JP2005013073A - Method for screening transport polypeptide - Google Patents

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Chikashi Nakakubo
史 中久保
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康一 河原
Masamitsu Ando
雅光 安藤
Kaeko Kamiide
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Yukitsugu Naito
幸嗣 内藤
Yoshikazu Shiratori
美和 白鳥
Mutsuyuki Eguchi
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for efficiently screening a polypeptide having an activity to transport a biologically active substance such as a polypeptide or a nucleic acid to a cell or a nucleus. <P>SOLUTION: A molecule used for screening the transport polypeptide is characterized by comprising a protein portion containing a candidate protein comprising 2 to 100 amino acid residues, and a nucleic acid portion containing a base sequence for encoding the candidate polypeptide and a target substance transported from the polypeptide to a target cell or a base sequence encoding the target substance, wherein the C-terminal of the protein portion is directly covalently bound to the 3'-terminal of the nucleic acid portion. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリペプチド又は核酸のような生物活性物質の細胞内または核内への輸送に係るポリペプチドのスクリーニング方法、並びに該方法に用いられる分子および核酸に関する。
【0002】
【従来の技術】
治療、診断等の目的で用いられるタンパク質や核酸等は、高分子であること等のために目的の細胞内に到達することができず、主に細胞外や表面上で作用するものが使用されてきた。また、低分子化合物であっても、例えば、脳血液関門を通過することができず、これらを脳細胞内に送達することができなかった。一般に、生物活性物質を細胞に導入する方法として、マイクロインジェクションやエレクトロポレーション法等、主に試験管内でそれらを細胞に導入する方法や、上記物質の細胞への導入を促進する生物学的または合成ベクターに結合または封入して細胞へ投与する方法が提案されている。しかし、これらの方法は、生体において適用しようとすると、細胞傷害性や輸送効率等で問題があった。
【0003】
これに対し、生体内でタンパク質や核酸等を細胞内、あるいは核内へ輸送しているポリペプチドがあることが明らかとなり、種々のポリペプチドを利用した細胞への生物活性物質の細胞への輸送方法が開発されている。具体的には、例えば、HIV−1tatタンパク質の特定部分ポリペプチド(これを「TATポリペプチド」又は「Protein Transduction Domain(PTD)ポリペプチド」と称することがある)を利用する方法(例えば特許文献1を参照)等が提案されている。
【0004】
しかし、上記方法においてはポリペプチドとして天然に存在するものを用いるため、その細胞特異性や、輸送効率については限界があり、さらに高い輸送活性を有するポリペプチドや、輸送活性に細胞特異性を有するポリペプチドの開発が望まれていた。
【0005】
一方、細胞内または核内輸送ポリペプチドのスクリーニング方法として、直接蛍光標識されたポリペプチドを細胞に導入させる方法、蛍光を発するタンパク質を支持体としてポリペプチドを含むようなタンパク質を細胞に導入させる方法、発光または発色を触媒するタンパク質を支持体としてポリペプチドを含むようなタンパク質を細胞に導入させる方法、抗体により検出されるタンパク質を支持体としてポリペプチドを含むようなタンパク質を細胞に導入させる方法等が開発されている。また、検出系としては、フローサイトメトリー法や顕微鏡観察法が用いられている。
【0006】
しかし、これらの方法では、多種類の候補となるポリペプチドを解析することは難しい。また、蛍光物質やペプチド、核酸、多糖及び低分子化合物などを細胞内へ導入させるため、輸送ペプチドにこれらの物質を付加することは難しい。
【0007】
従来の技術として、Phage Display Libraryを用いて輸送ペプチドを探索する方法が報告されている(例えば、特許文献2を参照)。しかし、Phage Displayは、そのペプチドの発現にPhageを用いるために、発現する配列に偏りが生じる可能性があり、また、ライブラリーのダイバーシティーサイズにも限界がある。さらに、Phageは非常に大きいため、細胞または核内輸送ポリペプチドが効率よく機能するか疑問があり、細胞または核内輸送ポリペプチドをライブラリーから探索する方法としては問題があった。
【0008】
In vitro virus法(例えば、特許文献3を参照)は、核酸とそれがコードするタンパク質が一対一で対応付けられている分子(以下、これを「インビトロバイラス分子」、「IVV分子」又は「Virion」と称することがある)を用いて、様々の分子間の相互作用を検出する方法である。この分子は、無細胞発現系によるタンパク質の発現により得られることから、発現したい配列を細胞毒性などを考慮することなく発現させることができ、一度に扱える分子数に制限がなく、少なくとも1012の対応づけ分子を一度に扱うことができる。このことから、ライブラリーとして使用する場合にも、1012以上という大きなダイバーシティーサイズをもつペプチドライブラリーとして作製することができる。
【0009】
しかし、IVV分子を細胞又は核内輸送ポリペプチドのスクリーニングに用いるためには、IVV分子を細胞又は核内輸送ポリペプチドによって輸送される目的物質を伴って細胞内に導入されることができるか、IVV分子を導入した細胞を検出することができるか、また細胞内に導入されたIVV分子からPCRを用いてその核酸部分を増幅できるか等、細胞又は核内への輸送ポリペプチドのスクリーニング方法のために適性化しなければならない等の問題点があった。
【0010】
【特許文献1】
特開平10−33186号公報
【特許文献2】
WO01/15511号公報
【特許文献3】
WO98/16636号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ポリペプチド、核酸等の生物活性物質を細胞内または核内へ輸送する活性を有するポリペプチドを効率よくスクリーニングする方法を提供することを課題とする。具体的には、2〜100アミノ酸残基からなるポリペプチドを含むタンパク質部と、これをコードする塩基配列および該ポリペプチドにより標的細胞へ輸送される目的物質またはそれをコードする塩基配列を有する核酸部を含み、該タンパク質部のC末端と核酸部の3’末端とが直接共有結合をしていることを特徴とする分子、およびこれを用いて上記スクリーニングを行う方法を提供することを課題とする。
【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ために鋭意検討した結果、TATポリペプチドと該ポリペプチドにより輸送されるタンパク質との融合タンパク質のC末端と、該融合タンパク質をコードする塩基配列を含む核酸部の3’末端とが直接共有結合をしている分子であって、蛍光物質により標識されている分子を作製し、これを標的細胞と共培養したところ、該細胞内に標識物質が検出される、即ち細胞内に標識物質が移行されることが判明した。さらに、この細胞を分離し、細胞内に導入された上記分子の核酸部分に含まれる核酸をポリメラーゼチェインリアクション(PCR)により増幅したところ、上記融合タンパク質をコードする塩基配列であることを確認できた。本発明はこれらの知見に基づいて成し遂げられたものである。
【0013】
即ち、本発明によれば、2〜100アミノ酸残基からなる候補ポリペプチドを含むタンパク質部と、該候補ポリペプチドをコードする塩基配列、及び該ポリペプチドにより標的細胞内へ輸送される目的物質またはそれをコードする塩基配列を含む核酸部とを含み、該タンパク質部のC末端と該核酸部の3’末端とが直接共有結合をしていることを特徴とする輸送ポリペプチドのスクリーニングに用いるための分子が提供される。
【0014】
好ましくは、2〜100アミノ酸残基からなる候補ポリペプチドと該ポリペプチドにより標的細胞内へ輸送される目的タンパク質との融合タンパク質を含むタンパク質部と、該候補ポリペプチドをコードする塩基配列及び該目的タンパク質をコードする塩基配列を含む核酸部とを含み、該タンパク質部のC末端と該核酸部の3’末端とが直接共有結合をしていることを特徴とする、上記分子が提供される。
【0015】
好ましくは、2〜100アミノ酸残基からなる候補ポリペプチドを含むタンパク質部と、該候補ポリペプチドをコードする塩基配列を含み、かつ該ポリペプチドにより標的細胞内へ輸送される非タンパク性目的物質が結合した核酸部とを含み、該タンパク質部のC末端と該核酸部の3’末端とが直接共有結合をしていることを特徴とする、上記分子が提供される。
【0016】
好ましくは、上記核酸部は、候補ポリペプチドをコードする塩基配列と目的タンパク質をコードする塩基配列を有する核酸の3’末端に、スペーサーを介して核酸誘導体が結合したものである。
好ましくは、上記核酸部は、候補ポリペプチドをコードする塩基配列を有する核酸の3’末端に、スペーサーを介して核酸誘導体が結合したものであり、さらに該スペーサーに非タンパク性目的物質が結合したものである。
【0017】
好ましくは、上記分子はさらに標識物質を含む。
好ましくは、上記標識物質はスペーサーに結合している。
好ましくは、上記標識物質は、核酸部に含まれるヌクレオチド残基および/または目的タンパク質をコードする塩基配列を有する核酸の相補鎖を構成するヌクレオチド残基に結合している。
【0018】
好ましくは、上記タンパク質部は、2〜100アミノ酸残基からなる候補ポリペプチドと、該候補ポリペプチドを無細胞翻訳系で発現させることを可能とする支持体蛋白質との融合タンパク質を含むものである。
好ましくは、上記候補ポリペプチドがランダムなアミノ酸配列からなることを特徴とする、上記分子または該分子の群が提供される。
【0019】
さらに本発明によれば、2〜100アミノ酸残基からなる候補ポリペプチドをコードする塩基配列、および該ポリペプチドにより標的細胞内へ輸送される目的物質またはそれをコードする塩基配列を有する核酸の3’末端に、スペーサーを介して核酸誘導体が結合していることを特徴とする核酸が提供される。
【0020】
好ましくは、2〜100アミノ酸残基からなる候補ポリペプチドをコードする塩基配列、および該ポリペプチドにより標的細胞内へ輸送される目的タンパク質をコードする塩基配列を含む核酸の3’末端に、スペーサーを介して核酸誘導体が結合していることを特徴とする上記核酸が提供される。
好ましくは、2〜100アミノ酸残基からなる候補ポリペプチドをコードする塩基配列を含む核酸の3’末端に、スペーサーを介して核酸誘導体が結合したものであり、さらに該スペーサーに、該ポリペプチドにより標的細胞内へ輸送される目的物質が結合したものであることを特徴とする上記核酸が提供される。
【0021】
好ましくは、上記スペーサーは標識物質を含む。
好ましくは、上記候補ポリペプチドはランダムなアミノ酸配列からなる。
【0022】
さらに本発明によれば、上記した何れかの核酸または該核酸の群をタンパク質合成系において転写/翻訳することを特徴とする、上記した本発明の分子または該分子の群の製造方法が提供される。
【0023】
さらに本発明によれば、輸送ポリペプチドのスクリーニング方法であって、
(1)標的細胞と請求項10に記載の分子の群とを接触させる工程;
(2)標的細胞内または標的細胞の核内に導入された上記分子の核酸部分に含まれる核酸を増幅する工程;及び
(3)増幅された核酸の塩基配列を解析し、該塩基配列がコードするポリペプチドを輸送ポリペプチドと同定する工程;
を含むことを特徴とする方法が提供される。
【0024】
好ましくは、上記工程(1)と(2)の間に、さらに、(a)標的細胞表面から細胞または核内部に導入されていない該分子を除く工程を含む。
好ましくは、上記工程(2)は、標的細胞から該分子を選択的に抽出し、該分子の核酸部に含まれる核酸が選択的に増幅されるような処理を含む。
好ましくは、標的細胞から該分子を選択的に抽出し、該分子の核酸部に含まれる核酸が選択的に増幅されるような処理は、(2a)標的細胞の破砕物を6000〜10000×Gで5〜30分間遠心分離を行い、さらに(2b)上清中の該分子の核酸部分をDNAの1本鎖にすることを特徴とする。
好ましくは、上記工程(2b)の後に、上清中に含まれる核酸を熱変性処理する。
【0025】
本発明によればさらに、前記の輸送ポリペプチドのスクリーニング方法で選択されたポリペプチドを候補ポリペプチドとして前記の本発明の核酸または核酸の群を製造し、該核酸または核酸の群をタンパク質合成系において転写/翻訳し、得られた分子または分子の群を用いて上記のスクリーニング方法を行う、またはこれらの方法を繰り返すことを特徴とする、輸送ポリペプチドのスクリーニング方法が提供される。
【0026】
【発明の実施の形態】
本発明について、以下にさらに詳細に説明する。
(1)候補ポリペプチドを含むインビトロバイラス分子
本発明は、ポリペプチド又は核酸のような目的物質を細胞内または核内に輸送する機能を有するポリペプチド(本明細書中では、これを「輸送ポリペプチド」と称することがある。)のスクリーニング方法、並びに該スクリーニング方法に用いるための分子等に関するものである。本発明のスクリーニング方法において輸送ポリペプチドの候補として用いられるポリペプチド(本明細書中では、これを「候補ポリペプチド」と称することがある)は、2〜100アミノ酸残基からなり、これをコードするDNAをタンパク質合成系において転写、翻訳することにより製造され得るものであれば如何なるものであってもよい。具体的には、2〜40アミノ酸程度のランダムなアミノ酸配列からなるものを用いることが、効率的なスクリーニング方法を行う上で好ましい。2〜40アミノ酸程度のランダムなアミノ酸配列を含むライブラリーを用いる場合、輸送ポリペプチドとして得られたアミノ酸配列が、そのまま輸送ポリペプチドとして用いることができる可能性が高いことから、輸送ポリペプチドを探索するためのライブラリーとして有用である。
【0027】
また、候補ポリペプチドをコードするDNAとして、41以上のアミノ酸残基からなるランダムなアミノ酸配列を含むライブラリー、もしくは、厳密にはランダムなアミノ酸配列ではないが、自然界から得られた配列に基づくcDNAライブラリーなども用いることができる。このようなライブラリーを用いる場合、輸送ポリペプチドとして機能する配列は、本発明のスクリーニング方法で得られたアミノ酸配列の部分配列である可能性が高い。輸送ポリペプチドはできるだけ少ないアミノ酸残基からなることが望ましいため、得られたアミノ酸配列から、輸送ポリペプチドとしての機能を有する部分断片を選択することが好ましい。選択の方法としては、例えば、得られたアミノ酸配列の部分配列からなるポリペプチドを既知の方法によって作製し、後述する方法等によって細胞内への導入効果を指標としてスクリーニングする方法等が挙げられる。さらに、該スクリーニングによって多種類の候補ポリペプチドが得られた場合には、上記のスクリーニング方法を繰り返し、最適な輸送ペプチドを得ることができる。また、既知の輸送ポリペプチドに変異が導入されたものも用いることができる。
【0028】
候補ポリペプチドを含むIVV分子としては、該ポリペプチドを含むタンパク質部と、該ポリペプチドをコードする塩基配列、及び必要に応じて該ポリペプチドにより標的細胞内へ輸送される目的物質またはそれをコードする塩基配列を有する核酸部を含み、該タンパク質部のC末端と核酸部の3’末端とが直接共有結合をしていることを特徴とする分子が挙げられる。
【0029】
候補ポリペプチドを含むIVV分子の具体例としては、
(i)2〜100アミノ酸残基からなる候補ポリペプチドと該ポリペプチドにより標的細胞内へ輸送される目的タンパク質との融合タンパク質を含むタンパク質部と、該候補ポリペプチドをコードする塩基配列及び該目的タンパク質をコードする塩基配列を含む核酸部とを含み、該タンパク質部のC末端と該核酸部の3’末端とが直接共有結合をしている分子;並びに、
(ii)2〜100アミノ酸残基からなる候補ポリペプチドを含むタンパク質部と、該候補ポリペプチドをコードする塩基配列を含み、かつ該ポリペプチドにより標的細胞内へ輸送される非タンパク性目的物質が結合した核酸部とを含み、該タンパク質部のC末端と該核酸部の3’末端とが直接共有結合をしている分子;を挙げることができる。ここで候補ポリペプチドが短鎖である場合、上記核酸部には該候補ポリペプチドをコードする塩基配列と、下述する支持体タンパク質をコードする塩基配列を含み、又そのタンパク質部は候補ポリペプチドと支持体タンパク質の融合タンパク質となることが好ましい。
【0030】
上記(i)の場合は、核酸部が、目的タンパク質をコードする塩基配列を有する場合であり、この場合には、タンパク質部には候補ペプチドと目的タンパク質とが融合タンパク質として含まれている。
【0031】
本発明で用いる目的物質(即ち、目的タンパク質、又は非タンパク性目的物質)としては、本発明のスクリーニング方法を行うための分子として使用できれば特に制限はない。しかし、候補ポリペプチドが短鎖であるため、これをタンパク質合成系、特に無細胞タンパク質合成系において発現させることが難しいため、比較的短いポリペプチドをタンパク質合成系で発現させることを可能とする支持体タンパク質等を目的物質として用いることが好ましい。目的タンパク質である支持体タンパク質と候補ポリペプチドとの融合タンパク質は、上記のいずれがN末側またはC末側でもよい。
【0032】
支持体タンパク質としては、一般的には、以下の条件を満たすものが好ましい。(1)球状タンパク質であってフォールディングしやすい、(2)安定性がある、(3)ジスルフィド(S−S)結合を含まない等である。これらの条件を満たすタンパク質としては、例えば、Oct−1のPou−specific domain(73アミノ酸残基)(Dekker,N.et al.(1993)Nature362,852−854)等が挙げられる。このタンパク質は1つだけCys残基を含むため、このCys残基をAla残基に置換した変異体(配列番号3)等が特に好ましく用いられる。このようなタンパク質は提示しようとするペプチドにCysが含まれていてもこの支持体タンパク質とS−S結合して構造を変えることはない。また、このOct−1のPou−specificdomainはN末端側とC末端側が離れているためにランダムなペプチドをN末端側に提示した際に、C末端側にあるスペーサー部分(in vitro virus法の場合)と相互作用しにくいと考えられる。このタンパク質は4つのαヘリックスからなりフォールディングしやすいと考えられる。また、無細胞翻訳系においては短いペプチドは発現されにくいことから、このような支持体と融合タンパク質を作る必要性がある。
【0033】
本発明で用いる支持体タンパク質は、30〜200アミノ酸残基からなる球状タンパク質から成ることを特徴とする。好ましくは、システイン残基を含まず、βシート構造を有さず、αヘリックス構造からなり、立体構造においてN末端とC末端が離れていることが好ましく、また他の生体高分子と相互作用しないタンパク質であることが好ましい。
【0034】
非タンパク性目的物質としては、一般的に生物活性を有する核酸、糖等のような高分子物質や、医薬活性成分等の低分子物質、さらには量子ビーズ・光増感剤・原子等のナノ分子等が挙げられる。このような目的物質を付加する位置としては、後述するスペーサー部分が挙げられる。
【0035】
また、上記IVV分子には、これが細胞または核内に導入された場合に、簡便に検出できるよう、標識物質を含むことも好ましい。標識物質としては、細胞または核内にIVV分子が導入されたことを検出し得るものであれば如何なるものであってもよい。具体的には、例えば、FITC、Cy3、Cy5等の蛍光物質や、西洋ワサビペルオキシダーゼやβ−ガラクトシダーゼ等の呈色アッセイに用いられる酵素等が好ましく用いられる。標識物質は、IVV分子のいずれの場所に付加されていてもよいが、後述するスペーサー部分や、核酸部に含まれる核酸の相補鎖を構成するヌクレオチド残基に結合させて導入することが好ましい。また、蛍光を発するタンパク質(GFP等)をIVV分子のタンパク質部に候補ポリペプチドとの融合タンパク質として付加することもできる。上記呈色アッセイに用いられる酵素も、IVV分子のタンパク質部に候補ポリペプチドなどとの融合タンパク質として付加することができる。
【0036】
また、上記IVV分子は、これを精製する目的で、ある物質と特異的に結合する性質を有する物質を含むこともできる。具体的には、例えば、FLAG、GST、HIS×6等のタグペプチドやbiotin等の親和性物質等が挙げられる。タグペプチド、親和性物質は、IVV分子中のタンパク質部のいずれの場所にあってもよいが、タグペプチドはIVV分子のタンパク質部のC末端あるいはN末端に付加することが好ましく、親和性物質は後述するスペーサー部分に付加することが好ましい。
【0037】
(2)インビトロバイラス分子の合成方法
(i)鋳型DNA
上記IVV分子は、候補ポリペプチドをコードする塩基配列を含むRNAの3’末端にスペーサーを介して核酸誘導体が結合していることを特徴とするRNA(以下、これを「鋳型RNA」と称することがある)を、タンパク質合成系において翻訳することにより合成することができる(図1)。ここで、上記RNAは、鋳型となるDNA(図1の「鋳型DNA」)をそれ自体公知の通常用いられる方法により転写した後、スペーサーや核酸誘導体と結合させることによって作製することができる。鋳型DNAは、候補ポリペプチドを含むIVV分子のタンパク質部をコードする塩基配列を有し、その5’末端側には(1)該DNAが転写、翻訳を受けるために必要な配列、(2)スペーサーを結合するための配列等を含むことができる。
【0038】
候補ポリペプチドとしてランダムなアミノ酸配列からなるものを用いる場合、候補ポリペプチドをコードする塩基配列を有する核酸は、例えばDNA合成機を用いて公知の方法により合成することができる。具体的には、アミノ酸をコードする1番目、および2番目のコドンについて各dNTPを25%の割合で混ぜたレジンにより合成し、3番目のコドンについてはdGTPとdCTPを50%の割合で混ぜたレジンにより合成する方法(NNS法:Reidhaar−Olson,J.F.,et al.(1991)Methods Enzymol.208:564−586)、あるいは3番目のコドンをdGTPとdTTPを50%の割合で混ぜたレジンを用いて合成する方法(NNK法:Scott,J.K. and Smith,G.P.(1990),Science,249,386−390)等が挙げられる。
【0039】
DNAの転写、翻訳のために必要な配列とは、プロモーター、エンハンサー、翻訳の際にリボソームによって認識される塩基配列あるいはスタートコドン等が挙げられる。プロモーターの種類は、適用する発現系に適したものを適宜選択すればよく、特に限定されない。例えば、大腸菌ウィルスSP6のRNA polymeraseによって認識されるSP6プロモーター配列や大腸菌ウィルスT7やT3のRNA polymeraseによって認識されるプロモーター配列等が挙げられる。
【0040】
翻訳の際にリボソームによって認識されるDNA配列としては、翻訳の際に真核細胞のリボソームによって認識されるRNA配列(Kozak配列)に対応するDNA配列や原核細胞のリボソームによって認識されるシャイン・ダルガノ配列(Shine−Dalgarno)、オメガ配列等のtabacco mosaic virusのリボソームによって認識される配列、rabbitβ−globlin、Xenopusβ−globlinあるいはbromo mosaic virusのリボゾーム認識領域などが挙げられる。
【0041】
スペーサーを結合するための配列とは、鋳型DNAを転写した後に、後述するスペーサーを結合するための配列であり、具体的には、スペーサーの一部と相補性を有する塩基配列をいう。
【0042】
このような塩基配列を有する鋳型DNAは、天然のDNAから調製したものでもよいし、遺伝子組み換え技術により作製したものでもよく、また化学合成により作製したものでもよい。複数のDNA断片を結合させることが必要である場合、通常用いられる公知の方法によることができる。また、構成要素である核酸の全てがデオキシリボヌクレオチドである必要はなく、その一部のみがDNAタイプであるものでもよく、それ以外の領域は、リボヌクレオチドでもPNAタイプでもよい。またペプチドや糖等が結合したものでもよい。
【0043】
鋳型DNAはこれを公知の方法により転写し、得られたRNA(以下、これを「1本鎖RNA」と称することがある)をエタノール沈殿等の適当な方法を用いて精製した後に、後述するスペーサー、および核酸誘導体等との結合に用いることが好ましい。
【0044】
(ii)鋳型RNA
上記(i)で取得された1本鎖RNAに結合させる核酸誘導体は、本発明の核酸構築物を使用してタンパク質合成系において翻訳を行った場合、合成されたタンパク質のC末端に結合する能力を有する化合物であれば特に制限はない。このような核酸構築物を使用してタンパク質合成を行うと、合成されたタンパク質のC末端に上記1本鎖RNAを含む核酸が結合したIVV分子が合成される。核酸誘導体として、具体的には、その3’末端がアミノアシルtRNAに化学構造骨格が類似しているものを選択することができる。代表的な化合物として、アミド結合を有するピューロマイシン(Puromycin)、3’−N−アミノアシルピューロマイシンアミノヌクレオシド(3’−N−Aminoacylpuromycin aminonucleoside、PANS−アミノ酸)、例えば、アミノ酸部がグリシンのPANS−Gly、アミノ酸部がバリンのPANS−Val、アミノ酸部がアラニンのPANS−Ala、その他、アミノ酸部が全ての各アミノ酸に対応するPANS−アミノ酸化合物が挙げられる。
【0045】
また、3’−アミノアデノシンのアミノ基とアミノ酸のカルボキシル基が脱水縮合して形成されるアミド結合で連結した3’−N−アミノアシルアデノシンアミノヌクレオシド(3’−Aminoacyladenosine aminonucleoside,AANS−アミノ酸)、たとえば、アミノ酸部がグリシンのAANS−Gly、アミノ酸部がバリンのAANS−Val、アミノ酸部がアラニンのAANS−Ala、その他、アミノ酸部が全アミノ酸の各アミノ酸に対応するAANS−アミノ酸化合物を使用できる。
【0046】
また、ヌクレオシドあるいはヌクレオシドとアミノ酸のエステル結合したものなども使用できる。さらにまた、核酸あるいは核酸に類似した化学構造骨格及び塩基を有する物質と、アミノ酸に類似した化学構造骨格を有する物質とを化学的に結合した化合物は、すべて本方法において用いられる核酸誘導体に含まれる。
【0047】
核酸誘導体としては、ピューロマイシン、PANS−アミノ酸もしくはAANS−アミノ酸がリン酸基を介してヌクレオシドと結合している化合物がより好ましい。これらの化合物の中でピューロマイシン、リボシチジルピューロマイシン、デオキシシチジルピューロマイシン、デオキシウリジルピューロマイシンなどのピューロマイシン誘導体が特に好ましい。
【0048】
本発明の1本鎖RNAに結合させるスペーサーとしては、WO98/16636号公報に記載のものが用いられるが、具体的には、ポリエチレン又はポリエチレングリコールあるいはその誘導体などの高分子物質や、オリゴヌクレオチドやペプチドあるいはその誘導体などの生体高分子物質等が用いられる。これらのうち、好ましくはポリエチレングリコールが用いられる。スペーサーの長さは特に限定されないが、好ましくは、分子量150〜6000であるか、または主鎖の原子数は10原子から400原子であり、さらに好ましくは、分子量600〜3000であるか、または主鎖の原子数が40原子から200原子である。スペーサーには、上記(1)のFITC等の蛍光物質およびその誘導体、ビオチン等の親和性物質およびその誘導体の他に、デオキシリボヌクレオチドなどの核酸およびその誘導体、あるいは生化学または化学反応により切断される結合を持つ物質、例えば、5−置換−2−ニトロアセトフェノン誘導体などの光分解性物質等を含むことができる。
【0049】
1本鎖RNAと上記スペーサー並びに核酸誘導体の結合方法は、WO98/16636号公報に記載の方法を用いることができるが、以下の方法によれば、さらに結合効率を高めることができる。
【0050】
好ましい鋳型RNAの製造方法としては、(1)互いに相補的な配列(上記(i)でスペーサーを結合するための配列としたもの)を有する1本鎖RNAと1本鎖DNA又はその誘導体とをアニーリングさせる工程;及び(2)アニーリング産物をRNAリガーゼで処理して、1本鎖RNAの3’末端と1本鎖DNA又はその誘導体の5’末端とを連結する工程を含むものが挙げられる。
【0051】
ここで、1本鎖DNA又はその誘導体とは、3’末端に核酸誘導体がスペーサーを介して結合している1本鎖DNAを意味する。1本鎖DNAにおける核酸誘導体は上記したのと同様のものを用いることができる。1本鎖DNAの誘導体として、一本鎖RNAの3’末端側の配列に相補的な1本鎖DNA配列を含み、該DNA配列の3’末端に、該1本鎖RNAの逆転写のためのプライマー配列を有し、さらに核酸誘導体を末端に有するスペーサーが枝分かれした状態で該1本鎖DNA配列のいずれかに結合しているものを使用することができる。なお、このような核酸構築物はT字型の構造を有するため、本明細書においては、T−Spacerとも称する。
【0052】
なお、本明細書で言う「1本鎖RNAの逆転写のためのプライマー配列」とは、核酸構築物(T−Spacer)と1本鎖RNAとのライゲーションにより得られる本発明の鋳型RNAを翻訳した後に、合成物を逆転写反応系に導入した場合に、逆転写反応を開始するためのプライマー配列として作用する塩基配列を意味し、一般的には、1本鎖RNAの配列と相補的な配列から構成されることが好ましい。
【0053】
さらに、上記(1)の親和性物質が結合している1本鎖DNAとしては、1本鎖RNAの3’末端側の配列とアニーリングすることができる1本鎖DNA配列を3’末端側に含み、該1本鎖DNA配列の3’末端に、該1本鎖RNAの逆転写のためのプライマー配列を有し、さらに核酸誘導体を末端に有するスペーサーが該1本鎖DNAのいずれかに枝分かれした状態で結合しており、該1本鎖DNA配列の5’末端側に親和性物質が結合しているもの等が挙げられる。親和性物質は、IVV分子を精製するためや、固相に結合させるために用いられる。
【0054】
また、親和性物質を付加した1本鎖DNAを用いる場合には、親和性物質が付加している位置の5’末端側には、制限酵素認識部位が存在することが好ましい。制限酵素認識部位は通常は、DNAの2本鎖から構成される。このような制限酵素認識部位を導入することにより、IVV分子を親和性物質から切り離すことができる。例えば、IVV分子を親和性物質を介して固相に結合させている場合、IVV分子を固相(支持体)上から切り離すことが可能になる。即ち、親和性物質同士(例えば、ビオチン−ストレプトアビジンなど)の結合等により支持体に強く結合したIVV分子を37℃という温和な条件下で制限酵素によって切り離し精製することができる。制限酵素認識部位の配列は特に限定されず、PvuIIなど任意の制限酵素認識配列を使用することができる。
【0055】
一方で、ポリdA配列とポリdT配列のような、最適な条件下では強固な親和性を示すが、そのような条件外では親和性を示さないような親和性物質同士を用いる場合、また、より強固な親和性をもつ物質によって、競合的にその親和性を阻害されるような親和性物質同士を用いる場合には、すべての共有結合を切断することなく精製できるので好ましい。
【0056】
このような1本鎖DNA又はその誘導体は、それ自体既知の化学結合方法によって製造することができる。具体的には、リン酸ジエステル結合で合成ユニットを結合させる場合は、DNA合成機に一般的に用いられているホスホアミダイド法などにより固相合成で合成することが可能である。ペプチド結合を導入する場合は、活性エステル法などにより合成ユニットを結合させるが、DNAとの複合体を合成する場合は、両方の合成法に対応が可能な保護基が必要になる。
【0057】
本方法では、結合するべき1本鎖RNAと1本鎖DNA(又はその誘導体)は互いに相補的な配列を有することが必要である。互いに相補的な配列を有す1本鎖RNAと1本鎖DNAとを好適な条件下でアニーリングすることにより両者を会合させ、次いで、RNAリガーゼで処理することにより両者を効率よく連結することができる。
【0058】
このような1本鎖RNAと1本鎖DNAとの結合方法としては、Y−ライゲーション法により1本鎖RNAの3’末端と、そのRNA中の配列と相補的な配列を有するDNAの5’末端とをRNAリガーゼで共有結合させる方法等が挙げられる。本発明の方法で用いる1本鎖RNAは3’末端側に5’から3’方向にアニーリング配列とブランチ配列とを有することが好ましい。
【0059】
本明細書で言うブランチ配列とは、1本鎖RNA及び1本鎖DNA又はその誘導体中のアニーリング配列同士がアニーリングした際に互いにアニーリングせず、1本鎖の状態で存在する配列である。1本鎖RNA及び1本鎖DNA又はその誘導体中におけるブランチ配列の長さは、両者をRNAリガーゼ処理により連結できる程度の長さであれば特に限定されない。一般にブランチ配列の長さは短い方が連結効率は高いが、上限は特に制限されない。ブランチ配列の長さは、好ましくは1から100塩基、より好ましくは1から10塩基程度である。両核酸中のブランチ配列の長さは同一でも異なっていてもよい。
【0060】
本明細書で言うアニーリング配列とは、結合すべきDNAとアニーリングすることができる配列であり、1本鎖RNA中のアニーリング配列に相補的な配列が、結合すべき1本鎖DNA中に存在することになる。アニーリング配列の長さは、両鎖がハイブリダイズすることができるのに十分な長さであれば特に限定されないが、一般的には10から50塩基、より好ましくは10から30塩基程度である。
【0061】
本方法で結合される1本鎖RNAと1本鎖DNA又はその誘導体は互いに相補的な配列を有することにより、両者は一定の条件下でアニーリングすることが可能になる。より詳細には、1本鎖RNA中のアニーリング配列と、1本鎖DNA又はその誘導体中の上記アニーリング配列と相補的な配列とがハイブリダイズすることにより両配列は二本鎖を形成する。その際、1本鎖RNA中のブランチ配列と1本鎖DNA又はその誘導体中のブランチ配列は1本鎖のまま存在するため、これらの部分は全体としてはY字の形を形成することになる。Y−ライゲーション法という名称はこの構造体の形に由来する。この方法の特徴は2種の核酸を連結する反応を分子間反応から分子内反応としたことにより連結効率を向上させることができる点にある。従って、低濃度の基質についても応用することが可能である。
【0062】
本発明の方法では先ず、上記した互いに相補的な配列を有する1本鎖RNAと1本鎖DNA又はその誘導体(以下、これらをまとめて「1本鎖核酸」と称することがある)とをアニーリングさせる。
【0063】
アニーリングは上記した2種の1本鎖核酸を適当な緩衝液(以後の操作の便宜上から言うと、RNAリガーゼ用の緩衝液が好ましい)に溶解し、高温から段階的に低温にすることにより行うことができる。このような温度変化はPCR装置などを用いて行うこともできる。アニーリング条件の一例としては、94℃から25℃まで10分かけて冷却するという条件が挙げられるが、これは一例にすぎず、温度および時間は適宜変更することができる。アニーリングの条件(緩衝液の組成、アニーリング温度、及びアニーリング時間など)は、アニーリング配列の長さや塩基組成などに応じて適宜設定することができる。
【0064】
アニーリング反応における1本鎖RNAと1本鎖DNA又はその誘導体のモル比はアニーリング反応が進行する限り、特に限定されないが、反応効率の観点からは、1:1〜1:2.5程度であることが好ましい。
1本鎖RNAと1本鎖DNA又はその誘導体とのアニーリング後、アニーリング産物はRNAリガーゼで処理して、1本鎖RNAの3’末端と1本鎖DNA又はその誘導体の5’末端とが連結される。
【0065】
本発明で用いるRNAリガーゼは2つの1本鎖核酸同士を連結できるものであればよく、好ましくはT4RNAリガーゼを使用できる。
なお、アニーリングの際の溶液としてRNAリガーゼの緩衝液として適当なものを使用した場合には、アニーリング生成物を含む溶液をそのままリガーゼ反応に使用することができ、そうでない場合には、アニーリング生成物を通常の核酸精製方法により回収した後、RNAリガーゼ用の緩衝液に溶解してリガーゼ反応用の溶液を調製する。
【0066】
連結反応(リガーゼ反応)の条件は、使用するRNAリガーゼの活性が発揮される条件であればよく、例えば、好適な緩衝液(例えば、T4 RNA ligase buffer(50mM Tris−HCl,pH7.5,10mM MgCl,10mM DTT,1mM ATP)など)中で、25℃の温度一定で反応させたり、あるいは25℃で30分間と45℃で2分間のサイクルを反復した後に25℃で30分間反応させたりすることができる。ここに示した温度及び反応時間は一例に過ぎず反応効率が高くなるように適宜設定変更することができる。
【0067】
反応後にフェノール抽出及びエタノール沈殿などの常法で反応生成物を精製することにより、鋳型RNAを得ることができる。ここで、スペーサーにポリエチレングリコール等を含む場合は、フェノール抽出を用いることができないため、RNeasy kit(QIAGEN社製)等のsilica−gelカラム等を用いて精製した後、エタノール沈殿を行う精製法を用いることが好ましい。このようにして得られる鋳型RNA自体も本発明の範囲内である。
【0068】
(iii)鋳型RNAの翻訳
上記(ii)に記載の鋳型RNAをタンパク質翻訳系に導入して上記1本鎖RNAをタンパク質に翻訳することによりIVV分子を作製することができる。
核酸からそれがコードするタンパク質を人工的に生成させるための転写翻訳系は当業者に公知である。具体的には、適当な細胞よりタンパク質合成能を有する成分を抽出し、その抽出液を用いて目的の蛋白質を合成させる無細胞蛋白質合成系が挙げられる。このような無細胞蛋白質合成系には、リボゾ−ム、開始因子、伸長因子及びtRNA等の転写・翻訳系に必要な要素が含まれている。
【0069】
このような無細胞蛋白質合成系(細胞溶解物由来の系)としては、原核又は真核生物の抽出物により構成される無細胞翻訳系が挙げられ、例えば大腸菌、ウサギ網状赤血球抽出液、小麦胚芽抽出液などが使用できるが、DNA又はRNAから目的とする蛋白質を産生するものであればいずれでもよい。また、無細胞翻訳系はキットとして市販されているものを使用することができ、例えば、ウサギ網状赤血球抽出液(Rabbit Reticulocyte Lysate Systems,Nuclease Treated,Promega社製)や小麦胚芽抽出液(PRETEIOS,TOYOBO社製;Wheat Germ Extract,Promega社製)などが挙げられる。
【0070】
タンパク質翻訳系としては、生細胞を使用してもよく、具体的には、原核又は真核生物、例えば大腸菌の細胞などが使用できる。
無細胞翻訳系又は生細胞などは、その中にタンパク質をコードする核酸を添加又は導入することによってタンパク質合成が行われるものである限り制限されない。
本発明では、鋳型RNAを上記したような翻訳系に導入して1本鎖RNAをタンパク質に翻訳した後、リボゾームを除去することによって、RNAと該RNAによりコードされるタンパク質から成るIVV分子を製造することができる。
【0071】
(3)インビトロバイラス分子を用いた輸送ペプチドのスクリーニング方法
(i)逆転写反応
上記(2)で得られるIVV分子は、このRNA部分を逆転写することによりDNAとのハイブリッドとすることにより、核酸部分の安定性を保つことができる。また、核酸部とタンパク質部がすべて共有結合しているIVV分子として得られることから、輸送ペプチドを探索する分子として用いることが好ましい。逆転写反応に必要な試薬及び反応条件は当業者に周知であり、必要に応じて適宜選択することができる。逆転写に用いるプライマーは、上記(2)(ii)に記載した「1本鎖RNAの逆転写のためのプライマー配列」を用いて行うことが好ましい。
この逆転写反応において、基質として蛍光物質等の標識物質が付加されたdNTPを用いることによれば、得られる相補鎖に該標識物質が導入され、IVV分子を標識することができる。
【0072】
(ii)標的細胞とIVV分子群との接触工程
本発明の輸送ポリペプチドのスクリーニング方法としては、上記(2)で作製したIVV分子またはIVV分子群と標的細胞とを接触させ、IVV分子を細胞または核内に導入し、細胞中に導入されたIVV分子を解析する方法が挙げられる。
【0073】
ここで、標的細胞としては、目的物質の導入を行うためのものであれば如何なるものであってもよい。具体的には、原核細胞、酵母細胞、真核細胞、植物細胞、ヒトまたは哺乳類動物細胞などが挙げられる。さらに、胚細胞、樹立培養細胞、ヒトの肺、気管、皮膚、筋肉、脳、肝臓、心臓、脾臓、骨髄、胸腺、膀胱、リンパ、血液、膵臓、胃、腎臓、卵巣、睾丸、直腸、末梢または中枢神経、眼、軟骨あるいは内皮のような器官などから取得された細胞、またはその培養細胞、さらには癌細胞等が挙げられる。このような細胞として、例えば、チャイニーズハムスター繊維芽細胞(CHO細胞:Proc.Natl.Acad.Sci.USA,77,4216(1980)や、アフリカミドリザル腎臓由来細胞(COS7:ATCC:CRL1651)、ヒト子宮頚癌由来細胞(HeLa細胞:Cancer,Res.,12,264−265(1952))、ヒト白血病Tリンパ腫細胞(Jurkat細胞:ATCC:TIB−152))等が挙げられる。このうち、ヒト子宮頚癌由来細胞やヒト白血病Tリンパ腫細胞が好ましく用いられる。また、上記の細胞をある特殊な状態にしたものなども用いることができる。特殊な状態とは、例えば、外来遺伝子を導入した状態、外来遺伝子を発現させた状態や、薬剤などで細胞を刺激してつくらせた状態、細胞を適当な条件下で培養し分化させたような状態などである。
【0074】
上記標的細胞と、上記(2)で作製したIVV分子とを接触させる方法としては、特に制限はないが、標的細胞をIVV分子の存在下で適当な方法により培養する方法などが好ましく用いられる。培養方法、IVV分子の添加量、培養温度、培養時間などは、標的細胞やIVV分子等により適宜選択することができる。具体的には、標的細胞としてCHO細胞を用いた場合、96ウェルプレートに10個となるようにHamF12+10%牛胎児血清培地などにより培養し、該細胞をPBSなどを用いて洗浄した後にIVV分子1〜100nMを含むPBS等を添加し、好ましくは氷冷〜37℃で置きながら、1〜数時間培養する方法などが挙げられる。
【0075】
(iii)IVV分子が導入された細胞または核内IVV分子の核酸部増幅工程、並びに輸送ポリペプチドの同定工程
IVV分子と標的細胞を接触させた後、IVV分子が導入されている細胞または核内のIVV分子の核酸部分を増幅する。IVV分子が導入された細胞は、これを検出して分離してもよいし、導入されていない細胞とされている細胞が混合されたままでも後述する核酸部分の増幅工程に用いることができる。いずれにしても、培養系において、IVVが導入された細胞があることは確認しておくことが望ましい。また、細胞表面に多数のIVV分子が付着した状態なども考えられるので、細胞とIVV分子の状態を確認することが好ましい。
【0076】
IVV分子の検出方法は、IVV分子が細胞外、細胞または核内に存在することが明らかになる方法であれば如何なる方法でもよい。具体的には、上記(1)の標識物質を検出する方法が好ましく用いられる。標識物質として、蛍光物質または蛍光タンパク質を用いた場合、検出手段は、フローサイトメトリー、あるいは蛍光顕微鏡などを用いることができる。また、呈色アッセイを行うための酵素を用いた場合には、必要な基質等を添加した呈色アッセイにより検出することができる。さらに、後述するように、細胞から抽出したDNAを鋳型としてPCRを行い、IVV分子の核酸部分が増幅できることを指標として検出することもできる。
【0077】
いずれの方法においても、細胞または核内に導入されていないが、細胞表面に付着しているIVV分子を洗浄してから、上記検出を行うことが好ましい。洗浄の方法は、細胞を洗浄する公知の方法から適宜選択して行うことができる。具体的には、例えば、酸やDNaseIなどヌクレアーゼによる処理などが好ましく用いられる。また、フローサイトメトリーによる検出を行う場合、培養後の接着系の細胞はトリプシン処理などを行っておくことも好ましい。
【0078】
細胞または核内にIVV分子が導入されていることを確認する方法としては、細胞表面に付着しているIVV分子と細胞または核内に導入されているIVV分子を見分け、細胞または核内にIVV分子が導入されている細胞を確認し得る方法であれば如何なるものでもよい。例えば、検出手段としてフローサイトメトリーを用いた場合には、候補ポリペプチドを含むIVV分子と、含まないIVV分子で同様の標的細胞への接触工程を行い、候補ポリペプチドを含むIVV分子と接触させた細胞の蛍光強度が、含まないIVV分子と接触させた細胞の蛍光強度に比べて強い場合に、該細胞内にIVV分子が導入されていると判断する方法が用いられる。また、蛍光顕微鏡を用いる検出方法の場合には、細胞または核内に標識物質である蛍光物質から発せられる蛍光を観察する方法などが挙げられる。
【0079】
さらに、細胞または核内にIVV分子が導入された細胞の分離方法として、上記のフローサイトメトリーにより蛍光が検出された細胞をセルソーターにより分離する方法や、蛍光顕微鏡により蛍光が検出された細胞をレーザーキャプチャーを用いて分離する方法等が挙げられる。
【0080】
かくして取得されたIVV分子が導入された細胞について、該細胞または核内に存在するIVV分子の核酸部をポリメラーゼチェインリアクション(PCR)によって増幅し、その塩基配列を解析することにより、細胞または核内へ目的物質を輸送する機能を有するポリペプチドを同定することができる。細胞または核内に存在するIVV分子の核酸部をポリメラーゼチェインリアクション(PCR)によって増幅する方法としては、該細胞中のすべての核酸成分を公知の方法で抽出して、それらを鋳型として、上記(2)に記載した1本鎖RNA中の候補ポリペプチドをコードする塩基配列を増幅できる2つの塩基配列からなるプライマーによってPCRを行う方法などが挙げられる。ここで、細胞中の核酸成分の抽出は、例えば、Lyse−N−Go PCR Regent(PIERCE社製)などの市販のキットを用いて行うことができる。また、抽出された核酸成分を、5,000〜15,000rpm、10〜30分間遠心してから、RNaseHのようなRNA分解酵素などを用いてRNAを分解し、さらには、その上清をエタノール沈殿などで精製してからPCRを行うと、PCRの特異的増幅が起こるため好ましい。
【0081】
さらに、上記で得られた鋳型を90〜100℃で10分程度の熱処理を行って、必要に応じて氷冷した後に、PCRを行うことも好ましい。
【0082】
上記の輸送ポリペプチドの同定を行う場合、増幅された核酸部を有するIVVが細胞または核内に導入されていたのか、あるいは細胞表面に付着していたのか明らかではない。そこで、上記したPCRにより増幅されたDNA断片を、それ自体公知の方法で分離精製し、このDNA断片を再度上記(2)に記載の方法で鋳型DNAとして、IVVを調製し、上記のスクリーニング方法を行うことにより、輸送ポリペプチドの濃縮を行うことができる。具体的には、1サイクル目のPCRで増幅されたDNA断片と2サイクル目のPCRで増幅されたDNA断片を比較し、2サイクル目でDNA量が増加したDNA断片にコードされる候補ポリペプチドを目的物質の輸送機能があると同定する。また、上記したフローサイトメトリーや顕微鏡により細胞または核内の蛍光観察を行い、1サイクル目と2サイクル目を比較し、細胞または核内に輸送されたIVVの蛍光の増強を確認することで、選択された輸送ポリペプチドを目的物質の輸送機能があると同定しても良い。
【0083】
輸送ポリペプチドを含むPCRにより増幅されたDNA断片を、既知の方法に従ってクローニングし、シークエンス解析により、含まれる輸送ポリペプチドをコードする塩基配列を同定する。
【0084】
(4)選択された輸送ポリペプチドの解析および利用
かくして選択同定された輸送ポリペプチドは、これが一つ以上の目的物質と結合した複合体を調製して、標的細胞に接触させることによって、目的物質を標的細胞へ輸送することができる。
以下の実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は実施例によって限定されるものではない。
【0085】
【実施例】
実施例1 スペーサーの作製
以下のような修飾DNAをスペーサーの原料としてDNA合成機で合成した。
DNA1:(thiol)(Spc)(Spc)(Spc)(Spc)CC(ZFP)
DNA2:(Pso)TACGCCAGCTGCACCCCCCGCCGCCCCCCG(At)CCGC
DNA3:CCCGG(Ft)GCAGCTGGCGTATAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
【0086】
上記配列中の(thiol)、(Spc)、(Bt)、(Ft)、(At)及び(Pso)はユニットの略称であり、すべてグレンリサーチ社製の合成試薬を用いて配列中に導入した。これらユニットの略称、合成(導入)試薬の品名及びその化学名は、それぞれ次の通りである。
【0087】
(thiol)
5’−Thiol−modifierC6
(S−Trityl−6−mercaptohexyl)−(2−cyanoehyl)−(N,N−diisopropyl)]−phosphoramidite
【0088】
(Spc)
Spacer Phosphoramidite18
18−O−Dimethoxytritylhexaethyleneglycol,1−[(2−cyanoethyl)−(N,N−diisopropyl)]−phosphoramidite
【0089】
(Ft)
Fluorescein−dT
5’−Dimethoxytrityl−5−[N−((3’,6’−dipivaloylfluoresceinyl)−aminohexyl)−3−acrylimido]−2’−deoxyUridine,3’−[(2−cyanoethyl)−(N,N−diisopropyl)]−phosphoramidite
【0090】
(At)
Amino−modifier C6 dT
5’−Dimethoxytrityl−5−[N−(trifluoroacetylaminohexyl)−3−acrylimido]−2’−deoxyUridine,3’−[(2−cyanoethyl)−(N,N−diisopropyl)]−phosphoramidite
【0091】
(Pso)
Psoralen C6 Phosphoramidite
2−[4’−(hydroxymethyl)−4,5’,8−trimethylpsoralen]−hexyl−1−O−(2−cyanoethyl)−(N,N−diisopropyl)−phosphoramidite
【0092】
また、(ZFP)はNα−(Nα−benzyloxycarbonylphenylalanyl)−puromycin残基を示し、次の通り合成した試薬を用いて配列に導入した。
ピューロマイシン2塩酸塩(和光純薬工業社製)250mgを水3mlに溶かし、ジメトキシエタン(DME)2ml、10%炭酸ナトリウム水溶液0.5mlを加えた。撹拌しながらこの溶液にZ−Phe−OSu(BACHEM社製)200mg(1.1当量)をDME 2mlに溶かした溶液を加え、さらに10%炭酸ナトリウム水溶液0.5mlを加えた。1時間室温で撹拌したのち析出した固体をグラスフィルター上で濾取し、50%DME水溶液2mlで2回、水2mlで3回、冷却したDME 2mlで2回洗浄したのち真空ポンプで乾燥してNα−(Nα−ベンジルオキシカルボニルフェニルアラニル)−ピューロマイシンを得た。
【0093】
(1)スペーサーの作製(T−splint3FA)
DNA2(12nmol)とDNA3(12nmol)をTBS緩衝液(25mM Tris−HCl、pH7.0、100mM NaCl)0.48mlに溶かし、85℃で40秒加熱したのち室温で放冷した。氷浴上で5分放置したのちハンディUVランプ(365nm)で8分間光照射し、反応生成物を逆相HPLCで精製した。このDNA(4nmol)を0.1M リン酸水素2ナトリウム水溶液15μlに溶かし、N−(6−maleimidocaproyloxy)succinimide(EMCS)(架橋剤;同仁化学社製)の5mM DMF溶液4μlを加えて20分室温で撹拌した。この溶液にDNA1(20nmol)を0.1Mリン酸緩衝液(pH7.1)40μlに溶かした溶液を加え、さらに室温で16時間撹拌した。逆相高速液体クロマトグラフィ(逆相HPLC)でDNA1とDNA2とDNA3の反応産物DNAが架橋剤を介して結合した目的物を単離し、50mMリン酸緩衝液(pH8.0)に溶かしてキモトリプシン溶液を基質に対して酵素の重量比が10%程度になるように加えて36℃で1時間放置した。逆相HPLCで精製し、T−splint3FAを得た。
【0094】
実施例2 IVV分子の作製
IVV分子の作製は、特願2002−211405号明細書に記載の方法に準じて以下のとおり行った。また、作製方法を図1に示した。
(1)鋳型DNA構築と1本鎖RNAの作製
既知の輸送ペプチドとしてHIVのTATポリペプチドを用い、支持体としてその下流にOct−1の一部(POU)をコードするDNAを構築した(TTP:配列番号1)。また、ネガティブコントロールとしてPOUのみをコードするDNAを構築した(TP:配列番号2)。上記DNA配列は、転写効率の高い大腸菌ウィルスT7のRNA polymeraseによって認識されるDNA配列(T7プロモーター配列)と翻訳の際に真核細胞のリボソームによって認識されるDNA配列(Kozak配列)と原核細胞のリボソームによって認識される(シャイン・ダルガノ配列:Shine−Dalgarno)を上流に有し、その下流にFLAG配列、スペーサーと連結するための配列(Y−tag)がコードされている。
【0095】
TTPの具体的な構築方法としては、特開2003−70483号公報に記載の方法に準じて行った。具体的には以下のとおりである。TATポリペプチドを含む一本鎖DNAを合成し(配列番号3)、支持体として用いるPOU配列を含む2本鎖DNA(配列番号4)の等モル数を、プライマーを使わず以下の条件で伸長反応サイクルを行った。EX−Taq DNA Polymerase(TAKARA社製)を用い、反応条件は、95℃で30秒、64℃で20秒、72℃で20秒のサイクルを25回繰り返した。この連結産物をエタノール沈殿し、さらに、その連結産物と合成したT7プロモーター配列とKozak配列を含む一本鎖DNA(配列番号5)とを、上記と同様に連結反応させ、TTP DNA(配列番号1)を得た。上記のように作製したDNAを、反応液100μlあたり5μgを加え、RNA合成キットRibomax Large Scale RNA Production System(Promega社製)を使ってmRNAに転写した。翻訳効率をあげるため、またmRNAの分解を防ぐためにキャップアナログ(RNA Capping Analog;Invitrogen社製)を最終濃度が7.2mMになるように加え、mRNAの5’側を修飾した。キャップアナログおよび過剰のNTP(ヌクレオチド3リン酸)を除去するために、プライマー除去剤(Primer Remover;Edge Biosystems社製)を使ってエタノール沈澱を行った。
【0096】
(2)鋳型RNAの作製(mRNAとスペーサーとの連結)
実施例1(1)で作製したスペーサー(T−splint3FA)と上記で作製したmRNAとの連結は、特開2002−291491号公報に記載の方法に準じて行った。具体的には以下の通りである。
【0097】
実施例2(1)で作製したTP及びTTP mRNAとスペーサーを1:1.2〜1.5の割合(モル比)で混合し、T4 RNA ligase buffer(50mM Tris−HCl、pH7.5、10mM MgCl、10mM DTT、1mM ATP)に溶解し、特異性をあげるため変性剤としてDMSO(Dimethyl sulfoxide)を最終濃度5%になるように加えた。得られた混合物は、PCR装置を用いて、94℃〜25℃まで10分かけて冷却することによりアニーリングした。
【0098】
つづけて、上記のアニーリングした溶液中にT4 Polynucleotide Kinase(BioLabs社製)とT4 RNA ligase(Takara社製)を至適量加え、25℃で30分間から2時間反応させた。
反応後、RNeasy Mini Kit(QIAGEN社製)を使って、ライゲーション産物を精製した。ライゲーションの効率を確認するために、4%アクリルアミド8M尿素変性ゲル電気泳動、65℃、250Vの条件でサンプルを泳動し、Vistra Green(Amersham pharmacia社製)で染色し、Molecular Imager(Bio Rad社製)で画像化した。また、スペーサーに導入してある蛍光(Fluoroscein)についても確認した。この結果から、mRNAとスペーサーとの結合率(RNA−DNA結合体の形成率)は80〜90%であることが確認できた。
【0099】
(3)IVV分子形成
TP及びTTP鋳型RNA:480pmolを小麦胚芽無細胞翻訳系PROTEIOS(TOYOBO社製)を用いて、26℃で30分間反応し翻訳させ、ピューロマイシンに翻訳されたペプチドを結合させる(Virion化)ために最終濃度が40mM MgCl、1M KClになるように塩を加え、26℃で1時間反応させた。
【0100】
(4)鋳型RNA及びIVV分子の翻訳系からの精製
TP及びTTP鋳型RNA:480pmolを上記の方法でIVV分子化し、buffer交換をするために、Micro BioSpin Column−P6(Bio−Rad社製)を用いて脱塩後、1M NaCl、100mM Tris−HCl(pH8.0)、10mM EDTA、0.25% Triton−X100になるように調整し、9.6nmolのBiotinylatedOligo(dT)Probe(Promega社製)を結合させたMAGNOTEX−SA(Takara社製)360μlと4℃、約1時間結合させた。その後、上清をとり、洗浄buffer A(1M NaCl、100mM Tris−HCl(pH8.0)、0.25% Triton−X100)で3回洗い、buffer B(500mM NaCl、100mM Tris−HCl(pH8.0)、0.25% Triton−X100)で1回洗い、buffer C(250mM NaCl、100mM Tris−HCl(pH8.0)、0.25% Triton−X100)で1回洗い、次いで、MilliQ水120μlで3回溶出して鋳型RNA及びVirionを得た。
【0101】
5M尿素変性5%SDS−PAGEゲルでサンプルを泳動した。スペーサーに導入してある蛍光(Fluoroscein)を使って、Molecular Imager(Bio Rad社製)で画像化した。結果を図2に示す。図2AはTP、図2BはTTPの結果である。レーン1はビリオン化後に脱塩したもの6μl、レーン2は翻訳系からの精製の際の上清の10μl、レーン3は翻訳系からの精製の際の洗浄液の10μl、レーン4は翻訳系からの精製の際の溶出液の6μl、レーン5は翻訳液からの精製後のビーズの18分の1である。
【0102】
(5)スペーサーを用いたIVV分子の精製後の逆転写反応
TP及びTTPについて、スペーサーを用いたIVV分子精製時の溶出画分を、TrueScript II Reverse Transcriptase(Sawady社製)を用いて逆転写した。また、蛍光シグナル量を増大させるために、Cy5−dCTP(Amersham pharmacia社製)を共に取り込ませた。溶出画分360μlに5×RT Buffer:144μl、10mM ATP:36μl、10mM GTP:36μl、10mM TTP:36μl、10mM CTP:7.2μl、Cy5−dCTP:36μl、RNase Inhibitor(40U/μl)18μl、RTase(100U/μl)36μl、蒸留水10.8μlを加え、50℃で1時間反応させた。
【0103】
(6)スペーサーを用いた鋳型RNAのCy5−dCTP導入逆転写反応の確認鋳型RNAへのCy5−dCTP導入効率の確認を行った。TTP及びTP鋳型RNAをCy5−dCTP(Amersham pharmacia社製)と共にTrueScript II Reverse Transcriptase (Sawady社製)を用いて逆転写した。それぞれ、鋳型RNA 10pmolに5×RT Buffer:4μl、10mM ATP:1μl、10mM GTP:1μl、10mM TTP:1μl、10mM CTP:0.2μl、Cy5−dCTP:1μl、RNase Inhibitor(40 U/μl)0.5μl、RTase(100 U/μl)1μlを加え、50℃で1時間反応させた。また、同条件で反応を行ったものにRNaseH(TOYOBO社製)を加え、37℃で30分間反応させ、DNAとアニーリングしているRNAを消化することで残る鋳型RNAに相補なcDNAを確認した。それぞれの反応産物を、8M尿素変性4%ポリアクリルアミドゲルで泳動し、VistraGreen(Amersham pharmacia社製)で染色し、MolecularImager (BioRad社製)で画像化した。また、蛍光(Fluoroscein及びCy5)についても画像化した。
【0104】
この結果を図2A(TP)およびB(TTP)のレーン6に示す。図から明らかなように、逆転写産物および逆転写反応後RNaseH処理をした産物は予想される大きさに検出でき、また、Cy5のcDNA鎖への導入も確認できた。さらに、逆転写効率に影響を与えない条件で1分子当り1.5から2.5個のCy5−dCTPが導入できることがわかった。
【0105】
(7)抗FLAG抗体を用いたIVV分子の精製
TP及びTTPについて、実施例2(5)で逆転写反応したもの720μlを、final50mMTris−HCl、150mM NaCl、0.25% Triton−X100、50μg/ml BSA、0.5μg/ml tRNAになるように調製した。これを、52.5μgの抗FLAG M2抗体(Sigma社製)を結合させたプロテインGセファロースビーズ20μl(Amersham pharmacia社製)に4℃、約1時間から一晩結合させ、60μlのPBSで3回洗い、20μlの100μM 3×FLAG peptide(Sigma社製)で3回溶出し、IVV分子を得た。精製効率を確認するために、5M尿素変性5%SDS−PAGEゲルでサンプルを泳動した。スペーサーに導入してある蛍光(Fluoroscein及びCy5)を使って、Molecular Imager(Bio Rad社製)で画像化した。結果を図2に示す。図2AはTP、図2BはTTPの結果を示す。それぞれ、上段はスペーサーに導入してある蛍光(Fluoroscein)を使って、Molecular Imager(Bio Rad社製)で画像化したものであり、下段は、逆転写反応でcDNA鎖に導入された蛍光(Cy5)を使って、Molecular Imager(Bio−Rad社製)で画像化したものである。それぞれ、レーン6は逆転写反応後の溶液6μl、レーン7は抗FLAG抗体に結合させた後の上清10μl、レーン8はPBSによる洗浄液10μl、レーン9はFLAG peptideによる溶出液6μl、レーン10は溶出後のビーズの8分の1を示す。レーン6〜10のサンプルはRNase H(TOYOBO社製)を加え、37℃で30分間反応させ、in vitro virusをcDNAとしたものを泳動した。FLAG peptideによる溶出画分に、高純度に精製されたVirion液を得ることができた。細胞内移行実験には、この溶出画分を用いた。
【0106】
実施例3 IVV分子の細胞内移行実験
(フローサイトメトリー法を用いた細胞内移行の確認)
CHO細胞を96ウェルプレートに10個/ウェルとなるように植え込み、HamF12+10%牛胎児血清培地を用い、37℃、5% COの条件で2〜3日間培養した。これをPBSで2回洗浄した後に、実施例2で得られた蛍光色素で標識したTP及びTTP Virion 2.43pmol/54μl(45.0nM)を添加し、on iceで1時間インキュベートした。PBSで2回洗浄後、Trypsin−EDTAを加え37℃、5分間インキュベートした。これに200μlの培地を加えTrypsin反応を停止させた後に、ピペッティングを行い回収した。調製した細胞はフローサイトメトリー法により解析した。フローサイトメトリー法において、蛍光の検出は、FITCの場合FL1、Cy5の場合FL4が用いられた。Cy5で検出した結果を図3に示す。
【0107】
図3Aは横軸にCy5の蛍光強度、縦軸に細胞数をプロットしたものである。PBS(蛍光物質を含まない)およびTP Virionを添加した細胞で検出された蛍光強度に対して、TTP Virionを添加した細胞の蛍光強度が有意に増加した。これは、既知の実験方法を用いた同濃度のTATポリペプチドを含む融合タンパク質による解析結果と同程度であった。また、TP VirionでもPBSと比べるとわずかに蛍光強度が高まっているように見えるが、後の共焦点顕微鏡を用いた細胞内移行の確認実験において、TP Virionが添加された細胞では、細胞内や核内に蛍光は検出されず、一部細胞塊を形成しているものに細胞表面のみに蛍光が認められた。このことから、TP Virionが添加された細胞でみられた蛍光強度の高まりは、細胞表面に非特異的に付着したTP Virionによるものだと考えられ、TTP Virionが特異的に細胞内に移行したといえる。
【0108】
図3BはAの結果を、横軸にCy5の蛍光強度、縦軸に細胞の大きさによりプロットしたものである。Aと同様にTTP Virionを添加した細胞において、細胞の蛍光強度が全体的に増強していることが確認できた。また、Fluorosceinでも同様な結果を得た。
図3Cは、全細胞に対して、蛍光強度が増加したエリア(図3BのMで示す範囲)に含まれる細胞の割合を数値化したものである。
【0109】
(共焦点顕微鏡を用いた細胞内移行の確認)
上記実施例3(1)と同様に細胞内移行処理をした後、共焦点顕微鏡で観察した。TTP Virionを添加した細胞においては、全ての細胞の細胞内に蛍光が認められ、特に核に強い蛍光が認められ核への集積が起こっているものもあった。このことからTTP Virionは、細胞内及び核内に取り込まれていることが明らかとなった。一方、TP Virionを添加した細胞においては、ほとんど蛍光が検出されなかったが、一部細胞塊を形成しているものについては細胞表面のみに蛍光が認められた。このことから、フローサイトメトリーにおいてTP Virionが添加された細胞でみられた蛍光強度の高まりは、細胞表面に非特異的に付着したTP Virionによるものだと考えられ、TTPVirionが特異的に細胞内に移行したといえる。
【0110】
(細胞内移行したIVV分子のPCRを用いた回収の確認)
実施例3(1)と同様に1.32pmolのTTP及びTPビリオンを用いて細胞内移行処理をした。回収した細胞はPBSで洗った後、−80℃で凍結保存した。この細胞に10μlのLyse−N−Go Buffer(Lyse−N−Go PCR Reagent:PIERCE社)を加え、細胞を懸濁した。次いで、細胞膜、および核膜の破壊を行うために、Lyse−N−Go PCRReagentのプロトコールに従い、以下の条件で懸濁液を熱処理した。
65℃:30秒→8℃:30秒→65℃:90秒→97℃:180秒→8℃:60秒→65℃:180秒→97℃:60秒→65℃:60秒→80℃:60秒これを蒸留水で50μlにメスアップし、10U/μlのRNase H(TOYOBO社製)を1μl加え、37℃、30分インキュベートし、エタノール沈殿した後、20μlの蒸留水に溶解してVirion回収液とした。この回収液を10倍希釈、10倍希釈、10倍希釈、10倍希釈、10倍希釈して、その2.5μlをPCR用のサンプルとした。
【0111】
定量用のスタンダードとしては、CHO細胞10個/Tubeに100μlのLyse−N−Go Bufferを加えて細胞を懸濁し、上記サンプルと同様に懸濁液を熱処理して、エタノール沈殿後、250μlの蒸留水に溶解し、細胞溶液2.5μl(CHO細胞10個分)に濃度既知の1本鎖TP、TTP鋳型RNAのcDNA、10−10分子/μlを1μl加えた。
【0112】
これらを鋳型としてTTP及びTPに共通なセンスプライマー(配列番号6)とアンチセンスプライマー(配列番号7)を用いて、EX Taq DNA Polymerase(TaKaRa社製)によりPCRを行った。PCR条件は95℃/30sec、68℃/20sec、72℃/20secのサイクルを25〜30回繰り返した。
【0113】
上記のPCR産物の各2.5μl(1/10量)を2%−アガロースゲルで泳動し、エチジウムブロマイドで染色後、Molecular Imager(Bio Rad社製)で画像化して増幅産物のバンドを検出し、定量用スタンダードと比較してサンプルの定量を行った。
【0114】
結果を図4に示した。図4において、上段はTTPを示し、下段はTPを示す。レーンMは分子量マーカーを示し、レーン▲1▼〜▲9▼は定量用のスタンダード(▲1▼:鋳型RNA−cDNA 10分子、▲2▼:鋳型RNA−cDNA 10分子、▲3▼:鋳型RNA−cDNA 10分子、▲4▼:鋳型RNA−cDNA 10分子、▲5▼:鋳型RNA−cDNA 10分子、▲6▼:鋳型RNA−cDNA 10分子、▲7▼:鋳型RNA−cDNA 10分子、▲8▼:鋳型RNA−cDNA 10分子、▲9▼:鋳型RNA−cDNA 10分子)を示し、レーン(10)(図中は丸数字、以下同)〜(14)は細胞にそれぞれTPあるいはTTP Virion添加後のサンプル((10):2×10−5μl添加、(11):2×10−4μl添加、(12):2×10−3μl添加、(13):2×10−2μl添加、(14):0.2μl添加)を示す。また、それぞれのバンド強度から定量した結果、VirionのかわりにPBSを添加した細胞においては、PCRによる増幅は見られなかった。TTP Virionの場合、Virion添加後の全回収液20μl中には4.52×10分子含まれることになり、添加したTTP Virion数(7.95×1011分子)の1〜1.76×10が回収されたことになる。これに対してTPVirionの場合、Virion添加後の全回収液20μl中には3.91×10分子含まれることになり、添加したTP Virion数(7.95×1011分子)の1〜2.03×10が回収されたことになる。この結果、TTP Vironの方がTP Virionよりも約12倍多く回収されており、このことは、PCRを用いた解析においても、TTP VirionがTP Virionよりも約12倍濃縮されていることを示している。
【0115】
(4)PCR産物のクローニングと塩基配列解析
上記実施例3(3)で得られたTTP Virion及びTP Virionを添加した細胞をサンプルとしたそれぞれのPCR産物をクローニングし(Promega社製:pGEM−T Easy Vector Systemsを使用)、塩基配列解析を行った(サワディーテクノロジーに委託)。塩基配列解析の結果、TTP Virionを添加した細胞からはTTP Virion遺伝子のみが確認され、TP Virionを添加した細胞からはTP Virion遺伝子のみが確認された。
【0116】
実施例4 細胞液中のVirionのPCRによる増幅条件の検討
細胞液に含まれる鋳型RNAあるいはVirionをテンプレートとしてPCRを行う際、細胞懸濁液には、大量の破砕された細胞由来の物質(タンパク質及び核酸など)が含まれ、これらが、PCRを妨げる可能性が考えられる。そこで、細胞液に含まれるテンプレートを、効率よく増幅できるサンプルの調製法を検討した。
【0117】
(1)細胞液中からのPCR用テンプレートの回収条件の検討
10−10から10−1pmol/μlの鋳型RNA 1μlに、細胞溶解液であるLyse−N−Go PCR Reagentを5μl(PIERCE社製)、2u/μlのRNase H(TOYOBO社製)を1μl加え37℃、30分インキュベートした。次いで、半量はそのままPCR、半量はエタノール沈殿をした後に3.5μlの蒸留水に溶解した後にPCRを行った。TTPに特異的なセンスプライマー(配列番号8)とアンチセンスプライマーとして共通プライマー(配列番号9)を用いてEX Taq DNA Polymerase (TaKaRa社製)によりPCRを行った。PCR条件は94℃/30sec、60℃/20sec、72℃/60secのサイクルを25〜35回繰り返した。
その結果を図5Aに示す。(−)はエタノール沈殿操作なしであり、(+)はエタノール沈殿操作を行ったものである。この結果、エタノール沈殿をした方がPCRの増幅効率が良かった。
【0118】
(2)細胞液を含むVirionを用いたPCR条件の検討
10から10分子のTTP Virion:1μlに5×10個の細胞懸濁液2.5μlを加え、4℃で1時間放置した後に6.5μlのLyse−N−Go PCR Reagentを加えて熱処理をした。これに140μlのPBSを加えた後に8,000rpmで10分間遠心して細胞塊を除去したものとしなかったものを、それぞれRNase H処理、エタノール沈殿をして、5μlの蒸留水に溶解した。次いで、実施例4(1)と同様にTAT特異的プライマー(配列番号8及び9)でPCRを行った。
【0119】
その結果を図5Bに示す。(−)は遠心操作なしであり、(+)は遠心操作を行ったものである。この結果から、細胞溶解後、熱処理をした細胞液を遠心して細胞塊を除去した方がPCRの増幅効率が良かった。
【0120】
この時、細胞のゲノム由来と思われるTTP以外の増幅産物を除去するために、上記に加え、さらに細胞液を98℃、10分間処理したところ、細胞のゲノム由来の増幅産物は検出されなくなった。その結果を図5Cに示す。(−)は熱処理を行わなかったものであり、(+)は熱処理を行ったものである。
【0121】
実施例4の結果は、すべてPCR産物の各2.5μl(1/10量)を2%−アガロースゲルで泳動し、エチジウムブロマイドで染色後、MolecularImager(Bio Rad社製)で画像化して増幅産物のバンドを検出した。
【0122】
実施例5 TP及びTTP Virion混合PoolからのTTP Virionの選択
実施例2で調整したTP及びTTP Virionを以下のような混合比で50μl、2セット調整した。
▲1▼TP:5.65×1011分子/TTP:10分子
▲2▼TP:5.65×1011分子/TTP:10分子
▲3▼TP:5.65×1011分子/TTP:10分子
▲4▼TP:5.65×1011分子/TTP:10分子
▲5▼TP:5.65×1011分子/TTP:10分子
上記2セットのうち、1セットは細胞に添加し、もう1セットは選択前のサンプルとして使用した。
【0123】
細胞添加用Virionを実施例3(1)と同様に細胞に添加し、4℃、1時間反応させ、細胞内移行反応後、回収した細胞はPBSで洗って、−80℃で凍結保存した。この細胞に20μlのPBSと20μlのLyse−N−Go Buffer(Lyse−N−Go PCR Reagent:PIERCE社製)を加え、細胞を懸濁した。次いで、実施例3(1)と同様に、細胞膜、および核膜の破壊を行うために、Lyse−N−Go PCR Reagentのプロトコールに従い、懸濁液を熱処理した。これを蒸留水で200μlにメスアップし、10U/μlのRNase H(TOYOBO社製)を1μl加え、37℃、30分インキュベートした。その後、小型高速遠心機で、8,000rpm、10分間遠心し、上清を回収した。この上清を、エタノール沈殿した後、20μlの蒸留水に溶解してVirion回収液とした。この回収液を10倍希釈、10倍希釈、10倍希釈、10倍希釈、10倍希釈して、そのうちの2.5μlをPCR用のサンプルとした。また、PCRを行う前にサンプルを98℃、10分間熱処理した。選択前用のサンプルも同様に調製した。
【0124】
はじめに、このVirion添加細胞由来のサンプルをTTP及びTP共通センスプライマー(配列番号10)及び共通アンチセンスプライマー(配列番号9)を用いて添加前と比較解析した。実施例3と同様に上記のVirion回収液2.5μlを10倍ずつ段階希釈したもの10、10、10倍の希釈液各2.5μlをテンプレートとして25サイクル増幅した。このPCR産物の各2.5μl(1/10量)を2%−アガロースゲルで泳動し、エチジウムブロマイドで染色後、Molecular Imager(Bio Rad社製)で画像化して増幅産物のバンドを検出し、定量用スタンダードと比較してサンプルの定量を行った。
【0125】
その結果を図6Aに示す。図6Aに示すように、共通プライマー(配列番号9及び10)を用いた場合は、Virionの細胞添加前後にかかわらずTPのみが検出された。添加前において、バンド強度からTP量を定量したところ、全回収液20μl中に7.4×1011分子含まれると計算された。細胞添加後におけるTP量をバンド強度から定量したところ、全回収液20μl中には7.2×10分子含まれると計算された。このことから,添加したTP Virionは洗浄によりに約1/10に減少したことがわかる。また、この結果ではTTPの増幅が確認できなかったが、PCRの原理からTTPが増幅されていたとしても、この共通プライマー(配列番号9及び10)で増幅を確認するためにはこの検出系では検出感度以下であると思われる。
【0126】
このことから、このPCR産物をTTPに特異的なセンスプライマー(配列番号8)を用いてPCRを行うことによって、TTPの増幅を確認した。アンチセンスプライマーとしては、共通プライマー(配列番号9)を使用した。10倍希釈した細胞添加前のVirion回収液、2.5μlを共通プライマー(配列番号9及び10)で増幅し、このPCR産物を10倍希釈して、その2.5μlをTAT特異的プライマー(配列番号8および9)で35サイクル増幅した。また、細胞添加後の回収Virion液を共通プライマー(配列番号9及び10)で増幅し、このPCR産物を10倍希釈してTAT特異的プライマー(配列番号8及び9)で35サイクル増幅した。結果を図6Bに示す。TAT特異的プライマー(配列番号8及び9)を用いたTTPの検出感度は、細胞添加前では10分子だったのに対して、細胞添加後では10分子からTTPのバンドが検出可能となった。このことは、TTP Virionが特異的に細胞内に移行したことで、TP及びTTP Virion混合Poolにおいて、TTP Virionが約10倍濃縮されたことを示す。
【0127】
さらに、TTP Virionが濃縮されたTP及びTTP Virion混合PoolのPCR増幅産物を再IVV分子化し、細胞に添加するという過程を繰り返すことで、微量のTTP Virion(細胞内及び核内に移行する配列を含む分子)を大量のTP Virion(細胞内に移行しない配列を含む分子)から選択し、最終的には、大量のTTP Virion(細胞内及び核内に移行する配列を含む分子)のPoolを得ることができると考えられる。
【0128】
実施例6 細胞に非特異的に付着したIVV分子の洗浄法の検討
TTP(あるいは、細胞内及び核内に移行する配列を含む分子)Virionの選択効率上昇のために、非特異的な鋳型RNA及びVirionの細胞膜表面の付着を取り除くため、IVV分子の細胞添加後の細胞の回収時に、DNaseIによる鋳型RNA及びVirionの分解を試みた。
【0129】
CHO細胞は96ウェルプレートに10個/ウェルとなるように植え込み、HamF12+10%牛胎児血清培地を用い、37℃、5%COの条件で2〜3日間培養した。これをPBSで洗浄した後に、実施例2で調製した蛍光色素で標識したTP Virion:1.0×1011分子/60μlまたはTTP Virion:3.0×1010分子/60μlを添加し、on iceで1時間インキュベートした。
【0130】
(ノーマル条件)
上清を除いた後、PBSで洗浄し、0.25%Trypsin−EDTA:50μlを加え、37℃、5分間インキュベートし、これに50μlの培地を加えてTrypsin反応を停止させた後に、ピペッティングを行い回収し、PBSで洗浄した後、沈殿を−80℃で凍結保存した。
【0131】
(DNase処理)
上清を除いた後、PBSで3回洗浄後、2UnitsのDNase I(Amersham pharmacia社製)と10mMのMgClを含む100μlのPBSを加え、37℃で30分間インキュベートした後、これに50μlの培地を加えてTrypsin反応を停止させた後に、ピペッティングを行い回収し、PBSで洗浄した後、沈殿を−80℃で凍結保存した。
【0132】
(DNase+EDTA処理)
上清を除いた後、PBSで3回洗浄後、2UnitsのDNase I(Amersham pharmacia社製)と10mMのMgClを含む100μlのPBSを加え、37℃で30分間インキュベートした後、25mMのEDTAを1/10量加えることによってDNase Iを失活させ、これに50μlの培地を加えてTrypsin反応を停止させた後に、ピペッティングを行い回収し、PBSで洗浄した後、沈殿を−80℃で凍結保存した。
【0133】
上記の各サンプルを実施例5と同様に共通プライマー(配列番号9及び10)を用いたPCRにより解析した。それぞれの条件で、独立に3サンプル(それぞれ、1〜3とする)を解析し、PCRを2回行った。このPCR産物の各2.5μl(1/10量)を2%−アガロースゲルで泳動し、エチジウムブロマイドで染色後、Molecular Imager(Bio Rad社製)で画像化して増幅産物のバンドを検出し、実施例3と同様の定量用スタンダードと比較してサンプルの定量を行った。
【0134】
図7AはTP、BはTTPの結果を示す。図7AでレーンMは分子量マーカーを示し、左図及び右図のレーン▲1▼〜▲8▼は定量用の(▲1▼:鋳型RNA−cDNA 10分子、▲2▼:鋳型RNA−cDNA 10分子、▲3▼:鋳型RNA−cDNA10分子、▲4▼:鋳型RNA−cDNA 10分子、▲5▼:鋳型RNA−cDNA 10分子、▲6▼:鋳型RNA−cDNA 10分子、▲7▼:鋳型RNA−cDNA 10分子、▲8▼:鋳型RNA−cDNA 10分子)を示す。左図及び右図のレーン▲9▼および(10)は、細胞に添加する前のTP Virion回収液をテンプレートにしてPCRを行ったたものを示す(回収液を10倍希釈:▲9▼、回収液を10倍希釈:(10))。また、左図レーン(11)〜(13)はノーマル条件:1〜3、左図レーンは(14)〜(16)は、DNase処理:1〜3、右図レーン(11)〜(13)は、DNase+EDTA処理:1〜3を示す。
【0135】
それぞれのバンド強度から含まれるVirionを定量した結果、ノーマル条件ではTP Virionが1.4×10分子回収され、添加したTP Virion量の1/10であった。また、上記DNase処理を行った場合、TP Virionが4.9×10分子回収され、Dnase処理によって、上記ノーマル条件に比べ、約30倍のTP Virionを除去できたことがわかった。さらに、DNase+EDTA処理を行った場合、TP Virionが1.3×10分子回収され、Dnase+EDTA処理によって、ノーマル条件に比べ、約10倍のTP Virionを除去できたことがわかった。
【0136】
これらのことから、DNase処理がTP Virion除去に一番効果があり、DNase処理により、ノーマル条件に比べて約30倍のTP Virion除去効果があった。これは細胞表面に付着したTP VirionをDNaseが分解したと考えられる。また、EDTA処理の追加によりTP Virionの除去効果はDNase処理のみに比べ3倍ほど低下した。DNase処理のみの場合は、その後の洗浄操作中も残ったDNaseが働いてVirionを分解したが、EDTA処理の追加によりDNaseは失活し、洗浄操作中の分解が行われなかったと考えられる。以上のことからTP Virionを用いた場合、DNase処理することによって非特異的に細胞表面に付着したTP Virionが分解され、回収されてくるVirion量をノーマル条件に比べ10倍以上減少することがわかった。これは、濃縮効率がこれまでよりも10倍以上良くなったことを示す。
【0137】
図7BでレーンMは分子量マーカーを示し、左図及び右図のレーン▲1▼〜▲8▼は定量用の(▲1▼:鋳型RNA−cDNA 10分子、▲2▼:鋳型RNA−cDNA 10分子、▲3▼:鋳型RNA−cDNA 10分子、▲4▼:鋳型RNA−cDNA10分子、▲5▼:鋳型RNA−cDNA 10分子、▲6▼:鋳型RNA−cDNA 10分子、▲7▼:鋳型RNA−cDNA 10分子、▲8▼:鋳型RNA−cDNA 10分子)を示す。左図及び右図のレーン▲9▼および(10)は、細胞に添加する前のTP Virion回収液をテンプレートにしてPCRを行ったたものを示す(回収液を10倍希釈:▲9▼、回収液を10倍希釈:(10))。また、左図及び右図レーン(11)はノーマル条件1、レーン(12)はDNase処理1、レーン(13)はDNase処理+EDTA処理1を示す。
【0138】
それぞれのバンド強度から含まれるVirionを定量した結果、ノーマル条件ではTTP Virionが6.7×10分子回収され、細胞に添加する前のTTP Virion量の1〜5.5×10倍であった。また、上記DNase処理を行った場合、TTP Virionが1.4×10分子回収され、細胞に添加する前のTTP Virion量の1〜2.6×10倍であった。さらに、DNase+EDTA処理を行った場合、TTP Virionが2.1×10分子回収され、細胞に添加する前のTTP Virion量の1〜1.8×10倍であった。
【0139】
以上のことから、TTP Virionを用いた場合、DNase処理を行っても細胞内に取り込まれたTTP Virionを分解しないことがわかった。DNase処理は、細胞内に移行したTTP Virion(あるいは細胞内及び核内移行配列を含む分子)を分解せず、一方、細胞内に移行せず、細胞膜に付着したTP Virion(あるいは細胞内及び核内移行配列を含まない分子)のみを分解し、効率よくTTP Virion(あるいは細胞内及び核内移行配列を含む分子)を回収しPCRで増幅できることがわかった。以上の結果から、IVV分子ライブラリーからの細胞内及び核内移行配列を含む分子の選択に有用であると考えられる。
【0140】
【発明の効果】
本発明によれば、ポリペプチド又は核酸等の生物活性物質を細胞内または核内へ輸送する活性を有するポリペプチドを効率よくスクリーニングする方法が提供される。この方法によれば、種々のアミノ酸配列を有するポリペプチドを網羅的にスクリーニングすることができるため、既存の輸送ポリペプチドより輸送効率の高いポリペプチドや細胞特異性の輸送活性を有するポリペプチドを取得し得る可能性が高い。
【0141】
【配列表】

Figure 2005013073
Figure 2005013073
Figure 2005013073
Figure 2005013073
Figure 2005013073

【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明で使用可能なIVVの構築方法を示す。
【図2】図2は、本発明の方法に従い作製したIVVの構築結果を示す。
【図3】図3は、本発明の方法に従いIVV分子の細胞内移行を確認した結果を示す。
【図4】図4は、本発明の方法に従い細胞内移行したIVV分子をPCRを用いてその回収を確認した結果を示す。
【図5】図5は、本発明の方法に従い細胞液中のVirionをPCRによって増幅する最適な条件を検討した結果を示す。
【図6】図6は、本発明の方法に従いTP及びTTP Virion混合 PoolからTTP Virionを選択した結果を示す。
【図7】図7は、本発明の方法に従い細胞に非特異的に付着したIVV分子を洗浄する方法を検討した結果を示す。
【図8】図8は、本発明の方法の概略を示す。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for screening a polypeptide involved in transport of a biologically active substance such as a polypeptide or nucleic acid into a cell or nucleus, and a molecule and a nucleic acid used in the method.
[0002]
[Prior art]
Proteins and nucleic acids used for the purpose of treatment and diagnosis cannot reach the target cells because they are macromolecules, and those that mainly act on the outside or on the surface are used. I came. Moreover, even low molecular weight compounds could not pass through the brain blood barrier, for example, and could not be delivered into brain cells. In general, as a method of introducing a biologically active substance into a cell, a method of introducing them into cells mainly in a test tube, such as microinjection or electroporation, or a biological or There has been proposed a method of binding to or encapsulating a synthetic vector and administering it to cells. However, when these methods are applied in a living body, there are problems in terms of cytotoxicity and transport efficiency.
[0003]
In contrast, it has become clear that there are polypeptides that transport proteins, nucleic acids, etc. into cells or nuclei in vivo, and transport of biologically active substances to cells using various polypeptides to cells. A method has been developed. Specifically, for example, a method using a specific partial polypeptide of HIV-1 tat protein (this may be referred to as “TAT polypeptide” or “Protein Transduction Domain (PTD) polypeptide”) (for example, Patent Document 1). Have been proposed).
[0004]
However, in the above method, since a naturally occurring polypeptide is used, its cell specificity and transport efficiency are limited. Polypeptides having higher transport activity and cell specificity in transport activity The development of polypeptides has been desired.
[0005]
On the other hand, as a screening method for intracellular or nuclear transport polypeptides, a method of directly introducing a fluorescently labeled polypeptide into a cell, a method of introducing a protein containing a polypeptide into a cell using a fluorescent protein as a support , A method of introducing a protein containing a polypeptide using a protein that catalyzes luminescence or color development as a support, a method of introducing a protein containing a polypeptide into a cell using a protein detected by an antibody as a support, etc. Has been developed. As a detection system, a flow cytometry method or a microscope observation method is used.
[0006]
However, with these methods, it is difficult to analyze many types of candidate polypeptides. In addition, since fluorescent substances, peptides, nucleic acids, polysaccharides, low molecular compounds and the like are introduced into cells, it is difficult to add these substances to transport peptides.
[0007]
As a conventional technique, a method for searching for a transport peptide using Page Display Library has been reported (for example, see Patent Document 2). However, since the page display uses the page for expression of the peptide, the sequence to be expressed may be biased, and the diversity size of the library is also limited. Furthermore, since the Page is very large, there is a question as to whether the cell or nuclear transport polypeptide functions efficiently, and there has been a problem as a method for searching the cell or nuclear transport polypeptide from the library.
[0008]
The in vitro virus method (see, for example, Patent Document 3) is a molecule in which a nucleic acid and a protein encoded by the nucleic acid are associated on a one-to-one basis (hereinafter referred to as “in vitro viral molecule”, “IVV molecule”, or “Virion”). Is used to detect the interaction between various molecules. Since this molecule is obtained by protein expression using a cell-free expression system, the sequence to be expressed can be expressed without considering cytotoxicity, etc., and there is no limit to the number of molecules that can be handled at a time, and at least 1012Can be handled at once. Therefore, even when used as a library, 1012It can be prepared as a peptide library having a large diversity size as described above.
[0009]
However, in order to use an IVV molecule for screening of a cell or nuclear transport polypeptide, the IVV molecule can be introduced into the cell with a target substance transported by the cell or the nuclear transport polypeptide, A method for screening a transport polypeptide into a cell or nucleus, such as whether a cell into which an IVV molecule has been introduced can be detected, and whether its nucleic acid moiety can be amplified using PCR from an IVV molecule introduced into the cell. Therefore, there was a problem such as having to make it suitable.
[0010]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-33186
[Patent Document 2]
WO01 / 15511
[Patent Document 3]
WO98 / 16636 publication
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a method for efficiently screening a polypeptide having an activity of transporting a biologically active substance such as a polypeptide or nucleic acid into a cell or nucleus. Specifically, a protein part containing a polypeptide consisting of 2 to 100 amino acid residues, a base sequence encoding the same, a target substance transported to the target cell by the polypeptide, or a nucleic acid having the base sequence encoding the target substance And a method for conducting the screening using the same, wherein the C-terminus of the protein portion and the 3 ′ end of the nucleic acid portion are directly covalently bonded to each other. To do.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that a nucleic acid comprising a C-terminal of a fusion protein of a TAT polypeptide and a protein transported by the polypeptide and a base sequence encoding the fusion protein A molecule that is directly covalently bonded to the 3 ′ end of the portion and labeled with a fluorescent substance is prepared and co-cultured with a target cell. The labeled substance is detected in the cell. That is, it was found that the labeling substance was transferred into the cells. Furthermore, when this cell was isolated and the nucleic acid contained in the nucleic acid part of the molecule introduced into the cell was amplified by polymerase chain reaction (PCR), it was confirmed that the nucleotide sequence encoded the fusion protein. . The present invention has been accomplished based on these findings.
[0013]
That is, according to the present invention, a protein part containing a candidate polypeptide consisting of 2 to 100 amino acid residues, a base sequence encoding the candidate polypeptide, and a target substance transported into a target cell by the polypeptide or A nucleic acid part containing a nucleotide sequence encoding the nucleic acid part, and the C-terminal of the protein part and the 3 ′ end of the nucleic acid part are directly covalently bonded, Are provided.
[0014]
Preferably, a protein part containing a fusion protein of a candidate polypeptide consisting of 2 to 100 amino acid residues and a target protein transported into the target cell by the polypeptide, a base sequence encoding the candidate polypeptide, and the target And a nucleic acid part containing a base sequence encoding the protein, wherein the C-terminal of the protein part and the 3 ′ end of the nucleic acid part are directly covalently bonded.
[0015]
Preferably, a non-protein target substance comprising a protein part containing a candidate polypeptide consisting of 2 to 100 amino acid residues, a base sequence encoding the candidate polypeptide, and transported into the target cell by the polypeptide A molecule as described above is provided, wherein the C-terminal of the protein part and the 3 ′ end of the nucleic acid part are directly covalently bonded.
[0016]
Preferably, the nucleic acid part is obtained by binding a nucleic acid derivative to the 3 'end of a nucleic acid having a base sequence encoding a candidate polypeptide and a base sequence encoding a target protein via a spacer.
Preferably, the nucleic acid part is a nucleic acid derivative bound to the 3 ′ end of a nucleic acid having a base sequence encoding a candidate polypeptide via a spacer, and further a non-protein target substance is bound to the spacer. Is.
[0017]
Preferably, the molecule further includes a labeling substance.
Preferably, the labeling substance is bound to a spacer.
Preferably, the labeling substance is bound to a nucleotide residue constituting a complementary strand of a nucleic acid having a nucleotide sequence contained in the nucleic acid part and / or a base sequence encoding the target protein.
[0018]
Preferably, the protein part includes a fusion protein of a candidate polypeptide consisting of 2 to 100 amino acid residues and a support protein that allows the candidate polypeptide to be expressed in a cell-free translation system.
Preferably, the molecule or group of molecules is provided, wherein the candidate polypeptide consists of a random amino acid sequence.
[0019]
Furthermore, according to the present invention, there are provided a base sequence encoding a candidate polypeptide consisting of 2 to 100 amino acid residues, and a target substance transported into the target cell by the polypeptide or a nucleic acid having a base sequence encoding it. A nucleic acid characterized by having a nucleic acid derivative bound to a terminal via a spacer is provided.
[0020]
Preferably, a spacer is provided at the 3 ′ end of the nucleic acid containing a base sequence encoding a candidate polypeptide consisting of 2 to 100 amino acid residues and a base sequence encoding a target protein transported into the target cell by the polypeptide. There is provided the above-mentioned nucleic acid, wherein a nucleic acid derivative is bound thereto.
Preferably, a nucleic acid derivative is bound to the 3 ′ end of a nucleic acid containing a base sequence encoding a candidate polypeptide consisting of 2 to 100 amino acid residues via a spacer, and further to the spacer by the polypeptide. The nucleic acid is characterized in that it binds a target substance to be transported into a target cell.
[0021]
Preferably, the spacer includes a labeling substance.
Preferably, the candidate polypeptide consists of a random amino acid sequence.
[0022]
Furthermore, according to the present invention, there is provided a method for producing the molecule of the present invention or the group of molecules described above, which comprises transcribing / translating any of the nucleic acids or the group of nucleic acids in a protein synthesis system. The
[0023]
Furthermore, according to the present invention, there is provided a screening method for a transport polypeptide comprising:
(1) contacting the target cell with the group of molecules according to claim 10;
(2) amplifying the nucleic acid contained in the nucleic acid portion of the molecule introduced into the target cell or the nucleus of the target cell; and
(3) analyzing the base sequence of the amplified nucleic acid and identifying the polypeptide encoded by the base sequence as a transport polypeptide;
Is provided.
[0024]
Preferably, between the above steps (1) and (2), further includes (a) a step of removing the molecule that has not been introduced into the cell or nucleus from the surface of the target cell.
Preferably, the step (2) includes a process of selectively extracting the molecule from the target cell and selectively amplifying the nucleic acid contained in the nucleic acid part of the molecule.
Preferably, the treatment for selectively extracting the molecule from the target cell and selectively amplifying the nucleic acid contained in the nucleic acid part of the molecule is (2a) crushed target cells of 6000 to 10,000 × G (2b), and the nucleic acid portion of the molecule in the supernatant is converted into a single strand of DNA.
Preferably, after the step (2b), the nucleic acid contained in the supernatant is heat-denatured.
[0025]
According to the present invention, the nucleic acid or group of nucleic acids of the present invention is further produced using the polypeptide selected by the above-described transport polypeptide screening method as a candidate polypeptide, and the nucleic acid or group of nucleic acids is converted into a protein synthesis system. There is provided a screening method for a transport polypeptide, characterized in that the above screening method is carried out using a molecule or a group of molecules obtained by transcription / translation in the above, or by repeating these methods.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention is described in further detail below.
(1) In vitro viral molecules containing candidate polypeptides
The present invention screens for a polypeptide having a function of transporting a target substance such as a polypeptide or nucleic acid into a cell or nucleus (sometimes referred to herein as a “transport polypeptide”). The present invention relates to a method, and a molecule for use in the screening method. A polypeptide used as a candidate for a transport polypeptide in the screening method of the present invention (which may be referred to as “candidate polypeptide” in the present specification) consists of 2 to 100 amino acid residues, and encodes this. Any DNA can be used as long as it can be produced by transcription and translation in a protein synthesis system. Specifically, the use of a random amino acid sequence of about 2 to 40 amino acids is preferable for performing an efficient screening method. When using a library containing a random amino acid sequence of about 2 to 40 amino acids, the amino acid sequence obtained as a transport polypeptide is likely to be used as a transport polypeptide as it is. It is useful as a library for
[0027]
In addition, as a DNA encoding a candidate polypeptide, a library containing a random amino acid sequence consisting of 41 or more amino acid residues, or a cDNA based on a sequence obtained from nature, although not strictly a random amino acid sequence Libraries can also be used. When such a library is used, the sequence that functions as a transport polypeptide is likely to be a partial sequence of the amino acid sequence obtained by the screening method of the present invention. Since it is desirable that the transport polypeptide has as few amino acid residues as possible, it is preferable to select a partial fragment having a function as a transport polypeptide from the obtained amino acid sequence. Examples of the selection method include a method in which a polypeptide comprising a partial sequence of the obtained amino acid sequence is prepared by a known method and screened using the effect of introduction into a cell as an indicator by the method described later. Furthermore, when many kinds of candidate polypeptides are obtained by the screening, the above-described screening method can be repeated to obtain an optimal transport peptide. Moreover, what introduce | transduced the variation | mutation into the known transport polypeptide can also be used.
[0028]
The IVV molecule containing the candidate polypeptide includes a protein part containing the polypeptide, a base sequence encoding the polypeptide, and, if necessary, a target substance transported into the target cell by the polypeptide or the same A molecule characterized by comprising a nucleic acid part having a base sequence to be linked, wherein the C-terminal of the protein part and the 3′-end of the nucleic acid part are directly covalently bonded.
[0029]
Specific examples of IVV molecules containing candidate polypeptides include:
(I) a protein part containing a fusion protein of a candidate polypeptide consisting of 2 to 100 amino acid residues and a target protein transported into the target cell by the polypeptide, a base sequence encoding the candidate polypeptide, and the target A molecule comprising a nucleic acid part comprising a base sequence encoding a protein, wherein the C-terminus of the protein part and the 3 ′ end of the nucleic acid part are directly covalently bonded; and
(Ii) a non-proteinaceous target substance comprising a protein part containing a candidate polypeptide consisting of 2 to 100 amino acid residues, a base sequence encoding the candidate polypeptide, and transported into the target cell by the polypeptide And a molecule in which the C-terminus of the protein portion and the 3 ′ end of the nucleic acid portion are directly covalently bonded. When the candidate polypeptide is a short chain, the nucleic acid part includes a base sequence encoding the candidate polypeptide and a base sequence encoding the support protein described below, and the protein part is a candidate polypeptide. And a support protein.
[0030]
In the case of (i) above, the nucleic acid part has a base sequence encoding the target protein. In this case, the candidate peptide and the target protein are contained as a fusion protein in the protein part.
[0031]
The target substance used in the present invention (that is, target protein or non-protein target substance) is not particularly limited as long as it can be used as a molecule for performing the screening method of the present invention. However, since the candidate polypeptide is a short chain, it is difficult to express it in a protein synthesis system, particularly a cell-free protein synthesis system, so that it is possible to express a relatively short polypeptide in a protein synthesis system. It is preferable to use body protein or the like as the target substance. Any of the above may be the N-terminal side or the C-terminal side of the fusion protein of the target protein, which is the target protein, and the candidate polypeptide.
[0032]
In general, the support protein preferably satisfies the following conditions. (1) globular protein that is easy to fold, (2) stable, (3) does not contain disulfide (SS) bond, etc. Examples of the protein satisfying these conditions include Oct-1 pou-specific domain (73 amino acid residues) (Dekker, N. et al. (1993) Nature 362, 852-854). Since this protein contains only one Cys residue, a mutant (SEQ ID NO: 3) in which this Cys residue is substituted with an Ala residue is particularly preferably used. Even if such a protein contains Cys in the peptide to be presented, it does not change the structure by S—S bonding with this support protein. In addition, since the Pou-specificdomain of this Oct-1 is separated from the N-terminal side and the C-terminal side, when a random peptide is presented on the N-terminal side, the spacer part on the C-terminal side (in the case of the in vitro virus method) ). This protein consists of four α-helices and is thought to be easy to fold. In addition, since short peptides are difficult to express in a cell-free translation system, it is necessary to make a fusion protein with such a support.
[0033]
The support protein used in the present invention is characterized by comprising a globular protein consisting of 30 to 200 amino acid residues. Preferably, it does not contain a cysteine residue, does not have a β-sheet structure, is composed of an α-helix structure, and the N-terminal and C-terminal are separated from each other in the three-dimensional structure, and does not interact with other biopolymers It is preferably a protein.
[0034]
Non-protein target substances are generally high-molecular substances such as biologically active nucleic acids and sugars, low-molecular substances such as pharmaceutically active ingredients, and nano beads such as quantum beads, photosensitizers and atoms. Molecule and the like. Examples of the position to which such a target substance is added include a spacer portion described later.
[0035]
The IVV molecule preferably also contains a labeling substance so that it can be easily detected when it is introduced into a cell or nucleus. Any labeling substance can be used as long as it can detect that IVV molecules have been introduced into cells or nuclei. Specifically, for example, fluorescent materials such as FITC, Cy3, and Cy5, and enzymes used for color assays such as horseradish peroxidase and β-galactosidase are preferably used. Although the labeling substance may be added to any position of the IVV molecule, it is preferably introduced by binding to a nucleotide residue constituting a complementary portion of a nucleic acid part contained in a spacer part or a nucleic acid part described later. Alternatively, a fluorescent protein (such as GFP) can be added to the protein portion of the IVV molecule as a fusion protein with a candidate polypeptide. The enzyme used in the color assay can also be added to the protein part of the IVV molecule as a fusion protein with a candidate polypeptide or the like.
[0036]
In addition, the IVV molecule may include a substance having a property of specifically binding to a certain substance for the purpose of purifying the IVV molecule. Specific examples include tag peptides such as FLAG, GST, and HIS × 6, and affinity substances such as biotin. The tag peptide and affinity substance may be located anywhere in the protein part of the IVV molecule, but the tag peptide is preferably added to the C-terminal or N-terminal of the protein part of the IVV molecule. It is preferable to add to the spacer part mentioned later.
[0037]
(2) Method for synthesizing in vitro viral molecules
(I) Template DNA
The IVV molecule is an RNA (hereinafter referred to as “template RNA”) characterized in that a nucleic acid derivative is bound to the 3 ′ end of RNA containing a base sequence encoding a candidate polypeptide via a spacer. Can be synthesized by translating in a protein synthesis system (FIG. 1). Here, the RNA can be prepared by transferring a template DNA (“template DNA” in FIG. 1) by a commonly used method known per se and then binding to a spacer or a nucleic acid derivative. The template DNA has a base sequence encoding the protein part of the IVV molecule containing the candidate polypeptide, and (1) a sequence necessary for the DNA to undergo transcription and translation on the 5 ′ end side, (2) A sequence or the like for binding the spacer can be included.
[0038]
When using a candidate polypeptide having a random amino acid sequence, a nucleic acid having a base sequence encoding the candidate polypeptide can be synthesized by a known method using, for example, a DNA synthesizer. Specifically, the first and second codons encoding amino acids were synthesized with a resin in which each dNTP was mixed at a ratio of 25%, and the third codon was mixed with dGTP and dCTP at a ratio of 50%. A method of synthesizing with a resin (NNS method: Reidhaar-Olson, JF, et al. (1991) Methods Enzymol. 208: 564-586), or mixing the third codon at a ratio of 50% of dGTP and dTTP. (NNK method: Scott, JK and Smith, GP (1990), Science, 249, 386-390) and the like.
[0039]
Examples of sequences necessary for transcription and translation of DNA include promoters, enhancers, base sequences recognized by ribosomes during translation, start codons, and the like. The type of the promoter is not particularly limited as long as it is appropriately selected from those suitable for the expression system to be applied. Examples thereof include an SP6 promoter sequence recognized by RNA polymerase of E. coli virus SP6, a promoter sequence recognized by RNA polymerase of E. coli viruses T7 and T3, and the like.
[0040]
DNA sequences recognized by ribosomes during translation include DNA sequences corresponding to RNA sequences (Kozak sequences) recognized by eukaryotic ribosomes during translation and Shine Dalgarno recognized by prokaryotic ribosomes. Examples thereof include a sequence (Shine-Dalgarno), a sequence recognized by the ribosome of tabacco mosaic virus such as an omega sequence, a ribosome recognition region of rabbitbit β-globulin, Xenopus β-globulin, or bromo mosaic virus.
[0041]
The sequence for binding a spacer is a sequence for binding a spacer, which will be described later, after the template DNA is transcribed, and specifically refers to a base sequence complementary to a part of the spacer.
[0042]
The template DNA having such a base sequence may be prepared from natural DNA, may be prepared by a gene recombination technique, or may be prepared by chemical synthesis. When it is necessary to bind a plurality of DNA fragments, it can be performed by a commonly used known method. Further, it is not necessary that all of the constituent nucleic acids are deoxyribonucleotides, only a part of them may be DNA type, and the other region may be ribonucleotide or PNA type. In addition, a peptide, sugar or the like may be bound.
[0043]
The template DNA is transcribed by a known method, and the obtained RNA (hereinafter sometimes referred to as “single-stranded RNA”) is purified using an appropriate method such as ethanol precipitation, and then described later. It is preferably used for binding to a spacer, a nucleic acid derivative and the like.
[0044]
(Ii) Template RNA
The nucleic acid derivative that binds to the single-stranded RNA obtained in (i) above has the ability to bind to the C-terminus of the synthesized protein when translated in a protein synthesis system using the nucleic acid construct of the present invention. If it is a compound which has, there will be no restriction | limiting in particular. When protein synthesis is performed using such a nucleic acid construct, an IVV molecule in which a nucleic acid containing the single-stranded RNA is bound to the C-terminus of the synthesized protein is synthesized. Specifically, a nucleic acid derivative having a chemical structure skeleton similar to aminoacyl-tRNA at the 3 'end can be selected. As a representative compound, puromycin having an amide bond (Puromycin), 3′-N-aminoacylpuromycin aminonucleoside (3′-N-Aminoacylpurinomycin amino acid, PANS-amino acid), for example, PANS-Gly having an amino acid part of glycine PANS-Val whose amino acid part is valine, PANS-Ala whose amino acid part is alanine, and other PANS-amino acid compounds whose amino acid part corresponds to all amino acids.
[0045]
Also, 3'-N-aminoacyl adenosine aminonucleoside (3'-Aminoacylenosine aminonucleotide, AANS-amino acid) linked by an amide bond formed by dehydration condensation of the amino group of 3'-aminoadenosine and the carboxyl group of amino acid, for example AANS-Gly whose amino acid portion is glycine, AANS-Val whose amino acid portion is valine, AANS-Ala whose amino acid portion is alanine, and other AANS-amino acid compounds whose amino acid portions correspond to each amino acid of all amino acids can be used.
[0046]
Further, nucleosides or those obtained by ester bonding of nucleosides and amino acids can also be used. Furthermore, nucleic acid or a compound having a chemical structure skeleton and base similar to nucleic acid and a compound chemically bonded to a substance having a chemical structure skeleton similar to amino acid are all included in the nucleic acid derivatives used in this method. .
[0047]
The nucleic acid derivative is more preferably a compound in which puromycin, PANS-amino acid or AANS-amino acid is bound to a nucleoside via a phosphate group. Of these compounds, puromycin derivatives such as puromycin, ribocytidylpuromycin, deoxycytidylpuromycin, and deoxyuridylpuromycin are particularly preferred.
[0048]
As the spacer to be bound to the single-stranded RNA of the present invention, those described in WO 98/16636 can be used. Specifically, polymer substances such as polyethylene or polyethylene glycol or derivatives thereof, oligonucleotides, Biopolymer substances such as peptides or derivatives thereof are used. Of these, polyethylene glycol is preferably used. The length of the spacer is not particularly limited, but preferably the molecular weight is 150 to 6000, or the number of atoms in the main chain is 10 to 400 atoms, more preferably the molecular weight is 600 to 3000, The number of atoms in the chain is 40 to 200 atoms. The spacer is cleaved by the fluorescent substance such as FITC and the derivative thereof described in (1) above, the affinity substance such as biotin and the derivative thereof, the nucleic acid such as deoxyribonucleotide and the derivative thereof, or biochemistry or chemical reaction. A substance having a bond, for example, a photodegradable substance such as a 5-substituted-2-nitroacetophenone derivative can be included.
[0049]
The method described in WO 98/16636 can be used as a method for binding single-stranded RNA to the spacer and nucleic acid derivative. However, according to the following method, the binding efficiency can be further increased.
[0050]
As a preferable method for producing a template RNA, (1) a single-stranded RNA having a sequence complementary to each other (the sequence for binding a spacer in (i) above) and a single-stranded DNA or a derivative thereof are used. And (2) treating the annealing product with RNA ligase and linking the 3 ′ end of single-stranded RNA and the 5 ′ end of single-stranded DNA or a derivative thereof.
[0051]
Here, the single-stranded DNA or a derivative thereof means a single-stranded DNA in which a nucleic acid derivative is bound to the 3 'end via a spacer. The same nucleic acid derivative as described above can be used for the single-stranded DNA. As a derivative of single-stranded DNA, a single-stranded DNA sequence complementary to the sequence on the 3 ′ end side of single-stranded RNA is included, and at the 3 ′ end of the DNA sequence, for reverse transcription of the single-stranded RNA And a primer having a nucleic acid derivative at the end and having a branched spacer bonded to any one of the single-stranded DNA sequences can be used. Since such a nucleic acid construct has a T-shaped structure, it is also referred to as T-Spacer in this specification.
[0052]
As used herein, “primer sequence for reverse transcription of single-stranded RNA” is a translation of the template RNA of the present invention obtained by ligation of a nucleic acid construct (T-Spacer) and single-stranded RNA. Later, when a synthetic product is introduced into a reverse transcription reaction system, it means a base sequence that acts as a primer sequence for initiating the reverse transcription reaction, and is generally a sequence complementary to the sequence of single-stranded RNA It is preferable that it is comprised.
[0053]
Furthermore, as the single-stranded DNA to which the affinity substance (1) is bound, the single-stranded DNA sequence that can be annealed with the 3′-end sequence of the single-stranded RNA is placed on the 3′-end side. A spacer having a primer sequence for reverse transcription of the single-stranded RNA at the 3 ′ end of the single-stranded DNA sequence, and a spacer having a nucleic acid derivative at the end is branched into any of the single-stranded DNAs And those having an affinity substance bound to the 5 ′ end of the single-stranded DNA sequence. Affinity substances are used to purify IVV molecules and to bind to solid phases.
[0054]
When single-stranded DNA to which an affinity substance is added is used, a restriction enzyme recognition site is preferably present on the 5 'end side of the position to which the affinity substance is added. The restriction enzyme recognition site is usually composed of a double strand of DNA. By introducing such a restriction enzyme recognition site, the IVV molecule can be separated from the affinity substance. For example, when an IVV molecule is bound to a solid phase via an affinity substance, the IVV molecule can be separated from the solid phase (support). That is, IVV molecules strongly bound to the support by binding of affinity substances (for example, biotin-streptavidin, etc.) can be cleaved and purified by a restriction enzyme under a mild condition of 37 ° C. The sequence of the restriction enzyme recognition site is not particularly limited, and any restriction enzyme recognition sequence such as PvuII can be used.
[0055]
On the other hand, when using affinity substances that show strong affinity under optimal conditions, such as poly dA sequence and poly dT sequence, but do not show affinity under such conditions, When affinity substances whose affinity is competitively inhibited by substances having stronger affinity are used, it is preferable because they can be purified without breaking all covalent bonds.
[0056]
Such single-stranded DNA or a derivative thereof can be produced by a chemical bonding method known per se. Specifically, when the synthesis unit is bound by a phosphodiester bond, the synthesis unit can be synthesized by solid phase synthesis by a phosphoramidide method or the like generally used in DNA synthesizers. When a peptide bond is introduced, a synthesis unit is bound by an active ester method or the like, but when a complex with DNA is synthesized, a protecting group capable of supporting both synthesis methods is required.
[0057]
In this method, it is necessary that the single-stranded RNA and the single-stranded DNA (or a derivative thereof) to be bound have sequences complementary to each other. It is possible to efficiently ligate both by associating them by annealing single-stranded RNA and single-stranded DNA having sequences complementary to each other under suitable conditions, and then treating with RNA ligase. it can.
[0058]
As a method for binding such single-stranded RNA and single-stranded DNA, 5 ′ of DNA having a sequence complementary to the 3 ′ end of the single-stranded RNA and the sequence in the RNA by the Y-ligation method. Examples thereof include a method of covalently bonding the ends with RNA ligase. The single-stranded RNA used in the method of the present invention preferably has an annealing sequence and a branch sequence in the 5 'to 3' direction on the 3 'end side.
[0059]
The branch sequence referred to in the present specification is a sequence that is present in a single-stranded state without annealing each other when annealing sequences in single-stranded RNA and single-stranded DNA or derivatives thereof are annealed. The length of the branch sequence in single-stranded RNA and single-stranded DNA or a derivative thereof is not particularly limited as long as both can be linked by RNA ligase treatment. Generally, the shorter the length of the branch arrangement, the higher the coupling efficiency, but the upper limit is not particularly limited. The length of the branch sequence is preferably about 1 to 100 bases, more preferably about 1 to 10 bases. The lengths of the branch sequences in both nucleic acids may be the same or different.
[0060]
The annealing sequence referred to in this specification is a sequence that can be annealed to the DNA to be bound, and a sequence complementary to the annealing sequence in single-stranded RNA is present in the single-stranded DNA to be bound. It will be. The length of the annealing sequence is not particularly limited as long as it is long enough to allow both strands to hybridize, but is generally about 10 to 50 bases, more preferably about 10 to 30 bases.
[0061]
Since the single-stranded RNA and the single-stranded DNA or derivative thereof bound by this method have complementary sequences to each other, both can be annealed under certain conditions. More specifically, the annealing sequence in the single-stranded RNA and the sequence complementary to the annealing sequence in the single-stranded DNA or derivative thereof are hybridized to form a double strand. At that time, since the branch sequence in the single-stranded RNA and the branch sequence in the single-stranded DNA or derivative thereof exist as single strands, these portions form a Y-shape as a whole. . The name Y-ligation method derives from the form of this structure. This method is characterized in that the coupling efficiency can be improved by changing the reaction for linking two kinds of nucleic acids from an intermolecular reaction to an intramolecular reaction. Therefore, it can be applied to a low concentration substrate.
[0062]
In the method of the present invention, first, single-stranded RNA having the above-mentioned complementary sequences and single-stranded DNA or a derivative thereof (hereinafter, these may be collectively referred to as “single-stranded nucleic acid”) are annealed. Let
[0063]
Annealing is performed by dissolving the above-mentioned two types of single-stranded nucleic acids in a suitable buffer (for convenience of the following procedure, a buffer for RNA ligase is preferable) and gradually lowering the temperature from high to low. be able to. Such temperature change can also be performed using a PCR device or the like. An example of the annealing condition is a condition of cooling from 94 ° C. to 25 ° C. over 10 minutes, but this is only an example, and the temperature and time can be appropriately changed. The annealing conditions (buffer composition, annealing temperature, annealing time, etc.) can be appropriately set according to the length of the annealing sequence, the base composition, and the like.
[0064]
The molar ratio of single-stranded RNA and single-stranded DNA or derivative thereof in the annealing reaction is not particularly limited as long as the annealing reaction proceeds, but from the viewpoint of reaction efficiency, it is about 1: 1 to 1: 2.5. It is preferable.
After annealing single-stranded RNA and single-stranded DNA or a derivative thereof, the annealing product is treated with RNA ligase to link the 3 ′ end of single-stranded RNA with the 5 ′ end of single-stranded DNA or derivative thereof. Is done.
[0065]
The RNA ligase used in the present invention may be any RNA ligase that can link two single-stranded nucleic acids. Preferably, T4 RNA ligase can be used.
In addition, when an appropriate solution for the RNA ligase is used as the solution for annealing, the solution containing the annealing product can be used as it is for the ligase reaction, otherwise, the annealing product is used. Is recovered by an ordinary nucleic acid purification method and then dissolved in an RNA ligase buffer to prepare a solution for ligase reaction.
[0066]
The conditions for the ligation reaction (ligase reaction) may be any conditions as long as the activity of the RNA ligase used is exhibited. For example, a suitable buffer (for example, T4 RNA ligase buffer (50 mM Tris-HCl, pH 7.5, 10 mM) MgCl2, 10 mM DTT, 1 mM ATP), etc.) or a reaction at a constant temperature of 25 ° C., or a cycle of 25 ° C. for 30 minutes and 45 ° C. for 2 minutes followed by a reaction at 25 ° C. for 30 minutes. Can do. The temperature and reaction time shown here are merely examples, and can be appropriately changed so as to increase the reaction efficiency.
[0067]
After the reaction, template RNA can be obtained by purifying the reaction product by conventional methods such as phenol extraction and ethanol precipitation. Here, when polyethylene glycol or the like is included in the spacer, phenol extraction cannot be used. Therefore, a purification method in which ethanol precipitation is performed after purification using a silica-gel column such as RNeasy kit (manufactured by QIAGEN) is used. It is preferable to use it. The template RNA itself thus obtained is also within the scope of the present invention.
[0068]
(Iii) Translation of template RNA
An IVV molecule can be prepared by introducing the template RNA described in (ii) above into a protein translation system and translating the single-stranded RNA into a protein.
Transcriptional translation systems for artificially generating the protein that it encodes from nucleic acids are known to those skilled in the art. Specifically, a cell-free protein synthesis system in which a component having protein synthesis ability is extracted from an appropriate cell, and the target protein is synthesized using the extract. Such a cell-free protein synthesis system includes elements necessary for a transcription / translation system such as a ribosome, an initiation factor, an elongation factor and tRNA.
[0069]
Such cell-free protein synthesis systems (systems derived from cell lysates) include cell-free translation systems composed of prokaryotic or eukaryotic extracts, such as Escherichia coli, rabbit reticulocyte extract, wheat germ. An extract or the like can be used, but any may be used as long as it produces the target protein from DNA or RNA. Cell-free translation systems that are commercially available as kits can be used, such as rabbit reticulocyte extract (Rabbit Reticulocyte Lysate Systems, Nuclease Treated, Promega) or wheat germ extract (PRETEIOS, TOYOBO). Manufactured by Wheat Germ Extract, manufactured by Promega).
[0070]
As the protein translation system, live cells may be used. Specifically, prokaryotic or eukaryotic organisms such as E. coli cells may be used.
The cell-free translation system or living cells are not limited as long as protein synthesis is performed by adding or introducing a nucleic acid encoding a protein therein.
In the present invention, a template RNA is introduced into a translation system as described above, a single-stranded RNA is translated into a protein, and then a ribosome is removed to produce an IVV molecule comprising RNA and the protein encoded by the RNA. can do.
[0071]
(3) Transport peptide screening method using in vitro viral molecules
(I) Reverse transcription reaction
The IVV molecule obtained in the above (2) can maintain the stability of the nucleic acid part by reverse-transcription of this RNA part to make a hybrid with DNA. Moreover, since it is obtained as an IVV molecule in which the nucleic acid part and the protein part are all covalently bonded, it is preferably used as a molecule for searching for a transport peptide. Reagents and reaction conditions necessary for the reverse transcription reaction are well known to those skilled in the art, and can be appropriately selected as necessary. The primer used for reverse transcription is preferably performed using the “primer sequence for reverse transcription of single-stranded RNA” described in (2) (ii) above.
In this reverse transcription reaction, by using dNTP to which a labeling substance such as a fluorescent substance is added as a substrate, the labeling substance is introduced into the obtained complementary strand, and the IVV molecule can be labeled.
[0072]
(Ii) Step of contacting the target cell with the IVV molecule group
As a screening method for the transport polypeptide of the present invention, the IVV molecule or group of IVV molecules prepared in the above (2) is brought into contact with the target cell, the IVV molecule is introduced into the cell or nucleus, and introduced into the cell. A method for analyzing IVV molecules can be mentioned.
[0073]
Here, the target cell may be any cell as long as it is for introducing the target substance. Specific examples include prokaryotic cells, yeast cells, eukaryotic cells, plant cells, human or mammalian cells. Furthermore, embryonic cells, established cultured cells, human lung, trachea, skin, muscle, brain, liver, heart, spleen, bone marrow, thymus, bladder, lymph, blood, pancreas, stomach, kidney, ovary, testis, rectum, peripheral Alternatively, cells obtained from organs such as the central nervous system, eye, cartilage, or endothelium, cultured cells thereof, and cancer cells can be used. Examples of such cells include Chinese hamster fibroblasts (CHO cells: Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 77, 4216 (1980), African green monkey kidney-derived cells (COS7: ATCC: CRL1651), human uterus. Cervical cancer-derived cells (HeLa cells: Cancer, Res., 12, 264-265 (1952)), human leukemia T lymphoma cells (Jurkat cells: ATCC: TIB-152)) and the like. Of these, human cervical cancer-derived cells and human leukemia T lymphoma cells are preferably used. Moreover, what made said cell into a special state etc. can be used. Special states include, for example, a state in which a foreign gene has been introduced, a state in which a foreign gene has been expressed, a state in which cells have been stimulated with drugs, or cells that have been cultured and differentiated under appropriate conditions. State.
[0074]
A method for bringing the target cell into contact with the IVV molecule prepared in the above (2) is not particularly limited, but a method of culturing the target cell by an appropriate method in the presence of the IVV molecule is preferably used. The culture method, the amount of IVV molecule added, the culture temperature, the culture time, and the like can be appropriately selected depending on the target cells, IVV molecules, and the like. Specifically, when CHO cells are used as target cells, 105The cells are cultured in a HamF12 + 10% fetal bovine serum medium or the like so that they become individual, the cells are washed with PBS or the like, and then PBS or the like containing 1 to 100 nM of IVV molecules is added, and preferably placed at ice-cooled to 37 ° C. And a method of culturing for 1 to several hours.
[0075]
(Iii) Step of amplifying nucleic acid part of cell or nuclear IVV molecule into which IVV molecule has been introduced, and step of identifying transport polypeptide
After contacting the IVV molecule with the target cell, the nucleic acid portion of the IVV molecule in the cell or nucleus into which the IVV molecule has been introduced is amplified. Cells into which IVV molecules have been introduced may be detected and separated, or may be used in the nucleic acid portion amplification step described below even if cells that have not been introduced are mixed. In any case, it is desirable to confirm that there are cells into which IVV has been introduced in the culture system. In addition, since a state where a large number of IVV molecules are attached to the cell surface is also conceivable, it is preferable to confirm the state of the cells and the IVV molecules.
[0076]
The detection method of the IVV molecule may be any method as long as it is clear that the IVV molecule is present outside the cell, cell or nucleus. Specifically, the method for detecting the labeling substance (1) above is preferably used. When a fluorescent substance or a fluorescent protein is used as the labeling substance, flow cytometry or a fluorescence microscope can be used as the detection means. In addition, when an enzyme for performing a color assay is used, it can be detected by a color assay to which a necessary substrate or the like is added. Furthermore, as will be described later, PCR can be performed using DNA extracted from cells as a template to detect that the nucleic acid portion of the IVV molecule can be amplified as an indicator.
[0077]
In any method, it is preferable to perform the detection after washing IVV molecules that are not introduced into cells or nuclei but are attached to the cell surface. The washing method can be appropriately selected from known methods for washing cells. Specifically, for example, treatment with a nuclease such as acid or DNaseI is preferably used. In addition, when performing detection by flow cytometry, it is preferable that the adherent cells after culture be treated with trypsin.
[0078]
As a method for confirming that an IVV molecule is introduced into a cell or nucleus, an IVV molecule attached to the cell surface is distinguished from an IVV molecule introduced into the cell or nucleus, and the IVV molecule is introduced into the cell or nucleus. Any method can be used as long as the cell into which the molecule is introduced can be confirmed. For example, when flow cytometry is used as a detection means, a similar contact process is performed with an IVV molecule containing a candidate polypeptide and an IVV molecule not containing the candidate polypeptide, and contacted with an IVV molecule containing the candidate polypeptide. When the fluorescence intensity of the obtained cell is stronger than the fluorescence intensity of the cell brought into contact with the IVV molecule not contained, a method of determining that the IVV molecule is introduced into the cell is used. Moreover, in the case of the detection method using a fluorescence microscope, the method etc. which observe the fluorescence emitted from the fluorescent substance which is a labeling substance in a cell or a nucleus are mentioned.
[0079]
Furthermore, as a method for separating cells in which IVV molecules have been introduced into cells or nuclei, a method in which cells with fluorescence detected by flow cytometry are separated with a cell sorter, or cells with fluorescence detected by a fluorescence microscope are laser-treated. For example, a method of separating using capture.
[0080]
With respect to a cell into which the IVV molecule thus obtained has been introduced, the nucleic acid part of the IVV molecule present in the cell or nucleus is amplified by polymerase chain reaction (PCR), and the nucleotide sequence thereof is analyzed, whereby the cell or nucleus It is possible to identify a polypeptide having a function of transporting a target substance. As a method for amplifying the nucleic acid part of an IVV molecule present in a cell or nucleus by polymerase chain reaction (PCR), all the nucleic acid components in the cell are extracted by a known method, and they are used as templates as the above ( Examples include a method in which PCR is performed using a primer comprising two base sequences capable of amplifying a base sequence encoding a candidate polypeptide in the single-stranded RNA described in 2). Here, extraction of the nucleic acid component in a cell can be performed using commercially available kits, such as Lyse-N-Go PCR Regent (made by PIERCE), for example. In addition, the extracted nucleic acid component is centrifuged at 5,000 to 15,000 rpm for 10 to 30 minutes, and then RNA is degraded using an RNA-degrading enzyme such as RNase H. Furthermore, the supernatant is ethanol precipitated. It is preferable to carry out PCR after purification, for example, because specific amplification of PCR occurs.
[0081]
Furthermore, it is also preferable to perform PCR after heat-treating the template obtained above at 90 to 100 ° C. for about 10 minutes, and if necessary, ice-cooling.
[0082]
When the above transport polypeptide is identified, it is not clear whether IVV having the amplified nucleic acid part was introduced into the cell or nucleus, or attached to the cell surface. Therefore, the DNA fragment amplified by PCR is separated and purified by a method known per se, and IVV is prepared again using the DNA fragment as a template DNA by the method described in (2) above. By carrying out the above, the transport polypeptide can be concentrated. Specifically, the candidate polypeptide encoded by the DNA fragment whose DNA amount increased in the second cycle by comparing the DNA fragment amplified by the PCR in the first cycle and the DNA fragment amplified in the second cycle PCR Is identified as having the function of transporting the target substance. In addition, by observing fluorescence in the cell or nucleus by the flow cytometry or microscope described above, comparing the first cycle with the second cycle, and confirming the enhancement of the fluorescence of IVV transported into the cell or nucleus, The selected transport polypeptide may be identified as having a function of transporting the target substance.
[0083]
A DNA fragment amplified by PCR containing a transport polypeptide is cloned according to a known method, and a base sequence encoding the transport polypeptide contained therein is identified by sequence analysis.
[0084]
(4) Analysis and utilization of selected transport polypeptides
The transport polypeptide thus selected and identified can be transported to the target cell by preparing a complex in which the transport polypeptide is bound to one or more target substances and bringing the complex into contact with the target cell.
The following examples further illustrate the present invention, but the present invention is not limited to the examples.
[0085]
【Example】
Example 1  Spacer production
The following modified DNA was synthesized using a DNA synthesizer as a spacer material.
DNA1: (thiol) (Spc) (Spc) (Spc) (Spc) CC (ZFP)
DNA2: (Pso) TACGCCAGCTGCACCCCCCGCCCCCCCCCCG (At) CCGC
DNA3: CCCGG (Ft) GCAGCTGGCGGTATAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
[0086]
(Thiol), (Spc), (Bt), (Ft), (At), and (Pso) in the above sequences are abbreviations of units, and all were introduced into the sequences using a synthesis reagent manufactured by Glen Research. . The abbreviations of these units, the names of the synthesis (introduction) reagents and their chemical names are as follows.
[0087]
(Thiol)
5'-Thiol-modifier C6
(S-Trityl-6-mercaptohexyl)-(2-cyanoeyl)-(N, N-diisopropyl)]-phosphoramidite
[0088]
(Spc)
Spacer Phosphoramidite18
18-O-Dimethyltrihexylethylenecol, 1-[(2-cyanethyl)-(N, N-diisopropyl)]-phosphoramidite
[0089]
(Ft)
Fluorescein-dT
5′-Dimethyloxylty-5- [N-((3 ′, 6′-dipivaloylfluoresceinyl) -aminohexyl) -3-acrylimido] -2′-deoxyUridine, 3 ′-[(2-cyanoethyyl-di, ro, p, )]-Phosphoramitite
[0090]
(At)
Amino-modifier C6 dT
5'-Dimethyltrityl-5-[[N- (trifluoroacelaminohexyl) -3-acrylimido] -2'-deoxyUridine, 3 '-[(2-cyanethylyl)-(N, N-diisopropytyl)]-phenyl
[0091]
(Pso)
Psoralen C6 Phosphoramidite
2- [4 '-(hydroxymethyl) -4,5', 8-trimethylpsoralen] -hexyl-1-O- (2-cyanethyl)-(N, N-disopropyl) -phosphoramidite
[0092]
Further, (ZFP) represents a Nα- (Nα-benzyloxyphenylphenyl) -puromycin residue, which was introduced into the sequence using a reagent synthesized as follows.
250 mg of puromycin dihydrochloride (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in 3 ml of water, and 2 ml of dimethoxyethane (DME) and 0.5 ml of 10% aqueous sodium carbonate solution were added. While stirring, a solution prepared by dissolving 200 mg (1.1 equivalent) of Z-Phe-OSu (manufactured by BACHEM) in 2 ml of DME was added, and 0.5 ml of 10% aqueous sodium carbonate solution was further added. After stirring for 1 hour at room temperature, the precipitated solid was collected on a glass filter, washed twice with 2 ml of 50% DME aqueous solution, twice with 2 ml of water and twice with 2 ml of cooled DME, and then dried with a vacuum pump. Nα- (Nα-benzyloxycarbonylphenylalanyl) -puromycin was obtained.
[0093]
(1) Preparation of spacer (T-splint3FA)
DNA2 (12 nmol) and DNA3 (12 nmol) were dissolved in 0.48 ml of TBS buffer (25 mM Tris-HCl, pH 7.0, 100 mM NaCl), heated at 85 ° C. for 40 seconds, and then allowed to cool at room temperature. After standing on an ice bath for 5 minutes, it was irradiated with a handy UV lamp (365 nm) for 8 minutes, and the reaction product was purified by reverse phase HPLC. This DNA (4 nmol) was dissolved in 15 μl of a 0.1 M disodium hydrogen phosphate aqueous solution, and 4 μl of 5 mM DMF solution of N- (6-maleimidocaproyloxy) succinimide (EMCS) (crosslinking agent; manufactured by Dojindo) was added for 20 minutes at room temperature. Stir with. A solution prepared by dissolving DNA1 (20 nmol) in 40 μl of 0.1 M phosphate buffer (pH 7.1) was added to this solution, and the mixture was further stirred at room temperature for 16 hours. The reaction product of DNA1, DNA2, and DNA3, which has been bound via a crosslinking agent, is isolated by reverse-phase high-performance liquid chromatography (reverse-phase HPLC), dissolved in 50 mM phosphate buffer (pH 8.0), and chymotrypsin solution The enzyme was added at a weight ratio of about 10% with respect to the substrate and allowed to stand at 36 ° C. for 1 hour. Purification by reverse phase HPLC gave T-splint3FA.
[0094]
Example 2  Production of IVV molecules
Production of IVV molecules was performed as follows according to the method described in Japanese Patent Application No. 2002-221405. The manufacturing method is shown in FIG.
(1) Template DNA construction and production of single-stranded RNA
An HIV TAT polypeptide was used as a known transport peptide, and a DNA encoding a part of Oct-1 (POU) was constructed downstream as a support (TTP: SEQ ID NO: 1). As a negative control, a DNA encoding only POU was constructed (TP: SEQ ID NO: 2). The above DNA sequence includes a DNA sequence (T7 promoter sequence) recognized by RNA polymerase of E. coli virus T7 having high transcription efficiency, a DNA sequence (Kozak sequence) recognized by eukaryotic ribosomes during translation, and a prokaryotic cell sequence. It has a (Shine-Dalgarno sequence) recognized by a ribosome upstream, and a FLAG sequence and a sequence (Y-tag) for linking to a spacer are encoded downstream thereof.
[0095]
A specific method for constructing TTP was carried out in accordance with the method described in JP-A No. 2003-70483. Specifically, it is as follows. A single-stranded DNA containing a TAT polypeptide was synthesized (SEQ ID NO: 3), and an equimolar number of double-stranded DNA (SEQ ID NO: 4) containing a POU sequence used as a support was extended under the following conditions without using a primer. A reaction cycle was performed. Using EX-Taq DNA Polymerase (manufactured by TAKARA), the reaction conditions were a cycle of 95 ° C. for 30 seconds, 64 ° C. for 20 seconds, and 72 ° C. for 20 seconds 25 times. The ligation product was ethanol precipitated, and the ligation product and a synthesized T7 promoter sequence and a single-stranded DNA containing the Kozak sequence (SEQ ID NO: 5) were ligated in the same manner as described above to obtain TTP DNA (SEQ ID NO: 1 ) 5 μg of the DNA prepared as described above was added per 100 μl of the reaction solution, and transferred to mRNA using an RNA synthesis kit Ribomax Large Scale RNA Production System (manufactured by Promega). In order to increase translation efficiency and to prevent degradation of mRNA, a cap analog (RNA Capping Analog; manufactured by Invitrogen) was added to a final concentration of 7.2 mM, and the 5 'side of mRNA was modified. In order to remove the cap analog and excess NTP (nucleotide triphosphate), ethanol precipitation was performed using a primer remover (Primer Remover; manufactured by Edge Biosystems).
[0096]
(2) Preparation of template RNA (linkage between mRNA and spacer)
Ligation of the spacer (T-splint3FA) prepared in Example 1 (1) and the mRNA prepared above was performed according to the method described in JP-A No. 2002-291491. Specifically, it is as follows.
[0097]
TP and TTP mRNA prepared in Example 2 (1) and a spacer were mixed at a ratio (molar ratio) of 1: 1.2 to 1.5, and T4 RNA ligase buffer (50 mM Tris-HCl, pH 7.5, 10 mM). MgCl2In order to increase specificity, DMSO (dimethylsulfoxide) was added as a denaturing agent to a final concentration of 5% in order to dissolve in 10 mM DTT, 1 mM ATP). The obtained mixture was annealed by cooling to 94 ° C. to 25 ° C. over 10 minutes using a PCR apparatus.
[0098]
Subsequently, T4 Polynucleotide Kinase (manufactured by BioLabs) and T4 RNA ligase (manufactured by Takara) were added to the above-mentioned annealed solution and reacted at 25 ° C. for 30 minutes to 2 hours.
After the reaction, the ligation product was purified using RNeasy Mini Kit (manufactured by QIAGEN). In order to confirm the efficiency of ligation, the sample was run under conditions of 4% acrylamide 8M urea denaturing gel electrophoresis, 65 ° C., 250 V, stained with Vistra Green (Amersham Pharmacia), and Molecular Imager (BioRad). ). Moreover, the fluorescence (Fluoroscein) introduced into the spacer was also confirmed. From this result, it was confirmed that the binding rate between mRNA and spacer (the formation rate of RNA-DNA conjugates) was 80 to 90%.
[0099]
(3) IVV molecule formation
To bind TP and TTP template RNA: 480 pmol using wheat germ cell-free translation system PROTEIOS (manufactured by TOYOBO) at 26 ° C. for 30 minutes, and to bind the translated peptide to puromycin (virionation) Final concentration is 40 mM MgCl2Salt was added so that it might become 1M KCl, and it was made to react at 26 ° C for 1 hour.
[0100]
(4) Purification of template RNA and IVV molecule from translation system
TP and TTP template RNA: 480 pmol was converted into an IVV molecule by the above-described method, and desalting was performed using Micro BioSpin Column-P6 (manufactured by Bio-Rad) to perform buffer exchange, followed by 1M NaCl, 100 mM Tris-HCl ( MAGNOTEX-SA (manufactured by Takara) 360 μl adjusted to pH 8.0), 10 mM EDTA, 0.25% Triton-X100, and bound with 9.6 nmol Biotinylated Oligo (dT) Probe (manufactured by Promega) Binding was performed at 4 ° C. for about 1 hour. Thereafter, the supernatant is taken and washed three times with washing buffer A (1M NaCl, 100 mM Tris-HCl (pH 8.0), 0.25% Triton-X100), and buffer B (500 mM NaCl, 100 mM Tris-HCl (pH 8. 0), washed once with 0.25% Triton-X100), washed once with buffer C (250 mM NaCl, 100 mM Tris-HCl (pH 8.0), 0.25% Triton-X100), then 120 μl of MilliQ water To obtain template RNA and Virion.
[0101]
Samples were run on a 5M urea-denatured 5% SDS-PAGE gel. Imaging was performed with Molecular Imager (manufactured by BioRad) using fluorescence (Fluoroscein) introduced into the spacer. The results are shown in FIG. FIG. 2A shows the result of TP, and FIG. 2B shows the result of TTP. Lane 1 is 6 μl of salt desalted after virionization, lane 2 is 10 μl of supernatant during purification from the translation system, lane 3 is 10 μl of washing solution during purification from the translation system, and lane 4 is from the translation system. 6 μl of the eluate at the time of purification, lane 5 is 1/18 of the beads after purification from the translation solution.
[0102]
(5) Reverse transcription reaction after purification of IVV molecule using spacer
For TP and TTP, the fraction eluted during IVV molecular purification using a spacer was reverse-transcribed using TrueScript II Reverse Transcriptase (Sawady). In addition, Cy5-dCTP (manufactured by Amersham Pharmacia) was incorporated together to increase the amount of fluorescence signal. Elution fraction in 360 μl 5 × RT Buffer: 144 μl, 10 mM ATP: 36 μl, 10 mM GTP: 36 μl, 10 mM TTP: 36 μl, 10 mM CTP: 7.2 μl, Cy5-dCTP: 36 μl, RNase Inhibitor (40 U / μl) 18 μl, RTase (100 U / μl) 36 μl and distilled water 10.8 μl were added and reacted at 50 ° C. for 1 hour.
[0103]
(6) Confirmation of Cy5-dCTP Introduction Reverse Transcription Reaction of Template RNA Using Spacer Cy5-dCTP introduction efficiency into template RNA was confirmed. TTP and TP template RNA were reverse transcribed with Cy5-dCTP (Amersham Pharmacia) and TrueScript II Reverse Transscriptase (Sawady). 10 pmol of template RNA, 5 × RT Buffer: 4 μl, 10 mM ATP: 1 μl, 10 mM GTP: 1 μl, 10 mM TTP: 1 μl, 10 mM CTP: 0.2 μl, Cy5-dCTP: 1 μl, RNase Inhibitor (40 U / μl) 0 0.5 μl and 1 μl of RTase (100 U / μl) were added and reacted at 50 ° C. for 1 hour. In addition, RNaseH (manufactured by TOYOBO) was added to those reacted under the same conditions, reacted at 37 ° C. for 30 minutes, and digested with RNA that had been annealed with DNA to confirm cDNA complementary to the remaining template RNA. . Each reaction product was run on an 8M urea-denatured 4% polyacrylamide gel, stained with VistraGreen (Amersham Pharmacia), and imaged with MolecularImager (BioRad). Fluorescence (Fluoroscein and Cy5) was also imaged.
[0104]
The results are shown in lane 6 of FIGS. 2A (TP) and B (TTP). As is clear from the figure, the reverse transcription product and the product treated with RNase H after the reverse transcription reaction were detected in the expected size, and the introduction of Cy5 into the cDNA strand was also confirmed. Furthermore, it was found that 1.5 to 2.5 Cy5-dCTP can be introduced per molecule under conditions that do not affect reverse transcription efficiency.
[0105]
(7) Purification of IVV molecule using anti-FLAG antibody
About TP and TTP, 720 μl of the reverse-transcribed reaction in Example 2 (5) was converted to final 50 mM Tris-HCl, 150 mM NaCl, 0.25% Triton-X100, 50 μg / ml BSA, 0.5 μg / ml tRNA. Prepared. This was bound to 20 μl of Protein G Sepharose beads (Amersham Pharmacia) bound with 52.5 μg of anti-FLAG M2 antibody (Sigma) at 4 ° C. for about 1 hour to overnight, and 3 times with 60 μl PBS. Washed and eluted 3 times with 20 μl of 100 μM 3 × FLAG peptide (manufactured by Sigma) to obtain IVV molecules. In order to confirm the purification efficiency, samples were run on a 5M urea-denatured 5% SDS-PAGE gel. Using fluorescence (Fluoroscein and Cy5) introduced in the spacer, imaging was performed with a Molecular Imager (BioRad). The results are shown in FIG. FIG. 2A shows the result of TP, and FIG. 2B shows the result of TTP. Each of the upper images was visualized with a Molecular Imager (BioRad) using fluorescence (Fluoroscein) introduced into the spacer, and the lower images are fluorescence (Cy5) introduced into the cDNA strand by reverse transcription reaction. ) Using a Molecular Imager (Bio-Rad). Lane 6 is 6 μl of the solution after reverse transcription reaction, lane 7 is 10 μl of supernatant after binding to anti-FLAG antibody, lane 8 is 10 μl of washing solution with PBS, lane 9 is 6 μl of eluate with FLAG peptide, and lane 10 is 1/8 of the beads after elution is shown. The samples in lanes 6 to 10 were added with RNase H (manufactured by TOYOBO), reacted at 37 ° C. for 30 minutes, and migrated with in vitro virus as cDNA. A highly purified virion solution could be obtained in the fraction eluted with FLAG peptide. This elution fraction was used for the intracellular transfer experiment.
[0106]
Example 3  Intracellular movement of IVV molecules
(Confirmation of intracellular migration using flow cytometry)
Add CHO cells to a 96-well plate.4Cells / well, using HamF12 + 10% fetal bovine serum medium, 37 ° C., 5% CO 22The cells were cultured for 2 to 3 days under the above conditions. This was washed twice with PBS, TP labeled with the fluorescent dye obtained in Example 2 and 2.43 pmol / 54 μl (45.0 nM) of TTP Virion were added, and incubated on ice for 1 hour. After washing twice with PBS, Trypsin-EDTA was added and incubated at 37 ° C. for 5 minutes. 200 μl of the medium was added thereto to stop the Trypsin reaction, and then collected by pipetting. The prepared cells were analyzed by flow cytometry. In the flow cytometry method, fluorescence was detected using FL1 for FITC and FL4 for Cy5. The results detected with Cy5 are shown in FIG.
[0107]
FIG. 3A plots the fluorescence intensity of Cy5 on the horizontal axis and the number of cells on the vertical axis. Compared with the fluorescence intensity detected in the cells to which PBS (containing no fluorescent substance) and TP Vision was added, the fluorescence intensity of the cells to which TTP Vision was added was significantly increased. This was comparable to the results of analysis with a fusion protein containing the same concentration of TAT polypeptide using known experimental methods. In addition, although it appears that the fluorescence intensity is slightly increased in TP Virion as compared with PBS, in the confirmation experiment of intracellular migration using a confocal microscope later, in the cells to which TP Virion was added, Fluorescence was not detected in the nucleus, but fluorescence was observed only on the cell surface in a part of the cell mass. From this, it is considered that the increase in fluorescence intensity observed in the cells to which TP Virion was added was due to TP Virion non-specifically attached to the cell surface, and TTP Virion was specifically transferred into the cell. It can be said.
[0108]
FIG. 3B shows the results of A plotted with the fluorescence intensity of Cy5 on the horizontal axis and the cell size on the vertical axis. It was confirmed that the fluorescence intensity of the cells was enhanced overall in the cells to which TTP Vision was added as in A. Similar results were obtained with Fluoroscein.
FIG. 3C quantifies the ratio of cells included in an area (range indicated by M in FIG. 3B) in which the fluorescence intensity is increased with respect to all cells.
[0109]
(Confirmation of intracellular migration using confocal microscope)
Intracellular movement treatment was performed in the same manner as in Example 3 (1) above, and then observed with a confocal microscope. In the cells to which TTP Virion was added, fluorescence was observed in the cells of all the cells, and in particular, strong fluorescence was observed in the nuclei, and there were some cells that accumulated in the nuclei. From this, it became clear that TTP Virion was taken up into cells and nuclei. On the other hand, in the cells to which TP Vision was added, almost no fluorescence was detected, but in the cells that partially formed cell clusters, fluorescence was observed only on the cell surface. From this, it is considered that the increase in fluorescence intensity observed in cells to which TP Virion was added in flow cytometry was due to TP Virion non-specifically attached to the cell surface, and TTP Virion was specifically intracellular. It can be said that it moved to.
[0110]
(Confirmation of recovery of intracellularly transferred IVV molecules using PCR)
As in Example 3 (1), intracellular transfer treatment was performed using 1.32 pmol of TTP and TP virion. The collected cells were washed with PBS and stored frozen at -80 ° C. 10 μl of Lyse-N-Go Buffer (Lyse-N-Go PCR Reagent: PIERCE) was added to the cells, and the cells were suspended. Subsequently, in order to destroy the cell membrane and the nuclear membrane, the suspension was heat-treated under the following conditions in accordance with the Lyse-N-Go PCR Reagent protocol.
65 ° C .: 30 seconds → 8 ° C .: 30 seconds → 65 ° C .: 90 seconds → 97 ° C .: 180 seconds → 8 ° C .: 60 seconds → 65 ° C .: 180 seconds → 97 ° C .: 60 seconds → 65 ° C .: 60 seconds → 80 ° C. : 60 seconds, make up to 50 μl with distilled water, add 1 μl of 10 U / μl RNase H (TOYOBO), incubate at 37 ° C. for 30 minutes, precipitate with ethanol, dissolve in 20 μl of distilled water The Vion collection liquid was used. This recovered solution was diluted 10 times, 102Double dilution, 103Double dilution, 104Double dilution, 105The sample was diluted twice and 2.5 μl was used as a sample for PCR.
[0111]
As a standard for quantification, CHO cells 106Suspend cells by adding 100 μl of Lyse-N-Go Buffer to each tube / tube, heat-treat the suspension in the same manner as the sample above, precipitate with ethanol, dissolve in 250 μl of distilled water, and add 2.5 μl of cell solution. (CHO cell 104Single-stranded TP, TTP template RNA cDNA of known concentration, 10-1091 μl of molecule / μl was added.
[0112]
PCR was performed with EX Taq DNA Polymerase (TaKaRa) using a sense primer (SEQ ID NO: 6) and an antisense primer (SEQ ID NO: 7) common to TTP and TP using these as templates. PCR conditions were 95 ° C / 30 sec, 68 ° C / 20 sec, and 72 ° C / 20 sec.
[0113]
Each 2.5 μl (1/10 volume) of the above PCR product was run on a 2% -agarose gel, stained with ethidium bromide, and then imaged with Molecular Imager (BioRad) to detect the amplification product band. The sample was quantified in comparison with the standard for quantification.
[0114]
The results are shown in FIG. In FIG. 4, the upper part shows TTP and the lower part shows TP. Lane M shows a molecular weight marker, and lanes (1) to (9) are quantification standards ((1): template RNA-cDNA 10 molecules, (2): template RNA-cDNA 10).2Molecule, (3): Template RNA-cDNA 103Molecule, (4): Template RNA-cDNA 104Molecule, (5): Template RNA-cDNA 105Molecule, {circle around (6)}: Template RNA-cDNA 106Molecule, (7): Template RNA-cDNA 107Molecule, (8): Template RNA-cDNA 108Molecule, {9}: Template RNA-cDNA 109Lane (10) (circle numbers in the figure, hereinafter the same) to (14) are samples after addition of TP or TTP Virion to the cells ((10): 2 × 10), respectively.-5μl addition, (11): 2 × 10-4μl addition, (12): 2 × 10-3μl addition, (13): 2 × 10-2μl addition, (14): 0.2 μl addition). Further, as a result of quantification from the intensity of each band, amplification by PCR was not observed in cells to which PBS was added instead of Virion. In the case of TTP Virion, it is 4.52 × 10 4 in 20 μl of the total recovered solution after adding Virion.8The number of added TTP virions (7.95 × 10111-1.76 × 10 of the molecule)3Has been recovered. On the other hand, in the case of TPVision, 3.91 × 10 6 is contained in 20 μl of the total recovery solution after the addition of Vilion.7The number of added TP virions (7.95 × 10111 to 2.03 × 10 of the molecule)4Has been recovered. As a result, TTP Viron was recovered about 12 times more than TP Virion, which indicates that TTP Virion is concentrated about 12 times higher than TP Virion in the analysis using PCR. ing.
[0115]
(4) PCR product cloning and nucleotide sequence analysis
Each PCR product was cloned using the cells to which TTP Virion and TP Virion obtained in Example 3 (3) above were added as samples (Promega Corporation: pGEM-T Easy Vector Systems was used), and nucleotide sequence analysis was performed. I went (consigned to Sawasdee Technology). As a result of the base sequence analysis, only TTP Virion gene was confirmed from the cells to which TTP Virion was added, and only TP Virion gene was confirmed from the cells to which TP Virion was added.
[0116]
Example 4  Examination of amplification conditions of Virion in cell fluid by PCR
When performing PCR using template RNA or Virion contained in cell fluid as a template, the cell suspension contains a large amount of disrupted cell-derived substances (proteins, nucleic acids, etc.), which can interfere with PCR. Sex is conceivable. Therefore, a method for preparing a sample capable of efficiently amplifying a template contained in a cell solution was examined.
[0117]
(1) Examination of PCR template recovery conditions from cell fluid
10-10To 10-1To 1 μl of pmol / μl template RNA, 5 μl of Lyse-N-Go PCR Reagent as a cell lysate (PIERCE) and 1 μl of 2 u / μl RNase H (TOYOBO) were added and incubated at 37 ° C. for 30 minutes. . Next, half the amount was subjected to PCR as it was, half the amount was subjected to ethanol precipitation and then dissolved in 3.5 μl of distilled water and then subjected to PCR. PCR was performed with EX Taq DNA Polymerase (TaKaRa) using a sense primer (SEQ ID NO: 8) specific for TTP and a common primer (SEQ ID NO: 9) as an antisense primer. As PCR conditions, a cycle of 94 ° C./30 sec, 60 ° C./20 sec, 72 ° C./60 sec was repeated 25 to 35 times.
The result is shown in FIG. 5A. (−) Shows no ethanol precipitation operation, and (+) shows an ethanol precipitation operation. As a result, PCR amplification efficiency was better with ethanol precipitation.
[0118]
(2) Examination of PCR conditions using Virion containing cell fluid
10 to 105Molecular TTP Virion: 5 × 10 in 1 μl4After adding 2.5 μl of each cell suspension and allowing to stand at 4 ° C. for 1 hour, 6.5 μl of Lyse-N-Go PCR Reagent was added and heat-treated. 140 μl of PBS was added to this and then centrifuged at 8,000 rpm for 10 minutes to remove cell clumps, which were treated with RNase H and ethanol precipitated, respectively, and dissolved in 5 μl of distilled water. Subsequently, PCR was performed with TAT-specific primers (SEQ ID NOs: 8 and 9) in the same manner as in Example 4 (1).
[0119]
The result is shown in FIG. 5B. (-) Indicates no centrifugal operation, and (+) indicates a centrifugal operation. From this result, it was found that the PCR amplification efficiency was better when the cell solution was centrifuged to remove the cell mass after cell lysis.
[0120]
At this time, in order to remove amplification products other than TTP that seem to be derived from the cell genome, in addition to the above, when the cell fluid was further treated at 98 ° C. for 10 minutes, no amplification product derived from the cell genome was detected. . The result is shown in FIG. 5C. (-) Indicates that no heat treatment was performed, and (+) indicates that heat treatment was performed.
[0121]
The results of Example 4 are all obtained by running 2.5 μl (1/10 volume) of each PCR product on a 2% -agarose gel, staining with ethidium bromide, and imaging with MolecularImager (manufactured by BioRad). Detected.
[0122]
Example 5  Selection of TTP Virion from TP and TTP Virion Mixed Pool
Two sets of 50 μl of TP and TTP Virion prepared in Example 2 were prepared at the following mixing ratio.
(1) TP: 5.65 × 1011Molecule / TTP: 106molecule
(2) TP: 5.65 × 1011Molecule / TTP: 104molecule
(3) TP: 5.65 × 1011Molecule / TTP: 103molecule
(4) TP: 5.65 × 1011Molecule / TTP: 102molecule
(5) TP: 5.65 × 1011Molecule / TTP: 10 molecules
Of the two sets, one set was added to the cells, and the other set was used as a sample before selection.
[0123]
Virion for cell addition was added to the cells in the same manner as in Example 3 (1) and reacted at 4 ° C. for 1 hour. After the intracellular transfer reaction, the recovered cells were washed with PBS and stored frozen at −80 ° C. 20 μl of PBS and 20 μl of Lyse-N-Go Buffer (manufactured by Lyse-N-Go PCR Reagent: PIERCE) were added to the cells, and the cells were suspended. Next, in the same manner as in Example 3 (1), the suspension was heat-treated according to the Lyse-N-Go PCR Reagent protocol in order to destroy the cell membrane and the nuclear membrane. This was diluted to 200 μl with distilled water, 1 μl of 10 U / μl RNase H (manufactured by TOYOBO) was added, and the mixture was incubated at 37 ° C. for 30 minutes. Thereafter, the mixture was centrifuged at 8,000 rpm for 10 minutes with a small high-speed centrifuge, and the supernatant was collected. This supernatant was precipitated with ethanol and then dissolved in 20 μl of distilled water to obtain a Vion recovery solution. This recovered solution was diluted 10 times, 102Double dilution, 103Double dilution, 104Double dilution, 105A 2.5-fold dilution was used as a sample for PCR. In addition, the sample was heat-treated at 98 ° C. for 10 minutes before PCR. Samples for selection were prepared in the same manner.
[0124]
First, a sample derived from this Virion-added cell was compared and analyzed using TTP and a common sense primer (SEQ ID NO: 10) and a common antisense primer (SEQ ID NO: 9). In the same manner as in Example 3, 2.5 μl of the above Vion recovery solution was serially diluted by 10 times 102103104Twenty-five cycles of amplification were performed using 2.5 μl of each diluted solution as a template. Each 2.5 μl (1/10 volume) of this PCR product was run on a 2% -agarose gel, stained with ethidium bromide, and then imaged with Molecular Imager (manufactured by BioRad) to detect the amplification product band, Samples were quantified in comparison to quantitation standards.
[0125]
The result is shown in FIG. 6A. As shown in FIG. 6A, when the common primer (SEQ ID NOs: 9 and 10) was used, only TP was detected regardless of before and after addition of Virion cells. Prior to the addition, the amount of TP was quantified from the band intensity.11Calculated to include molecules. When the amount of TP after addition of the cells was quantified from the band intensity, it was 7.2 × 10 6 in 20 μl of the total recovered solution.7Calculated to include molecules. From this, the added TP Virion is about 1/10 by washing.4It can be seen that the number decreased. Moreover, although TTP amplification was not confirmed in this result, even if TTP was amplified from the principle of PCR, in order to confirm amplification with this common primer (SEQ ID NOs: 9 and 10), It seems to be below detection sensitivity.
[0126]
From this, PCR amplification of this PCR product was performed using a sense primer specific to TTP (SEQ ID NO: 8) to confirm TTP amplification. A common primer (SEQ ID NO: 9) was used as an antisense primer. 1032.5 μl of the Virion collection solution before addition of the diluted cells was amplified with a common primer (SEQ ID NOs: 9 and 10).3After doubling dilution, 2.5 μl was amplified for 35 cycles with TAT-specific primers (SEQ ID NOs: 8 and 9). Further, the recovered Villion solution after addition of the cells was amplified with a common primer (SEQ ID NOs: 9 and 10), and this PCR product was amplified by 103Dilute by a factor of 35 and amplify for 35 cycles with TAT-specific primers (SEQ ID NOs: 8 and 9). The result is shown in FIG. 6B. The detection sensitivity of TTP using TAT-specific primers (SEQ ID NOs: 8 and 9) is 10 before cell addition.4Whereas it was a molecule, a TTP band could be detected from 10 molecules after addition of cells. This is because the TTP Virion was specifically transferred into the cell, and the TTP Virion was about 10 in the TP and TTP Virion mixed Pool.3It shows that it was double concentrated.
[0127]
Furthermore, by repeating the process of re-IVV molecularizing the PCR amplification product of TTP Virion-enriched TP and TTP Virion mixed Pool and adding it to the cell, a small amount of TTP Virion (the sequence that moves into the cell and nucleus) Molecule) is selected from a large amount of TP Virion (a molecule including a sequence that does not migrate into the cell), and finally, a Pool of a large amount of TTP Virion (a molecule that includes a sequence that migrates into the cell and nucleus) is obtained. It is considered possible.
[0128]
Example 6  Examination of washing method of IVV molecules non-specifically attached to cells
TTP (or a molecule containing a sequence that moves into the cell and nucleus) In order to increase the selection efficiency of Virion, in order to remove adhesion of nonspecific template RNA and Virion to the cell membrane surface, At the time of cell collection, degradation of template RNA and Virion by DNase I was attempted.
[0129]
CHO cells are 10 in 96 well plates.4Cells / well, using HamF12 + 10% fetal bovine serum medium, 37 ° C., 5% CO 22The cells were cultured for 2 to 3 days under the above conditions. After washing this with PBS, TP Virion labeled with the fluorescent dye prepared in Example 2: 1.0 × 1011Molecule / 60 μl or TTP Virion: 3.0 × 1010Molecule / 60 μl was added and incubated on ice for 1 hour.
[0130]
(Normal condition)
After removing the supernatant, the plate was washed with PBS, added with 0.25% Trypsin-EDTA: 50 μl, incubated at 37 ° C. for 5 minutes, added with 50 μl of medium to stop the Trypsin reaction, and then pipetting. After collection and washing with PBS, the precipitate was stored frozen at -80 ° C.
[0131]
(DNase treatment)
After removing the supernatant, it was washed 3 times with PBS, 2Units DNase I (Amersham Pharmacia) and 10 mM MgCl2After adding 100 μl of PBS containing 37 μm and incubating at 37 ° C. for 30 minutes, 50 μl of medium was added to stop the Trypsin reaction, and then pipetting was performed to collect, and the precipitate was washed with PBS. Cryopreserved at ℃.
[0132]
(DNase + EDTA treatment)
After removing the supernatant, it was washed 3 times with PBS, 2Units DNase I (Amersham Pharmacia) and 10 mM MgCl2After adding 100 μl of PBS and incubating at 37 ° C. for 30 minutes, DNase I was inactivated by adding 1/10 amount of 25 mM EDTA, and 50 μl of medium was added thereto to stop the Trypsin reaction. After collecting by pipetting and washing with PBS, the precipitate was stored frozen at -80 ° C.
[0133]
Each of the above samples was analyzed by PCR using common primers (SEQ ID NOs: 9 and 10) in the same manner as in Example 5. Under each condition, 3 samples (each 1 to 3) were analyzed independently, and PCR was performed twice. Each 2.5 μl (1/10 volume) of this PCR product was run on a 2% -agarose gel, stained with ethidium bromide, and then imaged with Molecular Imager (manufactured by BioRad) to detect the amplification product band, The sample was quantified in comparison with the standard for quantification as in Example 3.
[0134]
FIG. 7A shows the result of TP and B shows the result of TTP. In FIG. 7A, lane M represents a molecular weight marker, and lanes (1) to (8) in the left and right diagrams are for quantification ((1): template RNA-cDNA 10).2Molecule (2): Template RNA-cDNA 103Molecule, (3): Template RNA-cDNA104Molecule, (4): Template RNA-cDNA 105Molecule, (5): Template RNA-cDNA 106Molecule, {circle around (6)}: Template RNA-cDNA 107Molecule, (7): Template RNA-cDNA 108Molecule, (8): Template RNA-cDNA 109Molecule). Lanes (9) and (10) in the left and right diagrams show the results of PCR using the TP Virion recovery solution before addition to the cells as a template (recovered solution of 10).3Double dilution: (9), recovering solution 104Double dilution: (10)). The left lanes (11) to (13) are normal conditions: 1 to 3, the left lanes (14) to (16) are DNase treatments: 1 to 3, and the right lanes (11) to (13). Indicates DNase + EDTA treatment: 1-3.
[0135]
As a result of quantifying the virion included from each band intensity, the TP virion is 1.4 × 10 6 under normal conditions.61/10 of the amount of TP Virion recovered and added4Met. When the DNase process is performed, the TP Vision is 4.9 × 10.4It was found that the molecules were recovered and about 30 times as much TP Vion could be removed by the Dnase treatment as compared with the above normal conditions. Furthermore, when DNase + EDTA treatment is performed, TP Vision is 1.3 × 105It was found that the molecules were recovered and about 10 times as much TP Vion was removed by the Dnase + EDTA treatment as compared with the normal condition.
[0136]
From these facts, DNase treatment was most effective in removing TP Vision, and DNase treatment had an effect of removing TP Vision about 30 times that in normal conditions. This is considered that DNase decomposed | disassembled TP Virion adhering to the cell surface. In addition, the addition of EDTA treatment decreased the effect of removing TP Vision by about 3 times compared to DNase treatment alone. In the case of only DNase treatment, DNase remaining during the subsequent washing operation worked to decompose Virion. However, DNase was deactivated by the addition of EDTA treatment, and it was considered that decomposition during the washing operation was not performed. From the above, when TP Virion is used, it can be understood that TP Virion non-specifically attached to the cell surface is decomposed by DNase treatment, and the amount of collected Virion is reduced by 10 times or more compared to normal conditions. It was. This indicates that the concentration efficiency is 10 times better than before.
[0137]
In FIG. 7B, lane M represents a molecular weight marker, and lanes (1) to (8) in the left and right diagrams are for quantification ((1): template RNA-cDNA 10).2Molecule (2): Template RNA-cDNA 103Molecule, (3): Template RNA-cDNA 104Molecule, (4): Template RNA-cDNA105Molecule, (5): Template RNA-cDNA 106Molecule, {circle around (6)}: Template RNA-cDNA 107Molecule, (7): Template RNA-cDNA 108Molecule, (8): Template RNA-cDNA 109Molecule). Lanes (9) and (10) in the left and right diagrams show the results of PCR using the TP Virion recovery solution before addition to the cells as a template (recovered solution of 10).3Double dilution: (9), recovering solution 104Double dilution: (10)). The left and right lanes (11) show normal condition 1, lane (12) shows DNase process 1, and lane (13) shows DNase process + EDTA process 1.
[0138]
As a result of quantifying the virions contained from the respective band intensities, the TTP virion was 6.7 × 10 6 under normal conditions.61 to 5.5 × 10 times the amount of TTP virion before molecular recovery and addition to cells3It was twice. In addition, when the DNase treatment is performed, the TTP version is 1.4 × 1071 to 2.6 × 10 of TTP virion amount before molecular recovery and addition to cells3It was twice. Furthermore, when DNase + EDTA processing is performed, TTP version is 2.1 × 1071 to 1.8 × 10 of the amount of TTP virion before the molecule is recovered and added to the cell3It was twice.
[0139]
From the above, it was found that when TTP Virion was used, TTP Virion incorporated into cells was not decomposed even when DNase treatment was performed. DNase treatment does not degrade TTP virions (or molecules containing intracellular and nuclear translocation sequences) that have migrated into cells, while TP virions (or cells and nuclei attached to cell membranes do not migrate into cells). It was found that only TTP virions (or molecules containing intracellular and nuclear transfer sequences) can be efficiently recovered and amplified by PCR. From the above results, it is considered useful for selection of molecules containing intracellular and nuclear translocation sequences from IVV molecular libraries.
[0140]
【The invention's effect】
According to the present invention, a method for efficiently screening a polypeptide having an activity of transporting a biologically active substance such as a polypeptide or a nucleic acid into a cell or nucleus is provided. According to this method, since polypeptides having various amino acid sequences can be comprehensively screened, polypeptides having higher transport efficiency than existing transport polypeptides and polypeptides having cell-specific transport activity are obtained. It is highly possible.
[0141]
[Sequence Listing]
Figure 2005013073
Figure 2005013073
Figure 2005013073
Figure 2005013073
Figure 2005013073

[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a method for constructing IVV that can be used in the present invention.
FIG. 2 shows the construction results of IVV produced according to the method of the present invention.
FIG. 3 shows the results of confirming intracellular translocation of IVV molecules according to the method of the present invention.
FIG. 4 shows the results of confirming the recovery of IVV molecules migrated into cells according to the method of the present invention using PCR.
FIG. 5 shows the results of examining optimum conditions for amplifying Virion in cell fluid by PCR according to the method of the present invention.
FIG. 6 shows the results of selecting a TTP Vision from a TP and TTP Virion mixed Pool according to the method of the present invention.
FIG. 7 shows the results of examining a method for washing IVV molecules non-specifically attached to cells according to the method of the present invention.
FIG. 8 shows an overview of the method of the present invention.

Claims (22)

2〜100アミノ酸残基からなる候補ポリペプチドを含むタンパク質部と、該候補ポリペプチドをコードする塩基配列、及び該ポリペプチドにより標的細胞内へ輸送される目的物質またはそれをコードする塩基配列を含む核酸部とを含み、該タンパク質部のC末端と該核酸部の3’末端とが直接共有結合をしていることを特徴とする輸送ポリペプチドのスクリーニングに用いるための分子。A protein part containing a candidate polypeptide consisting of 2 to 100 amino acid residues, a base sequence encoding the candidate polypeptide, a target substance transported into the target cell by the polypeptide, or a base sequence encoding the same A molecule for use in screening for a transport polypeptide, comprising a nucleic acid part, wherein the C-terminus of the protein part and the 3 ′ end of the nucleic acid part are directly covalently bonded. 2〜100アミノ酸残基からなる候補ポリペプチドと該ポリペプチドにより標的細胞内へ輸送される目的タンパク質との融合タンパク質を含むタンパク質部と、該候補ポリペプチドをコードする塩基配列及び該目的タンパク質をコードする塩基配列を含む核酸部とを含み、該タンパク質部のC末端と該核酸部の3’末端とが直接共有結合をしていることを特徴とする、請求項1に記載の分子。A protein part comprising a fusion protein of a candidate polypeptide consisting of 2 to 100 amino acid residues and a target protein transported into the target cell by the polypeptide; a base sequence encoding the candidate polypeptide; and the target protein 2. The molecule according to claim 1, wherein the molecule comprises a nucleic acid part containing a base sequence to be processed, and the C-terminal of the protein part and the 3 ′ end of the nucleic acid part are directly covalently bonded. 2〜100アミノ酸残基からなる候補ポリペプチドを含むタンパク質部と、該候補ポリペプチドをコードする塩基配列を含み、かつ該ポリペプチドにより標的細胞内へ輸送される非タンパク性目的物質が結合した核酸部とを含み、該タンパク質部のC末端と該核酸部の3’末端とが直接共有結合をしていることを特徴とする、請求項1に記載の分子。A nucleic acid comprising a protein part containing a candidate polypeptide consisting of 2 to 100 amino acid residues, a base sequence encoding the candidate polypeptide, and a nonprotein target substance that is transported into the target cell by the polypeptide The molecule according to claim 1, wherein the C-terminal of the protein part and the 3 'end of the nucleic acid part are directly covalently bonded. 上記核酸部が、候補ポリペプチドをコードする塩基配列と目的タンパク質をコードする塩基配列を有する核酸の3’末端に、スペーサーを介して核酸誘導体が結合したものであることを特徴とする請求項2に記載の分子。The nucleic acid part is a nucleic acid derivative bound to a 3 'end of a nucleic acid having a base sequence encoding a candidate polypeptide and a base sequence encoding a target protein via a spacer. Molecule described in 1. 上記核酸部が、候補ポリペプチドをコードする塩基配列を有する核酸の3’末端に、スペーサーを介して核酸誘導体が結合したものであり、さらに該スペーサーに非タンパク性目的物質が結合したものであることを特徴とする請求項3に記載の分子。The nucleic acid part is a nucleic acid derivative bound to the 3 ′ end of a nucleic acid having a base sequence encoding a candidate polypeptide through a spacer, and further a non-protein target substance is bound to the spacer. The molecule according to claim 3, wherein 上記分子がさらに標識物質を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の分子。The molecule according to any one of claims 1 to 5, wherein the molecule further contains a labeling substance. 上記標識物質がスペーサーに結合していることを特徴とする請求項6に記載の分子。The molecule according to claim 6, wherein the labeling substance is bound to a spacer. 上記標識物質が、核酸部に含まれるヌクレオチド残基および/または目的タンパク質をコードする塩基配列を有する核酸の相補鎖を構成するヌクレオチド残基に結合していることを特徴とする請求項6に記載の分子。The said labeling substance is couple | bonded with the nucleotide residue which comprises the complementary strand of the nucleic acid which has the nucleotide residue contained in a nucleic acid part, and / or the base sequence which codes the target protein, It is characterized by the above-mentioned. Molecule. 上記タンパク質部が、2〜100アミノ酸残基からなる候補ポリペプチドと、該候補ポリペプチドを無細胞翻訳系で発現させることを可能とする支持体蛋白質との融合タンパク質を含むものであることを特徴とする請求項2に記載の分子。The protein part includes a fusion protein of a candidate polypeptide consisting of 2 to 100 amino acid residues and a support protein that allows the candidate polypeptide to be expressed in a cell-free translation system. The molecule according to claim 2. 上記候補ポリペプチドがランダムなアミノ酸配列からなることを特徴とする、請求項1〜9のいずれかに記載の分子または該分子の群。The molecule or group of molecules according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the candidate polypeptide consists of a random amino acid sequence. 2〜100アミノ酸残基からなる候補ポリペプチドをコードする塩基配列、および該ポリペプチドにより標的細胞内へ輸送される目的物質またはそれをコードする塩基配列を有する核酸の3’末端に、スペーサーを介して核酸誘導体が結合していることを特徴とする核酸。A nucleotide sequence encoding a candidate polypeptide consisting of 2 to 100 amino acid residues, and a target substance transported into the target cell by the polypeptide or a nucleic acid having a nucleotide sequence encoding the target substance via a spacer And a nucleic acid derivative bound thereto. 2〜100アミノ酸残基からなる候補ポリペプチドをコードする塩基配列、および該ポリペプチドにより標的細胞内へ輸送される目的タンパク質をコードする塩基配列を含む核酸の3’末端に、スペーサーを介して核酸誘導体が結合していることを特徴とする、請求項11に記載の核酸。Nucleic acid via a spacer at the 3 ′ end of a nucleic acid comprising a base sequence encoding a candidate polypeptide consisting of 2 to 100 amino acid residues and a base sequence encoding a target protein transported into the target cell by the polypeptide The nucleic acid according to claim 11, wherein the derivative is bound thereto. 2〜100アミノ酸残基からなる候補ポリペプチドをコードする塩基配列を含む核酸の3’末端に、スペーサーを介して核酸誘導体が結合したものであり、さらに該スペーサーに、該ポリペプチドにより標的細胞内へ輸送される目的物質が結合したものであることを特徴とする、請求項11に記載の核酸。A nucleic acid derivative is bound to the 3 ′ end of a nucleic acid containing a base sequence encoding a candidate polypeptide consisting of 2 to 100 amino acid residues via a spacer, and the polypeptide is further bound to the target cell by the polypeptide. The nucleic acid according to claim 11, wherein a target substance to be transported to a nucleic acid is bound. 上記スペーサーが標識物質を含むことを特徴とする、請求項11〜13のいずれかに記載の核酸。The nucleic acid according to any one of claims 11 to 13, wherein the spacer contains a labeling substance. 上記候補ポリペプチドがランダムなアミノ酸配列からなることを特徴とする、請求項11〜14のいずれかに記載の核酸または該核酸の群。15. The nucleic acid or group of nucleic acids according to any one of claims 11 to 14, characterized in that the candidate polypeptide consists of a random amino acid sequence. 請求項11〜15のいずれかに記載の核酸または該核酸の群をタンパク質合成系において転写/翻訳することを特徴とする、請求項1〜10のいずれかに記載の分子または該分子の群の製造方法。A molecule or group of molecules according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the nucleic acid or group of nucleic acids according to any of claims 11 to 15 is transcribed / translated in a protein synthesis system. Production method. 輸送ポリペプチドのスクリーニング方法であって、
(1)標的細胞と請求項10に記載の分子の群とを接触させる工程;
(2)標的細胞内または標的細胞の核内に導入された上記分子の核酸部分に含まれる核酸を増幅する工程;及び
(3)増幅された核酸の塩基配列を解析し、該塩基配列がコードするポリペプチドを輸送ポリペプチドと同定する工程;
を含むことを特徴とする方法。
A method for screening a transport polypeptide, comprising:
(1) contacting the target cell with the group of molecules according to claim 10;
(2) a step of amplifying a nucleic acid contained in the nucleic acid part of the molecule introduced into the target cell or the nucleus of the target cell; and (3) analyzing the base sequence of the amplified nucleic acid, Identifying a polypeptide to be transported as a polypeptide;
A method comprising the steps of:
上記工程(1)と(2)の間に、さらに、(a)標的細胞表面から細胞または核内部に導入されていない該分子を除く工程を含むことを特徴とする、請求項17に記載の方法。The method according to claim 17, further comprising the step of (a) removing the molecule that has not been introduced into the cell or nucleus from the surface of the target cell between the steps (1) and (2). Method. 上記工程(2)が、標的細胞から該分子を選択的に抽出し、該分子の核酸部に含まれる核酸が選択的に増幅されるような処理を含むことを特徴とする、請求項17または18に記載の方法。The step (2) includes a process of selectively extracting the molecule from the target cell and selectively amplifying the nucleic acid contained in the nucleic acid part of the molecule. 18. The method according to 18. 標的細胞から該分子を選択的に抽出し、該分子の核酸部に含まれる核酸が選択的に増幅されるような処理が、(2a)標的細胞の破砕物を6000〜10000×Gで5〜30分間遠心分離を行い、さらに(2b)上清中の該分子の核酸部分をDNAの1本鎖にすることを特徴とする、請求項19に記載の方法。The process of selectively extracting the molecule from the target cell and selectively amplifying the nucleic acid contained in the nucleic acid part of the molecule is as follows: (2a) 20. The method according to claim 19, wherein centrifugation is performed for 30 minutes, and (2b) the nucleic acid part of the molecule in the supernatant is converted to a single strand of DNA. 上記工程(2b)の後に、上清中に含まれる核酸を熱変性処理することを特徴とする請求項20に記載の方法。The method according to claim 20, wherein the nucleic acid contained in the supernatant is heat-denatured after the step (2b). 請求項17で選択されたポリペプチドを候補ポリペプチドとして請求項11から14のいずれかに記載の核酸または核酸の群を製造し、該核酸または核酸の群をタンパク質合成系において転写/翻訳し、得られた分子または分子の群を用いて請求項17から21の何れかに記載の方法を行う、またはこれらの方法を繰り返すことを特徴とする、輸送ポリペプチドのスクリーニング方法。A nucleic acid or group of nucleic acids according to any one of claims 11 to 14 is produced using the polypeptide selected in claim 17 as a candidate polypeptide, and the nucleic acid or group of nucleic acids is transcribed / translated in a protein synthesis system, A method for screening a transport polypeptide, comprising performing the method according to any one of claims 17 to 21 using the obtained molecule or group of molecules, or repeating these methods.
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