JP2012127694A - Detection method of intracellular ubiquitination - Google Patents

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Akihide Ito
彰英 伊藤
Takuji Yamaguchi
卓二 山口
Hiroyoshi Hayashi
弘能 林
Nariyuki Nakada
成幸 中田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for quantitatively detecting polyubiquitination and/or deubiquitination of a target protein in a cell.SOLUTION: The method for detecting polyubiquitination and/or deubiquitination of a target protein in a cell includes the following steps of: (1) preparing a transformed cell, which expresses both of a fusion protein (X) of a target protein (A) and a tag (T) and a fusion protein (Y) of ubiquitin (B) and a tag (T), in which the fusion protein (X) is labeled with a fluorescent pigment (D) and the fusion protein (Y) is labeled with a fluorescent pigment (D); (2) incubating the transformed cell under the conditions to promote polyubiquitination and/or deubiquitination of the target proteins; (3) irradiating the transformed cell with laser light; and (4) measuring a fluorescent life of fluorescence emitted by the transformed cell.

Description

本発明は細胞内ユビキチン化の検出方法に関する。より詳細には、本発明は、細胞内ユビキチン化の蛍光寿命を用いる検出方法に関する。   The present invention relates to a method for detecting intracellular ubiquitination. More specifically, the present invention relates to a detection method using the fluorescence lifetime of intracellular ubiquitination.

ユビキチンは、76個のアミノ酸からなる、分子量約8.6kDaの低分子タンパク質であり、あらゆる真核細胞に存在する。しかも、ユビキチンの一次構造は進化的によく保存されており、例えば、ヒトとパン酵母との間では、約96%のホモロジーがある。   Ubiquitin is a low molecular protein consisting of 76 amino acids and having a molecular weight of about 8.6 kDa, and is present in all eukaryotic cells. Moreover, the primary structure of ubiquitin is evolutionarily well preserved, for example, there is about 96% homology between human and baker's yeast.

ユビキチンは、C末のグリシン残基でAPT依存性にE1(ユビキチン活性化酵素)のシステイン残基と結合した後、E1からE2(ユビキチン結合酵素)に転移され、E3(ユビキチンリガーゼ)によって認識される標的タンパク質のリシン側鎖のε−アミノ基にイソペプチド結合し、ポリユビキチン化されたタンパク質の機能を制御する。標的タンパク質は、多くの場合、それに連続的にユビキチンが結合したポリユビキチン鎖によって、その機能が制御される。   Ubiquitin is linked to a cysteine residue of E1 (ubiquitin activating enzyme) at the C-terminal glycine residue in an APT-dependent manner, and then transferred from E1 to E2 (ubiquitin conjugating enzyme) and recognized by E3 (ubiquitin ligase). Is linked to the ε-amino group of the lysine side chain of the target protein to control the function of the polyubiquitinated protein. In many cases, the function of a target protein is controlled by a polyubiquitin chain to which ubiquitin is continuously bound.

タンパク質分解へと至る場合には、標的タンパク質のリシン残基に結合したユビキチンの48番目のリシン残基にユビキチンのC末端がイソペプチド結合を繰り返すことにより、ポリユビキチン鎖が形成される。このリシン48(K48)を介して形成されたポリユビキチン鎖が26Sプロテアソームの調節サブユニットによる認識シグナルとして機能し、ポリユビキチン化されたタンパク質はプロテアソームにより分解される。   In the case of proteolysis, a polyubiquitin chain is formed by repeating the isopeptide bond of the ubiquitin C-terminal to the 48th lysine residue of ubiquitin bound to the lysine residue of the target protein. The polyubiquitin chain formed via lysine 48 (K48) functions as a recognition signal by the regulatory subunit of the 26S proteasome, and the polyubiquitinated protein is degraded by the proteasome.

ユビキチンを基質タンパク質から取り除く脱ユビキチン化酵素も数多く同定されていることや、ユビキチン修飾が成長因子受容体などのリガンド依存的な内在化シグナル、タンパク質の局在化シグナルとして機能することなど、ユビキチン修飾系のタンパク質分解以外の新たな生理的機能が続々と明らかとなりつつある。そのため、現在ではユビキチン修飾系はタンパク質分解のみならず、広くタンパク質機能を制御する可逆的なタンパク質修飾システムとして位置付けられている。   Numerous deubiquitinases that remove ubiquitin from substrate proteins have been identified, and ubiquitin modification functions as a ligand-dependent internalization signal for growth factor receptors, protein localization signals, etc. New physiological functions other than proteolysis of the system are becoming clearer one after another. Therefore, the ubiquitin modification system is now positioned as a reversible protein modification system that widely controls protein functions as well as proteolysis.

ポリユビキチン化を触媒するユビキチンシステムと、分解マシンであるプロテアソームとからなるユビキチン−プロテアソームシステムは、細胞周期の進行、シグナル伝達、遺伝子発現制御、タンパク質の品質管理など、多様な生命現象に関与している。したがって、この分解系の破綻は疾病につながり、また一方では、この分解系が創薬の標的となる。そのため、生命科学の分野においてはユビキチン−プロテアソームシステムの機構に関する研究が活発に行われている。   The ubiquitin-proteasome system, which consists of the ubiquitin system that catalyzes polyubiquitination and the proteasome, a degradation machine, is involved in various life phenomena such as cell cycle progression, signal transduction, gene expression control, and protein quality control. Yes. Therefore, the breakdown of this degradation system leads to illness, while this degradation system is a target for drug discovery. Therefore, research on the mechanism of the ubiquitin-proteasome system is actively conducted in the field of life science.

標的タンパク質のポリユビキチン化を検出する方法としては、従来、組織または細胞をすり潰して組織ホモジェネートまたは細胞ライセートとし、タンパク質を緩衝液に溶解後、SDS−PAGEで展開のうえ、ニトロセルロース等の膜に転写し、この膜に対して免疫染色を行うことでポリユビキチン化された標的タンパク質を検出すること(ウェスタンブロッティング)が一般的であった。しかし、この方法は、手順が煩雑でスループットが低く、細胞ごとのポリユビキチン化の検出をすることもできなかった。   As a method for detecting polyubiquitination of a target protein, conventionally, a tissue or a cell is ground to form a tissue homogenate or a cell lysate, dissolved in a buffer solution, developed by SDS-PAGE, and then applied to a membrane such as nitrocellulose. It was common to detect the polyubiquitinated target protein by transferring and immunostaining the membrane (Western blotting). However, this method has a complicated procedure and low throughput, and it has not been possible to detect polyubiquitination for each cell.

近年では、フローサイトメトリ(FCM, Flow Cytometry; FACS, Fluorescence-Activated Cell Sorting)によってスループットを向上させ、細胞ごとにポリユビキチン化を検出できるようになった。FCM法では、ポリユビキチン化、つまりの標的タンパク質とユビキチンとの相互作用の検出方法としては、FRET(Fluorescence Resonance Energy Transfer:蛍光共鳴エネルギー移動)を検出する方法、BiFC(Bimolecular Fluorescence Complementation:蛍光タンパク質再構成)法等が使用される。   In recent years, throughput has been improved by flow cytometry (FCM, Fluorescence-Activated Cell Sorting), and polyubiquitination can be detected for each cell. In the FCM method, as a method for detecting polyubiquitination, that is, the interaction between a target protein and ubiquitin, a method of detecting FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer), BiFC (Bimolecular Fluorescence Complementation: Fluorescent protein reactivation) Configuration) method etc. are used.

FRETとは、2種類の蛍光分子ペア(ドナーとアクセプター)が10nm以下の距離に接近したときにおこる現象で、ドナーがレーザから受けた励起エネルギーの一部を、蛍光を介在することなくアクセプターに受け渡す現象をいう。FRETの発生により、ドナー蛍光強度の減少とアクセプター蛍光強度の増加が起こる。   FRET is a phenomenon that occurs when two types of fluorescent molecule pairs (donor and acceptor) approach a distance of 10 nm or less, and a part of the excitation energy received by the donor from the laser is transferred to the acceptor without interposing fluorescence. It refers to the phenomenon of passing. The occurrence of FRET causes a decrease in donor fluorescence intensity and an increase in acceptor fluorescence intensity.

蛍光強度を計測してFRETを検出する方法では、通常、ドナー蛍光強度とアクセプター蛍光強度との蛍光強度比がFRETの指標として用いられる。このとき、アクセプターを検出する蛍光チャネルでは、FRET由来のアクセプター蛍光のほかに、ドナー蛍光の漏れ込みと、レーザにより直接励起されたアクセプター蛍光が計測される。また、このとき計測される蛍光強度は発現している蛍光タンパク質の分子数に依存するため、複雑な補正が必要となる。そのため、細胞内のタンパク質のポリユビキチン化を定量的に計測することが困難であり、細胞ごとのポリユビキチン化の違いを比較することもできない。   In a method of detecting FRET by measuring fluorescence intensity, a fluorescence intensity ratio between donor fluorescence intensity and acceptor fluorescence intensity is usually used as an index of FRET. At this time, in the fluorescence channel for detecting the acceptor, in addition to acceptor fluorescence derived from FRET, leakage of donor fluorescence and acceptor fluorescence directly excited by the laser are measured. Further, since the fluorescence intensity measured at this time depends on the number of molecules of the expressed fluorescent protein, complicated correction is required. Therefore, it is difficult to quantitatively measure the polyubiquitination of proteins in cells, and the difference in polyubiquitination for each cell cannot be compared.

また、FRETとTRF(Time-Resolved Fluorescence:時間分解蛍光)とを組み合わせたTR−FRET法もFRETの検出に用いられる。ドナー蛍光とアクセプター蛍光との蛍光強度比に基いてFRETを検出する点は上記したFRET法と同じである。TR−FRET法では、蛍光寿命が非常に長い蛍光物質であるランタノイド錯体をドナーとして、フルオレセインやGFPなどのフルオロフォアをアクセプターとして用いる点に特徴がある。この両者が近接している場合、ランタノイド錯体の光吸収により励起されたエネルギーは、共鳴エネルギー転移によりアクセプターフルオロフォアに転移する。ここでランタノイド錯体は蛍光寿命が非常に長い蛍光物質であり、時間分解能を有するため、FRETによるシグナルを検出する前に、励起光による試料中の他の化合物やアクセプターからの短寿命蛍光のバックグラウンドを抑えることが可能となる。TR−FRET法は、高感度(低バックグランド)で細胞内のポリユビキチン化を検出することができる。   In addition, a TR-FRET method that combines FRET and TRF (Time-Resolved Fluorescence) is also used for FRET detection. The point that FRET is detected based on the fluorescence intensity ratio between donor fluorescence and acceptor fluorescence is the same as the FRET method described above. The TR-FRET method is characterized in that a lanthanoid complex that is a fluorescent substance having a very long fluorescence lifetime is used as a donor and a fluorophore such as fluorescein or GFP is used as an acceptor. When both are close to each other, the energy excited by the light absorption of the lanthanoid complex is transferred to the acceptor fluorophore by resonance energy transfer. Here, the lanthanoid complex is a fluorescent material having a very long fluorescence lifetime and has a time resolution, so that the background of short-lived fluorescence from other compounds and acceptors in the sample by the excitation light before detecting the signal by FRET. Can be suppressed. The TR-FRET method can detect intracellular polyubiquitination with high sensitivity (low background).

例えば、特許文献1では、細胞内で発現したGFPとIκBαとの融合タンパク質のポリユビキチン化を、テルビウム(Tb)標識抗(ポリ)ユビキチン抗体をユビキチンに結合させてTbとGFPとの間でFRETを発生させ、マイクロプレート上で、TR−FRET法によってポリユビキチン化の検出を行っている(実施例23、図29等)。   For example, in Patent Document 1, polyubiquitination of a fusion protein of GFP expressed in cells and IκBα is performed by terbium (Tb) -labeled anti- (poly) ubiquitin antibody bound to ubiquitin and FRET between Tb and GFP. And polyubiquitination is detected on the microplate by the TR-FRET method (Example 23, FIG. 29, etc.).

しかし、TR−FRET法は、蛍光強度を計測することには違いなく、ドナー、アクセプターの標識量が異なる場合や、モル吸光係数が変化する場合には、その影響を直接受け、定量的な計測が困難となる。また、ドナー蛍光がいわゆるレア・メタルであるテルビウムやユウロピウム等のランタノイドの錯体に限定されるため、取扱いに注意を要し、容易に実施することができないという問題もある。さらに、TR−FRET法は、蛍光強度の減衰した時間領域で検出を行うため、蛍光色素の標識量や検出対象の量が少ない場合には、計測に十分な蛍光量を得ることが困難となり、検出可能な範囲が限られるという問題もある。   However, the TR-FRET method must measure fluorescence intensity. If the donor and acceptor labeling amounts are different or the molar extinction coefficient changes, it is directly affected and quantitatively measured. It becomes difficult. Further, since donor fluorescence is limited to lanthanoid complexes such as terbium and europium which are so-called rare metals, there is a problem that handling is required and it cannot be carried out easily. Furthermore, since the TR-FRET method performs detection in the time domain where the fluorescence intensity is attenuated, it is difficult to obtain a sufficient amount of fluorescence for measurement when the amount of fluorescent dye labeling or the amount of detection target is small, There is also a problem that the detectable range is limited.

特表2009−513681号公報Special table 2009-513681

そこで、本発明は、細胞内の標的タンパク質のポリユビキチン化および/または脱ユビキチン化を定量的に検出する方法を提供することを課題とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a method for quantitatively detecting polyubiquitination and / or deubiquitination of a target protein in a cell.

本発明者らは、上記課題を解決すべく、鋭意検討を重ねた結果、形質転換細胞内で標的タンパク質とタンパク質タグとの融合タンパク質およびユビキチンとタンパク質タグとの融合タンパク質をともに発現させ、これらは蛍光色素で標識されているものであり、細胞にレーザ光を照射し、蛍光寿命を測定すると、細胞内の標的タンパク質のポリユビキチン化および/または脱ユビキチン化を定量的に検出することができることを知得した。
すなわち、本発明は以下に掲げるものである。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors expressed both a fusion protein of a target protein and a protein tag and a fusion protein of a ubiquitin and a protein tag in a transformed cell, It is labeled with a fluorescent dye. By irradiating a cell with laser light and measuring the fluorescence lifetime, it is possible to quantitatively detect polyubiquitination and / or deubiquitination of the target protein in the cell. I knew it.
That is, the present invention is as follows.

(1)標的タンパク質の細胞内でのポリユビキチン化および/または脱ユビキチン化を検出する方法であって、以下の工程を含む:
1)標的タンパク質(A)とタグ(T)との融合タンパク質(X)およびユビキチン(B)とタグ(T)との融合タンパク質(Y)をともに発現する形質転換細胞であって、該融合タンパク質(X)は蛍光色素(D)で標識され、かつ、該融合タンパク質(Y)は蛍光色素(D)で標識されている形質転換細胞を準備し、
2)当該標的タンパク質のポリユビキチン化および/または脱ユビキチン化が行われる条件で当該形質転換細胞をインキュベートし、
3)当該形質転換細胞にレーザ光を照射し
4)当該形質転換細胞が発する蛍光の蛍光寿命を計測する。
(1) A method for detecting intracellular polyubiquitination and / or deubiquitination of a target protein, comprising the following steps:
1) A transformed cell that expresses both a fusion protein (X) of a target protein (A) and a tag (T 1 ) and a fusion protein (Y) of a ubiquitin (B) and a tag (T 2 ), Preparing a transformed cell in which the fusion protein (X) is labeled with a fluorescent dye (D 1 ) and the fusion protein (Y) is labeled with a fluorescent dye (D 2 );
2) Incubating the transformed cell under conditions where polyubiquitination and / or deubiquitination of the target protein is performed,
3) The transformed cells are irradiated with laser light, and 4) the fluorescence lifetime of the fluorescence emitted by the transformed cells is measured.

(2)上記蛍光寿命を計測する工程において、蛍光強度を同時に計測する、上記(1)に記載の方法。 (2) The method according to (1), wherein the fluorescence intensity is simultaneously measured in the step of measuring the fluorescence lifetime.

(3)上記レーザ光を照射する工程および蛍光寿命を計測する工程が、フローサイトメーターを用いて行われる、上記(1)または(2)に記載の方法。 (3) The method according to (1) or (2) above, wherein the step of irradiating the laser beam and the step of measuring the fluorescence lifetime are performed using a flow cytometer.

(4)上記蛍光色素(D)と上記蛍光色素(D)との間で蛍光エネルギー移動(FRET)が起こる、上記(1)〜(3)のいずれかに記載の方法。 (4) The method according to any one of (1) to (3), wherein fluorescence energy transfer (FRET) occurs between the fluorescent dye (D 1 ) and the fluorescent dye (D 2 ).

(5)上記蛍光色素(D)がドナーであり、かつ、上記蛍光色素(D)がアクセプターである、上記(4)に記載の方法。 (5) The method according to (4) above, wherein the fluorescent dye (D 1 ) is a donor and the fluorescent dye (D 2 ) is an acceptor.

(6)上記タグ(T)がアフィニティタグ(AT)であり、かつ、上記蛍光色素(D)が当該アフィニティタグ(AT)に結合している、上記(1)〜(5)のいずれかに記載の方法。 (6) The above (1) to (5), wherein the tag (T 1 ) is an affinity tag (AT 1 ) and the fluorescent dye (D 1 ) is bound to the affinity tag (AT 1 ). The method in any one of.

(7)上記タグ(T)がアフィニティタグ(AT)であり、かつ、上記蛍光色素(D)が当該アフィニティタグ(AT)に結合している、上記(1)〜(5)のいずれかに記載の方法。 (7) The tag (T 2 ) is an affinity tag (AT 2 ), and the fluorescent dye (D 2 ) is bound to the affinity tag (AT 2 ), (1) to (5) The method in any one of.

(8)上記タグ(T)および上記タグ(T)が、それぞれ、アフィニティタグ(AT)およびアフィニティタグ(AT)であり、かつ、上記蛍光色素(D)および上記蛍光色素(D)が、それぞれ、当該アフィニティタグ質(AT)および当該アフィニティタグ質(AT)に結合している、上記(1)〜(5)のいずれかに記載の方法。 (8) The tag (T 1 ) and the tag (T 2 ) are an affinity tag (AT 1 ) and an affinity tag (AT 2 ), respectively, and the fluorescent dye (D 1 ) and the fluorescent dye ( The method according to any one of (1) to (5) above, wherein D 2 ) is bound to the affinity tag quality (AT 1 ) and the affinity tag quality (AT 2 ), respectively.

(9)上記蛍光色素(D)が有機合成蛍光色素(C)もしくは蛍光タンパク質(P)である、および/または上記蛍光色素(D)が有機合成色素(C)もしくは蛍光タンパク質(P)である、上記(1)〜(8)のいずれかに記載の方法。 (9) The fluorescent dye (D 1 ) is an organic synthetic fluorescent dye (C 1 ) or fluorescent protein (P 1 ), and / or the fluorescent dye (D 2 ) is an organic synthetic dye (C 2 ) or fluorescent protein The method according to any one of (1) to (8) above, which is (P 2 ).

(10)上記蛍光色素(D)が蛍光タンパク質(P)であり、かつ、上記タグ(T)が当該蛍光タンパク質(P)を含む蛍光タンパク質タグ(PT)である、上記(1)〜(5)のいずれかに記載の方法。 (10) The fluorescent dye (D 1 ) is a fluorescent protein (P 1 ), and the tag (T 2 ) is a fluorescent protein tag (PT 1 ) containing the fluorescent protein (P 1 ) The method according to any one of 1) to (5).

(11)上記蛍光色素(D)が蛍光タンパク質(P)であり、かつ、上記タグ(T)が当該蛍光タンパク質(P)を含む蛍光タンパク質タグ(PT)である、上記(1)〜(5)のいずれかに記載の方法。 (11) The above (Fluorescent dye (D 2 ) is a fluorescent protein (P 2 ), and the tag (T 2 ) is a fluorescent protein tag (PT 2 ) containing the fluorescent protein (P 2 ) The method according to any one of 1) to (5).

(12)上記蛍光色素(D)および上記蛍光色素(D)が、それぞれ、蛍光タンパク質(P)および蛍光タンパク質(P)であり、かつ、上記タグ(T)および上記タグ(T)が、それぞれ、当該蛍光タンパク質(P)を含む蛍光タンパク質タグ(PT)および当該蛍光タンパク質(P)を含む蛍光タンパク質タグ(PT)である、上記(1)〜(5)のいずれかに記載の方法。 (12) The fluorescent dye (D 1 ) and the fluorescent dye (D 2 ) are a fluorescent protein (P 1 ) and a fluorescent protein (P 2 ), respectively, and the tag (T 1 ) and the tag ( ( 2 ) to (5), wherein T 2 ) are a fluorescent protein tag (PT 1 ) containing the fluorescent protein (P 1 ) and a fluorescent protein tag (PT 2 ) containing the fluorescent protein (P 2 ), respectively. ) Any one of the methods.

(13)上記標的タンパク質が、カルバモイルリン酸シンターゼI(CPSI)、グルタチオンS−トランスフェラーゼ(GST)、フルクトース−1、6−ビスリン酸アルドラーゼ、電子伝達フラボプロテインアルファサブユニット、中鎖脂肪酸アシルCoAデヒドロゲナーゼ、長鎖アシルCoAシンテターゼ、TBP関連因子(TAFs)、グリセルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼ、インポーチンα、DNA2ヘリカーゼ、リボソームタンパク質L7、フォン・ウィルブランド因子(vWF)、N−エチルマレイミド感受性因子(NSF)、S−アデノシルホモシステインヒドロラーゼ、セリンプロテアーゼ、非対称性アセチルコリンエステラーゼのコラーゲン様尾部サブユニット(ColQ)、セリンカルボキシペプチダーゼ1(SCEP1)、ヒストンクラスタ1、Δ3,Δ2−エノイル−CoAイソメラーゼ、アクロシン結合タンパク質(ACRPB)、セマフォリン5A、オーロラ−A−キナーゼ相互作用タンパク質1、p53、ホスホイノシチド3−キナーゼ(PI3K)、ホスホイノシチド3−キナーゼ(PI3K)p85サブユニット、β−カテニン、Zap−70、T細胞受容体(TCR)、Fynチロシンキナーゼ、成長因子結合タンパク質結合タンパク質2(Grb2)、Sosタンパク質、DNA修復キナーゼKu70・Ku80複合体(Ku70/80)、Crk様タンパク質(Crkl)、ホスホリパーゼC−γ(PLCγ)、プロテインキナーゼCθ(PKCθ)、エストロゲンレセプター結合タンパク質(ERBP)、ユビキチンリガーゼCHIP、サイクリン(Cdc13)、低酸素誘導因子1α(HIF−1α)、ミトコンドリア関連タンパク質(Drp1)、ヒストンH2B、H2AX複合体(ヒストン)、IκBα、IκB p100、TNF受容体関連因子6(TRAF−6)およびNF−kB p−105からなる群から選択される1つである、上記(1)〜(12)のいずれかに記載の方法。 (13) The target protein is carbamoyl phosphate synthase I (CPSI), glutathione S-transferase (GST), fructose-1,6-bisphosphate aldolase, electron transfer flavoprotein alpha subunit, medium chain fatty acyl acyl CoA dehydrogenase, Long chain acyl CoA synthetase, TBP-related factors (TAFs), glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, importin α, DNA2 helicase, ribosomal protein L7, von Willebrand factor (vWF), N-ethylmaleimide sensitive factor (NSF) ), S-adenosylhomocysteine hydrolase, serine protease, asymmetric acetylcholinesterase collagen-like tail subunit (ColQ), serine carboxypeptider 1 (SCEP1), histone cluster 1, Δ3, Δ2-enoyl-CoA isomerase, acrosin-binding protein (ACRPB), semaphorin 5A, aurora-A-kinase interaction protein 1, p53, phosphoinositide 3-kinase (PI3K), phosphoinositide 3-kinase (PI3K) p85 subunit, β-catenin, Zap-70, T cell receptor (TCR), Fyn tyrosine kinase, growth factor binding protein binding protein 2 (Grb2), Sos protein, DNA repair kinase Ku70 / Ku80 Complex (Ku70 / 80), Crk-like protein (Crkl), phospholipase C-γ (PLCγ), protein kinase Cθ (PKCθ), estrogen receptor binding protein (ERBP), ubiquitin ligase HIP, cyclin (Cdc13), hypoxia-inducible factor 1α (HIF-1α), mitochondrial-related protein (Drp1), histone H2B, H2AX complex (histone), IκBα, IκB p100, TNF receptor-related factor 6 (TRAF-6) ) And NF-kB p-105, the method according to any one of (1) to (12) above.

(14)上記標的タンパク質(A)がユビキチンである、上記(1)〜(12)のいずれかに記載の方法。 (14) The method according to any one of (1) to (12) above, wherein the target protein (A) is ubiquitin.

(15)上記標的タンパク質(A)のプロテアソームによる分解の阻害物質をスクリーニングするための方法である、上記(1)〜(14)のいずれかに記載の方法。 (15) The method according to any one of (1) to (14) above, which is a method for screening an inhibitor of degradation of the target protein (A) by the proteasome.

本発明によれば、細胞内の標的タンパク質のポリユビキチン化および/または脱ユビキチン化を定量的に検出する方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a method for quantitatively detecting polyubiquitination and / or deubiquitination of a target protein in a cell.

また、本発明によれば、細胞ごとのポリユビキチン化の違いを比較することができる。
また、本発明によれば、容易に、高スループットで、短時間で、大量のサンプルを計測することができる。
また、本発明によれば、生きた細胞内のポリユビキチン化および/または脱ユビキチン化をリアルタイムで検出することができる。
さらに、本発明によれば、蛍光強度のみを計測するよりも、融合タンパク質発現量が少ない場合であっても、ポリユビキチン化および/または脱ユビキチン化の検出をすることができる。
Moreover, according to this invention, the difference in polyubiquitination for every cell can be compared.
Further, according to the present invention, a large number of samples can be easily measured with a high throughput and in a short time.
Furthermore, according to the present invention, polyubiquitination and / or deubiquitination in living cells can be detected in real time.
Furthermore, according to the present invention, polyubiquitination and / or deubiquitination can be detected even when the expression level of the fusion protein is smaller than when only the fluorescence intensity is measured.

本発明は、「標的タンパク質の細胞内でのポリユビキチン化および/または脱ユビキチン化を検出する方法であって、以下の工程を含む、
1)標的タンパク質(A)とタグ(T)との融合タンパク質(X)およびユビキチン(B)とタグ(T)との融合タンパク質(Y)をともに発現する形質転換細胞であって、当該融合タンパク質(X)は蛍光色素(D)で標識され、かつ、当該融合タンパク質(Y)は蛍光色素(D)で標識されている形質転換細胞を準備し、
2)当該標的タンパク質のポリユビキチン化および/または脱ユビキチン化が行われる条件で当該形質転換細胞をインキュベートし、
3)当該形質転換細胞にレーザ光を照射し
4)当該形質転換細胞が発する蛍光の蛍光寿命を計測する。」である。
以下、本発明について詳細に説明する。
The present invention is “a method for detecting polyubiquitination and / or deubiquitination of a target protein in a cell, comprising the following steps:
1) A transformed cell that expresses both a fusion protein (X) of a target protein (A) and a tag (T 1 ) and a fusion protein (Y) of a ubiquitin (B) and a tag (T 2 ), Preparing a transformed cell in which the fusion protein (X) is labeled with a fluorescent dye (D 1 ) and the fusion protein (Y) is labeled with a fluorescent dye (D 2 );
2) Incubating the transformed cell under conditions where polyubiquitination and / or deubiquitination of the target protein is performed,
3) The transformed cells are irradiated with laser light, and 4) the fluorescence lifetime of the fluorescence emitted by the transformed cells is measured. Is.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

〈標的タンパク質(A)〉
標的タンパク質(A)は、特に限定されないが、ユビキチン−プロテアソームシステム(ユビキチンにより標識されたタンパク質をプロテアソームで分解する系をいう。)によって分解されるタンパク質またはユビキチンであることが好ましい。
<Target protein (A)>
The target protein (A) is not particularly limited, but is preferably a protein or ubiquitin that is degraded by a ubiquitin-proteasome system (which refers to a system that degrades a protein labeled with ubiquitin with the proteasome).

ユビキチン−プロテアソームシステムによって分解されるタンパク質としては、特に限定されないが、以下に掲げるタンパク質からなる群から選択される1つであることが好ましい:カルバモイルリン酸シンターゼI(CPSI)、グルタチオンS−トランスフェラーゼ(GST)、フルクトース−1、6−ビスリン酸アルドラーゼ、電子伝達フラボプロテインアルファサブユニット、中鎖脂肪酸アシルCoAデヒドロゲナーゼ、長鎖アシルCoAシンテターゼ、TBP関連因子(TAFs)、グリセルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼ、インポーチンα、DNA2ヘリカーゼ、リボソームタンパク質L7、フォン・ウィルブランド因子(vWF)、N−エチルマレイミド感受性因子(NSF)、S−アデノシルホモシステインヒドロラーゼ、セリンプロテアーゼ、非対称性アセチルコリンエステラーゼのコラーゲン様尾部サブユニット(ColQ)、セリンカルボキシペプチダーゼ1(SCEP1)、ヒストンクラスタ1、Δ3,Δ2−エノイル−CoAイソメラーゼ、アクロシン結合タンパク質(ACRPB)、セマフォリン5A、オーロラ−A−キナーゼ相互作用タンパク質1、p53、ホスホイノシチド3−キナーゼ(PI3K)、ホスホイノシチド3−キナーゼ(PI3K)p85サブユニット、β−カテニン、Zap−70、T細胞受容体(TCR)、Fynチロシンキナーゼ、成長因子結合タンパク質結合タンパク質2(Grb2)、Sosタンパク質、DNA修復キナーゼKu70・Ku80複合体(Ku70/80)、Crk様タンパク質(Crkl)、ホスホリパーゼC−γ(PLCγ)、プロテインキナーゼCθ(PKCθ)、エストロゲンレセプター結合タンパク質(ERBP)、ユビキチンリガーゼCHIP、サイクリン(Cdc13)、低酸素誘導因子1α(HIF−1α)、ミトコンドリア関連タンパク質(Drp1)、ヒストンH2B、H2AX複合体(ヒストン)、IκBα、IκB p100、TNF受容体関連因子6(TRAF−6)およびNF−kB p−105。   The protein degraded by the ubiquitin-proteasome system is not particularly limited, but is preferably one selected from the group consisting of the following proteins: carbamoyl phosphate synthase I (CPSI), glutathione S-transferase ( GST), fructose-1,6-bisphosphate aldolase, electron transfer flavoprotein alpha subunit, medium chain fatty acyl CoA dehydrogenase, long chain acyl CoA synthetase, TBP-related factors (TAFs), glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase , Importin α, DNA2 helicase, ribosomal protein L7, von Willebrand factor (vWF), N-ethylmaleimide sensitive factor (NSF), S-adenosylhomocysteine hydride Ase, serine protease, asymmetric acetylcholinesterase collagen-like tail subunit (ColQ), serine carboxypeptidase 1 (SCEP1), histone cluster 1, Δ3, Δ2-enoyl-CoA isomerase, acrosin-binding protein (ACRPB), semaphorin 5A , Aurora-A-kinase interacting protein 1, p53, phosphoinositide 3-kinase (PI3K), phosphoinositide 3-kinase (PI3K) p85 subunit, β-catenin, Zap-70, T cell receptor (TCR), Fyn tyrosine Kinase, growth factor binding protein binding protein 2 (Grb2), Sos protein, DNA repair kinase Ku70 / Ku80 complex (Ku70 / 80), Crk-like protein (Crkl), e Spholipase C-γ (PLCγ), protein kinase Cθ (PKCθ), estrogen receptor binding protein (ERBP), ubiquitin ligase CHIP, cyclin (Cdc13), hypoxia-inducible factor 1α (HIF-1α), mitochondrial related protein (Drp1), Histone H2B, H2AX complex (histone), IκBα, IκB p100, TNF receptor-related factor 6 (TRAF-6) and NF-kB p-105.

〈ユビキチン(B)〉
ユビキチン(B)は特に限定されないが、形質転換細胞中でユビキチンとしての機能を有することが好ましい。例えば、ヒト由来細胞を用いて形質転換細胞を調製する場合では、ヒトのユビキチンを用いることが好ましい。
<Ubiquitin (B)>
Ubiquitin (B) is not particularly limited, but preferably has a function as ubiquitin in transformed cells. For example, when preparing transformed cells using human-derived cells, it is preferable to use human ubiquitin.

〈ポリユビキチン化/脱ユビキチン化〉
ポリユビキチン化とは、標的タンパク質にユビキチンを付加する反応をいう。この反応系にはユビキチン活性化酵素(El)、ユビキチン結合酵素(E2)、およびユビキチンリガーゼ(E3)の複合酵素反応系が関与する。この複合酵素反応系により標的タンパク質の特定のリシン残基にイソペプチド結合し、ユビキチン分子間でも同じ結合を繰り返して複数の(ポリ)ユビキチン鎖が形成される。
脱ユビキチン化とは、ポリユビキチン化された標的タンパク質から(ポリ)ユビキチン鎖を除去する反応をいう。この反応系には脱ユビキチン化酵素(DUBs)が関与する。
<Polyubiquitination / Deubiquitination>
Polyubiquitination refers to a reaction of adding ubiquitin to a target protein. This reaction system involves a complex enzyme reaction system of ubiquitin activating enzyme (El), ubiquitin-binding enzyme (E2), and ubiquitin ligase (E3). By this complex enzyme reaction system, an isopeptide bond is formed with a specific lysine residue of the target protein, and the same bond is repeated between ubiquitin molecules to form a plurality of (poly) ubiquitin chains.
Deubiquitination refers to a reaction that removes a (poly) ubiquitin chain from a polyubiquitinated target protein. This reaction system involves deubiquitinating enzymes (DUBs).

〈タグ(T)/タグ(T)〉
タグ(「タンパク質タグ」または「ペプチドタグ」をいう。)は、標的タンパク質(A)またはユビキチン(B)の目印となるタンパク質またはペプチドである。本発明では、タグの付いた標的タンパク質またはユビキチンは、融合タンパク質として発現する。本発明では、標的タンパク質に付けるタグをタグ(T)といい、ユビキチンに付けるタグをタグ(T)といい、区別する場合がある。また、タグ(T)とタグ(T)とは相違するものであることが好ましい。タグ(T)は、標的タンパク質の機能、構造等によりそのN末端および/またはC末端に付けることが好ましく、タグ(T)は、ユビキチンのN末端でもC末端のいずれでもよいが、N末端に付けることが好ましい。
本発明では、タグは蛍光標識に係るタグであることが好ましく、アフィニティタグまたは蛍光タンパク質であることがより好ましい。
<Tag (T 1 ) / Tag (T 2 )>
A tag (referred to as “protein tag” or “peptide tag”) is a protein or peptide that serves as a marker of a target protein (A) or ubiquitin (B). In the present invention, the tagged target protein or ubiquitin is expressed as a fusion protein. In the present invention, a tag attached to a target protein is referred to as a tag (T 1 ), and a tag attached to ubiquitin is referred to as a tag (T 2 ), which may be distinguished. The tag (T 1 ) and the tag (T 2 ) are preferably different. The tag (T 1 ) is preferably attached to its N-terminal and / or C-terminal depending on the function, structure, etc. of the target protein. The tag (T 2 ) may be either N-terminal or C-terminal of ubiquitin, It is preferable to attach to the terminal.
In the present invention, the tag is preferably a tag relating to a fluorescent label, and more preferably an affinity tag or a fluorescent protein.

《蛍光標識に係るタグ》
蛍光標識に係るタグとは、蛍光色素を直接またはリガンドを介して結合するためのタグまたはそれ自体が蛍光標識であるタグをいう。蛍光標識を結合するためのタグとしては、アフィニティタグが例示され、それ自体が蛍光標識であるタグとしては、蛍光タンパク質タグが挙げられる。
なお、本発明において、タグ(T)および/またはタグ(T)がアフィニティタグであるとき、それぞれ、アフィニティタグ(AT)および/またはアフィニティタグ(AT)という場合がある。
<Tags related to fluorescent labels>
A tag relating to a fluorescent label refers to a tag for binding a fluorescent dye directly or via a ligand or a tag which itself is a fluorescent label. An example of a tag for binding a fluorescent label is an affinity tag, and a tag that is itself a fluorescent label includes a fluorescent protein tag.
In the present invention, when the tag (T 1 ) and / or the tag (T 2 ) is an affinity tag, they may be referred to as an affinity tag (AT 1 ) and / or an affinity tag (AT 2 ), respectively.

《アフィニティタグ》
アフィニティタグは他の分子との特異的親和性(結合性、アフィニティ)を利用するタグである。なお、蛍光タンパク質であるものは後記する。
アフィニティタグとしては、具体的には、例えば、Hisタグ,HQタグ,HNタグ,HATタグ,GST(グルタチオン−S−トランスフェラーゼ)タグ,MBP(マルトース結合タンパク質)タグ,FLAGタグ、HAタグ、c−Mycタグ,TC(テトラシステイン)タグ,SNAPタグ,CLIPタグ,Haloタグ,BCCP(ビオチン化ペプチド)タグ等が挙げられる。
蛍光色素は、これらのアフィニティタグに、共有結合、水素結合等の結合を介して、直接的にまたは間接的に結合することが好ましい。
標的タンパク質(A)と融合するアフィニティタグ(AT)と、ユビキチン(B)と融合するアフィニティタグ(AT)とは、相違するタグであり、かつ、異なる化学物質と特異的親和性を有するものであることが好ましい。また、それぞれのタグを蛍光標識する蛍光色素(D)と蛍光色素(D)とは、相違する蛍光色素であることが好ましい。蛍光色素はアフィニティタグと、直接的な相互作用によって、または抗体等のアフィニティタグと親和性を有する部分を介して結合することが好ましい。
《Affinity tag》
An affinity tag is a tag that utilizes specific affinity (binding, affinity) with other molecules. In addition, what is a fluorescent protein is mentioned later.
Specific examples of the affinity tag include His tag, HQ tag, HN tag, HAT tag, GST (glutathione-S-transferase) tag, MBP (maltose binding protein) tag, FLAG tag, HA tag, c- Examples include Myc tag, TC (tetracysteine) tag, SNAP tag, CLIP tag, Halo tag, BCCP (biotinylated peptide) tag and the like.
The fluorescent dye is preferably bound directly or indirectly to these affinity tags via bonds such as covalent bonds and hydrogen bonds.
The affinity tag (AT 1 ) fused with the target protein (A) and the affinity tag (AT 2 ) fused with ubiquitin (B) are different tags and have specific affinity with different chemical substances. It is preferable. The fluorescent dye (D 1 ) and fluorescent dye (D 2 ) that fluorescently label each tag are preferably different fluorescent dyes. The fluorescent dye is preferably bound to the affinity tag by direct interaction or via a moiety having affinity with the affinity tag such as an antibody.

《蛍光タンパク質タグ》
下記する蛍光タンパク質をタグとするものである。このとき、融合タンパク質(X)または融合タンパク質(Y)は、それぞれ、標的タンパク質(A)のN末端もしくはC末端に蛍光タンパク質が直接もしくはリンカーペプチドを介して結合したもの、またはユビキチン(B)のN末端もしくはC末端に蛍光タンパク質が直接もしくはリンカーペプチドを介して結合されたものであることが好ましい。
本発明において、タグ(T)および/またはタグ(T)が、それぞれ、蛍光タンパク質(P)を含むタンパク質タグおよび/または蛍光タンパク質(P)を含むタンパク質タグであるとき、それぞれ、蛍光タンパク質タグ(PT)および/または蛍光タンパク質タグ(PT)という場合がある。
蛍光タンパク質タグ(PT)と、蛍光タンパク質タグ(PT)とは、異なる蛍光タンパク質によるタグであることが好ましい。
《Fluorescent protein tag》
The following fluorescent protein is used as a tag. At this time, the fusion protein (X) or the fusion protein (Y) is obtained by binding a fluorescent protein to the N-terminus or C-terminus of the target protein (A) directly or via a linker peptide, or ubiquitin (B), respectively. It is preferable that the fluorescent protein is bound to the N-terminus or C-terminus directly or via a linker peptide.
In the present invention, when the tag (T 1 ) and / or the tag (T 2 ) is a protein tag containing a fluorescent protein (P 1 ) and / or a protein tag containing a fluorescent protein (P 2 ), respectively, Sometimes referred to as a fluorescent protein tag (PT 1 ) and / or a fluorescent protein tag (PT 2 ).
The fluorescent protein tag (PT 1 ) and the fluorescent protein tag (PT 2 ) are preferably tags with different fluorescent proteins.

《蛍光色素(D)/蛍光色素(D)》
蛍光色素は特に限定されないが、有機合成蛍光色素および/または蛍光タンパク質が好ましい。
なお、本発明においては、標的タンパク質を標識する蛍光色素、有機合成蛍光色素および蛍光タンパク質を、それぞれ、蛍光色素(D)、有機合成蛍光色素(C)および蛍光タンパク質(P)といい、ユビキチンを標識する蛍光色素、有機合成蛍光色素および蛍光タンパク質を、それぞれ、蛍光色素(D)、有機合成蛍光色素(C)および蛍光タンパク質(P)という場合がある。また、蛍光色素(D)と蛍光色素(D)とは、相違するものであることが好ましく、蛍光色素(D)と蛍光色素(D)との間で蛍光エネルギー移動(FRET)が起こること(FRETペアであること)が好ましい。
"Fluorescent dye (D 1) / fluorescent dye (D 2)"
The fluorescent dye is not particularly limited, but an organic synthetic fluorescent dye and / or fluorescent protein is preferable.
In the present invention, the fluorescent dye, organic synthetic fluorescent dye, and fluorescent protein that label the target protein are referred to as fluorescent dye (D 1 ), organic synthetic fluorescent dye (C 1 ), and fluorescent protein (P 1 ), respectively. The fluorescent dye, organic synthetic fluorescent dye, and fluorescent protein that label ubiquitin may be referred to as a fluorescent dye (D 2 ), an organic synthetic fluorescent dye (C 2 ), and a fluorescent protein (P 2 ), respectively. The fluorescent dye (D 1 ) and the fluorescent dye (D 2 ) are preferably different from each other, and fluorescence energy transfer (FRET) between the fluorescent dye (D 1 ) and the fluorescent dye (D 2 ). Preferably occurs (is a FRET pair).

(有機合成蛍光色素)
有機合成蛍光色素は、特に限定されないが、例えば、ヒドロキシクマリン,6−メチルクマリン,4−メトキシクマリン,7−メトキシクマリン,7−アミノクマリンなどのクマリン系色素;ローダミンB,ローダミン6G,ローダミン123,スルホローダミン101,Texas Red(スルホローダミン101酸クロリド),5−TAMRA(5−カルボキシテトラメチルローダミン),6−TAMRA、TMR(テトラメチルローダミン),TRITC(テトラメチルローダミン−5(6)−イソチオシアナート),5−ROX(5−カルボキシ−X−ローダミン)、6−ROX(6−カルボキシ−X−ローダミン)などのローダミン系色素;フルオレセイン、5−FAM(5−カルボキシフルオレセイン),6−FAM(6−カルボキシフルオレセイン),5−HEX(5−カルボキシ−2’,4,4’,5’,7,7’−ヘキサクロロフルオレセイン),6−HEX(6−カルボキシ−2’,4,4’,5’,7,7’−ヘキサクロロフルオレセイン),5−TET(5−カルボキシ−2’,4,7,7’−テトラクロロフルオレセイン),6−TET(6−カルボキシ−2’,4,7,7’−テトラクロロフルオレセイン)、FITC(フルオレセインイソチアシアナート)、FlAsH(Fluorescein Arsenical Hairpin)などのフルオレセイン系色素;Cy3,Cy5などのシアニン系色素;レゾルフィン,ReAsH(Resorufin Arsenical Hairpin)などのレゾルフィン系色素;Alexa Fluor(R) 350,Alexa Fluor 405,Alexa Fluor 430,Alexa Fluor 488,Alexa Fluor 532,Alexa Fluor 546,Alexa Fluor 555,Alexa Fluor 568,Alexa Fluor 594,Alexa Fluor 633,Alexa Fluor 647,Alexa Fluor 680,Alexa Fluor 700,Alexa Fluor 750,Alexa Fluor 790などのAlexa Fluor色素シリーズ(ライフテクノロジーズ社製);DyLight 350,DyLight 405,DyLight 488,DyLight 549,DyLight 594,DyLight 633,DyLight 649,DyLight 680,DyLight 750,DyLight 800などのDyLight色素シリーズ(サーモフィッシャーサイエンティフィック社製);Oyster−500,Oyster−550P,Oyster−556,Oyster−645,Oyster−650P,Oyster−656などのOyster色素シリーズ(デノボバイオラベルズ社製);等が挙げられる。
(Organic synthetic fluorescent dye)
The organic synthetic fluorescent dye is not particularly limited. For example, coumarin-based dyes such as hydroxycoumarin, 6-methylcoumarin, 4-methoxycoumarin, 7-methoxycoumarin, and 7-aminocoumarin; rhodamine B, rhodamine 6G, rhodamine 123, Sulforhodamine 101, Texas Red (sulforhodamine 101 acid chloride), 5-TAMRA (5-carboxytetramethylrhodamine), 6-TAMRA, TMR (tetramethylrhodamine), TRITC (tetramethylrhodamine-5 (6) -isothiocyanate NATO), 5-ROX (5-carboxy-X-rhodamine), rhodamine dyes such as 6-ROX (6-carboxy-X-rhodamine); fluorescein, 5-FAM (5-carboxyfluorescein), 6-FAM ( 6-cal Boxyfluorescein), 5-HEX (5-carboxy-2 ′, 4,4 ′, 5 ′, 7,7′-hexachlorofluorescein), 6-HEX (6-carboxy-2 ′, 4,4 ′, 5 ', 7,7'-hexachlorofluorescein), 5-TET (5-carboxy-2', 4,7,7'-tetrachlorofluorescein), 6-TET (6-carboxy-2 ', 4,7,7 Fluorescein dyes such as' -tetrachlorofluorescein), FITC (fluorescein isothiocyanate), FlAsH (Fluorescein Arsenical Hairpin); cyanine dyes such as Cy3 and Cy5; resorufin dyes such as resorufin, ReAsH (Resorufin Arsenical Hairpin); Alexa Fluor (R) 350, Alexa Fluor 405, Alexa Fluor 430, Alexa F Fluor 488, Alexa Fluor 532, Alexa Fluor 546, Alexa Fluor 555, Alexa Fluor 568, Alexa Fluor 594, Alexa Fluor 633, Alexa Fluor 647, Alexa Fluor 680, Alexa Fluor 680, Alexa Fluor 680, Alexa Fluor 680, Alexa Fluor 680 Dye series (manufactured by Life Technologies); DyLight 350, DyLight 405, DyLight 488, DyLight 549, DyLight 594, DyLight 633, DyLight 649, DyLight 680, DyLight Light 850D, DyLight Light 850D -Oyster dye series such as Oyster-500, Oyster-550P, Oyster-556, Oyster-645, Oyster-650P, Oyster-656 (manufactured by Denovo Biolabels); .

有機合成蛍光色素は、タグにアフィニティをもつリガンドを介して、修飾されたタグにアフィニティをもつリガンドを介して、タグにアフィニティをもつ抗体を介して、または標的タンパク質もしくはユビキチンにアフィニティをもつ抗体を介して、融合タンパク質(Y)または融合タンパク質(X)に結合することが好ましい。   Organic synthetic fluorescent dyes can be attached via a ligand that has affinity for the tag, a ligand that has affinity for the modified tag, an antibody that has affinity for the tag, or an antibody that has affinity for the target protein or ubiquitin. It is preferable to bind to the fusion protein (Y) or the fusion protein (X).

FRETペアとして好ましい有機合成蛍光色素の組合せとしては、ドナーから発せられる蛍光のスペクトルがアクセプターの励起スペクトルと重なっている組合せであれば特に限定されないが、例えば、Alexa Fluor 430とCy3、FITCとAlexa Fluor 532、Cy3とTAMRA等が挙げられる(左側がドナー、右側がアクセプターとなる)。   A combination of organic synthetic fluorescent dyes preferable as a FRET pair is not particularly limited as long as the fluorescence spectrum emitted from the donor overlaps with the excitation spectrum of the acceptor. For example, Alexa Fluor 430 and Cy3, FITC and Alexa Fluor 532, Cy3 and TAMRA (the left side is the donor and the right side is the acceptor).

また、FRETペアの場合には、標的タンパク質を標識する有機合成蛍光色素とユビキチンを標識する有機合成蛍光色素とは、一方がドナーとなり、他方がアクセプターとなればよいが、標的タンパク質を標識する有機合成蛍光色素がドナーとなり、ユビキチンを標識する有機合成蛍光色素がアクセプターとなることが好ましい。なお、標的タンパク質がユビキチンである場合には、標的タンパク質を標識する有機合成蛍光色素とユビキチンを標識する有機合成蛍光色素とは、一方がドナーとなり、他方がアクセプターとなればよい。   In the case of the FRET pair, one of the organic synthetic fluorescent dye for labeling the target protein and the organic synthetic fluorescent dye for labeling ubiquitin may be a donor and the other an acceptor. It is preferable that the synthetic fluorescent dye serves as a donor and the organic synthetic fluorescent dye that labels ubiquitin serves as an acceptor. When the target protein is ubiquitin, one of the organic synthetic fluorescent dye that labels the target protein and the organic synthetic fluorescent dye that labels ubiquitin may be a donor and the other may be an acceptor.

(蛍光タンパク質)
蛍光タンパク質は、特に限定されないが、Sirius,EBFP,SBP2,EBP2,Azurite,mKalama1,TagBFP,mBlueberry,mTurquoise,ECFP,Cerulean,TagCFP,AmCyan,mTP1,MiCy(Midoriishi Cyan),TurboGFP,CFP,AcGFP,TagGFP,AG (Azami−Green),mAG1,ZsGreen,EmGFP(Emerald),EGFP,GP2,T−Sapphire,HyPerなどの青色蛍光タンパク質;TagYFP,mAmetrine,EYFP,YFP,Venus,Citrine,PhiYFP,PhiYFP−m,turboYFP,ZsYellow,mBananaなどの黄色蛍光タンパク質;mKO1,KO(Kusabira Orange),mOrange,mOrange2,mKO2などの橙色蛍光タンパク質;Keima570,TurboRFP,DsRed−Express,DsRed,DsRed2,TagRFP,TagRFP−T,DsRed−Monomer,mApple,AsRed2,mStrawberry,TurboFP602,mRP1,JRed,KillerRed,mCherry,KeimaRed,HcRed,mRasberry,mKate2,TagFP635,mPlum,egFP650,Neptune,mNeptune,egFP670などの赤色蛍光タンパク質;Medium−FT,Slow−FT,Fast−FTなどの蛍光タイマー;等が挙げられる。
(Fluorescent protein)
The fluorescent protein is not particularly limited, but Sirius, EBFP, SBP2, EBP2, Azurite, mKalama1, TagBFP, mBlueberry, mTurquoise, ECFP, Cerulean, TagCFP, AmCyan, GTP, MiCy, GTP, MiCyP , AG (Azami-Green), mAG1, ZsGreen, EmGFP (Emerald), EGFP, GP2, T-Sapphire, HyPer, and other blue fluorescent proteins; TagYFP, mAmetrine, EYFP, YFP, Venus, CitriYP, PhineP, PhineP turboYFP, ZsYellow, mBana, etc. Yellow fluorescent protein; orange fluorescent protein such as mKO1, KO (Kusabila Orange), mOrange, mOrange2, mKO2, etc .; , TurboFP602, mRP1, JRed, KillerRed, mCherry, KeimaRed, HcRed, mRasberry, mKate2, TagFP635, mPlum, eggFP650, Neptune, mNeptune, egFPT, etc. Thailand Chromatography; and the like.

FRETペアとして好ましい蛍光タンパク質の組合せとしては、ドナーから発せられる蛍光のスペクトルがアクセプターの励起スペクトルと重なっている組合せであれば特に限定されないが、例えば、CFPとYFP、AGとKO、EGFPとVenus等の組合せが挙げられる(左側がドナー、右側がアクセプターとなる)。   A combination of fluorescent proteins preferable as a FRET pair is not particularly limited as long as the fluorescence spectrum emitted from the donor overlaps with the excitation spectrum of the acceptor. For example, CFP and YFP, AG and KO, EGFP and Venus, etc. (The left side is a donor, and the right side is an acceptor).

また、FRETペアの場合には、標的タンパク質を標識する蛍光タンパク質とユビキチンを標識する蛍光タンパク質とは、一方がドナーとなり、他方がアクセプターとなればよいが、標的タンパク質を標識する蛍光タンパク質がドナーとなり、ユビキチンを標識する蛍光タンパク質がアクセプターとなることが好ましい。なお、標的タンパク質がユビキチンである場合には、標的タンパク質を標識する蛍光タンパク質とユビキチンを標識する蛍光タンパク質とは、一方がドナーとなり、他方がアクセプターとなればよい。   In the case of the FRET pair, one of the fluorescent protein that labels the target protein and the fluorescent protein that labels ubiquitin may be a donor and the other may be an acceptor, but the fluorescent protein that labels the target protein is a donor. The fluorescent protein that labels ubiquitin is preferably an acceptor. When the target protein is ubiquitin, one of the fluorescent protein that labels the target protein and the fluorescent protein that labels ubiquitin may be a donor and the other may be an acceptor.

蛍光タンパク質は、タグにアフィニティをもつリガンドを介して、修飾されたタグにアフィニティをもつリガンドを介して、タグにアフィニティをもつ抗体を介して、または標的タンパク質もしくはユビキチンにアフィニティをもつ抗体を介して、融合タンパク質(Y)または融合タンパク質(X)に結合するか、それ自体タグとして、標的タンパク質もしくはユビキチンとの融合タンパク質として細胞内で発現することが好ましい。   Fluorescent proteins can be passed through ligands with affinity for the tag, via ligands with affinity for the modified tag, via antibodies with affinity for the tag, or via antibodies with affinity for the target protein or ubiquitin. It is preferable to bind to the fusion protein (Y) or the fusion protein (X), or to be expressed in the cell as a fusion protein with the target protein or ubiquitin as a tag itself.

標的タンパク質(A)およびユビキチン(B)の蛍光標識は、両方を蛍光タンパク質で標識してもよいし、両方を有機合成蛍光色素で標識してもよいし、一方を蛍光タンパク質で標識し、他方を有機合成蛍光色素で標識してもよい。   The fluorescent labeling of the target protein (A) and ubiquitin (B) may be both labeled with a fluorescent protein, or both may be labeled with an organic synthetic fluorescent dye, or one may be labeled with a fluorescent protein, May be labeled with an organic synthetic fluorescent dye.

〈形質転換細胞〉
形質転換細胞は、融合タンパク質(Y)および融合タンパク質(X)を細胞内で発現するように形質転換された細胞をいう。好ましくは、融合タンパク質(Y)をコードする遺伝子および融合タンパク質(X)をコードする遺伝子を組み込んだ細胞をいう。より好ましくは、融合タンパク質(Y)をコードするベクタおよび融合タンパク質(X)をコードするベクタを二重トランスフェクトした細胞をいう。
<Transformed cells>
A transformed cell refers to a cell transformed to express the fusion protein (Y) and the fusion protein (X) in the cell. Preferably, the cell which integrated the gene which codes a fusion protein (Y), and the gene which codes a fusion protein (X) is said. More preferably, it refers to a cell double-transfected with a vector encoding the fusion protein (Y) and a vector encoding the fusion protein (X).

細胞は、ヒト、マウス等の動物に由来する細胞であってもよいし、昆虫細胞であってもよいし、酵母等であってもよい。
ヒト由来細胞としては、具体的には、例えば、HEK293、HeLaなどの付着系の細胞;293−F、293−FT、Jurkatなどの浮遊系の細胞;等を利用することができる。また、各種組織から確立した初代細胞や幹細胞を用いることもできる。
ヒト以外の哺乳類由来細胞としては、例えば、マウス由来のMC系、チャイニーズハムスター由来のCHO等の細胞を用いることができる。
昆虫培養細胞としては、例えば、Sf−9、Sf−21などのスポドプテラ・フルギペルダ(Spodoptera frugiperda)から確立されたSf株等が挙げられる。
The cell may be a cell derived from an animal such as a human or a mouse, an insect cell, or a yeast.
Specific examples of human-derived cells include adherent cells such as HEK293 and HeLa; suspension cells such as 293-F, 293-FT, and Jurkat; In addition, primary cells and stem cells established from various tissues can be used.
Examples of cells derived from mammals other than humans include cells derived from mouse-derived MC systems, Chinese hamster-derived CHO, and the like.
Examples of insect cultured cells include Sf strains established from Spodoptera frugiperda such as Sf-9 and Sf-21.

〈インキュベート〉
インキュベートは、ポリユビキチン化を誘導することができる条件を、細胞の種類に依存して適宜定めることができる。例えば、ヒト由来の293−F遊離細胞であれば、37℃、5〜10%の炭酸ガス雰囲気下で振盪しながら培養することが好ましい。また、HeLa等の付着系細胞では、37℃、5%の炭酸ガス雰囲気下で静止状態で培養することが好ましい。
<Incubation>
Incubation can appropriately determine conditions under which polyubiquitination can be induced, depending on the cell type. For example, in the case of human-derived 293-F free cells, it is preferable to culture while shaking at 37 ° C. in a 5 to 10% carbon dioxide atmosphere. In addition, adherent cells such as HeLa are preferably cultured in a static state at 37 ° C. in a 5% carbon dioxide atmosphere.

〈レーザ光〉
レーザ光の波長は、使用する蛍光色素の励起波長によって適宜定めることができるが、細胞に対する刺激が比較的少ないという観点から、可視光域波長とすることが好ましい。
<Laser light>
The wavelength of the laser light can be determined as appropriate depending on the excitation wavelength of the fluorescent dye to be used, but is preferably a visible light region wavelength from the viewpoint of relatively little stimulation to cells.

〈蛍光寿命・蛍光強度〉
蛍光寿命とは、蛍光強度が1/eに低下するのに要する時間である。蛍光寿命は分子構造や特性、分子の置かれている状態に依存する。
本発明の方法では、蛍光寿命を計測するとき、同時に、蛍光強度を計測してもよい。
<Fluorescence lifetime / fluorescence intensity>
The fluorescence lifetime is the time required for the fluorescence intensity to drop to 1 / e. The fluorescence lifetime depends on the molecular structure and properties, and the state of the molecule.
In the method of the present invention, when measuring the fluorescence lifetime, the fluorescence intensity may be measured simultaneously.

〈フローサイトメーター〉
本発明の方法では、スループットを高くするという観点から、フローサイトメーターを用いることが好ましい。フローサイトメーターとしては、蛍光寿命と蛍光強度との同時計測をすることができるものが好ましく、具体的には、例えば、Flicyme(R) 300(三井造船社製)が挙げられる。フローサイトメーターを用いると、1細胞ごとに計測することができ、より多くの情報を得ることができる。
なお、フローサイトメーターを用いる場合には、細胞は浮遊系細胞を用いることが好ましいが、付着系細胞をトリプシン処理等することによって浮遊状態にして用いることもできる。
<Flow cytometer>
In the method of the present invention, it is preferable to use a flow cytometer from the viewpoint of increasing the throughput. As the flow cytometer, one capable of simultaneously measuring the fluorescence lifetime and the fluorescence intensity is preferable, and specifically, for example, Flicyme (R) 300 (manufactured by Mitsui Engineering & Shipbuilding) can be mentioned. When a flow cytometer is used, measurement can be performed for each cell, and more information can be obtained.
In addition, when using a flow cytometer, it is preferable to use a floating cell, but the cell can also be used in a floating state by treating the adherent cell with trypsin or the like.

〈蛍光エネルギー移動(FRET)〉
FRETとは、2種類の蛍光分子ペア(ドナーとアクセプター)が10nm以下の距離に接近したときにおこる現象で、ドナーがレーザから受けた励起エネルギーの一部を、蛍光を介在することなくアクセプターに受け渡す現象をいう。FRETの発生により、ドナー蛍光強度の減少とアクセプター蛍光強度の増加が起こる。
<Fluorescence energy transfer (FRET)>
FRET is a phenomenon that occurs when two types of fluorescent molecule pairs (donor and acceptor) approach a distance of 10 nm or less, and a part of the excitation energy received by the donor from the laser is transferred to the acceptor without interposing fluorescence. It refers to the phenomenon of passing. The occurrence of FRET causes a decrease in donor fluorescence intensity and an increase in acceptor fluorescence intensity.

本発明においては、上記蛍光色素(D)と上記蛍光色素(D)との間で蛍光エネルギー移動(FRET)が発生すればよく、どちらがドナーで、どちらがアクセプターであってもよいが、標的タンパク質を標識する蛍光色素がドナーであり、ユビキチンを標識する蛍光色素がアクセプターであることが好ましい。 In the present invention, it is sufficient that fluorescence energy transfer (FRET) occurs between the fluorescent dye (D 1 ) and the fluorescent dye (D 2 ), which may be a donor and which may be an acceptor. The fluorescent dye that labels the protein is preferably a donor, and the fluorescent dye that labels ubiquitin is preferably an acceptor.

[スクリーニング方法]
本発明は、また、標的タンパク質のプロテアソームによる分解の阻害物質をスクリーニングするための方法を提供する。
標的タンパク質はユビキチン−プロテアソーム系で分解されるタンパク質であるので、ポリユビキチン化を阻害する物質は、そのタンパク質の分解の阻害物質ともなり得るからである。
[Screening method]
The present invention also provides a method for screening for inhibitors of proteasome degradation of a target protein.
This is because the target protein is a protein that is degraded in the ubiquitin-proteasome system, and thus a substance that inhibits polyubiquitination can also be an inhibitor of the degradation of the protein.

[IκBαのポリユビキチン化の検出]
〈NF−κBの特徴〉
NF−κBは免疫反応において中心的役割を果たす転写因子の一つであり、急性および慢性炎症反応や細胞増殖、アポトーシスなどの数多くの生理現象に関与している。NF−κBはストレスやサイトカイン、紫外線等の刺激により活性化される。NF−κB活性制御の不良はクローン病や関節リウマチなどの炎症性疾患をはじめとし、癌や敗血症性ショックなどの原因となり、特に悪性腫瘍では多くの場合NF−κBの恒常的活性化が認められる。さらに、NF−κBはサイトメガロウイルス(CMV)やヒト免疫不全ウイルス(HIV)の増殖にも関与している。
[Detection of polyubiquitination of IκBα]
<Features of NF-κB>
NF-κB is one of transcription factors that play a central role in immune responses, and is involved in many physiological phenomena such as acute and chronic inflammatory reactions, cell proliferation, and apoptosis. NF-κB is activated by stimuli such as stress, cytokines, and ultraviolet rays. Poor control of NF-κB activity causes inflammatory diseases such as Crohn's disease and rheumatoid arthritis, as well as cancer and septic shock, and in many cases, NF-κB is constantly activated in malignant tumors. . Furthermore, NF-κB is also involved in the growth of cytomegalovirus (CMV) and human immunodeficiency virus (HIV).

NF−κBは、細胞質内ではホモまたはヘテロ二量体を形成し、そのインヒビターであるIκBと結合して不活性な状態で存在している。NF−κBは、Relファミリーに属し、その構造により、RelA(p65)、RelB、c−Rel、NF−κB1(p105/p50)、NF−κB2(p100/p52)の5種類に分類される。これらのうち、p50およびp52は、p105とp100の前駆体として産生され、プロテアソームにより限定分解されて生じる。これらは互いに共通の領域としてRelホモロジードメイン(RHD)というアミノ酸配列を持っていて、この領域に核内への移行シグナル(NLS)も存在する。   NF-κB forms a homo- or hetero-dimer in the cytoplasm, and exists in an inactive state by binding to its inhibitor IκB. NF-κB belongs to the Rel family and is classified into five types according to its structure: RelA (p65), RelB, c-Rel, NF-κB1 (p105 / p50), and NF-κB2 (p100 / p52). Of these, p50 and p52 are produced as precursors of p105 and p100, and are produced by limited degradation by the proteasome. These have an amino acid sequence called Rel homology domain (RHD) as a region common to each other, and a transition signal (NLS) into the nucleus also exists in this region.

〈IκBの特徴〉
IκBは核内因子κB1(NF−κB)の抑制因子である。IκBには、7種類のファミリー(IκBα/β/γ/ε、Bcl3、p105,p100)がある。これらの分子はアンキリンリピートと呼ばれるアミノ酸の繰り返し配列を有し、これによってNF−κBのRHDと会合し、NF−κBに存在するNLSをマスクすることでNF−κBの核内への移行をブロックしている。
<Features of IκB>
IκB is a suppressor of nuclear factor κB1 (NF-κB). There are seven families of IκB (IκBα / β / γ / ε, Bcl3, p105, p100). These molecules have a repetitive sequence of amino acids called ankyrin repeats, thereby associating with NF-κB RHD and masking NLS present in NF-κB to block NF-κB translocation into the nucleus. is doing.

〈NF−κBの活性化〉
通常の細胞内ではNF−κBはIκBαやp100などの阻害タンパク質と会合した不活性型として細胞質に存在するが、活性化シグナルを受容すると阻害タンパク質は分解されNF−κBは核内に移行して活性化される。現在のところ、NF−κBの活性化の経路は以下の3経路があることが知られている(Tsuchiya, Yoshihiro、外5名,「Nuclear IKKbeta is an adaptor protein for IkappaBalpha ubiquitination and degradation in UV-induced NF-kappaB activation.」,Molecular Cell,2010年8月27日,第39巻,第4号,p.570−582)。
<Activation of NF-κB>
In normal cells, NF-κB exists in the cytoplasm as an inactive form associated with inhibitory proteins such as IκBα and p100. However, when an activation signal is received, the inhibitory protein is degraded and NF-κB moves into the nucleus. Activated. At present, the activation pathway of NF-κB is known to include the following three pathways (Tsuchiya, Yoshihiro, five others, “Nuclear IKKbeta is an adaptor protein for IkappaBalpha ubiquitination and degradation in UV-induced NF-kappaB activation ", Molecular Cell, August 27, 2010, Vol. 39, No. 4, pp. 570-582).

NF−κB活性化の第1経路(古典的経路)は、腫瘍壊死因子α(TNFα)などの炎症性サイトカインがIKKβを活性化してIκBαの分解を誘導する経路である。活性化されたIKKβはIκBαのN末端に存在する2つのセリン残基をリン酸化し、リン酸化されたIκBαはユビキチンリガーゼβ−TrCPによりポリユビキチン化をうけてプロテアソームによって分解される。最終的に、RelAとp50とから構成されるNF−κBが核内に移行して遺伝子発現を誘導する。通常、活性化されたNF−κBは、IκBαなどの阻害タンパク質の発現やA20などの活性化抑制タンパク質の発現を誘導するため、NF−κBはすみやかに不活性化される。   The first pathway (classical pathway) of NF-κB activation is a pathway in which inflammatory cytokines such as tumor necrosis factor α (TNFα) activate IKKβ to induce degradation of IκBα. Activated IKKβ phosphorylates two serine residues present at the N-terminus of IκBα, and the phosphorylated IκBα undergoes polyubiquitination by ubiquitin ligase β-TrCP and is degraded by the proteasome. Finally, NF-κB composed of RelA and p50 moves into the nucleus and induces gene expression. Normally, activated NF-κB induces the expression of inhibitory proteins such as IκBα and the expression of activation-suppressing proteins such as A20, so that NF-κB is quickly inactivated.

NF−κB活性化の第2経路は、CD40などに代表されるリンパ球制御関連因子がIKKαを活性化する経路である。活性化されたIKKαはp100をリン酸化し、リン酸化されたp100はβ−TrCPによるポリユビキチン化を介した限定分解によりp52に変換され、最終的にRelBとp52とから構成されるNF−κBが活性化される。
IKKαまたはIKKβによりリン酸化された阻害タンパク質にβ−TrCPが直接に会合してポリユビキチン化を誘導する点が、第1経路と第2経路との共通点である。
The second pathway of NF-κB activation is a pathway in which lymphocyte control-related factors such as CD40 activate IKKα. Activated IKKα phosphorylates p100, and the phosphorylated p100 is converted to p52 by limited degradation via polyubiquitination by β-TrCP, and finally NF-κB composed of RelB and p52 Is activated.
The point that β-TrCP directly associates with an inhibitory protein phosphorylated by IKKα or IKKβ to induce polyubiquitination is a common point between the first pathway and the second pathway.

一方、NF−κB活性化の第3経路は、リン酸化を介さずにIκBが誘導性に分解される経路である。この経路ではIKKβはキナーゼとして機能するのではなく、β−TrCPとIκBとの会合を介在するアダプタータンパク質として機能する。細胞を紫外線照射するとIκBαは核内に移行してIKKβと会合する。IKKβにはβ−TrCPが会合しており、この複合体上でIκBαはポリユビキチン化をうけて最終的にプロテアソームにより分解される。カゼインキナーゼ2やp38 MAPキナーゼもIKKβを介してIκBαの分解を促進する。   On the other hand, the third pathway of NF-κB activation is a pathway in which IκB is inducibly degraded without phosphorylation. In this pathway, IKKβ does not function as a kinase, but functions as an adapter protein that mediates the association between β-TrCP and IκB. When cells are irradiated with ultraviolet rays, IκBα moves into the nucleus and associates with IKKβ. Β-TrCP is associated with IKKβ. On this complex, IκBα undergoes polyubiquitination and is finally degraded by the proteasome. Casein kinase 2 and p38 MAP kinase also promote the degradation of IκBα via IKKβ.

本実施例では、可視光レーザを照射し、IκBαのポリユビキチン化を検出することから、第1経路における阻害タンパク質IκBαのポリユビキチン化を検出することができる。   In this example, irradiation with a visible light laser is performed to detect polyubiquitination of IκBα, so that polyubiquitination of the inhibitory protein IκBα in the first pathway can be detected.

[実施例1]形質転換細胞での融合タンパク質のポリユビキチン化の検出
〈方法〉
《IκBαとGSTタグとの融合タンパク質の発現コンストラクト》
(エントリークローンの構築)
pENTR/D−TOPO(R)クローニングキット(ライフテクノロジーズ社製)を用いて、Directional TOPOクローニングにより、配列番号1に示す塩基配列を有するDNA断片をpENTR/D−TOPO(R)エントリーベクタに組み込んで組換えベクタを得る。さらに、この組換えベクタを大腸菌(OneShot(R) OmniMaxTM2T1細胞,ライフテクノロジーズ社製)にトランスフェクトし、カナマイシン含有培地で培養し、組換えベクタを分離・精製して、エントリークローンを得る。
[Example 1] Detection of polyubiquitination of fusion protein in transformed cells <Method>
<< Expression construct of fusion protein of IκBα and GST tag >>
(Entry clone construction)
Using the pENTR / D-TOPO (R) cloning kit (Life Technologies), the DNA fragment having the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 was incorporated into the pENTR / D-TOPO (R) entry vector by Directional TOPO cloning. Obtain a recombinant vector. Furthermore, this recombinant vector is transfected into Escherichia coli (OneShot (R) OmniMax 2T1 cells, Life Technologies), cultured in a kanamycin-containing medium, and the recombinant vector is isolated and purified to obtain an entry clone.

(発現クローンの構築)
構築したエントリークローンと、哺乳類細胞用Gateway(R)発現ベクタ(pDESTTM27,ライフテクノロジーズ社製;N末端GSTタグ,ネオマイシン耐性)と、Gateway(R) LRクロナーゼTMII酵素ミックス(ライフテクノロジーズ社製)とを混合してインキュベートし、LRリコンビネーション反応を行い、組換えベクタを得る。さらに、この組換えベクタを大腸菌(OneShot(R) TOP10細胞,ライフテクノロジーズ社製)にトランスフェクトし、カナマイシン含有培地で培養し、組換えベクタを分離・精製して、発現クローン(以下、実施例1において「発現クローン1」という。)を得る。
(Construction of expression clone)
The constructed entry clone, Gateway (R) expression vector for mammalian cells (pDEST 27, manufactured by Life Technologies; N-terminal GST tag, neomycin resistant), and Gateway® LR Clonase II enzyme mix (produced by Life Technologies ) ) Are mixed and incubated, and an LR recombination reaction is performed to obtain a recombinant vector. Furthermore, the recombinant vector E. coli (OneShot (R) TOP10 cells, Life Technologies, Inc.) and transfected into, and cultured in medium containing kanamycin, and separating and purifying the recombinant vector, expressing clones (hereinafter, Example 1 is referred to as “expression clone 1”).

《ユビキチンとTCタグとの融合タンパク質の発現コンストラクト》
(エントリークローンの構築)
pENTR/D−TOPO(R)クローニングキット(ライフテクノロジーズ社製)を用いて、配列番号3に示す塩基配列を有するDNA断片をpENTR/D−TOPO(R)エントリーベクタに組み込んで組換えベクタを得る。さらに、このベクタを大腸菌(OneShot(R) OmniMaxTM2T1細胞,ライフテクノロジーズ社製)にトランスフェクトし、カナマイシン含有培地で培養し、組換えベクタを分離・精製して、エントリークローンを得る。
<< Expression construct of fusion protein of ubiquitin and TC tag >>
(Entry clone construction)
Using a pENTR / D-TOPO (R) cloning kit (manufactured by Life Technologies), a DNA fragment having the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 3 is incorporated into the pENTR / D-TOPO (R) entry vector to obtain a recombinant vector . Furthermore, this vector is transfected into Escherichia coli (OneShot (R) OmniMax 2T1 cells, manufactured by Life Technologies), cultured in a kanamycin-containing medium, and the recombinant vector is separated and purified to obtain an entry clone.

(発現クローンの構築)
構築したエントリークローンと、発現ベクタ(pcDNATM6.2/nTC−Tag−DEST,ライフテクノロジーズ社製;N末端TCタグ,ブラスチジン耐性)と、LRクロナーゼTMII酵素ミックス(ライフテクノロジーズ社製)とを混合してインキュベートし、LRリコンビネーション反応を行い、組換えベクタを得る。さらに、大腸菌(OneShot(R) TOP10細胞,ライフテクノロジーズ社製)にトランスフェクトし、カナマイシン含有培地で培養し、組換えベクタを分離・精製して、発現クローン(以下、実施例1において「発現クローン2」という。)を得る。
(Construction of expression clone)
The constructed entry clone, expression vector (pcDNA TM 6.2 / nTC-Tag-DEST, manufactured by Life Technologies; N-terminal TC tag, blasticidine resistant), and LR clonase TM II enzyme mix (manufactured by Life Technologies) The mixture is incubated, and an LR recombination reaction is performed to obtain a recombinant vector. Furthermore, it was transfected into Escherichia coli (OneShot (R) TOP10 cells, manufactured by Life Technologies), cultured in a kanamycin-containing medium, the recombinant vector was isolated and purified, and an expression clone (hereinafter referred to as “expression clone in Example 1”). 2 ”).

《トランスフェクション》
発現クローン1および発現クローン2を、定法により、293−F浮遊細胞(FreeStyleTM 293−F細胞;ライフテクノロジーズ社製)に二重トランスフェクトする。ネオマイシン硫酸塩およびブラスチジンS塩酸塩を含有する培地で、37℃、48時間、8%二酸化炭素雰囲気で、振盪しながら培養し、GSTタグとIκBαとの融合タンパク質と、TCタグとユビキチンとの融合タンパク質を発現させる。
<Transfection>
Expression clone 1 and expression clone 2 are double-transfected into 293-F suspension cells (FreeStyle 293-F cells; manufactured by Life Technologies) by a conventional method. Cultivation in a medium containing neomycin sulfate and blasticidine S hydrochloride at 37 ° C. for 48 hours in an atmosphere of 8% carbon dioxide with shaking, fusion of GST tag and IκBα, TC tag and ubiquitin Express the protein.

《蛍光標識》
GSTタグに結合する、Alexa Fluor(R) 488色素で標識した抗グルタチオン−S−トランスフェラーゼ抗体(最大励起波長495nm,最大蛍光波長520nm;ライフテクノロジーズ社製)と、TCタグに結合する、ReAsH−EDT標識試薬(最大励起波長593nm,最大蛍光波長608nm;ライフテクノロジーズ社製)とを用いて蛍光標識する。
<Fluorescent labeling>
Binding to GST tag, Alexa Fluor (R) 488 dye-labeled anti-glutathione -S- transferase antibody (excitation maximum 495 nm, maximum fluorescence wavelength 520 nm; manufactured by Life Technologies) and binds to TC tag, ReAsH-EDT Fluorescent labeling is performed using a two- labeling reagent (maximum excitation wavelength 593 nm, maximum fluorescence wavelength 608 nm; manufactured by Life Technologies).

《蛍光寿命計測》
フローサイトメーターFlicyme(R) 300(三井造船社製)を用いて、形質転換細胞について、各10万個のデータを計測する。ドナー用として中心波長494nm・半値幅41nmのバンドパスフィルタを、アクセプター用としてカットオン波長600nmのロングパスフィルタを、それぞれ使用する。
<Fluorescence lifetime measurement>
Using a flow cytometer Flicyme (R) 300 (manufactured by Mitsui Engineering & Shipbuilding), 100,000 pieces of data are measured for each transformed cell. A band-pass filter having a center wavelength of 494 nm and a half-value width of 41 nm is used for the donor, and a long-pass filter having a cut-on wavelength of 600 nm is used for the acceptor.

〈結果〉
FRETの発生が検出される。また、細胞内でのポリユビキチン化を定量的に計測することができ、さらに、細胞ごとのポリユビキチン化の違いを比較することもできる。そして、ドナー領域の蛍光寿命の短縮が認められる。
<result>
The occurrence of FRET is detected. Moreover, the polyubiquitination in a cell can be measured quantitatively, and also the difference in polyubiquitination for each cell can be compared. And shortening of the fluorescence lifetime of a donor area | region is recognized.

[比較例1]非形質転換細胞での計測
〈方法〉
形質転換を行わない293−F浮遊細胞を使用する。計測その他は実施例1と同様に行う。
〈結果〉
FRETの発生は検出されない。
[Comparative Example 1] Measurement with non-transformed cells <Method>
Use 293-F suspension cells without transformation. Measurement and others are performed in the same manner as in the first embodiment.
<result>
The occurrence of FRET is not detected.

[比較例2]形質転換細胞での融合タンパク質のポリユビキチン化の蛍光強度による検出
〈方法〉
Flicyme-300 を用いて蛍光強度の計測を行うが、蛍光寿命の計測は行わず、蛍光強度比をFRETの指標とした点を除き、実施例1と同様に行う。
〈結果〉
FRETの発生が検出される。しかし、バックグラウンドが高く、細胞内ポリユビキチン化を定量的に計測することができない。
[Comparative Example 2] Detection of polyubiquitination of fusion protein in transformed cells by fluorescence intensity <Method>
The fluorescence intensity is measured using Flicyme-300, but the fluorescence lifetime is not measured, and the measurement is performed in the same manner as in Example 1 except that the fluorescence intensity ratio is used as an index of FRET.
<result>
The occurrence of FRET is detected. However, the background is high and intracellular polyubiquitination cannot be quantitatively measured.

標的タンパク質のポリユビキチン化を阻害または促進する物質のスクリーニングを高スループットで行うことができ、医薬品探索・開発のための細胞アッセイ技術として利用可能である。   Screening of a substance that inhibits or promotes polyubiquitination of a target protein can be performed with high throughput, and can be used as a cell assay technique for drug discovery and development.

Claims (15)

標的タンパク質の細胞内でのポリユビキチン化および/または脱ユビキチン化を検出する方法であって、以下の工程を含む:
1)標的タンパク質(A)とタグ(T)との融合タンパク質(X)およびユビキチン(B)とタグ(T)との融合タンパク質(Y)をともに発現する形質転換細胞であって、該融合タンパク質(X)は蛍光色素(D)で標識され、かつ、該融合タンパク質(Y)は蛍光色素(D)で標識されている形質転換細胞を準備し、
2)該標的タンパク質のポリユビキチン化および/または脱ユビキチン化が行われる条件で該形質転換細胞をインキュベートし、
3)該形質転換細胞にレーザ光を照射し、
4)該形質転換細胞が発する蛍光の蛍光寿命を計測する。
A method for detecting polyubiquitination and / or deubiquitination of a target protein in a cell, comprising the following steps:
1) A transformed cell that expresses both a fusion protein (X) of a target protein (A) and a tag (T 1 ) and a fusion protein (Y) of a ubiquitin (B) and a tag (T 2 ), Preparing a transformed cell in which the fusion protein (X) is labeled with a fluorescent dye (D 1 ) and the fusion protein (Y) is labeled with a fluorescent dye (D 2 );
2) Incubating the transformed cells under conditions that allow polyubiquitination and / or deubiquitination of the target protein,
3) Irradiating the transformed cells with laser light,
4) The fluorescence lifetime of the fluorescence emitted from the transformed cells is measured.
前記蛍光寿命を計測する工程において、蛍光強度を同時に計測する、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein in the step of measuring the fluorescence lifetime, the fluorescence intensity is simultaneously measured. 前記レーザ光を照射する工程および蛍光寿命を計測する工程が、フローサイトメーターを用いて行われる、請求項1または2に記載の方法。   The method according to claim 1 or 2, wherein the step of irradiating the laser beam and the step of measuring the fluorescence lifetime are performed using a flow cytometer. 前記蛍光色素(D)と前記蛍光色素(D)との間で蛍光エネルギー移動(FRET)が起こる、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。 The method according to claim 1, wherein fluorescence energy transfer (FRET) occurs between the fluorescent dye (D 1 ) and the fluorescent dye (D 2 ). 前記蛍光色素(D)がドナーであり、かつ、前記蛍光色素(D)がアクセプターである、請求項4に記載の方法。 The method according to claim 4, wherein the fluorescent dye (D 1 ) is a donor and the fluorescent dye (D 2 ) is an acceptor. 前記タグ(T)がアフィニティタグ(AT)であり、かつ、前記蛍光色素(D)が該アフィニティタグ(AT)に結合している、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。 The tag (T 1 ) is an affinity tag (AT 1 ), and the fluorescent dye (D 1 ) is bound to the affinity tag (AT 1 ). Method. 前記タグ(T)がアフィニティタグ(AT)であり、かつ、前記蛍光色素(D)が該アフィニティタグ(AT)に結合している、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。 The tag (T 2 ) is an affinity tag (AT 2 ), and the fluorescent dye (D 2 ) is bound to the affinity tag (AT 2 ). Method. 前記タグ(T)および前記タグ(T)が、それぞれ、アフィニティタグ(AT)およびアフィニティタグ(AT)であり、かつ、前記蛍光色素(D)および前記蛍光色素(D)が、それぞれ、該アフィニティタグ(AT)および該アフィニティタグ質(AT)に結合している、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。 The tag (T 1 ) and the tag (T 2 ) are an affinity tag (AT 1 ) and an affinity tag (AT 2 ), respectively, and the fluorescent dye (D 1 ) and the fluorescent dye (D 2 ) Are bound to the affinity tag (AT 1 ) and the affinity tag substance (AT 2 ), respectively. 前記蛍光色素(D)が有機合成蛍光色素(C)もしくは蛍光タンパク質(P)である、および/または前記蛍光色素(D)が有機合成色素(C)もしくは蛍光タンパク質(P)である、請求項1〜8のいずれかに記載の方法。 The fluorescent dye (D 1 ) is an organic synthetic fluorescent dye (C 1 ) or fluorescent protein (P 1 ), and / or the fluorescent dye (D 2 ) is an organic synthetic dye (C 2 ) or fluorescent protein (P 2). The method according to any one of claims 1 to 8, wherein 前記蛍光色素(D)が蛍光タンパク質(P)であり、かつ、前記タグ(T)が該蛍光タンパク質(P)を含む蛍光タンパク質タグ(PT)である、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。 The fluorescent dye (D 1 ) is a fluorescent protein (P 1 ), and the tag (T 1 ) is a fluorescent protein tag (PT 1 ) containing the fluorescent protein (P 1 ). The method in any one of. 前記蛍光色素(D)が蛍光タンパク質(P)であり、かつ、前記タグ(T)が該蛍光タンパク質(P)を含む蛍光タンパク質タグ(PT)である、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。 The fluorescent a dye (D 2) is fluorescent protein (P 2), and said tag (T 2) is a fluorescent protein tag containing fluorescent protein (P 2) (PT 2) , according to claim 1 to 5 The method in any one of. 前記蛍光色素(D)および前記蛍光色素(D)が、それぞれ、蛍光タンパク質(P)および蛍光タンパク質(P)であり、かつ、前記タグ(T)および前記タグ(T)が、それぞれ、該蛍光タンパク質(P)を含む蛍光タンパク質タグ(PT)および該蛍光タンパク質(P)を含む蛍光タンパク質タグ(PT)である、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。 The fluorescent dye (D 1 ) and the fluorescent dye (D 2 ) are a fluorescent protein (P 1 ) and a fluorescent protein (P 2 ), respectively, and the tag (T 1 ) and the tag (T 2 ) but each is a fluorescent protein tag containing fluorescent protein (P 1) (PT 1) and a fluorescent protein tag containing fluorescent protein (P 2) (PT 2) , according to any of claims 1 to 5 the method of. 前記標的タンパク質が、カルバモイルリン酸シンターゼI(CPSI)、グルタチオンS−トランスフェラーゼ(GST)、フルクトース−1、6−ビスリン酸アルドラーゼ、電子伝達フラボプロテインアルファサブユニット、中鎖脂肪酸アシルCoAデヒドロゲナーゼ、長鎖アシルCoAシンテターゼ、TBP関連因子(TAFs)、グリセルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼ、インポーチンα、DNA2ヘリカーゼ、リボソームタンパク質L7、フォン・ウィルブランド因子(vWF)、N−エチルマレイミド感受性因子(NSF)、S−アデノシルホモシステインヒドロラーゼ、セリンプロテアーゼ、非対称性アセチルコリンエステラーゼのコラーゲン様尾部サブユニット(ColQ)、セリンカルボキシペプチダーゼ1(SCEP1)、ヒストンクラスタ1、Δ3,Δ2−エノイル−CoAイソメラーゼ、アクロシン結合タンパク質(ACRPB)、セマフォリン5A、オーロラ−A−キナーゼ相互作用タンパク質1、p53、ホスホイノシチド3−キナーゼ(PI3K)、ホスホイノシチド3−キナーゼ(PI3K)p85サブユニット、β−カテニン、Zap−70、T細胞受容体(TCR)、Fynチロシンキナーゼ、成長因子結合タンパク質結合タンパク質2(Grb2)、Sosタンパク質、DNA修復キナーゼKu70・Ku80複合体(Ku70/80)、Crk様タンパク質(Crkl)、ホスホリパーゼC−γ(PLCγ)、プロテインキナーゼCθ(PKCθ)、エストロゲンレセプター結合タンパク質(ERBP)、ユビキチンリガーゼCHIP、サイクリン(Cdc13)、低酸素誘導因子1α(HIF−1α)、ミトコンドリア関連タンパク質(Drp1)、ヒストンH2B、H2AX複合体(ヒストン)、IκBα、IκB p100、TNF受容体関連因子6(TRAF−6)およびNF−kB p−105からなる群から選択される1つである、請求項1〜12のいずれかに記載の方法。   The target protein is carbamoyl phosphate synthase I (CPSI), glutathione S-transferase (GST), fructose-1,6-bisphosphate aldolase, electron transfer flavoprotein alpha subunit, medium chain fatty acyl CoA dehydrogenase, long chain acyl CoA synthetase, TBP-related factors (TAFs), glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, importin α, DNA2 helicase, ribosomal protein L7, von Willebrand factor (vWF), N-ethylmaleimide sensitive factor (NSF), S -Adenosyl homocysteine hydrolase, serine protease, asymmetric acetylcholinesterase collagen-like tail subunit (ColQ), serine carboxypeptidase 1 (S EP1), histone cluster 1, Δ3, Δ2-enoyl-CoA isomerase, acrosin binding protein (ACRPB), semaphorin 5A, aurora-A-kinase interacting protein 1, p53, phosphoinositide 3-kinase (PI3K), phosphoinositide 3- Kinase (PI3K) p85 subunit, β-catenin, Zap-70, T cell receptor (TCR), Fyn tyrosine kinase, growth factor binding protein binding protein 2 (Grb2), Sos protein, DNA repair kinase Ku70 / Ku80 complex (Ku70 / 80), Crk-like protein (Crkl), phospholipase C-γ (PLCγ), protein kinase Cθ (PKCθ), estrogen receptor binding protein (ERBP), ubiquitin ligase CHIP Cyclin (Cdc13), hypoxia inducible factor 1α (HIF-1α), mitochondrial associated protein (Drp1), histone H2B, H2AX complex (histone), IκBα, IκB p100, TNF receptor associated factor 6 (TRAF-6) and The method according to claim 1, which is one selected from the group consisting of NF-kB p-105. 前記標的タンパク質(A)がユビキチンである、請求項1〜12のいずれかに記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 12, wherein the target protein (A) is ubiquitin. 前記標的タンパク質のプロテアソームによる分解の阻害物質をスクリーニングするための方法である、請求項1〜14のいずれかに記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 14, which is a method for screening an inhibitor of degradation of the target protein by proteasome.
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CN108536084A (en) * 2018-04-19 2018-09-14 宝鸡文理学院 A kind of mechanical equipment automatic control system and method
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