JPS63500207A - 新規な分子量標準とその使用方法 - Google Patents
新規な分子量標準とその使用方法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
新規な分子量標準とその使用方法
この発明はタンパク質の分子量決定において使用するための組成物、およびかか
る組成物を利用する方法に関する。
電気泳動によって分離されたタンパク質混合物のウェスタン転移(Westen
transfer )およびタンパク質プロッティング(blotting)
の技術は、現在生物科学分野において広く用いられている。この技術は電流を用
い、ポリアルリルアミド(または他のポリマー)ゲルに溶解したタンパク質を、
タンパク質と強く結合する処理された半硬質または硬質膜または紙担体の表面に
移動せしめるものである。この技術はジエルショニイ(S、Gershonりお
よびパラディ(G、Pa1adie)によって論じられている(Anal、 B
ioch (1983) 13L1〜15)。
移動せしめたタンパク質を、タンパク質の分子量に応じて区分する方法では、既
知の分子量の適当な標準タンパク質が同一の隣接した、または非隣接の分離ゲル
の領域から同一の、隣接した、または非隣接の処理された半硬質または硬質紙ま
たは膜担体上に同時に移動せしめられる。
電気泳動的に移動した分子量標識を含む紙または膜担体の領域が除去され、タン
パク質が着色される。
上記方法に好適な分子量標識は多くの会社から商業的に入手可能である。
本発明は既知のタンパク質分子量標識に比較して下記の利点を有する新規な分子
量標識を提供する。
(i)本発明の分子量標識はすべての担体上で検出することができる。タンパク
質着色法は、すべての担体(たとえばカチオン化されたナイロン膜)上で使用す
ることができなかった。
なぜならば、着色剤が担体をも着色し、分子量標識のTIEL”aが不可能にな
るからである。
(11)分子量標識および試料タンパク質の検出は、一般に同時に、かつ−回の
操作でのみ行なうことができる。
他のタンパク質分子量標識を使用したときには、別個の着色操作が必要となる。
(iii )標識の検出は、標識を含むレーン(lane)を担体の残余の部分
から除去することを必要としない。
他のタンパク質分子量標識を含む担体は他の検出操作のために除去しなければな
らなかった。かかる操作は、担体の大きさに影響を与え、免疫的に検出された(
immunodetected)成分を分子量標識と並べることが困難になる。
一連の14cラベルを有するタンパク質分子量標識がアメルシャム(Amers
ham) (バフキンガムシ+ −(Buckin−gham 5hire)
、イングランド(England) )から入手可能である。
これらの標識は免疫的に検出された成分と共に検出することができるが、高価で
あり、免疫検出操作が放射性ラベル(たとえば放射性ラベルを有する抗体または
タンパク質A)を使用する場合にのみ使用可能である。
本発明の第1の特長によれば、タンパク質の分子量決定に用いるための組成物が
提供され、この組成物はイミュノプロプリン(immunoglobulin)
およびその断片(fragment)およびそのポリマー(以下、Ig酸成分云
う)から成る群から選ばれた、少なくとも一つの既知の分子量のタンパク質また
はポリペプチドを含む。
本発明は、たとえばイミュノグロブリンAおよびイミュノグロブリンMを含むす
べてのクラスのイミュノプロプリンを使用することができるが、本発明による好
ましい組成物はイミュノグロブリンGおよびその断片およびそのポリマー(以下
1gG成分と云う)から成る群から選ばれた既知分子量の少なくとも一つのタン
パク質またはポリペプチドから成る組成物である。
好ましくは、本発明のこの特長の組成物は、二つまたはそれ以上のTg酸成分含
み、好ましくはこれらは等量であり、典型的には少なくとも四つまたは五つのか
かる成分を含む。
かかる好ましい組成物においては、Ig酸成分、−連の分子量の範囲にわたって
、好ましくはほぼ規則的な間隔で調整された分子量が分布するように選択される
。
たとえば、IgG成分がほぼ200〜25KDaの範囲をカバーするように、好
ましくは成分間で規則的な分子量間隔で選択される。
ここでIg酸成分、より詳細に下記するように、異なる動物種から得られる。
この特長に関して、本発明は異なる1g種類、好ましくは5DS−ポリアクリル
アミドゲルおよびウェスタン・ブロン) (Western Blots)に分
子量標識を与えるのに用いることができるイミュノプロプリンG(ガンマグロブ
リン)から導かれた明確な分子量のタンパク質を含む組成物を提供する。
ウェスタン・プロットに分子量標識を与えるのに使用したときは、本発明の組成
物は、抗原および分子量標準を同時に検出することができ、抗原種に対して同一
または相互反応種の標識を使用したときに、移動および検出操作の効率の尺度を
与える。
本発明の組成物における分子量成分の範囲は、IgG分子のようなイミュノプロ
プリン分子を既知の方法によって、重い、および軽い鎖成分および他の成分の種
々の組合せに、部分的な、または十分な還元的アルキル化、酵素による消化、必
要に応じて種々の部分の重合を伴う化学的開裂によって細分化することによって
得られる。
本発明の他の特長によれば、本発明は一種以上の試料タンパク質の分子量を検出
および/または決定するための方法を提供する。
この方法は下記の工程から成る。
a、試料タンパク質および上述したような本発明の組成物をポリマーゲルを用い
て同時に電気泳動分別にかける。
b、そして、分別された試料タンパク質およびIg酸成分、試料タンパク質の分
子量を検出および/または決定するために検出し、比較する。
電気泳動分別の工程は、−次元または二次元条件で行なわれる。好ましくは、ナ
トリウム ドデシルサルフェート−ポリアクリルアミドゲルがこの分別に用いら
れる。
分別された試料タンパク質およびIg酸成分検出はポリマーゲル中で直接行なう
ことができる。この代りに、中間的な移動工程を行なうこともでき、この工程で
は分別された物質が、たとえば半硬質または硬質担体上に電気泳動により移動さ
せ、次いで上述したようなウェスタン移動およびタンパク質プロフティング(b
lotting)の技術によって独立した別個の担体上において移動され、この
移動された物質について検出および比較が行なわれる。
イミュノプロプリン成分、特にIgG成分の好ましい特長の故に、これらは電気
泳動によって半硬質または硬質ポリマーフィルム上で移動され、ここでこれらは
、タンパク質入、酵素が結合したアンチイミュノプロプリン(anti−imm
unoglobulin) (無傷の、H−またはL−鎮)および放射性ラベル
を有する同族体を含む種々の試薬を用いて検出される。
ヒト、マウス、ヤギ、牛(bovine)、ウサギを含む種々の、および適切な
種類のイミュノプロプリンおよびこの断片の使用によって、この方法は分子量決
定および移動および免疫検出(immunodetection)の効率の数量
化を確実にする。
たとえば、ヒトーイミュノプロプリン断片を検出システムに使用することができ
るが、この場合、アンチヒトーイミュノプロプリンが第2の抗体として利用され
る。
本発明の好ましいrgc成分の製造のだめの出発物質には、種々の動物種(たと
えば、ウサギ、ネズミ、マウス、山羊など)の血液またはモノクロナル源から直
接得られた精製ガンマグロブリンを含む。
好ましくは、出発物質は入手可能なIgGの重要な亜型(subtype)のみ
から成る。
ガンマグロブリン鎖の重い(H)および軽い(H)ポリペプチドの組合せへの解
離は、ガンマグロブリンを還元剤〔たとえばジチオスレイトール(dithio
threitol)、メルカプトエタノール〕と共に一連の濃度で加熱し、次
いで還元されたタンパク質をヨードアセトアミドまたはヨード酢酸のような適切
なアルキル化剤でアルキル化することによって達成される。
この操作によって、IgG LおよびH鎖モノマー、ダイマー、トリマーおよび
分子量検出に直接使用できる種々の量のHzLt、H2L、H2,HL、Hおよ
びLの組合せのテトラマーの安定な混合物を生ずる。
この代りに、これら混合物中の成分を、ゲル濾過(gel filtratio
n) (大きさによる排除法(size exclu−sion))、イオン交
換クロマトグラフィおよび配位子としてのタンパク質Aとのような親和力(af
finity)クロマトグラフィを含む種々のクロマトグラフィ技術によって分
離することもできる。
検出効率の理由の故に、好ましい試薬は、これらの組合せを適当に再組立てして
、これらの成分の等量の生成物を形成することによって得られる。
一方、分離の後に、これらの成分を種々の架橋剤、たとえばホルムアルデヒドま
たはグルタルアルデヒド、ビスオキシラン、またはp−アジドフェナシルブロマ
イド、N−スクシンイミジルエステル〔たとえば、N−スクシンイミジル(4−
ヨードアセチル)アミノベンゾエート、スクシンイミジル4−(N−マレイミド
メチル)シクロヘキサン−1−カルボキシレート〕およびC1〜8アルカンジイ
ミデート(たとえばジメチルアジポイミデート、ジメチルビメルイミデートなど
)を含む二官能性試薬で一連の範囲の濃度において処理し、IgG断片のオリゴ
マーを得ることもできる。
これらの混合物を再び組立てることによって、これら異なるオリゴマーの各々の
等しい量を有する生成物が得られる。
分子量tlliは、またこのイミュノプロプリンG出発物質から酵素消化によっ
て製造することができる。
この製造操作においては、IgGが種々のタンパク質分解酵素(たとえば、パパ
イン、ペプシン、プラスミン)によって消化され、目的とする断片を生ずる。異
なる分子量のIgG断片が次いで分離される。分離は、ゲル濾過、イオン交換ク
ロマトグラフィ、およびタンパク質A親和力クロマトグラフィのような親和力ク
ロマトグラフィを含む種々の方法によって達成される。
分離の後に、断片は架橋剤(たとえばグルタルアルデヒド、p−アジドフェナシ
ルブロマイド等)の、一連の範囲内の濃度で処理され、種々の重合度のIgG混
合物を生ずる。再びこの混合物を再構成することによって、各分子量成分の等量
の混合生成物が得られる。
他方、IgG断片は他の化学的細分化法(たとえば、シアノゲンプロマイドを使
用する)によっても形成され、次いでアルキル化され、酵素により導かれた断片
について上述したように処理され架橋される。
上述の一つの、またはいずれか一つの方法によって得られたIgG断片は混合さ
れて目的とする断片の混合生成物を得ることができる。
上記のように、本発明のガンマグロブリンから導かれた好ましい分子量標識は、
5DS−ポリアクリルアミドゲルにおいて標準として用いられる。同様に、移動
の後に、この標準はウェスタン・プロットの標準として機能する。
この標準は、分子量標識を必要とするすべての5DS−PAGE系に用いること
ができる〔たとえば、ライスフェルト(Reisfeld、R,A、) 、ルウ
イス(Lewis、U。
J、)およびウィリアムス(Williams、 D、E、)、Na ture
本発明によってイミュノプロプリンから導かれた分子゛量標識は、5DS−PA
GEゲルで分子量標準として用いるときには、いかなる種類のrgから選ぶこと
ができる。
ウェスタン・プロットの分子量標準として使用するためには、使用するIgの種
類が重要である。この操作においては、試料タンパク質および分子量標準として
のIg酸成分SDSポリアクリルアミドゲルで電気泳動され、荷電した、または
反応性担体(たとえばニトロセルロースまたはナイロン膜またはジアゾフェニル
チオ紙)に電気的に移動して、ウェスタン・プロットを生ずる。
ふさがれていない担体上の反応性または荷電した位置は、通常、洗浄剤〔たとえ
ばトリトン(Triton) X −100、トウィーン(Tween) 20
)および/またはタンパク質(たとえばゼラチン、アルブミン)〕を含むブロッ
キング緩衝剤(blocking buffer)でブロックされ、次いで担体
は、要求される抗原に対して向けられた抗体(−次抗体)を含む緩衝剤と共に加
温される。
分子量標準として使用されたIg酸成分、−次抗体と同一種であるべきである。
結合した一次抗体およびIg酸成分、プロットを放射性標識のある、または酵素
が配位したタンパク質A、または放射性標識のある、または酵素が配位した二次
抗体を含む種々の薬剤と共に加温することによって検出される。このようにして
、抗体と分子量標識の同時検出が行なわれる。かかるイミュノプロプリンから導
かれた分子量標識の使用は、また免疫検出および移動操作の感度の測定をも提供
する。
下記実施例は本発明の組成物および方法を、添付図面にもとづきより詳細に説明
する。
図中、第1図は通常の分子量標準(M、HおよびRは、夫々マウス、ヒトおよび
兎1gGからの免疫標準の、はぼ5μg荷重を示し、これらは市販試薬(薬剤)
の低および高分子量標準の5μg荷重に近接している)に対するIgG分子量標
準について検量曲線である。
第2図は、ウェスタン・プロット法におけるIpG分子量標準の使用を説明する
ものである。種々のトラック(track)の工程歴の記述は実施例4に示され
ている。
大潮燃上
コーン分層(Co1m fraction) IIペーストからのヒト・ガンマ
グロブリンを下記のような操作に従ってジチオスレイトールで還元した。
2、5 try/ rnlのIgGを0.5mMおよび5mMのジチオスレイト
ールと共に加温した。反応は室温で30分間、進行させ、10mMのヨードアセ
トアミドの最終濃度を与えるようにヨードアセトアミドを添加して終了させた。
室温で10分間、アルキル化を行なった。次いで溶液を4℃で50mMトリス(
Tris)/C1,50mM Na(l pH8,0で透析した。未処理ガンマ
グロブリンおよび還元され、そしてアルキル化されたガンマグロブリンは次いで
レメリイ(Laemmeli)の方法に従って10%ゲルで5DS−PAGEに
かけられた。
試料あたり2μgのタンパク質が付加された。
次いでゲルをウーレイの銀着色法(Wray W、、Bouli−kas、T、
、Wray、V、P、I Hancock、R,、Analytical Bi
ochem(1981)118 197−203)によってタンパク質を着色し
た。
鍛着色によって、ガンマグロブリンの還元およびアルキル化によるすべての可能
な、かつHzLz、H2L。
H2,HL、HおよびL鎖に対応する分裂生成物が、ジチオスレイトールの画濃
度の使用によって得られたことが明らかになった。
分子量の対数を相対移動性に対してプロア)したところ、種々の分子量150.
125.100.75.50および25KDaの成分を夫々含むrpc成分につ
いて直線依存性があることが明らかになった。
実施五叢
実施例1に記述したようにガンマグロブリン断片を製造し、電気泳動にかけ、ト
ービンの方法(Towbin。
H,、5taehel in 、 T、 、 Gordon、 J、 + Pr
oc、Na tl、 Acad、Sci、USA(1979)川4350−43
54.3に従ってニトロセルロースに電気的に移動させた。
電気的移動は2℃、70■で3時間行なった。
[tlO後に、ニトロセルロール膜(N CM) ヲ2On+Mトリス(Tri
s)/(J pH7,5、0,05%トリトン(Triton)X−100,5
%ゼラチン、150mM NaCl!緩衝液(緩衝液A)で60分、室温で保温
し、次いでIllしあたり分あたり2X10’カウントの放射能標識タンパク質
Aを含む緩衝液A中で保温した。
次いでNCMを緩衝液A中で10分間洗浄し、十分に水で洗い、次いで乾燥した
。
結合した1125−タンパク質Aを次いで自動放射線写真法(autoradi
ography)によって検出した。
五本の顕著なバンドが検出され、ガンマグロブリンのHzLz、H2L、HI
HLおよびH成分に相当した。
大庭班ユ
下記のように3種(ヒト、マウスおよび兎)のIgGから、ガンマグロブリン断
片が得られた。
旦上几旦は骨髄腫血清からタンパク質Aセファローズ(Sepharose)に
よって分離され、主としてIgG、から成る。
タンパク質濃度3.75■/mLの部分標本が1mMおよび4mMのジチオスレ
イトールに関して作られ、室温で30分間保温された。
ヨードアセトアミド(最終濃度8 mM)の添加によって還元反応が中止され、
室温で1o分の後に50mM )リス(Tris)/HCf 、 50mM N
aC1pH8,0に対して透析された。
SDSの存在下、5〜16%のポリアクリルアミドゲルで予備分析し、ウーレイ
の方法(Wray、 S、 、 Boul 1kas。
T、、Wray、V、P、およびHancock、R,、Analytical
旧0−chem。
(19810181,97−203)の銀着色法によるタンパク質の可視化の後
に、二つの溶液をブレンドして、軽い鎖および重い鎖のすべての可能な組合せの
ほぼ等量の薬剤を得た。
マウス・モノクロナルIGはタンパクiAセファローズにより腹水から分離され
た。タンパク質濃度0.2■/mLの部分標本が、ジチオスレイトールに関して
、0.25. 1および4mM作成され、室温で30分間保温された。
還元反応をヨードアセトアミド(最終濃度8 mM)の添加によって中止し、室
温下10分の後に、溶液を50mMTris/Hf、j! 、 50mM Na
Cj! pH8,0に対して透析した。
SDSの存在下、5〜16%ポリアクリルアミドゲルで予備分析し、ウーレイ(
Wray)の銀着色法によってタンパク質の可視化に続いて、三つの溶液を混合
して軽い、および重い鎖の全ての可能な組合せのほぼ等量の薬剤を得た。
鬼帥旦はタンパク質Aセファローズによって血清から分離し、三つの部分標本に
分けた。一つの標本にジチオスレイトールに関して16mMに調整し、30分間
、室温で保温した。この溶液をヨードアセトアミドに関して32mMに調整し室
温下で10分間放置することによってアルキル化を行なった。次いでこの溶液を
50mM Tris/)1c7! 、50mM NaCp、pH8,0に対して
透析した。
第2の標本は10mMシスティンの存在下に37℃で1%時間パパインと共に保
温した。ヨードアセトアミドの添加によって反応を止め、溶液を50mM Tr
is/HCj! 、50mM NaC1pH8,0に対して透析した。消化され
たIgGのFc断片をタンパク質セファロースで分離し、生成物を50mMホス
フェート、145mM NaC1pH7,0に対して透析した。
この物質は、溶液をジチオスレイトールに関して14mM&こし、室温下で30
分間保温することにより還元した。
この溶液をヨードアセトアミドに関して30mMにしてアルキル化し、次いでp
H8,OTrisi衝液に対して透析した。
第3の部分標本は更に処理をしなかった。
全ての三つの標本を5DS−PAGEによって試験し、ヒトおよびマウス■cG
に対して鍛着色した。このデータから、ブレンドによって自然の、および断片化
されたIgGを含む混合物が得られた。
上記のようにして製造した三つの種類からの成分のブレンドの標本を市販の高お
よび低分子量標準(薬剤)と並行で5〜16%ポリアクリルアミドゲルにした。
タンパク質を鍛着色によって可視化した。結果を第1図に示した。
RF対標準の分子量対数の検量線を作成し、この検量線からrgc断片が下記分
子量を有することを見出しマウス 130. 122. 108. 81. 4
6および22ヒト 135. 127. 113. 86. 47および22兎
122. 43. 25
スm
それぞれの側に単一の試料に通用するスロワ) (slot)を有し、かつ単一
試料のためのゲルの残部を有する二つの5〜16%のポリアクリルアミドゲルを
製造した。
S D S 緩衝液中のマウス免疫標準の5μg(実施例3に記述)を一つのゲ
ルの二つの単−側トランク(track)に添加し、ヒト免疫標準の5μgを他
のゲルのこれらトラックに加えた。
80μg (200μl) の、百日咳(B、Pertussis) (Who
opingCough)菌抽出物を、夫々のゲルの中央の、幅の広いトラックに
加えた。
ゲルに約2A時間、36m、ampの一定電流を通した。
次いで分離したタンパク質を70Vの一定電圧下、16時間、ニトロセルロース
膜に移動させた。
ニトロセルロース膜を帯状片に切断し、バイオランド(BioRad)保温トレ
イ(tray)に移した。百日咳菌抗原を含むこの帯状片を種々のマウスおよび
ヒト抗体で試験をした。
すべての帯状片(免状標準を含む)は、−次抗体および免疫標準が導かれる種類
に応じて最終的にホース・ラディッシj−’ペルオキシダーゼ(Horse R
adish Per−oxidase) (HRP)と結合した山羊の抗マウス
IgG、またはHRPと結合した山羊の抗ヒHgGで試験をした。
第2図は得られた結果を示す。トランク(Track) 1〜4は、
(1)マウス超免疫血清、(2)百日咳菌抽出物から精製したフィラメント状の
ヘマグルチン(haemagglutin) (F)IA)の製造に対して生じ
たマウス・ポリクロナル血清、(3)マウス・モノクロナル抗体FHAおよび(
4)マウス・ポリクロナル抗百日咳原(主として百日咳菌毒素)で試験された百
日咳菌抽出物に相当する。二つの架橋トラックは、マウス免疫標準に相当する。
トランク5〜7は、1/100の希釈状態における三つの異なるヒト血清で試験
された百日咳菌抽出物に相当する。すなわち、トランク(5)は百日咳の疑いの
ある患者、(6)は健康な、ワクチンを接種された個人および(7)はFLIS
A試験によって抵抗FHAおよび抗百日咳体力価を有することが知られた患者か
らの血清留めからのものである。
これらはヒト免疫標準で架橋されている。
第2図のマウス・パネルから、IgG分子量(免疫)標準は種々の血清によって
認められた抗原の分子量を決定するための有用な分子量範囲の種類を提供するこ
とが明白である。
ヒト・パネルから全体としての免疫検出がむしろ不得意であることは、電気泳動
、移動、および免疫検出段階の効果のチェックにおける有用な標準であることを
説明していることが明らかである。
免疫標準
マウス免疫標準 ヒト免疫標率
手続補正書動却
昭和62年 9月21日
Claims (12)
- 1.イミユノグロブリンおよびその断片およびそのポリマーから成るIg成分の 群から選択された既知分子量の少なくとも一つのタンパク質またはポリペプチド から成るタンパク質の分子量決定に使用するための組成物。
- 2.前記既知分子量の少なくとも一つのタンパク質またはポリペプチドがイミユ ノグロブリンGおよびその断片およびそのポリマーから成るIgG成分から選ば れた請求の範囲第1項記載のタンパク質の分子量決定に使用するための組成物。
- 3.少なくとも二つの既知分子量の前記タンパク質またはポリペプチドから成る 請求の範囲第1項または第2項記載のタンパク質の分子量決定に使用するための 組成物。
- 4.少なくとも四つの既知分子量の前記タンパク質またはポリペプチドから成る 請求の範囲第3項記載のタンパク質の分子量決定に使用するための組成物。
- 5.既知分子量の前記タンパク質またはポリペプチドが前記組成物中にほぼ等量 存なする請求の範囲第3項記載のタンパク質の分子量決定に使用するための組成 物。
- 6.既知分子量の前記タンパク質またはポリペプチドが分子量の範囲にわたって 規則的間隔で分布する分子量を有するように選択される請求の範囲第3項記載の タンパク質の分子量決定に使用するための組成物。
- 7.既知分子量の前記タンパク質またはポリペプチドがイミユノグロブリンGの H2L2,H2L,H2,HL,Hおよび/またはL鎖から成る請求の範囲第2 項記載のタンパク質の分子量決定に使用するための組成物。
- 8.下記の工程から成る一つまたは複数の試料タンパク質の分子量の検出および /または決定のための方法。 a.試料タンパク質および請求の範囲第1項で規定した組成物を同時にポリマー ゲルによる電気泳動による分別にかける。 b.分別された試料タンパク質およびIgG成分を検出し、比較して試料タンパ ク質の分子量を検出および/または決定する。
- 9.ポリマーゲルがナトリウムドデシルサルフエートーポリアクリルアミドゲル (SDS−PAGE)である請求の範囲第8項記載の一つまたは複数の試料タン パク質の分子量の検出および/または決定のための方法。
- 10.分別された試料タンパク質およびIg成分の検出が前記ポリマーゲル中で 直接行なわれる請求の範囲第8項記載の一つまたは複数の試料タンパク質の分子 量の検出および/または決定のための方法。
- 11.前記検出工程に先立ち、分別された試料タンパク質およびIg成分が独立 した担体に移され、この移された物質について検出工程が実施される請求の範囲 第8項記載の一つまたは複数の試料タンパク質の分子量の検出および/または決 定のための方法。
- 12.分別された試料タンパク質およびIg成分が電気泳動移動によって半硬質 または硬質の、電荷を有するまたは反応性担体上で移動される請求の範囲第11 項記載の一つまたは複数の試料タンパク質の分子量の検出および/または決定の ための方法。
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