JP2007181454A - Method for detecting dna sequence encoding protein specifically selected by molecular display method using micro-array with high sensitivity - Google Patents

Method for detecting dna sequence encoding protein specifically selected by molecular display method using micro-array with high sensitivity Download PDF

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健一 堀澤
Hiroshi Yanagawa
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for detecting a molecule selected by a molecular display method with high sensitivity. <P>SOLUTION: The method is carried out as follows. A tiling array which immobilizes each probe designed on the basis of sequence information about an mRNA encoding a candidate protein with ≤25 bases of a gap between the probes on the average or which is designed so as to provide an overlap between the probes of ≤50% the probe length on the average is prepared. A DNA selected by a screening method using an assigned molecule in which the protein is bound to a nucleic acid encoding the protein is subjected to an RNA amplification with an RNA polymerase in the presence of a nucleotide labeled with a ligand substance without inhibiting the RNA-DNA hybridization to hybridize the amplified RNA with the tiling array. The resultant hybridization product is labeled with a conjugate of an adaptor substance binding to the ligand substance and a fluorescent substance or a substance activating chemifluorescence or chemiluminescence and the intensity of the fluorescence or light emission is measured to detect an interaction by analyzing the resultant results of measurement. Thereby, the nucleic acid encoding the protein interacting with a target molecule is detected. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、分子ディスプレイ法により選択された分子の検出方法に関する。   The present invention relates to a method for detecting a molecule selected by a molecular display method.

in vitro virus(IVV)法はピューロマイシンという抗生物質の一種を連結したmRNAを無細胞翻訳系で翻訳することにより、蛋白質とそれをコードするmRNAとが連結した対応付け分子、すなわち試験管内ウイルス(in vitro virus : IVV)を作製する技術である(特許文献1)。これまでに、この技術を用いることで、cDNAやランダム配列のライブラリーから、新規機能性蛋白質や蛋白質間相互作用などを有する蛋白質をスクリーニングする手法が開発され(特許文献2)、一定の成果をあげることに成功している(非特許文献1; 非特許文献2)。   The in vitro virus (IVV) method uses a cell-free translation system to translate mRNA linked to one of the antibiotics puromycin, thereby mapping the protein to the mRNA that encodes it, that is, an in vitro virus ( This is a technique for producing in vitro virus (IVV) (Patent Document 1). So far, this technique has been used to develop a method for screening novel functional proteins and proteins with protein-protein interactions from cDNA and random sequence libraries (Patent Document 2). (Non-patent document 1; Non-patent document 2).

既存のIVV法に基づいた蛋白質相互作用スクリーニングの方法では、特異的に選択された配列を決定するために、複数サイクルのパニング後に、選択されたIVVのmRNA部位をRT-PCRにより増幅、増幅されたDNAを大腸菌にクローニングし、DNAシークエンサーで多数の配列を解析して同定するという戦略をとっている。しかしながら、DNAシークエンサーによる大量の配列解析はコスト的にも、労力的にも困難であるため、1,000クローンを超える配列の解析は現実的ではない。したがって既存の手法では、スクリーニング後に特異的に選択された配列を検出するには、最低でも分子数で全体の0.1%にまで濃縮されなければならないと言える。しかし、このような濃縮が達成される条件では、低発現の遺伝子の配列や、アフィニティーが比較的低い相互作用候補の配列などが検出されないという、「偽陰性」の問題が生じることが懸念される。   In the protein interaction screening method based on the existing IVV method, the mRNA site of the selected IVV is amplified and amplified by RT-PCR after multiple cycles of panning to determine the specifically selected sequence. The strategy is to clone the DNA into E. coli and analyze and identify many sequences with a DNA sequencer. However, since a large amount of sequence analysis using a DNA sequencer is difficult in terms of cost and labor, analysis of sequences exceeding 1,000 clones is not realistic. Therefore, it can be said that in the existing method, in order to detect a sequence specifically selected after screening, the number of molecules must be at least 0.1% of the total. However, there is a concern that under such conditions that enrichment is achieved, a “false negative” problem may occur in which a low-expressed gene sequence or an interaction candidate sequence having a relatively low affinity is not detected. .

多くのスクリーニング技術において問題となる「偽陽性」は、スクリーニング後に検証実験を行なうことである程度排除できるが、偽陰性はその後の実験等では解決できない問題であり、スクリーニング技術としては最も解決すべき問題である。実際に、既存のスクリーニング手法に基づき、マウスの転写因子Junに結合する蛋白質をマウス脳のcDNAライブラリーから選択し、約500個弱のクローンの配列を決定した実験の結果からも、選択されるべき配列が取得されない、偽陰性の例がいくつか示された。
WO98/016636 WO03/014734 Horisawa et al., (2004) Nucleic Acids Res. 32, e169 Miyamoto-Sato et al., (2005) Genome Res. 15, 710-717
“False positive”, which is a problem in many screening technologies, can be eliminated to some extent by conducting verification experiments after screening, but false negatives are problems that cannot be solved by subsequent experiments, etc. It is. In fact, based on existing screening methods, a protein that binds to the mouse transcription factor Jun was selected from a mouse brain cDNA library and selected from the results of an experiment that determined the sequence of about 500 clones. Several examples of false negatives where no power sequence was obtained were shown.
WO98 / 016636 WO03 / 014734 Horisawa et al., (2004) Nucleic Acids Res. 32, e169 Miyamoto-Sato et al., (2005) Genome Res. 15, 710-717

本発明は、分子ディスプレイ法により選択された分子の高感度検出方法を提供する。   The present invention provides a sensitive detection method for molecules selected by the molecular display method.

本発明者らは、特定の態様で、選択されたDNAを蛍光標識することと、マイクロアレイに特定の態様で設計したプローブを固定することとを組み合わせることにより、既存のIVV法に基づくスクリーニング手法におけるクローニング・DNAシークエンシング操作に代えて、オリゴDNAマイクロアレイによる検出を行なうことが可能になること、しかも、既存のクローニング・DNAシークエンシングによる解析と比較すると、高感度で、特異的に選択された配列を検出することができ、既存の方法では偽陰性となってしまう配列を多数検出できることを見出した。
これらの知見に基づき、本発明は完成された。本発明は、下記のものを提供する。
In a specific embodiment, the present inventors combined a method of fluorescently labeling a selected DNA and immobilizing a probe designed in a specific mode on a microarray in a screening method based on an existing IVV method. Instead of cloning and DNA sequencing, detection by oligo DNA microarrays can be performed, and compared with existing analysis by cloning and DNA sequencing, highly sensitive and specifically selected sequences It has been found that a large number of sequences that are false negatives can be detected by existing methods.
Based on these findings, the present invention has been completed. The present invention provides the following.

[1] 標的分子と相互作用する蛋白質又はそれをコードする核酸を検出する方法であって、以下の工程(a)〜(e)を含むことを特徴とする前記方法。
(a)検出候補蛋白質をコードするmRNAの配列情報に基づき設計されたプローブを固定したタイリングアレイであって、プローブ間のギャップが平均で25塩基以下、又は、プローブ間のオーバーラップが平均でプローブ長の50%以下となるように設計されているタイリングアレイを準備する工程。
(b) 蛋白質と該蛋白質をコードする核酸とが結合した対応付け分子を用いるスクリーニング法により標的物質との相互作用に関して選択された対応付け分子からDNAを準備する工程。
(c)(b)で準備されたDNAをテンプレートとして、RNA-DNAハイブリダイゼーションを阻害しないリガンド物質で標識されたヌクレオチドの存在下で、RNAポリメラーゼによりRNA増幅を行う工程。
(d)(c)で増幅されたRNAを(a)で準備されたタイリングアレイへハイブリダイズさせ、前記リガンド物質に結合するアダプター物質と蛍光物質又は化学蛍光若しくは化学発光を活性化する物質の結合体を用いて標識し、蛍光又は発光の強度を測定する工程。
(e)(d)の測定結果の解析により標的分子と相互作用する蛋白質又はそれをコードする核酸を検出する工程。
[2] RNAポリメラーゼが、工程(b)で準備されたDNAに含まれるプロモーターにより転写を開始するものである[1]記載の方法。
[3] プロモーターがSP6プロモーターである[2]記載の方法。
[4] リガンド物質がビオチン、アダプター物質がストレプトアビジン又はアビジンである[1]〜[3]のいずれか1項に記載の方法。
[5] 工程(b)のスクリーニング法が、(b1)核酸ライブラリーから、蛋白質と該蛋白質をコードする核酸とが結合した対応付け分子のライブラリーを製造する工程、(b2)前記対応付け分子のライブラリーと標的物質とを混合する工程、(b3)標的物質に結合した対応付け分子を選択する工程、(b4)(b3)で選択された対応付け分子の核酸に基づいて核酸ライブラリーを調製する工程を含み、上記(b1)〜(b3)の操作を繰り返すことを含む[1]〜[3]のいずれか1項に記載の方法。
[1] A method for detecting a protein that interacts with a target molecule or a nucleic acid encoding the same, comprising the following steps (a) to (e):
(a) A tiling array in which probes designed based on the sequence information of mRNA encoding a candidate protein for detection are immobilized, and the average gap between probes is 25 bases or less, or the average overlap between probes The process of preparing a tiling array designed to be 50% or less of the probe length.
(b) A step of preparing DNA from an associating molecule selected for interaction with a target substance by a screening method using an associating molecule in which a protein and a nucleic acid encoding the protein are bound.
(c) A step of performing RNA amplification by RNA polymerase using the DNA prepared in (b) as a template in the presence of a nucleotide labeled with a ligand substance that does not inhibit RNA-DNA hybridization.
(d) The RNA amplified in (c) is hybridized to the tiling array prepared in (a), and an adapter substance that binds to the ligand substance and a fluorescent substance or a substance that activates chemiluminescence or chemiluminescence A step of labeling with a conjugate and measuring the intensity of fluorescence or luminescence.
(e) A step of detecting a protein that interacts with a target molecule or a nucleic acid that encodes the protein by analyzing the measurement result of (d).
[2] The method according to [1], wherein the RNA polymerase initiates transcription by a promoter contained in the DNA prepared in step (b).
[3] The method according to [2], wherein the promoter is an SP6 promoter.
[4] The method according to any one of [1] to [3], wherein the ligand substance is biotin and the adapter substance is streptavidin or avidin.
[5] The screening method in step (b) comprises (b1) producing a library of mapping molecules in which a protein and a nucleic acid encoding the protein are bound from a nucleic acid library, (b2) the mapping molecule (B3) a step of selecting an association molecule bound to the target substance, and (b4) a nucleic acid library based on the nucleic acid of the association molecule selected in (b3). The method according to any one of [1] to [3], including a step of preparing, and including repeating the operations of (b1) to (b3).

[6] [1]〜[5]のいずれか1項に記載の方法により、標的分子と相互作用する蛋白質又はそれをコードする核酸を検出することを含む、標的分子と相互作用する蛋白質又はそれをコードする核酸のスクリーニング方法。 [6] A protein that interacts with a target molecule, or a protein that interacts with the target molecule, which comprises detecting a protein that interacts with the target molecule or a nucleic acid that encodes the protein by the method according to any one of [1] to [5] A method for screening a nucleic acid encoding

[7] 標的分子と相互作用する蛋白質の相互作用部位を検出する方法であって、以下の工程(a)〜(e)を含むことを特徴とする前記方法。
(a) 標的分子と相互作用する蛋白質をコードするmRNAの配列情報に基づき設計されたプローブを固定したタイリングアレイであって、プローブ間のギャップが平均で25塩基以下、又は、プローブ間のオーバーラップが平均でプローブ長の50%以下となるように設計されているタイリングアレイを準備する工程。
(b) 蛋白質と該蛋白質をコードする核酸とが結合した対応付け分子を用いる対応付け分子を用いるスクリーニング法により標的物質との相互作用に関して選択された対応付け分子からDNAを準備する工程。
(c)(b)で準備されたDNAをテンプレートとして、RNA-DNAハイブリダイゼーションを阻害しないリガンド物質で標識されたヌクレオチドの存在下で、RNAポリメラーゼによりRNA増幅を行う工程。
(d)(c)で増幅されたRNAを(a)で準備されたタイリングアレイへハイブリダイズさせ、前記リガンド物質に結合するアダプター物質と蛍光物質又は化学蛍光若しくは化学発光を活性化する物質の結合体を用いて標識し、蛍光又は発光の強度を測定する工程。
(e)(d)の測定結果の解析により相互作用部位を検出する工程。
[7] A method for detecting an interaction site of a protein that interacts with a target molecule, comprising the following steps (a) to (e):
(a) A tiling array to which probes designed based on the sequence information of mRNA encoding a protein that interacts with a target molecule are fixed, and the average gap between probes is 25 bases or less, or over-probing between probes Preparing a tiling array that is designed so that the average wrap is 50% or less of the probe length.
(b) A step of preparing DNA from an association molecule selected for interaction with a target substance by a screening method using an association molecule using an association molecule in which a protein and a nucleic acid encoding the protein are bound.
(c) A step of performing RNA amplification by RNA polymerase using the DNA prepared in (b) as a template in the presence of a nucleotide labeled with a ligand substance that does not inhibit RNA-DNA hybridization.
(d) The RNA amplified in (c) is hybridized to the tiling array prepared in (a), and an adapter substance that binds to the ligand substance and a fluorescent substance or a substance that activates chemiluminescence or chemiluminescence A step of labeling with a conjugate and measuring the intensity of fluorescence or luminescence.
(e) A step of detecting an interaction site by analyzing the measurement result of (d).

既存のクローニング・DNAシークエンシングによる解析と比較すると、高感度で、特異的に選択された配列を検出することができ、しかも、既存の方法では偽陰性となってしまう配列を検出できる。   Compared with the existing analysis by cloning and DNA sequencing, it is possible to detect a specifically selected sequence with high sensitivity and to detect a sequence that becomes false negative in the existing method.

<1>本発明検出法
本発明の検出法は、上記の偽陰性の問題を解消する手法として、既存の分子ディスプレイ法、特にIVV法に基づくスクリーニング法におけるクローニング・DNAシークエンシング操作に代え、オリゴDNAマイクロアレイによる検出を行なうことを特徴とする(図1)。
本発明の方法は、標的分子と相互作用する蛋白質又はそれをコードする核酸を検出する方法であって、以下の工程(a)〜(e)を含むことを特徴とする。
(a)検出候補蛋白質をコードするmRNAの配列情報に基づき設計されたプローブを固定したタイリングアレイであって、プローブ間のギャップが平均で25塩基以下、又は、プローブ間のオーバーラップが平均でプローブ長の50%以下となるように設計されているタイリングアレイを準備する工程。
(b) 蛋白質と該蛋白質をコードする核酸とが結合した対応付け分子を用いるスクリーニング法により標的物質との相互作用に関して選択された対応付け分子からDNAを準備する工程。
(c)(b)で準備されたDNAをテンプレートとして、RNA-DNAハイブリダイゼーションを阻害しないリガンド物質で標識されたヌクレオチドの存在下で、RNAポリメラーゼによりRNA増幅を行う工程。
(d)(c)で増幅されたRNAを(a)で準備されたタイリングアレイへハイブリダイズさせ、前記リガンド物質に結合するアダプター物質と蛍光物質又は化学蛍光若しくは化学発光を活性化させる物質の結合体を用いて標識し、蛍光又は発光の強度を測定する工程。
(e)(d)の測定結果の解析により標的分子と相互作用する蛋白質又はそれをコードする核酸を検出する工程。
<1> Detection Method of the Present Invention The detection method of the present invention replaces the existing molecular display method, particularly the cloning / DNA sequencing operation in the screening method based on the IVV method, as a method for solving the above false negative problem. It is characterized by detecting with a DNA microarray (FIG. 1).
The method of the present invention is a method for detecting a protein that interacts with a target molecule or a nucleic acid encoding the same, and includes the following steps (a) to (e).
(a) A tiling array in which probes designed based on the sequence information of mRNA encoding a candidate protein for detection are immobilized, and the average gap between probes is 25 bases or less, or the average overlap between probes The process of preparing a tiling array designed to be 50% or less of the probe length.
(b) A step of preparing DNA from an associating molecule selected for interaction with a target substance by a screening method using an associating molecule in which a protein and a nucleic acid encoding the protein are bound.
(c) A step of performing RNA amplification by RNA polymerase using the DNA prepared in (b) as a template in the presence of a nucleotide labeled with a ligand substance that does not inhibit RNA-DNA hybridization.
(d) The RNA amplified in (c) is hybridized to the tiling array prepared in (a), and an adapter substance that binds to the ligand substance and a fluorescent substance or a substance that activates chemiluminescence or chemiluminescence A step of labeling with a conjugate and measuring the intensity of fluorescence or luminescence.
(e) A step of detecting a protein that interacts with a target molecule or a nucleic acid that encodes the protein by analyzing the measurement result of (d).

以下、各工程について説明する。   Hereinafter, each step will be described.

<1−a>工程(a)
工程(a)は、検出候補蛋白質をコードするmRNAの配列情報に基づき設計されたプローブを固定したタイリングアレイを準備する工程である。
<1-a> Step (a)
Step (a) is a step of preparing a tiling array to which a probe designed based on the sequence information of mRNA encoding a detection candidate protein is immobilized.

タイリングアレイは、既知の配列情報に基づき、タイル状に(通常には、等間隔に)抽出した塩基配列を有する検出用プローブを基材上に固定したDNAマイクロアレイ(DNAチップ)である。   The tiling array is a DNA microarray (DNA chip) in which detection probes having base sequences extracted in a tile shape (usually at regular intervals) based on known sequence information are fixed on a substrate.

本発明で用いるタイリングアレイの構成は、検出候補蛋白質をコードするmRNAの配列情報に基づいて、プローブをプローブ間のギャップが平均で25塩基以下、又は、プローブ間のオーバーラップが平均でプローブ長の50%以下となるように設計する他は、通常のものでよい。   The structure of the tiling array used in the present invention is based on the sequence information of mRNA encoding the detection candidate protein, and the probe has an average gap between probes of 25 bases or less, or an overlap between probes on average. Other than designing to be 50% or less of the above, a normal one may be used.

検出候補蛋白質は、標的物質との相互作用を検出しようとする蛋白質であり、一つであっても複数であってもよい。標的物質に相互作用することが知られている又は期待される候補蛋白質を選択してもよい。例えば、標的物質がDNAの場合には、転写因子や、種々の推定方法によりその候補となる蛋白質を検出候補蛋白質とすることができる。   The detection candidate protein is a protein that attempts to detect the interaction with the target substance, and may be one or plural. Candidate proteins known or expected to interact with the target substance may be selected. For example, when the target substance is DNA, a candidate protein can be determined as a candidate protein by a transcription factor or various estimation methods.

プローブの設計においては、検出候補蛋白質をコードするmRNAの全長を対象にしてもよいし、相互作用部位の決定などの検出の目的に応じて、その一部を対象にしてもよい。   In designing the probe, the full length of mRNA encoding the detection candidate protein may be targeted, or a part thereof may be targeted according to the purpose of detection such as determination of the interaction site.

プローブの長さは、ハイブリダイズ後のシグナル検出の効率などを考慮して選択すればよく、通常には、平均で25〜100塩基、好ましくは、36〜70塩基、より好ましくは約50塩基である。   The length of the probe may be selected in consideration of the efficiency of signal detection after hybridization, etc., and is usually 25 to 100 bases on average, preferably 36 to 70 bases, more preferably about 50 bases. is there.

プローブをプローブ間にギャップをおいて設計する場合には、プローブ間のギャップが平均で25塩基以下、好ましくは10塩基以下、さらに好ましくは0塩基である。ギャップが長すぎると、相互作用を検出できず偽陰性が生じ易くなる。一方、プローブがオーバーラップするように設計する場合には、プローブ間のオーバーラップが平均でプローブ長の50%以下、好ましくは25%以下である。例えば、プローブ長が50塩基の場合は、25塩基以下、好ましくは、12.5塩基以下である。オーバーラップが長いと、スクリーニングの効率の面では不利である。ギャップ又はオーバーラップはなくてもよく、この場合は、ギャップが0塩基、又は、オーバーラップが0%と表わすことができる。   When designing probes with a gap between probes, the average gap between probes is 25 bases or less, preferably 10 bases or less, and more preferably 0 bases. If the gap is too long, the interaction cannot be detected and false negatives are likely to occur. On the other hand, when the probes are designed to overlap, the average overlap between the probes is 50% or less, preferably 25% or less of the probe length. For example, when the probe length is 50 bases, it is 25 bases or less, preferably 12.5 bases or less. A long overlap is disadvantageous in terms of screening efficiency. There may be no gap or overlap, in which case the gap is 0 bases or the overlap is 0%.

プローブの配列は、センス鎖、アンチセンス鎖、又は、その両方のいずれでもよく、工程(b)で対応付け分子から準備されるDNAに応じて選択すればよい。   The probe sequence may be either the sense strand, the antisense strand, or both, and may be selected according to the DNA prepared from the mapping molecule in step (b).

<1−b>工程(b)
工程(b)は、蛋白質と該蛋白質をコードする核酸とが結合した対応付け分子を用いる対応付け分子を用いるスクリーニング法により標的物質との相互作用に関して選択された対応付け分子からDNAを準備する工程である。
<1-b> Step (b)
Step (b) is a step of preparing DNA from an association molecule selected for interaction with a target substance by a screening method using an association molecule using an association molecule in which a protein and a nucleic acid encoding the protein are bound. It is.

蛋白質と該蛋白質をコードする核酸とが結合した対応付け分子を用いるスクリーニング法は、例えば、遺伝子型(核酸)の増幅、表現型(蛋白質)と遺伝子型の連結、及び、アフィニティー選択を含み、これらの工程を必要により繰り返すものである(図1)。このような方法の代表的なものは、in vitro virus法に基づくスクリーニング法(例えば、WO
02/48347、特開2002-176987参照)である。
Screening methods that use an association molecule in which a protein and a nucleic acid encoding the protein are combined include, for example, amplification of genotype (nucleic acid), linkage of phenotype (protein) and genotype, and affinity selection. This process is repeated as necessary (FIG. 1). A typical example of such a method is a screening method based on the in vitro virus method (for example, WO
02/48347, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-176987).

in vitro virus法による対応付け分子は、蛋白質を含む表現型分子と、該蛋白質をコードする核酸を含む遺伝子型分子とが結合してなる。遺伝子型分子は、蛋白質をコードする領域を、その領域の塩基配列が翻訳され得るような形態で有するコード分子と、スペーサー部とが結合してなる。説明の便宜のため、対応付け分子における、表現型分子に由来する部分、スペーサー分子に由来する部分、および、コード分子に由来する部分をそれぞれ、デコード部、スペーサー部およびコード部と呼ぶ。また、遺伝子型分子における、スペーサー分子に由来する部分、および、コード分子に由来する部分をそれぞれ、スペーサー部およびコード部と呼ぶ。   The mapping molecule by the in vitro virus method is formed by binding a phenotype molecule containing a protein and a genotype molecule containing a nucleic acid encoding the protein. The genotype molecule is formed by binding a coding molecule having a region encoding a protein in such a form that the base sequence of the region can be translated, and a spacer part. For convenience of explanation, a part derived from a phenotype molecule, a part derived from a spacer molecule, and a part derived from a coding molecule in the mapping molecule are referred to as a decoding part, a spacer part, and a coding part, respectively. Moreover, the part derived from the spacer molecule and the part derived from the coding molecule in the genotype molecule are referred to as a spacer part and a coding part, respectively.

スペーサー分子は、例えば、核酸の3'末端に結合できるドナー領域と、ドナー領域に結合した、ポリエチレングリコールを主成分としたPEG領域と、PEG領域に結合した、ペプチド転移反応によってペプチドと結合し得る基を含むペプチドアクセプター領域とを含む。PEG領域はなくてもよい。   The spacer molecule can bind to the peptide by, for example, a donor region capable of binding to the 3 ′ end of the nucleic acid, a PEG region mainly composed of polyethylene glycol bound to the donor region, and a peptide transfer reaction bound to the PEG region. And a peptide acceptor region containing a group. There may be no PEG area.

核酸の3'末端に結合できるドナー領域は、通常、1以上のヌクレオチドからなる。ヌクレオチドの数は、通常には1〜15、好ましくは1〜2である。ヌクレオチドはリボヌクレオチドでもデオキシリボヌクレオチドでもよい。   The donor region that can bind to the 3 ′ end of a nucleic acid usually consists of one or more nucleotides. The number of nucleotides is usually 1-15, preferably 1-2. The nucleotide may be ribonucleotide or deoxyribonucleotide.

ドナー領域の5'末端の配列は、ライゲーション効率を左右する。コード部とスペーサー部をライゲーションさせるためには、少なくとも1残基以上を含むことが必要であり、ポ
リA配列をもつアクセプターに対しては、少なくとも1残基のdC(デオキシシチジル酸)または2残基のdCdC(ジデオキシシチジル酸)が好ましい。塩基の種類としては、C>U又はT>G>Aの順で好ましい。
The sequence at the 5 ′ end of the donor region affects the ligation efficiency. In order to ligate the coding part and the spacer part, it is necessary to contain at least one residue. For an acceptor having a poly A sequence, at least one residue of dC (deoxycytidylic acid) or 2 The residue dCdC (dideoxycytidylic acid) is preferred. The base type is preferably C> U or T>G> A.

PEG領域はポリエチレングリコールを主成分とするものである。ここで、主成分とするとは、PEG領域に含まれるヌクレオチドの数の合計が20塩基以下、又は、ポリエチレングリコールの平均分子量が400以上であることを意味する。好ましくは、ヌクレオチドの合計の数が10塩基以下、又は、ポリエチレングリコールの平均分子量が2000以上であることを意味する。   The PEG region is mainly composed of polyethylene glycol. Here, the main component means that the total number of nucleotides contained in the PEG region is 20 bases or less, or the average molecular weight of polyethylene glycol is 400 or more. Preferably, it means that the total number of nucleotides is 10 bases or less, or the average molecular weight of polyethylene glycol is 2000 or more.

PEG領域のポリエチレングリコールの平均分子量は、通常には、400〜30,000、好ましくは1,000〜10,000、より好ましくは2,000〜8,000である。ここで、ポリエチレングリコールの分子量が約400より低いと、このスペーサー分子に由来するスペーサー部を含む遺伝子型分子を対応付け翻訳したときに、対応付け翻訳の後処理が必要となることがあるが(Liu, R., Barrick, E., Szostak, J.W., Roberts, R.W. (2000) Methods in Enzymology,
vol. 318, 268-293)、分子量1000以上、より好ましくは2000以上のPEGを用いると、対応付け翻訳のみで高効率の対応付けができるため、翻訳の後処理が必要なくなる。また、ポリエチレングリコールの分子量が増えると、遺伝子型分子の安定性が増す傾向があり、特に分子量1000以上で良好であり、分子量400以下ではDNAスペーサーと性質がそれほどかわらず不安定となることがある。
The average molecular weight of polyethylene glycol in the PEG region is usually 400 to 30,000, preferably 1,000 to 10,000, and more preferably 2,000 to 8,000. Here, when the molecular weight of polyethylene glycol is lower than about 400, when a genotype molecule containing a spacer part derived from this spacer molecule is associated and translated, a post-process of associated translation may be required ( Liu, R., Barrick, E., Szostak, JW, Roberts, RW (2000) Methods in Enzymology,
vol. 318, 268-293), and using a PEG having a molecular weight of 1000 or more, more preferably 2000 or more, high-efficiency association can be achieved only by association translation, so that post-translation processing is not necessary. In addition, when the molecular weight of polyethylene glycol increases, the stability of genotype molecules tends to increase, especially when the molecular weight is 1000 or higher, and when the molecular weight is 400 or lower, the DNA spacer may not be so characteristic and unstable. .

ペプチドアクセプター領域は、ペプチドのC末端に結合できるものであれば特に限定されないが、例えば、ピューロマイシン、3'-N-アミノアシルピューロマイシンアミノヌクレオシド(3'-N-Aminoacylpuromycin aminonucleoside, PANS-アミノ酸)、例えばアミノ酸部がグリシンのPANS-Gly、バリンのPANS-Val、アラニンのPANS-Ala、その他、全アミノ酸に対応するPANS-全アミノ酸が利用できる。また、化学結合として3'-アミノアデノシンのアミノ基とアミノ酸のカルボキシル基が脱水縮合した結果形成されたアミド結合でつながった3'-N-アミノアシルアデノシンアミノヌクレオシド(3'-Aminoacyladenosine aminonucleoside, AANS-アミノ酸)、例えばアミノ酸部がグリシンのAANS-Gly、バリンのAANS-Val、アラニンのAANS-Ala、その他、全アミノ酸に対応するAANS-全アミノ酸が利用できる。また、ヌクレオシドまたはヌクレオシドとアミノ酸のエステル結合したものなども利用できる。その他、ヌクレオシドまたはヌクレオシドに類似した化学構造骨格を有する物質と、アミノ酸またはアミノ酸に類似した化学構造骨格を有する物質を化学的に結合可能な結合様式のものなら全て利用することができる。   The peptide acceptor region is not particularly limited as long as it can bind to the C-terminus of the peptide. For example, puromycin, 3'-N-aminoacylpuromycin aminonucleoside (3'-N-aminoacylpuromycin aminonucleoside, PANS-amino acid) For example, PANS-Gly whose amino acid part is glycine, PANS-Val of valine, PANS-Ala of alanine, and other PANS-all amino acids corresponding to all amino acids can be used. In addition, 3'-Aminoacyladenosine aminonucleoside (AANS-amino acid, 3'-Aminoacyladenosine aminonucleoside, formed by dehydration condensation of the amino group of 3'-aminoadenosine and the carboxyl group of amino acid as a chemical bond For example, AANS-Gly having an amino acid part of glycine, AANS-Val of valine, AANS-Ala of alanine, and other AANS-all amino acids corresponding to all amino acids can be used. Further, a nucleoside or a nucleoside and an amino acid ester-bonded one can be used. In addition, nucleoside or a substance having a chemical structure skeleton similar to nucleoside and an amino acid or a substance having a chemical structure skeleton similar to amino acid can be used as long as they can be chemically bonded.

ペプチドアクセプター領域は、好ましくは、ピューロマイシンもしくはその誘導体、又は、ピューロマイシンもしくはその誘導体と1残基もしくは2残基のデオキシリボヌクレオチドもしくはリボヌクレオチドからなることが好ましい。ここで、誘導体とは蛋白質翻訳系においてペプチドのC末端に結合できる誘導体を意味する。ピューロマイシン誘導体は、ピューロマイシン構造を完全に有しているものに限られず、ピューロマイシン構造の一部が欠落しているものも包含する。ピューロマイシン誘導体の具体例としては、PANS-アミノ酸、AANS-アミノ酸などが挙げられる。   The peptide acceptor region is preferably composed of puromycin or a derivative thereof, or puromycin or a derivative thereof and one or two residues of deoxyribonucleotide or ribonucleotide. Here, the derivative means a derivative capable of binding to the C-terminus of the peptide in the protein translation system. The puromycin derivatives are not limited to those having a complete puromycin structure, but also include those lacking a part of the puromycin structure. Specific examples of the puromycin derivative include PANS-amino acid and AANS-amino acid.

ペプチドアクセプター領域は、ピューロマイシンのみの構成でもかまわないが、5'末端側に1残基以上のDNAおよび/またはRNAからなる塩基配列を持つことが好ましい。配列としては、dC-ピューロマイシン, rC-ピューロマイシンなど、より好ましくはdCdC-ピューロマイシン, rCrC-ピューロマイシン, rCdC-ピューロマイシン, dCrC-ピューロマイシンなどの配列で、アミノアシル-tRNAの3'末端を模倣したCCA配列(Philipps, G.R. (1969) Nature 223, 374-377)が適当である。塩基の種類としては、C>U又はT>G>Aの順で好ましい。   The peptide acceptor region may be composed of puromycin alone, but preferably has a base sequence consisting of DNA and / or RNA of 1 residue or more on the 5 ′ end side. The sequence is dC-puromycin, rC-puromycin, etc., more preferably dCdC-puromycin, rCrC-puromycin, rCdC-puromycin, dCrC-puromycin, etc., and the 3 ′ end of aminoacyl-tRNA is A mimicked CCA sequence (Philipps, GR (1969) Nature 223, 374-377) is suitable. The base type is preferably C> U or T> G> A.

スペーサー分子は、ドナー領域とPEG領域との間に、少なくとも1つの機能付与ユニットを含むことが好ましい。機能付与ユニットは、好ましくは、少なくとも1残基のデオキシリボヌクレオチド又はリボヌクレオチドの塩基に機能修飾を施したものである。例えば、機能修飾物質として、蛍光物質、ビオチン、またはHis-tagなど各種分離タグなどを導入したものが可能である。   The spacer molecule preferably includes at least one function-imparting unit between the donor region and the PEG region. The function-imparting unit is preferably a functional modification of at least one residue of deoxyribonucleotide or ribonucleotide base. For example, a substance into which various separation tags such as a fluorescent substance, biotin, or His-tag are introduced as a function modifying substance can be used.

コード分子は、例えば、転写プロモーターおよび翻訳エンハンサーを含む5'非翻訳領域と、5'非翻訳領域の3'末端側に結合した、蛋白質をコードするORF領域と、ORF領域の3'末端側に結合したポリA配列を持ち、かつポリA配列の5'上流に親和性タグ配列を含む核酸である。   The coding molecule includes, for example, a 5 ′ untranslated region containing a transcription promoter and a translation enhancer, an ORF region encoding a protein bound to the 3 ′ end of the 5 ′ untranslated region, and a 3 ′ end of the ORF region. A nucleic acid having a bound poly A sequence and containing an affinity tag sequence 5 ′ upstream of the poly A sequence.

コード分子は、DNAでもRNAでもよく、RNAの場合、5'末端にCap構造があってもなくても良い。また、コード分子は任意のベクターやプラスミドに組み込まれたものとしてもよい。   The coding molecule may be DNA or RNA. In the case of RNA, the 5 'end may or may not have a Cap structure. The coding molecule may be incorporated into any vector or plasmid.

3'末端領域は、親和性タグ配列とその下流にポリA配列を含んでもよい。スペーサー分子とコード分子とのライゲーション効率に影響を与える要素としては3'末端領域のポリA配列が重要であり、ポリA配列は、少なくとも2残基以上のdAおよび/またはrAの混合または単一のポリA連続鎖であり、好ましくは、3残基以上、より好ましくは6以上、さらに好ましくは8残基以上のポリA連続鎖である。   The 3 ′ end region may comprise an affinity tag sequence and a poly A sequence downstream thereof. As a factor affecting the ligation efficiency between the spacer molecule and the coding molecule, the polyA sequence in the 3 ′ end region is important, and the polyA sequence may be a mixture of dA and / or rA having at least 2 residues or more. The poly A continuous chain is preferably 3 or more residues, more preferably 6 or more, and even more preferably 8 residues or more.

コード分子の翻訳効率に影響する要素としては、転写プロモーターと翻訳エンハンサーからなる5'UTR、および、ポリA配列を含む3'末端領域の組み合わせがある。3'末端領域のポリA配列の効果は通常には10残基以下で発揮される。5'UTRの転写プロモーターはT7/T3またはSP6などが利用でき、特に制限はない。好ましくはSP6であり、特に、翻訳のエンハンサー配列としてオメガ配列やオメガ配列の一部を含む配列を利用する場合はSP6を用いることが特に好ましい。翻訳エンハンサーは好ましくはオメガ配列の一部であり、オメガ配列の一部としては、TMVのオメガ配列の一部(O29; Gallie D.R., Walbot V. (1992) Nucleic Acids Res., vol. 20, 4631-4638、及び、WO 02/48347の図3参照)やO'(配列番号10)を含んだものが好ましい。   Elements affecting the translation efficiency of the coding molecule include a 5 ′ UTR consisting of a transcription promoter and a translation enhancer, and a combination of a 3 ′ terminal region containing a poly A sequence. The effect of the poly A sequence in the 3 ′ end region is usually exerted with 10 residues or less. T7 / T3 or SP6 can be used as the 5 ′ UTR transcription promoter, and there is no particular limitation. SP6 is preferable, and SP6 is particularly preferable when an omega sequence or a sequence containing a part of the omega sequence is used as an enhancer sequence for translation. The translation enhancer is preferably part of the omega sequence, and part of the omega sequence may be part of the TMV omega sequence (O29; Gallie DR, Walbot V. (1992) Nucleic Acids Res., Vol. 20, 4631 -4638 and WO 02/48347 (see FIG. 3) and O ′ (SEQ ID NO: 10) are preferred.

親和性タグ配列としては、抗原抗体反応など、蛋白質を検出できるいかなる手段を用いるための配列であればよく、制限はない。好ましくは、抗原抗体反応によるアフィニティー分離分析用タグであるFlag-tag配列やHis-tag配列である。   The affinity tag sequence is not particularly limited as long as it is a sequence for using any means capable of detecting a protein such as an antigen-antibody reaction. Preferably, a Flag-tag sequence or a His-tag sequence, which is a tag for affinity separation analysis by antigen-antibody reaction.

ORF領域については、DNAおよび/またはRNAからなるいかなる配列でもよい。遺伝子配列、エキソン配列、イントロン配列、ランダム配列、または、いかなる自然界の配列、人為的配列が可能であり、配列の制限はない。このような配列からなる核酸ライブラリーが使用できる。また、コード分子の5'UTRをSP6+O29とし、3'末端領域を、たとえば、Flag+XhoI+An(n=8)とすることで、各長さは、5'UTRで約60bp、3'末端領域で約32bpであり、PCRのプライマーにアダプター領域として組み込める長さである。このため、あらゆるベクターやプラスミドやcDNAライブラリーからPCRによって、5'UTRと3'末端領域をもったコード分子を簡単に作成できる。コード分子において、翻訳はORF領域を超えてされてもよい。すなわち、ORF領域の末端に終止コドンがなくてもよい。 The ORF region may be any sequence consisting of DNA and / or RNA. A gene sequence, exon sequence, intron sequence, random sequence, or any natural or artificial sequence is possible, and there is no sequence limitation. A nucleic acid library having such a sequence can be used. Further, by setting the 5′UTR of the coding molecule as SP6 + O29 and the 3 ′ terminal region as, for example, Flag + XhoI + A n (n = 8), each length is about 60 bp in 5′UTR, The length of the 3 ′ end region is about 32 bp, and it can be incorporated as an adapter region into a PCR primer. For this reason, a coding molecule having a 5 ′ UTR and a 3 ′ terminal region can be easily prepared by PCR from any vector, plasmid, or cDNA library. In the coding molecule, translation may be done beyond the ORF region. That is, there may not be a stop codon at the end of the ORF region.

コード分子は、転写プロモーターおよび翻訳エンハンサーを含む5'非翻訳領域と、5'非翻訳領域の3'末端側に結合した、蛋白質をコードするORF領域と、ORF領域の3'末端側に結合した、ポリA配列を含む3'末端領域を含む核酸であってもよい。   The coding molecule was bound to the 5 'untranslated region containing the transcription promoter and translation enhancer, the ORF region encoding the protein bound to the 3' end of the 5 'untranslated region, and the 3' end of the ORF region. Or a nucleic acid containing a 3 ′ terminal region containing a poly A sequence.

遺伝子型分子は、上記コード分子を、必要により、蛋白質をコードする領域の塩基配列が翻訳され得るような形態に変換した後(例えば転写した後)、コード分子の3'末端と、スペーサー分子のドナー領域を、通常のリガーゼ反応により結合させることにより製造できる。反応条件としては、通常、4〜25℃で4〜48時間の条件が挙げられ、PEG領域を含むスペーサー分子のPEG領域内のポリエチレングリコールと同じ分子量のポリエチレングリコールを反応系に添加する場合には、15℃で0.5〜4時間に短縮することも可能である。   The genotype molecule is obtained by converting the above coding molecule into a form in which the base sequence of the protein coding region can be translated (for example, after transcription), if necessary, and the 3 ′ end of the coding molecule and the spacer molecule. The donor region can be produced by binding by a normal ligase reaction. The reaction conditions usually include conditions at 4 to 25 ° C. for 4 to 48 hours. When adding polyethylene glycol having the same molecular weight as the polyethylene glycol in the PEG region of the spacer molecule containing the PEG region, to the reaction system It is also possible to shorten to 0.5 to 4 hours at 15 ° C.

スペーサー分子とコード分子の組み合わせはライゲーション効率に重要な効果をもたらす。アクセプターにあたるコード部の3'末端領域において、少なくとも2残基以上、好ましくは3残基以上、さらに好ましくは6〜8残基以上のDNAおよび/またはRNAのポリA配列があること、さらに、5'UTRの翻訳エンハンサーとしては、オメガ配列の部分配列(O29やO' )が好ましく、スペーサー部のドナー領域としては、少なくとも1残基のdC(デオキシシチジル酸)または2残基のdCdC(ジデオキシシチジル酸)が好ましい。このことによって、RNAリガーゼを用いることでDNAリガーゼのもつ問題点を回避し、かつ効率を60〜80%に保つことができる。   The combination of spacer molecule and coding molecule has an important effect on ligation efficiency. In the 3 ′ terminal region of the coding part corresponding to the acceptor, there should be a DNA and / or RNA polyA sequence of at least 2 residues, preferably 3 residues, more preferably 6-8 residues, The UTR translation enhancer is preferably a partial sequence of an omega sequence (O29 or O '), and the spacer region donor region is at least one dC (deoxycytidylic acid) or two residues dCdC (dideoxy). Cytidylic acid) is preferred. By using RNA ligase, the problem of DNA ligase can be avoided and the efficiency can be maintained at 60 to 80%.

(a)転写プロモーターおよび翻訳エンハンサーを含む5'非翻訳領域と、5'非翻訳領域の3'末端側に結合した、蛋白質をコードするORF領域と、ORF領域の3'末端側に結合した、ポリA配列を含む3'末端領域を含むRNAであるコード分子の3'末端と、(b)上記スペーサー分子のドナー領域であってRNAからなるものとを、スペーサー分子内のPEG領域を構成するポリエチレングリコールと同じ分子量をもつ遊離のポリエチレングリコールの存在下で、RNAリガーゼにより結合させることが好ましい。   (a) a 5 ′ untranslated region containing a transcription promoter and a translation enhancer, an ORF region encoding a protein bound to the 3 ′ end of the 5 ′ untranslated region, and a 3 ′ end of the ORF region The 3 'end of the coding molecule, which is RNA containing the 3' end region containing the poly A sequence, and (b) the donor region of the spacer molecule consisting of RNA constitutes the PEG region in the spacer molecule It is preferable to bind with RNA ligase in the presence of free polyethylene glycol having the same molecular weight as polyethylene glycol.

ライゲーション反応時に、PEG領域を含むスペーサー部のPEG領域と同じ分子量のポリエチレングリコールを添加することによって、スペーサー部のポリエチレングリコールの分子量によらずライゲーション効率が80〜90%以上に向上し、反応後の分離工程も省略することができる。   By adding polyethylene glycol having the same molecular weight as the PEG region of the spacer part including the PEG region during the ligation reaction, the ligation efficiency is improved to 80 to 90% or more regardless of the molecular weight of the polyethylene glycol of the spacer part. The separation step can also be omitted.

この態様の対応付け分子は、上記の遺伝子型分子を無細胞翻訳系で翻訳することにより、ペプチド転移反応で、遺伝子型分子内のORF領域によりコードされた蛋白質である表現型分子と連結することにより得ることができる(図4のA)。無細胞翻訳系は、好ましくは、小麦胚芽又はウサギ網状赤血球のものである。翻訳の条件は通常に採用される条件でよい。例えば、25〜37℃で15〜240分の条件が挙げられる。また、この態様の対応付け分子の核酸部分は、翻訳後に逆転写によりRNAとDNAとのハイブリッドとすることができる。   The mapping molecule in this embodiment is linked to a phenotype molecule that is a protein encoded by the ORF region in the genotype molecule by translating the genotype molecule in a cell-free translation system. (A in FIG. 4). The cell-free translation system is preferably that of wheat germ or rabbit reticulocytes. The conditions for translation may be those normally employed. For example, the conditions are 15 to 240 minutes at 25 to 37 ° C. In addition, the nucleic acid portion of the mapping molecule of this embodiment can be a hybrid of RNA and DNA by reverse transcription after translation.

in vitro virus法に基づくスクリーニング方法は、通常には、(b1)核酸ライブラリーから、蛋白質と該蛋白質をコードする核酸とが結合した対応付け分子のライブラリーを製造する工程、(b2)前記対応付け分子のライブラリーと標的物質とを混合する工程、(b3)標的物質に結合した対応付け分子を選択する工程を含む。また、(b4)(b3)で選択された対応付け分子の核酸に基づいて核酸ライブラリーを調製する工程をさらに含み、(b4)で調製された核酸ライブラリーを(b1)の核酸ライブラリーとして用いて、上記(b1)〜(b3)の操作を繰り返すことを含んでもよい。   The screening method based on the in vitro virus method usually comprises (b1) a step of producing a library of mapping molecules in which a protein and a nucleic acid encoding the protein are bound from a nucleic acid library; A step of mixing a library of attached molecules and a target substance, and (b3) a step of selecting a corresponding molecule bound to the target substance. The method further includes a step of preparing a nucleic acid library based on the nucleic acid of the corresponding molecule selected in (b4) and (b3), and the nucleic acid library prepared in (b4) is used as the nucleic acid library in (b1). And may include repeating the operations (b1) to (b3).

標的物質はペプチド(化学合成された、又は天然から単離された、又は蛋白質の部分消化物であってもよい)、蛋白質、核酸(DNA、又はRNA)、糖類、種々の低分子化合物、金属、金属化合物など、あらゆる化合物や物質が該当する。   Target substances include peptides (which may be chemically synthesized, isolated from nature, or partially digested proteins), proteins, nucleic acids (DNA or RNA), saccharides, various low molecular compounds, metals All compounds and substances such as metal compounds are applicable.

本発明に用いられる標的物質は態様に応じて、樹脂、ビーズ等の固相に結合させるが、結合の時期は、対応付け分子と混合する前でも後でもよく、結合方法に応じて選択される
。固相に結合させる方法としては、修飾物質を介して結合させるものと、それ以外の部分により結合させるものが挙げられる。
The target substance used in the present invention is bound to a solid phase such as a resin or a bead depending on the embodiment, and the timing of binding may be before or after mixing with the corresponding molecule, and is selected according to the binding method. . Examples of the method for binding to a solid phase include a method of binding via a modifying substance and a method of binding using a moiety other than that.

修飾物質を介して結合させる場合に用いられる修飾物質は、通常には、特定のポリペプチドに特異的に結合する分子(以下、「リガンド」と称することがある。)であり、固相表面には該リガンドと結合する特定のポリペプチド(以下、「アダプター蛋白質」と称することがある)を結合させる。アダプター蛋白質には、結合蛋白質、受容体を構成する受容体蛋白質、抗体なども含まれる。アダプター蛋白質/リガンドの組み合わせとしては、例えば、アビジンおよびストレプトアビジン等のビオチン結合蛋白質/ビオチン、マルトース結合蛋白質/マルトース、G蛋白質/グアニンヌクレオチド、ポリヒスチジンペプチド/ニッケルあるいはコバルト等の金属イオン、グルタチオン−S−トランスフェラーゼ/グルタチオン、DNA結合蛋白質/DNA、抗体/抗原分子(エピトープ)、カルモジュリン/カルモジュリン結合ペプチド、ATP結合蛋白質/ATP、あるいはエストラジオール受容体蛋白質/エストラジオールなどの各種受容体蛋白質/そのリガンドなどが挙げられる。   The modifier used for binding via a modifier is usually a molecule that specifically binds to a specific polypeptide (hereinafter sometimes referred to as a “ligand”) and is attached to the solid surface. Binds a specific polypeptide that binds to the ligand (hereinafter sometimes referred to as "adapter protein"). Adapter proteins also include binding proteins, receptor proteins that constitute receptors, antibodies, and the like. Examples of adapter protein / ligand combinations include biotin-binding proteins such as avidin and streptavidin / biotin, maltose-binding protein / maltose, G protein / guanine nucleotide, polyhistidine peptide / nickel or cobalt or other metal ions, glutathione-S -Transferase / glutathione, DNA binding protein / DNA, antibody / antigen molecule (epitope), calmodulin / calmodulin binding peptide, ATP binding protein / ATP, or various receptor proteins such as estradiol receptor protein / estradiol / ligands thereof It is done.

これらの中で、アダプター蛋白質/リガンドの組み合わせとしては、アビジンおよびストレプトアビジンなどのビオチン結合蛋白質、マルトース結合蛋白質/マルトース、ポリヒスチジンペプチド/ニッケルあるいはコバルト等の金属イオン、グルタチオン−S−トランスフェラーゼ/グルタチオン、などが好ましく、特にストレプトアビジン/ビオチンの組み合わせが最も好ましい。これらの結合蛋白質は、それ自体既知のものであり、該蛋白質をコードするDNAは既にクローニングされている。   Among these, adapter protein / ligand combinations include biotin-binding proteins such as avidin and streptavidin, maltose-binding proteins / maltose, polyhistidine peptides / metal ions such as nickel or cobalt, glutathione-S-transferase / glutathione, The combination of streptavidin / biotin is most preferable. These binding proteins are known per se, and the DNA encoding the protein has already been cloned.

アダプター蛋白質の固相表面への結合は、それ自体既知の方法を用いることができるが、具体的には、例えば、タンニン酸、ホルマリン、グルタルアルデヒド、ピルビックアルデヒド、ビス−ジアゾ化ベンジゾン、トルエン-2,4-ジイソシアネート、アミノ基、活性エステルに変換可能なカルボキシル基、又はホスホアミダイドに変換可能な水酸基もしくはアミノ基などを利用する方法を用いることができる。   The adapter protein can be bound to the solid phase surface by a method known per se. Specifically, for example, tannic acid, formalin, glutaraldehyde, pyruvaldehyde, bis-diazotized benzidone, toluene- A method utilizing a 2,4-diisocyanate, an amino group, a carboxyl group that can be converted into an active ester, or a hydroxyl group or amino group that can be converted into a phosphoramidide can be used.

修飾物質以外の部分により固相に結合させる場合は、通常蛋白質、核酸、糖鎖、低分子化合物を固相に結合させるのに用いられる既知の方法、具体的には例えば、タンニン酸、ホルマリン、グルタルアルデヒド、ピルビックアルデヒド、ビス−ジアゾ化ベンジゾン、トルエン-2,4-ジイソシアネート、アミノ基、活性エステルに変換可能なカルボキシル基、又はホスホアミダイドに変換可能な水酸基もしくはアミノ基などを利用する方法を用いることができる。   When binding to the solid phase by a moiety other than the modifying substance, known methods commonly used for binding proteins, nucleic acids, sugar chains, low molecular weight compounds to the solid phase, specifically, for example, tannic acid, formalin, Use a method that uses glutaraldehyde, pyruvic aldehyde, bis-diazotized benzidone, toluene-2,4-diisocyanate, amino group, carboxyl group that can be converted to active ester, hydroxyl group or amino group that can be converted to phosphoramidide, etc. be able to.

固相担体は、好ましくはアガロースビーズ、磁性体が包埋されたアガロースビーズが好ましい。   The solid support is preferably agarose beads or agarose beads in which a magnetic material is embedded.

対応付け分子のライブラリーと標的物質との混合は、対応付け分子の被標的蛋白質が標的物質と相互作用する条件で混合すればよい。この条件は、検出しようとする相互作用および標的物質の種類に応じて適宜選択される。標的物質が蛋白質の場合には、その蛋白質をコードするRNAを準備し、対応付け分子の合成時に一緒に合成してもよい(共翻訳)。このような方法は、WO03/048363に記載されている。   The library of the mapping molecule and the target substance may be mixed under the condition that the target protein of the mapping molecule interacts with the target substance. This condition is appropriately selected according to the interaction to be detected and the type of target substance. When the target substance is a protein, RNA encoding the protein may be prepared and synthesized together during the synthesis of the corresponding molecule (cotranslation). Such a method is described in WO03 / 048363.

標的物質に結合した対応付け分子を選択する工程は、標的物質に結合した対応付け分子と、標的物質に結合しない対応付け分子を分離する工程であり、通常には、標的物質を固相に固定化しておく又は固定化することによって、対応付け分子と混合後の標的分子を固定化した固相を洗浄することにより分離を行うことができる。洗浄の条件は、検出しようとする相互作用および標的物質の種類に応じて適宜選択される。ここで固相に固定化する
とは、対応付け分子と標的物質との結合体が非結合の分子から分離可能になっていることを意味し、例えば、標的物質が膜蛋白質の場合、細胞の細胞膜等に発現した膜蛋白質や人工膜中に埋め込まれた蛋白質も、固相に固定化された標的物質に包含される。
The process of selecting the mapping molecule bound to the target substance is a process of separating the mapping molecule bound to the target substance and the mapping molecule that does not bind to the target substance. Usually, the target substance is fixed to the solid phase. By separating or immobilizing, separation can be performed by washing the solid phase on which the target molecule after mixing with the corresponding molecule is immobilized. Washing conditions are appropriately selected according to the interaction to be detected and the type of target substance. Here, immobilization on the solid phase means that the conjugate of the mapping molecule and the target substance can be separated from the non-bonded molecule. For example, when the target substance is a membrane protein, the cell membrane of the cell Membrane proteins expressed in the above or proteins embedded in artificial membranes are also included in the target substance immobilized on the solid phase.

選択された対応付け分子の核酸に基づいて核酸ライブラリーを調製する工程は、通常には、逆転写によりDNAを調製することを含む。調製されたDNAは、配列解析に用いる、又は、核酸ライブラリーとして、対応付け分子の合成に用いられる。   The step of preparing a nucleic acid library based on the nucleic acid of the selected mapping molecule usually includes preparing DNA by reverse transcription. The prepared DNA is used for sequence analysis, or used as a nucleic acid library for the synthesis of mapping molecules.

スクリーニング方法の具体例を図4のBを参照して説明する。[1]では、種々の蛋白質をコードするcDNAライブラリーがPCRで増幅され、逆転写され、ピューロマイシンを含むPEGスペーサーに連結され、IVVテンプレートRNAライブラリーが調製される。[2]では、ベイト蛋白質をコードするベイトテンプレートRNAと共にIVVテンプレートRNAライブラリーが共翻訳され、IVVライブラリーとベイト蛋白質の複合体が得られる。[3]では、IVVライブラリーとベイト蛋白質の複合体がアフィニティースクリーニングに付される。[4]では、選択されたIVVのRNA部分が逆転写され、PCRで増幅され、RT-PCR産物が得られる。RT-PCR産物は、[5]で、転写されて、次の選択ラウンドに付されるか、又は、[6]で、アレイ解析に付される。   A specific example of the screening method will be described with reference to FIG. In [1], cDNA libraries encoding various proteins are amplified by PCR, reverse transcribed, and linked to a PEG spacer containing puromycin to prepare an IVV template RNA library. In [2], the IVV template RNA library is cotranslated together with the bait template RNA encoding the bait protein, and a complex of the IVV library and the bait protein is obtained. In [3], the complex of IVV library and bait protein is subjected to affinity screening. In [4], the RNA portion of the selected IVV is reverse transcribed and amplified by PCR to obtain an RT-PCR product. The RT-PCR product is transcribed at [5] and subjected to the next selection round, or subjected to array analysis at [6].

<1−c>工程(c)
工程(c)は、工程(b)で準備されたライブラリーのDNAをテンプレートとして、RNA-DNAハイブリダイゼーションを阻害しないリガンド物質で標識されたヌクレオチドの存在下で、RNAポリメラーゼによりRNA増幅を行う工程である。
<1-c> Step (c)
Step (c) is a step of performing RNA amplification with RNA polymerase in the presence of a nucleotide labeled with a ligand substance that does not inhibit RNA-DNA hybridization, using the DNA of the library prepared in step (b) as a template. It is.

この工程は、DNAをテンプレートとして用いるRNAポリメラーゼによるRNA増幅方法に従って行うことができる(例えば、Everwine法(Proc Natl Acad Sci USA 87, 1663-1667))。また、市販のRNA増幅キット(例えば、Ambion社のMEGAscript(登録商標) kit)を用いて行うことができる。   This step can be performed according to an RNA amplification method using RNA polymerase using DNA as a template (for example, Everwine method (Proc Natl Acad Sci USA 87, 1663-1667)). Alternatively, a commercially available RNA amplification kit (for example, MEGAscript (registered trademark) kit from Ambion) can be used.

RNAポリメラーゼは、工程(b)で準備されたDNAに含まれるプロモーターにより転写を開始するものであることが好ましい。これにより、DNAに、RNAポリメラーゼに対応したプロモーターを導入する必要がなくなる。   The RNA polymerase is preferably one that initiates transcription by a promoter contained in the DNA prepared in step (b). This eliminates the need to introduce a promoter corresponding to RNA polymerase into DNA.

プロモーターは、例えば、SP6プロモーターである。   The promoter is, for example, SP6 promoter.

RNA-DNAハイブリダイゼーションを阻害しないとは、RNA増幅の際のヌクレオチドの取り込み効率に影響を与えたり、工程(d)の際のハイブリダイゼーション効率に影響を与えたりすることにより、工程(d)で測定される蛍光や発光の強度においてばらつきや低下を実質的に生じさせないことを意味する。上記リガンド物質の例としては、ビオチン、ジゴキシゲニンなどが挙げられる。   The fact that RNA-DNA hybridization is not inhibited means that in step (d), the nucleotide incorporation efficiency during RNA amplification is affected, or the hybridization efficiency in step (d) is affected. It means that there is substantially no variation or decrease in the intensity of fluorescence or luminescence measured. Examples of the ligand substance include biotin and digoxigenin.

上記リガンド物質で標識されるヌクレオチドは、ATP、GTP、CTP及びUTPの1種以上であればよく、例えば、CTP及びUTPの2種類を用いてもよい。上記リガンド物質で修飾されたヌクレオチドは市販品として入手可能である。上記リガンド物質で標識されたヌクレオチドの存在量は、好ましくは、標識されていないヌクレオチド全体の10〜15モル%である。   The nucleotide labeled with the ligand substance may be one or more of ATP, GTP, CTP, and UTP. For example, two kinds of CTP and UTP may be used. Nucleotides modified with the above ligand substances are available as commercial products. The amount of nucleotides labeled with the ligand substance is preferably 10 to 15 mol% of the total unlabeled nucleotides.

<1−d>工程(d)
工程(d)は、工程(c)で増幅されたRNAを工程(a)で準備されたタイリングアレイへハイブリダイズさせ、上記リガンド物質に結合するアダプター物質と蛍光物質又は化学蛍光若しくは化学発光を活性化する物質の結合体を用いて標識し、蛍光又は発光の強度を測定する工程である。
<1-d> Step (d)
In the step (d), the RNA amplified in the step (c) is hybridized to the tiling array prepared in the step (a), and an adapter substance and a fluorescent substance or a chemiluminescent or chemiluminescent substance that binds to the ligand substance are combined. This is a step of labeling with a conjugate of a substance to be activated and measuring the intensity of fluorescence or luminescence.

アダプター物質の例としては、ビオチンに対するストレプトアビジン又はアビジン、ジゴキシゲニンに対する抗ジゴキシゲニン抗体などが挙げられる。化学蛍光又は化学発光を活性化する物質の例としては、化学蛍光基質若しくは化学発光基質を分解して蛍光や発光を生じさせる酵素等が挙げられる。   Examples of the adapter substance include streptavidin or avidin against biotin, anti-digoxigenin antibody against digoxigenin, and the like. Examples of the substance that activates chemiluminescence or chemiluminescence include a chemiluminescence substrate or an enzyme that decomposes the chemiluminescence substrate to generate fluorescence or luminescence.

ハイブリダイゼーション、標識、及び、蛍光又は発光の強度の測定は、タイリングアレイに通常に適用される方法によって行うことができる(例えば、Stolc V, Samanta MP, Tongprasit W, Marshall WF. Genome-wide transcriptional analysis of flagellar regeneration in Chlamydomonas reinhardtii identifies orthologs of ciliary disease genes. Proc Natl Acad Sci U S A. 2005 Mar 8;102(10):3703-7. Epub 2005 Feb 28.参照)。   Hybridization, labeling, and fluorescence or luminescence intensity measurements can be made by methods commonly applied to tiling arrays (eg, Stolc V, Samanta MP, Tongprasit W, Marshall WF. Genome-wide transcriptional Analysis of flagellar regeneration in Chlamydomonas reinhardtii identifies orthologs of ciliary disease genes. See Proc Natl Acad Sci US A. 2005 Mar 8; 102 (10): 3703-7. Epub 2005 Feb 28.).

<1−e>工程(e)
工程(e)は、工程(d)の測定結果の解析により標的分子と相互作用する蛋白質又はそれをコードする核酸を検出する工程である。
<1-e> Step (e)
Step (e) is a step of detecting a protein that interacts with the target molecule or a nucleic acid that encodes the protein by analyzing the measurement result of step (d).

測定結果の解析は、通常の方法に従って行うことができる(例えば、Kim TH, Barrera LO, Zheng M, Qu C, Singer MA, Richmond TA, Wu Y, Green RD, Ren B. A high-resolution map of active promoters in the human genome. Nature. 2005 Aug 11;436(7052):876-80. Epub 2005 Jun 29.参照)。   The analysis of the measurement results can be performed according to a normal method (for example, Kim TH, Barrera LO, Zheng M, Qu C, Singer MA, Richmond TA, Wu Y, Green RD, Ren B. A high-resolution map of Nature. 2005 Aug 11; 436 (7052): 876-80. Epub 2005 Jun 29.).

例えば、SignalMapソフトウェア(NimbleGen)に実装されたFind Peaksプログラムを用い、適宜、検出ウインドウ幅やシグナルの閾値などのパラメータを最適化することにより行うことができる。最適化の方法としては、相互作用が既知の蛋白質を検出候補蛋白質として用いてパラメータを最適化する方法が挙げられる。   For example, using a Find Peaks program implemented in SignalMap software (NimbleGen), parameters such as a detection window width and a signal threshold value can be appropriately optimized. Examples of the optimization method include a method of optimizing parameters using a protein having a known interaction as a detection candidate protein.

測定結果の解析により検出されたプローブに基づき、mRNAが特定され、それにより、蛋白質及びそれをコードする核酸が検出されることになる。   Based on the probe detected by the analysis of the measurement result, mRNA is specified, and thereby the protein and the nucleic acid encoding it are detected.

<2>本発明検出法の応用
本発明の検出方法により、標的分子と相互作用する蛋白質又はそれをコードする核酸を検出することによって、標的分子と相互作用する蛋白質又はそれをコードする核酸を高感度でスクリーニングすることが可能になる。従って、本発明検出法により、標的分子と相互作用する蛋白質又はそれをコードする核酸を検出することを含む、標的分子と相互作用する蛋白質又はそれをコードする核酸のスクリーニング方法が提供される。
<2> Application of the detection method of the present invention By the detection method of the present invention, a protein that interacts with a target molecule or a nucleic acid that encodes the same is detected by detecting a protein that interacts with the target molecule or a nucleic acid that encodes it. Screening with sensitivity becomes possible. Therefore, the detection method of the present invention provides a screening method for a protein that interacts with a target molecule or a nucleic acid that encodes the protein, which comprises detecting a protein that interacts with the target molecule or a nucleic acid that encodes the protein.

この応用では、標的分子はスクリーニングの目的に応じて選択される。例えば、転写因子スクリーニングの場合には、DNAを用いることができる。また、創薬の目的のスクリーニングでは、薬剤候補低分子を用いることができる。   In this application, the target molecule is selected according to the purpose of screening. For example, in the case of transcription factor screening, DNA can be used. Further, drug candidate small molecules can be used in screening for drug discovery purposes.

本発明の検出方法において、検出候補蛋白質をコードするmRNAの配列情報の代わりに、標的物質と相互作用する蛋白質をコードするmRNAの配列情報を用いれば、検出結果と検出されたプローブのmRNA内の位置情報とに基づき相互作用部位を検出することができる。従って、本発明検出法の主要部を利用した、標的分子と相互作用する蛋白質の相互作用部位を検出する方法が提供される。   In the detection method of the present invention, if the sequence information of mRNA encoding the protein that interacts with the target substance is used instead of the sequence information of mRNA encoding the detection candidate protein, the detection result and the detected probe mRNA in the mRNA are detected. The interaction site can be detected based on the position information. Therefore, there is provided a method for detecting an interaction site of a protein that interacts with a target molecule, using the main part of the detection method of the present invention.

この場合には、スクリーニングの場合に比べて、プローブ間のギャップを小さく、又は、オーバーラップを大きくとることが好ましい。   In this case, it is preferable that the gap between the probes is made smaller or the overlap is made larger than in the case of screening.

以下、具体的に本発明の実施例を記述するが、下記の実施例は本発明についての具体的認識を得る一助とみなすべきものであり、本発明の範囲は下記の実施例により何ら限定されるものでない。   Hereinafter, examples of the present invention will be specifically described. However, the following examples should be regarded as an aid for obtaining specific recognition of the present invention, and the scope of the present invention is limited by the following examples. It is not something.

(1)In vitro virus(IVV)鋳型RNAライブラリーの作製
まず、マウス脳由来のpoly(A)+ RNA(BD Biosciences)を用いてcDNAライブラリーを作製した。cDNAライブラリーの作製は9塩基のランダム配列をもつオリゴヌクレオチド(3'random+adp)(配列番号1)を用いて、ランダムプライミング法により作製した(以下断りが無い限りオリゴDNAは全てダテコンセプトによる合成)。cDNAライブラリーの作製にはSuperScript double strand cDNA synthesis kit(Invitrogen)を使用し、操作はキットのプロトコールに従った。具体的に説明すると、まずSuperScript double strand cDNA synthesis kitおよび3'random+adpを用いて一本鎖cDNAを作製した。その後PCRに必要な共通配列を付加するため、相補的な2種類のオリゴヌクレオチド(5'adp_FW(配列番号2)および5'adp_RV(5'-GGAATTCG-3'))を予めアニールさせたアダプターをLigation high kit(Toyobo)で連結した。エタノール沈殿後、アダプターを付加した一本鎖cDNAライブラリーを5'F3(配列番号3)および3'lib_PCR(配列番号4)プライマーを用いてPCR増幅した。PCR産物はQIAquick PCR purification kit(QIAGEN)で精製後、mRNA由来配列をほとんど含まない200bp以下の短い分子をCHROMA SPIN-1000ゲルろ過カラム(BD Biosciences)で排除した。その後cDNAライブラリーは、RiboMax large RNA production system-SP6(Promega)を用いたin vitro転写、T4 RNA ligase(Takara)を用いたPEG Puroスペーサー(Nemoto et al., (1997) FEBS Lett. 414, 405-408)の付加、RNeasy mini kit(QIAGEN)による精製を経てIVVの鋳型RNAライブラリーとした。
(1) Preparation of In vitro virus (IVV) template RNA library First, a cDNA library was prepared using poly (A) + RNA (BD Biosciences) derived from mouse brain. A cDNA library was prepared by random priming using an oligonucleotide (3'random + adp) (SEQ ID NO: 1) having a random sequence of 9 bases (unless otherwise noted, all oligo DNAs are based on the date concept) Synthesis). Superscript double strand cDNA synthesis kit (Invitrogen) was used for the preparation of the cDNA library, and the operation was performed according to the protocol of the kit. Specifically, first, single-stranded cDNA was prepared using SuperScript double strand cDNA synthesis kit and 3′random + adp. In order to add a common sequence necessary for PCR, an adapter that has been pre-annealed with two complementary oligonucleotides (5'adp_FW (SEQ ID NO: 2) and 5'adp_RV (5'-GGAATTCG-3 ')) is used. Ligation high kit (Toyobo) was used for connection. After ethanol precipitation, the single-stranded cDNA library to which the adapter was added was PCR amplified using 5′F3 (SEQ ID NO: 3) and 3 ′ lib_PCR (SEQ ID NO: 4) primers. The PCR product was purified with a QIAquick PCR purification kit (QIAGEN), and short molecules of 200 bp or less containing almost no mRNA-derived sequence were eliminated with a CHROMA SPIN-1000 gel filtration column (BD Biosciences). The cDNA library was then in vitro transcribed using RiboMax large RNA production system-SP6 (Promega), PEG Puro spacer using T4 RNA ligase (Takara) (Nemoto et al., (1997) FEBS Lett. 414, 405 -408) and purification with RNeasy mini kit (QIAGEN) to obtain an IVV template RNA library.

(2)ベイトタンパク質の鋳型RNAの作製
マウスJunタンパク質の167から319番目のアミノ酸配列(配列番号5)を含むように、BamHI、XhoIサイトを付加したプライマー(5'Jun-BamHI(配列番号6); 3'Jun-XhoI(配列番号7))を用いてcDNAよりPCR増幅した。PCR産物はQIAquick PCR purification kitで精製しBamHI、XhoI酵素(Toyobo)で処理することで、pCMV-CBPzzベクター(Horisawa et al., (2004) Nucleic Acids Res. 32, e169)のBamHI/XhoIサイト内に挿入した。その後、サブクローニングしたプラスミドから5'SP6(O')T7(配列番号8)および3'FosCBPzz(配列番号9)プライマーを用い、ExTaq DNAポリメラーゼ(Takara)を使用したPCRにより増幅すると同時に、in vitro転写に必要なSP6プロモーター、効率的な無細胞翻訳に必要なO'配列(配列番号10)を付加した。PCR産物はQIAquick PCR purification kitによって精製した。精製したPCR産物はRiboMax large-scale RNA production system-SP6によりin vitro転写し、RNeasy mini kitにより精製した。
(2) Preparation of bait protein template RNA Primer (5'Jun-BamHI (SEQ ID NO: 6)) to which BamHI and XhoI sites were added so as to include the 167th to 319th amino acid sequences (SEQ ID NO: 5) of mouse Jun protein ; 3'Jun-XhoI (SEQ ID NO: 7)) was used for PCR amplification from the cDNA. The PCR product was purified with the QIAquick PCR purification kit and treated with BamHI and XhoI enzymes (Toyobo), and the pCMV-CBPzz vector (Horisawa et al., (2004) Nucleic Acids Res. 32, e169) in the BamHI / XhoI site. Inserted into. Thereafter, the subcloned plasmid was amplified by PCR using 5'SP6 (O ') T7 (SEQ ID NO: 8) and 3'FosCBPzz (SEQ ID NO: 9) primers, and simultaneously with in vitro transcription. SP6 promoter necessary for E. coli and O ′ sequence (SEQ ID NO: 10) necessary for efficient cell-free translation were added. The PCR product was purified by QIAquick PCR purification kit. The purified PCR product was transcribed in vitro with RiboMax large-scale RNA production system-SP6 and purified with RNeasy mini kit.

(3)アフィニティー選択と選択後のin vitro virus(IVV)分子の増幅
まず、鋳型RNAライブラリー 10 pmolを50μlの小麦胚芽由来の無細胞翻訳系(Promega)に投入しIVVを形成させた。その際、ベイトとなるJunの鋳型RNA(配列番号11) 10 pmolも同時に投入し発現させた[bait(+)]。また対照としてベイトの鋳型RNAを投入しない実験[bait(-)]も行なった。翻訳は26℃で1時間行なった。翻訳後、全量に50μlのIPP150 buffer(10 mM Tris-HCl, pH 8.0, 150 mM NaCl, 0.1% NP-40)を加え、予めIPP150 buffer 500μlで2回予備洗浄したrabbit IgG agarose beads(Sigma)と、4℃で、2時間転倒混和した。その後上清を捨て、800μlのIPP150 bufferで2回、800μlのTEV cleavage buffer(10 mM Tris-HCl, pH 8.0, 150 mM NaCl, 0.1% NP-40, 0.5 mM EDTA, 1 mM DTT)で1回洗浄した。rabbit IgG agarose beadsに100 UのTEV protease(Invitrogen)を含む100μlのTEV cleavage bufferを加え、16℃で2時間処理することでベイトとそれに結合するIVV分子を上清に遊離し、回収した。
(3) Affinity selection and amplification of in vitro virus (IVV) molecules after selection First, 10 pmol of template RNA library was put into 50 μl of wheat germ-derived cell-free translation system (Promega) to form IVV. At that time, 10 pmol of Jun's template RNA (SEQ ID NO: 11) serving as a bait was simultaneously introduced and expressed [bait (+)]. As a control, an experiment [bait (-)] without bait template RNA was also performed. Translation was performed at 26 ° C. for 1 hour. After translation, add 50 μl of IPP150 buffer (10 mM Tris-HCl, pH 8.0, 150 mM NaCl, 0.1% NP-40) to the total volume, and rabbit IgG agarose beads (Sigma) pre-washed twice with 500 μl of IPP150 buffer in advance. Inverted at 4 ° C for 2 hours. The supernatant is then discarded, twice with 800 μl of IPP150 buffer, and once with 800 μl of TEV cleavage buffer (10 mM Tris-HCl, pH 8.0, 150 mM NaCl, 0.1% NP-40, 0.5 mM EDTA, 1 mM DTT). Washed. 100 μl of TEV cleavage buffer containing 100 U of TEV protease (Invitrogen) was added to rabbit IgG agarose beads and treated at 16 ° C. for 2 hours to release the bait and IVV molecules bound thereto to the supernatant and collect them.

回収した上清のうち5μlを50μlのRT-PCRの反応系に鋳型として投入した。RT-PCR反応はOneStep RT-PCR kit(QIAGEN)により5'F3(配列番号3)および3'Flag-1AL(配列番号12)プライマーを使用して行なった。RT-PCRのプログラムは、24〜32 PCRサイクルの間で条件検討を行ない、プラトーに達しない条件をラウンド毎に決定した。PCR産物は上記の方法で再びIVVライブラリーテンプレートRNAとし、繰返しスクリーニングを行なった。スクリーニングはbait(+)、bait(-)ともに5ラウンド行なった。   5 μl of the collected supernatant was added as a template to a 50 μl RT-PCR reaction system. The RT-PCR reaction was performed with the OneStep RT-PCR kit (QIAGEN) using 5′F3 (SEQ ID NO: 3) and 3 ′ Flag-1AL (SEQ ID NO: 12) primers. The RT-PCR program examined conditions between 24-32 PCR cycles and determined conditions that did not reach a plateau for each round. The PCR product was again used as an IVV library template RNA by the above method and repeatedly screened. Screening was performed for 5 rounds for both bait (+) and bait (-).

(4)オリゴDNAマイクロアレイの設計
使用したオリゴDNAマイクロアレイは、GeneFrontier社の「なんでもアレイ」サービスを通し、NimbleGen社のデジタルミラーを用いた光リソグラフィー技術(Nuwaysir et al., (2002) Genome Res. 12, 1749-1755)により作製された。本実施例において解析対象とした塩基配列は、マウスの転写因子および一次配列構造的に転写因子の候補であると考えられる遺伝子のmRNA配列群である。これはGunjiら(Gunji W., (2004) Biochem Biophys Res Commun. 325, 265-275)が作製したリストを中心とした、1,602個のmRNA配列である。プローブ長は、過去の結果(Nuwaysir et al., (2002) Genome Res. 12, 1749-1755)から高感度が得られると期待される50merとし、mRNA配列群上にギャップが無いように設計した。その結果、センス、アンチセンスの両鎖に設計された総プローブ数は167,186個となった。また、再現性確認のために、同じアレイ上に二組の同様のプローブセットを構築した。
(4) Oligo DNA microarray design The oligo DNA microarray used is a photolithographic technology using the NimbleGen digital mirror through the “anything array” service of GeneFrontier (Nuwaysir et al., (2002) Genome Res. 12 , 1749-1755). The base sequences to be analyzed in this example are mouse transcription factors and mRNA sequences of genes considered to be transcription factor candidates in terms of primary sequence structure. This is a 1,602 mRNA sequence centered on a list prepared by Gunji et al. (Gunji W., (2004) Biochem Biophys Res Commun. 325, 265-275). The probe length was set to 50 mer, which is expected to obtain high sensitivity from past results (Nuwaysir et al., (2002) Genome Res. 12, 1749-1755), and designed to have no gap on the mRNA sequence group. . As a result, the total number of probes designed for both sense and antisense strands was 167,186. In order to confirm reproducibility, two similar probe sets were constructed on the same array.

(5)アフィニティー選択後のDNAライブラリーの標識物質の導入
(3)の工程で得られた、5ラウンドのアフィニティー選択後にRT-PCRにより増幅された、bait(+)およびbait(-)のDNAサンプルを蛍光標識するのに適した方法を検証した。標識の方法としては、ChIP on chip法などのDNAサンプルの標識に通常用いられるランダムプライム法、および発現解析などでmRNAサンプルの増幅・標識に用いられるEberwine法(Van Gelder R.N., (1990) Proc Natl Acad Sci USA 87, 1663-1667)の変法を用い、両者の結果を比較した。
(5) Introduction of labeling substance of DNA library after affinity selection DNA of bait (+) and bait (-) obtained by RT-PCR after 5 rounds of affinity selection obtained in step (3) A suitable method for fluorescent labeling of samples was verified. Labeling methods include random prime methods commonly used for labeling DNA samples, such as the ChIP on chip method, and the Eberwine method (Van Gelder RN, (1990) Proc Natl) used for amplification and labeling of mRNA samples in expression analysis. Acad Sci USA 87, 1663-1667) was used to compare the results.

ランダムプライム法では、まずCy5またはCy3で標識した9merのランダムオリゴDNA(Trilink Biotechnologies)が2 O.D.となるように希釈したRandom 9mer Buffer(125mM Tris-HCl, 12.5mM MgCl2, 0.00175% β-メルカプトエタノール)を作製した。この溶液を1μg
のDNAサンプルに対し40μl加え、さらに蒸留水で68μlとした。それを98℃で5分間加熱し、氷上で急冷した。急冷後、10μlの30× dNTP mix(1× TE, 6mM dATP, 6mM dGTP, 6mM dTTP, 6mM dCTP)、40UのKlenow酵素(NEB)を加え100μlとし、37℃、2時間インキュベートした。反応後、0.5M EDTAを10μl加えて反応を停止させ、イソプロパノール沈殿による精製を行なった後、生成したDNAを10μlの蒸留水に懸濁し、ハイブリダイゼーションに用いた。
In the random prime method, Random 9mer Buffer (125 mM Tris-HCl, 12.5 mM MgCl 2 , 0.00175% β-mercaptoethanol) was prepared by diluting 9 mer random oligo DNA (Trilink Biotechnologies) labeled with Cy5 or Cy3 to 2 OD. ) Was produced. 1 μg of this solution
40 μl was added to the DNA sample, and further made 68 μl with distilled water. It was heated at 98 ° C. for 5 minutes and quenched on ice. After rapid cooling, 10 μl of 30 × dNTP mix (1 × TE, 6 mM dATP, 6 mM dGTP, 6 mM dTTP, 6 mM dCTP) and 40 U of Klenow enzyme (NEB) were added to make 100 μl, and incubated at 37 ° C. for 2 hours. After the reaction, 10 μl of 0.5 M EDTA was added to stop the reaction, and after purification by isopropanol precipitation, the generated DNA was suspended in 10 μl of distilled water and used for hybridization.

Eberwine変法は、通常のEberwine法がmRNAの逆転写時に付加したT7プロモーターを用いてビオチン標識したCTPおよびUTPを取り込ませたcRNAを合成する方法であるのに対し、IVV鋳型分子に必ず付属しているSP6プロモーターを用いて、ビオチン標識したsRNAを生成する、新たに考案した方法である(DNA-RNAハイブリダイゼーションの場合、RNAに直接蛍光を標識すると効率が低下するため、ビオチンを介して間接的に蛍光標識する方法をとる)。具体的には、サンプルDNA 1μgに対し、MEGAscript kit(Ambion)、Bio-11 CTPおよびBio-16 UTP(ともにEnzo)を用いて37℃で5時間in vitro 転写反応を行なうことで、ビオチン標識されたsRNAプローブを生成した。詳細な手順はキットの使用法に準じた。反応後、RNeasy mini kit(QIAGEN)を用いてsRNAを精製し、蒸留水で濃度を1.0μg/μlに希釈してハイブリダイゼーションに用いた。   The modified Eberwine method is a method of synthesizing cRNA incorporating biotinylated CTP and UTP using the T7 promoter added during reverse transcription of mRNA in the usual Eberwine method, whereas it is always attached to the IVV template molecule. This is a newly devised method to generate biotin-labeled sRNA using the existing SP6 promoter (in the case of DNA-RNA hybridization, since direct fluorescence is labeled with RNA, the efficiency is reduced, so indirect via biotin. A fluorescent labeling method). Specifically, biotin labeling was performed on 1 μg of sample DNA by performing an in vitro transcription reaction at 37 ° C. for 5 hours using MEGAscript kit (Ambion), Bio-11 CTP and Bio-16 UTP (both Enzo). SRNA probes were generated. Detailed procedures were in accordance with the kit usage. After the reaction, sRNA was purified using RNeasy mini kit (QIAGEN), diluted with distilled water to a concentration of 1.0 μg / μl, and used for hybridization.

(6)ハイブリダイゼーション、シグナルの検出およびデータ処理
ランダムプライム法により直接蛍光標識したサンプルは、Kimらの実験条件(Kim T.H. (2005) Nature 436, 876-880)に準じてマイクロアレイへのハイブリダイゼーションを行った。Cy3標識したbait(+)のサンプルとCy5標識した対照のbait(-)サンプルを同量混在させ、競合的にハイブリダイゼーションした。一方、Eberwine変法によりビオチンを標識したサンプルは、Nuwaysirらの方法(Nuwaysir E.F. (2002) Genome Res. 12, 1749-1755)に基づき、ハイブリダイゼーションを行った後に、Streptoavidin-Cy3(Amersham)を結合させ蛍光標識した。こちらは、対照のサンプルは別のアレイにハイブリダイゼーションした。蛍光標識後いずれのアレイも、Kirmizisらの方法(Kirmizis A. (2004) Genes Dev. 18, 1592-1605)に準じて、Axon 4000B蛍光スキャナー(Axon Instruments)を用いて各スポットの蛍光強度を測定した。測定後、Kimらの方法(Kim T.H. (2005) Nature 436,
876-880)に準じてデータの処理を行った。具体的には、bait(+)とbait(-)のデータに関してそれぞれ2を底とした対数をとり、その比を算出した(log2[bait(+)]/log2[bait(-)])。このデータを"ratio"としてその後の解析を行った。
(6) Hybridization, signal detection and data processing Samples directly fluorescently labeled by the random prime method should be hybridized to the microarray according to the experimental conditions of Kim et al. (Kim TH (2005) Nature 436, 876-880). went. Cy3-labeled bait (+) sample and Cy5-labeled control bait (-) sample were mixed together and competitively hybridized. On the other hand, the sample labeled with biotin by the modified Eberwine method is coupled with Streptoavidin-Cy3 (Amersham) after hybridization based on the method of Nuwaysir et al. (Nuwaysir EF (2002) Genome Res. 12, 1749-1755). And fluorescently labeled. Here, the control sample hybridized to another array. Measure fluorescence intensity of each spot using the Axon 4000B fluorescence scanner (Axon Instruments) according to the method of Kirmizis et al. (Kirmizis A. (2004) Genes Dev. 18, 1592-1605). did. After measurement, Kim et al. (Kim TH (2005) Nature 436,
876-880), and the data was processed. Specifically, the logarithm with a base of 2 for each of the bait (+) and bait (-) data was taken, and the ratio was calculated (log2 [bait (+)] / log2 [bait (-)]). Subsequent analysis was performed using this data as "ratio".

(7)検出結果の解析と評価
実験により得られたratioデータに対し、SignalMapソフトウェア(NimbleGen)に実装されたFind Peaksプログラムを用いて、有意なシグナルの検出を行った。Find Peaksのシグナル検出のアルゴリズムは、任意のウインドウ幅(塩基数で表わす)で、限定された領域の核酸配列をサーベイし、その限定された領域内に設置されたプローブのうち、閾値以上の値をもつものが4個以上存在する領域を、ピークとして検出するものである。本実施例では、具体的な検出アルゴリズムのパラメータ条件として、任意のmRNA配列上の連続したプローブに対し、300塩基(50塩基のプローブ6個分)のウインドウの範囲内で、そのmRNA配列上最大のシグナルを示すプローブの数値の20%以上の値をもつものが4個以上存在する領域を、ピークとして検出するものとした。ピーク検出アルゴリズムにおいては、ピークを検出するために必要な最低プローブ数は、ノイズの増大を防ぐために4個以下に変更することは現実的に不可能であり、またプローブ鎖長に関しても、効率の良いシグナルを得るために50塩基程度に固定する必要がある。したがって、パラメータとして変更することが可能なのは、検出ウインドウ幅とシグナルの閾値であるが、転写因子JunのbZIPドメインをベイトとして通常のIVV法によるスクリーニングを行った結果から得られた20個の相互作用タンパク質候補群(Horisawa et al., (2005) J Biochem. 137, 121-124)を指標に検討したところ、偽陰性・偽陽性ともに最も少なくなる条件は上記の値であった。
(7) Analysis and Evaluation of Detection Results Significant signals were detected from the ratio data obtained by the experiment using the Find Peaks program implemented in SignalMap software (NimbleGen). The Find Peaks signal detection algorithm surveys the nucleic acid sequence of a limited region with an arbitrary window width (expressed in base number), and the value of the probe set in the limited region is equal to or greater than the threshold value. A region where there are four or more having a is detected as a peak. In this example, as a parameter condition of a specific detection algorithm, the maximum on the mRNA sequence is within a window of 300 bases (6 probes of 50 bases) for continuous probes on an arbitrary mRNA sequence. A region where four or more probes having a value of 20% or more of the numerical value of the probe showing the above signal are detected as peaks. In the peak detection algorithm, it is practically impossible to change the minimum number of probes necessary to detect a peak to 4 or less in order to prevent an increase in noise. It is necessary to fix to about 50 bases in order to obtain a good signal. Therefore, the parameters that can be changed as parameters are the detection window width and the signal threshold, but the 20 interactions obtained from the results of screening by the usual IVV method using the bZIP domain of the transcription factor Jun as the bait When the protein candidate group (Horisawa et al., (2005) J Biochem. 137, 121-124) was examined as an index, the conditions under which the number of false negatives and false positives were minimized were the above values.

この結果、Eberwine変法による標識、ハイブリダイゼーション、検出を行った系では、前出の既存の手法により検出された20個の相互作用タンパク質候補群が全て特異的にシグナルとして検出されたのに対し、ランダムプライム法による標識を行い、2色の蛍光標識サンプルによる競合ハイブリダイゼーションで検出を行った系では、検出されない配列が存在した。一例(遺伝子名:9130229H14Rik)を図2に示す。このような結果の相違が生じた理由としては、(1)ランダムプライム法では、ランダムプライマーの末端に蛍光分子を1分子標識する方法をとるため、1断片に多数の蛍光分子が標識されるEberwine変法よりも感度が低くなった、(2)Eberwine変法では、効率的なRNA-DNAハイブリダイゼーションを阻害する蛍光分子による直接標識を行わず、ビオチン-ストレプトアビジンによる間接的な標識を行うため、シグナルが増感され感度が向上した、(3)ランダムプライム法では、ランダムプライマーの配列の偏りが増幅する配列の存在比にバイアスを与えている可能性があるのに対し、Eberwine変法では、転写によるRNAの増幅は比較的リニアであり量的バイアスが生じにくいことから、正確に選択された配列を検出することができた、などの可能性が考えられる。したがってIVV法により特異的な選択をうけたDNA断片の濃縮をタイリングアレイで検出するためには、Eberwine変法を用いるのが有効であると考察される。したがって以下の解析はEberwine変法によるデータを用いた。なお、本実施例では、Eberwine変法のプロトコールとして、Ambion社のMEGAscript kitを用いてビオチンを結合したUTPおよびCTPをRNAに取り込ませ、間接的に蛍光標識する方法を採ったが、IVV法
によって得られるDNA断片は概して鎖長が短いものが多く、標識の効率が無細胞転写のためのキット固有の性能に大きく左右されるとは考えにくいため、RNAポリメラーゼを利用した他の無細胞転写キットを用いても、ほぼ同様の結果が得られると期待される。同様に、RNAに取り込ませるビオチン結合NTPに関しても、今回採用したUTP、CTP以外のもの(ATP、GTP)を用いた場合にも同様の結果が得られると考察される。蛍光標識サンプルとしてRNAを用いる以外にも、DNAを複製する際に蛍光標識したdNTPやビオチン標識したdNTPを取り込ませ、シグナル感度をあげることで、Eberwine変法と同等の結果が得られる可能性もあるが、PCRなどのDNA増幅は、転写によるRNA増幅に比べてリニアリティが低いために、配列の存在比にバイアスが生じる可能性は否定できない。また、Eberwine変法はIVV法により濃縮されたcDNAライブラリーからワンステップで標識が可能であるため、バイアスが入り込む余地が少なく、操作の簡便性においても優位であると考察される。
As a result, in the system that performed labeling, hybridization, and detection by the modified Eberwine method, all 20 interacting protein candidate groups detected by the above existing method were specifically detected as signals. In the system in which labeling was performed by the random prime method and detection was performed by competitive hybridization using two-color fluorescently labeled samples, there were sequences that were not detected. An example (gene name: 9130229H14Rik) is shown in FIG. Reasons for this difference in the results are as follows: (1) In the random prime method, a single fluorescent molecule is labeled at the end of the random primer, so that a large number of fluorescent molecules are labeled per fragment. (2) In the modified Eberwine method, the direct labeling with biotin-streptavidin is not performed with the fluorescent molecule that inhibits efficient RNA-DNA hybridization, but the sensitivity is lower than the modified method. The signal was sensitized and the sensitivity was improved. (3) In the random prime method, the bias of the random primer sequence may bias the abundance ratio of the amplified sequence, whereas in the modified Eberwine method Since RNA amplification by transcription is relatively linear and difficult to cause quantitative bias, it was possible to detect the selected sequence accurately. Erareru. Therefore, it is considered effective to use the modified Eberwine method in order to detect the enrichment of DNA fragments that have undergone specific selection by the IVV method with a tiling array. Therefore, the following analysis used data by the modified Eberwine method. In this example, as a protocol for the modified Eberwine method, biotin-conjugated UTP and CTP were incorporated into RNA using an Ambion MEGAscript kit, and indirectly labeled with fluorescence. Most of the resulting DNA fragments have a short chain length, and the efficiency of labeling is unlikely to be greatly affected by the inherent performance of the kit for cell-free transcription, so other cell-free transcription kits using RNA polymerase It is expected that almost the same result will be obtained even if is used. Similarly, regarding biotin-binding NTP to be incorporated into RNA, it is considered that the same results can be obtained when using other than UTP and CTP (ATP, GTP) adopted this time. In addition to using RNA as a fluorescently labeled sample, it is possible to obtain results equivalent to the modified Eberwine method by incorporating fluorescently labeled dNTP or biotinylated dNTP when replicating DNA and increasing signal sensitivity However, DNA amplification such as PCR has low linearity compared to RNA amplification by transcription, and therefore there is no denying the possibility that a sequence abundance will be biased. In addition, since the Eberwine modified method can be labeled in one step from a cDNA library concentrated by the IVV method, there is little room for bias and it is considered that it is advantageous in terms of ease of operation.

Find Peaksプログラムによりratioのデータから得られた個別のピークに着目すると、ベイトタンパク質との結合部位が既知のタンパク質に関して、ベイトタンパク質との結合に必要最低限に近い範囲が、シグナルとして得られていることが判明した。一例(遺伝子名:Maf)を図3に示す。IVV法により検出されるタンパク質の相互作用に必要最低限の領域は、モチーフレベルの短い領域である場合が多く、実際、過去の研究の結果得られている配列の多くも200〜350bp程度のモチーフ配列に限定された断片が殆どであった。このことから考察すると、今回特異的に濃縮された配列のシグナルを効率よく得られたのは、タイリングアレイを設計するうえで、プローブ間にギャップを設けない、密なプローブ配置のアレイをカスタムに設計したことが成功の要因であると考えられる。なぜなら、通常、ChIP on chip法などで一般的に用いられる市販のタイリングアレイのプローブ設計では、プローブ間に平均50〜300bp程度のギャップを設けることが多いために、解像度が低く短い領域のDNA断片を検出することが難しいと考えられるからである。したがって、IVV法の性質により、特異的に選択されたDNA断片は比較的短い、限定された領域のものとなる点、先に示した理由からピーク検出のためのアルゴリズムの条件がある程度固定される点、また効率的なシグナル検出のためには50塩基程度以上のプローブ鎖長が必要である点などを考慮すると、DNAマイクロアレイを用いてIVV法により選択されたDNA断片を効果的に検出するためには、50塩基程度の鎖長のオリゴDNAプローブを、プローブ間のギャップが少ない状態で設計することが必須であること分かった。本実施例ではプローブ間の間隔をO塩基に設定したが、上述の条件から考察すると、プローブの鎖長を大きく超えることの無いようなプローブ間のギャップやオーバーラップは、設計上許容され得ると考えられる。   Focusing on the individual peaks obtained from the ratio data by the Find Peaks program, a signal with a range that is close to the minimum necessary for binding to the bait protein is obtained for proteins with known binding sites to the bait protein. It has been found. An example (gene name: Maf) is shown in FIG. The minimum region necessary for protein interaction detected by the IVV method is often a region with a short motif level. In fact, most of the sequences obtained as a result of past research are also motifs of about 200 to 350 bp. Most of the fragments were limited to the sequence. Considering this, the signal of the specifically enriched sequence was obtained efficiently this time when designing a tiling array, a custom probe array with no gaps between probes was created. It is thought that it was a factor of success to have designed. Because the probe design of commercially available tiling arrays generally used in the ChIP on chip method or the like usually has an average gap of about 50 to 300 bp between the probes, the resolution is low and DNA in a short region is used. This is because it is considered difficult to detect fragments. Therefore, due to the nature of the IVV method, specifically selected DNA fragments are relatively short and in a limited region, and the algorithm conditions for peak detection are fixed to some extent for the reasons given above. In addition, considering the fact that a probe chain length of about 50 bases or more is necessary for efficient signal detection, the DNA fragment selected by the IVV method is effectively detected using a DNA microarray. It was found that it is essential to design an oligo DNA probe having a chain length of about 50 bases with a small gap between the probes. In this example, the interval between probes was set to O base, but considering the above conditions, gaps and overlaps between probes that do not greatly exceed the chain length of the probe can be allowed by design. Conceivable.

全ての配列のratioのデータのうち、再現性良くピークのシグナル強度の最大値が3.0以上となったものを選択したところ、過去の報告(Horisawa et al., (2004) Nucleic Acids Res. 32, e169)で検出されている20個の配列に加え、23個の配列をシグナルとして検出することができた(表1)。これら23個の配列のスクリーニング前後のライブラリー中の存在量をLightCycler(Roche)、SYBR Premix PCR kit(Takara)、および配列特異的プライマーセットを用い、キットのプロトコールに基づき定量したところ、16個が特異的に濃縮されていることが分かった(表1)。配列特異的プライマーの配列は、対象遺伝子名に「_F」(フォワードプライマー)及び「_R」(リバースプライマー)を付した名称で配列表に示す(配列番号13〜58)。16個の配列のうち5個はJunの相互作用因子として既知の遺伝子であり、残りは新規の相互作用候補であった。既存のIVVスクリーニングにおける配列の検出法であるクローニングによる手法(WO 03/014734)では、1,000クローンを超える解析は現実的に困難であり、その際の検出限界は理論上分子数で0.1%である。実際の結果(Horisawa et al., (2004) Nucleic Acids Res. 32, e169)でもおよそこれに符合する結果となっていた。本実施例により検出された候補群では、スクリーニング後の濃度が最も低い候補で0.0001%である。このことから、既存のIVVスクリーニングよりも、およそ100〜1,000倍の高感度となることが示された。   Among the ratio data of all sequences, the one with the maximum peak signal intensity of 3.0 or more was selected with good reproducibility. Previous reports (Horisawa et al., (2004) Nucleic Acids Res. 32, In addition to the 20 sequences detected in e169), 23 sequences could be detected as signals (Table 1). The amount of these 23 sequences in the library before and after screening was quantified using LightCycler (Roche), SYBR Premix PCR kit (Takara), and sequence-specific primer set. It was found to be specifically concentrated (Table 1). The sequence of the sequence-specific primer is shown in the sequence listing by adding “_F” (forward primer) and “_R” (reverse primer) to the target gene name (SEQ ID NOs: 13 to 58). Of the 16 sequences, 5 were genes known as Jun interactors and the rest were novel interaction candidates. With the cloning method (WO 03/014734), which is a sequence detection method in the existing IVV screening, analysis exceeding 1,000 clones is practically difficult, and the detection limit at that time is theoretically 0.1% in terms of the number of molecules. . The actual results (Horisawa et al., (2004) Nucleic Acids Res. 32, e169) also agreed with this. In the candidate group detected by the present example, the lowest concentration after screening is 0.0001%. This indicates that the sensitivity is about 100 to 1,000 times higher than that of the existing IVV screening.

Figure 2007181454
Figure 2007181454

表1における参照文献は以下の通りである。
Horisawa et al.(2004): Nucleic Acids Res. 32, e169
Kataoka et al.(1994): Mol. Cell Biol. 14, 700-712
Chatton et al.(1994): Oncogene 9, 375-385
Hai and Curran(1991): Proc Natl Acad Sci USA. 88, 3720-3724
Kerppola and Curran(1993): Mol. Cell Biol. 13, 5479-5489
Kouzarides and Ziff(1989): Nature 340, 568-571
References in Table 1 are as follows.
Horisawa et al. (2004): Nucleic Acids Res. 32, e169
Kataoka et al. (1994): Mol. Cell Biol. 14, 700-712
Chatton et al. (1994): Oncogene 9, 375-385
Hai and Curran (1991): Proc Natl Acad Sci USA. 88, 3720-3724
Kerppola and Curran (1993): Mol. Cell Biol. 13, 5479-5489
Kouzarides and Ziff (1989): Nature 340, 568-571

様々なプローブ間隔におけるタイリングアレイ解析を行った。より詳しくは、実施例1
におけるオリゴDNAマクロアレイの設計において、プローブ間隔を変更する他は、実施例1と同じ操作を行い、プローブ間隔の影響を検討した。具体的には以下の通りであった。
Tiling array analysis at various probe intervals was performed. More specifically, Example 1
In the design of the oligo DNA macroarray, the same operation as in Example 1 was performed except that the probe interval was changed, and the influence of the probe interval was examined. Specifically, it was as follows.

DNAマイクロアレイにより解析するcDNAライブラリーサンプルは、実施例1の(1)〜(3)において作製したものを使用した。実施例1においてシグナル強度が高かった遺伝子など、表2に示す遺伝子を選択し、実施例1の(4)の手法により、プローブのオーバーラップがそれぞれ、25、22、20、17、15、12、10、7、5、0、-20 base(マイナスはプローブ間の間隔を示す)となるようなオリゴDNAマイクロアレイを設計した。実施例1の(5)において、サンプルへの標識物質の導入法として、Eberwin変法を用いた。ハイブリダイゼーション、シグナルの検出、データ処理、解析は、実施例1の(6)〜(7)と同様の方法で行った。
結果を表2に示す。
The cDNA library sample to be analyzed by the DNA microarray was the one prepared in (1) to (3) of Example 1. The genes shown in Table 2, such as the gene having high signal intensity in Example 1, were selected, and the probe overlap was 25, 22, 20, 17, 15, 12 by the method of Example 4 (4), respectively. , 10, 7, 5, 0, -20 base (minus indicates the interval between probes). In Example 1 (5), a modified Eberwin method was used as a method for introducing a labeling substance into a sample. Hybridization, signal detection, data processing, and analysis were carried out in the same manner as (6) to (7) in Example 1.
The results are shown in Table 2.

Figure 2007181454
Figure 2007181454

プローブがオーバーラップする領域を増加させた場合(プローブ鎖長の0〜50%)には
、オーバーラップ無しの場合と比較して、多少の変動はあるものの、検出される遺伝子の数が大幅に変動するようなことはないが、一方、プローブの間隔を空けた設計では、検出される遺伝子数が著しく減少することが判った。これは、IVV法により選択されるDNA断片の鎖長と、ある領域に連続してシグナルが得られることを要求するタイリングアレイ技術の特性に起因すると考えられ、本発明におけるプローブ設計におけるプローブ間隔は、IVV法におけるタイリングアレイの活用に有効かつ必須の条件であることが判る。
When the overlapping region of the probe is increased (0 to 50% of the probe chain length), the number of detected genes is greatly increased, although there is some variation compared to the case where there is no overlap. While it did not fluctuate, it was found that the number of genes detected was significantly reduced when the probes were spaced apart. This is thought to be due to the length of the DNA fragment selected by the IVV method and the characteristics of the tiling array technology that requires a signal to be continuously obtained in a certain region. This is an effective and essential condition for the use of tiling arrays in the IVV method.

従来のIVV法、及び、本発明の方法による検出感度を比較検討するために、検出された候補蛋白質をコードするDNAが、cDNAライブラリー中にどの程度濃縮されているか、リアルタイムPCRを用いて測定した。具体的には以下の通りであった。   In order to compare the detection sensitivity of the conventional IVV method and the method of the present invention, it is measured using real-time PCR how much the DNA encoding the detected candidate protein is concentrated in the cDNA library. did. Specifically, it was as follows.

cDNAライブラリーとしては、実施例1の(3)において作製した、5ラウンドのスクリーニング後のDNAサンプルを用いた。リアルタイムPCRは、プライマーとして、実施例1で使用したもの(配列番号12〜58)を用いる他は、非特許文献1に示した方法により行った。   As the cDNA library, the DNA sample after 5 rounds of screening prepared in (1) of Example 1 was used. Real-time PCR was performed by the method shown in Non-Patent Document 1 except that the primers used in Example 1 (SEQ ID NOs: 12 to 58) were used as primers.

結果を図5に示す。図5の左側のカラム(A)が、従来のIVV法による検出が報告され、かつ、本発明の方法(実施例1)においても検出された候補、右側のカラム(B)が、本発明の方法(実施例1)でのみ検出された候補である。それぞれの数値はスクリーニング後のcDNAライブラリー(1.0E+10分子)中の各候補の分子数を示している。従来のIVV法ではクローニングを経てそれぞれの配列を解析するために、最終的にライブラリー中に0.001%以上に濃縮されなければ、現実的に検出は難しい(1,000クローン程度の配列解析)。対して本発明の方法は0.000001%(1,000,000クローン程度の配列解析)程度の存在量の候補も検出することができている。これは従来の手法よりも約100〜1,000倍感度が向上したと言える。   The results are shown in FIG. The left column (A) in FIG. 5 is a candidate for which detection by the conventional IVV method was reported and was also detected in the method of the present invention (Example 1), and the right column (B) Candidates detected only by the method (Example 1). Each numerical value indicates the number of molecules of each candidate in the cDNA library (1.0E + 10 molecules) after screening. In the conventional IVV method, since each sequence is analyzed through cloning, detection is difficult unless it is finally concentrated to 0.001% or more in the library (sequence analysis of about 1,000 clones). On the other hand, the method of the present invention can detect abundance candidates of about 0.000001% (sequence analysis of about 1,000,000 clones). This can be said to be about 100 to 1,000 times more sensitive than the conventional method.

この感度の向上は、発現量の少ない蛋白質や、ベイトとのアフィニティーが比較的弱い蛋白質など、最終的にライブラリー中の濃縮度をあまり上げることができない候補に対して非常に有効であると考えられる。実際に、本実施例により検出された既知のJunの相互作用蛋白質であるAtf3について、スクリーニング前の存在量をリアルタイムPCRで確認したところ、初期の存在量は、cDNAライブラリーの抽出源としたマウス脳組織の1,000個の細胞中1細胞に数コピーだけ発現しているという、極微量であることが判った。このことから、本発明の方法は、体性幹細胞など、サンプル入手の量的制限が相互作用解析を困難にしている例に対して非常に有効であると考えられる。   This improvement in sensitivity is considered to be very effective for candidates that cannot ultimately increase the enrichment in the library, such as proteins with low expression levels and proteins with relatively weak affinity with baits. It is done. Actually, when Atf3, which is a known Jun interacting protein detected in this example, was confirmed by real-time PCR for the abundance before screening, the initial abundance was determined as the source of the cDNA library. It was found that only a few copies were expressed in one cell out of 1,000 cells in brain tissue. From this, it is considered that the method of the present invention is very effective for an example such as somatic stem cells in which the quantitative limitation of sample acquisition makes the interaction analysis difficult.

従来のスクリーニング戦略と本発明によるスクリーニング戦略の模式図。Schematic diagram of conventional screening strategy and screening strategy according to the present invention. ランダムプライム法及びEberwine変法による蛍光標識の結果を同じ遺伝子について比較した例。The example which compared the result of the fluorescence labeling by the random prime method and the modified Eberwine method about the same gene. 既知の結合に必要な部位が選択的に検出されている遺伝子の例。An example of a gene in which a site necessary for known binding is selectively detected. IVVスクリーニング法の一例の説明図。Aは、無細胞翻訳系におけるリボゾーム上でのIVV形成の原理の説明図。Bは、IVVを用いる蛋白質相互作用の、繰返し選択の説明図。Explanatory drawing of an example of IVV screening method. A is an explanatory diagram of the principle of IVV formation on a ribosome in a cell-free translation system. B is an explanatory diagram of repeated selection of protein interactions using IVV. 従来法及び本願発明の方法により検出された候補タンパク質と最終的なcDNAライブラリー中の濃度を比較した例。The example which compared the density | concentration in the final cDNA library with the candidate protein detected by the conventional method and the method of this invention.

Claims (7)

標的分子と相互作用する蛋白質又はそれをコードする核酸を検出する方法であって、以下の工程(a)〜(e)を含むことを特徴とする前記方法。
(a)検出候補蛋白質をコードするmRNAの配列情報に基づき設計されたプローブを固定したタイリングアレイであって、プローブ間のギャップが平均で25塩基以下、又は、プローブ間のオーバーラップが平均でプローブ長の50%以下となるように設計されているタイリングアレイを準備する工程。
(b) 蛋白質と該蛋白質をコードする核酸とが結合した対応付け分子を用いるスクリーニング法により標的物質との相互作用に関して選択された対応付け分子からDNAを準備する工程。
(c)(b)で準備されたDNAをテンプレートとして、RNA-DNAハイブリダイゼーションを阻害しないリガンド物質で標識されたヌクレオチドの存在下で、RNAポリメラーゼによりRNA増幅を行う工程。
(d)(c)で増幅されたRNAを(a)で準備されたタイリングアレイへハイブリダイズさせ、前記リガンド物質に結合するアダプター物質と蛍光物質又は化学蛍光若しくは化学発光を活性化する物質の結合体を用いて標識し、蛍光又は発光の強度を測定する工程。
(e)(d)の測定結果の解析により標的分子と相互作用する蛋白質又はそれをコードする核酸を検出する工程。
A method for detecting a protein that interacts with a target molecule or a nucleic acid that encodes the protein, comprising the following steps (a) to (e):
(a) A tiling array in which probes designed based on the sequence information of mRNA encoding a candidate protein for detection are immobilized, and the average gap between probes is 25 bases or less, or the average overlap between probes The process of preparing a tiling array designed to be 50% or less of the probe length.
(b) A step of preparing DNA from an associating molecule selected for interaction with a target substance by a screening method using an associating molecule in which a protein and a nucleic acid encoding the protein are bound.
(c) A step of performing RNA amplification by RNA polymerase using the DNA prepared in (b) as a template in the presence of a nucleotide labeled with a ligand substance that does not inhibit RNA-DNA hybridization.
(d) The RNA amplified in (c) is hybridized to the tiling array prepared in (a), and an adapter substance that binds to the ligand substance and a fluorescent substance or a substance that activates chemiluminescence or chemiluminescence A step of labeling with a conjugate and measuring the intensity of fluorescence or luminescence.
(e) A step of detecting a protein that interacts with a target molecule or a nucleic acid that encodes the protein by analyzing the measurement result of (d).
RNAポリメラーゼが、工程(b)で準備されたDNAに含まれるプロモーターにより転写を開始するものである請求項1記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the RNA polymerase initiates transcription by a promoter contained in the DNA prepared in step (b). プロモーターがSP6プロモーターである請求項2記載の方法。 The method according to claim 2, wherein the promoter is an SP6 promoter. リガンド物質がビオチン、アダプター物質がストレプトアビジン又はアビジンである請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the ligand substance is biotin and the adapter substance is streptavidin or avidin. 工程(b)のスクリーニング法が、(b1)核酸ライブラリーから、蛋白質と該蛋白質をコードする核酸とが結合した対応付け分子のライブラリーを製造する工程、(b2)前記対応付け分子のライブラリーと標的物質とを混合する工程、(b3)標的物質に結合した対応付け分子を選択する工程、(b4)(b3)で選択された対応付け分子の核酸に基づいて核酸ライブラリーを調製する工程を含み、上記(b1)〜(b3)の操作を繰り返すことを含む請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。 The screening method of step (b) comprises: (b1) producing a library of mapping molecules in which a protein and a nucleic acid encoding the protein are bound from a nucleic acid library; (b2) the library of mapping molecules (B3) a step of selecting the mapping molecule bound to the target substance, (b4) a step of preparing a nucleic acid library based on the nucleic acid of the mapping molecule selected in (b3) The method according to any one of claims 1 to 3, further comprising repeating the operations (b1) to (b3). 請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法により、標的分子と相互作用する蛋白質又はそれをコードする核酸を検出することを含む、標的分子と相互作用する蛋白質又はそれをコードする核酸のスクリーニング方法。 Detection of a protein that interacts with a target molecule or a nucleic acid that encodes the same, comprising detecting a protein that interacts with the target molecule or a nucleic acid that encodes the protein by the method according to any one of claims 1 to 5. Screening method. 標的分子と相互作用する蛋白質の相互作用部位を検出する方法であって、以下の工程(a)〜(e)を含むことを特徴とする前記方法。
(a) 標的分子と相互作用する蛋白質をコードするmRNAの配列情報に基づき設計されたプローブを固定したタイリングアレイであって、プローブ間のギャップが平均で25塩基以下、又は、プローブ間のオーバーラップが平均でプローブ長の50%以下となるように設計されているタイリングアレイを準備する工程。
(b) 蛋白質と該蛋白質をコードする核酸とが結合した対応付け分子を用いる対応付け分子を用いるスクリーニング法により標的物質との相互作用に関して選択された対応付け分子からDNAを準備する工程。
(c)(b)で準備されたDNAをテンプレートとして、RNA-DNAハイブリダイゼーションを阻害しないリガンド物質で標識されたヌクレオチドの存在下で、RNAポリメラーゼによりRNA増幅を行う工程。
(d)(c)で増幅されたRNAを(a)で準備されたタイリングアレイへハイブリダイズさせ、前記リガンド物質に結合するアダプター物質と蛍光物質又は化学蛍光若しくは化学発光を活性化する物質の結合体を用いて標識し、蛍光又は発光の強度を測定する工程。
(e)(d)の測定結果の解析により相互作用部位を検出する工程。
A method for detecting an interaction site of a protein that interacts with a target molecule, comprising the following steps (a) to (e):
(a) A tiling array to which probes designed based on the sequence information of mRNA encoding a protein that interacts with a target molecule are fixed, and the average gap between probes is 25 bases or less, or over-probing between probes Preparing a tiling array that is designed so that the average wrap is 50% or less of the probe length.
(b) A step of preparing DNA from an association molecule selected for interaction with a target substance by a screening method using an association molecule using an association molecule in which a protein and a nucleic acid encoding the protein are bound.
(c) A step of performing RNA amplification by RNA polymerase using the DNA prepared in (b) as a template in the presence of a nucleotide labeled with a ligand substance that does not inhibit RNA-DNA hybridization.
(d) The RNA amplified in (c) is hybridized to the tiling array prepared in (a), and an adapter substance that binds to the ligand substance and a fluorescent substance or a substance that activates chemiluminescence or chemiluminescence A step of labeling with a conjugate and measuring the intensity of fluorescence or luminescence.
(e) A step of detecting an interaction site by analyzing the measurement result of (d).
JP2006329484A 2005-12-06 2006-12-06 Method for detecting dna sequence encoding protein specifically selected by molecular display method using micro-array with high sensitivity Pending JP2007181454A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2024005577A1 (en) * 2022-06-29 2024-01-04 서울대학교산학협력단 Method for screening regulatory element for enhancing rna stability or mrna translation, new regulatory element based on method, and use thereof

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WO2024005577A1 (en) * 2022-06-29 2024-01-04 서울대학교산학협력단 Method for screening regulatory element for enhancing rna stability or mrna translation, new regulatory element based on method, and use thereof

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