JP2008169119A - New method for eluting ligand-bonding molecule - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new method for eluting a ligand-bonding molecule. <P>SOLUTION: This method for eluting the ligand-bonding molecule is provided by performing the bonding reaction of a ligand with the ligand-bonding molecule, subjecting the complex of the ligand with the ligand-bonding molecule under an enzymatic decomposition for cleaving, isolating and eluting the ligand-bonding molecule specifically bonded with the ligand from the ligand, or performing the bonding reaction of a ligand-carrying carrier linking the ligand with the carrier through a linker capable of being decomposed by an enzyme, with the ligand-bonding molecule, subjecting the complex of the ligand-carrying carrier with the ligand-bonding molecule under an enzymatic decomposition for cleaving, isolating the complex of the ligand with ligand-bonding molecule from the carrier and eluting the ligand-bonding molecule bonded specifically with the ligand. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、リガンドに結合する分子の溶出方法に関する。   The present invention relates to a method for eluting molecules that bind to a ligand.

<従来のリガンド結合分子の溶出法>
タンパク質の同定やファージディスプレイ法において、従来のリガンド結合分子の溶出法では、比較的強くリガンドに結合しているファージやタンパク質を回収するためには、SDS、尿素、グアニジンHCl、低pHなどの過激な条件が選択されている。
<Conventional elution method for ligand-binding molecules>
In the identification of proteins and phage display methods, the conventional ligand binding molecule elution method uses SDS, urea, guanidine HCl, low pH, etc. to recover phages and proteins that bind to the ligand relatively strongly. Conditions are selected.

<従来のリガンド結合分子溶出法の問題点>
リガンドは、リガンドのみの担体として用いられることはなく、何らかの樹脂担体に担持させた状態で使用される。一般にファージディスプレイ法では、(1)様々なペプチド配列もしくはタンパク質をファージ粒子表面に提示したファージの集団、即ちライブラリーをリガンド担持担体と混合して結合反応を行い、(2)適当な条件で洗浄して非特異的に結合したファージを減少させ、(3)目的のリガンドに親和性を有するファージクローンを溶出する。樹脂担体により幅があるが、リガンドに強く結合したファージは、SDS、尿素、グアニジンHCl、低pHなどの強い条件によって溶出する。これらの強い条件での溶出の問題点として、ファージによってはこれらの処理によってダメージを受ける。またこの時に、リガンドではなく担体にも少なからずファージが非特異的吸着しており、強い条件での溶出により、リガンドではなく担体に非特異的に吸着していたファージも一緒に溶出されてノイズとなる。
<Problems of conventional ligand binding molecule elution method>
The ligand is not used as a ligand-only carrier but is used in a state of being supported on some resin carrier. In general, the phage display method is (1) a phage population in which various peptide sequences or proteins are displayed on the surface of phage particles, that is, a library is mixed with a ligand-carrying carrier to perform a binding reaction, and (2) is washed under appropriate conditions. Thus, non-specifically bound phages are reduced, and (3) phage clones having affinity for the target ligand are eluted. Phage that binds strongly to the ligand, although it varies depending on the resin carrier, is eluted under strong conditions such as SDS, urea, guanidine HCl, and low pH. As a problem of elution under these strong conditions, some phages are damaged by these treatments. At this time, not only the ligand but also the carrier has a lot of non-specific adsorption, and the elution under strong conditions causes the phage that was non-specifically adsorbed to the carrier and not the ligand to be eluted together with noise. It becomes.

上述するように、従来のリガンド結合分子溶出法では、強い条件下での溶出により、例えば、ファージディスプレイ法では、リガンド結合分子であるペプチドを提示するファージがダメージを受ける場合がある。また、リガンドではなく担体へリガンド結合分子が非特異的に吸着し、ノイズとなるといった問題があった。即ち、ディスプレイライブラリーからのアフィニティーセレクション(ライブラリーからリガンドに対する結合活性を指標にクローンを選ぶプロセス)において、強い条件下で溶出する際に、クローンがダメージを受けること、リガンドではなく担体に結合したクローンがノイズとして溶出されてしまうといった問題があった。   As described above, in the conventional ligand-binding molecule elution method, due to elution under strong conditions, for example, in the phage display method, a phage that displays a peptide that is a ligand-binding molecule may be damaged. In addition, there is a problem that a ligand-binding molecule is adsorbed nonspecifically to a carrier, not a ligand, resulting in noise. That is, in affinity selection from the display library (a process of selecting clones using the binding activity to the ligand from the library as an index), when elution is performed under strong conditions, the clone is damaged, and it binds to the carrier instead of the ligand. There was a problem that clones were eluted as noise.

そこで、本発明は、上述した実情に鑑み、リガンド結合分子の新規な溶出方法を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a novel method for eluting a ligand-binding molecule in view of the above situation.

上記課題を解決するため鋭意研究を行った結果、リガンドとリガンド結合分子とを結合反応させ、リガンドとリガンド結合分子との複合体を酵素分解に供し、切断することで、リガンドからリガンドに特異的に結合したリガンド結合分子を遊離し、溶出できることを見出した。また、リガンドと担体とを酵素分解可能なリンカーを介して連結したリガンド担持担体とリガンド結合分子とを結合反応させ、リガンド担持担体とリガンド結合分子との複合体を酵素分解に供し、切断することで、担体からリガンドとリガンド結合分子との複合体を遊離し、リガンドに特異的に結合したリガンド結合分子を溶出できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of diligent research to solve the above problems, a ligand and a ligand-binding molecule are subjected to a binding reaction, and a complex of the ligand and the ligand-binding molecule is subjected to enzymatic degradation and cleaved. It was found that a ligand-binding molecule bound to can be released and eluted. In addition, a ligand-carrying carrier and a ligand-binding molecule in which the ligand and the carrier are linked via an enzyme-decomposable linker are bound to each other, and the complex of the ligand-carrying carrier and the ligand-binding molecule is subjected to enzymatic degradation and cleaved. Thus, it was found that a complex of a ligand and a ligand-binding molecule was released from the carrier, and the ligand-binding molecule specifically bound to the ligand could be eluted, and the present invention was completed.

本発明は以下を包含する。
(1)リガンドとリガンド結合分子とを結合反応させる工程と、前記リガンドとリガンド結合分子との複合体を酵素分解に供する工程と、前記リガンド結合分子を溶出する工程とを含み、前記酵素分解によりリガンドからリガンド結合分子を遊離することを特徴とする、リガンド結合分子の溶出方法。
(2)上記リガンドが担体に担持されていることを特徴とする、(1)記載の方法。
(3)上記担体が磁性ビーズであることを特徴とする、(2)記載の方法。
(4)上記リガンド結合分子がディスプレイライブラリーであることを特徴とする、(1)記載の方法。
(5)リガンドと担体とを酵素分解可能なリンカーを介して連結したリガンド担持担体とリガンド結合分子とを結合反応させる工程と、前記リガンド担持担体とリガンド結合分子との複合体を酵素分解に供する工程と、前記リガンド結合分子を溶出する工程とを含み、前記酵素分解により前記担体からリガンドとリガンド結合分子との複合体を遊離することを特徴とする、リガンド結合分子の溶出方法。
(6)上記担体が磁性ビーズであることを特徴とする、(5)記載の方法。
(7)上記酵素分解可能なリンカーがDNA、RNA及びペプチドから成る群より選択されるものであることを特徴とする、(5)記載の方法。
(8)上記リガンド結合分子がディスプレイライブラリーであることを特徴とする、(5)記載の方法。
The present invention includes the following.
(1) a step of binding reaction between a ligand and a ligand binding molecule, a step of subjecting a complex of the ligand and the ligand binding molecule to enzymatic degradation, and a step of eluting the ligand binding molecule, A method for eluting a ligand-binding molecule, which comprises releasing a ligand-binding molecule from a ligand.
(2) The method according to (1), wherein the ligand is supported on a carrier.
(3) The method according to (2), wherein the carrier is a magnetic bead.
(4) The method according to (1), wherein the ligand-binding molecule is a display library.
(5) A step of reacting a ligand-carrying carrier and a ligand-binding molecule in which the ligand and the carrier are linked via an enzyme-decomposable linker, and subjecting the complex of the ligand-carrying carrier and the ligand-binding molecule to enzymatic degradation And a step of eluting the ligand-binding molecule, wherein the complex of the ligand and the ligand-binding molecule is released from the carrier by the enzymatic degradation.
(6) The method according to (5), wherein the carrier is a magnetic bead.
(7) The method according to (5), wherein the enzyme-decomposable linker is selected from the group consisting of DNA, RNA and peptide.
(8) The method according to (5), wherein the ligand-binding molecule is a display library.

本発明に係るリガンド結合分子の溶出方法によれば、リガンドに結合したリガンド結合分子のみを特異的に溶出できる。また、ディスプレイライブラリーからのアフィニティーセレクションにおいて、従来の一般的な溶出方法に比べて、リガンドに結合したクローンを選択的に溶出可能となるので、洗浄回数の減少により弱い結合クローンも回収可能となる。さらに、洗浄に要する時間も短くなり、またノイズが減るためパンニング回数も少なくできる。   According to the ligand binding molecule elution method of the present invention, only the ligand binding molecule bound to the ligand can be specifically eluted. In addition, in the affinity selection from the display library, clones that bind to the ligand can be selectively eluted as compared with the conventional general elution method, so that weakly bound clones can be recovered by reducing the number of washings. . Furthermore, the time required for cleaning is shortened, and the number of panning operations can be reduced because noise is reduced.

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係るリガンド結合分子の溶出方法(Reaping Elution method;以下では「RE法」という)は、リガンドとリガンド結合分子とを結合反応させ、リガンドとリガンド結合分子との複合体を酵素分解に供し、切断することで、リガンドからリガンドに特異的に結合したリガンド結合分子を遊離し、溶出する方法である(以下では、「RE法の第1実施形態」という)。また、RE法は、リガンドと担体とを酵素分解可能なリンカーを介して連結したリガンド担持担体とリガンド結合分子とを結合反応させ、リガンド担持担体とリガンド結合分子との複合体を酵素分解に供し、切断することで、担体からリガンドとリガンド結合分子との複合体を遊離し、リガンドに特異的に結合したリガンド結合分子を溶出する方法である(以下では、「RE法の第2実施形態」という)。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The method for eluting a ligand-binding molecule according to the present invention (Reaping Elution method; hereinafter referred to as “RE method”) binds a ligand and a ligand-binding molecule, and uses the complex of the ligand and the ligand-binding molecule for enzymatic degradation. In this method, the ligand-binding molecule specifically bound to the ligand is released from the ligand by cleaving and eluted (hereinafter referred to as “first embodiment of RE method”). In the RE method, a ligand-carrying carrier and a ligand-binding molecule in which a ligand and a carrier are linked via an enzyme-decomposable linker are subjected to a binding reaction, and the complex of the ligand-carrying carrier and the ligand-binding molecule is subjected to enzymatic degradation. In this method, the complex of the ligand and the ligand-binding molecule is released from the carrier by cleaving, and the ligand-binding molecule specifically bound to the ligand is eluted (hereinafter referred to as “the second embodiment of the RE method”). Called).

従来のリガンド結合分子の溶出方法(図1A)では、例えば、ファージディスプレイ法において、バイオポリマー(リガンド)を担持した磁性ビーズとファージ(リガンド結合分子を提示)を結合反応させ、強い条件下での溶出(例えば、強い溶出剤の使用)により、ファージがダメージを受けたり、リガンドではなく担体(この場合には磁性ビーズ)に結合したクローンがノイズとして溶出されてしまう。一方、RE法(図1B)によれば、リガンド自体又は酵素分解可能なリンカーを加水分解酵素による酵素分解に供すること(図1Bでは、「はさみ」として表示)で、リガンド結合分子又はリガンドとリガンド結合分子との複合体を担体から遊離し、リガンド結合分子を溶出することができる。このように、RE法によれば、リガンドに結合したリガンド結合分子のみを特異的に溶出できる。   In the conventional method for eluting ligand-binding molecules (FIG. 1A), for example, in a phage display method, a magnetic bead carrying a biopolymer (ligand) and a phage (presenting a ligand-binding molecule) are subjected to a binding reaction. By elution (for example, use of a strong eluent), phages are damaged, or clones bound to a carrier (in this case, magnetic beads) instead of a ligand are eluted as noise. On the other hand, according to the RE method (FIG. 1B), a ligand binding molecule or a ligand and a ligand can be obtained by subjecting the ligand itself or an enzymatically degradable linker to enzymatic degradation by a hydrolase (shown as “scissors” in FIG. 1B). The complex with the binding molecule can be released from the carrier and the ligand binding molecule can be eluted. Thus, according to the RE method, only the ligand-binding molecule bound to the ligand can be specifically eluted.

ここで、リガンドとは、広義的に、ある一定以上の結合親和性で特異的な分子(例えば、タンパク質やペプチド等)と結合する分子を指す。一方、リガンド結合分子とは、当該リガンドに結合する分子を意味する。即ち、相互作用(結合)する2つの分子について、一方をリガンドと規定した場合には、他方がリガンド結合分子となる。   Here, the ligand broadly refers to a molecule that binds to a specific molecule (for example, protein or peptide) with a certain binding affinity. On the other hand, the ligand binding molecule means a molecule that binds to the ligand. That is, when two molecules interacting (binding) are defined as a ligand, the other is a ligand-binding molecule.

RE法の第1実施形態では、リガンドが酵素分解の対象となる。従って、リガンドとしては、酵素分解を受ける分子であればよく、例えば、バイオポリマーを認識する遺伝子(又は当該遺伝子によりコードされるタンパク質やペプチド)を収集する場合に使用される、アミロース、セルロース、キシラン、キチン、マンナン、ガラクタン、DNA、RNA、ペプチド、ポリペプチド等のバイオポリマーが挙げられる。なお、リガンドとしては、オリゴマー等の多量体であってもよい。さらに、RE法の第1実施形態で使用される酵素は、それぞれのリガンドを基質とする酵素であり、例えば、アミロースにはアミラーゼ、セルロースにはセルラーゼ、キシランにはキシラナーゼ、キチンにはキチナーゼ、マンナンにはマンナーゼ、ガラクタンにはガラクトシダーゼ、DNAにはDNアーゼ又は制限酵素、RNAにはRNアーゼ、ペプチドやポリペプチドにはペプチダーゼが挙げられる。   In the first embodiment of the RE method, the ligand is subject to enzymatic degradation. Accordingly, the ligand may be any molecule that undergoes enzymatic degradation. For example, amylose, cellulose, xylan used to collect a gene that recognizes a biopolymer (or a protein or peptide encoded by the gene). , Biopolymers such as chitin, mannan, galactan, DNA, RNA, peptide, polypeptide and the like. The ligand may be a multimer such as an oligomer. Furthermore, the enzyme used in the first embodiment of the RE method is an enzyme using each ligand as a substrate. For example, amylase is amylase, cellulose is cellulase, xylan is xylanase, chitin is chitinase, mannan. Include mannase, galactan includes galactosidase, DNA includes DNase or restriction enzyme, RNA includes RNase, and peptides and polypeptides include peptidases.

RE法の第1実施形態では、リガンドが不溶性の場合には、そのまま固相として使用できる。その他の場合においては、リガンドは担体に担持される。担体としては、例えば、磁性ビーズ、アガロースビーズ、イムノビーズ及び親水性ビーズ等のビーズ、並びに酵素免疫測定法(EIA)用のプレート等が挙げられる。リガンドは、例えば担体表面に配したアミノ基、カルボキシル基、水酸基、エポキシ基及びトシル基等の官能基を利用して、ケミカルクロスリンキングにより共有結合させ、担体に結合させる。   In the first embodiment of the RE method, when the ligand is insoluble, it can be used as it is as a solid phase. In other cases, the ligand is supported on a carrier. Examples of the carrier include beads such as magnetic beads, agarose beads, immunobeads and hydrophilic beads, and plates for enzyme immunoassay (EIA). For example, the ligand is covalently bonded by chemical cross-linking using a functional group such as an amino group, a carboxyl group, a hydroxyl group, an epoxy group, and a tosyl group disposed on the surface of the carrier, and is bonded to the carrier.

RE法の第1実施形態では、リガンド結合分子として、例えば、ディスプレイライブラリーを用いることができる。ディスプレイライブラリーとは、種々の発現タンパク質とそれらをコードする遺伝子を対応した状態で物理的に結合又は会合した増幅可能なユニットの集合体を指す。本明細書では、各ユニットをクローンと呼ぶ。これらの中から目的とするクローンを結合活性を指標に選び出し、同じクローンを増幅することができる。ユニットがファージであるファージディスプレイライブラリーはその典型例である。他にユニットとして、大腸菌(Lu Z.ら, Biotechnology13(4):366 (1995))や酵母(Shustra, E. V.ら, J. Mol. Biol. 292(5):949 (1999))等の細胞を用いて、細胞表面にディスプレイする手法(cell surface display)もある。他にファージや細胞を用いず、ユニットとしてPCR増幅可能なRNAやDNAを用いて、インビトロ発現させたタンパク質を用いる、リボソームディスプレイ法(Mattheakis, L. C.ら, Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 91:9022 (1994)、並びにLipovsek, D.及びPluckthun. A., J. Immun. Methods, 290:51 (2004))、mRNAディスプレイ法(Keefe, A. H.及びSzostack, J. W., Nature 410:715 (2001))、In vitro compartmentalization(IVC)法(Mastrobattista, E.ら, Chem. Biol. 12:1291 (2005))等がある。   In the first embodiment of the RE method, for example, a display library can be used as the ligand-binding molecule. A display library refers to a collection of amplifiable units in which various expressed proteins and genes encoding them are physically linked or associated in a corresponding state. In this specification, each unit is called a clone. The target clone can be selected from these using the binding activity as an index, and the same clone can be amplified. A typical example is a phage display library in which the unit is a phage. Other units include cells such as E. coli (Lu Z. et al., Biotechnology 13 (4): 366 (1995)) and yeast (Shustra, EV et al., J. Mol. Biol. 292 (5): 949 (1999)). There are also cell surface displays that can be used. Ribosome display method (Mattheakis, LC et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 91) using in vitro expressed proteins using PCR-amplifiable RNA or DNA as a unit without using other phages or cells. : 9022 (1994), and Lipovsek, D. and Pluckthun. A., J. Immun. Methods, 290: 51 (2004)), mRNA display method (Keefe, AH and Szostack, JW, Nature 410: 715 (2001) ) And in vitro compartmentalization (IVC) method (Mastrobattista, E. et al., Chem. Biol. 12: 1291 (2005)).

RE法の第1実施形態では、先ずリガンド(又はリガンド担持担体)とリガンド結合分子とを結合反応させる。ここで、結合反応とは、リガンドとリガンド結合分子との親和的結合等によりリガンドとリガンド結合分子との複合体が生じる状態を意味する。結合反応条件は、使用するリガンドとリガンド結合分子に応じて適宜選択することができる。例えば、リガンド結合分子を得るためのスクリーニング対象としてファージディスプレイライブラリーを用いた場合には、以下の結合反応条件により結合反応を行うことができる。   In the first embodiment of the RE method, a ligand (or a ligand-carrying carrier) and a ligand-binding molecule are first subjected to a binding reaction. Here, the binding reaction means a state in which a complex of a ligand and a ligand binding molecule is generated by affinity binding between the ligand and the ligand binding molecule. The binding reaction conditions can be appropriately selected according to the ligand to be used and the ligand binding molecule. For example, when a phage display library is used as a screening target for obtaining a ligand-binding molecule, the binding reaction can be performed under the following binding reaction conditions.

結合反応溶液組成は、例えば、生化学実験で通常よく用いられるPBS (8g NaCl, 0.2g KCl, 2.68g Na2HPO4・7H2O, 2.4g KH2PO4/L, pH7.4)やTBS (10mM Tris-HCl, 150m NaCl pH7.5) などのpHが中性付近のリン酸バッファーに、界面活性剤として0.1%Tween-20を添加した溶液でよい。一般にpHは中性付近からはずれるほど、結合ファージは減少する。条件を絞るために、結合反応溶液のpHがpH3〜pH10の範囲のバッファーを選ぶことができる。一般に塩濃度は高いほど結合するファージクローンは減少する。条件を絞るために塩濃度は、0M〜3Mの範囲で選ぶことができる。ブロッキングの目的で、例えば0.1%〜5%のBSA(牛血清アルブミン)、0.1%〜5%のスキムミルク、0.1%〜10%のFBS(牛胎児血清)、又は1mg/ml〜100mg/mlの核酸溶液を添加してもよい。結合反応は、例えば、温度を室温とし、1時間〜12時間混合すればよい。結合反応の温度は、例えば候補を絞る目的のために、0℃から50℃までの範囲で選択してもよい。50℃以上はT7ファージは致死的であるが、1ラウンドの選択しか行わず、DNAを回収して用いる場合には致死的な50℃以上も結合反応条件とし得る。攪拌は、例えばプロペラ型インバージョン式のチューブミキサーなら60rpm〜180rpmの攪拌速度で、チューブスタンド型ミキサーなら、リガンド担持担体が沈殿しない程度に5分間に1回1分程度の間歇ミキシングすればよい。結合反応のリガンド担持担体密度は、例えばφ1μmのビーズであれば、109/ml程度、または1mg/mlでよい。リガンド担持担体密度を増せば親和性の低いファージクローン複合体も回収でき、密度を下げれば親和性の低いファージクローンの複合体は減少する。 The binding reaction solution composition, eg, PBS conventionally used well Experimental Biochemistry (8g NaCl, 0.2g KCl, 2.68g Na 2 HPO 4 · 7H 2 O, 2.4g KH 2 PO 4 / L, pH7.4) Ya A solution obtained by adding 0.1% Tween-20 as a surfactant to a phosphate buffer near neutral pH such as TBS (10 mM Tris-HCl, 150 mM NaCl pH 7.5) may be used. In general, the more the pH deviates from near neutral, the less bound phage. In order to narrow down the conditions, a buffer in which the pH of the binding reaction solution is in the range of pH 3 to pH 10 can be selected. In general, the higher the salt concentration, the fewer phage clones that bind. In order to narrow down the conditions, the salt concentration can be selected in the range of 0M to 3M. For blocking purposes, for example, 0.1% -5% BSA (bovine serum albumin), 0.1% -5% skim milk, 0.1% -10% FBS (fetal bovine serum), or 1 mg / ml-100 mg / ml nucleic acid A solution may be added. In the binding reaction, for example, the temperature may be room temperature and mixed for 1 hour to 12 hours. The temperature of the binding reaction may be selected in the range from 0 ° C. to 50 ° C., for example, for the purpose of narrowing down candidates. T7 phage is lethal at 50 ° C or higher, but only one round of selection is performed. When DNA is recovered and used, lethal 50 ° C or higher can be used as a binding reaction condition. For example, in the case of a propeller type inversion type tube mixer, the stirring rate may be 60 rpm to 180 rpm, and in the case of a tube stand type mixer, mixing may be carried out for about 1 minute once every 5 minutes so that the ligand-carrying carrier does not precipitate. The density of the ligand-carrying carrier in the binding reaction may be about 10 9 / ml or 1 mg / ml, for example, for φ1 μm beads. Increasing the density of the ligand-carrying carrier can recover a phage clone complex having a low affinity, and decreasing the density reduces the complex of a phage clone having a low affinity.

次いで、結合反応後にリガンド担持担体に結合していない遊離ファージを除くために洗浄を行うことができる。洗浄は、例えば、結合反応に用いるバッファーと同様に、PBSやTBSに0.1%Tween-20を添加した溶液を用いて行うことができる。洗浄溶液の容量は、例えば、結合反応液容量の数倍以上を用いればよい。洗浄時間は、例えば1回5分で洗浄液を交換し、この操作を3回繰り返せばよい。なお、洗浄過程は省略することも可能である。洗浄の省略により、親和性の低いクローンあるいは親和性が高くとも複合体形成速度が高く解離速度が早いクローンが得られ易い。一方、洗浄時間や回数は更に増やすことも可能である。洗浄時間の延長は、親和性が高く、複合体解離速度が遅いクローンが得られ易くなる。   Then, washing can be performed to remove free phage that is not bound to the ligand-carrying support after the binding reaction. Washing can be performed using, for example, a solution obtained by adding 0.1% Tween-20 to PBS or TBS, similarly to the buffer used for the binding reaction. What is necessary is just to use the capacity | capacitance of a washing | cleaning solution several times or more of a coupling | bonding reaction liquid volume, for example. For example, the washing time may be changed 5 times at a time, and the washing solution may be exchanged three times. The cleaning process can be omitted. Omission of washing makes it easy to obtain clones with low affinity or clones with high complex formation rate and high dissociation rate even with high affinity. On the other hand, the cleaning time and frequency can be further increased. Extending the washing time makes it easier to obtain clones with high affinity and a slow complex dissociation rate.

次に、RE法の第1実施形態では、得られたリガンドとリガンド結合分子との複合体を、リガンドを対象とする酵素分解に供し、切断(分解)する。酵素分解の条件(例えば、酵素量、温度、pH等)は、使用する酵素に応じて適宜決定することができる。   Next, in the first embodiment of the RE method, the obtained complex of a ligand and a ligand-binding molecule is subjected to enzymatic degradation targeting the ligand and cleaved (decomposed). Enzymatic degradation conditions (eg, amount of enzyme, temperature, pH, etc.) can be appropriately determined according to the enzyme used.

リガンド結合分子の溶出は、洗浄液と同じ組成の溶液を用いて行うことが望ましい。例えば、リガンド結合分子を得るためのスクリーニング対象としてファージディスプレイライブラリーを用いた場合には、バッファー組成の変化により、ディスプレイタンパク質以外のファージ外郭で結合したノイズファージが遊離する可能性があるためである。同じ理由により、溶出条件の温度も洗浄操作と同じであることが望ましい。溶出時間は、酵素分解してリガンド結合クローン(リガンド結合分子)が回収可能な範囲において、できる限り温和で短時間(例えば、5分くらい)が望ましい。時間の延長により、ノイズファージが遊離してくるためである。このようにして、リガンドに結合したリガンド結合分子をリガンド(又はリガンドと担体)から遊離することができる。   The elution of the ligand binding molecule is desirably performed using a solution having the same composition as the washing solution. For example, when a phage display library is used as a screening target for obtaining a ligand-binding molecule, a change in the buffer composition may cause the release of noise phages bound to the phage outline other than the display protein. . For the same reason, it is desirable that the temperature of the elution conditions is the same as the washing operation. The elution time is preferably as gentle and short as possible (for example, about 5 minutes) as long as the ligand-binding clone (ligand-binding molecule) can be recovered by enzymatic degradation. This is because noise phages are liberated due to the extended time. In this way, the ligand binding molecule bound to the ligand can be released from the ligand (or ligand and carrier).

一方、RE法の第2実施形態では、リガンドとしては、例えば、抗原、抗体、サイトカイン、サイトカインレセプター、酵素阻害剤、阻害を受ける酵素、補酵素、酵素、酵素基質等が挙げられる。ほとんどどんな化合物に対しても結合タンパク質が存在することから、ほとんどどんな化合物でもリガンドになり得る。また、上述のRE法の第1実施形態において、リガンドとして列挙したバイオポリマー(例えば、アミロース、セルロース、キシラン、キチン、マンナン、ガラクタン、DNA、RNA、ペプチド、ポリペプチド等)やキシロースをリガンドとしてもよい。さらに、リガンド結合分子としては、RE法の第1実施形態と同様に、例えば、ディスプレイライブラリーが挙げられる。   On the other hand, in the second embodiment of the RE method, examples of the ligand include antigens, antibodies, cytokines, cytokine receptors, enzyme inhibitors, inhibited enzymes, coenzymes, enzymes, enzyme substrates, and the like. Since there are binding proteins for almost any compound, almost any compound can be a ligand. Further, in the first embodiment of the RE method described above, biopolymers listed as ligands (for example, amylose, cellulose, xylan, chitin, mannan, galactan, DNA, RNA, peptide, polypeptide, etc.) or xylose can be used as a ligand. Good. Furthermore, examples of the ligand-binding molecule include a display library, as in the first embodiment of the RE method.

また、酵素分解可能なリンカーと対応する酵素(リンカー/酵素)としては、例えば、アミロース/アミラーゼ、セルロース/セルラーゼ、キシラン/キシラナーゼ、キチン/キチナーゼ、マンナン/マンナーゼ、ガラクタン/ガラクトシダーゼ、DNA/DNアーゼ又は制限酵素、RNA/RNアーゼ、及びペプチド、ポリペプチド又はタンパク質/ペプチダーゼ(例えば、ファクターXa、エンテロキナーゼ、トロンビン、プロリルエンドペプチダーゼ、V8プロテアーゼ)が挙げられる。なお、DNAやRNAを酵素分解可能なリンカーとして用いる場合には、1本鎖でも2本鎖でもよい。   Examples of the enzyme (linker / enzyme) corresponding to the enzyme-decomposable linker include amylose / amylase, cellulose / cellulase, xylan / xylanase, chitin / chitinase, mannan / mannase, galactan / galactosidase, DNA / DNase or Restriction enzymes, RNA / RNases, and peptides, polypeptides or proteins / peptidases (eg, Factor Xa, enterokinase, thrombin, prolyl endopeptidase, V8 protease). When DNA or RNA is used as a linker capable of enzymatic degradation, it may be single-stranded or double-stranded.

さらに、RE法の第2実施形態で使用する担体としては、上述のRE法の第1実施形態で列挙したものが挙げられる。   Furthermore, examples of the carrier used in the second embodiment of the RE method include those listed in the first embodiment of the RE method described above.

RE法の第2実施形態では、先ず、リガンドと担体とを酵素分解可能なリンカーを介して連結し、リガンド担持担体を作製する。リガンドと酵素分解可能なリンカーとの間及び担体と酵素分解可能なリンカーとの間の結合は、RE法の第1実施形態におけるリガンドと担体との間の結合方法に準じて行うことができる。   In the second embodiment of the RE method, first, a ligand and a carrier are linked via an enzyme-decomposable linker to produce a ligand-carrying carrier. Binding between the ligand and the enzyme-decomposable linker and between the carrier and the enzyme-decomposable linker can be performed according to the binding method between the ligand and the carrier in the first embodiment of the RE method.

次いで、RE法の第2実施形態では、RE法の第1実施形態に準じて、リガンド担持担体とリガンド結合分子とを結合反応させた後、洗浄し、リガンド担持担体上のリガンドとリガンド結合分子との結合により生じる複合体を得る。次いで、得られた複合体を、酵素分解可能なリンカーを対象とする酵素分解に供し、溶出し、リガンドとリガンド結合分子との複合体を遊離する。さらに固液分離によりリガンド結合分子の回収を行う。   Next, in the second embodiment of the RE method, according to the first embodiment of the RE method, the ligand-carrying carrier and the ligand-binding molecule are subjected to a binding reaction, and then washed, and the ligand and the ligand-binding molecule on the ligand-carrying carrier are washed. To obtain a complex produced by binding to. Next, the obtained complex is subjected to enzymatic degradation using a linker capable of enzymatic degradation, and eluted to release a complex of a ligand and a ligand-binding molecule. Furthermore, the ligand binding molecule is recovered by solid-liquid separation.

具体的に、図1Cには、RE法の汎用化(第2実施形態)として、リガンドとしてベイトリガンド(例えば、高親和性阻害剤)、酵素分解可能なリンカーとして合成DNA及び担体としてエポキシ磁性ビーズを用いた場合を示す。合成DNAは、一方の末端をエポキシ磁性ビーズと連結するためにアミノ化し、他方の末端をベイトリガンドと連結するためにSH2基を有するようにする。次いで、これらベイトリガンド、合成DNA及びエポキシ磁性ビーズを連結する。さらに、得られた合成DNAを介して連結したベイトリガンド担持磁性ビーズとリガンド結合分子である標的酵素やタンパク質とを結合反応させ、当該磁性ビーズ上のベイトリガンドに標的酵素やタンパク質を結合させる。さらに、DNアーゼにより合成DNAを切断することで、ベイトリガンドに結合した標的酵素やタンパク質を磁性ビーズから遊離し、溶出することができる。 Specifically, in FIG. 1C, as a generalization of the RE method (second embodiment), a bait ligand (for example, a high affinity inhibitor) as a ligand, synthetic DNA as an enzymatically degradable linker, and epoxy magnetic beads as a carrier The case where is used is shown. The synthetic DNA is aminated at one end to link with an epoxy magnetic bead and has an SH 2 group at the other end to link to a bait ligand. These bait ligands, synthetic DNA and epoxy magnetic beads are then ligated. Furthermore, a bait ligand-carrying magnetic bead linked via the synthetic DNA obtained is bound to a target enzyme or protein that is a ligand-binding molecule, and the target enzyme or protein is bound to the bait ligand on the magnetic bead. Furthermore, by cleaving synthetic DNA with DNase, the target enzyme or protein bound to the bait ligand can be released from the magnetic beads and eluted.

以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はこれら実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail using an Example, the technical scope of this invention is not limited to these Examples.

〔実施例1〕アミロース結合クローン収集(RE法の第1実施形態)
1-1.アミロースビーズによるパンニング
森林性土壌より抽出、精製したDNA(メタゲノム)とT7SELCT 10-3b(NOVAGEN)を用いて、メタゲノムをソースとしたファージディスプレイライブラリー(FRTL17)を作製した(国際公開第2005/121336号パンフレット)。
[Example 1] Collection of amylose-binding clones (first embodiment of RE method)
1-1. Panning with amylose beads A phage display library (FRTL17) using metagenome as a source was prepared using DNA (metagenome) extracted and purified from forest soil and T7SELCT 10-3b (NOVAGEN) (International Publication No. 2005/121336). Issue pamphlet).

使用直前に、マニュアルに従いIPTGで誘導をかけて調製した宿主大腸菌BLT5615(5ml)に対して、FRTL17 P2(2回増幅)溶菌液を50μl感染し、L培地で37℃で2時間培養して溶菌させた。   Immediately before use, 50 μl of FRTL17 P2 (double amplified) lysate was infected to host E. coli BLT5615 (5 ml) prepared by induction with IPTG according to the manual, and cultured at 37 ° C. for 2 hours in L medium. I let you.

遠心した溶菌液上清を限外濾過遠心ユニット、アミコンYM-100を用いて、4mlのPBST(PBS+0.1% Tween20)で3回洗浄して培地除去を行うと共に、5倍濃縮した。このファージ液(リガンド結合分子)100μlに100μgのアミロース磁性ビーズ(New England Biolabs No.E8035S)(リガンド担持担体:当該アミロース磁性ビーズでは、アミロース(リガンド)と磁性ビーズ(担体)とをアルファアミラーゼによって切断可能)を添加して、4℃で16時間混合した。上清を捨て400μlのPBSTで4回、400μlのPBSで1回洗浄した。このビーズに2.2μgのBacillus licheniformisアルファアミラーゼ(Sigma No.A4551)を含む100μlのPBSを添加して混合し、室温で5分置いた。放置後、上清を回収し、1ラウンド目の溶出液とした。   The centrifuged lysate supernatant was washed 3 times with 4 ml of PBST (PBS + 0.1% Tween20) using an ultrafiltration centrifuge unit, Amicon YM-100, and the medium was removed and concentrated 5 times. 100 μl of this phage solution (ligand binding molecule) in 100 μg of amylose magnetic beads (New England Biolabs No. E8035S) (ligand-supported carrier: in the amylose magnetic beads, amylose (ligand) and magnetic beads (carrier) are cleaved by alpha amylase. Possible) and mixed for 16 hours at 4 ° C. The supernatant was discarded and washed 4 times with 400 μl PBST and once with 400 μl PBS. To this bead, 100 μl of PBS containing 2.2 μg of Bacillus licheniformis alpha amylase (Sigma No. A4551) was added and mixed, and left at room temperature for 5 minutes. After standing, the supernatant was recovered and used as the first round eluate.

次いで、1ラウンド目の溶出液50μlを、IPTGで誘導をかけて調製した宿主大腸菌BLT5615(1ml)に感染し、37℃で培養して溶菌した。溶菌後、遠心して回収した上清の培地を前述と同様にして、PBSTに置換すると共に5倍濃縮した(1ラウンド終了)。このような操作を4ラウンド繰り返した。   Next, 50 μl of the first round eluate was infected with host E. coli BLT5615 (1 ml) prepared by induction with IPTG, and cultured at 37 ° C. for lysis. After lysis, the supernatant medium collected by centrifugation was replaced with PBST and concentrated 5 times as described above (one round ended). Such an operation was repeated 4 rounds.

ファージタイター(濃度)はNovagenのマニュアルに従い測定した。溶出液ファージタイターは、1ラウンド目は105/mlであったのに対し、4ラウンド目では108/mlに増加した。 Phage titer (concentration) was measured according to the manual of Novagen. The eluate phage titer increased from 10 5 / ml in the first round to 10 8 / ml in the fourth round.

1-2.エンリッチメントされたDNAのモニタリング
上記1-1において得られた各ラウンドの増幅後の5倍濃縮溶菌液100μlに、10%SDSを25μl添加し、70℃で10分保温した。次に100μlのTE(10mM Tris-HCl pH7.5, 1mM EDTA)飽和フェノールと25μlのクロロホルムを添加して1分間混合した。
1-2. Monitoring of enriched DNA 25 μl of 10% SDS was added to 100 μl of 5 times concentrated lysate after each round amplification obtained in 1-1 above, and incubated at 70 ° C. for 10 minutes. Next, 100 μl of TE (10 mM Tris-HCl pH 7.5, 1 mM EDTA) saturated phenol and 25 μl of chloroform were added and mixed for 1 minute.

15000rpmで1分遠心後、水層を回収し、1/10容の酢酸ナトリウムと2μlの20mg/mlグリコーゲンを添加して混合した。さらに、2.5容のエタノールを添加し、DNA沈殿を15000rpmで10分遠心して回収し、20μlのTEに溶解した。これをPCRの鋳型DNAとして、反応液20〜30μl当たり1μl使用した。   After centrifugation at 15000 rpm for 1 minute, the aqueous layer was collected, and 1/10 volume of sodium acetate and 2 μl of 20 mg / ml glycogen were added and mixed. Further, 2.5 volumes of ethanol was added, and the DNA precipitate was collected by centrifugation at 15000 rpm for 10 minutes and dissolved in 20 μl of TE. This was used as a template DNA for PCR at 1 μl per 20-30 μl of reaction solution.

PCRは、酵素と反応液にEx-Taq(TAKARA)を用い、またプライマーとしてT7UP及びT7Down(Novagen)を0.2μMで使用した。プログラムは、96℃で2分を1サイクル、94℃で30秒、55℃で30秒及び72℃で90秒のサイクルを38サイクル、並びに72℃で5分を1サイクルで行った。   For PCR, Ex-Taq (TAKARA) was used for the enzyme and the reaction solution, and T7UP and T7Down (Novagen) were used at 0.2 μM as primers. The program was 96 cycles at 2 minutes for 1 minute, 94 ° C for 30 seconds, 55 ° C for 30 seconds and 72 ° C for 90 seconds, and 72 ° C for 5 minutes in 1 cycle.

PCR終了後の反応液7μlをアガロース電気泳動で分析した。結果を図2に示す。図2は、アミロース磁性ビーズをRE法で用いた場合の各ラウンドの増幅後のインサートPCR解析結果(アガロース電気泳動パターン)を示す。数字はラウンド数を示し、Mはサイズマーカーである。   After completion of PCR, 7 μl of the reaction solution was analyzed by agarose electrophoresis. The results are shown in FIG. FIG. 2 shows the results of insert PCR analysis (agarose electrophoresis pattern) after each round of amplification when amylose magnetic beads are used in the RE method. The numbers indicate the number of rounds, and M is a size marker.

図2に示すように、ラウンドが進むに連れて特定のDNA断片がエンリッチ(S/N比の上昇)されていることが分かった。パンニング中の洗浄回数を3回にした場合にはより多くのDNA断片がエンリッチされたパターンが得られた。   As shown in FIG. 2, it was found that a specific DNA fragment was enriched (an increase in S / N ratio) as the round progressed. When the number of washings during panning was 3 times, a pattern in which more DNA fragments were enriched was obtained.

1-3.収集されたDNA配列の解析
上記1-1において得られた4ラウンド目の溶出液を適当に希釈し、Novagenのマニュアルに従い宿主菌とソフトアーガーにプレーティングし、プラークを形成させた。次に、20余りのプラークからプラークPCRを行い、増幅されたDNA断片の配列を調べ、コードされているアミノ酸配列の相同性解析を行った。結果を表1及び図3A〜Eに示す。表1は、アミロース磁性ビーズでRE法により回収されたDNA断片によりコードされるアミノ酸配列の相同性解析の結果である。図3A〜Eは、表1の5クローンの各アミノ酸配列(配列番号1〜5)の相同性解析の結果のアラインメントを示す。また、図3A〜Eにおいて、Query配列が得られたDNA断片によりコードされるアミノ酸配列であり、一方、Sbjct配列がヒットしたタンパク質のアミノ酸配列である。
1-3. Analysis of collected DNA sequence The fourth round eluate obtained in 1-1 above was appropriately diluted and plated on host bacteria and soft agar according to the manual of Novagen to form plaques. Next, plaque PCR was performed from more than 20 plaques, the sequence of the amplified DNA fragment was examined, and the homology analysis of the encoded amino acid sequence was performed. The results are shown in Table 1 and FIGS. Table 1 shows the results of homology analysis of amino acid sequences encoded by DNA fragments recovered by the RE method with amylose magnetic beads. 3A to E show the alignment of the results of homology analysis of the amino acid sequences (SEQ ID NOs: 1 to 5) of the 5 clones in Table 1. FIG. 3A to 3E, the amino acid sequence encoded by the DNA fragment from which the Query sequence is obtained, while the Sbjct sequence is the amino acid sequence of the protein hit.

Figure 2008169119
Figure 2008169119

その結果、表1及び図3A〜Eに示すような糖の加水分解や修飾を行う酵素と明らかな相同性が認められた。以上の結果から、RE法により、ノイズが少なく、効率よく糖の加水分解又は転移を触媒する酵素遺伝子断片が収集できた。   As a result, clear homology was recognized with enzymes that hydrolyze and modify sugars as shown in Table 1 and FIGS. From the above results, enzyme gene fragments that catalyze the hydrolysis or transfer of sugar with low noise could be collected by the RE method.

〔実施例2〕ビオチン酵素断片クローンのエンリッチメント効率の比較(RE法の第2実施形態)
2-1.DNAスペーサー(酵素分解可能なリンカー)のビーズ(担体)への結合
以下の配列の相補的な24量体の5'末端アミノ化オリゴDNAと5’末端ビオチン化オリゴDNAを下記条件でアニーリングした。
5'末端アミノ化オリゴDNA:5'NH2-GCTGCAAGCTTTGAATTCGGATCC (SigmaGenosys:配列番号6)
5'末端ビオチン化オリゴDNA:5'Biotin-GGATCCGAATTCAAAGCTTGCAGC (SigmaGenosys:配列番号7)
[Example 2] Comparison of enrichment efficiency of biotin enzyme fragment clones (RE method second embodiment)
2-1. Binding of DNA Spacer (Enzyme-Decomposable Linker) to Beads (Carrier) A complementary 24-mer 5′-terminal aminated oligo DNA and 5′-terminal biotinylated oligo DNA having the following sequences were annealed under the following conditions.
5 ′ terminal aminated oligo DNA: 5′NH 2 -GCTGCAAGCTTTGAATTCGGATCC (SigmaGenosys: SEQ ID NO: 6)
5 'terminal biotinylated oligo DNA: 5' Biotin-GGATCCGAATTCAAAGCTTGCAGC (SigmaGenosys: SEQ ID NO: 7)

各オリゴDNAを0.2mMとなるようにPBSに溶解して、等量混合した後、95℃で5分間置き、そのまま冷却せず、90℃にして20時間かけて30℃まで徐冷した。一部をポリアクリルアミド電気泳動して、90%以上が移動度の遅れから2重鎖となったと判断した。   Each oligo DNA was dissolved in PBS so as to have a concentration of 0.2 mM, mixed in an equal amount, then placed at 95 ° C. for 5 minutes, left uncooled, and gradually cooled to 30 ° C. over 20 hours. A part was subjected to polyacrylamide electrophoresis, and 90% or more was judged to be a double chain due to the mobility delay.

次いで、アニーリングしたオリゴDNA溶液、3M (NH4)2SO4及び40mM炭酸バッファー(pH10.8)を各60μl混合し、更に3mgの磁性ビーズ(Dnynabeads M270-Eppoxy (Dynal))と37℃で16時間混合した。未反応のエポキシ基をブロックするために、1M Tris-HCl (pH 8.0)を400μl添加し、37℃で1時間混合した。 Next, 60 μl of each of the annealed oligo DNA solution, 3M (NH 4 ) 2 SO 4 and 40 mM carbonate buffer (pH 10.8) was mixed, and further 16 mg at 37 ° C. with 3 mg of magnetic beads (Dnynabeads M270-Eppoxy (Dynal)). Mixed for hours. To block unreacted epoxy groups, 400 μl of 1M Tris-HCl (pH 8.0) was added and mixed at 37 ° C. for 1 hour.

1時間の混合後、マグネットで分離して上清を除去し、400μlのTEでビーズを3回洗浄した。このビオチン化DNAビーズは使用するまでTE中で4℃で保存した。   After mixing for 1 hour, the supernatant was removed by separation with a magnet, and the beads were washed 3 times with 400 μl of TE. The biotinylated DNA beads were stored at 4 ° C. in TE until use.

2-2.ストレプトアビジンビーズ(リガンド担持担体)の調製
上記2-1で得られたビオチン化DNAビーズ1mgに、180μl(1mg/ml PBS)のストレプトアビジン(PIERCE)(リガンド)を添加し、4℃で一夜混合した。一夜の混合後、上清を除去し、400μlのPBST(PBS+0.1%Tween20)でビーズを3回洗浄し、使用するまでPBST中で4℃で保存した。
2-2. Preparation of streptavidin beads (ligand-supporting carrier) Add 1 μl of biotinylated DNA beads obtained in 2-1 above to 180 μl (1 mg / ml PBS) of streptavidin (PIERCE) (ligand) and mix at 4 ° C overnight. did. After overnight mixing, the supernatant was removed and the beads were washed 3 times with 400 μl PBST (PBS + 0.1% Tween20) and stored at 4 ° C. in PBST until use.

2-3.エンリッチメントファクターの測定
T7ファージクローン1SASD34は、提示部分におよそ76アミノ酸から成るビオチン酵素断片を保有し、ストレプトアビジンと結合するクローンである(特願2005-283992号)。
2-3. Enrichment factor measurement
The T7 phage clone 1SASD34 has a biotin enzyme fragment consisting of approximately 76 amino acids in the display portion and binds to streptavidin (Japanese Patent Application No. 2005-283992).

そこで、上記2-2で得られたビーズ200μgに、1x109個の野生型T7ファージとこの1/250量の1SASD34ファージ(ビオチン酵素遺伝子:リガンド結合分子)の混合物を200μl(PBST)添加し、23℃で1時間混合した。 Therefore, 200 μl (PBST) of a mixture of 1 × 10 9 wild-type T7 phage and this 1/250 amount of 1SASD34 phage (biotin enzyme gene: ligand binding molecule) was added to 200 μg of the beads obtained in 2-2 above, Mix for 1 hour at 23 ° C.

1時間の混合後、上清を除去し、400μlのPBSTで5分3回洗浄した。3回目の洗浄中に洗浄液(ビーズ懸濁液)400μlを2等分して別チューブに移し、上清を除いた。一方には100μlの1%SDS、他方には100μlのDNaseI溶液(TKARA DNase I 700 U/ml PBS+5mM MnCl2)を添加混合し、23℃で5分置いた後、上清を回収した。 After mixing for 1 hour, the supernatant was removed and washed 3 times for 5 minutes with 400 μl PBST. During the third washing, 400 μl of the washing solution (bead suspension) was divided into two equal parts and transferred to another tube, and the supernatant was removed. One side was added with 100 μl of 1% SDS, and the other side was added with 100 μl DNase I solution (TKARA DNase I 700 U / ml PBS + 5 mM MnCl 2 ) and left at 23 ° C. for 5 minutes, and then the supernatant was collected.

各々のファージタイターをソフトアーガー法でNovagenのマニュアルに従って測定した結果、1%SDS溶出液は0個/ml、DNaseI溶出液は1.5x104/mlであった。前者の条件ではSDSによりファージがダメージを受けたと考えられる。後者のプレートをアルカリフォスファターゼ標識ストレプトアビジンによってアフィニティー染色(特願2005-283992号)した結果、70プラーク中、60プラーク(85%)が陽性であった。この条件におけるエンリッチメントファクター(濃縮率)は212(0.4%→85%)となった。 As measured in the Novagen manual at each phage titer of soft earth Gar method, 1% SDS eluate 0 / ml, DNaseI eluate was 1.5 × 10 4 / ml. Under the former condition, it is considered that the phage was damaged by SDS. As a result of affinity staining of the latter plate with alkaline phosphatase-labeled streptavidin (Japanese Patent Application No. 2005-283992), 60 plaques (85%) out of 70 plaques were positive. The enrichment factor (concentration rate) under these conditions was 212 (0.4% → 85%).

以上のように、RE法により、1%SDSによる溶出より効率よく結合ファージを回収できた。   As described above, by the RE method, bound phages could be recovered more efficiently than elution with 1% SDS.

〔実施例3〕土壌メタゲノムからのRE法によるビオチン酵素遺伝子断片の回収(RE法の第2実施形態)
250μlの5xFRTL17P2/PBST(リガンド結合分子)と上記実施例2の2-2で得られたビーズ(リガンド担持担体)100μgを4℃で一夜混合し、実施例1と同様にして400μlのPBSTで5分3回の洗浄を行った。このビーズを100μlのDNaseI溶液で5分処理して回収したファージを大腸菌BLT5615に感染して増幅し、2ラウンドのパンニングを行った。
[Example 3] Recovery of biotin enzyme gene fragment from soil metagenome by RE method (second embodiment of RE method)
250 μl of 5 × FRTL17P2 / PBST (ligand binding molecule) and 100 μg of the beads (ligand-supporting carrier) obtained in Example 2-2 above were mixed overnight at 4 ° C., and 5 μL with 400 μl of PBST in the same manner as in Example 1. Washing 3 times per minute. The phage recovered by treating these beads with 100 μl of DNaseI solution for 5 minutes was infected with E. coli BLT5615 and amplified, and two rounds of panning were performed.

2ラウンド目で回収された溶出液をプレーティングし、プラークを形成させ、アルカリフォスファターゼ標識ストレプトアビジンを用いてアフィニティー染色(特願2005-283992号)した。結果を図4に示す。図4は、2ラウンド目の陽性プラーク染色パターンを示す。   The eluate collected in the second round was plated to form plaques and affinity stained with alkaline phosphatase-labeled streptavidin (Japanese Patent Application No. 2005-283992). The results are shown in FIG. FIG. 4 shows the positive plaque staining pattern in the second round.

図4に示すように、その結果、8.4%のプラークが染色された。さらに、対応するプラークをチップで回収し、Novagenのマニュアルに従ってプラークPCRを行い、増幅されたDNA断片の塩基配列を調べた。図5は、それぞれの陽性クローンにおける、増幅されたDNA断片の塩基配列によりコードされるアミノ酸配列のアラインメントを示す。なお、図5において、四角で囲った「B」はビオチン結合アミノ酸位置を示す。   As a result, 8.4% of plaques were stained as shown in FIG. Furthermore, the corresponding plaques were collected with a chip and subjected to plaque PCR according to the manual of Novagen, and the base sequence of the amplified DNA fragment was examined. FIG. 5 shows an alignment of amino acid sequences encoded by the base sequence of the amplified DNA fragment in each positive clone. In FIG. 5, “B” surrounded by a square represents a biotin-binding amino acid position.

図5に示すように、いずれも新規なビオチン酵素遺伝子断片のビオチン結合部位を有していることが分かった。即ち、2回のスクリーニングだけでも新規なビオチン酵素断片が容易に10種以上収集できた。   As shown in FIG. 5, it was found that all have a biotin binding site of a novel biotin enzyme gene fragment. That is, more than 10 kinds of new biotin enzyme fragments could be easily collected by only two screenings.

以上の結果から、メタゲノムからRE法により効率よく、目的遺伝子断片が濃縮、回収された。   From the above results, the target gene fragment was efficiently concentrated and recovered from the metagenome by the RE method.

RE法は、ファージディスプレイ法やインビトロディスプレイ法によるインヒビター、酵素遺伝子クローニング、薬物標的同定に利用可能である。   The RE method can be used for inhibitors, enzyme gene cloning, and drug target identification by phage display method or in vitro display method.

図1Aは、従来の溶出方法を示す。FIG. 1A shows a conventional elution method. 図1Bは、RE法を示す。FIG. 1B shows the RE method. 図1Cは、RE法の汎用化を示す。FIG. 1C shows the generalization of the RE method. 図2は、アミロース磁性ビーズをRE法で用いた場合の各ラウンドの増幅後のインサートPCR解析結果(アガロース電気泳動パターン)を示す。FIG. 2 shows the results of insert PCR analysis (agarose electrophoresis pattern) after each round of amplification when amylose magnetic beads are used in the RE method. 図3Aは、表1のクローン(No.1)のアミノ酸配列(配列番号1)の相同性解析の結果のアラインメントを示す。FIG. 3A shows an alignment of the results of homology analysis of the amino acid sequence (SEQ ID NO: 1) of the clone (No. 1) in Table 1. 図3Bは、表1のクローン(No.2)のアミノ酸配列(配列番号2)の相同性解析の結果のアラインメントを示す。FIG. 3B shows an alignment of the results of homology analysis of the amino acid sequence (SEQ ID NO: 2) of the clone (No. 2) in Table 1. 図3Cは、表1のクローン(No.3)のアミノ酸配列(配列番号3)の相同性解析の結果のアラインメントを示す。FIG. 3C shows an alignment of the results of homology analysis of the amino acid sequence (SEQ ID NO: 3) of the clone (No. 3) in Table 1. 図3Dは、表1のクローン(No.4)のアミノ酸配列(配列番号4)の相同性解析の結果のアラインメントを示す。FIG. 3D shows an alignment of the results of homology analysis of the amino acid sequence (SEQ ID NO: 4) of the clone (No. 4) in Table 1. 図3Eは、表1のクローン(No.5)のアミノ酸配列(配列番号5)の相同性解析の結果のアラインメントを示す。FIG. 3E shows an alignment of the results of homology analysis of the amino acid sequence (SEQ ID NO: 5) of the clone (No. 5) in Table 1. 図4は、土壌メタゲノムからRE法でビオチン酵素遺伝子断片取得のためのバイオパンニング、2ラウンド目の陽性プラークのアルカリフォスファターゼ標識ストレプトアビジンによる染色パターンを示す。FIG. 4 shows the biopanning for obtaining biotin enzyme gene fragments from the soil metagenome by the RE method, and the staining pattern of alkaline phosphatase-labeled streptavidin in the second round of positive plaques. 図5は、図4で得たそれぞれの陽性クローンにおける、増幅されたDNA断片の塩基配列によりコードされるアミノ酸配列のアラインメントを示す。FIG. 5 shows an alignment of amino acid sequences encoded by the base sequence of the amplified DNA fragment in each positive clone obtained in FIG.

Claims (8)

リガンドとリガンド結合分子とを結合反応させる工程と、
前記リガンドとリガンド結合分子との複合体を酵素分解に供する工程と、
前記リガンド結合分子を溶出する工程と、
を含み、前記酵素分解によりリガンドからリガンド結合分子を遊離することを特徴とする、リガンド結合分子の溶出方法。
Binding a ligand and a ligand-binding molecule;
Subjecting the complex of the ligand and ligand binding molecule to enzymatic degradation;
Eluting the ligand binding molecule;
And elution of the ligand binding molecule, wherein the ligand binding molecule is released from the ligand by the enzymatic degradation.
上記リガンドが担体に担持されていることを特徴とする、請求項1記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the ligand is supported on a carrier. 上記担体が磁性ビーズであることを特徴とする、請求項2記載の方法。   The method according to claim 2, wherein the carrier is a magnetic bead. 上記リガンド結合分子がディスプレイライブラリーであることを特徴とする、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the ligand binding molecule is a display library. リガンドと担体とを酵素分解可能なリンカーを介して連結したリガンド担持担体とリガンド結合分子とを結合反応させる工程と、
前記リガンド担持担体とリガンド結合分子との複合体を酵素分解に供する工程と、
前記リガンド結合分子を溶出する工程と、
を含み、前記酵素分解により前記担体からリガンドとリガンド結合分子との複合体を遊離することを特徴とする、リガンド結合分子の溶出方法。
A step of binding reaction between a ligand-carrying carrier and a ligand-binding molecule in which a ligand and a carrier are linked via an enzymatically decomposable linker;
Subjecting the complex of the ligand-carrying carrier and ligand-binding molecule to enzymatic degradation;
Eluting the ligand binding molecule;
And releasing a complex of the ligand and the ligand-binding molecule from the carrier by the enzymatic degradation.
上記担体が磁性ビーズであることを特徴とする、請求項5記載の方法。   6. A method according to claim 5, characterized in that the carrier is a magnetic bead. 上記酵素分解可能なリンカーがDNA、RNA及びペプチドから成る群より選択されるものであることを特徴とする、請求項5記載の方法。   6. The method of claim 5, wherein the enzymatically degradable linker is selected from the group consisting of DNA, RNA and peptides. 上記リガンド結合分子がディスプレイライブラリーであることを特徴とする、請求項5記載の方法。   6. The method of claim 5, wherein the ligand binding molecule is a display library.
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