JP2023011608A - ルシフェリン分解産物による阻害に対して改善された耐性を持つ熱安定性ルシフェラーゼ - Google Patents
ルシフェリン分解産物による阻害に対して改善された耐性を持つ熱安定性ルシフェラーゼ Download PDFInfo
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Abstract
Description
本出願は、2016年10月13日に出願された米国仮特許出願番号62/407,815に対する優先権を主張し、同米国仮特許出願は、その全体が参照によって本明細書に組み入れられる。
本明細書で提供されるのは、阻害剤耐性ルシフェラーゼ突然変異体及びその使用方法である。特に、熱安定性であり、且つ、たとえば、デヒドロルシフェリンのようなルシフェリン分解産物による阻害に対して改善された耐性を示すルシフェラーゼ突然変異体が提供される。
本明細書に記載されているものに類似するまたはそれらと同等である方法及び材料を本明細書に記載されている実施形態の実践及び試験で使用することができるが、一部の好まれる方法、組成物、装置及び材料が本明細書に記載されている。しかしながら、現在の材料及び方法が記載される前に、本発明は、本明細書に記載されている特定の分子、組成物、方法またはプロトコールに限定されないことが理解されるべきである。それは、それらが日常の実験及び最適化に従って変化してもよいからである。説明に使用される専門用語は特定のバージョンまたは実施形態のみを記載する目的のためのものであって、本明細書に記載されている実施形態の範囲を限定することを意図するものではないことも理解されるべきである。
1)アラニン(A)とグリシン(G)
2)アスパラギン酸(D)とグルタミン酸(E)
3)アスパラギン(N)とグルタミン(Q)
4)アルギニン(R)とリシン(K)
5)イソロイシン(I)とロイシン(L)とメチオニン(M)とバリン(V)
6)フェニルアラニン(F)とチロシン(Y)とトリプトファン(W)
7)セリン(S)とスレオニン(T)、及び
8)システイン(C)とメチオニン(M)。
を有する化合物を指す。ルシフェリンは「L-ルシフェリン」または「D-ルシフェリン」、またはL形態及びD形態のルシフェリンのラセミ混合物として存在し得る。特定されない限り(たとえば、「L-ルシフェリン」、「ラセミルシフェリン混合物」等)、「ルシフェリン」という用語はD-形態を指す。「ルシフェリン類」という用語は、ホタルルシフェラーゼの基質として機能する生物発光化合物(またはそのキラル姉妹)の部類をさらに広く指し、これには、たとえば、アミノルシフェリン、フルオロルシフェリン等のようなルシフェリンの天然、人工的な誘導体が含まれる。
本明細書で提供されるのは、阻害剤耐性ルシフェラーゼ及びその使用方法である。特に、熱安定性であり、且つ、たとえば、デヒドロルシフェリンのようなルシフェリン分解産物による阻害に改善された耐性を示すルシフェラーゼが提供される。
Diversify(登録商標)PCR無作為変異誘発キット(Clonetech)と鋳型としての熱安定性ルシフェラーゼに由来するDNAとを用いて無作為突然変異体のライブラリを作り出した。突然変異体コロニーを96穴プレートに摘み取り、次いでLB培地にて約17時間増殖させた。次いで0.02%ラムノースと0.05%グルコースを含有するLB誘導培地に培養物を希釈した。次いで誘導した培養物を溶解し、2種のアッセイ試薬、すなわちルシフェリン+ATP+界面活性剤、及びルシフェリン+ATP+界面活性剤+デヒドロルシフェリンでアッセイした。各突然変異体に対するRLU値の比(RLU+デヒドロルシフェリン/RLUにデヒドロルシフェリンなし)を算出し、最高の比を有する試料を選択した(図1)。突然変異体のそれぞれに由来するDNAを単離し、プールし、組換え変異誘発を行った。
本明細書に記載されている突然変異体についてRLU及びIC50を決定するために、0.1%のプリオネックスを含有する検出試薬(1%Thesit、0.1%DTAB、0.08%CTAB、0.2%ジグルコン酸クロロヘキシジン、100mMのMES、pH6.0、5mMのMgCl2、10mMのEGTA、4mMのクエン酸ナトリウム)にてE6、E7及びUltraGlo酵素の2つの4mL溶液を調製し、0.25mMのラセミF-LH2またはH-LH2を酵素溶液に加えた。前に調製したラセミルシフェリン混合物を希釈剤として用いて0.5mMで出発してF-デヒドロルシフェリン及びH-デヒドロルシフェリンの3×希釈系列を調製した。次いで、各デヒドロルシフェリンの用量設定系列50uLを100nMのATP50uLと合わせた。試料を1分間インキュベートし、次いでGloMax(登録商標)-Multi+ルミノメーター(Promega)を用いて発光(RLU)を測定し、各酵素についてのIC50(図4)を測定した。
上記の組換え変異誘発で同定された突然変異体E6及びE7、ならびにUltraGlo酵素を分解産物の存在下でその安定性についてスクリーニングした。ラセミの0.25mMのH-LH2または0.25mMのF-LH2を含有する検出試薬+0.1%プリオネックスを調製した。8本の2mLアリコートを各基質について調製し、試料を37℃でインキュベートした。種々の時点で、アリコートを4℃に移した。
組み合わせ突然変異体によるデヒドロ-F-ルシフェリンによるF-ルシフェリン発光の阻害を検討するために、突然変異体トリプル+300(H244W、T344A、I396K、C300G)をデヒドロルシフェリンに対するその耐性についてスクリーニングした。
表1
配列番号1-野生型ホタルルシフェラーゼ(タンパク質)
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表1
本発明のまた別の態様は、以下のとおりであってもよい。
〔1〕阻害剤耐性ルシフェラーゼであって、配列番号3のルシフェラーゼと比べてデヒドロルシフェリン及びその誘導体による阻害に対して向上した耐性を備えている、阻害剤耐性ルシフェラーゼ。
〔2〕デヒドロルシフェリンに曝された際の活性において、配列番号3のルシフェラーゼより小さな相対低下を示す、前記〔1〕に記載の阻害剤耐性ルシフェラーゼ。
〔3〕配列番号3との少なくとも70%の配列同一性を含み、且つ、配列番号3の240、244、254、300、344、及び/または396から選択される位置で配列番号3に対して少なくとも1つの置換を含む、前記〔1〕に記載の阻害剤耐性ルシフェラーゼ。
〔3〕配列番号3に対して少なくとも1つの置換を含み、前記少なくとも1つの置換がI240L、H244R、Y254S、C300G、T344A、I396K、及び/またはそのような置換の保存的なまたは半保存的な変異から選択される、前記〔3〕に記載の阻害剤耐性ルシフェラーゼ。
〔4〕配列番号3の396位にて配列番号3に対して置換を含む、前記〔3〕に記載の阻害剤耐性ルシフェラーゼ。
〔5〕配列番号3に対してI396Kの置換、またはその保存的なもしくは半保存的な変異を含む、前記〔4〕に記載の阻害剤耐性ルシフェラーゼ。
〔6〕配列番号5との少なくとも70%の配列同一性を含み、且つ、配列番号3に対して少なくとも1つの置換を含み、前記置換が、配列番号3の244、300、及び/または396から選択される位置にある、前記〔3〕に記載の阻害剤耐性ルシフェラーゼ。
〔7〕配列番号3に対して少なくとも1つの置換を含み、前記少なくとも1つの置換が、H244R、C300G、I396K、及び/またはそのような置換の保存的なまたは半保存的な変異から選択される、前記〔6〕に記載の阻害剤耐性ルシフェラーゼ。
〔8〕配列番号7との少なくとも70%の配列同一性を含み、且つ、配列番号3に対して少なくとも1つの置換を含み、前記置換が、配列番号3の240、254、344、及び/または396から選択される位置にある、前記〔3〕に記載の阻害剤耐性ルシフェラーゼ。
〔9〕配列番号3に対して少なくとも1つの置換を含み、前記少なくとも1つの置換が、I240L、Y254S、T344A、I396K、及び/またはそのような置換の保存的なまたは半保存的な変異から選択される、前記〔8〕に記載の阻害剤耐性ルシフェラーゼ。
〔10〕阻害剤耐性ルシフェラーゼも配列番号3のルシフェラーゼもデヒドロルシフェリンに曝されていない場合、配列番号3のルシフェラーゼの少なくとも10%の生物発光活性を備える、前記〔1〕に記載の阻害剤耐性ルシフェラーゼ。
〔11〕前記〔1〕~〔10〕のいずれか1項に記載の阻害剤耐性ルシフェラーゼと、ルシフェリン基質とを含む、試薬組成物。
〔12〕ルシフェリンの分解産物を含む混入物をさらに含む、前記〔11〕に記載の試薬組成物。
〔13〕前記混入物が、デヒドロルシフェリンである、前記〔12〕に記載の試薬組成物。
〔14〕マグネシウムをさらに含む、前記〔11〕~〔13〕のいずれか1項に記載の試薬組成物。
〔15〕緩衝剤、消泡剤、ATPアーゼ阻害剤、L-ルシフェリン、アミノチオチミジン、酵素安定剤、界面活性剤、ATP生成酵素の阻害剤、細胞溶解剤、ATP抽出剤、補酵素A、チオール試薬、金属イオンキレート剤、プロテアーゼ阻害剤、及び塩から成る群から選択される1種以上の追加の成分をさらに含む、前記〔11〕~〔14〕のいずれか1項に記載の試薬組成物。
〔16〕単一の液体試薬である、前記〔11〕~〔15〕のいずれか1項に記載の試薬組成物。
〔17〕前記〔1〕~〔10〕のいずれか1項に記載の阻害剤耐性ルシフェラーゼと、カチオン性界面活性剤とを含む、試薬組成物。
〔18〕前記カチオン性界面活性剤が、DTAB(臭化ドデシルトリメチルアンモニウム)、CTAB(セチルトリメチルアンモニウム)、塩化ベンザルコニウム、またはBDDABr(臭化ベンジルジメチルドデシルアンモニウム)である、試薬組成物。
〔19〕前記〔11〕~〔16〕または〔17〕~〔18〕のいずれか1項に記載の試薬組成物を含むキット。
〔20〕緩衝剤、消泡剤、ATPアーゼ阻害剤、酵素安定剤、界面活性剤、ATP生成酵素の阻害剤、細胞溶解剤、ATP抽出剤、補酵素A、チオール試薬、金属イオンキレート剤、プロテアーゼ阻害剤、及び塩から成る群から選択される1種以上の追加の成分をさらに含む、前記〔19〕に記載のキット。
〔21〕ATPの検出アッセイまたはATPの定量アッセイを行うための使用説明書をさらに含む、前記〔19〕または〔20〕に記載のキット。
〔22〕試料にてATPを検出または定量するためのアッセイシステムであって、
(a)前記〔11〕~〔16〕または〔17〕~〔18〕のいずれか1項に記載の試薬組成物と
(b)ATPを含むまたはATPを含むことが疑われる試料とを含む、アッセイシステム。
〔23〕発光の検出及び/または測定のための装置をさらに含む、前記〔22〕に記載のアッセイシステム。
〔24〕前記試料が、細胞溶解物である、前記〔22〕に記載のアッセイシステム。
〔25〕試料にてATPを検出する方法であって、
(a)前記〔11〕~〔16〕または〔17〕~〔18〕のいずれか1項に記載の試薬組成物を前記試料に添加する工程と、
(b)発光を検出する工程とを含む、方法。
〔26〕前記試料が、細胞を含み、前記方法が、細胞を溶解して細胞溶解物を生成する工程をさらに含む、前記〔25〕に記載の方法。
〔27〕試料にてATPの量または濃度を定量する方法であって、
(a)前記〔11〕~〔16〕または〔17〕~〔18〕のいずれか1項に記載の試薬組成物を前記試料に添加する工程と、
(b)前記試料からの発光を定量する工程と、
(c)前記発光を対照値と比較して前記試料における前記ATPの量または濃度を決定する工程とを含む、方法。
〔28〕前記対照値が、既知の濃度のATPを含む対照試料によって生成される発光の別の定量から決定される、前記〔27〕に記載の方法。
〔29〕前記試料に既知の濃度のATPを添加する工程をさらに含む、前記〔27〕に記載の方法。
〔30〕発光が複数の時点で定量される、前記〔27〕に記載の方法。
〔31〕発光がリアルタイムで定量される、前記〔27〕に記載の方法。
〔32〕試料におけるATPの検出及び/または定量のための、前記〔11〕~〔16〕または〔17〕~〔18〕のいずれか1項に記載の試薬組成物の使用。
〔33〕アッセイにて前記〔1〕~〔10〕のいずれか1項に記載の阻害剤耐性ルシフェラーゼの見かけのシグナル安定性を向上させる方法であって、存在する前記ルシフェラーゼの1種以上の阻害剤と共に前記アッセイを行う工程を含む、方法。
〔34〕前記阻害剤が、デヒドロルシフェリン、オキシルシフェリン、及びL-ルシフェリンの1種以上から選択される、前記〔33〕に記載の方法。
〔35〕前記阻害剤耐性ルシフェラーゼが、天然野生型バージョンのルシフェラーゼと比べて見かけのシグナル安定性の向上における増大を示す、前記〔33〕に記載の方法。
Claims (36)
- 阻害剤耐性ルシフェラーゼであって、配列番号3のルシフェラーゼと比べてデヒドロルシフェリン及びその誘導体による阻害に対して向上した耐性を備えている、阻害剤耐性ルシフェラーゼ。
- デヒドロルシフェリンに曝された際の活性において、配列番号3のルシフェラーゼより小さな相対低下を示す、請求項1に記載の阻害剤耐性ルシフェラーゼ。
- 配列番号3との少なくとも70%の配列同一性を含み、且つ、配列番号3の240、244、254、300、344、及び/または396から選択される位置で配列番号3に対して少なくとも1つの置換を含む、請求項1に記載の阻害剤耐性ルシフェラーゼ。
- 配列番号3に対して少なくとも1つの置換を含み、前記少なくとも1つの置換がI240L、H244R、Y254S、C300G、T344A、I396K、及び/またはそのような置換の保存的なまたは半保存的な変異から選択される、請求項3に記載の阻害剤耐性ルシフェラーゼ。
- 配列番号3の396位にて配列番号3に対して置換を含む、請求項3に記載の阻害剤耐性ルシフェラーゼ。
- 配列番号3に対してI396Kの置換、またはその保存的なもしくは半保存的な変異を含む、請求項4に記載の阻害剤耐性ルシフェラーゼ。
- 配列番号5との少なくとも70%の配列同一性を含み、且つ、配列番号3に対して少なくとも1つの置換を含み、前記置換が、配列番号3の244、300、及び/または396から選択される位置にある、請求項3に記載の阻害剤耐性ルシフェラーゼ。
- 配列番号3に対して少なくとも1つの置換を含み、前記少なくとも1つの置換が、H244R、C300G、I396K、及び/またはそのような置換の保存的なまたは半保存的な変異から選択される、請求項6に記載の阻害剤耐性ルシフェラーゼ。
- 配列番号7との少なくとも70%の配列同一性を含み、且つ、配列番号3に対して少なくとも1つの置換を含み、前記置換が、配列番号3の240、254、344、及び/または396から選択される位置にある、請求項3に記載の阻害剤耐性ルシフェラーゼ。
- 配列番号3に対して少なくとも1つの置換を含み、前記少なくとも1つの置換が、I240L、Y254S、T344A、I396K、及び/またはそのような置換の保存的なまたは半保存的な変異から選択される、請求項8に記載の阻害剤耐性ルシフェラーゼ。
- 阻害剤耐性ルシフェラーゼも配列番号3のルシフェラーゼもデヒドロルシフェリンに曝されていない場合、配列番号3のルシフェラーゼの少なくとも10%の生物発光活性を備える、請求項1に記載の阻害剤耐性ルシフェラーゼ。
- 請求項1~10のいずれか1項に記載の阻害剤耐性ルシフェラーゼと、ルシフェリン基質とを含む、試薬組成物。
- ルシフェリンの分解産物を含む混入物をさらに含む、請求項11に記載の試薬組成物。
- 前記混入物が、デヒドロルシフェリンである、請求項12に記載の試薬組成物。
- マグネシウムをさらに含む、請求項11~13のいずれか1項に記載の試薬組成物。
- 緩衝剤、消泡剤、ATPアーゼ阻害剤、L-ルシフェリン、アミノチオチミジン、酵素安定剤、界面活性剤、ATP生成酵素の阻害剤、細胞溶解剤、ATP抽出剤、補酵素A、チオール試薬、金属イオンキレート剤、プロテアーゼ阻害剤、及び塩から成る群から選択される1種以上の追加の成分をさらに含む、請求項11~14のいずれか1項に記載の試薬組成物。
- 単一の液体試薬である、請求項11~15のいずれか1項に記載の試薬組成物。
- 請求項1~10のいずれか1項に記載の阻害剤耐性ルシフェラーゼと、カチオン性界面活性剤とを含む、試薬組成物。
- 前記カチオン性界面活性剤が、DTAB(臭化ドデシルトリメチルアンモニウム)、CTAB(セチルトリメチルアンモニウム)、塩化ベンザルコニウム、またはBDDABr(臭化ベンジルジメチルドデシルアンモニウム)である、試薬組成物。
- 請求項11~16または17~18のいずれか1項に記載の試薬組成物を含むキット。
- 緩衝剤、消泡剤、ATPアーゼ阻害剤、酵素安定剤、界面活性剤、ATP生成酵素の阻害剤、細胞溶解剤、ATP抽出剤、補酵素A、チオール試薬、金属イオンキレート剤、プロテアーゼ阻害剤、及び塩から成る群から選択される1種以上の追加の成分をさらに含む、請求項19に記載のキット。
- ATPの検出アッセイまたはATPの定量アッセイを行うための使用説明書をさらに含む、請求項19または20に記載のキット。
- 試料にてATPを検出または定量するためのアッセイシステムであって、
(a)請求項11~16または17~18のいずれか1項に記載の試薬組成物と
(b)ATPを含むまたはATPを含むことが疑われる試料とを含む、アッセイシステム。 - 発光の検出及び/または測定のための装置をさらに含む、請求項22に記載のアッセイシステム。
- 前記試料が、細胞溶解物である、請求項22に記載のアッセイシステム。
- 試料にてATPを検出する方法であって、
(a)請求項11~16または17~18のいずれか1項に記載の試薬組成物を前記試料に添加する工程と、
(b)発光を検出する工程とを含む、方法。 - 前記試料が、細胞を含み、前記方法が、細胞を溶解して細胞溶解物を生成する工程をさらに含む、請求項25に記載の方法。
- 試料にてATPの量または濃度を定量する方法であって、
(a)請求項11~16または17~18のいずれか1項に記載の試薬組成物を前記試料に添加する工程と、
(b)前記試料からの発光を定量する工程と、
(c)前記発光を対照値と比較して前記試料における前記ATPの量または濃度を決定する工程とを含む、方法。 - 前記対照値が、既知の濃度のATPを含む対照試料によって生成される発光の別の定量から決定される、請求項27に記載の方法。
- 前記試料に既知の濃度のATPを添加する工程をさらに含む、請求項27に記載の方法。
- 発光が複数の時点で定量される、請求項27に記載の方法。
- 発光がリアルタイムで定量される、請求項27に記載の方法。
- 試料におけるATPの検出及び/または定量のための、請求項11~16または17~18のいずれか1項に記載の試薬組成物の使用。
- アッセイにて請求項1~10のいずれか1項に記載の阻害剤耐性ルシフェラーゼの見かけのシグナル安定性を向上させる方法であって、存在する前記ルシフェラーゼの1種以上の阻害剤と共に前記アッセイを行う工程を含む、方法。
- 前記阻害剤が、デヒドロルシフェリン、オキシルシフェリン、及びL-ルシフェリンの1種以上から選択される、請求項33に記載の方法。
- 前記阻害剤耐性ルシフェラーゼが、天然野生型バージョンのルシフェラーゼと比べて見かけのシグナル安定性の向上における増大を示す、請求項33に記載の方法。
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