a) Fusion between a polypeptide containing GST and GST) as a methylating enzyme, 50 mM Tris, pH 8.5, 20 mM KCl, 10 mM MgCl 2 , 10 mM β-mercaptoethanol, and 250 mM sucrose in 30 μl of a reaction solution at 37 ° C. for 60 minutes to carry out the methylation reaction of Lys9 of histone H3 (Tachibana et al., 2001.).
Using a methylated or unmethylated GST-H3 (1-57) prepared in the presence or absence of SAM, an increase in the antibody titer of an antibody that specifically recognizes H3-mK9 by immunoblotting. After confirming the above, the target clone was screened by ELISA (Urano et al., 1993). Furthermore, for the clones obtained by the ELISA method, a polyclonal antibody against H3-mK9 (UBI) (FIG. 1, αH3-mK9 (mouse polyclonal)) was used as a positive control, and an anti-EGFP antibody (αEGFP) was used as a negative control. Screening by immunoblot was performed based on the difference in the binding to the antigen depending on the presence or absence of methylation (FIG. 1). As a result, clone 5.1.1 was selected as an antibody that specifically binds to H3-mK9 (hereinafter, referred to as H3-mK9 5.1.1) (FIGS. 1, 5.1.1).
[0040]
(3) Antigen specificity of H3-mK9 5.1.1
FIG. 2 shows the specificity of the obtained monoclonal antibody. H3-mK9 5.1.1 did not recognize any peptide that had undergone a methylation reaction in the absence of SAM, which is a methyl group donor (FIG. 2, IB: -lane), and did not methylate in the presence of SAM. Only the peptide which was made to recognize was recognized (FIG. 2, IB: + lane). In addition, several bands to which H3-mK9 5.1.1 reacts are confirmed because a protease degradation product generated during the preparation of GST-H3 (1-54) was recognized. It is not related to the antigen specificity of 1.1.
Furthermore, the specificity of H3-mK9 5.1.1 for histone H3 in which Lys9 was methylated was examined.
Peptides in which the lysines at positions 4, 9, and 27 of histone H3 have been dimethylated (H3-m2K4; ART [dimethylated K] QTARK; SEQ ID NOs: 2, H3-m2K9; KQTAR, respectively) [Dimethylated K] STGGK; SEQ ID NO: 1, H3-m2K27; TKAAR [Dimethylated K] SAPAT; SEQ ID NO: 3, H4-m2K20; AKRHR [Dimethylated K] VLRDN; SEQ ID NO: 4 (The peptide used here is The specificity of H3-mK9 5.1.1 was analyzed using a Biacore system (BIAcore3000, Biacore) using a synthesis by Michael Berne (Tufts University, USA)). Peptides were diluted in 10 mM sodium acetate, pH 4.0, coupled to a CM5 sensor chip, and the remaining binding sites were blocked with 1 M ethanolamine, pH 8.5. As a control, the same operation without peptide was used. The binding between the peptide and H3-mK9 5.1.1 was determined by 10 mM HEPES, pH 7.4, 0.15 M NaCl, 1 mM CaCl. 2 , 0.005% surfactant 20 (v / v).
As a result of the analysis, H3-mK9 5.1.1 reacted only with H3-m2K9, and did not react with H3-m2K4, H3-m2K27, or H4-m2K20 (FIG. 3). The methylation of the peptide used here is all di-CH3 (dimethylated), but it is weaker than the unmethylated peptide and tri-CH3 (trimethylated) peptide by H3-mK9. 5.1.1 reacted. However, this reaction is due to the high sensitivity of the Biacore system and does not affect the intrinsic antigen specificity of H3-mK9 5.1.1.
In addition, immunoblotting was performed on histone H3 prepared by acid extraction of HeLa cells using H3-mK9 5.1.1.
As a result, H3-mK9 5.1.1 specifically recognized endogenous histone H3 (FIG. 4, lane 2) and did not recognize other histones H2A, H2B, H4 (FIG. 4, lane 1). And 2).
[0041]
Example 2: Immunoprecipitation with H3-mK9 5.1.1
It was examined whether H3-mK9 5.1.1 can specifically immunoprecipitate histone H3 in which Lys9 present in cells is methylated.
H3-mK9 5.1.1 (2 μl) was added to protein G agarose (20 μl of a 1: 1 suspension) and incubated at 4 ° C. for 75 minutes to add H3-mK9 5.1.1 to protein G agarose. Join.
The extract of HeLa cells was prepared by adding an appropriate amount of RIPA buffer (0.1% SDS, 0.5% DOC, 1% NP-40, 150 mM NaCl, 50 mM Tris-Cl pH 8.0) to an appropriate amount of cell pellet. And homogenized (if necessary, sonication or nuclease treatment was used to cut the DNA), followed by centrifugation at 100,000 g for 60 minutes to collect the supernatant.
HeLa cell extract was added to the complex of protein G agarose and H3-mK9 5.1.1, incubated at 4 ° C. for 75 minutes, and then centrifuged (1,200 g for 1 minute). Was collected in the precipitate. The immunoprecipitate was sample-treated according to a standard method, and then subjected to electrophoresis on a polyacrylamide gel (15% concentration, gel pH: 8.8) without SDS.
After completion of the electrophoresis, the electrophoresed protein was transferred to a nylon membrane, and immunoblotting was performed using H3-mK9 5.1.1 (FIG. 4, lane 4).
As a result, only when immunoprecipitation was performed with H3-mK9 5.1.1 (FIG. 4, lane 4), histone H3 was recovered in the precipitate (FIG. 4, arrow). Therefore, it is clear that H3-mK9 5.1.1 specifically recognizes histone H3 mK9 (where Lys9 is methylated) present in cells and can be used for immunoprecipitation. Was.
[0042]
In addition, the immunoprecipitation method using H3-mK9 5.1.1 can be carried out even when the intracellular protein and DNA are cross-linked in advance by formaldehyde (FIG. 5). Before preparing the cell extract, the cells were treated in 1% formaldehyde, and then H3-mK9 5.1.1 (FIG. 5, IP; 5.1.1) and only protein G beads as negative control ( Immunoprecipitation was performed using FIG. 5, IP; Protein G beads). The method described in the above item [0041] was followed except that the cells were treated with 1% formaldehyde before preparing the extract of HeLa cells. As a result, it was revealed that H3-mK9 5.1.1 specifically recognized histone H3 in which Lys9 was methylated and immunoprecipitated even when the cell extract after cross-linking was used.
[0043]
Example 3: Chromatin immunoprecipitation (ChIP)
Since H3-mK9 5.1.1 of the present invention can be used for analysis by ChIP, it is a very useful tool in the analysis of genes that are transcriptionally regulated by the methylation of Lys9 of histone H3. Can be used.
The analysis by ChIP in this example was performed according to the protocol attached to Chromatin Immunorecipitation (ChIP) Assay Kit sold by Upstate biotechnology.
HeLa cells were cultured in a DMEM medium (5% FBS) at 10 cm dish, and then further changed to a serum-free medium (DMEM, 0% FBS). After culturing in a serum-free medium, formaldehyde was added to the medium to a final concentration of 1%, and the mixture was incubated at 37 ° C for 10 minutes.
Thereafter, the medium was removed, and the cells were washed with ice-cold PBS containing a protease inhibitor (1 mM PMSF, 1 μg / ml aprotinin).
Next, 1 ml PBS was added to the dish, the cells were transferred to a scraping tube, and then centrifuged at 700 × g at 4 ° C. for 3 minutes to collect the cells. The supernatant is discarded, and an appropriate amount of Lysis buffer (1% SDS, 10 mM EDTA, 50 mM Tris-HCl, pH 8.1, 1 mM PMSF, 1 μg / ml aprotinin) is added to the collected cells, and the mixture is stirred on a vortex mixer and then mixed on ice. Let stand for minutes.
Thereafter, the sample was subjected to ultrasonic treatment for 10 seconds at intervals of 20 seconds in ice for a total of four times. The obtained DNA fragment was checked by electrophoresis or the like so as to have a length of 200 to 1000 bp.
[0044]
A sample was prepared using a ChIP dilution buffer (0.01% SDS, 1.1% Triton X-100, 1.2 mM EDTA, 16.7 mM Tris-HCl, pH 8.1, 167 mM NaCl, 1 mM PMSF, 1 μg / ml). Aprotinin). To this, 40 μl of protein G beads (Amersham Bioscience) (1.5 ml beads, 600 μg sonicated salmon sperm DNA, 1.5 mg BSA, 4.5 mg recombinant protein G / 1.5 ml buffer; 10 mM Tris- HCl, pH 8.0, 1 mM EDTA, 0.05% sodium azide) was added and incubated at 4 ° C. for 30 minutes.
The supernatant was removed by centrifugation at 1,500 rpm for 15 seconds at 4 ° C., 1 μg of H3-mK9 5.1.1 was added, and the mixture was incubated at 4 ° C. overnight. After incubation, 50 μl of Protein G beads were added and incubated at 4 ° C. for 1 hour.
The Protein G beads were then washed at 4 ° C. for 3 minutes each under four washing conditions;
(A) Low Salt buffer (0.1% SDS, 1% Triton X-100, 2 mM EDTA, 20 mM Tris-HCl, pH 8.1, 150 mM NaCl),
(B) High Salt buffer (0.1% SDS, 1% Triton X-100, 2 mM EDTA, 20 mM Tris-HCl, pH 8.1, 500 mM NaCl),
(C) LiCl buffer (0.25 M LiCl, 1% NP40, 1% deoxycholate, 1 mM EDTA, 10 mM Tris-HCl, pH 8.1),
(D) TE buffer (10 mM Tris-HCl, 1 mM EDTA, pH 8.0) × 2 Wash
After washing, 50 μl Elution buffer (10 mM DTT, 1% SDS, 0.1 M NaHCO 3) 3 ), Elution was performed at room temperature for 15 minutes.
[0045]
4 μl of 5M NaCl was added to the eluted sample, and the mixture was incubated at 65 ° C. for 6 hours to remove crosslinks of the protein / DNA complex. Further, 2 µl of 0.5 M EDTA, 4 µl of 1 M Tris-HCl, pH 6.5, and 0.6 µl of 6 mg / ml Proteinase K were added, and the mixture was incubated at 45 ° C for 1 hour to digest proteins.
The DNA was extracted according to a standard method and dissolved in 50 μl of purified water.
Using the obtained DNA as a template, a PCR reaction was performed using the following primers (100 pmol each) for amplifying the Lite 1 region as an imprinting gene.
Forward direction (Lit1 CHIP-F); 5′-GCC GAG TCA GAA CGC ACT GG-3 ′ (SEQ ID NO: 5)
Reverse direction (Lit1 CHIP-R); 5′-TTC CCA ATC CCC CAC ACC TG-3 ′ (SEQ ID NO: 6)
As the reaction conditions, the amplification reaction was performed at 96 ° C. for 5 minutes for 1 cycle, 96 ° C. for 30 minutes, 56 ° C. for 30 minutes, 72 ° C. for 30 minutes from 25 cycles to 40 cycles, and 72 ° C. for 3 minutes. When the sequence of the amplified DNA fragment was confirmed, it was confirmed that the Lite 1 gene region was amplified, and it was apparent that H3-mK9 5.1.1 also had high specificity in the ChIP method. became.
[0046]
(4) Example 4: Immunofluorescence staining
The intracellular localization of Histone H3 in which Lys9 was methylated by the monoclonal antibody of the present invention was observed by immunofluorescence staining. HeLa cells were treated with 100% methanol stored at −20 ° C. for 15 seconds for fixation, washed three times with PBS, and then treated with 0.05% Triton X-100 for 2 minutes to remove cell membranes and nuclear membranes. Permeability treatment was performed. Antibodies to rabbits H3-mK9 5.1.1 and H3-mK4 (rabbit polyclonal antibody, UBI) diluted 1000-fold with PBS are each overlaid on the cells, and at 37 ° C. for 60 minutes while preventing the cells from drying. And reacted. Next, after the antibody reaction, the cells were washed four times with PBS, and 250-fold diluted FITC-labeled anti-mouse-goat antibody (Sigma) and TRITC-labeled anti-rabbit-goat antibody (Sigma) were each added. , H3-mK9 5.1.1 and H3-mK4 were overlaid on the reacted cells, and reacted at 37 ° C. for 45 minutes while preventing the cells from drying. After the reaction, the cells were washed four times with PBS, mounted using a fluorescent preservative, and then observed with a fluorescent microscope.
[0047]
As a result of microscopic observation, the heterochromatin region was stained with H3-mK9 5.1.1 (FIG. 6, H3-mK9 (di-)), and the euchromatin region was stained with the antibody against H3-mK4 (UBI). (FIG. 6, H3-mK4 (di-)). This result was consistent with the previous observation that Lys9 methylation of histone H3 is frequently observed in the heterochromatin region (Nakayama et al., 2001).
[0048]
Figure 2004339109
[0049]
【The invention's effect】
The monoclonal antibody of the present invention has high specificity for histone H3 in which Lys9 is methylated, and can be used for Western blotting, immunofluorescence staining, immunohistochemical staining, and the like. Further, the immunoprecipitation method, chromatin It can be used for analysis by immunoprecipitation.
Therefore, the present invention is useful for analysis of imprinting genes in which the methylation of Lys9 of histone H3 is considered to be an important factor, and congenital diseases caused by abnormal imprinting.
Furthermore, since the relationship between abnormalities in the imprinting gene and specific tumors has recently been elucidated, by confirming the presence or absence of H3 Lys9 methylation, it is possible to diagnose the possibility of the occurrence of such tumors. It can be used effectively.
[0050]
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[0051]
[Sequence list]
Figure 2004339109
Figure 2004339109
Figure 2004339109
Figure 2004339109

[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows the results of an immunoblot showing the progress of screening for a monoclonal antibody against H3-mK9. SAM refers to S-adenosylmethionine and IB refers to immunoblot.
FIG. 2 is a diagram showing the antigen specificity of H3-mK9 5.1.1. Coomassie is Coomassie brilliant blue, which means that protein staining was performed.
FIG. 3 shows the results of examining the antigen specificity of H3-mK9 5.1.1 using a Biacore system (Biacore).
FIG. 4 shows the results of confirming the specificity of H3-mK9 5.1.1 for the histone fraction obtained by acid extraction from HeLa cells, and the results of H3-mK9 5.1. FIG. 1 shows that 1 specifically immunoprecipitates histone H3 in which Lys9 has been methylated. IgL indicates the position of the immunoglobulin light chain. Lysate indicates that the extract itself was immunoblotted. The arrow indicates the position of histone H3.
FIG. 5 shows the results of immunoprecipitation with H3-mK9 5.1.1 using an intracellular extract obtained by cross-linking intracellular proteins and DNA.
FIG. 6 shows the results of immunostaining of cells using H3-mK9 5.1.1. H3-mK9 (di-) and H3-mK4 (di-) show the results of staining using antibodies (UBI) against H3-mK9 5.1.1 and H3-mK4, respectively. The result of superimposing the stained images is shown.

Claims (13)

メチル化されたヒストンH3に選択的に結合し、メチル化されたヒストンH3と非メチル化ヒストンH3を識別するモノクローナル抗体又はその断片。A monoclonal antibody or a fragment thereof that selectively binds to methylated histone H3 and discriminates between methylated histone H3 and unmethylated histone H3. 前記メチル化されたヒストンH3のメチル化部位がヒストンH3の9番目のリジンである請求項1に記載のモノクローナル抗体又はその断片。The monoclonal antibody or a fragment thereof according to claim 1, wherein the methylated site of the methylated histone H3 is lysine 9 of histone H3. ヒストンH3のメチル化された9番目のリジンと結合する請求項2に記載のモノクローナル抗体又はその断片。3. The monoclonal antibody or a fragment thereof according to claim 2, which binds to a ninth lysine methylated in histone H3. 受託番号FERM P−19106として独立行政法人産業技術総合研究所生物寄託センターに寄託されているハイブリドーマより得られる請求項1ないし3のいずれか一項に記載のモノクローナル抗体又はその断片。4. The monoclonal antibody or a fragment thereof according to any one of claims 1 to 3, which is obtained from a hybridoma deposited at the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology under the deposit number of deposit number FERM P-19106. ELISA法、ブロット法において、前記メチル化ヒストンH3に選択的に結合する請求項1ないし4のいずれか一項に記載のモノクローナル抗体又はその断片。The monoclonal antibody or a fragment thereof according to any one of claims 1 to 4, which selectively binds to the methylated histone H3 in an ELISA method or a blot method. 免疫蛍光法又は免疫組織化学法において、前記メチル化ヒストンH3に選択的に結合する請求項1ないし4のいずれか一項に記載のモノクローナル抗体又はその断片。The monoclonal antibody or a fragment thereof according to any one of claims 1 to 4, which selectively binds to the methylated histone H3 in immunofluorescence or immunohistochemistry. 免疫沈降法において、前記メチル化ヒストンH3に選択的に結合して、前記メチル化ヒストンH3を免疫沈降させる、請求項1ないし4のいずれか一項に記載のモノクローナル抗体又はその断片。The monoclonal antibody or a fragment thereof according to any one of claims 1 to 4, wherein the antibody selectively binds to the methylated histone H3 to immunoprecipitate the methylated histone H3 in an immunoprecipitation method. 前記免疫沈降法がクロマチン免疫沈降法である請求項7に記載のモノクローナル抗体又はその断片。The monoclonal antibody or a fragment thereof according to claim 7, wherein the immunoprecipitation method is a chromatin immunoprecipitation method. 9番目のリジンがジメチル化されたヒストンH3の部分ペプチド(アミノ酸残基4−14、配列番号1)をKLH(キーホールリンペットへモシアニン)にクロスリンクしたものを免疫した哺乳動物の脾臓細胞と、当該哺乳動物と同種又は異種の動物由来の自己増殖能を有する細胞とを融合し、当該融合細胞をクローン化することにより得られる、請求項1ないし8のいずれか一項に記載のモノクローナル抗体を産生するハイブリドーマ。A spleen cell of a mammal immunized with a KLH (keyhole limpet hemocyanin) cross-linked to a partial peptide of histone H3 in which ninth lysine is dimethylated (amino acid residue 4-14, SEQ ID NO: 1); The monoclonal antibody according to any one of claims 1 to 8, which is obtained by fusing the mammal with a cell capable of self-proliferation derived from the same or different animal and cloning the fused cell. A hybridoma that produces 前記ハイブリドーマが受託番号FERM P−19106として独立行政法人産業技術総合研究所生物寄託センターに寄託されているものである、請求項9に記載のハイブリドーマ。The hybridoma according to claim 9, wherein the hybridoma has been deposited with the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology Biological Depositary under the accession number FERM P-19106. 請求項9又は10に記載のハイブリドーマを培養し、培養上清から請求項1ないし8のいずれか一項に記載のモノクローナル抗体を調製することを特徴とする抗体の製造方法。A method for producing an antibody, comprising culturing the hybridoma according to claim 9 or 10, and preparing the monoclonal antibody according to any one of claims 1 to 8 from a culture supernatant. 請求項1ないし8のいずれか一項に記載のモノクローナル抗体又はその断片、及び該モノクローナル抗体又はその断片を検出する試薬を含んでなるキット。A kit comprising the monoclonal antibody or a fragment thereof according to any one of claims 1 to 8, and a reagent for detecting the monoclonal antibody or a fragment thereof. 請求項1ないし8のいずれか一項に記載のモノクローナル抗体又はその断片、及び該モノクローナル抗体又はその断片が結合したヒストンH3を沈降させるのに必要な担体を含んでなるキット。A kit comprising the monoclonal antibody or a fragment thereof according to any one of claims 1 to 8, and a carrier necessary for precipitating histone H3 bound to the monoclonal antibody or a fragment thereof.
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