JP6425483B2 - Fluorescent proteins, DNA, vectors, transformants, and methods for monitoring the redox state in cells - Google Patents

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Description

本発明は、細胞内における酸化還元状態をモニターするための蛍光タンパク質、DNA、ベクター、形質転換体、及び方法に関する。   The present invention relates to fluorescent proteins, DNA, vectors, transformants, and methods for monitoring the redox state in cells.

細胞内では、酸化還元反応が関連する様々な事象が起こっている。例えば細胞呼吸の代謝系の最終段階に位置する電子伝達系では、NADHの酸化によって生じた電子が最終的に酸素に伝達され、水が生成する。当該電子伝達系と共役して起こる酸化的リン酸化によりATPが生成する。   In cells, various events involving redox reactions occur. For example, in the electron transfer system located at the final stage of the metabolic system of cellular respiration, the electrons generated by the oxidation of NADH are finally transferred to oxygen to generate water. ATP is generated by oxidative phosphorylation that occurs in conjunction with the electron transfer system.

植物の光合成においても酸化還元反応が起こっている。葉緑体のチラコイド膜において、クロロフィル(光合成色素)が光エネルギーを用いて水を分解し、プロトン、酸素分子及び電子を生じる。このときに生じた電子によってNADPが還元され、NADPHが生成する。さらに、チラコイド膜内外のプロトン濃度勾配を利用して、ATP合成酵素によってATPが生成する。 Redox reactions also occur in plant photosynthesis. In chloroplast thylakoid membranes, chlorophyll (photosynthetic pigments) use light energy to break down water, producing protons, molecular oxygen and electrons. The electrons generated at this time reduce NADP + to generate NADPH. Furthermore, ATP is generated by ATP synthase using a proton concentration gradient across the thylakoid membrane.

また、好気生物が酸素を消費する過程で発生する活性酸素種は、非常に強力な酸化作用を有し、過剰に存在すると細胞内タンパク質、酵素、細胞膜、DNAなど、細胞を構成する多くの分子を酸化変性し、細胞機能障害を引き起こし得る。   In addition, reactive oxygen species generated during aerobic consumption of aerobic organisms have a very strong oxidizing action, and when present in excess, they constitute many of the cells, such as intracellular proteins, enzymes, cell membranes, and DNA. Molecules can be oxidatively denatured causing cellular dysfunction.

細胞内におけるこのような酸化還元事象の詳細を理解するために、細胞内の酸化還元状態をモニターできる分子ツールの開発が望まれている。   In order to understand the details of such redox events in cells, development of molecular tools capable of monitoring the redox state in cells is desired.

細胞内の酸化還元状態をモニターできる分子ツールとして、蛍光タンパク質である緑色蛍光タンパク質(GFP)のS147及びQ204がシステイン残基で置換された、roGFP(Redox-sensitive green fluorescent protein)が知られている(非特許文献1、2)。roGFPは、上記2つのシステイン残基中のチオール基がジスルフィド結合により結ばれた酸化型、又は上記システイン残基中のチオール基が遊離状態である還元型のいずれかの形態で存在する。酸化型と還元型の存在比は、roGFPの周囲環境の酸化還元状態に依存して変化する。当該変化は、roGFPの励起スペクトルの形状変化として検出される。roGFPの励起スペクトルには2つの励起極大波長(400nm、490nm)が存在し、当該励起波長における蛍光強度の比を測定することで、roGFPの周囲環境の酸化還元状態をモニターすることが可能となる。   As a molecular tool that can monitor the redox state in cells, roGFP (Redox-sensitive green fluorescent protein) is known, in which S147 and Q204 of the green fluorescent protein (GFP), which is a fluorescent protein, is replaced with a cysteine residue (Non-patent documents 1 and 2). roGFP is present in an oxidized form in which the thiol group in the two cysteine residues is linked by a disulfide bond, or in a reduced form in which the thiol group in the cysteine residue is in the free state. The abundance ratio of the oxidized form to the reduced form varies depending on the redox state of the surrounding environment of roGFP. The change is detected as a change in shape of the excitation spectrum of roGFP. There are two excitation maximum wavelengths (400 nm and 490 nm) in the excitation spectrum of roGFP, and it is possible to monitor the redox state of the surrounding environment of roGFP by measuring the ratio of the fluorescence intensity at the excitation wavelength .

Hanson G.T.et al., J.Biol.Chem., 2004, 279: 13044-13053.Hanson G. T. et al., J. Biol. Chem., 2004, 279: 13044-13053. Lohman J.R.et.al., Biochemistry, 2008, 47, 8678-8688Lohman J. R. et. Al., Biochemistry, 2008, 47, 8678-8688

しかし、roGFPを使用した場合、細胞内における酸化還元状態をモニターするには、励起スペクトルを測定し、そのスペクトル形状を解析する必要があり、手間がかかるという課題があった。このため、細胞内における酸化還元状態の変化を、蛍光顕微鏡観察等により直接評価できるような、より簡便な方法が求められていた。
したがって、本発明の目的は、細胞内における酸化還元状態の変化を、励起スペクトルの解析等に依らず、より簡便に評価することが可能な分子ツールを提供することである。
However, when roGFP is used, in order to monitor the redox state in cells, it is necessary to measure the excitation spectrum and analyze the shape of the spectrum, resulting in a problem that it takes time and effort. For this reason, a simpler method has been required which can directly evaluate changes in the redox state in cells by observation with a fluorescent microscope or the like.
Therefore, an object of the present invention is to provide a molecular tool capable of more easily evaluating changes in redox state in cells without analyzing the excitation spectrum or the like.

本発明者等は上記課題に鑑み、鋭意検討した結果、GFP変異体に特定のアミノ酸変異を施した蛍光タンパク質が酸化条件又は還元条件にさらされると、驚くべきことに、励起光波長を固定して測定される蛍光タンパク質の蛍光強度が著しく変化することを見出した。例えば、GFP変異体として知られているSirius(配列番号1)(Nagai,T.et al., Nature Methods, 2009, 6, 351-353)に対して特定のアミノ酸変異を施した蛍光タンパク質が酸化条件にさらされると、励起光波長を固定して測定される蛍光タンパク質の蛍光強度が著しく低下することを見出した。更に、当該蛍光タンパク質を用いれば、細胞内における酸化還元状態の変化を、その蛍光強度に基づいて測定することが可能となり、より簡便な分子ツールとして利用できることを見出し、本発明に到達した。   As a result of intensive investigations in view of the above problems, the present inventors surprisingly fixed the excitation light wavelength when a fluorescent protein in which a specific amino acid mutation was applied to a GFP mutant was exposed to oxidation conditions or reduction conditions. It was found that the fluorescence intensity of the fluorescent protein measured was significantly changed. For example, a fluorescent protein which has been subjected to a specific amino acid mutation in Sirius (SEQ ID NO: 1) (Nagai, T. et al., Nature Methods, 2009, 6, 351-353) known as a GFP mutant is oxidized It was found that when exposed to the conditions, the fluorescence intensity of the fluorescent protein measured by fixing the excitation light wavelength is significantly reduced. Furthermore, it has been found that use of the fluorescent protein makes it possible to measure the change in the redox state in cells based on the fluorescence intensity, and it has been found that it can be used as a simpler molecular tool, and the present invention has been achieved.

従って、本発明は以下の態様を有する。
[1]配列番号1、59、60及び61からなる群から選択されるアミノ酸配列、又は、配列番号1、59、60及び61からなる群から選択されるアミノ酸配列に対して90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列において、147番目及び204番目のアミノ酸残基がシステイン(C)で置換され、かつ147番目と148番目のアミノ酸残基との間に、グリシン(G)、アスパラギン酸(D)、グルタミン酸(E)、ロイシン(L)およびアルギニン(R)からなる群から選択されるいずれか1つのアミノ酸が挿入されたアミノ酸配列からなる蛍光タンパク質。
[2]前記アミノ酸配列において、146番目のアミノ酸残基がロイシン(L)、トリプトファン(W)、アスパラギン(N)、フェニルアラニン(F)、セリン(S)およびグリシン(G)からなる群から選択されるいずれか1つのアミノ酸でさらに置換された、上記[1]に記載の蛍光タンパク質。
[3]配列番号1のアミノ酸配列、又は、配列番号1に対して90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列において、146番目のアミノ酸残基がアスパラギン(N)で置換され、147番目及び204番目のアミノ酸残基がシステイン(C)で置換され、かつ147番目と148番目のアミノ酸残基との間にアスパラギン酸(D)が挿入されたアミノ酸配列からなる、上記[2]に記載の蛍光タンパク質。
[4]配列番号1のアミノ酸配列、又は、配列番号1に対して90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列において、65番目のアミノ酸残基がセリン(S)で置換され、66番目のアミノ酸残基がトリプトファン(W)で置換され、146番目のアミノ酸残基がグリシン(G)で置換され、147番目及び204番目のアミノ酸残基がシステイン(C)で置換され、148番目のアミノ酸残基がアスパラギン酸(D)で置換され、かつ147番目と148番目のアミノ酸残基との間にグルタミン酸(E)が挿入されたアミノ酸配列からなる、上記[2]に記載の蛍光タンパク質。
[5]配列番号59のアミノ酸配列、又は、配列番号59に対して90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列において、146番目のアミノ酸残基がグリシン(G)で置換され、147番目及び204番目のアミノ酸残基がシステイン(C)で置換され、かつ147番目と148番目のアミノ酸残基との間にグルタミン酸(E)が挿入されたアミノ酸配列からなる、上記[2]に記載の蛍光タンパク質。
[6]配列番号60のアミノ酸配列、又は、配列番号60に対して90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列において、146番目のアミノ酸残基がロイシン(L)で置換され、147番目及び204番目のアミノ酸残基がシステイン(C)で置換され、かつ147番目と148番目のアミノ酸残基との間にアスパラギン酸(D)が挿入されたアミノ酸配列からなる、上記[2]に記載の蛍光タンパク質。
[7]配列番号59のアミノ酸配列、又は、配列番号59に対して90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列において、146番目のアミノ酸残基がトリプトファン(W)で置換され、147番目及び204番目のアミノ酸残基がシステイン(C)で置換され、かつ147番目と148番目のアミノ酸残基との間にグリシン(G)が挿入されたアミノ酸配列からなる、上記[2]に記載の蛍光タンパク質。
[8]配列番号61のアミノ酸配列、又は、配列番号61に対して90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列において、146番目のアミノ酸残基がトリプトファン(W)で置換され、147番目及び204番目のアミノ酸残基がシステイン(C)で置換され、かつ147番目と148番目のアミノ酸残基との間にアルギニン(R)が挿入されたアミノ酸配列からなる、上記[2]に記載の蛍光タンパク質。
[9]上記[1]〜[8]のいずれか1項に記載の蛍光タンパク質と、第2のタンパク質とが融合されてなる、融合タンパク質。
[10]上記[1]〜[8]のいずれか1項に記載の蛍光タンパク質又は上記[5]に記載の融合タンパク質をコードするDNA。
[11]上記[9]に記載のDNAを有する組み換えベクター。
[12]上記[11]に記載の組み換えベクターにより形質転換された宿主細胞。
[13]細胞内の酸化還元状態をモニターする方法であって、上記[1]〜[8]のいずれか1項に記載の蛍光タンパク質、又は上記[9]に記載の融合タンパク質を細胞内に存在させ、前記蛍光タンパク質又は融合タンパク質の蛍光を検出し、検出された蛍光の蛍光強度に基づいて細胞内の酸化還元状態をモニターすることを含む方法。
Therefore, the present invention has the following aspects.
[1] 90% or more of the amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1, 59, 60 and 61, or the amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1, 59, 60 and 61 In the amino acid sequence having identity, the 147th and 204th amino acid residues are substituted with cysteine (C), and between the 147th and 148th amino acid residues, glycine (G), aspartic acid (D) 2.) A fluorescent protein consisting of an amino acid sequence into which any one amino acid selected from the group consisting of glutamic acid (E), leucine (L) and arginine (R) is inserted.
[2] The amino acid residue at position 146 in the amino acid sequence is selected from the group consisting of leucine (L), tryptophan (W), asparagine (N), phenylalanine (F), serine (S) and glycine (G) The fluorescent protein according to the above [1], which is further substituted with any one amino acid.
[3] In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 or an amino acid sequence having 90% or more sequence identity to SEQ ID NO: 1, the 146th amino acid residue is substituted with asparagine (N), 147 and 204 The fluorescence according to the above [2], which consists of an amino acid sequence in which the th amino acid residue is substituted with cysteine (C) and aspartic acid (D) is inserted between the 147th and 148th amino acid residues. protein.
[4] In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 or an amino acid sequence having 90% or more sequence identity to SEQ ID NO: 1, the 65th amino acid residue is substituted with serine (S), and the 66th amino acid The residue is substituted with tryptophan (W), the 146th amino acid residue is substituted with glycine (G), the 147th and 204th amino acid residues are substituted with cysteine (C), and the 148th amino acid residue The fluorescent protein according to the above-mentioned [2], which comprises an amino acid sequence in which is substituted with aspartic acid (D) and glutamic acid (E) is inserted between the 147th and 148th amino acid residues.
[5] In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 59, or the amino acid sequence having 90% or more sequence identity to SEQ ID NO: 59, the 146th amino acid residue is substituted with glycine (G), 147 and 204 The fluorescent protein according to the above-mentioned [2], which consists of an amino acid sequence in which the th amino acid residue is substituted with cysteine (C) and glutamic acid (E) is inserted between the 147th and 148th amino acid residues. .
[6] In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 60, or an amino acid sequence having 90% or more sequence identity to SEQ ID NO: 60, the 146th amino acid residue is substituted with leucine (L), and 147 and 204 The fluorescence according to the above [2], which consists of an amino acid sequence in which the th amino acid residue is substituted with cysteine (C) and aspartic acid (D) is inserted between the 147th and 148th amino acid residues. protein.
[7] In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 59, or an amino acid sequence having 90% or more sequence identity to SEQ ID NO: 59, the 146th amino acid residue is substituted with tryptophan (W), 147 and 204 The fluorescent protein according to the above-mentioned [2], which consists of an amino acid sequence in which the th amino acid residue is substituted with cysteine (C) and glycine (G) is inserted between the 147th and 148th amino acid residues. .
[8] In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 61, or the amino acid sequence having 90% or more sequence identity to SEQ ID NO: 61, the 146th amino acid residue is substituted with tryptophan (W), 147 and 204 The fluorescent protein according to the above-mentioned [2], which consists of an amino acid sequence in which the th amino acid residue is substituted with cysteine (C) and arginine (R) is inserted between the 147th and 148th amino acid residues. .
[9] A fusion protein in which the fluorescent protein according to any one of the above [1] to [8] and a second protein are fused.
[10] A DNA encoding the fluorescent protein according to any one of the above [1] to [8] or the fusion protein according to the above [5].
[11] A recombinant vector having the DNA of the above-mentioned [9].
[12] A host cell transformed with the recombinant vector of [11] above.
[13] A method of monitoring the redox state in a cell, which comprises introducing the fluorescent protein according to any one of the above [1] to [8] or the fusion protein according to the above [9] into a cell Detecting the fluorescence of the fluorescent protein or the fusion protein, and monitoring the redox state in the cell based on the fluorescence intensity of the detected fluorescence.

本発明の蛍光タンパク質によれば、励起スペクトルを測定することなく、細胞内における酸化還元状態の変化を、蛍光タンパク質の蛍光強度に基づいて簡便にモニターすることができる。   According to the fluorescent protein of the present invention, the change in redox state in cells can be conveniently monitored based on the fluorescence intensity of the fluorescent protein without measuring the excitation spectrum.

図1Aは、本発明の蛍光タンパク質(実施例1〜10)の酸化型及び還元型のそれぞれにおける蛍光強度を示すグラフである。FIG. 1A is a graph showing the fluorescence intensity in each of the oxidized and reduced forms of the fluorescent protein of the present invention (Examples 1 to 10). 図1Bは、本発明の蛍光タンパク質(実施例11〜14)の酸化型及び還元型のそれぞれにおける蛍光強度を示すグラフである。FIG. 1B is a graph showing the fluorescence intensity in each of the oxidized and reduced forms of the fluorescent protein of the present invention (Examples 11 to 14). 図2Aは、本発明の蛍光タンパク質(実施例1〜10)の、酸化型及び還元型の蛍光強度の内、より高い方に対する他方の蛍光強度の比を示すグラフである。FIG. 2A is a graph showing the ratio of the fluorescence intensity of the fluorescent protein of the present invention (Examples 1 to 10) to the higher one of the oxidized and reduced fluorescence intensities. 図2Bは、本発明の蛍光タンパク質(実施例11〜14)の、酸化型及び還元型の蛍光強度の内、より高い方に対する他方の蛍光強度の比を示すグラフである。FIG. 2B is a graph showing the ratio of the fluorescence intensity of the fluorescent protein of the present invention (Examples 11 to 14) to the higher one of the oxidized and reduced fluorescence intensities. 図3Aは、Oba−Qs(oxidation balance sensed quenching protein derived from serius)(配列番号5)の、酸化型及び還元型のそれぞれにおける励起スペクトル及び蛍光スペクトルである。また、還元型から酸化型へと変換した後、再度還元型へと変換したものを、再還元型として示す。励起スペクトルは、蛍光波長425nmとし、250nm〜400nmの範囲で測定した。蛍光スペクトルは、励起光波長を375nmとして測定した。FIG. 3A is an excitation spectrum and a fluorescence spectrum of each of oxidized and reduced forms of Oba-Qs (oxidation balanced sensed protein derived from serius) (SEQ ID NO: 5). In addition, after conversion from the reduced form to the oxidized form, one converted again to the reduced form is shown as a rereduced form. The excitation spectrum was at a fluorescence wavelength of 425 nm and was measured in the range of 250 nm to 400 nm. The fluorescence spectrum was measured at an excitation light wavelength of 375 nm. 図3Bは、Re−Qy(reduction sensed quenching protein derived from YFP)(配列番号65)の、酸化型及び還元型のそれぞれにおける励起スペクトル及び蛍光スペクトルである。励起スペクトルは、蛍光波長525nmとし、250nm〜518nmの範囲で測定した。蛍光スペクトルは、励起光波長を510nmとして測定した。FIG. 3B is an excitation spectrum and a fluorescence spectrum of Re-Qy (reduction sensed quenching protein derived from YFP) (SEQ ID NO: 65) in an oxidized form and a reduced form, respectively. The excitation spectrum was at a fluorescence wavelength of 525 nm and was measured in the range of 250 nm to 518 nm. The fluorescence spectrum was measured with an excitation light wavelength of 510 nm. 図4は、Oba−Qsの蛍光強度が、Hを添加することにより経時的に低下する様子を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing how the fluorescence intensity of Oba-Qs decreases with time by adding H 2 O 2 . 図5は、Oba−QsとAtGpx1との融合タンパク質の蛍光強度が、Hを添加することにより経時的に低下する様子を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing how the fluorescence intensity of the fusion protein of Oba-Qs and AtGpx1 decreases with time by adding H 2 O 2 .

本明細書において、アミノ酸は、特に断らない限り1文字表記で表す。アミノ酸配列の表記は、例えば配列番号1のアミノ酸配列のN末端から147番目のアミノ酸残基であるセリンを、特に断らない限りS147と表す。他のアミノ酸残基の場合も同様に表記する。また、アミノ酸配列における置換の表記は、例えば配列番号1のS147がCに置換される場合、特に断らない限りS147Cと表す。他のアミノ酸置換の場合も同様に表記する。また、アミノ酸配列における挿入の表記は、例えばS147Cの置換がなされた配列番号1の、C147とS148との間にアスパラギン酸(D)が挿入される場合、特に断らない限りC147_S148insDと表す。他のアミノ酸挿入の場合も同様に表記する。また、配列番号1に示されるアミノ酸配列(Sirius)に複数のアミノ酸残基が同時に置換及び/又は挿入された変異体は、先頭に「Sirius」と記載し、それぞれの置換及び/又は挿入をハイフン(−)で結ぶこととする。例えば、配列番号1に示されるアミノ酸配列(Sirius)にS147C及びQ204Cのアミノ酸置換がなされ、さらにC147とS148との間にアスパラギン酸(D)が挿入されたアミノ酸配列は、「Sirius−S147C−Q204C−C147_S148insD」と表す。配列番号1に対する他の変異体も同様に表記する。また、配列番号59、60又は61に示されるアミノ酸配列に複数のアミノ酸残基が同時に置換及び/又は挿入された変異体も、先頭にそれぞれのアミノ酸配列を示す蛍光タンパク質名(「mTurquoise」、「EBFP2」又は「Venus」)を表記する以外は、配列番号1の場合と同様に表記する。   In the present specification, amino acids are represented by one-letter notation unless otherwise specified. The notation of the amino acid sequence represents, for example, serine, which is the amino acid residue at position 147 from the N-terminus of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, as S147 unless otherwise specified. The same applies to other amino acid residues. Further, the notation of substitution in the amino acid sequence is represented as S147C unless otherwise specified, for example, when S147 of SEQ ID NO: 1 is substituted by C. The same applies to other amino acid substitutions. Also, the notation of insertion in the amino acid sequence is, for example, C147_S148insD unless otherwise specified when aspartic acid (D) is inserted between C147 and S148 of SEQ ID NO: 1 in which substitution of S147C is performed. The same applies for other amino acid insertions. In addition, a variant in which a plurality of amino acid residues are simultaneously substituted and / or inserted in the amino acid sequence (Sirius) shown in SEQ ID NO: 1 is described as “Sirius” at the beginning, and each substitution and / or insertion is hyphenated. We will tie by (-). For example, amino acid substitution of S147C and Q204C is made to the amino acid sequence (Sirius) shown in SEQ ID NO: 1, and amino acid sequence in which aspartate (D) is inserted between C147 and S148 is “Sirius-S147C-Q204C It represents as "C147_S148insD." The other variants to SEQ ID NO: 1 are also denoted similarly. In addition, a mutant in which a plurality of amino acid residues are simultaneously substituted and / or inserted into the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 59, 60 or 61 also has a fluorescent protein name (“mTurquoise”, “ In the same manner as in SEQ ID NO: 1 except that “EBFP 2” or “Venus” is described.

本明細書において「配列同一性」とは、2つのDNA又は2つのタンパク質間の配列の同一性をいう。前記「配列同一性」は、比較対象の配列の領域にわたって、最適な状態にアラインメントされた2つの配列を比較することにより決定される。ここで、比較対象のDNA又はタンパク質は、2つの配列の最適なアラインメントにおいて、付加又は欠失(例えばギャップ等)を有していてもよい。このような配列同一性に関しては、例えば、Vector NTIを用いて、ClustalWアルゴリズム(Nucleic Acid Res.,22(22):4673-4680(1994))を利用してアラインメントを作成することにより算出することができる。尚、配列同一性は、配列解析ソフト、具体的にはVector NTI、GENETYXや公共のデータベースで提供される解析ツールを用いて測定される。前記公共データベースは、例えば、ホームページアドレスhttp://www.ddbj.nig.ac.jpにおいて、一般的に利用可能である。なお、本明細書において、配列番号1、59、60及び61のアミノ酸配列の変異体におけるアミノ酸配列の番号付けは、それぞれ配列番号1、59、60及び61のアミノ酸配列を基準として行い、配列番号44、80、81及び82の塩基配列の変異体における塩基配列の番号付けは、それぞれ配列番号44、80、81及び82の塩基配列を基準として行う。   As used herein, "sequence identity" refers to sequence identity between two DNAs or two proteins. The "sequence identity" is determined by comparing two sequences aligned in the optimal state over the region of the sequences to be compared. Here, the DNA or protein to be compared may have additions or deletions (such as gaps) in the optimal alignment of the two sequences. Such sequence identity can be calculated, for example, by creating an alignment using Vector NTI and the ClustalW algorithm (Nucleic Acid Res., 22 (22): 4673-4680 (1994)). Can. Sequence identity is measured using sequence analysis software, specifically analysis tools provided by Vector NTI, GENETYX and public databases. The public database is generally available, for example, at a homepage address http://www.ddbj.nig.ac.jp. In the present specification, the numbering of the amino acid sequences in variants of the amino acid sequences of SEQ ID NOs: 1, 59, 60 and 61 is carried out based on the amino acid sequences of SEQ ID NOs: 1, 59, 60 and 61, respectively. The numbering of the nucleotide sequences of variants of the nucleotide sequences of 44, 80, 81 and 82 is carried out based on the nucleotide sequences of SEQ ID NO: 44, 80, 81 and 82, respectively.

本明細書において「励起スペクトル」とは、検出する蛍光波長を固定し、励起光の波長を連続的に変化させ、得られる蛍光強度を波長ごとにプロットしたもののことである。本明細書において「励起極大波長」とは、上記励起スペクトルにおいて、最も強い蛍光強度を与える波長のことである。励起スペクトルは分光蛍光光度計により測定される。   In the present specification, the “excitation spectrum” is a fluorescence wavelength to be detected is fixed, the wavelength of excitation light is continuously changed, and the obtained fluorescence intensity is plotted for each wavelength. In the present specification, the “excitation maximum wavelength” is a wavelength that gives the strongest fluorescence intensity in the excitation spectrum. The excitation spectrum is measured by a spectrofluorimeter.

本明細書において「蛍光スペクトル」とは、励起光の波長を固定して、得られる蛍光強度を波長ごとにプロットしたもののことである。励起波長の違いによって、蛍光スペクトルの形状は変化することはない。通常、固定する励起波長は励起極大波長を使用する。本明細書において「蛍光極大波長」とは、上記蛍光スペクトルにおいて、最も強い蛍光強度を与える波長のことである。蛍光スペクトルのピークは励起スペクトルのピークよりも長波長側に現れる。蛍光スペクトルは分光蛍光光度計により測定される。   In the present specification, the “fluorescence spectrum” refers to a plot of fluorescence intensity obtained for each wavelength while fixing the wavelength of excitation light. The difference in excitation wavelength does not change the shape of the fluorescence spectrum. Usually, the excitation wavelength to be fixed uses the excitation maximum wavelength. In the present specification, the "fluorescent maximum wavelength" is a wavelength that gives the strongest fluorescence intensity in the fluorescence spectrum. The peak of the fluorescence spectrum appears on the longer wavelength side than the peak of the excitation spectrum. The fluorescence spectrum is measured by a spectrofluorimeter.

励起光によって励起された、酸化型及び還元型の蛍光タンパク質が放出する蛍光の蛍光強度は、分光蛍光光度計や蛍光顕微鏡などで測定することが可能である。   The fluorescence intensity of the fluorescence emitted from the oxidized and reduced fluorescent proteins excited by the excitation light can be measured by a spectrofluorimeter, a fluorescence microscope, or the like.

本明細書において「GFP変異体」とは、GFPのアミノ酸配列と高い同一性(例えば90%以上の同一性)を有し、かつ固有の蛍光特性を有する、GFPの変異体のことである。特に限定されないが、例えば、Sirius(配列番号1)、シアン蛍光タンパク質(CFP)、青色蛍光タンパク質(BFP)、黄色蛍光タンパク質(YFP)などである。またCFPにさらに変異を加えて作製されたmTurquoise(配列番号59);BFPにさらに変異を加えて作製されたEBFP2(配列番号60);YFPにさらに変異を加えて作製されたVenus(配列番号61)などの蛍光タンパク質も、GFP変異体に含まれる。   As used herein, a "GFP variant" is a variant of GFP that has high identity (for example, 90% or more identity) with the amino acid sequence of GFP and has unique fluorescence characteristics. Although not particularly limited, for example, Sirius (SEQ ID NO: 1), cyan fluorescent protein (CFP), blue fluorescent protein (BFP), yellow fluorescent protein (YFP) and the like. In addition, mTurquoise (SEQ ID NO: 59) prepared by adding a mutation to CFP; EBFP2 (SEQ ID NO: 60) prepared by adding a mutation to BFP; Venus (SEQ ID NO: 61) prepared by adding a mutation to YFP And the like are also included in the GFP mutant.

本発明の一態様は、配列番号1、59、60及び61からなる群から選択されるアミノ酸配列、又は、配列番号1、59、60及び61からなる群から選択されるアミノ酸配列に対して90%以上の、好ましくは、91%以上、92%以上、93%以上、94%以上、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上又は99%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列において、147番目及び204番目のアミノ酸残基がシステイン(C)で置換され、かつ147番目と148番目のアミノ酸残基との間に、グリシン(G)、アスパラギン酸(D)、グルタミン酸(E)、ロイシン(L)およびアルギニン(R)からなる群から選択されるいずれか1つのアミノ酸が挿入されたアミノ酸配列からなる蛍光タンパク質である。   One aspect of the invention relates to an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1, 59, 60 and 61, or 90 for the amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1, 59, 60 and 61 % Or more, preferably an amino acid sequence having a sequence identity of 91% or more, 92% or more, 93% or more, 94% or more, 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% or more or 99% or more In which the 147th and 204th amino acid residues are substituted with cysteine (C), and between the 147th and 148th amino acid residues, glycine (G), aspartic acid (D), glutamic acid (E) It is a fluorescent protein consisting of an amino acid sequence into which any one amino acid selected from the group consisting of leucine (L) and arginine (R) is inserted.

本発明の蛍光タンパク質は、導入された上記2つのシステイン残基中のチオール基がジスルフィド結合により結ばれた酸化型、又は上記システイン残基中のチオール基が遊離状態である還元型のいずれかの形態で存在する。その半反応式は以下の通りである。   The fluorescent protein of the present invention is either an oxidized form in which a thiol group in the introduced two cysteine residues is linked by a disulfide bond, or a reduced form in which the thiol group in the cysteine residue is in a free state. Exist in the form. The half reaction formula is as follows.

Figure 0006425483
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細胞内には、過酸化水素を含む活性酸素などの電子受容体(酸化剤)、及びグルタチオンやチオレドキシンなどの電子供与体(還元剤)が存在する。これらの量は、当該細胞の存在する環境に応じて変動する。ここで本発明において、「細胞内における酸化還元状態をモニターする」とは、当該細胞内における酸化剤及び還元剤の量の変動をモニターすることである。細胞内に本願発明の蛍光タンパク質が存在する場合、当該細胞内の酸化剤存在量が増大すると、上記半反応式の平衡は酸化型へと偏る。逆に、当該細胞内の還元剤存在量が増大すると、上記半反応式の平衡は還元型へと偏る。そして、細胞内における酸化還元状態の変化は、本発明の蛍光タンパク質の蛍光強度の変化として観察される。   In the cell, an electron acceptor (oxidizing agent) such as active oxygen containing hydrogen peroxide, and an electron donor (reducing agent) such as glutathione or thioredoxin are present. These amounts vary depending on the environment in which the cells are present. Here, in the present invention, "monitoring the redox state in cells" refers to monitoring changes in the amounts of oxidizing agent and reducing agent in the cells. In the case where the fluorescent protein of the present invention is present in cells, the balance of the above semi-reactive formula is biased to the oxidized form when the amount of oxidizing agent present in the cells is increased. Conversely, when the amount of reducing agent present in the cell increases, the equilibrium of the above semi-reaction formula is biased to the reduced form. And, the change of the redox state in the cell is observed as the change of the fluorescence intensity of the fluorescent protein of the present invention.

励起光波長を固定して特定の波長(例えば蛍光極大波長)における蛍光強度を測定すると、本発明の蛍光タンパク質の酸化型の蛍光強度は、還元型の蛍光強度と異なる。したがって、蛍光タンパク質の蛍光強度を測定することにより、当該蛍光タンパク質が酸化型で存在しているのか、それとも還元型で存在しているのかが識別可能となり、当該蛍光タンパク質が存在する周囲環境における酸化還元状態をモニターすることができる。   When the excitation light wavelength is fixed and the fluorescence intensity at a specific wavelength (for example, fluorescence maximum wavelength) is measured, the fluorescence intensity of the oxidized type of the fluorescent protein of the present invention is different from the fluorescence intensity of the reduced type. Therefore, by measuring the fluorescence intensity of the fluorescent protein, it is possible to distinguish whether the fluorescent protein is present in an oxidized form or in a reduced form, and oxidation in the surrounding environment in which the fluorescent protein is present The reduction status can be monitored.

本発明の蛍光タンパク質の酸化型及び還元型の蛍光強度の内、より高い方に対する他方の蛍光強度の比率は、通常80%以下であり、好ましくは70%以下、より好ましくは60%以下、一層好ましくは50%以下、とりわけ好ましくは40%以下、特に好ましくは30%以下、最も好ましくは20%以下である。   The ratio of the other fluorescence intensity to the higher one of the fluorescence intensities of the oxidized and reduced forms of the fluorescent protein of the present invention is usually 80% or less, preferably 70% or less, more preferably 60% or less, further It is preferably at most 50%, particularly preferably at most 40%, particularly preferably at most 30%, most preferably at most 20%.

本発明の蛍光タンパク質のアミノ酸配列において、配列番号1、59、60及び61からなる群から選択されるアミノ酸配列、又は、配列番号1、59、60及び61からなる群から選択されるアミノ酸配列に対して90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列の147番目と148番目のアミノ酸残基との間に挿入されるアミノ酸は、グリシン(G)、アスパラギン酸(D)、グルタミン酸(E)、ロイシン(L)及びアルギニン(R)からなる群から選択されるいずれか1つである。励起光波長を固定して特定の波長(例えば蛍光極大波長)における蛍光強度を測定すると、当該アミノ酸挿入により、本発明の蛍光タンパク質の還元型の蛍光強度と酸化型の蛍光強度との間に差が生じる。当該還元型と酸化型との間の蛍光強度の差を拡大させるために、挿入されるべき上記アミノ酸としては、グリシン(G)、アスパラギン酸(D)、グルタミン酸(E)又はアルギニン(R)が好ましい。   In the amino acid sequence of the fluorescent protein of the present invention, an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1, 59, 60 and 61, or an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1, 59, 60 and 61 The amino acids inserted between the 147th and 148th amino acid residues of the amino acid sequence having 90% or more of the sequence identity are glycine (G), aspartic acid (D), glutamic acid (E), leucine It is any one selected from the group consisting of (L) and arginine (R). When the excitation light wavelength is fixed and the fluorescence intensity at a specific wavelength (for example, fluorescence maximum wavelength) is measured, the difference between the fluorescence intensity of the reduced type and the fluorescence intensity of the oxidized type of the fluorescent protein of the present invention Will occur. In order to expand the difference in fluorescence intensity between the reduced form and the oxidized form, the above amino acids to be inserted include glycine (G), aspartic acid (D), glutamic acid (E) or arginine (R) preferable.

本発明の蛍光タンパク質の還元型と酸化型との間の蛍光強度の差をさらに拡大させるために、本発明の蛍光タンパク質は、配列番号1、59、60及び61からなる群から選択されるアミノ酸配列、又は、配列番号1、59、60及び61からなる群から選択されるアミノ酸配列に対して90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列において、146番目のアミノ酸残基がロイシン(L)、トリプトファン(W)、アスパラギン(N)、フェニルアラニン(F)、セリン(S)及びグリシン(G)からなる群から選択されるいずれか1つのアミノ酸でさらに置換されることが好ましく、アスパラギン(N)、セリン(S)及びグリシン(G)からなる群から選択されるいずれか1つのアミノ酸でさらに置換されることがより好ましい。   In order to further increase the difference in fluorescence intensity between the reduced and oxidized forms of the fluorescent protein of the present invention, the fluorescent protein of the present invention is an amino acid selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1, 59, 60 and 61 Or an amino acid sequence having at least 90% sequence identity to an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1, 59, 60 and 61, wherein the 146th amino acid residue is leucine (L), Asparagine (N), preferably further substituted with any one amino acid selected from the group consisting of tryptophan (W), asparagine (N), phenylalanine (F), serine (S) and glycine (G), More preferably, it is further substituted with any one amino acid selected from the group consisting of serine (S) and glycine (G).

本発明の蛍光タンパク質の好ましい一実施形態は、配列番号1のアミノ酸配列、又は、配列番号1に対して90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列において、146番目のアミノ酸残基がアスパラギン(N)で置換され、147番目及び204番目のアミノ酸残基がシステイン(C)で置換され、かつ147番目と148番目のアミノ酸残基との間にアスパラギン酸(D)が挿入されたアミノ酸配列からなる蛍光タンパク質である。   In a preferred embodiment of the fluorescent protein of the present invention, the amino acid residue at position 146 of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 or the amino acid sequence having 90% or more sequence identity to SEQ ID NO: Consisting of an amino acid sequence in which the 147th and 204th amino acid residues are substituted with cysteine (C) and an aspartic acid (D) is inserted between the 147th and 148th amino acid residues. It is a fluorescent protein.

異なる色彩の発光を有する(すなわち、極大蛍光波長が大きく異なる)、複数の酸化還元応答性蛍光タンパク質は、その色彩の違いにより、同一細胞内で同時に使用しても区別可能である。また、極大励起波長が大きく異なる酸化還元応答性蛍光タンパク質の組み合わせは、一方の蛍光タンパク質がほとんど反応できない波長の励起光を照射することで、他方の蛍光タンパク質のみの蛍光を観察することを可能とする。   A plurality of redox responsive fluorescent proteins having different color emissions (ie, different maximum fluorescence wavelengths) can be distinguished simultaneously even in the same cell depending on the color differences. In addition, a combination of redox-responsive fluorescent proteins with greatly different maximum excitation wavelengths can be used to observe the fluorescence of only the other fluorescent protein by irradiating excitation light of a wavelength at which one fluorescent protein hardly reacts. Do.

本発明の蛍光タンパク質の1つは、GFP(励起極大波長395nm:蛍光極大波長510nm)において蛍光発光に関与するY66をフェニルアラニン(F)へと置換したSirius(励起極大波長355nm:蛍光極大波長424nm)をベースとして作製され得る。したがって、F66を有する本発明の蛍光タンパク質は、GFPをベースとして作製された、細胞内の酸化還元状態をモニターするための蛍光タンパク質(例えばroGFP)とは異なる蛍光特性を有するため、両者の組み合わせは、同一細胞内で同時に使用しても区別可能である。   One of the fluorescent proteins of the present invention is Sirius (excitation maximum wavelength 355 nm: fluorescence maximum wavelength 424 nm) in which Y66 involved in fluorescence emission in GFP (excitation maximum wavelength 395 nm: fluorescence maximum wavelength 510 nm) is substituted with phenylalanine (F) Can be made on the basis of Therefore, the fluorescent protein of the present invention having F66 has different fluorescence characteristics from fluorescent proteins (for example, roGFP) for monitoring the redox state in cells, which are made on the basis of GFP, so the combination of both is Even when used simultaneously in the same cell, they can be distinguished.

また、本発明の蛍光タンパク質の1つは、蛍光発光に関与する66番目のアミノ酸としてトリプトファン(W)を有し、CFP(励起極大波長452nm:蛍光極大波長505nm)様の蛍光特性を有する。また、本発明の蛍光タンパク質の1つは、蛍光発光に関与する66番目及び203番目のアミノ酸としてチロシン(Y)を有し、YFP(励起極大波長513nm:蛍光極大波長527nm)様の蛍光特性を有する。また、本発明の蛍光タンパク質の1つは、蛍光発光に関与する66番目のアミノ酸としてヒスチジン(H)を有し、BFP(励起極大波長380nm:蛍光極大波長440nm)様の蛍光特性を有する。蛍光特性の異なる複数の本発明の蛍光タンパク質は、同一細胞内で同時に使用しても区別可能である。   In addition, one of the fluorescent proteins of the present invention has tryptophan (W) as the 66th amino acid involved in fluorescence emission, and has fluorescence characteristics like CFP (excitation maximum wavelength 452 nm: fluorescence maximum wavelength 505 nm). In addition, one of the fluorescent proteins of the present invention has tyrosine (Y) as the 66th and 203rd amino acids involved in fluorescence emission, and exhibits fluorescence characteristics like YFP (excitation maximum wavelength 513 nm: fluorescence maximum wavelength 527 nm). Have. Further, one of the fluorescent proteins of the present invention has histidine (H) as the 66th amino acid involved in fluorescence emission, and has fluorescence characteristics like BFP (excitation maximum wavelength 380 nm: fluorescence maximum wavelength 440 nm). A plurality of fluorescent proteins of the present invention having different fluorescent properties can be distinguished even when used simultaneously in the same cell.

Sirius様の蛍光特性を有する、F66を有する本発明の蛍光タンパク質においては、例えば励起光波長を365〜385nm付近に、好ましくは375nm付近に固定して、415〜435nm付近の、好ましくは425nm付近の波長における蛍光強度が測定される。また、CFP様の蛍光特性を有する、W66を有する本発明の蛍光タンパク質においては、例えば励起光波長を420〜440nm付近に、好ましくは430nm付近に固定して、470〜490nm付近の、好ましくは480nm付近の波長における蛍光強度が測定される。また、YFP様の蛍光特性を有する、Y66及びY203を有する本発明の蛍光タンパク質においては、例えば励起光波長を490〜515nm付近に、好ましくは515nm付近に固定して、520〜540nm付近の、好ましくは528nm付近の波長における蛍光強度が測定される。また、BFP様の蛍光特性を有する、H66を有する本発明の蛍光タンパク質においては、例えば励起光波長を370〜390nm付近に、好ましくは380nm付近に固定して、430〜450nm付近の、好ましくは440nm付近の波長における蛍光強度が測定される。   In the fluorescent protein of the present invention having F66 having Sirius-like fluorescence properties, for example, the excitation light wavelength is fixed at around 365-385 nm, preferably around 375 nm, and around 415-435 nm, preferably around 425 nm The fluorescence intensity at the wavelength is measured. In the fluorescent protein of the present invention having W66 having CFP-like fluorescence properties, for example, the excitation light wavelength is fixed at around 420 to 440 nm, preferably around 430 nm, and around 470 to 490 nm, preferably 480 nm The fluorescence intensity at nearby wavelengths is measured. In the fluorescent protein of the present invention having Y66 and Y203 having YFP-like fluorescence properties, for example, the excitation light wavelength is fixed at around 490 to 515 nm, preferably around 515 nm, preferably around 520 to 540 nm The fluorescence intensity at a wavelength around 528 nm is measured. In the fluorescent protein of the present invention having H66 having BFP-like fluorescence properties, for example, the excitation light wavelength is fixed at around 370 to 390 nm, preferably at around 380 nm, and preferably at around 430 to 450 nm, preferably 440 nm The fluorescence intensity at nearby wavelengths is measured.

本発明の蛍光タンパク質の好ましい一実施形態は、配列番号1のアミノ酸配列、又は、配列番号1に対して90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列において、65番目のアミノ酸残基がセリン(S)で置換され、66番目のアミノ酸残基がトリプトファン(W)で置換され、146番目のアミノ酸残基がグリシン(G)で置換され、147番目及び204番目のアミノ酸残基がシステイン(C)で置換され、148番目のアミノ酸残基がアスパラギン酸(D)で置換され、かつ147番目と148番目のアミノ酸残基との間にグルタミン酸(E)が挿入されたアミノ酸配列からなる蛍光タンパク質である。   In a preferred embodiment of the fluorescent protein of the present invention, the amino acid residue at position 65 is a serine (S (S) in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 or in the amino acid sequence having 90% or more sequence identity to SEQ ID NO: 1 Amino acid residue is substituted with tryptophan (W), amino acid residue 146 is substituted with glycine (G), and amino acid residues 147 and 204 are cysteine (C). It is a fluorescent protein consisting of an amino acid sequence which is substituted, and wherein the 148th amino acid residue is substituted with aspartic acid (D), and glutamic acid (E) is inserted between the 147th and 148th amino acid residues.

本発明の蛍光タンパク質の好ましい一実施形態は、配列番号59のアミノ酸配列、又は、配列番号59に対して90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列において、146番目のアミノ酸残基がグリシン(G)で置換され、147番目及び204番目のアミノ酸残基がシステイン(C)で置換され、かつ147番目と148番目のアミノ酸残基との間にグルタミン酸(E)が挿入されたアミノ酸配列からなる、蛍光タンパク質である。   In a preferred embodiment of the fluorescent protein of the present invention, the amino acid residue at position 146 is glycine (G (G) in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 59 or amino acid sequence having 90% or more sequence identity to SEQ ID NO: 59). Consisting of an amino acid sequence in which the 147th and 204th amino acid residues are substituted with cysteine (C), and a glutamic acid (E) is inserted between the 147th and 148th amino acid residues, It is a fluorescent protein.

本発明の蛍光タンパク質の好ましい一実施形態は、配列番号60のアミノ酸配列、又は、配列番号60に対して90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列において、146番目のアミノ酸残基がロイシン(L)で置換され、147番目及び204番目のアミノ酸残基がシステイン(C)で置換され、かつ147番目と148番目のアミノ酸残基との間にアスパラギン酸(D)が挿入されたアミノ酸配列からなる、蛍光タンパク質である。   In a preferred embodiment of the fluorescent protein according to the present invention, the amino acid residue at position 146 is leucine (L) in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 60 or in the amino acid sequence having 90% or more sequence identity to SEQ ID NO: 60 Consisting of an amino acid sequence in which the 147th and 204th amino acid residues are substituted with cysteine (C) and an aspartic acid (D) is inserted between the 147th and 148th amino acid residues. , Fluorescent protein.

本発明の蛍光タンパク質の好ましい一実施形態は、配列番号59のアミノ酸配列、又は、配列番号59に対して90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列において、146番目のアミノ酸残基がトリプトファン(W)で置換され、147番目及び204番目のアミノ酸残基がシステイン(C)で置換され、かつ147番目と148番目のアミノ酸残基との間にグリシン(G)が挿入されたアミノ酸配列からなる、蛍光タンパク質である。   In a preferred embodiment of the fluorescent protein of the present invention, the amino acid residue at position 146 is tryptophan (W) in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 59 or in the amino acid sequence having 90% or more sequence identity to SEQ ID NO: 59 Consisting of an amino acid sequence in which the 147th and 204th amino acid residues are substituted with cysteine (C), and a glycine (G) is inserted between the 147th and 148th amino acid residues, It is a fluorescent protein.

本発明の蛍光タンパク質の好ましい一実施形態は、配列番号61のアミノ酸配列、又は、配列番号61に対して90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列において、146番目のアミノ酸残基がトリプトファン(W)で置換され、147番目及び204番目のアミノ酸残基がシステイン(C)で置換され、かつ147番目と148番目のアミノ酸残基との間にアルギニン(R)が挿入されたアミノ酸配列からなる、蛍光タンパク質である。   In a preferred embodiment of the fluorescent protein of the present invention, in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 61 or the amino acid sequence having 90% or more sequence identity to SEQ ID NO: Consisting of an amino acid sequence in which the 147th and 204th amino acid residues are substituted with cysteine (C), and arginine (R) is inserted between the 147th and 148th amino acid residues, It is a fluorescent protein.

本発明の蛍光タンパク質の1つは、Siriusをベースとして作製され得る。野生型のGFPを含め、従来の蛍光タンパク質の蛍光強度は、周囲環境のpH変化に依存して変動する。しかしSiriusは、その蛍光強度がpH非依存的であることが知られている(Nagai, T. et al., Nature Methods, 2009, 6, 351-353)。したがって、Siriusを親タンパク質として作製された本発明の蛍光タンパク質は、好ましくは蛍光特性のpH感受性が低い。より好ましくは、本発明の蛍光タンパク質は、pH6.5〜8.0の範囲において蛍光特性のpH感受性が低い。ここで、「pH感受性が低い」とは、pHを変化させて、励起光波長を固定して蛍光極大波長における蛍光強度が測定されるとき、蛍光タンパク質の還元型の蛍光強度に対する酸化型の蛍光強度の比の変動率が通常70%以内のことである。   One of the fluorescent proteins of the invention can be made on the basis of Sirius. The fluorescence intensity of conventional fluorescent proteins, including wild-type GFP, fluctuates depending on the pH change of the surrounding environment. However, Sirius is known to have its fluorescence intensity independent of pH (Nagai, T. et al., Nature Methods, 2009, 6, 351-353). Therefore, the fluorescent protein of the present invention produced using Sirius as a parent protein preferably has low pH sensitivity of the fluorescent property. More preferably, the fluorescent protein of the present invention has low pH sensitivity of the fluorescent property in the range of pH 6.5 to 8.0. Here, "low pH sensitivity" means changing the pH, fixing the excitation light wavelength and measuring the fluorescence intensity at the fluorescence maximum wavelength, the oxidized fluorescence to the reduced fluorescence intensity of the fluorescent protein The variation ratio of intensity ratio is usually within 70%.

本発明の蛍光タンパク質は、親タンパク質(Sirius、mTurquoise、Venus又はEBFP2)に対して、アミノ酸変異を導入することで作製され得る。変異の導入方法については以下で詳述する。また、本発明の蛍光タンパク質は、例えばFmoc法(フルオレニルメチルオキシカルボニル法)やtBoc法(t−ブチルオキシカルボニル法)等の、有機化学的合成方法、あるいは市販されている適当なペプチド合成機を用いて製造することもできる。   The fluorescent protein of the present invention can be produced by introducing an amino acid mutation to a parent protein (Sirius, mTurquoise, Venus or EBFP2). The method of introducing mutations is described in detail below. In addition, the fluorescent protein of the present invention can be synthesized by an organic chemical synthesis method such as Fmoc method (fluorenylmethyloxycarbonyl method) or tBoc method (t-butyloxycarbonyl method) or appropriate peptide synthesis commercially available. It can also be manufactured using a machine.

本発明の蛍光タンパク質は、それ単独の形態のみに制限されるものではなく、任意の改変、修飾等を加えた態様で使用することができる。例えば、第二のタンパク質との融合、タンパク質精製を容易とするためのペプチドタグ(例えばHisタグ、HQタグ、HNタグ、HATタグ)の付加、タンパク質に対する種々の化学修飾、ポリエチレングリコール等の高分子との結合、不溶性担体への結合、リポソームへの封入など、当業者に知られている多種の手法による加工が考えられる。   The fluorescent protein of the present invention is not limited to only its single form, and can be used in an embodiment to which any modification, modification or the like is added. For example, fusion with a second protein, addition of a peptide tag (eg His tag, HQ tag, HN tag, HAT tag) to facilitate protein purification, various chemical modifications to proteins, macromolecules such as polyethylene glycol Processing by a variety of techniques known to those skilled in the art, such as binding to an insoluble carrier, binding to an insoluble carrier, and encapsulation in a liposome.

本発明の一態様は、本発明の蛍光タンパク質と、第二のタンパク質とが融合されてなる、融合タンパク質である。本発明の蛍光タンパク質と、第二のタンパク質とは、所定数のアミノ酸残基で構成されるアミノ酸配列を有するリンカーを介して連結される。リンカーを構成するアミノ酸配列及びそのアミノ酸残基数は、本発明の蛍光タンパク質の機能を阻害しない限り、任意に選択され得る。例えば、可動性リンカーである(GGSGG)が挙げられる。上記第二のタンパク質としては、特に限定されないが、例えば、ペルオキシダーゼ又はグルタレドキシンがある。特に、発明の蛍光タンパク質とペルオキシダーゼ又はグルタレドキシンとを融合させたタンパク質は、融合前の本発明の蛍光タンパク質と比較して、酸化還元感受性を向上させることができる。 One aspect of the present invention is a fusion protein in which a fluorescent protein of the present invention and a second protein are fused. The fluorescent protein of the present invention and the second protein are linked via a linker having an amino acid sequence composed of a predetermined number of amino acid residues. The amino acid sequence constituting the linker and the number of amino acid residues thereof can be arbitrarily selected as long as the function of the fluorescent protein of the present invention is not inhibited. For example, (GGSGG) 6, which is a flexible linker, can be mentioned. The second protein is not particularly limited, and examples thereof include peroxidase and glutaredoxin. In particular, a protein in which the fluorescent protein of the invention is fused with peroxidase or glutaredoxin can improve redox sensitivity as compared to the fluorescent protein of the present invention before fusion.

本発明の融合タンパク質は、本発明の蛍光タンパク質をコードするDNA、及び第二のタンパク質をコードするDNAを、リンカーをコードするDNAと連結した形で組み換えベクターに挿入し、当該ベクターを用いて宿主細胞を形質転換することで作製することができる。また、本発明の蛍光タンパク質と第二のタンパク質とを別々に作製し、それらを連結することで作製することもできる。本発明の蛍光タンパク質と第二のタンパク質とを連結する時期に特に限定はなく、それらを個別に作製後速やかに連結させてもよく、又はいずれか一方のタンパク質が作製されて特定の用途に使用された後に、他方のタンパク質と連結させてもよい。   The fusion protein of the present invention is obtained by inserting the DNA encoding the fluorescent protein of the present invention and the DNA encoding the second protein into a recombinant vector in a form linked to the DNA encoding the linker, and using the vector for the host It can be produced by transforming cells. Alternatively, the fluorescent protein of the present invention and the second protein can be separately produced and then linked to each other. There is no particular limitation on the time of linking the fluorescent protein of the present invention and the second protein, and they may be linked individually immediately after preparation, or any one of the proteins may be prepared and used for a specific use. After the reaction, it may be linked to the other protein.

本発明の一態様は、本発明の蛍光タンパク質、又は本発明の融合タンパク質をコードするDNAである。本発発明の蛍光タンパク質をコードするDNAは、配列番号44、80、81及び82からなる群から選択される塩基配列、又は、配列番号44、80、81及び82からなる群から選択される塩基配列に対して90%以上、好ましくは、91%以上、92%以上、93%以上、94%以上、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上又は99%以上の配列同一性を有する塩基配列において、本発明の蛍光タンパク質を特徴付ける置換部位のアミノ酸に対応するコドンが、それぞれのアミノ酸置換に対応するコドンに置き換えられ、かつ、147番目と148番目のアミノ酸残基に対応するコドンの間に、挿入されるべきアミノ酸に対応するコドンが挿入された塩基配列からなる。   One aspect of the present invention is DNA encoding the fluorescent protein of the present invention or the fusion protein of the present invention. The DNA encoding the fluorescent protein of the present invention has a base sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 44, 80, 81 and 82, or a base selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 44, 80, 81 and 82 90% or more, preferably 91% or more, 92% or more, 93% or more, 94% or more, 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% or more, or 99% or more of the sequence identity to the sequence The codon corresponding to the amino acid at the substitution site characterizing the fluorescent protein of the present invention is replaced with the codon corresponding to each amino acid substitution, and the codon corresponding to the 147th and 148th amino acid residues The base sequence consists of the inserted codon corresponding to the amino acid to be inserted.

本発明の蛍光タンパク質をコードするDNAの作製方法は、特に限定されないが、親タンパク質(Sirius、mTurquoise、Venus及びEBFP2)をコードする、配列番号44、80、81及び82からなる群から選択される塩基配列、又は、配列番号44、80、81及び82からなる群から選択される塩基配列に対して90%以上の配列同一性を有する塩基配列からなるDNAを基に、PCR、部位特異的変異法その他の一般的な遺伝子工学的手法によって作製することができる。また部位特異的変異等の遺伝子工学的手法は、例えばManiatis T. et al. (Molecular Cloning, a Laboratory Manual, Cold Spring harbor Laboratory, New York, 1982)及びその他の、当業者に広く利用されている実験操作マニュアル書に記載されている。   The method for producing the DNA encoding the fluorescent protein of the present invention is not particularly limited, but is selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 44, 80, 81 and 82 encoding the parent protein (Sirius, mTurquoise, Venus and EBFP2) Based on a DNA comprising a nucleotide sequence having a sequence identity of 90% or more to a nucleotide sequence or a nucleotide sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 44, 80, 81 and 82, PCR, site-directed mutagenesis It can be produced by methods or other common genetic engineering techniques. In addition, genetic engineering techniques such as site-directed mutagenesis are widely used by those skilled in the art, for example, Maniatis T. et al. (Molecular Cloning, a Laboratory Manual, Cold Spring harbor Laboratory, New York, 1982) and other such techniques. It is described in the experimental operation manual.

本発明の一態様は、本発明の蛍光タンパク質、又は本発明の融合タンパク質をコードするDNAを有する組み換えベクターである。本発明の組み換えベクターは、環状、直鎖状等いかなる形態のものであってもよく、また本発明の蛍光タンパク質又は融合タンパク質をコードするDNAに加え、必要ならば他の塩基配列を有していてもよい。他の塩基配列としては、エンハンサー配列、プロモーター配列、リボゾーム結合配列、コピー数の増幅を目的として使用される塩基配列、シグナルペプチドをコードする塩基配列、ポリA付加配列、スプライシング配列、複製開始点、選択マーカーとなる遺伝子の塩基配列等が挙げられる。   One aspect of the present invention is a recombinant vector having a fluorescent protein of the present invention or a DNA encoding a fusion protein of the present invention. The recombinant vector of the present invention may be in any form such as circular, linear, etc., and may have other base sequences, if necessary, in addition to the DNA encoding the fluorescent protein or fusion protein of the present invention. May be Other nucleotide sequences include an enhancer sequence, a promoter sequence, a ribosome binding sequence, a nucleotide sequence used for the purpose of amplification of copy number, a nucleotide sequence encoding a signal peptide, a polyA addition sequence, a splicing sequence, an origin of replication, The base sequence of the gene used as a selection marker etc. are mentioned.

遺伝子組み換えに際しては、適当な合成DNAアダプターを用いて翻訳開始コドンや翻訳終止コドンを本発明の蛍光タンパク質又は本発明の融合タンパク質をコードするDNAに付加したり、あるいは塩基配列内に適当な制限酵素切断配列を新たに発生させたり、あるいは消失させたりすることも可能である。これらは当業者が通常行う作業の範囲内であり、当業者は本発明の蛍光タンパク質又は本発明の融合タンパク質をコードするDNAを基に任意かつ容易に加工することができる。   In genetic recombination, a translation initiation codon or translation termination codon is added to the fluorescent protein of the present invention or the DNA encoding the fusion protein of the present invention using a suitable synthetic DNA adapter, or a suitable restriction enzyme within the nucleotide sequence It is also possible to newly generate or eliminate the cleavage sequence. These are within the scope of work routinely performed by those skilled in the art, and can be arbitrarily and easily processed based on the fluorescent protein of the present invention or the DNA encoding the fusion protein of the present invention.

また、本発明の蛍光タンパク質又は本発明の融合タンパク質をコードするDNAを保持するベクターは、使用する宿主に応じた適当なベクターを選択すればよい。ベクターは、自律複製ベクター、すなわち宿主細胞の染色体複製とは無関係に自律的に複製可能なベクターであってもよい。また、宿主細胞のゲノムに統合され、統合された染色体と共に複製されるものであってもよい。例えば、プラスミドの他にバクテリオファージ、バキュロウイルス、レトロウィルス、ワクシニアウィルス等の種々のウイルスを用いることが可能である。   Moreover, the vector carrying the fluorescent protein of the present invention or the DNA encoding the fusion protein of the present invention may be selected from appropriate vectors according to the host to be used. The vector may be an autonomously replicating vector, ie a vector capable of autonomously replicating independently of chromosomal replication of the host cell. It may also be integrated into the host cell's genome and replicated together with the integrated chromosome. For example, in addition to plasmids, various viruses such as bacteriophage, baculovirus, retrovirus, vaccinia virus can be used.

利用可能な市販の発現ベクターとしては、pcDM8(フナコシ社製)、pcDNAI(フナコシ社製)、pcDNAI/AmP(Invitrogen社製)、EGFP−C1(Clontech社製)、pREP4(Invitrogen社製)、pGBT−9(Clontech社製)、pet23a(Novagen社製)等を例示することができる。本発明の蛍光タンパク質又は本発明の融合タンパク質の発現は、該タンパク質をコードする遺伝子固有のプロモーター配列の制御下に発現させることができる。あるいは、本発明の蛍光タンパク質又は本発明の融合タンパク質をコードする塩基配列の上流に別の適当な発現プロモーターを連結して使用することもできる。その様な発現プロモーターは、宿主及び発現の目的に応じて適宜選択すればよく、例えば宿主が大腸菌である場合にはT7プロモーター、lacプロモーター、trpプロモーター、λPLプロモーターなどが、宿主が酵母である場合にはPHO5プロモーター、GAPプロモーター、ADHプロモーター等が、宿主が動物細胞である場合にはSV40由来プロモーター、レトロウィルスプロモーター、サイトメガロウイルス(ヒトCMV)のIE(immediate early)遺伝子のプロモーター、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、SRαプロモーター等を挙げることができる。本発明の蛍光タンパク質又は融合タンパク質をコードするDNAを上記に例示されたプロモーターに連結する、あるいは発現ベクターに組み込む等の操作も、前記Maniatis T. et al. (Molecular Cloning, a Laboratory Manual, Cold Spring harbor Laboratory, New York, 1982)及びその他の実験操作マニュアル書の記載に基づいて行うことができる。   Commercially available expression vectors that can be used include pcDM8 (Funakoshi), pcDNAI (Funakoshi), pcDNAI / AmP (Invitrogen), EGFP-C1 (Clontech), pREP4 (Invitrogen), pGBT -9 (made by Clontech), pet23a (made by Novagen) etc. can be illustrated. The expression of the fluorescent protein of the present invention or the fusion protein of the present invention can be expressed under the control of a gene-specific promoter sequence encoding the protein. Alternatively, another appropriate expression promoter can be linked upstream of the nucleotide sequence encoding the fluorescent protein of the present invention or the fusion protein of the present invention. Such expression promoter may be appropriately selected according to the host and the purpose of expression, for example, when the host is E. coli, T7 promoter, lac promoter, trp promoter, λPL promoter, etc., and the host is yeast PHO5 promoter, GAP promoter, ADH promoter etc., SV40-derived promoter when the host is an animal cell, retrovirus promoter, IE (immediate early) gene promoter of cytomegalovirus (human CMV) gene, metallothionein promoter, A heat shock promoter, SR alpha promoter etc. can be mentioned. The procedure for linking the DNA encoding the fluorescent protein or fusion protein of the present invention to the promoter exemplified above or incorporating it into an expression vector is also described in Maniatis T. et al. (Molecular Cloning, a Laboratory Manual, Cold Spring It can carry out based on the description of harbor laboratory, New York, 1982) and other experimental operation manual.

本発明の一態様は、本発明の組み換えベクターにより形質転換された宿主細胞である。宿主細胞の例としては、エシェリヒア(Escherichia)属細菌、コリネバクテリウム(Corynebacterium)属細菌、ブレビバクテリウム(Brevibacterium)属細菌、バチラス(Bacillus)属細菌、セラチア(Serratia)属細菌、シュードモナス(Pseudomonas)属細菌、アースロバクター(Arthrobacter)属細菌、エルウニア(Erwinia)属細菌、メチロバクテリウム(Methylobacterium)属細菌、ロドバクター(Rhodobacter)属細菌、ストレプトミセス(Streptomyces)属微生物、ザイモモナス(Zymomonas)属微生物、サッカロミセス(Saccharomyces)属酵母等の微生物、カイコなどの昆虫細胞、HEK293細胞、MEF細胞、Vero細胞、Hela細胞、CHO細胞、WI38細胞、BHK細胞、COS−7細胞、MDCK細胞、C127細胞、HKG細胞、ヒト腎細胞株等の動物細胞を挙げることができる。   One aspect of the invention is a host cell transformed with a recombinant vector of the invention. Examples of host cells include Escherichia bacteria, Corynebacterium bacteria, Brevibacterium bacteria, Bacillus bacteria, Serratia bacteria, Pseudomonas. Genus bacteria, Arthrobacter bacteria, Erwinia bacteria, Methylobacterium (Methylobacterium) bacteria, Rhodobacter bacteria, Streptomyces bacteria, Zymomonas bacteria , Microorganisms such as yeast belonging to the genus Saccharomyces, insect cells such as silkworm, HEK 293 cells, MEF cells, Vero cells, Hela cells, CHO cells, WI 38 cells, BHK cells, COS-7 cells, MDCK cells, C 127 cells, HKG Cells, animal cells such as human kidney cell lines It can gel.

宿主細胞に組み換えベクターを導入する方法としては、前記のManiatis T. et al. (Molecular Cloning, a Laboratory Manual, Cold Spring harbor Laboratory, New York, 1982)を初めとする実験操作マニュアル書に記載されている方法、例えば、エレクトロポレーション法、プロトプラスト法、アルカリ金属法、リン酸カルシウム沈澱法、DEAEデキストラン法、マイクロインジェクション法、パーティクルガン法等により行うことができる。Sf9やSf21等の昆虫細胞の利用については、Baculovirus Expression Vectors, A Laboratory Manual, W. H. Freeman and Company, New York (1992)、及び、BIO/TECHNOLOGY vol. 6, 1988, page 47等に記載されている。   As a method for introducing a recombinant vector into a host cell, it is described in the experimental operation manual including Mananitis T. et al. (Molecular Cloning, a Laboratory Manual, Cold Spring harbor Laboratory, New York, 1982) described above. For example, it can be carried out by an electroporation method, a protoplast method, an alkali metal method, a calcium phosphate precipitation method, a DEAE dextran method, a microinjection method, a particle gun method or the like. The use of insect cells such as Sf9 and Sf21 is described in Baculovirus Expression Vectors, A Laboratory Manual, WH Freeman and Company, New York (1992), and BIO / TECHNOLOGY vol. 6, 1988, page 47. .

本発明の蛍光タンパク質又は本発明の融合タンパク質は、本発明の組み換えベクターを前記の宿主細胞内で発現させ、宿主細胞或いは培地から目的とするタンパク質を回収し、精製することによって得ることができる。タンパク質を精製する方法としては、タンパク質の精製に通常使用されている方法の中から適切な方法を適宜選択して行うことができる。すなわち、塩析法、限外濾過法、等電点沈澱法、ゲル濾過法、電気泳動法、イオン交換クロマトグラフィー、疎水性クロマトグラフィーや抗体クロマトグラフィー等の各種アフィニティークロマトグラフィー、クロマトフォーカシング法、吸着クロマトグラフィーおよび逆相クロマトグラフィー等、通常使用され得る方法の中から適切な方法を適宜選択し、必要によりHPLCシステム等を使用して適当な順序で精製を行えば良い。   The fluorescent protein of the present invention or the fusion protein of the present invention can be obtained by expressing the recombinant vector of the present invention in the above-mentioned host cell, recovering the target protein from the host cell or culture medium, and purifying it. As a method for purifying a protein, an appropriate method can be appropriately selected from the methods usually used for protein purification and can be carried out. Namely, salting out method, ultrafiltration method, isoelectric point precipitation method, gel filtration method, electrophoresis method, ion exchange chromatography, various affinity chromatography such as hydrophobic chromatography or antibody chromatography, chromatofocusing method, adsorption Appropriate methods may be appropriately selected from methods that can be usually used, such as chromatography and reverse phase chromatography, and purification may be performed in an appropriate order using an HPLC system or the like as necessary.

本発明の一態様は、細胞内の酸化還元状態をモニターする方法であって、本発明の蛍光タンパク質、又は融合タンパク質を前記細胞内に存在させ、前記蛍光タンパク質又は融合タンパク質の蛍光を検出し、検出された蛍光の蛍光強度に基づいて細胞内の酸化還元状態をモニターすることを含む方法である。当該方法において、細胞内に本発明の蛍光タンパク質、又は融合タンパク質を存在させるためには、本発明の蛍光タンパク質又は融合タンパク質をコードするDNAを有する組み換えベクターを細胞へと形質転換し、当該細胞内で本発明の蛍光タンパク質又は融合タンパク質を発現させるか、或いは、本発明の蛍光タンパク質又は融合タンパク質を細胞内へ直接導入する。本発明の蛍光タンパク質又は融合タンパク質を細胞内へ直接導入する方法は特に限定されないが、例えば、カチオン性脂質をベースとしたタンパク質導入試薬などを使用して行われる。また、エレクトロポレーション法やマイクロインジェクション法によっても行われる。   One aspect of the present invention is a method of monitoring the redox state in a cell, wherein the fluorescent protein or fusion protein of the present invention is present in the cell, and the fluorescence of the fluorescent protein or fusion protein is detected. It is a method comprising monitoring the redox state in cells based on the fluorescence intensity of the detected fluorescence. In the method, in order to cause the fluorescent protein or fusion protein of the present invention to be present in cells, a recombinant vector having a DNA encoding the fluorescent protein or fusion protein of the present invention is transformed into cells, and the cells are Or express the fluorescent protein or fusion protein of the present invention directly into cells. The method for directly introducing the fluorescent protein or fusion protein of the present invention into cells is not particularly limited, and for example, it can be carried out using a cationic lipid-based protein transfer reagent. It is also performed by electroporation or microinjection.

上記における、蛍光タンパク質又は融合タンパク質の蛍光の検出は、特に限定されないが、例えば蛍光顕微鏡を使用して、又は分光蛍光光度計を使用して行われる。例えば検出される蛍光の蛍光強度を測定し、全てが酸化型となっている場合の当該タンパク質の蛍光強度、及び/又は全てが還元型となっている場合の当該タンパク質の蛍光強度と、測定された蛍光強度とを比較することで、細胞内の酸化還元状態がモニターできる。   The detection of the fluorescence of the fluorescent protein or the fusion protein in the above is not particularly limited, but is performed using, for example, a fluorescence microscope or using a spectrofluorimeter. For example, the fluorescence intensity of the detected fluorescence is measured, and the fluorescence intensity of the protein when all is oxidized and / or the fluorescence intensity of the protein when all is reduced, The redox state in the cell can be monitored by comparing it with the fluorescence intensity.

以下に実施例を示し、本発明を更に詳細に説明するが、本発明は決して以下の実施例に限定されるものではなく、適宜変更を加えて実施することが可能である。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples, but the present invention is by no means limited to the following examples, and can be implemented with appropriate modifications.

以下の比較例及び実施例において、親タンパク質(Sirius、mTurquoise、Venus及びEBFP2)からの変異体の作製は、部位特異的突然変異誘発法により行われた。使用されるプライマーの配列を以下の表1に示す。   In the following comparative examples and examples, generation of variants from parent proteins (Sirius, mTurquoise, Venus and EBFP2) was performed by site-directed mutagenesis. The sequences of the primers used are shown in Table 1 below.

Figure 0006425483
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Figure 0006425483
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ここで、表1及び2におけるプライマー名は「Primer_プライマー番号(F/R)−導入される変異(導入される順)」として表記される。「F」はフォワードプライマー、「R」はリバースプライマーを示す。例えば、Primer_4(F)−C147_S148insD(配列番号20)は、フォワードプライマーであり、C147_S148insDを導入するためのプライマーであることを示す。また、Primer_5(F)−C147_S148insD−I146N(配列番号22)は、フォワードプライマーであり、C147_S148insDが導入された後に、I146Nを導入するためのプライマーであることを示す。また、Primer_13(F)−Q65S+F66Wは(配列番号38)は、フォワードプライマーであり、Q65S及びF66Wを同時に導入するためのプライマーであることを示す。また、Primer_15(F)−C147_S148insE−S148D−I146G(配列番号42)は、フォワードプライマーであり、C147_S148insEが導入され、S148Dが導入された後に、I146Gを導入するためのプライマーであることを示す。その他のプライマーも同様に表記される。   Here, the primer name in Tables 1 and 2 is written as "Primer_primer number (F / R)-introduced mutation (in order of introduction)". "F" indicates a forward primer and "R" indicates a reverse primer. For example, Primer_4 (F) -C147_S148insD (SEQ ID NO: 20) is a forward primer and is shown to be a primer for introducing C147_S148insD. Moreover, Primer_5 (F) -C147_S148insD-I146N (sequence number 22) is a forward primer, and shows that it is a primer for introduce | transducing I146N, after C147_S148insD is introduce | transduced. Moreover, Primer_13 (F) -Q65S + F66W is a forward primer and shows that it is a primer for introduce | transducing Q65S and F66W simultaneously. Moreover, Primer_15 (F) -C147_S148insE-S148D-I146G (sequence number 42) is a forward primer, It shows that it is a primer for introduce | transducing I146G, after C147_S148insE is introduce | transduced and S148D is introduce | transduced. Other primers are similarly described.

比較例1:Sirius−S147C−Q204C(配列番号2)の作製
国際公開第2009/020197号に記載の方法で作製されたSiriusをコードするDNA(配列番号44)を、pet23a(Novagen社製)に組み込んだベクター(pet23a/Sirius)を鋳型として、PrimStar(登録商標)Mutagenesis Basal Kit(タカラバイオ社製)を使用した部位特異的突然変異誘発法により、Sirius(配列番号1)のS147C及びQ204Cのアミノ酸変異に対応する塩基配列の変異を配列番号44に導入した。
Comparative Example 1: Preparation of Sirius-S147C-Q204C (SEQ ID NO: 2) The DNA encoding Sirius (SEQ ID NO: 44) prepared by the method described in WO 2009/020197 was converted to pet 23a (manufactured by Novagen). Amino acids S147C and Q204C of Sirius (SEQ ID NO: 1) by site-directed mutagenesis using PrimStar® Mutagenesis Basal Kit (Takara Bio Inc.) with the incorporated vector (pet 23a / Sirius) as a template A mutation of the nucleotide sequence corresponding to the mutation was introduced into SEQ ID NO: 44.

変異を導入するためのプライマーとして、配列番号14及び15の組み合わせ、及び配列番号16及び17の組み合わせを使用した。   As a primer for introducing a mutation, the combination of SEQ ID NOS: 14 and 15 and the combination of SEQ ID NOS: 16 and 17 were used.

pet23a/Sirius 10pgを鋳型として、上記プライマー、並びにPrimeSTAR(登録商標)Max Premixを用いてPCR(50μl反応系)を行った。PCRは、98℃、10秒のDNA変性、55℃、15秒のアニーリング反応及び72℃、20秒の伸長・連結反応を1サイクルとして30サイクル行った。   PCR (50 μl reaction system) was performed using pet23a / Sirius 10 pg as a template, the above primers, and PrimeSTAR (registered trademark) Max Premix. The PCR was carried out 30 cycles of one cycle of 98 ° C., 10 seconds of DNA denaturation, 55 ° C., 15 seconds of annealing reaction and 72 ° C., 20 seconds of extension and ligation reaction.

作製した変異体を大腸菌BL21(DE3)に形質転換してLB +50μMアンピシリンプレート培地で一晩培養後、20mlの2×YT培地に植菌して37℃で約3時間前培養した。これを、1Lの2×YT培地に植菌して37℃で本培養し、吸光度0.4〜0.6のときに、終濃度1mMのIPTGを加え、培養温度を25℃に下げて一晩培養した。培養後の菌体を遠心により回収して、20mM Tris−HCl(pH8.0)に懸濁し、フレンチプレスを用いて破砕後、20000×Gで30分遠心して、Sirius−S147C−Q204Cを含む上清を得た。   The prepared mutant was transformed into E. coli BL21 (DE3) and cultured overnight in LB + 50 μM ampicillin plate medium, then inoculated into 20 ml of 2 × YT medium and precultured at 37 ° C. for about 3 hours. This is inoculated in 1 L of 2 × YT medium, and main culture is performed at 37 ° C. When the absorbance is 0.4 to 0.6, IPTG with a final concentration of 1 mM is added, and the culture temperature is lowered to 25 ° C. It was cultured overnight. The cultured cells are collected by centrifugation, suspended in 20 mM Tris-HCl (pH 8.0), crushed using a French press, centrifuged at 20000 × G for 30 minutes, and containing Sirius-S147C-Q204C. I got Qing.

上記の上清を70℃で30分間加熱し、大腸菌由来のタンパク質を変性させた。その後、20000×Gで15分間遠心し、変性タンパク質を除去した。遠心後の上清をTOYOPEARL Butyl−650カラム(東ソー社製)にアプライし、20%〜0%の間で溶出液中の硫酸アンモニウム濃度を連続的に低下させてフラクションを分取した。分画したフラクション中で夾雑物の少ない部分を一晩20mM Tris−HCl(pH8.0)溶液中で透析した後、Amicon Ultra 10K(メルクミリポア社製)を用いて濃縮し、Sirius−S147C−Q204Cを得た。得られたタンパク質を、終濃度20%になるようにグリセロールを加えて液体窒素で凍結し、保存した。なお、得られたタンパク質をコードするDNAを配列番号45とする。   The above supernatant was heated at 70 ° C. for 30 minutes to denature proteins from E. coli. Then, it centrifuged at 20000xG for 15 minutes, and removed the denatured protein. The supernatant after centrifugation was applied to a TOYOPEARL Butyl-650 column (manufactured by Tosoh Corporation), and the ammonium sulfate concentration in the eluate was continuously reduced between 20% and 0% to separate fractions. In the fractionated fraction, the less contaminated portion is dialyzed overnight in 20 mM Tris-HCl (pH 8.0) solution, and then concentrated using Amicon Ultra 10K (manufactured by Merck Millipore) to obtain Sirius-S147C-Q204C. I got The resulting protein was frozen in liquid nitrogen with glycerol added to a final concentration of 20% and stored. In addition, the DNA encoding the obtained protein is referred to as SEQ ID NO: 45.

比較例2:Sirius−S147C−Q204C−C147_S148insA(配列番号3)の作製
変異を導入するためのプライマーとして、配列番号14及び15の組み合わせ、配列番号16及び17、並びに配列番号18及び19の組み合わせを使用した他は、比較例1と同様にして作製した。なお、得られたタンパク質をコードするDNAを配列番号46とする。
Comparative Example 2: Preparation of Sirius-S147C-Q204C-C147_S148insA (SEQ ID NO: 3) As a primer for introducing a mutation, a combination of SEQ ID NOs: 14 and 15, SEQ ID NOs: 16 and 17, and a combination of SEQ ID NOs: 18 and 19 Except using it, it carried out similarly to the comparative example 1, and produced. In addition, the DNA encoding the obtained protein is referred to as SEQ ID NO: 46.

実施例1:Sirius−S147C−Q204C−C147_S148insD(配列番号4)の作製
変異を導入するためのプライマーとして、配列番号14及び15の組み合わせ、配列番号16及び17、並びに配列番号20及び21の組み合わせを使用した他は、比較例1と同様にして作製した。なお、得られたタンパク質をコードするDNAを配列番号47とする。
Example 1: Preparation of Sirius-S147C-Q204C-C147_S148insD (SEQ ID NO: 4) As a primer for introducing a mutation, a combination of SEQ ID NOs: 14 and 15, SEQ ID NOs: 16 and 17, and a combination of SEQ ID NOs: 20 and 21 Except using it, it carried out similarly to the comparative example 1, and produced. The DNA encoding the obtained protein is referred to as SEQ ID NO: 47.

実施例2:Oba−Qs(Sirius−I146N−S147C−Q204C−C147_S148insD)(配列番号5)の作製
変異を導入するためのプライマーとして、配列番号14及び15の組み合わせ、配列番号16及び17、配列番号20及び21、並びに配列番号22及び23の組み合わせを使用した他は、比較例1と同様にして作製した。ただし、配列番号20及び21を用いてC147_S148insDに対応する変異を導入した後に、配列番号22及び23の組み合わせを使用してI146Nに対応する変異を導入した。なお、得られたタンパク質をコードするDNAを配列番号48とする。
Example 2: Preparation of Oba-Qs (Sirius-I146N-S147C-Q204C-C147_S148insD) (SEQ ID NO: 5) A combination of SEQ ID NOs: 14 and 15, SEQ ID NOs: 16 and 17, SEQ ID NO: as primers for introducing mutations The same procedure as in Comparative Example 1 was repeated except that the combination of 20 and 21 and SEQ ID NO: 22 and 23 was used. However, after introducing a mutation corresponding to C147_S148insD using SEQ ID NOS: 20 and 21, a mutation corresponding to I146N was introduced using a combination of SEQ ID NOS: 22 and 23. The obtained DNA encoding the protein is referred to as SEQ ID NO: 48.

実施例3:Sirius−S147C−Q204C−C147_S148insE(配列番号6)の作製
変異を導入するためのプライマーとして、配列番号14及び15の組み合わせ、配列番号16及び17、並びに配列番号24及び25の組み合わせを使用した他は、比較例1と同様にして作製した。なお、得られたタンパク質をコードするDNAを配列番号49とする。
Example 3: Preparation of Sirius-S147C-Q204C-C147_S148insE (SEQ ID NO: 6) As a primer for introducing a mutation, a combination of SEQ ID NOs: 14 and 15, SEQ ID NOs: 16 and 17, and a combination of SEQ ID NOs: 24 and 25 Except using it, it carried out similarly to the comparative example 1, and produced. The obtained DNA encoding the protein is referred to as SEQ ID NO: 49.

実施例4:Sirius−I146N−S147C−Q204C−C147_S148insE(配列番号7)の作製
変異を導入するためのプライマーとして、配列番号14及び15の組み合わせ、配列番号16及び17、配列番号24及び25、並びに配列番号26及び27の組み合わせを使用した他は、比較例1と同様にして作製した。ただし、配列番号24及び25を用いてC147_S148insEに対応する変異を導入した後に、配列番号26及び27の組み合わせを使用してI146Nに対応する変異を導入した。なお、得られたタンパク質をコードするDNAを配列番号50とする。
Example 4: Preparation of Sirius-I146N-S147C-Q204C-C147_S148insE (SEQ ID NO: 7) As a primer for introducing a mutation, a combination of SEQ ID NOs: 14 and 15, SEQ ID NOS: 16 and 17, SEQ ID NOs: 24 and 25, and The procedure of Comparative Example 1 was repeated except that the combination of SEQ ID NOS: 26 and 27 was used. However, after introducing a mutation corresponding to C147_S148insE using SEQ ID NO: 24 and 25, a mutation corresponding to I146N was introduced using a combination of SEQ ID NOs: 26 and 27. The DNA encoding the obtained protein is referred to as SEQ ID NO: 50.

実施例5:Sirius−S147C−Q204C−C147_S148insL(配列番号8)の作製
変異を導入するためのプライマーとして、配列番号14及び15の組み合わせ、配列番号16及び17、並びに配列番号28及び29の組み合わせを使用した他は、比較例1と同様にして作製した。なお、得られたタンパク質をコードするDNAを配列番号51とする。
Example 5 Preparation of Sirius-S147C-Q204C-C147_S148insL (SEQ ID NO: 8) As a primer for introducing a mutation, a combination of SEQ ID NOs: 14 and 15, SEQ ID NOs: 16 and 17, and a combination of SEQ ID NOs: 28 and 29 Except using it, it carried out similarly to the comparative example 1, and produced. The obtained DNA encoding the protein is referred to as SEQ ID NO: 51.

実施例6:Sirius−S147C−Q204C−C147_S148insR(配列番号9)の作製
変異を導入するためのプライマーとして、配列番号14及び15の組み合わせ、配列番号16及び17、並びに配列番号30及び31の組み合わせを使用した他は、比較例1と同様にして作製した。なお、得られたタンパク質をコードするDNAを配列番号52とする。
Example 6: Preparation of Sirius-S147C-Q204C-C147_S148insR (SEQ ID NO: 9) As a primer for introducing a mutation, a combination of SEQ ID NOs: 14 and 15, SEQ ID NOs: 16 and 17, and a combination of SEQ ID NOs: 30 and 31 Except using it, it carried out similarly to the comparative example 1, and produced. The DNA encoding the obtained protein is referred to as SEQ ID NO: 52.

実施例7:Sirius−I146F−S147C−Q204C−C147_S148insR(配列番号10)の作製
変異を導入するためのプライマーとして、配列番号14及び15の組み合わせ、配列番号16及び17、配列番号30及び31、並びに配列番号32及び33の組み合わせを使用した他は、比較例1と同様にして作製した。ただし、配列番号30及び31を用いてC147_S148insRに対応する変異を導入した後に、配列番号32及び33の組み合わせを使用してI146Fに対応する変異を導入した。なお、得られたタンパク質をコードするDNAを配列番号53とする。
Example 7 Preparation of Sirius-I146F-S147C-Q204C-C147_S148insR (SEQ ID NO: 10) As a primer for introducing a mutation, a combination of SEQ ID NOs: 14 and 15, SEQ ID NOs: 16 and 17, SEQ ID NOS: 30 and 31, and Comparative Example 1 was prepared in the same manner as Comparative Example 1 except that the combination of SEQ ID NOS: 32 and 33 was used. However, after introducing a mutation corresponding to C147_S148insR using SEQ ID NOS: 30 and 31, a mutation corresponding to I146F was introduced using a combination of SEQ ID NOS: 32 and 33. The DNA encoding the obtained protein is referred to as SEQ ID NO: 53.

実施例8:Sirius−I146N−S147C−Q204C−C147_S148insR(配列番号11)の作製
変異を導入するためのプライマーとして、配列番号14及び15の組み合わせ、配列番号16及び17、配列番号30及び31、並びに配列番号34及び35の組み合わせを使用した他は、比較例1と同様にして作製した。ただし、配列番号30及び31を用いてC147_S148insRに対応する変異を導入した後に、配列番号34及び35の組み合わせを使用してI146Nに対応する変異を導入した。なお、得られたタンパク質をコードするDNAを配列番号54とする。
Example 8 Preparation of Sirius-I146N-S147C-Q204C-C147_S148insR (SEQ ID NO: 11) As a primer for introducing a mutation, a combination of SEQ ID NOs: 14 and 15, SEQ ID NOs: 16 and 17, SEQ ID NOs: 30 and 31, and Except using the combination of SEQ ID NO: 34 and 35, it was prepared in the same manner as Comparative Example 1. However, after introducing a mutation corresponding to C147_S148insR using SEQ ID NOS: 30 and 31, a mutation corresponding to I146N was introduced using a combination of SEQ ID NOS: 34 and 35. The DNA encoding the obtained protein is referred to as SEQ ID NO: 54.

実施例9:Sirius−I146S−S147C−Q204C−C147_S148insR(配列番号12)の作製
変異を導入するためのプライマーとして、配列番号14及び15の組み合わせ、配列番号16及び17、配列番号30及び31、並びに配列番号36及び37の組み合わせを使用した他は、比較例1と同様にして作製した。ただし、配列番号30及び31を用いてC147_S148insRに対応する変異を導入した後に、配列番号36及び37の組み合わせを使用してI146Sに対応する変異を導入した。なお、得られたタンパク質をコードするDNAを配列番号55とする。
Example 9 Preparation of Sirius-I146S-S147C-Q204C-C147_S148insR (SEQ ID NO: 12) As a primer for introducing a mutation, a combination of SEQ ID NOs: 14 and 15, SEQ ID NOS: 16 and 17, SEQ ID NOs: 30 and 31, and The procedure of Comparative Example 1 was repeated except that the combination of SEQ ID NOS: 36 and 37 was used. However, after introducing a mutation corresponding to C147_S148insR using SEQ ID NOS: 30 and 31, a mutation corresponding to I146S was introduced using a combination of SEQ ID NOS: 36 and 37. The obtained DNA encoding the protein is referred to as SEQ ID NO: 55.

実施例10:roCFP(Sirius−Q65S−F66W−I146G−S147C−S148D−Q204C−C147_D148insE)(配列番号13)の作製
変異を導入するためのプライマーとして、配列番号14及び15の組み合わせ、配列番号16及び17、配列番号24及び25、配列番号38及び39、配列番号40及び41、並びに配列番号42及び43の組み合わせを使用した他は、比較例1と同様にして作製した。ただし、配列番号24及び25の組み合わせを用いてC147_S148insEに対応する変異を導入し、そして、配列番号40及び41の組み合わせを用いてS148D対応する変異を導入した後に、配列番号42及び43の組み合わせを用いてI146G対応する変異を導入した。なお、得られたタンパク質をコードするDNAを配列番号56とする。
Example 10 Preparation of roCFP (Sirius-Q65S-F66W-I146G-S147C-S148D-Q204C-C147_D148insE) (SEQ ID NO: 13) (SEQ ID NO: 13) as a primer for introducing a mutation, SEQ ID NO: 16 and SEQ ID NO: 16 and Comparative Example 1 was prepared in the same manner as Comparative Example 1 except that the combination of SEQ ID NO: 24 and SEQ ID NO: 38 and 39, SEQ ID NO: 40 and 41, and SEQ ID NO: 42 and 43 was used. However, after a mutation corresponding to C147_S148insE is introduced using the combination of SEQ ID NO: 24 and 25 and a mutation corresponding to S148D is introduced using the combination of SEQ ID NO: 40 and 41, the combination of SEQ ID NO: 42 and 43 is The I146G corresponding mutation was introduced. The obtained DNA encoding the protein is referred to as SEQ ID NO: 56.

実施例11:Oba−Qc(mTurquoise−I146G−S147C−Q204C−C147_D148insE)(配列番号62)の作製
mTurquoiseをコードするDNA(配列番号80)を、pet23a(Novagen社製)に組み込んだベクター(pet23a/mTurquoise)を鋳型として、変異を導入するためのプライマーとして、配列番号73及び74の組み合わせ、並びに配列番号78及び79の組み合わせを使用した他は、比較例1と同様にして作製した。
Example 11 Preparation of Oba-Qc (mTurquoise-I146G-S147C-Q204C-C147_D148insE) (SEQ ID NO: 62) A vector (pet 23a /) obtained by incorporating mTurquoise-encoding DNA (SEQ ID NO: 80) into pet23a (Novagen). Using mTurquoise) as a template, a combination of SEQ ID NOS: 73 and 74, and a combination of SEQ ID NOS: 78 and 79 were used as primers for introducing a mutation, and they were prepared in the same manner as Comparative Example 1.

実施例12:Oba−Qb(EBFP2−N146L−S147C−Q204C−C147_H148insD)(配列番号63)の作製
EBFP2をコードするDNA(配列番号81)を、pet23a(Novagen社製)に組み込んだベクター(pet23a/EBFP2)を鋳型として、変異を導入するためのプライマーとして、配列番号66及び67の組み合わせ、並びに配列番号68及び69の組み合わせを使用した他は、比較例1と同様にして作製した。得られたOba−Qbを、C末端にpet23a由来のヒスチジンタグを含む配列(LEHHHHHH)を含む状態で実施例15に使用した。なお、GFP及びその変異体のC末端側の11アミノ酸は、一般的に蛍光特性に関与しない部分であり、その先に他のタンパク質を連結しても蛍光特性は変化しないことが知られている。
Example 12 Preparation of Oba-Qb (EBFP2-N146L-S147C-Q204C-C147_H148insD) (SEQ ID NO: 63) A vector (pet 23a / Novagen) in which a DNA (SEQ ID NO: 81) encoding EBFP2 was incorporated into pet23a (Novagen). Comparative Example 1 was prepared in the same manner as Comparative Example 1 except that the combination of SEQ ID NOS: 66 and 67 and the combination of SEQ ID NOS: 68 and 69 were used as primers for introducing a mutation using EBFP2) as a template. The obtained Oba-Qb was used for Example 15 in the state which contains the sequence (LEHHHHHH) containing the histidine tag from pet23a in a C terminal. In addition, 11 amino acids at the C-terminal side of GFP and its variants are generally not involved in the fluorescence characteristics, and it is known that the fluorescence characteristics do not change even if other proteins are linked ahead of that. .

実施例13:Re−Qc(mTurquoise−I146W−S147C−Q204C−C147_D148insG)(配列番号64)の作製
mTurquoiseをコードするDNA(配列番号80)を、pet23a(Novagen社製)に組み込んだベクター(pet23a/mTurquoise)を鋳型として、変異を導入するためのプライマーとして、配列番号70及び71の組み合わせ、並びに配列番号72及び73の組み合わせを使用した他は、比較例1と同様にして作製した。得られたRe−Qcを、C末端にpet23a由来のヒスチジンタグを含む配列(LEHHHHHH)を含む状態で実施例15に使用した。
Example 13 Preparation of Re-Qc (mTurquoise-I146W-S147C-Q204C-C147_D148insG) (SEQ ID NO: 64) A vector (pet 23a /) obtained by incorporating mTurquoise-encoding DNA (SEQ ID NO: 80) into pet23a (Novagen). Using mTurquoise) as a template, a combination of SEQ ID NOS: 70 and 71, and a combination of SEQ ID NOS: 72 and 73 were used as primers for introducing a mutation, in the same manner as in Comparative Example 1. The obtained Re-Qc was used for Example 15 in the state which contains the sequence (LEHHHHHH) containing the histidine tag from pet23a in a C terminal.

実施例14:Re−Qy(Venus−N146W−S147C−Q204C−C147_H148insR)(配列番号65)の作製
VenusをコードするDNA(配列番号82)を、pet23a(Novagen社製)に組み込んだベクター(pet23a/Venus)を鋳型として、変異を導入するためのプライマーとして、配列番号74及び75の組み合わせ、並びに配列番号76及び77の組み合わせを使用した他は、比較例1と同様にして作製した。得られたRe−Qyを、C末端にpet23a由来のヒスチジンタグを含む配列(LEHHHHHH)を含む状態で実施例15に使用した。
Example 14 Preparation of Re-Qy (Venus-N146W-S147C-Q204C-C147_H148insR) (SEQ ID NO: 65) A vector (pet 23a / Novagen) in which DNA encoding Venus (SEQ ID NO: 82) was incorporated into pet23a (Novagen). The procedure of Comparative Example 1 was repeated except that the combination of SEQ ID NOS: 74 and 75 and the combination of SEQ ID NOS: 76 and 77 were used as primers for introducing a mutation using Venus) as a template. The obtained Re-Qy was used for Example 15 in the state which contains the sequence (LEHHHHHH) containing the histidine tag from pet23a in a C terminal.

実施例15:蛍光タンパク質の蛍光強度の測定
実施例1〜14並びに比較例1及び2で作製した蛍光タンパク質の1μM溶液を調製し、分光蛍光光度計FP−8500(日本分光株式会社)を使用して各蛍光タンパク質の蛍光強度を測定した。蛍光タンパク質の還元型の蛍光強度を測定する場合は、蛍光強度測定前に1 mM ジチオスレイトール(DTT)存在下で15分間室温で蛍光タンパク質を保温し、あらかじめ還元型とした。蛍光タンパク質の酸化型の蛍光強度を測定する場合は、蛍光強度測定前に、50μM塩化銅存在下にて15分間室温で蛍光タンパク質を保温し、あらかじめ酸化型とした。
比較例1及び2、並びに実施例1〜9で作製した蛍光タンパク質においては、分光蛍光光度計の感度をmediumに設定し、蛍光波長425nmとし、励起・蛍光バンド幅を共に5nmに設定して、250nm〜400nmの範囲で励起スペクトルを測定した。極大蛍光波長(375nm付近)における各蛍光タンパク質の蛍光強度を記録した。
実施例10、11及び13で作製した蛍光タンパク質の蛍光強度は、蛍光波長480nmで250〜460nmの範囲で励起スペクトルを測定し、極大励起波長(430nm付近)における蛍光タンパク質の蛍光強度を記録した。
実施例12で作製した蛍光タンパク質の蛍光強度は、蛍光波長440nmで250〜500nmの範囲で励起スペクトルを測定し、極大励起波長(380nm付近)における蛍光タンパク質の蛍光強度を記録した。
実施例14で作製した蛍光タンパク質の蛍光強度は、蛍光波長525nmで250〜518nmの範囲で励起スペクトルを測定し、極大励起波長(515nm付近)における蛍光タンパク質の蛍光強度を記録した。
各蛍光タンパク質の酸化型及び還元型の蛍光強度を図1A及びBに示す。
また、各蛍光タンパク質の還元型及び酸化型の蛍光強度の内、いずれか高い方に対する他方の蛍光強度との比を図2A及びBに示す。
Example 15 Measurement of Fluorescent Intensity of Fluorescent Protein A 1 μM solution of the fluorescent protein prepared in Examples 1 to 14 and Comparative Examples 1 and 2 is prepared, and a spectrofluorimeter FP-8500 (JASCO Corporation) is used. The fluorescence intensity of each fluorescent protein was measured. In the case of measuring the fluorescence intensity of the reduced form of the fluorescent protein, the fluorescent protein was kept at room temperature for 15 minutes in the presence of 1 mM dithiothreitol (DTT) prior to the measurement of the fluorescent intensity to make it in advance in the reduced form. In the case of measuring the fluorescence intensity of the oxidized form of the fluorescent protein, the fluorescent protein was kept at room temperature for 15 minutes in the presence of 50 μM copper chloride prior to the measurement of the fluorescence intensity to make the oxidized form in advance.
In the fluorescent proteins produced in Comparative Examples 1 and 2 and Examples 1 to 9, the sensitivity of the spectrofluorimeter is set to medium, the fluorescence wavelength is 425 nm, and the excitation and fluorescence bandwidths are both set to 5 nm. The excitation spectrum was measured in the range of 250 nm to 400 nm. The fluorescence intensity of each fluorescent protein at the maximum fluorescence wavelength (around 375 nm) was recorded.
The fluorescence intensity of the fluorescent protein produced in Example 10, 11 and 13 measured the excitation spectrum in the range of 250-460 nm in the fluorescence wavelength 480 nm, and recorded the fluorescence intensity of the fluorescent protein in maximum excitation wavelength (around 430 nm).
The fluorescence intensity of the fluorescent protein produced in Example 12 measured the excitation spectrum in the range of 250 to 500 nm at a fluorescence wavelength of 440 nm, and recorded the fluorescence intensity of the fluorescent protein at the maximum excitation wavelength (about 380 nm).
The fluorescence intensity of the fluorescent protein produced in Example 14 measured the excitation spectrum in the range of 250 to 518 nm at a fluorescence wavelength of 525 nm, and recorded the fluorescence intensity of the fluorescent protein at the maximum excitation wavelength (around 515 nm).
The fluorescence intensities of the oxidized and reduced forms of each fluorescent protein are shown in FIGS. 1A and B.
Further, the ratio of the fluorescence intensity of the reduced type and the oxidized type of each fluorescent protein to the other one of the fluorescence intensities of the higher one is shown in FIGS. 2A and 2B.

比較例1(Sirius−S147C−Q204C)の場合、酸化型と還元型とで蛍光強度に差はなかった。しかし、比較例1の蛍光タンパク質の147番目と148番目のアミノ酸の間に特定のアミノ酸(アスパラギン酸(D)、グルタミン酸(E)、ロイシン(L)又はアルギニン(R))を挿入することで、還元型と比較して酸化型の蛍光強度が低下した(実施例1、3、5及び6)。特に、実施例1の蛍光タンパク質では、還元型に対する酸化型の蛍光強度比率が約40%であった。しかし、147番目と148番目のアミノ酸の間にアラニン(A)を挿入した場合には、還元型と酸化型との間で蛍光強度に差はなかった(比較例2)。   In the case of Comparative Example 1 (Sirius-S147C-Q204C), there was no difference in the fluorescence intensity between the oxidized form and the reduced form. However, by inserting a specific amino acid (aspartic acid (D), glutamic acid (E), leucine (L) or arginine (R)) between the 147th and 148th amino acids of the fluorescent protein of Comparative Example 1, The fluorescence intensity of the oxidized form was lower than that of the reduced form (Examples 1, 3, 5 and 6). In particular, in the fluorescent protein of Example 1, the fluorescence intensity ratio of the oxidized form to the reduced form was about 40%. However, when alanine (A) was inserted between the 147th and 148th amino acids, there was no difference in fluorescence intensity between the reduced and oxidized forms (Comparative Example 2).

実施例1、3、5及び6の蛍光タンパク質の146番目のアミノ酸を、特定のアミノ酸(アスパラギン(N)、フェニルアラニン(F)、セリン(S))でさらに置換した。その結果、還元型と比較して酸化型の蛍光強度がさらに低下した(実施例2、4及び7〜9)。特に、実施例2の蛍光タンパク質は、還元型に対する酸化型の蛍光強度比率が20%以下であった。実施例2の蛍光タンパク質が酸化されたときに示すこのような極めて顕著な消光効果に基づいて、本明細書では当該タンパク質をOba−Qs(oxidation balance sensed quenching protein derived from serius)とも呼ぶ。   The amino acids 146 of the fluorescent proteins of Examples 1, 3, 5 and 6 were further substituted with specific amino acids (asparagine (N), phenylalanine (F), serine (S)). As a result, the fluorescence intensity of the oxidized form was further reduced compared to the reduced form (Examples 2, 4 and 7 to 9). In particular, in the fluorescent protein of Example 2, the fluorescence intensity ratio of the oxidized form to the reduced form was 20% or less. Based on such a very remarkable quenching effect which is shown when the fluorescent protein of Example 2 is oxidized, the protein is also referred to herein as Oba-Qs (oxidation balanced sensed quenching derived from serius).

実施例10で作製した蛍光タンパク質(roCFP)は、実施例3の蛍光タンパク質にさらに変異を施したものである。具体的には、CFPの構造を参考として蛍光発光に関与するアミノ酸に変異を導入することで、CFP様の蛍光特性を示すようになった(励起極大波長435nm、蛍光極大波長480nm)。これは、Sirius変異体である実施例1〜9の蛍光タンパク質の蛍光特性(励起極大波長約375nm、蛍光極大波長約425nm)とは大きく異なる。なお、還元型と比較して酸化型の蛍光強度が低い点という本発明の蛍光タンパク質の特徴は失われていない(図1A及び2A)。したがって、実施例10の蛍光タンパク質と実施例1〜9のいずれか1つの蛍光タンパク質とを同時に使用すれば、従来よりも示差性に優れた解析が可能となり得る。   The fluorescent protein (roCFP) produced in Example 10 is the fluorescent protein of Example 3 further mutated. Specifically, by introducing a mutation into an amino acid involved in fluorescence emission with reference to the structure of CFP, CFP-like fluorescence characteristics are exhibited (excitation maximum wavelength 435 nm, emission maximum wavelength 480 nm). This is largely different from the fluorescence characteristics (excitation maximum wavelength: about 375 nm, emission maximum wavelength: about 425 nm) of the fluorescent proteins of Examples 1 to 9 which are Sirius mutants. In addition, the feature of the fluorescent protein of the present invention in that the fluorescence intensity of the oxidized form is lower than that of the reduced form is not lost (FIGS. 1A and 2A). Therefore, if the fluorescent protein of Example 10 and any one of the fluorescent proteins of Examples 1 to 9 are used at the same time, it is possible to make an analysis with better differentialness than before.

実施例11及び実施例12で作製した蛍光タンパク質は、親タンパク質として、それぞれmTurquoise及びEBFP2を採用した変異体である。それぞれ、mTurquoise及びEBFP2の蛍光特性を保持しつつ、還元型と比較して酸化型の蛍光強度が低い点という本発明の蛍光タンパク質の特徴は失われていない(図1B及び2B)。実施例11及び12の蛍光タンパク質が酸化されたときに示す極めて顕著な消光効果に基づいて、本明細書では実施例11及び12の蛍光タンパク質を、それぞれOba−Qc(oxidation balance sensed quenching protein derived from CFP)及びOba−Qb(oxidation balance sensed quenching protein derived from BFP)とも呼ぶ。   The fluorescent proteins produced in Example 11 and Example 12 are variants in which mTurquoise and EBFP2 are employed as parent proteins, respectively. The characteristics of the fluorescent protein of the present invention, that the fluorescence intensity of the oxidized form is lower compared to the reduced form, while retaining the fluorescence properties of mTurquoise and EBFP2, respectively, are not lost (FIGS. 1B and 2B). Based on the very pronounced quenching effect shown when the fluorescent proteins of Examples 11 and 12 are oxidized, the fluorescent proteins of Examples 11 and 12 herein will be referred to as Oba-Qc (oxidation balance sensed quenching protein derived from respectively). It is also called CFP) and Oba-Qb (oxidation balanced sensed quenching protein derived from BFP).

実施例13及び実施例14で作製した蛍光タンパク質は、親タンパク質として、それぞれmTurquoise及びVenusを採用した変異体である。それぞれ、mTurquoise及びVenusの蛍光特性を保持していた。そして驚くべきことに、実施例1〜12の蛍光タンパク質とは異なり、酸化型と比較して還元型の蛍光強度が著しく低下することが明らかとなった(図1B及び2B)。実施例13及び14の蛍光タンパク質が還元されたときに示すこのような極めて顕著な消光効果に基づいて、本明細書では実施例13及び14の蛍光タンパク質を、それぞれRe−Qc(reduction sensed quenching protein derived from CFP)及びRe−Qy(reduction sensed quenching protein derived from YFP)とも呼ぶ。   The fluorescent proteins produced in Example 13 and Example 14 are variants in which mTurquoise and Venus are employed as parent proteins, respectively. The fluorescence properties of mTurquoise and Venus were retained, respectively. And, surprisingly, it became clear that the fluorescence intensity of the reduced form was remarkably reduced compared with the oxidized form, unlike the fluorescent proteins of Examples 1 to 12 (FIGS. 1B and 2B). Based on such a very remarkable quenching effect which is shown when the fluorescent proteins of Examples 13 and 14 are reduced, the fluorescent proteins of Examples 13 and 14 will be referred to herein as Re-Qc (reduction sensed quenching protein, respectively). Also known as derived from CFP and Re-Qy (reduction sensed quenching protein derived from YFP).

図3Aは、Oba−Qs(配列番号5)の、酸化型及び還元型のそれぞれにおける励起スペクトル及び蛍光スペクトルである。また、還元型から酸化型へと変換した後、再度還元型へと変換したものを、再還元型として示す。励起スペクトルは、蛍光波長425nmとし、250nm〜400nmの範囲で測定した。蛍光スペクトルは、励起光波長を375nmとして測定した。図3Aで示される通り、本発明の蛍光タンパク質の励起スペクトルの極大励起波長における蛍光強度は、蛍光スペクトルの極大蛍光波長における蛍光強度とほぼ同一である。したがって、励起スペクトル測定により得られた極大蛍光波長(430nm付近)における蛍光強度の値は、蛍光スペクトルの極大励起波長における蛍光強度の値と同等とみなすことができる。   FIG. 3A is an excitation spectrum and a fluorescence spectrum of each of the oxidized form and the reduced form of Oba-Qs (SEQ ID NO: 5). In addition, after conversion from the reduced form to the oxidized form, one converted again to the reduced form is shown as a rereduced form. The excitation spectrum was at a fluorescence wavelength of 425 nm and was measured in the range of 250 nm to 400 nm. The fluorescence spectrum was measured at an excitation light wavelength of 375 nm. As shown in FIG. 3A, the fluorescence intensity at the maximum excitation wavelength of the excitation spectrum of the fluorescent protein of the present invention is almost the same as the fluorescence intensity at the maximum fluorescence wavelength of the fluorescence spectrum. Therefore, the value of the fluorescence intensity at the maximum fluorescence wavelength (about 430 nm) obtained by the excitation spectrum measurement can be regarded as equivalent to the value of the fluorescence intensity at the maximum excitation wavelength of the fluorescence spectrum.

図3Bは、Re−Qy(配列番号65)の、酸化型及び還元型のそれぞれにおける励起スペクトル及び蛍光スペクトルである。励起スペクトルは、蛍光波長525nmとし、250nm〜518nmの範囲で測定した。蛍光スペクトルは、励起光波長を510nmとして測定した。図3AのOba−Qsの場合と異なり、Re−Qyの還元型の励起スペクトル及び蛍光スペクトルにおける蛍光強度は、酸化型の励起スペクトル及び蛍光スペクトルにおける蛍光強度と比較して著しく低下した。   FIG. 3B is an excitation spectrum and a fluorescence spectrum of Re-Qy (SEQ ID NO: 65) in an oxidized form and a reduced form, respectively. The excitation spectrum was at a fluorescence wavelength of 525 nm and was measured in the range of 250 nm to 518 nm. The fluorescence spectrum was measured with an excitation light wavelength of 510 nm. Unlike the case of Oba-Qs in FIG. 3A, the fluorescence intensity in the excitation spectrum and fluorescence spectrum of the reduced form of Re-Qy was significantly reduced compared to the fluorescence intensity in the excitation spectrum and fluorescence spectrum of the oxidized form.

実施例16:Oba−QsとAtGpx1との融合タンパク質(Oba−Qs−AtGpx1)(配列番号57)の作製
実施例2で作製された、pet23aにOba−Qsに対応する塩基配列が挿入されたベクター(oba−Qs/pet23aと称する)に対して、シロイナズナのグルタチオンペルオキイダーゼ1(AtGpx1)に対応する塩基配列を挿入した。さらに、Oba−Qに対応する塩基配列とAtGpx1に対応する塩基配列との間に、可動性リンカーである(GGSGG)に対応する塩基配列を挿入した。得られたベクターを、Oba−Qs−AtGpx1/pet23aと称する。
Example 16 Preparation of Fusion Protein of Oba-Qs and AtGpx1 (Oba-Qs-AtGpx1) (SEQ ID NO: 57) A vector prepared in Example 2 in which the nucleotide sequence corresponding to Oba-Qs was inserted into pet 23a. The nucleotide sequence corresponding to glutathione peroxidase 1 (AtGpx1) of P. vulgaris was inserted into (referred to as oba-Qs / pet 23a). Furthermore, the base sequence corresponding to (GGSGG) 6 which is a flexible linker was inserted between the base sequence corresponding to Oba-Q and the base sequence corresponding to AtGpx1. The obtained vector is called Oba-Qs-AtGpx1 / pet23a.

Oba−Qs−AtGpx1/pet23aを、大腸菌BL21(DE3)に形質転換してLB +50μMアンピシリンプレート培地で一晩培養後、20mlの2×YT培地に植菌して37℃で約3時間前培養した。これを、1Lの2×YT培地に植菌して37℃で本培養し、吸光度0.4〜0.6のときに、終濃度1mMのIPTGを加え、培養温度を25℃に下げて一晩培養した。培養後の菌体を遠心により回収して、20mM Tris−HCl(pH8.0)に懸濁し、フレンチプレスを用いて破砕後20000×Gで30分遠心して、Oba−Qs−AtGpx1を含む上清を得た。   After Oba-Qs-AtGpx1 / pet23a was transformed into E. coli BL21 (DE3) and cultured overnight in LB + 50 μM ampicillin plate medium, it was inoculated into 20 ml 2 × YT medium and precultured at 37 ° C. for about 3 hours . This is inoculated in 1 L of 2 × YT medium, and main culture is performed at 37 ° C. When the absorbance is 0.4 to 0.6, IPTG with a final concentration of 1 mM is added, and the culture temperature is lowered to 25 ° C. It was cultured overnight. The cultured cells are collected by centrifugation, suspended in 20 mM Tris-HCl (pH 8.0), crushed using a French press, centrifuged at 20000 × G for 30 minutes, and the supernatant containing Oba-Qs-AtGpx1. I got

得られた上清を、Ni−NTAカラム(QIAGEN社製)にアプライし20mMイミダゾール−20mM Tris−HCl(pH8.0)を含む洗浄バッファーで洗浄後、100mMイミダゾール、20mM Tris−HCl(pH8.0)を用いて溶出した。分画したフラクション中で夾雑物の少ない部分を一晩20mM Tris−HCl(pH8.0)溶液中で透析した後、Amicon Ultra 10K(メルクミリポア社製)を用いて濃縮し、Oba−Qs−AtGpx1を得た。得られた融合タンパク質を、終濃度20%になるようにグリセロールを加えて液体窒素で凍結し、保存した。なお、得られたタンパク質をコードするDNAを配列番号58とする。   The obtained supernatant is applied to a Ni-NTA column (manufactured by QIAGEN) and washed with a washing buffer containing 20 mM imidazole-20 mM Tris-HCl (pH 8.0), 100 mM imidazole, 20 mM Tris-HCl (pH 8.0) Elution was carried out using. In the fractionated fraction, the less contaminated portion is dialyzed overnight in 20 mM Tris-HCl (pH 8.0) solution and then concentrated using Amicon Ultra 10K (manufactured by Merck Millipore) to obtain Oba-Qs-AtGpx1. I got The resulting fusion protein was frozen in liquid nitrogen with glycerol added to a final concentration of 20% and stored. The obtained DNA encoding the protein is referred to as SEQ ID NO: 58.

実施例17:Hの添加による、Oba−Qs及びOba−Qs−AtGpx1の蛍光強度の経時変化の測定
あらかじめ500μMのDTTで還元した10μMのOba−Qs溶液、及びOba−Qs−AtGpx1溶液(いずれも脱気済み)を、50mMのトリシンバッファーで100倍に希釈したもの(タンパク質の終濃度100nM)をそれぞれサンプルとして使用した。分光蛍光光度計FP−8500(日本分光株式会社)を使用して各サンプルの蛍光強度を測定した。分光蛍光光度計の感度をmediumに設定し、励起波長375nmとし、励起・蛍光バンド幅を共に5nmに設定して、蛍光波長425nmにおける蛍光強度を10秒ごとに測定した。測定開始1分後に所定の濃度のHを加え、蛍光強度の経時変化を観察した(図4、5)。
Example 17: Measurement of the time-dependent change of the fluorescence intensity of Oba-Qs and Oba-Qs-AtGpx1 by addition of H 2 O 2 10 μM solution of Oba-Qs and Oba-Qs-AtGpx1 solution previously reduced with 500 μM DTT Each sample (all degassed) was diluted 100-fold with 50 mM tricine buffer (final concentration of protein 100 nM) was used as a sample. The fluorescence intensity of each sample was measured using a spectrofluorimeter FP-8500 (JASCO Corporation). The sensitivity of the spectrofluorimeter was set to medium, the excitation wavelength was 375 nm, the excitation / fluorescence bandwidth was set to 5 nm, and the fluorescence intensity at a fluorescence wavelength of 425 nm was measured every 10 seconds. One minute after the start of the measurement, H 2 O 2 having a predetermined concentration was added, and the temporal change of the fluorescence intensity was observed (FIGS. 4 and 5).

Oba−Qs単体(図4)では、測定開始100秒後(10mMのH添加40秒後)に蛍光強度は30%程度低下した。一方、Oba−Qs−AtGpx1(図5)では、測定開始100秒後(10mMのH添加40秒後)に蛍光強度は60%も低下した。本発明の蛍光タンパク質をペルオキシダーゼと融合することで、酸化還元感受性をさらに向上させることができた。 In the case of Oba-Qs alone (FIG. 4), the fluorescence intensity decreased by about 30% 100 seconds after the start of measurement (40 seconds after the addition of 10 mM H 2 O 2 ). On the other hand, in the case of Oba-Qs-AtGpx1 (FIG. 5), the fluorescence intensity decreased by as much as 60% 100 seconds after the start of the measurement (40 seconds after the addition of 10 mM H 2 O 2 ). By fusing the fluorescent protein of the present invention with peroxidase, the redox sensitivity could be further improved.

本発明の蛍光タンパク質は、励起スペクトルを測定することなく、細胞内における酸化還元状態の変化を、蛍光強度に基づいて簡便にモニターすることができる。また、蛍光特性の異なる複数の本発明の蛍光タンパク質を同時に使用すると、従来よりも示差性に優れた解析が可能となる。   With the fluorescent protein of the present invention, changes in redox state in cells can be conveniently monitored based on fluorescence intensity without measuring the excitation spectrum. In addition, by simultaneously using a plurality of the fluorescent proteins of the present invention having different fluorescence characteristics, it is possible to carry out analysis with better differentialness than before.

Claims (12)

配列番号1、59及び0からなる群から選択されるアミノ酸配列、又は、配列番号1、59及び0からなる群から選択されるアミノ酸配列に対して90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列において、147番目及び204番目のアミノ酸残基がシステイン(C)で置換され、かつ147番目と148番目のアミノ酸残基との間に、グリシン(G)、アスパラギン酸(D)、グルタミン酸(E)、ロイシン(L)及びアルギニン(R)からなる群から選択されるいずれか1つのアミノ酸が挿入されたアミノ酸配列であって、ただし66番目のアミノ酸残基がフェニルアラニン(F)、トリプトファン(W)又はヒスチジン(H)である、アミノ酸配列からなる蛍光タンパク質であって、
励起光波長を固定して蛍光スペクトルを測定した場合、前記蛍光タンパク質の酸化型及び還元型の蛍光極大波長における蛍光強度の内、より高い方に対する他方の蛍光強度の比率は80%以下である、
蛍光タンパク質
Amino acid sequence selected from SEQ ID NO: 1,59, and 6 0 or Ranaru group, or 90% or more sequence identity to the amino acid sequence selected from SEQ ID NO: 1,59, and 6 0 or Ranaru group In the amino acid sequence, the 147th and 204th amino acid residues are substituted with cysteine (C), and between the 147th and 148th amino acid residues, glycine (G), aspartic acid (D), glutamic acid (E) an amino acid sequence in which any one amino acid selected from the group consisting of leucine (L) and arginine (R) is inserted , provided that the 66th amino acid residue is phenylalanine (F), tryptophan ( W) or a histidine (H), a fluorescent protein consisting of an amino acid sequence , wherein
When the fluorescence spectrum is measured with the excitation light wavelength fixed, the ratio of the other fluorescence intensity to the higher one of the fluorescence intensities at the oxidized and reduced fluorescence maximum wavelengths of the fluorescent protein is 80% or less.
Fluorescent protein .
前記アミノ酸配列において、146番目のアミノ酸残基がロイシン(L)、トリプトファン(W)、アスパラギン(N)、フェニルアラニン(F)、セリン(S)及びグリシン(G)からなる群から選択されるいずれか1つのアミノ酸でさらに置換された、請求項1に記載の蛍光タンパク質。   In the amino acid sequence, the amino acid residue at position 146 is selected from the group consisting of leucine (L), tryptophan (W), asparagine (N), phenylalanine (F), serine (S) and glycine (G) The fluorescent protein according to claim 1 further substituted with one amino acid. 配列番号1のアミノ酸配列、又は、配列番号1に対して90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列において、146番目のアミノ酸残基がアスパラギン(N)で置換され、147番目及び204番目のアミノ酸残基がシステイン(C)で置換され、かつ147番目と148番目のアミノ酸残基との間にアスパラギン酸(D)が挿入されたアミノ酸配列からなる、請求項2に記載の蛍光タンパク質。   In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 or an amino acid sequence having 90% or more sequence identity to SEQ ID NO: 1, the 146th amino acid residue is substituted with asparagine (N) and the 147th and 204th amino acids The fluorescent protein according to claim 2, which consists of an amino acid sequence in which the residue is substituted with cysteine (C) and aspartic acid (D) is inserted between the 147th and 148th amino acid residues. 配列番号1のアミノ酸配列、又は、配列番号1に対して90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列において、65番目のアミノ酸残基がセリン(S)で置換され、66番目のアミノ酸残基がトリプトファン(W)で置換され、146番目のアミノ酸残基がグリシン(G)で置換され、147番目及び204番目のアミノ酸残基がシステイン(C)で置換され、148番目のアミノ酸残基がアスパラギン酸(D)で置換され、かつ147番目と148番目のアミノ酸残基との間にグルタミン酸(E)が挿入されたアミノ酸配列からなる、請求項2に記載の蛍光タンパク質。   In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 or the amino acid sequence having 90% or more sequence identity to SEQ ID NO: 1, the 65th amino acid residue is substituted with serine (S) and the 66th amino acid residue is It is substituted with tryptophan (W), the 146th amino acid residue is substituted with glycine (G), the 147th and 204th amino acid residues are substituted with cysteine (C), and the 148th amino acid residue is aspartic acid. The fluorescent protein according to claim 2, consisting of an amino acid sequence substituted with (D) and in which glutamic acid (E) is inserted between the 147th and 148th amino acid residues. 配列番号59のアミノ酸配列、又は、配列番号59に対して90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列において、146番目のアミノ酸残基がグリシン(G)で置換され、147番目及び204番目のアミノ酸残基がシステイン(C)で置換され、かつ147番目と148番目のアミノ酸残基との間にグルタミン酸(E)が挿入されたアミノ酸配列からなる、請求項2に記載の蛍光タンパク質。   In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 59 or an amino acid sequence having 90% or more sequence identity to SEQ ID NO: 59, the 146th amino acid residue is substituted with glycine (G), and the 147th and 204th amino acids The fluorescent protein according to claim 2, consisting of an amino acid sequence in which the residue is substituted by cysteine (C) and glutamic acid (E) is inserted between the 147th and 148th amino acid residues. 配列番号60のアミノ酸配列、又は、配列番号60に対して90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列において、146番目のアミノ酸残基がロイシン(L)で置換され、147番目及び204番目のアミノ酸残基がシステイン(C)で置換され、かつ147番目と148番目のアミノ酸残基との間にアスパラギン酸(D)が挿入されたアミノ酸配列からなる、請求項2に記載の蛍光タンパク質。   In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 60, or an amino acid sequence having 90% or more sequence identity to SEQ ID NO: 60, the 146th amino acid residue is substituted with leucine (L) and the 147th and 204th amino acids The fluorescent protein according to claim 2, which consists of an amino acid sequence in which the residue is substituted with cysteine (C) and aspartic acid (D) is inserted between the 147th and 148th amino acid residues. 配列番号59のアミノ酸配列、又は、配列番号59に対して90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列において、146番目のアミノ酸残基がトリプトファン(W)で置換され、147番目及び204番目のアミノ酸残基がシステイン(C)で置換され、かつ147番目と148番目のアミノ酸残基との間にグリシン(G)が挿入されたアミノ酸配列からなる、請求項2に記載の蛍光タンパク質。   In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 59, or an amino acid sequence having 90% or more sequence identity to SEQ ID NO: 59, the 146th amino acid residue is substituted with tryptophan (W), and the 147th and 204th amino acids The fluorescent protein according to claim 2, consisting of an amino acid sequence in which the residue is substituted by cysteine (C) and glycine (G) is inserted between the 147th and 148th amino acid residues. 請求項1〜のいずれか1項に記載の蛍光タンパク質と、第2のタンパク質とが融合されてなる、融合タンパク質。 A fusion protein in which the fluorescent protein according to any one of claims 1 to 7 and a second protein are fused. 請求項1〜のいずれか1項に記載の蛍光タンパク質又は請求項に記載の融合タンパク質をコードするDNA。 A DNA encoding the fluorescent protein according to any one of claims 1 to 7 or the fusion protein according to claim 8 . 請求項に記載のDNAを有する組み換えベクター。 A recombinant vector comprising the DNA according to claim 9 . 請求項10に記載の組み換えベクターにより形質転換された宿主細胞。 A host cell transformed by the recombinant vector according to claim 10 . 細胞内の酸化還元状態をモニターする方法であって、
請求項1〜のいずれか1項に記載の蛍光タンパク質、又は請求項8に記載の融合タンパク質を細胞内に存在させ、前記蛍光タンパク質又は融合タンパク質の蛍光を検出し、検出された蛍光の蛍光強度に基づいて細胞内の酸化還元状態をモニターすることを含む方法。
A method of monitoring the redox state in a cell, comprising
A fluorescent protein according to any one of claims 1 to 7 or a fusion protein according to claim 8 is present in a cell, the fluorescence of said fluorescent protein or fusion protein is detected, and the fluorescence of the detected fluorescence is detected. Monitoring the redox state of cells based on intensity.
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