JP4487056B2 - Ubiquitin-conjugating enzyme immobilized protein chip - Google Patents

Ubiquitin-conjugating enzyme immobilized protein chip Download PDF

Info

Publication number
JP4487056B2
JP4487056B2 JP2004111361A JP2004111361A JP4487056B2 JP 4487056 B2 JP4487056 B2 JP 4487056B2 JP 2004111361 A JP2004111361 A JP 2004111361A JP 2004111361 A JP2004111361 A JP 2004111361A JP 4487056 B2 JP4487056 B2 JP 4487056B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ubiquitin
ubiquitination
substrate
immobilized
protein
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2004111361A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005287463A (en
Inventor
ペトロ フネリオ ダニエル
正人 三宅
淳 三宅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST filed Critical National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority to JP2004111361A priority Critical patent/JP4487056B2/en
Priority to PCT/JP2005/005402 priority patent/WO2005097970A1/en
Publication of JP2005287463A publication Critical patent/JP2005287463A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4487056B2 publication Critical patent/JP4487056B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/48Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving transferase

Description

本発明は、ユビキチン化経路を調節可能な調節物質をスクリーニングするためのユビキチン結合酵素固定化プロテインチップ、及び、ユビキチン化経路調節物質のスクリーニング方法に関する。   The present invention relates to a ubiquitin-conjugating enzyme-immobilized protein chip for screening a regulator capable of regulating a ubiquitination pathway and a screening method for a ubiquitination pathway regulator.

ユビキチンは、76アミノ酸残基からなる真核生物に普遍的に存在するタンパク質であり、タンパク質のユビキチン化はタンパク質の翻訳後修飾であり、タンパク質分解の標識反応であることが知られている(例えば、非特許文献1を参照。)。   Ubiquitin is a protein that exists universally in eukaryotes consisting of 76 amino acid residues, and ubiquitination of proteins is a post-translational modification of proteins and is known to be a proteolytic labeling reaction (for example, , See Non-Patent Document 1.)

図1は、ユビキチン化経路を模式的に図示した図である。ユビキチン化反応には3種類の酵素、つまり、ユビキチン活性化酵素(以下、E1と略することがある。)、ユビキチン結合酵素(以下、E2と略することがある)、及び、ユビキチンリガーゼ(以下、E3と略することがある。)が関与している(例えば、非特許文献2を参照。)。E1は、単一の分子であるが、E2及びE3は、分子多様性があることが知られている。例えば、酵母では、10種類以上のE2が同定されている。
E2は、通常、複数のE3と相互作用すると考えられ、E3は類似の認識部位を有する複数の異なった基質タンパク質と相互作用する。
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a ubiquitination pathway. The ubiquitination reaction includes three types of enzymes, namely, a ubiquitin activating enzyme (hereinafter sometimes abbreviated as E1), a ubiquitin-binding enzyme (hereinafter sometimes abbreviated as E2), and a ubiquitin ligase (hereinafter referred to as E2). , Which may be abbreviated as E3) (see, for example, Non-Patent Document 2). E1 is a single molecule, while E2 and E3 are known to have molecular diversity. For example, in yeast, 10 or more types of E2 have been identified.
E2 is usually thought to interact with multiple E3s, which interact with multiple different substrate proteins with similar recognition sites.

タンパク質のユビキチン化は、まず、ユビキチンはATPの加水分解を伴ってE1によって活性化され、E1の活性SH基にチオエステル結合する。次に、ユビキチンはE2の活性SH基にトランスファーされ、E3によって認識される標的タンパク質のリジン側鎖のε−アミノ基とユビキチンのカルボキシル基とがイソペプチド結合する。そして、タンパク質にイソペプチド結合した第一ユビキチンに第二ユビキチンが結合するサイクルが繰り返されるポリユビキチン化によりマルチユビキチン鎖が結合したタンパク質は、ATP依存性プロテアーゼである26Sプロテアソームの標的タンパク質となり、特異的に認識され、分解される。   In the ubiquitination of proteins, first, ubiquitin is activated by E1 accompanied by hydrolysis of ATP, and thioester-bonds to the active SH group of E1. Next, ubiquitin is transferred to the active SH group of E2, and the ε-amino group of the lysine side chain of the target protein recognized by E3 and the carboxyl group of ubiquitin are isopeptide-bonded. A protein in which a multi-ubiquitin chain is bound by polyubiquitination in which a cycle in which a second ubiquitin is bound to a first ubiquitin that is isopeptide-bound to the protein becomes a target protein of the 26S proteasome that is an ATP-dependent protease Recognized and disassembled.

このようなタンパク質のユビキチン化からプロテアソームによるタンパク質分解に至るユビキチン化経路による標的タンパク質分解が、代謝のホメオスタシス、タンパク質合成における転写および翻訳、情報伝達、細胞周期、腫瘍形成等の種々の生物、生命活動の場で広範な役割を担っている(例えば、非特許文献3を参照のこと。)
このユビキチン化経路によって分解され得る細胞内の標的タンパク質の一例としては、細胞をガン化するタンパク質であるオンコプロテイン(oncoprotein)等がある。
そのため、このユビキチン化経路が崩壊する(標的タンパク質の急速な分解、標的タンパク質分解量の減少)と、癌、筋萎縮、アルツハイマー病およびパーキンソン病等の神経変性疾患、免疫性および炎症性の応答疾患等の種々の疾患を引き起こす原因になると考えられている(例えば、非特許文献4を参照のこと。)。
つまり、このユビキチン化経路を調節できる物質(例えば、人体にとって有害なタンパク質を正常な崩壊に導けるようにユビキチン化経路を調節する物質)であれば、上述した癌、神経変性疾患等の種々の疾患を治療、予防する薬物となり得る。そのため、近年、このような調節物質(新薬候補物質)を探索することが行われている。
ユビキチン化経路を調節できるポイントとして、例えば、以下の3つが挙げられる(図1参照)。
(1)E1からE2への転移
(2)E3による標的タンパク質の認識
(3)プロテアソームの標的タンパク質認識
Targeted proteolysis by the ubiquitination pathway from protein ubiquitination to proteasome proteolysis is the homeostasis of metabolism, transcription and translation in protein synthesis, signal transduction, cell cycle, tumor formation, etc. (See, for example, Non-Patent Document 3.)
Examples of intracellular target proteins that can be degraded by this ubiquitination pathway include oncoprotein, which is a protein that cancerizes cells.
Therefore, when this ubiquitination pathway is disrupted (rapid degradation of target protein, reduction of target protein degradation), neurodegenerative diseases such as cancer, muscle atrophy, Alzheimer's disease and Parkinson's disease, immune and inflammatory response diseases It is thought to cause various diseases such as (see, for example, Non-Patent Document 4).
In other words, if it is a substance that can regulate this ubiquitination pathway (for example, a substance that regulates the ubiquitination pathway so that proteins harmful to the human body can be normally disrupted), various diseases such as the above-mentioned cancers, neurodegenerative diseases, etc. It can be a drug that treats and prevents. Therefore, in recent years, searching for such a regulatory substance (new drug candidate substance) has been performed.
Examples of points that can regulate the ubiquitination pathway include the following three (see FIG. 1).
(1) Transition from E1 to E2 (2) Target protein recognition by E3 (3) Target protein recognition of proteasome

そして、上述した調節物質(新薬候補物質)を探索するために、従来においては電気泳動の手法が採用されていた。
例えば、従来法に基づいて、上記(1)の調節ポイントにおける調節物質(新薬候補物質)を探索する場合を以下に述べる。
(A)E1、E2、及び、ユビキチン(以下、Ubと略する場合がある)を反応させると、E1−Ub複合体、E2−Ub複合体が形成され、E1、E2,Ubを含む5種類のタンパク質(複合体)が存在することになる。そしてこれらタンパク質(複合体)を定法に従い電気泳動すると、5種類のタンパク質(複合体)は移動度が異なるため、ゲル中にて分離することができ、バンドを可視化して確認することができる。
(B)次に、E1、E2、Ubに加えて新薬候補物質(有機化合物、タンパク質等)、を反応させ、これを(A)の時と同様に電気泳動にて確認する。
このとき、(A)で得られた電気泳動のバンドパターンと比較して、(A)の新薬候補物質がない条件で反応させた場合に比べて、E1−Ub複合体、或いは、E2−Ub複合体の生成量が異なっていると判断されれば、この新薬候補物質は、E1とUb、及び、E2とUbの結合を調節できる物質、つまり、ユビキチン化経路を調節できる物質であると認められる。
In order to search for the above-mentioned regulator (new drug candidate substance), conventionally, an electrophoresis technique has been employed.
For example, a case where a regulatory substance (new drug candidate substance) at the regulation point (1) is searched for based on the conventional method will be described below.
(A) When E1, E2, and ubiquitin (hereinafter sometimes abbreviated as Ub) are reacted, an E1-Ub complex and an E2-Ub complex are formed, and five types including E1, E2, and Ub The protein (complex) is present. When these proteins (complexes) are electrophoresed according to a conventional method, the five proteins (complexes) have different mobilities, so that they can be separated in a gel and the bands can be visualized and confirmed.
(B) Next, in addition to E1, E2, Ub, a new drug candidate substance (organic compound, protein, etc.) is reacted, and this is confirmed by electrophoresis in the same manner as in (A).
At this time, compared with the band pattern of electrophoresis obtained in (A), compared to the case of reacting under the condition where there is no new drug candidate substance in (A), the E1-Ub complex or E2-Ub If it is judged that the amount of complex produced is different, this new drug candidate substance is recognized as a substance capable of regulating the binding of E1 and Ub and E2 and Ub, that is, a substance capable of regulating the ubiquitination pathway. It is done.

上記(2)及び(3)の調節ポイントにおいても、上述した電気泳動の手法を用いてユビキチン−プロテアソーム経路の調節物質(新薬候補物質)の探索を実行していた。   At the regulation points (2) and (3) above, a search for regulators (new drug candidate substances) of the ubiquitin-proteasome pathway was performed using the above-described electrophoresis technique.

Wilkinson, K.D.,他「ユビキチンは、ウサギ網状赤血球のATP依存タンパク質分解因子である。(Ubiquitin is the ATP-dependent proteolysis factor of rabbit reticulocytes.)」 1980年 J. Biol. Chem. 255, 7529-7532)Wilkinson, K.D., et al. “Ubiquitin is the ATP-dependent proteolysis factor of rabbit reticulocytes.” 1980 J. Biol. Chem. 255, 7529-7532) Scheffner, M.,他「E1−E2−E3酵素ユビキチンチオエステルカスケードを含むタンパク質のユビキチン化。(Protein ubiquitination involving an E1-E2-E3 enzyme ubiquitin thioester cascade.)」 1995年 Nature 373, 81-83)Scheffner, M., et al. “Protein ubiquitination involving an E1-E2-E3 enzyme ubiquitin thioester cascade.” 1995 Nature 373, 81-83) hershko, A.,他「ユビキチンシステム。(The ubiquitin system.)」 2000年 Nature medicine Volume 6, Number 10, 1073-1081)hershko, A., et al. “The ubiquitin system.” 2000 Nature medicine Volume 6, Number 10, 1073-1081) Ciechanover, A.,「ユビキチン−タンパク質分解システムとヒト疾患の要因:メカニズム−ベースの薬物標的化のための新規なプラットフォーム。(The ubiquitin-proteolytic system and pathogenesis of human diseases: a novel platform for mechanism-based drug targeting.)」 2003年 Biochem Soc Trans, 31(2):474-481Ciechanover, A., “The ubiquitin-proteolytic system and pathogenesis of human diseases: a novel platform for mechanism-based. drug targeting.) "2003 Biochem Soc Trans, 31 (2): 474-481

上述したように、E2及びE3は、分子多様性があるため、電気泳動の手法を利用して新薬候補物質を探索するには、例えば、E2の種類と、新薬候補物質の数との組み合わせに応じた電気泳動の実験を行う必要があった。
また、E1、E2、及び、Ubを反応させる工程や、電気泳動工程など、煩雑な工程を要するため、手間と時間がかかり、迅速に実験結果を得るのは困難であった。
As described above, since E2 and E3 have molecular diversity, in order to search for a new drug candidate substance using the electrophoresis method, for example, a combination of the type of E2 and the number of new drug candidate substances is used. It was necessary to perform a corresponding electrophoresis experiment.
In addition, since complicated steps such as a step of reacting E1, E2, and Ub and an electrophoresis step are required, it takes time and effort, and it is difficult to obtain experimental results quickly.

また、薬の服用者の遺伝子レベルの違いによる体質などの要因により薬の効果が各服用者によって異なる場合があるため、近年、服用者に合った薬剤(テーラーメイド医薬)を調合することが望まれている。この場合、各服用者に適合した薬剤を迅速に調合できれば、疾患が進行する前に投薬可能となるため好ましい。
そのため、各服用者に適合した新薬候補物質の探索を効率よく行うことが望まれている。
In addition, since the effect of the drug may differ depending on each user due to factors such as constitution due to the difference in gene level of the drug user, in recent years, it has been desired to prepare a drug (tailor-made drug) suitable for the user. ing. In this case, it is preferable that a drug suitable for each user can be quickly prepared because it can be administered before the disease progresses.
Therefore, it is desired to efficiently search for new drug candidate substances suitable for each user.

従って、本発明の目的は、ユビキチン化経路を調節可能な物質を、効率よく探索できる手段、及び、その手段を用いたユビキチン化経路調節物質のスクリーニング方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide means for efficiently searching for a substance capable of regulating the ubiquitination pathway and a screening method for a ubiquitination pathway regulator using the means.

本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意研究したした結果、E2の生物活性を損なうことなくE2を基板上に固定化したE2固定化プロテインチップを構築することに成功した。そして、更に鋭意研究を重ねた結果、E2の生物活性を感度良く、かつ、網羅的に検出できるストラテジーを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have succeeded in constructing an E2 immobilized protein chip in which E2 is immobilized on a substrate without impairing the biological activity of E2. As a result of further earnest research, the present inventors have completed the present invention by finding a strategy that can detect the biological activity of E2 with high sensitivity and exhaustiveness.

つまり、上記目的を達成するための本発明の第1特徴構成は、ユビキチン化経路を調節可能な調節物質をスクリーニングすべく、異なる複数のユビキチン結合酵素(E2)を、基板上の複数の異なる位置に各別に配置させ、前記酵素を固定化した基板に、10〜50mMのDTTを含有するブロッキング剤によってブロッキング処理を施したユビキチン結合酵素(E2)固定化プロテインチップとした点にある。 That is, the first characteristic configuration of the present invention for achieving the above object is to screen a plurality of different ubiquitin-binding enzymes (E2) at a plurality of different positions on a substrate in order to screen for a modulator capable of regulating the ubiquitination pathway. The ubiquitin-binding enzyme (E2) -immobilized protein chip was placed on the substrate and the substrate on which the enzyme was immobilized was subjected to a blocking treatment with a blocking agent containing 10 to 50 mM DTT .

上記目的を達成するための本発明の第2特徴構成は、異なる複数のユビキチン結合酵素(E2)を基板上の複数の異なる位置に配置させてE2固定化プロテインチップを作製するタンパク質プリント工程、
前記E2固定化プロテインチップに、ビオチン化標識ユビキチン、ユビキチン活性化酵素(E1)を含むユビキチン化試薬(UBM)の存在下で、試験物質を接触させる接触工程、
前記E2固定化プロテインチップを洗浄して前記E2固定化プロテインチップ上の反応後のユビキチン化試薬(UBM)及び、試験物質を除去する洗浄工程、
前記E2固定化プロテインチップ上のユビキチン結合酵素(E2)と結合した標識化ユビキチンのシグナルを検出する検出工程とを有し、
試験物質を接触させないユビキチン結合酵素(E2)におけるシグナルと比較して、前記異なる複数のユビキチン結合酵素(E2)夫々に対する前記試験物質によるシグナル強度の変化を見て、ユビキチンがユビキチン活性化酵素(E1)からユビキチン結合酵素(E2)にトランスファーするのを制御することによりユビキチン化経路を調節する調節物質としての特性を調べ、所定の調節物質のスクリーニングに使用する、ユビキチン化経路調節物質のスクリーニング方法とした点にある。
In order to achieve the above object, the second characteristic configuration of the present invention includes a protein printing step of producing an E2 immobilized protein chip by arranging a plurality of different ubiquitin-binding enzymes (E2) at a plurality of different positions on a substrate,
Wherein the E2 immobilized Protein chip, biotinylated labeling ubiquitin in the presence of ubiquitination reagent containing a ubiquitin activating enzyme (E1) (UBM), the contact step of contacting a test substance,
A washing step of washing the E2-immobilized protein chip to remove the ubiquitination reagent (UBM) after the reaction on the E2-immobilized protein chip and a test substance;
A detection step of detecting a signal of labeled ubiquitin bound to the ubiquitin-conjugating enzyme (E2) on the E2-immobilized protein chip,
Compared with the signal in the ubiquitin-conjugating enzyme (E2) not brought into contact with the test substance, the change in signal intensity by the test substance with respect to each of the plurality of different ubiquitin-conjugating enzymes (E2) was observed, and ubiquitin was converted into the ubiquitin-activating enzyme (E1). A screening method for a ubiquitination pathway regulator, which is used for screening a predetermined regulatory substance, by examining characteristics as a regulatory substance that regulates the ubiquitination pathway by controlling the transfer from) to ubiquitin-binding enzyme (E2) It is in the point.

例えば、試験物質を、異なる複数のE2を配置させたE2固定化プロテインチップに1度接触(反応)させるだけで、ユビキチン化経路を調節可能な調節物質としての、異なる複数のE2との反応特性を調べることができる。つまり、従来行われていた電気泳動を用いた手法のように、E2の種類と調節物質の数との組み合わせに応じた多くの回数の実験を行う必要はない。
そのため、迅速に実験結果を得ることができる。
For example, the reaction characteristics of a plurality of different E2s as modulators that can regulate the ubiquitination pathway by contacting (reacting) the test substance once with an E2-immobilized protein chip on which different E2s are arranged. Can be examined. That is, it is not necessary to perform many experiments according to the combination of the type of E2 and the number of regulators, unlike the conventional method using electrophoresis.
Therefore, the experimental result can be obtained quickly.

さらに、後述の実施例に記載したように、本発明のE2固定化プロテインチップおよび、該プロテインチップを利用するユビキチン化経路調節物質のスクリーニング方法は、タンパク質の基板への固定化、低コスト化、及び、バックグランドノイズの低減等を実現するために最適な諸条件を検討し、良好な結果を得ることできるものと認められている。   Furthermore, as described in the examples described later, the E2 immobilized protein chip of the present invention and the screening method for a ubiquitination pathway regulator using the protein chip include immobilization of a protein on a substrate, cost reduction, In addition, it has been recognized that optimum conditions can be studied and good results can be obtained in order to reduce background noise and the like.

具体的には、ユビキチン結合酵素(E2)固定化プロテインチップにおいて、前記基板が、ハイドロゲルN−Hydroxysuccinimide、若しくは、アルデヒドで機能化されてあることが好ましい。
ハイドロゲルN−Hydroxysuccinimide、若しくは、アルデヒドで機能化した基板上にE2を固定化することにより、E2の酵素活性を有効に保持しつつ、その酵素活性を検出可能な状態に保持したE2固定化プロテインチップを提供できる。
Specifically, in the ubiquitin-conjugating enzyme (E2) -immobilized protein chip, the substrate is preferably functionalized with hydrogel N-hydroxysuccinimide or aldehyde.
Hydrogel N-Hydroxysuccinimide or E2 immobilized protein that retains E2 enzyme activity in a detectable state while immobilizing E2 enzyme activity by immobilizing E2 on a substrate functionalized with aldehyde Chips can be provided.

本発明では、ユビキチン結合酵素(E2)固定化プロテインチップにおいて、前記酵素を固定化した基板に、10〜50mMのDTTを含有するブロッキング剤によってブロッキング処理を施してある
10〜50mMのDTTを含有するブロッキング剤によりブロッキング処理を行うことにより、E2の酵素活性を有効に保持しつつ、非プリント領域への非特異結合を抑制しバックグラウンドノイズを有効に低減可能な、E2固定化プロテインチップを提供できる。
In the present invention, in the ubiquitin-conjugated enzyme (E2) -immobilized protein chip, the substrate on which the enzyme is immobilized is subjected to a blocking treatment with a blocking agent containing 10 to 50 mM DTT .
By performing a blocking treatment with a blocking agent containing 10 to 50 mM DTT, it is possible to effectively reduce the background noise by suppressing non-specific binding to the non-printing region while effectively retaining the enzyme activity of E2. An E2 immobilized protein chip can be provided.

そして、ユビキチン化経路調節物質のスクリーニング方法において、前記基板が、ハイドロゲルN−Hydroxysuccinimide、若しくは、アルデヒドで機能化されてあることが好ましい。
ハイドロゲルN−Hydroxysuccinimide、若しくは、アルデヒドで機能化した基板上にE2を固定化することにより、E2の酵素活性を有効に保持しつつ、その酵素活性を検出可能な状態に保持したE2固定化プロテインチップが提供可能となることから、高感度、かつ、信頼性の高い、ユビキチン化経路調節物質のスクリーニング方法を提供することが可能となる。
And in the screening method of a ubiquitination pathway regulatory substance, it is preferable that the substrate is functionalized with hydrogel N-hydroxysuccinimide or aldehyde.
Hydrogel N-Hydroxysuccinimide or E2 immobilized protein that retains E2 enzyme activity in a detectable state while immobilizing E2 enzyme activity by immobilizing E2 on a substrate functionalized with aldehyde Since a chip can be provided, it is possible to provide a highly sensitive and reliable screening method for a ubiquitination pathway regulator.

本発明のユビキチン化経路調節物質のスクリーニング方法において、標識化ユビキチンとしてビオチン化標識ユビキチンを使用している。
ビオチン化標識ユビキチンの使用により、高感度、かつ、正確にシグナルを検出することが可能となり、高感度、かつ、信頼性の高い、ユビキチン化経路調節物質のスクリーニング方法を提供することが可能となる。
In the screening method of the ubiquitination pathway modulators of the present invention uses a biotinylated labeled ubiquitin as a standard識化ubiquitin.
The use of biotinylated labeled ubiquitin makes it possible to detect signals with high sensitivity and accuracy, and to provide a highly sensitive and reliable screening method for a ubiquitination pathway regulator. .

そして、ビオチン化標識ユビキチンを1〜20μM添加することが特に好ましく、また、前記E1を2.5〜250nM添加することが好ましい。
E1、ユビキチンを上記濃度範囲で添加することにより、バックグラウンドノイズを低減し、かつ、十分に観察可能なシグナルの検出を達成でき、更なる高感度、かつ、信頼性の高い、ユビキチン化経路調節物質のスクリーニング方法を提供することが可能となる。
Then, it is particularly preferable to add 1 to 20 μM of biotinylated labeled ubiquitin, and it is preferable to add 2.5 to 250 nM of E1.
By adding E1 and ubiquitin in the above concentration range, background noise can be reduced and detection of a sufficiently observable signal can be achieved, and more sensitive and reliable regulation of the ubiquitination pathway It becomes possible to provide a screening method for substances.

また、本発明のユビキチン化経路調節物質のスクリーニング方法において、前記洗浄工程を、SDS(ドデシル硫酸ナトリウム)の存在下で行うことが好ましい。
SDS存在下で洗浄を行うことにより、基板上に固定化されたE2とチオールエステル結合によって結合していない標識化ユビキチンを確実に除去することが可能となり、バックグラウンドノイズを低減させることで、高感度、かつ、信頼性の高い、ユビキチン化経路調節物質のスクリーニング方法を提供することが可能となる。
In the screening method for a ubiquitination pathway regulator of the present invention, the washing step is preferably performed in the presence of SDS (sodium dodecyl sulfate).
By washing in the presence of SDS, labeled ubiquitin not bound by thiol ester bonds with E2 immobilized on the substrate can be surely removed, and by reducing background noise, It is possible to provide a screening method for a ubiquitination pathway regulator with high sensitivity and reliability.

更に、本発明のユビキチン化経路調節物質のスクリーニング方法において、前記タンパク質のプリント工程の後、前記接触工程を施す前の基板に、ブロッキング剤を添加するブロッキング工程を施し、前記ブロッキング剤が10〜50mMのDTTを含有することが好ましい。
10〜50mMのDTT(dithiothreitol)を含有するブロッキング剤の使用により、E2の酵素活性を有効に保持し、その活性を検出することが可能となるとともに、非プリント領域への非特異的結合を抑制してバックグラウンドノイズの低減が達成可能となり、高感度、かつ、信頼性の高い、ユビキチン化経路調節物質のスクリーニング方法を提供することが可能となる。
Furthermore, in the screening method for a ubiquitination pathway regulator of the present invention, after the protein printing step, a blocking step of adding a blocking agent is applied to the substrate before the contact step, and the blocking agent is 10 to 50 mM. It is preferable to contain DTT.
By using a blocking agent containing 10-50 mM DTT (dithiothreitol), it is possible to effectively retain the enzyme activity of E2, to detect the activity, and to suppress nonspecific binding to the non-printing region. Thus, background noise can be reduced, and a highly sensitive and reliable screening method for a ubiquitination pathway regulator can be provided.

本発明のE2固定化プロテインチップは、ユビキチン化経路を調節可能な物質を、迅速かつ網羅的に直接評価できるため、所定のユビキチン化経路を調節可能な調節物質をスクリーニングするのに有効である。   Since the E2-immobilized protein chip of the present invention can directly and comprehensively evaluate substances capable of regulating the ubiquitination pathway, it is effective for screening for modulators capable of regulating a predetermined ubiquitination pathway.

また、前記調節物質が薬剤であれば、服用者に合った薬品を調合するテーラーメイド医薬の製造において、各服用者に適合した薬を迅速に調合することが可能となり、疾患が進行する前に投薬可能となる。   In addition, if the modulator is a drug, it is possible to quickly prepare a drug suitable for each user in the manufacture of a tailor-made drug that mixes the drug suitable for the user, and the drug is administered before the disease progresses. It becomes possible.

本発明は、E2の生物化学的活性を保持した状態で基板上にE2を担持でき、かつ、その生物活性を感度良く検出することができる、E2固定化プロテインチップを提供できる。E2は、分子的多様性に富む性質を有するが、本発明のプロテインチップを利用することにより、複数のE2のアイソフォームの各生物活性に関して、高スループットに、また、網羅的かつ直接的に評価することができる。E2はユビキチン経路に関与する酵素であることから、本発明のプロテインチップは、ユビキチン化経路を調節できる調節物質を知る手段として、直接的、かつ、網羅的な情報を高スループットに与えることができる。したがって、本発明は、また、ユビキチン化経路を調節できる調節物質の高スループットなスクリーニング方法を提供する。本発明によって、スクリーニングされたE2の生物活性に影響を与える物質は、ユビキチン化経路を調節できる調節物質として、癌、神経変性疾患等の治療および予防に有用である。   The present invention can provide an E2-immobilized protein chip that can support E2 on a substrate while maintaining the biochemical activity of E2, and can detect the biological activity with high sensitivity. E2 has a property rich in molecular diversity, but by using the protein chip of the present invention, high-throughput, comprehensive and direct evaluation of each biological activity of a plurality of E2 isoforms is possible. can do. Since E2 is an enzyme involved in the ubiquitin pathway, the protein chip of the present invention can provide direct and comprehensive information at a high throughput as a means of knowing a modulator that can regulate the ubiquitination pathway. . Thus, the present invention also provides a high-throughput screening method for modulators that can modulate the ubiquitination pathway. The substance that affects the biological activity of E2 screened by the present invention is useful for the treatment and prevention of cancer, neurodegenerative diseases and the like as a modulator that can regulate the ubiquitination pathway.

また、本発明によれば、E3についても、E2と同様にE3固定化プロテインチップを構築でき、該プロテインチップは広範な利用価値を有するものである。   Moreover, according to the present invention, an E3 immobilized protein chip can be constructed for E3 as well as E2, and the protein chip has a wide range of utility values.

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
タンパク質のユビキチン化からプロテアソームによる標的タンパク質に対するユビキチン化経路が知られているが、このユビキチン化経路が崩壊して標的タンパク質の特異分解が正常に行われない場合、癌、神経変性疾患等の種々の疾病が引き起こされると考えられている。
つまり、このユビキチン化経路を調節できる物質(例えば、人体にとって有害なタンパク質を正常な崩壊に導けるようにユビキチン化経路を調節する物質)があれば、癌、神経変性疾患等の種々の疾病を治療する薬となり得る。そのため、近年、このような調節物質(以下、新薬候補物質と称する場合がある。)を探索することが行われている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The ubiquitination pathway for the target protein by the proteasome is known from the ubiquitination of the protein, but when this ubiquitination pathway is disrupted and the specific degradation of the target protein is not performed normally, various types of cancer, neurodegenerative diseases, etc. It is thought to cause illness.
In other words, if there is a substance that can regulate this ubiquitination pathway (for example, a substance that regulates the ubiquitination pathway so that proteins harmful to the human body can be normally disrupted), various diseases such as cancer and neurodegenerative diseases can be treated. Can be a medicine to do. Therefore, in recent years, searching for such a regulatory substance (hereinafter sometimes referred to as a new drug candidate substance) has been performed.

一方、近年、プロテインチップの実現に現在多大な努力がなされている。このプロテインチップは、DNAマイクロアレイと同様に、高価で貴重なサンプルや試薬の消費量が少ないため低コストで、かつ迅速、簡便なスクリーニング技術として有用性が高いと考えられている。そのため、上記調節物質(新薬候補物質)の探索において、プロテインチップを適用すれば、効率的なスクリーニングシステムが確立できると考えられる。
そして、タンパク質の基板への固定化、低コスト化、及び、バックグランドノイズの低減等の課題を解決することがプロテインチップ実用化の鍵を握っている。
On the other hand, in recent years, great efforts have been made to realize protein chips. Similar to DNA microarrays, this protein chip is considered to be highly useful as a low-cost, quick and simple screening technique because of the low consumption of expensive and valuable samples and reagents. Therefore, it is considered that an efficient screening system can be established if a protein chip is applied in the search for the modulator (new drug candidate).
The key to the practical use of protein chips is to solve problems such as immobilization of proteins on a substrate, cost reduction, and reduction of background noise.

そのため、プロテインチップを利用してユビキチン化経路を調節できる調節物質を効率よく探索できるスクリーニングシステムを確立するという目的を達成するために、最適な実験条件を検討することは重要な課題となっている。このようなスクリーニングシステムが確立すれば、服用者に合った薬品(テーラーメイド医薬)を効率よく製造でき、種々の疾病を迅速に治療できるものと期待される。   Therefore, to achieve the goal of establishing a screening system that can efficiently search for modulators that can regulate the ubiquitination pathway using protein chips, it is important to study the optimal experimental conditions. . If such a screening system is established, it is expected that a medicine suitable for the user (tailor-made medicine) can be efficiently produced and various diseases can be rapidly treated.

本発明は、ユビキチン化経路を調節可能な物質を、効率よく探索できるプロテインチップ、及び、このプロテインチップを用いたユビキチン化経路を調節可能な物質のスクリーニング方法を提供する。以下に詳細に説明する。   The present invention provides a protein chip capable of efficiently searching for a substance capable of regulating the ubiquitination pathway, and a screening method for a substance capable of regulating the ubiquitination pathway using the protein chip. This will be described in detail below.

本発明の一の態様において、E2固定化プロテインチップを提供する。本発明におけるプロテインチップとは、基板の表面に複数のタンパク質またはペプチド断片を固着させたもので、タンパク質−タンパク質、タンパク質−薬物等の相互作用を効率よく解析できるものを意味するものであり、本発明におけるE2固定化プロテインチップは、基板の表面に、E2が固定されてある。   In one aspect of the present invention, an E2 immobilized protein chip is provided. The protein chip in the present invention means a chip in which a plurality of proteins or peptide fragments are fixed on the surface of a substrate, and means a chip that can efficiently analyze protein-protein, protein-drug, etc. interactions. In the E2-immobilized protein chip in the invention, E2 is immobilized on the surface of the substrate.

ここで、基板上に固定化されるユビキチン化結合酵素(E2)は、ユビキチン化結合酵素(E2)のファミリーに属する酵素を指す。E2は分子的多様性を有する酵素であり、具体的には、ヒト由来UbcH6、UbcH5b、UbcH5b、UbcH5c、UbcH2b、UbcH3、UbcH4、UbcH7等が含まれるが、これらに限定されるものではない。また、オリゴヒスチジンタグのような、タグが付加されたE2をも好適に利用でき、タンパク質を発現させる際に、所望のタグを付加することにより調製することができる。タグを介して基板にタンパク質を固定化することで、基板上にタンパク質がその配向を揃えることが可能となり、また、基板への固定化反応がタンパク質の本体とは別個の箇所で起こることから酵素活性に与える影響も最小限に抑えることが可能となる。   Here, the ubiquitination-binding enzyme (E2) immobilized on the substrate refers to an enzyme belonging to the family of ubiquitination-binding enzymes (E2). E2 is an enzyme having molecular diversity, and specifically includes human-derived UbcH6, UbcH5b, UbcH5b, UbcH5c, UbcH2b, UbcH3, UbcH4, UbcH7 and the like, but is not limited thereto. Moreover, E2 to which a tag is added, such as an oligohistidine tag, can also be suitably used, and can be prepared by adding a desired tag when expressing a protein. By immobilizing the protein on the substrate via the tag, it is possible to align the orientation of the protein on the substrate, and the immobilization reaction to the substrate occurs at a location separate from the protein body. The influence on the activity can be minimized.

本発明のE2固定化プロテインチップの作製は、適当な基板にE2をプリンティング、固定化することにより行われる。基板上へのE2の固定は、タンパク質の有する立体構造(つまり、2次構造、3次構造)、さらに、E2の有する生物活性を維持しつつ行われる。また、理想的には、固定化されたタンパク質の反応性の同一性を担保するため、基板上にタンパク質がその配向を揃えて固定化される。機能性タンパク質を固定化しうることは、上記で説明したが、プロテインチップ開発のための重要なポイントである。   The E2-immobilized protein chip of the present invention is produced by printing and immobilizing E2 on a suitable substrate. Immobilization of E2 on the substrate is performed while maintaining the three-dimensional structure of the protein (that is, the secondary structure and tertiary structure) and the biological activity of E2. Also, ideally, in order to ensure the identity of the immobilized protein reactivity, the protein is immobilized on the substrate with its orientation aligned. As described above, the ability to immobilize functional proteins is an important point for protein chip development.

ここで、固定化に用いられる基板は、好ましくは平板ガラスであり、下記で説明する実施例において使用されたテフロンマスクにより分割された12×4サブアレイを有するスライドガラスも好ましく利用可能である。   Here, the substrate used for immobilization is preferably flat glass, and a slide glass having a 12 × 4 subarray divided by a Teflon mask used in the examples described below can also be preferably used.

タンパク質のプリンティングは適当な基板に、好ましくは、インクジェット方式のマイクロアレイヤーを使用して行われる。高密度にプリンティングするためのマイクロアレイヤーロボット等は市販されており、High Precision ink−jet microarryer(Cartesian Technologies社製)等の市販品を使用することができる。しかし、タンパク質を基板表面に吸着させるだけでは機械強度の面から問題があるため、化学的に共有結合等を介して基板上にE2を固定化すべく、予め基板表面を化学的に表面処理することが必要であり、具体的には、ハイドロゲルN−Hydroxysuccinimideによる(以下、NHSと略する場合がある。)機能化、アルデヒドによる機能化が本発明のプロテインチップにおける基板の処理方法として、特に好適に利用可能である。   Protein printing is performed on a suitable substrate, preferably using an ink jet microarrayer. A microarray robot or the like for printing at a high density is commercially available, and a commercially available product such as High Precision ink-jet microarrayer (manufactured by Cartesian Technologies) can be used. However, simply adsorbing protein to the substrate surface is problematic in terms of mechanical strength, so the surface of the substrate must be chemically treated in advance to chemically immobilize E2 on the substrate via a covalent bond or the like. Specifically, the functionalization by hydrogel N-hydroxysuccinimide (hereinafter sometimes abbreviated as NHS) and the functionalization by aldehyde are particularly suitable as the substrate processing method in the protein chip of the present invention. Is available.

次に、E2固定化プロテインチップの利用方法について説明するが、本発明の範囲はこれらの利用の形態により限定的に解釈されるものではない。   Next, a method of using the E2-immobilized protein chip will be described, but the scope of the present invention is not limitedly interpreted according to the mode of use.

E2固定化プロテインチップを使用して、ユビキチン化経路を調節可能な調節物質のスクリーニングを行うことができる。したがって、本発明の別の態様において、ユビキチン化経路を調節可能な調節物質のスクリーニング方法も本発明に包含される。ユビキチンは生体内で、発癌、および、細胞周期、ウィルス感染、神経性変性疾患等の多くの生体反応に関与していることから、ユビキチン化経路を調節可能な調節物質は、例えば、癌や神経変性疾患等の治療用薬物、又は、予防用薬物となり得る。   The E2 immobilized protein chip can be used to screen for a modulator that can regulate the ubiquitination pathway. Therefore, in another embodiment of the present invention, a method for screening for a modulator capable of regulating the ubiquitination pathway is also encompassed by the present invention. Since ubiquitin is involved in many biological reactions such as carcinogenesis and cell cycle, viral infection, and neurodegenerative diseases in vivo, regulators that can regulate the ubiquitination pathway include, for example, cancer and nerves. It can be a therapeutic drug for degenerative diseases or the like, or a preventive drug.

本発明においては、基板上にE2を固定し、固定化されたE2を、E1および標識化ユビキチンの存在下で反応させることによりスクリーニングを行うものであるから、スクリーニングされる調節物質は、ユビキチンがE1からE2にトランスファーするのを制御することが可能な物質である。したがって、調節物質とは、ユビキチンがE1からE2へのトランスファーするのを抑止または遅延する物質(インヒビター)と、ユビキチンがE1からE2に転移するのを促進する物質(アクチベーター)、2つの概念を意味するものとする。そして、前記インヒビターとしては、ユビキチン様分子(以下、Ublsと略する場合がある。)等が挙げられ、この場合、ユビキチンとE2との結合反応と、ユビキチン様分子とE2との結合反応が競合するため、結果として、ユビキチンがE1からE2に転移するのを阻害する。本発明のスクリーニング方法は、新規の、このような物質を探索、同定するものである。   In the present invention, screening is performed by immobilizing E2 on a substrate and reacting the immobilized E2 in the presence of E1 and labeled ubiquitin. Therefore, the regulatory substance to be screened is ubiquitin. It is a substance that can control the transfer from E1 to E2. Therefore, a modulator is a substance that inhibits or delays the transfer of ubiquitin from E1 to E2 (inhibitor), and a substance that promotes the transfer of ubiquitin from E1 to E2 (activator). Shall mean. Examples of the inhibitor include ubiquitin-like molecules (hereinafter sometimes abbreviated as Ubls) and the like. In this case, the binding reaction between ubiquitin and E2 and the binding reaction between ubiquitin-like molecule and E2 compete. As a result, ubiquitin is inhibited from transferring from E1 to E2. The screening method of the present invention searches for and identifies a novel such substance.

本発明に係るユビキチン化経路を調節可能な調節物質のスクリーニング方法の一の態様を以下に詳細に示す(図2を参照のこと。)。本スクリーニング方法は、
1.異なるユビキチン結合酵素(E2)を基板上の複数の異なる位置に配置させてユビキチン結合酵素固定プロテインチップを作製するタンパク質プリント工程、
2.基板上への非特異反応を回避するブロッキング処理を行うブロッキング工程、
3.前記プロテインチップに、標識化ユビキチン、ユビキチン活性化酵素(E1)、を含むユビキチン化試薬(以下、UBMと略する場合がある。)の存在下で、試験物質を接触させる接触工程、
4.前記E2固定化プロテインチップを洗浄して前記E2固定化プロテインチップ上の反応後のユビキチン化試薬(UBM)、及び、試験物質を除去する洗浄工程、
5.前記プロテインチップ上のユビキチン結合酵素(E2)と結合した標識化ユビキチンのシグナルを検出する検出工程、
6.検出されたシグナルを定量化して解析する解析工程を、含んでいる。
以下に、各工程について詳細に説明する。
One embodiment of the screening method for a modulator capable of regulating the ubiquitination pathway according to the present invention is shown in detail below (see FIG. 2). This screening method
1. A protein printing step in which different ubiquitin-binding enzymes (E2) are arranged at a plurality of different positions on a substrate to produce a ubiquitin-binding enzyme-immobilized protein chip;
2. A blocking step for performing a blocking treatment to avoid non-specific reaction on the substrate,
3. A contacting step in which a test substance is brought into contact with the protein chip in the presence of a ubiquitination reagent (hereinafter sometimes abbreviated as UBM) containing labeled ubiquitin and ubiquitin-activating enzyme (E1);
4). A washing step of washing the E2 immobilized protein chip to remove the ubiquitination reagent (UBM) after the reaction on the E2 immobilized protein chip, and a test substance;
5). A detection step of detecting a signal of labeled ubiquitin bound to the ubiquitin-conjugating enzyme (E2) on the protein chip;
6). An analysis step for quantifying and analyzing the detected signal is included.
Below, each process is demonstrated in detail.

1.タンパク質プリント工程
タンパク質プリント工程は、基板にE2をプリンティング、固定化する工程である。E2のプリンティング、固定に関しては、上記で既に説明した。
1. Protein printing step The protein printing step is a step of printing and immobilizing E2 on a substrate. The printing and fixing of E2 has already been described above.

2.ブロッキング工程
ブロッキング工程は、非プリント領域への非特異結合は、高いバックグラウンドノイズを発生させるため、基板上のE2が固定化されていない領域における、非特異的結合を阻害するべく、例えば、ブロッキング剤を使用して、非特異的結合に耐性の基板表面を提供することより行われ、これによりバックグラウンドノイズを低減することが可能となる。ブロッキング工程で用いられる、ブロッキング剤は、低バックグラウンドで、かつ、ユビキチン経路のいずれの成分とも反応性を有しないものであることが必要であり、具体的には、10〜50mMのDTT、特には10mMのDTTを含有することが好ましく、2% BSA(Bovine Serum Albumin)、10mM DTT含有PBS(Phosphate Buffered Saline)(pH7.6)が好適に利用できることが、下記で説明する検討例において判明した。しかしながら、これに限定されるものではなく、10〜50mMのDTT、特には10mMのDTTを含有することより、良好なブロッキング効果が得られるとの知見が得られたことから、かかる知見に基づいてブロッキング剤の組成を適宜改変することが可能である。しかし、50mMを超える高濃度のDTTの存在は、検出対象であるE2由来のシグナルが相当に影響を受けることから、高濃度のDTTの存在は好ましくない。また、ウェスタンブロットで汎用される、ブロッキング剤はミルクであるが、ミルクは少量のビオチンを含有するため、ビオチン化標識ユビキチンを使用する場合には、使用を避けるべきである。
2. Blocking step The blocking step generates a high background noise because non-specific binding to the non-printing region generates, for example, blocking in the region where E2 is not immobilized on the substrate. This is done by using an agent to provide a substrate surface that is resistant to non-specific binding, which can reduce background noise. The blocking agent used in the blocking step needs to have a low background and is not reactive with any component of the ubiquitin pathway, specifically, 10 to 50 mM DTT, particularly It has been found in the study examples described below that 2% BSA (Bovine Serum Albumin) and 10 mM DTT-containing PBS (Phosphate Buffered Saline) (pH 7.6) can be suitably used. . However, the present invention is not limited to this. Based on this finding, it was found that a good blocking effect was obtained by containing 10-50 mM DTT, particularly 10 mM DTT. It is possible to appropriately modify the composition of the blocking agent. However, the presence of a high concentration of DTT exceeding 50 mM is not preferable because the signal derived from E2 to be detected is significantly affected. The blocking agent commonly used in Western blots is milk, but since milk contains a small amount of biotin, its use should be avoided when using biotinylated labeled ubiquitin.

3.接触工程
接触工程は、基板に固定されたE2と、ユビキチン化経路を調節可能な調節物質候補化合物である試験物質を、標識化ユビキチン、E1を含むユビキチン化試薬の存在下で接触させる。具体的方法は特に限定されないが、例えば、E2を固定化した基板を、試験物質を適当な溶媒に溶解させた試験溶液に浸漬するか、基板上のE2を固定化した領域に試験溶液をスポットすることにより行われる。接触時間は、固定化されるE2の種類に応じて適宜変更することができる。
3. Contacting step In the contacting step, E2 immobilized on the substrate is brought into contact with a test substance which is a modulator candidate compound capable of regulating the ubiquitination pathway in the presence of a labeled ubiquitin and an ubiquitination reagent containing E1. The specific method is not particularly limited. For example, the substrate on which E2 is immobilized is immersed in a test solution in which a test substance is dissolved in an appropriate solvent, or the test solution is spotted on a region on the substrate where E2 is immobilized. Is done. The contact time can be appropriately changed according to the type of E2 to be immobilized.

本発明のスクリーニング方法に用いる試験物質は、有機合成された有機化合物や、タンパク質のライブラリー、あるいは、動植物や微生物に由来する成分等を用いることができる。   As a test substance used in the screening method of the present invention, an organic compound synthesized organically, a protein library, or a component derived from animals, plants, and microorganisms can be used.

また、ユビキチン化試薬とは、E1、ユビキチン、ATP等のユビキチン化経路中の、ユビキチンをATPの加水分解に伴ってE1によって活性化してE1の活性SH基にチオエステル結合する反応、および、それに続く、E1に結合したユビキチンがE2の活性SH基にトランスファーされる反応を良好に遂行するために必要な試薬を意味するものとする。   The ubiquitination reagent is a reaction in which ubiquitin in the ubiquitination pathway such as E1, ubiquitin, ATP, etc. is activated by E1 along with ATP hydrolysis and thioester-bonds to the active SH group of E1, and the subsequent reaction , And ubiquitin bound to E1 means a reagent necessary for successfully carrying out a reaction in which ubiquitin is transferred to the active SH group of E2.

ユビキチンは、E2のユビキチン化の検出を容易にするため標識を付される。標識としては、E2のユビキチン化反応を阻害しないものを利用することが必要であり、具体的には、ビオチンによって標識化することが好ましい。また、ビオチン化標識の形態は、N末端標識が特に好ましいが、homogenous標識も好適に利用可能である。ユビキチン化の検出の対象となるE2の種類(例えば、UbcH2b)によっては、homogenous標識であると低いシグナルしか得られない一方で、N末端標識の場合には強いシグナルの検出が可能となる場合がある。これは、ユビキチンの48番目のリジンがUbcH2bとの結合に関与することに起因するものと考えられるものであるが、現在のところ、そのような現象はUbcH2bしか観察されておらず、また、その場合においても十分に検出は可能であることから、homogenous標識も好適に利用可能である。
そして、Cy3標識等の蛍光色素での直接的なユビキチンの標識化は、決定的に反応プロセスに影響を与え、蛍光色素は荷電を有するため活性検出に際して妨害物質となることから、本発明の適応には好ましくなく、また、酵素標識等の利用の検出に際して発色剤の添加を要することから、隣接するスポットとのコンタミネーションの要因となり、好ましくない。
Ubiquitin is labeled to facilitate detection of E2 ubiquitination. It is necessary to use a label that does not inhibit the ubiquitination reaction of E2, and specifically, it is preferable to label with biotin. In addition, the biotinylated label is preferably an N-terminal label, but a homogenous label can also be suitably used. Depending on the type of E2 to be detected for ubiquitination (for example, UbcH2b), a low signal can be obtained with a homogenous label, whereas a strong signal can be detected with an N-terminal label. is there. This is thought to be due to the fact that the 48th lysine of ubiquitin is involved in the binding to UbcH2b, but at present, such a phenomenon has been observed only for UbcH2b. Since even detection is possible in some cases, homogenous labels can also be suitably used.
The direct ubiquitin labeling with a fluorescent dye such as Cy3 label decisively affects the reaction process, and since the fluorescent dye has a charge, it becomes an interfering substance in detecting the activity. In addition, since it is necessary to add a color former when detecting the use of an enzyme label or the like, it causes contamination with adjacent spots, which is not preferable.

E1および標識化ユビキチンの添加濃度は、E1の添加量の増加、ユビキチンの添加量の増加が、バックグラウンドノイズの増加を招くことから、検出対象由来のシグナルの強度とバックグラウンドノイズとを比較検討して最適化されるものである。E1は、好ましくは、2.5〜250nM、特には100nMで添加される。ユビキチンは、好ましくは、1〜20μM、更に好ましくは、1〜10μM、特には、1〜5μMで添加される。   The addition concentration of E1 and labeled ubiquitin increases the background noise because the increase in the addition amount of E1 and the increase in the addition amount of ubiquitin leads to an increase in the background noise. To be optimized. E1 is preferably added at 2.5 to 250 nM, in particular 100 nM. Ubiquitin is preferably added at 1 to 20 μM, more preferably 1 to 10 μM, particularly 1 to 5 μM.

また、固定化E2スポットを、試験物質と接触させることなく、ユビキチン化試薬の存在下で反応させたものをコントロールとして好適に利用できる。コントロールスポットの存在により、コントロールにおいて検出されるシグナル強度と、試験物質との接触スポットにて検出されるシグナル強度とを比較することにより、試験物質のユビキチン化調節能の評価を行うことができる。   Moreover, what was made to react in presence of a ubiquitination reagent, without making an immobilized E2 spot contact with a test substance can be utilized suitably as control. By comparing the signal intensity detected in the control with the signal intensity detected in the contact spot with the test substance due to the presence of the control spot, the ability of the test substance to regulate ubiquitination can be evaluated.

また、チップ上での反応の有効性を確認すべく、陰性コントロールとして、BSAを基板上にプリンティングしたものを用いることができ、このBSAスポットがシグナルを発しなかった場合、後の検出工程で検出されるシグナルが、基板表面上に非特異的に結合したユビキチンに起因するものではないことを示すことができる。   In addition, in order to confirm the effectiveness of the reaction on the chip, a negative control printed with BSA on the substrate can be used, and when this BSA spot does not emit a signal, it is detected in a later detection step. It can be shown that the signal produced is not due to ubiquitin bound non-specifically on the substrate surface.

4.洗浄工程
ここでいう洗浄工程は、試験物質とユビキチン化試薬の接触反応直後の洗浄を意味し、基板上に固定化されたE2とチオールエステル結合により結合していない標識化ユビキチンの存在は高いバックグラウンドノイズを発生させるため、基板上のE2とチオールエステル結合を形成していない標識化ユビキチン、および、E1および試験物質を除去するべく、例えば、洗浄液中に基板を浸漬することにより行われる。洗浄工程で用いられる、洗浄液は、ブロッキング剤と同様、低バックグラウンドで、かつ、ユビキチン経路のいずれの成分とも反応性を有しないものであることは、もちろんのこと、E2−ユビキチン間の結合を開裂せず、バックグラウンドノイズの要因となる基板表面上に存在する非共有結合分子を除去できるものであることが必要である。具体的には、0.1%濃度以上のSDS、特には0.1〜10%のSDSの存在下で洗浄を行うことが好ましく、0.1% SDS含有20mM トリスバッファー(pH5.7)が好適に利用できることが、下記で説明する検討例において判明した。しかしながら、これに限定されるものではなく、0.1%のSDS、特には0.1〜10%のSDSが存在することにより良好な洗浄効果が発揮されるとの知見、および、基板上ではE2とユビキチンの結合は安定性を示すとの知見が得られたことから、かかる知見に基づいて洗浄溶液の組成を適宜改変することが可能である。
4). Washing process The washing process here means washing immediately after the contact reaction between the test substance and the ubiquitination reagent, and the presence of labeled ubiquitin not bound by the thiol ester bond with E2 immobilized on the substrate is high. In order to generate ground noise, in order to remove the labeled ubiquitin that does not form a thiol ester bond with E2 on the substrate, and E1 and the test substance, for example, the substrate is immersed in a cleaning solution. The washing solution used in the washing step has a low background like the blocking agent and has no reactivity with any component of the ubiquitin pathway. It is necessary to be able to remove non-covalently bound molecules present on the substrate surface that cause background noise without being cleaved. Specifically, the washing is preferably performed in the presence of 0.1% or more SDS, particularly 0.1 to 10% SDS, and 0.1% SDS-containing 20 mM Tris buffer (pH 5.7) is used. It has been found in the study examples described below that it can be suitably used. However, the present invention is not limited to this, and the knowledge that a good cleaning effect is exhibited by the presence of 0.1% SDS, particularly 0.1 to 10% SDS, and on the substrate Since the knowledge that the binding between E2 and ubiquitin exhibits stability was obtained, the composition of the cleaning solution can be appropriately modified based on this knowledge.

5.検出工程
検出工程は、プロテインチップ上に固定化したE2と結合した標識化ユビキチンを検出するものである。ユビキチンの標識の種類に応じた検出がなされる。
例えば、ユビキチンをビオチン標識した場合、ストレプトアビジン フィコエリトリン(Streptavidin Phycoerythrin:以下、SAPEと略する場合がある。)が検出に用いられる。つまり、SAPEを含んだ染色液を、前記洗浄工程後のプロテインチップに接触させ、洗浄後、マイクロスキャナー等を用いて、上記標識が発するシグナルを検出する。検出は、例えば、White light Scanner−Array Work(Applied Precision社製)等の市販のマイクロアレイスキャナーを用いて行うことができる。
5). Detection step The detection step detects labeled ubiquitin bound to E2 immobilized on the protein chip. Detection is performed according to the type of ubiquitin label.
For example, when ubiquitin is labeled with biotin, streptavidin phycoerythrin (hereinafter sometimes abbreviated as SAPE) is used for detection. That is, a staining solution containing SAPE is brought into contact with the protein chip after the washing step, and after washing, a signal emitted from the label is detected using a microscanner or the like. The detection can be performed, for example, using a commercially available microarray scanner such as White light Scanner-Array Work (manufactured by Applied Precision).

6.解析工程
検出されたシグナルを、例えば、IMAGENETMソフトウェアー等の市販のソフトウェアーを用いて定量化し、データを解析する。ここで、検出されるシグナルは、E2に共有結合しているユビキチン量に相当し、試験物質を接触させないE2におけるシグナル(コントロール)と比較して、シグナル強度を変化させる試験物質を、ユビキチンがE1からE2にトランスファーするのを制御することによりユビキチン化経路を調節可能な調節物質として選択する。つまり、基板のE2が固定された位置において、標識化ユビキチンが検出されない場合、また、コントロールと比較して検出量が減少した場合には、試験物質は、ユビキチンがE1からE2にトランスファーする反応を阻害することによってユビキチン経路を阻害するインヒビターと判定され、これは、癌、神経変性疾患等の有力な治療用薬物、予防用薬物となり得る。一方、コントロールと比較して検出量が増加した場合には、試験物質は、E1からE2にトランスファーする反応を活性化することによってユビキチン経路を活性化するアクチベーターと判定され、これは、癌、神経変性疾患等の有力な治療用薬物、予防用薬物となり得る。
6). Analysis step The detected signal is quantified using, for example, commercially available software such as IMAGENE software, and the data is analyzed. Here, the detected signal corresponds to the amount of ubiquitin covalently bound to E2, and the test substance that changes the signal intensity as compared with the signal (control) in E2 in which the test substance is not contacted, The ubiquitination pathway is selected as a regulatable regulator by controlling the transfer from E2 to E2. That is, when the labeled ubiquitin is not detected at the position where E2 is fixed on the substrate, or when the detection amount is decreased as compared with the control, the test substance reacts to transfer ubiquitin from E1 to E2. By inhibiting, it is determined as an inhibitor that inhibits the ubiquitin pathway, and this can be a potent therapeutic drug or preventive drug for cancer, neurodegenerative diseases and the like. On the other hand, when the detected amount is increased compared to the control, the test substance is determined to be an activator that activates the ubiquitin pathway by activating the reaction of transferring from E1 to E2, which is a cancer, It can be a potent therapeutic drug or preventive drug for neurodegenerative diseases and the like.

更に、本発明のE2固定化プロテインチップは、種々の利用に供することができる。以下に、上記以外の利用の態様について説明する。これらも利用の形態も本発明に含まれる。   Furthermore, the E2 immobilized protein chip of the present invention can be used for various applications. Below, the aspect of utilization other than the above is demonstrated. These forms of use are also included in the present invention.

ユビキチンとのチオールエステル結合を形成する能力について、タンパク質をスクリーニングすることに利用することができ、高スループットな処理が可能となることから、SDS−PAGEやウェスタンブロッティング等の今日の標準技術の代替法として提示することができる。例えば、組み換えタンパク質の生産現場での品質調査において、E2固定化プロテインチップは、発現精製されたE2の機能性のチェックするために利用できる。また、新たなE2が連続的に発見されていることから、E2固定化プロテインチップは、ユビキチンと結合する能力について未知のタンパク質をスクリーニングするための、また、新しいファミリーのメンバーを同定するための、基礎的研究において利用できる。この場合、調査されるタンパク質は、基板上にプリンティングされ、そしてE1触媒ユビキチン結合反応が、標識ユビキチンの存在下で行われる。更には、E2の基質特異性およびユビキチン経路の異なる経路の関与の解明にも利用可能である。   The ability to form thiol ester bonds with ubiquitin can be used to screen proteins and enables high-throughput processing, so it is an alternative to today's standard technologies such as SDS-PAGE and Western blotting. Can be presented as For example, E2 immobilized protein chips can be used to check the functionality of expression-purified E2 in quality inspections at recombinant protein production sites. In addition, since new E2s are continuously discovered, the E2 immobilized protein chip is used to screen unknown proteins for their ability to bind ubiquitin and to identify new family members. It can be used in basic research. In this case, the protein to be investigated is printed on a substrate and an El catalyzed ubiquitin binding reaction is performed in the presence of labeled ubiquitin. Furthermore, it can be used to elucidate the substrate specificity of E2 and the involvement of different pathways in the ubiquitin pathway.

部位特異的突然変異誘発による突然変異体の構築は、しばしば、酵素を初めとするタンパク質の活性のメカニズムを解明するための構造研究に使用されることから、E2固定化プロテインチップは、構築されたE2突然変異体の活性レベルをスクリーニングするための、また、E2のドミナントネガティブな突然変異体の単離のための有用なツールとして利用することができる。   Since the construction of mutants by site-directed mutagenesis is often used for structural studies to elucidate the mechanism of activity of proteins, including enzymes, E2 immobilized protein chips have been constructed. It can be used as a useful tool for screening the activity level of E2 mutants and for the isolation of dominant negative mutants of E2.

また、E2固定化プロテインチップは、標的タンパク質のユビキチン化の調査に利用する事ができる。所与のタンパク質がマイクロアレイ上に固定され、共に固定化された様々のE2と並行的にユビキチン化反応を行うことによってユビキチン化の調査が行われる。そして、これは標的タンパク質へのユビキチンの結合を含む特異的経路の決定に貢献することができる。   In addition, the E2 immobilized protein chip can be used for investigation of ubiquitination of a target protein. A given protein is immobilized on a microarray and ubiquitination is investigated by conducting a ubiquitination reaction in parallel with the various E2s immobilized together. This can then contribute to the determination of specific pathways involving the binding of ubiquitin to the target protein.

更に、本発明のE2固定化プロテインチップは、生物学的サンプル中における多数のタンパク質のユビキチン化プロファイルを決定するツールとして利用することができ、ユビキチンシステムの機能不全と疾患との間の相関関係を解明することが可能となり、これは、薬物開発における標的を確認するためのスターティングポイントを提供することが可能となる。つまり、固定化E2と血液、尿等の生物学的サンプルを接触させて、E2のユビキチン化に与える影響を、標識化ユビキチンの検出により確認するものである。   Furthermore, the E2-immobilized protein chip of the present invention can be used as a tool for determining the ubiquitination profile of a large number of proteins in a biological sample, and shows the correlation between ubiquitin system dysfunction and disease. Can be elucidated, which can provide a starting point for identifying targets in drug development. That is, the effect of E2 on ubiquitination is confirmed by detecting labeled ubiquitin by bringing immobilized E2 into contact with a biological sample such as blood or urine.

(準備実験例1)
E1、E2の調製
1.酵素の起源
E1は、ラビット由来のE1を使用し、E2は、ヒト由来のUbcH2b、UbcH3、UbcH4、UbcH7、UbcH6、UbcH5b、(C85A)UbcH5b、UbcH5cを使用し、これらはHis−Tagが付加されてある。UbcH6、UbcH5b、(C85A)UbcH5b、UbcH5cはコスモバイオから購入した。また、UbcH2b、UbcH3、UbcH4、UbcH7は発現、精製することにより得た。N末端に6His−Tagを含む5cDNAは、T7プロモーター下流のpT7−7ベクター(MYAMOTOより提供。)にクローニングした。
(Preparation Experiment Example 1)
Preparation of E1 and E2 Enzyme origin E1 uses rabbit-derived E1, E2 uses human-derived UbcH2b, UbcH3, UbcH4, UbcH7, UbcH6, UbcH5b, (C85A) UbcH5b, UbcH5c, which are added with His-Tag It is. UbcH6, UbcH5b, (C85A) UbcH5b, UbcH5c were purchased from Cosmo Bio. UbcH2b, UbcH3, UbcH4 and UbcH7 were obtained by expression and purification. 5 cDNA containing 6His-Tag at the N-terminus was cloned into pT7-7 vector (provided by MYAMOTO) downstream of the T7 promoter.

2.E.coliでの発現
上記5つの酵素(E1、UbcH2b、UbcH3、UbcH4、UbcH7)は、組換えBL21 E.coliを用いて発現させて精製した。10ngのプラスミドDNAを20μlのBL21(DE3)E.coliコンピテント細胞(ストラタジーン社製)に添加し、この混合物を氷上で30分間インキュベートした後、42℃、30秒間の熱処理を行った。細胞を2分間氷上で保った後、180μlのSOC培地(ストラタジーン社製)を添加して、37℃にて1時間振とうした。続いて、50μg/mLカルベニシリン(シグマ アルドリッチ社製)含有LB寒天培地(ナカライ テスク社製)上に静置した後、37℃で一晩にてインキュベートした。プレート上の半分のコロニーは収集され、50μg/mLカルベニシリン含有200mLのLB培地(ナカライ テスク社製)に接種された。バクテリア細胞をOD600nm=0.6になるまで200rpmで約3時間、37℃にて増殖した後、26℃、シェーカーにトランスファーし、OD600nm=0.8になるまで約30分間インキュベートした。タンパク質発現は20μM IPTG(ナカライ テスク社製)の添加によって誘導し、26℃で200rpmにて約12−14時間インキュベートした。トランスフォームされたE.coli細胞を収集し、4℃で8300rpmにて10分間遠心分離した後、上澄液を廃棄して得られた細胞ペレットを−80度にて下記で説明する精製まで保存した。
2. E. Expression in E. coli The above five enzymes (E1, UbcH2b, UbcH3, UbcH4, UbcH7) are recombinant BL21 E. coli. It was expressed using E. coli and purified. 10 ng of plasmid DNA was transferred to 20 μl of BL21 (DE3) E. E. coli competent cells (Stratagene) were added, and the mixture was incubated on ice for 30 minutes, followed by heat treatment at 42 ° C. for 30 seconds. After keeping the cells on ice for 2 minutes, 180 μl of SOC medium (Stratagene) was added and shaken at 37 ° C. for 1 hour. Subsequently, the mixture was allowed to stand on an LB agar medium (manufactured by Nacalai Tesque) containing 50 μg / mL carbenicillin (manufactured by Sigma Aldrich) and then incubated overnight at 37 ° C. Half of the colonies on the plate were collected and inoculated into 200 mL of LB medium (Nacalai Tesque) containing 50 μg / mL carbenicillin. Bacterial cells were grown at 37 ° C. for about 3 hours at 200 rpm until OD 600nm = 0.6, then transferred to a shaker at 26 ° C. and incubated for about 30 minutes until OD 600nm = 0.8. Protein expression was induced by the addition of 20 μM IPTG (Nacalai Tesque) and incubated at 26 ° C. and 200 rpm for about 12-14 hours. Transformed E. coli E. coli cells were collected, centrifuged at 8300 rpm for 10 minutes at 4 ° C., and the cell pellet obtained by discarding the supernatant was stored at −80 degrees until purification as described below.

3.タンパク質の精製
E1をセファロース−ユビキチン上で分離精製した。具体的には、以下のように行った。細胞ペレットを、20mLの50mMトリスバッファー(pH7.6:和光純薬社製)中で再懸濁した後、氷上での3分間、3回のソニケーションを行った。細胞溶解物を4℃で10,000rpmにて15分間遠心分離し、上澄液を濾過した。セファロース−ユビキチンカラムは樹脂メーカー(NHS活性化−sepharoseTM 4 Fast Flow:アマシャム バイオサイエンス社製)の指示に従って、1mMユビキチン溶液(シグマ アルドリッチ社製)を使用して作製し、10mM MgCl2(和光純薬社製)含有50mMトリスバッファー(pH7.6)で平衡化した。10mMのMgCl2および5mM ATP(シグマ アルドリッチ社製)を含有する上澄液をカラムにロードした。カラムは、20mLの0.5M KCl含有50mMトリスバッファー(pH7.6)および10mLの50mMトリスバッファー(pH7.6)で洗浄し、E1タンパク質を10mM DTT(和光純薬社製)含有50mMトリスバッファー(pH7.6)で溶出し、15のフラクション(各0.5mL)を収集した。カラムは最終的には、20mLの1M KCl含有50mMトリスバッファー(pH9)と20mLの50mMトリスバッファー(pH7.6)で洗浄した。
3. Protein Purification E1 was separated and purified on Sepharose-ubiquitin. Specifically, it was performed as follows. The cell pellet was resuspended in 20 mL of 50 mM Tris buffer (pH 7.6: manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and then sonicated 3 times on ice for 3 minutes. The cell lysate was centrifuged at 10,000 rpm for 15 minutes at 4 ° C. and the supernatant was filtered. The Sepharose-ubiquitin column was prepared using a 1 mM ubiquitin solution (Sigma Aldrich) according to the instructions of the resin manufacturer (NHS activation-sepharose 4 Fast Flow: manufactured by Amersham Biosciences), and 10 mM MgCl 2 (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). Equilibrated with 50 mM Tris buffer (pH 7.6). The supernatant containing 10 mM MgCl 2 and 5 mM ATP (Sigma Aldrich) was loaded onto the column. The column was washed with 20 mL of 0.5 mM KCl-containing 50 mM Tris buffer (pH 7.6) and 10 mL of 50 mM Tris buffer (pH 7.6), and E1 protein was contained in 50 mM Tris buffer containing 10 mM DTT (manufactured by Wako Pure Chemical Industries). eluting at pH 7.6) and collecting 15 fractions (0.5 mL each). The column was finally washed with 20 mL of 50 mM Tris buffer (pH 9) containing 1 M KCl and 20 mL of 50 mM Tris buffer (pH 7.6).

E2をNTA樹脂上で分離精製した。具体的には、以下のように行った。細胞ペレットを10mLの冷PBS(pH7.6:ナカライ テスク社製)中で再懸濁した後、氷上での3分間、3回のソニケーションを行い、細胞溶解物を4℃にて10,000rpmで15分間遠心分離した。上澄液を、20mLのPBSで前平衡化された1mLのNi−NTAカラム(キアゲン社製)にアプライし、25mLの20mMイミダゾール(和光純薬社製)含有PBS(pH7.6)で洗浄した。そして、E2タンパク質を0.3M イミダゾール含有PBS(pH7.6)で溶出し、そして、10のフラクション(各0.5mL)を収集した。   E2 was separated and purified on NTA resin. Specifically, it was performed as follows. The cell pellet was resuspended in 10 mL of cold PBS (pH 7.6: manufactured by Nacalai Tesque), then sonicated 3 times for 3 minutes on ice, and the cell lysate was collected at 10,000 rpm at 4 ° C. For 15 minutes. The supernatant was applied to a 1 mL Ni-NTA column (Qiagen) pre-equilibrated with 20 mL of PBS, and washed with 25 mL of PBS (pH 7.6) containing 20 mM imidazole (Wako Pure Chemical Industries). . The E2 protein was then eluted with PBS containing 0.3M imidazole (pH 7.6) and 10 fractions (0.5 mL each) were collected.

各フラクション中における精製されたタンパク質の存在は、ブラッドフォード法(タンパク質アッセイ試薬:バイオラッド社製)を使用して評価された。また、精製酵素の精製度をチェックするため、フロースルー、洗浄、タンパク質含有フラクションは、SDS−PAGEで分析された。タンパク質含有フラクションは、E1の場合は50mMトリスバッファー(pH7.6)で、また、E2の場合は、PBS(pH7.6)に対して、Spectra/Por再生セルロース透析膜MWCO3500(Spectrum Laboratories社製)を使用して3時間、4℃にて3回透析を行った。タンパク質濃度は、上記で説明した通り、ブラッドフォード法によって測定した。   The presence of purified protein in each fraction was assessed using the Bradford method (protein assay reagent: Bio-Rad). In order to check the purity of the purified enzyme, the flow-through, washing, and protein-containing fractions were analyzed by SDS-PAGE. The protein-containing fraction is 50 mM Tris buffer (pH 7.6) in the case of E1, and Spectra / Por regenerated cellulose dialysis membrane MWCO 3500 (manufactured by Spectrum Laboratories) against PBS (pH 7.6) in the case of E2. Was dialyzed 3 times at 4 ° C for 3 hours. The protein concentration was measured by the Bradford method as described above.

(検討例1)
パラメータの解析実験(溶液中における予備検討)
いくつかの重要なパラメーターの解明について、E1、ユビキチン、E2とを液相中で反応させた後、ゲルにロードして、E2のユビキチン化シグナル強度を検出して検討を行った。
(Examination example 1)
Parameter analysis experiment (preliminary study in solution)
Elucidation of some important parameters was examined by reacting E1, ubiquitin, and E2 in a liquid phase and then loading the gel to detect the intensity of the ubiquitination signal of E2.

E2(UbcH2b)のインヴィトロ ユビキチン化を、50mM トリスバッファー(pH7.6)中で3μM E2、10mM MgCl2、2mM ATPを含有する反応混合液中で行った。このとき、E1のモル濃度は6nM〜3μM、そして、ビオチン化ユビキチンのモル濃度を3μM〜100μMの、種々のモル濃度に設定した。前記反応混合液を、30分間もしくは5時間、37℃にてインキュベートした。各インキュベーション終了後、各反応処理液16μlに、4μLのSDSローディングバッファー5X(バイオラッド社製)を添加し、得られたサンプルを、95℃、5分間の熱処理した後、Biorad readygel J上で分離した後、クマシーブルーにて染色し、7%メタノール、酢酸10%で脱色した。 In vitro ubiquitination of E2 (UbcH2b) was performed in a reaction mixture containing 3 μM E2, 10 mM MgCl 2 , 2 mM ATP in 50 mM Tris buffer (pH 7.6). At this time, the molar concentration of E1 was set to 6 nM to 3 μM, and the molar concentration of biotinylated ubiquitin was set to various molar concentrations of 3 μM to 100 μM. The reaction mixture was incubated at 37 ° C. for 30 minutes or 5 hours. After each incubation, 4 μL of SDS loading buffer 5X (Bio-Rad) was added to 16 μl of each reaction treatment solution, and the obtained sample was heat-treated at 95 ° C. for 5 minutes and then separated on Biorad readygel J. After that, it was stained with Coomassie blue and decolorized with 7% methanol and 10% acetic acid.

結果を図3に示す。UbcH2bとユビキチンとの間で形成された共有複合体に対応するバンドが箱で囲まれている。全てのテストされた条件において20kD付近のUbcH2bを示すバンドを観察したところ、E1を等モルのUbcH2bとインキュベートしたとしても、E2の大部分はユビキチン化されないことが判明した。E1濃度におけるレンジ研究により、一定のUbcH2b濃度で複合体形成が減少することが確認された。これは、UbcH2のチオールエステル形成において進行的な減少を表すものである。また、ユビキチン濃度を増加させた場合、ユビキチン濃度がE2濃度の10倍となると、平衡状態に達する事も判明した。更に、インキュベーション時間による影響は、インキュベーション時間が30分と5時間との間で相違がないことが確認されたことから、液相でのUbcH2b−ユビキチンのチオールエステル結合反応は30分で飽和点に達することが判明した。E1からE2へのユビキチンのトランスファーをモニターするための最初のアプローチとして、この実験は、オンチップ実験においてさらに考慮しなくてはならない、重要なパラメーターの影響を指摘するものであることが認識される。
したがって、この実験の結果から、トランスチオール化効率に影響せずにE1濃度を1:5の比率に減少させることができ、また、ユビキチン濃度の上昇は、わずかにチオールエステル形成に効果を表し、一方、反応時間を長時間にしても、効果に何ら影響を与えず、また、反応を平衡点よりさらに押し上げることができないことが判明した。
The results are shown in FIG. A band corresponding to the covalent complex formed between UbcH2b and ubiquitin is surrounded by a box. Observation of a band representing UbcH2b near 20 kD under all tested conditions revealed that the majority of E2 was not ubiquitinated even when E1 was incubated with equimolar UbcH2b. A range study at E1 concentration confirmed that complex formation decreased at a constant UbcH2b concentration. This represents a progressive decrease in UbcH2 thiol ester formation. It was also found that when the ubiquitin concentration was increased, an equilibrium state was reached when the ubiquitin concentration was 10 times the E2 concentration. Furthermore, it was confirmed that the incubation time had no difference between 30 minutes and 5 hours, so that the thiol ester binding reaction of UbcH2b-ubiquitin in the liquid phase reached the saturation point in 30 minutes. Turned out to reach. It is recognized that as the first approach to monitor ubiquitin transfer from E1 to E2, this experiment points out the effects of important parameters that must be further considered in on-chip experiments. .
Therefore, from the results of this experiment, the E1 concentration can be reduced to a ratio of 1: 5 without affecting the transthiolation efficiency, and the increase in the ubiquitin concentration has a slight effect on thiol ester formation, On the other hand, it has been found that even if the reaction time is prolonged, the effect is not affected at all and the reaction cannot be further pushed up from the equilibrium point.

(検討例2)
洗浄条件の最適化検討実験
E2のオンチップユビキチン化において、固定化E2にUBMを接触反応させた後の、基板表面上に存在する非共有結合的分子を除去するための洗浄条件について、様々な洗浄液を比較検討し、最適な洗浄条件の構築を試みた。
スライドガラス上に3種類のE2(UbcH2b、UbcH3 UbcH7)を固定し、UBM(E1+、E1−)を添加して反応させた後、0.1%SDS含有バッファーで洗浄した場合と、PBSで洗浄した場合を比較した。そして、ビオチン化ユビキチンを基板上にプリンティングした陽性コントロール(コントロール+ Ub−ビオチン)および、BSAを基板にスポットした陰性コントロール(コントロール− BSA)を調製した。
(Examination example 2)
Experiments on optimization of washing conditions In the on-chip ubiquitination of E2, various washing conditions for removing non-covalent molecules existing on the substrate surface after contacting UBM with immobilized E2 are various. We compared cleaning solutions and tried to construct optimal cleaning conditions.
Three types of E2 (UbcH2b, UbcH3 UbcH7) were fixed on a slide glass, reacted by adding UBM (E1 +, E1-), washed with 0.1% SDS-containing buffer, and washed with PBS. The case was compared. Then, a positive control in which biotinylated ubiquitin was printed on the substrate (control + Ub-biotin) and a negative control in which BSA was spotted on the substrate (control-BSA) were prepared.

結果を図4Aおよび図4Bに示す。反応をE1の不在下で行った場合に、SDS含有溶液のみがすべてのシグナルを除去したが、他の溶液は除去することができなかったことが判明した。当初、E2−ユビキチン結合は弱く、高ストリンジェントな洗浄溶液の使用は適さないであろうと予想されていたが、当初の予想に反し、固定化されたE2とユビキチンの間で形成されたチオール結合は、基板表面上で、驚くべき安定性を有することが判明した。これは液相とオンチップの相違を強調するものである。以上の結果より、SDSの存在下にて洗浄を行うことにより、非共有結合的分子を有効に除去することが可能となることが判明した。また、SDS濃度は、ここで検討した0.1%以上とすることが好ましく、上限としては、E1とユビキチンとの間で形成されたチオール結合の保持の観点から、10%程度とすることが望ましいとの結論が導かれる。   The results are shown in FIGS. 4A and 4B. It was found that when the reaction was performed in the absence of E1, only the SDS-containing solution removed all signals, but the other solutions could not be removed. Initially, E2-ubiquitin binding was weak and it was expected that the use of highly stringent wash solutions would not be suitable, but contrary to the original expectation, the thiol bond formed between immobilized E2 and ubiquitin Has been found to have surprising stability on the substrate surface. This emphasizes the difference between the liquid phase and on-chip. From the above results, it was found that non-covalent molecules can be effectively removed by washing in the presence of SDS. The SDS concentration is preferably 0.1% or more as examined here, and the upper limit is about 10% from the viewpoint of maintaining the thiol bond formed between E1 and ubiquitin. The conclusion is desirable.

また、上記結果は、前記陽性コントロールは高いシグナルを示したが、一方、前記陰性コントロールはシグナルを検出しなかったことをも示すものである。このことから、E2が固定化された領域上で検出されたシグナルは、固定化されたE2に結合したビオチン化ユビキチン由来のシグナルであることが確認できる。したがって、E2のオンチップ上でのユビキチン化が実行可能であることを証明するものである。   The above results also indicate that the positive control showed a high signal, whereas the negative control did not detect a signal. From this, it can be confirmed that the signal detected on the region where E2 is immobilized is a signal derived from biotinylated ubiquitin bound to the immobilized E2. Therefore, it proves that ubiquitination on E2 of E2 is feasible.

次に、上記3種類のE2を固定化したガラススライドに、次の3種類の反応溶液(−E1 −ユビキチン化ビオチン、−E1 −ATP +ユビキチン化ビオチン1μl、−E1 +ATP +ユビキチン化ビオチン1μl、)を添加して固定化E2と反応させた後、PBSで洗浄を行った場合における、シグナル強度の比較実験を行った。   Next, the following three types of reaction solutions (-E1-ubiquitinated biotin, -E1-ATP + ubiquitinated biotin 1 μl, -E1 + ATP + ubiquitinated biotin 1 μl, ) Was added to react with the immobilized E2, and then the signal intensity was compared in the case of washing with PBS.

結果を図4Cに示す。いくつかのシグナルが、ビオチン化ユビキチンのみの存在下(つまり、−E1)で、E2固定化基板表面上でインキュベートした場合に検出されたことから、E2に対して、ユビキチンが非共有結合することが判明した。この結果は、以前のNMR研究により検出されたユビキチンとの弱い相互反応のための追加部位がUbcH2b上に存在するとの見解に合致する。   The results are shown in FIG. 4C. Some signals were detected when incubated on the surface of the E2 immobilized substrate in the presence of only biotinylated ubiquitin (ie -E1), so that ubiquitin binds non-covalently to E2. There was found. This result is consistent with the view that there is an additional site on UbcH2b for weak interaction with ubiquitin detected by previous NMR studies.

(検討例3)
ブロッキング剤の最適化検討実験
オンチップユビキチン化において、ブロッキング剤がE2の酵素活性を示すシグナルおよびバックグラウンドシグナルに与える影響を、下記で説明する様々なブロッキング剤を比較検討し、最適なブロッキング剤の構築を試みた。
(Examination example 3)
Experiments on optimization of blocking agents In on-chip ubiquitination, the effects of blocking agents on the signal indicating the E2 enzyme activity and the background signal were compared and examined for various blocking agents described below. Tried to build.

検討のための反応条件は以下の通り。
E2:UbcH7
基板:ハイドロゲル−NHS機能化ガラススライド(Jap−NHS)
E1:100nM
ユビキチン:homogenous ビオチン化ユビキチン 1μM
反応時間:5時間
The reaction conditions for examination are as follows.
E2: UbcH7
Substrate: Hydrogel-NHS functionalized glass slide (Jap-NHS)
E1: 100 nM
Ubiquitin: homogenous biotinylated ubiquitin 1 μM
Reaction time: 5 hours

今回検討を行った、ブロッキング剤について説明する。検討に用いたブロッキング剤は以下の通り。
ブロックエース、ミルク、2%BSA、2%BSAと50mM DTT、2%BSAと10mM DTT
The blocking agent examined this time will be described. The blocking agents used in the study are as follows.
Block Ace, Milk, 2% BSA, 2% BSA and 50 mM DTT, 2% BSA and 10 mM DTT

検討結果を図5に示す。ブロッキング剤中において、10mM DTTが存在する場合、ブロックエース、ミルク、BSAのみの場合と比較すると明らかにバックグラウンドシグナルの減少が認められる共に、E2−ユビキチン由来のシグナルの増加も観察された。図5の結果より、本発明の適応において、DTTの存在下でブロッキングを行うことが好適であることが判明した。ここで、DTTの存在下によりバックグランウンドシグナルが低減される要因としては、バックグラウンドシグナルの検出は、ユビキチン種、つまり、ユビキチン単独もしくは、ユビキチン化E1が基板表面上の非タンパク質プリンティング領域に存在することに起因するものであるが、DTTは、NHS活性化−表面に共有結合できることから、DTTがE1−ユビキチンと反応してチオールエステル結合を開裂することで、E1からユビキチンを遊離させて、バックグラウンドシグナルを減少させることに寄与していることが一つの可能性として考えられる。一方、DTTの存在下における、E2−ユビキチン由来シグナルの増加は、E2は、酸性状態で生体内から分離、精製された後、基板上に固定化されるが、その活性化にはDTTのような還元剤による還元作用を要するということを説明するものであると考えられる。しかしながら、高濃度DTT(50mMを超える。)の存在により、E2由来のシグナルが相当に影響を受けることも認められた。おそらく、E2のプリンティングおよびそれに続くインキュベーションの間、固定化されたE2のいくつかはチオール架橋ダイマーに酸化されるが、ブロッキング剤中のDTTは、この反応の逆で、モノマーのE2の濃度を上昇させる。したがって、高濃度DTTにより、基板表面に共有結合したE2分子は、反応溶液中に遊離するかもしれず、また、高濃度のDTTの存在はタンパク質を変性させ酵素活性を失活させることから、トランスチオール化反応の効率を減少させると考えられる。以上の検討結果より、10〜50mMのDTTの存在下でブロッキングを行うことが本発明の適用において好適であるとの結論が導かれる。   The examination results are shown in FIG. In the blocking agent, when 10 mM DTT was present, a background signal was clearly reduced as compared to the case of Block Ace, milk and BSA alone, and an increase in the signal derived from E2-ubiquitin was also observed. From the results of FIG. 5, it was found that it is preferable to perform blocking in the presence of DTT in the application of the present invention. Here, as a factor that the background signal is reduced in the presence of DTT, the detection of the background signal is based on whether the ubiquitin species, that is, ubiquitin alone or ubiquitinated E1 is present in the non-protein printing region on the substrate surface. This is due to the fact that DTT can be covalently bonded to the NHS activated surface, so that DTT reacts with E1-ubiquitin to cleave the thiol ester bond, thereby releasing ubiquitin from E1 and One possible contribution is to reduce the ground signal. On the other hand, the increase in E2-ubiquitin-derived signal in the presence of DTT indicates that E2 is isolated and purified from the living body in an acidic state and then immobilized on the substrate. This is considered to explain that a reducing action by a reducing agent is required. However, it was also observed that the signal from E2 was significantly affected by the presence of high concentrations of DTT (greater than 50 mM). Presumably, during printing of E2 and subsequent incubation, some of the immobilized E2 is oxidized to thiol-crosslinked dimers, but DTT in the blocking agent increases the concentration of monomeric E2 at the opposite of this reaction. Let Therefore, E2 molecules covalently bound to the substrate surface due to high concentration DTT may be released into the reaction solution, and the presence of high concentration DTT denatures the protein and deactivates enzyme activity. It is thought to reduce the efficiency of the chemical reaction. From the above examination results, it is concluded that blocking in the presence of 10 to 50 mM DTT is suitable for application of the present invention.

(検討例4)
UBMとの接触反応時間の最適化検討実験
4種類のE2(UbcH2b、UbcH3、UbcH4、UbcH7)のオンチップユビキチン化において、UBMとの反応時間が、ユビキチントランスチオール化効率に与える影響を、経時的に、シグナル強度、バックグラウンド強度を検出して検討し、最適な接触反応時間を同定した。
(Examination example 4)
Experiment on optimization of contact reaction time with UBM In the on-chip ubiquitination of four types of E2 (UbcH2b, UbcH3, UbcH4, UbcH7), the effect of reaction time with UBM on ubiquitin transthiolation efficiency over time In addition, signal intensity and background intensity were detected and examined to identify the optimal contact reaction time.

検討のための反応条件は以下の通り。
E1:100nM
ユビキチン:homogenous ビオチン化ユビキチン 1μM
The reaction conditions for examination are as follows.
E1: 100 nM
Ubiquitin: homogenous biotinylated ubiquitin 1 μM

結果を図6示す。上記E2のユビキチン化反応を液相で行った場合(検討例1を参照)においては、30分の反応により平衡状態に達したが、E2が化学的に機能化されたガラススライド上に固定化された時、インキュベーションタイムは明らかに、反応効率に影響を及ぼすことが判明した。この結果、UbcH2b、UbcH3、UbcH4は、接触反応時間が5時間で検出されるシグナルは最高となり、UbcH7は、接触反応時間が4時間で検出されるシグナルは最高となるものの、接触反応時間が5時間の場合であっても、高レベルのシグナルが検出されることが認められた。この結果から、今般の実験において使用したE2種にすべてを良好に検出するためには、5時間での接触反応が最適であるとの結論が導かれたが、使用されるE2種に応じて適宜設定することが好ましい。   The results are shown in FIG. In the case where the ubiquitination reaction of E2 was carried out in the liquid phase (see Study Example 1), the equilibrium state was reached by the reaction for 30 minutes, but E2 was immobilized on a chemically functionalized glass slide. When done, the incubation time was clearly found to affect the reaction efficiency. As a result, UbcH2b, UbcH3, and UbcH4 have the highest signal detected when the contact reaction time is 5 hours, and UbcH7 has the highest signal detected when the contact reaction time is 4 hours, but the contact reaction time is 5 It was observed that a high level of signal was detected even in the case of time. From this result, it was concluded that the contact reaction in 5 hours was optimal to detect all the E2 species used in this experiment well, but depending on the E2 species used. It is preferable to set appropriately.

(検討例5)
酵素の異種混合オンチップにおける活性の観察実験
4つのE2(UbcH7、UbcH4、UbcH3、UbcH2b)は60%のアミノ酸配列同一性を有し、そして溶液中で同じような行動をするのにも係わらず、ガラススライド上に固定された時、これらの反応性は、かなり相違することが確認された(図6、図7参照)
また、これらの結果は、UbcH3、特にUbcH2bは、他の2つのE2と比較して低いトランスチオール化効率を示すと結論できるのに十分であった。チップベーススクリーニングシステムの開発は、頑強なアッセイを必要とすることから、検出されるシグナルは、バックグラウンドノイズより可能な限り高くあるべきである。4つの固定化されたE2と同様のユビキチン化プロファイルを達成するために、UbcH3およびUbcH2bのより高いシグナルを得ることが必要である。そのため、高いシグナルを観察でき、バックグラウンドの低い、検出を可能とする条件を探索する必要があり、E1、ユビキチン濃度の最適化を達成するための検討を行った。
(Examination example 5)
Experiments to observe the activity of the enzyme in a heterogeneous on-chip 4 E2 (UbcH7, UbcH4, UbcH3, UbcH2b) have 60% amino acid sequence identity and behave similarly in solution The reactivity was confirmed to be quite different when fixed on a glass slide (see FIGS. 6 and 7).
These results were also sufficient to conclude that UbcH3, in particular UbcH2b, showed lower transthiolation efficiency compared to the other two E2. Since the development of chip-based screening systems requires robust assays, the detected signal should be as high as possible over background noise. In order to achieve a ubiquitination profile similar to the four immobilized E2, it is necessary to obtain higher signals of UbcH3 and UbcH2b. Therefore, it is necessary to search for a condition that allows high signal observation, low background, and detection, and studies were conducted to achieve optimization of E1 and ubiquitin concentrations.

(検討例6)
E1、ユビキチン濃度の最適化検討
UbcH2bおよびUbcH4のオンチップユビキチン化における、E1およびユビキチン濃度がシグナル、および、バックグランドノイズに与える影響を検討した。
上記E2をハイドロゲル−NHS機能化スライドガラス(松浪硝子工業)上に固定化して、ユビキチン濃度1μM、10μMで、前記各濃度のユビキチンに対するE1濃度を0.025、0.1、0.25として、それぞれ固定化したE2と反応させ、シグナルおよびバックグラウンドシグナルを検出した。
(Examination example 6)
Optimization examination of E1 and ubiquitin concentrations The effects of E1 and ubiquitin concentrations on signal and background noise in on-chip ubiquitination of UbcH2b and UbcH4 were examined.
The above E2 is immobilized on a hydrogel-NHS functionalized slide glass (Matsunami Glass Industrial Co., Ltd.). The ubiquitin concentrations are 1 μM and 10 μM, and the E1 concentrations with respect to the ubiquitin at each concentration are 0.025, 0.1, and 0.25. , Each was reacted with immobilized E2, and a signal and a background signal were detected.

結果を図8に示す。一定のビオチン化ユビキチン濃度において、E1濃度を増加させた場合、濃度依存的に強いシグナルが検出されることを確認した(図8A、図8B)。これはE1濃度の増加が、E2のトランスチオール化効率を向上させる結果、検出シグナルが増加するであると期待したが、E1濃度の増加によって、バックグラウンドノイズが増加することも判明した。特に、UbcH2b―ユビキチンチオールエステルに対応するシグナルは、かなり低いことから、UbcH4の場合に比べて、バックグラウンドの増加はより好ましくない結果をもたらすこととなる。
また、高いビオチン化ユビキチン濃度で行われた結果を図8C、図8Dに示すが、ユビキチン濃度の増加も高いバックグラウンドの要因となることが判明した。したがって、E1およびユビキチン濃度の増加は、オンチップにおいて高いトランスチオール効率を達成するための適当な手段でないことが判明した。次に、最適なE1、ユビキチンの添加濃度の設定のための更に詳細な検討を行った。
The results are shown in FIG. When the E1 concentration was increased at a constant biotinylated ubiquitin concentration, it was confirmed that a strong signal was detected in a concentration-dependent manner (FIGS. 8A and 8B). This was expected to increase the detection signal as a result of increasing the E1 transthiolation efficiency, but it was also found that increasing the E1 concentration increased background noise. In particular, since the signal corresponding to UbcH2b-ubiquitin thiol ester is rather low, an increase in background will give less favorable results compared to UbcH4.
Moreover, although the result performed by the high biotinylated ubiquitin density | concentration is shown to FIG. 8C and FIG. 8D, it turned out that the increase in a ubiquitin density | concentration also becomes a factor of a high background. Thus, it has been found that increasing E1 and ubiquitin concentrations are not a suitable means to achieve high transthiol efficiency on-chip. Next, a more detailed study was conducted for setting the optimum addition concentration of E1 and ubiquitin.

E1濃度の好適化検討を、E1濃度を2.5nM、25nM、250nM、2500nMに設定して行った。   The optimization of the E1 concentration was examined by setting the E1 concentration to 2.5 nM, 25 nM, 250 nM, and 2500 nM.

検討結果を図9に示す。図9より、E1濃度が2.5〜250nMの範囲において、有効にバックグラウンドシグナルを抑制し、E2に結合したユビキチン由来のシグナルを良好に観察できることが認められた。また、以下で説明する実施例において判明した最適化プロトコールによりE1濃度を100nMと設定した場合に最適の結果が導かれることが判明した。   The examination results are shown in FIG. From FIG. 9, it was recognized that the background signal was effectively suppressed and the signal derived from ubiquitin bound to E2 could be observed well when the E1 concentration was in the range of 2.5 to 250 nM. Further, it was found that the optimum result was derived when the E1 concentration was set to 100 nM by the optimization protocol found in the examples described below.

続いて、ユビキチン濃度の好適化検討を、ユビキチン濃度を10nM、100nM、1μM、5μM、10μMに設定して行った。   Subsequently, optimization of the ubiquitin concentration was examined by setting the ubiquitin concentration to 10 nM, 100 nM, 1 μM, 5 μM, and 10 μM.

検討結果を図10に示す。図10より、ユビキチン濃度が1〜10μMの範囲、特に1〜5μMの範囲において、有効にバックグラウンドシグナルを抑制し、E2に結合したユビキチン由来のシグナルを良好に観察できることが認められた。ここでは、具体的には示さないが、ユビキチン濃度を20μMとした場合においても、1〜10μMとした場合と同様の良好なシグナルを観察できることが理解されることから、1〜20μMの範囲にユビキチン濃度を設定することが本発明の適用において好ましい。   The examination results are shown in FIG. From FIG. 10, it was recognized that the background signal was effectively suppressed and the signal derived from ubiquitin bound to E2 could be observed well in the range of ubiquitin concentration of 1 to 10 μM, particularly 1 to 5 μM. Here, although not specifically shown, it is understood that a good signal similar to that obtained when the concentration of ubiquitin is 20 μM can be observed even when the concentration of ubiquitin is 1 to 10 μM. Setting the concentration is preferable in the application of the present invention.

(検討例7)
ユビキチンの標識方法の最適化検討実験
4種類のE2(UbcH2b、UbcH3、UbcH4、UbcH7)のオンチップユビキチン化において、ユビキチンの標識がE2の酵素活性に与える影響を、下記で説明する様々なユビキチンの標識方法を比較検討し、最適な標識方法の構築を試みた。
(Examination example 7)
Experiments on optimization of ubiquitin labeling method The effects of ubiquitin labeling on E2 enzyme activity in the on-chip ubiquitination of four types of E2 (UbcH2b, UbcH3, UbcH4, UbcH7) are described below. We compared labeling methods and tried to construct an optimal labeling method.

基板に上記E2を固定化して、E2の酵素活性を測定した。検討のための反応条件は以下の通り。
E1:100nM
標識化ユビキチン:1μM
反応時間:5時間
The E2 was immobilized on a substrate, and the enzyme activity of E2 was measured. The reaction conditions for examination are as follows.
E1: 100 nM
Labeled ubiquitin: 1 μM
Reaction time: 5 hours

今回、検討を行ったユビキチンの標識化方法を以下に示す。   The ubiquitin labeling method examined this time is shown below.

ビオチン化標識−N末端標識ユビキチン(以下、NtermUbbと略する場合がある。)
−homogenous標識ユビキチン(以下、Ubbと略する場合がある。)
25mgのユビキチン(シグマ社製)を1mLのカルボネートバッファー(0.1M KCO3、250mM NaCl)に溶解させ、4.1mgのbiotincaproyl−NHS(シグマ社製)をこの溶液中に添加し、室温で3時間インキュベートした。ビオチン化ユビキチンはエタノール100%で3回沈降させ、蒸留水中に溶解させた後、タンパク質濃度を測定した。
Biotinylated label-N-terminal labeled ubiquitin (hereinafter sometimes abbreviated as NtermUbb)
-Homogenous labeled ubiquitin (hereinafter sometimes abbreviated as Ubb)
25 mg of ubiquitin (manufactured by Sigma) was dissolved in 1 mL of carbonate buffer (0.1 M KCO 3 , 250 mM NaCl), and 4.1 mg of biotincaproyl-NHS (manufactured by Sigma) was added to this solution. Incubated for 3 hours. Biotinylated ubiquitin was precipitated three times with 100% ethanol, dissolved in distilled water, and then the protein concentration was measured.

シアニン3標識(Ub−Cy3)
0.1mgのユビキチン(シグマ社製)を、FluoroLinkTM MAb Cy3標識キット(アマシャム バイオサイエンス社製)を使用してシアニン3により標識化した。精製度および、標識化ユビキチン量は、製造業者のプロトコールに従って、UV−Visible spectrophotomeryを使用して評価した。
Cyanine 3 labeling (Ub-Cy3)
0.1 mg of ubiquitin (manufactured by Sigma) was labeled with cyanine 3 using a FluoroLink MAb Cy3 labeling kit (manufactured by Amersham Biosciences). The degree of purification and the amount of labeled ubiquitin were evaluated using UV-Visible spectroscopy according to the manufacturer's protocol.

結果を図11に示す。今回検討した4種類のE2において、シアニン3標識ユビキチンと反応させた場合に、トランスチオール化効率がもっとも低いことが確認された。蛍光色素での直接的なユビキチンの標識は、決定的に反応プロセスに影響を与えることが判明した。また、N末端標識ビオチン化ユビキチンは、homogenous標識ビオチン化ユビキチンに比べて、UbcH2bにおいて高いシグナルを得ることができた。これは、ユビキチンの48番目のリジン残基が、UbcH2bとの相互作用に関与するとの仮説に干渉するものである。この現象は、他の酵素では観察されなかったことから、ユビキチンの他の残基が、他のE2との相互作用に関与していることが想定された。UbcH2bにおいてはシグナルレベルは低かったが、homogenous標識ビオチン化ユビキチンは、UbcH2b以外の酵素の検出においてはトランスチオール化プロセスに影響を与えず、また、より多くの残基がビオチン化され、検出工程においてストレプトアビジンによって認識されることから、高いシグナルを得ることができることが確認された。   The results are shown in FIG. It was confirmed that the transthiolation efficiency was lowest when the four types of E2 examined this time were reacted with cyanine 3-labeled ubiquitin. Direct ubiquitin labeling with fluorescent dyes has been found to critically affect the reaction process. In addition, N-terminally labeled biotinylated ubiquitin was able to obtain a higher signal in UbcH2b than homogenous labeled biotinylated ubiquitin. This interferes with the hypothesis that the 48th lysine residue of ubiquitin is involved in the interaction with UbcH2b. Since this phenomenon was not observed with other enzymes, it was assumed that other residues of ubiquitin are involved in the interaction with other E2. Although the signal level was low in UbcH2b, homogenous-labeled biotinylated ubiquitin did not affect the transthiolation process in the detection of enzymes other than UbcH2b, and more residues were biotinylated in the detection step. Since it was recognized by streptavidin, it was confirmed that a high signal could be obtained.

(検討例8)
基板の表面処理の最適化検討実験
7種類のE2(UbcH2b、UbcH3、UbcH4、UbcH7、UbcH5b、(C85A)UbcH5b、UbcH5c)のオンチップユビキチン化において、固定化表面がE2の酵素活性に与える影響を、下記で説明する様々な化学的表面処理方法を比較検討し、最適な基板の表面処理方法の構築を試みた。
(Examination example 8)
Experiment on optimization of surface treatment of substrate In the on-chip ubiquitination of 7 types of E2 (UbcH2b, UbcH3, UbcH4, UbcH7, UbcH5b, (C85A) UbcH5b, UbcH5c), the effect of the immobilized surface on the enzyme activity of E2 Various chemical surface treatment methods described below were compared and an attempt was made to construct an optimum substrate surface treatment method.

基板は、テフロンマスクで分割された12×4サブアレイを有するガラススライドを用い、松浪硝子工業、ERIE Scientific(USA)のいずれかによって製造されたものを用いた。   The substrate used was a glass slide having a 12 × 4 subarray divided by a Teflon mask and manufactured by either Matsunami Glass Industry or ERI Scientific (USA).

検討のための反応条件は以下の通り。
E1:100nM
ユビキチン:homogenous ビオチン化ユビキチン 1μM
反応時間:5時間
The reaction conditions for examination are as follows.
E1: 100 nM
Ubiquitin: homogenous biotinylated ubiquitin 1 μM
Reaction time: 5 hours

以下に今回検討を行った、表面処理方法について説明する。   The surface treatment method studied this time will be described below.

アルデヒドによる表面処理(アルデヒドと略する場合がある。)
ERIE scientific製スライドガラスに、NoAb Bioscienceによってアルデヒド処理を行った。
典型的なタンパク質はその表面に多数のリジンを表示することから、基板の表面をアルデヒドで機能化することにより、タンパク質のリジン残基と、基板表面のアルデヒド基がアミンカップリングして、基板上にタンパク質が固定化される。
Surface treatment with aldehyde (sometimes abbreviated as aldehyde)
The slide glass made by ERIE scientific was subjected to aldehyde treatment by NoAb Bioscience.
A typical protein displays a large number of lysines on its surface. By functionalizing the surface of the substrate with aldehyde, the lysine residue of the protein and the aldehyde group on the substrate surface are amine-coupled to form a substrate. The protein is immobilized on.

ハイドロゲル−NHSによる表面処理(NHSと略する場合がある。)
スライドガラスに、NoAb Bioscienceによってハイドロゲルコーティングを行った(それぞれ、USA−NHS、Jap−NHS)。ハイドロゲルは、水膨張構造体の親水性ポリマーであり、水溶液媒体中ではハイドロゲルは腫大した3次元構造を形成することから、タンパク質の変性の可能性を軽減して、プリンティングされたタンパク質に対して溶液様環境を提供し、また、ハイドロゲルの3次元構造は、平面よりも高いタンパク質密度を達成することができる。
Surface treatment with hydrogel-NHS (may be abbreviated as NHS)
The slide glass was hydrogel coated by NoAb Bioscience (USA-NHS, Jap-NHS, respectively). Hydrogel is a hydrophilic polymer of a water-swelling structure, and in an aqueous medium, hydrogel forms a swollen three-dimensional structure, reducing the possibility of protein denaturation and producing a printed protein. In contrast, it provides a solution-like environment and the three-dimensional structure of the hydrogel can achieve a higher protein density than the plane.

BSA−NHSによる表面処理(BSA−NHSと略する場合がある。)
15μL 2%BSA(和光純薬社製)含有PBS(pH7.6)をハイドロゲル−NHS機能化スライドガラス(NoAb Bioscience、松浪硝子工業社製)の各サブアレイ上にアプライし、室温で一晩インキュベートした。後日、スライドはPBS中で2回、蒸留水で2回、すすいだ後、表面を乾燥させるため、5分間、2000rpmで遠心分離し、その後、完全に表面を乾燥させるため1時間デシケーター内に静置した。N,N´−Dimethylformamide中に溶解された100mMのN,N−Disuccinimidylcarbonate(シグマ アルドリッチ社製)および100mMのN,N−Diisopropylpylethylamine(和光純薬社製)を含有する溶液をスライドガラスの各サブアレイにアプライし、室温で3時間インキュベートした。そして、スライドガラスを100%エタノール(和光純薬社製)中で3回すすいだ後、5分間、2000rpmで遠心分離し、使用まで室温でデシケーター内に保存した。BSA−NHS(BSA-N−hydroxysuccinimide、BSA:ウシ血清アルブミン)で機能化したスライドガラスを基板に用いることで、1万を越えるタンパク質をスポットしたプロテインチップの作製に成功したことが報告されている(Macbeath他 Science 289:1760−1763,2000を参照のこと。)。これは、BSA上でのNHS活性化リジン、アスパラギン酸、そしてグルタミン酸残基は共有アミド結合を形成するためプリンティングされたタンパク質上の一次アミンと迅速に反応することができることによるものである。 BSA−NHS機能化によって基板表面を水和性に保つことが可能となりスポットしたタンパク質が変性するのを防ぐことができると共に、スポットしたタンパク質を化学反応によって固定化させることができる。
Surface treatment with BSA-NHS (may be abbreviated as BSA-NHS)
PBS (pH 7.6) containing 15 μL 2% BSA (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was applied onto each subarray of hydrogel-NHS functionalized slide glass (NoAb Bioscience, Matsunami Glass Industrial Co., Ltd.) and incubated overnight at room temperature did. The slides were rinsed twice in PBS and twice with distilled water at a later date, then centrifuged at 2000 rpm for 5 minutes to dry the surface, and then placed in a desiccator for 1 hour to completely dry the surface. I put it. A solution containing 100 mM N, N-Disuccinimidyl carbonate (manufactured by Sigma Aldrich) and 100 mM N, N-Diisopropylylamine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) in an array glass as a slide glass Applied and incubated at room temperature for 3 hours. The slide glass was rinsed three times in 100% ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), centrifuged at 2000 rpm for 5 minutes, and stored in a desiccator at room temperature until use. It has been reported that the use of a glass slide functionalized with BSA-NHS (BSA-N-hydroxysuccinimide, BSA: bovine serum albumin) as a substrate has succeeded in producing a protein chip spotted with more than 10,000 proteins. (See Macbeath et al. Science 289: 1760-1763, 2000). This is due to the fact that NHS-activated lysine, aspartic acid, and glutamic acid residues on BSA can react rapidly with primary amines on the printed protein to form a covalent amide bond. The functionalization of BSA-NHS makes it possible to keep the substrate surface hydrated and prevent the spotted protein from being denatured, and the spotted protein can be immobilized by a chemical reaction.

ニッケルによる表面処理(ニッケルと略する場合がある。)
15μLのPBS (pH8)中に溶解させた16mM ABNTA(Aminobuthyl Nitrilotriacetic Acid:同仁社製)含有溶液をハイドロゲル−NHS機能化スライドガラス(NoAb Bioscience、松浪硝子工業社製)の各サブアレイ上にアプライし、室温で一晩インキュベートした。後日、蒸留水で3回すすぎ、そして室温で24時間 0.5M NiCl(和光純薬社製)中に浸漬した。スライドガラスは蒸留水中で3回すすぎ、そして、100%エタノール中で浸漬した後、表面を乾燥させるため、5分間、2000rpmで遠心分離し、使用まで室温でデシケーター内に保存した。ニッケルコーティングは、オリゴヒスチジンタグを介して、ニッケル錯体で表面修飾された基板にタンパク質を固定化するものであり、基板上でタンパク質の配向を揃えて固定化することを可能とするものである。
Surface treatment with nickel (may be abbreviated as nickel)
A solution containing 16 mM ABNTA (Aminobutyrophilic Acid: manufactured by Dojin) dissolved in 15 μL of PBS (pH 8) was applied onto each subarray of hydrogel-NHS functionalized glass slide (NoAb Bioscience, manufactured by Matsunami Glass Industrial Co., Ltd.). Incubate overnight at room temperature. Later, it was rinsed 3 times with distilled water and immersed in 0.5 M NiCl (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) for 24 hours at room temperature. The glass slides were rinsed 3 times in distilled water and immersed in 100% ethanol and then centrifuged at 2000 rpm for 5 minutes to dry the surface and stored in a desiccator at room temperature until use. The nickel coating immobilizes proteins on a substrate surface-modified with a nickel complex via an oligohistidine tag, and enables the protein to be aligned and immobilized on the substrate.

検討結果を図12A、図12Bに示す。図12Aは、松浪硝子工業によって製造されたスライドガラスに、ハイドロゲル−NHS、BSA−NHS、ニッケルにて表面処理を施した場合の酵素活性の比較結果を示し、また、図12Bは、ERIE Scientific社によって製造されたスライドガラスに、ハイドロゲル−NHS、および、アルデヒドにて表面処理を施した場合の酵素活性の比較結果を示す。
図12Aの結果より、BSA−NHS、ニッケルにて表面処理を施した場合に比べて、ハイドロゲル−NHSで機能化した場合に、高い酵素活性を保持する事ができることが判明した。また、図12Bにより、ハイドロゲル−NHSにて表面処理を施した場合と、アルテヒドにて表面処理を施した場合、双方とも同程度の酵素活性が観察された。
したがって、本発明における適用においては、基板をハイドロゲル−NHSもしくはアルデヒドにて機能化を行うことが好ましいことが判明した。
The examination results are shown in FIGS. 12A and 12B. FIG. 12A shows a comparison result of enzyme activity when a glass slide manufactured by Matsunami Glass Industry is subjected to surface treatment with hydrogel-NHS, BSA-NHS, and nickel, and FIG. 12B shows ERIE Scientific. The comparison result of the enzyme activity at the time of performing the surface treatment by hydrogel-NHS and an aldehyde to the glass slide manufactured by the company is shown.
From the results of FIG. 12A, it was found that high enzyme activity can be retained when functionalized with hydrogel-NHS, compared to the case where surface treatment was performed with BSA-NHS and nickel. In addition, according to FIG. 12B, when the surface treatment was performed with hydrogel-NHS and when the surface treatment was performed with artehydride, the same enzyme activity was observed in both cases.
Therefore, it has been found that in application in the present invention, it is preferable to functionalize the substrate with hydrogel-NHS or aldehyde.

(実施例)
上記検討例で検討した結果から、最適化プロトコールが判明した。以下に、最適化プロトコールを以下に示す。
(Example)
The optimization protocol was clarified from the results of the study in the above study example. The optimization protocol is shown below.

4種類のE2(UbcH2b、UbcH3、UbcH4、UbcH7)、0.5〜2mg/mlを高精度のインクジェット方式のマイクロアレイヤー(Cartesian Technologies社製:USA)を使用してスライドガラス上に、室温にて100%の湿度雰囲気下でマイクロプリンティングした。スライドガラスは、テフロンマスクで分割された12×4サブアレイを有する、ハイドロゲル−NHS機能化ガラススライド(松浪硝子工業社製)を用い、各サブアレイにE2をプリンティイングした。分配容量は1スポット当たり10nLで、平均スポット直径250〜500μm、タンパク質平均重量5ng/スポット(0.25pmol/スポット)、となるようにスポットした。プリンティングの後、スライドガラスを水飽和チャンバー内で室温にて、1時間インキュベートした。次に、ガラス基板表面への非特異的結合を避けるべく、ブロッキング剤(2% BSA、10mM DTT含有PBS(pH7.6))を各サブアレイにアプライし、室温で2時間インキュベートした後、スライドガラスをPBS(pH7.6)中で、4回洗浄した。洗浄後、スライドガラスに15μLのUBM(50mMトリス(pH7.6)中に、100nMウサギE1、1μM標識化ユビキチン、10mM MgCl2、2mM ATP、0.5mg/mL BSAを含有)を各サブアレイにアプライし、37℃にて5時間インキュベートして、スライドガラス上に固定化されたE2と反応させ、チオエステル結合を介してユビキチンをE2に結合させた。標識化ユビキチンは、ビオチン化標識ユビキチンを使用した。反応後、ガラス表面の非共有結合分子を避けるべく、スライドガラスは50mLの0.1%SDS含有50mMトリスバッファー(pH5.7)中での振とうにて洗浄し、蒸留水中で4回すすいだ後、バキューム下で乾燥させた。そして、20μg/mLストレプトアビジン−フィコエリトリン(Molecular Probe社製)/5% BSA含有PBS(pH7.6)を含有する染色液15μlを各サブアレイにアプライした後、室温で30分間インキュベートした。その後、スライドガラスを、50mLのPBS(pH7.6)中ですすぎ、そして、0.05% Tween20(ICN Biomed,Inc.製)含有PBS(pH7.6)中での2分間の振とうによって洗浄した。そして、注意深く蒸留水中ですすだ後、表面の均一な乾燥のために20,000rpmで5分間遠心分離した。スライドガラスはWHITE−LIGHTスキャナー(Appried Precision社製)を使用して550nmでスキャンされ、IMAGENETMソフトウェアーによってシグナルを量化し、データを解析した。結果を図13に示す。 Four types of E2 (UbcH2b, UbcH3, UbcH4, UbcH7), 0.5-2 mg / ml on a slide glass at room temperature using a high-precision inkjet microarrayer (Cartesian Technologies: USA) Microprinting was performed in a 100% humidity atmosphere. As the slide glass, a hydrogel-NHS functionalized glass slide (manufactured by Matsunami Glass Industrial Co., Ltd.) having a 12 × 4 subarray divided by a Teflon mask was used, and E2 was printed on each subarray. The distribution volume was 10 nL per spot, and spotting was performed with an average spot diameter of 250 to 500 μm and an average protein weight of 5 ng / spot (0.25 pmol / spot). After printing, the slides were incubated for 1 hour at room temperature in a water saturated chamber. Next, in order to avoid non-specific binding to the glass substrate surface, a blocking agent (PBS containing 2% BSA, 10 mM DTT (pH 7.6)) was applied to each subarray, incubated at room temperature for 2 hours, and then slide glass Was washed 4 times in PBS (pH 7.6). After washing, 15 μL of UBM (containing 100 nM rabbit E1, 1 μM labeled ubiquitin, 10 mM MgCl 2 , 2 mM ATP, 0.5 mg / mL BSA) in 50 mM Tris (pH 7.6) is applied to each slide array. Then, it was incubated at 37 ° C. for 5 hours, reacted with E2 immobilized on a glass slide, and ubiquitin was bound to E2 via a thioester bond. As the labeled ubiquitin, biotinylated labeled ubiquitin was used. After the reaction, in order to avoid non-covalently bound molecules on the glass surface, the slide glass was washed by shaking in 50 mL of 50 mM Tris buffer (pH 5.7) containing 0.1% SDS and rinsed 4 times in distilled water. And dried under vacuum. Then, 15 μl of a staining solution containing 20 μg / mL streptavidin-phycoerythrin (manufactured by Molecular Probe) / 5% BSA-containing PBS (pH 7.6) was applied to each subarray, and then incubated at room temperature for 30 minutes. Thereafter, the glass slide was rinsed in 50 mL of PBS (pH 7.6) and washed by shaking for 2 minutes in PBS (pH 7.6) containing 0.05% Tween 20 (ICN Biomed, Inc.). did. And after rinsing carefully in distilled water, it was centrifuged for 5 minutes at 20,000 rpm for uniform drying of the surface. The glass slide was scanned at 550 nm using a WHITE-LIGHT scanner (Applied Precision), the signal was quantitated by IMAGENE software, and the data was analyzed. The results are shown in FIG.

図13をみると、検討したすべてのE2ファミリーにおいて、バックグラウンドに対する顕著なシグナルが観察された。また、上記実験を、E1の添加をしないUBM試薬で行った場合、シグナルは検出されなかった(図13、左)ことから、E2上の共有結合しているユビキチンは、E1依存性であることを示しており、E2上で検出されているシグナルは、E1からトランスファーされたユビキチンに起因するものであることが確認される。したがって、このアッセイは、E2ファミリーのユビキチン化レベルを調査するために好適に利用できることが判明した。
また、ここでは図示しないが、ATPの添加をしないUBM試薬で行った場合、シグナルは検出されなかったことから、E1のユビキチン活性化機構は、ATP依存であることが確認された。
そして、E2固定化プロテインチップとUBMとの接触の際に、ユビキチン化経路を調節できる可能性がある試験物質を添加することにより、該試験物質が、ユビキチンのE1からE2にトランスファーするのを制御することによりユビキチン化経路を調節できる調節物質として利用可能か否かを調査することができる。そして、ここでユキチン化経路を調節可能な調節物質であると選別、同定された物質は、ユビキチン化経路の異常に関係する疾患の治療用薬物、予防用薬物となり得る。
Looking at FIG. 13, a significant signal relative to background was observed in all E2 families studied. In addition, when the above experiment was performed with a UBM reagent without addition of E1, no signal was detected (FIG. 13, left), so that the covalently bound ubiquitin on E2 is E1-dependent. The signal detected on E2 is confirmed to be due to ubiquitin transferred from E1. Thus, it has been found that this assay can be suitably used to investigate the ubiquitination level of the E2 family.
Although not shown here, no signal was detected in the case of UBM reagent without addition of ATP, so it was confirmed that the ubiquitin activation mechanism of E1 is ATP-dependent.
Then, when the E2-immobilized protein chip is contacted with the UBM, a test substance that may be able to regulate the ubiquitination pathway is added to control the transfer of the test substance from E1 to E2 of ubiquitin. By doing so, it is possible to investigate whether or not it can be used as a modulator that can regulate the ubiquitination pathway. The substance selected and identified as a regulatory substance capable of regulating the ubiquitination pathway can be a therapeutic drug or a preventive drug for diseases associated with abnormalities in the ubiquitination pathway.

(別実施例)
異なる複数のE2を、基板上の複数の異なる位置に配置させたが、異なる複数の所望の標的タンパク質を基板上の複数の異なる位置に配置させることが可能である。
(Another embodiment)
Different E2s are placed at different locations on the substrate, but different desired target proteins can be placed at different locations on the substrate.

さらに、異なる複数のユビキチンリガーゼ(E3)を基板上の複数の異なる位置に配置させることが可能である。(E3を含める場合、本実施例において、E2の最適化を検討した結果が開示されているが、このストラテジーをE3に適用できるという根拠の開示が必要であると考えます。)このように構成することにより、E2固定化プロテインチップと同様に、ユビキチン経路を調節可能な調製物質のスクリーニング等、広範な利用価値を有する。   Furthermore, it is possible to arrange a plurality of different ubiquitin ligases (E3) at a plurality of different positions on the substrate. (In the case where E3 is included, the result of examining the optimization of E2 is disclosed in this embodiment. However, it is considered necessary to disclose the grounds that this strategy can be applied to E3.) Thus, like the E2-immobilized protein chip, it has a wide utility value such as screening for a preparation that can regulate the ubiquitin pathway.

ユビキチン経路を模式的に示す図Diagram showing the ubiquitin pathway 本発明のプロテインチップを用いた解析方法の一般原理を示す図The figure which shows the general principle of the analysis method using the protein chip of this invention 液相でのパラメータ解析実験の結果を示す図Diagram showing the results of parameter analysis experiments in the liquid phase 洗浄条件の最適化検討実験の結果を示す図Figure showing the results of an optimization study experiment on cleaning conditions ブロッキング剤の最適化検討実験の結果を示すグラフGraph showing the results of optimization study on blocking agents 接触反応時間の最適化検討実験の結果を示すグラフGraph showing the results of the study for optimization of contact reaction time 4種類の異なるE2のオンチップユビキチン化における酵素活性を示す図The figure which shows the enzyme activity in on-chip ubiquitination of four different E2 E1およびユビキチン濃度の最適化検討実験の結果を示すグラフThe graph which shows the result of optimization examination experiment of E1 and ubiquitin concentration E1濃度の最適化検討実験の結果を示すグラフThe graph which shows the result of optimization examination experiment of E1 concentration ユビキチン濃度の最適化検討実験の結果を示すグラフGraph showing the results of an optimization study of ubiquitin concentration ユビキチンの標識方法の最適化検討実験の結果を示すグラフGraph showing the results of an experiment for optimizing the labeling method of ubiquitin 基板表面処理方法の最適化検討実験の結果を示すグラフであって、図12Aは松浪硝子工業社製ガラスでの検討結果を、図12BはERIE社製ガラスでの検討結果を示すグラフFIG. 12A is a graph showing the results of an examination for optimizing the substrate surface treatment method, FIG. 12A is a graph showing the results of examination with Matsunami Glass Industrial glass, and FIG. 12B is a graph showing the results of examination with ERIE glass. 実施例のE2ユビキチン化実験の結果を示す図The figure which shows the result of E2 ubiquitination experiment of an Example

Claims (8)

ユビキチン化経路を調節可能な調節物質をスクリーニングすべく、異なる複数のユビキチン結合酵素(E2)を、基板上の複数の異なる位置に各別に配置させ
前記酵素を固定化した基板に、10〜50mMのDTTを含有するブロッキング剤によってブロッキング処理を施してあるユビキチン結合酵素(E2)固定化プロテインチップ。
In order to screen for modulators capable of regulating the ubiquitination pathway, different ubiquitin-binding enzymes (E2) are separately arranged at different positions on the substrate ,
A ubiquitin-binding enzyme (E2) -immobilized protein chip, wherein the enzyme-immobilized substrate is subjected to a blocking treatment with a blocking agent containing 10 to 50 mM DTT .
前記基板が、ハイドロゲルN−Hydroxysuccinimide、若しくは、アルデヒドで機能化されてある、請求項1に記載のユビキチン結合酵素(E2)固定化プロテインチップ。   The ubiquitin-binding enzyme (E2) -immobilized protein chip according to claim 1, wherein the substrate is functionalized with hydrogel N-hydroxysuccinimide or aldehyde. 異なる複数のユビキチン結合酵素(E2)を基板上の複数の異なる位置に配置させてE2固定化プロテインチップを作製するタンパク質プリント工程、A protein printing step in which a plurality of different ubiquitin-conjugating enzymes (E2) are arranged at a plurality of different positions on a substrate to produce an E2 immobilized protein chip;
前記E2固定化プロテインチップに、ビオチン化標識ユビキチン、ユビキチン活性化酵素(E1)を含むユビキチン化試薬(UBM)の存在下で、試験物質を接触させる接触工程、A contacting step in which a test substance is brought into contact with the E2 immobilized protein chip in the presence of a biotinylated labeled ubiquitin and a ubiquitination reagent (UBM) containing a ubiquitin activating enzyme (E1);
前記E2固定化プロテインチップを洗浄して前記E2固定化プロテインチップ上の反応後のユビキチン化試薬(UBM)及び、試験物質を除去する洗浄工程、A washing step of washing the E2-immobilized protein chip to remove the ubiquitination reagent (UBM) after the reaction on the E2-immobilized protein chip and a test substance;
前記E2固定化プロテインチップ上のユビキチン結合酵素(E2)と結合した標識化ユビキチンのシグナルを検出する検出工程とを有し、A detection step of detecting a signal of labeled ubiquitin bound to the ubiquitin-conjugating enzyme (E2) on the E2-immobilized protein chip,
試験物質を接触させないユビキチン結合酵素(E2)におけるシグナルと比較して、前記異なる複数のユビキチン結合酵素(E2)夫々に対する前記試験物質によるシグナル強度の変化を見て、ユビキチンがユビキチン活性化酵素(E1)からユビキチン結合酵素(E2)にトランスファーするのを制御することによりユビキチン化経路を調節する調節物質としての特性を調べ、所定の調節物質のスクリーニングに使用する、ユビキチン化経路調節物質のスクリーニング方法。Compared with the signal in the ubiquitin-conjugating enzyme (E2) not brought into contact with the test substance, the change in the signal intensity by the test substance for each of the different ubiquitin-conjugating enzymes (E2) is seen. A method for screening a ubiquitination pathway regulatory substance, which is used for screening a predetermined regulatory substance by examining characteristics as a regulatory substance that regulates the ubiquitination pathway by controlling transfer from) to the ubiquitin-binding enzyme (E2).
前記基板が、ハイドロゲルN−Hydroxysuccinimide、若しくは、アルデヒドで機能化されてある請求項3に記載のユビキチン化経路調節物質のスクリーニング方法。The method for screening a ubiquitination pathway regulator according to claim 3, wherein the substrate is functionalized with hydrogel N-hydroxysuccinimide or aldehyde. 前記ビオチン化標識ユビキチンを1〜20μM添加する請求項3又は4に記載のユビキチン化経路調節物質のスクリーニング方法。The method for screening a ubiquitination pathway regulator according to claim 3 or 4, wherein 1 to 20 µM of the biotinylated labeled ubiquitin is added. 前記ユビキチン活性化酵素(E1)を2.5〜250nM添加する請求項3〜5のいずれかに記載のユビキチン化経路調節物質のスクリーニング方法。The method for screening a ubiquitination pathway regulator according to any one of claims 3 to 5, wherein 2.5 to 250 nM of the ubiquitin activating enzyme (E1) is added. 前記洗浄工程をSDSの存在下で行う請求項3〜6のいずれかに記載のユビキチン化経路調節物質のスクリーニング方法。The screening method for a ubiquitination pathway regulator according to any one of claims 3 to 6, wherein the washing step is performed in the presence of SDS. 前記タンパク質のプリント工程の後、前記接触工程を施す前の基板に、ブロッキング剤を添加するブロッキング工程を施し、前記ブロッキング剤が10〜50mMのDTTを含有する請求項3〜7のいずれかに記載のユビキチン化経路調節物質のスクリーニング方法。The blocking process which adds a blocking agent is given to the board | substrate before giving the said contact process after the printing process of the said protein, The said blocking agent contains DTT of 10-50 mM in any one of Claims 3-7. Screening method for ubiquitination pathway regulators.
JP2004111361A 2004-04-05 2004-04-05 Ubiquitin-conjugating enzyme immobilized protein chip Expired - Fee Related JP4487056B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004111361A JP4487056B2 (en) 2004-04-05 2004-04-05 Ubiquitin-conjugating enzyme immobilized protein chip
PCT/JP2005/005402 WO2005097970A1 (en) 2004-04-05 2005-03-24 Protein chip having immobilized ubiquitin-conjugating enzymes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004111361A JP4487056B2 (en) 2004-04-05 2004-04-05 Ubiquitin-conjugating enzyme immobilized protein chip

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005287463A JP2005287463A (en) 2005-10-20
JP4487056B2 true JP4487056B2 (en) 2010-06-23

Family

ID=35125065

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004111361A Expired - Fee Related JP4487056B2 (en) 2004-04-05 2004-04-05 Ubiquitin-conjugating enzyme immobilized protein chip

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP4487056B2 (en)
WO (1) WO2005097970A1 (en)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3619936B2 (en) * 1996-03-19 2005-02-16 大塚製薬株式会社 Human gene
WO2002048324A1 (en) * 2000-12-13 2002-06-20 Bayer Aktiengesellschaft Regulation of human ubiquitin-conjugating enzyme e2

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005287463A (en) 2005-10-20
WO2005097970A1 (en) 2005-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10852305B2 (en) Molecules and methods for iterative polypeptide analysis and processing
Schena Protein microarrays
EP1853920B1 (en) Fluorescence polarization assays for acetyltransferase/deacetylase activity
Merkel et al. Functional protein microarrays: just how functional are they?
US20040142379A1 (en) Affinity fishing for ligands and proteins receptors
Kim et al. Surface plasmon resonance imaging analysis of protein–protein interactions using on-chip-expressed capture protein
JP2013511032A (en) Calibration reagents and their use
WO2011153464A2 (en) In situ oriented immobilization of proteins on a support
WO2009082417A2 (en) Immobilizing an entity in a desired orientation on a support material
Lue et al. Site-specific immobilization of biotinylated proteins for protein microarray analysis
KR100862318B1 (en) Array-based transglutaminase activity assay chip and transglutaminase activity assay method
JP3656159B2 (en) Screening method of protein having intermolecular interaction with ligand
JP4487056B2 (en) Ubiquitin-conjugating enzyme immobilized protein chip
CA2795919C (en) Reagents and methods for phosphorylation/dephosphorylation analyses
Hu et al. Chemical and Biochemical Strategies To Explore the Substrate Recognition of O‐GlcNAc‐Cycling Enzymes
Parker et al. Photocleavable peptide hydrogel arrays for MALDI-TOF analysis of kinase activity
Chavas et al. Unbiased Mass Spectrometry Elucidation of the Targets and Mechanisms of Activity-Based Probes: A Case Study involving Sulfonyl Fluorides
Pagnozzi et al. Stoichiometry and topology of the complex of the endogenous ATP synthase inhibitor protein IF1 with calmodulin
Højlys-Larsen et al. Probing protein phosphatase substrate binding: affinity pull-down of ILKAP phosphatase 2C with phosphopeptides
WO2006133476A2 (en) Enzyme array
Rivière et al. Kinetic and catalytic features of N-myristoyltransferases
Petach et al. Processing of photoaptamer microarrays
WO2005071099A1 (en) Enzyme chip and utilization thereof
WO2022187342A1 (en) Methods and compositions for detecting protein targets
JP2023087248A (en) Anti-OJ antibody detection reagent

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20061005

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091119

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100118

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100210

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100303

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130409

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130409

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130409

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130409

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140409

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees