JP2016161420A - Juvenile hormone sensor - Google Patents

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孝博 塩月
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隆洋 黄川田
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渉 土居
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To develop and provide a juvenile hormone sensor capable of detecting and quantifying juvenile hormones at high sensitivity.SOLUTION: A juvenile hormone-specific biosensor protein is provided, which is a juvenile hormone-binding protein of lepidopteran origin modified or linked, at a specific side, with two types of phosphors having different fluorescence characteristics, or the like. When a juvenile hormone binds with the sensor protein, a conformational change of the juvenile hormone-binding protein causes a resonance energy transfer (FRET) between the phosphors. High-sensitivity detection and quantification of the juvenile hormone can be done by detecting the change in energy.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、生体内外の幼若ホルモンを検出及び定量することのできる幼若ホルモンセンサー、及び該幼若ホルモンセンサーを用いた、幼若ホルモンの生体内動態モニタリング方法及び幼若ホルモン類似体探索方法に関する。   The present invention relates to a juvenile hormone sensor capable of detecting and quantifying juvenile hormone in and outside the living body, a method for monitoring in vivo kinetics of juvenile hormone, and a method for searching juvenile hormone analogs using the juvenile hormone sensor About.

幼若ホルモン(Juvenile Hormone:JH)(以下、本明細書ではしばしば「JH」と表記する)は、昆虫をはじめとする節足動物に固有のホルモンで、卵から成体までの全ステージの生理現象に関与している。JHは、発現後、シグナルペプチド除去等の細胞内輸送を経て、血液中に分泌される。その後、血液中を移動して標的細胞や組織に運ばれ、JH受容体に結合してその機能を発揮する(非特許文献1)。   Juvenile Hormone (JH) (hereinafter often referred to as “JH”) is a hormone unique to insects and other arthropods, and is a physiological phenomenon in all stages from eggs to adults. Is involved in. After expression, JH is secreted into the blood via intracellular transport such as signal peptide removal. After that, it moves in the blood and is carried to the target cell or tissue, and binds to the JH receptor to exert its function (Non-Patent Document 1).

このJHの分子構造を模したJH類似体(JH様化合物)は、昆虫等の節足動物の変態を効果的に阻害することができる。一方、ヒトをはじめとする哺乳動物に対しては影響がないか、又は極めて低いため、安全性の高い殺虫剤として農薬等の有効成分に利用されている。しかし、薬理効果の高いJH類似体の開発及び探索には技術的な困難を伴うことから、近年では新しいJH類似体が得られていない。一般に、新規JH類似体を効果的かつ効率的に開発するためには、簡便、迅速、かつ高感度にJHを検出及び定量できるハイスループットなリガンドスクリーニング方法が必用となる。しかし、JHをハイスループットでスクリーニングする方法は、現在まで確立していない。   JH analogs (JH-like compounds) that mimic the molecular structure of JH can effectively inhibit metamorphosis of arthropods such as insects. On the other hand, it has no effect on mammals including humans or is extremely low, so it is used as an active ingredient such as agricultural chemicals as a highly safe insecticide. However, since development and search for JH analogs with high pharmacological effects involve technical difficulties, new JH analogs have not been obtained in recent years. In general, in order to effectively and efficiently develop new JH analogs, a high-throughput ligand screening method that can detect and quantify JH simply, rapidly, and with high sensitivity is required. However, a method for screening JH with high throughput has not been established so far.

従来、JHの検出及び定量には、高速液体クロマトグラフ−質量分析(LC-MS)法(非特許文献2及び3)、ラジオアイソトープ(RI)法(非特許文献4)、又は電気化学インピーダンス分光(EIS)法(非特許文献5)が使用されてきた。しかし、LC-MS法によるJHの検出及び定量は、煩雑なJH抽出処理が必要な上に、高感度で測定するにはJHを誘導体に変換する必要があるという問題がある。また、RI法によるJH定量は、RI施設が必要な上に、結果を得るまでに時間も要するという問題がある。さらに、EIS法によるJH定量は、一報告例があるに過ぎず、再現性や汎用性の点で問題がある。これら以外にも、JHの新規検出及び定量方法として、「JH応答配列を利用した新規昆虫制御剤のスクリーニングシステム」(非特許文献6)を用いる方法が知れられている。この方法は、従来法に比較すると技術的には有用性の高い方法ではあるが、コスト面及び間接的なJH定量という問題を抱えている。   Conventionally, high-performance liquid chromatograph-mass spectrometry (LC-MS) method (Non-Patent Documents 2 and 3), radioisotope (RI) method (Non-Patent Document 4), or electrochemical impedance spectroscopy is used for detection and quantification of JH. The (EIS) method (Non-Patent Document 5) has been used. However, the detection and quantification of JH by the LC-MS method has a problem that complicated JH extraction processing is required and JH needs to be converted into a derivative for measurement with high sensitivity. In addition, the JH quantification by the RI method has a problem that an RI facility is required and it takes time to obtain a result. Furthermore, JH quantification by the EIS method has only one reported example, and there are problems in terms of reproducibility and versatility. In addition to these, as a new detection and quantification method of JH, a method using “screening system for novel insect control agent using JH response element” (Non-patent Document 6) is known. This method is technically more useful than the conventional method, but has problems of cost and indirect JH determination.

したがって、従来のJHの検出及び定量方法は、いずれもハイスループットスクリーニング法としては不向きであり、より簡便かつ迅速で高感度なJHの検出及び定量方法の開発が求められていた。   Therefore, none of the conventional JH detection and quantification methods are suitable as a high-throughput screening method, and the development of a simpler, faster and more sensitive JH detection and quantification method has been demanded.

さらに、生体内におけるJH類似体の薬理効果を検証するためには、JHの体内動態をモニタリングする方法が不可欠となるが、そのような方法は現在まで知られていない。例えば、前述のJHを検出及び定量する方法は、いずれも体液や組織の抽出等の細胞若しくは組織の破壊作業を伴うため、生体内におけるJHの動態に関する情報を得ることはできないという問題があった。   Furthermore, in order to verify the pharmacological effects of JH analogs in vivo, a method for monitoring the pharmacokinetics of JH is indispensable, but no such method has been known to date. For example, each of the methods for detecting and quantifying the above-mentioned JH involves a cell or tissue destruction operation such as extraction of body fluids or tissues, and thus there is a problem that it is not possible to obtain information on the dynamics of JH in vivo. .

神村学、篠田徹郎, 2008, 蛋白質核酸酵素 53: 105-110Manabu Kamimura, Tetsuro Shinoda, 2008, Protein Nucleic Acid Enzyme 53: 105-110 Westerlund S.A. and Hoffmann K.H., 2014, Anal. Bioanal. Chem., 379: 540-543Westerlund S.A. and Hoffmann K.H., 2014, Anal. Bioanal. Chem., 379: 540-543 Furuta K., et al., 2013, Biosci. Biotechnol. Biochem., 77(5): 988-991Furuta K., et al., 2013, Biosci. Biotechnol. Biochem., 77 (5): 988-991 Vermunt A.M.W., et al., 2001, Insect Mol. Biol. 10: 147-154Vermunt A.M.W., et al., 2001, Insect Mol. Biol. 10: 147-154 Stobiecka A., et al., 2008, Front. Biosci. 13: 2866-2874Stobiecka A., et al., 2008, Front. Biosci. 13: 2866-2874 Kayukawa T., et al., 2012, Proc Natl Acad Sci USA, 109(29): 11729-11734Kayukawa T., et al., 2012, Proc Natl Acad Sci USA, 109 (29): 11729-11734

本発明の課題は、インビトロ及びインビボにおいてJHを高感度で検出及び定量できるJH用のバイオセンサーを開発し、提供すること、並びにそのJHセンサーを用いて有効性の高いJH類似体をハイスループットでスクリーニングする方法、及びJHの生体内動態をモニターする方法を提供することである。   An object of the present invention is to develop and provide a JH biosensor capable of detecting and quantifying JH with high sensitivity in vitro and in vivo, and using the JH sensor to produce a highly effective JH analog at high throughput. It is intended to provide a screening method and a method for monitoring the in vivo kinetics of JH.

JHは体液を介して全身に作用するが、難水溶性であることから単独では体液中を移動することができない。そこで、チョウ目昆虫では、幼若ホルモン結合タンパク質(JH binding protein:JHBP)(以下、本明細書ではしばしば「JHBP」と表記する)の内部にJHを格納し、複合状態(JHBP-JH複合体)になることで体液中での移動を可能にしている。   JH acts on the whole body through body fluids, but cannot move through body fluids alone because of its poor water solubility. Therefore, in lepidopterous insects, JH is stored inside a juvenile hormone binding protein (JHBP) (hereinafter referred to as “JHBP” in this specification), and a complex state (JHBP-JH complex) ) Makes it possible to move in body fluids.

本発明者らは、以前にJHBP及びJHBP-JH複合体の立体構造解析等を行い、JHBPの立体構造がJHの結合によって変化することを明らかにした(Suzuki et al. 2011, Sci. Rep. 1: 133. DOI: 10.1038/srep00133)。今回、本発明者らは、上記課題を解決するためにJHの結合によるJHBPの立体構造変化に着目し、研究を重ねた結果、JHBPの特定の位置に蛍光特性の異なる2種類の蛍光物質を組み込んだときにのみ、JHの結合を蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)によって検出できることを見出した。この結果に基づいて、JHの高感度な検出や定量、及び生体内におけるJHの動態を解析できるJH特異的なバイオセンサータンパク質を開発するに至った。本発明は、当該研究開発結果に基づくものであって、以下を提供する。   The present inventors previously performed a three-dimensional structure analysis of JHBP and JHBP-JH complex, and revealed that the three-dimensional structure of JHBP is changed by the binding of JH (Suzuki et al. 2011, Sci. Rep. 1: 133. DOI: 10.1038 / srep00133). In order to solve the above problems, the present inventors have focused on the three-dimensional structure change of JHBP due to the binding of JH, and as a result of repeated research, as a result of research, two kinds of fluorescent substances having different fluorescence characteristics were added to specific positions of JHBP. It was found that only when incorporated could JH binding be detected by fluorescence resonance energy transfer (FRET). Based on this result, we have developed a JH-specific biosensor protein that can detect and quantify JH with high sensitivity and analyze the dynamics of JH in vivo. The present invention is based on the research and development results, and provides the following.

(1)チョウ目昆虫におけるJHBPのシグナルペプチドを除いた切端アミノ酸配列において、該切端アミノ酸配列のアミノ末端におけるアミノ酸残基を1位としたときに、10〜15位のいずれか一のアミノ酸残基が共鳴エネルギー供与型物質及び該共鳴エネルギー供与型物質の励起エネルギーを受容する共鳴エネルギー受容型物質のいずれか一方で修飾され、かつ前記切端アミノ酸配列のカルボキシル末端のアミノ酸残基が前記共鳴エネルギー供与型物質及び前記共鳴エネルギー受容型物質の他方で修飾されているタンパク質からなるJHセンサー。
(2)前記共鳴エネルギー供与型物質が発光若しくは蛍光共鳴エネルギー供与型物質である、(1)に記載のJHセンサー。
(3)チョウ目昆虫におけるJHBPのシグナルペプチドを除いた切端アミノ酸配列において、該切端アミノ酸配列のアミノ末端におけるアミノ酸残基を1位としたときに、10〜15位の範囲内の連続する2つのアミノ酸残基間に共鳴エネルギー供与型物質及び該共鳴エネルギー供与型物質の励起エネルギーを受容する共鳴エネルギー受容型物質のいずれか一方を連結し、かつ前記切端アミノ酸配列のカルボキシル末端に前記共鳴エネルギー供与型物質及び前記共鳴エネルギー受容型物質の他方を連結した融合ポリペプチドからなるJHセンサー。
(4)前記共鳴エネルギー供与型物質及び/又は共鳴エネルギー受容型物質がペプチドである、(3)に記載のJHセンサー。
(5)前記ペプチドが発光若しくは蛍光ペプチドである、(4)に記載のJHセンサー。
(6)チョウ目昆虫における幼若ホルモン結合タンパク質のシグナルペプチドを除いた切端アミノ酸配列において、該切端アミノ酸配列のアミノ末端におけるアミノ酸残基を1位としたときに、10〜15位の範囲内の連続する2つのアミノ酸残基間に2分割された発光又は蛍光タンパク質断片のアミノ末端側のアミノ酸配列を連結し、かつ前記切端アミノ酸配列のカルボキシル末端に2分割された発光又は蛍光タンパク質断片のカルボキシル末端側のアミノ酸配列を連結した融合ポリペプチドからなるJHセンサー。
(7)前記連続する2つのアミノ酸残基間が11位と12位のアミノ酸残基間である、(3)〜(6)のいずれかに記載のJHセンサー。
(8)前記切端アミノ酸配列が(a)〜(c)で示すいずれかのアミノ酸配列である、(3)〜(7)のいずれかに記載のJHセンサー。
(a)配列番号2、3、6又は8で示すアミノ酸配列、
(b)(a)に記載のいずれか一のアミノ酸配列において1若しくは複数個のアミノ酸残基が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列、又は
(c)(a)に記載のいずれか一のアミノ酸配列に対して90%以上のアミノ酸同一性を有するアミノ酸配列
(9)(4)〜(8)のいずれかに記載のJHセンサーを構成する融合ポリペプチドをコードするDNA。
(10)(9)のDNAを発現可能な状態で包含するJHセンサー発現ベクター。
(11)(10)に記載のJHセンサー発現ベクターを宿主細胞又は宿主生物に導入した形質転換体又はその後代。
(12)節足動物の生体内におけるJHの動態をモニタリングする方法であって、被験体の節足動物に(1)〜(8)のいずれかに記載のJHセンサーを導入する工程、前記被験体において共鳴エネルギー移動により変動するエネルギー変異又は発光若しくは蛍光タンパク質の再構築により発生する発光若しくは蛍光を測定する工程、及び前記測定工程で測定された測定値に基づいてJHを検出する工程を含む前記方法。
(13)前記変動するエネルギー変異が発光若しくは蛍光である、(12)に記載の方法。
(14)節足動物の生体内におけるJHの動態をモニタリングする方法であって、被験体の節足動物に(10)に記載のJHセンサー発現ベクターを導入し、形質転換体を作製する工程、前記形質転換体においてJHセンサー発現ベクターから発現したJHセンサーに由来する発光若しくは蛍光共鳴エネルギー移動により変動するエネルギー変異又は蛍光タンパク質の再構築により発生する発光若しくは蛍光を測定する工程、及び前記測定工程で測定された測定値に基づいてJHを検出する工程を含む前記方法。
(15)前記変動するエネルギー変異が発光若しくは蛍光である、(14)に記載の方法。
(16)節足動物のJHに構造的に類似するJH類似体の探索方法であって、(1)〜(8)のいずれかに記載のJHセンサーと候補物質とを混合する工程、JHセンサーの共鳴エネルギー移動によるエネルギー変異又は発光若しくは蛍光タンパク質の再構築により発生する蛍光を測定する工程、及び前記測定工程で得られた測定値に基づいて候補物質をJH類似体として選択する工程を含む前記方法。
(17)前記変動するエネルギー変異が発光若しくは蛍光である、(16)に記載の方法。
(18)前記選択工程が、前記混合工程において候補物質を混合しない陰性対照の測定値との有意差、又は候補物質の濃度依存的な測定値の増加に基づく、(16)又は(17)に記載の方法。
(1) In the truncated amino acid sequence excluding the signal peptide of JHBP in Lepidoptera, when the amino acid residue at the amino terminus of the truncated amino acid sequence is defined as position 1, any one amino acid residue at positions 10-15 Is modified by any one of the resonance energy donating substance and the resonance energy accepting substance that receives the excitation energy of the resonance energy donating substance, and the amino acid residue at the carboxyl terminal of the truncated amino acid sequence is the resonance energy donating substance A JH sensor comprising a substance and a protein modified with the other of the resonance energy accepting substance.
(2) The JH sensor according to (1), wherein the resonance energy donating substance is a luminescence or fluorescence resonance energy donating substance.
(3) In the truncated amino acid sequence excluding the signal peptide of JHBP in Lepidoptera insects, when the amino acid residue at the amino terminus of the truncated amino acid sequence is defined as position 1, two consecutive amino acids within the range of positions 10-15 Any one of a resonance energy donating substance and a resonance energy accepting substance that accepts excitation energy of the resonance energy donating substance is linked between amino acid residues, and the resonance energy donating type is connected to the carboxyl terminus of the truncated amino acid sequence. A JH sensor comprising a fusion polypeptide in which the other of the substance and the resonance energy accepting substance is linked.
(4) The JH sensor according to (3), wherein the resonance energy donating substance and / or the resonance energy accepting substance is a peptide.
(5) The JH sensor according to (4), wherein the peptide is a luminescent or fluorescent peptide.
(6) In the truncated amino acid sequence excluding the signal peptide of juvenile hormone binding protein in Lepidoptera insects, when the amino acid residue at the amino terminus of the truncated amino acid sequence is defined as position 1, it is within the range of positions 10-15. The amino-terminal amino acid sequence of the luminescent or fluorescent protein fragment divided in two between two consecutive amino acid residues is linked, and the carboxy-terminal of the luminescent or fluorescent protein fragment divided into two at the carboxyl terminus of the truncated amino acid sequence JH sensor consisting of a fusion polypeptide with linked amino acid sequences.
(7) The JH sensor according to any one of (3) to (6), wherein the distance between the two consecutive amino acid residues is between the 11th and 12th amino acid residues.
(8) The JH sensor according to any one of (3) to (7), wherein the truncated amino acid sequence is any amino acid sequence represented by (a) to (c).
(A) an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, 3, 6 or 8,
(B) an amino acid sequence in which one or more amino acid residues are deleted, substituted or added in any one of the amino acid sequences described in (a), or (c) any one of the amino acid sequences described in (a) DNA encoding the fusion polypeptide constituting the JH sensor according to any one of amino acid sequences (9), (4) to (8) having 90% or more amino acid identity to the amino acid sequence.
(10) A JH sensor expression vector comprising the DNA of (9) in an expressible state.
(11) A transformant obtained by introducing the JH sensor expression vector according to (10) into a host cell or host organism, or a progeny thereof.
(12) A method for monitoring the dynamics of JH in an arthropod in vivo, the step of introducing the JH sensor according to any one of (1) to (8) into the arthropod of the subject, the test A step of measuring luminescence or fluorescence generated by reorganization of luminescence or fluorescent protein, or an energy variation that fluctuates due to resonance energy transfer in the body, and a step of detecting JH based on the measurement value measured in the measurement step Method.
(13) The method according to (12), wherein the fluctuating energy mutation is luminescence or fluorescence.
(14) A method for monitoring the dynamics of JH in an arthropod in vivo, the step of introducing a JH sensor expression vector according to (10) into a subject arthropod to produce a transformant, In the transformant, a step of measuring luminescence or fluorescence generated by reorganization of an energy mutation or fluorescence protein derived from a luminescence or fluorescence resonance energy transfer derived from a JH sensor expressed from a JH sensor expression vector in the transformant, and the measurement step Detecting the JH based on the measured values.
(15) The method according to (14), wherein the fluctuating energy mutation is luminescence or fluorescence.
(16) A method for searching for JH analogs structurally similar to arthropod JH, the step of mixing the JH sensor according to any one of (1) to (8) and a candidate substance, JH sensor A step of measuring fluorescence generated by energy variation due to resonance energy transfer of luminescence or reconstruction of luminescent or fluorescent protein, and a step of selecting a candidate substance as a JH analog based on the measurement value obtained in the measurement step Method.
(17) The method according to (16), wherein the fluctuating energy mutation is luminescence or fluorescence.
(18) In (16) or (17), wherein the selection step is based on a significant difference from a measurement value of a negative control in which no candidate substance is mixed in the mixing step, or an increase in the concentration-dependent measurement value of the candidate substance The method described.

本発明のJHセンサーによれば、インビトロ及びインビボでJHを高感度に検出及び定量することができる。   According to the JH sensor of the present invention, JH can be detected and quantified with high sensitivity in vitro and in vivo.

本発明のJH類似体探索方法によれば、前記JHセンサーを用いてJH類似体をハイスループットでスクリーニングするシステムを提供することができる。   According to the JH analog search method of the present invention, it is possible to provide a system for screening a JH analog with high throughput using the JH sensor.

本発明のJHの生体内動態モニタリング方法によれば、細胞若しくは組織の破壊作業を行うことなく、個体内、組織内、又は細胞内等の生体内でのJHの動態をモニターすることができる。   According to the in vivo kinetic monitoring method of JH of the present invention, the kinetics of JH in a living body such as an individual, a tissue, or a cell can be monitored without performing a cell or tissue destruction operation.

JHBPの立体構造とJHの結合によるその変化を示す図である。A:JH未結合時のJHBPの立体構造である。JH未結合時は、JHBPの分子扉が開かれ、分子内のJH結合ポケットが開放された状態となっている。B:JHBPにJHが結合したJHBP-JH複合体の立体構造である。JH結合ポケットへのJHの結合によって分子扉が閉じ、JHをJHBP分子内に格納した状態となる。It is a figure which shows the change by the three-dimensional structure of JHBP and the coupling | bonding of JH. A: The three-dimensional structure of JHBP when JH is not bound. When JH is not bound, the molecular door of JHBP is opened and the JH binding pocket in the molecule is open. B: A three-dimensional structure of a JHBP-JH complex in which JH is bound to JHBP. The molecular door is closed by JH binding to the JH binding pocket, and JH is stored in the JHBP molecule. チョウ目昆虫におけるJHBPのアミノ酸配列をアラインメントした図である。図中、BmJHBPはカイコ(Bombyx mori)JHBPを、MsJHBPはタバコスズメガ(Manduca sexta)JHBPを、HvJHBPはオオタバコガ(Heliothis virescens)JHBPを、そしてGmJHBPはハチノスツヅリガ(Galleria mellonella)JHBPを示す。これらのJHBPは、いずれもアミノ末端側のシグナルペプチドが切断された成熟型JHBPのアミノ酸配列である。図中、核配列の上部の数字は、成熟型JHBPのアミノ末端側のアミノ酸残基を1位としたときの、各アミノ酸残基の位置を示す。また、4種のJHBPをアラインメントとしたときに、4種間のうち3種以上でアミノ酸同一性が見られた残基は、網掛けで表示している。さらに、枠で囲んだ各種JHBPのアミノ酸配列は、本願JHセンサーにおいて、共鳴エネルギー供与型物質又は共鳴エネルギー受容型物質で修飾されるアミノ酸残基の範囲、共鳴エネルギー供与型物質又は共鳴エネルギー受容型物質が連結されるアミノ酸残基の範囲、又は2分割した発光又は蛍光タンパク質のアミノ末端側断片が連結される範囲を示す。It is the figure which aligned the amino acid sequence of JHBP in the Lepidoptera insect. In the figure, BmJHBP stands for Bombyx mori JHBP, MsJHBP stands for Manduca sexta JHBP, HvJHBP stands for Heliothis virescens JHBP, and GmJHBP stands for Galleria mellonella JHBP. These JHBPs are all amino acid sequences of mature JHBP from which the amino terminal signal peptide has been cleaved. In the figure, the number at the top of the nuclear sequence indicates the position of each amino acid residue when the amino acid residue on the amino terminal side of mature JHBP is defined as position 1. In addition, when 4 types of JHBP are aligned, residues in which amino acid identity is found in 3 or more of the 4 types are shaded. Furthermore, the amino acid sequences of various JHBPs surrounded by a frame are the range of amino acid residues modified by the resonance energy donating substance or the resonance energy accepting substance, the resonance energy donating substance or the resonance energy accepting substance in the JH sensor of the present application. Is a range of amino acid residues to which is linked, or a range to which amino-terminal fragments of luminescent or fluorescent proteins divided in two are linked. JHセンサー構築用のクローニングベクターを示す。AはmTFPmVenus_pRSET-A(Kpn)_ver1.2のプラスミドマップ、また、BはmTFPmVenus_pRSET-A(RV)_ver1.2のプラスミドマップである。A cloning vector for constructing a JH sensor is shown. A is a plasmid map of mTFPmVenus_pRSET-A (Kpn) _ver1.2, and B is a plasmid map of mTFPmVenus_pRSET-A (RV) _ver1.2. 実施例1で構築した各FRET-JHBPコンストラクトの模式図を示す。FRET-JHBP-TypeAが本発明のJHセンサーの構成を有するコンストラクトである。The schematic diagram of each FRET-JHBP construct constructed in Example 1 is shown. FRET-JHBP-TypeA is a construct having the configuration of the JH sensor of the present invention. 実施例1で構築した各FRET-JHBPコンストラクトによるJH存在下及び非存在下でのFRETの有無を示す図である。AはFRET-JHBP-TypeAを、BはFRET-JHBP-TypeBを、そしてCはFRET-JHBP-TypeCを、FRET-JHBPコンストラクトとして使用した時の結果である。It is a figure which shows the presence or absence of FRET in the presence and absence of JH by each FRET-JHBP construct constructed in Example 1. A is the result of using FRET-JHBP-TypeA, B is FRET-JHBP-TypeB, and C is FRET-JHBP-TypeC as a FRET-JHBP construct. FRET-JHBP-TypeAd5をJHセンサーとして用いたときの各種JH又はJH類似体存在下におけるFRETの経時変化を示す図である。図中、「met. acid」はメトプレン酸を、また「MeFa」はファルネセン酸メチル(MF)を示す。It is a figure which shows a time-dependent change of FRET in the presence of various JH or JH analog when FRET-JHBP-TypeAd5 is used as a JH sensor. In the figure, “met. Acid” represents metoprenic acid, and “MeFa” represents methyl farnesate (MF). FRET-JHBP-TypeAd5をJHセンサーとして用いたときの各種JH又はJH類似体の濃度とFRETの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the density | concentration of various JH or a JH analog when FRET-JHBP-TypeAd5 is used as a JH sensor, and FRET.

以下で本発明の各態様について具体的に説明をする。
1.幼若ホルモンセンサー
1−1.概要
本発明の第1の態様は、幼若ホルモンセンサー(JHセンサー)である。本態様のJHセンサーは、幼若ホルモンの結合によるチョウ目昆虫由来の幼若ホルモン結合タンパク質(JHBP)の立体構造変化を利用したバイオセンサーであり、FRETの共鳴エネルギー移動の原理に基づいて、又は蛍光又は発光タンパク質の再構築に基づいて、節足動物のJHをインビトロ及びインビボにおいて高感度に検出及び定量することを特徴とする。
Each embodiment of the present invention will be specifically described below.
1. Juvenile hormone sensor 1-1. Outline | summary The 1st aspect of this invention is a juvenile hormone sensor (JH sensor). The JH sensor of this embodiment is a biosensor that utilizes the three-dimensional structure change of juvenile hormone-binding protein (JHBP) derived from Lepidoptera by binding of juvenile hormone, based on the principle of resonance energy transfer of FRET, or It is characterized by sensitive detection and quantification of arthropod JH in vitro and in vivo based on the reconstruction of fluorescent or luminescent proteins.

1−2.構成
本発明のJHセンサーは、(1)チョウ目昆虫由来のJHBPの異なる2つの特定の位置のアミノ酸残基に、共鳴エネルギー移動を生じ得る共鳴エネルギー供与型物質及び共鳴エネルギー受容型物質を修飾してなる修飾タンパク質、又は、(2)チョウ目昆虫由来のJHBPの異なる2つの特定の位置に共鳴エネルギー供与型物質及び共鳴エネルギー受容型物質を連結してなる融合ポリペプチド、あるいは(3)チョウ目昆虫由来のJHBPの異なる2つの特定の位置に、2分割した発光又は蛍光タンパク質断片のアミノ末端側断片とカルボキシル末端側断片をそれぞれ連結してなる融合ポリペプチド、で構成される。
1-2. Constitution The JH sensor of the present invention is (1) a modification of a resonance energy donating substance and a resonance energy accepting substance capable of causing resonance energy transfer to amino acid residues at two different specific positions of JHBP derived from Lepidoptera insects. Or (2) a fusion polypeptide obtained by linking a resonance energy donating substance and a resonance energy accepting substance to two different positions of JHBP derived from Lepidoptera, or (3) Lepidoptera It consists of a fusion polypeptide formed by linking an amino-terminal fragment and a carboxyl-terminal fragment of a luminescent or fluorescent protein fragment divided into two at two different specific positions of insect-derived JHBP.

本明細書において「節足動物」とは、分類学上の節足動物門(Arthropoda)に属する生物種である。節足動物は、キチン質からなる外骨格で覆われた複数の体節で構成され、脱皮によって成長することを特徴とする。節足動物には、例えば、昆虫綱(Insecta)に属する生物(昆虫)、甲殻綱(Crustacea)に属する生物(甲殻生物)、蛛形綱(Arachnida)に属する生物(蛛形綱生物)等が含まれる。昆虫には、チョウ目(Lepidoptera)生物、甲虫目(Coleoptera)生物、ハエ目(Diptera)生物、ハチ目(Hymenoptera)生物、カメムシ目(Hemiptera)生物、バッタ目(Orthoptera)生物等が含まれる。甲殻生物は、エビ目(Decapoda)生物等が含まれる。また、蛛形綱生物には、ダニ目(Acari)生物、クモ目(Araneae)生物、サソリ目(Scorpionida)生物等が含まれる。   In the present specification, the “arthropod” is a species belonging to the taxonomic arthropoda (Arthropoda). An arthropod is composed of a plurality of somites covered with an exoskeleton made of chitin, and is characterized by growing by molting. Arthropods include, for example, organisms (insects) belonging to the insect class (Insecta), organisms (crustacean organisms) belonging to the crustacea (Crustacea), organisms belonging to the arachnid class (Arachnida), etc. included. Insects include Lepidoptera organisms, Coleoptera organisms, Diptera organisms, Hymenoptera organisms, Hemiptera organisms, Orthoptera organisms, and the like. Crustaceans include shrimp (Decapoda) organisms and the like. The arachnid organisms include Acari organisms, Araneae organisms, and Scorpionida organisms.

本明細書において「幼若ホルモン(JH):Juvenile Hormone」とは、本発明のJHセンサーの主たる検出及び定量の対象となる物質である。JHは、セスキテルペノイド骨格を有する化合物であり、節足動物の胚発生、脱皮・変態の制御、生殖、休眠、寿命等の卵から成体に至る全てのステージの生理現象に関与するホルモンとして機能する。一般には昆虫におけるJHが良く知られているが、本明細書におけるJHは、昆虫における狭義のJHのみならず、節足動物において上記生理現象に関与するセスキテルペノイド誘導体を含む広義のJHを示す概念である。したがって、甲殻生物におけるファルネセン酸メチル(Methyl farnesoate:MF)等も本明細書におけるJHに包含される。また、昆虫におけるJHには、JH I、4-メチルJH I、JH II、JH III、JHB3、及びJHSB3が知られているが、いずれのJHも後述するJHBPに結合し得ることから本発明のJHセンサーの対象となり得る。   In the present specification, “juvenile hormone (JH): Juvenile Hormone” is a substance that is the main target of detection and quantification of the JH sensor of the present invention. JH is a compound having a sesquiterpenoid skeleton, and functions as a hormone involved in all stages of physiological phenomena from egg to adult, such as control of embryonic development, molting / metamorphosis, reproduction, dormancy, and longevity of arthropods . In general, JH in insects is well known, but JH in this specification is not only a narrow definition of JH in insects, but also a concept that indicates JH in a broad sense including sesquiterpenoid derivatives involved in the above physiological phenomena in arthropods It is. Therefore, methyl farnesoate (MF) and the like in crustaceans are also included in JH in this specification. In addition, JH I, 4-methyl JH I, JH II, JH III, JHB3, and JHSB3 are known as JH in insects, and since any JH can bind to JHBP described later, Can be a target for JH sensors.

JHは、昆虫では頭部後端部のアラタ体(corpora-allata:CA)と呼ばれる腺組織内で生合成され、血液中に分泌される。前述のようにJHは、水に対して難溶性の化合物であることから、JHが血液を介して標的細胞に到達するには輸送タンパク質が必要となる。   In insects, JH is biosynthesized in glandular tissue called corpora-allata (CA) at the rear end of the head and secreted into the blood. As described above, since JH is a compound that is hardly soluble in water, a transport protein is required for JH to reach target cells via blood.

本明細書において「幼若ホルモン結合タンパク質(JHBP):Juvenile Hormone Binding Protein」とは、血中に分泌されたJHと結合し、JHを標的器官まで運搬する、チョウ目昆虫に存在する輸送タンパク質である。JHBPは、図1に示すように、分子内にJH結合ポケットを持つ。JH結合前には、このJH結合ポケットの分子扉が開かれた状態(図1A)となっており、JHの結合によりその分子扉を閉じて分子内にJHを格納した状態(図1B)となる(Suzuki et al. 2011、前述)。JHBPは、JHの分解酵素等からの保護、血中輸送、及び貯蔵を調節することにより、チョウ目昆虫の正常な発生及び生育を制御している。   In this specification, “juvenile hormone binding protein (JHBP): Juvenile Hormone Binding Protein” is a transport protein present in Lepidoptera that binds to JH secreted in the blood and transports JH to the target organ. is there. As shown in FIG. 1, JHBP has a JH binding pocket in the molecule. Before JH binding, the molecular door of this JH binding pocket is open (Fig. 1A), and the molecular door is closed by JH binding and JH is stored in the molecule (Fig. 1B). (Suzuki et al. 2011, supra). JHBP controls the normal development and growth of Lepidoptera insects by regulating the protection of JH from degrading enzymes, blood transport, and storage.

JHBPは、アミノ末端側にシグナルペプチド(シグナル配列)を有する全長230〜260アミノ酸からなるJHBP前駆体として発現する。その後、細胞内輸送を経て、シグナルペプチドが切断、除去され、切端(truncated)アミノ酸配列からなる成熟型JHBP(分泌型JHBP)となり、細胞外に分泌される。JHBP前駆体の具体例としては、配列番号1で示すアミノ酸配列からなるカイコ(Bombyx mori)のJHBP前駆体が挙げられる。全長243アミノ酸からなるカイコJHBP前駆体では、開始メチオニンを含むアミノ末端から18アミノ酸残基がシグナルペプチドに相当する。したがって、カイコの成熟型JHBPは、前記シグナルペプチドを除いた配列番号2で示すアミノ酸配列(225アミノ酸)からなる。なお、本明細書では、特に断りのない限りJHBPと記載した場合にはシグナルペプチドが除去された「成熟型JHBP」を意味し、シグナルペプチドを含むJHBPは「JHBP前駆体」と表記する。   JHBP is expressed as a JHBP precursor consisting of a total length of 230 to 260 amino acids having a signal peptide (signal sequence) on the amino terminal side. Thereafter, through intracellular transport, the signal peptide is cleaved and removed to form a mature JHBP (secreted JHBP) consisting of a truncated amino acid sequence and secreted outside the cell. Specific examples of the JHBP precursor include a silkworm (Bombyx mori) JHBP precursor consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1. In the silkworm JHBP precursor consisting of 243 amino acids in total length, 18 amino acid residues from the amino terminus including the initiation methionine correspond to the signal peptide. Accordingly, the mature JHBP of silkworm consists of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 (225 amino acids) excluding the signal peptide. In this specification, unless otherwise specified, when JHBP is indicated, it means “mature JHBP” from which the signal peptide has been removed, and JHBP containing the signal peptide is referred to as “JHBP precursor”.

本明細書において「共鳴エネルギー供与型物質」(本明細書では、しばしば「ドナー型物質」と表記する)及び「共鳴エネルギー受容型物質」(本明細書では、しばしば「アクセプター型物質」と表記する)とは、両物質間で共鳴エネルギー移動を生じ得る2種1組からなる物質をいう。   In this specification, “resonance energy donating substance” (herein often referred to as “donor type substance”) and “resonance energy accepting type substance” (herein often referred to as “acceptor type substance”). ) Means a substance consisting of two types and one set that can cause resonance energy transfer between both substances.

「共鳴エネルギー移動」とは、ドナー型物質とアクセプター型物質が物理的近傍に位置するときに、ドナー型物質で生じた蛍光又は発光等の励起エネルギーがアクセプター型物質に移動するFRET(Forster resonance energy transfer又はFluorescence resonance energy transfer)と呼ばれる現象をいう。FRETでは、ドナー型物質の発光又は蛍光スペクトルとアクセプター型物質の吸収スペクトルが一部重複する関係にある。本明細書において、FRETは、ドナー型物質の励起エネルギーによってアクセプター型物質が増感反応を生じ、アクセプター型物質が蛍光又は発光等を発する輻射反応のみならず、ドナー型物質の励起エネルギーがアクセプター型物質に移動するもののアクセプター型物質が蛍光又は発光等を発することない非輻射的反応(いわゆる消光反応)も含むものとする。後者の場合、励起エネルギーの移動によりドナー型物質からの蛍光や発光も消失することから、結果的にアクセプター型物質は、ドナー型物質に対して消光剤(クエンチャー)として機能する。   "Resonance energy transfer" is a FRET (Forster resonance energy) in which excitation energy such as fluorescence or luminescence generated in a donor-type material is transferred to the acceptor-type material when the donor-type material and the acceptor-type material are located in the physical vicinity. Transfer or Fluorescence resonance energy transfer). In FRET, the emission or fluorescence spectrum of the donor-type substance and the absorption spectrum of the acceptor-type substance partially overlap. In this specification, FRET is not only a radiation reaction in which an acceptor-type substance generates a sensitization reaction by the excitation energy of a donor-type substance, and the acceptor-type substance emits fluorescence or light emission, but the excitation energy of the donor-type substance is an acceptor type. It also includes a non-radiative reaction (so-called quenching reaction) in which the acceptor type substance does not emit fluorescence or luminescence, although it moves to the substance. In the latter case, fluorescence and light emission from the donor-type substance disappear due to the transfer of excitation energy, and as a result, the acceptor-type substance functions as a quencher for the donor-type substance.

ドナー型物質とアクセプター型物質は、上記のように、原則としてそれ自身がFRET現象を生じ得る物質である。ただし、本明細書では、それ自身はFRET現象を生じ得る物質ではないが、FRET現象を生じ得る物質を担持し得る物質を含むものとする。ここでいう「担持」とは、付加又は修飾をいう。FRET現象を生じ得る物質を担持可能な物質として、例えば、アミノ酸(天然アミノ酸、非天然アミノ酸を含む)が挙げられる。例えば、JHBPのアミノ酸配列において、後述する特定の位置のアミノ酸残基間及びC末端アミノ酸残基に、JHBPのアミノ酸配列とは無関係のアミノ酸を連結し、本発明のJHセンサー合成時又は合成後に、該アミノ酸にFRET現象を生じ得る物質、すなわち蛍光色素分子や発光分子等を担持させることで、該アミノ酸は、結果的にドナー型物質とアクセプター型物質となり得る。   As described above, the donor-type substance and the acceptor-type substance are substances that can cause the FRET phenomenon in principle. However, in the present specification, the substance itself is not a substance that can cause the FRET phenomenon, but includes a substance that can carry a substance that can cause the FRET phenomenon. As used herein, “supporting” refers to addition or modification. Examples of the substance capable of supporting a substance capable of causing the FRET phenomenon include amino acids (including natural amino acids and non-natural amino acids). For example, in the amino acid sequence of JHBP, an amino acid irrelevant to the amino acid sequence of JHBP is linked between the amino acid residues at the specific positions described later and the C-terminal amino acid residue, and during or after the synthesis of the JH sensor of the present invention, By supporting a substance capable of causing the FRET phenomenon on the amino acid, that is, a fluorescent dye molecule, a luminescent molecule, or the like, the amino acid can eventually become a donor-type substance and an acceptor-type substance.

ドナー物質及びアクセプター物質は、FRET現象を生じ得る物質であれば特に限定はしない。例えば、蛍光色素分子若しくは発光分子、及び共鳴エネルギー供与型若しくは受容型ペプチド等が挙げられる。   The donor substance and the acceptor substance are not particularly limited as long as they can cause the FRET phenomenon. Examples thereof include fluorescent dye molecules or luminescent molecules, and resonance energy donating or accepting peptides.

ドナー型物質及びアクセプター型物質としての蛍光色素分子若しくは発光分子は、上記性質を有する関係にあれば特に限定はしない。FRETの効率は、ドナー型物質及びアクセプター型物質の発光又は蛍光スペクトルの重なりの大きさ、距離、及び角度により左右されることから、公知の蛍光色素分子又は発光分子の励起スペクトル、及び発光又は蛍光スペクトルに基づいて、2つの物質のスペクトルの重なりを勘案しながら適宜定めればよい。例えば、FITC又はFAMをドナー型物質とし、TRITC、Rhodamin又はTAMURAをアクセプター型物質とする組み合わせや、Cy3、Rhodamine又はTAMURAをドナー型物質とし、Cy5をアクセプター型物質とする組み合わせが挙げられる。そのほかにもEDANS又は6-FAMをドナー型物質とし、クエンチャーであるDABCYLをアクセプター型物質とする組み合わせが挙げられる。   The fluorescent dye molecule or the light emitting molecule as the donor-type substance and the acceptor-type substance is not particularly limited as long as it has the above properties. The efficiency of FRET depends on the size, distance, and angle of the overlap of the emission or fluorescence spectrum of the donor-type substance and the acceptor-type substance, so that the excitation spectrum of the known fluorescent dye molecule or luminescent molecule, and the emission or fluorescence Based on the spectrum, it may be determined as appropriate while taking into account the overlap of the spectra of the two substances. For example, a combination using FITC or FAM as a donor-type substance and TRITC, Rhodamin or TAMURA as an acceptor-type substance, or a combination using Cy3, Rhodamine or TAMURA as a donor-type substance and Cy5 as an acceptor-type substance can be mentioned. In addition, there is a combination in which EDANS or 6-FAM is used as a donor-type substance and a quencher DABCYL is used as an acceptor-type substance.

本明細書において「共鳴エネルギー供与型ペプチド」(本明細書では、しばしば「ドナー型ペプチド」と表記する)及び「共鳴エネルギー受容型ペプチド」(本明細書では、しばしば「アクセプター型ペプチド」と表記する)とは、ペプチド間で共鳴エネルギー移動を生じ得る2種1組からなるペプチド、例えばタンパク質をいう。共鳴エネルギー移動の原理は、上述の通りである。ドナー型ペプチドで生じた蛍光又は発光等の励起エネルギーがアクセプター型ペプチドに移動するFRET現象で、ここでは、特に生物発光エネルギー移動(Bioluminescence resonance energy transfer:BRET)を含む。   In the present specification, “resonance energy donating peptide” (herein often referred to as “donor type peptide”) and “resonance energy accepting peptide” (herein often referred to as “acceptor type peptide”). ) Refers to a peptide consisting of a set of two species capable of causing resonance energy transfer between peptides, such as a protein. The principle of resonance energy transfer is as described above. This is a FRET phenomenon in which excitation energy such as fluorescence or luminescence generated by a donor-type peptide is transferred to an acceptor-type peptide, and particularly includes bioluminescence resonance energy transfer (BRET).

ドナー型ペプチドとアクセプター型ペプチドは、上記ドナー型物質及びアクセプター型物質と同様に、両ペプチドのスペクトルの重なりを勘案しながら適宜定めればよく、特に限定はしない。例えば、ドナー型タンパク質/アクセプター型タンパク質ペアとして、mTFP1/mVenus、CFP/YFP、GFP/mCherry、Clover GFP/mRuby、及びルシフェラーゼ/GFPが挙げられる。これらのタンパク質のアミノ酸配列情報は、当該分野では公知であり、NCBI(National Center for Biotechnology Information)のホームページにおけるProtein検索サイト(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein)等の検索サイトを利用することで、容易に入手することができる。例えば、mTFP1のアミノ酸配列であれば配列番号10で示されるアミノ酸配列、mVenusであれば配列番号12で示されるアミノ酸配列が挙げられる。   The donor-type peptide and the acceptor-type peptide may be appropriately determined in consideration of the spectrum overlap of both peptides, as in the case of the donor-type substance and the acceptor-type substance, and are not particularly limited. For example, donor protein / acceptor protein pairs include mTFP1 / mVenus, CFP / YFP, GFP / mCherry, Clover GFP / mRuby, and luciferase / GFP. The amino acid sequence information of these proteins is well known in the art, and searches such as the Protein search site (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein) on the NCBI (National Center for Biotechnology Information) homepage It can be easily obtained by using the site. For example, in the case of the amino acid sequence of mTFP1, the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 10 is exemplified, and in the case of mVenus, the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 12 is exemplified.

また、ペプチドどうしの組み合わせに限らず、ペプチドと蛍光色素分子若しくは発光分子との組み合わせ、ペプチドと消光剤との組み合わせ等であってもよい。   Further, the combination is not limited to peptides, and may be a combination of a peptide and a fluorescent dye molecule or a luminescent molecule, a combination of a peptide and a quencher, or the like.

「蛍光又は発光タンパク質の再構築」とは、2分割された発光又は蛍光タンパク質断片のそれぞれが、互いに物理的に接近すると、自己組織化によって再構築され、構造的補完によって発光又は蛍光放射能が回復することをいう。   “Reconstruction of fluorescent or photoprotein” means that when each of the two divided luminescent or fluorescent protein fragments is physically close to each other, it is reconstructed by self-assembly, and luminescent or fluorescent radioactivity is increased by structural complementation. It means to recover.

本明細書において「2分割された(した)発光又は蛍光タンパク質断片」(本明細書では、しばしば「2分割タンパク質断片」と表記する)とは、一つの発光タンパク質又は蛍光タンパク質をアミノ末端側領域(本明細書では、しばしば「N末側断片」と表記する)とカルボキシル末端側領域(本明細書では、しばしば「C末側断片」と表記する)の2つの領域に分割したポリペプチド断片である。発光タンパク質や蛍光タンパク質は特に限定はしない。例えば、蛍光タンパク質であればGFP等が、また発光タンパク質であればルシフェラーゼ等が利用できる。具体的な例としては、split GFPやsplit Renilla ルシフェラーゼ(Ozawa T. et al., 2001, Anal Chem., 73(11):2516-21)が挙げられる(Ozawa T. et al., 2006, Anal Chim Acta., 556(1):58-68)。また、特表2007−508841号に記載のスプリット蛍光タンパク質システムを利用することもできる。発光又は蛍光タンパク質を2分割するアミノ酸配列上の位置については、2分割によって発光又は蛍光が失われる位置であり、かつ2分割によって生じたN末側断片とC末側断片の物理的接近による構造的補完作用で発光又は蛍光の回復が可能な位置であれば、特に限定しない。   In this specification, “a luminescent or fluorescent protein fragment that has been divided into two parts” (in this specification, often referred to as “two-divided protein fragment”) refers to one luminescent protein or fluorescent protein in the amino-terminal region. A polypeptide fragment divided into two regions (often referred to as “N-terminal fragment” in this specification) and a carboxyl-terminal region (often referred to as “C-terminal fragment” in this specification). is there. The photoprotein and the fluorescent protein are not particularly limited. For example, GFP or the like can be used for a fluorescent protein, and luciferase or the like can be used for a luminescent protein. Specific examples include split GFP and split Renilla luciferase (Ozawa T. et al., 2001, Anal Chem., 73 (11): 2516-21) (Ozawa T. et al., 2006, Anal Chim Acta., 556 (1): 58-68). Moreover, the split fluorescent protein system described in Japanese translations of PCT publication No. 2007-508841 can also be utilized. Regarding the position on the amino acid sequence that divides the luminescent or fluorescent protein in two, it is the position where luminescence or fluorescence is lost by the two divisions, and the structure by physical proximity of the N-terminal fragment and C-terminal fragment generated by the two division The position is not particularly limited as long as it is a position where light emission or fluorescence can be recovered by the complementary operation.

本態様のJHセンサーは、JHBP前駆体の全長アミノ酸からシグナルペプチドが除去された切端(truncated)アミノ酸配列からなる成熟型JHBPを基本骨格とする。したがって、JHBPのアミノ末端に位置するアミノ酸残基は、開始メチオニンではない。このようなJHBPの具体例として、前述の配列番号2で示すアミノ酸配列からなるカイコJHBPの他、同じチョウ目昆虫に属する他種JHBP、例えば、配列番号4で示すタバコスズメガ(Manduca sexta)のJHBP、配列番号6で示すオオタバコガ(Heliothis virescens)のJHBP、及び配列番号8で示すハチノスツヅリガ(Galleria mellonella)のJHBPが挙げられるが、これらに限定されない。   The JH sensor of this embodiment is based on mature JHBP consisting of a truncated amino acid sequence obtained by removing a signal peptide from the full-length amino acid of a JHBP precursor. Thus, the amino acid residue located at the amino terminus of JHBP is not the initiating methionine. Specific examples of such JHBP include silkworm JHBP consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 above, and other species JHBP belonging to the same Lepidoptera insect, for example, JHBP of tobacco tin mega (Manduca sexta) shown in SEQ ID NO: 4. , JHBP of Heliothis virescens represented by SEQ ID NO: 6, and JHBP of Galleria mellonella represented by SEQ ID NO: 8, but are not limited thereto.

また、JHBPは、チョウ目昆虫における各種の野生型JHBPのアミノ酸配列において1若しくは複数個のアミノ酸残基が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなる変異型JHBP、又はチョウ目昆虫の各種の野生型JHBPのアミノ酸配列に対して90%以上、93%以上、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上、又は99%以上のアミノ酸同一性を有するアミノ酸配列からなる変異型JHBPであってもよい。本明細書において「複数個」とは、例えば、2〜20個、2〜15個、2〜10個、2〜7個、2〜5個、2〜4個又は2〜3個をいう。「アミノ酸同一性」とは、二つのアミノ酸配列を整列(アラインメント)し、必要に応じていずれかのアミノ酸配列にギャップを導入して、両者のアミノ酸一致度が最も高くなるようにしたときの、野生型JHBPのアミノ酸残基数に対する同一アミノ酸残基の割合(%)をいう。アミノ酸同一性は、BLASTやFASTAによるタンパク質の検索システムを用いて算出することができる(Karlin,S.et al., 1993, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 90: 5873-5877;Altschul,S.F.et al., 1990, J. Mol. Biol., 215: 403-410;Pearson,W.R.et al., 1988, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 85: 2444-2448)。前記変異型JHBPは、実質的に野生型JHBPと同一の性質を保持している。したがって、変異型JHBPのアミノ酸配列における変異アミノ酸残基や変異位置は、JHBPの立体構造やJH結合能に影響を及ぼさない性質又は位置であることが望ましい。例えば、前記アミノ酸置換であれば、電荷、側鎖、極性、芳香族性等の性質の類似する保存的アミノ酸内での置換が望ましい。具体的には、塩基性アミノ酸(アルギニン、リジン、ヒスチジン)内、酸性アミノ酸(アスパラギン酸、グルタミン酸)内、無電荷極性アミノ酸(グリシン、アスパラギン、グルタミン、セリン、トレオニン、システイン、チロシン)内、無極性アミノ酸(ロイシン、イソロイシン、アラニン、バリン、プロリン、フェニルアラニン、トリプトファン、メチオニン)内、分枝鎖アミノ酸(ロイシン、バリン、イソロイシン)内、又は芳香族アミノ酸(フェニルアラニン、チロシン、トリプトファン、ヒスチジン)内でのアミノ酸置換が挙げられる。また、前記アミノ酸欠失や付加であれば、野生型JHBPの立体構造やJH結合能を破壊しない位置とする。例えば、配列番号2において、173〜186位が該当する。当該位置は、図1で示すJHBPの立体構造において、JH結合ポケットを形成するJH結合部位が存在するJHBPの上部領域とは逆側のJHBPの下部領域に相当する。   In addition, JHBP is a mutant JHBP consisting of an amino acid sequence in which one or more amino acid residues are deleted, substituted or added in the amino acid sequences of various wild-type JHBPs in Lepidoptera insects, or various types of Lepidoptera insects. Variant JHBP consisting of an amino acid sequence having 90% or more, 93% or more, 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% or more, or 99% or more amino acid identity to the amino acid sequence of wild-type JHBP It may be. In the present specification, the term “plurality” means, for example, 2 to 20, 2 to 15, 2 to 10, 2 to 7, 2 to 5, 2 to 4, or 2 to 3. “Amino acid identity” refers to the alignment of two amino acid sequences (alignment) and introducing a gap in one of the amino acid sequences as necessary so that the amino acid identity between the two is the highest. The ratio (%) of the same amino acid residue to the number of amino acid residues of wild-type JHBP. Amino acid identity can be calculated using a protein search system by BLAST or FASTA (Karlin, S. et al., 1993, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 90: 5873-5877; Altschul, S. F. et al., 1990, J. Mol. Biol., 215: 403-410; Pearson, WR et al., 1988, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 85: 2444-2448 ). The mutant JHBP has substantially the same properties as wild-type JHBP. Therefore, it is desirable that the mutated amino acid residue and mutation position in the amino acid sequence of the mutant JHBP have properties or positions that do not affect the three-dimensional structure of JHBP and JH binding ability. For example, in the case of the amino acid substitution, substitution within a conservative amino acid having similar properties such as charge, side chain, polarity and aromaticity is desirable. Specifically, in basic amino acids (arginine, lysine, histidine), in acidic amino acids (aspartic acid, glutamic acid), in non-polar polar amino acids (glycine, asparagine, glutamine, serine, threonine, cysteine, tyrosine), nonpolar Amino acids within amino acids (leucine, isoleucine, alanine, valine, proline, phenylalanine, tryptophan, methionine), branched chain amino acids (leucine, valine, isoleucine), or aromatic amino acids (phenylalanine, tyrosine, tryptophan, histidine) Substitution may be mentioned. Moreover, if it is the said amino acid deletion or addition, it will be set as the position which does not destroy the three-dimensional structure and JH binding ability of wild type JHBP. For example, in SEQ ID NO: 2, positions 173 to 186 correspond. This position corresponds to the lower region of JHBP opposite to the upper region of JHBP in which the JH binding site forming the JH binding pocket is present in the three-dimensional structure of JHBP shown in FIG.

本発明のJHセンサーを構成するJHBPは、図2に示すように、チョウ目昆虫種間での保存性がアミノ酸相同性で40〜50%程度であり、比較的低い。しかし、立体構造及びJHを認識するアミノ酸残基は互いに近似する。したがって、JHBPの異種オルソログの同定は、後述する既知JHBPとのアミノ酸配列の種間保存性のみに基づくのではなく、該アミノ酸配列から予測される立体構造が既知JHBPの立体構造と類似している点を考慮して判断される。   As shown in FIG. 2, JHBP constituting the JH sensor of the present invention has a relatively low conservation of amino acid homology between Lepidoptera insect species of about 40 to 50%. However, the three-dimensional structure and amino acid residues that recognize JH are close to each other. Therefore, the identification of heterologous orthologues of JHBP is not based solely on interspecies conservation of amino acid sequences with known JHBPs described below, but the three-dimensional structure predicted from the amino acid sequences is similar to the three-dimensional structure of known JHBPs. Judgment is made in consideration of points.

本明細書において「JHBPの特定の位置」とは、(1)ドナー型物質及びアクセプター型物質を修飾させるJHBPのアミノ酸配列上の特定のアミノ酸残基の位置、(2)ドナー型物質及びアクセプター型物質を連結するJHBPのアミノ酸配列上の特定の位置、又は(3)N末側断片及びC末側断片を連結するJHBPのアミノ酸配列上の特定の位置をいう。(1)では、JHBPのアミノ酸配列に改変は生じないが、(2)及び(3)の場合には、JHBPのアミノ酸配列に改変が生じる。JHの結合によるJHBPの立体構造変化をFRETの原理や蛍光タンパク質等の再構築に基づいて検出するためには、JHのJHBPへの結合を阻害せず、かつJHBPの立体構造変化によってFRETを生じる位置、又は構造的補完を生じる位置にドナー型物質及びアクセプター型物質を修飾又は連結するか、あるいはN末端側断片及びC末端側断片を連結しなければならない。したがって、上記JHBPの特定の位置は、本発明のJHセンサーにおいて最も重要な特徴である。以下、前記(1)〜(3)のそれぞれの場合について具体的に説明をする。   In this specification, “specific position of JHBP” means (1) the position of a specific amino acid residue on the amino acid sequence of JHBP that modifies the donor-type substance and acceptor-type substance, and (2) the donor-type substance and acceptor-type. It refers to a specific position on the amino acid sequence of JHBP that links the substances, or (3) a specific position on the amino acid sequence of JHBP that links the N-terminal fragment and the C-terminal fragment. In (1), the amino acid sequence of JHBP is not altered, but in the cases of (2) and (3), the amino acid sequence of JHBP is altered. In order to detect the three-dimensional structural change of JHBP due to JH binding based on the FRET principle or the reconstruction of fluorescent proteins, etc., JH binding to JHBP is not inhibited, and FH is generated by the three-dimensional structural change of JHBP. The donor-type and acceptor-type substances must be modified or linked to positions, or positions that cause structural complementation, or N-terminal and C-terminal fragments must be linked. Therefore, the specific position of the JHBP is the most important feature in the JH sensor of the present invention. Hereinafter, each of the cases (1) to (3) will be specifically described.

(1)JHBPのアミノ酸配列上の特定のアミノ酸残基をドナー型物質及びアクセプター型物質で修飾する場合
成熟型JHBPのアミノ末端のアミノ酸残基を1位としたときに、10〜15位のいずれか一のアミノ酸残基、及びカルボキシル末端のアミノ酸残基がJHBPの特定の位置に該当する。
(1) When a specific amino acid residue on the amino acid sequence of JHBP is modified with a donor-type substance and an acceptor-type substance When the amino terminal amino acid residue of mature JHBP is defined as position 1, any of positions 10-15 This single amino acid residue and the amino acid residue at the carboxyl terminal correspond to a specific position of JHBP.

本明細書において「10〜15位の範囲内のいずれか一のアミノ酸残基」のうち、修飾可能なアミノ酸残基であればJHBPの特定の位置はいずれの位置であってもよい。ここで「修飾可能なアミノ酸残基」には、例えば、Cys残基、Lys残基、Tyr残基、Trp残基、His残基等が含まれる。その他、Click反応で修飾しやすいようにデザインした非天然アミノ酸をドナー型物質又はアクセプター型物質としてJHBPの特定の位置に連結してもよい。ドナー型物質やアクセプター型物質を所定のアミノ酸残基に修飾する方法は、特に限定されず、公知の方法を用いればよい。例えば、Bioconjugation法、Bioorthogonal反応法、アフィニティラベル化後修飾(Post-affinity labeling modification (P-ALM)/ Affinity-based labeling)法が挙げられる。   In the present specification, among the “any one amino acid residue within the range of positions 10 to 15”, the specific position of JHBP may be any position as long as it is a modifiable amino acid residue. Here, “modifiable amino acid residues” include, for example, Cys residues, Lys residues, Tyr residues, Trp residues, His residues and the like. In addition, a non-natural amino acid designed to be easily modified by the Click reaction may be linked to a specific position of JHBP as a donor-type substance or an acceptor-type substance. The method for modifying the donor-type substance or the acceptor-type substance with a predetermined amino acid residue is not particularly limited, and a known method may be used. Examples thereof include a bioconjugation method, a bioorthogonal reaction method, and a post-affinity labeling modification (P-ALM) / affinity-based labeling method.

本発明のJHセンサーがドナー型物質及びアクセプター型物質で修飾される場合、各物質の修飾順序は問わない。例えば、ドナー型物質がJHBPの10〜15位の範囲内のいずれか一のアミノ酸残基を修飾していてもよいし、JHBPのカルボキシル末端のアミノ酸残基を修飾していてもよい。ドナー型物質の修飾位置が決まれば、残った他方の位置のアミノ酸残基が必然的にアクセプター型物質で修飾されることになる。   When the JH sensor of the present invention is modified with a donor-type substance and an acceptor-type substance, the modification order of each substance is not limited. For example, the donor-type substance may be modified with any one amino acid residue within the range of positions 10 to 15 of JHBP, or the amino acid residue at the carboxyl terminal of JHBP may be modified. Once the modification position of the donor-type substance is determined, the remaining amino acid residue at the other position is necessarily modified with the acceptor-type substance.

(2)JHBPのアミノ酸配列上の特定の位置にドナー型物質及びアクセプター型物質を連結する場合
成熟型JHBPのアミノ末端のアミノ酸残基を1位としたときに、10〜15位の範囲内の連続する2つのアミノ酸残基間、及びJHBPのカルボキシル末端がJHBPの特定の位置に該当する。
(2) When a donor-type substance and an acceptor-type substance are linked to a specific position on the amino acid sequence of JHBP When the amino terminal amino acid residue of mature JHBP is defined as position 1, it is within the range of positions 10-15. Between two consecutive amino acid residues and the carboxyl terminus of JHBP correspond to a specific position of JHBP.

本明細書において「10〜15位の範囲内の連続する2つのアミノ酸残基間」は、具体的には、10位と11位(「10位/11位」と表記する;以下同様)間、11位/12位間、12位/13位間、13位/14位間、及び14位/15位間が該当する。好ましくは11位/12位間である。例えば、配列番号2で示すアミノ酸配列からなるカイコJHBPの場合であれば、10位のリジン/11位のロイシン(「K10/L11」と表記する;以下同様)間、L11/G12間、G12/D13間、D13/M14間、及びM14/Q15間であり、好適にはL11/G12間である。   In the present specification, “between two consecutive amino acid residues within the range of positions 10 to 15” specifically refers to the position between positions 10 and 11 (referred to as “position 10/11”; the same applies hereinafter). , 11th / 12th place, 12th / 13th place, 13th / 14th place, and 14th / 15th place. Preferably between 11th and 12th. For example, in the case of silkworm JHBP consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, lysine at position 10 / leucine at position 11 (denoted as “K10 / L11”; hereinafter the same), between L11 / G12, G12 / Between D13, between D13 / M14, and between M14 / Q15, preferably between L11 / G12.

ドナー型物質とアクセプター型物質の連結順序は問わない。例えば、ドナー型物質がJHBPの10〜15位の範囲内の連続する2つのアミノ酸残基間に連結されていてもよいし、JHBPのカルボキシル末端に連結されていてもよい。ドナー型物質の連結位置が決まれば、残った位置にアクセプター型物質が連結されることになる。   There is no limitation on the order of connection between the donor type material and the acceptor type material. For example, the donor-type substance may be linked between two consecutive amino acid residues within the range of positions 10 to 15 of JHBP, or may be linked to the carboxyl terminus of JHBP. If the connection position of the donor material is determined, the acceptor material is connected to the remaining position.

(3)JHセンサーが2分割タンパク質断片のN末側断片及びC末側断片を含む場合
(2)と同様に、成熟型JHBPのアミノ末端のアミノ酸残基を1位としたときに、10〜15位の範囲内の連続する2つのアミノ酸残基間、及びJHBPのカルボキシル末端がJHBPの特定の位置に該当する。
(3) When the JH sensor contains an N-terminal fragment and a C-terminal fragment of a bipartite protein fragment, as in (2), when the amino terminal amino acid residue of mature JHBP is defined as position 1, Between two consecutive amino acid residues within the range of position 15 and the carboxyl terminus of JHBP correspond to a specific position of JHBP.

上記(1)及び(2)と異なり、N末側断片とC末側断片の連結順序は、定まっており、N末側断片はJHBPの10〜15位の範囲内の連続する2つのアミノ酸残基間に連結し、C末側断片はJHBPのカルボキシル末端に連結しなければならない。   Unlike (1) and (2) above, the linking order of the N-terminal fragment and the C-terminal fragment is fixed, and the N-terminal fragment is a residue of two consecutive amino acids within the range of positions 10-15 of JHBP. Linked between groups, the C-terminal fragment must be linked to the carboxyl terminus of JHBP.

1−3.効果
本発明のJHセンサーは、JHに対して高い特異性を有することから、JHを高感度に検出及び定量することができる。特に甲殻生物のJHであるMFは、エポキシ環を持たないためイオン化し難く、質量分析による定量は極めて困難であったが、本発明のJHセンサーによれば、微量MFの高感度検出や定量化も可能となる。
1-3. Effect Since the JH sensor of the present invention has high specificity for JH, JH can be detected and quantified with high sensitivity. In particular, MF, which is JH of the crustacean organism, is difficult to ionize because it does not have an epoxy ring, and quantification by mass spectrometry was extremely difficult, but according to the JH sensor of the present invention, highly sensitive detection and quantification of trace amounts of MF Is also possible.

本発明のJHセンサーは、生体内のJHを10-8濃度レベルで細胞や組織を破壊することなく検出することができる。 The JH sensor of the present invention can detect in vivo JH at a 10 −8 concentration level without destroying cells or tissues.

本発明のJHセンサーは、新規JH類似体等の開発におけるハイスループットリガンドスクリーニングを可能にすることができる。   The JH sensor of the present invention can enable high-throughput ligand screening in the development of novel JH analogs and the like.

本発明のJHセンサーは、JHを発現する節足動物綱のあらゆる生物種のみならず、JHのない微生物、植物、脊椎動物等に適用することができる。それによって、生体内におけるJHの移行メカニズムや代謝メカニズムの研究が可能となる。   The JH sensor of the present invention can be applied not only to any species of arthropods that express JH, but also to microorganisms, plants, vertebrates and the like that do not have JH. This makes it possible to study the mechanism of JH translocation and metabolism in vivo.

2.幼若ホルモンセンサーをコードするDNA
2−1.概要
本発明の第2の態様は、第1態様のJHセンサーをコードするDNA(本明細書では、しばしば「JHセンサーDNA」と表記する)である。本態様のJHセンサーDNAは、第1態様のJHセンサーにおいて、該センサーがドナー型ペプチド及びアクセプター型ペプチドを含むJHBPの融合ポリペプチドの場合に該当する。
2. DNA encoding juvenile hormone sensor
2-1. Overview The second aspect of the present invention is DNA encoding the JH sensor of the first aspect (often referred to herein as “JH sensor DNA”). The JH sensor DNA of this embodiment corresponds to the JH sensor of the first embodiment, in which the sensor is a JHBP fusion polypeptide containing a donor peptide and an acceptor peptide.

2−2.構成
JHセンサーDNAにおいて、JHBPをコードするDNA(本明細書では、しばしば「JHBP遺伝子」と表記する)の塩基配列には、配列番号2で示すアミノ酸配列からなるカイコJHBPをコードするJHBP遺伝子、具体的には、例えば、配列番号3で示す塩基配列からなるカイコJHBP遺伝子、配列番号4で示すアミノ酸配列からなるタバコスズメガJHBPをコードするJHBP遺伝子、具体的には、例えば、配列番号5で示す塩基配列からなるタバコスズメガJHBP遺伝子、配列番号6で示すアミノ酸配列からなるオオタバコガJHBPをコードするJHBP遺伝子、具体的には、例えば、配列番号7で示す塩基配列からなるオオタバコガJHBP遺伝子、そして配列番号8で示すアミノ酸配列からなるハチノスツヅリガJHBPをコードするJHBP遺伝子、具体的には、例えば、配列番号9で示す塩基配列からなるハチノスツヅリガJHBP遺伝子が挙げられる。JHBP遺伝子は、上記の野生型JHBP遺伝子の他にも第1態様に記載した各生物種の変異型JHBPをコードする変異型JHBP遺伝子であってもよい。
2-2. Constitution
In the JH sensor DNA, the base sequence of DNA encoding JHBP (often referred to as “JHBP gene” in this specification) includes a JHBP gene encoding silkworm JHBP consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, specifically For example, the silkworm JHBP gene consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 3, the JHBP gene encoding tobacco tin mega JHBP consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4, specifically, for example, the base sequence shown in SEQ ID NO: 5 Tobacco tin mega JHBP gene consisting of: JHBP gene encoding the tobacco tobacco JHBP consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6, specifically, eg, the tobacco tobacco JHBP gene consisting of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 7, and shown in SEQ ID NO: 8 JHBP gene coding for Hachinotsu Riga JHBP consisting of an amino acid sequence, specifically, for example, the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 9 Ranaru Hachinosutsudzuriga JHBP gene, and the like. The JHBP gene may be a mutant JHBP gene encoding the mutant JHBP of each species described in the first embodiment, in addition to the wild-type JHBP gene.

JHセンサーDNAにおいて、ドナー型ペプチド及びアクセプター型ペプチドをコードするDNA、又は2分割タンパク質断片のN末側断片及びC末側断片をコードするDNAは、それぞれのペプチド又はタンパク質断片をコードする塩基配列からなるDNAであればよい。これらのペプチドをコードするDNAの塩基配列情報も当該分野では公知である。例えば、NCBIのホームページにおけるGene検索サイト(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene)等の検索サイトを利用することで、容易に入手することができる。具体的には、配列番号10で示されるアミノ酸配列からなるmTFP1をコードするDNAの塩基配列として配列番号11で示される塩基酸配列が、また配列番号12で示されるアミノ酸配列からなるmVenusをコードするDNAの塩基配列として配列番号13で示される塩基酸配列が、挙げられる。   In JH sensor DNA, DNA encoding donor peptide and acceptor peptide, or DNA encoding N-terminal fragment and C-terminal fragment of bipartite protein fragment is derived from the base sequence encoding each peptide or protein fragment. Any DNA can be used. The nucleotide sequence information of DNA encoding these peptides is also known in the art. For example, it can be easily obtained by using a search site such as the Gene search site (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene) on the NCBI homepage. Specifically, the base acid sequence represented by SEQ ID NO: 11 as the base sequence of DNA encoding mTFP1 comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 10 also encodes mVenus comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 12. An example of the base sequence of DNA is the base acid sequence represented by SEQ ID NO: 13.

本発明のJHセンサーDNAは、5’末端にシグナルペプチドをコードするDNA(本明細書では、しばしば「シグナルDNA」と表記する)を連結してもよい。シグナルペプチドは、細胞内で生合成されたタンパク質の細胞外移行に必要なペプチドである。シグナルペプチドをJHセンサーのアミノ末端に融合することで、JHセンサーを分泌タンパク質として発現させることができる。   The JH sensor DNA of the present invention may be ligated with DNA encoding a signal peptide (often referred to as “signal DNA” herein) at the 5 ′ end. A signal peptide is a peptide necessary for extracellular transfer of a protein biosynthesized in a cell. By fusing the signal peptide to the amino terminus of the JH sensor, the JH sensor can be expressed as a secreted protein.

シグナルペプチドのアミノ酸配列は、特に限定しない。節足動物の生体内で機能し得るあらゆるシグナルペプチドを利用することができる。また、シグナルペプチドのアミノ酸長も、特に限定はしない。3アミノ酸〜60アミノ酸、好ましくは7〜30アミノ酸、8〜25アミノ酸又は9〜20アミノ酸の範囲内にあればよい。したがって、シグナルDNAは、9〜120塩基、好ましくは21〜90塩基、24〜75塩基又は27〜60塩基の範囲内にあればよいことになる。一般的にアミノ酸長の短いシグナルペプチドが好ましい。シグナルペプチドの具体的な例として、配列番号14で示すアミノ酸配列からなるペプチドが挙げられる。このシグナルペプチドは、配列番号2で示すアミノ酸配列からなるカイコJHBP前駆体の開始メチオニンを含むアミノ末端から18アミノ酸残基からなるペプチドに相当する。カイコJHBP前駆体のシグナルペプチドをコードするDNAとしては、例えば、配列番号15で示す塩基配列からなるDNAが挙げられる。   The amino acid sequence of the signal peptide is not particularly limited. Any signal peptide that can function in the arthropod in vivo can be utilized. The amino acid length of the signal peptide is not particularly limited. It may be within the range of 3 to 60 amino acids, preferably 7 to 30 amino acids, 8 to 25 amino acids, or 9 to 20 amino acids. Therefore, the signal DNA may be in the range of 9 to 120 bases, preferably 21 to 90 bases, 24 to 75 bases, or 27 to 60 bases. In general, a signal peptide having a short amino acid length is preferred. A specific example of the signal peptide is a peptide consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 14. This signal peptide corresponds to a peptide consisting of 18 amino acid residues from the amino terminus including the starting methionine of the silkworm JHBP precursor consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2. Examples of the DNA encoding the signal peptide of the silkworm JHBP precursor include a DNA comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 15.

2−3.JHセンサーDNAの調製
本発明のJHセンサーDNAは、JHBP、及びドナー型ペプチド及びアクセプター型ペプチドとしての発光若しくは蛍光タンパク質、又は2分割タンパク質断片のN末側断片及びC末側断片のそれぞれをコードするDNAを当該分野で公知の分子遺伝学的手法に基づいて連結することで調製できる。
2-3. Preparation of JH sensor DNA The JH sensor DNA of the present invention encodes JHBP and a luminescent or fluorescent protein as a donor peptide and an acceptor peptide, or an N-terminal fragment and a C-terminal fragment of a bipartite protein fragment, respectively. DNA can be prepared by ligation based on molecular genetic techniques known in the art.

JHBPコードするDNAは、例えば、上記配列番号2、4、6又は8で示す塩基配列情報や、NCBIのホームページにおけるGene検索サイト等の検索サイトより入手した塩基配列情報に基づいて、その塩基配列の一部配列又はそれに相補する一部配列をプローブ又はプライマーとして、適当な生物種のcDNAライブラリからPCR等によって得ることができる。   JHBP-encoding DNA is, for example, based on the nucleotide sequence information shown in SEQ ID NO: 2, 4, 6 or 8, or the nucleotide sequence information obtained from a search site such as a Gene search site on the NCBI website. Using a partial sequence or a partial sequence complementary thereto as a probe or primer, it can be obtained from a cDNA library of an appropriate species by PCR or the like.

シグナルDNAは、公知のシグナルDNAの塩基配列情報に基づいて化学合成するか、又はシグナルDNAを含む遺伝子からPCR等により得ることができる。   The signal DNA can be chemically synthesized based on the known signal DNA base sequence information, or can be obtained from a gene containing the signal DNA by PCR or the like.

発光若しくは蛍光タンパク質のドナー型タンパク質及びアクセプター型タンパク質又は2分割タンパク質断片のN末側断片及びC末側断片のそれぞれをコードするDNAは、JHBPコードするDNAの場合と同様に調製することができる。例えば、上述のGene検索サイト等の検索サイトより入手した塩基配列情報に基づいて、その塩基配列の一部配列又はそれに相補する一部配列をプローブ又はプライマーとして用い、前記DNAを包含するプラスミド等からPCR等によって調製すればよい。これらのDNAを包含するプラスミドは、市販されており、それを利用することもできる。   The DNA encoding each of the luminescent or fluorescent protein donor-type protein and acceptor-type protein or the N-terminal fragment and C-terminal fragment of the bipartite protein fragment can be prepared in the same manner as the DNA encoding JHBP. For example, based on the base sequence information obtained from a search site such as the Gene search site described above, using a partial sequence of the base sequence or a partial sequence complementary thereto as a probe or primer, from a plasmid or the like containing the DNA It may be prepared by PCR or the like. Plasmids containing these DNAs are commercially available and can be used.

JHセンサーDNAの調製は、JHBPコードするDNAにおいて、まず、JHBPの10〜15位の範囲内の連続する2つのアミノ酸をコードするコドン間、具体的にはJHBPコードするDNAの5’末端の塩基を1位としたときに、30位と31位の塩基間、33位と34位の塩基間、36位と37位の塩基間、39位と40位の塩基間、そして42位と43位の塩基間に、読み取り枠(Reading frame)が合うようにドナー型タンパク質及びアクセプター型タンパク質のいずれか一方をコードするDNA、又は2分割タンパク質断片のN末側断片コードするDNAを連結する。次に、JHBPコードするDNAの3’末端に、読み取り枠が合うようにドナー型タンパク質及びアクセプター型タンパク質の他方をコードするDNA、又は2分割タンパク質断片のC末側断片コードするDNAを連結する。シグナルDNAを連結する場合には、JHセンサーDNAの5’末端側に読み取り枠が合うように連結すればよい。このときシグナルDNAとJHセンサーDNA間に数塩基のリンカー配列を含んでいても構わない。   JH sensor DNA is prepared by first encoding the JHBP-encoding DNA between codons encoding two consecutive amino acids within the range of positions 10 to 15 of JHBP, specifically, the base at the 5 ′ end of the JHBP-encoding DNA. Is the 1st position, between the 30th and 31st bases, between the 33rd and 34th bases, between the 36th and 37th bases, between the 39th and 40th bases, and between the 42nd and 43rd positions Between these bases, DNA encoding either the donor protein or the acceptor protein or the DNA encoding the N-terminal fragment of the bipartite protein fragment is ligated so that the reading frame matches. Next, the DNA encoding the other of the donor-type protein and the acceptor-type protein or the DNA encoding the C-terminal fragment of the bipartite protein fragment is ligated to the 3 'end of the DNA encoding JHBP so that the reading frame matches. When ligating the signal DNA, it may be ligated so that the reading frame matches the 5 'end of the JH sensor DNA. At this time, a linker sequence of several bases may be included between the signal DNA and the JH sensor DNA.

上記各DNAのクローニング方法やJHセンサーDNAの調製方法は、当該分野の公知技術で達成し得る。例えば、Green, M.R. and Sambrook, J., 2012, Molecular Cloning: A Laboratory Manual Fourth Ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New Yorkに記載の方法を参照にして調製すればよい。本明細書では、JHセンサーDNA調製の一例として、後述する実施例1で、その具体的な調製方法を記載している。   The above DNA cloning method and JH sensor DNA preparation method can be achieved by known techniques in the art. For example, it may be prepared with reference to the method described in Green, M.R. and Sambrook, J., 2012, Molecular Cloning: A Laboratory Manual Fourth Ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York. In this specification, as an example of JH sensor DNA preparation, the specific preparation method is described in Example 1 described later.

3.幼若ホルモンセンサー発現ベクター
3−1.概要
本発明の第3の態様は、第2態様のJHセンサーDNAを発現可能な状態で包含する幼若ホルモンセンサー発現ベクター(本明細書では、しばしば「JHセンサー発現ベクター」と表記する)である。本発明のJHセンサー発現ベクターは、JHセンサーの発現を制御することができる。また宿主である節足動物に導入することによって、その形質転換体を得て後述する第5態様のJHの生体内動態モニタリング方法によりJHの生体内動態モニタリングシステムを構築することが可能となる。
3. Juvenile hormone sensor expression vector 3-1. Overview A third aspect of the present invention is a juvenile hormone sensor expression vector (often referred to as a “JH sensor expression vector”) that includes the JH sensor DNA of the second aspect in an expressible state. . The JH sensor expression vector of the present invention can control the expression of the JH sensor. In addition, by introducing the transformant into a host arthropod, a JH in vivo kinetic monitoring system can be constructed by the JH in vivo kinetic monitoring method of the fifth aspect described later.

3−2.構成
本明細書において「JHセンサー発現ベクター」とは、ベクター内部にコードされたJHセンサーDNAを発現可能な状態で包含し、その発現を誘導できる発現系単位をいう。
3-2. Structure In the present specification, the “JH sensor expression vector” refers to an expression system unit that can express the JH sensor DNA encoded in the vector in a state where it can be expressed and can induce the expression.

本明細書で「発現可能な状態」とは、JHセンサーDNAが発現可能なように発現ベクター内に組み込まれていることを意味する。具体的には、JHセンサーDNAがJHセンサー発現ベクター内のプロモーター制御下に配置されていることをいう。   As used herein, “expressible state” means that the JH sensor DNA is incorporated into an expression vector so that it can be expressed. Specifically, it means that the JH sensor DNA is placed under the control of a promoter in the JH sensor expression vector.

本態様のJHセンサー発現ベクターは、母核(コア)ベクター、JHセンサーDNA、及びプロモーターを必須構成エレメントとして含む。また、ターミネーター、エンハンサー、マルチクローニングサイト、5’UTR、3’UTR、選抜マーカー、インスレーター、及びトランスポゾンの逆位末端反復配列、細胞膜局在化シグナル配列、細胞小器官局在化シグナル配列等を選択構成エレメントとして含むことができる。以下、本態様のJHセンサー発現ベクターの各構成エレメントについて具体的に説明をする。   The JH sensor expression vector of this embodiment includes a mother nucleus (core) vector, JH sensor DNA, and a promoter as essential constituent elements. In addition, terminator, enhancer, multiple cloning site, 5'UTR, 3'UTR, selection marker, insulator, transposon inverted terminal repeat sequence, cell membrane localization signal sequence, organelle localization signal sequence, etc. Can be included as a selection component. Hereinafter, each component of the JH sensor expression vector of this embodiment will be specifically described.

(1)母核(コア)ベクター
母核ベクターは、JHセンサー発現ベクターの骨格部分を構成する。母核ベクターには、様々なベクターを利用することができる。例えば、プラスミド若しくはバクミド(Bacmid)のような自律複製可能なベクター、ウイルスベクター、又は染色体中に相同組換え可能なベクターが挙げられる。母核ベクターとして、一般には導入する宿主生物の細胞内で複製可能なベクターが選択される。また、母核ベクターは、大腸菌等の他の細菌と節足動物間で複製可能なシャトルベクターであってもよい。さらに、ライフサイエンスメーカーの各社から、母核ベクター中に後述するプロモーター、ターミネーター、マルチクローニングサイト、選抜マーカー等が既に挿入されたタンパク質発現用ベクターが市販されており、それらをJHセンサー発現ベクターに利用することもできる。
(1) Mother Nucleus (Core) Vector The mother nucleus vector constitutes the backbone of the JH sensor expression vector. Various vectors can be used as the mother nucleus vector. For example, a vector capable of autonomous replication such as a plasmid or Bacmid, a viral vector, or a vector capable of homologous recombination in a chromosome can be mentioned. As the mother nucleus vector, a vector that can replicate in the cells of the host organism to be introduced is generally selected. Further, the mother nucleus vector may be a shuttle vector that can replicate between other bacteria such as Escherichia coli and arthropods. Furthermore, protein expression vectors in which promoters, terminators, multicloning sites, selection markers, etc., described later in the mother nucleus vector have already been inserted, are commercially available from life science manufacturers, and these are used as JH sensor expression vectors. You can also

(2)JHセンサーDNA
このJHセンサーDNAは、前記第2態様に記載したJHセンサーDNAである。JHセンサーを分泌タンパク質として発現させる場合には、5’末端にシグナルDNAを連結したJHセンサーDNAとすればよい。例えば、本発明のJHセンサー発現ベクターを後述する第4態様のJHの生体内動態モニタリング用として、宿主である節足動物に導入する場合には、シグナルDNAが連結されたJHセンサーDNAにする必要がある。
(2) JH sensor DNA
This JH sensor DNA is the JH sensor DNA described in the second embodiment. When a JH sensor is expressed as a secreted protein, it may be a JH sensor DNA in which a signal DNA is linked to the 5 ′ end. For example, when the JH sensor expression vector of the present invention is introduced into a host arthropod for monitoring the in vivo kinetics of JH in the fourth embodiment described later, it is necessary to use a JH sensor DNA to which signal DNA is linked. There is.

JHセンサーがシグナルDNAを連結していない場合には、転写後に所望の位置から翻訳を開始させるためJHセンサーDNAの5’末端側に開始コドンであるATGを挿入しておく。これは、JHセンサーを構成するJHBPがシグナルペプチドを切断、除去された切端ペプチドであり、そのアミノ末端に開始メチオニンを含んでいないためである。   When the signal DNA is not linked to the JH sensor, an ATG as an initiation codon is inserted into the 5 'end of the JH sensor DNA in order to start translation from a desired position after transcription. This is because JHBP constituting the JH sensor is a truncated peptide obtained by cleaving and removing the signal peptide, and does not contain an initiation methionine at its amino terminus.

(3)プロモーター
JHセンサー発現ベクターに含まれるプロモーターは、本発明のJHセンサー発現ベクターにおいてJHセンサーの発現を制御する必須構成エレメントである。プロモーターは、宿主細胞内で転写制御機能を有するプロモーターであれば、その種類は特に限定はしない。当該分野で公知のプロモーターを用いればよい。一般的には、例えば、宿主内で目的の遺伝子を、過剰に発現可能な過剰発現型プロモーター、恒常的に発現可能な構成的活性型プロモーター、宿主の発生段階に応じて発現制御できる時期特異的活性型プロモーター、発現を自由に制御できる発現誘導型プロモーター、そして宿主の特定組織や特定部位で選択的に発現することができる部位特異的プロモーター等が知られている。いずれのプロモーターを用いてもよく、本発明のJHセンサー発現ベクターの使用用途を勘案して適宜定めればよい。
(3) Promoter
The promoter contained in the JH sensor expression vector is an essential constituent element that controls the expression of the JH sensor in the JH sensor expression vector of the present invention. The type of the promoter is not particularly limited as long as it has a transcription control function in the host cell. A promoter known in the art may be used. In general, for example, an overexpressed promoter capable of overexpressing a target gene in a host, a constitutively active promoter capable of constant expression, and a time-specific expression that can be controlled depending on the stage of development of the host Known are active promoters, expression-inducible promoters whose expression can be freely controlled, and site-specific promoters that can be selectively expressed in specific tissues or specific sites of the host. Any promoter may be used and may be appropriately determined in consideration of the intended use of the JH sensor expression vector of the present invention.

(4)ターミネーター
ターミネーターは、本発明のJHセンサー発現ベクターにおいてJHセンサーDNAの発現時にその転写を終結できる塩基配列で構成される選択構成エレメントである。プロモーターにより転写されたJHセンサーDNAの転写を終結できる配列であれば特に限定はしない。
(4) Terminator The terminator is a selective constituent element composed of a base sequence capable of terminating transcription when JH sensor DNA is expressed in the JH sensor expression vector of the present invention. There is no particular limitation as long as it is a sequence capable of terminating the transcription of JH sensor DNA transcribed by a promoter.

(5)エンハンサー
エンハンサーは、プロモーターを制御する調節因子であり、本発明のJHセンサー発現ベクターにおける選択構成エレメントである。
(5) Enhancer An enhancer is a regulatory element that controls a promoter, and is a selection component in the JH sensor expression vector of the present invention.

(6)マルチクローニングサイト
マルチクローニングサイトは、クローニング用制限酵素部位を多数包含するクラスター領域で、本発明のJHセンサー発現ベクターにおける選択構成エレメントである。マルチクローニングサイトを構成する塩基配列や包含する制限酵素部位の種類及び数については特に制限はしない。また、JHセンサー発現ベクターにおけるマルチクローニングサイトの数や配置される位置についても制限はしないが、JHセンサーDNAを発現可能な状態でJHセンサー発現ベクターには、少なくともプロモーターの制御領域範囲内に配置しておくことが好ましい。
(6) Multicloning site The multicloning site is a cluster region including many restriction enzyme sites for cloning, and is a selection component in the JH sensor expression vector of the present invention. There are no particular restrictions on the type and number of restriction enzyme sites to be included in the base sequence constituting the multicloning site. In addition, there are no restrictions on the number of multicloning sites in the JH sensor expression vector and the location of the multicloning site, but the JH sensor expression vector should be placed at least within the control region of the promoter in a state in which JH sensor DNA can be expressed. It is preferable to keep it.

(7)5’UTR及び3’UTR
5’UTR及び3’UTRは、それ自身がタンパク質やその断片、又は機能性核酸をコードしない非翻訳領域からなる核酸領域である。3’UTRは、ポリAシグナルを含むことができる。本発明のJHセンサー発現ベクターにおける選択構成エレメントである。5’UTRはJHセンサーDNAの開始コドン上流に、また3’UTRはJHセンサーDNAの終止コドン下流に配置される。
(7) 5'UTR and 3'UTR
5′UTR and 3′UTR are nucleic acid regions consisting of untranslated regions that do not themselves encode proteins or fragments thereof, or functional nucleic acids. The 3 ′ UTR can contain a poly A signal. It is a selection component in the JH sensor expression vector of the present invention. 5′UTR is located upstream of the start codon of JH sensor DNA, and 3′UTR is located downstream of the stop codon of JH sensor DNA.

(8)選抜マーカー
選抜マーカーは、宿主が本発明のJHセンサー発現ベクターを保持していることを示す確認用マーカーとして機能し得る。本発明のJHセンサー発現ベクターの選択構成エレメントである。選抜マーカーには、一般に、酵素、蛍光タンパク質、色素合成タンパク質又は発光タンパク質等をコードする遺伝子が利用される。例えば、薬剤耐性遺伝子(例えば、テトラサイクリン耐性遺伝子、アンピシリン耐性遺伝子、カナマイシン耐性遺伝子、ハイグロマイシン耐性遺伝子、スペクチノマイシン耐性遺伝子、クロラムフェニコール耐性遺伝子又はネオマイシン耐性遺伝子)、栄養素遺伝子(例えば、ロイシン、ウラシル、アデニン、ヒスチジン、リジン又はトリプトファンの生合成遺伝子)、蛍光又は発光レポーター遺伝子(例えば、ルシフェラーゼ、β-ガラクトシダーゼ、β-グルクロニターゼ(GUS)、又はGFP)、酵素遺伝子(ネオマイシンホスホトランスフェラーゼII(NPT II)、ジヒドロ葉酸還元酵素等)、ブラストサイジンS耐性遺伝子等の酵素遺伝子が挙げられる。ただし、蛍光又は発光レポーター遺伝子を選抜マーカーとする場合には、共鳴エネルギー移動に関与する発色団の活性を阻害しない蛍光又は発光スペクトルを選択する。JHセンサーの共鳴エネルギー移動供与型又は受容型物質が蛍光又は発光タンパク質の場合、それを選抜マーカーとして利用してもよい。必要に応じて、一つのJHセンサー発現ベクターに同一の又は異なる複数の選抜マーカーを包含することができる。
(8) Selection marker The selection marker can function as a marker for confirmation indicating that the host holds the JH sensor expression vector of the present invention. It is a selection component of the JH sensor expression vector of the present invention. In general, a gene encoding an enzyme, a fluorescent protein, a chromogenic protein, a photoprotein, or the like is used as the selection marker. For example, drug resistance genes (for example, tetracycline resistance gene, ampicillin resistance gene, kanamycin resistance gene, hygromycin resistance gene, spectinomycin resistance gene, chloramphenicol resistance gene or neomycin resistance gene), nutrient genes (for example, leucine, Biosynthesis genes of uracil, adenine, histidine, lysine or tryptophan), fluorescent or luminescent reporter genes (eg, luciferase, β-galactosidase, β-glucuronidase (GUS), or GFP), enzyme genes (neomycin phosphotransferase II (NPT II) ), Dihydrofolate reductase, etc.), and enzyme genes such as blasticidin S resistance gene. However, when a fluorescent or luminescent reporter gene is used as a selection marker, a fluorescent or luminescent spectrum that does not inhibit the activity of the chromophore involved in resonance energy transfer is selected. When the resonance energy transfer donating or accepting substance of the JH sensor is a fluorescent or photoprotein, it may be used as a selection marker. If necessary, a single JH sensor expression vector can include a plurality of the same or different selection markers.

(9)インスレーター
インスレーターは、本発明のJHセンサー発現ベクターにおける選択構成エレメントであって、周囲の染色体のクロマチンによる影響を受けることなく、その配列に挟まれた遺伝子の転写を、安定的に制御できる塩基配列である。例えば、ショウジョウバエのgypsy配列などが挙げられる。
(9) Insulator An insulator is a selective component in the expression vector of the JH sensor of the present invention, and can stably transcribe a gene sandwiched between its sequences without being affected by chromatin of surrounding chromosomes. It is a base sequence that can be controlled. For example, Drosophila gypsy sequences.

(10)トランスポゾンの逆位末端反復配列
「トランスポゾンの逆位末端反復配列(Inverted terminal repeat sequence)」は、本発明のJHセンサー発現ベクターが相同組換え可能な発現ベクターの場合に含まれ得る選択構成エレメントである。逆位末端反復配列は、通常は2個1組で使用され、例えば、昆虫のトランスポゾンとしては、piggyBac、mariner、minos等を用いることができる(Shimizu,K. et al., 2000, Insect Mol. Biol., 9, 277-281;Wang W. et al.,2000, Insect Mol Biol 9(2):145-55)。
(10) Inverted terminal repeat sequence of transposon “Inverted terminal repeat sequence of transposon” is a selection structure that can be included when the JH sensor expression vector of the present invention is an expression vector capable of homologous recombination. Is an element. Inverted terminal repeats are usually used in pairs, for example, piggyBac, mariner, minos, etc. can be used as insect transposons (Shimizu, K. et al., 2000, Insect Mol. Biol., 9, 277-281; Wang W. et al., 2000, Insect Mol Biol 9 (2): 145-55).

3−3.JHセンサー発現ベクターの調製
本発明のJHセンサー発現ベクターの調製方法も前記第2態様のJHセンサーDNAの調製方法と同様に、当該分野の公知技術で達成し得る。例えば、Green, M.R. and Sambrook, J., 2012(前述)に記載の方法に従って行えばよい。本明細書では後述する実施例1で、JHセンサー発現ベクターの具体的な調製方法を一例として、記載している。
3-3. Preparation of JH sensor expression vector The method for preparing the JH sensor expression vector of the present invention can also be achieved by a known technique in the art, similar to the method for preparing the JH sensor DNA of the second embodiment. For example, the method described in Green, MR and Sambrook, J., 2012 (described above) may be used. In this specification, a specific method for preparing a JH sensor expression vector is described as an example in Example 1 described later.

4.形質転換体又はその後代
4−1.概要
本発明の第4の態様は形質転換体又はその後代である。本発明の形質転換体は、第3態様のJHセンサー発現ベクターを包含することを特徴とする。本発明の形質転換体が、大腸菌や酵母等の単細胞生物であればJHセンサー発現系として利用することができる。また、節足動物門生物の形質転換体であれば、第5態様に記載のJHの生体内動態モニタリング用形質転換体として利用することができる。
4). Transformant or its progeny 4-1. Outline The fourth aspect of the present invention is a transformant or a progeny thereof. The transformant of the present invention includes the JH sensor expression vector of the third aspect. If the transformant of the present invention is a unicellular organism such as Escherichia coli or yeast, it can be used as a JH sensor expression system. Moreover, if it is the transformant of arthropoda organism, it can be utilized as the transformant for in vivo kinetic monitoring of JH as described in the fifth aspect.

4−2.構成
本発明の形質転換体は、第3態様のJHセンサー発現ベクターを細胞内に包含する。すなわち、第3態様のJHセンサー発現ベクターの導入によって形質転換された宿主が本態様の形質転換体となる。したがって、本態様の形質転換体は、宿主及び第3態様のJHセンサー発現ベクターで構成されている。以下、具体的に説明をする。
4-2. Configuration The transformant of the present invention includes the JH sensor expression vector of the third aspect in a cell. That is, the host transformed by introducing the JH sensor expression vector of the third aspect is the transformant of this aspect. Therefore, the transformant of this embodiment is composed of the host and the JH sensor expression vector of the third embodiment. Hereinafter, a specific description will be given.

(1)宿主
本発明の形質転換体を構成する宿主は、JHセンサー発現ベクターに包含されたJHセンサーDNAを発現することができる細胞又は個体であれば、特に制限はされない。宿主が原核細胞であれば、例えば、大腸菌(Escherichia coli)、枯草菌(Bacillus subtilis)等が挙げられる。また、宿主が真核細胞であれば、出芽酵母(Saccharomyces cerevisiae)、分裂酵母(Schizosaccharomyces pombe)、昆虫細胞(例えば、Sf9、Sf21、SF+、High-Five、BmN4)等の培養細胞が挙げられる。さらに、宿主が個体であれば、節足動物、例えば、前述の昆虫、甲殻生物、又は蛛形綱生物等が挙げられる。個体として特に好ましい宿主は、昆虫である。
(1) Host The host constituting the transformant of the present invention is not particularly limited as long as it is a cell or individual capable of expressing the JH sensor DNA included in the JH sensor expression vector. If the host is a prokaryotic cell, for example, Escherichia coli, Bacillus subtilis and the like can be mentioned. Moreover, if the host is a eukaryotic cell, cultured cells such as budding yeast (Saccharomyces cerevisiae), fission yeast (Schizosaccharomyces pombe), insect cells (for example, Sf9, Sf21, SF + , High-Five, BmN4) can be mentioned. . Furthermore, if the host is an individual, arthropods such as the above-mentioned insects, crustaceans, or sphenoid organisms may be used. A particularly preferred host for an individual is an insect.

(2)JHセンサー発現ベクター
本発明の形質転換体に包含されるJHセンサー発現ベクターは、第3態様に記載のJHセンサー発現ベクターである。宿主が大腸菌、枯草菌、出芽酵母、分裂酵母、又は培養細胞の場合、JHセンサー発現ベクターに包含されるJHセンサーDNAは、シグナルDNAを連結していても、いなくてもよい。一方、宿主が多細胞生物個体の場合には、JHセンサー発現ベクターに包含されるJHセンサーDNAは、シグナルDNAを連結していることが好ましい。JHセンサー発現ベクターは、宿主ゲノム内に組み込まれていても構わない。
(2) JH sensor expression vector The JH sensor expression vector included in the transformant of the present invention is the JH sensor expression vector according to the third embodiment. When the host is Escherichia coli, Bacillus subtilis, budding yeast, fission yeast, or cultured cells, the JH sensor DNA included in the JH sensor expression vector may or may not be linked to signal DNA. On the other hand, when the host is an individual of a multicellular organism, the JH sensor DNA included in the JH sensor expression vector preferably has a signal DNA linked thereto. The JH sensor expression vector may be integrated into the host genome.

(3)後代
本明細書で「後代」とは、形質転換体第1世代の子孫個体であって、第3態様のJHセンサー発現ベクターをその細胞内に保持している個体をいう。後代は、第3態様のJHセンサー発現ベクター保持する限りにおいてその世代数を問わない。
(3) Progeny In this specification, “progeny” refers to an individual that is a first-generation offspring individual of a transformant and that retains the JH sensor expression vector of the third aspect in the cell. The number of generations of the progeny is not limited as long as the JH sensor expression vector of the third aspect is retained.

4−3.形質転換体の作製方法
本発明の形質転換体の作製は、宿主へのJHセンサー発現ベクターの導入によって行われる。JHセンサー発現ベクターの導入方法は、導入する宿主に応じた公知の導入方法を用いればよい。細菌や酵母に該ベクターを導入する方法であれば、例えば、ヒートショック法、カルシウムイオンを用いる方法、エレクトロポレーション法等が挙げられる。これらの技術は、いずれも当該分野で公知であり、様々な文献に記載されている。例えば、Green, M.R. and Sambrook, J., 2012(前述)に記載の方法を参照にすればよい。また、細胞に該ベクターを導入する方法であれば、例えば、リポフェクチン法(PNAS,1989,86: 6077;PNAS, 1987,84: 7413)、エレクトロポレーション法、リン酸カルシウム法(Virology, 1973, 52: 456-467)、リポソーム法、DEAE-Dextran法等が好適に用いられる。また、個体に導入する方法も公知技術を用いればよい。例えば、昆虫の個体にJHセンサー発現ベクターを導入する方法としては、遺伝子発現ベクターをカイコに導入するTamuraらの方法(Tamura T. et al., 2000, Nature Biotechnology, 18, 81-84)を利用することができる。
4-3. Method for producing transformant The transformant of the present invention is produced by introducing a JH sensor expression vector into a host. As a method for introducing the JH sensor expression vector, a known introduction method corresponding to the host to be introduced may be used. Examples of the method for introducing the vector into bacteria or yeast include a heat shock method, a method using calcium ions, and an electroporation method. These techniques are all known in the art and are described in various documents. For example, the method described in Green, MR and Sambrook, J., 2012 (described above) may be referred to. Examples of methods for introducing the vector into cells include the lipofectin method (PNAS, 1989, 86: 6077; PNAS, 1987, 84: 7413), electroporation method, calcium phosphate method (Virology, 1973, 52: 456-467), liposome method, DEAE-Dextran method and the like are preferably used. In addition, a known technique may be used as a method for introducing into an individual. For example, as a method for introducing a JH sensor expression vector into an insect individual, the method of Tamura et al. (Tamura T. et al., 2000, Nature Biotechnology, 18, 81-84) for introducing a gene expression vector into a silkworm is used. can do.

5.幼若ホルモンの生体内動態モニタリング方法
5−1.概要
本発明の第5の態様は、JHの生体内動態モニタリング方法である。本発明の方法は、第1態様に記載のJHセンサーを導入した個体又は第4態様に記載の形質転換体を用いて、FRETに基づく生体内の蛍光スペクトルの変化を検出する。当該方法によって、従来のJH検出及び定量方法では成し得なかった生体内におけるJHの動態をモニタリングすることができる。
5). In vivo kinetic monitoring method for juvenile hormone 5-1. Outline | summary The 5th aspect of this invention is the in-vivo dynamics monitoring method of JH. The method of the present invention detects changes in the fluorescence spectrum in vivo based on FRET, using the individual into which the JH sensor according to the first aspect has been introduced or the transformant according to the fourth aspect. By this method, it is possible to monitor the dynamics of JH in vivo that could not be achieved by conventional JH detection and quantification methods.

本明細書において「JHの生体内動態」とは、生体内においてJHが存在する空間的位置、生体内におけるJHの位置的な量、JHの経時的又は位置的な変化をいう。
本明細書において「生体」とは、個体が生存している状態をいう。
In the present specification, “in vivo kinetics of JH” refers to a spatial position where JH exists in the living body, a positional amount of JH in the living body, and a temporal or positional change of JH.
As used herein, “living body” refers to a state in which an individual is alive.

5−2.方法
本発明の方法は、第1実施形態と第2実施形態からなる。以下、それぞれの実施形態について説明をする。
5-2. Method The method of the present invention comprises a first embodiment and a second embodiment. Hereinafter, each embodiment will be described.

5−2−1.第1実施形態
第1実施形態は、第1態様に記載のJHセンサーを個体に導入し、その個体を用いて生体内動態モニタリングを行う形態である。本実施形態は、導入工程、測定工程、及びJH検出工程を含む。以下、各工程について説明をする。
5-2-1. 1st Embodiment 1st Embodiment is a form which introduce | transduces the JH sensor as described in a 1st aspect into an individual | organism | solid, and performs in vivo dynamics monitoring using the individual | organism | solid. This embodiment includes an introduction process, a measurement process, and a JH detection process. Hereinafter, each step will be described.

(1)導入工程
「導入工程」は、被験体の節足動物に第1態様に記載のJHセンサーを導入する工程である。
本工程の「被験体」は、本発明のJHの生体内動態モニタリング方法に供される節足動物個体をいう。節足動物は、昆虫、甲殻生物又は蛛形綱生物が好ましく、昆虫はより好ましい。
(1) Introduction Step “Introduction step” is a step of introducing the JH sensor according to the first aspect into the arthropod of the subject.
The “subject” in this step refers to an arthropod individual that is subjected to the in vivo kinetic monitoring method of JH of the present invention. Arthropods are preferably insects, crustaceans or sphenoid organisms, and insects are more preferred.

JHセンサーを被験体内に導入する方法は、特に限定はしない。最も容易な方法は、シリンジ等を用いて体液中、又は組織(細胞を含む)中にインジェクションする方法である。その他、エンドサイトーシスを介した細胞内導入や特許5097412号又は特許4885476号に記載の導入方法を利用することができる。   The method for introducing the JH sensor into the subject is not particularly limited. The easiest method is a method of injecting into a body fluid or tissue (including cells) using a syringe or the like. In addition, intracellular introduction via endocytosis and the introduction method described in Japanese Patent No. 5097412 or Japanese Patent No. 4885476 can be used.

(2)測定工程
「測定工程」は、導入工程後の被験体からJHセンサーに由来するFRET又はタンパク質再構築により発生する蛍光又は発光を測定する工程である。前述のように、本発明のJHセンサーは、JHの結合によるJHBPの立体構造変化をFRET又はタンパク質再構築による発光若しくは蛍光として捉えることを原理とする。その発光又は蛍光スペクトルの変化を測定することによって、生体内におけるJHの存在やその量を間接的に検出し、定量化することができる。
(2) Measurement step The “measurement step” is a step of measuring fluorescence or luminescence generated by FRET or protein reconstruction derived from the JH sensor from the subject after the introduction step. As described above, the JH sensor of the present invention is based on the principle that the three-dimensional structure change of JHBP due to JH binding is regarded as luminescence or fluorescence due to FRET or protein reconstruction. By measuring the change in the emission or fluorescence spectrum, the presence and amount of JH in the living body can be indirectly detected and quantified.

本工程では、被験体においてJHとJHセンサーの結合によって生じた発光又は蛍光スペクトルを検出し、測定する。生体外から発光又は蛍光を検出及び測定する方法は、限定はしないが、例えば、in vivoバイオイメージング法を用いることができる。具体的には、例えば、Katz, M.H. et al., 2003, Cancer Res. 63: 5521-5525、Schmitt, C.A. et al., 2002, Cancer Cell, 1: 289-298, Katz, M.H. et al., 2003, J. Surg. Res., 113: 151-160等に記載の方法が挙げられるが、これに限定はされない。市販のIVIS Imaging System(Caliper)やそれに類似する装置により検出してもよい。   In this step, the emission or fluorescence spectrum generated by the binding of JH and JH sensor in the subject is detected and measured. The method for detecting and measuring luminescence or fluorescence from outside the living body is not limited, but for example, an in vivo bioimaging method can be used. Specifically, for example, Katz, MH et al., 2003, Cancer Res. 63: 5521-5525, Schmitt, CA et al., 2002, Cancer Cell, 1: 289-298, Katz, MH et al., 2003, J. Surg. Res., 113: 151-160 and the like, but are not limited thereto. Detection may be performed by a commercially available IVIS Imaging System (Caliper) or a similar device.

(3)JH検出工程
「JH検出工程」は、前記測定工程で測定された測定値に基づいてJHを検出する工程である。「測定値」とは、前記測定工程における発光又は蛍光の測定方法に基づいて得られた数値である。数値単位は、測定方法によって異なる。例えば、蛍光を検出し、測定する方法であれば、数値単位として、蛍光強度(Fluorescence intensity)(単位:arbitrary unit)等となる。
(3) JH detection step The "JH detection step" is a step of detecting JH based on the measurement value measured in the measurement step. The “measured value” is a numerical value obtained based on the measurement method of luminescence or fluorescence in the measurement step. The numerical unit varies depending on the measurement method. For example, if it is a method of detecting and measuring fluorescence, it will become a fluorescence intensity (Fluorescence intensity) (unit: arbitrary unit) etc. as a numerical unit.

JHの検出は、前記測定値の大きさ、経時的変化、及び/又はJHセンサーを導入していない非導入個体との測定値の差異等に基づいた相対値として算出すればよい。検出したJHの生体内における空間的位置、経時的変化、及び位置的変化を解析することで生体内におけるJHの動態をモニタリングすることができる。   The detection of JH may be calculated as a relative value based on the magnitude of the measured value, a change with time, and / or a difference in measured value from a non-introduced individual that has not introduced the JH sensor. By analyzing the spatial position of the detected JH in the living body, changes over time, and positional changes, the dynamics of JH in the living body can be monitored.

5−2−2.第2実施形態
第2実施形態は、第4態様に記載の形質転換体を用いて生体内動態モニタリングを行う形態である。本実施形態は、形質転換体作製工程、測定工程、及びJH検出工程を含む。以下、各工程について説明をする。
5-2-2. 2nd Embodiment 2nd Embodiment is a form which performs in vivo dynamics monitoring using the transformant as described in a 4th aspect. This embodiment includes a transformant production step, a measurement step, and a JH detection step. Hereinafter, each step will be described.

(1)形質転換作製工程
「形質転換体作製工程」は、被験体である節足動物に第3態様のJHセンサー発現ベクターを導入し、形質転換体を作製する工程である。本工程は、第4形態の形質転換体又はその後代が入手可能な場合には不要な工程である。その場合、次の測定工程から行えばよい。
(1) Transformation production process The "transformation production process" is a process for producing a transformant by introducing the JH sensor expression vector of the third aspect into a subject arthropod. This step is an unnecessary step when a transformant of the fourth form or a progeny thereof is available. In that case, the measurement may be performed from the next measurement step.

本工程の形質転換体は、前記第4態様に記載の形質転換体の作製方法に準じて行えばよい。宿主の形質転換には、5’末端にシグナルDNAが連結されたJHセンサーDNAを包含するJHセンサー発現ベクターを用いる。また、被験体生物種と、導入するJHセンサー発現ベクターに含まれるJHセンサーDNAのJHBP遺伝子の由来生物種は、必ずしも同一でなくてもよい。これは、前述のように、JHBPは生物種間で立体構造が保存されており、異なる生物種間のJHとJHBPであっても互いに結合し、その結果、JHBPの立体構造に変化を生じ得るからである。例えば、JHセンサー発現ベクターに含まれるJHセンサーDNAのJHBP遺伝子がカイコ由来であって、このJHセンサー発現ベクターを導入する宿主生物が分類学上の科レベルで異なるハチノスツヅリガであっても構わない。   The transformant in this step may be performed according to the method for producing a transformant described in the fourth aspect. For transformation of the host, a JH sensor expression vector including a JH sensor DNA having a signal DNA linked to the 5 'end is used. Moreover, the subject species and the species derived from the JHBP gene of the JH sensor DNA contained in the introduced JH sensor expression vector are not necessarily the same. This is because, as described above, the three-dimensional structure of JHBP is conserved among species, and even JH and JHBP between different species can bind to each other, resulting in a change in the three-dimensional structure of JHBP. Because. For example, the JHBP gene of the JH sensor DNA contained in the JH sensor expression vector may be derived from silkworms, and the host organism into which the JH sensor expression vector is introduced may be a crocodile that differs at the taxonomic level.

(2)測定工程
「測定工程」は、前記形質転換体のJHセンサー発現ベクターから発現したJHセンサーに由来するFRET、又は発光若しくは蛍光タンパク質の再構築により発生する蛍光又は発光を測定する工程である。基本的には、第1実施形態の測定工程に準じて行えばよい。そこで、ここでは、第1実施形態とは異なる点について説明をする。
(2) Measurement step The “measurement step” is a step of measuring the fluorescence or luminescence generated by the FRET derived from the JH sensor expressed from the JH sensor expression vector of the transformant, or the luminescence or the reconstruction of the fluorescent protein. . Basically, it may be performed according to the measurement process of the first embodiment. Therefore, here, differences from the first embodiment will be described.

本工程は、発現誘導ステップを含んでいてもよい。「発現誘導ステップ」は、JHセンサー発現ベクター中に挿入されたJHセンサーDNAの発現を誘導するステップである。本ステップは、JHセンサー発現ベクター内でJHセンサーの発現を制御するプロモーターの種類によってその要否が決定する。例えば、プロモーターが発現誘導型プロモーターの場合には、本ステップが必要となる。一方、構成的活性型プロモーターの場合には形質転換体内でJHセンサーが恒常的に発現していることから本ステップは不要である。発現誘導方法は、発現誘導型プロモーターの性質に応じて行えばよい。例えば、熱ショックプロモーターであれば、形質転換体に一定時間、加温処理を行うことでJHセンサーの発現を誘導することができる。   This process may include an expression induction step. The “expression induction step” is a step of inducing the expression of JH sensor DNA inserted into the JH sensor expression vector. The necessity of this step is determined by the type of promoter that controls the expression of the JH sensor in the JH sensor expression vector. For example, this step is required when the promoter is an expression-inducible promoter. On the other hand, in the case of a constitutively active promoter, this step is unnecessary because the JH sensor is constantly expressed in the transformant. The expression induction method may be performed according to the nature of the expression inducible promoter. For example, in the case of a heat shock promoter, expression of the JH sensor can be induced by heating the transformant for a certain period of time.

(3)JH検出工程
「JH検出工程」は、前記測定工程で測定された測定値に基づいてJHを検出する工程である。基本的には、第1実施形態のJH検出工程に準じて行えばよい。ここでは、第1実施形態とは異なる点について説明をする。
(3) JH detection step The "JH detection step" is a step of detecting JH based on the measurement value measured in the measurement step. Basically, it may be performed according to the JH detection process of the first embodiment. Here, differences from the first embodiment will be described.

JHの検出は、前記測定値の大きさ、経時的変化、及び/又は第3態様のJHセンサー発現ベクターを含まない非形質転換体との測定値の差異等に基づいた相対値として算出すればよい。検出したJHの生体内における空間的位置、経時的変化、及び位置的変化を解析することで生体内におけるJHの動態をモニタリングすることができる。   The detection of JH can be calculated as a relative value based on the magnitude of the measurement value, a change with time, and / or a difference in measurement value from a non-transformant not containing the JH sensor expression vector of the third aspect. Good. By analyzing the spatial position of the detected JH in the living body, changes over time, and positional changes, the dynamics of JH in the living body can be monitored.

5−3.効果
従来のJH検出及び定量方法は、いずれの方法もJHの検出にあたっては、細胞や組織を破壊する必要があり、生体内におけるJHの動態を観察することはできなかった。本発明のJHの生体内動態モニタリング方法によれば、従来方法では成し得なかった生体内におけるJHの動態をモニタリングすることができる。
5-3. Effect In any of the conventional JH detection and quantification methods, it is necessary to destroy cells and tissues in detecting JH, and JH dynamics in vivo cannot be observed. According to the in vivo kinetic monitoring method of JH of the present invention, it is possible to monitor the in vivo kinetics of JH that could not be achieved by conventional methods.

6.幼若ホルモン類似体の探索方法
6−1.概要
本発明の第6の態様は、JH類似体の探索方法である。本発明の方法は、JH類似体をハイスループットでスクリーニングする方法である。本方法によれば、昆虫等の変態を効果的に阻害する薬剤としてのJH類似体を簡便かつ迅速に探索し、得ることができる。
6). 6. Method for searching juvenile hormone analogues 6-1. Outline A sixth aspect of the present invention is a JH analog search method. The method of the present invention is a method for screening JH analogs with high throughput. According to this method, a JH analog as a drug that effectively inhibits metamorphosis of insects and the like can be easily and quickly searched for and obtained.

本明細書において「JH類似体」とは、節足動物においてJHと脱皮ホルモン(エクジソン)のホルモンバランスを破壊し、その結果として脱皮及び/又は変態を阻害することのできる物質を言う。例えば、JHに類似の作用を示す物質や、逆にJHBPやJH受容体と結合してJHの機能を拮抗阻害するアンタゴニストとしての作用を示す物質が挙げられる。JH類似体は、JHと構造的に類似していることが多いが、上記作用を有する限り必ずしもJHの構造類似体である必要はない。   As used herein, “JH analog” refers to a substance that can disrupt the hormonal balance of JH and molting hormone (ecdysone) in arthropods and consequently inhibit molting and / or metamorphosis. For example, a substance showing an action similar to JH, or a substance showing an action as an antagonist that binds to JHBP or JH receptor and antagonizes the function of JH can be mentioned. JH analogs are often structurally similar to JH, but need not necessarily be structural analogs of JH as long as they have the above action.

ヒトをはじめとする哺乳動物にはJHや脱皮ホルモンが存在しないことから、JH類似体は哺乳動物に対しては毒性がないか、又は極めて低い。それ故に、JH類似体は哺乳動物に対して安全性の高い有効な殺虫剤となり得る。現在、メトプレン、フェノキシカルブ、ピリプロキシフェン等のJH類似体が殺虫剤として利用されている。   Since mammals including humans do not have JH or molting hormone, JH analogs are not toxic to mammals or very low. Therefore, JH analogs can be effective insecticides that are highly safe for mammals. Currently, JH analogs such as metoprene, phenoxycarb, and pyriproxyfen are used as insecticides.

6−2.方法
本発明の方法は、混合工程、測定工程、及び選択工程を含む。
(1)混合工程
「混合工程」とは、前記第1態様に記載のJHセンサーと候補物質とを混合する工程である。
6-2. Method The method of the present invention includes a mixing step, a measuring step, and a selecting step.
(1) Mixing step The “mixing step” is a step of mixing the JH sensor according to the first aspect and a candidate substance.

「候補物質」とは、目的とするJH類似体の候補となり得る物質である。低分子化合物、核酸、ペプチドのいずれであってもよいが、好ましくはJHと同じ低分子化合物である。構造的にJHに類似した低分子化合物はより好ましい。候補物質は、公知の任意の合成方法によって調製すればよい。例えば、有機化学反応によって合成することができる。   A “candidate substance” is a substance that can be a candidate for a target JH analog. Although it may be a low molecular compound, a nucleic acid, or a peptide, it is preferably the same low molecular compound as JH. Low molecular weight compounds that are structurally similar to JH are more preferred. The candidate substance may be prepared by any known synthesis method. For example, it can be synthesized by an organic chemical reaction.

本発明の方法は、インビトロ系及びインビボ系のいずれで行ってもよい。
本発明の方法をインビトロ系で行う場合には、予めJHセンサーを調製しておく。JHセンサーは、公知のタンパク質発現方法により本発明のJHセンサー発現ベクターを包含する大腸菌や酵母等の単細胞生物か昆虫細胞等の培養細胞の形質転換体から抽出することができる。大腸菌、酵母、培養細胞等の培養方法、タンパク質発現方法及びタンパク質抽出方法の具体的な方法については、Green, M.R. and Sambrook, J., 2012(前述)に記載の方法を参考にすればよい。なお、形質転換体がシグナルDNAを有するJHセンサー遺伝子を含んだJHセンサー発現ベクターを包含しているのであれば、発現したJHセンサーは、培養液中に分泌されることから、培養上清を回収することでJHセンサーを得ることができる。JHセンサーを含む培養上清は、必要に応じて公知のタンパク質分離精製技術、例えば、ゲルろ過、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィーを用いて回収することができる。
The method of the present invention may be performed in either an in vitro system or an in vivo system.
When performing the method of the present invention in an in vitro system, a JH sensor is prepared in advance. The JH sensor can be extracted from a transformant of a unicellular organism such as Escherichia coli or yeast or a cultured cell such as an insect cell that includes the JH sensor expression vector of the present invention by a known protein expression method. For specific methods for culturing Escherichia coli, yeast, cultured cells, etc., protein expression methods, and protein extraction methods, the methods described in Green, MR and Sambrook, J., 2012 (described above) may be referred to. If the transformant includes a JH sensor expression vector containing a JH sensor gene having a signal DNA, the expressed JH sensor is secreted into the culture solution, and the culture supernatant is recovered. You can get a JH sensor. The culture supernatant containing the JH sensor can be collected using a known protein separation and purification technique, for example, gel filtration, ion exchange chromatography, or affinity chromatography, if necessary.

JHセンサーと候補物質は、適当なバッファー又は反応溶液中で混合する。バッファーにはTris、HEPES、リン酸バッファー等を使用すればよい。両者の混合比率は、JHセンサー:候補物質が1:0.1〜1:1000となるようにする。混合は、混合溶液を撹拌棒やスターラ―バー等で軽く撹拌することで達成し得る。陽性対照用として、JHセンサーとJHを同条件で混合しておくことが望ましい。   The JH sensor and the candidate substance are mixed in an appropriate buffer or reaction solution. Tris, HEPES, phosphate buffer, etc. may be used as the buffer. The mixing ratio of the two is such that the JH sensor: candidate substance is 1: 0.1 to 1: 1000. Mixing can be achieved by gently stirring the mixed solution with a stir bar or a stir bar. As a positive control, it is desirable to mix the JH sensor and JH under the same conditions.

本発明の方法をインビボ系で行う場合には、シグナルDNAを有さないJHセンサー遺伝子を含んだJHセンサー発現ベクターで形質転換された形質転換体をそのまま用いる。   When the method of the present invention is performed in an in vivo system, a transformant transformed with a JH sensor expression vector containing a JH sensor gene having no signal DNA is used as it is.

混合は、形質転換体の培養液中、又は形質転換体を回収し、洗浄後、適当なバッファー等に懸濁した溶液中に候補物質を加えることで達成し得る。   Mixing can be achieved by adding the candidate substance in a culture solution of the transformant or by collecting the transformant, washing it and then suspending it in an appropriate buffer or the like.

(2)測定工程
「測定工程」とは、JHセンサーの発光若しくは蛍光共鳴エネルギー移動又は蛍光タンパク質の再構築により発生する蛍光又は発光を測定する工程である。
(2) Measurement step The “measurement step” is a step of measuring the fluorescence or luminescence generated by the luminescence or fluorescence resonance energy transfer of the JH sensor or the reconstruction of the fluorescent protein.

本工程では、JHセンサーと候補物質の結合によって生じる発光又は蛍光スペクトルを検出し、測定する。測定方法は、特に制限はしない。例えば、蛍光プレートリーダーや蛍光分光光度計を用いた、公知の方法を利用することができる。   In this step, the emission or fluorescence spectrum generated by the binding between the JH sensor and the candidate substance is detected and measured. The measuring method is not particularly limited. For example, a known method using a fluorescence plate reader or a fluorescence spectrophotometer can be used.

(3)選択工程
「選択工程」とは、前記測定工程で得られた測定値に基づいた候補物質をJH類似体として選択する工程である。
(3) Selection Step The “selection step” is a step of selecting candidate substances based on the measurement values obtained in the measurement step as JH analogs.

測定値に基づく候補物質の選択方法は限定しないが、例えば、前記混合工程において候補物質を混合しない陰性対照の測定値との有意差に基づいて選択する方法や候補物質の濃度依存的な測定値の増加に基づく選択方法が挙げられる。   The method for selecting a candidate substance based on a measured value is not limited. For example, a method of selecting a candidate substance based on a significant difference from a measured value of a negative control in which no candidate substance is mixed in the mixing step, or a concentration-dependent measured value of a candidate substance. A selection method based on the increase in

前記有意差に基づく選択方法は、例えば、候補物質を混合した時の測定値と混合しないときの測定値とを比較して両者に統計学的に有意に差があるときに、その候補物質をJH類似体として選択すればよい。「統計学的に有意」とは、例えば、得られた値の危険率(有意水準)が小さい場合、具体的には、p<0.05、p<0.01又はp<0.001の場合が挙げられる。ここで、「p」又は「p値」とは、統計学的検定において、統計量が仮定した分布の中で、仮定が偶然正しくなる確率を示す。したがって「p」又は「p値」が小さいほど、仮定が真に近いことを意味する。「統計学的に有意に差がある」とは、候補物質を混合した時の測定値と混合しないときの測定値の差異を統計学的に処理したときに両者間に有意に差があることをいう。統計学的処理の検定方法は、有意性の有無を判断可能な公知の検定方法を適宜使用すればよく、特に限定しない。例えば、スチューデントt検定法、多重比較検定法を用いることができる。   In the selection method based on the significant difference, for example, when the measured value when the candidate substance is mixed is compared with the measured value when the candidate substance is not mixed, the candidate substance is selected when there is a statistically significant difference between the two. It may be selected as a JH analog. “Statistically significant” includes, for example, the case where the risk value (significance level) of the obtained value is small, specifically, the case of p <0.05, p <0.01 or p <0.001. Here, “p” or “p value” indicates the probability that an assumption is accidentally correct in the distribution assumed by the statistic in the statistical test. Therefore, the smaller the “p” or “p value”, the closer the assumption is to true. “Statistically significant difference” means that there is a significant difference between the measured value when the candidate substance is mixed and the measured value when not mixed when statistically processed. Say. The test method for statistical processing is not particularly limited as long as a known test method capable of determining the presence or absence of significance is appropriately used. For example, Student's t test or multiple comparison test can be used.

前記候補物質の濃度依存的な測定値の増加に基づく選択方法は、例えば、混合工程において候補物質を異なる濃度で混合する。各濃度における測定値が濃度依存的に増加したときにその候補物質をJH類似体として選択すればよい。   In the selection method based on the concentration-dependent increase in the measured value of the candidate substance, for example, the candidate substances are mixed at different concentrations in the mixing step. When the measured value at each concentration increases in a concentration-dependent manner, the candidate substance may be selected as a JH analog.

<実施例1:JHセンサー発現ベクターの構築>
本発明のJHセンサー発現ベクターを構築した。
(1)mTFPmVenus_pRSET-A(Kpn)_ver1.2の構築
大腸菌タンパク質発現用ベクターであるpRSET-A-BFP(Life technologies)を母核として、そのベクターに含まれるBFP ORF(open reading frame:読取枠)をFRET発色団ORFと置換した「mTFPmVenus_pRSET-A(Kpn)_ver1.2」を構築した。FRETの発色団ORFには、配列番号11で示される塩基配列からなるシアン蛍光タンパク質mTFP1 ORFと配列番号13で示される塩基配列からなる黄蛍光タンパク質mVenus ORFを用いた。
<Example 1: Construction of expression vector for JH sensor>
The JH sensor expression vector of the present invention was constructed.
(1) Construction of mTFPmVenus_pRSET-A (Kpn) _ver1.2 Using pRSET-A-BFP (Life technologies), an E. coli protein expression vector, as a mother nucleus, BFP ORF (open reading frame) contained in the vector “MTFPmVenus_pRSET-A (Kpn) _ver1.2” was constructed by replacing with FRET chromophore ORF. As the chromophore ORF of FRET, cyan fluorescent protein mTFP1 ORF consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 11 and yellow fluorescent protein mVenus ORF consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 13 were used.

具体的な方法は、まず、mVenus-pRSET-Bを鋳型として制限酵素認識配列を付加したプライマーペアmVenus-f1(配列番号16)及びpRSETA-r1(配列番号17)を用いて、PCRで増幅した。耐熱性ポリメラーゼには校正機能付きポリメラーゼPrimeSTAR HS及びPrimeSTAR Max(TaKaRa Bio)を用いた。反応条件を94℃30秒、58℃30秒及び72℃90秒を1サイクルとして、サーマルサイクラー(MyCycler;Bio-Rad)で35サイクル行った。反応後のPCR産物は、エタノール沈殿及びPCR精製キット (NucleoSpin Gel and PCR Clean-up;MACHEREY-NAGEL)を用いて精製した後、PCR産物とpRSET-A-BFPをKpn1及びHind IIIで制限酵素処理した。目的DNA鎖をエタノール沈殿及びPCR精製キット(NucleoSpin Gel and PCR Clean-up;MACHEREY-NAGEL)を用いて精製した後、Mighty Mix (TaKaRa Bio)を用い、ライゲーション酵素反応により連結した。反応条件は添付のプロトコルに準じた。ライゲーション反応後の反応液で大腸菌K12株DH-5aを形質転換し、得られた形質転換体からPlasmid DNA Mini-PrepKit(Life technologies)を用いて、プラスミドmVenus-pRSET-Aを抽出した。次いで、mVenusの5’末端側にmTFP1を挿入するために、mTFP-pGEMTを鋳型とし、mTFP1_f1(配列番号18)とmTFP1_r1(配列番号19)を用いて、mTFP1 ORFをPCRで増幅した。得られたPCR産物とmVenus-pRSET-AをBamHI及びKpnIで制限酵素処理した。目的DNA鎖の精製、ライゲーション反応、形質転換法は、mVenus-pRSET-Aの調製法に準じた。最終的に得られたmTFPmVenus_pRSET-A(Kpn)は、BigDye Terminator v3.1 cycle sequencing kit (Life technologies)を用いて、ABI Prism 3730 (Life technologies)で塩基配列を決定した。シークエンス解析及びアッセンブリは、GENETYX-MAC ver. 16 software (GENETYX, Tokyo, Japan)で解析した。完成したmTFPmVenus_pRSET-A(Kpn)_ver1.2のプラスミドマップを図3Aに示す。   Specifically, first, PCR was performed using primer pair mVenus-f1 (SEQ ID NO: 16) and pRSETA-r1 (SEQ ID NO: 17) to which restriction enzyme recognition sequences were added using mVenus-pRSET-B as a template. . As thermostable polymerases, polymerases with a calibration function PrimeSTAR HS and PrimeSTAR Max (TaKaRa Bio) were used. The reaction conditions were 94 ° C. for 30 seconds, 58 ° C. for 30 seconds and 72 ° C. for 90 seconds, and 35 cycles were performed with a thermal cycler (MyCycler; Bio-Rad). The PCR product after the reaction is purified using an ethanol precipitation and PCR purification kit (NucleoSpin Gel and PCR Clean-up; MACHEREY-NAGEL), and then the PCR product and pRSET-A-BFP are treated with Kpn1 and Hind III. did. The target DNA strand was purified using ethanol precipitation and PCR purification kit (Nucleo Spin Gel and PCR Clean-up; MACHEREY-NAGEL), and then ligated by ligation enzyme reaction using Mighty Mix (TaKaRa Bio). The reaction conditions were in accordance with the attached protocol. Escherichia coli K12 strain DH-5a was transformed with the reaction solution after the ligation reaction, and plasmid mVenus-pRSET-A was extracted from the obtained transformant using Plasmid DNA Mini-PrepKit (Life technologies). Next, in order to insert mTFP1 into the 5 'end of Mvenus, mTFP1 ORF was amplified by PCR using mTFP-pGEMT as a template and using mTFP1_f1 (SEQ ID NO: 18) and mTFP1_r1 (SEQ ID NO: 19). The obtained PCR product and mVenus-pRSET-A were treated with restriction enzymes with BamHI and KpnI. Purification of the target DNA strand, ligation reaction, and transformation method were in accordance with the method for preparing mVenus-pRSET-A. The final mTFPmVenus_pRSET-A (Kpn) obtained was sequenced with ABI Prism 3730 (Life technologies) using BigDye Terminator v3.1 cycle sequencing kit (Life technologies). Sequence analysis and assembly were analyzed with GENETYX-MAC ver. 16 software (GENETYX, Tokyo, Japan). A plasmid map of the completed mTFPmVenus_pRSET-A (Kpn) _ver1.2 is shown in FIG. 3A.

(2)mTFPmVenus_pRSET-A(RV)_ver1.2の構築
mTFPmVenus_pRSET-A(Kpn)_ver1.2においてmTFPm ORFとVenus ORF間の制限酵素認識配列はKpnIのみである(図3A参照)。それ故、JHセンサーを構築する上で、JHBP遺伝子挿入時における利便性が低い。そこで、Inverse PCR法により制限酵素認識配列(XhoI、EcoRV、KpnI)を付加したmTFPmVenus_pRSET-A(RV)_ver1.2を構築した。核酸増幅用プライマーとして配列番号20と配列番号21で示すプライマーペアを用いた。完成したmTFPmVenus_pRSET-A(RV)_ver1.2のプラスミドマップを図3Bに示す。
(2) Construction of mTFPmVenus_pRSET-A (RV) _ver1.2
In mTFPmVenus_pRSET-A (Kpn) _ver1.2, the restriction enzyme recognition sequence between mTFPm ORF and Venus ORF is only KpnI (see FIG. 3A). Therefore, in constructing a JH sensor, convenience at the time of inserting a JHBP gene is low. Therefore, mTFPmVenus_pRSET-A (RV) _ver1.2 with restriction enzyme recognition sequences (XhoI, EcoRV, KpnI) added was constructed by Inverse PCR method. The primer pair shown by sequence number 20 and sequence number 21 was used as a primer for nucleic acid amplification. A plasmid map of the completed mTFPmVenus_pRSET-A (RV) _ver1.2 is shown in FIG. 3B.

(3)JHセンサーの構築
FRET-JHBP-TypeA〜TypeCを含むFRET-JHBPキメラタンパク発現ベクターを構築した。FRET-JHBP-TypeA〜TypeC(図4)は、それぞれmTFP及びmVenusのJHBPへの挿入位置が異なるキメラタンパク質をコードする。このうちFRET-JHBP-TypeAが本発明のJHセンサーの構成を有する。
(3) Construction of JH sensor
A FRET-JHBP chimeric protein expression vector containing FRET-JHBP-TypeA to TypeC was constructed. FRET-JHBP-TypeA to TypeC (FIG. 4) encode chimeric proteins having different insertion positions of mTFP and mVenus into JHBP, respectively. Of these, FRET-JHBP-TypeA has the configuration of the JH sensor of the present invention.

(i)FRET-JHBP-TypeCの構築
成熟型JHBP ORFには、配列番号3で示す塩基配列からなるカイコ成熟型JHBP II ORF(BmJHBP II)を用いた(Vermunt et al., 2001. Insect Mol. Biol. 10: 147)。JHBPII-pGEX2Tを鋳型として、5’末端側にXho Iを付加したプライマーJHBP_f1(配列番号22)と3’ 末端側にKpn Iを付加したプライマーJHBP_r1(配列番号23)でPCRを行い、得られたPCR産物を精製後、XhoI及びKpnIで切断処理してBmJHBP II DNA断片(XhoI/KpnI)を得た。続いて、mTFPmVenus_pRSET-A(RV)_ver1.2をXhoI及びKpnIで切断し、BmJHBP II DNA断片(XhoI/KpnI)を組み込んだ。PCR条件やライゲーション反応条件は、(1)の方法に準じて行った。その結果、BmJHBP II ORFの5’末端側にmTFP ORFが、また3’末端側にmVenus ORFが連結されたFRET-JHBP-TypeCを得た(図4)。
(i) Construction of FRET-JHBP-TypeC For mature JHBP ORF, silkworm mature JHBP II ORF (BmJHBP II) consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 3 was used (Vermunt et al., 2001. Insect Mol. Biol. 10: 147). PCR was performed using JHBPII-pGEX2T as a template and primer JHBP_f1 (SEQ ID NO: 22) with Xho I added to the 5 ′ end and primer JHBP_r1 (SEQ ID NO: 23) added with Kpn I on the 3 ′ end. The PCR product was purified and then cleaved with XhoI and KpnI to obtain a BmJHBP II DNA fragment (XhoI / KpnI). Subsequently, mTFPmVenus_pRSET-A (RV) _ver1.2 was cleaved with XhoI and KpnI to incorporate a BmJHBP II DNA fragment (XhoI / KpnI). PCR conditions and ligation reaction conditions were performed according to the method (1). As a result, FRET-JHBP-TypeC was obtained in which mTFP ORF was linked to the 5 ′ end of BmJHBP II ORF and mVenus ORF was linked to the 3 ′ end (FIG. 4).

(ii)FRET-JHBP-TypeAの構築
JHの結合及び乖離時のJHBPの立体構造情報(Suzuki et al., 2011)から、蛍光タンパク質をJHBP内に挿入することで、FRET効率が大きくなるアミノ酸領域を推定した。その候補領域の一つを成熟JHBPにおける10〜15位のアミノ酸として、BmJHBPの11位のリジンコドン(L11)と12位のグリシンコドン(G12)間にmTFP ORFを挿入し、またmVenus ORFをJHBP ORFの3’末端に連結したFRET-JHBP-TypeA(図4)を構築した。
(ii) Construction of FRET-JHBP-TypeA
From the three-dimensional structure information of JHBP at the time of JH binding and detachment (Suzuki et al., 2011), an amino acid region in which FRET efficiency is increased by inserting a fluorescent protein into JHBP was estimated. One of the candidate regions is the 10th to 15th amino acids in mature JHBP, an mTFP ORF is inserted between the 11th lysine codon (L11) and the 12th glycine codon (G12) of BmJHBP, and the mVenus ORF is replaced with JHBP ORF. FRET-JHBP-TypeA (FIG. 4) linked to the 3 ′ end of was constructed.

FRET-JHBP-TypeAは、mTFP1 ORFの挿入位置であるBmJHBP ORFの33位と34位を境界としたN末端領域とC末端領域の2つのDNA断片から構築した。   FRET-JHBP-TypeA was constructed from two DNA fragments of an N-terminal region and a C-terminal region bounded by positions 33 and 34 of BmJHBP ORF, which is the insertion position of mTFP1 ORF.

まず、mTFP1 ORFの5’末端側にBmJHBPの1位〜11位のアミノ酸残基をコードする1位〜33位の塩基配列を付加したN末端領域をPCRプライマー伸長反応によって調製した。前述のFRET-JHBP-TypeCを鋳型として、フォワードプライマーにはAJH_Ff1(配列番号24)、AJH_Ff2(配列番号25)及びAJH_Ff3(配列番号26)を、またリバースプライマーにはAJH_Fr1(配列番号27)を用いた。AJH_Ff3の5’末端には、GeneArt認識配列として機能するpBluescript II (sk)配列及びBamHI認識配列が付加されている。さらにAJH_Fr1は、N末端領域の3’末端側とC末端領域の5’末端側の塩基配列を包含し、後述するAJH_Rf1と互いに重複(相補)するようにデザインされている。PCRの反応条件は、サーマルサイクラー(MyCycler;Bio-Rad)を用いて、94℃30秒、58℃30秒、及び72℃90秒を1サイクルとして、35サイクルとした。反応後に得られたPCR産物をZero Blunt(登録商標) PCR Cloning Kit(Life technologies)のpCR-Blunt TOPOに、添付のプロトコルに従って直接クローニングした後、BigDye Terminator v3.1 cycle sequencing kit (Life technologies)を用いてPCR産物の塩基配列を確認した。   First, an N-terminal region was prepared by PCR primer extension reaction in which the base sequence of 1st to 33rd position encoding the amino acid residue of 1st to 11th position of BmJHBP was added to the 5 'end side of mTFP1 ORF. Using FRET-JHBP-TypeC as a template, AJH_Ff1 (SEQ ID NO: 24), AJH_Ff2 (SEQ ID NO: 25) and AJH_Ff3 (SEQ ID NO: 26) are used for the forward primer, and AJH_Fr1 (SEQ ID NO: 27) is used for the reverse primer. It was. A pBluescript II (sk) sequence and a BamHI recognition sequence functioning as a GeneArt recognition sequence are added to the 5 'end of AJH_Ff3. Further, AJH_Fr1 includes a base sequence on the 3 ′ end side of the N-terminal region and the 5 ′ end side of the C-terminal region, and is designed to overlap (complement) with AJH_Rf1 described later. PCR reaction conditions were set to 35 cycles using a thermal cycler (MyCycler; Bio-Rad) with 94 ° C. for 30 seconds, 58 ° C. for 30 seconds, and 72 ° C. for 90 seconds as one cycle. The PCR product obtained after the reaction was cloned directly into the pCR-Blunt TOPO of Zero Blunt (registered trademark) PCR Cloning Kit (Life technologies) according to the attached protocol, and then BigDye Terminator v3.1 cycle sequencing kit (Life technologies) The base sequence of the PCR product was confirmed.

一方、BmJHBPの12位〜225位のアミノ酸残基をコードする33位〜675位の塩基配列の3’末端側にmVenus ORFを付加したC末端領域は、前述のFRET-JHBP-TypeCを鋳型としてPCRによって調製した。フォワードプライマーにはAJH_Rf1(配列番号28)を、またリバースプライマーにはAJH_Rr1(配列番号29)を用いた。前述のようにAJH_Rf1は、N末端領域の3’末端側とC末端領域の5’末端側の塩基配列を包含し、AJH_Fr1と互いに相補するようにデザインされている。また、AJH_Rr1の5’末端には、GeneArt認識配列として機能するpBluescript II (sk)配列及びHind III認識配列が付加されている。反応後に得られたPCR産物をN末端領域と同様の方法で直接クローニングした後、BigDye Terminator v3.1 cycle sequencing kit (Life technologies)を用いてPCR産物の塩基配列を確認した。
続いて、N末端領域とC末端領域を鋳型として、N末端領域の5’末端側GeneArt認識配列に結合するフォワードプライマーAJH-Ff3(配列番号26)とN末端領域の3’末端側GeneArt認識配列に結合するリバースプライマーAJH-Fr1(配列番号27)、C末端領域の5’末端側GeneArt認識配列に結合するフォワードプライマーAJH-Rf1(配列番号28)とC末端領域の3’末端側GeneArt認識配列に結合するリバースプライマーAJH_Rf1(配列番号29)を用いてPCRを行い、GeneArt Seamless cloning(Life technologies)によりFRET-JHBP-TypeAの全長断片を調製した。全長断片を含むPCR産物をpBluescript II (sk)に直接クローニングした後、BigDye Terminator v3.1 cycle sequencing kit(Life technologies)を用いてPCR産物の塩基配列を決定し、JHBP ORF内の特定の位置にmTFP1 ORFがシームレスに挿入されていることを確認した。Bam HIとHind IIIによる切断処理によってpBluescript II (sk)からFRET-JHBP-TypeAの全長断片を切り出した後、その断片をBam HIとHind IIIによる切断処理によってBFP ORFを除いたpRSET-A-BFP(Life technologies)のBam HI/Hind III制限酵素認識配列中に挿入した。得られたFRET-JHBP-TypeAキメラタンパク質発現ベクターを「FRET-JHBP-TypeA_pRSE Ta」とした。FRET-JHBP-TypeA_pRSE Taの塩基配列を配列番号30に示す。前述のように、この発現ベクターは、本発明のJHセンサー発現ベクターの構成を有する。
On the other hand, the C-terminal region in which Mvenus ORF is added to the 3 ′ end of the base sequence from the 33rd position to the 675th position encoding the amino acid residues from the 12th position to the 225th position of BmJHBP is the template using the aforementioned FRET-JHBP-TypeC as a template. Prepared by PCR. AJH_Rf1 (SEQ ID NO: 28) was used as the forward primer, and AJH_Rr1 (SEQ ID NO: 29) was used as the reverse primer. As described above, AJH_Rf1 includes a base sequence on the 3 ′ end side of the N-terminal region and the 5 ′ end side of the C-terminal region, and is designed to be complementary to AJH_Fr1. In addition, a pBluescript II (sk) sequence and a Hind III recognition sequence functioning as a GeneArt recognition sequence are added to the 5 ′ end of AJH_Rr1. The PCR product obtained after the reaction was directly cloned by the same method as that for the N-terminal region, and the base sequence of the PCR product was confirmed using BigDye Terminator v3.1 cycle sequencing kit (Life technologies).
Subsequently, using N-terminal region and C-terminal region as templates, forward primer AJH-Ff3 (SEQ ID NO: 26) that binds to 5′-terminal GeneArt recognition sequence of N-terminal region and 3′-terminal GeneArt recognition sequence of N-terminal region Reverse primer AJH-Fr1 (SEQ ID NO: 27) that binds to C5, the 5 ′ end GeneArt recognition sequence of the C-terminal region, and the forward primer AJH-Rf1 (SEQ ID NO: 28) that binds to the 5′-end GeneArt recognition sequence of the C-terminal region PCR was performed using the reverse primer AJH_Rf1 (SEQ ID NO: 29) that binds to FRET-JHBP-TypeA by GeneArt Seamless cloning (Life technologies). After cloning the PCR product containing the full-length fragment directly into pBluescript II (sk), determine the base sequence of the PCR product using the BigDye Terminator v3.1 cycle sequencing kit (Life technologies) and place it at a specific position in the JHBP ORF. It was confirmed that mTFP1 ORF was inserted seamlessly. PRSET-A-BFP after excising the full length fragment of FRET-JHBP-TypeA from pBluescript II (sk) by cutting with Bam HI and Hind III, and then removing the BFP ORF by cutting with Bam HI and Hind III (Life technologies) inserted into the Bam HI / Hind III restriction enzyme recognition sequence. The obtained FRET-JHBP-TypeA chimeric protein expression vector was designated as “FRET-JHBP-TypeA_pRSE Ta”. The nucleotide sequence of FRET-JHBP-TypeA_pRSE Ta is shown in SEQ ID NO: 30. As described above, this expression vector has the configuration of the JH sensor expression vector of the present invention.

(iii)FRET-JHBP-TypeBの構築
FRET効率が大きくなる他の推定アミノ酸領域として、成熟BmJHBPの137位のアスパラギンコドン(N137)と138位のグリシンコドン(G12)を選択し、それらのアミノ酸残基間にmVenus ORFを挿入し、またmTFP ORFをBmJHBPの5’末端に連結したFRET-JHBP-TypeB(図4)を構築した。
(iii) Construction of FRET-JHBP-TypeB
As other deduced amino acid regions that increase FRET efficiency, select the asparagine codon at position 137 (N137) and glycine codon at position 138 (G12) of mature BmJHBP, insert mVenus ORF between these amino acid residues, and FRET-JHBP-TypeB (FIG. 4) was constructed by linking mTFP ORF to the 5 ′ end of BmJHBP.

FRET-JHBP-TypeBもFRET-JHBP-TypeAと同様にmTFP1 ORFの挿入位置であるBmJHBP ORFの137位と138位を境界としたN末端領域とC末端領域及びmVenus ORFの3つのDNA断片から構築した。   Like FRET-JHBP-TypeA, FRET-JHBP-TypeB is also constructed from three DNA fragments, the N-terminal region and C-terminal region of the BmJHBP ORF, which is the insertion position of mTFP1 ORF, at the 137th and 138th positions, and mVenus ORF. did.

基本的な方法は、FRET-JHBP-TypeAの調製方法に準じた。まずN末端領域は、後述するFRET-JHBP-TypeCを鋳型として、mTFP1 ORFの5’末端領域の塩基配列を含むフォワードプライマーAve_f1(配列番号31)とBmJHBPの130位〜137位のアミノ酸残基をコードする388位〜411位の塩基配列に相補的な塩基配列を含むリバースプライマーBJH-Fr1(配列番号32)を用いて、PCRによって調製した。Ave_f1の5’末端には、GeneArt認識配列として機能するpBluescript II (sk)配列及びBamHI認識配列が付加されている。さらにBJH_Fr1は、N末端領域の3’末端側とmVenusの5’末端側の塩基配列を包含し、後述するBJH_vef1と互いに重複(相補)するようにデザインされている。PCR条件は、FRET-JHBP-TypeAの調製方法に準じ、得られたPCR産物は、FRET-JHBP-TypeAのN末端領域と同様の方法で直接クローニングした後、BigDye Terminator v3.1 cycle sequencing kit (Life technologies)を用いてPCR産物の塩基配列を確認した。   The basic method was based on the preparation method of FRET-JHBP-TypeA. First, the N-terminal region is the FRET-JHBP-TypeC described later as a template, and the forward primer Ave_f1 (SEQ ID NO: 31) containing the base sequence of the 5 ′ end region of mTFP1 ORF and the amino acid residues at positions 130 to 137 of BmJHBP It was prepared by PCR using a reverse primer BJH-Fr1 (SEQ ID NO: 32) containing a base sequence complementary to the encoded base sequence at positions 388 to 411. A pBluescript II (sk) sequence and a BamHI recognition sequence functioning as a GeneArt recognition sequence are added to the 5 'end of Ave_f1. Furthermore, BJH_Fr1 includes a base sequence on the 3 ′ end side of the N-terminal region and the 5 ′ end side of mVenus, and is designed to overlap (complement) with BJH_vef1, which will be described later. The PCR conditions were in accordance with the method for preparing FRET-JHBP-TypeA, and the obtained PCR product was directly cloned in the same manner as the N-terminal region of FRET-JHBP-TypeA, then BigDye Terminator v3.1 cycle sequencing kit ( Life technologies) was used to confirm the base sequence of the PCR product.

次に、mVenus ORFは、後述するFRET-JHBP-TypeCを鋳型として、mVenus ORFの5’末端領域の塩基配列を含むフォワードプライマーBJH_vef1(配列番号33)とmVenus ORFの3’末端領域の塩基配列に相補的な塩基配列を含むリバースプライマーBJH_ver1(配列番号34)を用いて、PCRによって調製した。BJH_vef1は、N末端領域の3’末端側とmVenus ORFの5’末端側の塩基配列を包含し、前述のBJH_Fr1と互いに重複(相補)するようにデザインされている。またBJH_ver1は、mVenus ORFの3’末端側とC末端領域の5’末端側の塩基配列に相補的な塩基配列を包含し、後述のBJH_Rr1と互いに重複(相補)するようにデザインされている。PCR条件は、FRET-JHBP-TypeAの調製方法に準じて行い、得られたPCR産物は、FRET-JHBP-TypeAのN末端領域と同様の方法で直接クローニングした後、BigDye Terminator v3.1 cycle sequencing kit (Life technologies)を用いてPCR産物の塩基配列を確認した。   Next, mVenus ORF uses FRET-JHBP-TypeC, which will be described later, as a template, forward primer BJH_vef1 (SEQ ID NO: 33) containing the base sequence of the 5 ′ end region of mVenus ORF and the base sequence of the 3 ′ end region of mVenus ORF. It was prepared by PCR using a reverse primer BJH_ver1 (SEQ ID NO: 34) containing a complementary base sequence. BJH_vef1 includes a base sequence on the 3 ′ end side of the N-terminal region and the 5 ′ end side of the mVenus ORF, and is designed to overlap (complement) with BJH_Fr1 described above. BJH_ver1 includes a base sequence complementary to the base sequence on the 3 ′ end side of the mVenus ORF and the 5 ′ end side of the C terminal region, and is designed to overlap (complement) with BJH_Rr1 described later. PCR conditions were carried out according to the FRET-JHBP-TypeA preparation method, and the obtained PCR product was directly cloned in the same manner as the N-terminal region of FRET-JHBP-TypeA, and then BigDye Terminator v3.1 cycle sequencing The base sequence of the PCR product was confirmed using kit (Life technologies).

最後に、C末端領域は、前述のFRET-JHBP-TypeCを鋳型として、BmJHBPの138位〜143位のアミノ酸残基をコードする412位〜429位の塩基配列を含むフォワードプライマーBJH_Rf1(配列番号35)とBmJHBP ORFの3’末端側の塩基配列に相補的な塩基配列を含むリバースプライマーBJH_Rr1(配列番号36)を用いて、PCRによって調製した。BJH_Rf1は、mVenus ORFの3’末端側とC末端領域の5’末端側の塩基配列を包含し、前述のBJH_ver1と互いに重複(相補)するようにデザインされている。BJH_Rr1はC末端領域の3’末端側の塩基配列に相補的な塩基配列を包含し、その5’末端には、GeneArt認識配列として機能するpBluescript II (sk)配列及びHind III認識配列が付加されている。反応後に得られたPCR産物をFRET-JHBP-TypeAのN末端領域と同様の方法で直接クローニングした後、BigDye Terminator v3.1 cycle sequencing kit (Life technologies)を用いてPCR産物の塩基配列を確認した。   Finally, the C-terminal region is a forward primer BJH_Rf1 (SEQ ID NO: 35) containing the above-mentioned FRET-JHBP-TypeC as a template and a base sequence from positions 412 to 429 encoding the amino acid residues at positions 138 to 143 of BmJHBP. ) And a reverse primer BJH_Rr1 (SEQ ID NO: 36) containing a base sequence complementary to the base sequence on the 3 ′ end side of BmJHBP ORF. BJH_Rf1 includes a base sequence on the 3 ′ end side of the mVenus ORF and the 5 ′ end side of the C-terminal region, and is designed to overlap (complement) with BJH_ver1 described above. BJH_Rr1 includes a base sequence complementary to the base sequence on the 3 ′ end side of the C-terminal region, and a pBluescript II (sk) sequence and a Hind III recognition sequence functioning as a GeneArt recognition sequence are added to the 5 ′ end. ing. After cloning the PCR product obtained after the reaction directly in the same way as the N-terminal region of FRET-JHBP-TypeA, the base sequence of the PCR product was confirmed using BigDye Terminator v3.1 cycle sequencing kit (Life technologies) .

N末端領域、mVenus ORF、及びC末端領域を鋳型として、PCRを行い、FRET-JHBP-TypeBの全長断片を調製した。全長断片を含むPCR産物をpBluescript II (sk)に直接クローニングした後、BigDye Terminator v3.1 cycle sequencing kit(Life technologies)を用いてPCR産物の塩基配列を決定し、JHBP ORF内の特定の位置にmTFP1 ORFがシームレスに挿入されていることを確認した。Bam HIとHind IIIによる切断処理によってpBluescript II (sk)からFRET-JHBP-TypeBの全長断片を切り出した後、その断片をBam HIとHind IIIによる切断処理によってBFP ORFを除いたpRSET-A-BFP(Life technologies)のBam HI/Hind III制限酵素認識配列中に挿入した。得られたFRET-JHBP-TypeBキメラタンパク質発現ベクターを「FRET-JHBP-TypeB_pRSE Ta」とした。FRET-JHBP-TypeB_pRSE Taの塩基配列を配列番号37に示す。   PCR was performed using the N-terminal region, mVenus ORF, and C-terminal region as templates to prepare a full-length fragment of FRET-JHBP-TypeB. After cloning the PCR product containing the full-length fragment directly into pBluescript II (sk), determine the base sequence of the PCR product using the BigDye Terminator v3.1 cycle sequencing kit (Life technologies) and place it at a specific position in the JHBP ORF. It was confirmed that mTFP1 ORF was inserted seamlessly. PRSET-A-BFP after excising the full-length fragment of FRET-JHBP-TypeB from pBluescript II (sk) by digestion with Bam HI and Hind III and then removing the BFP ORF by digestion with Bam HI and Hind III (Life technologies) inserted into the Bam HI / Hind III restriction enzyme recognition sequence. The obtained FRET-JHBP-TypeB chimeric protein expression vector was designated as “FRET-JHBP-TypeB_pRSE Ta”. The nucleotide sequence of FRET-JHBP-TypeB_pRSE Ta is shown in SEQ ID NO: 37.

<実施例2:形質転換体の作製とJHセンサーの発現及び精製>
実施例1で調製した3種類の遺伝子発現ベクターを宿主に導入した形質転換体を作製し、各遺伝子発現ベクターにコードされたFRET-JHBPキメラタンパク質の発現誘導とその精製を行った。
<Example 2: Production of transformant and expression and purification of JH sensor>
A transformant was prepared by introducing the three types of gene expression vectors prepared in Example 1 into a host, and expression induction and purification of the FRET-JHBP chimeric protein encoded by each gene expression vector were performed.

常法に基づいてFRET-JHBPキメラタンパク質発現ベクターのそれぞれをE. coli BL21(DE3)株(Novagen)に導入した。得られた形質転換体をLB培地で37℃にて培養した後、濁度(OD600)が0.4〜0.6に達したところで培養温度を16℃に下げ、終濃度1 mM IPTGを添加して14〜16時間、タンパク質の発現誘導処理を行なった。その後、大腸菌を集菌し、菌体をPBS (pH7.5)に再懸濁し、超音波出力70〜100%で20〜30分間、氷浴中で超音波破砕処理を行なった。細胞破砕溶液を40,000×gで30分間遠心分離した後、可溶性画分を回収して、5 mLのHisTrap HP(GE healthcare)でアフィニティー精製を行なった。目的物については400 mM imidazoleを含むバッファー(50 mM Tris- HCl (pH7.5), 200 mM NaCl, 400 mM imidazole)で溶出し、また夾雑物については20 mM imidazoleを含むバッファー(20 mM Tris-HCl (pH 8.0), 200 mM NaCl, 20 mM imidazole)で溶出して回収した。さらに、キメラタンパク質を含む画分については、HiLoad 26/60 Superdex 200 prep grade(GE healthcare)によりゲルろ過クロマトグラフィー精製を行なった。バッファーとして10 mM Tris-HCl (pH7.5), 150 mM NaClを用いた。最終的な精製度はSDS-PAGEによって確認した。各遺伝子発現ベクターからの発現によって得られたキメラタンパク質の濃度は、UV測定によって決定した。 Each of the FRET-JHBP chimeric protein expression vectors was introduced into E. coli BL21 (DE3) strain (Novagen) based on a conventional method. After culturing the obtained transformant in LB medium at 37 ° C., when the turbidity (OD 600 ) reached 0.4 to 0.6, the culture temperature was lowered to 16 ° C., and a final concentration of 1 mM IPTG was added. Protein expression induction treatment was performed for ˜16 hours. Thereafter, E. coli was collected, the cells were resuspended in PBS (pH 7.5), and subjected to ultrasonic disruption treatment in an ice bath at an ultrasonic output of 70 to 100% for 20 to 30 minutes. The cell disruption solution was centrifuged at 40,000 × g for 30 minutes, and then the soluble fraction was collected and subjected to affinity purification with 5 mL of HisTrap HP (GE healthcare). The target product was eluted with a buffer containing 400 mM imidazole (50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 200 mM NaCl, 400 mM imidazole), and the contaminant was buffered with 20 mM imidazole (20 mM Tris- Elution was performed with HCl (pH 8.0), 200 mM NaCl, and 20 mM imidazole. Furthermore, the fraction containing the chimeric protein was purified by gel filtration chromatography using HiLoad 26/60 Superdex 200 prep grade (GE healthcare). 10 mM Tris-HCl (pH 7.5), 150 mM NaCl was used as a buffer. Final purification was confirmed by SDS-PAGE. The concentration of the chimeric protein obtained by expression from each gene expression vector was determined by UV measurement.

<実施例3:FRET-JHBPキメラタンパク質の蛍光測定>
実施例2で調製し、単一精製した各FRET-JHBPキメラタンパク質によるJH存在下での蛍光強度を測定した。
<Example 3: Fluorescence measurement of FRET-JHBP chimeric protein>
The fluorescence intensity in the presence of JH was measured for each FRET-JHBP chimeric protein prepared and purified in Example 2.

10 mM Tris-HCl (pH7.5)、150 mM NaCl、1% ethanolのバッファー条件で、FRET-JHBPキメラタンパク質(5μM:TypeA又はTypeB;2μM:TypeC)に、基質となるJH III(Sigma-Aldrich)を最終濃度10μMで添加し、1時間、16℃、暗所でインキュベートした。対照としてJH III無添加のサンプルを同様に調製した。反応後、蛍光分光光度計F-4500(HITACHI)を用いて、励起波長450 nm、スキャン領域 480〜550 nm、温度20℃の条件で蛍光測定を行なった。mTFP1の蛍光ピーク(494 nm)とmVenusの蛍光ピーク(527 nm)の比を計測し、JH濃度による蛍光強度の変化を求めた。   Under the buffer conditions of 10 mM Tris-HCl (pH 7.5), 150 mM NaCl, 1% ethanol, the FRET-JHBP chimeric protein (5 μM: TypeA or TypeB; 2 μM: TypeC) is mixed with JH III (Sigma-Aldrich) as a substrate. ) At a final concentration of 10 μM and incubated for 1 hour at 16 ° C. in the dark. As a control, a sample without JH III was prepared in the same manner. After the reaction, fluorescence measurement was performed using a fluorescence spectrophotometer F-4500 (HITACHI) under conditions of an excitation wavelength of 450 nm, a scan region of 480 to 550 nm, and a temperature of 20 ° C. The ratio between the fluorescence peak of mTFP1 (494 nm) and the fluorescence peak of mVenus (527 nm) was measured, and the change in fluorescence intensity with the JH concentration was determined.

結果を図5に示す。AはFRET-JHBP-TypeAを、BはFRET-JHBP-TypeBを、そしてCはFRET-JHBP-TypeCを、用いたときの結果である。本発明のJHセンサーの構成を有するFRET-JHBP-TypeAは、JH III存在下(10μM)でFRETが観察された。しかし、FRET-JHBP-TypeBとFRET-JHBP-TypeCでは、JH III存在下の蛍光強度の変化がJH III非存在下(0μM)のそれとほぼ同じパターンであり、FRETを検出できなかった。この結果から、JHBPとJHとの結合をFRETやBRETを利用して検出するには、本発明で示した限られた特定の箇所に蛍光タンパク質等を挿入した場合でなければ機能しないことが明らかとなった。   The results are shown in FIG. A is the result when FRET-JHBP-TypeA is used, B is FRET-JHBP-TypeB, and C is FRET-JHBP-TypeC. In FRET-JHBP-TypeA having the configuration of the JH sensor of the present invention, FRET was observed in the presence of JH III (10 μM). However, in FRET-JHBP-TypeB and FRET-JHBP-TypeC, the change in fluorescence intensity in the presence of JH III was almost the same pattern as that in the absence of JH III (0 μM), and FRET could not be detected. From this result, it is clear that in order to detect the binding of JHBP and JH using FRET or BRET, it does not function unless a fluorescent protein or the like is inserted in a limited specific portion shown in the present invention. It became.

<実施例4:高安定性FRET-JHBPセンサーの構築とその蛍光測定>
実施例3の結果から、FRET-JHBP-TypeAは、JHセンサーとして機能することが明らかとなった。しかし、FRET-JHBP-TypeAは、FRETが不安定という問題があった。そこで、TypeAの配列を基に、高い安定性を保持したJHセンサーの開発を行った。
<Example 4: Construction of high-stability FRET-JHBP sensor and fluorescence measurement thereof>
From the results of Example 3, it was revealed that FRET-JHBP-TypeA functions as a JH sensor. However, FRET-JHBP-TypeA has a problem that FRET is unstable. Therefore, we developed a JH sensor with high stability based on the TypeA sequence.

一般に、蛍光タンパクC末端は親水性に富み、蛍光タンパク立体構造に寄与せず、蛍光に影響しないことが知られており、これらリンカー配列のアミノ酸残基を欠失・挿入することで、安定したセンサータンパクの発現が可能と考えた。そこでJHBP内に挿入されたmTFP1のC末端を欠失及び挿入したコンストラクトを構築した。mTFP1 C末端のトリミングが可能なアミノ酸残基数は明らかにされていなかったが、CFPやGFPなどのバリアントタンパクはC末端9アミノ酸残基のトリミングが可能であった。mTFP1との相同性を確認したところ、C末端配列GMDELYKが他の蛍光タンパク配列と一致することがわかった。そこで、FRET-JHBP-TypeAキメラタンパク質においてmTFP1 ORFの3’末端から1アミノ酸残基ずつトリミングしたコンストラクト、すなわち1〜5アミノ酸分をコードする塩基(3〜15塩基)を削除したmTFP1-dX(X=1〜5の整数)を含む発現ベクターをFRET-JHBP-TypeA_pRSE Taからsite directed mutagenesis法により作製した。得られたFRET-JHBP-TypeAキメラタンパク質発現ベクターを「FRET-JHBP-TypeAdX_pRSE Ta」(X=1〜5の整数)とした。   In general, the fluorescent protein C-terminal is rich in hydrophilicity, does not contribute to the three-dimensional structure of the fluorescent protein, and is known not to affect fluorescence. It is stable by deleting and inserting amino acid residues of these linker sequences. We thought that expression of sensor protein was possible. Therefore, a construct was constructed in which the C-terminal of mTFP1 inserted into JHBP was deleted and inserted. Although the number of amino acid residues that can be trimmed at the C-terminus of mTFP1 has not been clarified, variant proteins such as CFP and GFP were able to trim C-terminal 9 amino acid residues. When homology with mTFP1 was confirmed, it was found that the C-terminal sequence GMDELYK was consistent with other fluorescent protein sequences. Therefore, in the FRET-JHBP-TypeA chimeric protein, mTFP1-dX (X), in which the construct trimmed by 1 amino acid residue from the 3 ′ end of the mTFP1 ORF, that is, the base (3-15 bases) coding for 1-5 amino acids was deleted. = An integer of 1 to 5) was prepared from FRET-JHBP-TypeA_pRSE Ta by site directed mutagenesis method. The obtained FRET-JHBP-TypeA chimeric protein expression vector was designated as “FRET-JHBP-TypeAdX_pRSE Ta” (X = 1 to 5).

また、JHBPセンサー部分と蛍光タンパク間のリンカー部分の稼働性を高めることでセンサータンパクの安定性改善を目的として蛍光タンパクC末端にアミノ酸残基の挿入を行った。挿入付加するアミノ酸残基は、20種類のアミノ酸の中で最も大きなコンフォメーションスペースを持つ特性から、多様な立体構造を取ることができるグリシン(G)を選択し、挿入アミノ酸数は1又は2個とした。FRET-JHBP-TypeAキメラタンパク質発現ベクターにおいてmTFP1 ORFの3’末端に1又は2個のグリシン(Gly)残基をコードする塩基(3又は6塩基)を付加したmTFP1-in(n=1又は2)を含む発現ベクターをFRET-JHBP-TypeA_pRSE Taからsite directed mutagenesis法により作製した。得られたFRET-JHBP-TypeAキメラタンパク質発現ベクターを「FRET-JHBP-TypeAin_pRSE Ta」(n=1又は2)とした。   In addition, an amino acid residue was inserted into the C-terminal of the fluorescent protein to improve the stability of the sensor protein by enhancing the operability of the linker part between the JHBP sensor part and the fluorescent protein. The amino acid residue to be inserted is selected from glycine (G), which can take a variety of three-dimensional structures, because it has the largest conformation space among 20 types of amino acids, and the number of inserted amino acids is 1 or 2. It was. In the FRET-JHBP-TypeA chimeric protein expression vector, mTFP1-in (n = 1 or 2) with 1 or 2 glycine (Gly) residue-encoding bases added to the 3 ′ end of the mTFP1 ORF ) Was prepared from FRET-JHBP-TypeA_pRSE Ta by the site directed mutagenesis method. The obtained FRET-JHBP-TypeA chimeric protein expression vector was designated as “FRET-JHBP-TypeAin_pRSE Ta” (n = 1 or 2).

さらに、FRET-JHBP-TypeCキメラタンパク質発現ベクターにおいて、mTFP1 ORFの3’末端から5アミノ酸分をコードする塩基(15塩基)を削除したmTFP1-d5のORFをmTFP1のORFに替えて挿入し、またmVenus ORFの3’末端から5アミノ酸分をコードする塩基(15塩基)を削除したmVenus-d5のORFをBmJHBPの83位のリジンコドン(K83)と84位のアラニンコドン(A84)間(K83/A84)に挿入して、FRET-JHBP-TypeCd5キメラタンパク質発現ベクター「FRET-JHBP-TypeCd5_pRSE Ta」を構築した。   Furthermore, in the FRET-JHBP-TypeC chimeric protein expression vector, the ORF of mTFP1-d5 in which the base (15 bases) encoding 5 amino acids was deleted from the 3 'end of the mTFP1 ORF was replaced with the ORF of mTFP1, and mVenus ORF of mVenus-d5 from which 5 amino acid coding bases (15 bases) have been deleted from the 3 'end of mVenus ORF between lysine codon (K83) at position 83 and alanine codon (A84) at position 84 (K83 / A84) ) To construct a FRET-JHBP-TypeCd5 chimeric protein expression vector “FRET-JHBP-TypeCd5_pRSE Ta”.

最後に、mTFP1-d5のORFを11位のロイシンコドン(L11)と12位のグリシンコドン(G12)間(L11/G12)に挿入し、mVenus ORFの3’末端から4アミノ酸分をコードする塩基(12塩基)を削除したmVenus-d4のORFを137位のアスパラギンコドン(N137)と138位のグリシンコドン(G138)間(N137/G138)に挿入して、FRET-JHBP-TypeDd5キメラタンパク質発現ベクター「FRET-JHBP-TypeDd5_pRSE Ta」を構築した。   Finally, insert the mTFP1-d5 ORF between the leucine codon at position 11 (L11) and the glycine codon at position 12 (G12) (L11 / G12), and a base encoding 4 amino acids from the 3 'end of the mVenus ORF Inserting the ORF of mVenus-d4 with (12 bases) deleted between the asparagine codon (N137) at position 137 and the glycine codon (G138) at position 138 (N137 / G138), FRET-JHBP-TypeDd5 chimeric protein expression vector “FRET-JHBP-TypeDd5_pRSE Ta” was constructed.

実施例3に記載の方法に準じて、各FRET-JHBPキメラタンパク質におけるJH存在下での蛍光強度をIn vitroアッセイにより測定した。
結果を表1に示す。
According to the method described in Example 3, the fluorescence intensity in the presence of JH in each FRET-JHBP chimeric protein was measured by an in vitro assay.
The results are shown in Table 1.

Figure 2016161420
Figure 2016161420

表中、FRET値はJHIII(10μM)存在下及び非存在下での蛍光強度比の差を示す。FRET値からJHセンサーとして機能し得るFRET-JHBPキメラタンパク質に「○」を、機能し得ないFRET-JHBPキメラタンパク質に「×」をつけて評価した。   In the table, the FRET value indicates the difference in the fluorescence intensity ratio in the presence and absence of JHIII (10 μM). From the FRET value, FRET-JHBP chimeric protein that can function as a JH sensor was evaluated with “◯”, and FRET-JHBP chimeric protein that could not function was evaluated with “×”.

上記の結果から、FRET-JHBP-TypeAをベースとするキメラタンパク質、すなわち一方の蛍光タンパク質の挿入位置がL11/G12であり、他方の蛍光タンパク質の挿入位置がC末端の場合には、いずれもJHセンサーとして機能し得ることが立証された。中でもmTFP1-d4及び-d5が除去されたJHセンサーTypeAd4及びTypeAd5が高いFRET効率且つ高い安定性を備えたJHバイオセンサーであることがわかった。   From the above results, it can be seen that the chimeric protein based on FRET-JHBP-TypeA, that is, when the insertion position of one fluorescent protein is L11 / G12 and the insertion position of the other fluorescent protein is C-terminal, It has been demonstrated that it can function as a sensor. Among them, the JH sensors TypeAd4 and TypeAd5 from which mTFP1-d4 and -d5 were removed were found to be JH biosensors with high FRET efficiency and high stability.

しかし、一方の蛍光タンパク質の挿入位置がN末端か及び/又は他方の蛍光タンパク質の挿入位置がC末端以外であった場合には、FRET-JHBPキメラタンパク質はJHセンサーとして機能し得ないことが明らかとなった。   However, if one fluorescent protein is inserted at the N-terminal and / or the other fluorescent protein is inserted at a position other than the C-terminal, it is clear that the FRET-JHBP chimeric protein cannot function as a JH sensor. It became.

<実施例5:JHセンサーによるJH又はJH類似体の検出>
実施例3及び4では、JHとしてJH IIIを用いた。本発明のJHセンサーがJH III以外のJH又はJH類似体を検出可能なことを検証する。
<Example 5: Detection of JH or JH analog by JH sensor>
In Examples 3 and 4, JH III was used as JH. It is verified that the JH sensor of the present invention can detect JH or JH analog other than JH III.

実施例4で作成したTypeAd5をJHセンサーとして用いて、各種JH(JH I (SciTech)、JH II (SciTech)、JH III (Sigma-Aldrich)、又はMF (Echelon Biosciences))又はJH類似体(メトプレン (AccuStandard)、又はメトプレン酸(Sigma-Aldrich))の存在下におけるFRETの蛍光強度を経時測定した。JHの陰性対照として、オレイン酸(Sigma-Aldrich)を用いた。   Using TypeAd5 prepared in Example 4 as a JH sensor, various JHs (JH I (SciTech), JH II (SciTech), JH III (Sigma-Aldrich), or MF (Echelon Biosciences))) or JH analogs (methoprene) The fluorescence intensity of FRET was measured over time in the presence of (AccuStandard) or Metoprenic acid (Sigma-Aldrich). Oleic acid (Sigma-Aldrich) was used as a negative control for JH.

基本的な測定方法は、実施例3に記載の方法に準じた。各種JH又はJH類似体の添加量は1.38μM及び10μMとし、対照用にJH無添加のサンプルを同条件で調製した。蛍光測定時間は、各種JH又はJH類似体の添加後から1時間、2時間、3時間、6時間とした。   The basic measurement method was in accordance with the method described in Example 3. The amount of each JH or JH analog added was 1.38 μM and 10 μM, and samples without JH were prepared under the same conditions for control purposes. The fluorescence measurement time was 1 hour, 2 hours, 3 hours, and 6 hours after the addition of various JHs or JH analogs.

結果を図6に示す。いずれのJH及びJH類似体もTypeAd5 JHセンサーによるFRETを検出することができた。また、総じてJH又はJH類似体の濃度が高い方が、検出される蛍光強度も高い傾向にあった。以上の結果から、本発明のJHセンサーは、JH IIIのみならず、様々なJHやJH類似体を検出可能であることが立証された。   The results are shown in FIG. Both JH and JH analogs were able to detect FRET by the TypeAd5 JH sensor. Moreover, the higher the concentration of JH or JH analog, the higher the detected fluorescence intensity. From the above results, it was proved that the JH sensor of the present invention can detect not only JH III but also various JHs and JH analogs.

<実施例6:JHセンサーによるJHの定量化>
本発明のJHセンサーにより試料中のJH又はJH類似体を定量化できることを確認した。
96wellマイクロプレート(Falcon #3072)に、実施例4で調製したJHセンサー(FRET-JHBP-TypeAd5)を最終濃度が1 μMとなるように150mM NaCLを含む198μLの10mM Tris-HCl buffer(pH 7.5)に加え、その後、リガンドとして0.1nM〜1×107nMのJH(JH I (SciTech)、JH II (SciTech)、JH III (Sigma-Aldrich)、MF (Echelon Biosciences))又はJH類似体(メトプレン酸 (Sigma-Aldrich))のエタノール溶液2 μLを濃度ごとに各wellに添加して、室温(約25℃)にて暗所で1時間静置した。反応後、各wellにおける励起波長450nm、測定波長480、及び535nmの蛍光強度を蛍光プレートリーダー(Perkin-Elmer ARVO MX ;1420 Multilabel Counter)で測定した。535nm/480nmの蛍光強度比を算出した。
<Example 6: JH sensor quantification>
It was confirmed that JH or JH analog in a sample can be quantified by the JH sensor of the present invention.
In a 96-well microplate (Falcon # 3072), 198 μL of 10 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5) containing 150 mM NaCL so that the final concentration of the JH sensor (FRET-JHBP-TypeAd5) prepared in Example 4 is 1 μM. In addition, 0.1 nM to 1 × 10 7 nM JH (JH I (SciTech), JH II (SciTech), JH III (Sigma-Aldrich), MF (Echelon Biosciences))) or JH analog (methoprene) 2 μL of an acid solution (Sigma-Aldrich) in ethanol was added to each well for each concentration and allowed to stand at room temperature (about 25 ° C.) for 1 hour in the dark. After the reaction, the fluorescence intensity at excitation wavelength 450 nm, measurement wavelength 480, and 535 nm in each well was measured with a fluorescence plate reader (Perkin-Elmer ARVO MX; 1420 Multilabel Counter). A fluorescence intensity ratio of 535 nm / 480 nm was calculated.

結果を図7に示す。この図で示すように、JH及びJH類似体の濃度依存的なFRETが観測され、本発明のJHセンサーにより各種リガンドの定量化が可能であることが明らかとなった。   The results are shown in FIG. As shown in this figure, concentration-dependent FRET of JH and JH analogs was observed, and it was revealed that various ligands can be quantified by the JH sensor of the present invention.

Claims (18)

チョウ目昆虫における幼若ホルモン結合タンパク質のシグナルペプチドを除いた切端アミノ酸配列において、
該切端アミノ酸配列のアミノ末端におけるアミノ酸残基を1位としたときに、10〜15位のいずれか一のアミノ酸残基が共鳴エネルギー供与型物質及び該共鳴エネルギー供与型物質の励起エネルギーを受容する共鳴エネルギー受容型物質のいずれか一方で修飾され、かつ
前記切端アミノ酸配列のカルボキシル末端のアミノ酸残基が前記共鳴エネルギー供与型物質及び前記共鳴エネルギー受容型物質の他方で修飾されている
タンパク質からなる幼若ホルモンセンサー。
In the truncated amino acid sequence excluding the signal peptide of juvenile hormone binding protein in Lepidoptera insects,
When the amino acid residue at the amino terminus of the truncated amino acid sequence is the 1st position, any one amino acid residue at positions 10 to 15 accepts the resonance energy donating substance and the excitation energy of the resonance energy donating substance A juvenile consisting of a protein that is modified by one of the resonance energy accepting substances and the amino acid residue at the carboxyl terminus of the truncated amino acid sequence is modified by the other of the resonance energy donating substance and the resonance energy accepting substance. Young hormone sensor.
前記共鳴エネルギー供与型物質が発光若しくは蛍光共鳴エネルギー供与型物質である、請求項1に記載の幼若ホルモンセンサー。   The juvenile hormone sensor according to claim 1, wherein the resonance energy donating substance is a luminescence or fluorescence resonance energy donating substance. チョウ目昆虫における幼若ホルモン結合タンパク質のシグナルペプチドを除いた切端アミノ酸配列において、
該切端アミノ酸配列のアミノ末端におけるアミノ酸残基を1位としたときに、10〜15位の範囲内の連続する2つのアミノ酸残基間に共鳴エネルギー供与型物質及び該共鳴エネルギー供与型物質の励起エネルギーを受容する共鳴エネルギー受容型物質のいずれか一方を連結し、かつ
前記切端アミノ酸配列のカルボキシル末端に前記共鳴エネルギー供与型物質及び前記共鳴エネルギー受容型物質の他方を連結した
融合ポリペプチドからなる幼若ホルモンセンサー。
In the truncated amino acid sequence excluding the signal peptide of juvenile hormone binding protein in Lepidoptera insects,
When the amino acid residue at the amino terminus of the truncated amino acid sequence is position 1, the resonance energy donating substance and excitation of the resonance energy donating substance between two consecutive amino acid residues within the range of positions 10 to 15 A juvenile polypeptide comprising a fusion polypeptide in which one of resonance energy accepting substances that receive energy is linked, and the other of the resonance energy donating substance and the resonance energy accepting substance is linked to the carboxyl terminus of the truncated amino acid sequence. Young hormone sensor.
前記共鳴エネルギー供与型物質及び/又は共鳴エネルギー受容型物質がペプチドである、請求項3に記載の幼若ホルモンセンサー。   The juvenile hormone sensor according to claim 3, wherein the resonance energy donating substance and / or the resonance energy accepting substance is a peptide. 前記ペプチドが発光若しくは蛍光ペプチドである、請求項4に記載の幼若ホルモンセンサー。   The juvenile hormone sensor according to claim 4, wherein the peptide is a luminescent or fluorescent peptide. チョウ目昆虫における幼若ホルモン結合タンパク質のシグナルペプチドを除いた切端アミノ酸配列において、
該切端アミノ酸配列のアミノ末端におけるアミノ酸残基を1位としたときに、10〜15位の範囲内の連続する2つのアミノ酸残基間に2分割された発光又は蛍光タンパク質断片のアミノ末端側のアミノ酸配列を連結し、かつ
前記切端アミノ酸配列のカルボキシル末端に2分割された発光又は蛍光タンパク質断片のカルボキシル末端側のアミノ酸配列を連結した
融合ポリペプチドからなる幼若ホルモンセンサー。
In the truncated amino acid sequence excluding the signal peptide of juvenile hormone binding protein in Lepidoptera insects,
When the amino acid residue at the amino terminus of the truncated amino acid sequence is defined as the first position, the amino terminal side of the luminescent or fluorescent protein fragment divided into two between two consecutive amino acid residues within the range of 10 to 15 positions A juvenile hormone sensor comprising a fusion polypeptide comprising an amino acid sequence linked and a carboxyl-terminal amino acid sequence of a luminescent or fluorescent protein fragment divided into two at the carboxyl terminus of the truncated amino acid sequence.
前記連続する2つのアミノ酸残基間が11位と12位のアミノ酸残基間である、請求項3〜6のいずれか一項に記載の幼若ホルモンセンサー。   The juvenile hormone sensor according to any one of claims 3 to 6, wherein the distance between the two consecutive amino acid residues is between the 11th and 12th amino acid residues. 前記切端アミノ酸配列が(a)〜(c)で示すいずれかのアミノ酸配列である、請求項3〜7のいずれか一項に記載の幼若ホルモンセンサー。
(a)配列番号2、4、5又は8で示すアミノ酸配列、
(b)(a)に記載のいずれか一のアミノ酸配列において1若しくは複数個のアミノ酸残基が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列、又は
(c)(a)に記載のいずれか一のアミノ酸配列に対して90%以上のアミノ酸同一性を有するアミノ酸配列
The juvenile hormone sensor according to any one of claims 3 to 7, wherein the truncated amino acid sequence is any amino acid sequence represented by (a) to (c).
(A) an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, 4, 5 or 8;
(B) an amino acid sequence in which one or more amino acid residues are deleted, substituted or added in any one of the amino acid sequences described in (a), or (c) any one of the amino acid sequences described in (a) Amino acid sequence having 90% or more amino acid identity to the amino acid sequence
請求項4〜8のいずれか一項に記載の幼若ホルモンセンサーを構成する融合ポリペプチドをコードするDNA。   DNA which codes the fusion polypeptide which comprises the juvenile hormone sensor as described in any one of Claims 4-8. 請求項9に記載のDNAを発現可能な状態で包含する幼若ホルモンセンサー発現ベクター。   A juvenile hormone sensor expression vector comprising the DNA according to claim 9 in an expressible state. 請求項10に記載の幼若ホルモンセンサー発現ベクターを宿主細胞又は宿主生物に導入した形質転換体又はその後代。   A transformant obtained by introducing the juvenile hormone sensor expression vector according to claim 10 into a host cell or host organism, or a progeny thereof. 節足動物の生体内における幼若ホルモンの動態をモニタリングする方法であって、
被験体の節足動物に請求項1〜8のいずれか一項に記載の幼若ホルモンセンサーを導入する工程、
前記被験体において共鳴エネルギー移動により変動するエネルギー変異又は発光若しくは蛍光タンパク質の再構築により発生する発光若しくは蛍光を測定する工程、及び
前記測定工程で測定された測定値に基づいて幼若ホルモンを検出する工程
を含む前記方法。
A method for monitoring the dynamics of juvenile hormone in an arthropod,
Introducing the juvenile hormone sensor according to any one of claims 1 to 8 into an arthropod of the subject;
A step of measuring luminescence or fluorescence generated by reorganization of luminescence or fluorescent protein in the subject subject to variation of resonance energy transfer in the subject, and detecting juvenile hormone based on the measurement value measured in the measurement step Said method comprising the steps.
前記変動するエネルギー変異が発光若しくは蛍光である、請求項12に記載の方法。   13. The method of claim 12, wherein the fluctuating energy mutation is luminescence or fluorescence. 節足動物の生体内における幼若ホルモンの動態をモニタリングする方法であって、
被験体の節足動物に請求項10に記載の幼若ホルモンセンサー発現ベクターを導入し、形質転換体を作製する工程、
前記形質転換体において幼若ホルモンセンサー発現ベクターから発現した幼若ホルモンセンサーに由来する発光若しくは蛍光共鳴エネルギー移動により変動するエネルギー変異又は発光若しくは蛍光タンパク質の再構築により発生する発光若しくは蛍光を測定する工程、及び
前記測定工程で測定された測定値に基づいて幼若ホルモンを検出する工程
を含む前記方法。
A method for monitoring the dynamics of juvenile hormone in an arthropod,
Introducing the juvenile hormone sensor expression vector according to claim 10 into a subject arthropod to produce a transformant;
A step of measuring luminescence or fluorescence generated by reconstitution of luminescence or fluorescent protein, or an energy mutation that varies due to luminescence or fluorescence resonance energy transfer derived from a juvenile hormone sensor expressed from a juvenile hormone sensor expression vector in the transformant And the method comprising the step of detecting juvenile hormone based on the measurement value measured in the measurement step.
前記変動するエネルギー変異が発光若しくは蛍光である、請求項14に記載の方法。   15. The method of claim 14, wherein the fluctuating energy mutation is luminescence or fluorescence. 節足動物の幼若ホルモンに構造的に類似する幼若ホルモン類似体の探索方法であって、
前記請求項1〜8のいずれか一項に記載の幼若ホルモンセンサーと候補物質とを混合する工程、
前記幼若ホルモンセンサーの共鳴エネルギー移動によるエネルギー変異又は発光若しくは蛍光タンパク質の再構築により発生する蛍光を測定する工程、及び
前記測定工程で得られた測定値に基づいて候補物質を幼若ホルモン類似体として選択する工程
を含む前記方法。
A method of searching for juvenile hormone analogs that are structurally similar to arthropod juvenile hormone,
Mixing the juvenile hormone sensor according to any one of claims 1 to 8 with a candidate substance,
A step of measuring fluorescence generated by energy variation due to resonance energy transfer of the juvenile hormone sensor or reconstitution of luminescent or fluorescent protein, and a juvenile hormone analog based on the measurement value obtained in the measurement step The method comprising the step of selecting as
前記変動するエネルギー変異が発光若しくは蛍光である、請求項16に記載の方法。   The method of claim 16, wherein the fluctuating energy mutation is luminescence or fluorescence. 前記選択工程が、前記混合工程において候補物質を混合しない陰性対照の測定値との有意差、又は候補物質の濃度依存的な測定値の増加に基づく、請求項16又は17に記載の方法。   The method according to claim 16 or 17, wherein the selecting step is based on a significant difference from a measured value of a negative control in which no candidate substance is mixed in the mixing step, or an increase in a concentration-dependent measured value of the candidate substance.
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