JP2727469B2 - Method for forming proteoliposomes - Google Patents

Method for forming proteoliposomes

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JP2727469B2 JP1203936A JP20393689A JP2727469B2 JP 2727469 B2 JP2727469 B2 JP 2727469B2 JP 1203936 A JP1203936 A JP 1203936A JP 20393689 A JP20393689 A JP 20393689A JP 2727469 B2 JP2727469 B2 JP 2727469B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、リポソーム等の膜小胞の膜に、膜蛋白質が
組み込まれたプロテオリポソームの形成方法に関し、特
に方向性を制御して膜蛋白質が組み込まれたプロテオリ
ポソームの形成方法に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for forming a proteoliposome in which a membrane protein is incorporated into a membrane of a membrane vesicle such as a liposome, and more particularly to a method for controlling the direction of the membrane protein. The present invention relates to a method for forming a proteoliposome into which is incorporated.

[従来の技術] リポソームは、生体膜構成分子の一つである脂質を、
水溶液環境中で分散,再会合させて形成する、細胞膜類
似の構造を持つ、生体機能性分子集合体であり、医療分
野における診断薬や治療薬として、また産業分野におい
ても、有用物質の生産等への応用が検討されている。
[Prior art] Liposomes are lipids that are one of the constituent molecules of biological membranes.
A biofunctional molecular assembly that is formed by dispersing and re-associating in an aqueous solution environment and has a structure similar to a cell membrane. It produces useful substances as a diagnostic or therapeutic agent in the medical field, and also in the industrial field. The application to is considered.

一方、前記リポソームに蛋白質を組み込んだプロテオ
リポソームは、機能を持った分子が付加されるために、
リポソームにさらに高度な機能を持たせることができ
る。
On the other hand, a proteoliposome in which a protein is incorporated into the liposome has a function-added molecule.
Liposomes can have more advanced functions.

ところで、プロテオリポソームの製法には公知の種々
の方法が考案されており、それぞれの使用目的や、蛋白
質の種類などに応じて使い分けられている。その主なも
のとしては、透析法、超音波処理法、凍結融解法などが
挙げられる。
By the way, various known methods have been devised for the production of proteoliposomes, which are properly used depending on the purpose of use, the type of protein, and the like. The main ones include dialysis, sonication, freeze-thawing, and the like.

透析法は、蛋白質を脂質と共に界面活性剤を用いて可
溶化した後に、透析して界面活性剤を除去するもので、
直径100nm以下の小さなプロテオリポソームが生成す
る。また、超音波処理法は、蛋白質を脂質リポソームと
ともに超音波処理するもので、やはり直径100nm以下の
小さなプロテオリポソームが生成する。さらに、凍結融
解法は、蛋白質とリポソームの混合液を、凍結・融解を
繰り返して、蛋白質を脂質膜に組み込む方法であり、直
径が数100nmの比較的大きなプロテオリポソームが生成
する。
Dialysis is a method in which proteins are solubilized together with lipids using a surfactant and then dialyzed to remove the surfactant.
Small proteoliposomes less than 100 nm in diameter are produced. In the sonication method, a protein is sonicated together with a lipid liposome, and a small proteoliposome having a diameter of 100 nm or less is also generated. Furthermore, the freeze-thaw method is a method in which a mixture of a protein and a liposome is repeatedly frozen and thawed to incorporate the protein into a lipid membrane, and a relatively large proteoliposome having a diameter of several hundred nm is generated.

[発明が解決しようとする課題] 一方、生体膜中において、膜蛋白質は方向性を一定に
保って埋め込まれており、この異方的な膜構成によっ
て、刺激の受容・伝達・物質輸送などのベクトル的な物
質・情報移動が実現される。従って、プロテオリポソー
ムを医療や工業的に応用する場合にも、人工的な手法で
再構成した膜中で、膜蛋白質が一定の方向性を保って組
み込まれていることが機能を効率的に発現するうえで有
利である。
[Problems to be Solved by the Invention] On the other hand, in a biological membrane, a membrane protein is embedded with a fixed orientation, and this anisotropic membrane configuration allows the stimulus reception, transmission, and substance transport. Vector material / information transfer is realized. Therefore, even when applying proteoliposomes to medical or industrial applications, the membrane protein is incorporated with a certain orientation in the membrane reconstructed by an artificial technique, and the function is efficiently expressed. It is advantageous in doing so.

ところが、従来のプロテオリポソームの製法において
は、化学的もしくは物理的な作用により、脂質膜を溶解
もしくは部分的に破壊し、膜蛋白質を挿入して膜を再構
成する手法を採っており、その過程において、膜蛋白質
の方向性を制御する手段は何も含まれてはいなかった。
However, conventional methods for producing proteoliposomes employ a method in which a lipid membrane is dissolved or partially destroyed by chemical or physical action, and a membrane protein is inserted to reconstitute the membrane. Did not include any means for controlling the direction of the membrane protein.

実際に、従来の製法で調製されたプロテオリポソーム
膜中の膜蛋白質は、ランダムな方向性を有しているに過
ぎなかった。
In fact, the membrane proteins in the proteoliposome membrane prepared by the conventional manufacturing method only have a random orientation.

また、それぞれの製法により形成されるプロテオリポ
ソームの直径は規定され、大きさを任意に選ぶことはで
きなかった。
In addition, the diameter of the proteoliposome formed by each production method was defined, and the size could not be arbitrarily selected.

一方、プロテオリポソームの形成における膜蛋白質、
特に内在性膜蛋白質の脂質二分子膜への挿入は、特に詳
しく研究されているわけではない。しかし、少数の例に
ついては報告がなされている。すなわち、ザキム(Zaki
m)らは、「ビオキミカ エ ビオフィジカ アクタ(B
iochimica et Biophysica Acta)」,906,33〜68頁,
(1987年)において、チトクローム,UDPグルクロノシル
トランスフェラーゼ,バクテリオロドプシン等につい
て、界面活性剤により可溶化した膜蛋白質、もしくは界
面活性剤,膜脂質のいずれも除かれた膜蛋白質の脂質二
分子膜への自発的挿入を調べ、適切な条件のもとでは、
リポソーム間で融合が起きるよりも低い活性化エネルギ
ーで、膜蛋白質の脂質二分子膜への挿入が起こることを
報告している。しかし、挿入される膜蛋白質の方向性が
揃うことはなく、方向性の制御は何等もなされていな
い。
On the other hand, membrane proteins in the formation of proteoliposomes,
In particular, the insertion of integral membrane proteins into lipid bilayers has not been studied in detail. However, few cases have been reported. That is, Zaki
m) et al., “Biokimika e Biophysica Actor (B
iochimica et Biophysica Acta), 906 , pp. 33-68,
(1987), cytochrome, UDP glucuronosyltransferase, bacteriorhodopsin, etc., to a membrane protein solubilized by a surfactant or to a lipid bilayer of a membrane protein excluding both surfactant and membrane lipid. Examines the spontaneous insertion of
They report that insertion of membrane proteins into lipid bilayers occurs at lower activation energies than fusion between liposomes. However, the directions of the inserted membrane proteins are not uniform, and no control of the direction is performed.

そこで、本発明の目的は、膜蛋白質が小胞内あるいは
小胞外を区別して配向できるように制御する過程を付与
したプロテオリポソームの新規な製造方法を提供し、組
み込まれた膜蛋白質が有効に利用できるようにせんとす
ることである。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a novel method for producing a proteoliposome having a process of controlling the membrane protein to be able to distinguish and orient inside or outside the vesicle, and the incorporated membrane protein is effectively used. To make it available.

また、しかるに、プロテオリポソームを構成する一方
のリポソームの製法には、その構成脂質,溶液条件等に
応じて様々な製法があり、直径数10nmから数100μmま
での範囲の任意の大きさのリポソームを得ることができ
る。従って、本発明者等は、あらかじめ調製したリポソ
ームに、膜蛋白質を方向性を揃えて挿入することができ
れば、任意の直径を有する,蛋白質の方向性が制御され
たプロテオリポソームが得られることに着目した。
However, there are various methods for producing one liposome constituting the proteoliposome, depending on the constituent lipids, solution conditions, and the like. Liposomes having an arbitrary size in the range of several tens nm to several hundreds of μm in diameter are available. Obtainable. Therefore, the present inventors have paid attention to the fact that if a membrane protein can be inserted into a previously prepared liposome with uniform orientation, a proteoliposome having an arbitrary diameter and having a controlled protein orientation can be obtained. did.

本発明者らは、膜蛋白質の結合を様々に試みていたと
ころ、適切な担体を用いて膜蛋白質に結合すると、膜蛋
白質が脂質二分子膜に挿入される部位が限定されて、そ
れによって方向性を制御することができることを発見
し、本発明を完成するに至った。
The present inventors have tried variously to bind a membrane protein, and when binding to the membrane protein using an appropriate carrier, the site where the membrane protein is inserted into the lipid bilayer is limited, and thereby the orientation is reduced. The inventors have discovered that the properties can be controlled, and have completed the present invention.

[課題を解決するための手段および作用] すなわち、本発明は、膜蛋白質を、脂質二分子膜中に
浸入しない担体に結合する工程;リポソームを用意する
工程;及び該担体に結合した膜蛋白質を該リポソームに
挿入する工程とを有することを特徴とするプロテオリポ
ソームの形成方法である。
[Means and Actions for Solving the Problems] That is, the present invention relates to a step of binding a membrane protein to a carrier that does not penetrate into a lipid bilayer membrane; a step of preparing a liposome; and a step of preparing a membrane protein bound to the carrier. Inserting the proteoliposome into the liposome.

以下、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明のプロテオリポソームの形成方法は、膜蛋白質
の親水性側鎖の特定部位を、脂質二分子膜中に侵入しな
い性質を有する担体で結合した後に、該膜蛋白質を、あ
らかじめ作成したリポソーム分散液と混合することを特
徴とするものであり、担体と結合した前記膜蛋白質がリ
ポソームに組み込まれるので、膜蛋白質の脂質二分子膜
の中への挿入部位が限定されて、一定の方向性を保持し
て膜中に組み込まれることになる。
The method for forming a proteoliposome of the present invention comprises the steps of: binding a specific site of a hydrophilic side chain of a membrane protein with a carrier having a property of not invading a lipid bilayer membrane; And the membrane protein bound to the carrier is incorporated into the liposome, so that the insertion site of the membrane protein into the lipid bilayer is limited, and a certain direction is maintained. And will be incorporated into the membrane.

また、本発明においては、膜蛋白質のリポソームへの
組み込みの過程と、リポソームの形成の過程が独立して
いるために、リポソームとしては、膜蛋白質が組み込ま
れる性質を持っているものであればよく、リポソームの
直径、脂質組成などを任意に設定することができる。
In the present invention, since the process of incorporating the membrane protein into the liposome and the process of forming the liposome are independent, the liposome may be any as long as it has the property of incorporating the membrane protein. , The diameter of the liposome, the lipid composition and the like can be arbitrarily set.

従って、膜蛋白質中の担体で結合する部位、およびリ
ポソームの形成方法を選ぶことにより、任意の直径を持
つプロテオリポソームにおいて、膜蛋白質の方向性は、
任意に制御し得ることになる。結果として、プロテオリ
ポソームに組み込まれる膜蛋白質は、right side−out
もしくはin side−outに向いている。
Therefore, by selecting a site to be bound by a carrier in a membrane protein and a method for forming a liposome, in a proteoliposome having an arbitrary diameter, the direction of the membrane protein is:
It can be arbitrarily controlled. As a result, the membrane protein incorporated into the proteoliposome is right side-out
Or it is suitable for in side-out.

本発明における膜蛋白質には、親水性側鎖を有する生
体膜中に存在する膜蛋白質、そのなかでもとりわけ、膜
を貫通して存在する内在性膜蛋白質が用いられ、また天
然及び合成ペプチド等で膜中に存在することのできる物
質も適用することができる。この具体例を示すと、物質
代謝を触媒する酵素(チトクローム酸化酵素,チトクロ
ームP−450,膜結合性ホスホリパーゼ,ATP合成酵素
等)、膜を介して物質輸送を行なうチャネル(カリウム
チャネル,ナトリウムチャネル,カルシウムチャネル
等)、ポンプ(ナトリウム−カリウムポンプ,プロトン
ポンプ等)、生体内情報の受容・伝達に関わる,光受容
色素蛋白質(ロドプシン,バクテリオロドプシン),神
経伝達物質受容体(アセチルコリン受容体,グリタメー
ト受容体等),ホルモン受容体(甲状腺刺激ホルモン
(THS)受容体,グリカゴン(GC)受容体等)などであ
る。
As the membrane protein in the present invention, a membrane protein present in a biological membrane having a hydrophilic side chain, among which, among others, an integral membrane protein existing through a membrane is used, and natural and synthetic peptides and the like are used. Substances that can be present in the membrane can also be applied. Specific examples include enzymes that catalyze substance metabolism (cytochrome oxidase, cytochrome P-450, membrane-bound phospholipase, ATP synthase, etc.), channels that transport substances through membranes (potassium channel, sodium channel, Calcium channels, etc.), pumps (sodium-potassium pumps, proton pumps, etc.), photoreceptor chromoproteins (rhodopsin, bacteriorhodopsin), neurotransmitter receptors (acetylcholine receptor, glitamate receptor) involved in the reception and transmission of information in the body Body receptors), hormone receptors (thyroid stimulating hormone (THS) receptor, glycagon (GC) receptor, etc.).

これらの膜蛋白質は一般には水に不溶性であり、また
膜脂質を付属させていることもあるが、結合される担体
による方向性の限定が可能な範囲でそのまま、もしくは
界面活性剤に溶解して用いることができる。
These membrane proteins are generally insoluble in water and may have attached membrane lipids.However, as long as the orientation can be limited by the carrier to be bound, the membrane proteins can be used as such or dissolved in a surfactant. Can be used.

また、一般に膜蛋白質の脂質に対する比率を大きくす
ると、組み込まれる量は多くなるはずであるが、実際に
は組み込まれずに残る量が多くなる。よって、蛋白質:
脂質(重量比)は最大限で1:1であり、好ましくは1:10
〜1:100の範囲が望ましい。
In general, when the ratio of the membrane protein to the lipid is increased, the amount to be incorporated should increase, but the amount remaining without being actually incorporated increases. Thus, the protein:
Lipids (weight ratio) is at most 1: 1 and preferably 1:10
A range of ~ 1: 100 is desirable.

また、リポソームの形成時の脂質の濃度は、形成方法
に依存するが、1〜20mM(0.75〜15mg/ml)の範囲が好
ましい。
The concentration of the lipid during the formation of the liposome depends on the formation method, but is preferably in the range of 1 to 20 mM (0.75 to 15 mg / ml).

本発明におけるリポソームとしては、膜蛋白質が組み
込まれる性質を有し、二分子膜ラメラ構造をとりうるも
のであれば制限なく用いることができ、例えば、種々の
リン脂質,糖脂質,中性脂質等が挙げられる。その他の
例として、天然に存在しない合成二分子膜形成リポソー
ムも用いることができる。さらに、二分子膜構造を破壊
しない範囲で、様々な付加物を加えることができる。
As the liposome in the present invention, any liposome having a property of incorporating a membrane protein and having a bilayer lamellar structure can be used without limitation. For example, various phospholipids, glycolipids, neutral lipids, etc. Is mentioned. As another example, non-naturally occurring synthetic bilayer-forming liposomes can also be used. Further, various additives can be added as long as the bilayer structure is not destroyed.

リポソームの大きさ、脂質組成などは特に制限するこ
となく任意に設定することができる。
The size and lipid composition of the liposome can be arbitrarily set without any particular limitation.

この様なリポソームの形成方法は、様々な脂質及び付
加物を用いて、任意の直径を持つリポソームを形成する
方法を適用することができる。例えば、超音波処理法,
界面活性剤透析法,凍結融解法,逆相蒸発法などが挙げ
られる。(例えば、続生化学実験講座 第3巻「膜脂質
と血漿リポタンパク質(下)」日本生化学会編、東京化
学同人1987年) 膜蛋白質を結合する担体は、脂質二分子膜中に侵入し
ない性質を有するものが用いられる。そのために、本発
明においては、担体の体積が、あらかじめ作成したリポ
ソームの体積と何等か、またはそれ以上であるものが用
いられる。また、担体の形状は特に限定する必要はない
が、例えば球状で、その大きさがあらかじめ作成したリ
ポソームの直径と同等か、またはそれ以上であるもの、
または平面状もしくは曲面状で、かつその曲率半径があ
らかじめ作成したリポソームの半径と同等かまたはそれ
以上であるものが挙げられる。
As a method for forming such a liposome, a method for forming a liposome having an arbitrary diameter using various lipids and adducts can be applied. For example, sonication,
Surfactant dialysis, freeze-thaw, reverse-phase evaporation, and the like. (For example, Seikagaku Experimental Lecture, Vol. 3, “Membrane Lipids and Plasma Lipoproteins (Part 2),” edited by The Biochemical Society of Japan, Tokyo Kagaku Dojin, 1987) The carrier that binds membrane proteins does not penetrate into lipid bilayer membranes. Is used. For this purpose, in the present invention, a carrier in which the volume of the carrier is equal to or larger than the volume of the liposome prepared in advance is used. Further, the shape of the carrier is not particularly limited, for example, a spherical shape, the size of which is equal to or larger than the diameter of the liposome prepared in advance,
Alternatively, a liposome having a flat or curved surface and a radius of curvature equal to or larger than the radius of a liposome prepared in advance may be used.

例えば、リポソームの直径は、通常10nm〜1μm、大
きいもので10μm〜数100μmである場合には、担体の
大きさはリポソームの直径に応じて1μm〜10μm、ま
たは100μm〜1mmの径の大きさのものを用いればよい。
上述の様に、担体の形状は必ずしも球状である必要はな
く、その他の任意の形状のものを用いることができる。
また、連続した曲面、中空の管の内部の曲面なども本発
明の規定する担体に該当する。
For example, when the diameter of the liposome is usually 10 nm to 1 μm, and as large as 10 μm to several hundred μm, the size of the carrier is 1 μm to 10 μm or 100 μm to 1 mm depending on the diameter of the liposome. What should be used.
As described above, the shape of the carrier is not necessarily spherical, and any other shape can be used.
Further, a continuous curved surface, a curved surface inside a hollow tube, and the like also correspond to the carrier defined by the present invention.

次に、膜蛋白質の親水性側鎖の特定部位を担体と結
合,解離する方法は、プロテオリポソームを破壊した
り、蛋白質を変性させることのない穏和な条件で担体と
蛋白質との結合・解離を行なうことが好ましい。
Next, a method for binding and dissociating a specific site of the hydrophilic side chain of the membrane protein with the carrier involves binding and dissociation of the carrier and the protein under mild conditions without destroying the proteoliposome or denaturing the protein. It is preferred to do so.

この点については、例えば蛋白質のクロマトグラフィ
の手法を応用することができる。蛋白質のクロマトグラ
フィは、蛋白質を精製することを目的として、適宜化学
的に結合された担体と蛋白質の間の静電的引力(イオン
交換クロマトグラフィ)、疎水的相互作用(疎水的クロ
マトグラフィ)、水素結合(水素結合クロマトグラフ
ィ)、特異的親水性(アフィニティクロマトグラフィ)
などを利用して、結合・解離させるものである。
In this regard, for example, a protein chromatography technique can be applied. In protein chromatography, electrostatic attraction (ion-exchange chromatography), hydrophobic interaction (hydrophobic chromatography), and hydrogen bonding (hydrophobic chromatography) between an appropriately chemically bonded carrier and protein are used for the purpose of protein purification. Hydrogen bond chromatography), specific hydrophilicity (affinity chromatography)
The binding and dissociation are carried out using such methods.

従って、本発明において用いられる担体には、例えば
上記のような相互作用を引き起こし,膜蛋白質の親水性
側鎖の特定部位を結合できる材質;例えば表面にアミノ
基,水酸基,エポキシ基,スルフィンスルフィド基等の
活性な官能基をもつ材質のものがあれば用いることがで
きる。例えば、クロマトグラフィに用いられているアガ
ロースやセルロースなどの各種ゲル、プラスチックなど
の有機材料、また、表面に酸素原子を持つガラス,セラ
ミックス,金属の酸化物表面などの無機材料も、臭化シ
アンなどで活性化することができるので担体として用い
ることができる。なかでも、クロマトグラフィ用のゲル
は通常直径10μm程度であり、蛋白質のクロマトグラフ
ィ用のカラムをそのまま使用することができる点で極め
て使いやすい。場合によっては、膜蛋白質の精製と同時
にプロテオリポソームの再構成も可能である。
Therefore, the carrier used in the present invention includes, for example, a material capable of causing the above-described interaction and binding to a specific site of the hydrophilic side chain of the membrane protein; for example, an amino group, a hydroxyl group, an epoxy group, a sulfin sulfide group on the surface. Any material having an active functional group such as the above can be used. For example, various gels such as agarose and cellulose used for chromatography, organic materials such as plastics, and inorganic materials such as glass, ceramics, and metal oxide surfaces having oxygen atoms on the surface are also used with cyanogen bromide. Since it can be activated, it can be used as a carrier. Above all, gels for chromatography are usually about 10 μm in diameter, and are extremely easy to use because a protein chromatography column can be used as it is. In some cases, reconstitution of proteoliposomes is possible simultaneously with purification of membrane proteins.

リポソームに組み込まれた膜蛋白質を担体から解離す
る方法は、担体と膜蛋白質との結合に梏抗的に作用する
物質をカラムに添加する方法、溶液の物理化学的条件を
変える(pH,塩濃度等)方法等がある。前者において
は、例えば、膜蛋白質の大半が末端に糖鎖を持つことを
利用して、糖に結合する性質を持つ蛋白質レクチンを担
体に結合したものを用いた場合、過剰の糖を加えれば、
糖が梏抗的にレクチンと結合し、膜蛋白質を遊離する。
また、抗原抗体反応を利用して、膜蛋白質の特定部位に
特異的なモノクロナル抗体を用いて、担体との結合を部
位特異的に行なった場合、過剰のハプテンを添加するこ
とによって、やはり梏抗的に膜蛋白質を担体から解離さ
せることができる。ただし、抗原と抗体の結合は非常に
強固であり、大過剰のパプテンを用いても解離させるこ
とが難しいこと、かつハプテンを大量に用意することが
困難な場合が多いことなどの点で、レクチンを用いる方
法が優れている。
The method for dissociating the membrane protein incorporated in the liposome from the carrier is to add a substance that acts to prevent binding between the carrier and the membrane protein to the column, and to change the physicochemical conditions of the solution (pH, salt concentration Etc.) methods. In the former, for example, utilizing the fact that most of the membrane protein has a sugar chain at the end, using a protein lectin having the property of binding to sugar bound to a carrier, if excess sugar is added,
Sugar binds lectin repulsively and releases membrane proteins.
In addition, when binding to a carrier is performed site-specifically using a monoclonal antibody specific to a specific site of a membrane protein using an antigen-antibody reaction, the excess The membrane protein can be dissociated from the carrier in an anti-antagonistic manner. However, the binding between antigen and antibody is very strong, and it is difficult to dissociate even with a large excess of papten, and it is often difficult to prepare a large amount of hapten. Is excellent.

また、溶液の物理化学的な条件を変えて、解離させる
方法は、その条件によっては形成したプロテオリポソー
ムを破壊させることが多く、適用はかなり限定される。
In addition, the method of dissociating by changing the physicochemical conditions of the solution often destroys the formed proteoliposome depending on the conditions, and its application is considerably limited.

次に、本発明のプロテオリポソームの形成工程を図面
をもって模式的に表わすと第1図、第2図および第3図
のようになる。
Next, the steps of forming the proteoliposome of the present invention are schematically shown in the drawings as shown in FIGS. 1, 2 and 3.

第1図(a)〜(d)は本発明のプロテオリポソーム
の形成方法の基本概念を図解的に示す説明図である。同
図において、図(a)→(b)→(c)→(d)の順に
操作は行なわれる。まず、膜蛋白質2の親水性側鎖の特
定部位を担体1で結合し固定する。次に、担体1に保持
された膜蛋白質2にリポソーム3の分散液を混合し、膜
蛋白質2をリポソームに組み込み、次いで膜蛋白質2を
担体1から解離してプロテオリポソーム4を形成する。
1 (a) to 1 (d) are explanatory views schematically illustrating the basic concept of the method for forming a proteoliposome of the present invention. In the figure, the operations are performed in the order of (a) → (b) → (c) → (d). First, the specific site of the hydrophilic side chain of the membrane protein 2 is bound and fixed by the carrier 1. Next, the dispersion of the liposome 3 is mixed with the membrane protein 2 held by the carrier 1, the membrane protein 2 is incorporated into the liposome, and then the proteoliposome 4 is formed by dissociating the membrane protein 2 from the carrier 1.

上記の形成工程は、第2図(a),(b)のように、
カラム容器5中に担体1を充填して行なうこともできる
し、また、第3図のように担体として曲面状のメンブレ
ンシート6を用いて行なうこともできる。
The above forming step is performed as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b).
The reaction can be carried out by filling the column container 5 with the carrier 1, or by using a curved membrane sheet 6 as the carrier as shown in FIG.

[実施例] 以下、実施例を示し本発明をさらに具体的に説明す
る。
[Example] Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.

実施例1 ウシ・ロドプシンを以下の操作により単離,精製し
た。操作はすべて暗赤色下(Eastman Kodak社 赤フィ
ルター No.1)で行なった。
Example 1 Bovine rhodopsin was isolated and purified by the following procedure. All operations were performed under dark red (Eastman Kodak Red Filter No. 1).

ウシ網膜より、ロドプシンを含む膜構造体であるディ
スクを、フィコール・フローテーション法[Smithその
他,エクスペリメンタル アイ リサーチ(Exp.Eye Re
s.),20,211〜217,(1975)]により、分離,精製し
た。精製したディスクを、50mMオクチルグルコシド,0.1
M NaCl,1mM MnCl2,1mM CaCl2,10mM Mops−NaOH(pH7.
0)の溶液で可溶化したのち、Con A−Sephar−ose 4B;
アガロースゲル(Pharmacia社,ゲルの平均粒径約100μ
m)のカラム(5mm×10cm)を用いた,アフィニティー
クロマトグラフィーによりロドプシンを精製した。すな
わち、可溶化したディスク蛋白質として5mgをカラムに
添加し、ロドプシンをコンカナバリンAと結合させた
後、カラムを緩衝液(0.1M NaCl,1mM MnCl2,1mM CaCl2,
10mM Mops−NaOH(pH7.0)にて十分洗浄して不純物を除
去した。ロドプシンは担体のゲル粒子にコンカナバリン
Aを介して結合したまま、プロテオリポソームの形成に
用いた。
From the bovine retina, the disc, which is a membrane structure containing rhodopsin, was analyzed by the Ficoll flotation method [Smith et al., Experimental Eye Research (Exp.
s.), 20 , 211-217, (1975)]. Purify the disc with 50 mM octyl glucoside, 0.1
M NaCl, 1 mM MnCl 2 , 1 mM CaCl 2 , 10 mM Mops-NaOH (pH 7.
After solubilization with the solution of 0), Con A-Sephar-ose 4B;
Agarose gel (Pharmacia, average particle size of gel is about 100μ)
Rhodopsin was purified by affinity chromatography using the column (m) (5 mm × 10 cm). That is, 5 mg of solubilized disk protein was added to the column, and rhodopsin was allowed to bind to concanavalin A, and then the column was buffered (0.1 M NaCl, 1 mM MnCl 2 , 1 mM CaCl 2 ,
The impurities were removed by sufficiently washing with 10 mM Mops-NaOH (pH 7.0). Rhodopsin was used for forming proteoliposomes while being bound to the gel particles of the carrier via concanavalin A.

リポソームは、以下のように凍結融解法により調製し
た。10×130mmの試験管内壁に、15mgのアグレクチン(S
igma社:大豆フォスファチジルコリン,type IV S)の薄
膜を作成した。これに、1mlの0.1M NaCl,10mM Mops−Na
OH(pH7.0)を加え、ボルテックスミキサーで1分間処
理して(パワー最大)、脂質薄膜を分散させた。脂質分
散液を、12×75mmのキャップ付きポリプロピレンチュー
ブ(Becton Dickinson社:Falkon 2063)に移し、窒素
ガスで飽和した。水溶型超音波発振装置(Branson社:
ソニファイアー B−15型(200W)、カップホーン使用)
で40分間処理(パワー2、デューティサイクル60%、水
冷)して、超音波処理リポソーム分散液(平均粒径100n
m以下)を得た。
Liposomes were prepared by the freeze-thaw method as follows. 15mg of aglectin (S
igma: A thin film of soybean phosphatidylcholine, type IV S) was prepared. To this, 1 ml of 0.1 M NaCl, 10 mM Mops-Na
OH (pH 7.0) was added, and the mixture was treated with a vortex mixer for 1 minute (power maximum) to disperse the lipid thin film. The lipid dispersion was transferred to a 12 × 75 mm capped polypropylene tube (Becton Dickinson: Falkon 2063) and saturated with nitrogen gas. Water-soluble ultrasonic oscillator (Branson:
Sonifier B-15 type (200W) with cup horn)
And sonicated liposome dispersion (average particle diameter 100n) (power 2, duty cycle 60%, water cooling)
m).

このリポソーム分散液を、ドライアイス−アセトン浴
で凍結後、室温で融解させた後、水溶型超音波処理装置
で30秒間(パワー1)処理する操作を3回繰り返して、
目的のリポソーム分散液(平均粒径約1μm,体積0.5μm
3)を得た。
This liposome dispersion was frozen in a dry ice-acetone bath, thawed at room temperature, and then treated with an aqueous sonicator for 30 seconds (power 1) three times.
Desired liposome dispersion (average particle size about 1 μm, volume 0.5 μm
3 ) Got it.

リポソーム分散液をカラムに添加,室温で1時間イン
キュベートし、ロドプシンをリポソーム膜に組み込むプ
ロテオリポソームを形成させた。
The liposome dispersion was added to the column and incubated at room temperature for 1 hour to form proteoliposomes incorporating rhodopsin into the liposome membrane.

次に、ロドプシンを担体から解離させ、プロテオリポ
ソームをカラムから溶出させるために、コンカナバリン
Aに対して、ロドプシンの糖鎖と梏抗的に結合する,メ
チル−α−D−マンノシドおよびメチル−α−D−グル
コシドを含む緩衝液(50mMメチル−α−D−マンノシ
ド,50mMメチル−α−D−グリコシド,0.1mM NaCl,10mM
Mops−NaOH(pH7.0)をカラムに流した。流出液を集
め、緩衝液(0.1M NaCl,10mM Mops−NaOH(pH7.0))に
対して透析して遊離の糖分子を除去した。
Next, in order to dissociate rhodopsin from the carrier and elute the proteoliposome from the column, methyl-α-D-mannoside and methyl-α-, which bind to concanavalin A with the sugar chain of rhodopsin in a antagonistic manner, are used. Buffer containing D-glucoside (50 mM methyl-α-D-mannoside, 50 mM methyl-α-D-glycoside, 0.1 mM NaCl, 10 mM
Mops-NaOH (pH 7.0) was passed through the column. The effluent was collected and dialyzed against a buffer (0.1 M NaCl, 10 mM Mops-NaOH (pH 7.0)) to remove free sugar molecules.

生成したプロテオリポソーム膜中に、ロドプシンが組
み込まれていることを確認するために、プロテオリポソ
ーム分散液を、液体ヘリウム急速凍結装置(エイコー・
エンジニアリング社:RF−23型)で急速凍結後、凍結割
断レプリカ作成装置(エイコー・エンジニアリング社:F
D−5A型)で、膜面のレプリカを作成し、透過型電子顕
微鏡(日本電子(JEOL)社:JEM 100U型)で観察した。
膜面に直径約4nmの粒子が観察され、ロドプシンが組み
込まれていることを確認した。
In order to confirm that rhodopsin is incorporated in the produced proteoliposome membrane, a proteoliposome dispersion was added to a liquid helium quick-freezing device (Eiko
After freezing quickly with Engineering Company: RF-23 type, freeze-fracture replica making device (Eiko Engineering Company: F
D-5A), a replica of the membrane surface was created, and observed with a transmission electron microscope (JEOL: JEM 100U).
Particles with a diameter of about 4 nm were observed on the membrane surface, confirming that rhodopsin was incorporated.

また、プロテオリポソーム分散液にβ−N−アセチル
グルコサミニデース(シグマ社)を作用させて外液を分
析すると、遊離の糖が検出され、糖残基がプロテオリポ
ソーム外を向いて、組み込まれていることが確認され
た。
Further, when β-N-acetylglucosaminidase (Sigma) was allowed to act on the proteoliposome dispersion to analyze the external solution, free sugars were detected, and the sugar residues were directed toward the outside of the proteoliposomes and incorporated. It was confirmed that.

実施例2 高度好塩菌ハロバクテリウム ハロビウム(Halobact
erium halobium)より、バクテリオロドプシンを含む膜
断片である紫膜を、ピー・エステルヘルト(P.Oesterhe
lt)およびダヴリュ・シュテックニウス(W.Stoeckeniu
s)の方法[メソッズ オブ エンザイモロジー(Metho
ds of Enzymology),31,667−678頁,(1974年)]に
より抽出した。さらに,紫膜をケイ エス ハング(K.
S.Huang)ら[プロシーディングズ オブ ナショナル
アカデミー オブ サイエンス(Proceeding of Nati
onal Academy of Science.USA,)88,323頁,(1980)]
の方法を用いて脱脂質して、バクテリオロドプシンを精
製した。
Example 2 Halobacterium halobium (Halobact)
erium halobium), purple membrane, a membrane fragment containing bacteriorhodopsin, was purified by P. Oesterhe
lt) and W. Stoeckeniu
s) method [Methods of Enzymology (Methos
ds of Enzymology), 31 , pp. 667-678, (1974)]. In addition, purple membrane was used for KS hang (K.
S. Huang) et al. [Proceeding of National Academy of Science (Proceeding of Nati)
onal Academy of Science.USA,) 88 , 323, (1980)]
Bacteriorhodopsin was purified by delipidation using the method described above.

バクテリオロドプシンのカルボキシル末端に特異的に
結合するモノクローナル抗体を、ケイ キムラ(K.Kimu
ra)らの方法[ジャーナル オブ バイオロジカル ケ
ミストリー(J.Biol.Chem.),257,2859〜2867頁,(19
80年)]により調製した。このモノクローナル抗体は、
バクテリオロドプシンを臭化シアンで処理して得られる
ペプチド断片のうち、カルボキシル末端を含む39残基よ
りなる断片に特異的に結合する。
A monoclonal antibody that specifically binds to the carboxyl terminus of bacteriorhodopsin was developed by K.Kimu
ra) et al. [Journal of Biological Chemistry (J. Biol. Chem.), 257 , 2859-2867, (19)
80)]. This monoclonal antibody
Among the peptide fragments obtained by treating bacteriorhodopsin with cyanogen bromide, it specifically binds to a fragment consisting of 39 residues including a carboxyl terminus.

このCNBr−6モノクローナル抗体をファルマシア社製
アガロースゲル,CNBr−activated Sepharose 4B(ゲル
粒子径約100μm)に共有結合で固定した。膨潤したゲ
ル1ml当り抗体2mgの割合で用い、カップリングバッフ
ァ、0.5M NaCl,0.2M NaCO3(pH8.5)の条件で4℃、一
晩反応させた。未反応の活性基をブロックし、過剰の抗
体を洗い流した後、抗体を結合したゲルをカラム(5mm
×10cm)にかけ、カラムを0.1M NaClで洗った。
This CNBr-6 monoclonal antibody was covalently immobilized on Pharmacia's agarose gel, CNBr-activated Sepharose 4B (gel particle diameter about 100 μm). Using 2 mg of the antibody per 1 ml of the swollen gel, the mixture was reacted overnight at 4 ° C. under the conditions of a coupling buffer, 0.5 M NaCl and 0.2 M NaCO 3 (pH 8.5). After blocking unreacted active groups and washing away the excess antibody, the antibody-bound gel is applied to a column (5 mm
× 10 cm) and the column was washed with 0.1 M NaCl.

精製したバクテリオロドプシン0.2mgを含む0.1M NaCl
溶液をカラムに流し、バクテリオロドプシンのカルボキ
シル末端を、ゲルに固定したCNBr−6モノクローナル抗
体に結合させた。
0.1 M NaCl containing 0.2 mg of purified bacteriorhodopsin
The solution was applied to the column to bind the carboxyl terminus of bacteriorhodopsin to the CNBr-6 monoclonal antibody immobilized on the gel.

リポソーム分散液を実施例1と同様な方法により調製
した。
A liposome dispersion was prepared in the same manner as in Example 1.

このリポソーム懸濁液をバクテリオロドプシン0.2mg
を固定したカラムにかけて、1時間インキュベートし、
バクテリオロドプシンをリポソームに組み込ませた。
0.2 mg of this liposome suspension was bacteriorhodopsin.
Is applied to the fixed column and incubated for 1 hour.
Bacteriorhodopsin was incorporated into the liposomes.

カラムに、アンモニアでpHを11とした0.1MNaClを流
し、リポソームに組み込まれたバクテリオロドプシンと
CNBr−6モノクローナル抗体とを解離させ、プロテオリ
ポソームを流出した。流出したプロテオリポソーム懸濁
液を直ちに0.1M NaClに対して透析した。約40%のバク
テリオロドプシンがプロテオリポソームに組み込まれて
回収された。
The column was flushed with 0.1 M NaCl adjusted to pH 11 with ammonia, and bacteriorhodopsin incorporated in the liposome was added.
It was dissociated from the CNBr-6 monoclonal antibody, and the proteoliposome was eluted. The eluted proteoliposome suspension was immediately dialyzed against 0.1 M NaCl. Approximately 40% of the bacteriorhodopsin was incorporated into the proteoliposomes and recovered.

以上の操作で得られたプロテオリポソームはバクテリ
オロドプシンがカルボキシル末端を外側にして組み込ま
れており、このことは、プロテオリポソーム懸濁液を光
照射した時に外液pHがアルカリ化することや、プロテオ
リポソームを酵素処理した時にカルボキシル末端を含む
ペプチドが分解産物として生ずることにより確認され
た。
The proteoliposomes obtained by the above procedure incorporate bacteriorhodopsin with the carboxyl terminus on the outside, which means that the pH of the external solution becomes alkaline when the proteoliposome suspension is irradiated with light, and that the proteoliposomes Was confirmed by the generation of a peptide containing a carboxyl terminus as a degradation product upon enzymatic treatment.

実施例3 バクテリオロドプシン及びCNBr−6モノクローナル抗
体を実施例2に記載の方法により調製した。リポソーム
分散液を実施例1に記載の方法により調製した。
Example 3 Bacteriorhodopsin and CNBr-6 monoclonal antibodies were prepared by the method described in Example 2. A liposome dispersion was prepared by the method described in Example 1.

ミリポア社のセルロースタイプのメンブレンフィルタ
ー(孔径0.22μm)を約1mm角に細断して平面状の担体
として用い、臭化シアン処理して表面の水酸基を活性化
し、アミノ基を持った蛋白質を結合できるようにした。
これに、先に調製したCNBr−6モノクローナル抗体を上
記のメンブレンフィルター100mgあたり1mg加えて反応さ
せて、モノクローナル抗体をフィルターに結合した。過
剰の抗体を洗浄して除いた。
Millipore's cellulose type membrane filter (pore size 0.22μm) is cut into about 1mm squares and used as a planar carrier. Cyanogen bromide treatment is used to activate hydroxyl groups on the surface and bind proteins with amino groups. I made it possible.
To this, the previously prepared CNBr-6 monoclonal antibody was added in an amount of 1 mg per 100 mg of the above-mentioned membrane filter and reacted to bind the monoclonal antibody to the filter. Excess antibody was washed away.

精製したバクテリオロドプシン0.2mgを含む0.1M NaCl
溶液1mlに、モノクローナル抗体を結合したメンブレン
フィルター(乾燥重量10mg,モノクローナル抗体にして
0.1mg)を加え、バクテリオロドプシンのカルボキシル
末端をメンブレンフィルターに固定したCNBr−6モノク
ローナル抗体に結合させた。この後、メンブレンフィル
ターを0.1M NaClで洗浄して、遊離の蛋白質を除き、先
に調製したリポソーム分散液に加えて、1時間インキュ
ベートし、バクテリオロドプシンをリポソームに組み込
ませた。
0.1 M NaCl containing 0.2 mg of purified bacteriorhodopsin
To 1 ml of the solution, a membrane filter with a monoclonal antibody bound (dry weight 10 mg,
0.1 mg), and the carboxyl terminal of bacteriorhodopsin was bound to a CNBr-6 monoclonal antibody immobilized on a membrane filter. Thereafter, the membrane filter was washed with 0.1 M NaCl to remove free proteins, added to the previously prepared liposome dispersion, and incubated for 1 hour to incorporate bacteriorhodopsin into the liposomes.

次いで、分散液に1規定アンモニア水を加えて、pHを
11としてバクテリオロドプシンと抗体を解離させた後、
1規定の塩酸を加えてpHを中性に戻した。その後、遠心
によってメンブレンフィルターを除いた。
Next, 1N aqueous ammonia is added to the dispersion to adjust the pH.
After dissociating the bacteriorhodopsin and the antibody as 11,
The pH was returned to neutral by adding 1N hydrochloric acid. Thereafter, the membrane filter was removed by centrifugation.

バクテリオロドプシンの回収率は約20%であった。 The bacteriorhodopsin recovery was about 20%.

以上の操作で得られたプロテオリポソームはバクテリ
オロドプシンがカルボキシル末端を外側にして組み込ま
れており、このことは、プロテオリポソーム懸濁液を光
照射した時に外液pHがアルカリ化することや、プロテオ
リポソームを酵素処理した時にカルボキシル末端を含む
ペプチドが分解産物として生ずることにより確認され
た。
The proteoliposomes obtained by the above procedure incorporate bacteriorhodopsin with the carboxyl terminus on the outside, which means that the pH of the external solution becomes alkaline when the proteoliposome suspension is irradiated with light, and that the proteoliposomes Was confirmed by the generation of a peptide containing a carboxyl terminus as a degradation product upon enzymatic treatment.

実施例4 臭化シアン活性化アガロース担体に、バクテリオロド
プシン抗体をリガンドとして固定したアフイニテイクロ
マトカラムを用いて、バクテリオロドプシンを脂質二分
子膜に配向をそろえて導入する方法を示す。
Example 4 A method for introducing bacteriorhodopsin into a lipid bilayer membrane in a uniform manner using an affinity chromatography column having a bacteriorhodopsin antibody immobilized as a ligand on a cyanogen bromide-activated agarose carrier.

バクテリオロドプシンはピー・エステルヘルト(P.Oe
sterhelt)およびダヴリュ・シュテックニウス(W.Stoe
ckenius)の方法[メソッズ オブ エンザイモロジー
(Methods of Enzymology),31,667−678頁,(1974
年)]を用いて、高度好塩菌ハロバクテリウム ハロビ
ウム(Halobacterium halobium)より紫膜として抽出
し、さらに、ケイ エス ハング(K.S.Huang)ら[プ
ロシーディングス オブ ナショナル アカデミー オ
ブ サイエンス(Proceeding of National Academy of
Science.USA)、88,323頁,(1980年)]の方法を用い
て紫膜を脱脂質して調整した。
Bacteriorhodopsin is available from P. Oe
sterhelt) and W. Stoe
ckenius) [Methods of Enzymology, 31 , pp. 667-678, (1974).
), And extracted as a purple membrane from Halobacterium halobium, and furthermore, KSHuang et al. [Proceeding of National Academy of Sciences]
Science. USA), 88 , 323, (1980)].

バクテリオロドプシンのカルボキシル末端に特異的に
結合するモノクローナル抗体を、ケイ キムラ(K.Kimu
ra)らの方法[ジャーナル オブ バイオロジカル ケ
ミストリー(J.Biol.Chem.),257,2859〜2867頁,(19
80年)]により調製した。このモノクローナル抗体は、
バクテリオロドプシンを臭化シアンで処理して得られる
ペプチド断片のうち、カルボキシル末端を含む39残基よ
りなる断片に特異的に結合する。
A monoclonal antibody that specifically binds to the carboxyl terminus of bacteriorhodopsin was developed by K.Kimu
ra) et al. [Journal of Biological Chemistry (J. Biol. Chem.), 257 , 2859-2867, (19)
80)]. This monoclonal antibody
Among the peptide fragments obtained by treating bacteriorhodopsin with cyanogen bromide, it specifically binds to a fragment consisting of 39 residues including a carboxyl terminus.

このCNBr−6モノクローナル抗体をファルマシア社製
アガロースゲル,CNBr−activated Sepharose 4B(ゲル
粒子径約100μm)に共有結合で固定した。膨潤したゲ
ル1ml当たり抗体2mlの割合で用い、カップリングバッフ
ァ、0.5M NaCl,0.2M NaCO3(pH8.5)の条件で4℃、一
晩反応させた。未反応の活性基をブロックし、過剰の抗
体を洗い流した後、ゲルを0.1M NaClで洗浄した。
This CNBr-6 monoclonal antibody was covalently immobilized on Pharmacia's agarose gel, CNBr-activated Sepharose 4B (gel particle diameter about 100 μm). The antibody was reacted at 4 ° C. overnight under the conditions of a coupling buffer, 0.5 M NaCl, and 0.2 M NaCO 3 (pH 8.5), using 2 ml of the antibody per 1 ml of the swollen gel. After blocking unreacted active groups and washing away excess antibody, the gel was washed with 0.1 M NaCl.

精製したバクテリオロドプシン0.2mgを含む0.1M NaCl
溶液に抗体を結合したゲルを加えることにより、バクテ
リオロドプシンのカルボキシル末端を、ゲルに固定した
CNBr−6モノクローナル抗体に結合させた。ゲルを再び
0.1M NaClで洗浄して、未反応のバクテリオロドプシン
を除いた。
0.1 M NaCl containing 0.2 mg of purified bacteriorhodopsin
The carboxyl terminus of bacteriorhodopsin was immobilized on the gel by adding the antibody-bound gel to the solution.
Bound to CNBr-6 monoclonal antibody. Gel again
Unreacted bacteriorhodopsin was removed by washing with 0.1 M NaCl.

15mgの大豆リン脂質(アゾレクチン)の薄膜を0.1M N
aCl 1m1中で、ボルテックスミキサーを用いて水和さ
せ、プローグ型超音波発振装置で約30分間処理した。次
に、バクテリオロドプシン0.2mgを結合したゲルと混合
した後、ドライアイス−アセトンで凍結、室温で融解、
軽く超音波処理する操作を3回繰り返すことにより、バ
クテリオロドプシンが組み込まれたプロテオリポソーム
を調整した。
15M soybean phospholipid (azo lectin) thin film 0.1MN
Hydration was performed in 1 ml of aCl using a vortex mixer, and the mixture was treated for about 30 minutes with a prog-type ultrasonic oscillator. Next, after mixing with a gel bound with 0.2 mg of bacteriorhodopsin, frozen with dry ice-acetone, thawed at room temperature,
Proteoliposomes incorporating bacteriorhodopsin were prepared by repeating the operation of gentle sonication three times.

これに、0.1規定アンモニア水を加えてpHを11とし、
リポソームに組み込まれたバクテリオロドプシンとCNBr
−6モノクローナル抗体とを解離させ、プロテオリポソ
ームを担体ゲルから分離した後、0.1規定塩酸を用い
て、pHを再び中性に戻した。最後に、遠心によりプロテ
オリポソームのみを集めた。
To this, 0.1N ammonia water was added to adjust the pH to 11, and
Bacteriorhodopsin and CNBr incorporated into liposomes
After dissociation from the -6 monoclonal antibody and separation of the proteoliposome from the carrier gel, the pH was returned to neutral again using 0.1 N hydrochloric acid. Finally, only the proteoliposomes were collected by centrifugation.

以上の操作で得られるたプロテオリポソームはバクテ
リオロドプシンがカルボキシル末端を外側にして組み込
まれており、このことは、プロテオリポソーム懸濁液を
光照射した時に外液pHがアルカリ化することや、プロテ
オリポソームを酵素処理した時にカルボキシル末端を含
むペプチドが分解産物として生ずることにより確認され
た。
The proteoliposomes obtained by the above procedure incorporate bacteriorhodopsin with the carboxyl terminus outside, which indicates that the pH of the external solution becomes alkaline when the proteoliposome suspension is irradiated with light, and that the proteoliposomes Was confirmed by the generation of a peptide containing a carboxyl terminus as a degradation product upon enzymatic treatment.

[発明の効果] 以上説明した様に、本発明によれば、リポソームに膜
蛋白質を組み込んでプロテオリポソームを形成するとき
に、小胞膜内および外に対する蛋白質の方向性を制限す
ることが可能とする。従って、膜を介して物質を一定の
方向に輸送する機能をもつ,物質移動ATPaseなどの膜蛋
白質を、本発明の方法によりリポソーム膜に組み込んだ
とき、物質移動の方向を小胞内から外へあるいはその逆
になるように制御でき、目的に合致しない膜蛋白質を減
らせるので格段と効率的である。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, when a proteoliposome is formed by incorporating a membrane protein into a liposome, it is possible to restrict the directionality of the protein to and from the vesicle membrane. I do. Therefore, when a membrane protein such as mass transfer ATPase, which has a function of transporting a substance through a membrane in a certain direction, is incorporated into a liposome membrane by the method of the present invention, the direction of mass transfer from the inside of the vesicle to the outside. Alternatively, the control can be performed in the opposite manner, and the membrane protein that does not meet the purpose can be reduced, so that it is much more efficient.

また、基質あるいは抗原抗体等と特異的に結合する酵
素あるいは抗体等の蛋白質をリポソームの膜に埋め込む
ことが可能となるので、結合部位がリポソーム外となる
ように配向させて埋め込むことにより、不適合な配向を
持つ蛋白質を減少させ、蛋白質の必要量を減少できる。
In addition, since it becomes possible to embed a protein such as an enzyme or an antibody which specifically binds to a substrate or an antigen-antibody or the like into a liposome membrane, by embedding the liposome so that the binding site is oriented outside of the liposome, it becomes unsuitable. The number of proteins having orientation can be reduced, and the required amount of protein can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図(a)〜(d)は本発明のプロテオリポソームの
形成方法の基本概念を図解的に示す説明図、第2図
(a),(b)は本発明をカラムクロマトグラフィによ
って実施する方法を示す説明図および第3図は本発明を
連続した曲面を有する担体を用いて実施する方法を示す
説明図である。 1……担体 2……膜蛋白質 3……リポソーム 4……プロテオリポソーム 5……カラム容器 6……メンブレンシート
FIGS. 1 (a) to 1 (d) are explanatory views schematically showing the basic concept of the method for forming a proteoliposome of the present invention, and FIGS. 2 (a) and 2 (b) show a method of carrying out the present invention by column chromatography. FIG. 3 and FIG. 3 are explanatory diagrams showing a method for carrying out the present invention using a carrier having a continuous curved surface. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Carrier 2 ... Membrane protein 3 ... Liposome 4 ... Proteoliposome 5 ... Column container 6 ... Membrane sheet

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桜永 昌徳 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 岸 博義 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 山本 伸子 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 加藤 欽也 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 岩下 晴美 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−111428(JP,A) Biochemistry,vol. 19,pp.2374−2385(1980) J.Biochem.,vol.101, No.2,pp.433−440(1987) J.Biol.Chem.,vol. 252,pp.7384−7390(1977) Biochem.Biophys.A CTA,812(3),pp.752−766 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Masanori Sakuranaga 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Hiroyoshi Kishi 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Nobuko Yamamoto 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Kinya Kato 3-30-2 Shimomaruko 3-chome, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Harumi Iwashita 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (56) References JP-A-63-111428 (JP, A) Biochemistry, vol. 2374-2385 (1980) Biochem. , Vol. 101, No. 2, pp. 433-440 (1987) Biol. Chem. , Vol. 252, pp. 7384-7390 (1977) Biochem. Biophys. ACTA, 812 (3), pp. 752-766

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】膜蛋白質を、脂質二分子膜中に浸入しない
担体に結合する工程;リポソームを用意する工程;及び
該担体に結合した膜蛋白質を該リポソームに挿入する工
程とを有することを特徴とするプロテオリポソームの形
成方法。
1. A method comprising: binding a membrane protein to a carrier that does not penetrate into a lipid bilayer membrane; preparing a liposome; and inserting the membrane protein bound to the carrier into the liposome. A method for forming a proteoliposome.
【請求項2】該担体の体積が該リポソームの体積と同等
か、またはそれ以上である請求項1記載のプロテオリポ
ソームの形成方法。
2. The method according to claim 1, wherein the volume of the carrier is equal to or greater than the volume of the liposome.
【請求項3】該担体の形状が、球状であり、その大きさ
が該リポソームの直径と同等か、またはそれ以上である
請求項1または2記載のプロテオリポソームの形成方
法。
3. The method for forming a proteoliposome according to claim 1, wherein the carrier has a spherical shape, and the size is equal to or larger than the diameter of the liposome.
【請求項4】該担体の形状が、平面状もしくは曲面状で
あり、かつその曲率半径が該リポソームの半径と同等か
またはそれ以上である請求項1または2記載のプロテオ
リポソームの形成方法、
4. The method for forming a proteoliposome according to claim 1, wherein the shape of the carrier is planar or curved, and the radius of curvature is equal to or larger than the radius of the liposome.
【請求項5】該担体を該膜蛋白質の親水性側鎖の部位に
結合させる請求項1記載のプロテオリポソームの形成方
法。
5. The method for forming a proteoliposome according to claim 1, wherein the carrier is bound to a site of a hydrophilic side chain of the membrane protein.
【請求項6】該リポソームに挿入した膜蛋白質を該担体
から解離する工程を更に有する請求項1記載のプロテオ
リポソームの形成方法。
6. The method for forming a proteoliposome according to claim 1, further comprising the step of dissociating the membrane protein inserted into the liposome from the carrier.
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