JP4599928B2 - Peptide immobilization method - Google Patents

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Description

本発明は、リン酸化反応検出の解析系に用いられるペプチドアレイの製造方法に関する。より詳細には、低分子量化合物を架橋剤として用いることによりリン酸化シグナルを増大させ、非特異的な影響も低減することの可能なペプチドアレイの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a peptide array used in an analysis system for detecting phosphorylation reaction. More specifically, the present invention relates to a method for producing a peptide array capable of increasing a phosphorylation signal by using a low molecular weight compound as a cross-linking agent and reducing nonspecific effects.

近年、生体分子の相互作用解析、発現分子のプロファイリング、もしくは診断に用いるバイオアレイが注目を集めている。基板上に生体分子が固定化されることで操作が容易になり、場合によっては非常に多くの物質の相互作用を解析することができる。特に比較的分子量の小さなペプチドを基板上に固定化したペプチドアレイは、蛋白質のような変性の問題が比較的少なく、またコンビナトリアルケミストリーの側面が強いことから、近年酵素の基質探索や、あるいはインヒビターの探索などに広く用いられるようになってきている。
しかしながら、相互作用を観察する際に問題になるのが非特異的吸着による影響である。非特異的吸着とは、本来であれば相互作用しない分子へ対象物質が非特異的に吸着する場合のことを言う。その結果、擬陽性の判定を与えるため好ましくない。非特異的な吸着を抑制するために、デキストラン、ポリエチレングリコール(PEG)などの親水性高分子が表面に固定化されたバイオアレイが開発されている。これらの親水性高分子には生体分子の非特異的吸着を抑制する効果があることが知られている。
バイオセンサー表面に親水性高分子のゲルマトリックスを形成することで非特異的吸着を抑制したバイオセンサーが示されている。この方法ではゲルマトリックスに官能基が導入されており、その官能基を利用し共有結合によって生体分子を固定化している。具体的にはカルボキシメチルデキストランのカルボキシル基を水溶性カルボジイミド(EDC)とN−ヒドロキシスクシンイミド(NHS)で活性化し、形成したスクシンイミド基と生体分子を固定化することに成功している(非特許文献1)。
しかしながら、ゲルマトリックスの官能基を介して生体分子を固定した場合、生体分子のリン酸化反応を高感度に測定することは困難であった。
Anal.Biochem.198,268,1991
In recent years, bioarrays used for biomolecule interaction analysis, profiling of expressed molecules, or diagnosis have attracted attention. The operation is facilitated by immobilizing the biomolecule on the substrate, and in some cases, the interaction of a very large number of substances can be analyzed. In particular, peptide arrays in which peptides with relatively small molecular weights are immobilized on a substrate have relatively few problems of denaturation such as proteins, and have strong combinatorial chemistry aspects. It has come to be widely used for searching and the like.
However, it is the influence of nonspecific adsorption that becomes a problem when observing the interaction. Non-specific adsorption refers to a case where the target substance adsorbs non-specifically to molecules that do not interact with each other. As a result, a false positive determination is given, which is not preferable. In order to suppress non-specific adsorption, bioarrays in which hydrophilic polymers such as dextran and polyethylene glycol (PEG) are immobilized on the surface have been developed. These hydrophilic polymers are known to have an effect of suppressing nonspecific adsorption of biomolecules.
A biosensor in which non-specific adsorption is suppressed by forming a hydrophilic polymer gel matrix on the biosensor surface is shown. In this method, functional groups are introduced into the gel matrix, and biomolecules are immobilized by covalent bonds using the functional groups. Specifically, the carboxyl group of carboxymethyl dextran was activated with water-soluble carbodiimide (EDC) and N-hydroxysuccinimide (NHS), and the formed succinimide group and the biomolecule were successfully immobilized (Non-patent Document). 1).
However, when a biomolecule is immobilized through a functional group of the gel matrix, it is difficult to measure the phosphorylation reaction of the biomolecule with high sensitivity.
Anal. Biochem. 198, 268, 1991

本発明の課題は、生体分子の非特異的吸着を抑制して、なおかつ標的ペプチドに対するリン酸化シグナルを増大させるためのバイオアレイの製造方法を提供することにある。   The subject of this invention is providing the manufacturing method of the bioarray for suppressing the nonspecific adsorption | suction of a biomolecule, and also increasing the phosphorylation signal with respect to a target peptide.

本発明者らは鋭意検討した結果、以下に示すような手段により、上記課題を解決できることを見出し、本発明に到達した。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above problems can be solved by the following means, and have reached the present invention.

1. リン酸化反応を検出するためのペプチドアレイの製造方法であって、基板とペプチドのリン酸化されるアミノ酸の間の連結基の分子量が2,500以下であることを特徴とするペプチドアレイの製造方法。     1. A method for producing a peptide array for detecting a phosphorylation reaction, wherein the molecular weight of a linking group between the substrate and the amino acid to be phosphorylated of the peptide is 2,500 or less .

2. 連結基の分子量が1,500以下であることを特徴とする項1記載の方法。     2. Item 2. The method according to Item 1, wherein the linking group has a molecular weight of 1,500 or less.

3. 連結基の分子量が1,000以下であることを特徴とする項1又は2に記載の方法。     3. Item 3. The method according to Item 1 or 2, wherein the linking group has a molecular weight of 1,000 or less.

4. 連結基の分子量が500以下であることを特徴とする項1〜3のいずれかに記載の方法。     4). Item 4. The method according to any one of Items 1 to 3, wherein the linking group has a molecular weight of 500 or less.

5. チオール基を介してペプチドを固定化することを特徴とする項1〜4のいずれかに記載の方法。     5. Item 5. The method according to any one of Items 1 to 4, wherein the peptide is immobilized via a thiol group.

6. 一方にスクシンイミド基もしくはスルホン酸スクシンイミド基を有し、もう一方にマレイミド基を有するヘテロ二官能型の架橋剤を用いることを特徴とする項1〜5のいずれかに記載の方法。     6). Item 6. The method according to any one of Items 1 to 5, wherein a heterobifunctional crosslinking agent having a succinimide group or a sulfonic acid succinimide group on one side and a maleimide group on the other side is used.

7. 式(I)に示す化合物を架橋剤として用いることを特徴とする項6に記載の方法。     7). Item 7. The method according to Item 6, wherein the compound represented by formula (I) is used as a crosslinking agent.

Figure 0004599928
(式中、Rは水素原子またはSO3 -(1/nMn+)(Mn+はn価のカチオンを示す。nは1又は2を示す。)である)
8. アレイ表面が金であり、金と連結基が結合していることを特徴とする項1〜7のいずれかに記載の方法。
Figure 0004599928
(In the formula, R is a hydrogen atom or SO 3 (1 / nM n + ) (M n + represents an n-valent cation; n represents 1 or 2).
8). Item 8. The method according to any one of Items 1 to 7, wherein the array surface is gold, and the gold and the linking group are bonded to each other.

9. アレイの基板が透明基板であることを特徴とする項1〜8のいずれかに記載の方法。     9. Item 9. The method according to any one of Items 1 to 8, wherein the substrate of the array is a transparent substrate.

10. 2種類以上のペプチドが同一アレイ上に固定化されることを特徴とする項1〜9のいずれかに記載の方法。     10. Item 10. The method according to any one of Items 1 to 9, wherein two or more kinds of peptides are immobilized on the same array.

11. 固定化されるペプチドの少なくとも一方の末端がシステイン残基であることを特徴とする項1〜10のいずれかに記載の方法。     11. Item 11. The method according to any one of Items 1 to 10, wherein at least one terminal of the peptide to be immobilized is a cysteine residue.

12. アレイが表面プラズモン共鳴(SPR)解析に用いられることを特徴とする項1〜11のいずれかに記載の方法。     12 Item 12. The method according to any one of Items 1 to 11, wherein the array is used for surface plasmon resonance (SPR) analysis.

本発明における低分子化合物を架橋剤に用いることにより、固定化されたペプチドのリン酸化シグナルを向上させ、更に非特異的吸着をも抑制された精度のよいペプチドアレイを用いた測定系を得ることができる。   By using the low molecular weight compound in the present invention as a crosslinking agent, a phosphorylation signal of an immobilized peptide is improved, and a measurement system using a highly accurate peptide array in which nonspecific adsorption is also suppressed is obtained. Can do.

本発明における基板上のリン酸化ペプチドの検出方法としては、従来からよく知られているような放射性物質、蛍光性物質、化学発光性物質などの標識化合物を利用して行うことが可能である。しかしながら、表面プラズモン共鳴法(SPR)、楕円偏光法(以下、エリプソメトリと示す。)、和周波発生(以下、SFGと示す。)分光測定などの光学的検出方法を適用するのがより好ましい。なかでもSPRは位相差を求める必要がなく、反射光強度を求めるだけで、表面のnmオーダーの膜厚変化を求めることができるため特に好ましい。SPRイメージング法は広い範囲の観察が可能であり、アレイフォーマットでの物質相互作用観察が可能である点でより好ましい。   As a method for detecting a phosphorylated peptide on a substrate in the present invention, it is possible to use a labeling compound such as a radioactive substance, a fluorescent substance, a chemiluminescent substance and the like that are well known in the art. However, it is more preferable to apply an optical detection method such as surface plasmon resonance (SPR), elliptical polarization (hereinafter referred to as ellipsometry), sum frequency generation (hereinafter referred to as SFG) spectrometry or the like. Among these, SPR is particularly preferable because it is not necessary to obtain a phase difference, and a change in film thickness on the order of nm can be obtained only by obtaining a reflected light intensity. The SPR imaging method is more preferable in that a wide range of observation is possible and substance interaction observation in an array format is possible.

ペプチドのリン酸化は、プロテインキナーゼを有し得る供試試料とヌクレオシド三リン酸、例えばATPを本発明のアレイ上に適用して行うことができる。最適なリン酸化反応条件はプロテインキナーゼの種類に応じて変動するが、例えば、バッファー中にプロテインキナーゼを有し得る供試試料とヌクレオシド三リン酸を加え、10〜40℃程度の温度で、好ましくは30〜40℃の温度で、10分〜6時間程度、好ましくは30分〜1時間程度反応させることで、ペプチドをリン酸化することができる。必要に応じて、リン酸化の反応溶液には、cAMP、cGMP、Mg2+,Ca2+,リン脂質などのリン酸化を補助する物質を共存させるのがよい。リン酸化の検出に際しては、直接リンの取り込みを確認してもよいし、あるいはリン酸化アミノ酸を認識する抗体や、リン酸基に対して特異的な結合性を有する物質などを作用させることにより検出してもよい。 Phosphorylation of peptides can be performed by applying a test sample that may have protein kinases and a nucleoside triphosphate such as ATP onto the array of the present invention. Optimum phosphorylation reaction conditions vary depending on the type of protein kinase. For example, a test sample that can have protein kinase in a buffer and a nucleoside triphosphate are added, preferably at a temperature of about 10 to 40 ° C. Can be phosphorylated by reacting at a temperature of 30 to 40 ° C. for about 10 minutes to 6 hours, preferably about 30 minutes to 1 hour. If necessary, the phosphorylation reaction solution may contain a substance that assists phosphorylation, such as cAMP, cGMP, Mg 2+ , Ca 2+ , and phospholipid. In the detection of phosphorylation, the uptake of phosphorus may be confirmed directly, or it is detected by the action of an antibody that recognizes phosphorylated amino acids or a substance that has a specific binding property to a phosphate group. May be.

動態のプロファイリングの対象となるプロテインキナーゼとしては、蛋白質のチロシン、セリン、スレオニン、ヒスチジンなどのアミノ酸の側鎖をリン酸化する酵素が挙げられ、例えばcGMP依存性プロテインキナーゼファミリー、 cAMP依存性プロテインキナーゼ(PKA)ファミリー、ミオシン軽鎖キナーゼファミリー、プロテインキナーゼC(PKC)ファミリー、プロテインキナーゼD(PKD)ファミリー、プロテインキナーゼB(PKB)ファミリー、MAPキナーゼ(MAPK)カスケードに属するプロテインキナーゼファミリー、Srcチロシンキナーゼファミリー、及び受容体型チロシンキナーゼファミリーなどが例示できる。   Examples of protein kinases targeted for kinetic profiling include enzymes that phosphorylate side chains of amino acids such as tyrosine, serine, threonine, and histidine of proteins. For example, cGMP-dependent protein kinase family, cAMP-dependent protein kinase ( PKA) family, myosin light chain kinase family, protein kinase C (PKC) family, protein kinase D (PKD) family, protein kinase B (PKB) family, protein kinase family belonging to MAP kinase (MAPK) cascade, Src tyrosine kinase family And the receptor tyrosine kinase family.

本発明において、ペプチドはプロテインキナーゼの動態を網羅的にプロファイリングすることが目的であるので、1種類のペプチドは1種類のプロテインキナーゼによってのみリン酸化され、他のプロテインキナーゼによってはリン酸化されないのが好ましい。プロテインキナーゼの基質となるペプチド配列は公知であるか、公知の配列に基づき適宜選択することが可能である。本発明のアレイがその動態の把握を必要とする複数のプロテインキナーゼの種類に対応した種類のペプチドを固定化していれば、1枚のアレイで全てのプロテインキナーゼのプロファイリングをすることができ好ましい。もちろん1つのアレイに1種のみのプロテインキナーゼに対応するペプチドを固定化し、必要な数のアレイを使用してプロテインキナーゼのプロファイリングを行ってもよい。   In the present invention, a peptide is intended to comprehensively profile the dynamics of protein kinases, so that one type of peptide is phosphorylated only by one type of protein kinase and not by other protein kinases. preferable. Peptide sequences that serve as substrates for protein kinases are known or can be appropriately selected based on known sequences. If the array of the present invention immobilizes peptides of a type corresponding to a plurality of types of protein kinases whose kinetics need to be grasped, profiling of all protein kinases can be performed with one array, which is preferable. Of course, peptides corresponding to only one type of protein kinase may be immobilized on one array, and protein kinase profiling may be performed using the required number of arrays.

SFGは2次の非線形光学効果の一種であり、周波数の異なる2種類の入射光(周波数ω1 と周波数ω2)が媒質中で混合され、ω1+ω2、あるいはω1−ω2の光が発生する現象である。特にω1として可視光を用い、ω2として波長可変の赤外光を用いると赤外分光に類似した振動分光を行うことができる。この手法は表面選択性が良いため単分子膜レベルの分子の振動分光が可能であり、非常に敏感な表面解析方法として有用である。     SFG is a kind of second-order nonlinear optical effect, and is a phenomenon in which two types of incident light (frequency ω1 and frequency ω2) having different frequencies are mixed in a medium to generate light of ω1 + ω2 or ω1−ω2. In particular, when visible light is used as ω1 and wavelength-variable infrared light is used as ω2, vibrational spectroscopy similar to infrared spectroscopy can be performed. Since this method has good surface selectivity, vibrational spectroscopy of molecules at the monomolecular film level is possible, and it is useful as a very sensitive surface analysis method.

上述したように、特に好ましい1つの実施形態において、本発明はSPRを用いて種々のプロテインキナーゼ活性を網羅的に解析することが特に好ましい。SPRは金属に照射する偏光光束によってエバネッセント波が生じて表面ににじみだし、表面波である表面プラズモンを励起し、光のエネルギーを消費して反射光強度を低下させる。反射光強度が著しく低下する共鳴角は金属の表面に形成される層の厚みによって変化する。よって、金属の表面に調べられるべき物質あるいは物質の集合体を固定化し、サンプル中の物質あるいは物質の集合体との相互作用を共鳴角の変化、あるいはある角度での反射光強度の変化で検出可能である。したがって、SPRは蛍光物質、放射性物質などによるラベルが不要であり、しかもリアルタイム評価が可能な定量法として有用である。   As described above, in one particularly preferred embodiment, it is particularly preferred that the present invention comprehensively analyzes various protein kinase activities using SPR. In SPR, an evanescent wave is generated by a polarized light beam applied to a metal and oozes on the surface, excites surface plasmons which are surface waves, consumes light energy, and reduces reflected light intensity. The resonance angle at which the reflected light intensity is significantly reduced varies depending on the thickness of the layer formed on the metal surface. Therefore, the substance or group of substances to be examined is fixed on the surface of the metal, and the interaction with the substance or group of substances in the sample is detected by changing the resonance angle or the reflected light intensity at a certain angle. Is possible. Therefore, the SPR is useful as a quantitative method that does not require labeling with a fluorescent substance, a radioactive substance, etc., and that enables real-time evaluation.

このSPRを応用したSPRイメージング法は、広範囲に偏光光束を照射し、その反射像を解析することで、物質間の相互作用の様子を画像処理技術等を駆使することによりモニター化する方法であり、複数の物質を固定化したアレイをスクリーニングすることや、表面に吸着する物体のモルホロジーを高感度に観察することが可能である。   The SPR imaging method using this SPR is a method for monitoring the state of interaction between substances by irradiating a polarized light beam over a wide range and analyzing the reflected image by making full use of image processing technology or the like. It is possible to screen an array on which a plurality of substances are immobilized, and to observe the morphology of an object adsorbed on the surface with high sensitivity.

SPRイメージング法においては、反射像を解析するためにアレイに広範囲で偏光光束を照射し、かつ光束の照度を十分に確保するための手段が必要である。偏光光束の照度は明るいほどセンサーの感度が上昇してより好ましい。   In the SPR imaging method, in order to analyze the reflected image, a means for irradiating the array with a polarized light beam over a wide range and sufficiently ensuring the illuminance of the light beam is required. The brighter the illuminance of the polarized light flux, the more preferable is the sensitivity of the sensor.

光源の種類は特に限定されるものではないが、SPR共鳴角の変化が特に敏感になる近赤外光を含む光を用いるのが好ましい。具体的には、メタルハライドランプ、水銀ランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ、蛍光灯、白熱灯などの広範囲に光を照射することのできる白色光源を用いることができるが、なかでも得られる光の強度が十分に高く、光の電源装置が簡易で安価なハロゲンランプが特に好ましい。   The type of the light source is not particularly limited, but it is preferable to use light including near infrared light that makes the change in the SPR resonance angle particularly sensitive. Specifically, a white light source capable of irradiating light over a wide range such as a metal halide lamp, a mercury lamp, a xenon lamp, a halogen lamp, a fluorescent lamp, and an incandescent lamp can be used. A halogen lamp that is sufficiently high, has a simple light power supply and is inexpensive is particularly preferable.

通常の白色光源はフィラメント部に光の明暗ムラが生じる欠点がある。光源の光をそのまま照射すると、反射して得られる像に明暗ムラが生じ、スクリーニングやモルホロジー変化を評価するのが困難となる。したがって、アレイに均一に光を照射する手段として、光をピンホールに通してから平行光にする方法が好ましい。ピンホールを通す手段は、明るさの均一な光束を得る手段としては好ましいが、そのままピンホールに光を通すと照度が低下する欠点がある。そこで、十分な照度を確保する手段として、ピンホールと光源の間に凸レンズを設置し、集光してピンホールを通す方法を用いることが好ましい。   A normal white light source has a defect that light and dark unevenness occurs in the filament portion. If the light from the light source is irradiated as it is, light and dark unevenness occurs in the image obtained by reflection, and it becomes difficult to evaluate screening and morphological changes. Therefore, as a means for uniformly irradiating light to the array, a method of making the light into parallel light after passing through the pinhole is preferable. The means for passing a pinhole is preferable as a means for obtaining a light beam having a uniform brightness, but there is a drawback that the illuminance decreases when light is passed through the pinhole as it is. Therefore, as a means for ensuring sufficient illuminance, it is preferable to use a method in which a convex lens is installed between the pinhole and the light source, and condensed to pass through the pinhole.

白色光源は放射光であるため、集光する前に凸レンズを用いて平行光にする必要がある。凸レンズの焦点距離近傍に光源を設置することで、平行光を得ることができる。もう一枚凸レンズを設置し、そのレンズの焦点距離近傍にピンホールを設置することで集光した光をピンホールに通すことが可能である。ピンホール内で交差し、通過した光はカメラ用のCCTVレンズで平行光とするが、その際に得られる平行光束の断面面積は10〜1000mm2に調節するのが好ましい。この方法によって広範囲にわたるスクリーニングやモルホロジー観察が可能となる。 Since the white light source is radiated light, it needs to be converted into parallel light using a convex lens before condensing. Parallel light can be obtained by installing a light source near the focal length of the convex lens. By installing another convex lens and installing a pinhole in the vicinity of the focal length of the lens, it is possible to pass the condensed light through the pinhole. The light that intersects and passes through the pinhole is converted into parallel light by the CCTV lens for the camera. The cross-sectional area of the parallel light beam obtained at this time is preferably adjusted to 10 to 1000 mm 2 . This method enables a wide range of screening and morphological observation.

相互作用をモニターする際に、上記偏光光束は物質あるいは物質の集合体が固定化されている金属薄膜の反対面に照射される。上記偏光光束は物質もしくは物質の集合体が固定化されている金属薄膜の反対面に照射され、その反射光束が得られる。金属薄膜からの反射光束は近赤外波長の光干渉フィルターを通し、ある波長付近の光のみを透過させてからCCDカメラで撮影される。   When the interaction is monitored, the polarized light beam is applied to the opposite surface of the metal thin film on which the substance or the substance aggregate is fixed. The polarized light beam is applied to the opposite surface of the metal thin film on which the substance or substance aggregate is fixed, and the reflected light beam is obtained. The reflected light beam from the metal thin film passes through a near-infrared wavelength optical interference filter and transmits only light in the vicinity of a certain wavelength before being photographed by a CCD camera.

光干渉フィルターの中心波長は、SPRの感度が高い600〜1000nmが好ましい。光干渉フィルターの透過率が極大時の半分になる波長の波長幅を半値巾と呼ぶが、半値巾は小さい方が波長の分布がシャープとなり好ましく、具体的には半値巾100nm以下が好ましい。光干渉フィルターを通してCCDカメラで撮影された像はコンピュータに取り込まれ、ある部分の明るさの変化をリアルタイムで評価することや、画像処理により全体像の評価が可能である。こうして複数の物質を固定化したアレイをスクリーニングすることや、表面に吸着する物体のモルホロジーを高感度に観察することができる。   The center wavelength of the optical interference filter is preferably 600 to 1000 nm with high SPR sensitivity. The wavelength width of the wavelength at which the transmittance of the optical interference filter is half that at the maximum is called a half-value width, but the smaller the half-value width, the sharper the wavelength distribution is, and more specifically, the half-value width is preferably 100 nm or less. An image photographed by the CCD camera through the optical interference filter is taken into a computer, and a change in the brightness of a certain part can be evaluated in real time, and the whole image can be evaluated by image processing. Thus, it is possible to screen an array in which a plurality of substances are immobilized, and to observe the morphology of an object adsorbed on the surface with high sensitivity.

本発明において用いるSPR用のアレイは好ましくは透明な基板上に金属薄膜が形成された金属基板からなり、上記金属薄膜上に直接的もしくは間接的に、化学的もしくは物理的に、物質もしくは物質の集合体が固定化されているスライドが用いられる。基板の素材は特に限定されるものではないが、透明なものを用いるのが好ましい。具体的にはガラス、あるいはポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート、アクリルなどのプラスチック類が挙げられる。中でもガラスが特に好ましい。   The array for SPR used in the present invention preferably comprises a metal substrate having a metal thin film formed on a transparent substrate, directly or indirectly on the metal thin film, chemically or physically, a substance or a substance. A slide on which the assembly is fixed is used. The material of the substrate is not particularly limited, but it is preferable to use a transparent material. Specific examples include glass or plastics such as polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate, and acrylic. Of these, glass is particularly preferable.

基板の厚さは0.1〜20mm程度が好ましく1〜2mm程度がより好ましい。金属薄膜からの反射像を評価する目的を達成するために、SPR共鳴角はできるだけ小さい方が撮影される画像がひしゃげる恐れがなく解析がしやすい。したがって、透明基板あるいは透明基板とそれに接触するプリズムの屈折率nDは1.5以上であることが好ましい。 The thickness of the substrate is preferably about 0.1 to 20 mm, and more preferably about 1 to 2 mm. In order to achieve the object of evaluating the reflection image from the metal thin film, the SPR resonance angle is as small as possible, and there is no fear that the image to be photographed will be fuzzy, and the analysis is easy. Therefore, the refractive index n D of the transparent substrate or the transparent substrate and the prism in contact with the transparent substrate is preferably 1.5 or more.

金属薄膜を構成する金属としては、金、銀、銅、アルミニウム、白金等が挙げられ、これらを単独であるいは組み合わせて用いてもよいが、なかでも金を用いるのが特に好ましい。金属薄膜の形成方法は特に限定されるものではないが、公知の手法として例えば蒸着法、スパッタ法、イオンコーティング法などが挙げられる。なかでも蒸着による方法が好ましい。また、金属薄膜の厚みは10〜3000Å程度が好ましく、100〜600Å程度がより好ましい。   Examples of the metal constituting the metal thin film include gold, silver, copper, aluminum, platinum, and the like. These may be used alone or in combination, but it is particularly preferable to use gold. The method for forming the metal thin film is not particularly limited, and examples of the known method include a vapor deposition method, a sputtering method, and an ion coating method. Of these, the method by vapor deposition is preferred. The thickness of the metal thin film is preferably about 10 to 3000 mm, more preferably about 100 to 600 mm.

本発明の1つの特に好ましい具体例は、金属を蒸着した基板上にプロテインキナーゼの基質となるペプチドが少なくとも1種、好ましくは複数種のペプチドが固定化されてなるアレイを用い、且つ該アレイに細胞破砕液等のキナーゼを含有する溶液を作用させ、さらにリン酸化を検出するための物質を作用させてそれらの相互作用の様子を特にSPRないしはSPRイメージング法により検出することを特徴とする。本発明においてプロテインキナーゼの基質となるペプチドとは、該プロテインキナーゼによりリン酸化反応を受ける性質を有するペプチドをいうものである。ここで、リン酸化を検出するための物質としては特に限定されないが、例えばリン酸化されたアミノ酸を認識する抗体やキレート化合物が挙げることができる。キレート化合物としては、亜鉛、ガリウム、鉄などの金属の配位した種々の化合物が適用することができる。   One particularly preferred embodiment of the present invention uses an array in which at least one peptide, preferably a plurality of types of peptides, is immobilized on a metal-deposited substrate, and the array It is characterized in that a solution containing a kinase such as a cell lysate is allowed to act, and further, a substance for detecting phosphorylation is allowed to act to detect the state of the interaction, particularly by SPR or SPR imaging. In the present invention, the peptide serving as a substrate for protein kinase refers to a peptide having a property of undergoing phosphorylation by the protein kinase. Here, the substance for detecting phosphorylation is not particularly limited, and examples thereof include antibodies and chelate compounds that recognize phosphorylated amino acids. As the chelate compound, various compounds coordinated with metals such as zinc, gallium, and iron can be used.

ペプチドの長さは特に限定されないが、一般的には100アミノ酸残基以下のものが用いられる。好ましくは5〜60アミノ酸残基、より好ましくは10〜25アミノ酸残基程度からなるものが用いられる。ペプチドは公知の手法に基づく化学的な合成により得られたペプチドであってもよいし、あるいは遺伝子工学的な手法により生産されたペプチドを用いてもよい。また基板への脱着を容易にするために、上記ペプチドの片末端において、ビオチンや、チオール基を有するシステイン残基を付加させたものや、あるいはオリゴヒスチジン(His−tag)、グルタチオン−S−トランスフェラーゼ(GST)のような一般的によく用いられるタグを付加させたものを用いるのも有用である。   The length of the peptide is not particularly limited, but generally a peptide having 100 amino acid residues or less is used. Preferably, those consisting of 5 to 60 amino acid residues, more preferably about 10 to 25 amino acid residues are used. The peptide may be a peptide obtained by chemical synthesis based on a known technique, or may be a peptide produced by a genetic engineering technique. In addition, in order to facilitate the desorption to the substrate, biotin, a cysteine residue having a thiol group added to one end of the peptide, oligohistidine (His-tag), glutathione-S-transferase It is also useful to use a tag to which a commonly used tag such as (GST) is added.

上記ペプチドの金属薄膜への固定化の方法は、特に限定されるものではないが、金属薄膜表面に固定化しやすいような官能基を予め導入しておいて基質ペプチドを固定化処理するのがより好ましい。該官能基としては、アミノ基、メルカプト基、カルボキシル基、アルデヒド基などが挙げられるが、特にメルカプト基を利用するのが好ましい。これらの官能基を金属薄膜表面に導入するには、一般的に用いられているアルカンチオールの誘導体を用いるのが好ましい。   The method for immobilizing the peptide on the metal thin film is not particularly limited, but it is more preferable to immobilize the substrate peptide by introducing a functional group that can be easily immobilized on the surface of the metal thin film in advance. preferable. Examples of the functional group include an amino group, a mercapto group, a carboxyl group, and an aldehyde group, and it is particularly preferable to use a mercapto group. In order to introduce these functional groups onto the surface of the metal thin film, it is preferable to use a generally used derivative of alkanethiol.

その際に、J.M.BrockmanらによりJ.Am.Chem.Soc.第121巻、第8044〜8051頁(1999年)において報告されているような方法に基づいて、アルカンチオール層を介して固定化し、PEG(ポリエチレングリコール)によりバックグラウンドを修飾する方法を用いてもよい。また、非特異的な影響をより抑えるために、PEGの末端に上述のような官能基が導入された誘導体をアルカンチオールに結合させた後に、ペプチドを固定化することも、スペーサー効果を奏する点で有用である。   At that time, J.H. M.M. See by Brockman et al. Am. Chem. Soc. Based on the method reported in Volume 121, pages 8044-8051 (1999), a method of immobilizing via an alkanethiol layer and modifying the background with PEG (polyethylene glycol) may be used. Good. In addition, in order to further suppress non-specific effects, it is also possible to immobilize a peptide after binding a derivative in which a functional group as described above is introduced to the end of PEG to alkanethiol, which also has a spacer effect. It is useful in.

固定化されるペプチドに関しては、1種類のみであってもよいし、2種類以上であってもよい。ここで、ペプチドとは一般的に用いられる意味のものを指し、アミノ酸が2個以上ペプチド結合により連結されたものである。分析する目的に応じて、アミノ酸残基のうち1乃至数残基において化学的な修飾を加えられたアミノ酸が含まれていてもよい。また特に限定されるものではないが、特定の酵素に対して基質としての機能を有しているペプチドを少なくとも1種は含むことが好ましい。   Regarding the peptide to be immobilized, there may be only one type, or two or more types. Here, the peptide refers to a generally used meaning, and two or more amino acids are linked by peptide bonds. Depending on the purpose of analysis, amino acids in which one or several residues among the amino acid residues are chemically modified may be included. Further, although not particularly limited, it is preferable that at least one peptide having a function as a substrate for a specific enzyme is included.

ここで、アレイに固定化されるペプチドは、システイン残基を有し、該システイン残基のSH基を介して基板に連結される。システイン残基は固定化されるペプチドが本来の機能を奏するために必要なアミノ酸配列として必須な残基として存在している場合であっても、あるいはペプチドが本来の機能を奏するために必要なアミノ酸配列に対してさらに付加された場合であっても、リン酸化を妨げないものであればよい。固定化されるペプチドにおけるシステイン残基の存在位置は特に限定されないが、好ましくは少なくとも一方の末端に、より好ましくは一方の末端(N末端又はC末端)のみに付加されてなる方がよい。一方の末端にシステイン残基を付加させる場合、システイン残基のみを付加してもよい。   Here, the peptide immobilized on the array has a cysteine residue and is linked to the substrate via the SH group of the cysteine residue. The cysteine residue is an amino acid necessary for the peptide to be immobilized to have its original function, even if it exists as an essential residue as an amino acid sequence necessary for the peptide to function. Even when it is further added to the sequence, it may be anything that does not prevent phosphorylation. The position of the cysteine residue in the peptide to be immobilized is not particularly limited, but it is preferably added to at least one terminal, more preferably only one terminal (N terminal or C terminal). When a cysteine residue is added to one end, only a cysteine residue may be added.

本発明においては、ペプチドと基板をつなぐ連結基の分子量が2,500以下であることを特徴とする。連結基の分子量は、好ましくは1,500以下、更に好ましくは1000以下である。連結基の構造は特に限定されるものではないが、チオール基を介して固定化する場合には、スクシンイミド(NHS)基もしくはスルホン酸スクシンイミド基とマレイミド(MAL)基を有するヘテロ二官能型架橋剤を用いるのが好ましい。   In the present invention, the molecular weight of the linking group that connects the peptide and the substrate is 2,500 or less. The molecular weight of the linking group is preferably 1,500 or less, more preferably 1000 or less. The structure of the linking group is not particularly limited, but in the case of immobilization via a thiol group, a heterobifunctional crosslinking agent having a succinimide (NHS) group or a sulfonic acid succinimide group and a maleimide (MAL) group Is preferably used.

NHS基もしくはスルホン酸スクシンイミド基とMAL基を有するヘテロ二官能型架橋剤としては、具体的には式(I)に示すような化合物が挙げられるが、特に限定はされない。RがHである式(I)に示す化合物Succinimidyl 4−[N−maleimidomethyl]cyclohexane−1−carboxylate(以下、SMCCと示す。)もしくはRがSO3 -(1/nMn+)で(M,nは前記に定義されるとおりである)ある式(II)に示す化合物Sulfosuccinimidyl 4−[N−maleimidomethyl]cyclohexane−1−carboxylate(以下、SSMCCと示す。)を架橋剤として用いることを特徴としている。なお、式(I)もしくは式(II)に示す化合物と完全に同一構造のものだけではなく、その機能を損なわない範囲でアナログ化された化合物をも包含する。また、本発明においてはSMCC及びSSMCCのいずれも適用することが可能であるが、水に対する溶解性の点からは、緩衝液のような水系で反応させる場合においてはSSMCCを用いる方がより好ましい。 Specific examples of the heterobifunctional crosslinking agent having an NHS group or a sulfonic acid succinimide group and a MAL group include compounds represented by the formula (I), but are not particularly limited. A compound succinimidyl 4- [N-maleimidomethyl] cyclohexane-1-carboxylate (hereinafter referred to as SMCC) represented by the formula (I) wherein R is H or R is SO 3 (1 / nM n + ) (M, n Is as defined above) and is characterized by using a compound Succinosuccinimidyl 4- [N-maleimidemethyl] cyclohexane-1-carboxylate (hereinafter referred to as SSMCC) as a crosslinking agent. In addition, it includes not only compounds having the same structure as the compound represented by formula (I) or formula (II) but also analogized compounds as long as their functions are not impaired. In the present invention, both SMCC and SSMCC can be applied. However, from the viewpoint of solubility in water, it is more preferable to use SSMCC when the reaction is carried out in an aqueous system such as a buffer solution.

Figure 0004599928
(式中、Rは水素原子またはSO3 -(1/nMn+)(Mn+はn価のカチオンを示す。nは1又は2を示す。)である)
1/nMは、H,Na,K,Li,Cs等のアルカリ金属(n=1)、NH4,N(Me)4等のC1〜C4のアルキル基で置換されていてもよい四級アンモニウム(n=1)、1/2Ca,1/2Mg,1/2Ba等のアルカリ金属(n=2)等が挙げられ、好ましくはアルカリ金属、より好ましくはNaである。
Figure 0004599928
(In the formula, R is a hydrogen atom or SO 3 (1 / nM n + ) (M n + represents an n-valent cation; n represents 1 or 2).
1 / nM may be substituted with an alkali metal (n = 1) such as H, Na, K, Li, or Cs, or a C 1 to C 4 alkyl group such as NH 4 or N (Me) 4. Alkali metals (n = 2) such as quaternary ammonium (n = 1), 1 / 2Ca, 1 / 2Mg, 1 / 2Ba and the like can be mentioned, and alkali metals are preferable, and Na is more preferable.

上述したような式(I)の架橋剤を適用することにより、特に高分子量の架橋剤と比べて、ペプチドのアレイへの固定化効率が格段に高くなるためリン酸化シグナルがより鮮明になるという効果を奏するものである。また、非特異的な影響に関してもほとんど問題とならず、いわゆるS/N比を大きくすることができる。   By applying the cross-linking agent of the formula (I) as described above, the phosphorylation signal becomes clearer because the immobilization efficiency of the peptide on the array is significantly higher than that of the high-molecular-weight cross-linking agent. There is an effect. Moreover, there is almost no problem with non-specific effects, and the so-called S / N ratio can be increased.

上述したようなSMCCもしくはSSMCCをアレイ上に導入させてマレイミド表面を形成させるためには、SMCCにおけるもう一方の端に有するスクシンイミド基あるいはSSMCCにおけるもう一方の端に有するスルホン酸スクシンイミド基と反応性を有する官能基、具体的にはアミノ基を予めアレイ上に導入させておく必要がある。アレイ上にアミノ基を導入する手段は特に限定されるものではない。基板表面に分子を整列させる自己組織化表面の手法、反応試薬を用いて導入する方法、官能基を有する物質をアレイ上にコーティングする手段などが挙げられる。また、表面に導入しておいた官能基を起点として、架橋剤を用いてアミノ基を導入する手段なども含まれる。   In order to form a maleimide surface by introducing SMCC or SSMCC as described above onto the array, the reactivity with the succinimide group at the other end of SMCC or the sulfonic acid succinimide group at the other end of SSMCC It is necessary to introduce a functional group, specifically an amino group, onto the array in advance. The means for introducing an amino group onto the array is not particularly limited. Examples include a self-assembled surface method for aligning molecules on the substrate surface, a method of introducing using a reaction reagent, and a means for coating a substance having a functional group on the array. Also included are means for introducing an amino group using a cross-linking agent starting from the functional group introduced on the surface.

ラベルフリーな光学的検出方法においては、どのような物質がアレイ上に吸着してもシグナルとして検出される。すなわち、測定対象ではない物質が非特異的に吸着するのと、特異的な吸着を区別することが難しい。よって、よりシビアに非特異的な吸着を抑制する手段が求められるため、本発明の方法は非常に効果的である。   In the label-free optical detection method, any substance adsorbed on the array is detected as a signal. That is, it is difficult to distinguish nonspecific adsorption of a substance that is not a measurement target from specific adsorption. Therefore, since a means for suppressing non-specific adsorption more severely is required, the method of the present invention is very effective.

ELISA法やラベル物質を用いる相互作用解析方法においてはブロッキング方法として牛血清アルブミンやカゼインなどによる物理吸着が一般的に選択されている。物理吸着の方法は容易ではあるが、安定しておらず、経時的にアレイ表面から脱離する場合がある。上記の光学的検出方法にはブロッキング剤の脱離さえも検出するため、共有結合によるブロッキングを行うことが好ましい。特に未反応のマレイミド基表面をブロッキングする場合は、チオール基を有する化合物を用いるのが好ましく、特にPEG(ポリエチレングリコール)の誘導体が好適に用いられる。   In an ELISA method or an interaction analysis method using a label substance, physical adsorption by bovine serum albumin or casein is generally selected as a blocking method. Although the physical adsorption method is easy, it is not stable and may desorb from the array surface over time. In the above optical detection method, it is preferable to perform blocking by covalent bond in order to detect even the elimination of the blocking agent. In particular, when blocking the surface of the unreacted maleimide group, a compound having a thiol group is preferably used, and a PEG (polyethylene glycol) derivative is particularly preferably used.

SPR、SFG、LPR、エリプソメトリにおいては、金属基板が使用される。本発明において、基板の素材は、酸・アルカリ・有機溶媒などに非常に安定な金が好ましい。実際、金は上記光学的検出方法で多用される物質である。また、金を支持する物質は透明である方が好ましく、透明なガラスであるとより好ましい。透明なガラスは容易に入手できるだけでなく、SPRやLPRの測定に極めて適しているからである。   In SPR, SFG, LPR, and ellipsometry, a metal substrate is used. In the present invention, the material of the substrate is preferably gold which is very stable in acid, alkali, organic solvent and the like. In fact, gold is a material frequently used in the above optical detection method. Further, the material supporting gold is preferably transparent, and more preferably transparent glass. This is because transparent glass is not only easily available, but also very suitable for measuring SPR and LPR.

以下に実施例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例に特に限定されるものではない。
[実施例1]
(ペプチド固定化)
末端官能基がチオール基である4armPEG(日本油脂製SUNBRIGHT PTE−100SH)を1mMの濃度で7mlのエタノール:水=6:1の混合溶液に溶解させた。4armPEGの分子量は10000であり、中心からほぼ同等の長さのPEG鎖が4つ存在する分子であり親水性が非常に高い。また、PEGの4つの末端はすべてチオール基であり、特に金に対する金属結合性を示す。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not particularly limited to the examples.
[Example 1]
(Peptide immobilization)
4 armPEG (SUNBRIGHT PTE-100SH manufactured by NOF Corporation) whose terminal functional group is a thiol group was dissolved in a mixed solution of 7 ml of ethanol: water = 6: 1 at a concentration of 1 mM. The molecular weight of 4armPEG is 10,000, which is a molecule in which four PEG chains having almost the same length from the center are present, and is very hydrophilic. In addition, all four ends of PEG are thiol groups, and particularly exhibit metal binding properties to gold.

18mm四方、2mm厚のSF15ガラススライドにクロムを3nm蒸着し、金を45nm蒸着した金蒸着スライドを、上記4armPEGチオール溶液に3時間浸漬させ、金基板全体に4armPEGチオールを結合させた。   A gold-deposited slide in which 3 nm of chromium was vapor-deposited on an SF15 glass slide of 18 mm square and 2 mm thickness and gold was vapor-deposited at 45 nm was immersed in the 4 armPEG thiol solution for 3 hours to bond 4 armPEG thiol to the entire gold substrate.

このスライドの上にフォトマスクを載せ、500W超高圧水銀ランプ(ウシオ電機製)で2時間照射し、UV照射部の4armPEGチオールを除去した。フォトマスクは500μm四方の正方形の穴が96個有し(8個×12個のパターンからなる。)、穴の中心間のピッチは1mmに設計されている。フォトマスクの穴があいている部分はUV光が透過し、スライドに照射されてパターン化される。照射されなかった部分は4armPEGが残り、アレイのバックグラウンド(Background)部分としてレファレンス部として機能する。   A photomask was placed on the slide and irradiated with a 500 W ultra-high pressure mercury lamp (manufactured by USHIO) for 2 hours to remove 4 armPEG thiol in the UV irradiation part. The photomask has 96 square holes of 500 μm square (consisting of 8 × 12 patterns), and the pitch between the hole centers is designed to be 1 mm. The portion of the photomask with a hole is transparent to UV light and is irradiated onto the slide for patterning. 4armPEG remains in the unirradiated portion, and functions as a reference portion as a background portion of the array.

8−Amino−1−Octanethiol, Hydrochrolide(8−AOT,同仁化学研究所製)の1mMエタノール溶液に1時間浸漬し、UV照射部に8−AOTの自己組織化表面を形成させた。SSMCC(ピアス製)をリン酸緩衝液(20mM リン酸、150mM NaCl;pH7.2)に0.4mg/mlで溶解し、金表面の8−AOTに15分間反応させた。8−AOTのアミノ基とSSMCCのNHS基が反応し、未反応のMAL基を表面に導入することができた。   It was immersed in a 1 mM ethanol solution of 8-Amino-1-Octanethiol, Hydrochloride (8-AOT, manufactured by Dojindo Laboratories) for 1 hour to form a self-organized surface of 8-AOT on the UV irradiation part. SSMCC (Pierce) was dissolved in phosphate buffer (20 mM phosphate, 150 mM NaCl; pH 7.2) at 0.4 mg / ml and reacted with 8-AOT on the gold surface for 15 minutes. The amino group of 8-AOT and the NHS group of SSMCC reacted to introduce an unreacted MAL group on the surface.

上記のようにして得られた表面に、図1下部に示したように、プロテインキナーゼAの基質となるアミノ酸配列からなるペプチド(PKA)、プロテインキナーゼA基質のネガティブコントロール(nPKA;セリン残基がアラニン残基に置換)、プロテインキナーゼA基質のポジティブコントロール(pPKA;セリン残基がリン酸化)、cSrcキナーゼの基質となるアミノ酸配列からなるペプチド(cSrc)を、いずれもリン酸緩衝液(20mMリン酸、150mM NaCl;pH7.2)に1mg/mlで溶解して、MultiSPRinterスポッター(東洋紡績製)を用いて10nlずつスポッティングを行った。その後、ウェットな環境下で室温、16時間静置させて固定化反応を行った。アレイの表面に形成させたマレイミド基と基質ペプチド末端のシステイン残基が有するチオール基とが反応し、基質ペプチドを共有結合的に表面に固定化することができる。
(未反応マレイミド基のブロッキング)
基質ペプチドを固定化した表面をリン酸緩衝液で洗浄した後、未反応のマレイミド基をブロッキングするために、片末端の官能基がチオール基、もう一方の官能基がメトキシ基であるPEGチオール(日本油脂製SUNBRIGHT MEH−50H)を1mM濃度になるようにリン酸緩衝液(20mMリン酸、150mM NaCl;pH7.2)に溶解して、250μlをアレイ上に注出し、室温で1時間反応させた。ここで用いたPEGチオールの分子量は5,000である。
(SPR解析によるPKAリン酸化の検出)
上記のようにブロッキングを行ったアレイを用いてPKAによるリン酸化を行った。PKA溶液400μlをアレイ上にドロップして、30℃、4時間反応を行った。PKA溶液の組成は、PKA触媒サブユニット(プロメガ製)1μl、50mMトリス−塩酸緩衝液(pH7.4)375μl、1M塩化マグネシウム溶液20μl、10mM ATP4μlとした。その後、PBS及び水で3回ずつアレイの洗浄を行い、アレイ表面を乾燥した後、SPRイメージング機器(MultiSPRinter:東洋紡績製)にセットし、ランニングバッファーとして50mMトリス−塩酸緩衝液(pH7.4)を100μl/minの速度でフローセル内に流した。SPRからのシグナルが安定したのを確認した後に、リン酸化セリン抗体PSR−45(シグマ製)をSPR装置内のセルへ注入して作用させた。抗体は上記のランニングバッファーで4000倍、2000倍、1000倍希釈した溶液を用いて希釈倍率の高いものから順に作用させた。シグナル上昇がプラトー状態になった時点で再度ランニングバッファーを送液して洗浄を行った。その際のSPRシグナルの変化を観察した。シグナル変化の観察は、各基質のスポット部位に加え、Backgroundにおいても実施した。
(観察の結果と考察)
SPRシグナル変化をグラフ化したセンサグラムの結果を図1に示した。センサグラムはスポットごとにおけるシグナルの平均値をプロットしている。Backgroundについては、基質ペプチドのスポット部分以外の任意に選択した箇所を測定ポイントとして得たシグナルの平均値をプロットしている。ポジティブコントロールに対しては非常に強い抗体結合シグナルの上昇を確認されており、PKA基質においてもある程度の結合シグナルの上昇を認めることができる。一方、ネガティブコントロール、cSrc基質、ブランク及びBackgroundに関してはほとんどシグナル変化を認めることができない。したがって、この方法により、非常に特異的にPKA基質のリン酸化を検出することができている。
[比較例1]
金表面に8−AOTを導入した後、SSMCCの替わりに、分子量3400の末端にスクシンイミド(NHS)基とマレイミド(MAL)基を有するヘテロ二官能型ポリエチレングリコール(NHS−PEG−MAL,Nektar社製)を作用させる点を除き、全て実施例1と同様にして検討した。NHS−PEG−MALはリン酸緩衝液(20mM リン酸、150mM NaCl;pH7.2)に10mg/mlで溶解し、金表面の8−AOTに2時間反応させた。結果を図2に示す。
On the surface obtained as described above, as shown in the lower part of FIG. 1, a peptide (PKA) consisting of an amino acid sequence serving as a substrate for protein kinase A, a negative control (nPKA; serine residue of protein kinase A substrate) Alanine residue), protein kinase A substrate positive control (pPKA; serine residue phosphorylated), cSrc kinase substrate peptide (cSrc) consisting of phosphate buffer (20 mM phosphate) Acid, 150 mM NaCl; pH 7.2) was dissolved at 1 mg / ml, and spotted 10 nl at a time using a MultiSPRinter spotter (manufactured by Toyobo). Then, the immobilization reaction was carried out by allowing to stand at room temperature for 16 hours in a wet environment. The maleimide group formed on the surface of the array reacts with the thiol group possessed by the cysteine residue at the terminal of the substrate peptide, so that the substrate peptide can be covalently immobilized on the surface.
(Blocking of unreacted maleimide groups)
After washing the substrate peptide-immobilized surface with a phosphate buffer, in order to block unreacted maleimide groups, PEG thiol (wherein one functional group is a thiol group and the other functional group is a methoxy group) NOF SUNBRIGHT MEH- 50H) is dissolved in a phosphate buffer solution (20 mM phosphate, 150 mM NaCl; pH 7.2) to a concentration of 1 mM, 250 μl is poured onto the array, and allowed to react at room temperature for 1 hour. It was. The molecular weight of PEG thiol used here is 5,000.
(Detection of PKA phosphorylation by SPR analysis)
Phosphorylation by PKA was performed using the array that had been blocked as described above. 400 μl of PKA solution was dropped on the array and reacted at 30 ° C. for 4 hours. The composition of the PKA solution was 1 μl of PKA catalyst subunit (manufactured by Promega), 375 μl of 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.4), 20 μl of 1M magnesium chloride solution, and 4 μl of 10 mM ATP. Thereafter, the array was washed three times with PBS and water, and the surface of the array was dried. Then, the array was set in an SPR imaging device (MultiSPRinter: manufactured by Toyobo), and 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.4) was used as a running buffer. Was flowed into the flow cell at a rate of 100 μl / min. After confirming that the signal from SPR was stabilized, phosphorylated serine antibody PSR-45 (manufactured by Sigma) was injected into the cell in the SPR device to act. The antibodies were allowed to act in order from the one with the highest dilution ratio using solutions diluted 4000 times, 2000 times and 1000 times with the above running buffer. When the signal rise reached a plateau state, the running buffer was fed again for washing. The change of the SPR signal at that time was observed. In addition to the spot site of each substrate, the signal change was also observed in the background.
(Observation results and discussion)
The result of the sensorgram which graphed the SPR signal change is shown in FIG. The sensorgram plots the average value of the signal for each spot. For Background, the average value of signals obtained by using arbitrarily selected locations other than the spot portion of the substrate peptide as a measurement point is plotted. A very strong increase in antibody binding signal was confirmed with respect to the positive control, and a certain level of increase in binding signal was also observed in the PKA substrate. On the other hand, almost no signal change is observed for the negative control, cSrc substrate, blank, and background. Therefore, by this method, phosphorylation of the PKA substrate can be detected very specifically.
[Comparative Example 1]
After introducing 8-AOT on the gold surface, instead of SSMCC, a heterobifunctional polyethylene glycol having a succinimide (NHS) group and a maleimide (MAL) group at the end with a molecular weight of 3400 (NHS-PEG-MAL, manufactured by Nektar) Except for the point of acting), all were examined in the same manner as in Example 1. NHS-PEG-MAL was dissolved in phosphate buffer (20 mM phosphate, 150 mM NaCl; pH 7.2) at 10 mg / ml and reacted with 8-AOT on the gold surface for 2 hours. The results are shown in FIG.

この場合は、全体的に結合シグナル自体が弱くなっている。更にPKA基質以外においても非特異的なシグナルが確認されており、特異性の点でも好ましくない結果である。   In this case, the binding signal itself is weak as a whole. Furthermore, non-specific signals have been confirmed in addition to PKA substrates, which is an undesirable result in terms of specificity.

本発明の方法により、ペプチドアレイにおけるリン酸化シグナルを増幅させることができつつ、非特異的吸着に関しては抑制することができ、より正確な測定が可能となる。また処理方法も非常に容易であり、産業界に大きく寄与することが期待される。   By the method of the present invention, it is possible to amplify the phosphorylation signal in the peptide array, while suppressing non-specific adsorption, and more accurate measurement is possible. The processing method is also very easy, and is expected to contribute greatly to the industry.

実施例1におけるSPR解析の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the SPR analysis in Example 1. 比較例1におけるSPR解析の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the SPR analysis in the comparative example 1.

Claims (6)

表面プラズモン共鳴(SPR)解析によって抗体結合シグナルを検出することによりアレイに固定されたペプチドのリン酸化反応検出するための、アレイ表面が金であるペプチドアレイの製造方法であって、
(A)少なくとも一方の末端がシステイン残基であり、かつアミノ酸残基数が5〜25のペプチドを用いること
(B)基板とペプチドのリン酸化されるアミノ酸の間の連結基の分子量が500以下であること、及び
(C)一方にスクシンイミド基もしくはスルホン酸スクシンイミド基を有し、もう一方にマレイミド基を有するヘテロ二官能型の架橋剤を用いることによりペプチドが(A)のシステイン残基のチオール基を介してアレイに固定されていること
を特徴とするペプチドアレイの製造方法。
Surface Plasmon Resonance (SPR) for the detection of phosphorylation of a peptide fixed on the array by detecting antibodies binding signal by the analysis, a process for the preparation of peptide arrays array surface is gold,
(A) using a peptide having at least one terminal cysteine residue and 5 to 25 amino acid residues ;
(B) the molecular weight of the linking group between the substrate and the amino acid to be phosphorylated of the peptide is 500 or less ; and
(C) By using a heterobifunctional crosslinking agent having a succinimide group or a sulfonic acid succinimide group on one side and a maleimide group on the other side, the peptide is arrayed via the thiol group of the cysteine residue of (A). A method for producing a peptide array, characterized in that the peptide array is immobilized .
式(I)に示す化合物を架橋剤として用いることを特徴とする請求項に記載の方法。
Figure 0004599928
(式中、Rは水素原子またはSO3 -(1/nMn+)(Mn+はn価のカチオンを示す。nは1又は2を示す。)である)
The method according to claim 1 , wherein the compound represented by the formula (I) is used as a crosslinking agent.
Figure 0004599928
(In the formula, R is a hydrogen atom or SO 3 (1 / nM n + ) (M n + represents an n-valent cation; n represents 1 or 2).
アレイの基板が透明基板であることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。 The method according to claim 1 or 2 , wherein the substrate of the array is a transparent substrate. 2種類以上のペプチドが同一アレイ上に固定化されることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 3, two or more peptides, characterized in that it is immobilized on the same array. 表面プラズモン共鳴(SPR)解析によって抗体結合シグナルを検出することによりアレイに固定されたペプチドのリン酸化反応検出するための、アレイ表面が金であり、かつ表面プラズモン共鳴(SPR)解析によって抗体結合シグナルを検出することにより、ペプチドのリン酸化反応を検出するためのペプチドアレイであって、
(イ)ペプチドの少なくとも一方の末端がシステイン残基であり、かつアミノ酸残基数が5〜25であること
(ロ)基板とペプチドのリン酸化されるアミノ酸の間の連結基の分子量が500以下であること、及び
(ハ)一方にスクシンイミド基もしくはスルホン酸スクシンイミド基を有し、もう一方にマレイミド基を有するヘテロ二官能型の架橋剤を用いることによりペプチドが(A)のシステイン残基のチオール基を介してアレイに固定されていること
を特徴とするペプチドアレイ。
Surface Plasmon Resonance (SPR) for the detection of phosphorylation of immobilized peptide array by detecting antibodies binding signal by analyzing a gold array surface, and antibody binding by surface plasmon resonance (SPR) analysis A peptide array for detecting a phosphorylation reaction of a peptide by detecting a signal ,
(A) At least one terminal of the peptide is a cysteine residue and the number of amino acid residues is 5 to 25 ,
(B) the molecular weight of the linking group between the substrate and the amino acid to be phosphorylated of the peptide is 500 or less ; and
(C) By using a heterobifunctional crosslinking agent having a succinimide group or a sulfonic acid succinimide group on one side and a maleimide group on the other side, the peptide is arrayed via the thiol group of the cysteine residue of (A). A peptide array characterized by being immobilized on .
表面プラズモン共鳴(SPR)解析によって抗体結合シグナルを検出することにより、ペプチドのリン酸化反応を検出するために使用される、請求項記載のペプチドアレイ。 The peptide array according to claim 5 , which is used for detecting a phosphorylation reaction of a peptide by detecting an antibody binding signal by surface plasmon resonance (SPR) analysis.
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