JP4066250B2 - Protein crystal and protein structure analysis method - Google Patents

Protein crystal and protein structure analysis method Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、いかなる蛋白質であっても、可溶性画分に生産した後、均一な条件化で、精製、結晶化、及び、X線回折による3次元構造の解析を行うことができる新たな蛋白質の構造解析方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
蛋白質はそれぞれ固有の3次元構造を有するが、近年、蛋白質の3次元構造に関する情報が医薬品開発等に重要になってきた。例えば、蛋白質の3次元構造を知ることができれば、その蛋白質と相互作用する物質の設計が確実に行えるため、医薬品の製造に重要な貢献をすることできる。また、これらの知見を病気の機構の解明や、食糧の増産や環境の保全等を図るために役立てることも可能である。
【0003】
従来、蛋白質のX線結晶構造解析を行うには、目的蛋白質ごとに精製条件及び結晶化条件を詳細に検討する必要があった。そのため高純度の目的蛋白質を得るための精製及び結晶化に、多大な労力と時間とが必要とされた。また、目的蛋白質が組み換え蛋白質である場合、発現した目的蛋白質が正しく3次元構造を形成することができず、封入体になったり、宿主に対して毒性を示したり、また、目的蛋白質が可溶性蛋白質であると、宿主プロテアーゼに分解されたりして、その生産性が極めて低い場合も多かった。
このため、組み換え蛋白質の発現、精製、結晶化、構造解析といった一連の工程をスピードアップ化する技術開発が望まれていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記現状に鑑み、いかなる蛋白質であっても、可溶性画分に生産した後、均一な条件化で、精製、結晶化、及び、X線回折による3次元構造の解析を行うことができる新たな蛋白質の構造解析方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、1個又は2個以上のシャペロニンサブユニットと目的蛋白質とがペプチド結合を介して連結している融合蛋白質が結晶化された蛋白質の結晶である。以下に本発明を詳述する。
【0006】
本発明において結晶化される融合蛋白質は、1個又は2個以上のシャペロニンサブユニットと目的蛋白質とがペプチド結合を介して連結しているものである。2個以上のシャペロニンサブユニットと目的蛋白質とがペプチド結合を介して連結している場合、2個以上のシャペロニンサブユニットはペプチド結合を介して一方向に連結されている。
【0007】
上記シャペロニンとは、細胞に熱ショック等のストレスを与えると、エネルギー物質であるATPの存在下又は非存在下で蛋白質の折り畳みを支援したり、構造安定化に貢献したりする一般に分子シャペロンと呼ばれる蛋白質群の発現が誘導されるが、このような分子シャペロンの中でも、サブユニットの分子量が約60kDaのものをいい、バクテリア、古細菌、及び、真核生物の全ての生物に存在し、蛋白質の折り畳み支援や変性防御の機能を有している。
【0008】
シャペロニンは10〜20個のサブユニットよりなる2層のリングからなる構造体、即ち、5〜10個のシャペロニンサブユニットからなるシャペロニンリングがリング面を介して非共有結合的に会合した2層のリング構造体(以下、リングをシャペロニンリングという)を形成し、例えば、大腸菌のシャペロニンは、内径4.5nm、高さ14.5nmの空洞(キャビティ)を有する(図1参照)。一層のシャペロニンリングのキャビティは60kDaの球状蛋白質一つが充分に納まる空間を有する。シャペロニンは、このキャビティに様々な蛋白質の折り畳み中間体や変性蛋白質を一時的に納める機能を有し、蛋白質の折り畳み構造が形成されると、ATPの分解と共役して、納めていた蛋白質をキャビティから放出する。バクテリア、古細菌由来のシャペロニンは、リング構造を保った状態で大腸菌細胞質可溶性画分に容易に大量生産させることが可能である。このことは、由来の異なる種々のシャペロニンは大腸菌でも自己集合し、10〜20量体からなる2層のリング構造をとりうることを示している。
【0009】
シャペロニンの立体構造は既にX線結晶構造解析によって明らかにされており、その解析結果によればシャペロニンのN末端及びC末端はともにキャビティ側に位置し、フレキシビリティの高い構造となっている。特にC末端の少なくとも20アミノ酸はフレキシビリティの高い構造を示す(Georgeら、2000、Cell、100、P.561−573)。
【0010】
本発明で用いられるシャペロニンとしては特に限定されず、バクテリア、古細菌、及び、真核生物のいずれの由来のものでも使用可能である。しかしながら、上記シャペロニンの構造は由来生物によって異なっている。例えば、バクテリア由来のシャペロニンの場合、シャペロニンリングを構成するシャペロニンサブユニットの数は7個であり、古細菌由来のそれは8〜9個、真核生物由来のものは8個である。本発明では、使用するシャペロニンの由来により、融合蛋白質におけるシャペロニンサブユニットと目的蛋白質の数の比を選択することが好ましい。シャペロニンサブユニットと目的蛋白質との比(シャペロニンサブユニット数:目的蛋白質数)は1:1〜12:1までとりうるが、好ましくは1:1〜9:1である。目的蛋白質1個に対するシャペロニンサブユニットの数が9を超えるとシャペロニンリングの形成が困難となる可能性が出じる。
【0011】
具体的には、バクテリア由来のシャペロニンを用いる場合には、シャペロニンサブユニットからなるリングの形成のしやすさからシャペロニンサブユニット数:目的蛋白質数が1:1又は7:1である融合蛋白質が好ましく、シャペロニンリングを構成するサブユニット数が8個である古細菌由来のシャペロニンを用いる場合には、シャペロニンサブユニットからなるリングの形成のしやすさからシャペロニンサブユニット数:目的蛋白質数が1:1、2:1、4:1又は8:1のものが好ましい。但し、目的蛋白質の形状や分子量によっては上記以外の数比も適する可能性がある。
【0012】
本発明で用いられる目的蛋白質としては特に限定されず、例えば、ヒト、マウス、線虫等の動物、病原菌、感染性ウィルス等由来の医薬開発等に重要であり、かつ、構造が未解析である蛋白質が挙げられる。なかでも、7回膜貫通型受容体、G蛋白質結合受容体、細胞接着因子等の膜貫通型蛋白質;膜結合型蛋白質、蛋白質リン酸化酵素等の情報伝達系関連蛋白質、ウィルス由来プロテアーゼ、核内ホルモン受容体蛋白質、逆転写酵素等が好ましく、膜貫通型蛋白質、膜結合型蛋白質、核内ホルモン受容体蛋白質がより好ましい。
【0013】
本発明における融合蛋白質のシャペロニンサブユニットと目的蛋白質との連結パターンとしては、目的蛋白質がシャペロニンリングのキャビティ内に納まるように、シャペロニンサブユニットのN末端、C末端、又は、シャペロニンサブユニット同士の連結間に目的蛋白質を配置することが好ましい。
【0014】
本発明においては、融合蛋白質として発現した目的蛋白質はシャペロニンリングのキャビティ内に納められているので、生体内環境から保護され、プロテアーゼによる消化を受けにくくなる。
【0015】
本発明においては、目的蛋白質が4個以上のシャペロニンサブユニットにより構成されるリングの内部に格納されていることが好ましい。シャペロニンサブユニットが4個未満であると、目的蛋白質の大きさによってはシャペロニンリングからはみ出してしまうことがある。
【0016】
目的蛋白質が宿主生物にとって重要な自然機構を阻害する性質を有するものであっても、目的蛋白質はシャペロニンリングにより生体内環境から隔絶されているので、宿主の生理機構に対する阻害作用を発現することもない。また、強力なプロモーターによって発現が誘導されたときにみられるような蛋白質の折り畳み中間体同士が多数会合することはなく、個々にシャペロニンリングのキャビティ内に固定されるため、宿主生物を用いた発現及び無細胞翻訳系に見られる封入体形成を抑制することもできる。シャペロニンは宿主生物の細胞質又は体液等の可溶性画分へ発現するため、シャペロニンリング内に格納された蛋白質が膜結合性の蛋白質であっても膜へ移行し宿主生物の膜構造を破壊することはなく、宿主生物に対する毒性は発現しない。また、いかなる蛋白質も同一のシャペロニンリング内に格納すれば、同一の精製条件で融合蛋白質として精製することが可能である。
【0017】
本発明において得られた融合蛋白質は、精製された後、結晶化される。
上記融合蛋白質を精製する方法としては特に限定されず、例えば、塩析、疎水クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、ゲル濾過、アフィニティクロマトグラフィー等の方法を用いることができる。また、融合蛋白質のN末端又はC末端に6残基程度のヒスチジン配列を付加させることにより、ニッケルキレート担体を用いるキレートクロマトグラフィーによっても融合蛋白質を精製することが可能である。
【0018】
また、シャペロニンが耐熱性のものである場合、粗精製物を加熱処理することによってその他の混入蛋白質の多くは沈殿してしまい、遠心分離によって容易に除去できる。この際、シャペロニンは蛋白質の熱変性を抑制する作用を有しているので、シャペロニンリングの内部に格納されている目的蛋白質は、これ自身が耐熱性蛋白質でなくとも、熱変性することなく可溶性の融合蛋白質として得ることができる。
上記目的蛋白質はシャペロニンリング内部に格納されているので、蛋白質の種類によらず、確立した画一的な方法で融合蛋白質として精製することが可能である。
【0019】
上記融合蛋白質は、いかなる目的蛋白質がシャペロニンリング内部に格納されていようと融合蛋白質の表面の性質は同じであるため、画一的な条件で結晶化することができる。
上記融合蛋白質の結晶化はハンギングドロップ法によって行うことができる。緩衝液に溶かした10mg/ml程度の融合蛋白質溶液10μlに、硫酸アンモニウム、ポリエチレングリコール(PEG)のような沈殿剤を飽和より低い濃度になるように加えて薄いガラス板の上に置き、これを逆さにして小さな容器(リザーバー)の上にのせて密封する。容器中には沈殿剤溶液約1mlを入れておく。蒸気の拡散によって融合蛋白質溶液と容器の中がゆっくりと平衡に達する。融合蛋白質溶液の塩濃度は水がリザーバー中に逃げていくので上昇する。飽和点を過ぎると融合蛋白質がゆっくりと析出してくる。pHや塩濃度条件が適当であると融合蛋白質溶液中に融合蛋白質の結晶が生じてくる。例えば、融合蛋白質に用いられたシャペロニンサブユニットが大腸菌由来のGroELである場合、2.5mM ADPを含有する10mg/mlの融合蛋白質溶液に等容の3.6%PEG6K、200mM MgCl2、50mM KClを含有する100mM Tris−HCl(pH8.0)緩衝液を添加する条件下で結晶化を行うことができる。
【0020】
本発明の蛋白質の結晶は、X線結晶構造解析により、融合蛋白質の3次元構造及び/又は全原子空間配置を解明し得る品質を有することが好ましい。X線結晶構造解析により、融合蛋白質の3次元構造及び/又は全原子空間配置を解明し得る品質とは、例えば、融合蛋白質がSDS−PAGEで単一のバンドとして検出される程度の品質を意味する。
【0021】
本発明は、シャペロニンを目的蛋白質の構造解析用の分子容器として用いる思想の上に成り立つものであり、目的蛋白質をシャペロニンから遊離させることなく、融合蛋白質のままで結晶化した後、X線結晶構造解析に供する。
【0022】
本発明の蛋白質の結晶にX線を照射することにより、融合蛋白質の3次元構造及び/又は全原子空間配置を解析することができる。
X線源としては実験室レベルでは、銅又はモリブデンに電子を衝突させたときに発生する特性X線を使用する。特別に強いX線や任意の波長のX線を使用する場合はシンクロトロン放射光を利用する。また、我が国では第3世代放射光施設であるSPring−8を利用することで従来より鮮明な回折斑点が得られ、誤差の少ない測定が可能である。X線回折の強度測定はX線フィルムやイメージングプレート(IP)等の2次元検出器によって行うのが一般的である。X線を当てながら結晶を回転させることで多くの回折線が発生する。IPを用いる場合、記録された回折パターンをスキャンして数値化し、コンピューターに蓄積させることができる。
【0023】
得られた結晶の重原子同型置換体結晶を複数作製し、これらに元の結晶と同じ波長のX線を当て、重原子を組み込むことによる回折強度変化を利用して元の結晶の反射の位相を決定する。反射の位相が決まれば、電子密度を求めることが可能である。但し、原子位置決定までの解析を行うには少なくとも2.8Åの分解能が要求される。2〜2.8Åの分解能の電子密度図があれば分子モデルを組み立てることが可能となる。
【0024】
X線結晶構造解析により解析された融合蛋白質の3次元構造及び/又は全原子空間配置と、シャペロニンリングの3次元構造及び/又は全原子空間配置とを比較することにより、目的蛋白質の3次元構造及び/又は全原子空間配置を解析することができる。
【0025】
本発明の蛋白質の結晶に対して、上記のような通常の一連のX線結晶構造解析の手法を用いることで、目的蛋白質を単離する必要なく、シャペロニンサブユニットからなるリングの内部に格納された状態で、直接目的蛋白質を構造解析することが可能である。
本発明の蛋白質の結晶にX線を照射して、融合蛋白質の3次元構造及び/又は全原子空間配置を解析する蛋白質の構造解析方法、並びに、本発明の蛋白質の結晶にX線を照射して、融合蛋白質の3次元構造及び/又は全原子空間配置を解析し、解析された前記融合蛋白質の3次元構造及び/又は全原子空間配置と、シャペロニンサブユニットにより構成されるリングの3次元構造及び/又は全原子空間配置とを比較することにより、目的蛋白質の3次元構造及び/又は全原子空間配置を解析する蛋白質の構造解析方法もまた、本発明の1つである。
【0026】
本発明によれば、目的蛋白質をシャペロニンサブユニットとの融合蛋白質として発現させて、目的蛋白質を確実にシャペロニンリングのキャビティ内部に納めることにより、目的蛋白質の宿主への毒性の発現、プロテアーゼによる分解及び封入体の形成の問題を解決し、可溶性蛋白質として大量発現させることができる。また、本発明によれば、いかなる蛋白質も同一のシャペロニンリングに格納させることにより、同一の条件により、精製、結晶化及び構造解析を行うことができるので、これらの工程を従来よりはるかに迅速に行うことができる。
【0027】
【実施例】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【0028】
[実施例1]
(発現ベクターの作製)
超好熱性古細菌Thermococcus KS−1株のシャペロニンαサブユニット(TCPα)遺伝子より、PCRによって5’側にBglII切断サイト、3’側にBamHIサイトが導入された遺伝子を増幅させ、これをpT7blueTベクター(ノバジェン社製)にTAクローニングし、挿入配列を確認した。
これよりBglII及びBamHIによる切断によって挿入断片を回収した。回収したDNA断片に対してT4DNAリガーゼによる連結反応を行い、反応精製物を再びBglII及びBamHIによって切断し、同一方向にTCP−α遺伝子が2個連結されたもの(TCPα)2を電気泳動によって分離し、回収した。この(TCPα)2をBglII−BamHI切断及びアルカリフォスファターゼ処理されたpT7 blue−Tベクターへクローン化し、プラスミドpT7−(TCPα)2を大量調製した。pT7−(TCPα)2より、BglII及びBamHIによる切断によって挿入断片を回収した。回収したDNA断片に対してT4DNAリガーゼによる連結反応を行い、反応精製物を再びBglII及びBamHIによって切断し、同一方向に(TCPα)2遺伝子が2つ連結した(TCPα)4を電気泳動によって分離し回収した。これを再びpT7 blue−Tベクターへクローン化し、プラスミドpT7−(TCPα)4を大量調製した。pT7−(TCPα)4より、BglII及びBamHIによる切断によって挿入断片を回収した。回収したDNA断片に対してT4DNAリガーゼによる連結反応を行い、反応精製物を再びBglII及びBamHIによって切断し、同一方向に(TCPα)4遺伝子が2つ連結した(TCPα)8を電気泳動によって分離し、回収した。BglII及びBamHIサイトが導入された後、アルカリフォスファターゼ処理されたT7プロモーターを有する発現ベクターに(TCPα)8をクローン化し、pT(TCPα)8を構築した。
pT(TCPα)8をBamHIで処理した後、外来遺伝子のクローニングサイトとなる合成DNAをライゲーションし、BglIIで切断し、その後ライゲーション反応によって環状化し、pTF8TCP−αを構築した。
pTF(TCPα)8は8つ連結したシャペロニンαサブユニットにトロンビン切断配列を介して外来蛋白質がつながった融合蛋白質を発現させるベクターである。
【0029】
(8TCPα―hCyPの発現)
外来蛋白質としてヒトシクロフィリン(サイクロスポリン結合性蛋白質、hCyP)をコードする遺伝子を、該遺伝子が導入されたpT7blue−Tベクターより、NheI及びSpeI切断によって回収し、同様の制限酵素処理が施されたpTF(TCPα)8にライゲーションさせ、8つのシャペロニンαサブユニットとhCyPの融合蛋白質(8TCPα―hCyP)を発現させるpT(TCPα)8−hCyPを構築した。pT(TCPα)8−hCyPで大腸菌を形質転換させ、10コロニーを2XYT液体培地(バクトトリプトン 16g、酵母エキス 10g、NaCl 5g/L)に接種し、アンピシリン(100μg/ml)の存在下35℃で培養し、OD600が0.6〜1.0で1mM IPTGを添加した。更に10時間培養し、8TCPα―hCyPの発現を誘導した。培養終了後、菌体を回収した。
【0030】
(8TCPα―5HTの発現)
上述した8TCPα―hCyPと同様にして、8TCPαとヒトセレトニン受容体(5−HT7受容体)の融合蛋白質(8TCPα―5HT)を大腸菌にて発現させた。
【0031】
(精製・結晶化・解析)
それぞれ菌体回収後、65℃で30分間の熱処理、2回の陰イオン交換クロマログラフィー及びゲルろ過によって精製した。精製標品はSDS−PAGEで均一であった。各精製標品を10mg/ml濃度まで限外ろ過で濃縮した後、終濃度2.5mMのATPを添加した。その後、100mM Tris−HCl(pH8.0)、3.6%PEG6K、200mM MgCl2、50mM KClの条件で結晶化を行った結果、最大0.1mm角程度の正八面体様結晶が全ての標品で得られた。
また、得られた結晶に対して、X線発生装置を用いてX線回折実験を行ったところ、2.5Åの分解能の回折点が得られた。
【0032】
[実施例2]
(発現ベクターの作製)
大腸菌のシャペロニンサブユニット(GroEL)遺伝子より、PCRによって5’側にSpeI、3’側にXbaIサイトが導入された遺伝子を増幅させ、これをpT7blueTベクター(ノバジェン社製)にTAクローニングし、挿入配列を確認した。
これよりSpeI及びXbaIによる切断によって挿入断片を回収した。回収したDNA断片に対してT4DNAリガーゼによる連結反応を行い、反応精製物を再びSpeI及びXbaIによって切断し、同一方向にGroEL遺伝子が2個連結されたもの(GroEL)2を電気泳動によって分離し、回収した。この(GroEL)2をSpeI−XbaI切断及びアルカリフォスファターゼ処理されたpT7 blue−Tベクターへクローン化し、プラスミドpT7−(GroEL)2を大量調製した。pT7−(GroEL)2より、SpeI−XbaIによる切断によって挿入断片を回収した。回収したDNA断片に対してT4DNAリガーゼによる連結反応を行い、反応精製物を再びSpeI−XbaIによって切断し、同一方向に(GroEL)2遺伝子が2個連結されたもの(GroEL)4を電気泳動によって分離し回収した。これを再びpT7 blue−Tベクターへクローン化し、プラスミドpT7−(GroEL)4を大量調製した。pT7−(GroEL)4をXbaIで切断した後、アルカリフォスファターゼ処理し、(GroEL)3をライゲーションさせ、シャペロニンサブユニットが7つ連結したpT7−(GroEL)7を得た。pT7−(GroEL)7より、SpeI−XbaIによる切断によって挿入断片を回収した。SpeI及びXbaIサイトが導入された後、アルカリフォスファターゼ処理されたT7プロモーターを有する発現ベクターに(GroEL)7をクローン化し、pT(GroEL)7を構築した。
pT(GroEL)7をXbaIで処理した後、外来遺伝子のクローニングサイトとなる合成DNAをライゲーションした後、SpeIで切断し、その後ライゲーション反応によって環状化し、pTF(GroEL)7を構築した。
pTF(GroEL)7はシャペロニンサブユニットが7つ連結した7回連結体(7GL)にトロンビン切断配列を介して外来蛋白質がつながった融合蛋白質を発現させるベクターである。
【0033】
(7GLの発現)
pTF(GroEL)7を大腸菌に形質転換し、10コロニーを2XYT液体培地(バクトトリプトン 16g、酵母エキス 10g、NaCl 5g/L)に接種し、アンピシリン(100μg/ml)の存在下35℃で培養し、OD600が0.6〜1.0で1mM IPTGを添加した。更に10時間培養し、7GLの発現を誘導した。培養終了後、菌体を回収した。
【0034】
(7GL−GFPの発現)
外来蛋白質としてクラゲ由来緑色蛍光蛋白質(GFP)コードする遺伝子を、該遺伝子が導入されたpT7blue−Tベクターより、NheI及びSpeI切断によって回収し、同様の制限酵素処理が施されたpTF(GroEL)7にライゲーションさせ、7つのシャペロニンサブユニットとGFPとの融合蛋白質を発現させるpTF(GroEL)7−GFPを構築した。
次いで、上述した7GLと同様にして、7GLとGFPの融合蛋白質(7GL−GFP)を大腸菌にて発現させた。
【0035】
なお、7GL及び7GL−GFPは、ともにN末端側にヒスチジンタグ(6残基のヒスチジン配列:6His)、C末端側にFLAGタグ(シグマ社製)が付加されよう設計された。
【0036】
(精製・結晶化・解析)
それぞれ菌体回収後、抗FLAG抗体を用いるアフィニティクロマトグラフィー、ニッケルキレーティングクロマトグラフィー及びゲルろ過によって精製した。両精製標品はSDS−PAGEで均一であった。2.9mg/ml濃度の7GL及び7GL−GFPを2.0M硫安、1%PEG8000及び4mM CaCl2を含むpH8.0のTris−acetate緩衝液にて結晶化をしたところ、両サンプルで同様の10〜20μm角程度の微結晶が形成した。
7GL−GFPの微結晶を図2及び図3に示した。
【0037】
[実施例3]
(発現ベクターの作製)
実施例1と同様にして、プラスミドpT7−(TCPα)4を大量調製した。
pT(TCPα)4をBamHIで処理した後、外来遺伝子のクローニングサイトとなる合成DNAをライゲーションし、BglIIで切断し、その後ライゲーション反応によって環状化し、pTF4TCP−αを構築した。
pTF(TCPα)4は4つ連結したシャペロニンαサブユニットにトロンビン切断配列を介して外来蛋白質がつながった融合蛋白質を発現させるベクターである。
【0038】
(4TCPαの発現)
pTF(TCPα)4を大腸菌に形質転換し、10コロニーを2XYT液体培地(バクトトリプトン 16g、酵母エキス 10g、NaCl 5g/L)に接種し、アンピシリン(100μg/ml)の存在下35℃で培養し、OD600が0.6〜1.0で1mM IPTGを添加した。更に10時間培養し、4TCPαの発現を誘導した。培養終了後、菌体を回収した。
【0039】
(4TCPα−GFPの発現)
外来蛋白質としてクラゲ由来緑色蛍光蛋白質(GFP)をコードする遺伝子を、該遺伝子が導入されたpT7blue−Tベクターより、NheI及びSpeI切断によって回収し、同様の制限酵素処理が施されたpTF(TCPα)4にライゲーションさせ、4つのシャペロニンαサブユニットとGFPの融合蛋白質(4TCPα―GFP)を発現させるpT(TCPα)4−GFPを構築した。
次いで、上述した4TCPαと同様にして、4TCPαとGFPの融合蛋白質(4TCPα−GFP)を大腸菌にて発現させた。
【0040】
(4TCPα―hCyPの発現)
上述した4TCPα―GFPと同様にして、4TCPαとヒトシクロフィリン(サイクロスポリン結合性蛋白質、hCyP)の融合蛋白質(4TCPα―hCyP)を発現させるpT(TCPα)4−hCyPを構築し、4TCPα―hCyPを大腸菌にて発現させた。
【0041】
なお、4TCPαのC末端には6Hisが付加されよう設計した。2つの融合蛋白質はN末端側から、4TCPα、目的蛋白質、及び、6Hisの順に構成されるように設計した。
【0042】
(精製・結晶化・解析)
それぞれ菌体回収後、ニッケルキレートクロマトグラフィー、疎水性クロマトグラフィー及びゲルろ過によって精製した。精製標品はSDS−PAGEで均一であった。各精製標品を10mg/ml濃度まで限外ろ過で濃縮した後、終濃度2.5mMのATPを添加した。その後、100mM Tris−HCl(pH8.0)、3.6%PEG6K、200mM MgCl2、50mM KClの条件で結晶化を行った結果、最大0.1mm角程度の正八面体様結晶が全ての標品で得られた。
また、得られた結晶に対して、X線発生装置を用いてX線回折実験を行ったところ、2.8Åの分解能の回折点が得られた。
【0043】
【発明の効果】
本発明によれば、いかなる蛋白質も同一のシャペロニンリングに格納させることにより、同一の条件によって、精製、結晶化及びX線回折による3次元構造の解析を行うことができるので、これらの工程を従来よりはるかに迅速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】大腸菌シャペロニン(GroEL)の立体構造を模式的に表す図である。
【図2】実施例2で得られた7GL−GFPの微結晶を示す図である。
【図3】実施例2で得られた7GL−GFPの微結晶を示す図である。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention provides a novel protein that can be purified, crystallized, and analyzed for three-dimensional structure by X-ray diffraction under uniform conditions after any protein is produced in a soluble fraction. The present invention relates to a structural analysis method.
[0002]
[Prior art]
Each protein has a unique three-dimensional structure, but in recent years, information on the three-dimensional structure of proteins has become important for drug development and the like. For example, if the three-dimensional structure of a protein can be known, a substance that interacts with the protein can be designed with certainty, which can make an important contribution to the manufacture of pharmaceutical products. In addition, these findings can be used to elucidate the mechanism of diseases, increase food production, and preserve the environment.
[0003]
Conventionally, in order to analyze the X-ray crystal structure of a protein, it has been necessary to examine in detail purification conditions and crystallization conditions for each target protein. Therefore, much effort and time are required for purification and crystallization to obtain a high-purity target protein. In addition, when the target protein is a recombinant protein, the expressed target protein cannot correctly form a three-dimensional structure, becomes an inclusion body, shows toxicity to the host, and the target protein is a soluble protein. In many cases, the productivity was extremely low due to degradation to host protease.
For this reason, it has been desired to develop a technology that speeds up a series of steps such as expression, purification, crystallization, and structural analysis of a recombinant protein.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above situation, the present invention can perform purification, crystallization, and analysis of a three-dimensional structure by X-ray diffraction under uniform conditions after producing any protein in a soluble fraction. An object of the present invention is to provide a new protein structure analysis method.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a protein crystal obtained by crystallizing a fusion protein in which one or two or more chaperonin subunits and a target protein are linked via a peptide bond. The present invention is described in detail below.
[0006]
The fusion protein crystallized in the present invention is one in which one or two or more chaperonin subunits and a target protein are linked via a peptide bond. When two or more chaperonin subunits and the target protein are linked via peptide bonds, the two or more chaperonin subunits are linked in one direction via peptide bonds.
[0007]
The chaperonin is generally called a molecular chaperone that assists in protein folding or contributes to structural stabilization in the presence or absence of the energy substance ATP when stress such as heat shock is applied to cells. The expression of the protein group is induced. Among these molecular chaperones, the subunit molecular weight is about 60 kDa, which is present in all organisms of bacteria, archaea, and eukaryotes. It has folding support and degeneration protection functions.
[0008]
Chaperonin is a structure consisting of two layers of rings consisting of 10 to 20 subunits, that is, two layers of chaperonin rings consisting of 5 to 10 chaperonin subunits associated non-covalently via the ring surface. A ring structure (hereinafter, the ring is referred to as a chaperonin ring) is formed. For example, E. coli chaperonin has a cavity having an inner diameter of 4.5 nm and a height of 14.5 nm (see FIG. 1). The cavity of one layer of chaperonin ring has enough space for one globular protein of 60 kDa. Chaperonin has a function of temporarily storing various protein folding intermediates and denatured proteins in this cavity. When a protein folding structure is formed, it is coupled with the decomposition of ATP, and the stored protein is cavityd. To release from. Bacterial and archaeal chaperonins can be easily mass-produced in the E. coli cytosolic soluble fraction while maintaining the ring structure. This indicates that various chaperonins of different origins can self-assemble in E. coli and can take a two-layer ring structure consisting of 10 to 20 mers.
[0009]
The three-dimensional structure of chaperonin has already been clarified by X-ray crystal structure analysis, and according to the analysis result, the N-terminal and C-terminal of chaperonin are both located on the cavity side and have a highly flexible structure. In particular, at least 20 amino acids at the C-terminal show a highly flexible structure (George et al., 2000, Cell, 100, P.561-573).
[0010]
The chaperonin used in the present invention is not particularly limited, and any chaperonin derived from bacteria, archaea, and eukaryotes can be used. However, the structure of the chaperonin varies depending on the organism from which it is derived. For example, in the case of chaperonin derived from bacteria, the number of chaperonin subunits constituting the chaperonin ring is 7, 8 to 9 from archaebacteria, and 8 from eukaryotes. In the present invention, it is preferable to select the ratio of the number of chaperonin subunits and the target protein in the fusion protein depending on the origin of the chaperonin used. The ratio of the chaperonin subunit to the target protein (chaperonin subunit number: target protein number) can be 1: 1 to 12: 1, but preferably 1: 1 to 9: 1. If the number of chaperonin subunits per protein of interest exceeds 9, it may become difficult to form a chaperonin ring.
[0011]
Specifically, when a chaperonin derived from bacteria is used, a fusion protein in which the number of chaperonin subunits: the number of target proteins is 1: 1 or 7: 1 is preferable because of the ease of forming a ring composed of chaperonin subunits. In the case of using an archaeal chaperonin having 8 subunits constituting the chaperonin ring, the number of chaperonin subunits: the number of target proteins is 1: 1 because of the ease of forming a ring composed of chaperonin subunits. Those of 2: 1, 4: 1 or 8: 1 are preferred. However, other number ratios may be suitable depending on the shape and molecular weight of the target protein.
[0012]
The target protein used in the present invention is not particularly limited. For example, it is important for the development of drugs derived from animals such as humans, mice, nematodes, pathogenic bacteria, infectious viruses, etc., and the structure has not been analyzed. Examples include proteins. Among them, 7-transmembrane receptors, G protein-coupled receptors, transmembrane proteins such as cell adhesion factors; membrane-bound proteins, protein-related proteins such as protein kinases, virus-derived proteases, intranuclear Hormone receptor proteins, reverse transcriptases and the like are preferred, and transmembrane proteins, membrane-bound proteins, and nuclear hormone receptor proteins are more preferred.
[0013]
As a linking pattern between the chaperonin subunit of the fusion protein and the target protein in the present invention, the N-terminal, C-terminal, or chaperonin subunits of the chaperonin subunits are linked so that the target protein fits in the cavity of the chaperonin ring. It is preferable to arrange the target protein between them.
[0014]
In the present invention, the target protein expressed as a fusion protein is stored in the cavity of the chaperonin ring, so that it is protected from the in vivo environment and is not easily digested by proteases.
[0015]
In the present invention, the target protein is preferably stored in a ring composed of four or more chaperonin subunits. If the number of chaperonin subunits is less than 4, it may protrude from the chaperonin ring depending on the size of the target protein.
[0016]
Even if the target protein has the property of inhibiting natural mechanisms important to the host organism, the target protein is isolated from the in vivo environment by the chaperonin ring, so that it may also exert an inhibitory effect on the host physiological mechanism. Absent. In addition, many protein folding intermediates, such as those observed when expression is induced by a strong promoter, are not associated with each other and are individually fixed in the cavity of the chaperonin ring. And inclusion body formation seen in cell-free translation systems can also be suppressed. Since chaperonin is expressed in the soluble fraction of the host organism's cytoplasm or body fluid, even if the protein stored in the chaperonin ring is a membrane-bound protein, it cannot be transferred to the membrane and destroy the membrane structure of the host organism. And no toxicity to the host organism. Moreover, if any protein is stored in the same chaperonin ring, it can be purified as a fusion protein under the same purification conditions.
[0017]
The fusion protein obtained in the present invention is purified and then crystallized.
The method for purifying the fusion protein is not particularly limited, and for example, methods such as salting out, hydrophobic chromatography, ion exchange chromatography, gel filtration, and affinity chromatography can be used. Further, by adding a histidine sequence of about 6 residues to the N-terminal or C-terminal of the fusion protein, it is possible to purify the fusion protein also by chelate chromatography using a nickel chelate carrier.
[0018]
When chaperonin is heat-resistant, most of the other contaminating proteins are precipitated by heat-treating the crude product and can be easily removed by centrifugation. At this time, since chaperonin has an action of suppressing heat denaturation of the protein, the target protein stored in the chaperonin ring is soluble without being heat denatured even if it is not itself a heat-resistant protein. It can be obtained as a fusion protein.
Since the target protein is stored inside the chaperonin ring, it can be purified as a fusion protein by an established uniform method regardless of the type of protein.
[0019]
The above fusion protein can be crystallized under uniform conditions because the surface properties of the fusion protein are the same regardless of what target protein is stored inside the chaperonin ring.
Crystallization of the fusion protein can be performed by the hanging drop method. Add a precipitating agent such as ammonium sulfate or polyethylene glycol (PEG) to 10 μl of a fusion protein solution of about 10 mg / ml dissolved in buffer so that the concentration is lower than saturation, and place it on a thin glass plate. Put on a small container (reservoir) and seal. About 1 ml of precipitant solution is placed in the container. Vapor diffusion slowly equilibrates the fusion protein solution and the container. The salt concentration of the fusion protein solution increases as water escapes into the reservoir. After the saturation point, the fusion protein slowly precipitates out. When pH and salt concentration conditions are appropriate, crystals of the fusion protein are produced in the fusion protein solution. For example, when the chaperonin subunit used for the fusion protein is GroEL derived from E. coli, an equal volume of 3.6% PEG6K, 200 mM MgCl 2 , 50 mM KCl is added to a 10 mg / ml fusion protein solution containing 2.5 mM ADP. Crystallization can be carried out under the condition of adding 100 mM Tris-HCl (pH 8.0) buffer containing.
[0020]
The protein crystal of the present invention preferably has a quality capable of elucidating the three-dimensional structure and / or the total atomic space arrangement of the fusion protein by X-ray crystal structure analysis. The quality that can elucidate the three-dimensional structure and / or all-atom space arrangement of the fusion protein by X-ray crystal structure analysis means, for example, the quality that the fusion protein is detected as a single band by SDS-PAGE. To do.
[0021]
The present invention is based on the idea of using chaperonin as a molecular container for structural analysis of a target protein. After the target protein is crystallized as a fusion protein without releasing it from the chaperonin, the X-ray crystal structure Use for analysis.
[0022]
By irradiating the protein crystal of the present invention with X-rays, the three-dimensional structure and / or the total atomic space arrangement of the fusion protein can be analyzed.
As an X-ray source, characteristic X-rays generated when electrons collide with copper or molybdenum are used at the laboratory level. When using particularly intense X-rays or X-rays of any wavelength, synchrotron radiation is used. In Japan, the use of SPring-8, which is a third-generation synchrotron radiation facility, provides clearer diffraction spots than before and enables measurement with less error. In general, the intensity of X-ray diffraction is measured by a two-dimensional detector such as an X-ray film or an imaging plate (IP). Many diffraction lines are generated by rotating the crystal while applying X-rays. When using IP, the recorded diffraction pattern can be scanned and digitized and stored in a computer.
[0023]
Prepare multiple heavy atom isomorphous substitute crystals of the obtained crystal, apply X-rays of the same wavelength as the original crystal to these, and use the change in diffraction intensity due to incorporation of heavy atoms to reflect the reflection phase of the original crystal To decide. If the reflection phase is determined, the electron density can be obtained. However, a resolution of at least 2.8 mm is required to perform the analysis up to the atomic position determination. If there is an electron density map with a resolution of 2 to 2.8 cm, a molecular model can be assembled.
[0024]
By comparing the three-dimensional structure and / or all-atom space configuration of the fusion protein analyzed by X-ray crystal structure analysis with the three-dimensional structure and / or all-atom space configuration of the chaperonin ring, the three-dimensional structure of the target protein And / or the total atomic space configuration can be analyzed.
[0025]
By using the usual series of X-ray crystal structure analysis techniques as described above for the protein crystal of the present invention, it is stored inside the ring composed of chaperonin subunits without the need to isolate the target protein. In this state, it is possible to directly analyze the structure of the target protein.
A protein structure analysis method for analyzing the three-dimensional structure and / or the total atomic space arrangement of a fusion protein by irradiating the protein crystal of the present invention with X-rays, and irradiating the protein crystal of the present invention with X-rays Then, the three-dimensional structure and / or all-atom space arrangement of the fusion protein is analyzed, and the analyzed three-dimensional structure and / or all-atom space arrangement of the fusion protein and the three-dimensional structure of the ring composed of chaperonin subunits are analyzed. A protein structural analysis method for analyzing the three-dimensional structure of the target protein and / or the total atomic space configuration by comparing the total atomic space configuration with the total atomic space configuration is also one aspect of the present invention.
[0026]
According to the present invention, the target protein is expressed as a fusion protein with a chaperonin subunit, and the target protein is surely placed inside the cavity of the chaperonin ring, thereby expressing the toxicity of the target protein to the host, degradation by the protease, and It solves the problem of inclusion body formation and can be expressed in large quantities as a soluble protein. In addition, according to the present invention, any protein can be stored in the same chaperonin ring, so that purification, crystallization, and structural analysis can be performed under the same conditions. It can be carried out.
[0027]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
[0028]
[Example 1]
(Preparation of expression vector)
From the hyperthermophilic archaeon Thermococcus KS-1 chaperonin α subunit (TCPα) gene, a gene having a BglII cleavage site on the 5 ′ side and a BamHI site on the 3 ′ side is amplified by PCR, and this is amplified into a pT7blueT vector. TA cloning was performed on Novagen and the inserted sequence was confirmed.
From this, the insert fragment was recovered by cleavage with BglII and BamHI. The recovered DNA fragment is subjected to a ligation reaction with T4 DNA ligase, the reaction purified product is again cleaved with BglII and BamHI, and two TCP-α genes linked in the same direction (TCPα) 2 are separated by electrophoresis. And recovered. This (TCPα) 2 was cloned into a pT7 blue-T vector that had been digested with BglII-BamHI and treated with alkaline phosphatase to prepare a large amount of plasmid pT7- (TCPα) 2. The insert fragment was recovered from pT7- (TCPα) 2 by cleavage with BglII and BamHI. The recovered DNA fragment was ligated with T4 DNA ligase, the reaction purified product was again cleaved with BglII and BamHI, and (TCPα) 4 in which two (TCPα) 2 genes were ligated in the same direction was separated by electrophoresis. It was collected. This was again cloned into the pT7 blue-T vector, and a large amount of plasmid pT7- (TCPα) 4 was prepared. The insert fragment was recovered from pT7- (TCPα) 4 by cleavage with BglII and BamHI. The recovered DNA fragment was subjected to ligation reaction with T4 DNA ligase, the reaction purified product was again cleaved with BglII and BamHI, and (TCPα) 8 in which two (TCPα) 4 genes were ligated in the same direction was separated by electrophoresis. Recovered. After the introduction of the BglII and BamHI sites, (TCPα) 8 was cloned into an expression vector having an alkaline phosphatase-treated T7 promoter to construct pT (TCPα) 8.
After treating pT (TCPα) 8 with BamHI, a synthetic DNA serving as a cloning site for a foreign gene was ligated, cleaved with BglII, and then circularized by a ligation reaction to construct pTF8TCP-α.
pTF (TCPα) 8 is a vector for expressing a fusion protein in which a foreign protein is connected to eight linked chaperonin α subunits through a thrombin cleavage sequence.
[0029]
(Expression of 8TCPα-hCyP)
A gene encoding human cyclophilin (cyclosporin-binding protein, hCyP) as a foreign protein was recovered from the pT7blue-T vector into which the gene had been introduced by cleavage with NheI and SpeI and subjected to the same restriction enzyme treatment. pT (TCPα) 8-hCyP was constructed by ligating to pTF (TCPα) 8 to express a fusion protein (8TCPα-hCyP) of eight chaperonin α subunits and hCyP. Escherichia coli was transformed with pT (TCPα) 8-hCyP, 10 colonies were inoculated into 2XYT liquid medium (bactotryptone 16 g, yeast extract 10 g, NaCl 5 g / L), and 35 ° C. in the presence of ampicillin (100 μg / ml). And 1 mM IPTG was added at an OD 600 of 0.6 to 1.0. The cells were further cultured for 10 hours to induce the expression of 8TCPα-hCyP. After completion of the culture, the cells were collected.
[0030]
(Expression of 8TCPα-5HT)
In the same manner as 8TCPα-hCyP described above, a fusion protein (8TCPα-5HT) of 8TCPα and a human serotonin receptor (5-HT7 receptor) was expressed in E. coli.
[0031]
(Purification / crystallization / analysis)
Each cell was collected and purified by heat treatment at 65 ° C. for 30 minutes, twice anion exchange chromatography and gel filtration. The purified sample was uniform by SDS-PAGE. Each purified sample was concentrated by ultrafiltration to a concentration of 10 mg / ml, and then ATP having a final concentration of 2.5 mM was added. Thereafter, crystallization was performed under the conditions of 100 mM Tris-HCl (pH 8.0), 3.6% PEG6K, 200 mM MgCl 2 , and 50 mM KCl. As a result, all the octahedral crystals of about 0.1 mm square were obtained. Was obtained.
Further, when an X-ray diffraction experiment was performed on the obtained crystal using an X-ray generator, a diffraction point with a resolution of 2.5 mm was obtained.
[0032]
[Example 2]
(Preparation of expression vector)
From the E. coli chaperonin subunit (GroEL) gene, a gene having SpeI on the 5 ′ side and an XbaI site introduced on the 3 ′ side was amplified by PCR, and this was TA-cloned into a pT7blueT vector (manufactured by Novagen). It was confirmed.
From this, the insert fragment was recovered by cleavage with SpeI and XbaI. The recovered DNA fragment is ligated with T4 DNA ligase, the reaction purified product is again cleaved with SpeI and XbaI, and two GroEL genes linked in the same direction (GroEL) 2 are separated by electrophoresis, It was collected. This (GroEL) 2 was cloned into a pT7 blue-T vector that had been digested with SpeI-XbaI and treated with alkaline phosphatase to prepare a large amount of plasmid pT7- (GroEL) 2. The insert fragment was recovered from pT7- (GroEL) 2 by cleavage with SpeI-XbaI. The recovered DNA fragment is subjected to a ligation reaction with T4 DNA ligase, the reaction purified product is again cleaved with SpeI-XbaI, and two (GroEL) 2 genes linked in the same direction (GroEL) 4 are electrophoresed. Separated and recovered. This was again cloned into the pT7 blue-T vector to prepare a large amount of plasmid pT7- (GroEL) 4. After cleaving pT7- (GroEL) 4 with XbaI, alkaline phosphatase treatment was performed, and (GroEL) 3 was ligated to obtain pT7- (GroEL) 7 in which seven chaperonin subunits were linked. The insert fragment was recovered from pT7- (GroEL) 7 by cleavage with SpeI-XbaI. After the introduction of the SpeI and XbaI sites, (GroEL) 7 was cloned into an expression vector having an alkaline phosphatase-treated T7 promoter to construct pT (GroEL) 7.
After treating pT (GroEL) 7 with XbaI, a synthetic DNA serving as a cloning site for a foreign gene was ligated, then cleaved with SpeI, and then circularized by a ligation reaction to construct pTF (GroEL) 7.
pTF (GroEL) 7 is a vector that expresses a fusion protein in which a foreign protein is linked to a 7-fold linked body (7GL) in which 7 chaperonin subunits are linked via a thrombin cleavage sequence.
[0033]
(Expression of 7GL)
pTF (GroEL) 7 is transformed into E. coli, 10 colonies are inoculated into 2XYT liquid medium (bactotryptone 16 g, yeast extract 10 g, NaCl 5 g / L) and cultured at 35 ° C. in the presence of ampicillin (100 μg / ml). Then, 1 mM IPTG was added at an OD 600 of 0.6 to 1.0. The culture was further continued for 10 hours to induce the expression of 7GL. After completion of the culture, the cells were collected.
[0034]
(Expression of 7GL-GFP)
A gene encoding jellyfish-derived green fluorescent protein (GFP) as a foreign protein is recovered from the pT7blue-T vector into which the gene has been introduced by digestion with NheI and SpeI, and pTF (GroEL) 7 subjected to the same restriction enzyme treatment. And pTF (GroEL) 7-GFP that expresses a fusion protein of seven chaperonin subunits and GFP was constructed.
Next, a 7GL-GFP fusion protein (7GL-GFP) was expressed in E. coli in the same manner as 7GL described above.
[0035]
Both 7GL and 7GL-GFP were designed so that a histidine tag (6-residue histidine sequence: 6His) was added to the N-terminal side, and a FLAG tag (manufactured by Sigma) was added to the C-terminal side.
[0036]
(Purification / crystallization / analysis)
Each cell was collected and purified by affinity chromatography using anti-FLAG antibody, nickel chelating chromatography and gel filtration. Both purified samples were uniform by SDS-PAGE. 7GL and 7GL-GFP at a concentration of 2.9 mg / ml were crystallized with Tris-acetate buffer at pH 8.0 containing 2.0 M ammonium sulfate, 1% PEG8000 and 4 mM CaCl 2. A fine crystal of about ˜20 μm square was formed.
7GL-GFP microcrystals are shown in FIGS.
[0037]
[Example 3]
(Preparation of expression vector)
In the same manner as in Example 1, a large amount of plasmid pT7- (TCPα) 4 was prepared.
After treating pT (TCPα) 4 with BamHI, a synthetic DNA serving as a cloning site for a foreign gene was ligated, cut with BglII, and then circularized by a ligation reaction to construct pTF4TCP-α.
pTF (TCPα) 4 is a vector for expressing a fusion protein in which a foreign protein is connected to four linked chaperonin α subunits through a thrombin cleavage sequence.
[0038]
(Expression of 4TCPα)
pTF (TCPα) 4 was transformed into E. coli, 10 colonies were inoculated into 2XYT liquid medium (16 g bactotryptone, 10 g yeast extract, 5 g NaCl / L) and cultured at 35 ° C. in the presence of ampicillin (100 μg / ml). Then, 1 mM IPTG was added at an OD 600 of 0.6 to 1.0. The culture was further continued for 10 hours to induce the expression of 4TCPα. After completion of the culture, the cells were collected.
[0039]
(Expression of 4TCPα-GFP)
A gene encoding jellyfish-derived green fluorescent protein (GFP) as a foreign protein is recovered from the pT7blue-T vector into which the gene has been introduced by NheI and SpeI digestion, and pTF (TCPα) subjected to the same restriction enzyme treatment 4 was ligated to pT (TCPα) 4-GFP, which expresses a fusion protein (4TCPα-GFP) of four chaperonin α subunits and GFP.
Subsequently, a fusion protein of 4TCPα and GFP (4TCPα-GFP) was expressed in E. coli in the same manner as 4TCPα described above.
[0040]
(Expression of 4TCPα-hCyP)
In the same manner as 4TCPα-GFP described above, pT (TCPα) 4-hCyP that expresses a fusion protein (4TCPα-hCyP) of 4TCPα and human cyclophilin (cyclosporin-binding protein, hCyP) was constructed, and 4TCPα-hCyP was It was expressed in E. coli.
[0041]
It was designed so that 6His was added to the C-terminus of 4TCPα. The two fusion proteins were designed from the N-terminal side in the order of 4TCPα, the target protein, and 6His.
[0042]
(Purification / crystallization / analysis)
Each cell was collected and purified by nickel chelate chromatography, hydrophobic chromatography and gel filtration. The purified sample was uniform by SDS-PAGE. Each purified sample was concentrated by ultrafiltration to a concentration of 10 mg / ml, and then ATP having a final concentration of 2.5 mM was added. Thereafter, crystallization was performed under the conditions of 100 mM Tris-HCl (pH 8.0), 3.6% PEG6K, 200 mM MgCl 2 , and 50 mM KCl. Was obtained.
Further, when an X-ray diffraction experiment was performed on the obtained crystal using an X-ray generator, a diffraction point with a resolution of 2.8Å was obtained.
[0043]
【The invention's effect】
According to the present invention, since any protein can be stored in the same chaperonin ring, the three-dimensional structure can be analyzed by purification, crystallization and X-ray diffraction under the same conditions. Can be done much more quickly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing the three-dimensional structure of E. coli chaperonin (GroEL).
2 is a view showing 7GL-GFP microcrystals obtained in Example 2. FIG.
3 is a view showing 7GL-GFP microcrystals obtained in Example 2. FIG.

Claims (1)

目的蛋白質がペプチド結合を介してシャペロニンに連結し、かつ、シャペロニンサブユニットにより構成されるリング構造体内に納められた構造を有する融合蛋白質の結晶の3次元構造及び/又は全原子空間配置と、前記シャペロニンサブユニットにより構成されるリング構造体のみからなり前記目的蛋白質が連結されていない蛋白質の結晶の3次元構造及び/又は全原子空間配置とを比較することにより、前記目的蛋白質の3次元構造及び/又は全原子空間配置を解析することを特徴とする蛋白質の構造解析方法。A three-dimensional structure and / or an all-atom space arrangement of a crystal of a fusion protein having a structure in which a target protein is linked to a chaperonin through a peptide bond and is contained in a ring structure composed of chaperonin subunits; By comparing the three-dimensional structure and / or all-atom space arrangement of a protein crystal consisting of only a ring structure composed of chaperonin subunits and not linked to the target protein, the three-dimensional structure of the target protein and A method for analyzing the structure of a protein, comprising analyzing the total atomic space configuration.
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