JP2006132980A - Method for fixing protein - Google Patents

Method for fixing protein Download PDF

Info

Publication number
JP2006132980A
JP2006132980A JP2004319610A JP2004319610A JP2006132980A JP 2006132980 A JP2006132980 A JP 2006132980A JP 2004319610 A JP2004319610 A JP 2004319610A JP 2004319610 A JP2004319610 A JP 2004319610A JP 2006132980 A JP2006132980 A JP 2006132980A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
protein
nucleic acid
stranded nucleic
proteins
carrier
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Withdrawn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
JP2004319610A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshihiro Kuroita
黒板  敏弘
Kenji Hayashi
健志 林
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.)
Kyushu University NUC
Toyobo Co Ltd
Original Assignee
Kyushu University NUC
Toyobo Co Ltd
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 Kyushu University NUC, Toyobo Co Ltd filed Critical Kyushu University NUC
Priority to JP2004319610A priority Critical patent/JP2006132980A/en
Publication of JP2006132980A publication Critical patent/JP2006132980A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for fixing proteins at an arbitrary position. <P>SOLUTION: According to this method, one or more kinds of proteins made by together bonding a single-chain nucleic acid are mixed with each other to fix the proteins at an arbitrary position of the nucleic-acid by utilizing nucleic acid hybridization. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、核酸のハイブリダイゼーションを利用し、任意の核酸配列を付加したタンパク質を任意の位置に固定化する技術に関する。また、該方法を用いて調製されたタンパク質複合体にも関する。     The present invention relates to a technique for immobilizing a protein added with an arbitrary nucleic acid sequence at an arbitrary position by utilizing hybridization of nucleic acids. It also relates to protein complexes prepared using the method.

近年、プロテインチップを用いた発現解析や相互作用解析技術が注目を浴びるようになっている。しかし、タンパク質を固定化する技術は確立されたとはいい難い。一般的に行われるスポッティングは、時間が掛かり、また、タンパク質が乾燥し活性を失ってしまうなどの問題を抱えている。   In recent years, expression analysis and interaction analysis techniques using protein chips have attracted attention. However, it is difficult to say that the technology for immobilizing proteins has been established. In general, spotting takes time and has problems such as protein drying and loss of activity.

また、タンパク質をスポットした後のチップの保存方法も確立されているとはいえない。タンパク質は保存中に活性を失うことが多く、使用する直前に固定化することが好ましいといわれている。そこで、使用する直前に、迅速にタンパク質を任意の位置に固定化する方法が望まれていた。   Moreover, it cannot be said that the preservation | save method of the chip | tip after spotting protein is also established. Proteins often lose activity during storage, and it is said that they are preferably immobilized immediately before use. Therefore, a method for quickly immobilizing a protein at an arbitrary position immediately before use has been desired.

また近年、タンパク質の細胞内局在化(localization)研究が盛んになり、様々なタンパク質が細胞内で、三次元的に局在し、お互いに位置関係を保ちながら相互作用していることが明らかとなりつつある。また、多くのものが複合体として存在し、それらが一まとまりとして働いている分子も多数確認されてきている。例えば、MAPキナーゼカスケードに関与している分子において、MAPKKKとMAPKKなどは複合体として存在していることが明らかとなっている。更に、代謝系やエネルギー伝達系などにおいても、酵素同士がお互いに位置を保ちながら存在している場合が多い。   In recent years, protein localization research has become active, and it is clear that various proteins are three-dimensionally localized in cells and interact with each other while maintaining positional relationships with each other. It is becoming. In addition, many molecules exist as complexes, and many molecules in which they work as a unit have been confirmed. For example, it has been clarified that MAPKKK and MAPKK are present as a complex in a molecule involved in the MAP kinase cascade. Furthermore, in metabolic systems, energy transfer systems, etc., enzymes often exist while maintaining their positions relative to each other.

それらの分子においては位置関係が大変重要であり、研究する場合、それを再構成する必要がある。しかし、単にタンパク質同士を混合しただけでは複合体を形成できない場合も多く、効果的にタンパク質分子を任意の距離を保って配位させる技術が求められている。     In these molecules, positional relationships are very important and need to be reconstructed when studying. However, there are many cases where a complex cannot be formed simply by mixing proteins, and a technique for effectively coordinating protein molecules at an arbitrary distance is required.

上に述べたような理由から、タンパク質を任意の位置に固定化することが求められていた。すなわち、本発明の目的は、任意の位置に任意のタンパク質を固定化する技術を提供することである。また、本発明の目的は、1本鎖核酸を結合させたタンパク質の調製方法を提供することにある。     For the reasons described above, it has been required to immobilize proteins at arbitrary positions. That is, an object of the present invention is to provide a technique for immobilizing an arbitrary protein at an arbitrary position. Another object of the present invention is to provide a method for preparing a protein to which a single-stranded nucleic acid is bound.

前述の目的を達成するために、本発明者らは鋭意検討重ね、一本鎖核酸をタンパク質に結合させる方法を確立し、核酸のハイブリダイゼーションを利用したタンパク質の固定化方法によりタンパク質を固定化できることを見出し、本発明を完成させるに至った。     In order to achieve the above-mentioned object, the present inventors have repeatedly studied and established a method for binding a single-stranded nucleic acid to a protein, and that the protein can be immobilized by a protein immobilization method using nucleic acid hybridization. As a result, the present invention has been completed.

即ち、本発明は以下の項目からなる。     That is, the present invention comprises the following items.

1. 一本鎖核酸を結合させた一種以上のタンパク質を混合し、核酸のハイブリダイゼーションを利用して、任意の位置にタンパク質を固定化する方法。   1. A method of immobilizing a protein at an arbitrary position by mixing one or more proteins to which a single-stranded nucleic acid is bound, and utilizing nucleic acid hybridization.

2. 第1の一本鎖核酸に結合した一種以上のタンパク質と、第2の一本鎖核酸に結合した対象物を、一本鎖核酸同士のハイブリダイゼーションを利用して、該対象物に対し該タンパク質を特定の相互位置に固定化することを特徴とする項1に記載の方法。   2. One or more proteins bound to the first single-stranded nucleic acid and an object bound to the second single-stranded nucleic acid are subjected to hybridization between the single-stranded nucleic acids using the protein. The method according to Item 1, wherein the method is immobilized at a specific mutual position.

3. 前記対象物がタンパク質である項2に記載の方法。   3. Item 3. The method according to Item 2, wherein the object is a protein.

4. 前記対象物が担体である項2に記載の方法。   4). Item 3. The method according to Item 2, wherein the object is a carrier.

5. 担体が、樹脂、ナイロン、ニトロセルロース、多糖、ガラスまたは金属から選択される材料の膜、ビーズ、ゲルまたは基板であり、該担体は必要に応じてガラス、セラミックス、金属、プラスチック等の支持体上にあることを特徴とする項4に記載の方法。   5. The carrier is a film, a bead, a gel or a substrate of a material selected from resin, nylon, nitrocellulose, polysaccharide, glass or metal, and the carrier is on a support such as glass, ceramics, metal or plastic as necessary. Item 5. The method according to Item 4, wherein

6. ハイブリダイゼーションにより2以上の一本鎖核酸部分を生じさせるように設計された、異なる配列を有する複数の一本鎖核酸をハイブリダイズさせ、さらに、該一本鎖核酸部分に相補的な配列を有し且つタンパク質を結合した2以上の一本鎖核酸を混合しハイブリダイズさせることにより特定の相互位置に2以上のタンパク質を固定化することを特徴とする項1〜3のいずれかに記載の方法。   6). A plurality of single-stranded nucleic acids having different sequences, which are designed to generate two or more single-stranded nucleic acid portions by hybridization, are hybridized and have a sequence complementary to the single-stranded nucleic acid portion. And immobilizing two or more proteins at specific positions by mixing and hybridizing two or more single-stranded nucleic acids bound with the protein. .

7. ハイブリダイゼーションにより2以上の一本鎖核酸部分を生じさせるように設計された、異なる配列を有する複数の一本鎖核酸をハイブリダイズさせ、さらに、該一本鎖核酸部分の1つに相補的な配列を有する一本鎖核酸に結合させた担体と、他の一本鎖核酸部分に相補的な配列を有し且つタンパク質を結合した少なくとも1つの一本鎖核酸を混合しハイブリダイズさせることにより、担体に固定化され、かつ、該担体と少なくとも一種のタンパク質が特定の相互位置に固定化されることを特徴とする項1、2または4に記載の方法。   7. Hybridizing a plurality of single stranded nucleic acids having different sequences designed to produce two or more single stranded nucleic acid moieties upon hybridization and further complementary to one of the single stranded nucleic acid moieties By mixing and hybridizing a carrier bound to a single-stranded nucleic acid having a sequence and at least one single-stranded nucleic acid having a sequence complementary to another single-stranded nucleic acid portion and bound to a protein, Item 5. The method according to Item 1, 2, or 4, wherein the method is immobilized on a carrier, and the carrier and at least one protein are immobilized at specific mutual positions.

8. 核酸がDNA、RNA、PNAのいずれかである項1〜7のいずれかに記載の方法。   8). Item 8. The method according to any one of Items 1 to 7, wherein the nucleic acid is any one of DNA, RNA, and PNA.

9. タンパク質が酵素、リセプター、リガンド、抗体、レクチン、アフィニティータンパク質のいずれかであることを特徴とする項1〜8のいずれかに記載の方法。   9. Item 9. The method according to any one of Items 1 to 8, wherein the protein is any one of an enzyme, a receptor, a ligand, an antibody, a lectin, and an affinity protein.

10. タンパク質への核酸の結合が、共有結合であることを特徴とする項1〜9のいずれかに記載の方法。   10. Item 10. The method according to any one of Items 1 to 9, wherein the binding of the nucleic acid to the protein is a covalent bond.

11. タンパク質への核酸の結合が、無細胞タンパク質合成を介する方法により形成されたものであることを特徴とする、項1〜10のいずれかに記載の方法。   11. Item 11. The method according to any one of Items 1 to 10, wherein the binding of the nucleic acid to the protein is formed by a method via cell-free protein synthesis.

12. タンパク質への核酸の結合が、アフィニティー結合であることを特徴とする項1〜9のいずれかに記載の方法。   12 Item 10. The method according to any one of Items 1 to 9, wherein the binding of the nucleic acid to the protein is affinity binding.

13. アフィニティー結合が、アビジン−ビオチン反応、GST−グルタチオン、MBP(マルトース結合蛋白)−アミロース、キレート、もしくは抗体−抗原反応、のいずれかであることを特徴とする項12に記載の方法。   13. Item 13. The method according to Item 12, wherein the affinity binding is any one of avidin-biotin reaction, GST-glutathione, MBP (maltose binding protein) -amylose, chelate, or antibody-antigen reaction.

14. 三以上の一本鎖部分を有する核酸複合体の二以上の一本鎖部分に一本鎖核酸のハイブリダイゼーションにより二以上のタンパク質を固定化し、1つの一本鎖部分を介して担体に固定化してなる、タンパク質複合体。   14 Two or more proteins are immobilized by hybridization of a single-stranded nucleic acid to two or more single-stranded portions of a nucleic acid complex having three or more single-stranded portions, and are immobilized on a carrier via one single-stranded portion. A protein complex.

15. 少なくとも1種のタンパク質が酵素である項14に記載の複合体。   15. Item 15. The complex according to Item 14, wherein at least one protein is an enzyme.

16. 項15に記載のタンパク質複合体に基質を添加し、酵素反応を行うことを特徴とする方法。   16. Item 16. A method comprising adding a substrate to the protein complex of Item 15, and performing an enzyme reaction.

17. 項14に記載のタンパク質複合体のタンパク質間の相互作用を測定することを特徴とする方法。   17. Item 15. A method for measuring an interaction between proteins of a protein complex according to Item 14.

本発明によれば、対象物(タンパク質または担体)等に固定された一本鎖核酸(または一本鎖核酸部分)とハイブリダイズし得る一本鎖核酸に任意のタンパク質を結合させることができ、ハイブリダイズし得る一本鎖核酸に結合したタンパク質の種類を変えることで、任意の組合せで、任意の位置にタンパク質を固定化することができる。   According to the present invention, any protein can be bound to a single-stranded nucleic acid that can hybridize with a single-stranded nucleic acid (or a single-stranded nucleic acid moiety) immobilized on an object (protein or carrier), By changing the type of protein bound to a single-stranded nucleic acid that can hybridize, the protein can be immobilized at an arbitrary position in an arbitrary combination.

本発明は、一本鎖核酸を結合させた一種以上のタンパク質を、核酸のハイブリダイゼーションを利用して、任意の位置にタンパク質を固定化する方法であり、任意の位置に一種以上の一本鎖核酸配列を生じさせるように設計された複数の異なる配列を有する一本鎖核酸をハイブリダイズさせ、さらに、該核酸配列に相補的配列を有する一本鎖核酸を結合させた一種以上のタンパク質を混合しハイブリダイズさせることにより任意の位置にタンパク質を固定化する方法である。
本明細書において「固定化」とは、図2,4のようにタンパク質と固相(担体)が特定の位置関係に固定化する場合だけでなく、図1,3のように2以上のタンパク質同士が特定の相互位置関係に維持(固定化)される場合も含まれる。
The present invention is a method of immobilizing a protein at an arbitrary position using one or more proteins to which a single-stranded nucleic acid is bound, utilizing nucleic acid hybridization. One or more proteins mixed with a single-stranded nucleic acid having a plurality of different sequences designed to generate a nucleic acid sequence and further bound with a single-stranded nucleic acid having a complementary sequence are mixed with the nucleic acid sequence. The protein is immobilized at an arbitrary position by hybridization.
In this specification, “immobilization” refers not only to the case where a protein and a solid phase (carrier) are immobilized in a specific positional relationship as shown in FIGS. 2 and 4, but also two or more proteins as shown in FIGS. The case where they are maintained (fixed) in a specific mutual positional relationship is also included.

具体的には、図1、2に示すように、1本鎖核酸Aとそれと相補的配列を有するA’がハイブリダイゼーションする性質を利用し、タンパク質同士を一定の位置に固定化する、もしくは、A’を固定化した固相(担体)の任意の位置に、任意のタンパク質を固定化する方法である。   Specifically, as shown in FIGS. 1 and 2, utilizing the property of hybridization between single-stranded nucleic acid A and A ′ having a complementary sequence thereto, proteins are immobilized at fixed positions, or In this method, an arbitrary protein is immobilized at an arbitrary position on a solid phase (carrier) on which A ′ is immobilized.

また具体的には、図3、4に示すように、任意の位置に一種以上の一本鎖核酸配列を生じさせるように設計された複数の異なる配列を有する一本鎖核酸をハイブリダイズさせた核酸複合体を用いて複数のタンパク質を一定の相互位置関係に固定化する、もしくは、更に固相の任意の位置に複数のタンパク質を同時に固定化する方法である。   Specifically, as shown in FIGS. 3 and 4, single-stranded nucleic acids having a plurality of different sequences designed to generate one or more single-stranded nucleic acid sequences at any position were hybridized. In this method, a plurality of proteins are immobilized in a fixed mutual positional relationship using a nucleic acid complex, or a plurality of proteins are simultaneously immobilized at arbitrary positions on a solid phase.

この用途に用いられる核酸は、DNA、RNA、PNAが好ましく用いられる。核酸の長さは特に規定されないが、ハイブリダイゼーションに必要な長さが必要であり、それぞれのハイブリダイぜーション部分それぞれについて好ましくは15塩基、更に好ましくは20塩基以上が好ましい。また、タンパク質間の距離を違えて実験を行う場合は、任意に設定することができる。   The nucleic acid used for this purpose is preferably DNA, RNA, or PNA. The length of the nucleic acid is not particularly limited, but the length necessary for hybridization is required, and preferably 15 bases, more preferably 20 bases or more, for each hybridization part. Moreover, when experimenting by changing the distance between proteins, it can set arbitrarily.

タンパク質を固定化するための固相ないし担体としては、樹脂、ナイロン、ニトロセルロース、多糖、ガラスまたは金属から選択される材料の膜、ビーズ、ゲルまたは基板であり、該担体は必要に応じてガラス、セラミックス、金属、プラスチック等の支持体上にある。   The solid phase or carrier for immobilizing the protein is a film, bead, gel or substrate of a material selected from resin, nylon, nitrocellulose, polysaccharide, glass or metal, and the carrier is glass if necessary. It is on a support such as ceramics, metal or plastic.

本発明の方法で用いられるタンパク質は、特に限定されないが、酵素、リセプター、リガンド、抗体、レクチン、アフィニティータンパク質などが好ましく用いられる。また、融合タンパク質なども好ましく用いられ、複数の蛍光タンパク質との融合タンパク質も用いることができる。例えば、蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)を用いることも可能である。   The protein used in the method of the present invention is not particularly limited, but enzymes, receptors, ligands, antibodies, lectins, affinity proteins and the like are preferably used. Also, a fusion protein or the like is preferably used, and a fusion protein with a plurality of fluorescent proteins can also be used. For example, fluorescence resonance energy transfer (FRET) can be used.

タンパク質への核酸の結合は、タンパク質表面の官能基を介した化学的結合法を用いることができる。好ましくは、アミノ基や、カルボキシル基、チオール基などを用い、核酸の末端に導入した官能基と反応させて結合させる。しかし、この方法を用いた場合、タンパク質の活性を損ねてしまう可能性が大きいため、あらかじめ実験をしておく必要がある。   The nucleic acid can be bound to the protein by a chemical binding method via a functional group on the protein surface. Preferably, an amino group, a carboxyl group, a thiol group, or the like is used and reacted with a functional group introduced at the end of the nucleic acid to be bonded. However, when this method is used, there is a high possibility that the activity of the protein will be impaired, so it is necessary to conduct experiments in advance.

そこで、更に好ましくは無細胞タンパク質合成を介して核酸を固定化する方が好ましいといえる。   Therefore, it can be said that it is more preferable to immobilize the nucleic acid through cell-free protein synthesis.

種々の機能側鎖を持つ非天然アミノ酸を合成し、それらを天然のアミノ酸と同様に位置特異的に導入する非天然アミノ酸導入法は、タンパク質の機能をほとんど損なわずにさまざまな機能基を導入できるという点で優れているといえる。化学修飾法と比較しても、機能基を導入する位置を任意に決定することが可能であるため、タンパク質の本来の機能を損なう危険性を大幅に減じることができる。   The non-natural amino acid introduction method, which synthesizes non-natural amino acids having various functional side chains and introduces them in a position-specific manner in the same way as natural amino acids, can introduce various functional groups with almost no loss of protein function. It can be said that it is excellent in that point. Compared with the chemical modification method, the position at which the functional group is introduced can be arbitrarily determined, so that the risk of impairing the original function of the protein can be greatly reduced.

天然のタンパク質は、前述のように20種類のアミノ酸から構成されており、そのアミノ酸配列は、そのタンパク質をコードしている遺伝子によって規定されている。遺伝子はDNA上の連続した3つの塩基の組み合わせからなる遺伝暗号(コドン)によりアミノ酸を指定している。塩基は、アデニン(A)、チミン(T)、シトシン(C)、グアニン(G)の4種類があり、それらの組み合わせからなる3塩基コドンの総数は4x4x4=64種類であるが、その大半である61種類のコドンは天然の20種類のアミノ酸に割り当てられている。残りの3種類、TAG、TAA、TGAの3種のコドンは終止コドンとよばれ、20種類のどのアミノ酸にも対応せず、タンパク質のアミノ酸配列の終止を規定している。   A natural protein is composed of 20 kinds of amino acids as described above, and the amino acid sequence is defined by the gene encoding the protein. A gene designates an amino acid by a genetic code (codon) consisting of a combination of three consecutive bases on DNA. There are four types of bases, adenine (A), thymine (T), cytosine (C), and guanine (G). The total number of 3-base codons consisting of these combinations is 4 × 4 × 4 = 64, but most of them are A certain 61 kinds of codons are assigned to 20 kinds of natural amino acids. The remaining three codons, TAG, TAA, and TGA, are called stop codons, do not correspond to any of the 20 amino acids, and define the end of the amino acid sequence of the protein.

非天然アミノ酸をタンパク質へ位置特異的に導入するには、それらを指定する専用のコドンが必要となる。しかしながら前述の様に3つの塩基で構成可能な64種類のコドンは、すべて指定する情報が規定されている。   In order to introduce non-natural amino acids into proteins in a position-specific manner, dedicated codons that specify them are required. However, as described above, information for specifying all of the 64 types of codons that can be composed of three bases is defined.

Schultzら(Noren, C. J. et al. (1989) Science, 244, 182−188) やChambarlinら(Bain, J. D. et al. (1989) J. Am. Chem, Soc., 111, 8013−8014)は、終止コドンの一つであるTAGを非天然アミノ酸に割り当てることを報告している。タンパク質上の任意のコドンをTAGに置き換え、天然には存在しない、終止コドンTAGに対応するアンチコドンCUAを持つtRNAを合成し、非天然アミノ酸を担持させて非天然アミノ酸を位置特異的に導入する。   Schultz et al. (Noren, C. J. et al. (1989) Science, 244, 182-188) and Chambarlin et al. (Bain, J. D. et al. (1989) J. Am. Chem, Soc., 111, 8013-8014) report assigning TAG, one of the stop codons, to an unnatural amino acid. An arbitrary codon on the protein is replaced with TAG, a tRNA having an anticodon CUA corresponding to the stop codon TAG, which does not exist in nature, is synthesized, and the unnatural amino acid is supported and the unnatural amino acid is introduced in a position-specific manner.

また、非天然アミノ酸の位置を決めるもう一つの手法として、通常の3塩基コドンを拡張した4塩基コドンを用いるという方法がある(Hohsaka, T., et al. (1996) ibid., 118, 9778−9779)。この方法では、たとえばCGGGからなる4塩基コドンが、4塩基のアンチコドンをもつ人工的に合成したtRNAによって翻訳されると、非天然アミノ酸が導入された完全長のタンパクが合成される。一方、CGGの3塩基のみに対する3塩基アンチコドンをもつ天然のtRNAによって翻訳されると、その後のコドンの読み枠がシフトし、終止コドンに出会うことによってタンパク質の合成は途中で終止してしまうことになる。このように、4塩基コドンを用いる方法は、64種類存在する通常の3塩基コドンとは事実上独立に非天然アミノ酸を規定できる点が特徴であり、前述の終止コドンを用いる方法とくらべて多種類の非天然アミノ酸を同一のタンパク質分子にそれぞれ位置特異的に導入し、機能発現させることも可能である。実際に、一例としてストレプトアビジンの54位に電子受容基を持つ非天然アミノ酸ニトロフェニルアラニンを、84位に蛍光基を持つ非天然アミノ酸アンスラニルアミドアラニンを導入した変異タンパク質を合成した報告がある(Hohsaka, T., et al. (1999) ibid., 121, 12194−12195)。その合成された非天然二重変異タンパク質は予測通り蛍光消光を示した。また更に最近、5塩基コドンも非天然アミノ酸を指定できることが明らかになっている(Hohsaka, T., et al., submitted.)。   Another method for determining the position of an unnatural amino acid is to use a 4-base codon that is an extension of a normal 3-base codon (Hohsaka, T., et al. (1996) ibid., 118, 9778). -9779). In this method, for example, when a 4-base codon composed of CGGG is translated by an artificially synthesized tRNA having a 4-base anticodon, a full-length protein into which an unnatural amino acid has been introduced is synthesized. On the other hand, when translated by a natural tRNA having a 3-base anticodon for only 3 bases of CGG, the reading frame of the subsequent codon shifts, and the synthesis of the protein is terminated halfway by encountering a stop codon. Become. Thus, the method using a 4-base codon is characterized in that it can define an unnatural amino acid virtually independently of the usual three-base codons present in 64 types, and is more in comparison with the method using a stop codon. It is also possible to introduce various types of unnatural amino acids into the same protein molecule in a position-specific manner and to allow functional expression. In fact, as an example, there is a report of synthesizing a mutant protein in which a non-natural amino acid nitrophenylalanine having an electron accepting group at position 54 of streptavidin and a non-natural amino acid anthranilamidoalanine having a fluorescent group at position 84 are introduced (Hohsaka T., et al. (1999) ibid., 121, 12194-12195). The synthesized unnatural double mutant protein showed fluorescence quenching as expected. More recently, it has become clear that unnatural amino acids can also be specified for 5-base codons (Hohsaka, T., et al., Submitted.).

非天然アミノ酸導入法は、任意の非天然アミノ酸を担持させたtRNAを細胞内で発現させることが困難なことから、通常は無細胞タンパク質合成系を用いて行われている。無細胞タンパク質合成系は、様々な利点を持つタンパク質合成法として近年注目を浴びるようになってきた技術である。この無細胞タンパク質合成法の利点は、これまで用いられてきたタンパク質合成の手段として組換え微生物や培養細胞などを用いる方法と比べ、1)生体に負に作用するようなタンパク質(翻訳系に影響を及ぼすものは除く)の合成が比較的容易である、2)簡便に条件を決定することができる(微生物などを用いる場合、最低一ヶ月程度を要するのが普通である)、3)非天然型アミノ酸を用いることができる、ことなどを挙げることができる。このようなことから今後、無細胞タンパク質合成は多種類のタンパク質を短時間で合成する必要がある場合や、組み換え生物による生産の困難なタンパク質の合成などの幅広い用途に使用されることが期待されている。現在、無細胞タンパク質合成系は、生体細胞からの抽出液を用いたものが主流であり、その中でも、大腸菌、コムギ胚芽、ウサギ網状赤血球に由来するものが特に広く用いられている。特に大腸菌に由来する系は、原料の供給が比較的容易であることもあり、他の二つの系と比較してもより一般的に用いられている。しかしながら、大腸菌は原核細胞であり、真核細胞由来のタンパク質、特にヒト由来のタンパク質を合成しようとした場合、合成システムがうまく適合せずに合成に失敗する例が数多く見られる。中でも、受容体、プロテインキナーゼ、プロテインフォスファターゼ、転写因子など、癌などの原因因子としても特に研究が盛んであるシグナル伝達系のタンパク質は、大腸菌由来の無細胞タンパク質合成系が最も不得手とするタンパク質であるが、逆にその機能解析に応用するため最も非天然アミノ酸を導入する需要が高いタンパク質でもある。このようなことから、これらのタンパク質の合成は、コムギ胚芽系もしくはウサギ網状赤血球を用いる系が好ましいといえる。   The unnatural amino acid introduction method is usually performed using a cell-free protein synthesis system because it is difficult to express tRNA carrying any unnatural amino acid in the cell. The cell-free protein synthesis system is a technology that has recently attracted attention as a protein synthesis method having various advantages. The advantages of this cell-free protein synthesis method are compared with the methods using recombinant microorganisms or cultured cells as the means of protein synthesis that have been used so far. Is relatively easy to synthesize 2) The conditions can be determined easily (when using microorganisms, it usually takes at least one month), 3) Non-natural The type amino acid can be used. For this reason, cell-free protein synthesis is expected to be used in a wide range of applications, such as when it is necessary to synthesize many types of proteins in a short time, and for the synthesis of proteins that are difficult to produce by recombinant organisms. ing. At present, the cell-free protein synthesis system mainly uses extracts from living cells, and among them, those derived from Escherichia coli, wheat germ, and rabbit reticulocytes are particularly widely used. In particular, a system derived from Escherichia coli may be relatively easy to supply raw materials, and is more commonly used than the other two systems. However, Escherichia coli is a prokaryotic cell, and when synthesizing a protein derived from a eukaryotic cell, particularly a protein derived from human, there are many examples in which the synthesis system is not well adapted and the synthesis fails. Among them, the signal transduction proteins that are particularly well studied as causative factors such as receptors, such as receptors, protein kinases, protein phosphatases, and transcription factors, are the proteins that are best at cell-free protein synthesis systems derived from E. coli. However, on the contrary, it is also a protein with a high demand for introducing the most unnatural amino acid for application to the functional analysis. Therefore, it can be said that the synthesis of these proteins is preferably a wheat germ system or a system using rabbit reticulocytes.

本発明の方法において、無細胞タンパク質合成法を用いて核酸をタンパク質に導入する系としては特に限定されないが、1本鎖核酸を結合したアミノ酸を担持したtRNAを、直接無細胞タンパク質合成法を用いてタンパク質に導入することは困難であると考えられるため、図5に示すような方法を用いることが好ましいといえる。すなわち、図5に示されるように、例えばアンバーサプレッサーtRNAlys(以下tRNASup・lysと表示)にaminoacyl−tRNA synthaseを作用させリジンを導入した後に、側鎖のアミノ基を介して官能基(以下SAC(Specific Acceptor for Coupling)と表示)を導入しておく(SAC−Lys−tRNASup・lys)。無細胞タンパク質合成の鋳型としては、目的タンパク質をコードする遺伝子(cDNA clone)の任意の位置に前述のTAG配列(終止コドン)を導入したものを準備しておき(Nonsense-mutated mRNA)、SAC−Lys−tRNASup・lysを合成時に混合し、TAG配列部分でタンパク質に導入する(SAC Protein)。 In the method of the present invention, a system for introducing a nucleic acid into a protein using a cell-free protein synthesis method is not particularly limited. However, a tRNA carrying an amino acid bound to a single-stranded nucleic acid is directly converted into a cell-free protein synthesis method. Therefore, it can be said that it is preferable to use the method shown in FIG. That is, as shown in FIG. 5, for example, an aminoacyl-tRNA synthase is allowed to act on an amber suppressor tRNA lys (hereinafter referred to as tRNA Sup lys ) to introduce lysine, and then a functional group (hereinafter referred to as an amino group on the side chain) is introduced. SAC (Specific Acceptor for Coupling) is introduced (SAC-Lys-tRNA Sup lys ). As a template for cell-free protein synthesis, a gene in which the above-mentioned TAG sequence (stop codon) is introduced at an arbitrary position of a gene (cDNA clone) encoding a target protein (Nonsense-mutated mRNA) is prepared, and SAC- Lys-tRNA Sup lys is mixed at the time of synthesis and introduced into the protein at the TAG sequence portion (SAC Protein).

なお、アンバー変異はナンセンス変異のうちの一つで、あるアミノ酸のコドンが変異し、終結コドンの一つのアンバーコドン(UAG)となる。UAGの分でタンパク質は終結するようになり、タンパク質は未成熟のままとなる。アンバーサプレッサーはナンセンスサプレッサーの一つで、アンバーコドン(UAG)をあるアミノ酸に対応するコドンとして読み取ることにより、中断、終了されるはずのタンパク質合成を回復することを可能とする。例えば、リジンのアンチコドン配列(AAG)が変異してUAGになった場合、サプレッサーtRNA(Lys)が認識し、アンバー終止コドンがLysとして読み取られることになる。本発明の一つの実施形態では、このサプレッサーtRNAにアミノ酸をチャージさせ、それをさらに修飾したものを使用する。   An amber mutation is one of nonsense mutations, and a codon of a certain amino acid is mutated to become an amber codon (UAG) as a termination codon. The protein is terminated by the amount of UAG, and the protein remains immature. An amber suppressor is one of the nonsense suppressors. By reading an amber codon (UAG) as a codon corresponding to a certain amino acid, it is possible to recover protein synthesis that should be interrupted or terminated. For example, when the anticodon sequence (AAG) of lysine is mutated to UAG, the suppressor tRNA (Lys) is recognized and the amber stop codon is read as Lys. In one embodiment of the present invention, the suppressor tRNA is charged with an amino acid and further modified.

また、一方において、核酸を準備する必要がある。一例として、5’末端アミノ化合成オリゴDNA(図5の”NH2-5’-oligo”)に、SACとカップリング可能な官能基(以下SDC(Specific Donor for Coupling)と表示)を有する、例えばSDC−NHSを反応させ、SDC−オリゴDNA(SDC-oligo)を合成する。 On the other hand, it is necessary to prepare a nucleic acid. As an example, 5′-terminal aminated synthetic oligo DNA (“NH 2 -5′-oligo” in FIG. 5) has a functional group (hereinafter referred to as SDC (Specific Donor for Coupling)) that can be coupled to SAC. For example, SDC-NHS is reacted to synthesize SDC-oligo DNA (SDC-oligo).

次に、このようにして得られたSACを導入したタンパク質と、SDCオリゴDNAをカップリングさせ、DNA側鎖を有するタンパク質を合成する([SAC-SDC-oligo]-Protein)。SACとしては特に限定されないが、SHA(Salicylhydroxamic acid)やVersalinxTM SA(OMe)−Y−NHS(PROLINX社製)などを挙げることができる。最も好ましくは、アミノ末端を有する化合物と反応するように至適化された試薬がPROLINX社(www.prolinx.com)より販売されており、それが好適に用いられる。詳細は実施例にて示す。 Next, the SAC-introduced protein thus obtained is coupled with SDC oligo DNA to synthesize a protein having a DNA side chain ([SAC-SDC-oligo] -Protein). No particular limitation is imposed on the SAC, and the like SHA (Salicylhydroxamic acid) and Versalinx TM SA (OMe) -Y- NHS ( manufactured PROLINX Co.). Most preferably, reagents optimized to react with compounds having an amino terminus are sold by PROLINX (www.prolinx.com) and are preferably used. Details are given in the examples.

一方、SDCとしては特に限定されないが、PBA(Phenyl boronic acid)などが好ましく用いられる。特に、PROLINX社より販売されているPFP−(PBA)nが好適に使用される。   On the other hand, the SDC is not particularly limited, but PBA (phenyl boronic acid) or the like is preferably used. In particular, PFP- (PBA) n sold by PROLINX is preferably used.

次に、SAC結合タンパク質とSDC結合核酸は、適切な条件でカップリングさせる。例えば、SHA(Salicylhydroxamic acid)やVersalinxTM SA(OMe)−Y−NHSを結合させたタンパク質と、PBA(Phenyl boronic acid)を結合させた核酸は混合し、数十分間放置することにより、安定な複合体を形成させることができる。また、この反応は適当な条件を用いることで、再度解離させることもでき、大変便利である。 The SAC binding protein and SDC binding nucleic acid are then coupled under appropriate conditions. For example, a protein to which SHA (Salicyhydroxamic acid) or Versalinx SA (OMe) -Y-NHS is bound and a nucleic acid to which PBA (Phenyl boronic acid) is bound are mixed and allowed to stand for several tens of minutes. Complex can be formed. Moreover, this reaction can be dissociated again by using appropriate conditions, which is very convenient.

このようにして合成した、タンパク質−核酸複合体は、そのままでも十分使用可能であるが、適当な緩衝液に置換して用いるのがより好ましい。   The protein-nucleic acid complex synthesized as described above can be used as it is, but it is more preferable to substitute it with an appropriate buffer.

また、本発明はタンパク質への核酸の結合が、アフィニティー結合であることを特徴とするタンパク質固定化方法である。具体的には、ストレプトアビジン−ビオチン、マルトース結合タンパク質−アミロース、グルタチオントランスフェラーゼ−グルタチオン、抗体−抗原などの組み合わせで用いるのが好ましい。特にストレプトアビジン−ビオチンの組み合わせは、ビオチン化した核酸、およびストレプトアビジン融合タンパク質は一般の研究室でも比較的入手しやすく、好ましいといえる。その原理を図6に示した。   The present invention is also a protein immobilization method characterized in that the nucleic acid binding to the protein is affinity binding. Specifically, it is preferable to use a combination of streptavidin-biotin, maltose-binding protein-amylose, glutathione transferase-glutathione, antibody-antigen and the like. In particular, the streptavidin-biotin combination is preferable because biotinylated nucleic acids and streptavidin fusion proteins are relatively easily available in general laboratories. The principle is shown in FIG.

ビオチン化オリゴ核酸は、合成機を用いて合成する。5’末端にビオチンを付加するのが一般的であるが、3’末端でも良い。一方、タンパク質はストレプトアビジンとの融合タンパク質として発現する。ストレプトアビジンは目的タンパク質の性質に従って、その活性を損なわない末端に付加するのが好ましい。また、場合によっては、適当なリンカー配列を挿入することもできる。
本方法による、核酸と目的タンパク質の結合は、混合するだけで良い。ただ、適切な方法で、未反応の核酸を除去する方が好ましい。
Biotinylated oligonucleic acid is synthesized using a synthesizer. In general, biotin is added to the 5 ′ end, but it may also be the 3 ′ end. On the other hand, the protein is expressed as a fusion protein with streptavidin. Streptavidin is preferably added to the end without impairing its activity according to the properties of the target protein. In some cases, an appropriate linker sequence can be inserted.
In this method, the nucleic acid and the target protein need only be mixed. However, it is preferable to remove unreacted nucleic acid by an appropriate method.

本発明の産業への応用としては、プロテインチップ、プロテインアレイ、バイオリアクター、タンパク質複合体形成等が考えられる。   As the industrial application of the present invention, protein chip, protein array, bioreactor, protein complex formation and the like can be considered.

本発明方法を用いることにより、プロテインチップをまず安定なDNA固相化プレートとして準備しておき、必要な時にタンパク質をスポッティングなしにチップ化(アレイ化)することが可能となる。周知のごとくタンパク質は不安定であり、用事調製することが好ましく、本方法を用いることにより、より安定した結果を導くことが可能となる。   By using the method of the present invention, a protein chip is first prepared as a stable DNA-immobilized plate, and proteins can be chipped (arrayed) without spotting when necessary. As is well known, proteins are unstable and are preferably prepared for use, and the use of this method can lead to more stable results.

また、本方法によりタンパク質の任意の距離に結合させることにより、同一代謝系にあるような酵素システムをより効率的に働かせることができるようになると考えられる。これはバイオリアクター等の産業利用が可能であり、また、学術的知見もあたえてくれるものと思われる。   In addition, it is considered that an enzyme system in the same metabolic system can be operated more efficiently by binding at an arbitrary distance of the protein by this method. This can be used for industrial applications such as bioreactors, and will also provide academic knowledge.

本発明の一態様としては、SAC導入用無細胞タンパク質合成システム、オリゴDNA修飾試薬、反応用バッファーをセットにしたタンパク質−DNA複合体調製試薬(キット)を挙げることができる。   As one embodiment of the present invention, there can be mentioned a cell-free protein synthesis system for introducing SAC, an oligo DNA modifying reagent, and a protein-DNA complex preparation reagent (kit) including a reaction buffer.

また更なる本発明の一態様としては、タンパク質と結合させたDNAと相補するように設計されたDNAを固相化した結合用固相(ナイロン膜、ガラス板、プラスチック板、プレート)などを考えることができる。   As still another embodiment of the present invention, a binding solid phase (nylon membrane, glass plate, plastic plate, plate) in which DNA designed to complement DNA bound to protein is immobilized is considered. be able to.

本願発明の詳細を実施例で説明する。本願発明はこれら実施例によって何ら限定されるものではない。
実施例1 無細胞タンパク質発現用遺伝子の調製
本発明を実証するために、2種類の遺伝子(大腸菌DHFR(Dihydrofolate Reductase)のC末端に6XHISタグ配列もしくはMycタグ配列を付加したもの)をコムギ無細胞タンパク質合成キット(PROTEIOS Wheat germ cell−free protein synthesis kit(東洋紡製))の専用ベクターpEU3−NIIのEcoRV−BamHIサイトへクローニングする。クローニングは、大腸菌由来DNAを配列1、2もしくは配列3、4に記載のプライマーを用い、PCR増幅にて得られたDNA断片を用いて行う。具体的には、大腸菌ゲノムDNA100ngをKOD -Plus−(東洋紡製)を用いて、プロトコール通りの組成にて、30サイクルの増幅を行う。続いて、DNA断片の精製をMagExtractor -PCR&Gel Clean up−キット(東洋紡製)を用いて行う。続いて、精製断片をEcoRVとBamHIにて消化したpEU3−NIIベクターへLigation high(東洋紡製)を用いて連結し、大腸菌を形質転換する。次に、インサートの導入が確認されたクローンから一般的な方法を用いてプラスミドを抽出し、配列を確認し、目的クローン(pEU−DHFR/His−tag、pEU−DHFR/Myc−tag)を得る。
実施例2 遺伝子への変異導入
次に、実施例1で得られたpEU−DHFR/6XHIS、pEU−DHFR/Myc遺伝子配列のDHFRタンパク質76Lysの位置にTAG配列を導入する。具体的には、配列番号5、6のDNAを用いて、Quickchange site directed mutagenesis kit(Stratagene社製)にて変異導入を行う。具体的には、キットの取扱い説明書に従って行う。すなわち、精製したプラスミド100ngを用い、熱サイクルを25サイクル行った後に、制限酵素DpnIで処理し、処理液を用いて大腸菌を形質転換する。得られたクローンはプラスミを精製した後に、シーケンス確認を行い、変異導入の有無を確認し使用する。この変異で得られるDHFR遺伝子は、226−228のAAG配列がTAGに置換されたものである。以下、pEU−DHFR76TAG/His−tag、pEU−DHFR76TAG/Myc−tagとする。
実施例3 Lysyl tRNASup・lysのアミノアシル化
まず、大腸菌アンバーサプレッサーtRNAlys(tRNASup・lys)(シグマ製)を、リジンを基質としてアミノアシル化する。具体的には、100μlの反応液(20mM imidazole−HCl(pH7.5)、10mM MgCl、1mM Lysine、2mM ATP、150mM NaCl)中に約1500pmoleのtRNAを溶解し、過剰量のaminoacyl tRNA−synthase (シグマ製)を添加し、37℃にて45分間反応させる。反応後、フェノール/クロロホルム処理を行った後、0.1容量の3M 酢酸ナトリウムと2.5容量のエタノールを添加し、15,000で10分間遠心し、沈殿を回収する。沈殿は、70%エタノールで洗浄し、適量の滅菌水で溶解する。

実施例4 Lysyl tRNASup・lysのSA(OMe)−Y化
1nmolのアミノアシル化tRNASupを炭酸ナトリウムバッファー(pH8.0)に10nmol/mlとなるように溶解する。一方で、50mMとなるようにSA(OMe)−Y−NHS(PROLINX社製)をDMFに溶解する。オリゴDNA溶液90μlとSA(OMe)−Y−NHS溶液10μlを混合し、氷上で約1時間反応させる。その後、ゲル濾過カラム(NAP25 column;ファルマシア社製)にて精製する。精製し、減圧乾燥する。使用時に適量の滅菌蒸留水に溶解して使用する。

実施例5 オリゴDNAのSA(OMe)−PBA化
5’アミノ化オリゴDNA(配列番号7、8)を90μlの0.1M NaHCO(pH8.0)に10nmol/mlとなるように溶解する。配列番号9のオリゴDNAを以下A、配列番号10のオリゴDNAをBとする。その後、PFP−(PBA)n(PROLINX社製) 1mgを130μlのDMFに溶解し、アミノアシル化tRNASupに20μl添加し、室温で約3.5時間反応させる。DMFを減圧により蒸発させた後、1mlの滅菌蒸留水で溶解し、ゲル濾過カラム(NAP25 column;ファルマシア社製)にて精製し、減圧乾燥する。使用時に適量の滅菌蒸留水に溶解して使用する。

実施例6 無細胞タンパク質合成
無細胞タンパク質合成は、PROTEIOS cell−free protein synthesis kit (東洋紡績社製)を用いて行う。この方法は、ベクターをT7 RNAポリメラーゼにて転写し、精製したものを用いるが、その方法も取扱い説明書に従って実施する。合成し、精製したmRNAはぞれぞれmRNA−DHFR/His−tag、mRNA−DHFR/Myc−tagとする。無細胞タンパク質合成反応も、基本的には、取扱い説明書記載のバッチ法プロトコールに従って行い、それぞれのmRNAと実施例6で合成したLysyl tRNASup・lysのSA(OMe)−Y化を20μl反応に約1μgとなるよう添加し、約1時間、26℃にて反応を実施する。
The details of the present invention will be described in Examples. The present invention is not limited to these examples.
Example 1 Preparation of Gene for Cell-Free Protein Expression To demonstrate the present invention, two types of genes (6XHIS tag sequence or Myc tag sequence added to the C-terminus of E. coli DHFR (Dihydrofolate Reductase)) are wheat-free. Cloning to the EcoRV-BamHI site of the dedicated vector pEU3-NII of the protein synthesis kit (PROTEIOS Wheat germ cell-free protein synthesis kit (manufactured by Toyobo)). Cloning is performed using DNA fragments obtained by PCR amplification of DNA derived from Escherichia coli using the primers described in Sequences 1, 2, or Sequences 3, 4. Specifically, 100 ng of Escherichia coli genomic DNA is amplified for 30 cycles using KOD-Plus- (manufactured by Toyobo) with the composition according to the protocol. Subsequently, the DNA fragment is purified using the MagExtractor-PCR & Gel Clean up-kit (manufactured by Toyobo). Subsequently, the purified fragment is ligated to pEU3-NII vector digested with EcoRV and BamHI using Ligation high (manufactured by Toyobo), and E. coli is transformed. Next, a plasmid is extracted from the clone in which the introduction of the insert has been confirmed using a general method, the sequence is confirmed, and the target clone (pEU-DHFR / His-tag, pEU-DHFR / Myc-tag) is obtained. .
Example 2 Introduction of Mutation into Gene Next, a TAG sequence is introduced at the position of DHFR protein 76Lys in the pEU-DHFR / 6XHIS and pEU-DHFR / Myc gene sequences obtained in Example 1. Specifically, using the DNAs of SEQ ID NOs: 5 and 6, mutagenesis is carried out using Quickchange site directed mutationation kit (manufactured by Stratagene). Specifically, it is performed according to the instruction manual of the kit. That is, 100ng of the purified plasmid was used and 25 thermal cycles were performed, followed by treatment with the restriction enzyme DpnI and transformation of E. coli using the treatment solution. The obtained clone is used after purifying the plasmid, confirming the sequence, and confirming the presence or absence of mutagenesis. The DHFR gene obtained by this mutation is obtained by replacing the AAG sequence of 226-228 with TAG. Hereinafter, pEU-DHFR76TAG / His-tag and pEU-DHFR76TAG / Myc-tag are used.
Example 3 Aminoacylation of Lysyl tRNA Sup · lys First, E. coli amber suppressor tRNA lys (tRNA Sup · lys ) (manufactured by Sigma) is aminoacylated using lysine as a substrate. Specifically, about 1500 pmole of tRNA was dissolved in 100 μl of a reaction solution (20 mM imidazole-HCl (pH 7.5), 10 mM MgCl 2 , 1 mM Lysine, 2 mM ATP, 150 mM NaCl), and an excess amount of aminoacyl tRNA-synthase was dissolved. (Sigma) is added and reacted at 37 ° C. for 45 minutes. After the reaction, a phenol / chloroform treatment is performed, 0.1 volume of 3M sodium acetate and 2.5 volumes of ethanol are added, and the mixture is centrifuged at 15,000 for 10 minutes to collect the precipitate. The precipitate is washed with 70% ethanol and dissolved with an appropriate amount of sterile water.

Example 4 Lysyl tRNA Sup lys SA (OMe) -Y conversion 1 nmol of aminoacylated tRNA Sup is dissolved in sodium carbonate buffer (pH 8.0) to a concentration of 10 nmol / ml. On the other hand, SA (OMe) -Y-NHS (product of PROLINX) is dissolved in DMF so as to be 50 mM. 90 μl of oligo DNA solution and 10 μl of SA (OMe) -Y-NHS solution are mixed and allowed to react on ice for about 1 hour. Then, it refine | purifies in a gel filtration column (NAP25 column; product made by Pharmacia). Purify and dry under reduced pressure. Dissolve in an appropriate amount of sterile distilled water before use.

Example 5 SA (OMe) -PBA conversion of oligo DNA 5′-aminated oligo DNA (SEQ ID NOs: 7 and 8) is dissolved in 90 μl of 0.1M NaHCO 3 (pH 8.0) to a concentration of 10 nmol / ml. The oligo DNA of SEQ ID NO: 9 is hereinafter referred to as A, and the oligo DNA of SEQ ID NO: 10 is referred to as B. Thereafter, 1 mg of PFP- (PBA) n (manufactured by PROLINX) is dissolved in 130 μl of DMF, 20 μl is added to aminoacylated tRNA sup and allowed to react at room temperature for about 3.5 hours. DMF is evaporated under reduced pressure, dissolved in 1 ml of sterilized distilled water, purified with a gel filtration column (NAP25 column; manufactured by Pharmacia), and dried under reduced pressure. Dissolve in an appropriate amount of sterile distilled water before use.

Example 6 Cell-free protein synthesis Cell-free protein synthesis is performed using a PROTEIOS cell-free protein synthesis kit (manufactured by Toyobo Co., Ltd.). In this method, a vector which has been transcribed with T7 RNA polymerase and purified is used, and the method is also performed according to the instruction manual. The synthesized and purified mRNAs are referred to as mRNA-DHFR / His-tag and mRNA-DHFR / Myc-tag, respectively. The cell-free protein synthesis reaction is also basically performed according to the batch method protocol described in the instruction manual, and each mRNA and Lysyl tRNA Sup lys synthesized in Example 6 are converted to SA (OMe) -Y into 20 μl reaction. Add to about 1 μg and carry out the reaction at 26 ° C. for about 1 hour.

反応後、用事調製した2M NHOH, 2mM EDTA, 2mM NaHCO (pH10)を20μl添加し、4℃にて4時間静置する。この処理により、活性なヒドロキサム酸基が露出される。

実施例7 カップリング反応(核酸−タンパク質カップリング反応)
実施例5および6で調製したサンプルを、それぞれ等量混合する。室温で約1時間複合体形成させた後、NAP−10カラムにてゲル濾過し、減圧乾燥後、適量の滅菌蒸留水にて溶解し、−80℃に保存する。
After the reaction, 20 μl of 2M NH 2 OH, 2 mM EDTA, 2 mM NaHCO 3 (pH 10) prepared for use is added and left at 4 ° C. for 4 hours. This treatment exposes active hydroxamic acid groups.

Example 7 Coupling reaction (nucleic acid-protein coupling reaction)
Equal amounts of the samples prepared in Examples 5 and 6 are mixed. After forming the complex at room temperature for about 1 hour, the solution is gel filtered through a NAP-10 column, dried under reduced pressure, dissolved in an appropriate amount of sterile distilled water, and stored at −80 ° C.

反応は、His−tagタンパク質とオリゴヌクレオチドA、Myc−tagタンパク質とオリゴヌクレオチドBの組み合わせで行った。以降、タンパク質DNA複合体A、タンパク質DNA複合体Bと呼ぶ。

実施例8 ハイブリダイゼーション、検出
ストレプトアビジンコートされた96穴プレートに5’ビオチン化された配列番号9、10のオリゴDNA(10pmol/μl:滅菌蒸留水)100μlを次の組み合わせで添加する(配列番号11は配列番号9と相補的:以下A’、配列番号12は配列番号10と相補的:以下B’とする)。すなわち、ウェル1、2、3にA’、ウェル4、5、6にB’、ウェル7、8、9にA’+B’を添加し、室温で1時間反応させ、300μlの0.03%Tween20/PBS(−)にて各ウェルを3回づつ洗浄する。この時、同じプレートを2枚作成しておく(プレートI、II)。反応させた後2枚のプレートそれぞれについて、ウェル1、4、7にタンパク質DNA複合体A、ウェル2、5、8にタンパク質DNA複合体B、ウェル3、6、9にタンパク質DNA複合体AとBの等量混合物をそれぞれ20μlづつ添加する。1時間後、各ウェルを3回づつ洗浄した後、プレートIに約1/1000倍希釈した抗ヒスタグ抗体をプレート2に約1/1000倍希釈した抗Myc抗体それぞれ50μlを1時間反応させ、各ウェルを3回づつ洗浄する。その後、各ウェルに1/500倍希釈した、ペルオキシダーゼラベル抗IgG抗体50μlを添加し、37℃、1時間反応させ、各ウェルを3回づつ洗浄し、TMBZ(同仁社製)溶液を50μl添加し、37℃にて発色させ、等量の1N 硫酸を加えることにより反応を停止させる(抗体は、全てsantacruz社製を使用した)。その後、450nmにて吸光度を測定する。その結果を、図7に示す。図に示すように、A配列はHis−tag特異的な検出パターンが、配列BにはMyc−tag特異的な検出パターンを得ることができる。
The reaction was carried out with a combination of His-tag protein and oligonucleotide A, Myc-tag protein and oligonucleotide B. Hereinafter, they are referred to as protein DNA complex A and protein DNA complex B.

Example 8 Hybridization and Detection 100 μl of 5 ′ biotinylated oligo DNA (10 pmol / μl: sterilized distilled water) was added to a 96-well plate coated with streptavidin in the following combination (SEQ ID NO: 11 is complementary to SEQ ID NO: 9: hereinafter A ′, and SEQ ID NO: 12 is complementary to SEQ ID NO: 10: hereinafter referred to as B ′). That is, A 'is added to wells 1, 2, and 3, B' is added to wells 4, 5, and 6, and A '+ B' is added to wells 7, 8, and 9 and reacted at room temperature for 1 hour. Wash each well 3 times with Tween20 / PBS (-). At this time, two identical plates are prepared (plates I and II). After the reaction, for each of the two plates, protein DNA complex A in wells 1, 4, and 7, protein DNA complex B in wells 2, 5, and 8, and protein DNA complex A in wells 3, 6, and 9, Add 20 μl each of an equal mixture of B. After 1 hour, each well was washed 3 times, and anti-Myc antibody diluted about 1/1000 times in plate I was reacted with anti-Myc antibody diluted about 1/1000 times in plate 2 for 1 hour. Wash wells 3 times. Thereafter, 50 μl of peroxidase-labeled anti-IgG antibody diluted 1/500 times was added to each well, reacted at 37 ° C. for 1 hour, each well was washed 3 times, and 50 μl of TMBZ (manufactured by Dojin) was added. The color is developed at 37 ° C., and the reaction is stopped by adding an equal amount of 1N sulfuric acid (all antibodies used were manufactured by santacruz). Thereafter, the absorbance is measured at 450 nm. The result is shown in FIG. As shown in the drawing, a detection pattern specific to His-tag can be obtained from the A sequence, and a detection pattern specific to Myc-tag can be obtained from the sequence B.

タンパク質を一本鎖核酸のハイブリダイゼーションにより固定する1つの実施形態を模式的に示す。1 schematically illustrates one embodiment of immobilizing a protein by hybridization of a single stranded nucleic acid. タンパク質を一本鎖核酸のハイブリダイゼーションにより担体(固相)に固定化する1つの実施形態を模式的に示す。1 schematically shows an embodiment in which a protein is immobilized on a carrier (solid phase) by hybridization of a single-stranded nucleic acid. 非相補的部分(一本鎖核酸部分に相当する)を有する複数のポリヌクレオチドをハイブリダイズさせて、複数の一本鎖核酸部分を形成させ、次に該部分にタンパク質をハイブリダイゼーションにより固定する方法を模式的に示す。A method of hybridizing a plurality of polynucleotides having a non-complementary portion (corresponding to a single-stranded nucleic acid portion) to form a plurality of single-stranded nucleic acid portions, and then immobilizing a protein to the portion by hybridization Is shown schematically. 複数のタンパク質を担体(固相)に固定化する1つの実施形態を模式的に示す。1 schematically shows an embodiment in which a plurality of proteins are immobilized on a carrier (solid phase). アンバーサプレッサー変異に従い、無細胞タンパク質合成法を用いて核酸をタンパク質に導入する系を例示する。A system for introducing a nucleic acid into a protein using a cell-free protein synthesis method according to an amber suppressor mutation is illustrated. タンパク質と核酸をストレプトアビジン−ビオチン系を使用して連結する方法を模式的に示す。A method for linking proteins and nucleic acids using a streptavidin-biotin system is schematically shown. 一本鎖核酸に結合されたHis−tag、Myc−tagが、基板上に結合されたオリゴDNA(A‘,B’,A‘+B’)に結合され、対応する抗体で認識可能であることを示す)。His-tag and Myc-tag bound to single-stranded nucleic acid are bound to oligo DNA (A ′, B ′, A ′ + B ′) bound on the substrate and can be recognized by the corresponding antibody. Showing).

Claims (17)

一本鎖核酸を結合させた一種以上のタンパク質を混合し、核酸のハイブリダイゼーションを利用して、任意の位置にタンパク質を固定化する方法。 A method of immobilizing a protein at an arbitrary position by mixing one or more proteins to which single-stranded nucleic acids are bound, and utilizing nucleic acid hybridization. 第1の一本鎖核酸に結合した一種以上のタンパク質と、第2の一本鎖核酸に結合した対象物を、一本鎖核酸同士のハイブリダイゼーションを利用して、該対象物に対し該タンパク質を特定の相互位置に固定化することを特徴とする請求項1に記載の方法。 One or more proteins bound to the first single-stranded nucleic acid and an object bound to the second single-stranded nucleic acid are subjected to hybridization between the single-stranded nucleic acids using the protein. The method according to claim 1, wherein the method is fixed at a specific mutual position. 前記対象物がタンパク質である請求項2に記載の方法。 The method according to claim 2, wherein the object is a protein. 前記対象物が担体である請求項2に記載の方法。 The method according to claim 2, wherein the object is a carrier. 担体が、樹脂、ナイロン、ニトロセルロース、多糖、ガラスまたは金属から選択される材料の膜、ビーズ、ゲルまたは基板であり、該担体は必要に応じてガラス、セラミックス、金属、プラスチック等の支持体上にあることを特徴とする請求項4に記載の方法。 The carrier is a film, a bead, a gel or a substrate of a material selected from resin, nylon, nitrocellulose, polysaccharide, glass or metal, and the carrier is on a support such as glass, ceramics, metal or plastic as necessary. 5. The method of claim 4, wherein: ハイブリダイゼーションにより2以上の一本鎖核酸部分を生じさせるように設計された、異なる配列を有する複数の一本鎖核酸をハイブリダイズさせ、さらに、該一本鎖核酸部分に相補的な配列を有し且つタンパク質を結合した2以上の一本鎖核酸を混合しハイブリダイズさせることにより特定の相互位置に2以上のタンパク質を固定化することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の方法。 A plurality of single-stranded nucleic acids having different sequences, which are designed to generate two or more single-stranded nucleic acid portions by hybridization, are hybridized and have a sequence complementary to the single-stranded nucleic acid portion. And the two or more single-stranded nucleic acids bound with the protein are mixed and hybridized to immobilize the two or more proteins at specific mutual positions. Method. ハイブリダイゼーションにより2以上の一本鎖核酸部分を生じさせるように設計された、異なる配列を有する複数の一本鎖核酸をハイブリダイズさせ、さらに、該一本鎖核酸部分の1つに相補的な配列を有する一本鎖核酸に結合させた担体と、他の一本鎖核酸部分に相補的な配列を有し且つタンパク質を結合した少なくとも1つの一本鎖核酸を混合しハイブリダイズさせることにより、担体に固定化され、かつ、該担体と少なくとも一種のタンパク質が特定の相互位置に固定化されることを特徴とする請求項1、2または4に記載の方法。 Hybridizing a plurality of single stranded nucleic acids having different sequences designed to produce two or more single stranded nucleic acid moieties upon hybridization and further complementary to one of the single stranded nucleic acid moieties By mixing and hybridizing a carrier bound to a single-stranded nucleic acid having a sequence and at least one single-stranded nucleic acid having a sequence complementary to another single-stranded nucleic acid portion and bound to a protein, The method according to claim 1, 2, or 4, wherein the method is immobilized on a carrier, and the carrier and at least one protein are immobilized at specific mutual positions. 核酸がDNA、RNA、PNAのいずれかである請求項1〜7のいずれかに記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the nucleic acid is any one of DNA, RNA, and PNA. タンパク質が酵素、リセプター、リガンド、抗体、レクチン、アフィニティータンパク質のいずれかであることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 8, wherein the protein is any one of an enzyme, a receptor, a ligand, an antibody, a lectin, and an affinity protein. タンパク質への核酸の結合が、共有結合であることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 9, wherein the binding of the nucleic acid to the protein is a covalent bond. タンパク質への核酸の結合が、無細胞タンパク質合成を介する方法により形成されたものであることを特徴とする、請求項1〜10のいずれかに記載の方法。 11. The method according to any one of claims 1 to 10, wherein the nucleic acid binding to the protein is formed by a method via cell-free protein synthesis. タンパク質への核酸の結合が、アフィニティー結合であることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 9, wherein the nucleic acid binding to the protein is affinity binding. アフィニティー結合が、アビジン−ビオチン反応、GST−グルタチオン、MBP(マルトース結合蛋白)−アミロース、キレート、もしくは抗体−抗原反応、のいずれかであることを特徴とする請求項12に記載の方法。 The method according to claim 12, wherein the affinity binding is any one of avidin-biotin reaction, GST-glutathione, MBP (maltose binding protein) -amylose, chelate, or antibody-antigen reaction. 三以上の一本鎖部分を有する核酸複合体の二以上の一本鎖部分に一本鎖核酸のハイブリダイゼーションにより二以上のタンパク質を固定化し、1つの一本鎖部分を介して担体に固定化してなる、タンパク質複合体。 Two or more proteins are immobilized by hybridization of a single-stranded nucleic acid to two or more single-stranded portions of a nucleic acid complex having three or more single-stranded portions, and are immobilized on a carrier via one single-stranded portion. A protein complex. 少なくとも1種のタンパク質が酵素である請求項14に記載の複合体。 15. The complex according to claim 14, wherein at least one protein is an enzyme. 請求項15に記載のタンパク質複合体に基質を添加し、酵素反応を行うことを特徴とする方法。 A method comprising adding a substrate to the protein complex according to claim 15 and performing an enzyme reaction. 請求項14に記載のタンパク質複合体のタンパク質間の相互作用を測定することを特徴とする方法。 The method of measuring the interaction between the proteins of the protein complex of Claim 14.
JP2004319610A 2004-11-02 2004-11-02 Method for fixing protein Withdrawn JP2006132980A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004319610A JP2006132980A (en) 2004-11-02 2004-11-02 Method for fixing protein

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004319610A JP2006132980A (en) 2004-11-02 2004-11-02 Method for fixing protein

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006132980A true JP2006132980A (en) 2006-05-25

Family

ID=36726657

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004319610A Withdrawn JP2006132980A (en) 2004-11-02 2004-11-02 Method for fixing protein

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006132980A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008130053A1 (en) * 2007-04-23 2008-10-30 Synthera Technologies Co., Ltd. Fused protein comprising protein g with avidin

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008130053A1 (en) * 2007-04-23 2008-10-30 Synthera Technologies Co., Ltd. Fused protein comprising protein g with avidin
JPWO2008130053A1 (en) * 2007-04-23 2010-07-22 シンセラ・テクノロジーズ株式会社 Fusion protein of protein G and avidins
JP5211041B2 (en) * 2007-04-23 2013-06-12 シンセラ・テクノロジーズ株式会社 Fusion protein of protein G and avidins

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7100680B2 (en) Systems and methods for clonal replication and amplification of nucleic acid molecules for genomic and therapeutic applications
JP4756805B2 (en) DNA fragment synthesis method
EP2694709B1 (en) Peptide constructs and assay systems
JP2013512691A (en) Peptide presentation array
WO2011143583A1 (en) Binding assays for markers
WO2006041194A1 (en) LINKER FOR CONSTRUCTING mRNA-PUROMYCIN-PROTEIN CONJUGATE
JP4621926B2 (en) Enzyme substrate-modified nucleoside triphosphate, nucleic acid probe, multilabeled nucleic acid probe, method for producing multilabeled nucleic acid probe, and method for detecting target nucleic acid
CN114555810A (en) Methods and compositions for protein and peptide sequencing
JP2009000111A (en) Ter site and ter binding protein
Chan et al. Chemical modifications for a next generation of nucleic acid aptamers
WO2014189768A1 (en) Devices and methods for display of encoded peptides, polypeptides, and proteins on dna
WO2003078623A1 (en) Functional molecule and process for producing the same
JPWO2006095550A1 (en) PCR primer, PCR method and PCR amplification product using the same, device and DNA-protein complex using PCR amplification product
WO2020227953A1 (en) Single-channel sequencing method based on self-luminescence
JP2008253176A (en) Linker for obtaining highly affinitive molecule
Kimoto et al. Evolving aptamers with unnatural base pairs
JP5733784B2 (en) Efficient synthesis of cDNA / mRNA-protein conjugates
US20230416828A1 (en) Rna and dna analysis using engineered surfaces
JP2002253240A (en) Analysis of intermolecular interaction
US20050123932A1 (en) Nucleic acid-chelating agent conjugates
WO2003062417A1 (en) Rna-dna ligation product and utilization thereof
JP2006132980A (en) Method for fixing protein
JPWO2007046520A1 (en) Protein screening method using immobilized puromycin linker
JP5704481B2 (en) Nucleic acid detection kit
JPWO2005001086A1 (en) Immobilized mRNA-puromycin conjugate and uses thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20080108