JP2005065694A - Immobilization of dna, synthetic method for protein, method for preparing protein chip and kit - Google Patents

Immobilization of dna, synthetic method for protein, method for preparing protein chip and kit Download PDF

Info

Publication number
JP2005065694A
JP2005065694A JP2004228924A JP2004228924A JP2005065694A JP 2005065694 A JP2005065694 A JP 2005065694A JP 2004228924 A JP2004228924 A JP 2004228924A JP 2004228924 A JP2004228924 A JP 2004228924A JP 2005065694 A JP2005065694 A JP 2005065694A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dna
immobilized
protein
adapter
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2004228924A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takayoshi Mochizuki
崇孝 望月
Nobuhiro Hanabusa
信博 花房
Masamitsu Yomo
正光 四方
Taro Masuda
太郎 増田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP2004228924A priority Critical patent/JP2005065694A/en
Publication of JP2005065694A publication Critical patent/JP2005065694A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an economical and efficient method for immobilizing DNA applicable to DNA including arbitrary gene, a method and a kit for synthesizing a protein, a method for preparing a protein chip and a kit. <P>SOLUTION: The method for immobilizing DNA comprises (1) a process for preparing an immobilized adaptor DNA wherein the adaptor DNA has a biotinyl group on a terminal and a functional terminal capable of reacting with a nucleic acid on the other terminal and the DNA is immobilized by a bond composed of the biotinyl group and an avidin on a substrate on which the avidin is arranged, (2) a process for separately preparing a target DNA containing the target gene and having a terminal capable of bonding to the functional terminal of the adaptor DNA, (3) a process for preparing the DNA immobilized on the substrate by bonding the immobilized adaptor DNA with the DNA containing the target gene. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、無細胞タンパク質合成技術、及びプロテインチップ作成技術に関する。   The present invention relates to a cell-free protein synthesis technology and a protein chip production technology.

従来、ゲノム研究においては、多数のDNAを基材上に高密度に配列するマイクロアレイ技術を用い、DNAチップが数多く開発されている。近年のプロテオーム研究においては、DNAチップのマイクロアレイ技術を応用したプロテインチップの作成が実現可能となった。現在、プロテインチップとしては、スライドガラスや膜などの基材上にタンパク質をスポットすることによって高密度に配列し固定化したものが開発されている。   Conventionally, in genome research, many DNA chips have been developed using microarray technology for arranging a large number of DNAs on a substrate at high density. In recent proteome research, it has become possible to create protein chips using DNA chip microarray technology. Currently, protein chips are developed which are arranged and fixed at high density by spotting proteins on a substrate such as a glass slide or a membrane.

一方、タンパク質合成方法として、特公平7−110236号公報に記載のように、無細胞翻訳系においてタンパク質を合成する方法が知られている。   On the other hand, as a protein synthesis method, a method for synthesizing a protein in a cell-free translation system is known as described in JP-B-7-110236.

さらに、DNAの基材への固定化法として、ビオチンラベル化されたDNAを用いて目的遺伝子をPCR増幅して得たDNAを基材上に固定化する方法が知られている。   Furthermore, as a method for immobilizing DNA on a base material, a method is known in which DNA obtained by PCR amplification of a target gene using DNA labeled with biotin is immobilized on the base material.

特公平7−110236号公報Japanese Patent Publication No.7-110236

タンパク質はポリペプチドが絡み合った非常に不安定な構造を有しているため、基板上へスポットし固定化するためには高度な技術を要する。また、タンパク質は周囲のわずかな環境の変化によって変性が起こり、その反応性が変化するため、従来のプロテインチップは保存が極めて困難である。   Since proteins have a very unstable structure in which polypeptides are entangled with each other, advanced techniques are required to spot and immobilize them on a substrate. In addition, protein is denatured by a slight change in the surrounding environment, and its reactivity changes, so that conventional protein chips are extremely difficult to store.

そこで本発明の目的は、タンパク質を使用する際に簡便にタンパク質を合成する方法、及びプロテインチップを使用する際に簡便にプロテインチップを作成する方法を提供することにある。また本発明の目的は、タンパク質を使用する際に簡便にタンパク質を合成するためのキット、及びプロテインチップを使用する際に簡便にプロテインチップを作成するためのキットを提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a method for easily synthesizing a protein when using a protein and a method for easily preparing a protein chip when using a protein chip. Another object of the present invention is to provide a kit for simply synthesizing a protein when using a protein and a kit for easily preparing a protein chip when using a protein chip.

さらに、従来のDNAの基材への固定化法においては、ビオチンラベル化されたDNAを、目的の遺伝子ごとに作成する必要があり、コストがかかる。   Furthermore, in the conventional method for immobilizing DNA on a substrate, it is necessary to prepare biotin-labeled DNA for each target gene, which is expensive.

そこで本発明の目的は、上述の目的に加え、目的の遺伝子ごとにビオチンラベル化DNAを作成しなくとも、一種のビオチンラベル化DNAによって任意の遺伝子を含むDNAについて適応することができる固定化方法、及び、それを用いたタンパク質合成方法及びプロテインチップ作成方法を提供することにある。そして、一種のビオチンラベル化DNAによって、任意の遺伝子を含むDNAについて適応することができるタンパク質合成キット、及びプロテインチップ作成キットを提供することにある。   Thus, in addition to the above-described object, an object of the present invention is an immobilization method that can be applied to DNA containing an arbitrary gene by a kind of biotin-labeled DNA without creating a biotin-labeled DNA for each target gene. Another object of the present invention is to provide a protein synthesis method and a protein chip production method using the same. Another object of the present invention is to provide a protein synthesis kit and a protein chip preparation kit that can be adapted to DNA containing an arbitrary gene by a kind of biotin-labeled DNA.

本発明は以下の発明<1>〜<16>を含む。
下記<1>〜<6>の発明は、DNAの固定化方法に向けられる。
The present invention includes the following inventions <1> to <16>.
The inventions <1> to <6> below are directed to DNA immobilization methods.

<1>
(1)一方の末端にビオチニル基を有し且つ他方の末端に核酸の連結反応が可能な末端を有するアダプターDNA部が、アビジンが表面に配置された基材上において、前記ビオチニル基と前記アビジンとの結合により固定化されている固定化アダプターDNAを用意する工程と、
(2)別途、目的遺伝子を含み且つ一方の末端に前記アダプターDNA部が有する連結反応が可能な末端に連結することができる末端を有する目的DNAを用意する工程と、
(3)前記固定化アダプターDNAと、前記目的遺伝子を含むDNAとを連結反応させることによって、前記基材に固定化されたDNAを得る工程とを含む、DNAの固定化方法。
<1>
(1) An adapter DNA portion having a biotinyl group at one end and an end capable of nucleic acid ligation reaction at the other end is formed on the substrate on which avidin is arranged on the surface, and the biotinyl group and the avidin Preparing an immobilized adapter DNA immobilized by binding with
(2) separately, preparing a target DNA containing a target gene and having an end that can be linked to one end of the adapter DNA part and capable of being linked to the end of the adapter DNA portion;
(3) A method for immobilizing DNA, comprising the step of ligating the immobilized adapter DNA with DNA containing the target gene to obtain DNA immobilized on the substrate.

下記<2>及び<3>は、上記<1>における固定化アダプターDNAを用意する一例について記載する。
<2>
前記工程(1)において、前記連結反応が可能な末端が制限酵素消化末端であって、
一方の末端にビオチニル基を有し且つ制限酵素認識配列を有するアダプターDNA前駆体部が、アビジンが表面に配置された基材上において、前記ビオチニル基と前記アビジンとの結合により固定化されている固定化アダプターDNA前駆体を用意し、
前記認識配列を切断する制限酵素を用いて前記固定化アダプターDNA前駆体を処理することによって、前記固定化アダプターDNAを用意する、<1>に記載のDNAの固定化方法。
<3>
前記固定化アダプターDNA前駆体を、
一方の末端にビオチニル基を有し且つ制限酵素認識配列を有するアダプターDNA前駆体を用意し、
アビジンが表面に配置された基材上において、前記アダプターDNA前駆体を、前記ビオチニル基と前記アビジンとの結合により固定化させることによって得る、<2>に記載のタンパク質の合成方法。
The following <2> and <3> describe an example of preparing the immobilized adapter DNA in <1> above.
<2>
In the step (1), the end capable of the ligation reaction is a restriction enzyme digestion end,
An adapter DNA precursor portion having a biotinyl group at one end and having a restriction enzyme recognition sequence is immobilized by binding of the biotinyl group and the avidin on a substrate on which avidin is arranged on the surface. Prepare an immobilized adapter DNA precursor,
The method for immobilizing DNA according to <1>, wherein the immobilized adapter DNA is prepared by treating the immobilized adapter DNA precursor with a restriction enzyme that cleaves the recognition sequence.
<3>
The immobilized adapter DNA precursor,
Preparing an adapter DNA precursor having a biotinyl group at one end and a restriction enzyme recognition sequence;
<2> The protein synthesis method according to <2>, wherein the adapter DNA precursor is immobilized by binding of the biotinyl group and the avidin on a substrate on which avidin is arranged.

下記<4>〜<6>は、上記<1>における固定化アダプターDNAを得る他の一例について記載する。
<4>
前記工程(1)において、
一方の末端にビオチニル基を有し且つ他方の末端に核酸の連結反応が可能な末端を有するアダプターDNAを用意し、
アビジンが表面に配置された基材上において、前記アダプターDNAを、前記ビオチニル基と前記アビジンとの結合により固定化させることによって、前記固定化アダプターDNAを用意する、<1>に記載のタンパク質の合成方法。
<5>
前記連結反応が可能な末端が制限酵素消化末端であって、
前記アダプターDNAを、
一方の末端にビオチニル基を有し且つ制限酵素認識配列を有するアダプターDNA前駆体を用意し、
前記認識配列を切断する制限酵素を用いて前記アダプターDNA前駆体を処理することによって得る、<4>に記載のタンパク質の合成方法。
<6>
前記核酸の連結反応が可能な末端を有するように、核酸合成及び/又は相補鎖結合することによって前記アダプターDNAを用意する、<4>に記載のDNAの固定化方法。
The following <4> to <6> describe other examples of obtaining the immobilized adapter DNA in <1> above.
<4>
In the step (1),
Preparing an adapter DNA having a biotinyl group at one end and an end capable of nucleic acid ligation at the other end;
Preparing the immobilized adapter DNA by immobilizing the adapter DNA by binding the biotinyl group and the avidin on a substrate on which avidin is arranged on the surface; Synthesis method.
<5>
The end capable of the ligation reaction is a restriction enzyme digestion end,
The adapter DNA is
Preparing an adapter DNA precursor having a biotinyl group at one end and a restriction enzyme recognition sequence;
<4> The protein synthesis method according to <4>, obtained by treating the adapter DNA precursor with a restriction enzyme that cleaves the recognition sequence.
<6>
The DNA immobilization method according to <4>, wherein the adapter DNA is prepared by nucleic acid synthesis and / or complementary strand bonding so as to have an end capable of ligating the nucleic acid.

下記<7>〜<11>の発明は、上記DNAの固定化法を用いた無細胞タンパク質合成方法に向けられる。
<7>
(1)一方の末端にビオチニル基を有し且つ他方の末端に核酸の連結反応が可能な末端を有するアダプターDNA部が、アビジンが表面に配置された基材上において、前記ビオチニル基と前記アビジンとの結合により固定化されている固定化アダプターDNAを用意する工程と、
(2)別途、目的遺伝子を含み且つ一方の末端に前記アダプターDNA部が有する連結反応が可能な末端に連結することができる末端を有する目的DNAを用意する工程と、
(3)前記固定化アダプターDNAと前記目的遺伝子を含むDNAとを連結することによって、前記基材に固定化された鋳型DNAを得る工程と、
(4)前記固定化された鋳型DNAを転写してRNAを合成する転写工程が行われる転写系、及び前記合成されたRNAによってタンパク質を合成する合成工程が行われる無細胞タンパク質合成系により、タンパク質を合成する工程とを含む、タンパク質の合成方法。
<8>
前記転写工程の後に前記転写系から前記基材を除去するか、又は
前記合成工程の後に前記無細胞タンパク質合成系から前記基材を除去する、<7>に記載のタンパク質を合成する方法。
<9>
前記無細胞タンパク質合成系は、少なくともリボゾーム、RNA、基質のアミノ酸、ATP及びGTPから選ばれる試薬を水性緩衝溶液中に含む、<7>又は<8>に記載のタンパク質を合成する方法。
<10>
前記基材は、ガラス、石英、金属、樹脂、繊維、生物を構成する物質、及び半透性膜から選ばれる、<7>〜<9>のいずれかに記載のタンパク質を合成する方法。
<11>
前記半透性膜は、透析膜、半透膜、限外濾過膜、限外濾過バリア、及び化学的又は生物学的に目的物質を捕捉できる膜から選ばれる、<10>に記載のタンパク質を合成する方法。
The inventions <7> to <11> below are directed to a cell-free protein synthesis method using the above DNA immobilization method.
<7>
(1) An adapter DNA portion having a biotinyl group at one end and an end capable of nucleic acid ligation reaction at the other end is formed on the substrate on which avidin is arranged on the surface, and the biotinyl group and the avidin Preparing an immobilized adapter DNA immobilized by binding with
(2) separately, preparing a target DNA containing a target gene and having an end that can be linked to one end of the adapter DNA part and capable of being linked to the end of the adapter DNA portion;
(3) obtaining the template DNA immobilized on the substrate by linking the immobilized adapter DNA and the DNA containing the target gene;
(4) a transcription system in which a transcription step for synthesizing RNA by transcribing the immobilized template DNA and a cell-free protein synthesis system in which a synthesis step for synthesizing a protein with the synthesized RNA is performed; And a method for synthesizing the protein.
<8>
<7> The protein synthesis method according to <7>, wherein the substrate is removed from the transcription system after the transfer step, or the substrate is removed from the cell-free protein synthesis system after the synthesis step.
<9>
The method for synthesizing a protein according to <7> or <8>, wherein the cell-free protein synthesis system comprises at least a reagent selected from ribosome, RNA, substrate amino acid, ATP and GTP in an aqueous buffer solution.
<10>
The method for synthesizing a protein according to any one of <7> to <9>, wherein the substrate is selected from glass, quartz, metal, resin, fiber, a substance constituting a living organism, and a semipermeable membrane.
<11>
The protein according to <10>, wherein the semipermeable membrane is selected from a dialysis membrane, a semipermeable membrane, an ultrafiltration membrane, an ultrafiltration barrier, and a membrane that can capture a target substance chemically or biologically. How to synthesize.

下記<12>及び<13>の発明は、タンパク質合成キットに向けられる。
<12>
前記固定化アダプターDNA、又は、前記固定化アダプターDNAを用意するための基材、DNA、及び制限酵素から選ばれる少なくとも1つのアイテムを含む、<7>〜<11>のいずれかに記載のタンパク質を合成する方法を行うためのタンパク質合成キット。
<13>
前記アイテムに、無細胞タンパク質合成を行うための試薬及び水性緩衝溶液から選ばれる少なくとも1つがさらに含まれる、<12>に記載のタンパク質合成キット。
The inventions <12> and <13> below are directed to a protein synthesis kit.
<12>
The protein according to any one of <7> to <11>, comprising at least one item selected from the immobilized adapter DNA or a base material for preparing the immobilized adapter DNA, DNA, and a restriction enzyme A protein synthesis kit for carrying out the method for synthesizing.
<13>
The protein synthesis kit according to <12>, wherein the item further includes at least one selected from a reagent for performing cell-free protein synthesis and an aqueous buffer solution.

下記<14>の発明は、プロテインチップ作成方法に向けられる。
<14>
<7>〜<11>のいずれかに記載のタンパク質を合成する方法を用いてプロテインチップを作成する方法。
The invention <14> below is directed to a protein chip production method.
<14>
<7>-The method of producing a protein chip using the method of synthesize | combining the protein in any one of <11>.

下記<15>及び<16>の発明は、プロテインチップ作成キットに向けられる。
<15>
前記固定化アダプターDNA、又は、前記固定化アダプターDNAを用意するための基材、DNA、及び制限酵素から選ばれる少なくとも1つのアイテムを含む、<7>〜<11>のいずれかに記載のタンパク質を合成する方法を用いてプロテインチップを作成するためのプロテインチップ作成キット。
<16>
前記アイテムに、無細胞タンパク質合成を行うための試薬及び水性緩衝溶液から選ばれる少なくとも1つがさらに含まれる、<15>のに記載のプロテインチップ作成キット。
The inventions <15> and <16> below are directed to a protein chip preparation kit.
<15>
The protein according to any one of <7> to <11>, comprising at least one item selected from the immobilized adapter DNA or a base material for preparing the immobilized adapter DNA, DNA, and a restriction enzyme Protein chip creation kit for creating protein chips using the method of synthesizing
<16>
The protein chip preparation kit according to <15>, wherein the item further includes at least one selected from a reagent for performing cell-free protein synthesis and an aqueous buffer solution.

本発明によると、タンパク質を使用する際に簡便にタンパク質を合成する方法、及びプロテインチップを使用する際に簡便にプロテインチップを作成する方法を提供することができる。また本発明によると、タンパク質を使用する際に簡便にタンパク質を合成するためのキット、及びプロテインチップを使用する際に簡便にプロテインチップを作成するためのキットを提供することができる。本発明によって合成されたタンパク質及び本発明によって作成されたプロテインチップは、タンパク質の活性が高い状態で使用することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a method for easily synthesizing a protein when using a protein and a method for easily preparing a protein chip when using a protein chip. Further, according to the present invention, it is possible to provide a kit for easily synthesizing a protein when using a protein and a kit for easily preparing a protein chip when using a protein chip. The protein synthesized by the present invention and the protein chip prepared by the present invention can be used in a state in which the activity of the protein is high.

さらに本発明によると、目的の遺伝子ごとにビオチンラベル化DNAを作成しなくとも、一種のビオチンラベル化DNAによって任意の遺伝子を含むDNAについて適応することができる固定化方法、及び、それを用いたタンパク質合成方法及びプロテインチップ作成方法を提供することができる。また本発明によると、一種のビオチンラベル化DNAによって、任意の遺伝子を含むDNAについて適応することができるタンパク質合成キット、及びプロテインチップ作成キットを提供することができる。本発明の方法及びキットを用いることによって、目的の遺伝子ごとにビオチンラベル化DNAを作成する必要がないため、タンパク質合成及びプロテインチップ作成のコスト削減を図ることができる。   Furthermore, according to the present invention, an immobilization method that can be applied to a DNA containing an arbitrary gene with a kind of biotin-labeled DNA without using a biotin-labeled DNA for each gene of interest, and using the same A protein synthesis method and a protein chip production method can be provided. In addition, according to the present invention, a protein synthesis kit and a protein chip preparation kit that can be adapted to DNA containing an arbitrary gene by a kind of biotin-labeled DNA can be provided. By using the method and kit of the present invention, it is not necessary to prepare biotin-labeled DNA for each target gene, so that the cost of protein synthesis and protein chip preparation can be reduced.

本明細書においてタンパク質は、オリゴペプチド、ポリペプチドを含む意味で用いる。
また本明細書においてプロテインチップとは、基材上にタンパク質を高密度に配置したものをいう。このようなプロテインチップは、配置されたタンパク質と相互作用するタンパク質、核酸等の物質を検出するために用いることができる。本明細書における基材とは、後述の素材からなる薄片(チップ、ウェル)や薄面(シート)等をいう。さらに、本明細書において基材上に「配置」するとは、基材上に単に載っている状態にすることと、基材に固定化されている状態にすることとの両方を含む意味で用いる。なお、必ずしも整然と配列された状態にすることを必要とする意味ではない。
In this specification, protein is used in the meaning including oligopeptide and polypeptide.
In the present specification, the protein chip refers to a protein having a high density arranged on a substrate. Such a protein chip can be used for detecting substances such as proteins and nucleic acids that interact with the arranged proteins. The base material in this specification refers to a thin piece (chip, well), thin surface (sheet), or the like made of a material described later. Furthermore, in this specification, “arrangement” on the base material is used in the meaning including both the state of being simply placed on the base material and the state of being fixed to the base material. . Note that this does not necessarily mean that the arrangement is in an orderly manner.

さらに本明細書においてDNAは、オリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチドを含む意味で用いる。また、一本鎖DNA及び二本鎖DNAが含まれるが、特に断りのない場合は二本鎖DNAを指すものとする。   Furthermore, in this specification, DNA is used in the meaning including oligonucleotide and polynucleotide. In addition, single-stranded DNA and double-stranded DNA are included, but unless otherwise specified, double-stranded DNA is used.

第1に、本発明はDNAの固定化方法である。
本発明のDNA固定化法においては、基材上に固定化されたDNAをアダプターとして用いる。そして、目的遺伝子を含むDNAをこのアダプターに連結させることにより、固定化されたDNAを得る。
具体的には、本発明のDNA固定化法は、以下の(1)〜(3)の工程を含む。
First, the present invention is a method for immobilizing DNA.
In the DNA immobilization method of the present invention, DNA immobilized on a substrate is used as an adapter. Then, the immobilized DNA is obtained by linking the DNA containing the target gene to this adapter.
Specifically, the DNA immobilization method of the present invention includes the following steps (1) to (3).

(1)固定化アダプターDNAを用意する。
ここで、「固定化アダプターDNA」は、その一部を構成する「アダプターDNA」が基材上に固定化された状態のものである。アダプターDNA部となるものは、一方の末端にビオチニル基を有し且つ他方の末端に核酸の連結反応が可能な末端を有するDNAである。そして、基材にはアビジンが表面に配置されており、アダプターDNA部は、自身が有するビオチニル基と基材上のアビジンとの結合により、基材上に固定化されている。
(1) Prepare immobilized adapter DNA.
Here, “immobilized adapter DNA” is a state in which “adapter DNA” constituting a part thereof is immobilized on a substrate. The adapter DNA portion is DNA having a biotinyl group at one end and an end capable of nucleic acid ligation at the other end. And the avidin is arrange | positioned on the surface at the base material, The adapter DNA part is fix | immobilized on the base material by the coupling | bonding of the biotinyl group which self has, and the avidin on a base material.

(2)別途、目的DNAを用意する。
本発明において、「目的DNA」とは、目的遺伝子を含み且つ一方の末端に核酸の連結反応が可能な末端を有するDNAである。目的DNAが有するこの末端は、(1)におけるアダプターDNAが有する末端に連結することができるものであり、前記アダプターDNAが有する末端と適合する形態のものが好ましい。
(2) Prepare the target DNA separately.
In the present invention, the “target DNA” is a DNA containing a target gene and having an end capable of nucleic acid ligation at one end. This end of the target DNA can be linked to the end of the adapter DNA in (1) and is preferably in a form compatible with the end of the adapter DNA.

(3)固定アダプターDNAと目的DNAとを連結させる。
両DNAが有する連結反応可能な末端同士を連結(ライゲーション)する。これによって、基材に固定化されたDNAを得る。すなわち本発明の方法によって得られる固定化されたDNAは、前記アダプターDNAと前記目的DNAとの塩基配列を含んでおり、前記アダプターDNAが連結された側の末端において、ビオチニル基と基材上のアビジンとの結合によって基材上に固定化されている。
(3) Ligating the fixed adapter DNA and the target DNA.
The ends of both DNAs capable of ligation are ligated. Thus, DNA immobilized on the substrate is obtained. That is, the immobilized DNA obtained by the method of the present invention includes the base sequences of the adapter DNA and the target DNA, and the biotinyl group and the base material on the end on the side to which the adapter DNA is linked. It is immobilized on the substrate by binding with avidin.

図1に、本発明の方法によるDNA固定化の一例を模式図で示す。図1の例においては、固定化アダプターDNAと、目的遺伝子としてGFP遺伝子を含む目的DNAとが、Hind IIIによる制限酵素消化末端同士でライゲーションされることによりDNAが固定化される。   FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of DNA immobilization by the method of the present invention. In the example of FIG. 1, the immobilized adapter DNA and the target DNA containing the GFP gene as the target gene are ligated at the restriction enzyme digestion ends with Hind III to immobilize the DNA.

以下、工程(1)についてさらに説明する。   Hereinafter, the step (1) will be further described.

固定化アダプターDNAは、前述のように基材上のアビジンに結合したビオチニル基と、核酸の連結反応が可能な末端とを有すること以外は特に限定されず、例えばDNA部分は比較的鎖長の短いオリゴヌクレオチドとすることができる。このような固定化アダプターDNAは、後述する方法によって調製することができる。なお、本明細書において「アビジン」とは、アビジン、ストレプトアビジンなどのビオチニル基結合性タンパク質を総称していうものとする。また、核酸の連結反応が可能な末端は、共有結合により核酸が連結することが可能な末端として調製されたものであれば特に限定されない。例えば、制限酵素で切断することによって得られる末端(制限酵素消化末端)や、所望の制限酵素消化末端と同じ配列となるように、制限酵素処理以外の方法で人工的に調製した末端などが挙げられる。   The immobilized adapter DNA is not particularly limited except that it has a biotinyl group bonded to avidin on the substrate and a terminal capable of ligating nucleic acid as described above. For example, the DNA portion has a relatively long chain length. It can be a short oligonucleotide. Such an immobilized adapter DNA can be prepared by the method described later. In the present specification, “avidin” is a generic term for biotinyl group-binding proteins such as avidin and streptavidin. In addition, the terminal capable of ligating nucleic acids is not particularly limited as long as it is prepared as a terminal capable of linking nucleic acids by a covalent bond. For example, an end obtained by cleaving with a restriction enzyme (restriction enzyme digestion end) or an end artificially prepared by a method other than restriction enzyme treatment so as to have the same sequence as the desired restriction enzyme digestion end, etc. It is done.

固定化されている基材の素材としては、特に限定されない。例えば、ガラス、石英、金属、樹脂、繊維、生物を構成する物質、半透性膜等が挙げられる。前記生物を構成する物質としては、例えば、コラーゲン、キチン等が挙げられる。基材の形状としても、特に限定されない。例えば、薄片(チップ、ウェル)や、薄片に切り分けることができる薄面(シート)等が挙げられる。基材の表面には凹部や凸部が形成されていてもよい。この場合、形成された凹部又は凸部にDNAが固定化されていると良い。この形態は、本発明のDNA固定化法を用いてタンパク質合成などを行う場合などに採用される。   The material of the substrate that is fixed is not particularly limited. Examples thereof include glass, quartz, metal, resin, fiber, a substance constituting a living organism, and a semipermeable membrane. Examples of substances constituting the organism include collagen and chitin. The shape of the substrate is not particularly limited. Examples thereof include thin pieces (chips, wells), thin surfaces (sheets) that can be cut into thin pieces, and the like. A concave portion or a convex portion may be formed on the surface of the substrate. In this case, it is preferable that DNA is immobilized on the formed concave or convex portion. This form is adopted when performing protein synthesis or the like using the DNA immobilization method of the present invention.

工程(1)における固定化アダプターDNAを用意する方法の一例を以下に説明する。   An example of a method for preparing the immobilized adapter DNA in the step (1) will be described below.

まず、固定化アダプターDNAを得るための前駆体となるもの(固定化アダプターDNA前駆体)を用意し、次にこれを制限酵素によって処理する方法が挙げられる。ここで「固定化アダプターDNA前駆体」は、その一部を構成する「アダプターDNA前駆体」が基材上に固定化されている状態のものである。アダプターDNA前駆体部となるものは、制限酵素認識配列を有し且つ一方の末端にビオチニル基を有するDNAである。そして、基材にはアビジンが表面に配置されており、アダプターDNA前駆体部は、自身が有するビオチニル基と基材上のアビジンとの結合により、基材上に固定化されている。   First, a method of preparing a precursor (an immobilized adapter DNA precursor) for obtaining an immobilized adapter DNA, and then treating this with a restriction enzyme can be mentioned. Here, the “immobilized adapter DNA precursor” is a state in which the “adapter DNA precursor” constituting a part thereof is immobilized on a substrate. The adapter DNA precursor part is DNA having a restriction enzyme recognition sequence and having a biotinyl group at one end. And avidin is arrange | positioned on the surface at the base material, The adapter DNA precursor part is fix | immobilized on the base material by the coupling | bonding of the biotinyl group which self has, and the avidin on a base material.

このような固定化アダプターDNA前駆体は、制限酵素による処理を受けることによって、自身の制限酵素認識配列において切断され、制限酵素消化末端を生じる。制限酵素としては、HindIII、BamHI、EcoRI、PstI、SacI、SacII、XhoI、及びその他の制限酵素が特に限定されることなく挙げられる。制限酵素による処理の方法は、公知の方法を用いることができる。このようにして、固定化アダプターDNAを調製することができる。   When such an immobilized adapter DNA precursor is treated with a restriction enzyme, it is cleaved at its own restriction enzyme recognition sequence to generate a restriction enzyme digested end. Examples of restriction enzymes include HindIII, BamHI, EcoRI, PstI, SacI, SacII, XhoI, and other restriction enzymes without particular limitation. A known method can be used as a treatment method with a restriction enzyme. In this way, immobilized adapter DNA can be prepared.

図2に、固定化アダプターDNAを調製する方法の一例を、図1における固定化アダプターDNAを調製する方法として模式図で示す。   FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a method for preparing the immobilized adapter DNA as a method for preparing the immobilized adapter DNA in FIG.

図2に例示される方法において用意する固定化アダプターDNA前駆体は、以下のようにして調製するとよい。例えば、アダプターDNA前駆体となるもの(すなわち制限酵素認識配列を有し且つ一方の末端にビオチニル基を有するDNAで未固定のもの)を用意し、これを基材に固定化することによって調製する。基材としては、アビジンが表面に配置されたものが用いられる。すなわち、アダプターDNA前駆体を、自身の有するビオチニル基と基材上のアビジンとの結合により、基材上に固定化する。   The immobilized adapter DNA precursor prepared in the method illustrated in FIG. 2 may be prepared as follows. For example, the adapter DNA precursor is prepared (that is, a DNA having a restriction enzyme recognition sequence and a DNA having a biotinyl group at one end, which is not immobilized), and is prepared by immobilizing it on a substrate. . As a base material, what avidin is arrange | positioned on the surface is used. That is, the adapter DNA precursor is immobilized on the base material by binding of its own biotinyl group and avidin on the base material.

アビジンが配置された基材としては、アビジンが基材の表面にコートされたものなどが挙げられる。基材の素材としては、すでに述べたとおりである。ビオチニル基とアビジンとの結合方法は、公知の方法によって行うことができる。たとえば、アダプターDNA前駆体を含むバッファーをアビジンが配置された基材に対して加え、37℃程度で1時間程度放置することにより行うことができる。   Examples of the substrate on which avidin is disposed include those in which avidin is coated on the surface of the substrate. The base material is as described above. The method for binding the biotinyl group and avidin can be performed by a known method. For example, it can be carried out by adding a buffer containing an adapter DNA precursor to a substrate on which avidin is arranged and leaving it at about 37 ° C. for about 1 hour.

図3に、固定化アダプターDNA前駆体を調製する方法の一例を、図2における固定化アダプターDNA前駆体を調製する方法として模式図で示す。   FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a method for preparing the immobilized adapter DNA precursor as a method for preparing the immobilized adapter DNA precursor in FIG.

なお、図3に例示される方法において用意するアダプターDNA前駆体は、以下のようにして調製することができる。例えば、制限酵素の認識配列を含み且つ一方の末端がビオチニル化された一本鎖DNA1と、前記DNA1の全部又は一部の配列の相補配列を含み且つビオチニル化されていない一本鎖DNA2とを相補鎖結合させることによって調製すると良い。   The adapter DNA precursor prepared in the method illustrated in FIG. 3 can be prepared as follows. For example, a single-stranded DNA 1 containing a restriction enzyme recognition sequence and having one end biotinylated, and a single-stranded DNA 2 containing a complementary sequence of all or part of the DNA 1 and not biotinylated It is good to prepare it by making a complementary strand bond.

さらに、図2に例示される方法において用意する固定化アダプターDNA前駆体は、以下のようにして調製しても良い。例えば、アビジンが配置された基材上において、制限酵素の認識配列を含み且つ一方の末端がビオチニル化された一本鎖DNA1が、ビオチニル基とアビジンとの結合により個定化されたものを用意し、これに対し、前記DNA1の全部又は一部の配列の相補配列を含み且つビオチニル化されていない一本鎖DNA2を相補鎖結合させることによって調製しても良い。   Furthermore, the immobilized adapter DNA precursor prepared in the method illustrated in FIG. 2 may be prepared as follows. For example, on a substrate on which avidin is arranged, a single-stranded DNA 1 containing a restriction enzyme recognition sequence and biotinylated at one end is personalized by binding of a biotinyl group and avidin. On the other hand, a single-stranded DNA 2 containing a complementary sequence of all or part of the DNA 1 and not biotinylated may be prepared by binding with a complementary strand.

次に、工程(1)における固定化アダプターDNAを用意する方法の他の一例を以下に説明する。   Next, another example of the method for preparing the immobilized adapter DNA in the step (1) will be described below.

この例においては、まずアダプターDNAとなるもの(すなわち一方の末端にビオチニル基を有し且つ他方の末端に核酸の連結反応が可能な末端を有するDNAで未固定のもの)を用意し、次にこれを基材に固定化させる方法が挙げられる。基材としては、すでに述べたとおりであり、固定化の方法としても、前述の例に準じて行うことができる。   In this example, first prepare an adapter DNA (that is, a DNA having a biotinyl group at one end and an end capable of nucleic acid ligation reaction at the other end) A method of immobilizing this on a substrate can be mentioned. The base material is as described above, and the immobilization method can be performed according to the above-described example.

図4に、固定化アダプターDNAを調製する方法の他の一例を、図1における固定化アダプターDNAを調製する方法として模式図で示す。   FIG. 4 is a schematic diagram showing another example of a method for preparing the immobilized adapter DNA as a method for preparing the immobilized adapter DNA in FIG.

図4に例示される方法において用意するアダプターDNAは、以下のようにして調製すると良い。例えば、アダプターDNA前駆体となるもの(すなわち制限酵素認識配列を有し且つ一方の末端にビオチニル基を有するDNA)を用意し、これを制限酵素によって処理する。アダプターDNA前駆体は、制限酵素による処理を受けることによって、自身の制限酵素認識配列において切断され、制限酵素消化末端を生じる。制限酵素による処理の方法は、公知の方法を用いることができる。このようにして、アダプターDNAを調製することができる。   The adapter DNA prepared in the method illustrated in FIG. 4 is preferably prepared as follows. For example, an adapter DNA precursor (ie, a DNA having a restriction enzyme recognition sequence and having a biotinyl group at one end) is prepared and treated with a restriction enzyme. When the adapter DNA precursor is treated with a restriction enzyme, it is cleaved at its restriction enzyme recognition sequence to generate a restriction enzyme digested end. A known method can be used as a treatment method with a restriction enzyme. In this way, adapter DNA can be prepared.

図5に、アダプターDNAを調製する方法の一例を、図4におけるアダプターDNAを調製する方法として模式図で示す。   FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a method for preparing adapter DNA as a method for preparing adapter DNA in FIG.

なおアダプターDNA前駆体は、すでに述べた方法によって調製することができる。   The adapter DNA precursor can be prepared by the method described above.

すでに述べたように、本発明において連結反応可能な末端とは、制限酵素で切断することによって得られる末端(制限酵素消化末端)や、所望の制限酵素消化末端と同じ配列となるように、制限酵素処理以外の方法で人工的に調製した末端などである。従って、工程(1)において用意されるDNAの連結反応可能な末端は、制限酵素認識配列を有する二本鎖DNAを制限酵素で処理することによって、制限酵素消化末端として生じさせるというすでに述べた方法のほかに、そのような末端を有するように核酸合成及び/又は相補鎖結合することによって調製しても良い。   As described above, the terminator capable of ligation reaction in the present invention is a terminator that is obtained by cleaving with a restriction enzyme (restriction enzyme digestion end) or a sequence that is the same as the desired restriction enzyme digestion end. It is an end prepared artificially by a method other than enzymatic treatment. Therefore, the end of the DNA prepared in step (1) capable of ligation reaction is generated as a restriction enzyme digestion end by treating the double-stranded DNA having a restriction enzyme recognition sequence with a restriction enzyme. In addition to this, it may be prepared by nucleic acid synthesis and / or complementary strand bonding so as to have such an end.

例えば制限酵素消化末端と同じ末端を人工的に調製する場合、その方法としては特に限定されないが、例えば、二本鎖DNAとしたときにその末端が所望の制限酵素消化末端と同じ配列になるようにあらかじめ一本鎖DNAをデザインし、そのようにデザインされた一本鎖DNAを相補鎖結合させることによって調製することができる。   For example, when the same end as the restriction enzyme digestion end is artificially prepared, the method is not particularly limited. For example, when double-stranded DNA is used, the end is the same sequence as the desired restriction enzyme digestion end. Can be prepared by designing a single-stranded DNA in advance and binding the designed single-stranded DNA to a complementary strand.

従って、図4に例示される方法において用意するアダプターDNAは、以下のようにして調製しても良い。すなわち、二本鎖DNAとしたときに所望の制限酵素消化末端と同じ配列になるような配列を末端に有する一本鎖DNA1’及び2’であって、このうちいずれかのDNAの他方の末端がビオチニル化されているものを用意し、これらを相補鎖結合させることによって調製しても良い。
さらにこの方法に準じ、上述の一本鎖DNA1’又は2’のいずれかにおける他方の末端が、アビジンが配置された基材上に固定化されたものを用いて相補鎖結合させると、工程(1)における固定化アダプターDNAを調製することができる。
Therefore, the adapter DNA prepared in the method illustrated in FIG. 4 may be prepared as follows. That is, single-stranded DNAs 1 ′ and 2 ′ having a sequence that is the same sequence as the desired restriction enzyme digestion end when double-stranded DNA is used, and the other end of any one of these DNAs May be prepared by preparing a biotinylated compound and binding these with complementary strands.
Furthermore, according to this method, when the other end of either the above-mentioned single-stranded DNA 1 ′ or 2 ′ is immobilized on a substrate on which avidin is arranged, complementary strand bonding is performed (step ( The immobilized adapter DNA in 1) can be prepared.

以下、工程(2)についてさらに説明する。   Hereinafter, the step (2) will be further described.

目的DNAは、前述のように目的遺伝子と、連結反応可能な末端(ただし(1)におけるアダプターDNAが有する前記末端と連結することができるもの)とを有すること以外は特に限定されない。連結反応可能な末端としては、すでに工程(1)で述べたとおりである。工程(1)の固定化アダプターDNAが有する連結反応可能な末端が制限酵素消化末端である場合、本工程の目的DNAは、通常、固定化アダプターDNAの制限酵素消化末端と同じ末端を有する。このような目的DNAを用意するには、所望の遺伝子を有するDNAを用意し、これに対して制限酵素処理を行えばよい。目的DNAの調製において用意する、所望の遺伝子を有するDNAとしては、ラベルなどがされていない安価なDNAを用いてPCR増幅したものや、プラスミドDNA、及びその他のDNAを特に制限なく選択することができる。   The target DNA is not particularly limited as described above except that it has the target gene and a terminal capable of ligation reaction (however, it can be ligated to the terminal of the adapter DNA in (1)). Ends capable of ligation are as already described in the step (1). When the end capable of ligation reaction of the immobilized adapter DNA in the step (1) is a restriction enzyme digested end, the target DNA of this step usually has the same end as the restriction enzyme digested end of the immobilized adapter DNA. In order to prepare such a target DNA, a DNA having a desired gene may be prepared and subjected to a restriction enzyme treatment. The DNA having the desired gene prepared in the preparation of the target DNA can be selected without particular limitation from those that have been PCR-amplified using inexpensive DNA that is not labeled, plasmid DNA, and other DNA. it can.

以下、工程(3)についてさらに説明する。   Hereinafter, the step (3) will be further described.

(1)で用意した固定化アダプターDNAと(2)で用意した目的DNAとを用い、それぞれの連結反応可能な末端同士を連結(ライゲーション)する。ライゲーション反応の方法としては、公知の方法を用いればよい。これにより、基材に固定化されたDNAを得ることができる。本工程において、(2)の工程で所望の遺伝子を含む目的DNAを用意することにより、あらゆるDNAの固定化が可能となる。   Using the immobilized adapter DNA prepared in (1) and the target DNA prepared in (2), the ends capable of ligation are ligated. As a method for the ligation reaction, a known method may be used. Thereby, DNA immobilized on the substrate can be obtained. In this step, any DNA can be immobilized by preparing a target DNA containing a desired gene in the step (2).

本発明の方法は、ビオチン化DNA(ビオチニル化DNA)を、アダプターとして働くDNAとして採用するため、以下の利点をもたらす。すなわち、従来は所望の遺伝子を含むDNAの固定化のためにそのDNAの種類の数だけビオチン化DNAを調製する必要があった。ビオチン化DNAの調製はコストがかかるため、所望の遺伝子を含むDNAごとにビオチン化DNAを調製することはコストの面で問題があった。これに対し本発明では、一種類のビオチン化DNAすなわちアダプターDNAを、所望の遺伝子を含むあらゆるDNAに対して適用することができるため、経済的且つ効率的である。   Since the method of the present invention employs biotinylated DNA (biotinylated DNA) as DNA that acts as an adapter, it provides the following advantages. That is, conventionally, in order to immobilize a DNA containing a desired gene, it is necessary to prepare biotinylated DNA corresponding to the number of types of the DNA. Since preparation of biotinylated DNA is costly, it has been problematic in terms of cost to prepare biotinylated DNA for each DNA containing a desired gene. On the other hand, in the present invention, since one kind of biotinylated DNA, that is, adapter DNA can be applied to any DNA containing a desired gene, it is economical and efficient.

また本発明の方法においては、固定化アダプターDNAを再利用することが可能である。例えば、本発明のDNA固定化法で得られた固定化DNAを、後述のタンパク質合成などに使用した場合、以下のように再利用することができる。例えば制限酵素消化末端同士を連結してDNA固定した場合、使用後の固定化DNAを制限酵素消化すると、連結した目的DNAを簡単にはずすことができ、これと同時に固定化アダプターが再生する。そして、再生された固定化アダプターDNAに対し、さらに別の目的遺伝子を含む目的DNAを連結することができる。このように、本発明のDNA固定化法は、一個のビオチン化DNAすなわちアダプターDNAを、所望の遺伝子を含むあらゆるDNAに対して再利用することができるため、さらに経済的且つ効率的である。   In the method of the present invention, the immobilized adapter DNA can be reused. For example, when the immobilized DNA obtained by the DNA immobilization method of the present invention is used for protein synthesis described below, it can be reused as follows. For example, when restriction enzyme digestion ends are linked to fix DNA, when the immobilized DNA after use is digested with a restriction enzyme, the linked target DNA can be easily removed, and at the same time, the immobilized adapter is regenerated. Then, the target DNA containing another target gene can be linked to the regenerated immobilized adapter DNA. Thus, the DNA immobilization method of the present invention is more economical and efficient because a single biotinylated DNA, that is, an adapter DNA can be reused for any DNA containing a desired gene.

第2に、本発明はタンパク質の合成方法である。
本発明のタンパク質合成法においては、上述のDNA固定化法を用いて得られた固定化DNAを鋳型として用い、この鋳型からタンパク質を合成する。すなわち、本発明のタンパク質合成法は、以下の(1)〜(4)の工程を含む。
Second, the present invention is a protein synthesis method.
In the protein synthesis method of the present invention, an immobilized DNA obtained by using the above-described DNA immobilization method is used as a template, and a protein is synthesized from this template. That is, the protein synthesis method of the present invention includes the following steps (1) to (4).

(1)固定化アダプターDNAを用意する。
(2)別途、目的DNAを用意する。
(3)固定アダプターDNAと目的DNAとを連結させる。
(4)基材上でタンパク質合成を行う。
(1) Prepare immobilized adapter DNA.
(2) Prepare the target DNA separately.
(3) Ligating the fixed adapter DNA and the target DNA.
(4) Perform protein synthesis on the substrate.

工程(1)〜(3)については、すでにDNA固定化法で述べたとおりである。以下、工程(4)についてさらに説明する。
本工程では、(3)で得られた固定化DNA(以下、単にDNAと記載する。)を鋳型として用い、この鋳型から転写系と無細胞タンパク質合成系とによって、タンパク質を合成する。一方、このようなDNAから転写によってRNAまで合成し、このようなRNAを翻訳によってタンパク質合成するための鋳型として用いることもできる。
Steps (1) to (3) are as described in the DNA immobilization method. Hereinafter, the step (4) will be further described.
In this step, the immobilized DNA obtained in (3) (hereinafter simply referred to as DNA) is used as a template, and a protein is synthesized from this template by a transcription system and a cell-free protein synthesis system. On the other hand, RNA can be synthesized from such DNA to RNA by transcription, and such RNA can be used as a template for protein synthesis by translation.

鋳型にDNAを用いるときは、転写系においてDNAの遺伝情報の転写によってRNAが合成され、無細胞タンパク質合成系すなわち翻訳系においてRNAによりタンパク質が合成される。ここでRNAとしては、タンパク質合成に関わるmRNA、tRNA、rRNA等が含まれる。無細胞タンパク質合成系としては、少なくともリボゾーム、RNA、基質のアミノ酸、ATP及びGTP等の試薬を水性緩衝溶液中に含む系を、特に限定することなく用いることができる。例えば、既知の胚芽、大腸菌、家兎網状赤血球、及びその他の植物、動物、昆虫等の真核細胞由来の無細胞抽出液による無細胞タンパク質合成系を用いることができる。これらは公知の方法によって、無細胞タンパク質合成用細胞抽出物として調製することができる。   When DNA is used as a template, RNA is synthesized by transcription of DNA genetic information in a transcription system, and protein is synthesized by RNA in a cell-free protein synthesis system, that is, a translation system. Here, RNA includes mRNA, tRNA, rRNA and the like involved in protein synthesis. As the cell-free protein synthesis system, a system containing at least a reagent such as ribosome, RNA, substrate amino acid, ATP and GTP in an aqueous buffer solution can be used without any particular limitation. For example, cell-free protein synthesis systems using cell-free extracts derived from known embryos, E. coli, rabbit reticulocytes, and other eukaryotic cells such as plants, animals, and insects can be used. These can be prepared by known methods as cell extracts for cell-free protein synthesis.

本発明の方法においてDNAを鋳型とする場合、基材上にDNAを固定化した後、固定化されたDNAに対して転写系と無細胞タンパク質合成系とを構築することができる。固定化の方法としては、公知の方法を特に限定することなく用いることができる。なお、本発明では二本鎖DNAが用いられる。基材上の位置によって異なるタンパク質を得ることができるように、複数の異なるDNAを用いることができる。   When DNA is used as a template in the method of the present invention, after immobilizing DNA on a substrate, a transcription system and a cell-free protein synthesis system can be constructed for the immobilized DNA. As the immobilization method, a known method can be used without any particular limitation. In the present invention, double-stranded DNA is used. A plurality of different DNAs can be used so that different proteins can be obtained depending on the position on the substrate.

固定化されたDNAからは、転写系にてRNAが合成される。得られたRNAは、無細胞タンパク質合成系においてタンパク質合成に携わる。例えばmRNAの場合、無細胞タンパク質合成系においてmRNAの情報がアミノ酸へ翻訳されることによりタンパク質が合成される。転写の工程は転写酵素等の転写用試薬の供給によって開始され、翻訳の工程は無細胞タンパク質合成用細胞抽出物等の翻訳用試薬の供給によって開始される。本発明の方法においては、例えば、転写の工程によってRNAを調製した後に、翻訳の工程を開始することができる。また、転写の開始時から翻訳用試薬を共存させることにより、転写と翻訳とを連続して行うこともできる。なお、転写の工程及び翻訳の工程における反応条件は、公知の方法を特に限定することなく用いることができる。   RNA is synthesized from the immobilized DNA in a transcription system. The obtained RNA is involved in protein synthesis in a cell-free protein synthesis system. For example, in the case of mRNA, protein is synthesized by translating mRNA information into amino acids in a cell-free protein synthesis system. The transcription process is started by supplying a transcription reagent such as a transcriptase, and the translation process is started by supplying a translation reagent such as a cell extract for cell-free protein synthesis. In the method of the present invention, for example, after the RNA is prepared by the transcription step, the translation step can be started. Further, by allowing a translation reagent to coexist from the beginning of transcription, transcription and translation can be performed continuously. In addition, the reaction conditions in the transcription process and the translation process can be used without any particular limitation.

本発明の方法においてRNAを鋳型とする場合、基材上にRNAを固定化した後、固定化されたRNAに対して無細胞タンパク質合成系を構築することができる。固定化の方法としては、公知の方法を特に限定することなく用いることができる。基材上の位置によって異なるタンパク質を得ることができるように、複数の異なるRNAを用いることができる。   When RNA is used as a template in the method of the present invention, a cell-free protein synthesis system can be constructed for the immobilized RNA after the RNA is immobilized on the substrate. As the immobilization method, a known method can be used without any particular limitation. Multiple different RNAs can be used so that different proteins can be obtained depending on the location on the substrate.

固定化されたRNAは無細胞タンパク質合成系に供され、タンパク質が合成される。例えばmRNAの場合、アミノ酸へ翻訳されることによりタンパク質が合成される。翻訳の工程は、無細胞タンパク質合成用細胞抽出物等の翻訳用試薬の供給によって開始される。翻訳の工程における反応条件としては、公知の方法を特に限定することなく用いることができる。   The immobilized RNA is subjected to a cell-free protein synthesis system to synthesize a protein. For example, in the case of mRNA, a protein is synthesized by being translated into amino acids. The translation process is started by supplying a translation reagent such as a cell extract for cell-free protein synthesis. As reaction conditions in the translation step, known methods can be used without any particular limitation.

本発明において、基材上での無細胞タンパク質合成系を構築する全成分の量は微量であり、多くとも数μl程度のスケールである。このように極めて小さなスケールでタンパク質を合成するため、生成したタンパク質は基材と共にそのままプロテインチップとして扱うことができる。このようにして得られたプロテインチップを様々な解析に用いることにより、解析のスループットの向上、及びシステムのコンパクト化すなわち集積化を図ることができる。   In the present invention, the amount of all components constituting the cell-free protein synthesis system on the substrate is a very small amount, which is a scale of several μl at most. In this way, since the protein is synthesized on an extremely small scale, the produced protein can be handled as a protein chip together with the base material. By using the protein chip thus obtained for various analyses, the analysis throughput can be improved and the system can be made compact, that is, integrated.

本発明のタンパク質合成方法における基材は、上記DNA固定化法で述べたように、例えば、ガラス、石英、金属、樹脂、繊維、生物を構成する物質、半透性膜等である。前記生物を構成する物質としては、コラーゲン、キチン等である。前記半透性膜は、透析膜、半透膜、限外濾過膜、限外濾過バリア、及び化学的又は生物学的に目的物質を捕捉できる膜から選ばれる。基材が半透膜である場合には、合成中に副生成物として生成する合成阻害因子を半透膜を介して排出したり、合成に必要なアミノ酸やエネルギー源を供給したりすることができ、タンパク質をより収量良く得ることができる。   As described in the above DNA immobilization method, the base material in the protein synthesis method of the present invention is, for example, glass, quartz, metal, resin, fiber, biological material, semipermeable membrane, or the like. Examples of substances constituting the organism include collagen and chitin. The semipermeable membrane is selected from a dialysis membrane, a semipermeable membrane, an ultrafiltration membrane, an ultrafiltration barrier, and a membrane that can capture a target substance chemically or biologically. When the substrate is a semipermeable membrane, synthesis inhibitors generated as by-products during synthesis may be discharged through the semipermeable membrane, or amino acids and energy sources necessary for synthesis may be supplied. The protein can be obtained with higher yield.

本発明のタンパク質合成方法における基材の形状は、上記DNA固定化法で述べたように、薄片(チップ、ウェル)や、薄片に切り分けることができる薄面(シート)等である。基材の表面には凹部や凸部を形成することができる。この場合、形成された凹部又は凸部にDNAやRNAを固定化し、無細胞タンパク質合成のための微小な反応の場として用いると良い。このような凹凸部を高密度に形成することは、タンパク質を基材と共にプロテインチップとして用いる場合、高密度にタンパク質が配置されたプロテインチップを得ることができる点で好ましい。   The shape of the base material in the protein synthesis method of the present invention is a thin piece (chip, well), a thin surface (sheet) that can be cut into thin pieces, etc., as described in the DNA immobilization method. A concave portion or a convex portion can be formed on the surface of the substrate. In this case, DNA or RNA may be immobilized on the formed concave or convex portion and used as a minute reaction field for cell-free protein synthesis. It is preferable to form such uneven portions at a high density in that, when a protein is used as a protein chip together with a substrate, a protein chip in which proteins are arranged at a high density can be obtained.

本発明の無細胞タンパク質合成方法の形態として図6と図7とを例に挙げて説明する。
図6は、本発明の実施形態の一例を表す図である。図6においては、基材1が断面として表されている。基材1の片面側に複数の凹部2が形成され、凹部2にタンパク質合成の鋳型3が固定化されている。鋳型3はDNAでもRNAでも良い。
The form of the cell-free protein synthesis method of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an embodiment of the present invention. In FIG. 6, the base material 1 is shown as a cross section. A plurality of recesses 2 are formed on one side of the substrate 1, and a protein synthesis template 3 is immobilized in the recesses 2. Template 3 may be DNA or RNA.

鋳型3がDNAである場合、DNAに対して転写用試薬が供給される。本明細書において鋳型3に対する試薬の供給には、以下の形態が含まれる。すなわち、鋳型3が固定化されている凹部2に試薬を分注等することによって供給する形態、又は、前記の形態とは別に、固定化された鋳型3とともに基材1を試薬に浸すことによって供給する形態である。構築された転写系は、公知の方法により適切な温度でインキュベートされ、RNAが合成される。これにより生成したRNAは、翻訳用試薬をさらに供給することにより無細胞タンパク質合成系に供され、タンパク質が合成される。   When the template 3 is DNA, a transcription reagent is supplied to the DNA. In the present specification, the supply of the reagent to the template 3 includes the following forms. That is, a mode in which the reagent is dispensed into the recess 2 where the template 3 is immobilized, or by immersing the substrate 1 in the reagent together with the immobilized template 3 separately from the above-described mode It is a form to supply. The constructed transcription system is incubated at an appropriate temperature by a known method, and RNA is synthesized. The RNA thus generated is supplied to a cell-free protein synthesis system by further supplying a translation reagent, and a protein is synthesized.

或いは、前記DNAに対して転写用試薬と翻訳用試薬とを一緒に供給しても良い。これにより生成したRNAは、すでに供給された翻訳用試薬によって無細胞タンパク質合成系に供され、タンパク質が合成される。   Alternatively, a transcription reagent and a translation reagent may be supplied together with the DNA. The RNA thus generated is supplied to a cell-free protein synthesis system using the already supplied translation reagent, and a protein is synthesized.

一方、鋳型3がRNAである場合は、RNAに対して翻訳用試薬が同様に供給され、タンパク質が合成される。   On the other hand, when the template 3 is RNA, a translation reagent is similarly supplied to the RNA, and a protein is synthesized.

図7は、本発明の実施形態の他の一例を表す図である。図7においては、第1の基材11と第2の基材14とがそれぞれ断面として表されている。基材11の上面11aには複数の凹部12が形成されており、基材14の下面14aには、基材11の各凹部12に対応する複数の凸部15が形成されている。各凸部15には鋳型13がそれぞれ固定化されている。鋳型13はDNAでもRNAでも良い。   FIG. 7 is a diagram illustrating another example of the embodiment of the present invention. In FIG. 7, the 1st base material 11 and the 2nd base material 14 are each represented as a cross section. A plurality of concave portions 12 are formed on the upper surface 11a of the base material 11, and a plurality of convex portions 15 corresponding to the respective concave portions 12 of the base material 11 are formed on the lower surface 14a of the base material 14. A mold 13 is fixed to each convex portion 15. The template 13 may be DNA or RNA.

鋳型13がDNAの場合、例えば次のようにしてプロテインチップを作成すると良い。基材11の凹部12に、転写用試薬を分注等により供給する。次に、基材11の上面11aと、基材14の下面14aとを、凹部12と凸部15とが対応するように重ね合わせる。この際、凸部15に固定化されたDNA13が凹部12中の転写用試薬に対して供給される。すなわち、固定化されたDNA13が凹部12と凸部15との間に構築された転写系に供され、この転写系においてRNAが合成される。凹部12及び凸部15は、RNA合成のために必要なスケールの転写系の容積を確保することができるように形成されていることが好ましい。転写完了後、DNA13が固定された基材14を引き上げ、前記転写系からDNA13を除去することができる。さらに、基材11の凹部12にて生成したRNAに翻訳用試薬を分注等により供給し、タンパク質を合成する。   When the template 13 is DNA, for example, a protein chip may be prepared as follows. A transfer reagent is supplied to the concave portion 12 of the substrate 11 by dispensing or the like. Next, the upper surface 11a of the base material 11 and the lower surface 14a of the base material 14 are overlapped so that the concave portion 12 and the convex portion 15 correspond to each other. At this time, the DNA 13 immobilized on the convex portion 15 is supplied to the transfer reagent in the concave portion 12. That is, the immobilized DNA 13 is supplied to a transcription system constructed between the concave portion 12 and the convex portion 15, and RNA is synthesized in this transcription system. It is preferable that the concave portion 12 and the convex portion 15 are formed so as to be able to secure a volume of the transcription system necessary for RNA synthesis. After the transfer is completed, the base material 14 on which the DNA 13 is fixed can be pulled up to remove the DNA 13 from the transcription system. Further, a translation reagent is supplied to the RNA produced in the recess 12 of the base material 11 by dispensing or the like to synthesize a protein.

また例えば、基材11の凹部12に、転写用試薬と翻訳用試薬との両方を分注等により供給し、上記と同様に基材11の上面11aと基材14の下面14aとを重ね合わせ、凹部12と凸部15との間に転写系と翻訳系とを共存させても良い。この際、共存された系においてはRNAの生成と同時にタンパク質合成が開始される。凹部12及び凸部15は、RNA合成及びタンパク質合成のために必要なスケールの転写系及び翻訳系の容積を確保することができるように形成されていることが好ましい。基材14は、翻訳が完了した後に引き上げることができる。
以上の操作により、基材11上にタンパク質を得る。
Also, for example, both the transcription reagent and the translation reagent are supplied to the recess 12 of the base material 11 by dispensing or the like, and the upper surface 11a of the base material 11 and the lower surface 14a of the base material 14 are overlapped in the same manner as described above. A transcription system and a translation system may coexist between the concave portion 12 and the convex portion 15. At this time, in the coexisting system, protein synthesis is started simultaneously with the production of RNA. It is preferable that the concave portion 12 and the convex portion 15 are formed so as to be able to secure a volume of a transcription system and a translation system of a scale necessary for RNA synthesis and protein synthesis. The substrate 14 can be pulled up after the translation is complete.
The protein is obtained on the base material 11 by the above operation.

鋳型13がRNAの場合、例えば次のようにして行うと良い。基材11の凹部12に、翻訳用試薬を分注等により供給する。次に、上記と同様に基材11の上面11aと基材14の下面14aとを重ね合わせ、基材14の凸部15に固定化されたRNA13を凹部12中の翻訳用試薬に対して供給する。このことによって、RNAが凹部12と凸部15との間に構築された翻訳系に供され、タンパク質が合成される。凹部12及び凸部15は、タンパク質合成のために必要なスケールの翻訳系の容積を確保することができるように形成されていることが好ましい。翻訳完了後、RNA13が固定された基材14を引き上げ、前記翻訳系からRNA13を除去する。以上の操作により、基材11上にタンパク質を得る。   When the template 13 is RNA, for example, it may be performed as follows. A translation reagent is supplied into the recess 12 of the base material 11 by dispensing or the like. Next, the upper surface 11a of the base material 11 and the lower surface 14a of the base material 14 are overlapped in the same manner as described above, and RNA 13 immobilized on the convex portion 15 of the base material 14 is supplied to the translation reagent in the concave portion 12. To do. As a result, RNA is provided to a translation system constructed between the concave portion 12 and the convex portion 15 to synthesize a protein. The concave portion 12 and the convex portion 15 are preferably formed so that a volume of a translation system having a scale necessary for protein synthesis can be secured. After the completion of translation, the base material 14 to which the RNA 13 is fixed is pulled up, and the RNA 13 is removed from the translation system. The protein is obtained on the base material 11 by the above operation.

上述のようにして、タンパク質を合成することができる。本発明においては、タンパク質合成のための工程を自動制御することによって効率の向上を図ることも好ましい。   Proteins can be synthesized as described above. In the present invention, it is also preferable to improve efficiency by automatically controlling the steps for protein synthesis.

第3に、本発明は、上述のタンパク質合成を行うためのタンパク質合成キットである。本発明のタンパク質合成キットには、前記固定化アダプターDNA、又は、前記固定化アダプターDNAを用意するための基材、DNA、及び制限酵素から選ばれる少なくとも1つのアイテムが含まれる。本発明のタンパク質合成キットにおいて、上記DNAは、DNA固定化法において述べた前記アダプターDNA、前記アダプターDNA前駆体、前記一本鎖DNA1、2、1'、2'などから選ばれる。これらDNAは、基材上に固定化されたものであっても良い。   Third, the present invention is a protein synthesis kit for performing the above-described protein synthesis. The protein synthesis kit of the present invention includes at least one item selected from the immobilized adapter DNA or a base material for preparing the immobilized adapter DNA, DNA, and a restriction enzyme. In the protein synthesis kit of the present invention, the DNA is selected from the adapter DNA, the adapter DNA precursor, the single-stranded DNA 1, 2, 1 ′, 2 ′, etc. described in the DNA immobilization method. These DNAs may be immobilized on a substrate.

さらに、前記アイテムに加えて、鋳型DNAを調製するための連結反応を行う試薬から選ばれる少なくとも1つが含まれていても良い。このような試薬としては特に限定されず、一般的に連結反応に用いられるものが挙げられる。   Furthermore, in addition to the item, at least one selected from reagents that perform a ligation reaction for preparing template DNA may be included. Such a reagent is not particularly limited and includes those generally used for ligation reactions.

さらに、前記アイテムに加えて、無細胞タンパク質合成を行うための試薬及び水性緩衝溶液から選ばれる少なくとも1つが含まれていても良い。このような試薬としては、すでに述べたような、リボゾーム、RNA、基質のアミノ酸、ATP、GTPなどが挙げられる。これらは、一般に知られている無細胞タンパク質合成用抽出液として含まれていても良い。試薬としては他に、転写用試薬、翻訳用試薬等が挙げられる。   Furthermore, in addition to the item, at least one selected from a reagent for performing cell-free protein synthesis and an aqueous buffer solution may be contained. Examples of such reagents include ribosomes, RNAs, substrate amino acids, ATP, GTP and the like as described above. These may be contained as a generally known extract for cell-free protein synthesis. Other reagents include transcription reagents, translation reagents, and the like.

無細胞タンパク質合成を行うにあたり、すでに述べたように、複数の基材を用いる場合は、DNA固定化用の基材に加えて、別途タンパク質合成用の基材が含まれていても良い。   In performing cell-free protein synthesis, as described above, in the case of using a plurality of base materials, a base material for protein synthesis may be included in addition to the base material for DNA immobilization.

これらのアイテムはすべて保存が可能であり、タンパク質が必要となるときに随時、上述のタンパク質合成に用いることができる。従って、本発明のキットを用いると、タンパク質を使用する必要がある毎に、タンパク質を合成することができる。このため、必要なタンパク質を活性の高い状態で使用することができる。また、すでにDNA固定化法において述べたように、固定化アダプターを再生し別の目的遺伝子を含むDNAを連結することで再利用が可能である。このため、本発明のタンパク質合成キットを用いることは大変経済的且つ効率的である。   All of these items can be stored and used for protein synthesis as described above whenever protein is needed. Therefore, using the kit of the present invention, a protein can be synthesized every time it is necessary to use the protein. For this reason, a required protein can be used in a highly active state. Further, as already described in the DNA immobilization method, it can be reused by regenerating the immobilization adapter and ligating DNA containing another target gene. For this reason, it is very economical and efficient to use the protein synthesis kit of the present invention.

第4に、本発明は、上述のタンパク質合成方法を用いたプロテインチップの作成方法である。例えば、上述のようにして得られたタンパク質を基材と共にプロテインチップとして使用することができる。このとき、プロテインチップは特別な精製工程を経ることなく使用することができる。例えば、目的タンパク質の活性のみを見る場合などは、特別な精製は必要としない場合がある。一方、ある程度の精製が行われるときもある。この場合は、例えば、次のように精製が行われる。まず、第1の基材と第2の基材とを用意する。次に、得ようとするタンパク質にタグが付されるようにタグ配列を有するDNAを作成し、第1の基材を用いて上述の方法に用いる。これによって、タグ付きタンパク質が第1の基材上に生成する。さらに、第2の基材上に、前記タグを特異的に捕らえる物質を配置する。両方の基材を重ね合わせると、タグ付きタンパク質が、第2の基材上にタグを介して固定化される。すなわち、第1の基材から第2の基材へタンパク質のみが移される。移されたタグ付きタンパク質は、第2の基材とともにプロテインチップとして使用することができる。   Fourth, the present invention is a method for producing a protein chip using the protein synthesis method described above. For example, the protein obtained as described above can be used as a protein chip together with a substrate. At this time, the protein chip can be used without going through a special purification step. For example, when only looking at the activity of the target protein, special purification may not be required. On the other hand, there may be some degree of purification. In this case, for example, purification is performed as follows. First, a first base material and a second base material are prepared. Next, a DNA having a tag sequence is prepared so that a tag is attached to the protein to be obtained, and used in the above-described method using the first substrate. This produces a tagged protein on the first substrate. Further, a substance that specifically captures the tag is disposed on the second substrate. When both substrates are superimposed, the tagged protein is immobilized on the second substrate via the tag. That is, only the protein is transferred from the first substrate to the second substrate. The transferred tagged protein can be used as a protein chip with the second substrate.

また、本発明の方法においては、生成したタンパク質が基材に固定化されるようにプロテインチップを作成しても良い。固定化の方法は、公知の方法を特に限定することなく用いることができる。例えば、基材にそのまま固定化する方法、上述のタグ付きタンパク質を合成する方法によって固定化する方法、基材に試薬溶液に関して透過性を有する膜を用い、タンパク質合成後に溶液を吸引することによって固定化する方法等が挙げられる。   In the method of the present invention, a protein chip may be prepared so that the produced protein is immobilized on a substrate. As the immobilization method, a known method can be used without any particular limitation. For example, a method of immobilizing the substrate as it is, a method of immobilizing by the method of synthesizing the above-mentioned tagged protein, a membrane having permeability with respect to the reagent solution on the substrate, and immobilizing by sucking the solution after protein synthesis And the like.

上述のようにして、プロテインチップを作成することができる。本発明においては、プロテインチップを作成するための工程を自動制御することによって効率の向上を図ることも好ましい。   As described above, a protein chip can be prepared. In the present invention, it is also preferable to improve efficiency by automatically controlling a process for producing a protein chip.

第5に、本発明は、上述のタンパク質合成法を用いてプロテインチップを作成するための基材を含む、プロテインチップ作成キットである。本発明のプロテインチップ作成キットには、前記固定化アダプターDNA、又は、前記固定化アダプターDNAを用意するための基材、DNA、及び制限酵素から選ばれる少なくとも1つのアイテムが含まれる。本発明のプロテインチップ作成キットにおいて、上記DNAは、DNA固定化法において述べた前記アダプターDNA、前記アダプターDNA前駆体、前記一本鎖DNA1、2、1'、2'などから選ばれる。これらDNAは、基材上に固定化されたものであっても良い。   Fifth, the present invention is a protein chip preparation kit including a base material for preparing a protein chip using the protein synthesis method described above. The protein chip preparation kit of the present invention includes at least one item selected from the immobilized adapter DNA or a base material for preparing the immobilized adapter DNA, DNA, and a restriction enzyme. In the protein chip preparation kit of the present invention, the DNA is selected from the adapter DNA, the adapter DNA precursor, the single-stranded DNA 1, 2, 1 ′, 2 ′, etc. described in the DNA immobilization method. These DNAs may be immobilized on a substrate.

さらに、前記アイテムに加えて、鋳型DNAを調製するための連結反応を行う試薬から選ばれる少なくとも1つが含まれていても良い。このような試薬としては特に限定されず、一般的に連結反応に用いられるものが挙げられる。   Furthermore, in addition to the item, at least one selected from reagents that perform a ligation reaction for preparing template DNA may be included. Such a reagent is not particularly limited and includes those generally used for ligation reactions.

さらに、前記アイテムに加えて、無細胞タンパク質合成を行うための試薬及び水性緩衝溶液から選ばれる少なくとも1つが含まれていても良い。このような試薬としては、すでに述べたような、リボゾーム、RNA、基質のアミノ酸、ATP、GTPなどが挙げられる。これらは、一般に知られている無細胞タンパク質合成用抽出液として含まれていても良い。試薬としては他に、転写用試薬、翻訳用試薬等が挙げられる。   Furthermore, in addition to the item, at least one selected from a reagent for performing cell-free protein synthesis and an aqueous buffer solution may be contained. Examples of such reagents include ribosomes, RNAs, substrate amino acids, ATP, GTP and the like as described above. These may be contained as a generally known extract for cell-free protein synthesis. Other reagents include transcription reagents, translation reagents, and the like.

プロテインチップ作成のための無細胞タンパク質合成を行うにあたり、すでに述べたように、複数の基材を用いる場合は、DNA固定化用の基材に加えて、別途基材が含まれていても良い。またさらに、生成したタンパク質を固定化するための基材が含まれていても良い。   When performing cell-free protein synthesis for preparing a protein chip, as described above, when using a plurality of base materials, in addition to the base material for DNA immobilization, a separate base material may be included. . Furthermore, the base material for immobilizing the produced | generated protein may be contained.

プロテインチップ作成のために、すでに述べたように、タンパク質をある程度生成する場合は、DNA固定化用の基材に加えて、別途プロテインチップ作成用の基材が含まれていても良い。   In order to produce a protein chip, as already described, when a protein is produced to some extent, a base for preparing a protein chip may be included in addition to the base for immobilizing DNA.

これらのアイテムはすべて保存が可能であり、プロテインチップが必要となる時に随時、上述の無細胞タンパク質合成に用いることができる。従って、本発明のキットを用いると、プロテインチップの使用の必要がある毎に、プロテインチップを作成することができる。このため、プロテインチップをタンパク質活性の高い状態で使用することができる。また、すでにDNA固定化法において述べたように、固定化アダプターを再生し別の目的遺伝子を含むDNAを連結することで再利用が可能である。このため、本発明のプロテインチップ作成キットを用いることは大変経済的且つ効率的である。   All of these items can be stored and used for cell-free protein synthesis as described above whenever a protein chip is required. Therefore, when the kit of the present invention is used, a protein chip can be prepared each time a protein chip needs to be used. For this reason, a protein chip can be used in a state with high protein activity. Further, as already described in the DNA immobilization method, it can be reused by regenerating the immobilization adapter and ligating DNA containing another target gene. For this reason, it is very economical and efficient to use the protein chip preparation kit of the present invention.

本実施例においては、DNAを基材上に固定し、基材上にて無細胞(in vitro)タンパク質合成反応を行った。固定化したDNAは転写制御配列を含んでいるため、大腸菌細胞抽出液を添加することにより目的タンパク質を合成することができる。   In this example, DNA was immobilized on a substrate, and a cell-free (in vitro) protein synthesis reaction was performed on the substrate. Since the immobilized DNA contains a transcription control sequence, the target protein can be synthesized by adding an E. coli cell extract.

本実施例では、DNAの固定化については、図8に模式図として示される方法で行った。   In this example, DNA immobilization was performed by the method shown as a schematic diagram in FIG.

以下のものを用意した。
・ストレプトアビジンコートプレート(Nalge-Nunc社製)
・オリゴヌクレオチド1:
bCTTTTCCCAGTCACGACAAGCTTCATGGAC(配列番号1)
ただし、bCはビオチン化されたシトシンを表す。さらに内部にHindIIIの認識配列を含む。
・オリゴヌクレオチド2:
GTCCATGAAGCTTGTCGTGACTGGG(配列番号2)
・無細胞タンパク質合成用抽出液:大腸菌抽出液RTS(ロシュ社製)
GFP(緑色蛍光タンパク質)合成用プラスミド:pIVEXコントロールベクターGFP(RTSキットに添付のもの、ロシュ社製)
・制限酵素HindIII、EcoRI
・ライゲーションキットver.2(宝酒造製)
・洗浄用バッファ(50mM HEPES-Na pH7.5, 0.5MNaCl, 1v/v%Tween 20)
The following were prepared.
・ Streptavidin coated plate (Nalge-Nunc)
Oligonucleotide 1:
bCTTTTCCCAGTCACGACAAGCTTCATGGAC (SEQ ID NO: 1)
However, bC represents biotinylated cytosine. In addition, it contains a HindIII recognition sequence.
Oligonucleotide 2:
GTCCATGAAGCTTGTCGTGACTGGG (SEQ ID NO: 2)
・ Cell-free protein synthesis extract: Escherichia coli extract RTS (Roche)
Plasmid for GFP (green fluorescent protein) synthesis: pIVEX control vector GFP (attached to RTS kit, manufactured by Roche)
・ Restriction enzymes HindIII, EcoRI
・ Ligation kit ver.2 (Takara Shuzo)
・ Cleaning buffer (50mM HEPES-Na pH7.5, 0.5MNaCl, 1v / v% Tween 20)

[1.ビオチン化オリゴヌクレオチドのストレプトアビジンプレートへの結合]
オリゴヌクレオチド1(500pmol)とオリゴヌクレオチド2(500pmol)とを、洗浄用バッファで希釈することにより容量を60μlとした。オリゴヌクレオチドのアニーリングは、98℃、5分の処理後、0.1℃/秒で4℃まで温度を降下させることにより行った。次に、アニーリングした5´ビオチン化二本鎖DNA断片(アダプターDNA前駆体)をストレプトアビジンコートプレートのウェルに加え、37℃で1時間吸着させた。未反応のオリゴヌクレオチドは、100μlの洗浄用バッファで5回洗浄することによりウェルから取り除いた。このようにして、ウェルに結合したオリゴヌクレオチド(固定化アダプターDNA前駆体)を得た。
[1. Binding of biotinylated oligonucleotide to streptavidin plate]
Oligonucleotide 1 (500 pmol) and oligonucleotide 2 (500 pmol) were diluted with a washing buffer to a volume of 60 μl. Oligonucleotide annealing was performed by reducing the temperature to 4 ° C. at 0.1 ° C./second after treatment at 98 ° C. for 5 minutes. Next, the annealed 5 ′ biotinylated double-stranded DNA fragment (adapter DNA precursor) was added to the well of a streptavidin-coated plate and adsorbed at 37 ° C. for 1 hour. Unreacted oligonucleotides were removed from the wells by washing 5 times with 100 μl wash buffer. Thus, an oligonucleotide (immobilized adapter DNA precursor) bound to the well was obtained.

[2.制限酵素処理]
ウェルに結合したオリゴヌクレオチド(固定化アダプターDNA前駆体)に、HindIII反応液(ミディアムバッファ、HindIII 10U)60μlを加え37℃で1時間切断反応を行った。反応後はウェルを100μlの洗浄用バッファで5回洗浄し、バッファを取り除き、ウェル上に固定化された制限酵素処理済のオリゴヌクレオチド(固定化アダプターDNA)を得た。
[2. Restriction enzyme treatment]
60 μl of a HindIII reaction solution (medium buffer, HindIII 10U) was added to the oligonucleotide (immobilized adapter DNA precursor) bound to the well, and a cleavage reaction was performed at 37 ° C. for 1 hour. After the reaction, the well was washed 5 times with 100 μl of washing buffer, the buffer was removed, and a restriction enzyme-treated oligonucleotide (immobilized adapter DNA) immobilized on the well was obtained.

別途、GFPを含むコントロールベクター(pIVEXコントロールベクターGFP)5μgをHindIII反応液を用いて上記と同じ条件で切断反応を行った。反応後、フェノール・クロロフォルム抽出及びエタノール沈殿を行い、沈殿を15μlの純水に溶解し、制限酵素処理済ベクター(目的DNA)の溶液を得た。   Separately, 5 μg of a control vector containing GFP (pIVEX control vector GFP) was cleaved under the same conditions as described above using a HindIII reaction solution. After the reaction, phenol / chloroform extraction and ethanol precipitation were performed, and the precipitate was dissolved in 15 μl of pure water to obtain a restriction enzyme-treated vector (target DNA) solution.

[3.固定化オリゴヌクレオチドとGFP遺伝子を含むベクターとのライゲーション]
制限酵素処理済のオリゴヌクレオチドが固定化されたウェル上に、上記制限酵素処理済ベクターの溶液15μlと、ライゲーションキットI液15μl及びII液30μlとを加え、撹拌した。このウェルを12℃で1時間放置することにより、ライゲーション反応を行った。反応後は、100μlの洗浄用バッファでウェルを5回洗浄した。その後、バッファを除去し、ウェル上に固定化されたライゲーションされたDNA(固定化DNA)を得た。
[3. Ligation of immobilized oligonucleotide and vector containing GFP gene]
15 μl of the above-mentioned restriction enzyme-treated vector solution, 15 μl of ligation kit I solution and 30 μl of II solution were added to the wells on which the restriction enzyme-treated oligonucleotide was immobilized, and stirred. The well was left at 12 ° C. for 1 hour to perform a ligation reaction. After the reaction, the wells were washed 5 times with 100 μl of washing buffer. Thereafter, the buffer was removed, and ligated DNA (immobilized DNA) immobilized on the well was obtained.

[4.in vitroタンパク質合成反応]
ライゲーションされたDNAが固定化されたウェル上に10μlの純水を加え、続いてRTSタンパク質合成システムの必要な試薬を添加した。試薬の組成などはロシュ社のマニュアルに従った。また、陽性対照は、0.5μgのpIVEXコントロールGFPベクターを固定化されていない鋳型として、RTSシステムによりGFPを合成したものとした。陰性対照は、鋳型DNAを加えない以外は同じ条件で処理したものとした。30℃、6時間の合成反応後、マイクロプレートリーダー(TECAN社製、GENios)により生成物の蛍光強度を測定した(励起波長395nm、放射波長504nm)。
[4. In vitro protein synthesis reaction]
10 μl of pure water was added to the wells on which the ligated DNA had been immobilized, followed by the necessary reagents of the RTS protein synthesis system. The composition of the reagents was in accordance with the Roche manual. As a positive control, GFP was synthesized by the RTS system using 0.5 μg of pIVEX control GFP vector as an unimmobilized template. The negative control was treated under the same conditions except that no template DNA was added. After a synthesis reaction at 30 ° C. for 6 hours, the fluorescence intensity of the product was measured with a microplate reader (manufactured by TECAN, GENios) (excitation wavelength 395 nm, emission wavelength 504 nm).

[結果]
それぞれの蛍光強度(相対蛍光強度;RFU)は以下のとおりである。
陽性対照・・・・・2421
固定化DNA・・・1561
陰性対照・・・・・225
[result]
Each fluorescence intensity (relative fluorescence intensity; RFU) is as follows.
Positive control ... 2421
Immobilized DNA ... 1561
Negative control ... 225

この結果が示すように、本発明の方法によるものは、陽性対照と比較して60%程度の蛍光が見られたことから、プレートに固定化したDNAからもGFPが合成されることが明らかとなった。本発明の方法は、他の遺伝子にも反応できると考えられる。なお、RTSのマニュアルによると、直鎖化したコントロールベクターを使用した場合、250μg/ml前後のGFP合成が可能である。このことから、この手法で固定化したDNA鋳型からでも、100μg/ml以上のGFP合成が可能と考えられる。   As this result shows, it was clear that GFP was synthesized from the DNA immobilized on the plate because the method according to the present invention showed about 60% fluorescence compared to the positive control. became. It is thought that the method of the present invention can also react with other genes. According to the RTS manual, GFP synthesis at around 250 μg / ml is possible when a linearized control vector is used. From this, it is considered that GFP synthesis of 100 μg / ml or more is possible even from a DNA template immobilized by this method.

本発明のDNA固定化法の一形態を表した図である。It is a figure showing one form of the DNA immobilization method of this invention. 本発明のDNA固定化法の一形態において、固定化アダプターDNAを調製する方法の一例を表した図である。In one form of the DNA immobilization method of this invention, it is a figure showing an example of the method of preparing immobilization adapter DNA. 固定化アダプターDNAを調製する方法の一例において、固定化アダプターDNA前駆体を調製する方法を表した図である。FIG. 3 is a diagram showing a method for preparing an immobilized adapter DNA precursor in an example of a method for preparing an immobilized adapter DNA. 本発明のDNA固定化法の一形態において、固定化アダプターDNAを調製する方法の他の一例を表した図である。FIG. 4 is a diagram showing another example of a method for preparing immobilized adapter DNA in one embodiment of the DNA immobilization method of the present invention. 固定化アダプターDNAを調製する方法の他の一例において、アダプターDNAを調製する方法を表した図である。It is a figure showing the method of preparing adapter DNA in another example of the method of preparing fixed adapter DNA. 本発明のタンパク質合成方法の実施の一形態を表した図である。It is a figure showing one embodiment of the protein synthesis method of the present invention. 本発明のタンパク質合成方法の実施の一形態を表した図である。It is a figure showing one embodiment of the protein synthesis method of the present invention. 本実施例によるDNAの固定化法を表した図である。It is a figure showing the immobilization method of DNA by a present Example.

符号の説明Explanation of symbols

1 基材
2 凹部
3 鋳型
11 基材
11a 基材11の上面
12 凹部
13 鋳型
14 基材
14a 基材14の下面
15 凸部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base material 2 Recessed part 3 Mold 11 Base material 11a Upper surface of the base material 12 Recessed part 13 Mold 14 Base material 14a Lower surface of the base material 15 Convex part

配列番号1は、目的DNAをストレプトアビジンでコートされた基材に連結するための連結オリゴヌクレオチドである。
配列番号2は、上記配列番号1で特定されたオリゴヌクレオチドの一部の配列と相補的な配列を有するオリゴヌクレオチドである。
SEQ ID NO: 1 is a linking oligonucleotide for linking a target DNA to a substrate coated with streptavidin.
SEQ ID NO: 2 is an oligonucleotide having a sequence complementary to the partial sequence of the oligonucleotide identified in SEQ ID NO: 1.

Claims (16)

(1)一方の末端にビオチニル基を有し且つ他方の末端に核酸の連結反応が可能な末端を有するアダプターDNA部が、アビジンが表面に配置された基材上において、前記ビオチニル基と前記アビジンとの結合により固定化されている固定化アダプターDNAを用意する工程と、
(2)別途、目的遺伝子を含み且つ一方の末端に前記アダプターDNA部が有する連結反応が可能な末端に連結することができる末端を有する目的DNAを用意する工程と、
(3)前記固定化アダプターDNAと、前記目的遺伝子を含むDNAとを連結反応させることによって、前記基材に固定化されたDNAを得る工程とを含む、DNAの固定化方法。
(1) An adapter DNA portion having a biotinyl group at one end and an end capable of nucleic acid ligation reaction at the other end is formed on the substrate on which avidin is arranged on the surface, and the biotinyl group and the avidin Preparing an immobilized adapter DNA immobilized by binding with
(2) separately, preparing a target DNA containing a target gene and having an end that can be linked to one end of the adapter DNA part and capable of being linked to the end of the adapter DNA portion;
(3) A method for immobilizing DNA, comprising the step of ligating the immobilized adapter DNA with DNA containing the target gene to obtain DNA immobilized on the substrate.
前記工程(1)において、前記連結反応が可能な末端が制限酵素消化末端であって、
一方の末端にビオチニル基を有し且つ制限酵素認識配列を有するアダプターDNA前駆体部が、アビジンが表面に配置された基材上において、前記ビオチニル基と前記アビジンとの結合により固定化されている固定化アダプターDNA前駆体を用意し、
前記認識配列を切断する制限酵素を用いて前記固定化アダプターDNA前駆体を処理することによって、前記固定化アダプターDNAを用意する、請求項1に記載のDNAの固定化方法。
In the step (1), the end capable of the ligation reaction is a restriction enzyme digestion end,
An adapter DNA precursor portion having a biotinyl group at one end and having a restriction enzyme recognition sequence is immobilized by binding of the biotinyl group and the avidin on a substrate on which avidin is arranged on the surface. Prepare an immobilized adapter DNA precursor,
The method of immobilizing DNA according to claim 1, wherein the immobilized adapter DNA is prepared by treating the immobilized adapter DNA precursor with a restriction enzyme that cleaves the recognition sequence.
前記固定化アダプターDNA前駆体を、
一方の末端にビオチニル基を有し且つ制限酵素認識配列を有するアダプターDNA前駆体を用意し、
アビジンが表面に配置された基材上において、前記アダプターDNA前駆体を、前記ビオチニル基と前記アビジンとの結合により固定化させることによって得る、請求項2に記載のDNAの固定化方法。
The immobilized adapter DNA precursor,
Preparing an adapter DNA precursor having a biotinyl group at one end and a restriction enzyme recognition sequence;
The method for immobilizing DNA according to claim 2, wherein the adapter DNA precursor is obtained by immobilizing the biotinyl group and the avidin on a substrate on which avidin is arranged.
前記工程(1)において、
一方の末端にビオチニル基を有し且つ他方の末端に核酸の連結反応が可能な末端を有するアダプターDNAを用意し、
アビジンが表面に配置された基材上において、前記アダプターDNAを、前記ビオチニル基と前記アビジンとの結合により固定化させることによって、前記固定化アダプターDNAを用意する、請求項1に記載のDNAの固定化方法。
In the step (1),
Preparing an adapter DNA having a biotinyl group at one end and an end capable of nucleic acid ligation at the other end;
The DNA of claim 1, wherein the adapter DNA is prepared by immobilizing the adapter DNA by binding the biotinyl group and the avidin on a substrate on which avidin is arranged. Immobilization method.
前記連結反応が可能な末端が制限酵素消化末端であって、
前記アダプターDNAを、
一方の末端にビオチニル基を有し且つ制限酵素認識配列を有するアダプターDNA前駆体を用意し、
前記認識配列を切断する制限酵素を用いて前記アダプターDNA前駆体を処理することによって得る、請求項4に記載のDNAの固定化方法。
The end capable of the ligation reaction is a restriction enzyme digestion end,
The adapter DNA is
Preparing an adapter DNA precursor having a biotinyl group at one end and a restriction enzyme recognition sequence;
The method for immobilizing DNA according to claim 4, which is obtained by treating the adapter DNA precursor with a restriction enzyme that cleaves the recognition sequence.
前記核酸の連結反応が可能な末端を有するように、核酸合成及び/又は相補鎖結合することによって前記アダプターDNAを用意する、請求項4に記載のDNAの固定化方法。 The method for immobilizing DNA according to claim 4, wherein the adapter DNA is prepared by nucleic acid synthesis and / or complementary strand bonding so as to have an end capable of ligating the nucleic acid. (1)一方の末端にビオチニル基を有し且つ他方の末端に核酸の連結反応が可能な末端を有するアダプターDNA部が、アビジンが表面に配置された基材上において、前記ビオチニル基と前記アビジンとの結合により固定化されている固定化アダプターDNAを用意する工程と、
(2)別途、目的遺伝子を含み且つ一方の末端に前記アダプターDNA部が有する連結反応が可能な末端に連結することができる末端を有する目的DNAを用意する工程と、
(3)前記固定化アダプターDNAと前記目的遺伝子を含むDNAとを連結することによって、前記基材に固定化された鋳型DNAを得る工程と、
(4)前記固定化された鋳型DNAを転写してRNAを合成する転写工程が行われる転写系、及び前記合成されたRNAによってタンパク質を合成する合成工程が行われる無細胞タンパク質合成系により、タンパク質を合成する工程とを含む、タンパク質の合成方法。
(1) An adapter DNA portion having a biotinyl group at one end and an end capable of nucleic acid ligation reaction at the other end is formed on the substrate on which avidin is arranged on the surface, and the biotinyl group and the avidin Preparing an immobilized adapter DNA immobilized by binding with
(2) separately, preparing a target DNA containing a target gene and having an end that can be linked to one end of the adapter DNA part and capable of being linked to the end of the adapter DNA portion;
(3) obtaining the template DNA immobilized on the substrate by linking the immobilized adapter DNA and the DNA containing the target gene;
(4) a transcription system in which a transcription step for synthesizing RNA by transcribing the immobilized template DNA and a cell-free protein synthesis system in which a synthesis step for synthesizing a protein with the synthesized RNA is performed; And a method for synthesizing the protein.
前記転写工程の後に前記転写系から前記基材を除去するか、又は
前記合成工程の後に前記無細胞タンパク質合成系から前記基材を除去する、請求項7に記載のタンパク質を合成する方法。
The method of synthesizing a protein according to claim 7, wherein the substrate is removed from the transcription system after the transfer step, or the substrate is removed from the cell-free protein synthesis system after the synthesis step.
前記無細胞タンパク質合成系は、少なくともリボゾーム、RNA、基質のアミノ酸、ATP及びGTPから選ばれる試薬を水性緩衝溶液中に含む、請求項7又は8に記載のタンパク質を合成する方法。 The method of synthesizing a protein according to claim 7 or 8, wherein the cell-free protein synthesis system contains at least a reagent selected from ribosome, RNA, amino acid of substrate, ATP and GTP in an aqueous buffer solution. 前記基材は、ガラス、石英、金属、樹脂、繊維、生物を構成する物質、及び半透性膜から選ばれる、請求項7〜9のいずれか1項に記載のタンパク質を合成する方法。 The method for synthesizing a protein according to any one of claims 7 to 9, wherein the substrate is selected from glass, quartz, metal, resin, fiber, a substance constituting a living organism, and a semipermeable membrane. 前記半透性膜は、透析膜、半透膜、限外濾過膜、限外濾過バリア、及び化学的又は生物学的に目的物質を捕捉できる膜から選ばれる、請求項10に記載のタンパク質を合成する方法。 The protein according to claim 10, wherein the semipermeable membrane is selected from a dialysis membrane, a semipermeable membrane, an ultrafiltration membrane, an ultrafiltration barrier, and a membrane capable of capturing a target substance chemically or biologically. How to synthesize. 前記固定化アダプターDNA、又は、
前記固定化アダプターDNAを用意するための基材、DNA、及び制限酵素から選ばれる少なくとも1つのアイテムを含む、請求項7〜11のいずれか1項に記載のタンパク質を合成する方法を行うためのタンパク質合成キット。
The immobilized adapter DNA, or
The method for synthesizing a protein according to any one of claims 7 to 11, comprising at least one item selected from a base material for preparing the immobilized adapter DNA, DNA, and a restriction enzyme. Protein synthesis kit.
前記アイテムに、無細胞タンパク質合成を行うための試薬及び水性緩衝溶液から選ばれる少なくとも1つがさらに含まれる、請求項12に記載のタンパク質合成キット。 The protein synthesis kit according to claim 12, wherein the item further includes at least one selected from a reagent for performing cell-free protein synthesis and an aqueous buffer solution. 請求項7〜11のいずれか1項に記載のタンパク質を合成する方法を用いてプロテインチップを作成する方法。 The method to produce a protein chip using the method of synthesize | combining the protein of any one of Claims 7-11. 前記固定化アダプターDNA、又は、
前記固定化アダプターDNAを用意するための基材、DNA、及び制限酵素から選ばれる少なくとも1つのアイテムを含む、請求項7〜11のいずれか1項に記載のタンパク質を合成する方法を用いてプロテインチップを作成するためのプロテインチップ作成キット。
The immobilized adapter DNA, or
A protein using the method for synthesizing a protein according to any one of claims 7 to 11, comprising at least one item selected from a base material for preparing the immobilized adapter DNA, DNA, and a restriction enzyme. Protein chip creation kit for creating chips.
前記アイテムに、無細胞タンパク質合成を行うための試薬、水性緩衝溶液から選ばれる少なくとも1つがさらに含まれる、請求項15に記載のプロテインチップ作成キット。
The protein chip preparation kit according to claim 15, wherein the item further includes at least one selected from a reagent for performing cell-free protein synthesis and an aqueous buffer solution.
JP2004228924A 2003-08-05 2004-08-05 Immobilization of dna, synthetic method for protein, method for preparing protein chip and kit Withdrawn JP2005065694A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004228924A JP2005065694A (en) 2003-08-05 2004-08-05 Immobilization of dna, synthetic method for protein, method for preparing protein chip and kit

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003287200 2003-08-05
JP2004228924A JP2005065694A (en) 2003-08-05 2004-08-05 Immobilization of dna, synthetic method for protein, method for preparing protein chip and kit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005065694A true JP2005065694A (en) 2005-03-17

Family

ID=34425184

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004228924A Withdrawn JP2005065694A (en) 2003-08-05 2004-08-05 Immobilization of dna, synthetic method for protein, method for preparing protein chip and kit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005065694A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1888617A1 (en) * 2005-06-09 2008-02-20 The Babraham Institute Repeatable protein arrays
JP2020533964A (en) * 2017-08-11 2020-11-26 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Cell-free protein expression using double-stranded concatemer DNA

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1888617A1 (en) * 2005-06-09 2008-02-20 The Babraham Institute Repeatable protein arrays
JP2008545984A (en) * 2005-06-09 2008-12-18 バブラハム・インスティテュート Repeatable protein arrays
JP2020533964A (en) * 2017-08-11 2020-11-26 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Cell-free protein expression using double-stranded concatemer DNA
JP7258361B2 (en) 2017-08-11 2023-04-17 グローバル・ライフ・サイエンシズ・ソリューションズ・オペレーションズ・ユーケー・リミテッド Cell-free protein expression using double-stranded concatemer DNA

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20230220453A1 (en) Methods and Kits for Tracking Nucleic Acid Target Origin for Nucleic Acid Sequencing
US20200370105A1 (en) Methods for performing spatial profiling of biological molecules
US8137906B2 (en) Method for the synthesis of DNA fragments
US10308931B2 (en) Methods for screening proteins using DNA encoded chemical libraries as templates for enzyme catalysis
EP2398915B1 (en) Synthesis of sequence-verified nucleic acids
US20240052403A1 (en) Linked ligation
US7544793B2 (en) Making nucleic acid sequences in parallel and use
EP3436607B1 (en) Linked duplex target capture
CN110637086B (en) Method for producing complex of RNA molecule and peptide, and use thereof
US11306348B2 (en) Complex surface-bound transposome complexes
WO2005026686A2 (en) Multiplexed analytical platform
US8486634B2 (en) Amplifying bisulfite-treated template
WO2006095550A1 (en) Pcr primer, pcr method utilizing the same, and pcr amplified product, and device and dna-protein complex utilizing pcr amplified product
US10294472B2 (en) Nucleic acid linker
CN103975062B (en) Nucleic acid amplification method
JP2005065694A (en) Immobilization of dna, synthetic method for protein, method for preparing protein chip and kit
US20220340967A1 (en) Linked target capture
JPWO2004048973A1 (en) Immobilization of biomolecules on metal carriers
JP3706942B2 (en) Method for detecting interaction between substance and protein, method for screening protein interacting with substance, and method for forming complex of substance and protein interacting with the substance
US20210246500A1 (en) Linked target capture
WO2024132107A1 (en) Ligation of oligonucleotides
US20100047875A1 (en) Making nucleic acid sequences in parallel and use
JP5194459B2 (en) Single-stranded DNA amplification method
JP2006132980A (en) Method for fixing protein
JP2002281981A (en) METHOD FOR PRODUCING LABEL-INTRODUCED NUCLEIC ACID USING Rec A PROTEIN

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20061108

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20090918