JP5540501B2 - Method for producing photoprotein - Google Patents
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Description
本発明は、発光蛋白質、その製造方法などに関する。 The present invention relates to a photoprotein, a method for producing the same, and the like.
生物発光に関与する蛋白質の一つに、カルシウム結合型発光蛋白質がある。この発光蛋白質は、Ca2+と特異的に結合し瞬間的に発光する。カルシウム結合型発光蛋白質は、発光のバックグランドが弱く、S/N比が高いため、レポーター蛋白質として有用である。また、カルシウム結合型発光蛋白質は、Ca2+に特異的に結合して発光するため、カルシウム濃度の定量に用いることができる。また、カルシウム結合型発光蛋白質は、生物発光共鳴エネルギー移動法(BRET:Bioluminescence Resonance Energy Transfer)に用いることが望まれている。このBRETは、発光反応により生じたエネルギーを蛍光有機化合物あるいは蛍光蛋白質へ移動させて蛍光物質を光らせる方法である。 One of the proteins involved in bioluminescence is a calcium-binding photoprotein. This photoprotein specifically binds to Ca 2+ and emits light instantaneously. A calcium-binding photoprotein is useful as a reporter protein because it has a weak luminescence background and a high S / N ratio. In addition, since the calcium-binding photoprotein specifically binds to Ca 2+ and emits light, it can be used for quantification of calcium concentration. Further, it is desired that the calcium-binding photoprotein is used in a bioluminescence resonance energy transfer (BRET) method. This BRET is a method in which energy generated by a luminescence reaction is transferred to a fluorescent organic compound or a fluorescent protein to cause the fluorescent material to shine.
カルシウム結合型発光蛋白質は、酸素添加機能をもつ蛋白質と発光基質であるルシフェリンのペルオキシドを含む複合体である。カルシウム結合型発光蛋白質において、酸素添加機能をもつ蛋白質はアポ蛋白質とよばれ、ルシフェリンのペルオキシドはセレンテラジンペルオキシド(2-hydroperoxycoelenterazine)である。このようなカルシウム結合型蛋白質としては、具体的には、イクオリン(aequorin)、クライティン−I(clytin−I)、クライティン−II(clytin−II)、マイトロコミン(mitrocomin)、及びオベリン(obelin)などの腔腸動物由来のものが知られている。これらのカルシウム結合型発光蛋白質の最大発光波長は、約460nm〜約480nmであり、その半値全幅(FWHM)は、約80nm〜90nmである。また、イクオリン、クライティン、及びマイトロコミンの中で、カルシウム濃度に対する感度が一番良い発光蛋白質は、イクオリンであり、マイトロコミン、クライティンの順にカルシウム濃度に対する感度が低くなると報告されている(非特許文献1)。 The calcium-binding photoprotein is a complex containing a protein having an oxygenation function and a peroxide of luciferin, which is a luminescent substrate. In the calcium-binding photoprotein, a protein having an oxygenation function is called apoprotein, and the luciferin peroxide is coelenterazine peroxide (2-hydroperoxycoelenterazine). Specific examples of such calcium-binding proteins include aequorin, clytin-I, clytin-II, mitrocomin, and obelin. The thing derived from coelenterate such as is known. The maximum emission wavelength of these calcium-binding photoproteins is about 460 nm to about 480 nm, and the full width at half maximum (FWHM) is about 80 nm to 90 nm. Among aequorin, clytin, and mitrocomin, the photoprotein having the best sensitivity to calcium concentration is aequorin, and it has been reported that the sensitivity to calcium concentration decreases in the order of mitrocomin and clytin (Non-patent Document). 1).
マイトロコミン(ハリスタリン(Halistaurin)ともいう)は、1963年に下村らにより、発光クラゲ(Mitrocoma cellularia(正式には、Halistaura mitrocoma))から単離された(非特許文献2)。マイトロコミンのアポ蛋白質であるアポマイトロコミンは、6つのシステイン残基と、Ca2+を結合するEF−handドメインと、C末端チロシン残基とを含む。そして、アポマイトロコミンのcDNAとしては、GenBank Accession No L31623が知られている(塩基配列を配列番号:7に、アミノ酸配列を配列番号:8に示す)。アポマイトロコミンのアミノ酸配列は、アポイクオリン又はアポクライティンなどの他のカルシウム結合型発光蛋白質のアポ蛋白質のアミノ酸配列との同一性が高い(非特許文献3)。また、大腸菌(E.coli)で発現させたアポマイトロコミンから調製したマイトロコミンの発光スペクトルが、イクオリンの発光スペクトルと同じであること、その最大発光波長が470nmであることが報告されている(非特許文献3)。 Maitrocomin (also referred to as Halistaurin) was isolated in 1963 from Shimomura et al. (Mitrocoma cellularia (formally Halistaura microcoma)) (Non-patent Document 2). Apomitrocomin, the apoprotein of Mytrocomin, contains 6 cysteine residues, an EF-hand domain that binds Ca 2+ , and a C-terminal tyrosine residue. GenBank Accession No L31623 is known as an apomytrocomin cDNA (base sequence is shown in SEQ ID NO: 7 and amino acid sequence is shown in SEQ ID NO: 8). The amino acid sequence of apomaitrocomin is highly identical to the amino acid sequence of the apoprotein of other calcium-binding photoproteins such as apoaequorin or apocritin (Non-patent Document 3). Further, it has been reported that the emission spectrum of mitrocomin prepared from apomytrocomin expressed in E. coli is the same as the emission spectrum of aequorin, and the maximum emission wavelength is 470 nm ( Non-patent document 3).
ここで、カルシウム結合型発光蛋白質のうち、イクオリン、オベリン、及びクライティンについては、遺伝子組換えの手法を用いて、宿主大腸菌にて、組換えアポイクオリン、組換えアポオベリン、又は組換えアポクライティンを発現し、その組換えアポ蛋白質を精製する方法が報告されている。しかしながら、組換えアポマイトロコミンの精製方法および精製組換えマイトロコミン調製方法についての報告は、現在までない。 Here, among the calcium-binding photoproteins, aequorin, oberin, and clytin are used in the host E. coli using a genetic recombination technique to produce recombinant apoaequorin, recombinant apooverin, or recombinant apocrytin. And a method for purifying the recombinant apoprotein has been reported. However, there has been no report on a method for purifying recombinant apomytrocomin and a method for preparing purified recombinant mitrocomin.
上記状況において、公知の発光蛋白質と異なる発光スペクトルを有するカルシウム結合型発光蛋白質、組換えマイトロコミンの調製法などが求められていた。 In the above situation, there has been a demand for a method for preparing a calcium-binding photoprotein having a different emission spectrum from a known photoprotein, a recombinant mitrocomin, and the like.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、特定の配列を組合せた発現系を用いて、種々検討した結果、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、以下に示す、発光蛋白質の製造方法、及び発光蛋白質などを提供する。
As a result of intensive studies in order to solve the above problems, the present inventors have made various studies using an expression system in which specific sequences are combined, and as a result, the present invention has been completed.
That is, this invention provides the manufacturing method of a photoprotein shown below, a photoprotein, etc.
(1) (1)発現誘導可能なプロモーター配列;
(2)式(Z)n
(式中、nは1〜5の整数を表し、Zは以下の(a)〜(d)からなる群から選択されるポリペプチドを表す:
(a)配列番号:2のアミノ酸配列からなるポリペプチド、
(b)配列番号:2のアミノ酸配列において1〜複数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/又は付加したアミノ酸配列からなるポリペプチド、
(c)配列番号:2のアミノ酸配列に対して90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなるポリペプチド、及び
(d)配列番号:1の塩基配列に相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチドによってコードされるアミノ酸配列からなるポリペプチド)
で表され、かつ、リンカーペプチドと(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドとの融合蛋白質として発現された場合に、該融合蛋白質が可溶性蛋白質として発現されうる機能を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有する第1のコード配列;
(3)切断サイトを有し、かつ、切断したときに(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドのN末端にGly−Pro−Glu−Pheのアミノ酸配列からなるポリぺプチドを付加するリンカーペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有するコード配列;ならびに
(4)以下の(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有する第2のコード配列;
(i)配列番号:8の第9番目〜第198番目のアミノ酸配列からなるポリペプチド、
(j)配列番号:8の第9番目〜第198番目のアミノ酸配列において1〜複数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/又は付加したアミノ酸配列からなり、かつ、カルシウム結合型発光蛋白質のアポ蛋白質活性を有するポリペプチド、
(k)配列番号:8の第9番目〜第198番目のアミノ酸配列に対して90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ、カルシウム結合型発光蛋白質のアポ蛋白質活性を有するポリペプチド、及び
(l)配列番号:7の第42番目〜第614番目の塩基配列に相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチドによってコードされるアミノ酸配列からなり、かつ、カルシウム結合型発光蛋白質のアポ蛋白質活性を有するポリペプチド、
を含有する発現ベクターを用いて融合蛋白質を可溶性蛋白質として発現させ、
該融合蛋白質をリンカーペプチドの切断サイトで切断し、N末端にGly−Pro−Glu−Pheが付加した前記(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドを含む蛋白質を得ることを含む、蛋白質を製造する方法。
(2) 前記式(Z)nで表されるポリペプチドが、(Z)2で表されるポリペプチドである、上記(1)記載の方法。
(3) 前記式(Z)2で表されるポリペプチドが、
(e)配列番号:4のアミノ酸配列からなるポリペプチド、
(f)配列番号:4のアミノ酸配列において1〜複数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/又は付加したアミノ酸配列からなり、かつ、リンカーペプチドと(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドとの融合蛋白質として発現された場合に、該融合蛋白質が可溶性蛋白質として発現されうる機能を有するポリペプチド、
(g)配列番号:4のアミノ酸配列に対して90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ、リンカーペプチドと(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドとの融合蛋白質として発現された場合に、該融合蛋白質が可溶性蛋白質として発現されうる機能を有するポリペプチド、及び
(h)配列番号:3の塩基配列に相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチドによってコードされるアミノ酸配列からなり、かつ、リンカーペプチドと(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドとの融合蛋白質として発現された場合に、該融合蛋白質が可溶性蛋白質として発現されうる機能を有するポリペプチド
からなる群から選択されるポリペプチドである、上記(2)記載の方法。
(4) 前記発現誘導可能なプロモーター配列が、低温で発現誘導可能なプロモーター配列である、上記(1)〜(3)のいずれか1項に記載の方法。
(5) 前記低温で発現誘導可能なプロモーター配列が、コールドショック遺伝子のプロモーター配列である、上記(4)記載の方法。
(6) 前記コールドショック遺伝子のプロモーター配列が、大腸菌コールドショック遺伝子のプロモーター配列である、上記(5)記載の方法。
(7) 前記大腸菌コールドショック遺伝子のプロモーター配列が、大腸菌コールドショック遺伝子cspA、cspB、cspG、cspI又はcsdAのプロモーター配列である、上記(6)記載の方法。
(8) 前記第1のコード配列の5’側に、さらに精製のためのアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドを含有するコード配列を含有する、上記(1)〜(7)のいずれか1項に記載の方法。
(9) 前記精製のためのアミノ酸配列が、ヒスチジンタグ配列である、上記(8)記載の方法。
(10) 上記(1)〜(9)のいずれか1項に記載の方法により製造した蛋白質と、セレンテラジン又はセレンテラジン類縁体とを接触させて、カルシウム結合型発光蛋白質を得ることを含む、カルシウム結合型発光蛋白質の製造方法。
(11) セレンテラジン類縁体が、n−セレンテラジン、cp−セレンテラジン、hcp−セレンテラジン、f−セレンテラジン、fcp−セレンテラジン、h−セレンテラジン、Bis−セレンテラジン、e−セレンテラジン、及びメトキシセレンテラジンからなる群から選択される、上記(10)記載の方法。
(12) セレンテラジン類縁体が、n−セレンテラジン、cp−セレンテラジン、hcp−セレンテラジン、f−セレンテラジン、fcp−セレンテラジン、h−セレンテラジン、及びe−セレンテラジンからなる群から選択される、上記(11)記載の方法。
(13) 以下の(m)〜(p)からなる群から選択される蛋白質:
(m)配列番号:10のアミノ酸配列からなる蛋白質;
(n)配列番号:10のアミノ酸配列において、第1番目〜第4番目のアミノ酸以外の1〜複数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/又は付加したアミノ酸配列からなり、かつ、カルシウム結合型発光蛋白質のアポ蛋白質活性を有する蛋白質;
(o)配列番号:10のアミノ酸配列に対して90%以上の同一性を有し、第1番目〜第4番目のアミノ酸がGly−Pro−Glu−Pheであるアミノ酸配列からなり、かつ、カルシウム結合型発光蛋白質のアポ蛋白質活性を有する蛋白質;及び
(p)配列番号:9の塩基配列に相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチドによってコードされ、第1番目〜第4番目のアミノ酸がGly−Pro−Glu−Pheであるアミノ酸配列からなり、かつ、カルシウム結合型発光蛋白質のアポ蛋白質活性を有する蛋白質。
(14) 上記(13)に記載の蛋白質と、セレンテラジンのペルオキシド又はセレンテラジン類縁体のペルオキシドとを含む、カルシウム結合型発光蛋白質。
(15) セレンテラジン類縁体が、n−セレンテラジン、cp−セレンテラジン、hcp−セレンテラジン、f−セレンテラジン、fcp−セレンテラジン、h−セレンテラジン、Bis−セレンテラジン、e−セレンテラジン、及びメトキシセレンテラジンからなる群から選択される、上記(14)に記載の蛋白質。
(16) セレンテラジン類縁体が、n−セレンテラジン、cp−セレンテラジン、hcp−セレンテラジン、f−セレンテラジン、fcp−セレンテラジン、h−セレンテラジン、及びe−セレンテラジンからなる群から選択される、上記(15)記載の蛋白質。
(17) 上記(10)〜(12)のいずれか1項に記載の方法によって製造したカルシウム結合型発光蛋白質を用いることを含む、カルシウムイオンを検出または定量する方法。
(18) 上記(13)〜(15)のいずれか1項に記載のカルシウム結合型発光蛋白質を用いることを含む、カルシウムイオンを検出または定量する方法。
(19) 検出または定量するカルシウムイオンが10−6M〜10−4Mの濃度範囲である、上記(17)または(18)に記載の方法。
(20) 上記(10)〜(12)のいずれか1項に記載の方法によって製造したカルシウム結合型発光蛋白をドナー蛋白質として用いて、生物発光共鳴エネルギー移動法を行うことを特徴とする、生理活性物質の分析方法。
(21) 上記(13)〜(15)のいずれか1項に記載のカルシウム結合型発光蛋白をドナー蛋白質として用いて、生物発光共鳴エネルギー移動(BRET)法を行うことを特徴とする、生理機能の解析方法。
(22) 上記(13)〜(15)のいずれか1項に記載のカルシウム結合型発光蛋白をドナー蛋白質として用いて、生物発光共鳴エネルギー移動(BRET)法を行うことを特徴とする、酵素活性の測定方法。
(1) (1) a promoter sequence capable of inducing expression;
(2) Formula (Z) n
(In the formula, n represents an integer of 1 to 5, and Z represents a polypeptide selected from the group consisting of the following (a) to (d):
(A) a polypeptide comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2,
(B) a polypeptide comprising an amino acid sequence in which one to a plurality of amino acids are deleted, substituted, inserted and / or added in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2.
(C) a polypeptide comprising an amino acid sequence having 90% or more identity to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, and (d) a polynucleotide comprising a base sequence complementary to the base sequence of SEQ ID NO: 1. A polypeptide comprising an amino acid sequence encoded by a polynucleotide that hybridizes under stringent conditions)
And a polyprotein having a function that allows the fusion protein to be expressed as a soluble protein when expressed as a fusion protein of a linker peptide and a polypeptide selected from the group consisting of (i) to (l). A first coding sequence containing a polynucleotide encoding a peptide;
(3) A polypeptide having an amino acid sequence of Gly-Pro-Glu-Phe at the N-terminus of a polypeptide selected from the group consisting of (i) to (l) when cleaved. A coding sequence comprising a polynucleotide that encodes a linker peptide that adds; and (4) a second code comprising a polynucleotide that encodes a polypeptide selected from the group consisting of: Sequence;
(I) a polypeptide comprising the ninth to 198th amino acid sequence of SEQ ID NO: 8,
(J) consisting of an amino acid sequence in which one to a plurality of amino acids are deleted, substituted, inserted and / or added in the ninth to 198th amino acid sequences of SEQ ID NO: 8, and the calcium-binding photoprotein A polypeptide having apoprotein activity,
(K) a polypeptide comprising an amino acid sequence having 90% or more identity to the 9th to 198th amino acid sequences of SEQ ID NO: 8, and having an apoprotein activity of a calcium-binding photoprotein, And (l) an amino acid sequence encoded by a polynucleotide that hybridizes under stringent conditions with a polynucleotide consisting of a base sequence complementary to the 42nd to 614th base sequences of SEQ ID NO: 7, And a polypeptide having an apoprotein activity of a calcium-binding photoprotein,
Expressing the fusion protein as a soluble protein using an expression vector containing
Cleaving the fusion protein at the cleavage site of the linker peptide, and obtaining a protein comprising a polypeptide selected from the group consisting of (i) to (l), wherein Gly-Pro-Glu-Phe is added to the N-terminus. A method for producing a protein, comprising:
(2) The method according to (1) above, wherein the polypeptide represented by the formula (Z) n is a polypeptide represented by (Z) 2 .
(3) The polypeptide represented by the formula (Z) 2 is
(E) a polypeptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4,
(F) consisting of an amino acid sequence in which one to a plurality of amino acids are deleted, substituted, inserted and / or added in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4, and from the group consisting of a linker peptide and (i) to (l) A polypeptide having a function of allowing the fusion protein to be expressed as a soluble protein when expressed as a fusion protein with the selected polypeptide;
(G) Fusion of a linker peptide and a polypeptide selected from the group consisting of (i) to (l), comprising an amino acid sequence having 90% or more identity to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4. A polypeptide having a function capable of expressing the fusion protein as a soluble protein when expressed as a protein, and (h) a polynucleotide comprising a base sequence complementary to the base sequence of SEQ ID NO: 3 and stringent conditions A fusion protein comprising an amino acid sequence encoded by a polynucleotide that hybridizes underneath and expressed as a fusion protein of a linker peptide and a polypeptide selected from the group consisting of (i) to (l) A polypeptide selected from the group consisting of polypeptides having the function of allowing a protein to be expressed as a soluble protein That, the above method (2) described.
(4) The method according to any one of (1) to (3), wherein the promoter sequence capable of inducing expression is a promoter sequence capable of inducing expression at low temperature.
(5) The method according to (4) above, wherein the promoter sequence capable of inducing expression at a low temperature is a cold shock gene promoter sequence.
(6) The method according to (5) above, wherein the cold shock gene promoter sequence is an E. coli cold shock gene promoter sequence.
(7) The method according to (6) above, wherein the promoter sequence of the E. coli cold shock gene is a promoter sequence of the E. coli cold shock gene cspA, cspB, cspG, cspI or csdA.
(8) In any one of the above (1) to (7), further comprising a coding sequence containing a polynucleotide encoding an amino acid sequence for purification on the 5 ′ side of the first coding sequence. The method described.
(9) The method according to (8) above, wherein the amino acid sequence for purification is a histidine tag sequence.
(10) Calcium binding, comprising contacting the protein produced by the method according to any one of (1) to (9) above with coelenterazine or a coelenterazine analog to obtain a calcium-binding photoprotein. Type photoprotein production method.
(11) The coelenterazine analog is selected from the group consisting of n-coelenterazine, cp-coelenterazine, hcp-coelenterazine, f-coelenterazine, fcp-coelenterazine, h-coelenterazine, Bis-coelenterazine, e-coelenterazine, and methoxycoelenterazine. The method according to (10) above.
(12) The coelenterazine analog is selected from the group consisting of n-coelenterazine, cp-coelenterazine, hcp-coelenterazine, f-coelenterazine, fcp-coelenterazine, h-coelenterazine, and e-coelenterazine, according to (11) above Method.
(13) A protein selected from the group consisting of the following (m) to (p):
(M) a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 10;
(N) the amino acid sequence of SEQ ID NO: 10, consisting of an amino acid sequence in which one or more amino acids other than the first to fourth amino acids are deleted, substituted, inserted and / or added, and calcium binding A protein having an apoprotein activity of a type photoprotein;
(O) 90% or more identity to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 10, consisting of an amino acid sequence in which the first to fourth amino acids are Gly-Pro-Glu-Phe, and calcium A protein having an apoprotein activity of a binding photoprotein; and (p) encoded by a polynucleotide that hybridizes under stringent conditions with a polynucleotide comprising a base sequence complementary to the base sequence of SEQ ID NO: 9; A protein comprising an amino acid sequence in which the first to fourth amino acids are Gly-Pro-Glu-Phe and having apoprotein activity of a calcium-binding photoprotein.
(14) A calcium-binding photoprotein comprising the protein according to (13) above and a peroxide of coelenterazine or a coelenterazine analog.
(15) The coelenterazine analog is selected from the group consisting of n-coelenterazine, cp-coelenterazine, hcp-coelenterazine, f-coelenterazine, fcp-coelenterazine, h-coelenterazine, Bis-coelenterazine, e-coelenterazine, and methoxycoelenterazine. The protein according to (14) above.
(16) The coelenterazine analog is selected from the group consisting of n-coelenterazine, cp-coelenterazine, hcp-coelenterazine, f-coelenterazine, fcp-coelenterazine, h-coelenterazine, and e-coelenterazine, according to (15) above protein.
(17) A method for detecting or quantifying calcium ions, comprising using the calcium-binding photoprotein produced by the method according to any one of (10) to (12) above.
(18) A method for detecting or quantifying calcium ions, comprising using the calcium-binding photoprotein according to any one of (13) to (15) above.
(19) The method according to (17) or (18) above, wherein the calcium ions to be detected or quantified are in the concentration range of 10 −6 M to 10 −4 M.
(20) A bioluminescence resonance energy transfer method is performed using the calcium-binding photoprotein produced by the method according to any one of (10) to (12) as a donor protein. Active substance analysis method.
(21) Physiological function characterized by performing bioluminescence resonance energy transfer (BRET) method using the calcium-binding photoprotein of any one of (13) to (15) as a donor protein Analysis method.
(22) Enzymatic activity characterized by performing a bioluminescence resonance energy transfer (BRET) method using the calcium-binding photoprotein of any one of (13) to (15) as a donor protein Measuring method.
本発明の一つの態様によれば、新たなカルシウム結合型発光蛋白質のアポ蛋白質が提供される。本発明の好ましい態様のアポ蛋白質から調製したカルシウム結合型発光蛋白質は、イクオリン、マイトロコミン、又はクライティンなどと異なる発光スペクトルを示す。本発明のさらに好ましい態様のアポ蛋白質から調製したカルシウム結合型発光蛋白質は、カルシウム濃度に対する感受性がイクオリン、マイトロコミン、又はクライティンなどに比べて低く、高濃度のカルシウムの定量に用いることができる。 According to one embodiment of the present invention, a new calcium-binding photoprotein apoprotein is provided. The calcium-binding photoprotein prepared from the apoprotein according to a preferred embodiment of the present invention exhibits an emission spectrum different from that of aequorin, mitrocomine, or clytin. The calcium-binding photoprotein prepared from the apoprotein according to a further preferred embodiment of the present invention is less sensitive to calcium concentration than aequorin, mitrocomine, or clitin, and can be used for quantification of high concentrations of calcium.
以下、本発明について詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
1.本発明の蛋白質
本発明の蛋白質とは、配列番号:10のアミノ酸配列からなる蛋白質および配列番号:10のアミノ酸配列からなる蛋白質と実質的に同質の活性もしくは機能を有する蛋白質を意味する。本明細書中、配列番号:10のアミノ酸配列からなる蛋白質および配列番号:10のアミノ酸配列からなる蛋白質と実質的に同質の活性もしくは機能を有する蛋白質を「組換えアポマイトロコミン」と称することがある。
1. Protein of the Present Invention The protein of the present invention means a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 10 and a protein having substantially the same activity or function as the protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 10. In the present specification, a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 10 and a protein having substantially the same activity or function as the protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 10 are referred to as “recombinant apomitrocomin”. There is.
実質的に同質の活性もしくは機能とは、例えば、(i)前記蛋白質がセレンテラジンのペルオキシドまたはセレンテラジン類縁体のペルオキシドと結合して発光蛋白質を形成することができる機能、(ii)前記蛋白質がセレンテラジンのペルオキシドもしくはセレンテラジン類縁体のペルオキシドと結合してカルシウムイオンの作用によって発光する発光蛋白質を形成することができる機能、(iii)前記発光蛋白質がカルシウムイオンと結合することによって生じる発光の最大発光強度(Imax)が、配列番号:10に記載のアミノ酸配列からなる蛋白質の最大発光強度(Imax)の1/4以上、好ましくは1/3以上、より好ましくは1/2以上、さらに好ましくは1/1.5以上であること、(iv)前記発光蛋白質がカルシウムイオンと結合することによって生じる発光の半減期(T1/2、秒)が、配列番号:10に記載のアミノ酸配列からなる蛋白質の半減期(T1/2、秒)の4倍以下、好ましくは3倍以下、より好ましくは2倍以下、さらに好ましくは1.5倍以下であること、などのいずれかを意味する。なお、上記の発光活性や発光パターンの測定は、例えば、Shimomura 0.et al (1988) Biochem. J.251,405-410 およびShimomura 0.et al. Biochem. J. (1989)261, 913-920などに記載の方法によって測定することができる。 具体的には、例えば、前記発光蛋白質にカルシウム溶液を加えることにより発光反応を開始させ、発光測定装置を用いて発光活性または発光パターンを測定することができる。発光測定装置としては、市販されている装置、例えばTD−4000(ラボサイエンス社製)、Centro LB 960(ベルトールド社製)などを使用することができる。 Substantially the same activity or function means, for example, (i) a function in which the protein can be combined with a coelenterazine peroxide or a coelenterazine analog peroxide to form a photoprotein, and (ii) the protein is coelenterazine. A function capable of forming a photoprotein that emits light by the action of calcium ions by binding to peroxides or peroxides of coelenterazine analogs, and (iii) the maximum emission intensity of light emitted by binding of the photoprotein to calcium ions (Imax ) Is ¼ or more, preferably 1 / or more, more preferably ½ or more, more preferably 1/1. Or more of the maximum luminescence intensity (Imax) of the protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 10. (Iv) the photoprotein binds to calcium ions. The half-life (T1 / 2, sec) of the luminescence generated by the above is 4 times or less, preferably 3 times or less than the half-life (T1 / 2, sec) of the protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 10. Preferably, it means 2 times or less, more preferably 1.5 times or less, or the like. The above-described measurement of luminescence activity and luminescence pattern is performed, for example, by Shimomura 0. et al (1988) Biochem. J. 251,405-410 and Shimomura 0. et al. Biochem. J. (1989) 261, 913-920. It can be measured by the method described in 1. Specifically, for example, a luminescence reaction can be started by adding a calcium solution to the photoprotein, and the luminescence activity or luminescence pattern can be measured using a luminescence measuring device. As the luminescence measuring device, a commercially available device such as TD-4000 (manufactured by Labo Science), Centro LB 960 (manufactured by Bertolud) or the like can be used.
本明細書において、「カルシウム結合型発光蛋白質のアポ蛋白質活性または機能」とは、例えば、アポ蛋白質がセレンテラジンのペルオキシドもしくはセレンテラジン類縁体のペルオキシドと結合してカルシウム結合型発光蛋白質を形成する活性または機能を意味する。「蛋白質がセレンテラジンのペルオキシドもしくはセレンテラジン類縁体のペルオキシドと結合してカルシウム結合型発光蛋白質を形成する」とは、具体的には、(1)蛋白質が、セレンテラジンのペルオキシドもしくはセレンテラジン類縁体のペルオキシドと結合して発光蛋白質を形成すること、だけではなく(2)蛋白質が、酸素存在下に、セレンテラジンもしくはその誘導体と接触することにより、蛋白質とセレンテラジンのペルオキシドもしくはセレンテラジン類縁体のペルオキシドとを含有する発光蛋白質(複合体)を形成すること、をも意味する。 In the present specification, “apoprotein activity or function of calcium-binding photoprotein” means, for example, activity or function of apoprotein binding to peroxide of coelenterazine or coelenterazine analog to form calcium-binding photoprotein. Means. Specifically, “a protein binds to a peroxide of coelenterazine or a coelenterazine analogue to form a calcium-binding photoprotein” specifically, (1) the protein binds to a peroxide of coelenterazine or a peroxide of coelenterazine analogue. (2) A photoprotein containing a protein and a coelenterazine peroxide or a coelenterazine analog peroxide by contacting the coelenterazine or a derivative thereof in the presence of oxygen. It also means forming a (complex).
本明細書において、セレンテラジン類縁体とは、本発明の蛋白質と結合し、カルシウムイオンの作用によって発光しうる発光蛋白質を形成することができる化合物を意味する。 In the present specification, the coelenterazine analog means a compound capable of binding to the protein of the present invention and forming a photoprotein capable of emitting light by the action of calcium ions.
本発明の一つの態様の蛋白質は、以下の(m)〜(p)からなる群から選択される蛋白質である。
(m)配列番号:10のアミノ酸配列からなる蛋白質;
(n)配列番号:10のアミノ酸配列において、第1番目〜第4番目のアミノ酸以外の1〜複数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/又は付加したアミノ酸配列からなり、かつ、カルシウム結合型発光蛋白質のアポ蛋白質活性若しくは機能を有する蛋白質;
(o)配列番号:10のアミノ酸配列に対して90%以上の同一性を有し、第1番目〜第4番目のアミノ酸がGly−Pro−Glu−Pheであるアミノ酸配列からなり、かつ、カルシウム結合型発光蛋白質のアポ蛋白質活性若しくは機能を有する蛋白質;及び
(p)配列番号:9の塩基配列に相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチドによってコードされ、第1番目〜第4番目のアミノ酸がGly−Pro−Glu−Pheであるアミノ酸配列からなり、かつ、カルシウム結合型発光蛋白質のアポ蛋白質活性若しくは機能を有する蛋白質。
The protein of one embodiment of the present invention is a protein selected from the group consisting of the following (m) to (p).
(M) a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 10;
(N) the amino acid sequence of SEQ ID NO: 10, consisting of an amino acid sequence in which one or more amino acids other than the first to fourth amino acids are deleted, substituted, inserted and / or added, and calcium binding A protein having an apoprotein activity or function of a type photoprotein;
(O) 90% or more identity to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 10, consisting of an amino acid sequence in which the first to fourth amino acids are Gly-Pro-Glu-Phe, and calcium A protein having an apoprotein activity or function of a binding photoprotein; and (p) encoded by a polynucleotide that hybridizes under stringent conditions with a polynucleotide comprising a base sequence complementary to the base sequence of SEQ ID NO: 9 A protein having an amino acid sequence in which the first to fourth amino acids are Gly-Pro-Glu-Phe and having an apoprotein activity or function of a calcium-binding photoprotein.
上記「1〜複数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/又は付加したアミノ酸配列」における「1〜複数個」の範囲は、例えば、1〜20個、1〜15個、1〜10個、1〜9個、1〜8個、1〜7個、1〜6個(1〜数個)、1〜5個、1〜4個、1〜3個、1〜2個、1個である。欠失、置換、挿入若しくは付加したアミノ酸の数は、一般的に少ないほど好ましい。上記アミノ酸残基の欠失、置換、挿入及び付加のうち2種以上が同時に生じてもよい。このような領域は、「モレキュラークローニング第3版」、「カレント・プロトコールズ・イン・モレキュラー・バイオロジー」、“Nuc. Acids. Res., 10, 6487 (1982)”、“Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 79, 6409 (1982)”、“Gene, 34, 315 (1985)”、“Nuc. Acids. Res., 13, 4431 (1985)”、“Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82, 488 (1985)”等に記載の部位特異的変異導入法を用いて、取得することができる。 The range of “1 to plural” in the above “amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted, inserted and / or added” is, for example, 1 to 20, 1 to 15, 1 to 10 1-9, 1-8, 1-7, 1-6 (1 to several), 1-5, 1-4, 1-3, 1-2, 1 is there. Generally, the smaller the number of amino acids deleted, substituted, inserted or added, the better. Two or more of the amino acid residue deletions, substitutions, insertions and additions may occur simultaneously. Such regions are described in “Molecular Cloning 3rd Edition”, “Current Protocols in Molecular Biology”, “Nuc. Acids. Res., 10, 6487 (1982)”, “Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 79, 6409 (1982) ”,“ Gene, 34, 315 (1985) ”,“ Nuc. Acids. Res., 13, 4431 (1985) ”,“ Proc. Natl. Acad. Sci. USA , 82, 488 (1985) ”and the like.
また、上記「90%以上の同一性を有するアミノ酸配列」における「90%以上」の範囲は、例えば、90%以上、91%以上、92%以上、93%以上、94%以上、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上、99%以上、99.1%以上、99.2%以上、99.3%以上、99.4%以上、99.5%以上、99.6%以上、99.7%以上、99.8%以上、99.9%以上である。上記同一性の数値は、一般的に大きいほど好ましい。なお、アミノ酸配列や塩基配列の同一性は、BLAST(例えば、Altzshul S. F. et al., J. Mol. Biol. 215, 403 (1990)、など参照)等の解析プログラムを用いて決定できる。BLASTを用いる場合は、各プログラムのデフォルトパラメーターを用いる。本発明の一つの態様では、塩基配列の同一性の数値は、BLASTを用いて決定する。 In addition, the range of “90% or more” in the “amino acid sequence having 90% or more identity” is, for example, 90% or more, 91% or more, 92% or more, 93% or more, 94% or more, 95% or more. 96% or more, 97% or more, 98% or more, 99% or more, 99.1% or more, 99.2% or more, 99.3% or more, 99.4% or more, 99.5% or more, 99.6 % Or more, 99.7% or more, 99.8% or more, 99.9% or more. In general, the larger the numerical value of identity, the better. The identity of amino acid sequences and base sequences can be determined using an analysis program such as BLAST (see, for example, Altzshul S. F. et al., J. Mol. Biol. 215, 403 (1990)). When using BLAST, the default parameters of each program are used. In one embodiment of the present invention, the base sequence identity value is determined using BLAST.
また、上記「ストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチド」とは、配列番号:9の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチド又は配列番号:10のアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドの全部又は一部をプローブとして、コロニーハイブリダイゼーション法、プラークハイブリダイゼーション法又はサザンハイブリダイゼーション法などを用いることにより得られるポリヌクレオチド(例えば、DNA)をいう。具体的には、コロニーあるいはプラーク由来のポリヌクレオチドを固定化したフィルターを用いて、0.7〜1.0mol/LのNaCl存在下、65℃でハイブリダイゼーションを行った後、0.1〜2倍濃度のSSC(Saline-sodium citrate)溶液(1倍濃度のSSC溶液の組成は、150mmol/L塩化ナトリウム、15mmol/Lクエン酸ナトリウムよりなる)を用い、65℃条件下でフィルターを洗浄することにより同定できるポリヌクレオチドをあげることができる。 The above-mentioned “polynucleotide hybridizing under stringent conditions” refers to a polynucleotide comprising a base sequence complementary to the base sequence of SEQ ID NO: 9 or a polynucleotide encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 10. A polynucleotide (for example, DNA) obtained by using a colony hybridization method, a plaque hybridization method, a Southern hybridization method, or the like using all or part of the probe as a probe. Specifically, hybridization was performed at 65 ° C. in the presence of 0.7 to 1.0 mol / L NaCl using a filter on which a polynucleotide derived from colony or plaque was immobilized, and then 0.1 to 2 Wash the filter at 65 ° C using double-concentration SSC (Saline-sodium citrate) solution (composition of single-concentration SSC solution is 150 mmol / L sodium chloride, 15 mmol / L sodium citrate) Polynucleotides that can be identified by:
ハイブリダイゼーションは、Sambrook J. et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Third Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press (2001)(以下、モレキュラー・クローニング第3版と略す)、Ausbel F. M. et al., Current Protocols in Molecular Biology, Supplement 1〜38, John Wiley and Sons (1987-1997)、Glover D. M. and Hames B. D., DNA Cloning 1: Core Techniques, A practical Approach, Second Edition, Oxford University Press (1995)等の実験書に記載されている方法に準じて行うことができる。 Hybridization is described in Sambrook J. et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Third Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press (2001) (hereinafter abbreviated as Molecular Cloning 3rd Edition), Ausbel FM et al., Current Protocols. In experimental documents such as in Molecular Biology, Supplement 1-38, John Wiley and Sons (1987-1997), Glover DM and Hames BD, DNA Cloning 1: Core Techniques, A practical Approach, Second Edition, Oxford University Press (1995) It can be carried out according to the method described.
ここで言う「ストリンジェントな条件」は、低ストリンジェントな条件、中ストリンジェントな条件及び高ストリンジェントな条件のいずれでもよい。「低ストリンジェントな条件」は、例えば、5×SSC、5×デンハルト溶液、0.5%(w/v)SDS、50%(v/v)ホルムアミド、32℃の条件である。また、「中ストリンジェントな条件」は、例えば、5×SSC、5×デンハルト溶液、0.5%(w/v)SDS、50%(v/v)ホルムアミド、42℃の条件である。「高ストリンジェントな条件」は、例えば、5×SSC、5×デンハルト溶液、0.5(w/v)%SDS、50%(v/v)ホルムアミド、50℃の条件である。条件を厳しくするほど、二本鎖形成に必要とする相補性が高くなる。具体的には、例えば、これらの条件において、温度を上げるほど高い相同性を有するポリヌクレオチド(例えば、DNA)が効率的に得られることが期待できる。ただし、ハイブリダイゼーションのストリンジェンシーに影響する要素としては温度、プローブ濃度、プローブの長さ、イオン強度、時間、塩濃度など複数の要素が考えられ、当業者であればこれら要素を適宜選択することで同様のストリンジェンシーを実現することが可能である。 The “stringent conditions” referred to herein may be low stringent conditions, medium stringent conditions, or high stringent conditions. “Low stringent conditions” are, for example, conditions of 5 × SSC, 5 × Denhardt's solution, 0.5% (w / v) SDS, 50% (v / v) formamide, 32 ° C. The “medium stringent conditions” are, for example, conditions of 5 × SSC, 5 × Denhardt's solution, 0.5% (w / v) SDS, 50% (v / v) formamide, 42 ° C. “High stringent conditions” are, for example, conditions of 5 × SSC, 5 × Denhardt's solution, 0.5 (w / v)% SDS, 50% (v / v) formamide, 50 ° C. The tighter the conditions, the higher the complementarity required for duplex formation. Specifically, for example, it can be expected that a polynucleotide (eg, DNA) having high homology as the temperature is increased can be efficiently obtained under these conditions. However, multiple factors such as temperature, probe concentration, probe length, ionic strength, time, and salt concentration can be considered as factors that affect hybridization stringency. Those skilled in the art will select these factors as appropriate. It is possible to achieve similar stringency.
なお、ハイブリダイゼーションに市販のキットを用いる場合は、例えばAlkphos Direct Labelling Reagents(アマシャムファルマシア社製)を用いることができる。この場合は、キットに添付のプロトコールにしたがい、標識したプローブとのインキュベーションを一晩行った後、メンブレンを55℃の条件下で0.1% (w/v) SDSを含む1次洗浄バッファーで洗浄後、ハイブリダイズしたDNAを検出することができる。 In addition, when using a commercially available kit for hybridization, Alkphos Direct Labeling Reagents (made by Amersham Pharmacia) can be used, for example. In this case, follow the protocol attached to the kit, incubate with the labeled probe overnight, and then wash the membrane with a primary wash buffer containing 0.1% (w / v) SDS at 55 ° C. , Hybridized DNA can be detected.
これ以外にハイブリダイズ可能なポリヌクレオチドとしては、BLAST等の解析プログラムにより、デフォルトのパラメータを用いて計算したときに、配列番号:10のアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドと約60%以上、65%以上、70%以上、75%以上、80%以上、85%以上、88%以上、90%以上、92%以上、95%以上、97%以上、98%以上、99%以上、99.3%以上、99.5%以上、99.7%以上、99.8%以上、99.9%以上の同一性を有するDNAをあげることができる。なお、アミノ酸配列や塩基配列の同一性は、前述した方法を用いて決定できる。本発明の一つの態様では、塩基配列の同一性の数値は、BLASTを用いて決定する。 Other hybridizable polynucleotides include a polynucleotide encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 10 and about 60% or more and 65% when calculated using the default parameters by an analysis program such as BLAST. 70% or more, 75% or more, 80% or more, 85% or more, 88% or more, 90% or more, 92% or more, 95% or more, 97% or more, 98% or more, 99% or more, 99.3% or more, Examples include DNA having 99.5% or more, 99.7% or more, 99.8% or more, and 99.9% or more identity. The identity of amino acid sequences and base sequences can be determined using the method described above. In one embodiment of the present invention, the base sequence identity value is determined using BLAST.
2.本発明のカルシウム結合型発光蛋白質
本発明のカルシウム結合型発光蛋白質は、本発明の蛋白質と、セレンテラジンのペルオキシド又はセレンテラジン類縁体のペルオキシドとを含む。本発明の一つの態様によれば、セレンテラジン類縁体は、n−セレンテラジン、cp−セレンテラジン、hcp−セレンテラジン、f−セレンテラジン、fcp−セレンテラジン、h−セレンテラジン、bis−セレンテラジン、e−セレンテラジン、及びメトキシセレンテラジンからなる群から選択される。本発明の好ましい態様によれば、セレンテラジン類縁体は、n−セレンテラジン、cp−セレンテラジン、hcp−セレンテラジン、f−セレンテラジン、fcp−セレンテラジン、h−セレンテラジン、及びe−セレンテラジンからなる群から選択される。本発明の別の態様によれば、セレンテラジン類縁体は、n−セレンテラジンである。本発明のさらに別の態様によれば、セレンテラジン類縁体は、cp−セレンテラジンである。本発明のさらに別の態様によれば、セレンテラジン類縁体は、hcp−セレンテラジンである。本発明のさらに別の態様によれば、セレンテラジン類縁体は、f−セレンテラジンである。本発明のさらに別の態様によれば、セレンテラジン類縁体は、fcp−セレンテラジンである。本発明のさらに別の態様によれば、セレンテラジン類縁体は、h−セレンテラジンである。本発明のさらに別の態様によれば、セレンテラジン類縁体は、e−セレンテラジンである。
本発明の好ましい態様のカルシウム結合型発光蛋白質は、イクオリン、マイトロコミン、又はクライティンなどと異なる発光スペクトルを示す。本発明のさらに好ましい態様のカルシウム結合型発光蛋白質は、カルシウム濃度に対する感受性がイクオリン、マイトロコミン、又はクライティンなどに比べて低く、高濃度のカルシウムの定量に用いることができる。
尚、セレンテラジンを含む本発明の好ましい態様のカルシウム結合型発光蛋白質は、組換えマイトロコミンである。また、セレンテラジン類縁体を含む本発明の好ましい態様のカルシウム結合型発光蛋白質は、半合成組換えマイトロコミンである。
2. Calcium-binding Photoprotein of the Present Invention The calcium-binding photoprotein of the present invention comprises the protein of the present invention and coelenterazine peroxide or coelenterazine analog peroxide. According to one aspect of the present invention, the coelenterazine analog comprises n-coelenterazine, cp-coelenterazine, hcp-coelenterazine, f-coelenterazine, fcp-coelenterazine, h-coelenterazine, bis-coelenterazine, e-coelenterazine, and methoxycoelenterazine Selected from the group consisting of According to a preferred embodiment of the present invention, the coelenterazine analog is selected from the group consisting of n-coelenterazine, cp-coelenterazine, hcp-coelenterazine, f-coelenterazine, fcp-coelenterazine, h-coelenterazine, and e-coelenterazine. According to another aspect of the invention, the coelenterazine analog is n-coelenterazine. According to yet another aspect of the invention, the coelenterazine analog is cp-coelenterazine. According to yet another aspect of the invention, the coelenterazine analog is hcp-coelenterazine. According to yet another aspect of the invention, the coelenterazine analog is f-coelenterazine. According to yet another aspect of the invention, the coelenterazine analog is fcp-coelenterazine. According to yet another aspect of the invention, the coelenterazine analog is h-coelenterazine. According to yet another aspect of the invention, the coelenterazine analog is e-coelenterazine.
The calcium-binding photoprotein of a preferred embodiment of the present invention exhibits an emission spectrum different from that of aequorin, mitrocomin, or clytin. The calcium-binding photoprotein of a further preferred embodiment of the present invention is less sensitive to calcium concentration than aequorin, mitrocomine, or clitin, and can be used for quantification of high-concentration calcium.
The calcium-binding photoprotein of a preferred embodiment of the present invention containing coelenterazine is recombinant mitrocomine. The calcium-binding photoprotein of a preferred embodiment of the present invention containing a coelenterazine analog is semisynthetic recombinant mitrocomin.
3.本発明の蛋白質の製造方法
本発明の一つの態様によれば、以下の蛋白質製造方法が提供される:
(1)発現誘導可能なプロモーター配列;
(2)式(Z)nで表され、かつ、リンカーペプチドと(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドとの融合蛋白質として発現された場合に、該融合蛋白質が可溶性蛋白質として発現されうる機能又は活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有する第1のコード配列;
(3)切断サイトを有し、かつ、切断したときに(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドのN末端にGly−Pro−Glu−Pheのアミノ酸配列からなるポリぺプチドを付加するリンカーペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有するコード配列;及び
(4)(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有する第2のコード配列;
を含有する発現ベクターを用いて融合蛋白質を可溶性蛋白質として発現させ、
該融合蛋白質をリンカーペプチドの切断サイトで切断し、N末端にGly−Pro−Glu−Pheが付加した前記(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドを含む蛋白質を得ることを含む、蛋白質を製造する方法。
該製造方法によれば、新たなカルシウム結合型蛋白質のアポ蛋白質を提供することができる。
3. Method for Producing the Protein of the Present Invention According to one aspect of the present invention, the following protein production method is provided:
(1) a promoter sequence capable of inducing expression;
(2) is represented by the formula (Z) n, and, when expressed as a fusion protein with a polypeptide selected from the group consisting of a linker peptide (i) ~ (l), the fusion protein is soluble proteins A first coding sequence comprising a polynucleotide encoding a polypeptide having a function or activity that can be expressed as:
(3) A polypeptide having an amino acid sequence of Gly-Pro-Glu-Phe at the N-terminus of a polypeptide selected from the group consisting of (i) to (l) when cleaved. A coding sequence comprising a polynucleotide that encodes a linker peptide that adds; and (4) a second coding sequence comprising a polynucleotide encoding a polypeptide selected from the group consisting of (i)-(l);
Expressing the fusion protein as a soluble protein using an expression vector containing
Cleaving the fusion protein at the cleavage site of the linker peptide, and obtaining a protein comprising a polypeptide selected from the group consisting of (i) to (l), wherein Gly-Pro-Glu-Phe is added to the N-terminus. A method for producing a protein, comprising:
According to this production method, a new apoprotein of calcium-binding protein can be provided.
3.1.融合蛋白質
以下、融合蛋白質についてより詳細に説明する。融合蛋白質は、以下のペプチドを含む:
(1)式(Z)nで表され、かつ、リンカーペプチドと(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドとの融合蛋白質として発現された場合に、該融合蛋白質が可溶性蛋白質として発現されうる機能を有するポリペプチド;
(2)切断サイトを有し、かつ、切断したときに(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドのN末端にGly−Pro−Glu−Pheのアミノ酸配列からなるポリぺプチドを付加するリンカーペプチド;及び
(3)(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチド。
3.1. Fusion protein Hereinafter, the fusion protein will be described in more detail. The fusion protein includes the following peptides:
(1) is represented by the formula (Z) n, and, when expressed as a fusion protein with a polypeptide selected from the group consisting of a linker peptide (i) ~ (l), the fusion protein is soluble proteins A polypeptide having a function that can be expressed as;
(2) A polypeptide having an amino acid sequence of Gly-Pro-Glu-Phe at the N-terminus of a polypeptide having a cleavage site and selected from the group consisting of (i) to (l) when cleaved And (3) a polypeptide selected from the group consisting of (i) to (l).
(1)式(Z)nで表されるポリペプチド
融合蛋白質において、式(Z)nで表されるポリペプチドは、リンカーペプチドと(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドとの融合蛋白質として発現された場合に、該融合蛋白質が可溶性蛋白質として発現されうる活性又は機能を有する。
Zは、以下の(a)〜(d)からなる群から選択されるポリペプチドを表す:
(a)配列番号:2のアミノ酸配列からなるポリペプチド、
(b)配列番号:2のアミノ酸配列において1〜複数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/又は付加したアミノ酸配列からなるポリペプチド、
(c)配列番号:2のアミノ酸配列に対して90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなるポリペプチド、及び
(d)配列番号:1の塩基配列に相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチドによってコードされるアミノ酸配列からなるポリペプチド。
(1) Polypeptide represented by formula (Z) n In the fusion protein, the polypeptide represented by formula (Z) n is a polypeptide selected from the group consisting of a linker peptide and (i) to (l) When expressed as a fusion protein, the fusion protein has an activity or function capable of being expressed as a soluble protein.
Z represents a polypeptide selected from the group consisting of the following (a) to (d):
(A) a polypeptide comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2,
(B) a polypeptide comprising an amino acid sequence in which one to a plurality of amino acids are deleted, substituted, inserted and / or added in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2.
(C) a polypeptide comprising an amino acid sequence having 90% or more identity to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, and (d) a polynucleotide comprising a base sequence complementary to the base sequence of SEQ ID NO: 1. A polypeptide comprising an amino acid sequence encoded by a polynucleotide that hybridizes under stringent conditions.
上記「1〜複数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/又は付加したアミノ酸配列」における「1〜複数個」の範囲は、例えば、1〜20個、1〜15個、1〜10個、1〜9個、1〜8個、1〜7個、1〜6個(1〜数個)、1〜5個、1〜4個、1〜3個、1〜2個、1個である。欠失、置換、挿入若しくは付加したアミノ酸の数は、一般的に少ないほど好ましい。上記アミノ酸残基の欠失、置換、挿入及び付加のうち2種以上が同時に生じてもよい。このような領域は、「モレキュラークローニング第3版」、「カレント・プロトコールズ・イン・モレキュラー・バイオロジー」、“Nuc. Acids. Res., 10, 6487 (1982)”、“Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 79, 6409 (1982)”、“Gene, 34, 315 (1985)”、“Nuc. Acids. Res., 13, 4431 (1985)”、“Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82, 488 (1985)”等に記載の部位特異的変異導入法を用いて、取得することができる。 The range of “1 to plural” in the above “amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted, inserted and / or added” is, for example, 1 to 20, 1 to 15, 1 to 10 1-9, 1-8, 1-7, 1-6 (1 to several), 1-5, 1-4, 1-3, 1-2, 1 is there. Generally, the smaller the number of amino acids deleted, substituted, inserted or added, the better. Two or more of the amino acid residue deletions, substitutions, insertions and additions may occur simultaneously. Such regions are described in “Molecular Cloning 3rd Edition”, “Current Protocols in Molecular Biology”, “Nuc. Acids. Res., 10, 6487 (1982)”, “Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 79, 6409 (1982) ”,“ Gene, 34, 315 (1985) ”,“ Nuc. Acids. Res., 13, 4431 (1985) ”,“ Proc. Natl. Acad. Sci. USA , 82, 488 (1985) ”and the like.
また、上記「90%以上の同一性を有するアミノ酸配列」における「90%以上」の範囲は、例えば、90%以上、91%以上、92%以上、93%以上、94%以上、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上、99%以上、99.1%以上、99.2%以上、99.3%以上、99.4%以上、99.5%以上、99.6%以上、99.7%以上、99.8%以上、99.9%以上である。上記同一性の数値は、一般的に大きいほど好ましい。なお、アミノ酸配列や塩基配列の同一性は、BLAST(例えば、Altzshul S. F. et al., J. Mol. Biol. 215, 403 (1990)、など参照)等の解析プログラムを用いて決定できる。BLASTを用いる場合は、各プログラムのデフォルトパラメーターを用いる。本発明の一つの態様では、アミノ酸配列又は塩基配列の同一性の数値は、BLASTを用いて決定する。 In addition, the range of “90% or more” in the “amino acid sequence having 90% or more identity” is, for example, 90% or more, 91% or more, 92% or more, 93% or more, 94% or more, 95% or more. 96% or more, 97% or more, 98% or more, 99% or more, 99.1% or more, 99.2% or more, 99.3% or more, 99.4% or more, 99.5% or more, 99.6 % Or more, 99.7% or more, 99.8% or more, 99.9% or more. In general, the larger the numerical value of identity, the better. The identity of amino acid sequences and base sequences can be determined using an analysis program such as BLAST (see, for example, Altzshul S. F. et al., J. Mol. Biol. 215, 403 (1990)). When using BLAST, the default parameters of each program are used. In one embodiment of the present invention, the numerical value of amino acid sequence or base sequence identity is determined using BLAST.
また、上記「ストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチド」とは、配列番号:1の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチド又は配列番号:2のアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドの全部又は一部をプローブとして、コロニーハイブリダイゼーション法、プラークハイブリダイゼーション法又はサザンハイブリダイゼーション法などを用いることにより得られるポリヌクレオチド(例えば、DNA)をいう。具体的には、コロニーあるいはプラーク由来のポリヌクレオチドを固定化したフィルターを用いて、0.7〜1.0mol/LのNaCl存在下、65℃でハイブリダイゼーションを行った後、0.1〜2倍濃度のSSC(Saline-sodium citrate)溶液(1倍濃度のSSC溶液の組成は、150mmol/L塩化ナトリウム、15mmol/Lクエン酸ナトリウムよりなる)を用い、65℃条件下でフィルターを洗浄することにより同定できるポリヌクレオチドをあげることができる。 The above-mentioned “polynucleotide hybridizing under stringent conditions” refers to a polynucleotide comprising a nucleotide sequence complementary to the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or a polynucleotide encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2. A polynucleotide (for example, DNA) obtained by using a colony hybridization method, a plaque hybridization method, a Southern hybridization method, or the like using all or part of the probe as a probe. Specifically, hybridization was performed at 65 ° C. in the presence of 0.7 to 1.0 mol / L NaCl using a filter on which a polynucleotide derived from colony or plaque was immobilized, and then 0.1 to 2 Wash the filter at 65 ° C using double-concentration SSC (Saline-sodium citrate) solution (composition of single-concentration SSC solution is 150 mmol / L sodium chloride, 15 mmol / L sodium citrate) Polynucleotides that can be identified by:
ハイブリダイゼーションは、Sambrook J. et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Third Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press (2001)(以下、モレキュラー・クローニング第3版と略す)、Ausbel F. M. et al., Current Protocols in Molecular Biology, Supplement 1〜38, John Wiley and Sons (1987-1997)、Glover D. M. and Hames B. D., DNA Cloning 1: Core Techniques, A practical Approach, Second Edition, Oxford University Press (1995)等の実験書に記載されている方法に準じて行うことができる。 Hybridization is described in Sambrook J. et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Third Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press (2001) (hereinafter abbreviated as Molecular Cloning 3rd Edition), Ausbel FM et al., Current Protocols. In experimental documents such as in Molecular Biology, Supplement 1-38, John Wiley and Sons (1987-1997), Glover DM and Hames BD, DNA Cloning 1: Core Techniques, A practical Approach, Second Edition, Oxford University Press (1995) It can be carried out according to the method described.
ここで言う「ストリンジェントな条件」は、低ストリンジェントな条件、中ストリンジェントな条件及び高ストリンジェントな条件のいずれでもよい。「低ストリンジェントな条件」は、例えば、5×SSC、5×デンハルト溶液、0.5%(w/v)SDS、50%(v/v)ホルムアミド、32℃の条件である。また、「中ストリンジェントな条件」は、例えば、5×SSC、5×デンハルト溶液、0.5%(w/v)SDS、50%(v/v)ホルムアミド、42℃の条件である。「高ストリンジェントな条件」は、例えば、5×SSC、5×デンハルト溶液、0.5(w/v)%SDS、50%(v/v)ホルムアミド、50℃の条件である。条件を厳しくするほど、二本鎖形成に必要とする相補性が高くなる。具体的には、例えば、これらの条件において、温度を上げるほど高い相同性を有するポリヌクレオチド(例えば、DNA)が効率的に得られることが期待できる。ただし、ハイブリダイゼーションのストリンジェンシーに影響する要素としては温度、プローブ濃度、プローブの長さ、イオン強度、時間、塩濃度など複数の要素が考えられ、当業者であればこれら要素を適宜選択することで同様のストリンジェンシーを実現することが可能である。 The “stringent conditions” referred to herein may be low stringent conditions, medium stringent conditions, or high stringent conditions. “Low stringent conditions” are, for example, conditions of 5 × SSC, 5 × Denhardt's solution, 0.5% (w / v) SDS, 50% (v / v) formamide, 32 ° C. The “medium stringent conditions” are, for example, conditions of 5 × SSC, 5 × Denhardt's solution, 0.5% (w / v) SDS, 50% (v / v) formamide, 42 ° C. “High stringent conditions” are, for example, conditions of 5 × SSC, 5 × Denhardt's solution, 0.5 (w / v)% SDS, 50% (v / v) formamide, 50 ° C. The tighter the conditions, the higher the complementarity required for duplex formation. Specifically, for example, it can be expected that a polynucleotide (eg, DNA) having high homology as the temperature is increased can be efficiently obtained under these conditions. However, multiple factors such as temperature, probe concentration, probe length, ionic strength, time, and salt concentration can be considered as factors that affect hybridization stringency. Those skilled in the art will select these factors as appropriate. It is possible to achieve similar stringency.
なお、ハイブリダイゼーションに市販のキットを用いる場合は、例えばAlkphos Direct Labelling Reagents(アマシャムファルマシア社製)を用いることができる。この場合は、キットに添付のプロトコールにしたがい、標識したプローブとのインキュベーションを一晩行った後、メンブレンを55℃の条件下で0.1% (w/v) SDSを含む1次洗浄バッファーで洗浄後、ハイブリダイズしたDNAを検出することができる。 In addition, when using a commercially available kit for hybridization, Alkphos Direct Labeling Reagents (made by Amersham Pharmacia) can be used, for example. In this case, follow the protocol attached to the kit, incubate with the labeled probe overnight, and then wash the membrane with a primary wash buffer containing 0.1% (w / v) SDS at 55 ° C. , Hybridized DNA can be detected.
これ以外にハイブリダイズ可能なポリヌクレオチドとしては、BLAST等の解析プログラムにより、デフォルトのパラメータを用いて計算したときに、配列番号:2のアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドと約60%以上、65%以上、70%以上、75%以上、80%以上、85%以上、88%以上、90%以上、92%以上、95%以上、97%以上、98%以上、99%以上、99.3%以上、99.5%以上、99.7%以上、99.8%以上、99.9%以上の同一性を有するDNAをあげることができる。なお、アミノ酸配列や塩基配列の同一性は、前述した方法を用いて決定できる。本発明の一つの態様では、塩基配列の同一性の数値は、BLASTを用いて決定する。 As other polynucleotides that can be hybridized, the polynucleotide encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 is approximately 60% or more and 65% when calculated using the default parameters by an analysis program such as BLAST. 70% or more, 75% or more, 80% or more, 85% or more, 88% or more, 90% or more, 92% or more, 95% or more, 97% or more, 98% or more, 99% or more, 99.3% or more, Examples include DNA having 99.5% or more, 99.7% or more, 99.8% or more, and 99.9% or more identity. The identity of amino acid sequences and base sequences can be determined using the method described above. In one embodiment of the present invention, the base sequence identity value is determined using BLAST.
nは、1〜5の整数を表し、2又は3であるのが好ましく、特に2であるのが好ましい。
式(Z)nで表されるポリペプチドにおいて、各Zは同一であっても異なっていてもよい。
式(Z)nで表されるポリペプチドとしては、特に式(Z)2で表されるポリペプチドが好ましい。
n represents an integer of 1 to 5, preferably 2 or 3, and particularly preferably 2.
Formula (Z) In the polypeptide represented by n , each Z may be the same or different.
As the polypeptide represented by the formula (Z) n , a polypeptide represented by the formula (Z) 2 is particularly preferable.
式(Z)2で表されるポリペプチドとしては、例えば、配列番号:4のアミノ酸配列からなるポリペプチド又は配列番号:4のアミノ酸配列からなるポリペプチドと実質的に同質の活性若しくは機能を有するポリペプチドが挙げられる。本明細書中、配列番号:4のアミノ酸配列からなるポリペプチド又は配列番号:4のアミノ酸配列からなるポリペプチドと実質的に同質の活性若しくは機能を有するポリペプチドを「ZZドメイン」と称することがある。
前記「実質的に同質の活性若しくは機能」とは、例えば、リンカーペプチドと(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドとの融合蛋白質として発現された場合に、該融合蛋白質が可溶性蛋白質として発現されうる活性若しくは機能を意味する。このような活性若しくは機能、例えば、ZZドメインのIgG 結合能は、IgGとの結合アッセイ法により測定することができる。
The polypeptide represented by the formula (Z) 2 has, for example, substantially the same activity or function as the polypeptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4 or the polypeptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4. A polypeptide. In the present specification, a polypeptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4 or a polypeptide having substantially the same activity or function as the polypeptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4 is referred to as a “ZZ domain”. is there.
The “substantially the same activity or function” means, for example, when the fusion protein is expressed as a fusion protein of a linker peptide and a polypeptide selected from the group consisting of (i) to (l). It means an activity or function that can be expressed as a soluble protein. Such activity or function, for example, the IgG binding ability of the ZZ domain can be measured by an IgG binding assay.
式(Z)2で表されるポリペプチドとしては、より具体的には、例えば、
(e)配列番号:4のアミノ酸配列からなるポリペプチド、
(f)配列番号:4のアミノ酸配列において1〜複数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/又は付加したアミノ酸配列からなり、かつ、リンカーペプチドと(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドとの融合蛋白質として発現された場合に、該融合蛋白質が可溶性蛋白質として発現されうる活性若しくは機能を有するポリペプチド、
(g)配列番号:4のアミノ酸配列に対して90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ、リンカーペプチドと(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドとの融合蛋白質として発現された場合に、該融合蛋白質が可溶性蛋白質として発現されうる活性若しくは機能を有するポリペプチド、及び
(h)配列番号:3の塩基配列に相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチドによってコードされるアミノ酸配列からなり、かつ、リンカーペプチドと(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドとの融合蛋白質として発現された場合に、該融合蛋白質が可溶性蛋白質として発現されうる活性若しくは機能を有するポリペプチド
からなる群から選択されるポリペプチドなどが挙げられる。
More specifically, examples of the polypeptide represented by the formula (Z) 2 include:
(E) a polypeptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4,
(F) consisting of an amino acid sequence in which one to a plurality of amino acids are deleted, substituted, inserted and / or added in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4, and from the group consisting of a linker peptide and (i) to (l) A polypeptide having an activity or function capable of being expressed as a soluble protein when expressed as a fusion protein with a selected polypeptide;
(G) Fusion of a linker peptide and a polypeptide selected from the group consisting of (i) to (l), comprising an amino acid sequence having 90% or more identity to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4. A polypeptide having an activity or function that allows the fusion protein to be expressed as a soluble protein when expressed as a protein, and (h) a polynucleotide comprising a base sequence complementary to the base sequence of SEQ ID NO: 3 and a stringent When expressed as a fusion protein consisting of an amino acid sequence encoded by a polynucleotide that hybridizes under various conditions and a linker peptide and a polypeptide selected from the group consisting of (i) to (l), The fusion protein is selected from the group consisting of polypeptides having activity or function that can be expressed as soluble proteins. Such polypeptides-option and the like.
(2)切断サイトを有するリンカーペプチド
融合蛋白質は、式(Z)nで表されるポリペプチドのアミノ酸配列を含有する第1のアミノ酸配列と、(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドのアミノ酸配列を含有する第2のアミノ酸配列との間に、切断サイトを有するリンカーペプチドのアミノ酸配列を含有するアミノ酸配列を含む。本発明のある態様では、リンカーペプチドは、切断したときに、式(Z)nで表されるポリペプチドを除去するとともに、(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドのN末端にGly−Pro−Glu−Pheが付加したポリペプチドを含む蛋白質を生成する。
切断サイトを有するリンカーペプチドとは、酵素的または化学的切断物質により切断することができる切断サイトを有するリンカーペプチドを意味する。酵素(プロテアーゼ)または化学物質により切断されるペプチドは多数知られている(例えば、Harlow and Lane, Antibodies:A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY (1988);Walsh, Proteins Biochemistry and Biotechnology, John Wiley & Sons, LTD., West Sussex, England (2002)など参照)。切断物質とは、ペプチドにおける切断サイトを認識し、ペプチド内の結合の切断によりペプチドを2つのペプチドに分割する化学物質または酵素である。切断物質としては、例えば、化学物質、プロテアーゼなどが挙げられる。
切断サイトを有するリンカーペプチドは、好ましくは、プロテアーゼ切断サイトを有するリンカーペプチドである。プロテアーゼ切断サイトとしては、例えば、トロンビン切断サイト、ヒトライノウイルス3Cプロテアーゼ切断サイト、ファクターXa切断サイトなどが挙げられる。
切断サイトを有するリンカーペプチドは、好ましくは、配列番号:6のアミノ酸配列からなるリンカーペプチドである。配列番号:6のアミノ酸配列からなるリンカーペプチドは、ヒトライノウイルス3Cプロテアーゼ切断サイトを有する。
(2) A linker peptide having a cleavage site The fusion protein is selected from the group consisting of a first amino acid sequence containing the amino acid sequence of the polypeptide represented by formula (Z) n and (i) to (l) An amino acid sequence containing the amino acid sequence of the linker peptide having a cleavage site between the second amino acid sequence containing the amino acid sequence of the polypeptide. In one embodiment of the present invention, when the linker peptide is cleaved, the linker peptide removes the polypeptide represented by the formula (Z) n , and N of the polypeptide selected from the group consisting of (i) to (l) A protein containing a polypeptide to which Gly-Pro-Glu-Phe is added at the end is generated.
The linker peptide having a cleavage site means a linker peptide having a cleavage site that can be cleaved by an enzymatic or chemical cleavage substance. Many peptides are known that are cleaved by enzymes (proteases) or chemicals (eg, Harlow and Lane, Antibodies: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY (1988); Walsh, Proteins Biochemistry and Biotechnology, John Wiley & Sons, LTD., West Sussex, England (2002)). A cleaving substance is a chemical substance or enzyme that recognizes a cleaving site in a peptide and divides the peptide into two peptides by cleaving the bond in the peptide. Examples of the cleaving substance include chemical substances and proteases.
The linker peptide having a cleavage site is preferably a linker peptide having a protease cleavage site. Examples of protease cleavage sites include thrombin cleavage sites, human rhinovirus 3C protease cleavage sites, and factor Xa cleavage sites.
The linker peptide having a cleavage site is preferably a linker peptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 6. The linker peptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 6 has a human rhinovirus 3C protease cleavage site.
(3)(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチド
融合蛋白質には、以下の(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドが含まれる:
(i)配列番号:8の第9番目〜第198番目のアミノ酸配列からなるポリペプチド、
(j)配列番号:8の第9番目〜第198番目のアミノ酸配列において1〜複数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/又は付加したアミノ酸配列からなり、かつ、カルシウム結合型発光蛋白質のアポ蛋白質活性又は機能を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、
(k)配列番号:8の第9番目〜第198番目のアミノ酸配列に対して90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ、カルシウム結合型発光蛋白質のアポ蛋白質活性又は機能を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、及び
(l)配列番号:7の第42番目〜第614番目の塩基配列に相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチドによってコードされるアミノ酸配列からなり、かつ、カルシウム結合型発光蛋白質のアポ蛋白質活性又は機能を有するポリペプチド。
(3) A polypeptide selected from the group consisting of (i) to (l) The fusion protein includes a polypeptide selected from the group consisting of the following (i) to (l):
(I) a polypeptide comprising the ninth to 198th amino acid sequence of SEQ ID NO: 8,
(J) consisting of an amino acid sequence in which one to a plurality of amino acids are deleted, substituted, inserted and / or added in the ninth to 198th amino acid sequences of SEQ ID NO: 8, and the calcium-binding photoprotein A polynucleotide encoding a polypeptide having apoprotein activity or function,
(K) a polymorphic amino acid sequence having 90% or more identity to the 9th to 198th amino acid sequences of SEQ ID NO: 8, and having an apoprotein activity or function of a calcium-binding photoprotein Encoded by a polynucleotide encoding a peptide, and (1) a polynucleotide that hybridizes under stringent conditions with a polynucleotide consisting of a base sequence complementary to the 42nd to 614th base sequences of SEQ ID NO: 7 And a polypeptide having an apoprotein activity or function of a calcium-binding photoprotein.
「1〜複数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/又は付加したアミノ酸配列」及び「90%以上の同一性を有するアミノ酸配列」、及び「ストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチド」の意味は、前記と同じである。 “Amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted, inserted and / or added” and “Amino acid sequence having 90% or more identity” and “Polynucleotide hybridizing under stringent conditions” The meaning of is the same as described above.
(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドとしては、例えば、配列番号:8の第9番目〜第198番目のアミノ酸配列からなるポリペプチド又は配列番号:8の第9番目〜第198番目のアミノ酸配列からなるポリペプチドと実質的に同質の活性若しくは機能を有するポリペプチドが挙げられる。 Examples of the polypeptide selected from the group consisting of (i) to (l) include, for example, a polypeptide comprising the ninth to 198th amino acid sequence of SEQ ID NO: 8, or the ninth to And a polypeptide having substantially the same activity or function as the polypeptide having the 198th amino acid sequence.
実質的に同質の活性もしくは機能とは、例えば、(i)前記ポリペプチドがセレンテラジンのペルオキシドまたはセレンテラジン類縁体のペルオキシドと結合して発光蛋白質を形成することができる機能、(ii)前記ポリペプチドがセレンテラジンのペルオキシドもしくはセレンテラジン類縁体のペルオキシドと結合してカルシウムイオンの作用によって発光する発光蛋白質を形成することができる機能、(iii)前記発光蛋白質がカルシウムイオンと結合することによって生じる発光の最大発光強度(Imax)が、配列番号:8の第9番目〜第198番目のアミノ酸配列からなるポリペプチドの最大発光強度(Imax)の1/4以上、好ましくは1/3以上、より好ましくは1/2以上、さらに好ましくは1/1.5以上であること、(iv)前記発光蛋白質がカルシウムイオンと結合することによって生じる発光の半減期(T1/2、秒)が、配列番号:8の第9番目〜第198番目のアミノ酸配列からなるポリペプチドの半減期(T1/2、秒)の4倍以下、好ましくは3倍以下、より好ましくは2倍以下、さらに好ましくは1.5倍以下であること、などのいずれかを意味する。なお、上記の発光活性や発光パターンの測定は、例えば、Shimomura 0.et al (1988) Biochem. J.251,405-410 およびShimomura 0.et al. Biochem. J. (1989)261, 913-920などに記載の方法によって測定することができる。 具体的には、例えば、前記発光蛋白質にカルシウム溶液を加えることにより発光反応を開始させ、発光測定装置を用いて発光活性または発光パターンを測定することができる。発光測定装置としては、市販されている装置、例えばTD−4000(ラボサイエンス社製)、Centro LB 960(ベルトールド社製)などを使用することができる。 Substantially the same activity or function means, for example, (i) a function that allows the polypeptide to bind with a coelenterazine peroxide or a coelenterazine analog peroxide to form a photoprotein, and (ii) Function capable of forming a photoprotein that emits light by the action of calcium ions by binding with peroxide of coelenterazine or coelenterazine analogs, (iii) Maximum emission intensity of light emission generated by binding of the photoprotein to calcium ions (Imax) is ¼ or more, preferably 3 or more, more preferably ½ of the maximum luminescence intensity (Imax) of the polypeptide consisting of the ninth to 198th amino acid sequences of SEQ ID NO: 8. Or more, preferably 1 / 1.5 or more, and (iv) the luminescent protein. The half-life of light emission (T1 / 2, sec) generated by binding of white matter to calcium ions is the half-life of the polypeptide consisting of the 9th to 198th amino acid sequences of SEQ ID NO: 8 (T1 / 2, Or less), preferably 3 times or less, more preferably 2 times or less, and even more preferably 1.5 times or less. The above-described measurement of luminescence activity and luminescence pattern is performed, for example, by Shimomura 0. et al (1988) Biochem. J. 251,405-410 and Shimomura 0. et al. Biochem. J. (1989) 261, 913-920. It can be measured by the method described in 1. Specifically, for example, a luminescence reaction can be started by adding a calcium solution to the photoprotein, and the luminescence activity or luminescence pattern can be measured using a luminescence measuring device. As the luminescence measuring device, a commercially available device such as TD-4000 (manufactured by Labo Science), Centro LB 960 (manufactured by Bertolud) or the like can be used.
融合蛋白質は、さらに、翻訳促進のためのアミノ酸配列及び/又は精製のためのアミノ酸配列を含んでいてもよい。翻訳促進のためのアミノ酸配列としては、当技術分野において用いられているアミノ酸配列を使用することができる。翻訳促進のためのアミノ酸配列としては、例えば、TEE配列などが挙げられる。精製のためのアミノ酸配列としては、当技術分野において用いられているアミノ酸配列を使用することができる。精製のためのアミノ酸配列としては、例えば、ヒスチジン残基が4残基以上、好ましくは6残基以上連続したアミノ酸配列を有するヒスチジンタグ配列、グルタチオン S−トランストランスフェラーゼのグルタチオンへの結合ドメインのアミノ酸配列などが挙げられる。精製のためのアミノ酸配列は、前記第1のアミノ酸配列のアミノ末端側に存在するのが好ましい。 The fusion protein may further contain an amino acid sequence for promoting translation and / or an amino acid sequence for purification. As an amino acid sequence for promoting translation, an amino acid sequence used in this technical field can be used. Examples of amino acid sequences for promoting translation include TEE sequences. As the amino acid sequence for purification, an amino acid sequence used in this technical field can be used. Examples of the amino acid sequence for purification include a histidine tag sequence having an amino acid sequence of 4 or more, preferably 6 or more histidine residues, and an amino acid sequence of a binding domain to glutathione of glutathione S-transferase Etc. The amino acid sequence for purification is preferably present on the amino terminal side of the first amino acid sequence.
3.2.ポリヌクレオチド
以下、前述した融合蛋白質をコードするポリヌクレオチドについて説明する。ポリヌクレオチドとしては、融合蛋白質をコードする塩基配列を含有するものであればいかなるものであってもよいが、好ましくはDNAである。DNAとしては、ゲノムDNA、ゲノムDNAライブラリー、細胞・組織由来のcDNA、細胞・組織由来のcDNAライブラリー、合成DNAなどが挙げられる。ライブラリーに使用するベクターは、特に制限はなく、バクテリオファージ、プラスミド、コスミド、ファージミドなどいずれであってもよい。また、前記した細胞・組織からtotalRNA又はmRNA画分を調製したものを用いて直接 Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction(以下、RT-PCR法と略称する)によって増幅することもできる。
3.2. Polynucleotide Hereinafter, the polynucleotide encoding the aforementioned fusion protein will be described. The polynucleotide may be any polynucleotide as long as it contains a base sequence encoding a fusion protein, but is preferably DNA. Examples of DNA include genomic DNA, genomic DNA library, cell / tissue-derived cDNA, cell / tissue-derived cDNA library, and synthetic DNA. The vector used for the library is not particularly limited and may be any of bacteriophage, plasmid, cosmid, phagemid and the like. Moreover, it can also be directly amplified by reverse transcription polymerase chain reaction (hereinafter abbreviated as RT-PCR method) using a total RNA or mRNA fraction prepared from the aforementioned cells / tissues.
ポリヌクレオチドは、具体的には、次の(1)〜(3)の配列を含有するポリヌクレオチドである:
(1)式(Z)nで表され、
(式中、n及びZ前記と同じ意味を表す。)
かつ、(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドとの融合蛋白質として発現された場合に、該融合蛋白質が可溶性蛋白質として発現されうる機能を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有する第1のコード配列;
(2)切断サイトを有し、かつ、切断したときに(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドのN末端にGly−Pro−Glu−Pheのアミノ酸配列からなるポリぺプチドを付加するリンカーペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有するコード配列;及び
(3)(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有する第2のコード配列。
Specifically, the polynucleotide is a polynucleotide containing the following sequences (1) to (3):
(1) Formula (Z) represented by n ,
(In the formula, n and Z have the same meaning as described above.)
And a polynucleotide encoding a polypeptide having a function capable of expressing the fusion protein as a soluble protein when expressed as a fusion protein with a polypeptide selected from the group consisting of (i) to (l). A first coding sequence containing;
(2) A polypeptide having an amino acid sequence of Gly-Pro-Glu-Phe at the N-terminus of a polypeptide having a cleavage site and selected from the group consisting of (i) to (l) when cleaved A coding sequence comprising a polynucleotide that encodes a linker peptide that adds; and (3) a second coding sequence comprising a polynucleotide encoding a polypeptide selected from the group consisting of (i) to (l).
式(Z)2で表されるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドとしては、例えば、以下の(e)〜(h)からなる群から選択されるポリヌクレオチドなどが挙げられる:
(e)配列番号:3の塩基配列からなるポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド、
(f)配列番号:3の塩基配列に相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつ目的蛋白質との融合蛋白質として発現された場合に、該融合蛋白質が可溶性蛋白質として発現されうる活性又は機能を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド、
(g)配列番号:4のアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド、及び
(h)配列番号:4のアミノ酸配列において1〜複数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/又は付加したアミノ酸配列からなり、かつリンカーペプチドと(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドとの融合蛋白質として発現された場合に、該融合蛋白質が可溶性蛋白質として発現されうる活性又は機能を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド。
Examples of the polynucleotide encoding the polypeptide represented by the formula (Z) 2 include a polynucleotide selected from the group consisting of the following (e) to (h):
(E) a polynucleotide comprising a polynucleotide consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3,
(F) When hybridized with a polynucleotide comprising a nucleotide sequence complementary to the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 under stringent conditions and expressed as a fusion protein with a target protein, the fusion protein is soluble A polynucleotide comprising a polynucleotide encoding a polypeptide having an activity or function capable of being expressed as a protein;
(G) a polynucleotide containing a polynucleotide encoding a polypeptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4, and (h) one to a plurality of amino acids in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4 are deleted, substituted, or inserted And / or the fusion protein is expressed as a soluble protein when expressed as a fusion protein comprising a linker peptide and a polypeptide selected from the group consisting of (i) to (l). A polynucleotide comprising a polynucleotide encoding a polypeptide having a possible activity or function.
このような好ましいポリヌクレオチドとしては、例えば、次のコード配列を含有するポリヌクレオチドが挙げられる:
(1)以下の(e)〜(h)からなる群から選択される第1のコード配列;
(e)配列番号:3の塩基配列からなるポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド、
(f)配列番号:3の塩基配列に相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつリンカーペプチドと(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドとの融合蛋白質として発現された場合に、該融合蛋白質が可溶性蛋白質として発現されうる活性又は機能を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド、
(g)配列番号:4のアミノ酸配列からなるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド、及び
(h)配列番号:4のアミノ酸配列において1〜複数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/又は付加したアミノ酸配列からなり、かつリンカーペプチドと(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドとの融合蛋白質として発現された場合に、該融合蛋白質が可溶性蛋白質として発現されうる活性又は機能を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド;
(2)切断サイトを有し、かつ、切断したときに(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドのN末端にGly−Pro−Glu−Pheのアミノ酸配列からなるポリぺプチドを付加するリンカーペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有するコード配列;及び
(3)(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有する第2のコード配列。
Such preferred polynucleotides include, for example, polynucleotides containing the following coding sequence:
(1) a first coding sequence selected from the group consisting of the following (e) to (h);
(E) a polynucleotide comprising a polynucleotide consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3,
(F) a polynucleotide selected from the group consisting of a linker peptide and (i) to (l), which hybridizes with a polynucleotide consisting of a base sequence complementary to the base sequence of SEQ ID NO: 3 under stringent conditions. A polynucleotide comprising a polynucleotide encoding a polypeptide having an activity or function capable of being expressed as a soluble protein when expressed as a fusion protein with a peptide;
(G) a polynucleotide containing a polynucleotide encoding a polypeptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4, and (h) one to a plurality of amino acids in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4 are deleted, substituted, or inserted And / or the fusion protein is expressed as a soluble protein when expressed as a fusion protein comprising a linker peptide and a polypeptide selected from the group consisting of (i) to (l). A polynucleotide comprising a polynucleotide encoding a polypeptide having a possible activity or function;
(2) A polypeptide having an amino acid sequence of Gly-Pro-Glu-Phe at the N-terminus of a polypeptide having a cleavage site and selected from the group consisting of (i) to (l) when cleaved A coding sequence comprising a polynucleotide that encodes a linker peptide that adds; and (3) a second coding sequence comprising a polynucleotide encoding a polypeptide selected from the group consisting of (i) to (l).
ここで、「ストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチド(例えば、DNA)」とは、配列番号:3の塩基配列と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチド又は配列番号:4のアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドの全部又は一部をプローブとして、コロニーハイブリダイゼーション法、プラークハイブリダイゼーション法又はサザンハイブリダイゼーション法などを用いることにより得られるポリヌクレオチド(例えば、DNA)をいう。具体的には、コロニーあるいはプラーク由来のポリヌクレオチドを固定化したフィルターを用いて、0.7〜1.0mol/LのNaCl存在下、65℃でハイブリダイゼーションを行った後、0.1〜2倍濃度のSSC(Saline-sodium citrate)溶液(1倍濃度のSSC溶液の組成は、150mmol/L塩化ナトリウム、15mmol/Lクエン酸ナトリウムよりなる)を用い、65℃条件下でフィルターを洗浄することにより同定できるポリヌクレオチドをあげることができる。 Here, “a polynucleotide that hybridizes under stringent conditions (for example, DNA)” means a polynucleotide comprising a nucleotide sequence complementary to the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3 or the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4. A polynucleotide (for example, DNA) obtained by using a colony hybridization method, a plaque hybridization method, a Southern hybridization method, or the like using all or part of the encoded polynucleotide as a probe. Specifically, hybridization was performed at 65 ° C. in the presence of 0.7 to 1.0 mol / L NaCl using a filter on which a polynucleotide derived from colony or plaque was immobilized, and then 0.1 to 2 Wash the filter at 65 ° C using double-concentration SSC (Saline-sodium citrate) solution (composition of single-concentration SSC solution is 150 mmol / L sodium chloride, 15 mmol / L sodium citrate) Polynucleotides that can be identified by:
ハイブリダイゼーションは、Sambrook J. et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Third Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press (2001)(以下、モレキュラー・クローニング第3版と略す)、Ausbel F. M. et al., Current Protocols in Molecular Biology, Supplement 1〜38, John Wiley and Sons (1987-1997)、Glover D. M. and Hames B. D., DNA Cloning 1: Core Techniques, A practical Approach, Second Edition, Oxford University Press (1995)等の実験書に記載されている方法に準じて行うことができる。 Hybridization is described in Sambrook J. et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Third Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press (2001) (hereinafter abbreviated as Molecular Cloning 3rd Edition), Ausbel FM et al., Current Protocols. In experimental documents such as in Molecular Biology, Supplement 1-38, John Wiley and Sons (1987-1997), Glover DM and Hames BD, DNA Cloning 1: Core Techniques, A practical Approach, Second Edition, Oxford University Press (1995) It can be carried out according to the method described.
本明細書でいう「ストリンジェントな条件」は、低ストリンジェントな条件、中ストリンジェントな条件及び高ストリンジェントな条件のいずれでもよい。「低ストリンジェントな条件」は、例えば、5×SSC、5×デンハルト溶液、0.5%(w/v)SDS、50%(v/v)ホルムアミド、32℃の条件である。また、「中ストリンジェントな条件」は、例えば、5×SSC、5×デンハルト溶液、0.5%(w/v)SDS、50%(v/v)ホルムアミド、42℃の条件である。「高ストリンジェントな条件」は、例えば、5×SSC、5×デンハルト溶液、0.5(w/v)%SDS、50%(v/v)ホルムアミド、50℃の条件である。条件を厳しくするほど、二本鎖形成に必要とする相補性が高くなる。具体的には、例えば、これらの条件において、温度を上げるほど高い相同性を有するポリヌクレオチド(例えば、DNA)が効率的に得られることが期待できる。ただし、ハイブリダイゼーションのストリンジェンシーに影響する要素としては温度、プローブ濃度、プローブの長さ、イオン強度、時間、塩濃度など複数の要素が考えられ、当業者であればこれら要素を適宜選択することで同様のストリンジェンシーを実現することが可能である。 As used herein, the “stringent conditions” may be any of low stringency conditions, moderate stringency conditions, and high stringency conditions. “Low stringent conditions” are, for example, conditions of 5 × SSC, 5 × Denhardt's solution, 0.5% (w / v) SDS, 50% (v / v) formamide, 32 ° C. The “medium stringent conditions” are, for example, conditions of 5 × SSC, 5 × Denhardt's solution, 0.5% (w / v) SDS, 50% (v / v) formamide, 42 ° C. “High stringent conditions” are, for example, conditions of 5 × SSC, 5 × Denhardt's solution, 0.5 (w / v)% SDS, 50% (v / v) formamide, 50 ° C. The tighter the conditions, the higher the complementarity required for duplex formation. Specifically, for example, it can be expected that a polynucleotide (eg, DNA) having high homology as the temperature is increased can be efficiently obtained under these conditions. However, multiple factors such as temperature, probe concentration, probe length, ionic strength, time, and salt concentration can be considered as factors that affect hybridization stringency. Those skilled in the art will select these factors as appropriate. It is possible to achieve similar stringency.
なお、ハイブリダイゼーションに市販のキットを用いる場合は、例えばAlkphos Direct Labelling Reagents(アマシャムファルマシア社製)を用いることができる。この場合は、キットに添付のプロトコールにしたがい、標識したプローブとのインキュベーションを一晩行った後、メンブレンを55℃の条件下で0.1% (w/v) SDSを含む1次洗浄バッファーで洗浄後、ハイブリダイズしたDNAを検出することができる。 In addition, when using a commercially available kit for hybridization, Alkphos Direct Labeling Reagents (made by Amersham Pharmacia) can be used, for example. In this case, follow the protocol attached to the kit, incubate with the labeled probe overnight, and then wash the membrane with a primary wash buffer containing 0.1% (w / v) SDS at 55 ° C. , Hybridized DNA can be detected.
これ以外にハイブリダイズ可能なポリヌクレオチドとしては、BLAST等の解析プログラムにより、デフォルトのパラメータを用いて計算したときに、配列番号:4のアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドと約60%以上、65%以上、70%以上、75%以上、80%以上、85%以上、88%以上、90%以上、92%以上、95%以上、97%以上、98%以上、99%以上、99.3%以上、99.5%以上、99.7%以上、99.8%以上、99.9%以上の同一性を有するDNAをあげることができる。なお、アミノ酸配列や塩基配列の同一性は、前述した方法を用いて決定できる。本発明の一つの態様では、塩基配列の同一性の数値は、BLASTを用いて決定する。 As other polynucleotides that can be hybridized, a polynucleotide encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4 and about 60% or more and 65% when calculated using the default parameters by an analysis program such as BLAST. 70% or more, 75% or more, 80% or more, 85% or more, 88% or more, 90% or more, 92% or more, 95% or more, 97% or more, 98% or more, 99% or more, 99.3% or more, Examples include DNA having 99.5% or more, 99.7% or more, 99.8% or more, and 99.9% or more identity. The identity of amino acid sequences and base sequences can be determined using the method described above. In one embodiment of the present invention, the base sequence identity value is determined using BLAST.
あるアミノ酸配列に対して、1若しくは複数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/又は付加したアミノ酸配列を有する領域をコードするポリヌクレオチドは、部位特異的変異導入法(例えば、Gotoh, T. et al., Gene 152, 271-275 (1995)、Zoller, M.J., and Smith, M., Methods Enzymol. 100, 468-500 (1983)、Kramer, W. et al., Nucleic Acids Res. 12, 9441-9456 (1984)、Kramer W, and Fritz H.J., Methods. Enzymol. 154, 350-367 (1987)、Kunkel,T.A., Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 82, 488-492 (1985)、Kunkel, Methods Enzymol. 85, 2763-2766 (1988)、など参照)、アンバー変異を利用する方法(例えば、Gapped duplex法、Nucleic Acids Res. 12, 9441-9456 (1984)、など参照)などを用いることにより得ることができる。 A polynucleotide encoding a region having an amino acid sequence in which one or a plurality of amino acids have been deleted, substituted, inserted and / or added to a certain amino acid sequence can be obtained by site-directed mutagenesis (for example, Gotoh, T. et al. et al., Gene 152, 271-275 (1995), Zoller, MJ, and Smith, M., Methods Enzymol. 100, 468-500 (1983), Kramer, W. et al., Nucleic Acids Res. 12, 9441-9456 (1984), Kramer W, and Fritz HJ, Methods.Enzymol. 154, 350-367 (1987), Kunkel, TA, Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 82, 488-492 (1985), Kunkel, Methods Enzymol. 85, 2763-2766 (1988), etc.), a method using amber mutation (for example, see Gapped duplex method, Nucleic Acids Res. 12, 9441-9456 (1984), etc.) Can be obtained.
また目的の変異(欠失、付加、置換及び/又は挿入)を導入した配列をそれぞれの5’端に持つ1組のプライマーを用いたPCR(例えば、Ho S. N. et al., Gene 77, 51 (1989)など参照)によっても、ポリヌクレオチドに変異を導入することができる。 PCR (for example, Ho SN et al., Gene 77, 51 (for example, Ho SN et al., Gene 77, 51 ( (See, for example, 1989)).
また欠失変異体の一種である蛋白質の部分断片をコードするポリヌクレオチドは、その蛋白質をコードするポリヌクレオチド中の作製したい部分断片をコードする領域の5’端の塩基配列と一致する配列を有するオリゴヌクレオチド及び3’端の塩基配列と相補的な配列を有するオリゴヌクレオチドをプライマーとして用いて、その蛋白質をコードするポリヌクレオチドを鋳型にしたPCRを行うことにより取得できる。 A polynucleotide encoding a partial fragment of a protein that is a kind of deletion mutant has a sequence that matches the 5'-end base sequence of the region encoding the partial fragment to be produced in the polynucleotide encoding the protein. It can be obtained by performing PCR using an oligonucleotide and an oligonucleotide having a sequence complementary to the base sequence at the 3 ′ end as a primer and using a polynucleotide encoding the protein as a template.
ポリヌクレオチドの具体例としては、例えば、配列番号:12のアミノ酸配列からなる融合蛋白質をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチドなどがあげられる。配列番号:12のアミノ酸配列からなる融合蛋白質をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチドとしては、例えば、配列番号:11に記載の塩基配列からなるポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチドなどが挙げられる。これらの塩基配列及びアミノ酸配列を、図8に示す。 Specific examples of the polynucleotide include a polynucleotide containing a polynucleotide encoding a fusion protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 12. As a polynucleotide containing the polynucleotide which codes the fusion protein which consists of an amino acid sequence of sequence number: 12, the polynucleotide containing the polynucleotide which consists of a base sequence of sequence number: 11, etc. are mentioned, for example. These base sequences and amino acid sequences are shown in FIG.
本発明のポリヌクレオチドは、翻訳促進のためのアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド(コード配列)及び/又は精製のためのアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド(コード配列)を含んでいてもよい。翻訳促進のためのアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチドとしては、当技術分野において用いられている翻訳促進のためのアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチドを使用することができる。翻訳促進のためのアミノ酸配列としては、前記したものなどが挙げられる。精製のためのアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドとしては、当技術分野において用いられている精製のためのアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチドを使用することができる。精製のためのアミノ酸配列としては、前記したものなどが挙げられる。精製のためのアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチド(コード配列)は、前記第1のコード配列の5’側に存在するのが好ましい。 The polynucleotide of the present invention comprises a polynucleotide (coding sequence) containing a polynucleotide encoding an amino acid sequence for promoting translation and / or a polynucleotide (coding sequence) containing a polynucleotide encoding an amino acid sequence for purification. ) May be included. As a polynucleotide containing a polynucleotide encoding an amino acid sequence for promoting translation, a polynucleotide containing a polynucleotide encoding an amino acid sequence for promoting translation used in the art may be used. it can. Examples of the amino acid sequence for promoting translation include those described above. As a polynucleotide encoding an amino acid sequence for purification, a polynucleotide containing a polynucleotide encoding an amino acid sequence for purification used in the art can be used. Examples of the amino acid sequence for purification include those described above. The polynucleotide (coding sequence) containing the polynucleotide encoding the amino acid sequence for purification is preferably present on the 5 'side of the first coding sequence.
3.3.発現ベクター及び形質転換体
さらに、本発明は、上述したポリヌクレオチドを含有する発現ベクター及び形質転換体を提供する。
(1)発現ベクター
発現ベクターは、適当なベクターに前述のポリヌクレオチド(DNA)を連結(挿入)することにより得ることができる。より具体的には、精製されたポリヌクレオチド(DNA)を適当な制限酵素で切断し、適当なベクターの制限酵素部位又はマルチクローニングサイトに挿入して、ベクターに連結することにより得ることができる。
発現ベクターとしては、具体的には、例えば、次のプロモーター配列、及びコード配列を含有する発現ベクターなどが挙げられる:
(1)発現誘導可能なプロモーター配列;
(2)式(Z)n
(式中、n及びZ前記と同じ意味を表す。)
で表され、かつ、リンカーペプチドと(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドとの融合蛋白質として発現された場合に、該融合蛋白質が可溶性蛋白質として発現されうる機能を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有する第1のコード配列;
(3)切断サイトを有し、かつ、切断したときに(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドのN末端にGly−Pro−Glu−Pheのアミノ酸配列からなるポリぺプチドを付加するリンカーペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有するコード配列;及び
(4)(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有する第2のコード配列。
3.3. Expression vector and transformant Furthermore, this invention provides the expression vector and transformant containing the polynucleotide mentioned above.
(1) Expression vector An expression vector can be obtained by ligating (inserting) the aforementioned polynucleotide (DNA) into an appropriate vector. More specifically, it can be obtained by cleaving a purified polynucleotide (DNA) with an appropriate restriction enzyme, inserting it into a restriction enzyme site or a multiple cloning site of an appropriate vector, and ligating it to the vector.
Specific examples of the expression vector include an expression vector containing the following promoter sequence and coding sequence:
(1) a promoter sequence capable of inducing expression;
(2) Formula (Z) n
(In the formula, n and Z have the same meaning as described above.)
And a polyprotein having a function that allows the fusion protein to be expressed as a soluble protein when expressed as a fusion protein of a linker peptide and a polypeptide selected from the group consisting of (i) to (l). A first coding sequence containing a polynucleotide encoding a peptide;
(3) A polypeptide having an amino acid sequence of Gly-Pro-Glu-Phe at the N-terminus of a polypeptide selected from the group consisting of (i) to (l) when cleaved. And (4) a second coding sequence containing a polynucleotide encoding a polypeptide selected from the group consisting of (i) to (l).
ポリヌクレオチドを挿入するためのベクターは、宿主中で複製可能なものであれば特に限定されず、例えば、プラスミド、バクテリオファージ、動物ウイルス等が挙げられる。プラスミドとしては、例えば、大腸菌由来のプラスミド(例えばpBR322, pBR325, pUC118, pUC119等)、枯草菌由来のプラスミド(例えばpUB110, pTP5等)、酵母由来のプラスミド(例えばYEp13, YEp24, YCp50等)などがあげられる。バクテリオファージとしては、例えば、λファージなどがあげられる。動物ウイルスとしては、例えば、レトロウイルス、ワクシニアウイルス、昆虫ウイルス(例えば、バキュロウイルスなど)などがあげられる。また、pCold Iベクター、pCold IIベクター、pCold IIIベクター、pCold IVベクター(以上、タカラバイオ社製)なども好適に使用することができる。 The vector for inserting the polynucleotide is not particularly limited as long as it can replicate in the host, and examples thereof include plasmids, bacteriophages, animal viruses and the like. Examples of plasmids include plasmids derived from E. coli (eg, pBR322, pBR325, pUC118, pUC119, etc.), plasmids derived from Bacillus subtilis (eg, pUB110, pTP5, etc.), plasmids derived from yeast (eg, YEp13, YEp24, YCp50, etc.), and the like. can give. Examples of the bacteriophage include λ phage. Examples of animal viruses include retroviruses, vaccinia viruses, insect viruses (eg, baculoviruses) and the like. Moreover, a pCold I vector, a pCold II vector, a pCold III vector, a pCold IV vector (manufactured by Takara Bio Inc.) and the like can also be suitably used.
ポリヌクレオチドは、通常、適当なベクター中のプロモーター(発現誘導可能なプロモーター)の下流に、発現可能なように連結される。用いられるプロモーターとしては、形質転換する際の宿主が動物細胞である場合には、SV40由来のプロモーター、レトロウイルスのプロモーター、メタロチオネインプロモーター、ヒートショックプロモーター、サイトメガロウイルスプロモーター、SRαプロモーターなどが好ましい。宿主がエシェリヒア属菌である場合は、Trpプロモーター、T7プロモーター、lacプロモーター、recAプロモーター、λPLプロモーター、lppプロモーターなどが好ましい。宿主がバチルス属菌である場合は、SPO1プロモーター、SPO2プロモーター、penPプロモーターなどが好ましい。宿主が酵母である場合は、PHO5プロモーター、PGKプロモーター、GAPプロモーター、ADH1プロモーター、GALプロモーターなどが好ましい。宿主が昆虫細胞である場合は、ポリヘドリンプロモーター、P10プロモーターなどが好ましい。また、低温で発現誘導可能なプロモーターも好適に使用することができる。低温で発現誘導可能なプロモーターとしては、例えば、コールドショック遺伝子のプロモーター配列などが挙げられる。コールドショック遺伝子としては、例えば、大腸菌コールドショック遺伝子(例えば、cspA、cspB、cspG、cspI、csdAなど)、Bacillus caldolyticusコールドショック遺伝子(例えば、Bc−Cspなど)、Salmonella entericaコールドショック遺伝子(例えば、cspEなど)、Erwinia carotovoraコールドショック遺伝子(例えば、cspGなど)などが挙げられる。低温で発現誘導可能なプロモーターとしては、なかでも、例えば、cspAプロモーター、cspBプロモーター、cspGプロモーター、cspIプロモーター、csdAプロモーターなどを好適に使用することができる。 The polynucleotide is usually ligated so that it can be expressed downstream of a promoter (promoter capable of inducing expression) in an appropriate vector. The promoter used is preferably an SV40-derived promoter, a retrovirus promoter, a metallothionein promoter, a heat shock promoter, a cytomegalovirus promoter, an SRα promoter or the like when the host to be transformed is an animal cell. When the host is Escherichia, a Trp promoter, T7 promoter, lac promoter, recA promoter, λPL promoter, lpp promoter and the like are preferable. When the host is Bacillus, SPO1 promoter, SPO2 promoter, penP promoter and the like are preferable. When the host is yeast, PHO5 promoter, PGK promoter, GAP promoter, ADH1 promoter, GAL promoter, etc. are preferable. When the host is an insect cell, polyhedrin promoter, P10 promoter and the like are preferable. A promoter capable of inducing expression at a low temperature can also be suitably used. Examples of the promoter capable of inducing expression at a low temperature include a promoter sequence of a cold shock gene. Examples of cold shock genes include E. coli cold shock genes (eg, cspA, cspB, cspG, cspI, csdA, etc.), Bacillus caldolyticus cold shock genes (eg, Bc-Csp, etc.), Salmonella enterica cold shock genes (eg, cspE, etc.). Erwinia carotovora cold shock gene (for example, cspG etc.) and the like. Among them, for example, a cspA promoter, a cspB promoter, a cspG promoter, a cspI promoter, a csdA promoter and the like can be suitably used as a promoter capable of inducing expression at a low temperature.
発現ベクターには、以上の他に、所望によりエンハンサー、スプライシングシグナル、ポリA付加シグナル、リボソーム結合配列(SD配列)、選択マーカなどを含有しているものを用いることができる。選択マーカとしては、例えば、ジヒドロ葉酸還元酵素遺伝子、アンピシリン耐性遺伝子、ネオマイシン耐性遺伝子などがあげられる。 In addition to the above, an expression vector containing an enhancer, a splicing signal, a poly A addition signal, a ribosome binding sequence (SD sequence), a selection marker, etc. can be used as desired. Examples of the selection marker include a dihydrofolate reductase gene, an ampicillin resistance gene, and a neomycin resistance gene.
また、発現ベクターは、翻訳促進のためのアミノ酸配列をコードする塩基配列を含有するポリヌクレオチド及び/又は精製のためのアミノ酸配列をコードする塩基配列を含有するポリヌクレオチドを含んでいてもよい。翻訳促進のためのアミノ酸配列をコードする塩基配列を含有するポリヌクレオチドとしては、当技術分野において用いられている翻訳促進のためのアミノ酸配列をコードする塩基配列を含有するポリヌクレオチドを使用することができる。翻訳促進のためのアミノ酸配列としては、前記したものなどが挙げられる。精製のためのアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドとしては、当技術分野において用いられている精製のためのアミノ酸配列をコードする塩基配列を含有するポリヌクレオチドを使用することができる。精製のためのアミノ酸配列としては、前記したものなどが挙げられる。 The expression vector may include a polynucleotide containing a base sequence encoding an amino acid sequence for promoting translation and / or a polynucleotide containing a base sequence encoding an amino acid sequence for purification. As the polynucleotide containing a base sequence encoding an amino acid sequence for promoting translation, a polynucleotide containing a base sequence encoding an amino acid sequence for promoting translation used in the art may be used. it can. Examples of the amino acid sequence for promoting translation include those described above. As a polynucleotide encoding an amino acid sequence for purification, a polynucleotide containing a base sequence encoding an amino acid sequence for purification used in the art can be used. Examples of the amino acid sequence for purification include those described above.
(2)形質転換体
このようにして得られた、ポリヌクレオチド(すなわち、融合蛋白質をコードするポリヌクレオチド)を含有する発現ベクターを、適当な宿主中に導入することによって、形質転換体を作成することができる。宿主としては、ポリヌクレオチド(DNA)を発現できるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、エシェリヒア属菌、バチルス属菌、シュードモナス属菌、リゾビウム属菌、酵母、動物細胞又は昆虫細胞などがあげられる。エシェリヒア属菌としては、例えば、エシェリヒア・コリ(Escherichia coli)などがあげられる。バチルス属菌としては、例えば、バチルス・ズブチリス(Bacillus subtilis)などがあげられる。シュードモナス属菌としては、例えば、シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)などがあげられる。リゾビウム属菌としては、例えば、リゾビウム・メリロティ(Rhizobium meliloti)などがあげられる。酵母としては、例えば、サッカロミセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)、シゾサッカロミセス・ポンベ(Schizosaccharomyces pombe)などがあげられる。動物細胞としては、例えば、COS細胞、CHO細胞などがあげられる。昆虫細胞としては、例えば、Sf9、Sf21などがあげられる。
(2) Transformant A transformant is prepared by introducing the thus obtained expression vector containing a polynucleotide (that is, a polynucleotide encoding a fusion protein) into an appropriate host. be able to. The host is not particularly limited as long as it can express a polynucleotide (DNA). For example, Escherichia, Bacillus, Pseudomonas, Rhizobium, yeast, animal cells, insect cells, etc. Can be given. Examples of the genus Escherichia include Escherichia coli. Examples of the genus Bacillus include Bacillus subtilis. Examples of Pseudomonas spp. Include Pseudomonas putida. Examples of the genus Rhizobium include Rhizobium meliloti. Examples of the yeast include Saccharomyces cerevisiae and Schizosaccharomyces pombe. Examples of animal cells include COS cells and CHO cells. Examples of insect cells include Sf9 and Sf21.
発現ベクターの宿主への導入方法及びこれによる形質転換方法は、一般的な各種方法によって行うことができる。発現ベクターの宿主細胞への導入方法としては、例えば、例えばリン酸カルシウム法(Virology, 52, 456-457 (1973))、リポフェクション法(Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 84, 7413 (1987))、エレクトロポレーション法(EMBO J., 1, 841-845 (1982))などがあげられる。エシェリヒア属菌の形質転換方法としては、例えば、Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 69, 2110 (1972)、Gene, 17, 107 (1982)などに記載の方法などがあげられる。バチルス属菌の形質転換方法としては、例えば、Molecular & General Genetics,168, 111 (1979)に記載の方法などがあげられる。酵母の形質転換方法としては、例えば、Proc. Natl. Acad. Sci. USA,75,1929 (1978)に記載の方法などがあげられる。動物細胞の形質転換方法としては、例えば、Virology,52, 456 (1973)に記載の方法などがあげられる。昆虫細胞の形質転換方法としては、例えば、Bio/Technology, 6, 47-55 (1988)に記載の方法などがあげられる。このようにして、融合蛋白質をコードするポリヌクレオチドを含有する発現ベクターで形質転換された形質転換体を得ることができる。 A method for introducing an expression vector into a host and a transformation method using the expression vector can be performed by various general methods. Examples of methods for introducing an expression vector into a host cell include, for example, the calcium phosphate method (Virology, 52, 456-457 (1973)) and the lipofection method (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 84, 7413 (1987)). Electroporation method (EMBO J., 1, 841-845 (1982)). Examples of the transformation method of the genus Escherichia include the methods described in Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 69, 2110 (1972), Gene, 17, 107 (1982) and the like. Examples of the method for transforming Bacillus include the method described in Molecular & General Genetics, 168, 111 (1979). Examples of yeast transformation methods include the method described in Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 75, 1929 (1978). Examples of methods for transforming animal cells include the method described in Virology, 52, 456 (1973). Examples of the method for transforming insect cells include the method described in Bio / Technology, 6, 47-55 (1988). In this way, a transformant transformed with an expression vector containing a polynucleotide encoding the fusion protein can be obtained.
(3)低温で発現誘導可能なプロモーター配列を含有する発現ベクター及び形質転換体
発現ベクターとしては、なかでも低温で発現誘導可能なプロモーター配列を含有する発現ベクターが好ましい。
低温で発現誘導可能なプロモーター配列を含有する発現ベクターとは、具体的には、次のプロモーター配列、及びコード配列を含有する発現ベクターを意味する:
(1)低温で発現誘導可能なプロモーター配列;
(2)式(Z)n
(式中、n及びZは前記と同じ意味を表す。)
で表され、かつ、リンカーペプチドと(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドとの融合蛋白質として発現された場合に、該融合蛋白質が可溶性蛋白質として発現されうる活性又は機能を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有する第1のコード配列;
(3)切断サイトを有し、かつ、切断したときに(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドのN末端にGly−Pro−Glu−Pheのアミノ酸配列からなるポリぺプチドを付加するリンカーペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有するコード配列;及び
(4)(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有する第2のコード配列。
(3) Expression Vector and Transformant Containing a Promoter Sequence Inducible at Low Temperature As an expression vector, an expression vector containing a promoter sequence inducible at low temperature is particularly preferable.
The expression vector containing a promoter sequence capable of inducing expression at a low temperature specifically means an expression vector containing the following promoter sequence and coding sequence:
(1) Promoter sequence capable of inducing expression at low temperature;
(2) Formula (Z) n
(In the formula, n and Z have the same meaning as described above.)
And an activity or function that allows the fusion protein to be expressed as a soluble protein when expressed as a fusion protein of a linker peptide and a polypeptide selected from the group consisting of (i) to (l) A first coding sequence containing a polynucleotide encoding a polypeptide having;
(3) A polypeptide having an amino acid sequence of Gly-Pro-Glu-Phe at the N-terminus of a polypeptide selected from the group consisting of (i) to (l) when cleaved. And (4) a second coding sequence containing a polynucleotide encoding a polypeptide selected from the group consisting of (i) to (l).
低温で発現誘導可能なプロモーター配列を含有する発現ベクターとしては、なかでも、次のプロモーター配列、及びコード配列を含有する発現ベクターが好ましい:
(1)低温で発現誘導可能なプロモーター配列;
(2)式(Z)2
(式中、Zは前記と同じ意味を表す。)
で表されるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有する第1のコード配列;
(3)切断サイトを有し、かつ、切断したときに(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドのN末端にGly−Pro−Glu−Pheのアミノ酸配列からなるポリぺプチドを付加するリンカーペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有するコード配列;及び
(4)(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有する第2のコード配列。
As an expression vector containing a promoter sequence capable of inducing expression at a low temperature, an expression vector containing the following promoter sequence and coding sequence is particularly preferable:
(1) Promoter sequence capable of inducing expression at low temperature;
(2) Formula (Z) 2
(In the formula, Z represents the same meaning as described above.)
A first coding sequence comprising a polynucleotide encoding a polypeptide represented by:
(3) A polypeptide having an amino acid sequence of Gly-Pro-Glu-Phe at the N-terminus of a polypeptide selected from the group consisting of (i) to (l) when cleaved. And (4) a second coding sequence containing a polynucleotide encoding a polypeptide selected from the group consisting of (i) to (l).
低温で発現誘導可能なプロモーター配列とは、宿主細胞を増殖させる培養条件から、温度を下げることによって融合蛋白質の発現を誘導可能なプロモーター配列を意味する。低温で発現誘導可能なプロモーターとしては、例えば、コールドショック蛋白質をコードする遺伝子(コールドショック遺伝子)のプロモーターが挙げられる。コールドショック遺伝子のプロモーターとしては、例えば、大腸菌のコールドショック遺伝子のプロモーター、Bacillus caldolyticusコールドショック遺伝子のプロモーター(例えば、Bc−Cspなど)、Salmonella entericaコールドショック遺伝子のプロモーター(例えば、cspEなど)、Erwinia carotovoraコールドショック遺伝子のプロモーターなど(例えば、cspGなど)が挙げられる。大腸菌のコールドショック遺伝子のプロモーターとしては、例えば、cspAプロモーター、cspBプロモーター、cspGプロモーター、cspIプロモーター、csdAプロモーターなどが挙げられ、cspAプロモーターが好ましい。Bacillus caldolyticusコールドショック遺伝子のプロモーターとしては、例えば、Bc−Cspなどが挙げられる。Salmonella entericaコールドショック遺伝子のプロモーターとしては、例えば、cspEなどが挙げられる。Erwinia carotovoraコールドショック遺伝子のプロモーターとしては、例えば、cspGなどが挙げられる。 The promoter sequence capable of inducing expression at a low temperature means a promoter sequence capable of inducing the expression of the fusion protein by lowering the temperature from the culture conditions for growing the host cells. Examples of the promoter capable of inducing expression at a low temperature include a promoter of a gene encoding a cold shock protein (cold shock gene). Examples of the cold shock gene promoter include, for example, the cold shock gene promoter of Escherichia coli, the promoter of Bacillus caldolyticus cold shock gene (eg, Bc-Csp), the promoter of Salmonella enterica cold shock gene (eg, cspE), Erwinia carotovora Examples include cold shock gene promoters (eg, cspG). Examples of the E. coli cold shock gene promoter include cspA promoter, cspB promoter, cspG promoter, cspI promoter, csdA promoter and the like, with cspA promoter being preferred. Examples of the Bacillus caldolyticus cold shock gene promoter include Bc-Csp. Examples of the promoter of the Salmonella enterica cold shock gene include cspE. Examples of the Erwinia carotovora cold shock gene promoter include cspG.
本発明で用いられる低温で発現誘導可能なプロモーターが発現誘導しうる温度としては、通常30℃以下、好ましくは25℃以下、より好ましくは20℃以下、特に好ましくは15℃以下である。ただし、より効率良く発現を誘導させるため、通常は5℃以上、好ましくは10℃以上、特に好ましくは約15℃で発現誘導させる。 The temperature at which the promoter capable of inducing expression at a low temperature used in the present invention is usually 30 ° C. or lower, preferably 25 ° C. or lower, more preferably 20 ° C. or lower, particularly preferably 15 ° C. or lower. However, in order to induce the expression more efficiently, the expression is usually induced at 5 ° C. or higher, preferably 10 ° C. or higher, particularly preferably about 15 ° C.
本発明の低温で発現誘導可能なプロモーター配列を含有する発現ベクターを作製する場合、本発明のポリヌクレオチドを挿入するためのベクターとしては、pCold Iベクター、pCold IIベクター、pCold IIIベクター、pCold IVベクター(以上、タカラバイオ社製)などを好適に使用することができる。これらのベクターを使用して、原核細胞を宿主として発現させた場合、融合蛋白質を宿主細胞の細胞質中に可溶性蛋白質として産生させることができる。 When preparing an expression vector containing a promoter sequence capable of inducing expression at low temperature of the present invention, vectors for inserting the polynucleotide of the present invention include pCold I vector, pCold II vector, pCold III vector, pCold IV vector (Above, manufactured by Takara Bio Inc.) and the like can be suitably used. When these vectors are used to express a prokaryotic cell as a host, the fusion protein can be produced as a soluble protein in the cytoplasm of the host cell.
低温で発現誘導可能なプロモーター配列を含有する発現ベクターを導入する宿主としては、原核細胞が好ましく、さらに大腸菌が好ましく、特にBL21株、JM109株が好ましく、なかでもBL21株が好ましい。 As a host into which an expression vector containing a promoter sequence capable of inducing expression at a low temperature is introduced, prokaryotic cells are preferable, E. coli is more preferable, particularly BL21 strain and JM109 strain are preferable, and BL21 strain is particularly preferable.
低温で発現誘導可能なプロモーター配列を含有する発現ベクターが導入された形質転換体を細胞増殖させる培養温度は、通常25〜40℃、好ましくは30〜37℃である。発現誘導させる温度は、通常4〜25℃、好ましくは10〜20℃、より好ましくは12〜18℃、特に好ましくは15℃である。 The culture temperature for cell growth of a transformant introduced with an expression vector containing a promoter sequence capable of inducing expression at a low temperature is usually 25 to 40 ° C., preferably 30 to 37 ° C. The temperature for inducing expression is usually 4 to 25 ° C, preferably 10 to 20 ° C, more preferably 12 to 18 ° C, and particularly preferably 15 ° C.
また、発現ベクターとしては、次のプロモーター配列、コード配列、及び制限酵素サイトを含有する発現ベクターなどが挙げられる:
(1)発現誘導可能なプロモーター配列;
(2)式(Z)n
(式中、n及びZは前記と同じ意味を表す。)
で表され、かつ、リンカーペプチドと(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドとの融合蛋白質として発現された場合に、該融合蛋白質が可溶性蛋白質として発現されうる活性又は機能を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有する第1のコード配列;
(3)切断サイトを有し、かつ、切断したときに(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドのN末端にGly−Pro−Glu−Pheのアミノ酸配列からなるポリぺプチドを付加するリンカーペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有するコード配列;及び
(4)(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有する第2のコード配列を挿入することができる少なくとも1つの制限酵素サイト。
Examples of expression vectors include the following promoter sequences, coding sequences, and expression vectors containing restriction enzyme sites:
(1) a promoter sequence capable of inducing expression;
(2) Formula (Z) n
(In the formula, n and Z have the same meaning as described above.)
And an activity or function that allows the fusion protein to be expressed as a soluble protein when expressed as a fusion protein of a linker peptide and a polypeptide selected from the group consisting of (i) to (l) A first coding sequence containing a polynucleotide encoding a polypeptide having;
(3) A polypeptide having an amino acid sequence of Gly-Pro-Glu-Phe at the N-terminus of a polypeptide selected from the group consisting of (i) to (l) when cleaved. A coding sequence comprising a polynucleotide that encodes a linker peptide that adds; and (4) a second coding sequence comprising a polynucleotide that encodes a polypeptide selected from the group consisting of (i)-(l) At least one restriction enzyme site that can be inserted.
「(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有する第2のコード配列を挿入することができる少なくとも1つの制限酵素サイト」とは、(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有する第2のコード配列を挿入することができる制限酵素認識部位を有するポリヌクレオチドを含有するポリヌクレオチドである。前記制限酵素サイトとしては、(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有する第2のコード配列を挿入することができればよく、特に制限はないが、いわゆるマルチクローニングサイトであるのが好ましい。マルチクローニングサイトなどの制限酵素サイトは、当技術分野において周知であり、報告されている(例えば、Yanisch-Perron, C., Vieira, J. and Messing, J. Gene 33 (1985) 103-119、Improved M13 phage cloning vectors and host strains: Nucleotide sequences of the M13mp18 and pUC19 vectors. Gene 33 (1985) 103-119など参照)。 “At least one restriction enzyme site into which a second coding sequence containing a polynucleotide encoding a polypeptide selected from the group consisting of (i) to (l) can be inserted” refers to (i) to A polynucleotide containing a polynucleotide having a restriction enzyme recognition site into which a second coding sequence containing a polynucleotide encoding a polypeptide selected from the group consisting of (l) can be inserted. The restriction enzyme site is not particularly limited as long as it can insert a second coding sequence containing a polynucleotide encoding a polypeptide selected from the group consisting of (i) to (l). A so-called multicloning site is preferred. Restriction enzyme sites such as multicloning sites are well known and reported in the art (eg, Yanisch-Perron, C., Vieira, J. and Messing, J. Gene 33 (1985) 103-119, Improved M13 phage cloning vectors and host strains: Nucleotide sequences of the M13mp18 and pUC19 vectors. See Gene 33 (1985) 103-119).
このような発現ベクターの(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有する第2のコード配列を挿入することができる少なくとも1つの制限酵素サイトに、上述の(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを連結(挿入)することにより、融合蛋白質を発現できる発現ベクターを作製することができる。 In such an expression vector, at least one restriction enzyme site into which a second coding sequence containing a polynucleotide encoding a polypeptide selected from the group consisting of (i) to (l) can be inserted. An expression vector capable of expressing the fusion protein can be prepared by linking (inserting) a polynucleotide encoding a polypeptide selected from the group consisting of (i) to (l).
このような発現ベクターとしては、なかでも、次のプロモーター配列、コード配列、及び制限酵素サイトを含有する発現ベクターが好ましい。
(1)低温で発現誘導可能なプロモーター配列;
(2)式(Z)2
(式中、Zは前記と同じ意味を表す。)
で表されるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有する第1のコード配列;
(3)切断サイトを有し、かつ、切断したときに(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドのN末端にGly−Pro−Glu−Pheのアミノ酸配列からなるポリぺプチドを付加するリンカーペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有するコード配列;及び
(4)(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有する第2のコード配列を挿入することができる少なくとも1つの制限酵素サイト。
As such an expression vector, among them, an expression vector containing the following promoter sequence, coding sequence, and restriction enzyme site is preferable.
(1) Promoter sequence capable of inducing expression at low temperature;
(2) Formula (Z) 2
(In the formula, Z represents the same meaning as described above.)
A first coding sequence comprising a polynucleotide encoding a polypeptide represented by:
(3) A polypeptide having an amino acid sequence of Gly-Pro-Glu-Phe at the N-terminus of a polypeptide selected from the group consisting of (i) to (l) when cleaved. A coding sequence comprising a polynucleotide that encodes a linker peptide that adds; and (4) a second coding sequence comprising a polynucleotide that encodes a polypeptide selected from the group consisting of (i)-(l) At least one restriction enzyme site that can be inserted.
前記第1のコード配列の5’側に、さらに精製のためのアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドを含有するコード配列を含有していてもよい。精製のためのアミノ酸配列については、前記した通りである。 A coding sequence containing a polynucleotide encoding an amino acid sequence for purification may be further contained on the 5 'side of the first coding sequence. The amino acid sequence for purification is as described above.
3.4.融合蛋白質及び本発明の蛋白質の製造
また、本発明は、前記形質転換体を培養し、融合蛋白質を生成させる工程を含む、融合蛋白質の製造方法を提供する。融合蛋白質は、例えば、前記形質転換体を本発明の融合蛋白質をコードするポリヌクレオチド(DNA)が発現可能な条件下で培養し、融合蛋白質を生成・蓄積させ、分離・精製することによって製造することができる。
3.4. Production of Fusion Protein and Protein of the Present Invention The present invention also provides a method for producing a fusion protein, comprising the steps of culturing the transformant to produce a fusion protein. The fusion protein is produced, for example, by culturing the transformant under conditions capable of expressing the polynucleotide (DNA) encoding the fusion protein of the present invention, generating and accumulating the fusion protein, and separating and purifying it. be able to.
さらに、本発明は、融合蛋白質をリンカーペプチドの切断サイトで切断し、式(Z)nで表わされるポリペプチドのない、N末端にGly−Pro−Glu−Pheが付加した(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドを含む蛋白質(本発明の蛋白質)を得る工程を含む、本発明の蛋白質の製造方法を提供する。本発明の蛋白質は、例えば、前記製造した融合蛋白質を、リンカーペプチドの切断サイトで切断し、分離・精製することによって製造することができる。 Furthermore, in the present invention, the fusion protein is cleaved at the cleavage site of the linker peptide, and Gly-Pro-Glu-Phe having no polypeptide represented by the formula (Z) n is added to (i) to (l A method for producing the protein of the present invention, comprising the step of obtaining a protein comprising the polypeptide selected from the group consisting of: The protein of the present invention can be produced, for example, by cleaving the produced fusion protein at the cleavage site of the linker peptide, and separating and purifying it.
(形質転換体の培養)
本発明の形質転換体の培養は、宿主の培養に用いられる通常の方法に従って行うことができる。該培養によって、形質転換体によって本発明の融合蛋白質が生成され、形質転換体内又は培養液中などに融合蛋白質が蓄積される。
(Culture of transformants)
The transformant of the present invention can be cultured according to a usual method used for host culture. By the culturing, the fusion protein of the present invention is produced by the transformant, and the fusion protein is accumulated in the transformant or in the culture solution.
宿主がエシェリヒア属菌、バチルス属菌である形質転換体を培養する培地としては、該形質転換体の生育に必要な炭素源、窒素源、無機塩類等を含有し、形質転換体の培養を効率的に行うことができる培地であれば、天然培地、合成培地のいずれを用いてもよい。炭素源としては、グルコース、フラクトース、スクロース、デンプンなどの炭水化物、酢酸、プロピオン酸などの有機酸、エタノール、プロパノール等のアルコール類が用いられる。窒素源としては、アンモニア、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、リン酸アンモニウムなどの無機酸若しくは有機酸のアンモニウム塩又はその他の含窒素化合物のほか、ペプトン、肉エキス、コーンスティープリカーなどが用いられる。無機塩類としては、リン酸第一カリウム、リン酸第二カリウム、リン酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム、硫酸第一鉄、硫酸マンガン、硫酸銅、炭酸カルシウムなどが用いられる。培養中は必要に応じてアンピシリンやテトラサイクリン等の抗生物質を培地に添加してもよい。プロモーターとして誘導性のプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した形質転換体を培養する場合は、必要に応じてインデューサーを培地に添加してもよい。例えば、Lacプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した形質転換体を培養するときにはイソプロピル-β-D-チオガラクトピラノシド(IPTG)などを、trpプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した形質転換体を培養するときにはインドールアクリル酸(IAA)などを培地に添加してもよい。 As a medium for cultivating transformants whose hosts are Escherichia or Bacillus genus, it contains a carbon source, nitrogen source, inorganic salts, etc. necessary for the growth of the transformant, so that transformants can be cultured efficiently. Any natural or synthetic medium may be used as long as it can be performed automatically. As the carbon source, carbohydrates such as glucose, fructose, sucrose and starch, organic acids such as acetic acid and propionic acid, and alcohols such as ethanol and propanol are used. As the nitrogen source, ammonium salts of inorganic acids or organic acids such as ammonia, ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium acetate, and ammonium phosphate, or other nitrogen-containing compounds, peptone, meat extract, corn steep liquor, and the like are used. Examples of inorganic salts include monopotassium phosphate, dipotassium phosphate, magnesium phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride, ferrous sulfate, manganese sulfate, copper sulfate, and calcium carbonate. During culture, an antibiotic such as ampicillin or tetracycline may be added to the medium as necessary. When cultivating a transformant transformed with an expression vector using an inducible promoter as a promoter, an inducer may be added to the medium as necessary. For example, when cultivating a transformant transformed with an expression vector using the Lac promoter, transformation by transforming isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG) with an expression vector using the trp promoter When culturing the body, indoleacrylic acid (IAA) or the like may be added to the medium.
宿主がエシェリヒア属菌の場合、培養は通常約15〜43℃で約3〜24時間行い、必要により、通気や撹拌を加える。宿主がバチルス属菌の場合、培養は通常約30〜40℃で約6〜24時間行ない、必要により通気や撹拌を加える。 When the host is an Escherichia bacterium, the culture is usually carried out at about 15 to 43 ° C. for about 3 to 24 hours, and if necessary, aeration or agitation is added. When the host is a genus Bacillus, the culture is usually performed at about 30 to 40 ° C. for about 6 to 24 hours, and if necessary, aeration or agitation is added.
宿主が酵母である形質転換体を培養する培地としては、たとえばバークホールダー(Burkholder)最小培地(Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 77, 4505 (1980))や0.5%(w/v)カザミノ酸を含有するSD培地(Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 81, 5330 (1984))があげられる。培地のpHは約5〜8に調整するのが好ましい。培養は通常約20℃〜35℃で約24〜72時間行い、必要に応じて通気や撹拌を加える。 As a medium for cultivating a transformant whose host is yeast, for example, a Burkholder minimum medium (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 77, 4505 (1980)) or 0.5% (w / v ) SD medium containing casamino acid (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 81, 5330 (1984)). The pH of the medium is preferably adjusted to about 5-8. Culture is usually performed at about 20 ° C. to 35 ° C. for about 24 to 72 hours, and aeration and agitation are added as necessary.
宿主が動物細胞である形質転換体を培養する培地としては、たとえば約5〜20%(v/v)の胎児牛血清を含むMEM培地(Science, 122, 501 (1952)),DMEM培地(Virology, 8, 396 (1959))などが用いられる。pHは約6〜8であるのが好ましい。培養は通常約30℃〜40℃で約15〜60時間行い、必要に応じて通気や撹拌を加える。 As a medium for culturing a transformant whose host is an animal cell, for example, a MEM medium (Science, 122, 501 (1952)) containing about 5 to 20% (v / v) fetal calf serum, a DMEM medium (Virology) , 8, 396 (1959)). The pH is preferably about 6-8. The culture is usually performed at about 30 ° C. to 40 ° C. for about 15 to 60 hours, and aeration and agitation are added as necessary.
宿主が昆虫細胞である形質転換体を培養する培地としては、Grace's Insect Medium(Nature,195,788(1962))に非働化した10%(v/v)ウシ血清等の添加物を適宜加えたものなどが用いられる。培地のpHは約6.2〜6.4に調整するのが好ましい。培養は通常約27℃で約3〜5日間行い、必要に応じて通気や撹拌を加える。 As a medium for cultivating transformants whose host is an insect cell, an appropriate addition of an additive such as 10% (v / v) bovine serum inactivated in Grace's Insect Medium (Nature, 195, 788 (1962)) Is used. The pH of the medium is preferably adjusted to about 6.2 to 6.4. The culture is usually performed at about 27 ° C. for about 3 to 5 days, and aeration and agitation are added as necessary.
なお、低温で発現誘導可能なプロモーター配列を含有する発現ベクターが導入された形質転換体を細胞増殖させる培養温度及び発現誘導させる温度は、前記した通りである。 The culture temperature for cell growth and the temperature for inducing expression of a transformant introduced with an expression vector containing a promoter sequence capable of inducing expression at low temperatures are as described above.
(融合蛋白質の分離・精製)
上記培養物から、融合蛋白質を分離・精製することによって、融合蛋白質を得ることができる。ここで、培養物とは、培養液、培養菌体若しくは培養細胞、又は培養菌体若しくは培養細胞の破砕物のいずれをも意味する。融合蛋白質の分離・精製は、通常の方法に従って行うことができる。
(Separation and purification of fusion protein)
The fusion protein can be obtained by separating and purifying the fusion protein from the culture. Here, the culture means any of a culture solution, cultured cells or cultured cells, or crushed cells of cultured cells or cultured cells. Separation and purification of the fusion protein can be carried out according to ordinary methods.
具体的には、本発明の融合蛋白質が培養菌体内若しくは培養細胞内に蓄積される場合には、培養後、通常の方法(例えば、超音波、リゾチーム、凍結融解など)で菌体若しくは細胞を破砕した後、通常の方法(例えば、遠心分離、ろ過など)により融合蛋白質の粗抽出液を得ることができる。融合蛋白質がペリプラズムスペース中に蓄積される場合には、培養終了後、通常の方法(例えば浸透圧ショック法など)により融合蛋白質を含む抽出液を得ることができる。融合蛋白質が培養液中に蓄積される場合には、培養終了後、通常の方法(例えば、遠心分離、ろ過など)により菌体若しくは細胞と培養上清とを分離することにより、融合蛋白質を含む培養上清を得ることができる。 Specifically, when the fusion protein of the present invention is accumulated in cultured cells or cultured cells, after culturing, the cells or cells are cultured by a usual method (for example, ultrasound, lysozyme, freeze-thawing, etc.). After crushing, a crude fusion protein extract can be obtained by conventional methods (eg, centrifugation, filtration, etc.). When the fusion protein is accumulated in the periplasmic space, an extract containing the fusion protein can be obtained by an ordinary method (for example, osmotic shock method) after completion of the culture. When the fusion protein is accumulated in the culture solution, the fusion protein is contained by separating the cells or cells from the culture supernatant by a usual method (for example, centrifugation, filtration, etc.) after completion of the culture. A culture supernatant can be obtained.
このようにして得られた抽出液若しくは培養上清中に含まれる融合蛋白質の精製は、通常の分離・精製方法に従って行うことができる。分離・精製方法としては、例えば、硫酸アンモニウム沈殿、ゲルろ過クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー、逆相高速液体クロマトグラフィー、透析法、限外ろ過法などを単独で、又は適宜組み合わせて用いることができる。融合蛋白質が上述した精製のためのアミノ酸配列を含有する場合、これを用いて精製するのが好ましい。具体的には、融合蛋白質がヒスチジンタグ配列を含有する場合にはニッケルキレートアフィニティークロマト法、S−トランストランスフェラーゼのグルタチオンへの結合ドメインを含有する場合にはグルタチオン結合ゲルによるアフィニティークロマト法を用いることができる。 Purification of the fusion protein contained in the extract or culture supernatant thus obtained can be performed according to a normal separation / purification method. Separation / purification methods include, for example, ammonium sulfate precipitation, gel filtration chromatography, ion exchange chromatography, affinity chromatography, reverse phase high performance liquid chromatography, dialysis, ultrafiltration, etc., alone or in appropriate combination. be able to. When the fusion protein contains the amino acid sequence for purification described above, it is preferable to purify using this. Specifically, when the fusion protein contains a histidine tag sequence, nickel chelate affinity chromatography is used, and when the fusion protein contains a binding domain to glutathione of S-transferase, affinity chromatography using a glutathione-binding gel may be used. it can.
(融合蛋白質の切断)
上記融合蛋白質の切断は、公知の方法により行うことができる。
具体的には、融合蛋白質は、切断サイトを有し、かつ、切断したときに(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドのN末端にGly−Pro−Glu−Pheのアミノ酸配列からなるポリぺプチドを付加するリンカーペプチドを含むので、上記融合蛋白質を、切断物質で処理することによって、式(Z)nで表わされるポリペプチドが融合蛋白質から除去され、N末端にGly−Pro−Glu−Pheのアミノ酸配列からなるポリぺプチドが付加した(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドを含む蛋白質を得ることができる。
切断物質としては、例えば、酵素的切断物質と化学的切断物質を挙げることができる。酵素的切断物質は、好ましくは、プロテアーゼである。プロテアーゼとしては、例えば、ヒトライノウイルス3Cプロテアーゼなどが挙げられる。
切断サイトを有するリンカーペプチドは、好ましくは、配列番号:6のアミノ酸配列からなるリンカーペプチドである。配列番号:6のアミノ酸配列からなるリンカーペプチドは、ヒトライノウイルス3Cプロテアーゼ切断サイトを有する。ヒトライノウイルス3Cプロテアーゼ切断サイトの切断に用いるプロテアーゼとしては、例えば、PreScission protease(GE−Healthcare Bio−Science、Piscataway、NJ)を挙げることができる。
(Cleavage of fusion protein)
The fusion protein can be cleaved by a known method.
Specifically, the fusion protein has a cleavage site and, when cleaved, an amino acid of Gly-Pro-Glu-Phe at the N-terminus of a polypeptide selected from the group consisting of (i) to (l) Since it contains a linker peptide that adds a polypeptide comprising a sequence, the polypeptide represented by the formula (Z) n is removed from the fusion protein by treating the fusion protein with a cleavage substance, and Gly- A protein containing a polypeptide selected from the group consisting of (i) to (l) to which a polypeptide consisting of the amino acid sequence of Pro-Glu-Phe is added can be obtained.
Examples of the cleavage substance include an enzymatic cleavage substance and a chemical cleavage substance. The enzymatic cleavage substance is preferably a protease. Examples of the protease include human rhinovirus 3C protease.
The linker peptide having a cleavage site is preferably a linker peptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 6. The linker peptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 6 has a human rhinovirus 3C protease cleavage site. Examples of the protease used for cleavage of the human rhinovirus 3C protease cleavage site include PreScission protein (GE-Healthcare Bio-Science, Piscataway, NJ).
(本発明の蛋白質の分離・生成)
上記切断処理物中に含まれる本発明の蛋白質の精製は、通常の分離・精製方法に従って行うことができる。分離・精製方法としては、例えば、硫酸アンモニウム沈殿、ゲルろ過クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー、逆相高速液体クロマトグラフィー、透析法、限外ろ過法などを単独で、又は適宜組み合わせて用いることができる。融合蛋白質が上述した精製のためのアミノ酸配列を含有する場合、これを用いて精製するのが好ましい。具体的には、融合蛋白質がヒスチジンタグ配列を含有する場合にはニッケルキレートアフィニティークロマト法、S−トランストランスフェラーゼのグルタチオンへの結合ドメインを含有する場合にはグルタチオン結合ゲルによるアフィニティークロマト法を用いることができる。これにより、切断処理物中の、未切断の融合蛋白質及び切断された式(Z)nで表わされるポリペプチドから、本発明の蛋白質を分離・精製することができる。
(Separation and production of the protein of the present invention)
The protein of the present invention contained in the cleaved product can be purified according to a usual separation / purification method. Separation / purification methods include, for example, ammonium sulfate precipitation, gel filtration chromatography, ion exchange chromatography, affinity chromatography, reverse phase high performance liquid chromatography, dialysis, ultrafiltration, etc., alone or in appropriate combination. be able to. When the fusion protein contains the amino acid sequence for purification described above, it is preferable to purify using this. Specifically, when the fusion protein contains a histidine tag sequence, nickel chelate affinity chromatography is used, and when the fusion protein contains a binding domain to glutathione of S-transferase, affinity chromatography using a glutathione-binding gel may be used. it can. As a result, the protein of the present invention can be separated and purified from the uncut fusion protein and the cleaved polypeptide represented by the formula (Z) n in the cleaved product.
4.本発明のカルシウム結合型発光蛋白質
本発明のカルシウム結合型発光蛋白質は、本発明の蛋白質の製造方法により製造した蛋白質と、セレンテラジン又はセレンテラジン類縁体とを接触させて、カルシウム結合型発光蛋白質を得ることにより、製造又は再生することができる。
4). Calcium-binding photoprotein of the present invention The calcium-binding photoprotein of the present invention is obtained by contacting a protein produced by the method for producing a protein of the present invention with coelenterazine or a coelenterazine analog to obtain a calcium-binding photoprotein. Can be manufactured or regenerated.
ここで、「接触」とは、本発明の蛋白質と、セレンテラジン又はセレンテラジン類縁体とを同一の反応系に存在させることを意味し、例えば、セレンテラジン又はセレンテラジン類縁体を収容した容器に本発明の蛋白質を添加すること、本発明の蛋白質を収容した容器にセレンテラジン又はセレンテラジン類縁体を添加すること、又は本発明の蛋白質とセレンテラジン又はセレンテラジン類縁体とを混合すること、などが含まれる。本発明の1つの態様によれば、接触は、還元剤(例えば、メルカプトエタノール、又はジチオスレイトールなど)及び酸素の存在下、低温で行う。より具体的には、本発明の発光蛋白質は、例えば、Shimomura 0.et al (1988) Biochem. J.251,405-410 およびShimomura 0.et al. Biochem. J. (1989)261, 913-920などに記載の方法によって製造することができる。本発明の発光蛋白質は、酸素存在下において、本発明の蛋白質と、セレンテラジンと分子状酸素から生成するセレンテラジンのペルオキシドとが複合体を形成した状態で存在する。前記複合体にカルシウムイオンが結合すると、瞬間的な発光を示し、セレンテラジンの酸化物であるセレンテラミドと二酸化炭素を生成する。前記複合体を「本発明の発光蛋白質」と称することがある。 Here, “contact” means that the protein of the present invention and coelenterazine or a coelenterazine analog are present in the same reaction system. For example, the protein of the present invention is contained in a container containing coelenterazine or a coelenterazine analog. , Adding coelenterazine or coelenterazine analog to a container containing the protein of the present invention, or mixing the protein of the present invention with coelenterazine or coelenterazine analog, and the like. According to one aspect of the invention, the contacting is carried out at a low temperature in the presence of a reducing agent (such as mercaptoethanol or dithiothreitol) and oxygen. More specifically, photoproteins of the present invention include, for example, Shimomura 0. et al (1988) Biochem. J. 251,405-410 and Shimomura 0. et al. Biochem. J. (1989) 261, 913-920. It can be produced by the method described in 1. In the presence of oxygen, the photoprotein of the present invention exists in a state where the protein of the present invention, coelenterazine and peroxide of coelenterazine generated from molecular oxygen form a complex. When calcium ions are bound to the complex, it emits instantaneous light and generates coelenteramide, which is an oxide of coelenterazine, and carbon dioxide. The complex may be referred to as “the photoprotein of the present invention”.
セレンテラジン類縁体としては、例えば、n−セレンテラジン、cp−セレンテラジン、hcp−セレンテラジン、f−セレンテラジン、fcp−セレンテラジン、h−セレンテラジン、bis−セレンテラジン、e−セレンテラジン、及びメトキシセレンテラジンからなる群から選択されるものを挙げることができる。本発明の好ましい態様によれば、セレンテラジン類縁体は、n−セレンテラジン、cp−セレンテラジン、hcp−セレンテラジン、f−セレンテラジン、fcp−セレンテラジン、h−セレンテラジン、及びe−セレンテラジンからなる群から選択される。本発明の別の態様によれば、セレンテラジン類縁体は、n−セレンテラジンである。本発明のさらに別の態様によれば、セレンテラジン類縁体は、cp−セレンテラジンである。本発明のさらに別の態様によれば、セレンテラジン類縁体は、hcp−セレンテラジンである。本発明のさらに別の態様によれば、セレンテラジン類縁体は、f−セレンテラジンである。本発明のさらに別の態様によれば、セレンテラジン類縁体は、fcp−セレンテラジンである。本発明のさらに別の態様によれば、セレンテラジン類縁体は、h−セレンテラジンである。本発明のさらに別の態様によれば、セレンテラジン類縁体は、e−セレンテラジンである。 The coelenterazine analog is, for example, selected from the group consisting of n-coelenterazine, cp-coelenterazine, hcp-coelenterazine, f-coelenterazine, fcp-coelenterazine, h-coelenterazine, bis-coelenterazine, e-coelenterazine, and methoxycoelenterazine. Things can be mentioned. According to a preferred embodiment of the present invention, the coelenterazine analog is selected from the group consisting of n-coelenterazine, cp-coelenterazine, hcp-coelenterazine, f-coelenterazine, fcp-coelenterazine, h-coelenterazine, and e-coelenterazine. According to another aspect of the invention, the coelenterazine analog is n-coelenterazine. According to yet another aspect of the invention, the coelenterazine analog is cp-coelenterazine. According to yet another aspect of the invention, the coelenterazine analog is hcp-coelenterazine. According to yet another aspect of the invention, the coelenterazine analog is f-coelenterazine. According to yet another aspect of the invention, the coelenterazine analog is fcp-coelenterazine. According to yet another aspect of the invention, the coelenterazine analog is h-coelenterazine. According to yet another aspect of the invention, the coelenterazine analog is e-coelenterazine.
5.本発明のカルシウム結合蛋白質などの利用
(カルシウムイオンの検出または定量)
上述したように、本発明の蛋白質(アポ蛋白質)は、セレンテラジンまたはセレンテラジン類縁体と分子状酸素より生成するセレンテラジンのペルオキシドまたはセレンテラジン類縁体のペルオキシドと非共有的な結合を形成することによって生成可能な蛋白質であって、且つカルシウムイオンの作用によって発光する発光蛋白質(ホロ蛋白質)を形成することができる。よって、本発明の蛋白質または本発明の発光蛋白質は、カルシウムイオンの検出または定量に使用することができる。
5. Use of calcium binding protein of the present invention (detection or quantification of calcium ion)
As described above, the protein (apoprotein) of the present invention can be produced by forming a non-covalent bond with the coelenterazine or coelenterazine peroxide produced from molecular oxygen and the peroxide of coelenterazine analogue. A photoprotein (holoprotein) that is a protein and emits light by the action of calcium ions can be formed. Therefore, the protein of the present invention or the photoprotein of the present invention can be used for detection or quantification of calcium ions.
カルシウムイオンの検出または定量を行う場合には、本発明の蛋白質(アポ蛋白質)とセレンテラジンのペルオキシドまたはセレンテラジン類縁体のペルオキシドとからなる発光蛋白質を使用する。発光蛋白質は、前述した方法に従って製造することができる。カルシウムイオンの検出または定量は、検体溶液を直接発光蛋白質溶液に添加し、発生する発光を測定することにより行うことができる。あるいは、検体溶液に発光蛋白質溶液を添加し、発生する発光を測定することにより、カルシウムイオンを検出または定量することもできる。また、前記発光蛋白質は、カルシウムイオンの検出または定量を行う測定系に添加する前に、予め本発明の蛋白質(アポ蛋白質)水溶液とセレンテラジンまたはその誘導体(例えば、h-セレンテラジン、e-セレンテラジン、cl-セレンテラジン、ch-セレンテラジン、hcp-セレンテラジンなど)とを接触させて生成させたものを用いてもよい。また、測定系中で、本発明の蛋白質(アポ蛋白質)とセレンテラジンまたはその誘導体)とを接触させることにより、本発明の蛋白質とセレンテラジンのペルオキシドもしくはセレンテラジン類縁体のペルオキシドとからなる発光蛋白質を生成させてもよい。生成した発光蛋白質は、本発明の蛋白質(アポ蛋白質)とセレンテラジンのペルオキシドもしくはセレンテラジン類縁体のペルオキシドとの複合体(発光蛋白質)であり、前記複合体(すなわち本発明の発光蛋白質)はカルシウムイオン濃度依存的に発光する。従って、本発明の蛋白質(アポ蛋白質)または本発明の発光蛋白質は、カルシウムイオンの検出に使用することができる。カルシウムイオンの検出は、具体的には、前述の通り、検体溶液を直接発光蛋白質溶液に添加し、発生する発光を測定することにより行うことができる。あるいは、検体溶液に発光蛋白質溶液を添加し、発生する発光を測定することによりカルシウムイオンを検出することもできる。 When calcium ion is detected or quantified, a photoprotein comprising the protein of the present invention (apoprotein) and coelenterazine peroxide or coelenterazine analog peroxide is used. The photoprotein can be produced according to the method described above. Detection or quantification of calcium ions can be performed by directly adding the sample solution to the photoprotein solution and measuring the generated luminescence. Alternatively, calcium ions can be detected or quantified by adding a photoprotein solution to the sample solution and measuring the generated luminescence. In addition, before adding the photoprotein to a measurement system for detecting or quantifying calcium ions, the aqueous protein (apoprotein) solution of the present invention and coelenterazine or a derivative thereof (for example, h-coelenterazine, e-coelenterazine, cl -Coelenterazine, ch-coelenterazine, hcp-coelenterazine, and the like) may be used. Further, by contacting the protein of the present invention (apoprotein) with coelenterazine or a derivative thereof in a measurement system, a photoprotein composed of the protein of the present invention and a peroxide of coelenterazine or a coelenterazine analog is generated. May be. The generated photoprotein is a complex (photoprotein) of the protein of the present invention (apoprotein) and coelenterazine peroxide or coelenterazine analog peroxide, and the complex (that is, the photoprotein of the present invention) has a calcium ion concentration. It emits light in a dependent manner. Therefore, the protein of the present invention (apoprotein) or the photoprotein of the present invention can be used for detection of calcium ions. Specifically, the detection of calcium ions can be performed by adding the sample solution directly to the photoprotein solution and measuring the luminescence generated as described above. Alternatively, calcium ions can be detected by adding a photoprotein solution to the sample solution and measuring the generated luminescence.
カルシウムイオンの検出または定量は、カルシウムイオンによる本発明の発光蛋白質の発光を、発光測定装置を用いて測定することにより行うことができる。発光測定装置としては、市販されている装置、例えば、Centro LB 960(ベルトールド社製)などを使用することができる。カルシウムイオン濃度の定量は、発光蛋白質を用いて、既知のカルシウムイオン濃度に対する発光標準曲線を作成することにより、測定可能である。本発明の好ましい態様によれば、検出または定量するカルシウムイオンは、高濃度、例えば、10−6M〜10−4Mの濃度範囲である。 The detection or quantification of calcium ions can be performed by measuring the luminescence of the photoprotein of the present invention by calcium ions using a luminescence measuring device. As the luminescence measuring device, a commercially available device, for example, Centro LB 960 (manufactured by Bertrand) can be used. Quantification of the calcium ion concentration can be measured by creating a luminescence standard curve for a known calcium ion concentration using a photoprotein. According to a preferred embodiment of the present invention, the calcium ions to be detected or quantified are in a high concentration, for example, a concentration range of 10 −6 M to 10 −4 M.
本発明の蛋白質は、本発明の蛋白質とセレンテラジンのペルオキシドまたはセレンテラジン類縁体のペルオキシドとからなる発光蛋白質を作製し、前記発光蛋白質をマイクロインジェクション法などの手法により細胞内に直接導入することによって、生理的条件下の細胞内カルシウムイオン濃度変化の検出に利用することもできる。 The protein of the present invention is prepared by preparing a photoprotein comprising the protein of the present invention and a coelenterazine peroxide or a coelenterazine analog peroxide, and directly introducing the photoprotein into a cell by a technique such as microinjection. It can also be used to detect changes in intracellular calcium ion concentration under dynamic conditions.
本発明の蛋白質は、マイクロインジェクション法などの手法により細胞内に導入する以外に、アポ蛋白質遺伝子(本発明の蛋白質をコードするポリヌクレオチド)を細胞内で発現させることによって、細胞内で生成させてもよい。さらに、生成した本発明の蛋白質(アポ蛋白質)に細胞外よりセレンテラジンまたはその誘導体を付与することにより、発光蛋白質を生成させてもよい。 The protein of the present invention can be produced in the cell by expressing the apoprotein gene (polynucleotide encoding the protein of the present invention) in the cell, in addition to being introduced into the cell by a technique such as microinjection. Also good. Furthermore, a photoprotein may be produced by adding coelenterazine or a derivative thereof from outside the cell to the produced protein of the present invention (apoprotein).
このようにして細胞内に導入した、または細胞内で生成した本発明の発光蛋白質を用いて、外部刺激(たとえば、レセプターに関与する薬剤による刺激等)に対する細胞内のカルシウムイオン濃度の変化を測定することもできる。 Using the photoprotein of the present invention thus introduced into the cell or produced in the cell, changes in the intracellular calcium ion concentration in response to external stimuli (for example, stimulation with drugs involved in receptors) are measured. You can also
(レポーター蛋白質としての利用)
本発明の蛋白質は、レポーター蛋白質としてプロモーターなどの転写活性の測定に利用することもできる。本発明の蛋白質をコードするポリヌクレオチド(すなわち、本発明のポリヌクレオチド)を、目的のプロモーターまたは他の発現制御配列(例えば、エンハンサーなど)に融合したベクターを構築する。前記ベクターを宿主細胞に導入し、本発明の蛋白質に由来する発光(すなわち、本発明の発光蛋白質の発光)を検出することにより、目的のプロモーターまたは他の発現制御配列の活性を測定することができる。
本発明のポリヌクレオチドは、上述のようにして、レポーター遺伝子として利用することができる。
(Use as reporter protein)
The protein of the present invention can also be used as a reporter protein for measuring transcriptional activity of a promoter and the like. A vector is constructed in which a polynucleotide encoding the protein of the present invention (ie, the polynucleotide of the present invention) is fused to a target promoter or other expression control sequence (for example, an enhancer). The activity of a target promoter or other expression control sequence can be measured by introducing the vector into a host cell and detecting luminescence derived from the protein of the present invention (that is, luminescence of the photoprotein of the present invention). it can.
The polynucleotide of the present invention can be used as a reporter gene as described above.
(発光による検出マーカとしての利用)
本発明の蛋白質は、発光による検出マーカとして利用することができる。本発明の検出マーカは、例えば、イムノアッセイまたはハイブリダイゼーションアッセイなどにおける目的物質の検出に利用することができる。本発明の発光蛋白質を化学修飾法など通常用いられる方法により目的物質(蛋白質あるいは核酸など)と結合させて使用することができる。このような検出マーカを用いた検出方法は、通常の方法によって行うことができる。また、本発明の検出マーカは、例えば、目的物質との融合蛋白質として発現させ、マイクロインジェクション法などの手法により細胞内に導入することによって、前記目的物質の分布を測定するために利用することもできる。このような目的物質などの分布の測定は、発光イメージング等の検出法などを利用して行うこともできる。なお、本発明の蛋白質は、マイクロインジェクション法などの手法により細胞内に導入する以外に、細胞内で発現させて用いることもできる。
(Use as detection marker by light emission)
The protein of the present invention can be used as a detection marker by luminescence. The detection marker of the present invention can be used for detecting a target substance in, for example, an immunoassay or a hybridization assay. The photoprotein of the present invention can be used by binding to a target substance (protein, nucleic acid, etc.) by a commonly used method such as a chemical modification method. A detection method using such a detection marker can be performed by a normal method. In addition, the detection marker of the present invention can be used to measure the distribution of the target substance, for example, by expressing it as a fusion protein with the target substance and introducing it into the cell by a technique such as a microinjection method. it can. Such measurement of the distribution of the target substance can also be performed using a detection method such as luminescence imaging. The protein of the present invention can be expressed in a cell and used in addition to being introduced into a cell by a technique such as a microinjection method.
(アミューズメント用品の材料)
本発明の蛋白質とセレンテラジンのペルオキシドもしくはセレンテラジン類縁体のペルオキシドとからなる複合体(本発明の発光蛋白質)は、微量のカルシウムイオンと結合するだけで発光する。よって、本発明の蛋白質、本発明の発光蛋白質などは、アミューズメント用品の材料の発光基材として好適に使用することができる。アミューズメント用品としては、たとえば、発光シャボン玉、発光アイス、発光飴、発光絵の具等があげられる。本発明のアミューズメント用品は、通常の方法によって製造することができる。
(Materials for amusement supplies)
A complex composed of the protein of the present invention and a coelenterazine peroxide or a coelenterazine analog peroxide (the photoprotein of the present invention) emits light only by binding to a trace amount of calcium ions. Therefore, the protein of the present invention, the photoprotein of the present invention, and the like can be suitably used as a light-emitting base material for amusement article materials. Examples of the amusement goods include a light emitting soap bubble, a light emitting ice, a light emitting bowl, and a light emitting paint. The amusement product of the present invention can be manufactured by a usual method.
(生物発光共鳴エネルギー移動(BRET)法)
本発明の発光蛋白質は、生物発光共鳴エネルギー移動(BRET)法による分子間相互作用の原理を利用した生理機能の解析や酵素活性の測定等の分析方法に利用することができる。
例えば、本発明の発光蛋白質をドナー蛋白質として使用し、有機化合物又は蛍光蛋白質をアクセプター蛋白質として使用して、両者の間で生物発光共鳴エネルギー移動(BRET)を起こすことにより蛋白質間の相互作用を検出することができる。本発明のある態様では、アクセプター蛋白質として使用する有機化合物は、Hoechist3342、Indo-1又はDAP1などである。本発明の別の態様では、アクセプター蛋白質として使用する蛍光蛋白質は、緑色蛍光蛋白質(GFP)、青色蛍光蛋白質(BFP)、変異GFP蛍光蛋白質又はフィコビリンなどである。本発明の好ましい態様において、解析する生理機能は、オーファン受容体(特にG蛋白質共役受容体)、アポトーシス、又は遺伝子発現による転写調節などである。また、本発明の好ましい態様において、分析する酵素は、プロテアーゼ、エステラーゼ又はリン酸化酵素などである。
BRET法による生理機能の解析は、公知の方法で行うことができ、例えば、Biochem. J. 2005, 385, 625-637、又はExpert Opin. Ther Tarets, 2007 11: 541-556などに記載の方法に準じて行うことができる。また、酵素活性の測定も、公知の方法で行うことができ、例えば、Nat Methods 2006, 3:165-174、又はBiotechnol J. 2008, 3:311-324などに記載の方法に準じて行うことができる。
(Bioluminescence resonance energy transfer (BRET) method)
The photoprotein of the present invention can be used in analysis methods such as analysis of physiological functions and measurement of enzyme activity using the principle of intermolecular interaction by the bioluminescence resonance energy transfer (BRET) method.
For example, when the photoprotein of the present invention is used as a donor protein and an organic compound or a fluorescent protein is used as an acceptor protein, the interaction between the proteins is detected by causing bioluminescence resonance energy transfer (BRET) between them. can do. In one embodiment of the present invention, the organic compound used as the acceptor protein is Hoechist3342, Indo-1, DAP1, or the like. In another embodiment of the present invention, the fluorescent protein used as the acceptor protein is a green fluorescent protein (GFP), a blue fluorescent protein (BFP), a mutant GFP fluorescent protein, phycobilin, or the like. In a preferred embodiment of the present invention, the physiological function to be analyzed is orphan receptor (especially G protein-coupled receptor), apoptosis, or transcriptional regulation by gene expression. In a preferred embodiment of the present invention, the enzyme to be analyzed is a protease, esterase or phosphorylase.
Analysis of physiological functions by the BRET method can be performed by a known method, for example, the method described in Biochem. J. 2005, 385, 625-637, or Expert Opin. Ther Tarets, 2007 11: 541-556, etc. It can be performed according to. The enzyme activity can also be measured by a known method, for example, according to the method described in Nat Methods 2006, 3: 165-174 or Biotechnol J. 2008, 3: 311-324. Can do.
なお、本発明の目的、特徴、利点、及びそのアイデアは、本明細書の記載により、当業者には明らかであり、本明細書の記載から、当業者であれば、容易に本発明を実施できる。発明を実施するための最良の形態及び具体的な実施例などは、本発明の好ましい実施態様を示すものであり、例示又は説明のために示されているのであって、本発明をそれらに限定するものではない。本明細書で開示されている本発明の意図ならびに範囲内で、本明細書の記載に基づき、様々に修飾ができることは、当業者にとって明らかである。 The objects, features, advantages, and ideas of the present invention will be apparent to those skilled in the art from the description of the present specification, and those skilled in the art can easily implement the present invention from the description of the present specification. it can. The best mode for carrying out the invention and specific examples show preferred embodiments of the present invention and are shown for illustration or description, and the present invention is not limited thereto. Not what you want. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications can be made based on the description of the present specification within the spirit and scope of the present invention disclosed herein.
[方法及び材料]
材料
組換えイクオリンをShimomura & Inouye, Protein Express. Purif. 16 (1999) 91-95、クライティン−IをInouye & Sahara, Protein Express. Purif. 53 (2007) 384-389、及びクライティン−IIをInouye, J. Biochem. 143 (2008) 711-717の記載に従って調製した。
エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム(EDTA・2Na)、CaCl2・2H2O、100mM CaCO3標準溶液、トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン、(±)−ジチオスレイトール(DTT)、2−メルカプトエタノール、イミダゾール、NiSO4・6H2O、(NH4)2SO4、及びn−セレンテラジン(n−CTZ)を和光純薬(株)より入手した。
キレートセファロース ファーストフロー 、及びPreScission proteaseをGE−Healthcare Bio−Science(Piscataway、NJ)より入手した。
cp−セレンテラジン(cp−CTZ)、hcp−セレンテラジン(hcp−CTZ)、f−セレンテラジン(f−CTZ)、及びfcp−セレンテラジン(fcp−CTZ)をプロメガ社(madison、WI)より入手した。
セレンテラジン(CTZ)、h−セレンテラジン(h−CTZ)、及びBis−セレンテラジン(Bis−CTZ)を、チッソ株式会社より入手した。
e−セレンテラジン(e−CTZ)、及びメトキシセレンテラジン(MeO−CTZ)を寺西克倫先生(三重大学)よりご提供頂いた(合成方法については、Shimomura et al., Biochem.J. 251(1988) 405-410など参照。)。
[Method and material]
Materials Recombinant Aequorin Shimomura & Inouye, Protein Express. Purif. 16 (1999) 91-95, Krytin-I Inouye & Sahara, Protein Express. Purif. 53 (2007) 384-389, and Krytin II Prepared as described in Inouye, J. Biochem. 143 (2008) 711-717.
Ethylenediaminetetraacetic acid disodium (EDTA · 2Na), CaCl 2 · 2H 2 O, 100 mM CaCO 3 standard solution, tris (hydroxymethyl) aminomethane, (±) -dithiothreitol (DTT), 2-mercaptoethanol, imidazole, NiSO 4 .6H 2 O, (NH 4 ) 2 SO 4 , and n-coelenterazine (n-CTZ) were obtained from Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
Chelate Sepharose Fast Flow and PreScience protease were obtained from GE-Healthcare Bio-Science (Piscataway, NJ).
cp-coelenterazine (cp-CTZ), hcp-coelenterazine (hcp-CTZ), f-coelenterazine (f-CTZ), and fcp-coelenterazine (fcp-CTZ) were obtained from Promega (madison, WI).
Coelenterazine (CTZ), h-coelenterazine (h-CTZ), and Bis-coelenterazine (Bis-CTZ) were obtained from Chisso Corporation.
e-Coelenterazine (e-CTZ) and methoxycoelenterazine (MeO-CTZ) were provided by Dr. Katsunori Teranishi (Mie University) (for synthesis method, Shimomura et al., Biochem. J. 251 (1988)). (See, for example, 405-410.)
pCold−ZZ−P−Xの構築
pCold−ZZ−P−Xは、低温で発現誘導可能なベクターであり、ニッケルキレートアフィニティークロマトグラフィのためのヒスチジンタグ配列と、ZZドメイン配列と、目的蛋白質のコード配列との間のヒトライノウイルス3Cプロテアーゼ(PreScission protease)の切断配列と、マルチクローニング部位(EcoRI/XhoI/HindIII/SalI/PstI/XbaI)とを含む。pCold−ZZ−P−Xは、pCold−ZZ−X(Inouye & Sahara, Biochem. Biophys. Res. Commun.376 (2008) 448-453)から次の手順で構築した。
pCold−ZZ−Xを制限酵素BamHI/EcoRIで消化後、PreScission protease の切断認識配列をもつ合成リンカー(PreScission B/E−F(配列番号:13、5’ GA TCT CTG GAA GTT CTG TTC CAG GGG CCC G 3’)とPreScission B/E−R(配列番号:14、5’ AA TTC GGG CCC CTG GAA CAG AAC TTC CAG A 3’))を合成し、pCold−ZZ−XのBamHI−EcoRIサイトに挿入することによりpCold−ZZ−P−Xを得た(図2(A)、及び(B))。本ベクターは、lac オペレーターによって制御されるコールドショックプロテインA(cspA)のプロモーター(Qing et al., Nature Biotechnol. 22 (2004) 877-882)を含む。
Construction of pCold-ZZ-PX is a vector capable of inducing expression at a low temperature, a histidine tag sequence for nickel chelate affinity chromatography, a ZZ domain sequence, and a coding sequence of the target protein. A cleavage sequence of human schistovirus 3C protease (PreScience protease) and multiple cloning sites (EcoRI / XhoI / HindIII / SalI / PstI / XbaI). pCold-ZZ-PX was constructed from pCold-ZZ-X (Inouye & Sahara, Biochem. Biophys. Res. Commun. 376 (2008) 448-453) by the following procedure.
After digesting pCold-ZZ-X with restriction enzymes BamHI / EcoRI, a synthetic linker (PreScience B / E-F (SEQ ID NO: 13, 5 ′ GA TCT CTG GAA GTT CTG TTC CAG GGG CCC) having a cleavage recognition sequence of PreScission protease. G3 ′) and PreScission B / ER (SEQ ID NO: 14, 5 ′ AA TTC GGG CCC CTG GAA CAG AAC TTC CAG A 3 ′)) are synthesized and inserted into the BamHI-EcoRI site of pCold-ZZ-X As a result, pCold-ZZ-PX was obtained (FIGS. 2A and 2B). This vector contains the cold shock protein A (cspA) promoter (Qing et al., Nature Biotechnol. 22 (2004) 877-882) controlled by the lac operator.
融合蛋白質発現ベクター(pCold−ZZ−P−MI)の構築
pCold−ZZ−P−MIは、大腸菌においてアポマイトロコミンとZZドメインとの融合蛋白質を発現するベクターである。pCold−ZZ−P−MIを次のように構築した。
pMI−17(Fagan et al., FEBS Lett., 333 (1993) 301-305)を鋳型とし、MI−5N/EcoRI(配列番号:15、5’ ggc GAA TTC GTC AAG CTT ACG ACT GAC TTT 3’ ;下線はEcoRIサイト)及びpCold−Rプライマー(配列番号:16、5’ GGC AGG GAT CTT AGA TTC TG 3’)のプライマーセットを用いて、Ex−Taq polimeraseにより、PCR増幅(25サイクル;94℃で1分間、50℃で1分間、及び72℃で1分間)を行い、組換えマイトロコミンのコード領域を含むフラグメントを得た。得られたフラグメントをEcoRIとXhoIで消化し、pCold−ZZ−P−XのEcoRI−XhoIサイトに挿入して、pCold−ZZ−P−MIを得た(図2(A))。Applied Biosystems model 310 DNA Sequencerと、BigDye Terminator v1.1 cycle sequence kitを用いて、pCold−ZZ−P−MIの塩基配列を確認した。
Construction of Fusion Protein Expression Vector (pCold-ZZ-P-MI) pCold-ZZ-P-MI is a vector that expresses a fusion protein of apomytrocomin and ZZ domain in E. coli. pCold-ZZ-P-MI was constructed as follows.
Using pMI-17 (Fagan et al., FEBS Lett., 333 (1993) 301-305) as a template, MI-5N / EcoRI (SEQ ID NO: 15, 5 ′ ggc GAA TTC GTC AAG CTT ACG ACT GAC TTT 3 ′ Underlined EcoRI site) and pCold-R primer (SEQ ID NO: 16, 5 ′ GGC AGG GAT CTT AGA TTC TG 3 ′) primer set using Ex-Taq polymerase (25 cycles; 94 ° C. For 1 minute, 50 ° C. for 1 minute, and 72 ° C. for 1 minute) to obtain a fragment containing the coding region of recombinant mitrocomin. The obtained fragment was digested with EcoRI and XhoI and inserted into the EcoRI-XhoI site of pCold-ZZ-P-X to obtain pCold-ZZ-P-MI (FIG. 2 (A)). The base sequence of pCold-ZZ-P-MI was confirmed using Applied Biosystems model 310 DNA Sequencer and BigDye Terminator v1.1 cycle sequence kit.
大腸菌細胞での融合蛋白質の発現と組換えアポマイトロコミンの精製
図1の手順に従って、組換えアポマイトロコミンを精製した。先ず、大腸菌細胞で可溶性蛋白質として融合蛋白質を発現させた。発現させた融合蛋白質は、6個のヒスチジン残基を含むヒスチジンタグと、ZZドメインと、プロテアーゼ切断サイトと、目的蛋白質(すなわち、組換えアポマイトロコミン)とを持つ。次に、大腸菌細胞で発現させた融合蛋白質を含む可溶性画分を、一回目のニッケルキレートカラムにかけた。そして、カラムに吸着した画分を、融合蛋白質を含む画分として回収した。次に、カラムから溶出させた融合蛋白質をプロテアーゼで切断した。さらに、融合蛋白質の切断フラグメントを2回目のニッケルキレートカラムにかけ、カラム通過画分を回収した。通過画分には、目的蛋白質である組換えアポマイトロコミンが含まれる。未切断融合蛋白質と切断ヒスチジンタグZZドメインはゲルに吸着させた。以下、これらの手順について詳細に説明する。
Expression of fusion protein in E. coli cells and purification of recombinant apomitrocomin Recombinant apomitrocomin was purified according to the procedure of FIG. First, the fusion protein was expressed as a soluble protein in E. coli cells. The expressed fusion protein has a histidine tag containing 6 histidine residues, a ZZ domain, a protease cleavage site, and a target protein (ie, recombinant apomytrocomine). Next, the soluble fraction containing the fusion protein expressed in E. coli cells was applied to the first nickel chelate column. Then, the fraction adsorbed on the column was collected as a fraction containing the fusion protein. Next, the fusion protein eluted from the column was cleaved with protease. Further, the cleavage fragment of the fusion protein was applied to the second nickel chelate column, and the fraction passed through the column was recovered. The passage fraction contains recombinant apomitrocomin which is the target protein. Uncleaved fusion protein and cleaved histidine-tagged ZZ domain were adsorbed to the gel. Hereinafter, these procedures will be described in detail.
(i)可溶性蛋白質としてのHis−ZZ−P−アポマイトロコミン(His−ZZ−P−apoMI)の発現
宿主大腸菌株としてBL21(Novagen、Madison、WI)を用いた。アンピシリン(50μg/ml)を含有する10mlのLuria−Bertani培地で、37℃で18時間、pCold−ZZ−P−MIを含むBL21株を培養した。この種培養を、400mlのLB培地を含む3Lフラスコに植菌し、3時間培養し、その後、冷水で、1時間冷却した。その培地に、最終濃度が0.2mMとなるようにIPTGを加えた後、さらに15℃で17時間培養した。800mlの培養液から、3000xgで5分間の遠心分離により大腸菌を回収し、80mlの50mM Tris−HCl(pH7.6)中に懸濁し、Branson model 250 sonifier(Danbury、CT)を用いて行い、冷却しながら3分間に3回の超音波処理することにより大腸菌を破壊した。12000xgで20分間の遠心分離後、ZZ−P−アポマイトロコミンを含む上清を、20mM Tris−HCl(pH7.6)で平衡化したニッケルキレートカラム(カラムサイズ;2.5×6cm)に供した。250mlの50mM Tis−HCl(pH7.6)でカラムを洗浄した後、0.1Mイミダゾールで吸着したZZ−P−アポマイトロコミンを溶出させた。800mlの培養細胞からの融合蛋白質His−ZZ−P−apoMIの収量は、51.2mgであり、SDS−PAGE分析では、純度95%以上であった。
(I) Expression of His-ZZ-P-apomitrocomin (His-ZZ-P-apoMI) as a soluble protein BL21 (Novagen, Madison, WI) was used as a host E. coli strain. The BL21 strain containing pCold-ZZ-P-MI was cultured in 10 ml of Luria-Bertani medium containing ampicillin (50 μg / ml) at 37 ° C. for 18 hours. This seed culture was inoculated into a 3 L flask containing 400 ml of LB medium, cultured for 3 hours, and then cooled with cold water for 1 hour. IPTG was added to the medium so that the final concentration was 0.2 mM, and further cultured at 15 ° C. for 17 hours. E. coli was recovered from the 800 ml culture by centrifugation at 3000 × g for 5 minutes, suspended in 80 ml of 50 mM Tris-HCl (pH 7.6), performed using Branson model 250 sonifier (Danbury, CT), cooled However, Escherichia coli was destroyed by sonication three times for 3 minutes. After centrifugation at 12000 × g for 20 minutes, the supernatant containing ZZ-P-apomitrocomine was applied to a nickel chelate column (column size; 2.5 × 6 cm) equilibrated with 20 mM Tris-HCl (pH 7.6). Provided. After washing the column with 250 ml of 50 mM Tis-HCl (pH 7.6), ZZ-P-apomitrocomine adsorbed with 0.1 M imidazole was eluted. The yield of the fusion protein His-ZZ-P-apoMI from 800 ml of cultured cells was 51.2 mg, and the purity was 95% or more by SDS-PAGE analysis.
(ii)PreScission proteaseによるHis−ZZ−P−ApoMIの消化
最適な消化条件を検討するため、ニッケルキレートカラムから溶出したHis−ZZ−P−apoMI(2.2mg)を、150mM Nacl、1mM EDTA、1mM DTTを含む1mlの50mM Tris−HCl(pH7.0)中で、様々な量(1、3、10、及び20ug)のPreScission proteaseを用いて、4℃で18時間消化した。融合蛋白質His−ZZ−P−apoMIの消化は、SDS−PAGEにより分析した。
尚、以下の組換えアポマイトロコミンの精製のためには、9.3mgのHis−ZZ−P−apoMIにつき、6μgのPreScission proteaseを用いた。
(Ii) Digestion of His-ZZ-P-ApoMI by PreScience Protease In order to examine the optimal digestion conditions, His-ZZ-P-apoMI (2.2 mg) eluted from a nickel chelate column was mixed with 150 mM NaCl, 1 mM EDTA, Digestion was carried out at 4 ° C. for 18 hours in various amounts (1, 3, 10, and 20 ug) of PreScission protease in 1 ml of 50 mM Tris-HCl (pH 7.0) containing 1 mM DTT. Digestion of the fusion protein His-ZZ-P-apoMI was analyzed by SDS-PAGE.
For purification of the following recombinant apomitrocomin, 6 μg of PreScission protease was used for 9.3 mg of His-ZZ-P-apoMI.
(iii)組換えアポマイトロコミンの精製
PreScission proteaseによるHis−ZZ−P−ApoMIの消化処理溶液の中には、切断により生じるZZドメインと組換えアポマイトロコミンと、未切断His−ZZ−P−apoMIとが含まれる。切断ZZドメインと未切断His−ZZ−P−apoMIから組換えアポマイトロコミンを分離するため、PreScission protease処理溶液を、20mM Tris−HCl(pH7.6)で平衡化したニッケルキレートカラム(0.5 x6cm)に直接かけた。そして、組換えアポマイトロコミンを含む通過分画を回収した。
(Iii) Purification of Recombinant Apomitrocomin In the digestion solution of His-ZZ-P-ApoMI by PreScission protease, the ZZ domain generated by cleavage, the recombinant apomytrocomin, and the uncut His-ZZ- P-apoMI is included. In order to separate the recombinant apomytrocomin from the cleaved ZZ domain and the uncleaved His-ZZ-P-apoMI, a PreScission protease treated solution was equilibrated with 20 mM Tris-HCl (pH 7.6) (0.5 × 6 cm). ) Directly. And the passage fraction containing recombinant apomitrocomin was collected.
組換えマイトロコミンと半合成組換えマイトロコミンの発光活性の測定
組換えマイトロコミン又は半合成組換えマイトロコミンを再生は、1μlの2−メルカプトエタノールを含む1mlの30mM Tris−HCl(pH7.6)−10mM EDTA中で、1μgのセレンテラジン又はセレンテラジン類縁体(メタノール中に1μg/μl)と組換えアポマイトロコミン(1ug)を4℃で2時間放置することにより行なった。組換えマイトロコミンは、組換えアポマイトロコミンとセレンテラジンから再生させたものであり、半合成組換えマイトロコミンは、組換えアポマイトロコミンとセレンテラジン類縁体から再生させたものである。発光測定は、Hamamatsu R4220P photomultiplierに備えたアトー社製AB2200 luminometerを用いた。50mM CaCl2を含む50mM Tris−HCl(pH7.6)100μlを、再生させた組換えマイトロコミン又は半合成組換えマイトロコミン(1μl)へ注入し、10秒間測定し。初期発光強度(Imax)、発光能、及び半減衰時間を決定した。
Measurement of luminous activity of recombinant and semi-synthetic recombinant mitrocomin Regeneration of recombinant or semi-synthetic recombinant mitrocomin is performed in 1 ml of 30 mM Tris-HCl (pH 7.6) -10 mM EDTA containing 1 μl of 2-mercaptoethanol. 1 μg coelenterazine or coelenterazine analog (1 μg / μl in methanol) and recombinant apomitrocomine (1 ug) were left at 4 ° C. for 2 hours. Recombinant mitrocomin is regenerated from recombinant apomaitrocomin and coelenterazine, and semi-synthetic recombinant mitrocomin is regenerated from recombinant apomytrocomin and coelenterazine analogs. Luminescence measurement was performed using an AB2200 luminometer provided by Hamamatsu R4220P photomultiplier. 100 μl of 50 mM Tris-HCl (pH 7.6) containing 50 mM CaCl 2 was injected into the regenerated recombinant mitrocomin or semi-synthetic recombinant mitrocomin (1 μl) and measured for 10 seconds. Initial luminescence intensity (Imax), luminescence capacity, and half decay time were determined.
組換えマイトロコミンのCa 2+ 検出感度の測定
組換えアポマイトロコミンから再生した組換えマイトロコミンを、0.01mM EDTAと0.1%ウシアルブミンと150mM NaClとを含む50mM Tris−HCl(pH7.6)中で溶解し、10μlの組換えマイトロコミン(5ng)を、50μlの様々なCa2+濃度(10−8.5〜10−4M)を含む50mM Tris−HCl(pH7.6)溶液に注入した。9124B photomultiplier(Electron tube limited、UK)に備え付けたBerthold technologies(Bad Wildbad、Germany) model Centro 960 luminometerを用いて、組換えマイトロコミンの発光強度を測定した。
Measurement of Ca2 + detection sensitivity of recombinant mitrocomin 50 mM Tris-HCl (pH 7.6) containing 0.01 mM EDTA, 0.1% bovine albumin, and 150 mM NaCl as recombinant mitrocomin regenerated from recombinant apomytrocomin Dissolved in 10 μl of recombinant mitrocomin (5 ng) was injected into 50 mM Tris-HCl (pH 7.6) solution containing 50 μl of various Ca 2+ concentrations (10 −8.5 to 10 −4 M). . 9124B photomultiplier (Electron tube limited, UK) equipped with Berthold technologies (Bad Wildbad, Germany) model Centro 960 luminometer was used to measure the luminescence intensity of recombinant mitrocomin.
組換え発光蛋白質の生物発光の発光スペクトルの測定
組換えマイトロコミン、クライティン−I、クライティン−II、及びイクオリンのCa2+による発光スペクトルは、Inouye & Sasaki FEBS Lett. 580 (2006) 1977-1982の記載に従って、 蛍光分光測定装置FP6500(日本分光社製)(発光バンド幅、10nm;レスポンス、0.5秒;感度、medium;走査速度、1000nm/min)により、22〜25℃で、励起光源を消した状態で、測定した。
Measurement of bioluminescence emission spectrum of recombinant photoproteins The emission spectra of recombinant Mytrocomin, Kleitin-I, Kleitin-II, and aequorin by Ca 2+ were measured by Inouye & Sasaki FEBS Lett. 580 (2006) 1977-1982. The excitation light source at 22 to 25 ° C. with a fluorescence spectrometer FP6500 (manufactured by JASCO Corporation) (emission bandwidth, 10 nm; response, 0.5 seconds; sensitivity, medium; scanning speed, 1000 nm / min) The measurement was performed with the mark turned off.
蛋白質の解析
SDS−PAGE分析は、Laemmli, Nature 227 (1970) 680-685に記載に従って、12%分離ゲルを用いて、還元条件下で行った。電気泳動条件は、25mAの電流で90分間行った。泳動後、ゲルは、コロイドCBB染色キット(TEFCO)を用いて染色した。蛋白質濃度は、市販の蛋白質測定キット(Bio−Rad、Richmond、CA)によりウシ血清アルブミン(Pierce、Rockford、IL)標準物質としてBradfordの色素結合法(Bradford, Anal. Biochem. 72 (1976) 248-254)に従い、決定した。
Protein analysis SDS-PAGE analysis was performed under reducing conditions using 12% separation gels as described in Laemmli, Nature 227 (1970) 680-685. The electrophoresis conditions were performed at a current of 25 mA for 90 minutes. After electrophoresis, the gel was stained using a colloid CBB staining kit (TEFCO). The protein concentration was determined by Bradford's dye binding method (Bradford, Anal. Biochem. 72 (1976) 248-) as a bovine serum albumin (Pierce, Rockford, IL) standard substance using a commercially available protein measurement kit (Bio-Rad, Richmond, CA). 254).
質量分析
蛋白質の質量分析は、Voyager DE Pro mass spectrometer(PerSeptive Biosystems Inc.、Framingham、MA)を用いて、マトリクス支援レーザー脱離イオン化質量分析法(MALDI−TOF−MS)により行った(Inouye et al., Anal. Biochem. 316 (2003) 216-222.)。
Mass spectrometry The mass spectrometry of the protein was performed by matrix-assisted laser desorption / ionization mass spectrometry (MALDI-TOF-MS) using Voyager DE Pro mass spectrometer (PerSeptive Biosystems Inc., Framingham, Mass.) (Inouye et al. Anal, Biochem. 316 (2003) 216-222.).
[結果及び考察]
大腸菌細胞で融合蛋白質(ZZドメイン結合アポマイトロコミン)を発現するベクターの構築
最近、本発明者らは、大腸菌を用いた低温誘導システムにおいて、ZZドメインを可溶性パートナーとした、目的蛋白質を可溶性蛋白質として発現させることに成功した(Inouye & Sahara, Biochem. Biophys. Res. Commun .376 (2008) 448-453)。
ZZドメインを除いた目的蛋白質を調製するには、融合蛋白質からZZドメインを取り除く必要がある。本発明者らは、ヒトライノウイルス3Cプロテアーゼ(PreScission protease)の切断サイトをZZドメインと目的蛋白質の間に導入することで達成した(図1)。この目的のために、本発明者らは、新規発現ベクターpCold−ZZ−P−Xを構築した(図2)。これは、pCold−ZZ−X(Inouye & Sahara, Biochem. Biophys. Res. Commun .376 (2008) 448-453)に由来するベクターである(図1)。
大腸菌細胞の細胞質で融合蛋白質として発現させるため、pMI−17(Fagan et al., FEBS Lett. 333 (1993) 301-305)のアポマイトロコミンのコード領域をpCold−ZZ−P−XのEcoRI−XhoIサイトに挿入し、pCold−ZZ−P−MIを得た(図2(A))。この発現ベクターは、6つのヒスチジンを含むヒスチジンタグ配列と、ZZドメイン配列と、PreScission proteaseの切断配列と、cspAプロモーターと、lac オペレーターの制御下にアポマイトロコミンのcDNAの一部(配列番号:7の第42番目〜第614番目の塩基配列)とを有する。15℃での低温および0.2mM IPTGを用いて融合蛋白質の発現を誘導した。融合蛋白質の塩基配列を配列番号:11に、アミノ酸配列を配列番号:12に、それぞれ示す(図8)。
[Results and discussion]
Construction of a vector for expressing a fusion protein (ZZ domain-binding apomtrocomine) in E. coli cells Recently, in the low-temperature induction system using Escherichia coli, the present inventors used a target protein having a ZZ domain as a soluble partner as a soluble protein. (Inouye & Sahara, Biochem. Biophys. Res. Commun. 376 (2008) 448-453).
In order to prepare a target protein excluding the ZZ domain, it is necessary to remove the ZZ domain from the fusion protein. The present inventors achieved this by introducing a cleavage site for human rhinovirus 3C protease (PreScission protease) between the ZZ domain and the target protein (FIG. 1). For this purpose, we constructed a novel expression vector pCold-ZZ-PX (FIG. 2). This is a vector derived from pCold-ZZ-X (Inouye & Sahara, Biochem. Biophys. Res. Commun. 376 (2008) 448-453) (FIG. 1).
For expression as a fusion protein in the cytoplasm of E. coli cells, the apomytrocomine coding region of pMI-17 (Fagan et al., FEBS Lett. 333 (1993) 301-305) is used as the EcoRI of pCold-ZZ-PX. -It inserted in the XhoI site, and pCold-ZZ-P-MI was obtained (FIG. 2 (A)). This expression vector comprises a histidine tag sequence containing 6 histidines, a ZZ domain sequence, a pre-cision protease cleavage sequence, a cspA promoter, and a part of apomytrocomine cDNA under the control of the lac operator (SEQ ID NO: 7 th 42nd to 614th base sequence). Fusion protein expression was induced using low temperature at 15 ° C. and 0.2 mM IPTG. The base sequence of the fusion protein is shown in SEQ ID NO: 11, and the amino acid sequence is shown in SEQ ID NO: 12 (FIG. 8).
ZZドメイン結合アポマイトロコミンからの組換えアポマイトロコミンの精製
融合蛋白質(ヒスチジンタグZZドメイン結合アポマイトロコミン:His−ZZ−P−apoMI)を大腸菌細胞の細胞質で可溶性蛋白質として発現させ、ニッケルキレートアフィニティクロマトグラフィにより精製した(図3、レーン 2)。800mlの培養細胞から、51.7mgの精製His−ZZ−P−apoMIを得た(表1)。His−ZZ−P−apoMIからZZドメインを取り除くために、様々な濃度のPreScission proteaseを用いて、PreScission proteaseの切断条件を調べた(図3のレーン 3〜6)。その結果、PreScission proteaseに対するHis−ZZ−P−apoMIの割合が2000倍を超える条件下で、ZZドメインのない組換えアポマイトロコミンを得ることができた(図3のレーン 6)。融合蛋白質をPreScission proteaseによって消化処理した後、消化処理物を、直接、ニッケルカラムにかけて、未切断His−ZZ−P−apoMIと切断ヒスチジンタグZZドメインから組換えアポマイトロコミンを分離した。このようにして、組換えアポマイトロコミンを含む分画を得た(図4、レーン 5)。還元条件でのSDS−PAGE分析では、組換えアポマイトロコミンは、95%以上の純度で24kDaの分子量を示した(図4、レーン 5)。ニッケルキレートクロマトグラフィーにより、5.9mgの組換えアポマイトロコミンが得られた(表1)。
PreScission protease切断により融合蛋白質が正確に切断されていることを確認するために、MALDI−TOF−MS解析を行い、質量値m/z22,245.3を観測した。この質量値は、精製組換えアポマイトロコミンの計算平均質量[M+H]+22,261.9と良く一致していた。このことから、PreScission protease消化によりZZドメインを正確に切断できたことを確認した。すなわち、組換えアポマイトロコミンは、Gly-Pro-Glu-Pheの追加のアミノ酸配列をN末端に含む194アミノ酸残基からなる組換え蛋白質である。組換えアポマイトロコミンの塩基配列を配列番号:9に、アミノ酸配列を配列番号:10に示す。
Recombinant recombinant apomytrocomin from ZZ domain-bound apomytrocomin (histidine-tagged ZZ domain-bound apomytrocomin: His-ZZ-P-apoMI) is expressed as a soluble protein in the cytoplasm of E. coli cells, Purification by nickel chelate affinity chromatography (Figure 3, lane 2). From 800 ml of cultured cells, 51.7 mg of purified His-ZZ-P-apoMI was obtained (Table 1). In order to remove the ZZ domain from His-ZZ-P-apoMI, the cleavage conditions of the PreScience protease were examined using various concentrations of PreScience protease (lanes 3 to 6 in FIG. 3). As a result, a recombinant apomytrocomin without a ZZ domain could be obtained under conditions where the ratio of His-ZZ-P-apoMI to PreScission protease exceeds 2000 times (lane 6 in FIG. 3). After the fusion protein was digested with PreScission protease, the digested product was directly applied to a nickel column to separate the recombinant apomitrocomin from the uncut His-ZZ-P-apoMI and the cleaved histidine-tagged ZZ domain. In this way, a fraction containing the recombinant apomitrocomin was obtained (FIG. 4, lane 5). In SDS-PAGE analysis under reducing conditions, recombinant apomitrocomin showed a molecular weight of 24 kDa with a purity of 95% or more (FIG. 4, lane 5). Nickel chelate chromatography yielded 5.9 mg of recombinant apomitrocomin (Table 1).
In order to confirm that the fusion protein was correctly cleaved by cleavage of the PreScience proteinase, MALDI-TOF-MS analysis was performed, and mass values m / z22, 245.3 were observed. This mass value was in good agreement with the calculated average mass [M + H] + 22,261.9 of purified recombinant apomitrocomin. From this, it was confirmed that the ZZ domain could be correctly cleaved by digestion with PreScience proteinase. That is, the recombinant apomitrocomine is a recombinant protein consisting of 194 amino acid residues containing an additional amino acid sequence of Gly-Pro-Glu-Phe at the N-terminus. The base sequence of recombinant apomitrocomine is shown in SEQ ID NO: 9, and the amino acid sequence is shown in SEQ ID NO: 10.
組換えマイトロコミンの発光スペクトル解析
組換えイクオリン調製の場合の方法(Inouye et al., J. Biochem. 105(1989) 473-477)と同様に、2−メルカプトエタノールの存在下、4℃で、セレンテラジン又はセレンテラジン類縁体とともに組換えアポマイトロコミンをインキュベートすることにより、組換えマイトロコミン又は半合成組換えマイトロコミンを再生させた。2時間放置で、組換えマイトロコミン又は半合成組換えマイトロコミンを95%以上再生できた。組換えマイトロコミンのCa2+添加による発光スペクトルを測定し、他の発光蛋白質の発光スペクトルと比較した(図5)。組換えマイトロコミン生物発光スペクトルは、456nmで発光ピークを示し、72nmの半値全幅(FWHM)であった(図5)。このスペクトルは、天然マイトロコミン(Halistaurin)やマイトロコミンの粗調製物のもの(Fagan et al., FEBS Lett. 333 (1993) 301-305及びShimomura et al., Biochem. J. 228 (1985) 745-749)と似ているが、一致していない。同条件下で、イクオリン(Inouye & Sasaki, FEBS Lett. 580 (2006) 1977-1982)とクライティン(Inouye, J. Biochem. 143 (2008) 711-717及びInouye & Sahara, Protein Express. Purif. 53 (2007) 384-389)は、それぞれ、84nmのFWHMで460nmの最大発光波長であり、76nmのFWHMで470nmの最大発光波長である。これらの結果は、組換えアポマイトロコミン内において、発光源となったセレンテラミドの環境が、アポイクオリンやアポクライティンのものと異なることを示唆する。
Emission spectrum analysis of recombinant mitrocomin Similar to the method for the preparation of recombinant aequorin (Inouye et al., J. Biochem. 105 (1989) 473-477), coelenterazine in the presence of 2-mercaptoethanol at 4 ° C. Alternatively, recombinant mitrocomin or semi-synthetic recombinant mitrocomin was regenerated by incubating recombinant apomytrocomin with coelenterazine analogs. When left for 2 hours, 95% or more of the recombinant mitrocomin or semi-synthetic recombinant mitrocomin could be regenerated. The emission spectrum of the recombinant mitrocomin with Ca 2+ was measured and compared with the emission spectra of other photoproteins (FIG. 5). The recombinant mitrocomin bioluminescence spectrum showed an emission peak at 456 nm, with a full width at half maximum (FWHM) of 72 nm (FIG. 5). This spectrum is shown for natural mitrocomin (Halistaurin) and crude preparations of mitrocomin (Fagan et al., FEBS Lett. 333 (1993) 301-305 and Shimomura et al., Biochem. J. 228 (1985) 745-749. ) But not the same. Under the same conditions, aequorin (Inouye & Sasaki, FEBS Lett. 580 (2006) 1977-1982) and Klytin (Inouye, J. Biochem. 143 (2008) 711-717 and Inouye & Sahara, Protein Express. Purif. 53 (2007) 384-389) have a maximum emission wavelength of 460 nm with a FWHM of 84 nm and a maximum emission wavelength of 470 nm with a FWHM of 76 nm. These results suggest that the environment of coelenteramide, which became the luminescence source, is different from that of apoaequorin and apocrytin in recombinant apomytrocomin.
組換えマイトロコミンと半合成組換えマイトロコミンの発光特性
Ca2+添加による組換えマイトロコミンの発光パターンを図6(A)に示した。半減衰時間は1.33秒であり、他のすべての発光蛋白質のものより遅い減衰時間を示した。
半合成イクオリンの調製法(Shimomura et al., Biochem. J. 270 (1990) 309-312及びShimomura et al., Cell Calcium, 14 (1993) 373-378)と同様の手順により、組換えアポマイトロコミンとセレンテラジン類縁体をインキュベートすることにより半合成組換えマイトロコミンを調製した。過剰のCa2+を半合成組換えマイトロコミンに添加し、初期発光強度、発光量、及び半減衰時間を測定し、他の論文に記載のイクオリンや、クライティン−I、クライティン−IIのものと比較した。その比較結果を、表2に示す。また、発光パターンを比較した結果を、図6(A)に示す。さらに、半合成組換えマイトロコミンの発光パターンを図6(B)に示す。興味深いことに、n−セレンテラジンから得られた組換えn−マイトロコミンは、ゆっくりと大きくなる発光パターンを示し、10秒を超える半減衰時間を有した。また、hcp−セレンテラジンやfcp−セレンテラジンから得られた半合成組換えマイトロコミンは、他の発光蛋白質よりも良好な発光強度を示した。セレンテラジンにおけるイミダゾピラジノン構造の8位のシクロフェニル(cp)基は、マイトロコミンの発光強度に有意に影響を与えるものと考えられる。
Luminescence characteristics of recombinant mitrocomin and semi-synthetic recombinant mitrocomin The luminescence pattern of recombinant mitrocomin by addition of Ca 2+ is shown in FIG. The half decay time was 1.33 seconds, indicating a slower decay time than that of all other photoproteins.
Recombinant apomei can be prepared by procedures similar to those for the preparation of semisynthetic aequorin (Shimomura et al., Biochem. J. 270 (1990) 309-312 and Shimomura et al., Cell Calcium, 14 (1993) 373-378). Semi-synthetic recombinant mitrocomin was prepared by incubating trocomine and coelenterazine analogs. Excess Ca 2+ is added to semisynthetic recombinant mytrocomin, and the initial luminescence intensity, luminescence amount, and semi-decay time are measured, and those of aequorin, criticin-I, and criticin-II described in other papers Compared with. The comparison results are shown in Table 2. FIG. 6A shows the result of comparing the light emission patterns. Furthermore, the light emission pattern of semisynthetic recombinant mitrocomin is shown in FIG. Interestingly, the recombinant n-mytrocomine obtained from n-coelenterazine showed a slowly increasing emission pattern with a half decay time of over 10 seconds. Moreover, the semi-synthetic recombinant mitrocomin obtained from hcp-coelenterazine or fcp-coelenterazine showed better luminescence intensity than other photoproteins. It is considered that the cyclophenyl (cp) group at the 8-position of the imidazopyrazinone structure in coelenterazine significantly affects the emission intensity of mitrocomine.
組換えマイトロコミンのCa 2+ 検出感度
標準Ca2+溶液中に組換えマイトロコミンを注入することにより、組換えマイトロコミンのCa2+に対する検出感度を測定し、Inouye, J. Biochem. 143 (2008) 711-717又はInouye & Sahara, Protein Express. Purif. 53 (2007) 384-389に記載されている他の発光蛋白質のものと比較した。標準Ca2+溶液のCa2+濃度を10−8.5〜10−4Mと変動させたところ、10−6〜10−4Mの高濃度でCa2+で組換えマイトロコミンを検出することができた。この結果は、組換えマイトロコミンの感度が、天然マイトロコミン(halistaurin)(Shimomura et al., Biochem. J. 228 (1985) 745-749)を含む天然の発光蛋白質や、他の組換え発光蛋白質(Inouye, J. Biochem. 143 (2008) 711-717、Inouye & Sahara, Protein Express. Purif., 53 (2007) 384-389、及びMarkova et al., Biochemistry, 41 (2002) 2227-2236)よりも10倍以上低いことが明らかとなった(図7)。この組換え蛋白質は、高濃度のCa2+の検出測定に使用することができる。
Recombinant Mytrocomin Ca 2+ Detection Sensitivity By injecting recombinant mitrocomin into a standard Ca 2+ solution, the detection sensitivity of the recombinant mitrocomin to Ca 2+ was measured, and Inouye, J. Biochem. -717 or other photoproteins described in Inouye & Sahara, Protein Express. Purif. 53 (2007) 384-389. When the Ca 2+ concentration of the standard Ca 2+ solution is varied from 10 −8.5 to 10 −4 M, recombinant mitrocomin is detected with Ca 2+ at a high concentration of 10 −6 to 10 −4 M. I was able to. This result indicates that the sensitivity of recombinant mitrocomin is not limited to natural photoproteins including natural mitrocomin (Shimomura et al., Biochem. J. 228 (1985) 745-749) and other recombinant photoproteins (Inouye). , J. Biochem. 143 (2008) 711-717, Inouye & Sahara, Protein Express. Purif., 53 (2007) 384-389, and Markova et al., Biochemistry, 41 (2002) 2227-2236). It became clear that it was lower than twice (FIG. 7). This recombinant protein can be used to detect and measure high concentrations of Ca 2+ .
〔配列番号:1〕式Zで表されるポリペプチドのアミノ酸配列をコードするDNAの塩基配列を示す。
〔配列番号:2〕式Zで表されるポリペプチドのアミノ酸配列を示す。
〔配列番号:3〕式(Z)2で表されるポリペプチドのアミノ酸配列をコードするDNAの塩基配列を示す。
〔配列番号:4〕式(Z)2で表されるポリペプチドのアミノ酸配列を示す。
〔配列番号:5〕リンカーペプチドをコードするDNAの塩基配列の一例を示す。
〔配列番号:6〕リンカーペプチドのアミノ酸配列の一例を示す。
〔配列番号:7〕アポマイトロコミンをコードするDNAの塩基配列の一例を示す(Accession No L31623)。
〔配列番号:8〕アポマイトロコミンのアミノ酸配列の一例を示す。
〔配列番号:9〕実施例で作製した組換えアポマイトロコミンのアミノ酸配列をコードするDNAの塩基配列を示す。
〔配列番号:10〕実施例で作製した組換えアポマイトロコミンのアミノ酸配列をコードするDNAの塩基配列を示す。
〔配列番号:11〕実施例で作製した融合蛋白質のアミノ酸配列をコードするDNAの塩基配列を示す。
〔配列番号:12〕実施例で作製した融合蛋白質のアミノ酸配列を示す。
〔配列番号:13〕実施例で用いた合成リンカーDNAの塩基配列(F)を示す。
〔配列番号:14〕実施例で用いた合成リンカーDNAの塩基配列(R)を示す。
〔配列番号:15〕実施例で用いたプライマーの塩基配列を示す。
〔配列番号:16〕実施例で用いたプライマーの塩基配列を示す。
[SEQ ID NO: 1] This shows the base sequence of DNA encoding the amino acid sequence of the polypeptide represented by formula Z.
[SEQ ID NO: 2] This shows the amino acid sequence of the polypeptide represented by formula Z.
[SEQ ID NO: 3] This shows the base sequence of DNA encoding the amino acid sequence of the polypeptide represented by formula (Z) 2 .
[SEQ ID NO: 4] This shows the amino acid sequence of the polypeptide represented by formula (Z) 2 .
[SEQ ID NO: 5] This shows an example of the base sequence of DNA encoding linker peptide.
[SEQ ID NO: 6] This shows an example of amino acid sequence of linker peptide.
[SEQ ID NO: 7] This shows an example of the base sequence of DNA encoding apomytrocomin (Accession No L31623).
[SEQ ID NO: 8] This shows an example of the amino acid sequence of apomytrocomin.
[SEQ ID NO: 9] This shows the base sequence of DNA encoding the amino acid sequence of recombinant apomitrocomin prepared in the Example.
[SEQ ID NO: 10] This shows the base sequence of DNA encoding the amino acid sequence of recombinant apomitrocomin prepared in the Example.
[SEQ ID NO: 11] This shows the base sequence of DNA encoding the amino acid sequence of the fusion protein prepared in the Example.
[SEQ ID NO: 12] This shows the amino acid sequence of the fusion protein prepared in the example.
[SEQ ID NO: 13] This shows the base sequence (F) of the synthetic linker DNA used in the examples.
[SEQ ID NO: 14] This shows the base sequence (R) of the synthetic linker DNA used in the examples.
[SEQ ID NO: 15] This shows the base sequence of the primer used in the examples.
[SEQ ID NO: 16] This shows the base sequence of the primer used in the examples.
Claims (22)
(2)式(Z)n
(式中、nは1〜5の整数を表し、Zは以下の(a)〜(d)からなる群から選択されるポリペプチドを表す:
(a)配列番号:2のアミノ酸配列からなるポリペプチド、
(b)配列番号:2のアミノ酸配列において1〜複数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/又は付加したアミノ酸配列からなるポリペプチド、
(c)配列番号:2のアミノ酸配列に対して90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなるポリペプチド、及び
(d)配列番号:1の塩基配列に相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチドによってコードされるアミノ酸配列からなるポリペプチド)
で表され、かつ、リンカーペプチドと(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドとの融合蛋白質として発現された場合に、該融合蛋白質が可溶性蛋白質として発現されうる機能を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有する第1のコード配列;
(3)切断サイトを有し、かつ、切断したときに(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドのN末端にGly−Pro−Glu−Pheのアミノ酸配列からなるポリぺプチドを付加するリンカーペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有するコード配列;ならびに
(4)以下の(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含有する第2のコード配列;
(i)配列番号:8の第9番目〜第198番目のアミノ酸配列からなるポリペプチド、
(j)配列番号:8の第9番目〜第198番目のアミノ酸配列において1〜複数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/又は付加したアミノ酸配列からなり、かつ、カルシウム結合型発光蛋白質のアポ蛋白質活性を有するポリペプチド、
(k)配列番号:8の第9番目〜第198番目のアミノ酸配列に対して90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ、カルシウム結合型発光蛋白質のアポ蛋白質活性を有するポリペプチド、及び
(l)配列番号:7の第42番目〜第614番目の塩基配列に相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチドによってコードされるアミノ酸配列からなり、かつ、カルシウム結合型発光蛋白質のアポ蛋白質活性を有するポリペプチド、
を含有する発現ベクターを用いて融合蛋白質を可溶性蛋白質として発現させ、
該融合蛋白質をリンカーペプチドの切断サイトで切断し、N末端にGly−Pro−Glu−Pheが付加した前記(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドを含む蛋白質を得ることを含む、蛋白質を製造する方法。 (1) a promoter sequence capable of inducing expression;
(2) Formula (Z) n
(In the formula, n represents an integer of 1 to 5, and Z represents a polypeptide selected from the group consisting of the following (a) to (d):
(A) a polypeptide comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2,
(B) a polypeptide comprising an amino acid sequence in which one to a plurality of amino acids are deleted, substituted, inserted and / or added in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2.
(C) a polypeptide comprising an amino acid sequence having 90% or more identity to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, and (d) a polynucleotide comprising a base sequence complementary to the base sequence of SEQ ID NO: 1. A polypeptide comprising an amino acid sequence encoded by a polynucleotide that hybridizes under stringent conditions)
And a polyprotein having a function that allows the fusion protein to be expressed as a soluble protein when expressed as a fusion protein of a linker peptide and a polypeptide selected from the group consisting of (i) to (l). A first coding sequence containing a polynucleotide encoding a peptide;
(3) A polypeptide having an amino acid sequence of Gly-Pro-Glu-Phe at the N-terminus of a polypeptide selected from the group consisting of (i) to (l) when cleaved. A coding sequence comprising a polynucleotide that encodes a linker peptide that adds; and (4) a second code comprising a polynucleotide that encodes a polypeptide selected from the group consisting of: Sequence;
(I) a polypeptide comprising the ninth to 198th amino acid sequence of SEQ ID NO: 8,
(J) consisting of an amino acid sequence in which one to a plurality of amino acids are deleted, substituted, inserted and / or added in the ninth to 198th amino acid sequences of SEQ ID NO: 8, and the calcium-binding photoprotein A polypeptide having apoprotein activity,
(K) a polypeptide comprising an amino acid sequence having 90% or more identity to the 9th to 198th amino acid sequences of SEQ ID NO: 8, and having an apoprotein activity of a calcium-binding photoprotein, And (l) an amino acid sequence encoded by a polynucleotide that hybridizes under stringent conditions with a polynucleotide consisting of a base sequence complementary to the 42nd to 614th base sequences of SEQ ID NO: 7, And a polypeptide having an apoprotein activity of a calcium-binding photoprotein,
Expressing the fusion protein as a soluble protein using an expression vector containing
Cleaving the fusion protein at the cleavage site of the linker peptide, and obtaining a protein comprising a polypeptide selected from the group consisting of (i) to (l), wherein Gly-Pro-Glu-Phe is added to the N-terminus. A method for producing a protein, comprising:
(e)配列番号:4のアミノ酸配列からなるポリペプチド、
(f)配列番号:4のアミノ酸配列において1〜複数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/又は付加したアミノ酸配列からなり、かつ、リンカーペプチドと(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドとの融合蛋白質として発現された場合に、該融合蛋白質が可溶性蛋白質として発現されうる機能を有するポリペプチド、
(g)配列番号:4のアミノ酸配列に対して90%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなり、かつ、リンカーペプチドと(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドとの融合蛋白質として発現された場合に、該融合蛋白質が可溶性蛋白質として発現されうる機能を有するポリペプチド、及び
(h)配列番号:3の塩基配列に相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチドによってコードされるアミノ酸配列からなり、かつ、リンカーペプチドと(i)〜(l)からなる群から選択されるポリペプチドとの融合蛋白質として発現された場合に、該融合蛋白質が可溶性蛋白質として発現されうる機能を有するポリペプチド
からなる群から選択されるポリペプチドである、請求項2記載の方法。 The polypeptide represented by the formula (Z) 2 is:
(E) a polypeptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4,
(F) consisting of an amino acid sequence in which one to a plurality of amino acids are deleted, substituted, inserted and / or added in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4, and from the group consisting of a linker peptide and (i) to (l) A polypeptide having a function of allowing the fusion protein to be expressed as a soluble protein when expressed as a fusion protein with the selected polypeptide;
(G) Fusion of a linker peptide and a polypeptide selected from the group consisting of (i) to (l), comprising an amino acid sequence having 90% or more identity to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4. A polypeptide having a function capable of expressing the fusion protein as a soluble protein when expressed as a protein, and (h) a polynucleotide comprising a base sequence complementary to the base sequence of SEQ ID NO: 3 and stringent conditions A fusion protein comprising an amino acid sequence encoded by a polynucleotide that hybridizes underneath and expressed as a fusion protein of a linker peptide and a polypeptide selected from the group consisting of (i) to (l) A polypeptide selected from the group consisting of polypeptides having the function of allowing a protein to be expressed as a soluble protein That method of claim 2 wherein.
(m)配列番号:10のアミノ酸配列からなる蛋白質;
(n)配列番号:10のアミノ酸配列において、第1番目〜第4番目のアミノ酸以外の1〜複数個のアミノ酸が欠失、置換、挿入及び/又は付加したアミノ酸配列からなり、かつ、カルシウム結合型発光蛋白質のアポ蛋白質活性を有する蛋白質;
(o)配列番号:10のアミノ酸配列に対して90%以上の同一性を有し、第1番目〜第4番目のアミノ酸がGly−Pro−Glu−Pheであるアミノ酸配列からなり、かつ、カルシウム結合型発光蛋白質のアポ蛋白質活性を有する蛋白質;及び
(p)配列番号:9の塩基配列に相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチドによってコードされ、第1番目〜第4番目のアミノ酸がGly−Pro−Glu−Pheであるアミノ酸配列からなり、かつ、カルシウム結合型発光蛋白質のアポ蛋白質活性を有する蛋白質。 A protein selected from the group consisting of the following (m) to (p):
(M) a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 10;
(N) the amino acid sequence of SEQ ID NO: 10, consisting of an amino acid sequence in which one or more amino acids other than the first to fourth amino acids are deleted, substituted, inserted and / or added, and calcium binding A protein having an apoprotein activity of a type photoprotein;
(O) 90% or more identity to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 10, consisting of an amino acid sequence in which the first to fourth amino acids are Gly-Pro-Glu-Phe, and calcium A protein having an apoprotein activity of a binding photoprotein; and (p) encoded by a polynucleotide that hybridizes under stringent conditions with a polynucleotide comprising a base sequence complementary to the base sequence of SEQ ID NO: 9; A protein comprising an amino acid sequence in which the first to fourth amino acids are Gly-Pro-Glu-Phe and having apoprotein activity of a calcium-binding photoprotein.
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