JP2009521209A - In vitro protein synthesis system for membrane proteins comprising apolipoprotein and phospholipid-apolipoprotein particles - Google Patents

In vitro protein synthesis system for membrane proteins comprising apolipoprotein and phospholipid-apolipoprotein particles Download PDF

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ウィースロー クドリッキ
ジュリア フレッチャー
フェデリコ カッツェン
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ライフ テクノロジーズ コーポレーション
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    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P21/00Preparation of peptides or proteins
    • C12P21/02Preparation of peptides or proteins having a known sequence of two or more amino acids, e.g. glutathione
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
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    • C07K14/435Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
    • C07K14/775Apolipopeptides

Abstract

可溶化形態の膜タンパク質を生産するための、インビトロタンパク質合成システム及び方法の提供に関する。幾つかの態様では、本発明はアポリポタンパク質を含むインビトロタンパク質合成システムを使用してタンパク質を合成する方法を提供し、それによりアポリポタンパク質が存在しない場合よりも可溶性タンパク質の収率が向上する。本発明にとり有用なアポリポタンパク質としては、天然のアポリポタンパク質(野生型アポリポタンパク質の変異配列を含む)及び改変アポリポタンパク質が挙げられる。アポリポタンパク質は、脂質と会合した状態又は脂質と会合しない状態で、インビトロタンパク質合成システムに提供することができる。本発明はまた、可溶化形態のタンパク質合成用の組成物及びキットを提供し、当該組成物及びキットはタンパク質翻訳用の細胞抽出物及び1つ以上のアポリポタンパク質生体分子を含む。The present invention relates to the provision of in vitro protein synthesis systems and methods for producing solubilized forms of membrane proteins. In some aspects, the invention provides a method of synthesizing a protein using an in vitro protein synthesis system that includes an apolipoprotein, thereby improving the yield of soluble protein over the absence of apolipoprotein. Apolipoproteins useful for the present invention include natural apolipoproteins (including mutated sequences of wild type apolipoproteins) and modified apolipoproteins. The apolipoprotein can be provided to the in vitro protein synthesis system in a state associated with lipid or in a state not associated with lipid. The invention also provides compositions and kits for protein synthesis in solubilized forms, the compositions and kits comprising a cell extract for protein translation and one or more apolipoprotein biomolecules.

Description

本発明は広義にはインビトロタンパク質合成システム、より詳細には膜タンパク質のインビトロ翻訳システムの提供に関する。   The present invention relates generally to an in vitro protein synthesis system, and more particularly to an in vitro translation system for membrane proteins.

本特許出願は、米国仮特許出願60/721339号(発明の名称:"In vitro Translation Systems for Membrane Proteins that Include Phospholipid−Protein Particles”、2005年9月27日出願)、米国仮特許出願60/724213号(発明の名称:"In vitro Translation Systems for Membrane Proteins that Include Phospholipid−Protein Particles”、2005年10月4日出願)、米国仮特許出願60/815750号、発明の名称:"Cell−Free Protein Synthesis Systems Including Apolipoproteins”、2006年6月21日出願)、及び米国仮特許出願60/815695号、発明の名称:"Cell−Free Protein Synthesis of Membrane Proteins Using Apolipoproteins”、2006年6月21日出願)の優先権を主張し、各々の全開示内容を本願明細書に援用する。   This patent application is a US Provisional Patent Application No. 60/721339 (Title of Invention: “In Vitro Translation Systems for Membrane Proteins that Included Phospholipid-Protein Particles”, filed September 27, 2005), US Provisional Patent Application 60/72. (Title of Invention: “In Vitro Translation Systems for Membrane Proteins that Include Phospholipid-Protein Particles”, filed on Oct. 4, 2005, US Provisional Patent Application No. 60/815750, Celle Fre Systems Inclu ing Apolipoproteins ", filed June 21, 2006), and US Provisional Patent Application No. 60/861595, title of invention:" Cell-Free Protein Synthesis of Membrane Proteins Usage Apolipoproteins ", filed June 21, 2006). All claims are hereby incorporated by reference in their entirety.

配列表
本特許出願はまた、配列表を包含し、その全開示内容を本願明細書に援用する。
Sequence Listing This patent application also includes a Sequence Listing, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference.

加齢関連の障害、自己免疫疾患及び癌などの医学的症状を治療するためのストラテジーは、タンパク質の機能を解明することに大きく依存している。大多数の薬物標的はタンパク質であり、タンパク質薬物標的の大半が膜タンパク質であると考えられている。タンパク質及び特に膜タンパク質を効率的に合成し、その構造及び機能の解析に十分な量を確保することは、疾患に対処できる新薬の開発にとりきわめて重要である。   Strategies for treating medical conditions such as age-related disorders, autoimmune diseases and cancer rely heavily on elucidating the function of proteins. The majority of drug targets are proteins, and the majority of protein drug targets are thought to be membrane proteins. Efficiently synthesizing proteins and especially membrane proteins and securing sufficient amounts for the analysis of their structure and function is extremely important for the development of new drugs that can deal with diseases.

インビトロタンパク質合成システムでは、無細胞抽出物中の核酸鋳型からタンパク質を調製でき、タンパク質の効果的な合成及びそれに続く単離が容易になるため、タンパク質のハイスループットな構造・機能解析が可能となり、薬剤の開発及び探索を加速させる効果が期待できる。   The in vitro protein synthesis system enables protein to be prepared from nucleic acid templates in cell-free extracts, and facilitates efficient protein synthesis and subsequent isolation, enabling high-throughput structural and functional analysis of proteins. The effect of accelerating drug development and search can be expected.

残念なことに、全てのタンパク質が、インビトロ合成システムにおいて、可溶性の形態で合成されるわけではない。膜タンパク質は特に、無細胞翻訳システムで調製した場合には不溶性となることが多く、それらの天然の構造及び活性を解析するためには、変性用の界面活性剤中で当該タンパク質を可溶化し、更にタンパク質の再度のフォールディングを試みる必要がある。これらの試みは煩雑であり、また成功しないことが多い。   Unfortunately, not all proteins are synthesized in soluble form in an in vitro synthesis system. Membrane proteins are often insoluble, especially when prepared with a cell-free translation system, and in order to analyze their natural structure and activity, the proteins are solubilized in denaturing surfactants. In addition, it is necessary to try to fold the protein again. These attempts are cumbersome and often unsuccessful.

Bayburtらは、界面活性剤で可溶化したアポリポタンパク質A1(「Apo A1」)と、リン脂質とを混合したとき、ナノスケールの脂質−タンパク質粒子が即座に形成されることを報告している(非特許文献1)。界面活性剤を透析除去してナノスケールの脂質−タンパク質粒子を得、それを構造解析した結果、Apo A1タンパク質で取り囲まれた脂質二重層が構成されていることが解明された。Bayburt及びSligarは、界面活性剤の存在下で、脂質−タンパク質粒子を形成する際のApo A1と同様に機能するApo A1(「足場タンパク質」)の合成変異体について記載している(非特許文献2、特許文献1及び2、全開示内容を本願明細書に援用する)。これらの研究者は、他の膜タンパク質を界面活性剤で可溶化した際、同じセルフアセンブリ用の界面活性剤ミックスに存在させ、更に透析した場合にそれらがナノディスクの脂質二重層に組み込まれることを解明している。   Bayburt et al. Report that nanoscale lipid-protein particles are formed immediately when a surfactant solubilized apolipoprotein A1 (“Apo A1”) is mixed with phospholipids (see FIG. Non-patent document 1). As a result of dialysis removal of the surfactant to obtain nanoscale lipid-protein particles and structural analysis thereof, it was elucidated that a lipid bilayer surrounded by Apo A1 protein was constituted. Bayburt and Sligar describe a synthetic variant of Apo A1 (“scaffold protein”) that functions similarly to Apo A1 in the formation of lipid-protein particles in the presence of a surfactant (Non-Patent Literature). 2, Patent Documents 1 and 2, the entire disclosure is incorporated herein by reference). These researchers found that when other membrane proteins were solubilized with surfactants, they were present in the same self-assembly surfactant mix, and when further dialyzed, they were incorporated into the lipid bilayer of the nanodisc. Is elucidated.

しかしながら、可溶化形態の膜タンパク質を調製するこの技術は未だ、セルフアセンブリ用の界面活性剤ミックス中でナノディスク成分と結合させる前に膜タンパク質を精製し、可溶化するための更なる工夫を必要としている。これらの方法では、特定のタンパク質を個々に区別する必要があり、時間を要し、操作が煩雑で、しばしばタンパク質機能に影響を及ぼしうる過激な変性剤の使用が必要となる場合もある。すなわち、膜タンパク質をインビトロシステムで簡便に発現させるための方法を開発し、可溶性の、天然の形態の、又は実質的に精製されたが若しくはより簡便な精製方法を使用して迅速に精製できる形態のタンパク質を調製することに対するニーズが存在する。   However, this technique for preparing solubilized forms of membrane proteins still requires further ingenuity to purify and solubilize membrane proteins prior to combining with nanodisc components in a self-assembly surfactant mix. It is said. These methods require specific proteins to be individually distinguished, time consuming, cumbersome and often require the use of radical denaturants that can affect protein function. That is, a method has been developed for the convenient expression of membrane proteins in an in vitro system, soluble, natural form, or a form that can be rapidly purified using substantially purified or simpler purification methods. There is a need to prepare a protein of

米国特許第7048949号US Pat. No. 7,048,949 米国特許出願公開第2005/0182243号US Patent Application Publication No. 2005/0182243 Bayburt,T.H.,Carlson,J.W.,and Sligar,S.G.(1998)”Reconstitution and Imaging of a Membrane Protein in a Nanometer−Sized Phospholipid Bilayer.”Journal of Structural Biology,123,37−44.Bayburt, T .; H. Carlson, J .; W. , And Sligar, S. G. (1998) “Restitution and Imaging of a Membrane Protein in a Nanometer—Sized Phospholipid Bilayer.” Journal of Structural Biology, 123, 37-44. Civjan,N.R.,Bayburt,T.H.,Schuler,M.A.,and Sligar,S.G.(2003)"Direct Solubilization of Heterologously Expressed Membrane Proteins by Incorporation into Nanoscale Lipid Bilayers.”BioTechniques,35,556−563Civjan, N .; R. Bayburt, T .; H. Schuler, M .; A. , And Sligar, S. G. (2003) "Direct Solubilization of Heterologously Expressed Membrane Proteins by Incorporation into Nanolipid Lipiders," BioTechniques, 356, 556.

本発明は、アポリポタンパク質(改変アポリポタンパク質及び天然のアポリポタンパク質の変異型を含む)を含んでなる無細胞インビトロ合成システムにおいてタンパク質を合成するための効率的なシステム及び方法の提供に関する。その様々な態様及び実施形態では、本発明は、無細胞システムにおいて可溶化形態の膜タンパク質を合成するための効率的なシステム及び方法の提供に関する。   The present invention relates to the provision of efficient systems and methods for synthesizing proteins in a cell-free in vitro synthesis system comprising apolipoproteins (including modified apolipoproteins and variants of natural apolipoproteins). In its various aspects and embodiments, the present invention relates to the provision of an efficient system and method for synthesizing solubilized forms of membrane proteins in a cell-free system.

本発明の一態様は、インビトロで目的タンパク質を合成する方法の提供に関し、当該方法は、アポリポタンパク質を含有するインビトロタンパク質合成システムに当該目的タンパク質をコードする核酸鋳型を添加し、当該インビトロタンパク質合成システムをインキュベートして目的タンパク質を合成することを含んでなる。幾つかの好ましい実施形態では、当該目的タンパク質は可溶化形態において合成される。幾つかの好ましい実施形態では、本発明の方法を用いて翻訳される目的タンパク質は膜タンパク質である。   One embodiment of the present invention relates to provision of a method for synthesizing a target protein in vitro. The method includes adding a nucleic acid template encoding the target protein to an in vitro protein synthesis system containing an apolipoprotein, and the in vitro protein synthesis system. And synthesizing the target protein. In some preferred embodiments, the protein of interest is synthesized in solubilized form. In some preferred embodiments, the protein of interest translated using the method of the invention is a membrane protein.

例えば、本発明の方法で使用するアポリポタンパク質は、いかなるアポリポタンパク質であってもよく、アポリポタンパク質A−I、アポリポタンパク質A−II、アポリポタンパク質A−IV、アポリポタンパク質A−V、アポリポタンパク質B−100、アポリポタンパク質B−48、アポリポタンパク質C−I、アポリポタンパク質C−II、アポリポタンパク質C−III、アポリポタンパク質D、アポリポタンパク質E、アポリポタンパク質H、リポタンパク質(a)、アポリフォリン(Apoliphorin)I、アポリフォリンII又はアポリフォリンIII、上述したアポリポタンパク質のあらゆる変異体、又は、天然のアポリポタンパク質の1つ以上のドメインの配列若しくはそれらに実質的に相同な配列を使用して改変されるアポリポタンパク質が挙げられるが、これらに限定されない。   For example, the apolipoprotein used in the method of the present invention may be any apolipoprotein, such as apolipoprotein AI, apolipoprotein A-II, apolipoprotein A-IV, apolipoprotein AV, apolipoprotein B- 100, apolipoprotein B-48, apolipoprotein C-I, apolipoprotein C-II, apolipoprotein C-III, apolipoprotein D, apolipoprotein E, apolipoprotein H, lipoprotein (a), apoliphorin I, Modified using apoliphorin II or apoliphorin III, any variant of the apolipoprotein described above, or the sequence of one or more domains of a natural apolipoprotein or sequences substantially homologous thereto. Apolipoprotein include, but are not limited to.

本発明の幾つかの実施形態は、アポリポタンパク質の少なくとも15の一連のアミノ酸を有する、70%以上のアミノ酸配列同一性を有するアポリポタンパク質変異体又は改変アポリポタンパク質の使用に関し、かかるタンパク質としては、限定されないが、アポリポタンパク質A−I、アポリポタンパク質A−II、アポリポタンパク質A−IV、アポリポタンパク質A−V、アポリポタンパク質B−100、アポリポタンパク質B−48、アポリポタンパク質C−I、アポリポタンパク質C−II、アポリポタンパク質C−III、アポリポタンパク質D、アポリポタンパク質E、アポリポタンパク質H、リポタンパク質(a)、アポリフォリンI、アポリフォリンII又はアポリフォリンIIIが挙げられる。   Some embodiments of the present invention relate to the use of an apolipoprotein variant or modified apolipoprotein having at least 15 amino acid sequence identities having at least 15 series of amino acids of the apolipoprotein, such proteins being limited Apolipoprotein AI, apolipoprotein A-II, apolipoprotein A-IV, apolipoprotein AV, apolipoprotein B-100, apolipoprotein B-48, apolipoprotein CI, apolipoprotein C-II , Apolipoprotein C-III, apolipoprotein D, apolipoprotein E, apolipoprotein H, lipoprotein (a), apoliphorin I, apoliphorin II or apoliphorin III.

本発明の幾つかの実施形態は、アポリポタンパク質の螺旋形ドメインの少なくとも10の一連のアミノ酸を有する、90%以上のアミノ酸配列同一性を有するアポリポタンパク質変異体又は改変アポリポタンパク質の使用に関し、かかるタンパク質としては、限定されないが、アポリポタンパク質A−I、アポリポタンパク質A−II、アポリポタンパク質A−IV、アポリポタンパク質A−V、アポリポタンパク質B−100、アポリポタンパク質B−48、アポリポタンパク質C−I、アポリポタンパク質C−II、アポリポタンパク質C−III、アポリポタンパク質D、アポリポタンパク質E、アポリポタンパク質H、リポタンパク質(a)、アポリフォリンI、アポリフォリンII又はアポリフォリンIIIが挙げられる。   Some embodiments of the invention relate to the use of an apolipoprotein variant or modified apolipoprotein having 90% or more amino acid sequence identity, having at least 10 series of amino acids of the helical domain of the apolipoprotein. Examples include, but are not limited to, apolipoprotein AI, apolipoprotein A-II, apolipoprotein A-IV, apolipoprotein A-V, apolipoprotein B-100, apolipoprotein B-48, apolipoprotein CI, apolipoprotein Examples include protein C-II, apolipoprotein C-III, apolipoprotein D, apolipoprotein E, apolipoprotein H, lipoprotein (a), apoliphorin I, apoliphorin II or apoliphorin III.

インビトロ合成システムに添加されるアポリポタンパク質は、野生型アポリポタンパク質のアミノ酸配列に対して1つ以上のアミノ酸の欠失、挿入又は置換を行い、アミノ酸配列を修飾してもよい。インビトロ合成システムに添加されるアポリポタンパク質は、1つ以上の化学的若しくは酵素的修飾を有してもよい。幾つかの実施形態では、インビトロ合成システムに添加されるアポリポタンパク質は、ラベル又はタグを(例えばペプチドタグ)含んでなる。   The apolipoprotein added to the in vitro synthesis system may be modified by performing deletion, insertion or substitution of one or more amino acids on the amino acid sequence of the wild-type apolipoprotein. The apolipoprotein added to the in vitro synthesis system may have one or more chemical or enzymatic modifications. In some embodiments, the apolipoprotein added to the in vitro synthesis system comprises a label or tag (eg, a peptide tag).

幾つかの好ましい実施形態では、本発明の方法を用いて翻訳される目的タンパク質は膜タンパク質であり、インビトロタンパク質合成システムをインキュベートすることにより、アポリポタンパク質の非存在下でタンパク質を翻訳する場合よりも多量の目的タンパク質が可溶化形態で合成される。幾つかの好ましい実施形態では、本発明の方法を用いて翻訳される目的タンパク質は膜タンパク質であり、インビトロタンパク質合成システムをインキュベートすることにより、アポリポタンパク質の非存在下で目的タンパク質を翻訳した場合よりも、合成された全ての目的タンパク質に対してより高いパーセンテージで目的の可溶性タンパク質が得られる。   In some preferred embodiments, the protein of interest translated using the methods of the invention is a membrane protein, and by incubating an in vitro protein synthesis system, rather than translating the protein in the absence of apolipoprotein. A large amount of target protein is synthesized in solubilized form. In some preferred embodiments, the target protein translated using the methods of the present invention is a membrane protein, and by incubating an in vitro protein synthesis system, the target protein is translated in the absence of apolipoprotein. Also, the desired soluble protein is obtained in a higher percentage with respect to all synthesized target proteins.

本発明の方法の幾つかの実施形態では、アポリポタンパク質の存在下での目的タンパク質の合成の後、目的タンパク質はアポリポタンパク質と共に会合する。幾つかの実施形態では、アポリポタンパク質の存在下でインビトロ合成した目的タンパク質は、アポリポタンパク質と共単離する。   In some embodiments of the methods of the invention, after synthesis of the protein of interest in the presence of the apolipoprotein, the protein of interest is associated with the apolipoprotein. In some embodiments, the protein of interest synthesized in vitro in the presence of apolipoprotein is co-isolated with the apolipoprotein.

本発明の方法の幾つかの実施形態では、インビトロタンパク質合成システムで提供されるアポリポタンパク質は、リン脂質−アポリポタンパク質粒子として存在する。本発明の方法の幾つかの実施形態では、インビトロタンパク質合成システムにおけるアポリポタンパク質はリン脂質−アポリポタンパク質粒子として存在し、当該システムで合成される目的タンパク質はリン脂質−アポリポタンパク質粒子と会合する。幾つかの好ましい実施形態では、リン脂質−アポリポタンパク質粒子を含むインビトロ反応において、合成される目的タンパク質は、リン脂質−アポリポタンパク質粒子と共に単離できる。   In some embodiments of the methods of the invention, the apolipoprotein provided in the in vitro protein synthesis system is present as phospholipid-apolipoprotein particles. In some embodiments of the methods of the invention, the apolipoprotein in the in vitro protein synthesis system is present as phospholipid-apolipoprotein particles, and the target protein synthesized in the system is associated with the phospholipid-apolipoprotein particles. In some preferred embodiments, in an in vitro reaction involving phospholipid-apolipoprotein particles, the protein of interest synthesized can be isolated along with the phospholipid-apolipoprotein particles.

本発明の幾つかの実施形態では、当該方法は更に、インビトロ合成混合物から目的タンパク質を単離することを含んでなる。当該単離は、例えば、目的タンパク質の一部であるペプチドタグを用いて行ってもよく、又はインビトロタンパク質合成反応において得られるアポリポタンパク質の一部であるペプチドタグを用いて行ってもよい。   In some embodiments of the invention, the method further comprises isolating the protein of interest from an in vitro synthesis mixture. The isolation may be performed using, for example, a peptide tag that is a part of the target protein, or may be performed using a peptide tag that is a part of the apolipoprotein obtained in the in vitro protein synthesis reaction.

別の態様では、本発明は細胞抽出物及びアポリポタンパク質を含んでなるインビトロタンパク質合成システムの提供に関する。タンパク質合成機構の構成要素を含有する細胞抜粋は従来技術において公知で、原核若しくは真核生物細胞由来であってもよい。本発明の方法で使用するアポリポタンパク質はいかなるアポリポタンパク質であってもよく、限定されないが、本明細書に記載のアポリポタンパク質A−I、アポリポタンパク質A−II、アポリポタンパク質A−IV、アポリポタンパク質A−V、アポリポタンパク質B−100、アポリポタンパク質B−48、アポリポタンパク質C−I、アポリポタンパク質C−II、アポリポタンパク質C−III、アポリポタンパク質D、アポリポタンパク質E、アポリポタンパク質H、リポタンパク質(a)、アポリフォリン(Apoliphorin)I、アポリフォリンII又はアポリフォリンIII、上述したアポリポタンパク質のあらゆる変異体、又は、天然のアポリポタンパク質の1つ以上のドメインの配列若しくはそれらに実質的に相同な配列を使用して改変されるアポリポタンパク質が挙げられる。   In another aspect, the present invention relates to providing an in vitro protein synthesis system comprising a cell extract and an apolipoprotein. Cell extracts containing components of the protein synthesis machinery are known in the prior art and may be derived from prokaryotic or eukaryotic cells. The apolipoprotein used in the method of the present invention may be any apolipoprotein, including, but not limited to, apolipoprotein AI, apolipoprotein A-II, apolipoprotein A-IV, apolipoprotein A described herein. -V, apolipoprotein B-100, apolipoprotein B-48, apolipoprotein CI, apolipoprotein C-II, apolipoprotein C-III, apolipoprotein D, apolipoprotein E, apolipoprotein H, lipoprotein (a) Apoliphorin I, apoliphorin II or apoliphorin III, any variant of the apolipoprotein described above, or the sequence of one or more domains of a natural apolipoprotein or substantially Apolipoprotein modified using the sequences and the like.

インビトロ合成システムにおいて得られるアポリポタンパク質は修飾若しくは誘導体化されたアポリポタンパク質であってもよく、当該修飾若しくは誘導体化されたアポリポタンパク質は1つ以上の化学的修飾がなされている。インビトロ合成システムで提供されるアポリポタンパク質はタグ又はラベルを含んでなってもよい。   The apolipoprotein obtained in the in vitro synthesis system may be a modified or derivatized apolipoprotein, and the modified or derivatized apolipoprotein has one or more chemical modifications. The apolipoprotein provided in the in vitro synthesis system may comprise a tag or label.

インビトロタンパク質合成システムは好ましくは、エネルギーをタンパク質合成に提供するための1つ以上の化学エネルギー供給源を含んでなる。当該エネルギー供給源の非限定的な例としては、ヌクレオチド(例えばATP又はGTP)、解糖中間体、リン酸化された化合物及びエネルギーを発生させる酵素)である。本発明のインビトロタンパク質合成システムは更に、遊離アミノ酸、塩、緩衝化合物、酵素、阻害薬又は補因子を含んでなってもよい。   In vitro protein synthesis systems preferably comprise one or more chemical energy sources for providing energy to protein synthesis. Non-limiting examples of such energy sources are nucleotides (eg ATP or GTP), glycolytic intermediates, phosphorylated compounds and enzymes that generate energy. The in vitro protein synthesis system of the present invention may further comprise free amino acids, salts, buffer compounds, enzymes, inhibitors or cofactors.

インビトロタンパク質合成システムは、1つ以上の核酸鋳型を更に含んでなってもよい。当該核酸鋳型は、DNA鋳型又はRNA鋳型であってもよく、インビトロ合成しようとするいかなる目的タンパク質をコードしてもよい。インビトロタンパク質合成システムに存在する核酸鋳型は、複数の目的タンパク質をコードしてもよい。例えば、IVPSシステムの核酸鋳型は、固体支持体(例えばビーズ、マトリックス、チップ、アレイ、膜、シート、ディッシュ又はプレート)に結合させてもよい。   The in vitro protein synthesis system may further comprise one or more nucleic acid templates. The nucleic acid template may be a DNA template or an RNA template, and may encode any target protein to be synthesized in vitro. A nucleic acid template present in an in vitro protein synthesis system may encode multiple proteins of interest. For example, the nucleic acid template of the IVPS system may be bound to a solid support (eg, a bead, matrix, chip, array, membrane, sheet, dish or plate).

本発明のインビトロタンパク質合成システムは、1つ以上の界面活性剤又は1つ以上の脂質(例えば1つ以上のリン脂質)を更に含んでなってもよい。幾つかの例示的実施形態では、本発明のインビトロ合成システムは、1つ以上の脂質と会合したアポリポタンパク質を含んでなってもよい。幾つかの例示的実施形態において、本発明のインビトロ合成システムは、リン脂質−アポリポタンパク質粒子中の1つ以上のリン脂質と会合したアポリポタンパク質を含んでなる。これらの実施形態では、好ましくはインビトロ合成システムにおいて合成される目的タンパク質は、リン脂質−アポリポタンパク質粒子と会合体を形成する。好ましい実施形態では、インビトロ合成システムにおいて合成される目的タンパク質は、リン脂質−アポリポタンパク質粒子と共に単離できる。   The in vitro protein synthesis system of the present invention may further comprise one or more surfactants or one or more lipids (eg, one or more phospholipids). In some exemplary embodiments, the in vitro synthesis system of the invention may comprise an apolipoprotein associated with one or more lipids. In some exemplary embodiments, the in vitro synthesis system of the invention comprises an apolipoprotein associated with one or more phospholipids in a phospholipid-apolipoprotein particle. In these embodiments, the protein of interest, preferably synthesized in an in vitro synthesis system, forms an aggregate with phospholipid-apolipoprotein particles. In a preferred embodiment, the protein of interest synthesized in an in vitro synthesis system can be isolated with phospholipid-apolipoprotein particles.

更に他の態様では、本発明はインビトロでタンパク質を合成方法の提供に関し、詳細には当該方法は、インビトロ合成システムに、アポリポタンパク質をコードする核酸構築物と、目的タンパク質をコードする核酸構築物を添加し、インビトロタンパク質合成システムをインキュベートし、アポリポタンパク質及び目的タンパク質を合成することを含んでなる。幾つかの好ましい実施形態では、当該目的タンパク質は可溶化形態で合成される。幾つかの好ましい実施形態では、当該目的タンパク質は膜タンパク質である。   In yet another aspect, the present invention relates to providing a method for synthesizing a protein in vitro, and in particular, the method comprises adding a nucleic acid construct encoding an apolipoprotein and a nucleic acid construct encoding a protein of interest to an in vitro synthesis system. Incubating an in vitro protein synthesis system to synthesize an apolipoprotein and a protein of interest. In some preferred embodiments, the protein of interest is synthesized in a solubilized form. In some preferred embodiments, the protein of interest is a membrane protein.

幾つかの実施形態では、アポリポタンパク質は第1の核酸構築物に提供され、目的タンパク質は第2の核酸構築物に提供される。本発明の本態様の他の実施形態では、アポリポタンパク質をコードする配列及び目的タンパク質をコードする配列は、同じ核酸構築物上に提供される。アポリポタンパク質をコードする配列、及び目的タンパク質をコードする配列を含むDNA構築物は、2つの遺伝子配列のためのプロモータを別個に有し、及び/又は2つの遺伝子配列との間にIRES配列を有してもよい。   In some embodiments, the apolipoprotein is provided in a first nucleic acid construct and the protein of interest is provided in a second nucleic acid construct. In other embodiments of this aspect of the invention, the sequence encoding the apolipoprotein and the sequence encoding the protein of interest are provided on the same nucleic acid construct. A DNA construct comprising a sequence encoding an apolipoprotein and a sequence encoding a protein of interest has a separate promoter for the two gene sequences and / or has an IRES sequence between the two gene sequences May be.

これらの本発明の態様では、アポリポタンパク質をコードする核酸構築物は、いかなるアポリポタンパク質もコードしてもよく、例えば、本願明細書に記載の、アポリポタンパク質A−I、アポリポタンパク質A−II、アポリポタンパク質A−IV、アポリポタンパク質A−V、アポリポタンパク質B−100、アポリポタンパク質B−48、アポリポタンパク質C−I、アポリポタンパク質C−II、アポリポタンパク質C−III、アポリポタンパク質D、アポリポタンパク質E、アポリポタンパク質H、リポタンパク質(a)、アポリフォリンI、アポリフォリンII若しくはアポリフォリンIII、又は、アポリポタンパク質A−I、アポリポタンパク質A−II、アポリポタンパク質A−IV、アポリポタンパク質A−V、アポリポタンパク質B−100、アポリポタンパク質B−48、アポリポタンパク質C−I、アポリポタンパク質C−II、アポリポタンパク質C−III、アポリポタンパク質D、アポリポタンパク質E、アポリポタンパク質H、リポタンパク質(a)、アポリフォリンI、アポリフォリンII若しくはアポリフォリンIIIの変異体、これらのアポリポタンパク質のあらゆる変異体、又は天然のアポリポタンパク質との実質的な相同性を有する1つ以上のドメインを有する改変アポリポタンパク質が挙げられる。   In these aspects of the invention, the nucleic acid construct encoding an apolipoprotein may encode any apolipoprotein, eg, apolipoprotein AI, apolipoprotein A-II, apolipoprotein described herein. A-IV, apolipoprotein AV, apolipoprotein B-100, apolipoprotein B-48, apolipoprotein CI, apolipoprotein C-II, apolipoprotein C-III, apolipoprotein D, apolipoprotein E, apolipoprotein H, lipoprotein (a), apoliphorin I, apoliphorin II or apoliphorin III, or apolipoprotein AI, apolipoprotein A-II, apolipoprotein A-IV, apolipoprotein AV, apo Poprotein B-100, apolipoprotein B-48, apolipoprotein C-I, apolipoprotein C-II, apolipoprotein C-III, apolipoprotein D, apolipoprotein E, apolipoprotein H, lipoprotein (a), apoliphorin I , Variants of apoliphorin II or apoliphorin III, any variant of these apolipoproteins, or modified apolipoproteins having one or more domains with substantial homology to native apolipoproteins.

アポリポタンパク質をコードする当該核酸構築物は、野生型アポリポタンパク質のアミノ酸配列を修飾したアミノ酸配列を有する、アポリポタンパク質をコードしてもよい。幾つかの実施形態では、アポリポタンパク質又はアポリポタンパク質変異体をコードする核酸構築物は、アポリポタンパク質配列に融合するタグ配列をコードする。   The nucleic acid construct encoding an apolipoprotein may encode an apolipoprotein having an amino acid sequence obtained by modifying the amino acid sequence of a wild-type apolipoprotein. In some embodiments, the nucleic acid construct encoding an apolipoprotein or apolipoprotein variant encodes a tag sequence that is fused to the apolipoprotein sequence.

幾つかの好ましい実施形態では、本発明の方法を用いて翻訳される目的タンパク質は膜タンパク質であり、インビトロタンパク質合成システムをインキュベートした後で合成される可溶化形態の目的タンパク質の量は、同じ反応でアポリポタンパク質の翻訳の非存在下で翻訳される目的タンパク質の量よりも大きい。幾つかの好ましい実施形態では、本発明の方法を用いて翻訳される目的タンパク質は膜タンパク質であり、インビトロタンパク質合成システムをインキュベートすることにより、同じ反応でアポリポタンパク質の翻訳の非存在下で目的タンパク質を翻訳した場合よりも、目的の可溶性タンパク質が、目的タンパク質の全量に対するパーセンテージが高い状態で合成される。   In some preferred embodiments, the protein of interest translated using the method of the invention is a membrane protein and the amount of solubilized form of the protein of interest synthesized after incubating the in vitro protein synthesis system is the same reaction. Greater than the amount of target protein translated in the absence of apolipoprotein translation. In some preferred embodiments, the protein of interest translated using the methods of the invention is a membrane protein, and in the absence of apolipoprotein translation in the same reaction by incubating an in vitro protein synthesis system. The target soluble protein is synthesized in a higher percentage relative to the total amount of the target protein than when translated.

幾つかの実施形態では、本発明のインビトロタンパク質合成システムは、目的タンパク質をコードする1つ以上の核酸構築物、及び1つ以上の脂質(例えば1つ以上のリン脂質)を含むアポリポタンパク質を含んでなる。幾つかの実施形態では、本発明の方法は可溶化形態の目的タンパク質を合成する方法に関し、当該方法は、1つ以上の脂質を含むインビトロ合成システムに、アポリポタンパク質をコードする核酸構築物及び目的タンパク質をコードする核酸構築物を添加することと、インビトロタンパク質合成システムをインキュベートし、リン脂質−アポリポタンパク質粒子と、当該アポリポタンパク質粒子と会合した目的タンパク質を合成することを含んでなる。これらの方法では、アポリポタンパク質をコードする核酸配列は、目的タンパク質をコードする配列と同じ核酸分子上に存在してもよく、又は、インビトロタンパク質合成反応において合成されるアポリポタンパク質及び目的タンパク質をコードする配列は、別個の核酸分子上に存在してもよい。   In some embodiments, an in vitro protein synthesis system of the invention comprises an apolipoprotein comprising one or more nucleic acid constructs encoding a protein of interest and one or more lipids (eg, one or more phospholipids). Become. In some embodiments, the methods of the invention relate to a method of synthesizing a solubilized form of a target protein, the method comprising, in an in vitro synthesis system comprising one or more lipids, a nucleic acid construct encoding the apolipoprotein and the target protein And incubating an in vitro protein synthesis system to synthesize phospholipid-apolipoprotein particles and a target protein associated with the apolipoprotein particles. In these methods, the nucleic acid sequence encoding the apolipoprotein may be present on the same nucleic acid molecule as the sequence encoding the target protein, or encodes the apolipoprotein and target protein synthesized in an in vitro protein synthesis reaction. The sequence may be present on a separate nucleic acid molecule.

これらの本発明の態様の幾つかの実施形態では、当該方法は更に、インビトロ合成混合物から目的タンパク質を単離することを含んでなる。当該単離は、例えばアポリポタンパク質又は目的タンパク質の配列中に組み込んだタグと結合するアフィニティ試薬を用いて実施できる。   In some embodiments of these aspects of the invention, the method further comprises isolating the protein of interest from an in vitro synthesis mixture. The isolation can be performed using, for example, an affinity reagent that binds to a tag incorporated in the sequence of the apolipoprotein or the target protein.

更なる態様では、本発明はまた、細胞抽出物、アポリポタンパク質をコードする核酸鋳型、及び目的タンパク質をコードする核酸鋳型を含んでなるインビトロタンパク質合成システムの提供に関する。ある特定の実施形態では、本発明には、細胞抽出物、アポリポタンパク質をコードする第1の核酸分子、及び目的タンパク質をコードする第2の核酸分子を含んでなるインビトロタンパク質合成システムが包含される。他の実施形態では、細胞抽出物、並びにアポリポタンパク質及び目的タンパク質をコードする核酸鋳型を含んでなるインビトロタンパク質合成システムに関する。   In a further aspect, the present invention also relates to providing an in vitro protein synthesis system comprising a cell extract, a nucleic acid template encoding an apolipoprotein, and a nucleic acid template encoding a protein of interest. In certain embodiments, the invention includes an in vitro protein synthesis system comprising a cell extract, a first nucleic acid molecule encoding an apolipoprotein, and a second nucleic acid molecule encoding a protein of interest. . In another embodiment, the invention relates to an in vitro protein synthesis system comprising a cell extract and a nucleic acid template encoding an apolipoprotein and a protein of interest.

本発明のインビトロシステムにおいて、使用する核酸鋳型によってコードされるアポリポタンパク質はいかなるアポリポタンパク質でもよく、本発明の方法で使用するアポリポタンパク質は、いかなるアポリポタンパク質でもよく、限定されないが例えば、本願明細書に記載の、アポリポタンパク質A−I、アポリポタンパク質A−II、アポリポタンパク質A−IV、アポリポタンパク質A−V、アポリポタンパク質B−100、アポリポタンパク質B−48、アポリポタンパク質C−I、アポリポタンパク質C−II、アポリポタンパク質C−III、アポリポタンパク質D、アポリポタンパク質E、アポリポタンパク質H、リポタンパク質(a)、アポリフォリンI、アポリフォリンII若しくはアポリフォリンIII、これらのアポリポタンパク質のあらゆる変異体、又は天然のアポリポタンパク質に対して実質的な相同性を有する1つ以上のドメインを有する改変アポリポタンパク質が挙げられる。   In the in vitro system of the present invention, the apolipoprotein encoded by the nucleic acid template to be used may be any apolipoprotein, and the apolipoprotein used in the method of the present invention may be any apolipoprotein, for example, but not limited thereto. Apolipoprotein AI, apolipoprotein A-II, apolipoprotein A-IV, apolipoprotein AV, apolipoprotein B-100, apolipoprotein B-48, apolipoprotein CI, apolipoprotein C-II Apolipoprotein C-III, apolipoprotein D, apolipoprotein E, apolipoprotein H, lipoprotein (a), apoliphorin I, apoliphorin II or apoliphorin III, these apo All variants of lipoproteins, or modified apolipoprotein having one or more domains having substantial homology may be mentioned to the native apolipoproteins.

本発明に係る方法及びインビトロ合成システムにおいて使用する核酸構築物によってコードされるアポリポタンパク質配列は、天然又は野生型配列を修飾した配列であってもよく、野生型アポリポタンパク質配列に1つ以上の欠失、変異又は付加を施した配列であってもよい。アポリポタンパク質をコードする構築物はまた、アポリポタンパク質配列とインフレームの形で融合するアミノ酸タグをコードしてもよい。アポリポタンパク質をコードする核酸鋳型は、DNA鋳型又はRNA鋳型であってもよい。アポリポタンパク質をコードする核酸鋳型は、固体支持体(例えばビーズ、マトリックス、チップ、アレイ、膜、シート、ディッシュ又はプレート)と結合していてもよい。   The apolipoprotein sequence encoded by the nucleic acid construct used in the method and in vitro synthesis system according to the present invention may be a sequence modified from a natural or wild type sequence, and one or more deletions in the wild type apolipoprotein sequence. The sequence may be mutated or added. A construct encoding an apolipoprotein may also encode an amino acid tag that is fused in-frame with the apolipoprotein sequence. The nucleic acid template encoding an apolipoprotein may be a DNA template or an RNA template. A nucleic acid template encoding an apolipoprotein may be bound to a solid support (eg, a bead, matrix, chip, array, membrane, sheet, dish or plate).

目的タンパク質をコードする核酸鋳型は、DNA鋳型又はRNA鋳型であってもよく、いかなる目的タンパク質をコードしてもよく、限定されないが例えば、酵素、構造蛋白質、輸送タンパク質、ホルモン、成長因子、阻害剤又は活性剤などが挙げられる。幾つかの好ましい実施形態では、本発明の方法を用いて翻訳される目的タンパク質は膜タンパク質である。目的タンパク質をコードする構築物はまた、目的タンパク質の配列とインフレームで融合するアミノ酸タグをコードしてもよい。   The nucleic acid template encoding the target protein may be a DNA template or an RNA template, and may encode any target protein, such as, but not limited to, enzymes, structural proteins, transport proteins, hormones, growth factors, inhibitors Or an activator etc. are mentioned. In some preferred embodiments, the protein of interest translated using the method of the invention is a membrane protein. The construct encoding the protein of interest may also encode an amino acid tag that fuses in-frame with the sequence of the protein of interest.

本発明のインビトロタンパク質合成システムに存在させる核酸構築物は、複数の目的タンパク質をコードしてもよい。目的タンパク質をコードする核酸鋳型は、固体支持体(例えばビーズ、マトリックス、チップ、アレイ、膜、シート、ディッシュ又はプレート)と結合していてもよい。   The nucleic acid construct present in the in vitro protein synthesis system of the present invention may encode a plurality of target proteins. The nucleic acid template encoding the protein of interest may be bound to a solid support (eg, a bead, matrix, chip, array, membrane, sheet, dish or plate).

本発明のインビトロ合成システムに存在する単一の核酸構築物上に、アポリポタンパク質及び目的タンパク質がコードされてもよい。これらの実施形態では、本発明は細胞抽出物、エネルギー源、アポリポタンパク質をコードする核酸鋳型、アポリポタンパク質及び目的タンパク質をコードする核酸鋳型を含んでなるインビトロタンパク質合成システムの提供に関する。   The apolipoprotein and the protein of interest may be encoded on a single nucleic acid construct present in the in vitro synthesis system of the present invention. In these embodiments, the present invention relates to providing an in vitro protein synthesis system comprising a cell extract, an energy source, a nucleic acid template encoding an apolipoprotein, and a nucleic acid template encoding an apolipoprotein and a protein of interest.

本発明のインビトロタンパク質合成システムは、1つ以上の化学的エネルギー供給源、遊離アミノ酸、塩、酵素、阻害剤又は補因子を更に含んでなってもよい。本発明のインビトロタンパク質合成システムは更に、1つ以上の界面活性剤又は1つ以上の脂質(例えば1つ以上のリン脂質)を含んでなってもよい。   The in vitro protein synthesis system of the present invention may further comprise one or more chemical energy sources, free amino acids, salts, enzymes, inhibitors or cofactors. The in vitro protein synthesis system of the present invention may further comprise one or more surfactants or one or more lipids (eg, one or more phospholipids).

本発明はまたキット提供に関し、当該キットは、細胞抽出物及び1つ以上のアポリポタンパク質、又はアポリポタンパク質をコードする1つ以上の核酸を含んでなる。当該キットは更に、1つ以上のアミノ酸溶液、1つ以上のバッファ、1つ以上の塩、1つ以上のヌクレオチド、1つ以上の酵素、1つ以上の阻害剤、1つ以上のエネルギー源、1つ以上の脂質、1つ以上の界面活性剤、1つ以上の核酸ベクター又は1つ以上の核酸構築物のうちの1つ以上を任意に含んでなってもよい。   The present invention also relates to providing a kit, the kit comprising a cell extract and one or more apolipoproteins or one or more nucleic acids encoding apolipoproteins. The kit further includes one or more amino acid solutions, one or more buffers, one or more salts, one or more nucleotides, one or more enzymes, one or more inhibitors, one or more energy sources, Optionally, it may comprise one or more of one or more lipids, one or more surfactants, one or more nucleic acid vectors or one or more nucleic acid constructs.

本発明のキットの一実施形態では、当該キットはインビトロタンパク質合成用に構成され、細胞抽出物及び1つ以上のアポリポタンパク質を含んでなる。当該アポリポタンパク質は細胞抽出物中に存在してもよく、又は固体若しくは溶液として別個に準備してもよい。本発明の多くの別の実施形態は、細胞抽出物及びアポリポタンパク質をコードする1つ以上の核酸構築物の提供に関する。当該核酸構築物はRNA構築物又はDNA構築物であってもよく、固体(親油化品など)、又は溶液として準備してもよい。   In one embodiment of the kit of the invention, the kit is configured for in vitro protein synthesis and comprises a cell extract and one or more apolipoproteins. The apolipoprotein may be present in the cell extract or may be prepared separately as a solid or solution. Many other embodiments of the invention relate to providing one or more nucleic acid constructs encoding cell extracts and apolipoproteins. The nucleic acid construct may be an RNA construct or a DNA construct, and may be prepared as a solid (such as a lipophilic product) or a solution.

本発明のキットの別の実施形態では、当該キットはインビトロタンパク質合成用に構成され、細胞抽出物及び1つ以上のリン脂質−アポリポタンパク質粒子組成物を含んでなる。リン脂質−アポリポタンパク質粒子組成物は、細胞抽出物中に存在してもよく、又は別個に準備してもよい。   In another embodiment of the kit of the invention, the kit is configured for in vitro protein synthesis and comprises a cell extract and one or more phospholipid-apolipoprotein particle compositions. The phospholipid-apolipoprotein particle composition may be present in the cell extract or may be prepared separately.

本願明細書に記載の本発明は、特定の組成物又は工程段階に限定されず、適宜変化させてもよい。本願明細書に記載のセクション見出しは飽くまで便宜上のものに過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。   The invention described herein is not limited to a particular composition or process step, but may be varied as appropriate. The section headings described herein are for convenience only and do not limit the scope of the invention.

発明の詳細な説明
定義
特に定めのない限り、本願明細書において用いられる全ての技術及び科学用語は、本発明に関連する分野の当業者が従来技術において通常理解するのと同じ意味を有する。本願明細書に記載する以下の用語は、本発明では以下のように定義される。単数形「ある〜」、「その〜」などは、前後関係から特に明示されない限り、対象となる物事の複数形を包含する。すなわち、例えば「リガンド」の用語は複数のリガンドを含み、「抗体」の用語は複数の抗体を含む、など。
Detailed Description of the Invention
Definitions Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention relates. The following terms used in this specification are defined as follows in the present invention. The singular forms “a” and “a” include plural forms of the subject matter unless the context clearly indicates otherwise. Thus, for example, the term “ligand” includes a plurality of ligands, the term “antibody” includes a plurality of antibodies, and the like.

本発明では、いかなる数値に関連して、用語「約」又は「およそ」をもちいるときは、ある一定の値の±10%の値を意味するものとする。例えば、「約50℃」(又は「およそ50℃」)とは、45℃〜55℃の温度範囲(包括的)を包含する。同様に、「約100mM」(又は「およそ100mM」)とは、90mM〜110mMの濃度範囲(包括的)を包含する。   In the present invention, the term “about” or “approximately” in relation to any numerical value shall mean a value of ± 10% of a certain value. For example, “about 50 ° C.” (or “approximately 50 ° C.”) includes a temperature range of 45 ° C. to 55 ° C. (inclusive). Similarly, “about 100 mM” (or “approximately 100 mM”) includes a concentration range of 90 mM to 110 mM (inclusive).

用語「インビトロタンパク質合成」(IVPS)、「インビトロ翻訳」、「無細胞翻訳」、「RNA鋳型依存性インビトロタンパク質合成」、「RNA鋳型依存性無細胞タンパク質合成」及び「無細胞タンパク質合成」は、本願明細書で交換して用いてもよく、あらゆるタンパク質の無細胞合成方法のことを指すものとする。インビトロ転写−翻訳(IVTT)は、IVPSの1つの非限定的な例である。   The terms “in vitro protein synthesis” (IVPS), “in vitro translation”, “cell-free translation”, “RNA template-dependent in vitro protein synthesis”, “RNA template-dependent cell-free protein synthesis” and “cell-free protein synthesis” It may be used interchangeably in the present specification, and refers to a cell-free synthesis method for all proteins. In vitro transcription-translation (IVTT) is one non-limiting example of IVPS.

用語「インビトロ転写」(IVT)及び「無細胞転写」は本願明細書で交換して用いてもよく、RNAからタンパク質の合成のない、あらゆるDNAからRNAを無細胞合成する方法のことを指すものとする。好ましいRNAはタンパク質をコードメッセンジャーRNA(mRNA)である。   The terms “in vitro transcription” (IVT) and “cell-free transcription” may be used interchangeably herein and refer to a method of cell-free synthesis of RNA from any DNA without the synthesis of protein from RNA. And A preferred RNA is a messenger RNA (mRNA) encoding a protein.

用語「インビトロ転写−翻訳」(IVTT)、「無細胞転写−翻訳」、「DNA鋳型依存性vitroタンパク質合成」及び「無細胞のDNA鋳型依存性タンパク質合成」は本願明細書で交換して用いてもよく、あらゆるDNAからのmRNAの(転写)、及びmRNA(翻訳)からのタンパク質の無細胞合成方法のことを指すものとする。   The terms “in vitro transcription-translation” (IVTT), “cell-free transcription-translation”, “DNA template-dependent vitro protein synthesis” and “cell-free DNA template-dependent protein synthesis” are used interchangeably herein. In other words, it refers to a method of cell-free synthesis of mRNA from any DNA (transcription) and from mRNA (translation).

本明細書中で使用する場合、「遺伝子」という用語は、ポリペプチド、タンパク質又は翻訳されないRNA(例えばrRNA、tRNA、アンチセンスRNA)の発現のために必要な情報を含む核酸を意味する。当該遺伝子がタンパク質をコードするとき、プロモータ及び構造遺伝子のオープンリーディングフレーム配列(ORF)、並びにタンパク質の発現に関係する他の配列を含んでなる。遺伝子が翻訳されないRNAをコードするとき、プロモータ及び翻訳されないRNAをコードする核酸を含んでなる。   As used herein, the term “gene” refers to a nucleic acid that contains information necessary for the expression of a polypeptide, protein or untranslated RNA (eg, rRNA, tRNA, antisense RNA). When the gene encodes a protein, it comprises a promoter and an open reading frame sequence (ORF) of the structural gene and other sequences involved in protein expression. When a gene encodes RNA that is not translated, it comprises a promoter and a nucleic acid that encodes the RNA that is not translated.

本発明で使用する用語「核酸分子」とは、あらゆる長さの一連の隣接するヌクレオチド(riboNTPs、dNTPs、ddNTPs又はそれらの組み合わせ)を指す。核酸分子は、全長のポリペプチド又はそのあらゆる長さの断片をコードしてもよく、又は非コード配列であってもよい。本発明では、用語「核酸分子」及び「ポリヌクレオチド」を交換して用いてもよく、RNA及びDNAが包含されうる。   As used herein, the term “nucleic acid molecule” refers to a series of contiguous nucleotides (riboNTPs, dNTPs, ddNTPs or combinations thereof) of any length. The nucleic acid molecule may encode a full-length polypeptide or any length fragment thereof, or may be a non-coding sequence. In the present invention, the terms “nucleic acid molecule” and “polynucleotide” may be used interchangeably, and may include RNA and DNA.

「制御可能に連結される」とは、対象となる複数の構成要素が、それらの意図された方法で機能することができる関係において並列していることを指す。例えば、制御配列が制御可能な状態でコード配列に連結するとは、制御配列と適合性を有する状態でコード配列の発現がなされる態様で連結していることを指す。   “Controllably linked” refers to a plurality of components of interest being in parallel in a relationship that allows them to function in their intended manner. For example, linking a control sequence to a coding sequence in a controllable manner refers to linking in such a manner that the coding sequence is expressed in a state compatible with the control sequence.

本発明で使用する「ポリペプチド」の用語は、あらゆる長さの一連の隣接するアミノ酸を指す。用語「ペプチド」、「オリゴペプチド」又は「タンパク質」は、用語「ポリペプチド」と交換して本願明細書に用いることができる。   As used herein, the term “polypeptide” refers to a series of contiguous amino acids of any length. The terms “peptide”, “oligopeptide” or “protein” can be used herein interchangeably with the term “polypeptide”.

「突然変異」とは、標準的な野生型配列のゲノムにおいて生じる変化のことを指す。突然変異としてはゲノムの位置における核酸配列の欠失、挿入又は再構成が挙げられ、又は「点突発変異」と呼ばれる、ゲノム位置での一塩基置換を指す場合もある。   “Mutation” refers to a change that occurs in the genome of a standard wild-type sequence. Mutations include deletions, insertions or rearrangements of nucleic acid sequences at the genomic location, or may refer to single base substitutions at the genomic location, referred to as “point mutations”.

本明細書で用いられる「置換」とは、1つ以上のアミノ酸又はヌクレオチドの、それぞれ異なるアミノ酸又はヌクレオチドによる置換のことを指す。   As used herein, “substitution” refers to the replacement of one or more amino acids or nucleotides with different amino acids or nucleotides.

本発明で用いるポリペプチド又はタンパク質の「変異体」とは、対象となるポリペプチド又はタンパク質における、1つ以上のアミノ酸で置換されたアミノ酸配列を意味する。好ましくは、ポリペプチドの変異体はポリペプチドの1つ以上の活性を保持する。好ましくは、ポリペプチドの変異体は、少なくとも15のアミノ酸配列を有する対象となるタンパク質に対して、少なくとも60%の同一性を有する。好ましくは、ポリペプチドの変異体は、少なくとも15のアミノ酸配列を有する対象となるタンパク質に対して、少なくとも70%の同一性を有する。好ましくは、ポリペプチドの変異体は、少なくとも15のアミノ酸配列を有する対象となるタンパク質に対して、少なくとも80%、90%、95%若しくは99%の同一性を有する。好ましくは、ポリペプチドの変異体は、少なくとも20アミノ酸配列を有する対象となるタンパク質に対して、少なくとも80%、90%、95%若しくは99%の同一性を有する。変異体は「保守的」な変異を有する場合もあり、その場合には、置換後のアミノ酸が置換前のアミノ酸と同様の構造若しくは化学的特性(例えばイソロイシンによるロイシンの置換)を有することが多い。変異体は、「非保守的」な置換(例えばトリプトファンによるグリシンの置換)である場合もある。類似する変異としては、アミノ酸の欠失、挿入又はその両方が包含される。生物学的若しくは免疫学的活性を損なうことなく、いずれのアミノ酸残基を置換、挿入、欠失させるかを決定するためのガイドラインとしては、公知技術のコンピュータプログラム(例えばDNASTARソフトウェア)を使用して検出することができる。   A “variant” of a polypeptide or protein used in the present invention means an amino acid sequence substituted with one or more amino acids in a subject polypeptide or protein. Preferably, a variant of a polypeptide retains one or more activities of the polypeptide. Preferably, the variant of the polypeptide has at least 60% identity to the protein of interest having at least 15 amino acid sequences. Preferably, the variant of the polypeptide has at least 70% identity to the protein of interest having at least 15 amino acid sequences. Preferably, a variant of a polypeptide has at least 80%, 90%, 95% or 99% identity to a protein of interest having at least 15 amino acid sequences. Preferably, a variant of a polypeptide has at least 80%, 90%, 95% or 99% identity to a protein of interest having at least 20 amino acid sequences. Variants may have “conservative” mutations, in which case the substituted amino acid often has the same structure or chemical properties as the pre-substituted amino acid (eg, replacement of leucine with isoleucine). . A variant may be a “non-conservative” substitution (eg, replacement of glycine with tryptophan). Similar mutations include amino acid deletions, insertions, or both. As a guideline for deciding which amino acid residue is to be substituted, inserted, or deleted without impairing biological or immunological activity, a known computer program (eg, DNASTAR software) is used. Can be detected.

「保存的アミノ酸置換」とは、元のタンパク質の特性を損なうことの非常に少ない置換のことを指し、すなわち、タンパク質の構造及び特に機能が維持され、かかる置換により顕著な変化を受けないことを指す。保守的なアミノ酸置換では通常、(a)置換領域におけるポリペプチド骨格の構造(例えばβシート又はαヘリックス構造)、(b)置換部位における分子の荷電又は疎水性、及び/又は(c)側鎖のかさ(バルク)などが維持される。保守的置換としては、例えば負に荷電するアミノ酸の、別の1アミノ酸による置換(負荷電アミノ酸としてはアスパラギン酸及びグルタミン酸が挙げられる)、正に荷電するアミノ酸の、別の1アミノ酸による置換(正荷電アミノ酸としてはリシン及びアルギニンが挙げられる)、及び同様の親水性値を有する非荷電の極性基を有するアミノ酸による置換、(同様の疎水性を有するアミノ酸の第1の群としては、ロイシン、イソロイシン及びバリンの群、他の群としてはグリシン及びアラニンの群、第3の群としてはアスパラギン及びグルタミンの群、第4の群としてはセリン及びトレオニンの群、及び第5の群としてはフェニルアラニン及びチロシンの群を挙げることができる)。   A “conservative amino acid substitution” refers to a substitution that is very unlikely to impair the properties of the original protein, i.e., the structure and particularly function of the protein is maintained and not subject to significant changes due to such substitution. Point to. In conservative amino acid substitutions, usually (a) the structure of the polypeptide backbone in the substitution region (eg β sheet or α helix structure), (b) the charged or hydrophobic nature of the molecule at the substitution site, and / or (c) the side chain The bulk (bulk) etc. is maintained. Conservative substitution includes, for example, replacement of a negatively charged amino acid with another amino acid (negatively charged amino acids include aspartic acid and glutamic acid), substitution of a positively charged amino acid with another amino acid (positive Charged amino acids include lysine and arginine), and substitution with amino acids having uncharged polar groups with similar hydrophilicity values (the first group of amino acids with similar hydrophobicity includes leucine, isoleucine And valine, the other group is glycine and alanine, the third group is asparagine and glutamine, the fourth group is serine and threonine, and the fifth group is phenylalanine and tyrosine. Group).

「欠失」とは、1つ以上のアミノ酸残基又はヌクレオチドが失われる結果となる、アミノ酸又はヌクレオチド配列の変異のことを指す。   “Deletion” refers to a mutation in an amino acid or nucleotide sequence that results in the loss of one or more amino acid residues or nucleotides.

「誘導体」という用語は、化学修飾を施したポリヌクレオチド又はポリペプチドのことを指す。ポリヌクレオチドの化学的処理としては、例えばアルキル基、アシル基、ヒドロキシル基又はアミノ基による水素の置換が挙げられる。誘導体ポリヌクレオチドは、天然分子の1つ以上の生物学的若しくは免疫学的機能を保持するポリペプチドをコードする。誘導体ポリペプチドはグリコシル化、PEG化、ビオチン化、又は得られるポリペプチドの1つ以上の生物学的若しくは免疫学的機能が保持されるあらゆる同様の方法によって修飾してもよい。   The term “derivative” refers to a polynucleotide or polypeptide that has been chemically modified. Examples of the chemical treatment of the polynucleotide include substitution of hydrogen with an alkyl group, an acyl group, a hydroxyl group, or an amino group. A derivative polynucleotide encodes a polypeptide that retains one or more biological or immunological functions of the natural molecule. Derivative polypeptides may be modified by glycosylation, PEGylation, biotinylation, or any similar method that retains one or more biological or immunological functions of the resulting polypeptide.

ポリペプチド配列に適用されるにつれて、用語「%同一性」とは、標準化されたアルゴリズムを使用して、少なくとも2つのポリペプチド配列アラインメント間の、マッチする残基のパーセンテージのことを指す。ポリペプチド配列のアラインメント方法は公知である。幾つかのアラインメント方法は、保存的アミノ酸置換に基づく。かかる保守的な置換(上記で更に詳細に説明)では通常、置換部位における荷電及び疎水性が維持されるため、ポリペプチドの構造(すなわち機能)が維持される。%アイデンティティは、例えば特定の配列番号で定義されるような全ての定義済みのポリペプチド配列にわたり測定する場合もあり、又はより短い配列長にわたり測定する場合もある。例えば、長い配列長の定義済みのポリペプチド配列から取り出される断片長としては、少なくとも15、少なくとも20、少なくとも30、少なくとも40、少なくとも50、少なくとも70又は少なくとも150の隣接残基によるフラグメントが挙げられる。かかる長さは典型的なものであり、本願明細書(表、図又は配列表)に示される配列でサポートされるいかなる断片長を用いて、%アイデンティティを測定してもよいと理解される。   As applied to a polypeptide sequence, the term “% identity” refers to the percentage of matching residues between at least two polypeptide sequence alignments using a standardized algorithm. Methods for aligning polypeptide sequences are known. Some alignment methods are based on conservative amino acid substitutions. Such conservative substitutions (described in more detail above) typically maintain the structure (ie, function) of the polypeptide because the charge and hydrophobicity at the substitution site is maintained. Percent identity may be measured over all defined polypeptide sequences, eg, as defined by a particular SEQ ID NO, or may be measured over a shorter sequence length. For example, fragment lengths taken from long sequence length defined polypeptide sequences include fragments with at least 15, at least 20, at least 30, at least 40, at least 50, at least 70 or at least 150 contiguous residues. It is understood that such lengths are exemplary and that% identity may be measured using any fragment length supported by the sequences shown herein (table, figure or sequence listing).

ポリペプチド配列間の%アイデンティティは、MEGALIGN版3.12e配列アラインメントプログラム(本発明に記載、上記)に組み込まれているような、CLUSTAL Vアルゴリズムのデフォルトパラメータを使用して算出できる。CLUSTAL Vを使用したポリペプチド配列のペアワイズ配列用のデフォルトパラメータは、以下の通りに設定されている:
Ktuple=1、
gap penalty=3、
window=5、及び
“diagonals saved”=5。
PAM250マトリックスがデフォルトの残基重量テーブルとして選択される。ポリヌクレオチド配列と同様に、%アイデンティティでは、アラインメントされたポリペプチド配列対間の「パーセント類似性」として、CLUSTAL Vにより出力される。
The% identity between polypeptide sequences can be calculated using the default parameters of the CLUSTAL V algorithm, such as those incorporated into the MEGALIGN version 3.12e sequence alignment program (described in the present invention, supra). Default parameters for pairwise sequencing of polypeptide sequences using CLUSTAL V are set as follows:
Ktuple = 1,
gap penalty = 3,
window = 5 and “diagonals saved” = 5.
The PAM250 matrix is selected as the default residue weight table. Like the polynucleotide sequence, the% identity is output by CLUSTAL V as the “percent similarity” between aligned polypeptide sequence pairs.

あるいは、NCBI BLASTソフトウェアセットを用いてもよい。例えば、2つのポリペプチド配列のペアワイズ比較を行う場合、「BLAST 2 Sequences」ツール、Version 2.0.12(2000年4月21日)又は後のバージョンVersion 2.2.12(2005年8月28日リリース)、2.2.13(2005年12月6日リリース)、又は2.2.14(2006年5月7日リリース)を用い、デフォルトパラメータをblastpでセットアップして行う。かかるデフォルトパラメータとしては、例えば:
Matrix:BLOSUM62、
Open Gap:11、及び
Extension Gap:1 penalties、
Gap x drop−off 50、
Expect:10、
Word Size:3、
Filter:onが挙げられる。
Alternatively, the NCBI BLAST software set may be used. For example, when performing a pair-wise comparison of two polypeptide sequences, the “BLAST 2 Sequences” tool, Version 2.0.12 (April 21, 2000) or later version Version 2.2.12 (August 2005) 28)), 2.2.13 (released on December 6, 2005), or 2.2.14 (released on May 7, 2006), with default parameters set up with blastp. Examples of such default parameters include:
Matrix: BLOSUM62,
Open Gap: 11, and Extension Gap: 1 penalties,
Gap x drop-off 50,
Expect: 10,
Word Size: 3,
Filter: on is mentioned.

「実質的に精製された」とは、ある物質種又は活性が支配的な物質種又は活性である状態(例えば、組成物の他のいかなる個々の種又は活性よりもモルベースで豊富である)のことを指し、好ましくは、実質的に精製されたフラクションとは、その物質種又は活性が、全ての高分子又は活性に対して少なくとも約50%(モル、重量又は活性ベース)含有する組成物のことを指す。通常、実質的に純粋な組成物とは、全ての高分子種又は活性に対して約80%以上、好ましくは約85%以上、90%以上又は95%以上存在する組成物のことを指す。   “Substantially purified” refers to a species or activity in which a species or activity is predominant (eg, more abundant on a molar basis than any other individual species or activity of the composition). Preferably, a substantially purified fraction is a composition whose composition or activity contains at least about 50% (mole, weight or activity basis) of all macromolecules or activity. Refers to that. Typically, a substantially pure composition refers to a composition that is present at about 80% or more, preferably about 85% or more, 90% or more, or 95% or more for all macromolecular species or activities.

「検出可能的に標識された」「標識された」の用語は本願明細書では交換して使用してもよく、分子(例えば核酸分子、タンパク質、ヌクレオチド、アミノ酸など)が、他の部分、又は様々な検出手段(例えば測定装置、目視、写真撮影、X線撮影など)により検出可能なシグナルを発生させる分子を付与されている状態のことを指すものとする。かかる場合、共有結合若しくはイオン結合、凝集、アフィニティカップリング(例えば一次及び/又は二次抗体(片方又は両方のいずれかが検出可能な標識を有する)の使用を含む)などの様々な公知の方法によって、シグナル(「ラベル」又は「検出可能なラベル」)を発する分子又は部分を、当該分子に付与する(又は「標識する」)ことができる。本発明に係る標識された、若しくは検出可能に標識された分子の調製に用いられる適切な検出可能なラベルとしては、例えば重同位元素ラベル、重原子ラベル、放射性同位元素ラベル、蛍光ラベル、化学発光ラベル、生物発光ラベル及び酵素ラベル及び他の当業者に公知のものが挙げられる。   The terms “detectably labeled” and “labeled” may be used interchangeably herein and the molecule (eg, nucleic acid molecule, protein, nucleotide, amino acid, etc.) may be replaced with other moieties, or It is intended to indicate a state in which a molecule that generates a signal that can be detected by various detection means (for example, a measuring device, visual observation, photography, X-ray photography, etc.) is given. In such cases, various known methods such as covalent or ionic bonding, aggregation, affinity coupling (including the use of primary and / or secondary antibodies (either one or both have a detectable label)), etc. A molecule or moiety that emits a signal (“label” or “detectable label”) can be attached (or “labeled”) to the molecule. Suitable detectable labels used in the preparation of labeled or detectably labeled molecules according to the present invention include, for example, heavy isotope labels, heavy atom labels, radioisotope labels, fluorescent labels, chemiluminescence Labels, bioluminescent labels and enzyme labels and others known to those skilled in the art.

本明細書で用いられる「標識」という用語は、(例えばそのスペクトル特性、形態又は活性に基づき)直接若しくは間接的に検出可能な化学基又はタンパク質を意味し、目標又は化合物に結合させて本発明の方法で使用する。当該標識は、直接検出可能(フルオロフォア)であってもよく、間接的に検出可能(ハプテン又は酵素)であってもよい。かかる標識としては、限定されないが、放射線計数装置で測定できる識別用放射性同位元素、分光光度計で視覚的に観察若しくは測定できる色素、染料又は他のクロモゲン、スピンラベルアナライザで測定できるスピンラベル、例えば、X線結晶構造解析及びNMRにおいて使用される重原子標識、例えば質量解析において使用される重同位元素標識、及び蛍光標識(フルオロフォア)(出力シグナルは、適切な分子アダクトの励起によって発生させることができ、光を色素に吸収させて励起させることによって視覚化でき、又は、例えば標準的な蛍光測定器又は画像処理システムで正確に測定できる)などが挙げられる。当該標識は、化学発光物質(出力シグナルがシグナル化合物の化学的処理によって発生する)、金属含有物質、又は酵素(酵素依存的な二次的なシグナルが発生(例えば無色の基質からの着色生成物の形成)。本発明の用語「標識」には、特別な場合として、天然のアミノ酸(例えばわずかに蛍光性を有する(例えばトリプトファン)か又はUV吸収性のアミノ酸)が包含される。但しかかるアミノ酸は通常、用語「標識」又は「検出可能な標識」に包含されない。用語「標識」にはまた、共役分子と選択的に結合できる「タグ」又はハプテンのことを指す場合もあり、当該共役分子を用いることにより、それを基質の後で添加した場合に、検出可能なシグナルが生成される。例えば、タグとしてビオチンを使用し、更にアビディン又はストレプトアビジンのセイヨウワサビペルオキシダーゼ(HRP)とのコンジュゲートを使用して当該タグと結合させ、更に比色基質(例えばテトラメチルベンジジン(TMB))又は蛍光発生基質(例えばAmplex Red試薬、Molecular Probe社)を用いてHRPの存在を検出することができる。多数の標識が当業者に公知であり、上記「RICHARD P.HAUGLAND(MOLECULAR PROBES HANDBOOK OF FLUORESCENT PROBES AND RESEARCH PRODUCTS)」(第9版、CD−ROM、2002年9月)に記載の粒子、フルオロフォア、ハプテン、酵素及びそれらの比色気質、蛍光基質及び化学発光基質、並びにその他の標識が挙げられるが、これらに限定されない。   As used herein, the term “label” refers to a chemical group or protein that can be detected directly or indirectly (eg, based on its spectral properties, form, or activity) and attached to a target or compound. Use this method. The label may be directly detectable (fluorophore) or indirectly detectable (hapten or enzyme). Such labels include, but are not limited to, identifying radioisotopes that can be measured with a radiation counter, dyes, dyes or other chromogens that can be visually observed or measured with a spectrophotometer, spin labels that can be measured with a spin label analyzer, such as , Heavy atom labels used in X-ray crystallography and NMR, eg heavy isotope labels used in mass analysis, and fluorescent labels (fluorophores) (output signals must be generated by excitation of appropriate molecular adducts) And can be visualized by absorbing light into the dye and exciting it, or it can be accurately measured, for example, with a standard fluorometer or image processing system). The label can be a chemiluminescent substance (the output signal is generated by chemical treatment of the signal compound), a metal-containing substance, or an enzyme (an enzyme-dependent secondary signal is generated (for example, a colored product from a colorless substrate). The term “label” of the present invention includes, as a special case, natural amino acids (eg, slightly fluorescent (eg, tryptophan) or UV-absorbing amino acids), although such amino acids. Is not usually encompassed by the term “label” or “detectable label.” The term “label” may also refer to a “tag” or hapten that can selectively bind to a conjugated molecule, and the conjugated molecule. Can be used to generate a detectable signal when it is added after the substrate, for example using biotin as a tag and further avidin or A conjugate of ptoavidin with horseradish peroxidase (HRP) was used to bind the tag, and a colorimetric substrate (eg, tetramethylbenzidine (TMB)) or fluorogenic substrate (eg, Amplex Red reagent, Molecular Probe) was added. The presence of HRP can be used to detect the presence of a number of labels known to those skilled in the art, as described above in “RICHARD P. HAUGLAND” Particles, fluorophores, haptens, enzymes and their colorimetric qualities, fluorescent substrates and chemiluminescent substrates, and other labels, which are described in (September 2002). But it is not limited to.

「タグ」又は「アミノ酸配列タグ」は、アフィニティ試薬に特異的に結合できる一連のアミノ酸である。タンパク質を捕捉するために組み込むことができるタグ、又はアフィニティ試薬を使用したタンパク質検出の例としては、ヒスチジン多量体(4以上、通常は6)、FLAGタグ、ヘマグルチニンタグ、mycタグ、グルタチオン−S−転移酵素、マルトース結合タンパク質、カルモジュリン、キチン質結合タンパク質などのタグが挙げられるが、これらに限定されない。他のアミノ酸配列タグとしてはテトラシステイン含有lumioタグが挙げられ、四ヒ素若しくは二ヒ素含有試薬を使用したタンパク質の精製又は検出に使用できる(米国特許第6054271号、第6008378号、第5932474号、第6451569号、国際公開第99/21013号(参照によって本発明に援用))。   A “tag” or “amino acid sequence tag” is a series of amino acids that can specifically bind to an affinity reagent. Examples of protein detection using tags that can be incorporated to capture proteins or affinity reagents include histidine multimers (4 or more, usually 6), FLAG tags, hemagglutinin tags, myc tags, glutathione-S- Examples include, but are not limited to, tags such as transferase, maltose binding protein, calmodulin, and chitin binding protein. Other amino acid sequence tags include tetracysteine-containing lumio tags, which can be used for protein purification or detection using tetraarsenic or diarsenic-containing reagents (US Pat. Nos. 6,054,271, 6,0083,78, 5,932,474, 64551569, WO 99/21013 (incorporated herein by reference).

「固体支持体」とは、分子、化合物、細胞又は他の物質と結合するための表面を有する固体材料のことを指す。固体支持体は表面を含むチップ又はアレイであってもよく、例えばガラス、シリコン、ナイロン、ポリマー、プラスチック、セラミック又は金属などが挙げられる。固体支持体は膜(例えばナイロン、ニトロセルロース又はポリマーの膜)又はプレート若しくはディッシュであってもよく、例えばガラス、セラミック、金属又はプラスチックから構成されてもよく、例えばポリスチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート又はポリアロマー製の96ウェルプレートが挙げられる。固体支持体はビーズ又はいかなる形状の粒子であってもよく、好ましくは球形若しくは球形に近い形態であり、好ましくは当該ビーズ又は粒子は1mm以下の、好ましくは、0.1〜100μの直径又は最大幅を有する。かかる粒子又はビーズは、いかなる適切な材料(例えばガラス又はセラミック)、及び/又は1つ以上のポリマー(例えばナイロン、ポリテトラフルオロエチレン、TEFLON(商標)、ポリスチレン、ポリアクリルアミド、セファロース、アガロース、セルロース、セルロース誘導体又はデキストランなど)、及び/又は金属(特に常磁性金属、例えば鉄)を含んでなってもよい。   “Solid support” refers to a solid material having a surface for binding molecules, compounds, cells or other substances. The solid support may be a chip or array including a surface, for example glass, silicon, nylon, polymer, plastic, ceramic or metal. The solid support may be a membrane (eg nylon, nitrocellulose or polymer membrane) or a plate or dish, eg composed of glass, ceramic, metal or plastic, eg made of polystyrene, polypropylene, polycarbonate or polyallomer. 96 well plates. The solid support may be a bead or particle of any shape, preferably in the form of a sphere or near sphere, preferably the bead or particle is 1 mm or less, preferably 0.1-100 μm in diameter or maximum. Have a great deal. Such particles or beads can be any suitable material (eg glass or ceramic) and / or one or more polymers (eg nylon, polytetrafluoroethylene, TEFLON ™, polystyrene, polyacrylamide, sepharose, agarose, cellulose, Cellulose derivatives or dextran, etc.) and / or metals (especially paramagnetic metals such as iron).

本発明では、「会合する」の用語は、直接又は間接的に結合することを意味する。第2の生体分子と会合する第1の生体分子は、1つ以上の捕捉分離方法を使用して、第2の生体分子の結合又は可動性特性に基づき、第2の生体分子と共単離することができる。   In the present invention, the term “associate” means to bind directly or indirectly. The first biomolecule associated with the second biomolecule is co-isolated with the second biomolecule based on the binding or mobility properties of the second biomolecule using one or more capture separation methods. can do.

「リン脂質−アポリポタンパク質粒子」とは分子複合体の一種であり、1つ以上のアポリポタンパク質及び1つ以上のリン脂質(リン脂質が二重層に配置される)を含んでなり、通常nm単位(例えば直径約1nm〜約995nm、より典型的には直径約2〜約700nm、又は直径約4〜約600nmの円板状の形状で存在する。天然及び合成リン脂質−アポリポタンパク質粒子は、例えばPownallら、(1978)Biochemistry 17:1183−1188、Pownallら、(1981)Biochemistry 20:6630−6635、Jonasら、(1984)J.Biol.Chem.259:6369−6375、Jonasら、(1989)J.Biol.Chem.264:4818−4824、Jonasら、(1993)J.Biol.Chem.268:1596−1602、Leroyら、(1993)J.Biol.Chem.268:4798−4805、Tricerriら、(2000)Biochemistry 39:14682−14691、Segallら、(2002)J.Lipid Res.43:1688−1700、Manchekarら、(2004)J.Biol.Chem.279:39757−39766、Pearsonら、(2005)J.Biol.Chem.280:38576−38582に記載されている。   “Phospholipid-apolipoprotein particles” are a type of molecular complex, comprising one or more apolipoproteins and one or more phospholipids (phospholipids arranged in a bilayer), usually in nm units (Eg, present in a disk-like shape with a diameter of about 1 nm to about 995 nm, more typically about 2 to about 700 nm, or about 4 to about 600 nm. Natural and synthetic phospholipid-apolipoprotein particles are, for example, Pownall et al. (1978) Biochemistry 17: 1183-1188, Pownall et al. (1981) Biochemistry 20: 6630-6635, Jonas et al. (1984) J. Biol. Chem. 259: 6369-6375, Jonas et al. (1989). J. Biol.Chem.264: 4818-482 4, Jonas et al., (1993) J. Biol. Chem. 268: 156-1602, Leroy et al., (1993) J. Biol. Chem. 268: 4798-4805, Tricerri et al. (2000) Biochemistry 39: 14682-14691. Segal et al., (2002) J. Lipid Res. 43: 1688-1700, Manchekar et al., (2004) J. Biol. Chem. 279: 39757-39766, Pearson et al., (2005) J. Biol. 38576-38582.

組換え核酸技術の分野において使用する他の用語、及び本明細書で用いられる分子及び細胞生物学用語は、通常その技術分野の当業者にとり公知若しくは自明である。   Other terms used in the field of recombinant nucleic acid technology, and molecular and cell biology terms used herein are generally known or obvious to those skilled in the art.

IVPSシステム
本発明は公知技術のインビトロタンパク質合成システムを使用するが、原核若しくは真核生物細胞の細胞抽出物を含んでなってもよい。当該細胞抽出物は、1つ以上の遺伝子(例えばヌクレアーゼをコードする遺伝子又はプロテアーゼをコードする遺伝子)を変異させた細胞に由来してもよく、又は1つ以上の内在性若しくは外来遺伝子(例えばtRNA、ポリメラーゼ、酵素阻害物質などをコードする遺伝子)を発現又は過剰発現させるように改変させた細胞に由来してもよい。細胞抽出物には鋳型の分解を防止できるタンパク質又は他の分子を補充し、転写又は翻訳などを強化してもよい。
IVPS System The present invention uses known in vitro protein synthesis systems, but may comprise cell extracts of prokaryotic or eukaryotic cells. The cell extract may be derived from cells mutated with one or more genes (eg, a gene encoding a nuclease or a gene encoding a protease), or one or more endogenous or foreign genes (eg, tRNA). , Genes encoding polymerases, enzyme inhibitors, etc.) may be derived from cells that have been modified to express or overexpress. Cell extracts may be supplemented with proteins or other molecules that can prevent degradation of the template to enhance transcription or translation.

本発明の方法及び組成物に使用できるインビトロタンパク質合成(IVPS)システムの非限定的な例としては、例えば以下の文献に記載のものが挙げられるが、これらに限定されない。米国特許第5478730号、Alakhovら、発明の名称"Method of preparing polypeptides in cell−free translation system”、米国特許第5665563号、第5492817号及び第5324637号、Becklerら、発明の名称"Coupled transcription and translation in eukaryotic cell−free extract”、米国特許第6337191号、Swartzら、発明の名称"In vitro Protein Synthesis using Glycolytic Intermediates as an Energy Source”、米国特許第6518058号、Biryukovら、発明の名称"Method of preparing polypeptides in cell−free system and device for its realization”、米国特許第6670173号、Schelsら、発明の名称"Bioreaction module for biochemical reactions”、米国特許第6783957号、Biryukovら、発明の名称"Method for synthesis of polypeptides in cell−free systems”、米国特許出願公開第2002/0168706号、Chatterjeeら、2002年11月14日公開、発明の名称"Improved インビトロ synthesis system”、米国特許第6168931号、Swartzら、2002年1月8日登録、発明の名称"In vitro macromolecule biosynthesis methods using exogenous amino acids and a novel ATP regeneration system”、米国特許第6548276号、Swartzら、2003年4月15日登録、発明の名称"Enhanced インビトロ synthesis of active proteins containing disulfide bonds”、米国特許出願公開第2004/0110135号、Nemetzら、2004年6月10日公開、発明の名称"Method for producing linear DNA fragments for the インビトロ expression of proteins”、米国特許出願公開第2004/0209321号、Swartzら、2004年10月21日公開、発明の名称"Methods of インビトロ protein synthesis”、米国特許出願公開第2004/0214292号、Motodaら、2004年10月28日公開、発明の名称"Method of producing template DNA and method of producing protein in cell−free protein synthesis system using the same”、米国特許出願公開第2004/0259081号、Watzeleら、2004年12月23日公開、発明の名称"Method for protein expression starting from stabilized linear short DNA in cell−free インビトロ transcription/translation systems with exonuclease containing lysates or in a cellular system containing exonucleases”、米国特許出願公開第2005/0009013号(2005年1月13日公開)、及び第2005/0032078号(2005年2月10日)、いずれもRothschildら、発明の名称"Methods for the detection,analysis and isolation of nascent proteins”、米国特許出願公開第2005/0032086号、Sakanyanら、2005年2月10日公開、発明の名称"Methods of RNA and protein synthesis”、国際公開第00/55353号、Swartzら、2000年3月15日公開、発明の名称"In vitro macromolecule biosynthesis methods using exogenous amino acids and a novel ATP regeneration system”。これらの特許及び特許出願の全てを本願明細書に援用する。   Non-limiting examples of in vitro protein synthesis (IVPS) systems that can be used in the methods and compositions of the present invention include, but are not limited to, those described in the following literature. U.S. Pat. No. 5,478,730, Alakhov et al., "Method of preparing polypeptides in cell-free translation system", U.S. Pat. Nos. 5,665,563, 5,492,817 and 5,324,437, Becklt, et al. in eukaryotic cell-free extract ”, US Pat. No. 6,337,191, Swartz et al.,“ In Vitro Protein Synthesis using Glycolytic Intermediates as an Energy Source, US Patent No. 58, US Patent No. 58, ” v et al., title of the invention "Method of preparing polypeptides in cell-free system and device for it realization", US Pat. No. 6,670,173, Schels et al., title of the invention "Bioreaction mod 39, United States Patent No. 6670173, Schell et al. Et al., “Method for synthesis of polypeptides in cell-free systems”, US Patent Application Publication No. 2002/0168706, Chatterjee et al., Published November 14, 2002, “Improved systems in vitro is system in vitro. US Pat. No. 6,168,931, Swartz et al., Registered on Jan. 8, 2002, entitled “In vitro macromolecular biosynthetic methods using exogeneous amino acids and a novel A3. Registered on April 15th, title of invention "Enhanced in vitro synthesis of active proteins containing disbonded bonds", U.S. Patent Application Publication No. 2004/0110135, Nemetz et al., Published on June 10, 2004, med. DN "fragments for the in vitro expression of proteins", US Patent Application Publication No. 2004/0209321, Swartz et al., published on October 21, 2004, title of the invention "Methods of in vitro protein synthesis", US Patent Application No. 142/2002 , Motoda et al., Published Oct. 28, 2004, title of the invention "Method of producing template DNA and method of producing protein in cell-free protein synthesis 90, published in the United States, No. 4 , 2004 February 23, public, entitled "Method for protein expression starting from stabilized linear short DNA in cell-free in vitro transcription / translation systems with exonuclease containing lysates or in a cellular system containing exonucleases", US Patent Application Publication No. 2005/0009013 (Published January 13, 2005) and 2005/0032078 (February 10, 2005), both Rothschild et al., "Methods for the detection, analysis" is and isolation of nascent proteins ", US Patent Application Publication No. 2005/0032086, Sakyanan et al., published February 10, 2005, title of the invention" Methods of RNA and protein synthesis ", International Publication No. 00 / 5533z, Swart. Et al., Published on March 15, 2000, entitled “In vitro macromolecule biosynthesis methods using exogeneous amino acids and a novel ATP regeneration system”. All of these patents and patent applications are incorporated herein by reference.

細胞抽出物の調製は、精製されたmRNA転写産物からの、又はインビトロ合成反応の間、DNAから転写されるmRNAからのインビトロでタンパク質の合成の基礎となるものであり、それはまた公知である。解析対象のタンパク質を合成するため、翻訳抽出物は、解析対象の遺伝子及びタンパク質に対応するmRNAによって「プログラム」されることとなる。mRNAはDNAから調製してもよく、又は精製された形のmRNAを外因的に添加してもよい。RNAは、インビトロ反応において、RNAポリメラーゼを用いて、クローニングされたDNAから合成して調製することができる。   Preparation of cell extracts is the basis for in vitro protein synthesis from purified mRNA transcripts or from mRNA transcribed from DNA during in vitro synthesis reactions, which are also known. In order to synthesize the protein to be analyzed, the translation extract will be “programmed” with the mRNA corresponding to the gene and protein to be analyzed. mRNA may be prepared from DNA or purified form of mRNA may be added exogenously. RNA can be prepared by synthesis from cloned DNA using RNA polymerase in an in vitro reaction.

原核細胞及び真核生物細胞を用いて、本発明のタンパク質及び/又は核酸合成できる(Pelhamら、European Journal of Biochemistry,67:247,1976)。原核細胞系のシステムを用いて、同時若しくは「カップル」において転写及び翻訳を実施できる。IVTTに使用する細胞抽出物は、単一システムにおける転写(mRNAを生産)及び翻訳(タンパク質を合成)に必要な成分を含有する。かかるシステムでは、添加する鋳型核酸分子はDNAである。   Prokaryotic and eukaryotic cells can be used to synthesize proteins and / or nucleic acids of the invention (Pelham et al., European Journal of Biochemistry, 67: 247, 1976). Prokaryotic systems can be used to perform transcription and translation simultaneously or “coupled”. Cell extracts used for IVTT contain components necessary for transcription (producing mRNA) and translation (protein synthesis) in a single system. In such a system, the template nucleic acid molecule to be added is DNA.

本願明細書に記載する実施例に示すように、本発明の方法で使用する無細胞抽出液は原核若しくは真核生物の抽出物が使用できる。真核生物のインビトロタンパク質合成(IVPS)抽出物としては、限定されないが、ウサギ網状赤血球溶解物、小麦麦芽溶解物、ショウジョウバエ胚抽出物、ホタテガイ溶解物(Storchら、J.Comparative Physiology B,173:611−620,2003)、マウス脳(Campagnoniら、J Neurochem.28:589− 596,1977、 Gilbertら、J Neurochem.23:811−818,1974)からの抽出物、並びにニワトリのひなの脳(Liuら、Transactions of the Illinois State Academy of Science,Volume 68,1975)などが挙げられる。IVPS用の真核生物抽出物は、培養細胞からの抽出物であってもよい。培養細胞はいかなるタイプであってもよい。非限定的な例として、HeLa又はCHO細胞抽出物を用いて、インビトロ翻訳システムを実施してもよい。   As shown in the Examples described herein, the cell-free extract used in the method of the present invention can be a prokaryotic or eukaryotic extract. Examples of eukaryotic in vitro protein synthesis (IVPS) extracts include, but are not limited to, rabbit reticulocyte lysate, wheat germ lysate, Drosophila embryo extract, scallop lysate (Storch et al., J. Comparative Physiology B, 173: 611-620, 2003), extracts from mouse brain (Campagnoni et al., J Neurochem. 28: 589-596, 1977, Gilbert et al., J Neurochem. 23: 811-818, 1974), as well as chicken brains ( Liu et al., Transactions of the Illinois State Academy of Science, Volume 68, 1975). The eukaryotic extract for IVPS may be an extract from cultured cells. The cultured cells may be of any type. As a non-limiting example, an in vitro translation system may be implemented using HeLa or CHO cell extracts.

真核生物抽出物(任意に酵素、基質及び/又は補因子を添加する)を用いて、翻訳後修飾を有するタンパク質として翻訳産物を調製してもよい。翻訳後修飾のための酵素、基質及び/又は補因子を、IVPS用の原核抽出物に添加してもよい。界面活性剤を使用して無細胞抽出液を調製してもよく、溶解物を遠心分離する前に細胞又は細胞可溶化物(米国特許出願公開第2006/0110788号(出願番号:11/240,651号)に記載、本願明細書に全開示内容を援用する)に添加してもよく、又はインビトロタンパク質合成システム用の組成物中に添加してもよい。例えば、CMC濃度か、あるいはそれをわずかに越える濃度で非イオン性又は双性イオン性の界面活性剤を用い、翻訳抽出物の調製を実施することができる。   Eukaryotic extracts (optionally adding enzymes, substrates and / or cofactors) may be used to prepare translation products as proteins with post-translational modifications. Enzymes, substrates and / or cofactors for post-translational modifications may be added to the prokaryotic extract for IVPS. A cell-free extract may be prepared using a surfactant, and the cell or cell lysate (US 2006/0110788 (application number: 11/240, 651), the entire disclosure of which is incorporated herein by reference), or in a composition for an in vitro protein synthesis system. For example, translation extract preparations can be performed using non-ionic or zwitterionic surfactants at or slightly above the CMC concentration.

原核抽出物はいかなる原核細胞であってもよく、グラム陰性及びグラム陽性の細菌であってもよく、限定されないが、エシェリチア属(例えば大腸菌)、クレブシエラ属、ストレプトマイセス属、ストレプトコッカス属、シゲリア属、スタフィロコッカス属、エルウィニア属、クレブシエラ属、バチルス属(例えばB.セレウス、B.ズブティリス及びB.メガテリウム)、セラチア属、シュードモナス属(例えばP.アエルギノザ及びP.シリンガエ)、サルモネラ属(例えばS.チフィ及びS.チフムリウム)及びロドバクター属などが挙げられる。本発明に適する細菌株及びセロタイプは、大腸菌セロタイプK、B、C及びWなどが挙げられる。典型的な原核細胞抽出物は、大腸菌K−12株から調製される。細胞抽出物を変異細菌株から調製してもよく、それによりヌクレアーゼ又はプロテアーゼ活性を欠如させることができ、又は精製又は翻訳タンパク質の検出を妨げうる1つ以上のタンパク質の活性を欠如させることができる(本願明細書に全開示内容を援用する米国特許公開第2005/0136449号を参照)。   The prokaryotic extract may be any prokaryotic cell, may be a gram negative and a gram positive bacterium, and is not limited to Escherichia (eg, E. coli), Klebsiella, Streptomyces, Streptococcus, Sigeria Staphylococcus, Erwinia, Klebsiella, Bacillus (eg B. cereus, B. subtilis and B. megaterium), Serratia, Pseudomonas (eg P. aeruginosa and P. syringae), Salmonella (eg S. C. typhi and S. tyhummurium) and Rhodobacter. Bacterial strains and serotypes suitable for the present invention include E. coli serotypes K, B, C and W. A typical prokaryotic extract is prepared from E. coli strain K-12. Cell extracts may be prepared from mutant bacterial strains, thereby making them devoid of nuclease or protease activity, or lacking the activity of one or more proteins that can interfere with the detection of purified or translated proteins (See US Patent Publication No. 2005/0136449, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference).

IVPSシステムにより、多重化構成(例えばアレイフォーマット)において様々なタンパク質を同時及び迅速に発現させることができ、また多数のタンパク質のスクリーニングにも使用できる。DNA鋳型を使用するIVTTシステムでは、別個にRNA転写産物を合成し、その後精製する必要がないため、これらのフォーマットの効率が向上する。更に、様々な非天然アミノ酸を用いて、IVPSシステムを使用して合成しようとする具体的なタンパク質にそれらを能率的に組み込むこともできる(例えば、Norenら、Science 244:182−188、1989を参照)   The IVPS system allows various proteins to be expressed simultaneously and rapidly in a multiplexed configuration (eg, array format) and can also be used to screen a large number of proteins. IVTT systems that use DNA templates improve the efficiency of these formats because there is no need to synthesize RNA transcripts separately and then purify them. In addition, a variety of unnatural amino acids can be used to efficiently incorporate them into specific proteins to be synthesized using the IVPS system (see, for example, Noren et al., Science 244: 182-188, 1989). reference)

特定の態様では、細胞抽出物又はその抽出物を使用するIVPSシステムは更に、米国特許出願公開第2002/0168706号(全開示内容を本願明細書に援用する)基際の成分のうちのいずれか1つ以上を含んでなる。例えば、当該細胞抽出物は、1つ以上の酵素(例えばヌクレアーゼ、ホスファターゼ及びポリメラーゼからなる群から選択される酵素)の阻害剤の1つ(任意に、当該抽出物は1つ以上の酵素(例えばヌクレアーゼ、ホスファターゼ及びポリメラーゼからなる群から選択される酵素)の活性を減少させるために、天然若しくは野生型の抽出物を修飾してもよい)、及びタンパク質及び/又は核酸合成に対してエネルギーを供給する少なくとも2つのエネルギー源を含有してもよい。特定の態様では、当該抽出物はGamタンパク質を含有する。   In certain embodiments, a cell extract or IVPS system using the extract is further provided by any of the components of US 2002/0168706, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference. Comprising one or more. For example, the cell extract is one of inhibitors of one or more enzymes (eg, an enzyme selected from the group consisting of nuclease, phosphatase and polymerase) (optionally the extract is one or more enzymes (eg, Natural or wild-type extract may be modified to reduce the activity of an enzyme selected from the group consisting of nucleases, phosphatases and polymerases), and provide energy to protein and / or nucleic acid synthesis May contain at least two energy sources. In certain embodiments, the extract contains a Gam protein.

翻訳後修飾用の酵素、基質及び/又は補因子は、IVPS用の原核若しくは真核生物抽出物に任意に添加してもよく、又は真核生物細胞抽出物中に元々存在してもよい。   Enzymes, substrates and / or cofactors for post-translational modifications may optionally be added to the prokaryotic or eukaryotic extract for IVPS, or may be originally present in the eukaryotic cell extract.

IVPSは通常、細胞抽出物に加えて、1つ以上のアミノ酸を含んでなる。IVPSは通常、細胞抽出物、1つ以上のアミノ酸及び翻訳をサポートする1つ以上のエネルギー源を含んでなる。インビトロ翻訳システムが転写/翻訳システムである場合、更にポリメラーゼを添加するこが好ましい。インビトロ翻訳システムが転写/翻訳システムである場合、更にポリメラーゼを添加するこが好ましい。インビトロタンパク質合成システムは、それらの製造及び使用方法を含め、公知である。例示的実施形態では、最低2つのアミノ酸及び翻訳のためのエネルギーを提供する1つ以上の化合物を細胞抽出物に添加し、IVPSシステムを構成する。幾つかの例示的実施形態では、IVPSは、細胞抽出物、20の天然アミノ酸及びエネルギーを翻訳に提供する1つ以上の化合物を含んでなる。幾つかの好ましい実施形態では、IVPSは、翻訳のためのエネルギー源として機能する少なくとも2つの化合物(少なくとも1つが解糖中間体であってもよい)を含む。IVPSシステムに提供される少なくとも1つのアミノ酸を任意に標識してもよく、例えば1つ以上のアミノ酸を放射性同位元素で標識し、当該識別アミノ酸を組み込んで翻訳産物としてのタンパク質を検出してもよい。幾つかの実施形態では、1つ以上の追加的なエネルギー源及び追加的なアミノ酸を含む供給溶液を、IVPSの第1のインキュベーションの後に添加する。IVPSシステム及びそれらの使用法の供給用液は、米国特許出願公開第2006/0110788号(本願明細書に援用)に記載されている。   IVPS usually comprises one or more amino acids in addition to the cell extract. An IVPS typically comprises a cell extract, one or more amino acids, and one or more energy sources that support translation. When the in vitro translation system is a transcription / translation system, it is preferable to further add a polymerase. When the in vitro translation system is a transcription / translation system, it is preferable to further add a polymerase. In vitro protein synthesis systems are known, including how to make and use them. In an exemplary embodiment, at least two amino acids and one or more compounds that provide energy for translation are added to the cell extract to constitute an IVPS system. In some exemplary embodiments, the IVPS comprises a cell extract, 20 natural amino acids and one or more compounds that provide energy for translation. In some preferred embodiments, the IVPS comprises at least two compounds that function as an energy source for translation (at least one may be a glycolytic intermediate). At least one amino acid provided to the IVPS system may be arbitrarily labeled, for example, one or more amino acids may be labeled with a radioisotope, and the identification amino acid may be incorporated to detect the protein as a translation product . In some embodiments, a feed solution comprising one or more additional energy sources and additional amino acids is added after the first incubation of IVPS. Feed solutions for IVPS systems and their use are described in US Patent Application Publication No. 2006/0110788, incorporated herein by reference.

IVPSシステム及び他の関連の実施態様に関する幾つかの例として、以下のものが挙げられる:米国特許出願公開第2002/0168706号,”Improved In vitro Synthesis Systems”(出願日:2002年3月7日)、米国特許出願公開第2005/0136449号、”Compositions and Methods for Synthesizing,Purifying,and Detecting Biomolecules”(出願日:2004年10月1日)、米国特許出願公開第2006/0084136号、”Production of Fusion Proteins by Cell−Free Protein Synthesis”(出願日:2005年7月14日)、米国特許出願公開第2006/0110788号、”Feeding Buffers,Systems,and Methods for In vitro Synthesis”(出願日:2005年10月1日)、米国特許出願公開第2006/0110788号、”Feeding Buffers,Systems,and Methods for In vitro Synthesis”(出願日:2005年10月1日)、及び米国特許出願公開第2006/0211083号(出願日:2006年1月20日)"Products and Processes for In vitro Synthesis of Biomolecules”(以上の特許出願の全開示内容を本願明細書に援用する)。   Some examples of IVPS systems and other related embodiments include the following: US Patent Application Publication No. 2002/0168706, “Improved In Vitro Synthesis Systems” (filing date: March 7, 2002). ), US Patent Application Publication No. 2005/0136449, “Compositions and Methods for Synthesizing, Purifying, and Detecting Biomolecules” (Filing Date: October 1, 2004), US Patent Application Publication No. 2006/0084136, “Product”. "Fusion Proteins by Cell-Free Protein Synthesis" (filing date: July 14, 2005) US Patent Application Publication No. 2006/0110788, “Feeding Buffers, Systems, and Methods for In Vitro Synthesis” (Filing Date: October 1, 2005), US Patent Application Publication No. 2006/0110788, “Feeding”. "Buffers, Systems, and Methods for In Vitro Synthesis" (filing date: October 1, 2005) and US Patent Application Publication No. 2006/0211083 (filing date: January 20, 2006) "Products and Processes for In Vitro Synthesis of Biomolecules "(the entire disclosure of the above patent application is incorporated herein).

幾つかの実施形態では、本発明はInvitrogen社のEXPRESSWAY(商標) インビトロ翻訳システム(Invitrogen、カールズバッド、CA)を用い、無細胞S30抽出物及び翻訳バッファを含んでなることを特徴とする。当該S30抽出物は、完全な細胞から抽出した開始、伸長及び終結因子、リボソーム及びtRNAなどの、多くの可溶性の翻訳構成要素を含有する。翻訳バッファは、アミノ酸、エネルギー源(例えばATP及びGTP)、ホスホエノールピルビン酸/ピルビン酸キナーゼ、アセチルリン酸/酢酸キナーゼ又はクレアチンリン酸/クレアチンキナーゼなどのエネルギー再生成分及び他の様々な重要なコファクタを含有する(Zubay,Ann.Rev.Genet.7:267−87,1973、 Pelham and Jackson,Eur J Biochem.67:247,1976、 and Erickson and Blobel,Methods Enzymol.96、38−50,1983)。反応バッファ、メチオニン、T7酵素Mix及び目的のDNA鋳型(制御可能な状態でT7プロモータに結合)を、大腸菌抽出物と混合する。DNA鋳型の転写終了後、mRNAの5’末端がリボソームと結合し、翻訳が開始されコードされたタンパク質が合成される。   In some embodiments, the present invention uses the Invitrogen EXPRESSWAY ™ in vitro translation system (Invitrogen, Carlsbad, Calif.) And comprises a cell-free S30 extract and a translation buffer. The S30 extract contains many soluble translation components such as initiation, elongation and termination factors, ribosomes and tRNA extracted from intact cells. Translation buffers include amino acid, energy sources (eg, ATP and GTP), energy regeneration components such as phosphoenolpyruvate / pyruvate kinase, acetyl phosphate / acetate kinase or creatine phosphate / creatine kinase, and various other important cofactors. (Zubay, Ann. Rev. Genet. 7: 267-87, 1973, Pelham and Jackson, Eur J Biochem. 67: 247, 1976, and Erickson and Blobel, Methods Enzymol. 96, 38, 38). . Reaction buffer, methionine, T7 enzyme Mix and the desired DNA template (controllably bound to the T7 promoter) are mixed with the E. coli extract. After completion of transcription of the DNA template, the 5 'end of the mRNA binds to the ribosome, translation is initiated, and the encoded protein is synthesized.

アポリポタンパク質
本発明は、1つ以上のアポリポタンパク質をインビトロタンパク質合成システム中に存在させることを特徴とする方法及び組成物に関する。アポリポタンパク質は、POIをコードする鋳型を添加するときに細胞抽出物に存在させてもよく、又は合成反応の間に添加してもよく、又はアポリポタンパク質はIVPSシステムに添加した核酸構築物から翻訳されてもよい。
Apolipoprotein The present invention relates to methods and compositions characterized by the presence of one or more apolipoproteins in an in vitro protein synthesis system. The apolipoprotein may be present in the cell extract when adding a template encoding POI, or may be added during the synthesis reaction, or the apolipoprotein is translated from the nucleic acid construct added to the IVPS system. May be.

アポリポタンパク質とは、動物の循環系において、脂質を結合させて輸送する機能を有するタンパク質である。種間の配列ホモロジー解析、並びに構造解析及び予測の結果、アポリポタンパク質は同様の構造(幾つかの両親媒性のヘリックス)を共有することが示されている。したがって、本願明細書に提供される変異体アポリポタンパク質又は改変アポリポタンパク質は通常、1つ、あるいは少なくとも2、3、4又はそれ以上の両親媒性のヘリックスを有し、通常は野生型アポリポタンパク質の両親媒性ヘリックスの配列、又はその保守的なアミノ酸置換を含んでなる。更にまた、本発明の方法及び組成物に使用する変異体又は改変アポリポタンパク質は通常、脂質と結合する能力を保持している。   Apolipoprotein is a protein having a function of binding and transporting lipids in the circulatory system of animals. Sequence homology analysis between species, as well as structural analysis and prediction, indicate that apolipoproteins share a similar structure (several amphipathic helices). Thus, a variant or modified apolipoprotein provided herein typically has one, or at least 2, 3, 4 or more amphipathic helices, usually of wild type apolipoprotein. It comprises an amphipathic helix sequence, or conservative amino acid substitutions thereof. Furthermore, the mutant or modified apolipoprotein used in the methods and compositions of the present invention typically retains the ability to bind lipids.

本発明では、用語「アポリポタンパク質」は広義には、脂質と結合するタンパク質を指すのに用いられ、そのフリーの形態、及び脂質と結合した形態の両方においても水溶性を有する。本発明のアポリポタンパク質は1つ以上のヘリックス状ドメインを有し、好ましくは両親媒性ヘリックスを形成するか、又は形成すると予測される。本発明の方法及び組成物で使用するアポリポタンパク質は、好ましくは天然のアポリポタンパク質であってもよく(後述するように、いかなる種起源の、天然のアポリポタンパク質の配列変異体であってもよい)、又は、天然のアポリポタンパク質の1つ以上のヘリックス状ドメインと少なくとも90%のホモロジーを有する1つ以上のヘリックス状ドメインを有する改変タンパク質であってもよい。本発明の方法及び組成物で使用するアポリポタンパク質は、インビトロタンパク質合成システム(インビトロ翻訳システム)に存在させた場合、可溶性膜タンパク質の収率を少なくとも10%上昇させる特性を有し、可溶性タンパクの収量(率)は、全合成タンパク質に対する、可溶性タンパク質の合成量、又は可溶性タンパク質のパーセンテージとして算出する。   In the present invention, the term “apolipoprotein” is used broadly to refer to a protein that binds to lipids and is water soluble both in its free form and in the form associated with lipids. The apolipoprotein of the present invention has one or more helical domains and preferably forms or is expected to form an amphipathic helix. The apolipoprotein used in the methods and compositions of the present invention may preferably be a natural apolipoprotein (which may be a sequence variant of a natural apolipoprotein of any species, as described below). Or a modified protein having one or more helical domains having at least 90% homology with one or more helical domains of a natural apolipoprotein. The apolipoprotein used in the methods and compositions of the present invention has the property of increasing the yield of soluble membrane protein by at least 10% when present in an in vitro protein synthesis system (in vitro translation system). (Rate) is calculated as the amount of soluble protein synthesized or the percentage of soluble protein relative to the total synthetic protein.

本発明の方法及び組成物で使用するアポリポタンパク質にはアポリポタンパク質変異体が包含され、少なくとも10、15、20、25、50、75、100、150又は200の隣接するアミノ酸を有し、あらゆる種の野生型アポリポタンパク質に対して少なくとも50、60、70、75、80、85、90、95、96、97、98又は99%の配列同一性を有するタンパク質が包含され、当該変異体をIVPSシステム中に存在させた場合、IVPSシステムで発現される1つ以上のタンパク質の可溶性が少なくとも10%増加する。特定の態様では、IVPSシステムで調製した可溶性タンパク質は、アポリポタンパク質又はその変異体の非存在下でIVPSシステムにおいて調製した同じタンパク質と比較し、少なくとも15%、20%又は25%増加するか、又は検出可能な態様で増加する。アポリポタンパク質変異体は、天然のアポリポタンパク質に対して1つ以上の配列の欠失又は挿入を有してもよい。非限定的な例として、幾つかのアポリポタンパク質変異体にタグ配列を添加してもよく、あるいは非ヘリックス状ドメインを欠失させてもよい。   Apolipoproteins used in the methods and compositions of the present invention include apolipoprotein variants, having at least 10, 15, 20, 25, 50, 75, 100, 150 or 200 contiguous amino acids, any species A protein having at least 50, 60, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98 or 99% sequence identity to the wild type apolipoprotein of When present in, the solubility of one or more proteins expressed in the IVPS system is increased by at least 10%. In certain aspects, the soluble protein prepared in the IVPS system is increased by at least 15%, 20% or 25% compared to the same protein prepared in the IVPS system in the absence of apolipoprotein or a variant thereof, or Increase in a detectable manner. Apolipoprotein variants may have one or more sequence deletions or insertions relative to the native apolipoprotein. As a non-limiting example, tag sequences may be added to some apolipoprotein variants, or non-helical domains may be deleted.

特定の態様における変異体アポリポタンパク質は、野生型哺乳類のアポリポタンパク質(特にアポリポタンパク質A−I(Apo A−I)、アポリポタンパク質A−II(Apo A−II)、アポリポタンパク質A−IV(Apo A−IV)、アポリポタンパク質A−V(Apo A−V)、アポリポタンパク質B−100(Apo B−100)、アポリポタンパク質B−48(Apo B−48)、アポリポタンパク質C−I(Apo C−I)、アポリポタンパク質C−II(Apo C−II)、アポリポタンパク質C−III(Apo C−III)、アポリポタンパク質D(Apo D)、アポリポタンパク質E(Apo E)、アポリポタンパク質H(Apo H)又はリポタンパク質(a)(Lp(a))の変異体)の変異体である。   In certain embodiments, the mutant apolipoprotein is a wild-type mammalian apolipoprotein (especially apolipoprotein AI (Apo A-I), apolipoprotein A-II (Apo A-II), apolipoprotein A-IV (Apo A). -IV), apolipoprotein AV (Apo AV), apolipoprotein B-100 (Apo B-100), apolipoprotein B-48 (Apo B-48), apolipoprotein CI (Apo CI) ), Apolipoprotein C-II (Apo C-II), apolipoprotein C-III (Apo C-III), apolipoprotein D (Apo D), apolipoprotein E (Apo E), apolipoprotein H (Apo H) or Variant of lipoprotein (a) (Lp (a)) variant A.

幾つかのアポリポタンパク質(交換可能なアポリポタンパク質と呼ばれる)は可逆的に脂質と結合し、脂質と結合したときも、また脂質と結合しないときも、安定な形態を有する。交換可能なアポリポタンパク質は通常約50kDa未満のサイズを有し、リポタンパク質粒子の表面と結合すると考えられる可変的な数の両親媒性のαヘリックス型ドメインに基づく構造類似性を共有する(Segrestら、J.Lipid Res.33:141−166(1992)、Pearsonら、J.Biol.Chem.280,38576−38582(2005)、Boguskiら、Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.83:8457−8461(1985))。交換可能なアポリポタンパク質としては、アポリポタンパク質A−I、アポリポタンパク質A−II、アポリポタンパク質A−IV、アポリポタンパク質A−V、アポリポタンパク質C−I、アポリポタンパク質C−II、アポリポタンパク質C−III、アポリポタンパク質E及びアポリフォリンIIIが挙げられるが、これらに限定されない。   Some apolipoproteins (referred to as exchangeable apolipoproteins) bind reversibly to lipids and have a stable form both when bound to lipids and when not bound to lipids. Exchangeable apolipoproteins usually have a size of less than about 50 kDa and share structural similarity based on a variable number of amphipathic α-helical domains thought to bind to the surface of lipoprotein particles (Segrest et al. J. Lipid Res. 33: 141-166 (1992), Pearson et al., J. Biol. Chem. 280, 38576-38582 (2005), Boguski et al., Proc. Natl. Acad. Sci. 83: 8457-8461 (1985)). Examples of exchangeable apolipoproteins include apolipoprotein AI, apolipoprotein A-II, apolipoprotein A-IV, apolipoprotein AV, apolipoprotein CI, apolipoprotein C-II, apolipoprotein C-III, Examples include, but are not limited to, apolipoprotein E and apoliphorin III.

本発明の組成物及び方法において使用するアポリポタンパク質はいかなる動物の起源であってもよく、又はいかなる動物種のアポリポタンパク質の配列に基づいて構成されてもよい。幾つかの実施形態では、本発明の方法で使用するアポリポタンパク質は哺乳類のアポリポタンパク質であって、1つ以上の哺乳類のアポリポタンパク質配列に由来する1つ以上のアポリポタンパク質変異体配列を有するものであり、例えばアポリポタンパク質A−I、アポリポタンパク質A−II、アポリポタンパク質A−IV、アポリポタンパク質A−V、アポリポタンパク質B−100、アポリポタンパク質B−48、アポリポタンパク質C−I、アポリポタンパク質C−II、アポリポタンパク質C−III、アポリポタンパク質D、アポリポタンパク質E、アポリポタンパク質H又はリポタンパク質(a)が挙げられる。本発明に用いられるこれらのアポリポタンパク質の同一性は1つ以上の種のものに由来してもよく、多くの場合、当該名称はヒトをタンパク質として称する。例えば、以下のヒトのアポリポタンパク質の配列:gi37499465(ヒトアポリポタンパク質A−I、配列番号1)、ヒトプロアポリポタンパク質A−I(配列番号2)、ヒトアポリポタンパク質A−II(gi296633、配列番号3)、ヒトアポリポタンパク質A−IV(gi178759、配列番号4)、ヒトアポリポタンパク質A−V(gi60391728、配列番号5)、アポリポタンパク質B−100、(gi114014、配列番号6)、アポリポタンパク質B−48(gi178732、配列番号7)、アポリポタンパク質C−I(gi30583123、配列番号8)、アポリポタンパク質C−II(gi37499469、配列番号9)、アポリポタンパク質C−III(gi521205、配列番号10)、アポリポタンパク質D(gi5466584、配列番号11、gi1246096、配列番号12)、アポリポタンパク質E(gi178853、配列番号13)、アポリポタンパク質H(gi178857、配列番号14)、アポリポタンパク質Lp(a)(gi5031885、配列番号15)、並びに、少なくとも10、15、20、25、50、75、100、150、又は200の隣接アミノ酸を有するそれらの変異体であって、少なくとも50、60、70、75、80、85、90、95、96、97、98又は99%の配列同一性を有する配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番号15、配列番号16、配列番号17及び配列番号18が、本発明の方法及び組成物に含まれるアポリポタンパク質であるが、これらに限定されない。   The apolipoprotein used in the compositions and methods of the present invention may be of any animal origin or may be constructed based on the sequence of apolipoprotein of any animal species. In some embodiments, the apolipoprotein used in the methods of the invention is a mammalian apolipoprotein and has one or more apolipoprotein variant sequences derived from one or more mammalian apolipoprotein sequences. For example, apolipoprotein AI, apolipoprotein A-II, apolipoprotein A-IV, apolipoprotein AV, apolipoprotein B-100, apolipoprotein B-48, apolipoprotein CI, apolipoprotein C-II , Apolipoprotein C-III, apolipoprotein D, apolipoprotein E, apolipoprotein H or lipoprotein (a). The identity of these apolipoproteins used in the present invention may be derived from one or more species, and in many cases the name refers to humans as proteins. For example, the following human apolipoprotein sequences: gi37499465 (human apolipoprotein AI, SEQ ID NO: 1), human proapolipoprotein AI (SEQ ID NO: 2), human apolipoprotein A-II (gi296633, SEQ ID NO: 3) ), Human apolipoprotein A-IV (gi178759, SEQ ID NO: 4), human apolipoprotein AV (gi603913728, SEQ ID NO: 5), apolipoprotein B-100, (gi11014, SEQ ID NO: 6), apolipoprotein B-48 ( gi178732, SEQ ID NO: 7), apolipoprotein C-I (gi30583123, SEQ ID NO: 8), apolipoprotein C-II (gi37499469, SEQ ID NO: 9), apolipoprotein C-III (gi521205, SEQ ID NO: 10) Apolipoprotein D (gi54666584, SEQ ID NO: 11, gi1246096, SEQ ID NO: 12), apolipoprotein E (gi1788883, SEQ ID NO: 13), apolipoprotein H (gi178857, SEQ ID NO: 14), apolipoprotein Lp (a) (gi50331885, SEQ ID NO: 15) and variants thereof having at least 10, 15, 20, 25, 50, 75, 100, 150, or 200 contiguous amino acids, wherein at least 50, 60, 70, 75, 80, 85, SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8 having a sequence identity of 90, 95, 96, 97, 98 or 99%, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, Column number 14, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 17 and SEQ ID NO: 18, is a apolipoprotein included in the methods and compositions of the present invention is not limited thereto.

但しアポリポタンパク質A−I、アポリポタンパク質A−II、アポリポタンパク質A−IV、アポリポタンパク質A−V、アポリポタンパク質B−100、アポリポタンパク質B−48、アポリポタンパク質C−I、アポリポタンパク質C−II、アポリポタンパク質C−III、アポリポタンパク質D、アポリポタンパク質E、アポリポタンパク質H又はリポタンパク質(a)の呼称はまた、ヒト以外の種(哺乳類、魚類、鳥類、有袋類、爬虫類及び両生類の種が包含されるがこれに限定されない)のこれらのタンパク質アナログのことも指すものとして本願明細書において使用される。ゆえに、ヒトタンパク質として割り当てられた名称として本願明細書に参照される当該タンパク質のアナログは、本発明のアポリポタンパク質として同様に包含される。本発明のかかるアポリポタンパク質、及びヒト以外の種由来のアポリポタンパク質変異体は、他の種と同じ名称を有する場合もあり、又は有しない場合もある。   However, apolipoprotein AI, apolipoprotein A-II, apolipoprotein A-IV, apolipoprotein AV, apolipoprotein B-100, apolipoprotein B-48, apolipoprotein CI, apolipoprotein C-II, apolipo The designations of protein C-III, apolipoprotein D, apolipoprotein E, apolipoprotein H or lipoprotein (a) also include non-human species (mammals, fish, birds, marsupials, reptiles and amphibian species) (But not limited to) is also used herein to refer to these protein analogs. Thus, analogs of the protein referred to herein as names assigned as human proteins are similarly included as apolipoproteins of the present invention. Such apolipoproteins of the present invention and apolipoprotein variants derived from non-human species may or may not have the same name as other species.

非限定的な例として、あらゆるアポリポタンパク質A−I:例えばラット(gi6978515)、マウス(gi2145141)、ゴールデンハムスター(gi4063843)、大西洋サケ(gi64356)、ゼブラフィッシュ(gi18858281)、カモ(gi627301)、フグ(gi57157761)、オランウータン(gi23379768)、チンパンジ(gi23379764)、ゴリラ(gi23379766)、ブタ(gi47523850)、ヒヒ(gi86653)、ウサギ(gi71790)又はその変異配列を使用できる。非限定的な例として、あらゆるアポリポタンパク質A−Il:例えばラット(gi202948)、マウス(gi7304897)、マカーク(gi38049)、ウシ(gi6225059)、ウマ(gi47115663)又はその変異配列を使用できる。非限定的な例として、あらゆるアポリポタンパク質A−IV:例えばラット(gi8392909)、マウス(gi6680702)、チキン(gi45384392)、ヒヒ(gi510276)、ブタ(gi47523830)、チンパンジ(gi601801)又はその変異配列を使用できる。非限定的な例として、あらゆるアポリポタンパク質A−V:例えばラット(gi18034777)、マウス(gi31560003)、ウシ(gi76635264)又はイヌ(gi57086253)又はその変異配列を使用できる。   Non-limiting examples include any apolipoprotein A-I: eg rat (gi6978515), mouse (gi2145141), golden hamster (gi4063843), Atlantic salmon (gi64356), zebrafish (gi188858281), ducks (gi627301), puffers ( gi57157761), orangutans (gi233379768), chimpanzees (gi23337964), gorillas (gi233379766), pigs (gi47523850), baboons (gi86653), rabbits (gi71790) or mutant sequences thereof can be used. As a non-limiting example, any apolipoprotein A-Il: eg rat (gi202948), mouse (gi7304897), macaque (gi38049), bovine (gi6225059), horse (gi471115663) or mutant sequences thereof can be used. As non-limiting examples, use any apolipoprotein A-IV: eg rat (gi83392909), mouse (gi66880702), chicken (gi45384392), baboon (gi510276), pig (gi47523830), chimpanzee (gi601801) or its mutant sequence it can. As non-limiting examples, any apolipoprotein A-V: eg rat (gi18034777), mouse (gi31560003), bovine (gi766635264) or dog (gi57086253) or mutant sequences thereof can be used.

非限定的な例として、あらゆるアポリポタンパク質B:例えばラット(gi61098031)、チキン(gi114013)、ウサギ(gi114015)、キツネザル(gi31558958)、ブタ(gi951375)、マカーク(gi930126)、リス(gi31558956)、ハリラット(gi31558952)又はその変異配列を使用できる。   As non-limiting examples, any apolipoprotein B: eg rat (gi61098031), chicken (gi1114013), rabbit (gi1114015), lemur (gi31555858), pig (gi951375), macaque (gi930126), squirrel (gi31555856), hallirat ( gi31555852) or mutant sequences thereof can be used.

非限定的な例として、あらゆるアポリポタンパク質C−I:例えばラット(gi6978521)、マウス(gi6680704)、マカーク(gi114017)、ウサギ(gi416626)又はその変異配列を使用できる。非限定的な例として、あらゆるアポリポタンパク質C−II:例えばマウス(gi6753100)、イヌ(gi50979236)、マカーク(gi342077)、モルモット(gi191239)、ウシ(gi114019)フグ(gi74096407)又はその変異配列を使用できる。非限定的な例として、あらゆるアポリポタンパク質C−III:例えばラット(gi8392912)、マウス(gi15421856)、イヌ(gi50979230)、ブタ(gi50657386)、ウシ(gi47564119)又はその変異配列を使用できる。   As a non-limiting example, any apolipoprotein CI: eg rat (gi6978521), mouse (gi6680704), macaque (gi1114017), rabbit (gi416626) or mutant sequences thereof can be used. By way of non-limiting example, any apolipoprotein C-II can be used, such as mouse (gi67553100), dog (gi50997236), macaque (gi342077), guinea pig (gi191239), bovine (gi1114019) puffer (gi74096407) or a mutant sequence thereof . As a non-limiting example, any apolipoprotein C-III: eg rat (gi8392912), mouse (gi15421856), dog (gi50997230), pig (gi506657386), bovine (gi475564119) or mutant sequences thereof can be used.

非限定的な例として、あらゆるアポリポタンパク質D:例えばラット(gi287650)、マウス(gi75677437)、チキン(gi58696426)、モルモット(gi1110553)又はシカ(gi82469911)又はその変異配列を使用できる。   As non-limiting examples, any apolipoprotein D: eg rat (gi287650), mouse (gi75676737), chicken (gi5869426), guinea pig (gi1110553) or deer (gi82469911) or mutant sequences thereof can be used.

非限定的な例として、あらゆるアポリポタンパク質E:例えばラット(gi20301954)、マウス(gi6753102)、チンパンジ(gi57113897)、アカゲザル(gi3913070)、ヒヒ(gi176569)、ブタ(gi311233)、ウシ(gi312893)又はその変異配列を使用できる。   By way of non-limiting example, any apolipoprotein E: eg rat (gi20301954), mouse (gi67553102), chimpanzee (gi57113897), rhesus monkey (gi3913070), baboon (gi1766969), pig (gi3111233), cow (gi312833) or a variant thereof Arrays can be used.

非限定的な例として、あらゆるアポリポタンパク質H:例えばラット(gi56971279)、マウス(gi94400779)、ウッドチャック(gi92111519)、イヌ(gi54792721)、ウシ(gi27806741)又はその変異配列を使用できる。   As a non-limiting example, any apolipoprotein H: for example rat (gi56971279), mouse (gi94400779), woodchuck (gi92111519), dog (gi54727921), bovine (gi27806741) or a mutant sequence thereof can be used.

幾つかの実施形態では、本発明の方法で使用するアポリポタンパク質は、昆虫由来アポリポタンパク質であるか、又は昆虫アポリポタンパク質の配列に由来する配列(例えばアポリフォリンI、アポリフォリンII又はアポリフォリンIII)を有する。かかるタンパク質は、いかなる種(例えばDrospophila属の種、Manduca属の種、Locusta属の種、Lethocerus属の種、Ostrinia属の種、Bombyx属の種)に由来してもよく、更には他の昆虫若しくは非昆虫種のそれらのアナログであってもよい。例えば、アポリポフォリン(gi2498144、配列番号16)、アポリポフォリンII(gi2746729、配列番号17)、アポリポフォリンIII(gi159481、配列番号18)、並びに、少なくとも10、15、20、25、50、75、100、150又は200の隣接アミノ酸を有し、配列番号16、配列番号17及び配列番号18に対して少なくとも50、60、70、75、80、85、90、95、96、97、98又は99%の配列同一性を有するアポリポタンパク質変異体が、本発明の組成物及び方法で使用できるアポリポタンパク質である。   In some embodiments, the apolipoprotein used in the methods of the invention is an insect-derived apolipoprotein or has a sequence derived from the sequence of an insect apolipoprotein (eg, apoliphorin I, apoliphorin II or apoliphorin III). Such proteins may be derived from any species (e.g., Draspophila species, Manduca species, Locusta species, Lethocerus species, Ostrinia species, Bombyx species, and even other insects) Or they may be analogs of non-insect species. For example, apolipophorin (gi2498144, SEQ ID NO: 16), apolipophorin II (gi2746729, SEQ ID NO: 17), apolipophorin III (gi159948, SEQ ID NO: 18), and at least 10, 15, 20, 25, 50, 75, 100 , 150 or 200 contiguous amino acids and at least 50, 60, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98 or 99% relative to SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 17 and SEQ ID NO: 18 Apolipoprotein variants having the following sequence identity are apolipoproteins that can be used in the compositions and methods of the present invention.

本発明のIVPSシステムに存在させてもよいアポリポタンパク質はとしては、アポリポタンパク質A−I、アポリポタンパク質A−II、アポリポタンパク質A−IV、アポリポタンパク質A−V、アポリポタンパク質B−100、アポリポタンパク質B−48、アポリポタンパク質C−I、アポリポタンパク質C−II、アポリポタンパク質C−III、アポリポタンパク質D、アポリポタンパク質E、アポリポタンパク質H、リポタンパク質(a)、アポリフォリンI、アポリフォリンII又はあらゆる種のアポリフォリンIIIアナログ(いかなる種のアナログの変異体も含まれる)などが挙げられるが、これらに限定されない。   Examples of the apolipoprotein that may be present in the IVPS system of the present invention include apolipoprotein AI, apolipoprotein A-II, apolipoprotein A-IV, apolipoprotein AV, apolipoprotein B-100, apolipoprotein B -48, apolipoprotein C-I, apolipoprotein C-II, apolipoprotein C-III, apolipoprotein D, apolipoprotein E, apolipoprotein H, lipoprotein (a), apoliphorin I, apoliphorin II or any kind of apoliphorin III Examples include, but are not limited to, analogs (including any kind of analog variants).

幾つかの例示的実施形態では、IVPSシステムに存在するアポリポタンパク質は交換可能なアポリポタンパク質であり、例えばアポリポタンパク質A−I、アポリポタンパク質A−II、アポリポタンパク質A−IV、アポリポタンパク質A−V、アポリポタンパク質C−I、アポリポタンパク質C−II、アポリポタンパク質C−IlI、アポリポタンパク質E又はアポリフォリンIIIが挙げられる。   In some exemplary embodiments, the apolipoprotein present in the IVPS system is a replaceable apolipoprotein, such as apolipoprotein AI, apolipoprotein A-II, apolipoprotein A-IV, apolipoprotein A-V, Apolipoprotein CI, apolipoprotein C-II, apolipoprotein C-Ill, apolipoprotein E or apoliphorin III are mentioned.

幾つかの実施形態では、本発明の組成物及び方法で使用するアポリポタンパク質は、いかなる種由来のアポリポタンパク質A−I、アポリポタンパク質A−II、アポリポタンパク質A−IV、アポリポタンパク質A−V、アポリポタンパク質B−100、アポリポタンパク質B−48、アポリポタンパク質C−I、アポリポタンパク質C−II、アポリポタンパク質C−III、アポリポタンパク質D、アポリポタンパク質E、アポリポタンパク質H、リポタンパク質(a)、アポリフォリンI、アポリフォリンII又はアポリフォリンIIIなどのアポリポタンパク質の、少なくとも20の連続的若しくは隣接するアミノ酸に対して、少なくとも70%の同一性を有する。アポリポタンパク質は、好ましい実施形態では、アポリポタンパク質の少なくとも20アミノ酸の連続配列、少なくとも30アミノ酸の連続配列、少なくとも40アミノ酸の連続配列、少なくとも50アミノ酸の連続配列、少なくとも60アミノ酸の連続配列、少なくとも70アミノ酸の連続配列、少なくとも80アミノ酸の連続配列、少なくとも90アミノ酸の連続配列、又は少なくとも100アミノ酸の連続配列において、アポリポタンパク質に対して少なくとも70%の同一性を有する。幾つかの好ましい実施態様では、IVPSシステム中にアポリポタンパク質を存在させることにより、IVPSシステムにおいて合成される1つ以上のタンパク質の可溶性が向上し、アポリポタンパク質の少なくとも20アミノ酸の連続配列、少なくとも30アミノ酸の連続配列、少なくとも40アミノ酸の連続配列、少なくとも50アミノ酸の連続配列、少なくとも60アミノ酸の連続配列、少なくとも70アミノ酸の連続配列、少なくとも80アミノ酸の連続配列、少なくとも90アミノ酸の連続配列、又は少なくとも100アミノ酸の連続配列において、アポリポタンパク質に対して少なくとも70%の同一性を有する。幾つかの実施形態では、本発明の方法及び組成物において使用するアポリポタンパク質は、IVPSシステムにおいて存在させることにより、IVPSシステムにおいて合成される1つ以上のタンパク質の可溶性が向上し、あらゆる種のアポリポタンパク質の少なくとも20アミノ酸の連続配列に対して、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%、少なくとも95%又は少なくとも99%の同一性を有する。   In some embodiments, the apolipoprotein used in the compositions and methods of the present invention is apolipoprotein AI, apolipoprotein A-II, apolipoprotein A-IV, apolipoprotein AV, apolipoprotein from any species. Protein B-100, apolipoprotein B-48, apolipoprotein CI, apolipoprotein C-II, apolipoprotein C-III, apolipoprotein D, apolipoprotein E, apolipoprotein H, lipoprotein (a), apoliphorin I, It has at least 70% identity to at least 20 consecutive or adjacent amino acids of an apolipoprotein such as apoliphorin II or apoliphorin III. The apolipoprotein is, in a preferred embodiment, a continuous sequence of at least 20 amino acids, a continuous sequence of at least 30 amino acids, a continuous sequence of at least 40 amino acids, a continuous sequence of at least 50 amino acids, a continuous sequence of at least 60 amino acids, at least 70 amino acids. A sequence of at least 80 amino acids, a sequence of at least 90 amino acids, or a sequence of at least 100 amino acids has at least 70% identity to an apolipoprotein. In some preferred embodiments, the presence of an apolipoprotein in the IVPS system improves the solubility of one or more proteins synthesized in the IVPS system and is a contiguous sequence of at least 20 amino acids of the apolipoprotein, at least 30 amino acids. A continuous sequence of at least 40 amino acids, a continuous sequence of at least 50 amino acids, a continuous sequence of at least 60 amino acids, a continuous sequence of at least 70 amino acids, a continuous sequence of at least 80 amino acids, a continuous sequence of at least 90 amino acids, or at least 100 amino acids In at least 70% identity to the apolipoprotein. In some embodiments, the apolipoprotein used in the methods and compositions of the present invention is present in the IVPS system, thereby improving the solubility of one or more proteins synthesized in the IVPS system and Have at least 70%, at least 80%, at least 90%, at least 95% or at least 99% identity to a contiguous sequence of at least 20 amino acids of the protein.

幾つかの実施形態では、本発明の組成物及び方法で使用されるアポリポタンパク質は例えば、交換可能なアポリポタンパク質(例えば限定されないが、あらゆる種のアポリポタンパク質A−I、アポリポタンパク質A−II、アポリポタンパク質A−IV、アポリポタンパク質C−I、アポリポタンパク質C−II、アポリポタンパク質C−III、アポリポタンパク質E又はアポリフォリンIII)の少なくとも20アミノ酸、少なくとも30アミノ酸、少なくとも40アミノ酸、少なくとも50アミノ酸、少なくとも60アミノ酸、少なくとも70アミノ酸、少なくとも80アミノ酸又は少なくとも100アミノ酸の連続配列に対して、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%、少なくとも95%又は少なくとも99%の同一性を有する。幾つかの実施形態では、本発明の方法及び組成物において使用するアポリポタンパク質は、IVPSシステムに存在させることによりIVPSシステムにおいて合成される1つ以上のタンパク質の可溶性が向上し、いかなる種のアポリポタンパク質の少なくとも20アミノ酸、少なくとも30アミノ酸、少なくとも40アミノ酸、少なくとも50アミノ酸、少なくとも60アミノ酸、少なくとも70アミノ酸、少なくとも80アミノ酸又は少なくとも100アミノ酸の連続配列に対して少なくとも70%の同一性を有する。   In some embodiments, the apolipoprotein used in the compositions and methods of the present invention can be, for example, a replaceable apolipoprotein (eg, but not limited to any species of apolipoprotein AI, apolipoprotein A-II, apolipoprotein). Protein A-IV, apolipoprotein C-I, apolipoprotein C-II, apolipoprotein C-III, apolipoprotein E or apoliphorin III) at least 20 amino acids, at least 30 amino acids, at least 40 amino acids, at least 50 amino acids, at least 60 amino acids , At least 70%, at least 80%, at least 90%, at least 95% or at least 99% for a contiguous sequence of at least 70 amino acids, at least 80 amino acids or at least 100 amino acids Having the same properties. In some embodiments, the apolipoprotein used in the methods and compositions of the invention improves the solubility of one or more proteins synthesized in the IVPS system by being present in the IVPS system, and any kind of apolipoprotein Having at least 70% identity to a contiguous sequence of at least 20 amino acids, at least 30 amino acids, at least 40 amino acids, at least 50 amino acids, at least 60 amino acids, at least 70 amino acids, at least 80 amino acids or at least 100 amino acids.

幾つかの実施形態では、アポリポタンパク質は哺乳類のアポリポタンパク質であるか、又は、哺乳類のアポリポタンパク質(例えば限定されないがアポリポタンパク質A−I、アポリポタンパク質A−II、アポリポタンパク質A−IV、アポリポタンパク質A−V、アポリポタンパク質B−100、アポリポタンパク質B−48、アポリポタンパク質C−I、アポリポタンパク質C−II、アポリポタンパク質C−III、アポリポタンパク質D、アポリポタンパク質E、アポリポタンパク質H又はリポタンパク質(a)の少なくとも20アミノ酸、少なくとも30アミノ酸、少なくとも40アミノ酸、少なくとも50アミノ酸、少なくとも60アミノ酸、少なくとも70アミノ酸、少なくとも80アミノ酸又は少なくとも100アミノ酸の連続配列に対して少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%、少なくとも95%又は少なくとも99%の同一性を有する。   In some embodiments, the apolipoprotein is a mammalian apolipoprotein or a mammalian apolipoprotein (eg, but not limited to apolipoprotein AI, apolipoprotein A-II, apolipoprotein A-IV, apolipoprotein A -V, apolipoprotein B-100, apolipoprotein B-48, apolipoprotein CI, apolipoprotein C-II, apolipoprotein C-III, apolipoprotein D, apolipoprotein E, apolipoprotein H or lipoprotein (a) At least 20 amino acids, at least 30 amino acids, at least 40 amino acids, at least 50 amino acids, at least 60 amino acids, at least 70 amino acids, at least 80 amino acids or at least 100 amino acids At least 70% contiguous sequence comprises at least 80%, at least 90%, at least 95% or at least 99% identity.

幾つかの実施形態では、アポリポタンパク質は昆虫アポリポタンパク質(例えばアポリフォリンI、アポリフォリンII又はアポリフォリンIII)であるか、又は、昆虫アポリフォリンI、アポリフォリンII若しくはアポリフォリンIIIの少なくとも20アミノ酸、少なくとも30アミノ酸、少なくとも40アミノ酸、少なくとも50アミノ酸、少なくとも60アミノ酸、少なくとも70アミノ酸、少なくとも80アミノ酸又は少なくとも100アミノ酸の連続配列に対して少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%、少なくとも95%又は少なくとも99%の同一性を有する。   In some embodiments, the apolipoprotein is an insect apolipoprotein (eg, apoliphorin I, apoliphorin II, or apoliphorin III), or at least 20 amino acids, at least 30 amino acids, at least 40 of insect apoliphorin I, apoliphorin II, or apoliphorin III. At least 70%, at least 80%, at least 90%, at least 95% or at least 99% identity to a contiguous sequence of amino acids, at least 50 amino acids, at least 60 amino acids, at least 70 amino acids, at least 80 amino acids or at least 100 amino acids Have.

幾つかの例示的実施形態では、本発明の方法及び組成物に使用されるアポリポタンパク質は、野生型の交換可能なアポリポタンパク質の少なくとも100の隣接するアミノ酸に対して少なくとも90%の配列同一性を有する野生型の交換可能なアポリポタンパク質又は変異体であり、インビトロタンパク質合成反応において細菌EmrEタンパク質又はヒトGABA受容体タンパク質の可溶性タンパク質の産生を少なくとも10%増加させることができる。幾つかの実施形態では、本発明の方法及び組成物に使用するアポリポタンパク質は、アポリポタンパク質A−I、アポリポタンパク質A−II、アポリポタンパク質A−IV、アポリポタンパク質A−V、アポリポタンパク質C−I、アポリポタンパク質C−II、アポリポタンパク質C−III、アポリポタンパク質E又はアポリフォリンIII、又は野生型の交換可能なアポリポタンパク質の少なくとも100の隣接するアミノ酸に対して少なくとも90%の配列同一性を有するあらゆる変異体であり、インビトロタンパク質合成反応において細菌EmrEタンパク質又はヒトGABA受容体タンパク質の可溶性タンパク質の産生を少なくとも10%増加させることができる。   In some exemplary embodiments, the apolipoprotein used in the methods and compositions of the invention has at least 90% sequence identity to at least 100 contiguous amino acids of the wild-type exchangeable apolipoprotein. A wild-type, exchangeable apolipoprotein or variant that can increase the production of soluble protein of bacterial EmrE protein or human GABA receptor protein by at least 10% in an in vitro protein synthesis reaction. In some embodiments, the apolipoprotein used in the methods and compositions of the invention is apolipoprotein AI, apolipoprotein A-II, apolipoprotein A-IV, apolipoprotein AV, apolipoprotein CI Any mutation having at least 90% sequence identity to at least 100 contiguous amino acids of apolipoprotein C-II, apolipoprotein C-III, apolipoprotein E or apoliphorin III, or wild-type exchangeable apolipoprotein And can increase the production of soluble protein of bacterial EmrE protein or human GABA receptor protein by at least 10% in an in vitro protein synthesis reaction.

ある具体的実施形態では、本発明の方法及び組成物において使用するアポリポタンパク質は、アポリポタンパク質A−I、又は野生型アポリポタンパク質A−Iの少なくとも100の隣接するアミノ酸に対して少なくとも90%の配列同一性を有するアポリポタンパク質A−Iの変異体であり、インビトロタンパク質合成反応において細菌EmrEタンパク質又はヒトGABA受容体タンパク質の可溶性タンパク質の産生を少なくとも10%増加させることができる。   In certain specific embodiments, the apolipoprotein used in the methods and compositions of the invention has a sequence of at least 90% relative to at least 100 contiguous amino acids of apolipoprotein AI, or wild-type apolipoprotein AI. It is a variant of apolipoprotein AI with identity and can increase the production of soluble protein of bacterial EmrE protein or human GABA receptor protein by at least 10% in in vitro protein synthesis reaction.

本発明のアポリポタンパク質にはまた、天然のアポリポタンパク質のヘリックス状ドメインの少なくとも10の残基に対して少なくとも90%のアミノ酸配列同一性を有する改変アポリポタンパク質が包含される。本発明には、本願明細書に援用する米国特許出願公開第2005/0182243号において開示される改変アポリポタンパク質(「膜足場タンパク質」)が包含され、例えば限定されないが、ヒスチジンタグを付与したMSP1(配列番号19)、MSP1(配列番号20)、MSP2(Hisタグ付き)(配列番号21)、MSP2(Hisタグ付き、長いリンカー)(配列番号22)、MSP1D5D6(配列番号23)、MSP1D6D7(配列番号24)、MAP1T4(配列番号25)、MSP1T5(配列番号26)、MSP1T6(配列番号27)、MSP1N1(配列番号28)、MSP1E3TEV(配列番号29)、MSP1E3D1(配列番号30)、HisTEV−MSP2(配列番号31)、MSP2N1(配列番号32)、MSP2N2(配列番号33)、MSP2N3(配列番号34)、MSP2N4(配列番号35)、MSP2N5(配列番号36)、MSP2N6(配列番号37)、MSP2CPR(配列番号38)、His−TEV−MSP1T2−GT(配列番号39)、MSP1RC12’(配列番号40)、MSP1K90C(配列番号41)及びMSP1K152C(配列番号42)などが挙げられる。   The apolipoproteins of the present invention also include modified apolipoproteins having at least 90% amino acid sequence identity to at least 10 residues of the helical domain of the native apolipoprotein. The invention includes modified apolipoproteins (“membrane scaffold proteins”) disclosed in US Patent Application Publication No. 2005/0182243, which is incorporated herein by reference, for example, but not limited to, MSP1 (with a histidine tag) SEQ ID NO: 19), MSP1 (SEQ ID NO: 20), MSP2 (with His tag) (SEQ ID NO: 21), MSP2 (with His tag, long linker) (SEQ ID NO: 22), MSP1D5D6 (SEQ ID NO: 23), MSP1D6D7 (SEQ ID NO: 21) 24), MAP1T4 (SEQ ID NO: 25), MSP1T5 (SEQ ID NO: 26), MSP1T6 (SEQ ID NO: 27), MSP1N1 (SEQ ID NO: 28), MSP1E3TEV (SEQ ID NO: 29), MSP1E3D1 (SEQ ID NO: 30), HisTEV-MSP2 (sequence) Number 31), MSP2N1 (allocation) No. 32), MSP2N2 (SEQ ID NO: 33), MSP2N3 (SEQ ID NO: 34), MSP2N4 (SEQ ID NO: 35), MSP2N5 (SEQ ID NO: 36), MSP2N6 (SEQ ID NO: 37), MSP2CPR (SEQ ID NO: 38), His-TEV- MSP1T2-GT (SEQ ID NO: 39), MSP1RC12 ′ (SEQ ID NO: 40), MSP1K90C (SEQ ID NO: 41), MSP1K152C (SEQ ID NO: 42) and the like.

本発明の方法及び組成物で使用するアポリポタンパク質はいかなる給源に由来してもよく、例えば血液、血漿若しくは血清を含む器官若しくは組織から単離してもよく、細胞培養から単離してもよく、又はインビトロ合成システムに添加する前にリコンビナント的に発現させてもおい。好ましくは、インビトロ合成システムに添加する前に少なくとも部分的にアポリポタンパク質を精製する。   The apolipoprotein used in the methods and compositions of the present invention may be derived from any source, for example isolated from organs or tissues including blood, plasma or serum, may be isolated from cell culture, or It can also be expressed recombinantly before being added to an in vitro synthesis system. Preferably, the apolipoprotein is at least partially purified before being added to the in vitro synthesis system.

本発明の方法及び組成物で使用するアポリポタンパク質のアミノ酸配列は、その野生型配列に対して1つ以上のアミノ酸の欠失若しくは付加、又はアミノ酸置換を施して野生型アポリポタンパク質の配列を修飾したものであってもよく、それにより、当該アポリポタンパク質をインビトロタンパク質合成反応に存在させた場合に、インビトロタンパク質合成反応で調製される可溶化形態のタンパク質の収率が高まるという特性を有するようになる。   The amino acid sequence of the apolipoprotein used in the method and composition of the present invention was modified by wild-type apolipoprotein sequence by deleting or adding one or more amino acids to the wild-type sequence, or by amino acid substitution. So that when the apolipoprotein is present in an in vitro protein synthesis reaction, it has the property of increasing the yield of a solubilized form of the protein prepared in the in vitro protein synthesis reaction. .

例えば、本発明の方法又は組成物で使用するアポリポタンパク質は、N末端又はC末端が欠失してもよく、又は野生型アポリポタンパク質配列の内部に1つ以上の欠失又は挿入を有してもよい。本発明の方法及び組成物で使用するアポリポタンパク質は、アポリポタンパク質の多量体又はその部分であってもよく、例えば、リンカーにより結合したアポリポタンパク質の2つ以上のコピー、又は変異体若しくはその部分であってもよい。本発明の方法及び組成物で使用するアポリポタンパク質はキメラアポリポタンパク質であってもよく、2つの異なるアポリポタンパク質(又はその変異体)の配列を含んでなってもよい。更に、アポリポタンパク質は、融合タンパク質の一部として、ペプチド又は他のタンパク質配列と結合してもよい。例えば、当該ペプチド配列は精製及び/又は検出タグであってもよい。   For example, the apolipoprotein used in the method or composition of the invention may be deleted at the N-terminus or C-terminus, or have one or more deletions or insertions within the wild-type apolipoprotein sequence. Also good. The apolipoprotein used in the methods and compositions of the present invention may be a multimer of apolipoprotein or part thereof, for example, two or more copies of apolipoprotein joined by a linker, or a variant or part thereof. There may be. The apolipoprotein used in the methods and compositions of the present invention may be a chimeric apolipoprotein or may comprise sequences of two different apolipoproteins (or variants thereof). Furthermore, the apolipoprotein may be linked to peptides or other protein sequences as part of the fusion protein. For example, the peptide sequence may be a purification and / or detection tag.

本発明の幾つかの実施形態では、IVPSにおいて使用するアポリポタンパク質は、米国特許第7048949号A1、米国特許出願公開第2005/0182243号A1、第2005/0152984号A1、第2004/0053384号A1及び第2006/0088524号A1(全開示内容を本願明細書に援用する)において開示されるアポリポタンパク質A−1の配列に基づく膜足場タンパク質(MSP)を含む。   In some embodiments of the invention, the apolipoprotein used in IVPS is US Pat. No. 7,048,949 A1, US Patent Application Publication No. 2005/0182243 A1, 2005/0152984 A1, 2004/0053384 A1, and A membrane scaffold protein (MSP) based on the sequence of apolipoprotein A-1 disclosed in 2006/0088524 A1 (the entire disclosure of which is incorporated herein by reference).

本願明細書に提供されるアポリポタンパク質は、脂質と結合してもよく、又は脂質と結合しないフリーのアポリポタンパク質であってもよい。例えば、アポリポタンパク質は、器官(例えば血液又は血漿)から、培養細胞又は培地から単離してもよく、又は組換えアポリポタンパク質を発現するよう改変された細菌細胞から単離してもよい。単離されたアポリポタンパク質は、公知の技術を使用して脂質と結合させることができる(Pownallら、(1978)Biochemistry 17:1183−1188、Pownallら、(1981)Biochemistry 20:6630−6635、Jonasら、(1984)J.Biol.Chem.259:6369−6375、Jonasら、(1989)J.Biol.Chem.264:4818−4824、Jonasら、(1993)J.Biol.Chem.268:1596−1602、Tricerriら、(2000)Biochemistry 39:14682−14691、Segallら、(2002)J.Lipid Res.43:1688−1700、Pearsonら、(2005)J.Biol.Chem.280:38576−38582,を参照。全開示内容を本願明細書に援用する)。本発明の幾つかの実施形態では、アポリポタンパク質は、1つ以上の脂質(例えば1つ以上のリン脂質)を更に含んだ態様でインビトロタンパク質合成システムに提供してもよい。コレステロール、コレステロールエステル又は1つ以上の他の中性脂質(限定的ではないがステロールエステル、モノ−、ジ−若しくはトリアシルグリセリド、又はアシルグリセロールなど)を任意に添加してもよい。当該脂質は、約1μg/mL〜約20mg/mL、又は約5μg/mL〜約10mg/mL、又は約10μg/mL〜約5mg/mLの濃度で存在させてもよい。1つ以上のリン脂質は、インビトロタンパク質合成システムにおいてアポリポタンパク質と結合してもよい。本発明の幾つかの実施形態では、アポリポタンパク質は、1つ以上の脂質(例えば1つ以上のリン脂質)を含むインビトロタンパク質システムを使用して翻訳される。無細胞システムにおいて合成されるアポリポタンパク質は、翻訳の間、又は翻訳後に1つ以上の脂質と結合することができる。   The apolipoprotein provided herein may bind to lipids or may be free apolipoprotein that does not bind lipids. For example, apolipoprotein may be isolated from an organ (eg, blood or plasma), from cultured cells or media, or from bacterial cells that have been modified to express recombinant apolipoprotein. Isolated apolipoproteins can be conjugated to lipids using known techniques (Pownall et al., (1978) Biochemistry 17: 1181-1888, Pownall et al. (1981) Biochemistry 20: 6630-6635, Jonas. (1984) J. Biol. Chem. 259: 6369-6375, Jonas et al., (1989) J. Biol. Chem. 264: 4818-4824, Jonas et al., (1993) J. Biol. -1602, Tricerri et al., (2000) Biochemistry 39: 14682-14691, Segall et al., (2002) J. Lipid Res. 43: 1688-1700, Pearson et al., (2 05) J.Biol.Chem.280: 38576-38582, which is incorporated herein for reference the entire disclosure).. In some embodiments of the invention, the apolipoprotein may be provided to the in vitro protein synthesis system in a manner further comprising one or more lipids (eg, one or more phospholipids). Cholesterol, cholesterol esters or one or more other neutral lipids (such as but not limited to sterol esters, mono-, di- or triacylglycerides, or acylglycerols) may optionally be added. The lipid may be present at a concentration of about 1 μg / mL to about 20 mg / mL, or about 5 μg / mL to about 10 mg / mL, or about 10 μg / mL to about 5 mg / mL. One or more phospholipids may bind to the apolipoprotein in an in vitro protein synthesis system. In some embodiments of the invention, apolipoproteins are translated using an in vitro protein system that includes one or more lipids (eg, one or more phospholipids). Apolipoproteins synthesized in cell-free systems can bind to one or more lipids during or after translation.

リン脂質−アポリポタンパク質粒子
本発明の幾つかの実施形態では、アポリポタンパク質は、リン脂質−アポリポタンパク質粒子としてインビトロタンパク質合成システムに存在してもよく、詳細には、当該粒子はリン脂質を含んでなり、アポリポタンパク質により二重層ディスクとして構成される。リン脂質−アポリポタンパク質粒子の幾つかの例、並びにリン脂質−アポリポタンパク質ディスク(アポリポタンパク質変異体を含むリン脂質アポリポタンパク質ディスクも包含される)の調製方法は従来技術において公知であり、例えば、Jonasら、(1984)J.Biol.Chem.259:6369−6375、Jonasら、(1989)J.Biol.Chem.264:4818−4824、Jonasら、(1993)J.Biol.Chem.268:1596−1602、米国特許第7048949号、米国特許出願公開第2005/0182243号A1、第2005/0152984号A1、第2004/0053384号A1及び第2006/0088524号A1(本願明細書に全開示内容を援用する)に記載されている。
Phospholipid-apolipoprotein particles In some embodiments of the invention, the apolipoprotein may be present in the in vitro protein synthesis system as a phospholipid-apolipoprotein particle, in particular, the particle comprises a phospholipid. And configured as a double layer disc with apolipoprotein. Several examples of phospholipid-apolipoprotein particles, as well as methods for preparing phospholipid-apolipoprotein discs (including phospholipid apolipoprotein discs including apolipoprotein variants) are known in the prior art, eg, Jonas (1984) J. et al. Biol. Chem. 259: 6369-6375, Jonas et al. (1989) J. MoI. Biol. Chem. 264: 4818-4824, Jonas et al. (1993) J. MoI. Biol. Chem. 268: 1596-1602, U.S. Pat. No. 7,048,949, U.S. Patent Application Publication Nos. 2005/0182243 A1, 2005/0152984 A1, 2004/0053384 A1, and 2006/0088524 A1 (all disclosed herein). The contents of which are incorporated by reference).

本願明細書にリン脂質−アポリポタンパク質粒子又はPAPとして開示されているナノスケールの二重層ディスクは、米国特許第7048949号、米国特許出願公開第2005/0182243号、第2005/0152984号、第2004/0053384号及び国際公開第02/040501号(全開示内容を本願明細書に援用する)に記載されており、特にナノスケールのリン脂質二重層ディスク、その成分、その製造及び使用方法に関して開示されている。本発明の方法では、リン脂質−アポリポタンパク質粒子又はナノスケールのリン脂質二重層ディスクに挿入される膜タンパク質が産生される。核酸鋳型を細胞抽出物及びPAPの調製を含むインビトロタンパク質合成システムに添加し、インビトロタンパク質合成システムをインキュベートし可溶化形態の膜タンパク質(可溶化形態の膜タンパク質がPAPに挿入されている)を合成する。   Nanoscale bilayer discs disclosed herein as phospholipid-apolipoprotein particles or PAP are described in US Pat. No. 7,048,949, US Patent Application Publication Nos. 2005/0182243, 2005/0152984, 2004 /. No. 0053384 and WO 02/040501 (the entire disclosure of which is incorporated herein by reference), with particular reference to nanoscale phospholipid bilayer discs, components thereof, methods of making and using the same. Yes. In the method of the invention, membrane proteins are produced that are inserted into phospholipid-apolipoprotein particles or nanoscale phospholipid bilayer discs. Add nucleic acid template to in vitro protein synthesis system including cell extract and PAP preparation and incubate in vitro protein synthesis system to synthesize solubilized form of membrane protein (solubilized form of membrane protein is inserted into PAP) To do.

本発明は、アポリポタンパク質を含むリン脂質二重層粒子若しくはディスクを含んでなる翻訳システム及び方法の提供に関する。好ましくは、リン脂質−アポリポタンパク質として提供されるアポリポタンパク質は、1つ以上の両親媒性のヘリックス状ドメインを有する。アポリポタンパク質は例えば、アポリポタンパク質A−I、アポリポタンパク質A−II、アポリポタンパク質A−IV、アポリポタンパク質A−V、アポリポタンパク質B−100、アポリポタンパク質B−48、アポリポタンパク質C−I、アポリポタンパク質C−II、アポリポタンパク質C−III、アポリポタンパク質D、アポリポタンパク質E、アポリポタンパク質H、リポタンパク質(a)、アポリポフォリンI(アポリポフォリンII)若しくはアポリポフォリンIII、又はその誘導体若しくは変異体(例えばキメラアポリポタンパク質、C−端末又はN末端が欠失したアポリポタンパク質、内部的が欠失したアポリポタンパク質、更なるアミノ酸配列若しくは変異アミノ酸配列を含むアポリポタンパク質)であってもよい。好ましい実施形態では、本発明のIVPSのリン脂質−アポリポタンパク質粒子は、ApoA−I、ApoA−IV、ApoA−V、ApoC−I、ApoC−II、ApoC−III、Apo−E又はアポリポフォリンIII又はこれらのいずれかの変異体である。幾つかの実施形態では、アポリポタンパク質の両親媒性のヘリックス状ドメインの長さを適宜調節し、様々な直径を有するリン脂質−アポリポタンパク質粒子の形成を活性化させることもできる。このことは、リン脂質−アポリポタンパク質粒子内に多種類のタンパク質を適切に取り込む際に有利であると考えられる。   The present invention relates to the provision of translation systems and methods comprising phospholipid bilayer particles or disks containing apolipoproteins. Preferably, the apolipoprotein provided as a phospholipid-apolipoprotein has one or more amphipathic helical domains. Examples of the apolipoprotein include apolipoprotein AI, apolipoprotein A-II, apolipoprotein A-IV, apolipoprotein AV, apolipoprotein B-100, apolipoprotein B-48, apolipoprotein CI, apolipoprotein C -II, apolipoprotein C-III, apolipoprotein D, apolipoprotein E, apolipoprotein H, lipoprotein (a), apolipophorin I (apolipophorin II) or apolipophorin III, or a derivative or variant thereof (eg, chimeric apolipoporin) Protein, apolipoprotein with C-terminal or N-terminal deletion, apolipoprotein with internal deletion, apolipoprotein containing further amino acid sequence or mutated amino acid sequence) . In a preferred embodiment, the IVPS phospholipid-apolipoprotein particles of the invention comprise ApoA-I, ApoA-IV, ApoA-V, ApoC-I, ApoC-II, ApoC-III, Apo-E or apolipophorin III or Any of these variants. In some embodiments, the length of the amphipathic helical domain of the apolipoprotein can be adjusted accordingly to activate the formation of phospholipid-apolipoprotein particles having various diameters. This is considered to be advantageous when appropriately incorporating various types of proteins into the phospholipid-apolipoprotein particles.

翻訳システムにおいてリン脂質−アポリポタンパク質粒子又はディスクを形成するために用いるリン脂質は、グリセロール又はスフィンゴ脂質ベースであってもよく、例えば、2分子の6〜20の炭素原子の飽和脂肪酸、及び一般的に用いられるヘッド基(例えばホスファチジルコリン、ホスファチジルエタノールアミン及びホスファチジルセリン)を含んでなってもよい。ヘッド基は、荷電しなくともよく、正に荷電してもよく、負に荷電してもよく、また双性イオンであってもよい。リン脂質は、天然物(自然界で生じる)若しくは合成物(自然界で生じない)、又は天然物と合成物の混合物であってもよい。リン脂質の非限定的な例としては、PC(ホスファチジルコリン)、PE(ホスファチジルエタノールアミン)、PI(ホスファチジルイノシトール)、DPPC(ジパルミトイル−ホスファチジルコリン)、DMPC(ジミリストイルホスファチジルコリン)、POPC(1−パルミトイル−2−オレオイル−ホスファチジルコリン)、DHPC(ジヘキサノイルホスファチジルコリン)、ジパルミトイルホスファチジルエタノールアミン、ジパルミトイルホスファチジルイノシトール、ジミリストイルホスファチジルエタノールアミン、ジミリストイルホスファチジルイノシトール、ジヘキサノイルホスファチジルエタノールアミン、ジヘキサノイルホスファチジルイノシトール、1−パルミトイル−2−オレオイル−ホスファチジルエタノールアミン、又は1−パルミトイル−2−オレオイル−ホスファチジル基イノシトールが挙げられるが、これらに限定されない。   Phospholipids used to form phospholipid-apolipoprotein particles or discs in translation systems may be glycerol or sphingolipid-based, such as two molecules of saturated fatty acids of 6-20 carbon atoms, and common It may comprise a head group used in (for example, phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine and phosphatidylserine). The head group may be uncharged, positively charged, negatively charged, or zwitterion. The phospholipid may be a natural product (naturally occurring) or a synthetic product (not naturally occurring), or a mixture of a natural product and a synthetic product. Non-limiting examples of phospholipids include PC (phosphatidylcholine), PE (phosphatidylethanolamine), PI (phosphatidylinositol), DPPC (dipalmitoyl-phosphatidylcholine), DMPC (dimyristoylphosphatidylcholine), POPC (1-palmitoyl- 2-oleoyl-phosphatidylcholine), DHPC (dihexanoylphosphatidylcholine), dipalmitoylphosphatidylethanolamine, dipalmitoylphosphatidylinositol, dimyristoylphosphatidylethanolamine, dimyristoylphosphatidylinositol, dihexanoylphosphatidylethanolamine, dihexanoylphosphatidylinoamine 1-palmitoyl-2-oleoyl-phosphatidyl ester Noruamin, or 1-palmitoyl-2-oleoyl - but phosphatidyl group inositol include, but are not limited to.

従来技術において記載のように、単離されたアポリポタンパク質及びリン脂質を混合し、リン脂質−アポリポタンパク質として凝集させてもよく、その方法は全開示内容を本願明細書に引用する、Jonasら、(1984)J.Biol.Chem.259:6369−6375、Jonasら、(1989)J.Biol.Chem.264:4818−4824、Jonasら、(1993)J.Biol.Chem.268:1596−1602、米国特許第7048949号、米国特許出願公開第2005/0182243号A1、第2005/0152984号A1、2004/0053384号A1及び第2006/0088524号A1が挙げられる。更にリン脂質−アポリポタンパク質粒子を細胞抽出物又はIVPSシステム中に添加する。   As described in the prior art, isolated apolipoproteins and phospholipids may be mixed and aggregated as phospholipid-apolipoproteins, the method of which is incorporated herein by reference, Jonas et al., (1984) J. Org. Biol. Chem. 259: 6369-6375, Jonas et al. (1989) J. MoI. Biol. Chem. 264: 4818-4824, Jonas et al. (1993) J. MoI. Biol. Chem. 268: 1596-1602, U.S. Patent No. 7048949, U.S. Patent Application Publication No. 2005/0182243 A1, 2005/0152984 A1, 2004/0053384 A1, and 2006/0088524 A1. In addition, phospholipid-apolipoprotein particles are added into the cell extract or IVPS system.

幾つかの他の本発明の態様では、アポリポタンパク質をコードする核酸構築物を、1つ以上のリン脂質を含むIVPSシステム中に添加し、インビトロで翻訳されたアポリポタンパク質がリン脂質と会合し、IVPSシステム中でリン脂質−アポリポタンパク質粉末粒子を形成する。   In some other inventive aspects, a nucleic acid construct encoding an apolipoprotein is added into an IVPS system comprising one or more phospholipids, the in vitro translated apolipoprotein associates with the phospholipid, and the IVPS Form phospholipid-apolipoprotein powder particles in the system.

組換えクローニング
Invitrogen(カールズバッド、CA)から市販されている、GATEWAY(登録商標)組換えクローニングシステム、ベクター、酵素及びキットを含む、ある特定の組換え部位で組換えを利用するクローニングシステムが、1998年10月23日に出願の米国特許出願第09/177387号、2000年3月2日に出願の米国特許出願第09/517466号、並びに米国特許第5888732号及び第6277608号(本願明細書に全開示内容を援用する)に記載されている。これらのシステムを用いて、インビトロ翻訳用の発現ベクターにMPOIのコード配列及び/又はアポリポタンパク質のコード配列をクローニングし、マルチサイトGATEWAY(登録商標)ベクターを用いて、単一の反応において2つ以上のタンパク質の同時翻訳用のマルチオープンリーディングフレームを設けることができる。
Recombinant Cloning A cloning system that utilizes recombination at certain recombination sites, including the GATEWAY® recombinant cloning system, vectors, enzymes, and kits, commercially available from Invitrogen (Carlsbad, Calif.), 1998. U.S. Patent Application No. 09/177387 filed on October 23, 2000, U.S. Patent Application No. 09/517466 filed on March 2, 2000, and U.S. Pat. Nos. 5,888,732 and 6,277,608 (in this application). The entire disclosure is incorporated by reference). Using these systems, the MPOI coding sequence and / or the apolipoprotein coding sequence is cloned into an expression vector for in vitro translation and two or more in a single reaction using a multi-site GATEWAY® vector. A multi-open reading frame can be provided for simultaneous translation of proteins.

手短に言えば、GATEWAY(登録商標)クローニングシステムでは、in vivo又はインビトロで所望の核酸分子をクローニングするための1つ以上の組換え部位を含むベクターを利用する。より詳細には、野生型(att0)部位を変異させた、バクテリオファージλシステムに基づく少なくとも2つの異なる部位特異的組換え部位(例えばatt1及びatt2)を含むベクターを利用する。各変異部位は、同じタイプのパートナーとしてのatt部位(例えばattP1に対してはattB1、又はattR1に対してはattL1)に由来するユニークな特性(すなわちその結合パートナー組換え部位)を有し、他の変異体タイプの組換え部位、又は野生型att0部位との交差反応を起こさない。それぞれの部位特異性により、所望の分子の一定方向のクローニング又は結合が可能となり、それによりクローニング分子に所望の方向性が提供される。組換え部位が両端に存在する核酸断片をGATEWAYシステムを使用してクローニング及びサブクローニングし、Destinationベクターと称される受容側プラスミド分子上のatt部位が両端に存在する選択マーカー(例えばccdB)を置換する。更にccdB感受性宿主菌株の形質転換し、及び受容体分子上のマーカーを用いたポジティブ選抜により所望のクローンを選抜する。他の生物を用いたネガティブ選択(例えば毒性遺伝子の使用)の場合にも同様のストラテジーを使用でき、例えば哺乳類及び昆虫細胞におけるチミジンキナーゼ(TK)が利用できる。   Briefly, the GATEWAY® cloning system utilizes a vector that includes one or more recombination sites for cloning the desired nucleic acid molecule in vivo or in vitro. More specifically, a vector is used that contains at least two different site-specific recombination sites (eg, att1 and att2) based on the bacteriophage λ system, mutated in the wild-type (att0) site. Each mutation site has a unique property (ie its binding partner recombination site) derived from the same type of partner as the att site (eg attB1 for attP1 or attL1 for attR1) The cross-reaction with the mutant type recombination site or wild-type att0 site does not occur. Each site specificity allows directional cloning or binding of the desired molecule, thereby providing the desired orientation for the cloned molecule. Cloning and subcloning nucleic acid fragments with recombination sites at both ends using the GATEWAY system to replace selectable markers (eg ccdB) with att sites on the recipient plasmid molecule called Destination vector . Further, a desired clone is selected by transformation of a ccdB sensitive host strain and positive selection using a marker on the receptor molecule. A similar strategy can be used for negative selection with other organisms (eg, the use of toxic genes), for example, thymidine kinase (TK) in mammalian and insect cells.

アポリポタンパク質を用いた、In vitroによるタンパク質合成方法及びシステム
本発明は、膜タンパク質がリン脂質−アポリポタンパク質粒子(PAP)の存在下で翻訳されるときに、膜タンパク質がリン脂質−アポリポタンパク質粒子(リン脂質二重層ディスク)に挿入されるという発見に基づく。本願明細書に提供される実施例にて図示するように、PAPを含むインビトロタンパク質合成(IVPS)システムにおいて、目的の膜タンパク質(MPOI)の合成の結果、MPOIがPAPに組み込まれることにより、可溶性の向上したMPOIの製造がもたらされた。
In vitro protein synthesis method and system using apolipoprotein The present invention relates to a method for translating a membrane protein in the presence of a phospholipid-apolipoprotein particle (PAP). It is based on the discovery that it is inserted into a phospholipid bilayer disc). As illustrated in the examples provided herein, in an in vitro protein synthesis (IVPS) system comprising PAP, the synthesis of the membrane protein of interest (MPOI) results in the incorporation of MPOI into PAP resulting in solubility. Resulting in the production of improved MPOI.

発明者は更に、PAPの一部でないアポリポタンパク質の存在下で膜タンパク質が翻訳でき、アポリポタンパク質の存在下で翻訳されるMPOIは、アポリポタンパク質の非存在下でインビトロで翻訳される同じMPOIよりも可溶性が向上することを発見した。すなわち本発明は、アポリポタンパク質の存在下でタンパク質を翻訳するためのインビトロ合成方法及びシステムの提供に関する。本発明は、アポリポタンパク質の存在下でタンパク質を翻訳するためのインビトロ合成方法及びシステムであって、IVPSシステム中のアポリポタンパク質がPAPに提供されない当該方法及びシステムに関する。本発明はまた、アポリポタンパク質の存在下でタンパク質を翻訳するためのインビトロ合成方法及びシステムであって、外生のリン脂質がIVPSシステムに存在しない当該方法及びシステムに関する。   The inventor can also translate a membrane protein in the presence of an apolipoprotein that is not part of PAP, and the MPOI translated in the presence of the apolipoprotein is more than the same MPOI translated in vitro in the absence of the apolipoprotein. It was found that the solubility was improved. That is, the present invention relates to the provision of an in vitro synthesis method and system for translating a protein in the presence of an apolipoprotein. The present invention relates to an in vitro synthesis method and system for translating proteins in the presence of apolipoprotein, wherein the apolipoprotein in the IVPS system is not provided to PAP. The invention also relates to in vitro synthesis methods and systems for translating proteins in the presence of apolipoproteins, wherein exogenous phospholipids are not present in the IVPS system.

本発明の更に他の特徴は、アポリポタンパク質を、MPOIが翻訳される同じIVPSシステム中で発現させ、MPOI及びアポリポタンパク質を同じIVPS反応において合成させたときに、アポリポタンパク質を含まないか若しくはアポリポタンパク質鋳型を含まないIVPS反応において合成させた場合よりも、MPOIの可溶性を向上させることができるという発見に基づく。   Yet another feature of the present invention is that when the apolipoprotein is expressed in the same IVPS system where the MPOI is translated and the MPOI and the apolipoprotein are synthesized in the same IVPS reaction, the apolipoprotein does not contain or is apolipoprotein It is based on the discovery that the solubility of MPOI can be improved over when synthesized in a template-free IVPS reaction.

すなわち一態様では、本発明はインビトロで目的タンパク質を合成する方法の提供に関し、当該方法は、アポリポタンパク質を含むインビトロタンパク質合成システムに目的タンパク質をコードする核酸鋳型を添加し、インビトロタンパク質合成システムをインキュベートすることにより、目的タンパク質を合成する工程を含んでなる。幾つかの好ましい実施形態では、目的タンパク質の少なくとも一部が可溶化形態において合成される。   That is, in one aspect, the present invention relates to the provision of a method for synthesizing a target protein in vitro, which includes adding a nucleic acid template encoding the target protein to an in vitro protein synthesis system containing an apolipoprotein and incubating the in vitro protein synthesis system. To synthesize a target protein. In some preferred embodiments, at least a portion of the protein of interest is synthesized in solubilized form.

例えば、IVPSシステムで発現される目的タンパク質(「POI」)はいかなる目的タンパク質であってもよく、酵素、構造蛋白質、輸送タンパク質、結合タンパク質、抗体、ホルモン、成長因子、レセプタ、阻害剤又は活性剤などが挙げられる。本願明細書に提供される実施例では、IVPS反応におけるアポリポタンパク質の存在が非膜タンパク質の翻訳に有害な影響を及ぼさないことを示す。幾つかの好ましい実施形態では、本発明の方法を用いて翻訳される目的タンパク質は、膜タンパク質(「MPOI」)、又はその天然の状態が生体膜に関連するタンパク質(例えば膜貫通タンパク質、膜内在型タンパク質又は膜表在性タンパク質)である。   For example, the protein of interest ("POI") expressed in the IVPS system may be any protein of interest, enzyme, structural protein, transport protein, binding protein, antibody, hormone, growth factor, receptor, inhibitor or activator Etc. The examples provided herein show that the presence of apolipoprotein in the IVPS reaction does not deleteriously affect the translation of non-membrane proteins. In some preferred embodiments, the protein of interest translated using the methods of the invention is a membrane protein (“MPOI”), or a protein whose native state is associated with a biological membrane (eg, transmembrane protein, integral membrane) Type protein or membrane surface protein).

幾つかの好ましい実施形態では、本発明の方法を用いて翻訳される目的タンパク質は膜タンパク質であり、インビトロタンパク質合成システムをインキュベートした後に合成される目的膜タンパク質(MPOI)は、アポリポタンパク質が存在しない場合に翻訳される当該タンパク質よりも、可溶化形態において多く得られる。好ましい実施態様では、IVPS反応にアポリポタンパク質存在しない場合よりも、MPOIがアポリポタンパク質の存在下で、例えば少なくとも10%、少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも40%、少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%又は少なくとも100%多い態様で合成される。幾つかの好ましい実施形態では、IVPSシステムをインキュベートした後に、目的の全タンパク質に対する可溶性MPOIの量が、アポリポタンパク質の非存在下でMPOIを翻訳させた場合よりもより高いパーセンテージで合成される。好ましい実施態様では、アポリポタンパク質の存在下でIVPS反応においてMPOIを合成した場合の、全MPOIに対する、可溶性MPOIのパーセンテージは、アポリポタンパク質の非存在下でIVPS反応においてMPOIを合成した場合の、全MPOIに対する可溶性MPOIのパーセンテージよりも、例えば少なくとも10%、少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも40%、少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%又は少なくとも100%増加する。   In some preferred embodiments, the protein of interest translated using the methods of the invention is a membrane protein and the membrane of interest protein (MPOI) synthesized after incubating the in vitro protein synthesis system is free of apolipoproteins. It is obtained in more solubilized form than the protein that is translated in some cases. In a preferred embodiment, MPOI is present in the presence of apolipoprotein, such as at least 10%, at least 20%, at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, in the absence of apolipoprotein in the IVPS reaction. Synthesized in a manner that is at least 70%, at least 80%, at least 90% or at least 100% more. In some preferred embodiments, after incubating the IVPS system, the amount of soluble MPOI relative to the total protein of interest is synthesized at a higher percentage than if MPOI was translated in the absence of apolipoprotein. In a preferred embodiment, the percentage of soluble MPOI relative to total MPOI when synthesizing MPOI in the IVPS reaction in the presence of apolipoprotein is the total MPOI when synthesizing MPOI in the IVPS reaction in the absence of apolipoprotein. For example, at least 10%, at least 20%, at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70%, at least 80%, at least 90% or at least 100% greater than the percentage of soluble MPOI relative to .

本願明細書に記載のように、IVPSシステムに提供されるアポリポタンパク質は、天然のアポリポタンパク質(いかなる種起源であってもよい)、天然のアポリポタンパク質の変異配列、又は天然のアポリポタンパク質のヘリックス状ドメインに対して少なくとも90%のホモロジーを有する1つ以上のヘリックス状ドメインを有する改変タンパク質のいずれかであってもよい。本発明の方法及び組成物で使用するアポリポタンパク質は、膜タンパク質の可溶性収率を少なくとも10%上昇させる特性を有する。当該可溶性収率は、アポリポタンパク質がIVPSシステムに提供されるか、又は膜タンパク質も翻訳されるIVPSにおいて、同時に翻訳された場合における、合成される全タンパク質に対する、合成される可溶性タンパク質の量又は可溶性タンパク質のパーセンテージとして算出する。   As described herein, an apolipoprotein provided in an IVPS system may be a natural apolipoprotein (which may be of any species origin), a mutant sequence of a natural apolipoprotein, or a helical form of a natural apolipoprotein. It may be any modified protein having one or more helical domains with at least 90% homology to the domain. The apolipoprotein used in the methods and compositions of the present invention has the property of increasing the soluble yield of membrane protein by at least 10%. The soluble yield is the amount of soluble protein synthesized or soluble relative to the total protein synthesized when the apolipoprotein is provided to the IVPS system or is translated simultaneously in the IVPS where the membrane protein is also translated. Calculated as a percentage of protein.

IVPSシステムに存在するアポリポタンパク質は、MPOIの翻訳を可能にするいかなる濃度で存在してもよい。飽くまでガイドラインであるが、IVPSシステムに提供できるアポリポタンパク質は、約0.5μg/mL〜約2mg/mL、又は約1μg/mL〜約1mg/mL、又は約5μg/mL〜約500μg/mL、又は約10μg/mL〜約250μg/mLの濃度である。複数のアポリポタンパク質を単一のIVPS反応に存在させてもよい。   The apolipoprotein present in the IVPS system may be present in any concentration that allows translation of MPOI. Apolipoproteins that can be provided to the IVPS system, but are about 0.5 μg / mL to about 2 mg / mL, or about 1 μg / mL to about 1 mg / mL, or about 5 μg / mL to about 500 μg / mL, or Concentration from about 10 μg / mL to about 250 μg / mL. Multiple apolipoproteins may be present in a single IVPS reaction.

1つ以上のアポリポタンパク質は、核酸鋳型を反応に添加した後でIVPS反応に添加してもよいが、POIをコードする核酸鋳型が添加されているときにIVPS反応に存在させるのが好ましい。本発明では、「IVPSにシステムを添加する」という用語は、IVPS用に調製された細胞抽出物に添加することを指し、インビトロ合成用の他の成分がすでに添加されていても、又は未だ添加されていなくてもよい。   One or more apolipoproteins may be added to the IVPS reaction after the nucleic acid template is added to the reaction, but are preferably present in the IVPS reaction when the nucleic acid template encoding POI is added. In the present invention, the term “add system to IVPS” refers to adding to a cell extract prepared for IVPS, even if other ingredients for in vitro synthesis have already been added or are still added. It does not have to be.

すなわち本発明は、別の態様では、本願明細書に記載のように、1つ以上のアポリポタンパク質を含むインビトロ翻訳用の細胞抽出物の提供に関する。インビトロ翻訳用の細胞抽出物には、本願明細書に記載されているそれら全てが包含される。幾つかの実施形態では、本発明には、アポリポタンパク質、細胞抽出物及び化学エネルギー供給源を含んでなるIVPSシステムが包含される。幾つかの実施形態では、本発明には、アポリポタンパク質、細胞抽出物、化学エネルギー供給源及び1つ以上のアミノ酸を含んでなるIVPSシステムが包含される。幾つかの実施形態では、本発明には、アポリポタンパク質、細胞抽出物、化学エネルギー供給源、1つ以上のアミノ酸及び核酸鋳型を含んでなるIVPSシステムが包含される。IVPSシステムは、1つ以上の脂質、界面活性剤、塩、緩衝化合物、酵素、阻害剤又は補因子を任意に含んでなってもよい。   Thus, the present invention, in another aspect, relates to the provision of a cell extract for in vitro translation comprising one or more apolipoproteins as described herein. Cell extracts for in vitro translation include all those described herein. In some embodiments, the present invention includes an IVPS system comprising an apolipoprotein, a cell extract and a chemical energy source. In some embodiments, the present invention includes an IVPS system comprising an apolipoprotein, a cell extract, a chemical energy source, and one or more amino acids. In some embodiments, the present invention includes an IVPS system comprising an apolipoprotein, a cell extract, a chemical energy source, one or more amino acids, and a nucleic acid template. The IVPS system may optionally comprise one or more lipids, surfactants, salts, buffer compounds, enzymes, inhibitors or cofactors.

本発明の方法の幾つかの実施形態では、アポリポタンパク質は、1つ以上の脂質(例えば1つ以上のリン脂質)を含むIVPSシステムに添加される。本発明の方法の幾つかの実施形態では、アポリポタンパク質は1つ以上の脂質を含むIVPSシステムに添加され、アポリポタンパク質はIVPSシステムの1つ以上の脂質と会合体を形成する。本発明の方法の幾つかの実施形態では、アポリポタンパク質をIVPSシステムに添加すると、1つ以上の脂質と会合する。本発明の幾つかの実施形態では、アポリポタンパク質は1つ以上の脂質を含むIVPSシステムに添加されるか、又はアポリポタンパク質はIVPSシステムに添加されたときに1つ以上の脂質と会合し、IVPSシステムのインキュベーションの間、合成された目的タンパク質が、IVPSシステム中のアポリポタンパク質及びその関連する1つ以上の脂質と会合体を形成する。   In some embodiments of the methods of the invention, the apolipoprotein is added to an IVPS system that includes one or more lipids (eg, one or more phospholipids). In some embodiments of the methods of the invention, the apolipoprotein is added to an IVPS system that includes one or more lipids, and the apolipoprotein forms an association with one or more lipids of the IVPS system. In some embodiments of the methods of the invention, apolipoprotein is associated with one or more lipids when added to the IVPS system. In some embodiments of the invention, the apolipoprotein is added to an IVPS system that includes one or more lipids, or the apolipoprotein associates with one or more lipids when added to the IVPS system, and the IVPS During the incubation of the system, the synthesized protein of interest forms an association with the apolipoprotein and its associated one or more lipids in the IVPS system.

本発明の方法の幾つかの実施形態では、IVPSシステムに添加されるアポリポタンパク質は、リン脂質−アポリポタンパク質粒子(PAP)として添加される。本発明の方法の幾つかの実施形態では、IVPSシステムに添加されるアポリポタンパク質はPAPとして添加され、当該システムにおいて合成されるMPOIがPAPと会合体を形成する。   In some embodiments of the methods of the invention, the apolipoprotein added to the IVPS system is added as phospholipid-apolipoprotein particles (PAP). In some embodiments of the methods of the invention, the apolipoprotein added to the IVPS system is added as PAP, and the MPOI synthesized in the system forms an association with PAP.

ゆえに本発明の更なる態様では、本願明細書に記載のように、リン脂質−アポリポタンパク質粒子(PAP)を含有する翻訳用の細胞抽出物が包含される。インビトロ翻訳用の細胞抽出物には、本願明細書に記載されているそれら全てが包含される。幾つかの実施形態では、本発明にはPAP、細胞抽出物及び化学エネルギー供給源を含むIVPSシステムが包含される。幾つかの実施形態では、本発明にはPAP、細胞抽出物、化学エネルギー供給源及び1つ以上のアミノ酸を含むIVPSシステムが包含される。幾つかの実施形態では、本発明にはPAP、細胞抽出物、化学エネルギー供給源、1つ以上のアミノ酸及び核酸鋳型を含むIVPSシステムが包含される。IVPSシステムは、1つ以上の脂質、界面活性剤、塩、緩衝化合物、酵素、阻害剤又は補因子を任意に含んでなってもよい。   Thus, a further aspect of the present invention includes a cell extract for translation containing phospholipid-apolipoprotein particles (PAP) as described herein. Cell extracts for in vitro translation include all those described herein. In some embodiments, the present invention includes an IVPS system that includes a PAP, a cell extract, and a chemical energy source. In some embodiments, the invention includes an IVPS system that includes PAP, a cell extract, a chemical energy source, and one or more amino acids. In some embodiments, the invention includes an IVPS system that includes PAP, a cell extract, a chemical energy source, one or more amino acids, and a nucleic acid template. The IVPS system may optionally comprise one or more lipids, surfactants, salts, buffer compounds, enzymes, inhibitors or cofactors.

上記で詳細に説明したリン脂質−アポリポタンパク質粒子(PAP)は、インビトロ翻訳を可能とするいかなる濃度においてIVPSシステムに添加してもよいが、IVPSで翻訳されるMPOIの可溶性を強化する濃度で添加するのが好ましい。飽くまでガイドラインであるが、PAPは、約0.5μg/mL〜約2mg/mL、約1μg/mL〜約1mg/mL、約5μg/mL〜約500μg/mL、又は約10μg/mL〜約250μg/mLの濃度で適宜添加してもよい(上記濃度はPAPの蛋白質の含有量に対する濃度)。複数のタイプのPAPを単一のIVPS反応中に存在させてもよく、すなわち異なるPAPが異なるアポリポタンパク質及び/又は異なるリン脂質組成物を含有してもよい。   The phospholipid-apolipoprotein particles (PAP) described in detail above may be added to the IVPS system at any concentration that allows in vitro translation, but at a concentration that enhances the solubility of MPOI translated by IVPS. It is preferable to do this. Although it is a guideline until tired, PAP is about 0.5 μg / mL to about 2 mg / mL, about 1 μg / mL to about 1 mg / mL, about 5 μg / mL to about 500 μg / mL, or about 10 μg / mL to about 250 μg / mL. You may add suitably by the density | concentration of mL (the said density | concentration is a density | concentration with respect to protein content of PAP). Multiple types of PAP may be present in a single IVPS reaction, ie different PAPs may contain different apolipoproteins and / or different phospholipid compositions.

本発明は、可溶化形態の無細胞システムの膜タンパク質を合成するための効率的なシステム及び方法の提供に関する。当該方法は、膜タンパク質をリン脂質−アポリポタンパク質粒子を含む細胞フリーのシステムで発現させることを含んでなる。   The present invention relates to the provision of efficient systems and methods for synthesizing solubilized forms of cell-free system membrane proteins. The method comprises expressing the membrane protein in a cell free system comprising phospholipid-apolipoprotein particles.

本発明の幾つかの実施形態では、当該方法は、IVPS混合物から目的タンパク質を単離することを更に含んでなる。単離方法は例えば、アポリポタンパク質の一部としてのペプチドタグを用いるものであってもよく、又は目的タンパク質の一部としてのペプチドタグを用いるものであってもよい。   In some embodiments of the invention, the method further comprises isolating the protein of interest from the IVPS mixture. For example, the isolation method may use a peptide tag as a part of the apolipoprotein, or may use a peptide tag as a part of the target protein.

アポリポタンパク質は、POIを翻訳するIVPSシステムで翻訳することによって、アポリポタンパク質をIVPSシステムに提供することができる。ゆえに更に他の態様では、本発明は、インビトロでタンパク質を合成する方法の提供に関し、当該方法は、インビトロ合成システムに、アポリポタンパク質をコードする核酸構築物及び目的タンパク質をコードする核酸構築物を添加し、インビトロタンパク質合成システムをインキュベートし、アポリポタンパク質及び目的タンパク質を合成することを含んでなる。幾つかの好ましい実施形態では、目的タンパク質は可溶化形態で合成される。幾つかの好ましい実施形態では、目的タンパク質は膜タンパク質である。   Apolipoprotein can be provided to the IVPS system by translating it with an IVPS system that translates POI. Therefore, in yet another aspect, the present invention relates to providing a method for synthesizing a protein in vitro, the method comprising adding a nucleic acid construct encoding an apolipoprotein and a nucleic acid construct encoding a protein of interest to an in vitro synthesis system, Incubating the in vitro protein synthesis system and synthesizing the apolipoprotein and the protein of interest. In some preferred embodiments, the protein of interest is synthesized in solubilized form. In some preferred embodiments, the protein of interest is a membrane protein.

幾つかの実施形態では、アポリポタンパク質は第1の核酸構築物により提供され、目的タンパク質は第2の核酸構築物により提供される。本発明の本態様の他の実施形態では、アポリポタンパク質をコードする配列及び目的タンパク質をコードする配列が同じ核酸構築物上に提供される。任意にGATEWAY(登録商標)ベクター及びクローニングシステムを用いて、目的のアポリポタンパク質及びタンパク質の一方又は両方をコードする核酸構築物を作製することができる。幾つかの実施形態では、アポリポタンパク質をコードする配列及び目的タンパク質をコードする配列を含むDNA構築物は、アポリポタンパク質のコード配列のための第1のプロモータ、及び目的タンパク質のコード配列のための第2プロモータを有する。一変形態様では、アポリポタンパク質をコードする配列及び目的タンパク質をコードする配列を含む核酸構築物は、2つのコード配列の間にIRES配列を有する。   In some embodiments, the apolipoprotein is provided by a first nucleic acid construct and the protein of interest is provided by a second nucleic acid construct. In other embodiments of this aspect of the invention, the sequence encoding the apolipoprotein and the sequence encoding the protein of interest are provided on the same nucleic acid construct. Optionally, a GATEWAY® vector and a cloning system can be used to create a nucleic acid construct encoding one or both of the desired apolipoprotein and protein. In some embodiments, a DNA construct comprising a sequence encoding an apolipoprotein and a sequence encoding a protein of interest comprises a first promoter for the coding sequence of the apolipoprotein and a second for the coding sequence of the protein of interest. Has a promoter. In one variation, a nucleic acid construct comprising a sequence encoding an apolipoprotein and a sequence encoding a protein of interest has an IRES sequence between the two coding sequences.

本発明のこれらの態様では、アポリポタンパク質をコードする核酸構築物は本願明細書に開示されていかなるアポリポタンパク質(天然のアポリポタンパク質、天然のアポリポタンパク質の変異配列、又は天然のアポリポタンパク質のヘリックス状ドメインに対して少なくとも90%の相同性を有する1つ以上のヘリックス状ドメインを有する改変アポリポタンパク質を含む)をコードしてもよい。アポリポタンパク質をコードする核酸構築物は、野生型アポリポタンパク質のアミノ酸配列に修飾を施したアミノ酸配列を有するアポリポタンパク質をコードしてもよい。幾つかの実施形態では、アポリポタンパク質又はアポリポタンパク質変異体をコードする核酸構築物は、アポリポタンパク質配列に融合するタグ配列をコードする。   In these aspects of the invention, the nucleic acid construct encoding the apolipoprotein is disclosed herein as any apolipoprotein (natural apolipoprotein, natural apolipoprotein mutant sequence, or a helical domain of a natural apolipoprotein). Including modified apolipoproteins having one or more helical domains having at least 90% homology to them). The nucleic acid construct encoding the apolipoprotein may encode an apolipoprotein having an amino acid sequence obtained by modifying the amino acid sequence of the wild-type apolipoprotein. In some embodiments, the nucleic acid construct encoding an apolipoprotein or apolipoprotein variant encodes a tag sequence that is fused to the apolipoprotein sequence.

幾つかの好ましい実施形態では、アポリポタンパク質をコードする鋳型及び膜タンパク質をコードする鋳型を含むIVPSにおいて目的タンパク質は翻訳され、インビトロタンパク質合成システムをインキュベートした後に、同じ反応においてアポリポタンパク質が存在しない又は産生されない条件下で目的の膜タンパク質(MPOI)を翻訳させる場合よりも多い量において、可溶化形態のMPOIが合成される。幾つかの好ましい実施形態では、本発明の方法を用いて翻訳される目的タンパク質は膜タンパク質であり、IVPSシステムをインキュベートした後、同じ反応においてアポリポタンパク質が存在しない又は産生されない条件下で目的のタンパク質を翻訳させる場合よりも高いパーセンテージにおいて、可溶化形態の目的のタンパク質が合成される。   In some preferred embodiments, the target protein is translated in an IVPS comprising a template encoding an apolipoprotein and a template encoding a membrane protein, and no apolipoprotein is present or produced in the same reaction after incubating the in vitro protein synthesis system. Solubilized forms of MPOI are synthesized in greater amounts than if the desired membrane protein (MPOI) is translated under non-allowed conditions. In some preferred embodiments, the protein of interest translated using the method of the invention is a membrane protein, and after incubation of the IVPS system, the protein of interest under conditions in which no apolipoprotein is present or produced in the same reaction In a higher percentage than is translated, the solubilized form of the protein of interest is synthesized.

幾つかの実施形態では、目的タンパク質及びアポリポタンパク質をコードする1つ以上の核酸構築物を含む本発明のインビトロタンパク質合成システムは、1つ以上の脂質(例えば1つ以上のリン脂質)を含んでなる。幾つかの実施形態では、可溶化形態で目的タンパク質を合成することを含んでなる本発明の方法は、1つ以上の脂質を含むインビトロ合成システムに、アポリポタンパク質をコードする核酸構築物及び目的タンパク質をコードする核酸構築物を添加し、インビトロタンパク質合成システムをインキュベートし、アポリポタンパク質粒子及びリン脂質−アポリポタンパク質粒子と会合した目的タンパク質を合成することを含んでなる。   In some embodiments, an in vitro protein synthesis system of the invention comprising one or more nucleic acid constructs encoding a protein of interest and an apolipoprotein comprises one or more lipids (eg, one or more phospholipids). . In some embodiments, a method of the invention comprising synthesizing a protein of interest in a solubilized form comprises adding a nucleic acid construct encoding the apolipoprotein and the protein of interest to an in vitro synthesis system comprising one or more lipids. Adding the encoding nucleic acid construct, incubating the in vitro protein synthesis system, and synthesizing the target protein associated with the apolipoprotein particles and the phospholipid-apolipoprotein particles.

本発明の更なる態様は、細胞抽出物、アポリポタンパク質をコードする核酸鋳型及び目的タンパク質をコードする核酸鋳型を含んでなるインビトロタンパク質合成システムの提供に関する。ある特定の実施形態では、本発明には、細胞抽出物、アポリポタンパク質をコードする第1の核酸分子及び目的タンパク質をコードする第2の核酸分子を含むインビトロタンパク質合成システムが包含される。他の実施形態では、細胞抽出物及びアポリポタンパク質及び目的タンパク質をコードする核酸鋳型を含むインビトロタンパク質合成システムが包含される。核酸鋳型はDNA又はRNAのいずれか一方又は両方であってもよい。   A further aspect of the present invention relates to the provision of an in vitro protein synthesis system comprising a cell extract, a nucleic acid template encoding an apolipoprotein and a nucleic acid template encoding a protein of interest. In certain embodiments, the invention includes an in vitro protein synthesis system comprising a cell extract, a first nucleic acid molecule encoding an apolipoprotein, and a second nucleic acid molecule encoding a protein of interest. In other embodiments, an in vitro protein synthesis system comprising a cell extract and a nucleic acid template encoding an apolipoprotein and a protein of interest is included. The nucleic acid template may be either DNA or RNA or both.

本発明の方法及びインビトロ合成システムに使用する核酸構築物によってコードされるアポリポタンパク質配列は、本願明細書に開示されるいかなるアポリポタンパク質の配列であってもよい。アポリポタンパク質をコードする構築物は、アポリポタンパク質配列とインフレームで融合するアミノ酸タグをコードしてもよい。アポリポタンパク質をコードする核酸鋳型はDNA鋳型又はRNA鋳型であってもよい。例えば、アポリポタンパク質をコードする核酸鋳型は固体支持体(ビーズ、マトリックス、チップ、アレイ、膜、シート、ディッシュ又はプレート)に結合していてもよい。   The apolipoprotein sequence encoded by the nucleic acid construct used in the methods and in vitro synthesis systems of the present invention can be any apolipoprotein sequence disclosed herein. A construct encoding an apolipoprotein may encode an amino acid tag that fuses in-frame with the apolipoprotein sequence. The nucleic acid template encoding apolipoprotein may be a DNA template or an RNA template. For example, a nucleic acid template encoding an apolipoprotein may be bound to a solid support (bead, matrix, chip, array, membrane, sheet, dish or plate).

目的タンパク質をコードする核酸鋳型はDNA鋳型又はRNA鋳型であってもよく、いかなる目的のタンパク質(例えば酵素、構造蛋白質、輸送タンパク質、ホルモン、成長因子、阻害剤又は活性剤)をコードしてもよい。幾つかの好ましい実施形態では、本発明の方法を用いて翻訳される目的タンパク質は膜タンパク質である。目的タンパク質をコードする構築物は、目的のタンパク質配列とインフレームで融合するアミノ酸タグをコードしてもよい。   The nucleic acid template encoding the target protein may be a DNA template or an RNA template, and may encode any target protein (eg, enzyme, structural protein, transport protein, hormone, growth factor, inhibitor or activator) . In some preferred embodiments, the protein of interest translated using the method of the invention is a membrane protein. The construct encoding the protein of interest may encode an amino acid tag that is fused in frame with the protein sequence of interest.

本発明のインビトロタンパク質合成システムに存在する核酸構築物は、目的の複数のタンパク質をコードすることができる。例えば、目的タンパク質をコードする核酸鋳型は固体支持体(ビーズ、マトリックス、チップ、アレイ、膜、シート、ディッシュ又はプレート)に結合していてもよい。   The nucleic acid construct present in the in vitro protein synthesis system of the present invention can encode a plurality of proteins of interest. For example, a nucleic acid template encoding a protein of interest may be bound to a solid support (beads, matrix, chip, array, membrane, sheet, dish or plate).

本発明はまた、効率的なシステムのための方法、及び可溶性の、かつ容易に精製可能な形態の膜タンパク質をインビトロで合成する方法の提供に関する。これらの方法では、アポリポタンパク質を含むインビトロ翻訳反応においてMPOIが合成され、アポリポタンパク質は精製タグを有する。精製タグを使用したアポリポタンパク質の捕捉により、アポリポタンパク質の存在下でインビトロ合成された膜タンパク質との共単離が可能となる。アポリポタンパク質がPAPに取り込まれる実施形態では、精製タグを使用したアポリポタンパク質の捕捉により、MPOIを含むPAPの単離が可能となる。MPOIを組み込んだPAPは多くのアッセイに使用でき、更には構造解析(例えばNMR又はX線結晶解析)に使用できる。   The present invention also relates to methods for efficient systems and methods for synthesizing soluble and easily purifiable forms of membrane proteins in vitro. In these methods, MPOI is synthesized in an in vitro translation reaction involving apolipoprotein, and the apolipoprotein has a purification tag. Capturing apolipoprotein using a purification tag allows co-isolation with membrane proteins synthesized in vitro in the presence of apolipoprotein. In embodiments where apolipoprotein is incorporated into PAP, capture of the apolipoprotein using a purification tag allows isolation of PAP containing MPOI. PAP incorporating MPOI can be used for many assays, as well as for structural analysis (eg, NMR or X-ray crystallography).

他の実施形態では、目的の(MPOI)膜タンパク質はアポリポタンパク質の存在下で任意に翻訳されることができ、MPOIは合成されたタンパク質を更に識別、単離、結合若しくは精製、又は固定するためにタンパク質タグを結合させてもよい。この場合、アポリポタンパク質は任意にタグを有していてもよい。   In other embodiments, the (MPOI) membrane protein of interest can optionally be translated in the presence of apolipoproteins, so that the MPOI can further identify, isolate, bind or purify, or immobilize the synthesized protein. A protein tag may be bound to the. In this case, the apolipoprotein may optionally have a tag.

本発明は更に、アポリポタンパク質(PAPの周囲、又はPAPの周囲でない)を含むIVPS反応におけるPOI(MPOIを含む)(タンパク質のアイデンティティは公知でも公知でなくてもよい)のインビトロ合成方法の提供に関し、そこでは多くの反応が並行して(例えばマルチウェルプレートで)行われ、アッセイ用の多くの可溶性タンパク質が得られる。ベクター上の鋳型から当該タンパク質を発現させてもよく、当該ベクターはクローニング部位の付近に転写及び翻訳による発現用の配列を有する。ベクターを用いて、配列のライブラリをクローニングしてもよく、POIとインフレームで発現されうるタンパク質タグ配列を任意に含んでなってもよい。   The invention further relates to the provision of an in vitro method for the synthesis of POI (including MPOI) (protein identity may or may not be known) in an IVPS reaction involving apolipoprotein (around PAP or not around PAP). There, many reactions are performed in parallel (eg, in multi-well plates), resulting in many soluble proteins for the assay. The protein may be expressed from a template on a vector, and the vector has a sequence for expression by transcription and translation in the vicinity of the cloning site. A vector may be used to clone a library of sequences, optionally comprising a protein tag sequence that can be expressed in-frame with the POI.

好ましい実施形態では、PAPのアポリポタンパク質は、固体支持体(例えばマイクロウェル面、チップ表面、シート、膜、マトリックス又はビーズ)にMPOIを含むPAPを結合させるのに用いるアフィニティタグ(例えばHisタグ、グルタチオンタグ、ストレプトアビジンタグなど)を含んでなってもよい。PAPと共に翻訳されるMPOIを、結合するPAPへのそれらの挿入を経て、マイクロウェル、チップ表面、シート、膜、マトリックス又はビーズに固定化させてもよい。MPOIの翻訳の前若しくは後に、PAPをPAPの存在下で固体支持体に結合させてもよい。   In a preferred embodiment, the apolipoprotein of PAP is an affinity tag (eg, His tag, glutathione) used to bind PAP containing MPOI to a solid support (eg, microwell surface, chip surface, sheet, membrane, matrix or bead). Tag, streptavidin tag, etc.). MPOIs translated with PAP may be immobilized on microwells, chip surfaces, sheets, membranes, matrices or beads via their insertion into the binding PAP. Before or after translation of the MPOI, PAP may be bound to a solid support in the presence of PAP.

すなわち、本発明の方法を用いて膜タンパク質アレイ又はマルチウェルアッセイプレートを作製してもよく、PAPを含む局所化されたインビトロ翻訳反応により、アレイ上の特異的な部位に挿入された個々のMPOIを有するPAPの結合が可能となる。かかるアレイを用いて、多くのタイプのスクリーニング及びアッセイ(酵素アッセイ、イオンチャネルアッセイ及び薬物結合試験を含むがこれらに限定されない)を実施できる。後述するような翻訳反応におけるMPOIの標識化を行い、アレイアッセイを簡便化してもよい。   That is, the method of the present invention may be used to make membrane protein arrays or multiwell assay plates, where individual MPOIs inserted at specific sites on the array by localized in vitro translation reactions involving PAP. It is possible to bind PAP having Such arrays can be used to perform many types of screening and assays, including but not limited to enzyme assays, ion channel assays, and drug binding tests. Labeling of MPOI in a translation reaction as described below may be performed to simplify the array assay.

アレイ又はマルチウェルアッセイプレートを、アレイ又はプレート上で実施されるインビトロ翻訳反応によって調製してもよい。例えば、アレイ(又はウェル又はプレート)上の各部位に、細胞抽出物、PAP及びMPOIをコードする核酸鋳型を含むIVPS反応液を添加してもよい。PAPは、アポリポタンパク質に改変的に付与したHis、グルタチオン、ストレプトアビジン又は他のタグを介してアレイと結合させてもよい。MPOIは公知若しくは未知のタンパク質であってもよい。   Array or multiwell assay plates may be prepared by in vitro translation reactions performed on the array or plate. For example, an IVPS reaction solution containing a nucleic acid template encoding cell extract, PAP and MPOI may be added to each site on the array (or well or plate). PAP may be attached to the array via His, glutathione, streptavidin or other tags modified to the apolipoprotein. The MPOI may be a known or unknown protein.

別の実施形態では、目的タンパク質のN末端又はC末端アミノ酸配列としてのタグをコードする配列を提供するベクターに、MPOIをクローニングしてもよい。会合するリン脂質なしで調製できるアポリポタンパク質の存在下において、又はPAPとの関連において翻訳されうるタンパク質を、当該タグを用いて更に単離、結合若しくは精製、又は固定してもよい。合成されたタンパク質は例えば、アフィニティ捕捉試薬で処置もしくはコーティングされたウェルの底、又はアレイ中の場所若しくはウェル、又はフィルタ、マトリックス、又はビーズに捕捉することができる。   In another embodiment, the MPOI may be cloned into a vector that provides a sequence encoding a tag as the N-terminal or C-terminal amino acid sequence of the protein of interest. Proteins that can be translated in the presence of apolipoproteins that can be prepared without associated phospholipids or in the context of PAP may be further isolated, bound or purified, or immobilized using the tag. The synthesized protein can be captured, for example, on the bottom of a well treated or coated with an affinity capture reagent, or a location or well in an array, or a filter, matrix, or bead.

本発明にはまた、アポリポタンパク質を含むIVPSシステムで膜タンパク質を翻訳する方法が包含され、詳細には、MPOIを識別用放射性同位元素、重同位元素標識又は蛍光標識(例えばアミノ基にBODIPY(登録商標)FLフルオロフォアを有するtRNAメチオニン(fmet)(ミスアミノアシル化されている)を用いてBODIPY(登録商標)FLフルオロフォアをN末端に導入する)などによって翻訳の間に標識することを特徴とする。あるいは、MPOIは標識(例えば蛍光標識)と結合できるタグを含む態様で改変されてもよい(非限定的な例として、LUMIO(商標)テトラシステイン配列モティーフ検出技術(本願明細書に全開示内容を援用するInvitrogen,Carlsbad,CAの、例えば米国特許出願公開2003/0083373号、米国特許第5932474号、米国特許第6008378号、米国特許第6054271号、国際公開第99/21013、又はhisタグタンパク質(Invitrogen、カールズバッド、CA)用のPRO−Q(登録商標)Sapphire 532、365又は488 ホリゴヒスチジン染色が使用可能である)。当該方法は、アポリポタンパク質及び合成された膜タンパク質に組み込まれうる1つ以上の標識を含むインビトロ合成反応で膜タンパク質を翻訳することを含んでなる。代替的な実施形態では、当該方法は1つ以上のアポリポタンパク質を含むインビトロ合成反応で膜タンパク質を翻訳することを含んでなり、詳細には、翻訳された膜タンパク質が標識と結合できる1つ以上のタグを有する。当該方法におり、可溶化形態の、標識若しくはタグ付きの膜タンパク質の産生が可能となる。好ましい実施態様における当該方法により、可溶性が向上した、タグ付きの及び/又は標識された膜タンパク質の産生が可能となる。   The present invention also includes a method for translating membrane proteins in an IVPS system that includes apolipoproteins, and in particular, MPOI can be identified as a radioisotope, heavy isotope label or fluorescent label (eg, BODIPY (registered on an amino group)). (Trademark) characterized by labeling during translation, such as by using tRNA methionine (fmet) with FL fluorophore (which is misaminoacylated) to introduce BODIPY® FL fluorophore at the N-terminus), etc. To do. Alternatively, the MPOI may be modified in a manner that includes a tag that can bind to a label (eg, a fluorescent label) (as a non-limiting example, the LUMIO ™ tetracysteine sequence motif detection technology (the entire disclosure herein is Incorporated Invitrogen, Carlsbad, CA, for example, US Patent Application Publication No. 2003/0083373, US Pat. No. 5,932,474, US Pat. No. 6,0083,782, US Pat. No. 6,054,271, International Publication No. PRO-Q® Sapphire 532, 365 or 488 horigohistidine staining for Carlsbad, CA) can be used.) The method can be incorporated into apolipoproteins and synthesized membrane proteins. In an alternative embodiment, the method comprises translating the membrane protein in an in vitro synthesis reaction comprising one or more apolipoproteins. In particular, the translated membrane protein has one or more tags that can bind to the label, and the method allows production of a solubilized form of the labeled or tagged membrane protein. The method in the embodiment allows for the production of tagged and / or labeled membrane proteins with improved solubility.

これらの方法の幾つかの好ましい実施形態では、IVPSシステムに存在するアポリポタンパク質はPAP中に存在する。すなわち本発明には、リン脂質−アポリポタンパク質粒子及び合成された膜タンパク質に組み込まれることができる1つ以上の標識を含むインビトロ合成反応で膜タンパク質を翻訳し、標識された膜タンパク質を調製することが包含される。当該方法は、リン脂質−アポリポタンパク質粒子及び合成された膜タンパク質に組み込まれることができる1つ以上の標識を含むインビトロ合成反応で膜タンパク質を翻訳し、リン脂質−アポリポタンパク質粒子に挿入された状態の標識された膜タンパク質を調製することを含んでなる。代替的な実施形態では、当該方法は、膜タンパク質を1つ以上のリン脂質−アポリポタンパク質粒子を含むインビトロ合成反応で翻訳することを含んでなり、詳細には、翻訳された膜タンパク質内に標識と結合できる1つ以上のタグが含まれることを特徴とする方法である。当該方法は、膜タンパク質をリン脂質−アポリポタンパク質粒子を含むインビトロ合成反応で翻訳することを含んでなり、詳細には、翻訳された膜タンパク質内に標識と結合できる1つ以上のタグが含まれ、リン脂質−アポリポタンパク質粒子に挿入された状態のタグ付きの膜タンパク質が得られることを特徴とする方法である。   In some preferred embodiments of these methods, the apolipoprotein present in the IVPS system is present in PAP. That is, the present invention translates a membrane protein in an in vitro synthesis reaction that includes one or more labels that can be incorporated into the phospholipid-apolipoprotein particles and the synthesized membrane protein to prepare the labeled membrane protein. Is included. The method translates the membrane protein in an in vitro synthesis reaction that includes one or more labels that can be incorporated into the phospholipid-apolipoprotein particle and the synthesized membrane protein, and is inserted into the phospholipid-apolipoprotein particle. Preparing a labeled membrane protein. In an alternative embodiment, the method comprises translating the membrane protein in an in vitro synthesis reaction comprising one or more phospholipid-apolipoprotein particles, in particular, labeling within the translated membrane protein. Including one or more tags that can be combined with. The method comprises translating a membrane protein in an in vitro synthesis reaction that includes phospholipid-apolipoprotein particles, and in particular, includes one or more tags that can bind to a label within the translated membrane protein. A membrane protein with a tag in a state of being inserted into a phospholipid-apolipoprotein particle is obtained.

PAPに挿入される膜タンパク質の標識化により膜タンパク質−リガンド結合の解析が可能となり、特にリガンドの結合により標識されたタンパク質の蛍光特性に影響が及ぶ。関連の実施形態では、リガンドを標識し、FRETなどの蛍光検出方法を用いることにより、リガンド−膜タンパク質結合を評価することが可能となる。すなわち本発明には、PAPを含むIVPSシステムで膜タンパク質を翻訳する方法であって、標識と直接又は間接的に結合できる標識又はタグが、翻訳された膜タンパク質に組み込まれる方法が包含される。   The labeling of the membrane protein inserted into the PAP makes it possible to analyze the membrane protein-ligand binding, and in particular affects the fluorescence properties of the labeled protein due to the ligand binding. In related embodiments, ligand-membrane protein binding can be assessed by labeling the ligand and using a fluorescence detection method such as FRET. That is, the present invention includes a method of translating a membrane protein with an IVPS system containing PAP, wherein a label or tag that can be directly or indirectly bound to the label is incorporated into the translated membrane protein.

PAPに挿入される膜タンパク質を標識することにより、限定されないが、タンパク質−タンパク質相互作用が標識されたタンパク質の蛍光特性に影響を及ぼす場合の、膜タンパク質−タンパク質の相互作用の検討(例えば受容体二量体化の検討)など、あらゆるタンパク質−タンパク質間相互作用を検討することも可能となる。タンパク質の一方又は両方を標識してもよい。   Consideration of membrane protein-protein interactions when labeling the membrane protein inserted into the PAP, including but not limited to, where the protein-protein interaction affects the fluorescent properties of the labeled protein (eg, receptor Any protein-protein interaction such as dimerization) can be studied. One or both of the proteins may be labeled.

アッセイ(リガンド結合、イオンチャネル活性及びタンパク質−タンパク質相互作用のアッセイを含むがこれに限定されない)をアレイ上で実施してもよく、当該アレイにはMPOIが挿入されたPAPが含まれる。この場合、膜タンパク質上のアッセイをハイスループットで実施できるため、面倒でかつ定型的な精製工程を省略することができる。   Assays (including but not limited to assays for ligand binding, ion channel activity and protein-protein interactions) may be performed on the array, which includes PAP with an MPOI inserted. In this case, since the assay on the membrane protein can be performed at a high throughput, a troublesome and routine purification step can be omitted.

本発明にはまた、インビトロ翻訳法を使用した、通常のPAPへの、2つ以上の異なる目的の膜タンパク質を組み込む方法が包含される。これらの実施形態では、異なる膜タンパク質を同じ若しくは異なる核酸鋳型分子を使用して、通常のインビトロ反応で発現されることができる。例えば、マルチサイトGATEWAY(登録商標)ベクター(Invitrogen、カールズバッド、CA)を用いて、同じベクター上の少なくとも2つのオープンリーディングフレームにおいてクローニングすることができる。翻訳の間、標識を当該タンパク質に組み込んでもよく、又は別々のタグを有する別々のタンパク質を合成し、別々の標識化試薬との結合に用いてもよい。このようにして、限定的ではないがFRET及びTRETなどの蛍光測定を用いて、リン脂質二重層のタンパク質−タンパク質間相互作用、特に多くのタンパク質を有するタンパク質複合体内で生じるタンパク質−タンパク質相互作用をモニターしてもよい。幾つかの本発明の態様では、IVPSシステムは細胞抽出物及びナノスケールリン脂質二重層ディスクを含んでもよく、詳細には当該ナノスケールのリン脂質二重層ディスクにはタンパク質転移機構に関与する構成要素が含まれる。タンパク質転移機構に関与する構成要素としてはSec YEGタンパク質が挙げられ、また哺乳類の相対物、タンパク質移動(ポア形成)タンパク質、SRP受容体、リボソーム受容体なども挙げられ、それらにより膜タンパク質の挿入が促進される。他のタンパク質(SecA、SecB又はFtsY(その中に))を反応系中に外添してもよいと考えられる。シャペロニンを添加して、タンパク質のフォールディング及び膜挿入を促進してもよい。   The present invention also includes a method of incorporating two or more different membrane proteins of interest into normal PAP using in vitro translation methods. In these embodiments, different membrane proteins can be expressed in normal in vitro reactions using the same or different nucleic acid template molecules. For example, a multi-site GATEWAY® vector (Invitrogen, Carlsbad, Calif.) Can be used to clone in at least two open reading frames on the same vector. During translation, a label may be incorporated into the protein, or separate proteins with separate tags may be synthesized and used for conjugation with separate labeling reagents. Thus, using fluorescence measurements such as, but not limited to, FRET and TRET, protein-protein interactions of phospholipid bilayers, particularly protein-protein interactions that occur within protein complexes with many proteins. You may monitor. In some aspects of the present invention, the IVPS system may include a cell extract and a nanoscale phospholipid bilayer disc, specifically the nanoscale phospholipid bilayer disc comprising components involved in protein translocation mechanisms. Is included. Constituents involved in the protein transfer mechanism include the Sec YEG protein, and also include mammalian counterparts, protein transfer (pore formation) proteins, SRP receptors, ribosome receptors, etc. Promoted. It is considered that another protein (SecA, SecB or FtsY (in it)) may be externally added to the reaction system. Chaperonins may be added to promote protein folding and membrane insertion.

タンパク質移動機構を構成する膜タンパク質成分を事前調製したPAPに提供してもよく、その場合には、タンパク質移動に関与する当該タンパク質は、PAPを調製するための可溶化/透析法により挿入してもよく、又は本願明細書に記載のように、インビトロ翻訳システムを使用してPAPに挿入してもよい。   Membrane protein components that constitute the protein transfer mechanism may be provided to a pre-prepared PAP, in which case the protein involved in protein transfer is inserted by a solubilization / dialysis method to prepare the PAP. Or may be inserted into the PAP using an in vitro translation system, as described herein.

本発明にはまた、PAP成分(すなわちリン脂質及び可溶化形態のアポリポタンパク質)を含むIVPSシステム及び方法が包含され、詳細には、MPOIがPAP成分の存在下で翻訳され、PAPがMPOIとの反応により会合し、その結果、取り込まれたMPOIを有するPAPが得られる。PAP又は「ナノディスク」の製造方法については、例えば米国特許出願公開第2005/0182243号に開示されている。本発明は、可溶化PAP成分(アポリポタンパク質など、限定されないが本願明細書、及び米国特許出願公開第2005/0182243号に開示)及びリン脂質をIVPS反応中に提供し、MPOIをコードする核酸鋳型を提供することを含んでなり、それにより、MPOIがPAP成分の存在下で翻訳され、翻訳反応中にPAP中に取り込まれる。PAPの凝集は、MPOIの翻訳反応の前、翻訳の間、又は翻訳の後に生じうる。   The present invention also encompasses IVPS systems and methods that include a PAP component (ie, a phospholipid and a solubilized form of an apolipoprotein), in particular, MPOI is translated in the presence of the PAP component, and PAP is associated with MPOI. The reaction associates, resulting in PAP with incorporated MPOI. A method for producing PAP or “nanodisc” is disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2005/0182243. The present invention provides a solubilized PAP component (such as but not limited to apolipoprotein, disclosed herein and disclosed in US Patent Application Publication No. 2005/0182243) and a phospholipid during an IVPS reaction, and a nucleic acid template encoding MPOI Providing the MPOI translated in the presence of the PAP component and incorporated into the PAP during the translation reaction. Aggregation of PAP can occur before the translation reaction of MPOI, during translation, or after translation.

IVPSシステムに成分を提供することによってPAPを調製する方法に、本願明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることが可能であり、例えばタグ付きのアポリポタンパク質の使用、アレイ又はマルチウェルプレート上における、PAP成分を用いたMPOIの翻訳、PAP成分を用いた2つ以上のMPOIの翻訳、PAP又はPAP成分を含むIVPS反応混合物への、タンパク質転移関連の構成要素の添加、及びPAP又はPAP成分を含むIVPS反応混合物における、1つ以上のタンパク質転移関連の構成要素の翻訳との組み合わせが挙げられる。   The method of preparing PAP by providing components to the IVPS system can be combined with other embodiments described herein, such as the use of tagged apolipoproteins, on arrays or on multiwell plates Translation of MPOI using a PAP component, translation of two or more MPOIs using a PAP component, addition of a component related to protein transfer to an IVPS reaction mixture containing the PAP or PAP component, and PAP or PAP component Combinations with translation of one or more protein transfer related components in an IVPS reaction mixture comprising.

アポリポタンパク質−膜タンパク質含有組成物
本発明の別の実施態様は、1つ以上のアポリポタンパク質と会合した1つ以上の膜タンパク質を含んでなる組成物の提供に関する。典型的には当該組成物は、1つ以上のアポリポタンパク質と1つ以上の膜タンパク質による、水溶液中の可溶化され、単離された複合体である。当該複合体は脂質(例えばリン脂質)を含んでなってもよい。膜タンパク質及びアポリポタンパク質の複合体は、実施態様によっては実質的に脂質フリーであってもよい。複合体の膜タンパク質は通常、本願明細書に開示されるようにアポリポタンパク質の存在下で、インビトロタンパク質合成システムを使用して合成される。本発明の本実施形態を例示する複合体として、界面活性剤フリーのものが挙げられる。当該複合体は、アポリポタンパク質、膜タンパク質の全長若しくは一部(通常は少なくともN末端部分を含む)、1つ以上のリボソーム、及び1つ以上のRNA分子(例えば膜タンパク質をコードするRNA分子)を含む無細胞複合体であってもよい。当該複合体は脂質を含有してもよく、又は実質的に脂質フリーであってもよい。当該複合体は単離された複合体であってもよい。当該複合体はアポリポタンパク質か膜タンパク質をコードする核酸鋳型を介して固体支持体に結合してもよく、又はアポリポタンパク質若しくは膜タンパク質(そのいずれかはペプチドタグを任意に含んでなってもよい)を経て結合してもよい。
Apolipoprotein-membrane protein-containing composition Another embodiment of the present invention relates to the provision of a composition comprising one or more membrane proteins associated with one or more apolipoproteins. Typically, the composition is a solubilized and isolated complex in aqueous solution with one or more apolipoproteins and one or more membrane proteins. The complex may comprise a lipid (eg, phospholipid). The complex of membrane protein and apolipoprotein may be substantially lipid free in some embodiments. Complex membrane proteins are typically synthesized using an in vitro protein synthesis system in the presence of apolipoprotein as disclosed herein. Surfactant-free ones can be mentioned as a complex that exemplifies this embodiment of the present invention. The complex comprises an apolipoprotein, a full length or part of a membrane protein (usually including at least the N-terminal portion), one or more ribosomes, and one or more RNA molecules (eg, RNA molecules encoding membrane proteins). A cell-free complex may be included. The complex may contain lipid or be substantially lipid free. The complex may be an isolated complex. The complex may be bound to the solid support via a nucleic acid template encoding apolipoprotein or membrane protein, or apolipoprotein or membrane protein, either of which may optionally comprise a peptide tag You may combine through.

以下の実施例は本発明の例示的態様を示すが、本発明をいささかも限定するものではない。   The following examples illustrate exemplary embodiments of the present invention but do not limit the invention in any way.

<実施例1>リン脂質−アポリポタンパク質粒子の存在下における非膜タンパク質のインビトロ発現
この実施例は、原核細胞系のインビトロ翻訳システムにおけるナノディスクの存在が非膜タンパク質の翻訳に影響を及ぼすことを示す。
Example 1 In Vitro Expression of Non-Membrane Proteins in the Presence of Phospholipid-Apolipoprotein Particles This example demonstrates that the presence of nanodiscs in prokaryotic in vitro translation systems affects the translation of non-membrane proteins. Show.

プラスミドDNA鋳型を使用するインビトロタンパク質合成反応液を以下の通りに調製した。スタンダードの50又は100μLのEXPRESSWAY(商標)無細胞発現システム(Invitrogen、カールズバッド、CA)による反応液を、製造業者の指示に概ね従い調製し、37℃でインキュベートした。当該反応液には、S30バッファ(0.1%のトリトン−X100液中に含まれる1mLあたり2.5μgのGamタンパク質、820UのT7 Enzyme、20UのRNase Out、0.5μLの35S−メチオニン、1.25mMのアミノ酸)を使用して調製した大腸菌抽出物600〜800μg、及び1×IVPSバッファ(58mMのHepes(pH7.6)、1.7mMのDTT、1.2mMのATP、0.88mMのUTP、0.88mMのCTP、0.88mMのGTP、34μg/mLのフォリン酸、30mMのリン酸アセチル、230mMのグルタミン酸カリウム、12mMの酢酸マグネシウム、80mMのNHOAc、0.65mMのcAMP、30mMのホスホエノールピルビン酸塩、2%のポリエチレングリコール)中の0.5〜1μgの鋳型DNA(環状若しくは直鎖状)を含有させた。ベクターpCR2.1中のCycle 3 GFP遺伝子を鋳型とした。 An in vitro protein synthesis reaction solution using a plasmid DNA template was prepared as follows. Reactions with standard 50 or 100 μL EXPRESSWAY ™ cell-free expression system (Invitrogen, Carlsbad, CA) were prepared generally according to the manufacturer's instructions and incubated at 37 ° C. The reaction solution contained S30 buffer (2.5 μg Gam protein, 820 U T7 Enzyme, 20 U RNase Out, 0.5 μL 35 S-methionine per mL contained in 0.1% Triton-X100 solution, 600-800 μg of E. coli extract prepared using 1.25 mM amino acid) and 1 × IVPS buffer (58 mM Hepes (pH 7.6), 1.7 mM DTT, 1.2 mM ATP, 0.88 mM UTP, 0.88 mM CTP, 0.88 mM GTP, 34 μg / mL folinic acid, 30 mM acetyl phosphate, 230 mM potassium glutamate, 12 mM magnesium acetate, 80 mM NH 4 OAc, 0.65 mM cAMP, 30 mM Phosphoenolpyruvate, 2% polyethylene glycol Template DNA 0.5~1μg in call) a (cyclic or linear) was included. The Cycle 3 GFP gene in the vector pCR2.1 was used as a template.

反応液にはまた、膜足場タンパク質及びリン脂質を含むリン脂質−アポリポタンパク質ナノスケール粒子、又は、本願明細書に全開示内容を援用する米国特許出願公開第2005/0182243号(米国特許出願番号11/033,489号)に記載のような、1μmol〜40μmolの濃度(蛋白質含有量に基づく)の「ナノディスク」を含有させた。MSP1T2足場タンパク質(米国特許出願公開第2005/0182243号)及びDOPCから構成される27mg/mLのPAPストック液を用い、PAPを添加した。反応は、1.5〜2mlのエッペンドルフ微量遠心管中で、30℃若しくは37℃サーモミキサー中で、2〜6時間の中程度に振盪(1000〜1400回転/分)で実施した。反応開始の30分後に、反応液にフィード溶液を1等量(最初の反応ボリュームに対して)添加した。フィード溶液は57.5mMのHEPES−KOH(pH8.0)、230mMのグルタミン酸カリウム、14mMの酢酸マグネシウム、80mMの酢酸アンモニウム、2mMの塩化カルシウム及び1.7mMのDTTを含有した。フィード溶液はまた、各々のアミノ酸を1.25mM(メチオニンの1.5mMを除く)、45mMのグルコース6リン酸、0.5mMのNADH、1mLあたり34μgのフォリン酸及び0.65mMのcAMPを含有した。タンパク質の放射性同位元素識別のため、1175ci/mmoleの特異的な活性を有する35S−メチオニン2μL(100μLの反応液あたり)を反応液に添加した。 The reaction solution also includes phospholipid-apolipoprotein nanoscale particles comprising membrane scaffold proteins and phospholipids, or US Patent Application Publication No. 2005/0182243 (US Patent Application No. 11), the entire disclosure of which is incorporated herein by reference. (Nanodisc) at a concentration of 1 to 40 μmol (based on protein content) as described in US Pat. PAP was added using a 27 mg / mL PAP stock solution composed of MSP1T2 scaffold protein (US Patent Publication No. 2005/0182243) and DOPC. The reaction was carried out in a 1.5-2 ml Eppendorf microfuge tube in a 30 ° C or 37 ° C thermomixer with moderate shaking (1000-1400 rpm) for 2-6 hours. 30 minutes after the start of the reaction, 1 equivalent of feed solution (based on the initial reaction volume) was added to the reaction. The feed solution contained 57.5 mM HEPES-KOH (pH 8.0), 230 mM potassium glutamate, 14 mM magnesium acetate, 80 mM ammonium acetate, 2 mM calcium chloride and 1.7 mM DTT. The feed solution also contained 1.25 mM of each amino acid (excluding 1.5 mM of methionine), 45 mM glucose 6 phosphate, 0.5 mM NADH, 34 μg folinic acid per mL and 0.65 mM cAMP. . In order to identify the radioisotope of the protein, 2 μL of 35 S-methionine (per 100 μL reaction solution) having a specific activity of 1175 ci / mmole was added to the reaction solution.

インキュベーション終了後、インビトロタンパク質合成反応は10,000×gで短時間に回転し、上澄及びペレット画分をSDS−PAGEゲルのレーンに別々にロードした。詳細には、各反応液の上澄5μlをアセトン沈殿し、ペレット化し、40μlの1×LDSバッファ(Invitrogen、カールズバッド、CA、1mMのDTT含有)中に懸濁した。この懸濁液10μlを4〜12%のBis/トリスNuPAGEゲルにロードした。   At the end of the incubation, the in vitro protein synthesis reaction was spun at 10,000 × g for a short time, and the supernatant and pellet fractions were loaded separately onto the lane of the SDS-PAGE gel. Specifically, 5 μl of each reaction supernatant was acetone precipitated, pelleted, and suspended in 40 μl of 1 × LDS buffer (Invitrogen, Carlsbad, Calif., Containing 1 mM DTT). 10 μl of this suspension was loaded onto a 4-12% Bis / Tris NuPAGE gel.

合成されたGFP及び可溶性GFPの量を、オートラジオグラフィで測定した(図1)。図1aは、4μmol及び40μmolでリン脂質−アポリポタンパク質ナノスケールの粒子を翻訳反応に含有させても、非膜タンパク質の収率に実質的に有害な影響を及ぼさないことを示す、オートラジオグラフィに基づく棒グラフである。図1bは、NuPAGE(登録商標)Novex(登録商標)4〜12%のBis−トリスゲル(Invitrogen、カールズバッド、CA)電気泳動に供した、40μmolのPAPの存在下(レーン3及び4)及び非存在下(レーン1及び2)において合成された全翻訳産物(レーン1及び3)及び可溶性翻訳産物(レーン2及び4)のオートラジオグラフィを示す。結果は、翻訳反応においてリン脂質−アポリポタンパク質ナノスケールの粒子を存在させても、インビトロで合成される非膜タンパク質(GFP)の可溶性フラクションが検出可能な程に増加しないことを示す。   The amount of synthesized GFP and soluble GFP was measured by autoradiography (FIG. 1). FIG. 1a shows autoradiography, which shows that inclusion of phospholipid-apolipoprotein nanoscale particles at 4 μmol and 40 μmol in the translation reaction has no substantially detrimental effect on the yield of non-membrane proteins. It is a bar graph based. FIG. 1 b shows NuPAGE® Novex® 4-12% Bis-Tris gel (Invitrogen, Carlsbad, Calif.) Electrophoresis in the presence (lanes 3 and 4) and absence of 40 μmol PAP. Autoradiography of all translation products (lanes 1 and 3) and soluble translation products (lanes 2 and 4) synthesized below (lanes 1 and 2) are shown. The results show that the presence of phospholipid-apolipoprotein nanoscale particles in the translation reaction does not detectably increase the soluble fraction of non-membrane protein (GFP) synthesized in vitro.

<実施例2>ナノディスクの存在下における膜タンパク質のインビトロ合成
本実施例は、インビトロ翻訳システムにおけるリン脂質−アポリポタンパク質粒子の存在により、原核及び真核生物起源の膜タンパク質の可溶化形態における合成収率が向上することを示す。
Example 2 In Vitro Synthesis of Membrane Proteins in the Presence of Nanodiscs This example demonstrates the synthesis of solubilized forms of membrane proteins of prokaryotic and eukaryotic origin due to the presence of phospholipid-apolipoprotein particles in an in vitro translation system. It shows that the yield is improved.

35S−メチオニンを用いて、20μmolのPAPを含むEXPRESSWAY(商標)無細胞発現システム(Invitrogen、カールズバッド、CA)で反応を行わせ、EmrE(細菌膜タンパク質、多剤耐性タンパク質)を翻訳した。実施例1にて説明したのと同様にインビトロタンパク質合成反応を実施した。インビトロ合成反応から得られた全タンパク質及び可溶性タンパク質を、実施例1にて説明したように電気泳動に供した。翻訳産物を電気泳動に供した後の、NuPAGE(登録商標)Novex(登録商標)4〜12%Bis−トリスゲル(Invitrogen、カールズバッド、CA)のオートラジオグラフィの結果を図2aの棒グラフで示す。インビトロ翻訳混合物中におけるPAPの存在により、可溶性EmrEタンパク質の収率が少なくとも5倍向上した。 35 S-methionine was used to react with EXPRESSWAY ™ cell-free expression system (Invitrogen, Carlsbad, Calif.) Containing 20 μmol of PAP to translate EmrE (bacterial membrane protein, multidrug resistance protein). In vitro protein synthesis reaction was carried out in the same manner as described in Example 1. Total protein and soluble protein obtained from the in vitro synthesis reaction were subjected to electrophoresis as described in Example 1. The results of autoradiography of NuPAGE® Novex® 4-12% Bis-Tris gel (Invitrogen, Carlsbad, Calif.) After subjecting the translation product to electrophoresis are shown in the bar graph of FIG. 2a. The presence of PAP in the in vitro translation mixture increased the yield of soluble EmrE protein by at least a 5-fold.

また翻訳産物をNativePAGE(商標)Novex(登録商標)3〜12%Bis−トリスゲル電気泳動に供し、オートラジオグラフィを行い、合成されたタンパク質が複合体として存在するか否かを解析した。PAPの非存在下で翻訳されるEmrEタンパク質はゲル中に移動せず、むしろウェルの底に残留し、おそらく凝集しているものと考えられた。20又は25μmolのPAPの存在下で合成されるEmrEタンパク質はゲル中に移動し、PAPのみ(IVPS反応に由来しない)の場合よりも高分子量範囲に移動していた。GFP(可溶性非膜タンパク質)は合成の際のPAPの有無に関係なく、ネイティブゲル中で同様に移動したが、これはEmrE(膜タンパク質)のようにPAPに取り込まれないことを示すものである。   The translation product was subjected to NativePAGE (trademark) Novex (registered trade mark) 3 to 12% Bis-Tris gel electrophoresis, and autoradiography was performed to analyze whether or not the synthesized protein exists as a complex. The EmrE protein translated in the absence of PAP did not migrate into the gel, but rather remained at the bottom of the well and was probably aggregated. The EmrE protein synthesized in the presence of 20 or 25 μmol of PAP migrated into the gel and migrated into the higher molecular weight range than in the case of PAP alone (not derived from IVPS reaction). GFP (soluble non-membrane protein) migrated similarly in the native gel regardless of the presence or absence of PAP during synthesis, indicating that it is not incorporated into PAP like EmrE (membrane protein). .

更に、哺乳類の膜タンパク質、ヒトカリウムチャネルサブファミリーKのメンバー13タンパク質(Genbank accession no.NM022054、gi16306554、Ultimate(商標)ORFクローンコレクションから入手可能なcDNA、Invitrogen社、6つの膜貫通ドメインを有する45kDaのタンパク質)を、実施例1において説明したEXPRESSWAY(商標)無細胞発現システム(Invitrogen、カールズバッド、CA)を用いて反応させ(反応系中に4μmolのPAPを含む)、インビトロで翻訳した。pEXP3ベクターを用い、反応液中に、100μLの反応液あたり700ngで鋳型を添加した。インビトロ合成反応から得られた全タンパク質及び可溶性タンパク質を、実施例1にて説明したように電気泳動に供した。翻訳産物を電気泳動に供した後の、NuPAGE(登録商標)Novex(登録商標)4〜12%Bis−トリスゲル(Invitrogen、カールズバッド、CA)のオートラジオグラフィの結果を、図2bの棒グラフに示す。この場合、PAPの存在により可溶性膜タンパク質の量が2倍以上増加した。   Furthermore, mammalian membrane protein, human potassium channel subfamily K member 13 protein (Genbank accession no. NM022054, gi16306554, cDNA available from Ultimate ™ ORF clone collection, Invitrogen, 45 kDa with 6 transmembrane domains. Of protein) were reacted using the EXPRESSWAY ™ cell-free expression system described in Example 1 (Invitrogen, Carlsbad, CA) (containing 4 μmol of PAP in the reaction system) and translated in vitro. Using the pEXP3 vector, a template was added to the reaction solution at 700 ng per 100 μL of the reaction solution. Total protein and soluble protein obtained from the in vitro synthesis reaction were subjected to electrophoresis as described in Example 1. The results of autoradiography of NuPAGE® Novex® 4-12% Bis-Tris gel (Invitrogen, Carlsbad, Calif.) After subjecting the translation product to electrophoresis are shown in the bar graph of FIG. 2b. In this case, the amount of soluble membrane protein increased more than twice due to the presence of PAP.

<実施例3>IN VITRO合成された膜タンパク質の、リン脂質−アポリポタンパク質粒子との共局在化
本実施例は、インビトロ翻訳システムにおけるリン脂質−アポリポタンパク質粒子の存在が、合成された膜タンパク質のPAPへの挿入をもたらすことを示す。
<Example 3> Co-localization of IN VITRO-synthesized membrane protein with phospholipid-apolipoprotein particles In this example, the presence of phospholipid-apolipoprotein particles in an in vitro translation system was synthesized membrane protein. To result in insertion into the PAP.

アポリポタンパク質粒子タンパク質又は足場タンパク質(MSP1T2)にHisタグを含有させた。MSP1T2 Hisタグ付きの足場タンパク質を用いて調製した20μmolのPAPを、Ni−NTA樹脂を使用して精製できた(図3a、クーマシー染色したゲルのレーン5−8、カラム溶出フラクションを含む)。コントロールとして、EmrEタンパク質を、実施例1において説明したEXPRESSWAY(商標)無細胞発現システム(Invitrogen、カールズバッド、CA)を用いて、PAPの非存在下で、35S−メチオニンを含む無細胞翻訳反応中で合成させた。EmrE(Hisタグなし)はNi−NTA樹脂で精製されなかった(図3b、レーン5−8、カラム溶出フラクションを含む)。しかしながら、Hisタグ付き改変アポリポタンパク質タンパク質を有するPAPを反応液に添加することにより、EmrE(PAPのリン脂質結合タンパク質と共精製する)はNi−NTA樹脂で精製された(図3c、レーン5−8は、カラム溶離液分数を含む)。すなわち、EmrEが精製タグを有するPAPに挿入されたことを示すものである。 A His tag was included in apolipoprotein particle protein or scaffold protein (MSP1T2). 20 μmol of PAP prepared with the MSP1T2 His-tagged scaffold protein could be purified using Ni-NTA resin (FIG. 3a, Coomassie stained lanes 5-8, including column elution fraction). As a control, the EmrE protein was subjected to a cell-free translation reaction containing 35 S-methionine in the absence of PAP using the EXPRESSWAY ™ cell-free expression system described in Example 1 (Invitrogen, Carlsbad, Calif.). It was made to synthesize. EmrE (without His tag) was not purified with Ni-NTA resin (Figure 3b, lanes 5-8, including column elution fractions). However, EmrE (which co-purifies with PAP phospholipid-binding protein) was purified with Ni-NTA resin by adding PAP with His-tagged modified apolipoprotein protein to the reaction (FIG. 3c, lane 5- 8 includes column eluent fraction). That is, it shows that EmrE was inserted into PAP having a purification tag.

Native Blueゲルの解析により結果を評価し、PAPなしで発現させた、放射性同位元素識別された細菌の膜タンパク質EmrE(約0.3μgのタンパク質をロード)がゲルの上部で凝集していることが明らかとなった(図5a、レーン2、autorad)。しかしながら、PAPを発現反応液に添加したとき、EmrEは複合体を形成し(図4a、レーン3、4、autorad)、それはゲル中に移行し、PAPより高い分子量で移動した(図4b、レーンJ、クーマシー染色したゲル)。GFP(非膜タンパク質)を、翻訳システムへのPAPの添加の有無に関係なく、同じ分子量を示した(図4a、それぞれレーン5及び6)。   The results were evaluated by analysis of a Native Blue gel, and the radioisotope-identified bacterial membrane protein EmrE (loaded with about 0.3 μg protein) expressed without PAP was aggregated at the top of the gel. It became clear (Fig. 5a, lane 2, autorad). However, when PAP was added to the expression reaction, EmrE formed a complex (Fig. 4a, lanes 3, 4, autorad) that migrated into the gel and migrated with a higher molecular weight than PAP (Fig. 4b, lane). J, Coomassie stained gel). GFP (non-membrane protein) showed the same molecular weight with or without the addition of PAP to the translation system (FIG. 4a, lanes 5 and 6, respectively).

<実施例4>Hisタグ付きナノディスクによるインビトロ合成した膜タンパク質は、Ni−NTA樹脂で精製できる
本実施例では、インビトロ翻訳システムにおけるナノディスクの存在が、タグ付きのナノディスクを使用して合成された膜タンパク質の精製を可能にすることを示す。
<Example 4> A membrane protein synthesized in vitro using a His-tagged nanodisk can be purified with Ni-NTA resin. In this example, the presence of a nanodisk in an in vitro translation system was synthesized using a tagged nanodisk. It shows that the purified membrane protein can be purified.

GFP及びMscL遺伝子(細菌機械感受性チャネル(17kDa)膜タンパク質)をpEXP4ベクターにクローニングした。両方の遺伝子が停止コドンを含むため、発現されたタンパク質のC末端はHisタグが付いていなかった。35S−メチオニンを含み、1μgのGFP及びMscL鋳型を使用するEXPRESSWAY(商標)無細胞発現システム(Invitrogen、カールズバッド、CA)に、His−タグ付足場タンパク質を含むPAP(40μmol)を添加した(又は添加しなかった)。インキュベート後、反応液をNi−NTAカラム上へロードした。 The GFP and MscL genes (bacterial mechanosensitive channel (17 kDa) membrane protein) were cloned into the pEXP4 vector. The C-terminus of the expressed protein was not His-tagged because both genes contained a stop codon. EXPRESSWAY ™ cell-free expression system (Invitrogen, Carlsbad, CA) containing 35 S-methionine and using 1 μg of GFP and MscL template was added with PAP (40 μmol) containing His-tagged scaffold protein (or Not added). After incubation, the reaction solution was loaded onto a Ni-NTA column.

カラム精製の結果を図5に示す(L=ロード、FT=フロースルー、W=洗浄、E1〜E4=溶出)。ナノディスクの翻訳反応(図5a及び5b)における存在に関わりなく、GFP(膜タンパク質でない)はNi−NTAカラムを使用して精製できないことを示す。MscLは、ナノディスクが翻訳反応(図5c及び5d)に含まれる場合にのみ、Ni−NTAカラムで精製できることが示された。すなわちMscLがPAPに挿入されることを示す。   The results of column purification are shown in FIG. 5 (L = load, FT = flow through, W = wash, E1-E4 = elution). Regardless of the presence of the Nanodisc translation reaction (FIGS. 5a and 5b), GFP (not a membrane protein) cannot be purified using Ni-NTA columns. MscL was shown to be purified on Ni-NTA columns only when Nanodiscs were included in the translation reaction (FIGS. 5c and 5d). That is, MscL is inserted into PAP.

<実施例5>ナノディスクを用いてインビトロ合成された膜タンパク質は、ナノディスクと会合し、可溶性が向上する
本実施例は、インビトロ翻訳システムにおけるリン脂質−アポリポタンパク質粒子の存在により、可溶性が向上した膜タンパク質が合成され、それがPAPに挿入され、可溶性を向上させることを示すものである。
<Example 5> A membrane protein synthesized in vitro using a nanodisk is associated with the nanodisk, and the solubility is improved. In this example, the solubility is improved by the presence of phospholipid-apolipoprotein particles in an in vitro translation system. It is shown that a synthesized membrane protein is synthesized and inserted into PAP to improve solubility.

35S−メチオニンを含むEXPRESSWAY(商標)無細胞発現システム(Invitrogen、カールズバッド、CA)に含まれるpEXP3ベクターを用い、細菌膜タンパク質EmrE及び哺乳類のORFs“IOH5384”(ヒト原形質膜プロテオリピド(plasmolipin)をコードする)及び“IOH22669”(ヒトアドレノメデュリン受容体(ADMR)をコードする)を発現させた。インビトロ合成反応から得た全タンパク質及び可溶性フラクションのアリコートを、NuPAGE(登録商標)Novex(登録商標)Bis−トリスゲル(Invitrogen、カールズバッド、CA)上で泳動させた結果、PAPをインビトロ合成反応に添加したときに細菌及び哺乳類の膜タンパク質の可溶性が向上することを示したが、GFPの可溶性はインビトロ合成反応におけるPAPの存在の有無により影響を受けなかった(図6a及び6b)。 Using the pEXP3 vector included in the EXPRESSWAY ™ cell-free expression system containing 35 S-methionine (Invitrogen, Carlsbad, Calif.), The bacterial membrane protein EmrE and the mammalian ORFs “IOH5384” (human plasma membrane proteolipid (plasmolipin)) Encoding) and "IOH22669" (encoding human adrenomedullin receptor (ADMR)). An aliquot of the total protein and soluble fraction from the in vitro synthesis reaction was run on a NuPAGE® Novex® Bis-Tris gel (Invitrogen, Carlsbad, Calif.), Resulting in the addition of PAP to the in vitro synthesis reaction Occasionally, improved solubility of bacterial and mammalian membrane proteins was shown, but GFP solubility was not affected by the presence or absence of PAP in the in vitro synthesis reaction (FIGS. 6a and 6b).

図6cのブルーネイティブゲルのオートラジオグラフィでは、細菌膜タンパク質EmrE、哺乳類のORFsIOH 5384(ヒト原形質膜プロテオリピド(plasmolipin)をコード)、及びIOH22669(ヒトアドレノメデュリン受容体(ADMR)をコード)がPAPに挿入されることを示す。PAPを反応液に添加したとき、放射性同位元素識別されたEmrE、IOH 5384及びIOH22669は上方へシフトした。GFP(非膜タンパク質)は、インビトロ合成反応へのPAPの添加の有無にかかわらず同じ分子量を示した。   In the autoradiography of the blue native gel of FIG. 6c, bacterial membrane protein EmrE, mammalian ORFsIOH 5384 (encoding human plasma membrane proteolipid (plasmolipin)), and IOH22669 (encoding human adrenomedullin receptor (ADMR)) are PAP. Indicates that it will be inserted. When PAP was added to the reaction, the radioisotope-identified EmrE, IOH 5384, and IOH22669 shifted upward. GFP (non-membrane protein) showed the same molecular weight with or without the addition of PAP to the in vitro synthesis reaction.

<実施例6>挿入された膜タンパク質のLUMIO検出
EmrE(細菌膜タンパク質)の遺伝子は、LUMIO(商標)テトラシステインのモティーフタグ(pEXP6、Invitrogen、カールズバッド、CA)を含むN末端ベクターにクローニングした。EmrE構築物はHisタグを含まなかった。PAP(40μm)をEXPRESSWAY(商標)無細胞発現システム(Invitrogen、カールズバッド、CA)の反応液に添加したか又は添加せず、合成終了後、反応液をNi−NTAカラム上へロードした(L=ロード、FT=フロースルー、W=洗浄、E1〜E4=溶出)。LUMIO(商標)検出試薬(Invitrogen、カールズバッド、CA)を、LUMIO(商標)グリーンin−gel検出キット(Invitrogen、カールズバッド、CA)の製造業者の指示に従い、4〜12%NuPAGE(登録商標)Bis−トリスゲルの解析前にサンプルに添加し、当該ゲルをphosphorimagerでイメージングした。図7aにおいて、PAPを含む翻訳反応液を解析した。Ni−NTAカラム(PAPの足場タンパク質のHisタグを使用した精製)から溶出したフラクションにおけるLUMIO(商標)配列(EmrE翻訳産物)を検出した。図7bにおいて、PAPを含まない翻訳反応液を解析した。Ni−NTAカラムからの溶出フラクションにおいて、LUMIO(商標)配列(EmrE翻訳産物)は検出されなかった。以上より、膜タンパク質はPAPに取り込まれて可溶化形態においてインビトロで合成でき、PAPのアポリポタンパク質上のタグを使用して効率的に精製できる。
Example 6 LUMIO Detection of Inserted Membrane Protein The gene for EmrE (bacterial membrane protein) was cloned into an N-terminal vector containing the LUMIO ™ tetracysteine motif tag (pEXP6, Invitrogen, Carlsbad, Calif.). The EmrE construct did not contain a His tag. PAP (40 μm) was added or not added to the reaction solution of the EXPRESSWAY ™ cell-free expression system (Invitrogen, Carlsbad, Calif.), And after the synthesis, the reaction solution was loaded onto a Ni-NTA column (L = Load, FT = flow through, W = wash, E1-E4 = elution). LUMIO ™ detection reagent (Invitrogen, Carlsbad, CA) was added to the 4-12% NuPAGE® Bis- according to the manufacturer's instructions of the LUMIO ™ Green in-gel detection kit (Invitrogen, Carlsbad, CA). Prior to analysis of the tris gel, it was added to the sample and the gel was imaged with a phosphorimager. In FIG. 7a, the translation reaction solution containing PAP was analyzed. The LUMIO ™ sequence (EmrE translation product) in the fraction eluted from the Ni-NTA column (purification using the His tag of the PAP scaffold protein) was detected. In FIG. 7b, the translation reaction solution containing no PAP was analyzed. In the elution fraction from the Ni-NTA column, no LUMIO ™ sequence (EmrE translation product) was detected. From the above, the membrane protein can be incorporated into PAP and synthesized in vitro in a solubilized form, and can be efficiently purified using the tag on the apolipoprotein of PAP.

<実施例7>ナノディスクを含む、真核生物系のインビトロタンパク質合成反応
PAPを含まないか、又は0.1〜19μmolのPAPを含む無細胞CHO細胞抽出物において、ルシフェラーゼタンパク質を発現させた。mMessageMachine(AMBION)を使用して、ルシフェラーゼ遺伝子を含むpEXP4ベクターからRNAを調製した。翻訳反応において6μgのRNAを用いた。
<Example 7> A luciferase protein was expressed in a cell-free CHO cell extract containing nanodisks and containing no eukaryotic in vitro protein synthesis reaction PAP or containing 0.1 to 19 μmol of PAP. RNA was prepared from the pEXP4 vector containing the luciferase gene using mMMessageMachine (AMBION). 6 μg of RNA was used in the translation reaction.

CHO細胞抽出物を以下のプロトコルに従って調製した。
細胞数/生存度を測定する。
1. 穏やかに遠心分離(10分間、800〜1000rpm)し、細胞を回収する。
2. バッファAに4mM DTTを添加する。
3. 250mLのバッファAで細胞を洗浄する(非常に穏やか。細胞を完全に再懸濁させてはならない)。
4. 250mLのバッファAで細胞を洗浄する(単にバッファを添加するのみ、細胞を再懸濁しない)。
5. 半ペレットボリュームのバッファA(+1mM PMSF)にペレットを再懸濁する。
6. 細胞計数用にアリコートをサンプリングする。
7. 100psiのフレンチプレスを通す。
8. 細胞計数用にアリコートをサンプリングする。
9. 両方のアリコートの細胞数/生存度を測定する。第1のアリコートでは大部分の細胞が正常でなければならない。第2のアリコートでは細胞は<20%の生存度でなければならない。
10. 15分×14000回転/分で遠心分離する(マイクロ遠心分離機で操作)。
11. 上澄を回収する(更なる使用法のためペレットを−80℃で保存する)。
12. 1mM CaCl、0.15U/μlのミクロコッカス由来ヌクレアーゼを添加する。
13. 5分間、RTでインキュベートする。
14. 2mMのEGTAを添加し反応を停止させる。
15. 50〜80μlのサンプルを採取し、急速に液体N中で凍結させ、−80℃で保存する。
16. 上澄(1/200希釈)のA260及びA280。を測定する。>100ユニットでなければならない。
バッファA
40mMのHepes KOH(pH7.8)、
100mM KOAc、
4mMマグネシウム(OAc)2、
4mM DTT(調製直後のものを使用)。
5mg/ml(0.5μl)クレアチンキナーゼ、Buffer #2 Proteios小麦麦芽システム(1.5μl)、RNaseOut(0.25μl)、Buffer #1(0.85ul)、Smet(0.5μl)及びBHK抽出物(6μl)を使用して翻訳した。翻訳反応液を33℃で1時間にインキュベートした。各翻訳反応液2.5μlをルシフェラーゼ解析用に用いた。
タンパク質合成反応の終了後、ルシフェラーゼ活性を検出した。図8に示すように、PAPの存在によってもCHO細胞抽出物のタンパク質合成において有害な効果が示されなかった。
細菌膜タンパク質EmrE、ヒトORF 21132、小嚢関連のカルモジュリン−結合タンパク質、ヒトORF 21140サイクリン依存性のキナーゼ2(CDK2)及びルシフェラーゼを、35S−メチオニンを含むウサギ網状赤血球溶解物による転写−翻訳発現システム(Promega社製)を用い、製造業者による指示に従い翻訳した。1つの反応セットにおいて、合成システム中に27mg/mLのPAPを1.25μLを添加した。第二の反応セットにおいて、合成システム中にPAPを添加しなかった。翻訳産物はBlue Nativeゲル泳動し、オートラジオグラフィを行った。図9は、膜タンパク質EmrEの場合、溶解度の増加(放射性同位元素識別されたタンパク質生成物がゲル中に入り、移動する)が、PAPの存在下で見られたことを示す。これは、非膜タンパク質 ヒトORF 21132(小嚢関連のカルモジュリン−結合タンパク質)、ヒトORF 21140サイクリン依存性キナーゼ2(CDK2)及びルシフェラーゼではそのような現象が見られなかった。図10は、同じ結果がCHO細胞抽出物を使用して得られたことを示す。
CHO cell extracts were prepared according to the following protocol.
Measure cell number / viability.
1. Centrifuge gently (10 min, 800-1000 rpm) and collect cells.
2. Add 4 mM DTT to Buffer A.
3. Wash cells with 250 mL of buffer A (very gentle; do not completely resuspend cells).
4). Wash cells with 250 mL buffer A (just add buffer, do not resuspend cells).
5. Resuspend pellet in half-pellet volume of buffer A (+1 mM PMSF).
6). Sample aliquots for cell counting.
7). Pass through a 100 psi French press.
8). Sample aliquots for cell counting.
9. Measure cell number / viability of both aliquots. In the first aliquot most cells must be normal. In the second aliquot, the cells must be <20% viable.
10. Centrifuge at 15 min x 14000 rpm (operate with microcentrifuge).
11. The supernatant is collected (the pellet is stored at −80 ° C. for further use).
12 Add 1 mM CaCl 2 , 0.15 U / μl of Micrococcus derived nuclease.
13. Incubate for 5 minutes at RT.
14 The reaction is stopped by adding 2 mM EGTA.
15. A 50-80 μl sample is taken, rapidly frozen in liquid N 2 and stored at −80 ° C.
16. A 260 and A 280 of the supernatant (1/200 dilution). Measure. Must be> 100 units.
Buffer A
40 mM Hepes KOH (pH 7.8),
100 mM KOAc,
4 mM magnesium (OAc) 2,
4 mM DTT (uses just after preparation).
5 mg / ml (0.5 μl) creatine kinase, Buffer # 2 Proteios wheat germ system (1.5 μl), RNaseOut (0.25 μl), Buffer # 1 (0.85 ul), Smet (0.5 μl) and BHK extract (6 μl) was used for translation. The translation reaction was incubated at 33 ° C. for 1 hour. 2.5 μl of each translation reaction solution was used for luciferase analysis.
After completion of the protein synthesis reaction, luciferase activity was detected. As shown in FIG. 8, the presence of PAP did not show a detrimental effect on the protein synthesis of the CHO cell extract.
Transcription-translational expression of bacterial membrane protein EmrE, human ORF 21132, vesicle-associated calmodulin-binding protein, human ORF 21140 cyclin-dependent kinase 2 (CDK2) and luciferase with rabbit reticulocyte lysate containing 35 S-methionine Using the system (Promega), translation was performed according to the manufacturer's instructions. In one reaction set, 1.25 μL of 27 mg / mL PAP was added into the synthesis system. In the second reaction set, no PAP was added into the synthesis system. The translation product was subjected to Blue Native gel electrophoresis and autoradiography was performed. FIG. 9 shows that in the case of the membrane protein EmrE, an increase in solubility (the radioisotope-identified protein product enters the gel and migrates) was seen in the presence of PAP. This was not the case with the non-membrane proteins human ORF 21132 (vesicle-associated calmodulin-binding protein), human ORF 21140 cyclin-dependent kinase 2 (CDK2) and luciferase. FIG. 10 shows that the same results were obtained using CHO cell extracts.

<実施例8>インビトロ合成反応において、アポリポタンパク質と共発現させた場合の、膜タンパク質の可溶性の向上
この実施例は、PAPを含まないインビトロ翻訳システムにおけるアポリポタンパク質構築物の存在により、可溶化形態の膜タンパク質の合成が促進されることを示す。
<Example 8> Improvement of solubility of membrane protein when co-expressed with apolipoprotein in in vitro synthesis reaction This example is based on the presence of apolipoprotein construct in an in vitro translation system that does not contain PAP. It shows that the synthesis of membrane protein is promoted.

別個の試験において、細菌膜タンパク質及び哺乳類の膜タンパク質を、無細胞合成システム中でプラスミド構築物から転写、翻訳した。1つの試験セットでは、ベクターpEXP5−NT中に細菌膜タンパク質EmrEをコードする遺伝子をクローニングして目的タンパク質(POI)の構築物を作製した。他の試験セットでは、ベクターpEXP5−NT中にヒト膜タンパク質GABA A受容体(Invitrogen ULTIMATE(商標)ORFコレクション クローンIOH10885(Genbank accession no.BC022449、gi18490266)をコードする遺伝子をクローニングし、目的タンパク質又は「第1の」構築物を作製した。両方の実験において、ヒトアポリポタンパク質A1(Invitrogen ULTIMATE(商標)ORFコレクション クローンIOH7318、Genbank accession no.NM00839、gi4557320をコードする構築物、pEXP3−Apolを幾つかのインビトロ合成反応に用い、その結果、Apo A1が目的の膜タンパク質と同じ反応系内で発現した。   In separate tests, bacterial and mammalian membrane proteins were transcribed and translated from plasmid constructs in a cell-free synthesis system. In one test set, the gene encoding the bacterial membrane protein EmrE was cloned into the vector pEXP5-NT to produce a protein of interest (POI) construct. In another test set, the gene encoding the human membrane protein GABA A receptor (Invitrogen ULTIMATE ™ ORF collection clone IOH10885 (Genbank accession no. BC022449, gi184490266) was cloned into the vector pEXP5-NT and the target protein or “ In both experiments, human apolipoprotein A1 (Invitrogen ULTIMATE ™ ORF Collection Clone IOH7318, Genbank accession no. NM00839, a construct encoding gi4557320, pEXP3-Apol, was synthesized in several in vitro experiments. As a result, Apo A1 is the target membrane protein. Expressed in the same reaction system.

プラスミドDNA鋳型を使用するインビトロタンパク質合成反応液を以下の通りに調製した:標準的な100μLのEXPRESSWAY(商標)の反応液を調製し、基本的に製造業者(Invitrogen社、カールズバッド、CA)の指示に従い、37℃でインキュベートした。1μgのDNA構築物を反応の各々に添加した。1.5〜2mlの微量遠心管中、Eppendorf Thermomixer中で、2〜6時間の中程度に振とう(1000〜1400回転/分)で30℃若しくは37℃で反応を実施した。反応開始の30分後に、製造業者の指示(Invitrogen Expresswayマニュアル、Invitrogen社、カールズバッド、CA)に従って、反応液にフィード溶液を1等量(第1の反応ボリュームに対して)を添加した。タンパク質を放射性同位元素識別するため、35S−メチオニンを反応液に添加した。 An in vitro protein synthesis reaction using a plasmid DNA template was prepared as follows: a standard 100 μL EXPRESSWAY ™ reaction was prepared and basically instructed by the manufacturer (Invitrogen, Carlsbad, Calif.). And incubated at 37 ° C. 1 μg of DNA construct was added to each of the reactions. Reactions were performed at 30 ° C. or 37 ° C. in a 1.5-2 ml microfuge tube in an Eppendorf Thermomixer with moderate shaking (1000-1400 rpm) for 2-6 hours. Thirty minutes after the start of the reaction, 1 equivalent of feed solution (based on the first reaction volume) was added to the reaction according to the manufacturer's instructions (Invitrogen Expressway manual, Invitrogen, Carlsbad, CA). In order to identify the protein as a radioisotope, 35 S-methionine was added to the reaction solution.

目的の膜タンパク質ごとに、pEXP3−Apolの有無において反応を実施した。更に、各反応セットをリン脂質の有無(EmrE翻訳反応の場合、DMPCを100μg/mL、GABA A受容体翻訳反応の場合、DPPCを100μg/mL)において実施した。   The reaction was carried out in the presence or absence of pEXP3-Apol for each target membrane protein. Furthermore, each reaction set was carried out in the presence or absence of phospholipid (DMPC for 100 μg / mL for EmrE translation reaction, DPPC for 100 μg / mL for GABA A receptor translation reaction).

インキュベート終了後、インビトロタンパク質合成反応液を10,000×gで短時間にスピンし、上澄及びペレット画分をSDS PAGEゲルのレーンに別個にロードした。各反応の上澄5μlをアセトン沈殿し、ペレット化し、1×LDSバッファ(1mMのDTTを含む)40μl(Invitrogen社製)に懸濁させ、その10μlを4〜12%Bis−トリスNuPAGE(登録商標)ゲルにロードした(図11)。   After the incubation, the in vitro protein synthesis reaction was spun at 10,000 × g for a short time, and the supernatant and pellet fractions were loaded separately onto the lane of the SDS PAGE gel. 5 μl of the supernatant of each reaction was acetone precipitated, pelleted, suspended in 40 μl (Invitrogen) containing 1 × LDS buffer (containing 1 mM DTT), 10 μl of which was 4-12% Bis-Tris NuPAGE (registered trademark). ) Loaded on the gel (Figure 11).

試験の結果、翻訳反応におけるApo A1構築物の存在により、Apo A1構築物(レーン5及び6)の存在しない場合の翻訳と比較して、可溶性EmrEの収率が増加した(レーン7及び8、図11a)。可溶性の収率と比較してとき、Apo A1も非常にGABA A(レーン7及び8、図11b)の可溶性の歩留まりを改善するApo A1構築物(レーン5及び6)がない場合。オートラジオグラフィにおいても、アポリポタンパク質A1自体が可溶化形態で発現されることが明示された(図11a及び11bのレーン3及び4)。   As a result of the test, the presence of the Apo A1 construct in the translation reaction increased the yield of soluble EmrE (lanes 7 and 8, FIG. 11a) compared to the translation in the absence of the Apo A1 construct (lanes 5 and 6). ). When Apo A1 also lacks the Apo A1 construct (lanes 5 and 6) which greatly improves the soluble yield of GABA A (lanes 7 and 8, FIG. 11b) when compared to the soluble yield. Autoradiography also demonstrated that apolipoprotein A1 itself is expressed in a solubilized form (lanes 3 and 4 in FIGS. 11a and 11b).

<実施例9>アポリポタンパク質の存在下における膜タンパク質のインビトロ合成
本実施例は、インビトロ翻訳システムにおけるアポリポタンパク質の存在が、可溶化状態の膜タンパク質の合成収率が向上することを示す。
Example 9 In Vitro Synthesis of Membrane Protein in the Presence of Apolipoprotein This example shows that the presence of apolipoprotein in an in vitro translation system improves the synthesis yield of solubilized membrane protein.

EmrE(細菌膜タンパク質)を、前記の実施例で説明したとおりにEXPRESSWAY(商標)インビトロ合成システム(Invitrogen社、カールズバッド、CA)で、35S−メチオニンを使用して翻訳した。翻訳は2.5〜15μgのApo A1タンパク質を含有させた状態で行った。インビトロ合成により調製された全タンパク質及び可溶性タンパク質をゲル電気泳動に供し、オートラジオグラフィを行った。その結果、インビトロ合成反応によりApo A1タンパク質の産生量が増加し、可溶性の膜タンパク質の産生量が増加した(図12a)。 EmrE (bacterial membrane protein) was translated using 35 S-methionine in the EXPRESSWAY ™ in vitro synthesis system (Invitrogen, Carlsbad, Calif.) As described in the previous examples. Translation was performed with 2.5-15 μg of Apo A1 protein. Total and soluble proteins prepared by in vitro synthesis were subjected to gel electrophoresis and autoradiography was performed. As a result, the production amount of Apo A1 protein was increased by the in vitro synthesis reaction, and the production amount of soluble membrane protein was increased (FIG. 12a).

更に、哺乳類の膜タンパク質(ヒトGABA A受容体蛋白)を、2.5〜15μgのApo A1のタンパク質を含有するインビトロ翻訳システムで翻訳した。この場合も、翻訳システムにおけるApo A1タンパク質の存在により、可溶性膜タンパク質の量が大幅に増加した(図12b)。   In addition, mammalian membrane proteins (human GABA A receptor protein) were translated with an in vitro translation system containing 2.5-15 μg of Apo A1 protein. Again, the presence of Apo A1 protein in the translation system significantly increased the amount of soluble membrane protein (FIG. 12b).

<実施例10>インビトロ合成システムにおける、アポリポタンパク質と翻訳された膜タンパク質との会合
本実施例は、インビトロ翻訳システム(膜タンパク質が合成される)におけるApo A1タンパク質の存在が、可溶性膜タンパク質の合成を可能とし、Apo A1が翻訳後のタンパク質と会合することを示すものである。本実施例はまた、アポリポタンパク質が存在する場合には、界面活性剤が存在しなくとも、通常界面活性剤の存在時における膜タンパク質の可溶性が維持されることを示すものである。
Example 10 Association of Apolipoprotein and Translated Membrane Protein in In Vitro Synthesis System In this example, the presence of Apo A1 protein in the in vitro translation system (a membrane protein is synthesized) indicates that the synthesis of soluble membrane protein. This indicates that Apo A1 associates with the translated protein. This example also shows that when apolipoprotein is present, the solubility of the membrane protein is usually maintained in the presence of the surfactant, even in the absence of the surfactant.

総液量100μLにおいて、Expressway インビトロ翻訳反応を実施した。EmrE遺伝子を核酸鋳型として用い、N末端にHisタグをコードするpEXP5−NT(Invitrogen、カールズバッド、CA)中に、インフレームとなるようにクローニングした。ヒト血漿から精製したApo A1をインビトロ合成反応中に含有させた。製造業者の指示に従ってインビトロ合成反応を実施した後、インビトロ合成したEmrE(Hisタグ付き)を、20mMのトリス(pH7.5)、200mMのNaClを用い、グラビティフローによってNi−NTAカラムで精製した。ドデシルマルトーシド界面活性剤(通常EmrE可溶性を維持するためにバッファに添加する)を省略した。   The Expressway in vitro translation reaction was performed in a total volume of 100 μL. Using the EmrE gene as a nucleic acid template, cloning was performed in frame in pEXP5-NT (Invitrogen, Carlsbad, CA) encoding a His tag at the N-terminus. Apo A1 purified from human plasma was included in the in vitro synthesis reaction. After performing an in vitro synthesis reaction according to the manufacturer's instructions, the in vitro synthesized EmrE (with His tag) was purified on a Ni-NTA column by gravity flow using 20 mM Tris (pH 7.5), 200 mM NaCl. Dodecyl maltoside surfactant (usually added to the buffer to maintain EmrE solubility) was omitted.

同じトリス−NaClバッファ中の1Mのイミダゾールを使用してEmrEタンパク質を溶出した。図13aに示されるクーマシーゲルは、タグ無しのApo A1タンパク質(26kDa)が、Hisタグ付きのEmrEと共精製されたことを示す(Mはタンパク質分子量マーカー、Lはロードしたフラクション、FTはフロースルー、W1及びW2は一連のカラム洗浄、E1〜E4は一連の溶出フラクションを示す)。オートラジオグラフィにより、精製されたApo A1タンパク質と同じフラクションにEmrEタンパク質が溶出されていることを確認し(図13b)、すなわちタンパク質間の物理的な会合を示すものである。   EmrE protein was eluted using 1M imidazole in the same Tris-NaCl buffer. The Coomassie gel shown in FIG. 13a shows that untagged Apo A1 protein (26 kDa) was co-purified with His-tagged EmrE (M is protein molecular weight marker, L is loaded fraction, FT is flow-through) , W1 and W2 are a series of column washes, E1-E4 are a series of elution fractions). It is confirmed by autoradiography that the EmrE protein is eluted in the same fraction as the purified Apo A1 protein (FIG. 13b), that is, shows a physical association between the proteins.

a)は、4μmol及び40μmolのPAPの存在下(各対の右カラム)及び非存在下(各対の左カラム)における、IVPS反応で産生されるGFPを表す棒グラフ。b)は、PAPの存在下及び非存在下における、IVPS反応で産生されるGFPを表すautorad。a) is a bar graph representing GFP produced by IVPS reaction in the presence (right column of each pair) and absence (left column of each pair) of 4 μmol and 40 μmol of PAP. b) autorad representing GFP produced in the IVPS reaction in the presence and absence of PAP. a)は、20μmolのPAPの存在下及び非存在下における、細菌EmrEの総発現及び可溶性発現を示す棒グラフ。b)は、4μmolのPAPの存在下及び非存在下における、哺乳類のカリウムチャネルタンパク質の総発現及び可溶性発現を示す棒グラフ。a) Bar graph showing total and soluble expression of bacterial EmrE in the presence and absence of 20 μmol PAP. b) Bar graph showing total and soluble expression of mammalian potassium channel protein in the presence and absence of 4 μmol PAP. a)は、Hisタグを融合させた改変アポリポタンパク質を、Ni−NTA樹脂で精製し、クーマシー染色したPAPのゲルを表す。レーン5−8は溶出フラクションである。b)は、EmrEタンパク質(PAPなし)の翻訳、Ni−NTA樹脂への結合後の溶出に関し、クーマシー染色したゲルを表す。レーン5−8は溶出フラクションであるc)は、PAPを用いて翻訳されたEmrEタンパク質のクーマシー染色したゲルを表す。Hisタグを融合させた改変アポリポタンパク質を、Ni−NTA樹脂で精製した。レーン5−8は溶出フラクションである。a) represents a gel of PAP obtained by purifying a modified apolipoprotein fused with a His tag with Ni-NTA resin and staining it with Coomassie. Lanes 5-8 are the elution fractions. b) represents a Coomassie stained gel for translation of EmrE protein (no PAP), elution after binding to Ni-NTA resin. Lanes 5-8 are elution fractions c) represent a Coomassie stained gel of EmrE protein translated using PAP. The modified apolipoprotein fused with the His tag was purified with Ni-NTA resin. Lanes 5-8 are the elution fractions. PAPの存在下(レーン3及び4)、及びPAPの非存在下(レーン2)で翻訳されるEmrEタンパク質、及びPAPの存在下(レーン6)又は非存在下(レーン5)で発現するGFPのオートラジオグラフィである。EmrE protein translated in the presence of PAP (lanes 3 and 4) and in the absence of PAP (lane 2), and GFP expressed in the presence (lane 6) or absence (lane 5) of PAP Autoradiography. his−タグ付の改変アポリポタンパク質を有するPAPのa)存在下及びb)非存在下におけるGFPの翻訳産物、並びにhis−タグ付の改変アポリポタンパク質を有するPAPのc)存在及びd)非存在下におけるMscLの翻訳産物の、Ni−NTAによる精製を示すゲルのautoradsを示す。Translation product of GFP in the presence and b) absence of PAP with his-tagged modified apolipoprotein, and c) presence and d) absence of PAP with his-tagged modified apolipoprotein 2 shows gel autorads showing the purification of the translation product of MscL in Ni-NTA by Ni-NTA. PAPの存在下翻訳されたGFPの翻訳産物(a及びb)、及びPAPの存在下で翻訳されたEmrE翻訳産物(c)のゲルのautoradsを示す。Figure 2 shows gel autorads of GFP translation products (a and b) translated in the presence of PAP and EmrE translation product (c) translated in the presence of PAP. a)はPAPを含有させた翻訳反応において合成されたlumio配列による、EmrEのlumio検出を示す。b)はPAPを含有させなかった翻訳反応において合成されたlumio配列による、EmrEのlumio検出を示す。a) shows the detection of EmrE lumino by the lumino sequence synthesized in the translation reaction containing PAP. b) shows EmrE lumino detection by the lumino sequence synthesized in the translation reaction that did not contain PAP. PAPの量を増加させてルシフェラーゼの翻訳反応を行わせた場合の、ルシフェラーゼ活性を示す棒グラフ。The bar graph which shows the luciferase activity at the time of carrying out the translation reaction of luciferase by increasing the quantity of PAP. PAPを含有させた場合、若しくは含有させなかった場合の、ウサギ網状赤血球の翻訳反応産物の、ネイティブゲルのオートラジオグラフィを示す。Native gel autoradiography of rabbit reticulocyte translation reaction product with or without PAP. PAPを含有させた場合、若しくは含有させなかった場合の、ウサギ網状赤血球の翻訳反応産物の、ネイティブゲルのオートラジオグラフィを示す。Native gel autoradiography of rabbit reticulocyte translation reaction product with or without PAP. Apo A−Iを含有するか若しくは含有しない場合の、インビトロタンパク質合成反応の翻訳産物を電気泳動に供した後のゲルのオートラジオグラフィを示す。(A)インビトロタンパク質合成反応において、細菌EmiΕタンパク質の全収量は、アポリポタンパク質又はリン脂質の存在下で影響を受けない(レーン1−4)が、可溶性のEmrEタンパク質の収量は、アポリポタンパク質の存在下で強化された(レーン5−8)。(B)インビトロタンパク質合成反応において、哺乳類のGABA Aタンパク質の全収量は、アポリポタンパク質又はリン脂質の存在下で影響を受けない(レーン1−4)が、可溶性のGABA Aタンパク質の収量は、アポリポタンパク質の存在下で強化された(レーン5−8)。The autoradiography of the gel after subjecting the translation product of an in vitro protein synthesis reaction to electrophoresis, with or without Apo A-I, is shown. (A) In the in vitro protein synthesis reaction, the overall yield of bacterial EmI protein is not affected in the presence of apolipoprotein or phospholipid (lanes 1-4), while the yield of soluble EmrE protein is the presence of apolipoprotein. Enhanced below (lanes 5-8). (B) In the in vitro protein synthesis reaction, the overall yield of mammalian GABA A protein is not affected in the presence of apolipoprotein or phospholipid (lanes 1-4), while the yield of soluble GABA A protein is Enhanced in the presence of protein (lanes 5-8). Apo A-Iの非存在下、又はApoA-Iの含有量を変えた条件において、インビトロタンパク質合成反応を行い、その翻訳産物を電気泳動に供したときの、ゲルのオートラジオグラフィを示す。(A)インビトロタンパク質合成反応において、細菌EmrΕタンパク質の全収量は、アポリポタンパク質の存在下で影響を受けない(レーン1−4)が、可溶性のEmrEタンパク質の収量は、アポリポタンパク質の存在下で強化された(レーン5−8)。(B)インビトロタンパク質合成反応において、哺乳類のGABA Aタンパク質の全収量は、アポリポタンパク質の存在下で影響を受けない(レーン1−4)が、可溶性のGABA Aタンパク質の収量は、アポリポタンパク質の存在下で強化された(レーン5−8)。The autoradiography of a gel when an in vitro protein synthesis reaction was carried out in the absence of Apo A-I or under a condition in which the content of ApoA-I was changed and the translation product was subjected to electrophoresis. (A) In the in vitro protein synthesis reaction, the overall yield of bacterial EmrΕ protein is not affected in the presence of apolipoprotein (lanes 1-4), while the yield of soluble EmrE protein is enhanced in the presence of apolipoprotein. (Lanes 5-8). (B) In the in vitro protein synthesis reaction, the total yield of mammalian GABA A protein is not affected in the presence of apolipoprotein (lanes 1-4), while the yield of soluble GABA A protein is the presence of apolipoprotein. Enhanced below (lanes 5-8). Apo A-Iを含有するインビトロタンパク質合成反応における、hisタグを融合させ、35SラベルしたEmrE翻訳産物をNi−NTAカラムで単離した後、電気泳動に供したときの、ゲル染色及びゲルのオートラジオグラフィを示す。(A)カラムフラクションはApo A1とEmrEの共溶出を示す。(B)オートラジオグラフィにより、溶出されたフラクション中におけるEmrEの存在が確認された。In an in vitro protein synthesis reaction containing Apo A-I, the his tag was fused, and the 35 S-labeled EmrE translation product was isolated on a Ni-NTA column, and then subjected to electrophoresis. Autoradiography is shown. (A) Column fraction shows co-elution of Apo A1 and EmrE. (B) The presence of EmrE in the eluted fraction was confirmed by autoradiography.

Claims (20)

膜タンパク質の合成方法であって、細胞抽出物及びアポリポタンパク質を含むインビトロタンパク質合成システムに核酸鋳型を添加することと、核酸鋳型とインビトロタンパク質合成システムをインキュベートして、可溶化形態の膜タンパク質を合成することを含む方法。   A membrane protein synthesis method comprising adding a nucleic acid template to an in vitro protein synthesis system including a cell extract and an apolipoprotein, and incubating the nucleic acid template and the in vitro protein synthesis system to synthesize a membrane protein in a solubilized form A method comprising: 前記膜タンパク質が膜貫通タンパク質、膜内在型タンパク質又は膜表在性タンパク質(peripheral membrane protein)である、請求項1記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the membrane protein is a transmembrane protein, an integral membrane protein, or a peripheral membrane protein. 前記膜タンパク質が可溶化形態において合成される、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the membrane protein is synthesized in a solubilized form. 前記細胞抽出物が原核細胞の抽出物である、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the cell extract is a prokaryotic cell extract. 前記細胞抽出物が大腸菌の細胞抽出物である、請求項4記載の方法。   The method according to claim 4, wherein the cell extract is an E. coli cell extract. 前記細胞抽出物が真核生物の細胞抽出物である、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the cell extract is a eukaryotic cell extract. 前記細胞抽出物が小麦麦芽抽出物、ショウジョウバエ胚抽出物、ウサギ網状赤血球抽出物、ホタテ貝抽出物、マウス脳抽出物、ニワトリヒナ脳抽出物又は培養細胞からの抽出物である、請求項6記載の方法。   The cell extract is a wheat germ extract, a Drosophila embryo extract, a rabbit reticulocyte extract, a scallop extract, a mouse brain extract, a chicken chick brain extract or an extract from cultured cells. the method of. 前記核酸鋳型がRNA鋳型である、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the nucleic acid template is an RNA template. 前記核酸鋳型がDNA鋳型である、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the nucleic acid template is a DNA template. 前記アポリポタンパク質がリン脂質−アポリポタンパク質粒子中に存在する、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the apolipoprotein is present in a phospholipid-apolipoprotein particle. 前記アポリポタンパク質が天然のアポリポタンパク質、天然のアポリポタンパク質の変異体又は改変アポリポタンパク質である、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the apolipoprotein is a natural apolipoprotein, a variant of a natural apolipoprotein, or a modified apolipoprotein. 前記アポリポタンパク質がアポリポタンパク質A1又はその変異体である、請求項14記載の方法。   The method according to claim 14, wherein the apolipoprotein is apolipoprotein A1 or a variant thereof. 前記アポリポタンパク質が1つ以上の両親媒性のヘリックス状ドメインを含む改変アポリポタンパク質である、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the apolipoprotein is a modified apolipoprotein comprising one or more amphipathic helical domains. 前記アポリポタンパク質が1つ以上のアミノ酸配列タグを含む、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the apolipoprotein comprises one or more amino acid sequence tags. 前記1つ以上のアミノ酸配列タグがHisタグである、請求項14記載の方法。   15. The method of claim 14, wherein the one or more amino acid sequence tags are His tags. アポリポタンパク質の配列タグを使用して膜タンパク質を精製することを更に含む、請求項14記載の方法。   15. The method of claim 14, further comprising purifying the membrane protein using an apolipoprotein sequence tag. 細胞抽出物、1つ以上のエネルギー源及び、アポリポタンパク質を含む、インビトロタンパク質合成システム   In vitro protein synthesis system comprising a cell extract, one or more energy sources and an apolipoprotein 前記細胞抽出物が原核細胞の抽出物である、請求項17記載のインビトロタンパク質合成システム。   18. The in vitro protein synthesis system according to claim 17, wherein the cell extract is a prokaryotic cell extract. 前記インビトロ合成システムが大腸菌の細胞抽出物を含む、請求項17記載のインビトロタンパク質合成システム。   The in vitro protein synthesis system of claim 17, wherein the in vitro synthesis system comprises a cell extract of E. coli. 前記細胞抽出物が真核生物の抽出物である、請求項17記載のインビトロタンパク質合成システム。   18. The in vitro protein synthesis system according to claim 17, wherein the cell extract is a eukaryotic extract.
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