JPWO2007126101A1 - Protein chip - Google Patents

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Abstract

任意の蛋白質を生理的条件下に近い条件で維持することのできる蛋白質チップを提供する。PDZドメイン蛋白質を基板上に結合させ、当該蛋白質に結合する蛋白質のC末端にSLVのアミノ酸配列を有する任意の蛋白質を結合可能とし、当該任意の蛋白質が基板上に配置することによる当該蛋白質の立体構造の変化を抑制すること、又は当該蛋白質の配向を揃えることを特徴とする、基板上にPDZドメイン蛋白質を結合させた蛋白質チップとする。Provided is a protein chip capable of maintaining an arbitrary protein under conditions close to physiological conditions. A PDZ domain protein is bound on a substrate, and an arbitrary protein having an SLV amino acid sequence can be bound to the C-terminal of the protein that binds to the protein. A protein chip in which a PDZ domain protein is bound on a substrate is characterized by suppressing structural changes or aligning the orientation of the protein.

Description

本発明は、PDZドメイン蛋白質と、PDZドメインに特異的に結合するS/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列を有する蛋白質を利用した蛋白質チップ及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a protein chip using a PDZ domain protein and a protein having a consensus sequence consisting of S / TXV / L / I that specifically binds to the PDZ domain, and a method for producing the same.

蛋白質チップとは、ガラス基板等の基板上に、種々の蛋白質を結合させたものである。そして蛋白質チップ上に固定化されたそれぞれの蛋白質の機能を利用して、各種診断、検査や、当該他の蛋白質と結合する分子の探索などに供されるものである。   The protein chip is obtained by bonding various proteins on a substrate such as a glass substrate. The function of each protein immobilized on the protein chip is used for various diagnoses, tests, search for molecules that bind to other proteins, and the like.

基板へ蛋白質を固定する方法には、蛋白質を基板表面へ受動的吸着により固定化する方法、カップリング試薬を用いて蛋白質を基板に結合させる方法、蛋白のタグを用いた生物学的な捕捉方法等がある。理想的には、固定化に再現性があり、蛋白質の性質(サイズ、親水性、疎水性)が異なっても同等の効率で固定化でき、尚且つ大量処理と自動化に対応可能であること、更に固定化された蛋白質の活性が完全に保持されるものであることが望まれる。
蛋白質を基板表面へ受動的吸着により固定化する方法としては、ナイロン、ニトロセルロース、PVDF、ポリアクリルアミドゲル、ポリ−L−リジンやアミノプロピルシラン等で基板をコートし、その表面に蛋白質を吸着させる方法がある(非特許文献1:Hui Ge, 2000, Nucleic Acid Research, vol.28(2), e3、非特許文献2:Lucy J. Holt et al., 2000, Nucleic Acid Research, vol.28(15), e72、非特許文献3:Dmitry Guschin, 1997, Analytical Biochemistry, vol.250(2), pp.203-211)。しかし、これらの方法は操作が容易であるものの、定量性及び蛋白質分子の固定の方向性の制御が不可能である。また、固定化する蛋白質の活性保持が困難であり、再現性と効率も変動するため好ましくない。
次に、カップリング試薬を用いて蛋白質を基板に結合させる方法としては、アルデヒド修飾ガラスを利用して、タンパク質を構成するアミノ酸の側鎖との間の反応性を利用する方法(非特許文献4:Gavin MacBeath, 2000, Science, vol.289(5485), pp.1760-1763)や、ガラス表面をエポキシ基で修飾して、これに蛋白質を固定化する方法がある。これらの方法は、蛋白質を基板へ安定に固定化することができ、様々な蛋白質にも適応でき、更に再現性が良いものの、固定化の方向性を完全に制御することはできず、カップリングに使用する化合物の誘導体が蛋白質の機能を変えてしまうこともある。そのためこの方法を利用する場合には、固定化する蛋白質の機能を変化・消失させないカップリング剤と担体(基板)表面との組み合わせを検討することが必要である。
最後に、蛋白質をタグとして用いた生物学的な捕捉法としては、ビオチン/ストレプトアビジンやヘキサヒスチジン/ニッケル相互作用を利用する方法等がある。これらの方法は、蛋白質と担体(基板)表面との間に安定且つ特異的な結合を形成する方法であり、尚且つ結合の方向性を制御することが可能である。
Methods for immobilizing proteins on substrates include methods of immobilizing proteins on the substrate surface by passive adsorption, methods of coupling proteins to substrates using coupling reagents, and methods of biological capture using protein tags. Etc. Ideally, the immobilization is reproducible, it can be immobilized with the same efficiency even if the protein properties (size, hydrophilicity, hydrophobicity) are different, and it can handle mass processing and automation. Furthermore, it is desired that the activity of the immobilized protein is completely maintained.
As a method of immobilizing protein on the substrate surface by passive adsorption, the substrate is coated with nylon, nitrocellulose, PVDF, polyacrylamide gel, poly-L-lysine, aminopropylsilane, etc., and the protein is adsorbed on the surface. (Non-patent document 1: Hui Ge, 2000, Nucleic Acid Research, vol. 28 (2), e3, Non-patent document 2: Lucy J. Holt et al., 2000, Nucleic Acid Research, vol. 28 ( 15), e72, Non-Patent Document 3: Dmitry Guschin, 1997, Analytical Biochemistry, vol. 250 (2), pp. 203-211). However, although these methods are easy to operate, it is impossible to control the quantitativeness and the direction of protein molecule fixation. Moreover, it is difficult to maintain the activity of the protein to be immobilized, and the reproducibility and efficiency also fluctuate.
Next, as a method for binding a protein to a substrate using a coupling reagent, a method using aldehyde-modified glass and utilizing reactivity with side chains of amino acids constituting the protein (Non-patent Document 4). : Gavin MacBeath, 2000, Science, vol. 289 (5485), pp. 1760-1763) or by modifying the glass surface with an epoxy group and immobilizing the protein on this. These methods can stably immobilize proteins on the substrate, can be applied to various proteins, and have good reproducibility, but the direction of immobilization cannot be completely controlled, and coupling Derivatives of the compounds used in this may change the function of the protein. Therefore, when this method is used, it is necessary to examine a combination of a coupling agent and a support (substrate) surface that does not change or eliminate the function of the protein to be immobilized.
Finally, biological capture methods using proteins as tags include methods using biotin / streptavidin and hexahistidine / nickel interactions. These methods are methods for forming a stable and specific bond between the protein and the surface of the carrier (substrate), and the direction of the bond can be controlled.

本発明者らは、以前に、ユニークな生物学的補足法を利用した蛋白質チップとして、PDZドメインとS/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列の相互作用により蛋白質を基板に固定化する方法を開発した(特許文献1:米国特許第6,743,630号公報)。すなわち、基板上にPDZドメインを有する蛋白質を固定し、S/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列を有する他の蛋白質を加えることにより、該コンセンサス配列を介して当該他の蛋白質が当該PDZドメインに結合し、目的の蛋白質が基板上に固定化されたチップを作成することができる。
尚、PDZドメインとS/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列の相互作用を利用した蛋白質チップの製造方法は、FAP−1(Fas-associated phosphatase-1)が、アポトーシスシグナルを細胞内に伝達するため細胞表面に存在するFas受容体のC末端に相互作用するという、本発明者らの発見(非特許文献5:Sato, T., et al. Science 268, 411-415, 1995)に基づく技術であり、その後の研究(非特許文献6:Yanagisawa, J. et al., The Journal of Biolgical Chemistry, 272, pp.8539-8545, 1997)により、蛋白質のC末端のS/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列がFAP−1のPDZドメインに結合することを見出したことから発案されたものである。
米国特許第6,743,630号公報 特開2002−082116号公報 特開2003−014747号公報 特開2003−153698号公報 特開2004−57113号公報 特開2004−230545号公報 特開2004−347317号公報 特開2004−57113号公報 特表2002−520618号公報 特表2002−520620号公報 特表2006−511797号公報 国際公開第95/04069号パンフレット 国際公開第98/05347号パンフレット Hui Ge, 2000, Nucleic Acid Research, vol.28(2), e3 Lucy J. Holt et al., 2000, Nucleic Acid Research, vol.28(15), e72 Dmitry Guschin, 1997, Analytical Biochemistry, vol.250(2), pp.203-211 Gavin MacBeath, 2000, Science, vol.289(5485), pp.1760-1763 Sato, T., et al. Science 268, pp.411-415, 1995 Yanagisawa, J. et al., The Journal of Biolgical Chemistry, 272, pp.8539-8545, 1997)
The present inventors previously fixed a protein on a substrate by the interaction of a consensus sequence consisting of a PDZ domain and S / TXV / L / I as a protein chip using a unique biological supplementation method. (Patent Document 1: US Pat. No. 6,743,630). That is, by immobilizing a protein having a PDZ domain on a substrate and adding another protein having a consensus sequence consisting of S / TXV / L / I, the other protein can be transferred via the consensus sequence. A chip in which the target protein is immobilized on the substrate by binding to the PDZ domain can be prepared.
The protein chip production method using the interaction of the consensus sequence consisting of PDZ domain and S / TXV / L / I is that FAP-1 (Fas-associated phosphatase-1) Our discovery that it interacts with the C-terminus of the Fas receptor present on the cell surface for transmission into the cell (Non-Patent Document 5: Sato, T., et al. Science 268, 411-415, 1995). ), And subsequent research (Non-patent Document 6: Yanagisawa, J. et al., The Journal of Biolgical Chemistry, 272, pp. 8539-8545, 1997) -It was invented from the finding that a consensus sequence consisting of XV / L / I binds to the PDZ domain of FAP-1.
US Pat. No. 6,743,630 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-082116 JP 2003-014747 A JP 2003-153698 A JP 2004-57113 A Japanese Patent Laid-Open No. 2004-230545 JP 2004-347317 A JP 2004-57113 A JP-T-2002-520618 Japanese translation of PCT publication No. 2002-520620 JP-T-2006-511797 International Publication No. 95/04069 Pamphlet International Publication No. 98/05347 Pamphlet Hui Ge, 2000, Nucleic Acid Research, vol.28 (2), e3 Lucy J. Holt et al., 2000, Nucleic Acid Research, vol. 28 (15), e72 Dmitry Guschin, 1997, Analytical Biochemistry, vol.250 (2), pp.203-211 Gavin MacBeath, 2000, Science, vol.289 (5485), pp.1760-1763 Sato, T., et al. Science 268, pp.411-415, 1995 Yanagisawa, J. et al., The Journal of Biolgical Chemistry, 272, pp.8539-8545, 1997)

PDZドメインとSLV配列の相互作用を利用した蛋白質チップは、従来にないユニークな固定化方法に基づくものであり、その実用化が期待されるものであった。しかし、FAP−1の全長蛋白質ではなく、PDZドメインを含む部分長からなる蛋白質を基板に固定すると、PDZドメインとS/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列との結合力が十分でないという問題があった。その理由は明らかではないが、PDZドメインを含む部分長からなる蛋白質を基板に固定した場合に、高次構造が不安定となって機能が損なわれることが一つの理由として考えられる。
また、実用的な蛋白質チップを製造するためには、バックグラウンドノイズの低減とチップの低コスト化が最大の解決すべき課題となる。バックグラウンドノイズは、蛋白質の非特異的な結合に由来するものであるが、その最大の理由は、基板に固定する蛋白質の精製が十分でないことによるものと考えられる。しかし、高純度の蛋白質を得ようとすると、多大な時間と資材を要し、チップの低コスト化と両立できないという難題が存在していた。純度の高い蛋白質を得る効率的な方法としては、タグと融合した蛋白質を細胞内で発現させて、タグにより蛋白質を精製する方法があるが、蛋白質によってはタグによりその機能が損なわれるものもあるため、高品質の蛋白質チップを製造するためには好ましいものではなかった。
さらに、従来の蛋白質チップは、基板上に蛋白質を微細にスポットするにあたって、インクジェット印刷装置又はキャピラリーを備えた分注ロボット等を必要とするものであった。そこで、特別な装置を必要とせずに、研究室内で蛋白質を任意の配列にアレイすることができる蛋白質チップの開発が望まれていた。
The protein chip using the interaction between the PDZ domain and the SLV sequence is based on an unprecedented unique immobilization method, and its practical use is expected. However, when a protein consisting of a partial length including the PDZ domain, rather than the full-length protein of FAP-1, is immobilized on the substrate, the binding force between the PDZ domain and the consensus sequence consisting of S / TXV / L / I is sufficient. There was a problem of not. The reason for this is not clear, but one possible reason is that when a protein consisting of a partial length containing a PDZ domain is immobilized on a substrate, the higher-order structure becomes unstable and the function is impaired.
In order to manufacture a practical protein chip, reduction of background noise and cost reduction of the chip are the most important issues to be solved. The background noise is derived from non-specific binding of proteins, but the biggest reason is considered to be due to insufficient purification of the protein immobilized on the substrate. However, when trying to obtain a high-purity protein, it takes a lot of time and materials, and there is a problem that it cannot be compatible with the cost reduction of the chip. As an efficient method for obtaining a high-purity protein, there is a method in which a protein fused with a tag is expressed in cells and the protein is purified by the tag, but depending on the protein, the function is impaired by the tag. Therefore, it is not preferable for producing a high-quality protein chip.
Furthermore, the conventional protein chip requires an ink jet printing apparatus or a dispensing robot equipped with a capillary to finely spot the protein on the substrate. Therefore, it has been desired to develop a protein chip that can array proteins in an arbitrary sequence in a laboratory without requiring a special device.

本発明者らは、上記課題を解決するため、鋭意検討し試行錯誤を重ねた結果、PDZドメインを有する蛋白質にアフィニティタグを連結させると、基板に固定してもS/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列との結合力が大きく損なわれないことを見出し、本発明の蛋白質チップを発明するに至った。
また、PDZドメインを有する蛋白質に連結させたアフィニティタグを、蛋白質の精製に使用するとともに、PDZドメインとS/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列の強固な結合力を利用することによって、夾雑蛋白質が基板へ結合することを防ぎ、バックグラウンドノイズが低く、低コストで、高品質な蛋白質チップを製造することができることを見出し、本発明の蛋白質チップの製造方法を発明するに至った。
さらに、本発明者らは、オリゴヌクレオチドが固定された基板を用意し、基板上の任意の位置のオリゴヌクレオチドに相補的な配列を有するオリゴヌクレオチド、PDZドメインを有する蛋白質及びS/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列を有する任意の蛋白質の複合体を作製し、当該任意の位置のオリゴヌクレオチドと複合体のヌクレオチドをハイブリダイズさせることによって、基板上の任意の位置に任意の蛋白質をアレイすることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
As a result of intensive investigation and trial and error in order to solve the above problems, the present inventors have found that when an affinity tag is linked to a protein having a PDZ domain, the S / TXV / It has been found that the binding force with the consensus sequence consisting of L / I is not greatly impaired, and the protein chip of the present invention has been invented.
In addition, the affinity tag linked to a protein having a PDZ domain is used for protein purification, and the strong binding force of the consensus sequence consisting of the PDZ domain and S / TXV / L / I is used. Thus, it has been found that high-quality protein chips can be produced at low cost by preventing contamination proteins from binding to the substrate, leading to the invention of the protein chip production method of the present invention. It was.
Furthermore, the present inventors provide a substrate on which an oligonucleotide is fixed, an oligonucleotide having a sequence complementary to the oligonucleotide at an arbitrary position on the substrate, a protein having a PDZ domain, and S / TX- Any protein at any position on the substrate is prepared by preparing a complex of any protein having a consensus sequence consisting of V / L / I, and hybridizing the oligonucleotide at any position and the nucleotide of the complex. Has been found to be arrayed, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、次の(1)〜(14)の蛋白質チップ、その製造方法及びキットを提供するものである。
(1) 基板;
アフィニティタグが連結されたPDZドメインを有する蛋白質;及び、
C末端にS/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列を有する他の蛋白質;
を含み、
当該コンセンサス配列を介して当該他の蛋白質が当該PDZドメインに結合した蛋白質チップ。
(2) 前記基板が、オリゴヌクレオチドが表面に固定化された基板であり、
前記アフィニティタグに、当該オリゴヌクレオチドに相補的な配列を有するオリゴヌクレオチドが結合しており、
当該オリゴヌクレオチド及びこれに相補的な配列を有するオリゴヌクレオチドをハイブリダイズさせたものである、(1)に記載の蛋白質チップ。
(3) 前記アフィニティタグが、GSTとアビジンの融合蛋白質からなるアフィニティタグである、(1)又は(2)に記載の蛋白質チップ。
(4) 前記PDZドメインが、ヒトのFAP1蛋白質のPDZドメインである、(1)〜(3)のいずれかに記載の蛋白質チップ。
(5) 前記コンセンサス配列が、SLVからなる配列である、(1)〜(4)のいずれかに記載の蛋白質チップ。
(6) 蛋白質チップの製造方法であって、以下の工程を含む製造方法:
(A)アフィニティタグが連結されたPDZドメインを有する蛋白質を、細胞内で発現させ又は酵素的に合成する工程;
(B)C末端にS/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列を有する他の蛋白質を、細胞内で発現させ又は酵素的に合成する工程;
(C)上記(A)の工程で得られたPDZドメインを有する蛋白質を、アフィニティタグを指標にして精製する工程;
(D)上記(C)の工程で精製されたPDZドメインを有する蛋白質を、基板に固定する工程;
(E)上記(D)の工程でPDZドメインを有する蛋白質が固定された基板に、上記(B)の工程で得られた他の蛋白質を加えて、前記PDZドメインを有する蛋白質と前記他の蛋白質を結合させる工程。
(7) 蛋白質チップの製造方法であって、以下の工程を含む製造方法。
(A)アフィニティタグが連結されたPDZドメインを有する蛋白質を、細胞内で発現させ又は酵素的に合成する工程;
(B)C末端にS/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列を有する他の蛋白質を、細胞内で発現させ又は酵素的に合成する工程;
(C)上記(A)の工程で得られたPDZドメインを有する蛋白質を、アフィニティタグを指標にして精製する工程;
(D)基板にオリゴヌクレオチドを固定する工程;
(E)上記(C)の工程で精製されたPDZドメインを有する蛋白質に、当該PDZドメインを介して前記(B)の工程で得られた他の蛋白質を結合させ、さらに、前記アフィニティタグを介して前記オリゴヌクレオチドに相補的な配列を有するオリゴヌクレオチドを結合させて、蛋白オリゴヌクレオチド複合体を作製する工程;
(F)上記(D)の工程により得られた基板に、上記(E)の工程により得られた蛋白オリゴヌクレオチド複合体を加えて、基板上のオリゴヌクレオチド及び複合体のヌクレオチドをハイブリダイズさせる工程;
(8) 請求項7に記載の蛋白質チップの製造方法であって、
前記(B)の工程において、前記他の蛋白質が、複数種の他の蛋白質であり、
前記(D)の工程において、前記オリゴヌクレオチドが、配列の異なる複数種のオリゴヌクレオチドであり、
前記(E)の工程において、前記PDZドメインに結合させる他の蛋白質の種類に応じて、アフィニティタグを介して結合させるヌクレオチドの種類を異ならせることを特徴とする、蛋白質チップの製造方法。
(9) オリゴヌクレオチドが固定された基板、及び、当該オリゴヌクレオチドに相補的な配列を有するオリゴヌクレオチドが結合したPDZドメインを有する蛋白質を含むキット。
(10) PDZドメイン蛋白質を基板上に結合させ、当該蛋白質に結合する蛋白質のC末端にS/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列を有する任意の蛋白質を結合可能とし、当該任意の蛋白質が基板上に配置することによる当該蛋白質の立体構造の変化を抑制すること、又は当該蛋白質の配向を揃えることを特徴とする、基板上にPDZドメイン蛋白質を結合させた蛋白質チップ。
(11) PDZドメイン蛋白質を基板上に結合させ、重鎖不変領域C末端にS/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列が付加された任意の抗体を、当該PDZドメイン蛋白質に結合させ、当該抗体に任意の蛋白質を結合可能とし、当該抗体の蛋白質結合部位が当該基板に接触することを抑制することにより、当該抗体と任意の蛋白質との結合能力を向上させたことを特徴とする、重鎖不変領域C末端にS/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列が付加された任意の抗体がPDZドメイン蛋白質に結合させ、当該複合体を基板上に結合させた蛋白質チップ。
(12) 蛋白質のC末端にS/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列を有する任意の蛋白質に対して、任意のオリゴヌクレオチドを連結したPDZドメイン蛋白質を結合させ、当該オリゴヌクレオチドに相補的なヌクレオチドを配置させたマイクロアレイであって、任意の蛋白質−PDZドメイン蛋白質−オリゴヌクレオチドを配置させる蛋白質チップ。
(13) PDZドメイン蛋白質にアビジン標識若しくはビオチン標識をし、オリゴヌクレオチドにビオチン標識若しくはアビジン標識を結合させることにより、アビジン標識及びビオチン標識が結合することを利用した前記PDZドメイン蛋白質と前記オリゴヌクレオチドとを結合させることを特徴とする(12)に記載の蛋白質チップ。
(14) 前記S/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列が、SLVからなる配列であることを特徴とする、(10)〜(13)のいずれかに記載の蛋白質チップ。
That is, this invention provides the protein chip | tip of following (1)-(14), its manufacturing method, and a kit.
(1) Substrate;
A protein having a PDZ domain linked to an affinity tag; and
Other proteins having a consensus sequence consisting of S / TXV / L / I at the C-terminus;
Including
A protein chip in which the other protein is bound to the PDZ domain via the consensus sequence.
(2) The substrate is a substrate having oligonucleotides immobilized on its surface,
An oligonucleotide having a sequence complementary to the oligonucleotide is bound to the affinity tag,
The protein chip according to (1), wherein the oligonucleotide and an oligonucleotide having a sequence complementary thereto are hybridized.
(3) The protein chip according to (1) or (2), wherein the affinity tag is an affinity tag comprising a fusion protein of GST and avidin.
(4) The protein chip according to any one of (1) to (3), wherein the PDZ domain is a PDZ domain of a human FAP1 protein.
(5) The protein chip according to any one of (1) to (4), wherein the consensus sequence is a sequence consisting of SLV.
(6) A method for producing a protein chip, which comprises the following steps:
(A) a step of expressing or enzymatically synthesizing a protein having a PDZ domain to which an affinity tag is linked;
(B) a step of expressing or enzymatically synthesizing another protein having a consensus sequence consisting of S / TXV / L / I at the C-terminus;
(C) a step of purifying the protein having the PDZ domain obtained in the step (A) using an affinity tag as an index;
(D) a step of immobilizing the protein having the PDZ domain purified in the step (C) on a substrate;
(E) Adding the other protein obtained in the step (B) to the substrate on which the protein having the PDZ domain is immobilized in the step (D), and the protein having the PDZ domain and the other protein The process of combining.
(7) A method for producing a protein chip, comprising the following steps.
(A) a step of expressing or enzymatically synthesizing a protein having a PDZ domain to which an affinity tag is linked;
(B) a step of expressing or enzymatically synthesizing another protein having a consensus sequence consisting of S / TXV / L / I at the C-terminus;
(C) a step of purifying the protein having the PDZ domain obtained in the step (A) using an affinity tag as an index;
(D) immobilizing oligonucleotides on the substrate;
(E) The protein having the PDZ domain purified in the step (C) is bound to the other protein obtained in the step (B) via the PDZ domain, and further, the protein is passed through the affinity tag. A step of binding an oligonucleotide having a sequence complementary to the oligonucleotide to produce a protein oligonucleotide complex;
(F) A step of adding the protein oligonucleotide complex obtained by the step (E) to the substrate obtained by the step (D) and hybridizing the oligonucleotide on the substrate and the nucleotide of the complex. ;
(8) The method for producing a protein chip according to claim 7,
In the step (B), the other protein is a plurality of other proteins,
In the step (D), the oligonucleotide is a plurality of types of oligonucleotides having different sequences,
In the step (E), the type of nucleotide to be bound via an affinity tag is varied depending on the type of other protein to be bound to the PDZ domain.
(9) A kit comprising a substrate having an oligonucleotide immobilized thereon, and a protein having a PDZ domain to which an oligonucleotide having a sequence complementary to the oligonucleotide is bound.
(10) A PDZ domain protein is bound on a substrate, and any protein having a consensus sequence consisting of S / TXV / L / I can be bound to the C-terminal of the protein that binds to the protein. A protein chip in which a PDZ domain protein is bound on a substrate, which suppresses a change in the three-dimensional structure of the protein due to the placement of the protein on the substrate or aligns the orientation of the protein.
(11) A PDZ domain protein is bound on a substrate, and an arbitrary antibody having a consensus sequence consisting of S / TXV / L / I added to the heavy chain constant region C-terminus is bound to the PDZ domain protein. The binding ability between the antibody and an arbitrary protein is improved by allowing an arbitrary protein to bind to the antibody and suppressing the protein binding site of the antibody from contacting the substrate. A protein in which a consensus sequence consisting of S / TXV / L / I is added to the C-terminus of the heavy chain constant region and bound to the PDZ domain protein, and the complex is bound to the substrate Chip.
(12) A PDZ domain protein linked to an arbitrary oligonucleotide is bound to an arbitrary protein having a consensus sequence consisting of S / TXV / L / I at the C-terminus of the protein, and the oligonucleotide is bound to the oligonucleotide. A protein chip in which complementary nucleotides are arranged and an arbitrary protein-PDZ domain protein-oligonucleotide is arranged.
(13) The PDZ domain protein and the oligonucleotide using the binding of the avidin label and the biotin label by binding the PDZ domain protein with an avidin label or biotin label and binding the biotin label or avidin label to the oligonucleotide; The protein chip according to (12), wherein
(14) The protein chip according to any one of (10) to (13), wherein the consensus sequence composed of S / TXV / L / I is a sequence composed of SLV.

ここで、S/T−X−V/L/Iの各文字及び記号の意味は、Sはセリンを、Tはスレオニンを、Vはバリンを、Lはロイシンを、Iはイソロイシンを、それぞれ示し、Xは、アラニン、システイン、アスパラギン酸、グルタミン酸、フェニルアラニン、グリシン、ヒスチジン、イソロイシン、リジン、ロイシン、メチオニン、アスパラギン、プロリン、グルタミン、アルギニン、セリン、スレオニン、バリン、トリプトファン、チロシンから選ばれる任意のアミノ酸を示す。また、−(ハイフン)はペプチド結合を示し、選択肢として示されているアミノ酸は/(スラッシュ)により隔てられている。すなわち、S/Tとは、セリン又はスレオニンのいずれかであることを示す。   Here, the meaning of each letter and symbol of S / TXV / L / I is as follows: S is serine, T is threonine, V is valine, L is leucine, and I is isoleucine. , X is any amino acid selected from alanine, cysteine, aspartic acid, glutamic acid, phenylalanine, glycine, histidine, isoleucine, lysine, leucine, methionine, asparagine, proline, glutamine, arginine, serine, threonine, valine, tryptophan, tyrosine Indicates. In addition,-(hyphen) indicates a peptide bond, and amino acids shown as options are separated by / (slash). That is, S / T indicates either serine or threonine.

本発明によれば、少なくともPDZドメインを介して蛋白質が基板に固定されることになるため、蛋白質が基板に直接結合することによって生じる、当該蛋白質の立体構造の変化、機能の喪失・変化等、更に当該蛋白質の機能部位が基板表面に露出しないことが抑制されることから、感度の高い蛋白質チップを提供することができる。
また、PDZドメインを含む蛋白質を基板に固定すると、PDZドメインとS/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列との結合力が損なわれてしまうという問題があったが、本発明によれば、PDZドメインを含む蛋白質にアフィニティタグを連結することにより、PDZドメインを安定化させて、S/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列との結合力を強固に保つことができる。PDZドメインとコンセンサス配列との結合力が強固に保たれる理由は明らかではないが、アフィニティタグと結合することにより、PDZドメインの立体構造が安定すること、あるいは、PDZドメインが基板と直接結合しないことにより、その機能が安定すること等が理由として考えられる。
そして、本発明の蛋白質チップの製造方法によれば、PDZドメインを有する蛋白質にアフィニティタグを連結させ、そのアフィニティタグを指標としてPDZドメインを有する蛋白質を精製するため、基板上に高純度のPDZドメインを有する蛋白質を固定することができる。そして、S/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列を有する他の蛋白質を添加すれば、当該他の蛋白質の純度が低く、夾雑蛋白質を多く含む場合であったとしても、PDZドメインとS/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列との高い結合力により、S/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列を有する蛋白質のみがPDZドメインを介して基板に固定されることになるため、夾雑蛋白質が基板に固定されることを防ぐことができる。すなわち、バックグラウンドノイズの低い蛋白質チップを、複雑な精製工程を必要とせずに低コストで製造することが可能となる。さらには、検体と反応する他の蛋白質には、わずか3アミノ酸残基からなるS/T−X−V/L/Iコンセンサス配列を付加するだけでよいため、検体と反応する他の蛋白質の機能を損なう恐れがなく、高品質の蛋白質チップを製造することが可能となる。
さらに、本発明によれば、オリゴヌクレオチドが固定された基板、並びに、当該オリゴヌクレオチドと相補的な配列を有するオリゴヌクレオチド、PDZドメインを有する蛋白質及びS/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列を有する任意の蛋白質の複合体を用意することにより、特別な装置を備えていない研究室内においても、基板上のオリゴヌクレオチドとそれに相補的な複合体のオリゴヌクレオチドをハイブリダイズさせることによって、任意の蛋白質を任意の基板上の位置にアレイすることを可能とする。
According to the present invention, since the protein is fixed to the substrate through at least the PDZ domain, a change in the three-dimensional structure of the protein, loss of function, or a change caused by the protein directly binding to the substrate, Furthermore, since the functional site of the protein is prevented from being exposed to the substrate surface, a highly sensitive protein chip can be provided.
Further, when a protein containing a PDZ domain is immobilized on a substrate, there is a problem that the binding force between the PDZ domain and a consensus sequence composed of S / TXV / L / I is impaired. Therefore, by linking an affinity tag to a protein containing the PDZ domain, the PDZ domain can be stabilized and the binding force with the consensus sequence consisting of S / TXV / L / I can be maintained firmly. it can. The reason why the binding force between the PDZ domain and the consensus sequence is firmly maintained is not clear, but by binding to the affinity tag, the three-dimensional structure of the PDZ domain is stabilized, or the PDZ domain does not bind directly to the substrate. The reason is that the function is stabilized.
According to the method for producing a protein chip of the present invention, an affinity tag is linked to a protein having a PDZ domain, and the protein having the PDZ domain is purified using the affinity tag as an index. Can be fixed. If another protein having a consensus sequence consisting of S / TX-V / L / I is added, even if the purity of the other protein is low and a lot of contaminating proteins are contained, the PDZ domain And a consensus sequence consisting of S / TXV / L / I, only a protein having a consensus sequence consisting of S / TX-V / L / I is bound to the substrate via the PDZ domain. Since it is fixed, it is possible to prevent the contaminating protein from being fixed to the substrate. That is, a protein chip with low background noise can be produced at a low cost without requiring a complicated purification process. Furthermore, since it is only necessary to add an S / TXV / L / I consensus sequence consisting of only 3 amino acid residues to other proteins that react with the sample, the functions of other proteins that react with the sample. It is possible to manufacture a high-quality protein chip.
Furthermore, according to the present invention, the substrate comprises an oligonucleotide fixed substrate, an oligonucleotide having a sequence complementary to the oligonucleotide, a protein having a PDZ domain, and S / TXV / L / I. By preparing a complex of an arbitrary protein having a consensus sequence, by hybridizing an oligonucleotide on a substrate and an oligonucleotide of a complex complementary thereto, even in a laboratory not equipped with a special device, Arbitrary proteins can be arrayed at positions on any substrate.

PDZドメイン蛋白質に結合した解析対象蛋白質の配向が揃うことを模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically that the orientation of the protein for analysis couple | bonded with PDZ domain protein is equal. アフィニティタグを連結したPDZドメインを有する蛋白質を基板に固定させた蛋白質チップを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the protein chip which fixed the protein which has the PDZ domain which connected the affinity tag to the board | substrate. PDZドメイン蛋白質を基板上に結合させ、重鎖不変領域C末端にSLVのアミノ酸配列が付加された任意の抗体を、当該PDZドメイン蛋白質に結合させ、当該抗体に解析対象の蛋白質を結合可能とし、当該抗体の蛋白質結合部位が当該基板に接触することを抑制することにより、当該抗体と解析対象の蛋白質との結合能力を向上させたことを模式的に示す説明図である。A PDZ domain protein is bound on a substrate, an arbitrary antibody having an SLV amino acid sequence added to the heavy chain constant region C-terminus is bound to the PDZ domain protein, and the protein to be analyzed can be bound to the antibody. It is explanatory drawing which shows typically having improved the binding capability of the said antibody and the protein of analysis object by suppressing that the protein binding site of the said antibody contacts the said board | substrate. SLV蛋白質−PDZドメイン蛋白質−オリゴヌクレオチドを配置させる蛋白質チップを模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the protein chip | tip which arrange | positions SLV protein-PDZ domain protein-oligonucleotide. 抗体の抗原結合部位が基板に接触することにより、当該抗体と解析対象である蛋白質(抗原)との結合能力が低下したことを模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically that the binding capability of the said antibody and the protein (antigen) to be analyzed fell because the antigen binding site of the antibody contacted the substrate. 蛋白質が基板上に配置することによる当該蛋白質の立体構造の変化を起こし、結合すべき分子等との感受性が低下をしていることを模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically that the three-dimensional structure of the said protein raise | generates by arrange | positioning on a board | substrate, and the sensitivity with the molecule | numerator etc. which should be couple | bonded has fallen. PDZドメインを有する蛋白質の分解性を示す図である。It is a figure which shows the degradability of the protein which has a PDZ domain. プレートに固定したPDZドメインによる細胞溶解液中のリボゾーム蛋白質−SLVの捕捉能を示す図である。It is a figure which shows the capture ability of ribosome protein-SLV in the cell lysate by the PDZ domain fixed to the plate. プレートに固定したPDZドメインによる細胞溶解液中のリボゾーム蛋白質-SLVの捕捉能を示す図である。It is a figure which shows the capture ability of ribosome protein-SLV in the cell lysate by the PDZ domain fixed to the plate. プレートに固定したPDZドメインによるGFP−SLVの捕捉能のSLV特異性を示す図である。It is a figure which shows the SLV specificity of the capture ability of GFP-SLV by the PDZ domain fixed to the plate. ビオチン化したオリゴヌクレオチドを介したGFP−SLVの捕獲を示す図である。It is a figure which shows the capture of GFP-SLV via a biotinylated oligonucleotide.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・基板
2・・・解析対象蛋白質
3・・・解析対象蛋白質に結合する抗体
4・・・解析対象蛋白質に結合する分子
5・・・PDZドメイン蛋白質
5’・・・アフィニティタグ
6・・・SLVの配列であるペプチド
6’・・・SLVの配列であるペプチドを重鎖不変領域C末端に有する抗体
7・・・アビジン標識
8・・・ビオチン標識
9・・・オリゴヌクレオチド1
10・・・オリゴヌクレオチド1に相補的なオリゴヌクレオチド2
11・・・オリゴヌクレオチドを固定した基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate 2 ... Protein to be analyzed 3 ... Antibody that binds to the protein to be analyzed 4 ... Molecules that bind to the protein to be analyzed 5 ... PDZ domain protein 5 '... Affinity tag 6. .. Peptide that is the sequence of SLV 6 '... Antibody having peptide that is the sequence of SLV at the C-terminus of heavy chain constant region 7... Avidin label 8.
10 ... Oligonucleotide 2 complementary to oligonucleotide 1
11 ... Substrate on which oligonucleotides are immobilized

以下に、本発明を実施するための最良の形態について説明するが、本発明はこの形態に限られるものではない。
本発明の蛋白質チップは、PDZドメインを有する蛋白質を、任意の蛋白質の基板上への固定化用捕捉剤として、基板上に直接的に又はヌクレオチド等を介して結合させ、C末端にS/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列が結合した任意の蛋白質を、当該PDZドメインを介して結合させることにより、当該任意の蛋白質が基板上に直接的に配置することによる当該任意の蛋白質の立体構造変化を抑制し、又は当該任意の蛋白質の基板上における配向を揃えることを可能にした、蛋白質チップを提供するものである。
さらに、本発明の蛋白質チップは、PDZドメインを含む蛋白質を基板に固定すると、PDZドメインとS/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列との結合力が損なわれるという問題を、PDZドメインを有する蛋白質にアフィニティタグを連結させて、PDZドメインを安定化させることにより解決したものである。
The best mode for carrying out the present invention will be described below, but the present invention is not limited to this mode.
The protein chip of the present invention binds a protein having a PDZ domain as a capture agent for immobilizing an arbitrary protein on a substrate directly or via a nucleotide or the like on the substrate, and S / T on the C-terminus. -Arbitrary protein by which the arbitrary protein which the consensus sequence which consists of XV / L / I couple | bonds is couple | bonded via the said PDZ domain, and the said arbitrary protein arrange | positions directly on a board | substrate. The present invention provides a protein chip capable of suppressing the three-dimensional structure change of the above or aligning the orientation of the arbitrary protein on the substrate.
Furthermore, the protein chip of the present invention has the problem that, when a protein containing a PDZ domain is immobilized on a substrate, the binding force between the PDZ domain and a consensus sequence consisting of S / TXV / L / I is impaired. This is solved by linking an affinity tag to a protein having a domain to stabilize the PDZ domain.

ここで、本発明で用いるPDZドメインとしては、S/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列と結合することができるPDZドメインであれば特に限定されないが、例えば、ヒトのFAP1(Fas associated phosphatase-1)のPDZドメインを用いることができる。ヒトのFAP1蛋白質は6つのPDZドメインを有するが、これらのうちN末端から数えて3,4,5番目のPDZドメインを使用するのが好ましく、より好ましくは3番目のPDZドメインを使用するのがよい。
また、本発明の蛋白質チップで用いるPDZドメインとしては、配列番号1で示されるアミノ酸配列からなるPDZドメイン、又は、当該アミノ酸配列と80%以上、より好ましくは90%以上の相同性のあるアミノ酸配列を有するPDZドメインを用いることができる。
本明細書におけるアミノ酸配列の相同性は、相同性計算アルゴリズムNCBI BLAST(National Center for Biotechnology Information Basic Local Alignment Search Tool)を用い、以下の条件(期待値=10;ギャップを許す;マトリクス=BLOSUM62;フィルタリング=OFF)にて計算することができる。
本発明における、PDZドメインを有する蛋白質とは、PDZドメインに他の蛋白質若しくはペプチドを融合した蛋白質であってもよく、また、PDZドメインが含まれるようにヒトのFAP1蛋白質を短くした蛋白質であってもよい。また、複数のPDZドメインを含む蛋白質を使用することもできるが、蛋白質が分解されにくく、アレイごとに一定の結合能を有する蛋白質チップを作成するためには、1つのPDZドメインを有する蛋白質を用いることが好ましい。
Here, the PDZ domain used in the present invention is not particularly limited as long as it is a PDZ domain capable of binding to a consensus sequence consisting of S / TXV / L / I. For example, human FAP1 (Fas The PDZ domain of associated phosphatase-1) can be used. Human FAP1 protein has 6 PDZ domains, and among these, it is preferable to use the 3rd, 4th and 5th PDZ domains counted from the N-terminus, and more preferably to use the 3rd PDZ domain. Good.
The PDZ domain used in the protein chip of the present invention is a PDZ domain consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, or an amino acid sequence having 80% or more, more preferably 90% or more homology with the amino acid sequence. PDZ domains having can be used.
The homology of amino acid sequences in the present specification is determined using the homology calculation algorithm NCBI BLAST (National Center for Biotechnology Information Basic Local Alignment Search Tool) under the following conditions (expected value = 10; allow gap; matrix = BLOSUM62; filtering) = OFF).
In the present invention, the protein having a PDZ domain may be a protein in which another protein or peptide is fused to the PDZ domain, or a protein obtained by shortening the human FAP1 protein so as to include the PDZ domain. Also good. A protein containing a plurality of PDZ domains can also be used, but a protein having one PDZ domain is used in order to produce a protein chip that is difficult to degrade and has a certain binding ability for each array. It is preferable.

本発明で用いる、S/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列とは、3アミノ酸からなる配列であって、Sはセリンを、Tはスレオニンを、Vはバリンを、Lはロイシンを、Iはイソロイシンを、それぞれ示す。Xは、アラニン、システイン、アスパラギン酸、グルタミン酸、フェニルアラニン、グリシン、ヒスチジン、イソロイシン、リジン、ロイシン、メチオニン、アスパラギン、プロリン、グルタミン、アルギニン、セリン、スレオニン、バリン、トリプトファン、チロシンから選ばれる任意のアミノ酸を示す。また、−(ハイフン)はペプチド結合を示し、選択肢として示されているアミノ酸は/(スラッシュ)により隔てられている。すなわち、S/Tとは、セリン又はスレオニンのいずれかであることを示す。V/L/Iは蛋白質のC末端のアミノ酸となる。
尚、C末端は、カルボキシル基(-COOH)、カルボキシレート(-COO-)、アミド(-CONH2)またはエステル(-COOR)の何れであってもよいが、カルボキシル基(-COOH)であることが好ましい。
The consensus sequence consisting of S / TXV / L / I used in the present invention is a sequence consisting of 3 amino acids, where S is serine, T is threonine, V is valine, and L is leucine. And I represents isoleucine, respectively. X is an amino acid selected from alanine, cysteine, aspartic acid, glutamic acid, phenylalanine, glycine, histidine, isoleucine, lysine, leucine, methionine, asparagine, proline, glutamine, arginine, serine, threonine, valine, tryptophan, tyrosine. Show. In addition,-(hyphen) indicates a peptide bond, and amino acids shown as options are separated by / (slash). That is, S / T indicates either serine or threonine. V / L / I is the C-terminal amino acid of the protein.
The C-terminus may be any of a carboxyl group (—COOH), a carboxylate (—COO ), an amide (—CONH 2 ), or an ester (—COOR), but is a carboxyl group (—COOH). It is preferable.

S/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列のうち、SLVからなる配列が、PDZドメインと最も強固に結合するため、特に好ましいものである。ここでSLVのアミノ酸配列とは、セリン−ロイシン−バリン(COOH)である。
本発明者らは、アポトーシス情報伝達系に関わるFas/FAP-1相互作用の解析から、Fasのカルボキシル基(C)末端部の3アミノ酸(SLV)がFAP1のPDZドメインと強固に結合することを明らかにし、その蛋白質−蛋白質結合のコンセンサスモチーフ(S/T-X-V/L/I-PDZドメイン)を見出した(非特許文献6:Yanagisawa, J. et al., The Journal of Biolgical Chemistry, 272, pp.8539-8545, 1997)。現在ヒトゲノムにおいてPDZドメインを持つ蛋白質は約500種類あると考えられているが、その中でもSLV−PDZドメイン (FAP1)の結合特性が最も強い事が判明している。この3アミノ酸の配列と同じ配列が任意の蛋白質のC末端にある確率は、理論的には全ゲノム蛋白質数約300,000当たり、約40以下である(約300,000/20×20×20)。従って、この結合特異性を用いれば、次世代プロテインチップの開発のみならず、蛋白質結合阻害剤のターゲットドラッグスクリーニングのアッセイ系を構築することが可能である。
Among the consensus sequences consisting of S / TXV / L / I, the sequence consisting of SLV is particularly preferable because it most strongly binds to the PDZ domain. Here, the amino acid sequence of SLV is serine-leucine-valine (COOH).
From the analysis of the Fas / FAP-1 interaction involved in the apoptosis signal transduction system, the present inventors have found that the 3 amino acids (SLV) at the carboxyl group (C) terminal of Fas bind tightly to the PDZ domain of FAP1. The protein-protein binding consensus motif (S / TXV / L / I-PDZ domain) was found (Non-patent Document 6: Yanagisawa, J. et al., The Journal of Biolgical Chemistry, 272, pp.8539-8545, 1997). At present, it is considered that there are about 500 types of proteins having a PDZ domain in the human genome, and among them, the binding property of the SLV-PDZ domain (FAP1) has been found to be the strongest. The probability that the same sequence as this 3 amino acid sequence is at the C-terminus of any protein is theoretically about 40 or less per about 300,000 total genome proteins (about 300,000 / 20 × 20 × 20). Therefore, by using this binding specificity, it is possible to construct an assay system for target drug screening of protein binding inhibitors as well as the development of next-generation protein chips.

本発明で用いる、PDZドメインに連結させるアフィニティタグとしては、他の物質との親和性を有する物質であれば特に限定されないが、20アミノ酸残基以上のペプチドタグが好ましく、GST(グルタチオン S−トランスフェラーゼ)、アビジン、マルトース結合ペプチド、ビオチン化ペプチド、セルロースバインディングプロテイン、Strepタグ含有ペプチド 、チオレドキシン等が挙げられる。また、これらのタグを二つ2以上融合させたポリペプチドをアフィニティタグとして用いることもできる。本発明で用いられるアフィニティタグとして特に好ましいものとしては、GSTとアビジンとの融合蛋白質からなるアフィニティタグが挙げられる。ここで、アビジンとしては、非特異的結合の少ないストレプトアビジンを用いることが特に好ましい。   The affinity tag to be linked to the PDZ domain used in the present invention is not particularly limited as long as it is a substance having affinity with other substances, but a peptide tag having 20 amino acid residues or more is preferable, and GST (glutathione S-transferase) ), Avidin, maltose-binding peptide, biotinylated peptide, cellulose binding protein, Strep tag-containing peptide, thioredoxin and the like. A polypeptide in which two or more of these tags are fused can also be used as an affinity tag. Particularly preferred as the affinity tag used in the present invention is an affinity tag comprising a fusion protein of GST and avidin. Here, as avidin, it is particularly preferable to use streptavidin with little non-specific binding.

本発明の蛋白質チップにおいて使用可能な基板としては、ガラス、金属、樹脂、繊維、石英、半透性膜、又は、コラーゲン若しくはキチンなどの生物性材料を用いた基板が挙げられる。
そして、基板の表面には、必要により、ニトロセルロース膜、PVDF膜、3次元ポリアクリルアミドゲル等の蛋白質と親和性を有する物質をコートすることができる。また、基板の表面を、蛋白質と反応するアルデヒド基、エポキシ基等で修飾することもできる。
基板の形状としては、特に限定されず、表面が滑らかなプレート状であっても、縦横に凹部を配列したマルチウェルプレート又はマイクロウェルプレートであってもよい。また、球状のような特殊な形状のものであってもよい。
Examples of the substrate that can be used in the protein chip of the present invention include glass, metal, resin, fiber, quartz, semipermeable membrane, and a substrate using a biological material such as collagen or chitin.
If necessary, the surface of the substrate can be coated with a substance having affinity for a protein such as a nitrocellulose film, a PVDF film, or a three-dimensional polyacrylamide gel. In addition, the surface of the substrate can be modified with an aldehyde group, an epoxy group, or the like that reacts with a protein.
The shape of the substrate is not particularly limited, and may be a plate shape with a smooth surface, or a multi-well plate or a micro-well plate in which recesses are arranged vertically and horizontally. Also, it may be a special shape such as a sphere.

基板にPDZドメインを含む蛋白質を固定する方法としては、直接基板に結合させる方法と、オリゴヌクレオチド等を介して結合させる方法がある。
まず、基板にPDZドメインを有する蛋白質を直接固定する方法について以下に記載する。この方法には、共有結合による固定化と非共有結合による固定化がある。
非共有結合による固定化としては、例えば、ニトロセルロース(非特許文献1:Hui Ge, 2000, Nucleic Acid Research, vol.28(2), e3)又はPVDF膜(非特許文献2:Lucy J. Holt et al., 2000, Nucleic Acid Research, vol.28(15), e72)に、PDZドメインを含む蛋白質をドットブロットの要領でスポットする物理吸着法が挙げられる。また、スライドガラス上に厚さ10〜100μmのポリアクリルアミドのパッドを接合して、これに蛋白をスポットする方法も挙げられる(非特許文献3:Dmitry Guschin, 1997, Analytical Biochemistry, vol.250(2), pp.203-211)。3次元のポリアクリルアミドゲルに基づくHydroGelTM(パーキンエルマー社)の多孔質内で固定化を行うこともできる。また、生物学的な結合法として、修飾蛋白質を用いるビオチン/ストレプトアビジンやヘキサヒスチジン/ニッケル相互作用を利用することもできる。
As a method of immobilizing a protein containing a PDZ domain on a substrate, there are a method of directly binding to a substrate and a method of binding via an oligonucleotide or the like.
First, a method for directly immobilizing a protein having a PDZ domain on a substrate is described below. This method includes immobilization by covalent bond and immobilization by non-covalent bond.
Examples of the immobilization by noncovalent bonding include, for example, nitrocellulose (Non-patent Document 1: Hui Ge, 2000, Nucleic Acid Research, vol. 28 (2), e3) or PVDF membrane (Non-patent Document 2: Lucy J. Holt). et al., 2000, Nucleic Acid Research, vol. 28 (15), e72) includes a physical adsorption method in which a protein containing a PDZ domain is spotted in the manner of a dot blot. In addition, there is a method in which a polyacrylamide pad having a thickness of 10 to 100 μm is bonded onto a slide glass and proteins are spotted on the pad (Non-patent Document 3: Dmitry Guschin, 1997, Analytical Biochemistry, vol. 250 (2 ), pp.203-211). Immobilization can also be carried out in the pores of HydroGel (Perkin Elmer) based on a three-dimensional polyacrylamide gel. Further, biotin / streptavidin or hexahistidine / nickel interaction using a modified protein can also be used as a biological binding method.

共有結合による固定化としては、例えば、アルデヒド修飾ガラスを利用して、タンパク質を構成するアミノ酸の側鎖との間の反応性を利用する方法(非特許文献4:Gavin MacBeath, 2000, Science, vol.289(5485), pp.1760-1763)や、ガラス表面をエポキシ基で修飾して、これに蛋白質を固定化する方法がある。また、スライドガラス表面上に、炭化ハフニウム、炭化ニオブ、炭化珪素、炭化タンタル、炭化トリウム、炭化チタン、炭化ウラン、炭化タングステン、炭化ジルコニウム等の炭化物、あるいはこれら炭化物と金属やセラミックス等との混合体、積層体からなる表面処理層をスパッタ法などにより形成し、さらに、炭化水素基の末端に活性化エステル基が結合した基を、アミド結合を介して固定化することによりこの表面処理層を活性化し、この活性化エステル基に蛋白質末端のアミノ基を共有結合させることもできる(特許文献2:特開2002−082116号公報、特許文献3:特開2003−014747号公報)。   Examples of the covalent immobilization include, for example, a method of utilizing reactivity between side chains of amino acids constituting a protein using aldehyde-modified glass (Non-patent Document 4: Gavin MacBeath, 2000, Science, vol. .289 (5485), pp.1760-1763) and the method of immobilizing proteins on the glass surface with an epoxy group. Also, on the surface of the slide glass, carbides such as hafnium carbide, niobium carbide, silicon carbide, tantalum carbide, thorium carbide, titanium carbide, uranium carbide, tungsten carbide, zirconium carbide, or a mixture of these carbides with metals, ceramics, etc. The surface treatment layer comprising a laminate is formed by sputtering or the like, and the surface treatment layer is activated by immobilizing a group having an activated ester group bonded to the end of the hydrocarbon group via an amide bond. It is also possible to covalently bond the amino group at the protein end to this activated ester group (Patent Document 2: Japanese Patent Laid-Open No. 2002-082116, Patent Document 3: Japanese Patent Laid-Open No. 2003-014747).

本発明で用いる、C末端にS/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列を有する他の蛋白質としては、特に限定されず、転写因子、シグナル伝達因子、リセプター、酵素等の蛋白質を、PDZドメインを介して基板に固定して蛋白質チップを製造することができる。この蛋白質チップの利用方法としては、例えば、アッセイしたい蛋白質を放射性同位体又は蛍光色素などで標識し、この標識した蛋白質を蛋白質チップにスポットすることにより、アッセイしたい蛋白質と蛋白質チップ上の蛋白質との結合性を、放射線又は蛍光により測定することができる。  Other proteins having a consensus sequence consisting of S / TXV / L / I at the C-terminus used in the present invention are not particularly limited, and proteins such as transcription factors, signal transduction factors, receptors, and enzymes can be used. The protein chip can be produced by fixing to a substrate via the PDZ domain. As a method of using the protein chip, for example, the protein to be assayed is labeled with a radioisotope or a fluorescent dye, and the labeled protein is spotted on the protein chip, whereby the protein to be assayed and the protein on the protein chip are separated. Binding can be measured by radiation or fluorescence.

図1は、上記の方法により、基板上に固定されたPDZドメイン蛋白質に任意の蛋白質を結合させた蛋白質チップを模式的に示す説明図である。
図1に示すように、この蛋白質チップ上では、図6に示す従来の蛋白質チップとは異なり、結合した任意の蛋白質の立体構造が保たれ、配向が揃うので、感度の高い結合解析を行うことが可能となる。
図2は、PDZドメインを安定化させるために、さらに、アフィニティタグをPDZドメインを有する蛋白質に連結した蛋白質チップを模式的に示す説明図である。アフィニティタグを連結させるとPDZドメインとコンセンサス配列との結合力が強固に保たれる理由は明らかではないが、アフィニティタグと結合することにより、PDZドメインの立体構造が安定すること、あるいは、PDZドメインが基板と直接結合しないことにより、その機能が安定すること等が理由として考えられる。
FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a protein chip in which an arbitrary protein is bound to a PDZ domain protein immobilized on a substrate by the above method.
As shown in FIG. 1, on this protein chip, unlike the conventional protein chip shown in FIG. 6, since the three-dimensional structure of the bound protein is maintained and the orientation is aligned, a highly sensitive binding analysis is performed. Is possible.
FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing a protein chip in which an affinity tag is further linked to a protein having a PDZ domain in order to stabilize the PDZ domain. The reason why the binding force between the PDZ domain and the consensus sequence is firmly maintained when the affinity tag is linked is not clear, but the three-dimensional structure of the PDZ domain is stabilized by binding to the affinity tag, or the PDZ domain The reason is that the function is stabilized by not being directly coupled to the substrate.

本発明の蛋白質チップにおいてはまた、PDZドメイン蛋白質を基板上に結合させ、重鎖不変領域C末端にS/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列が付加された任意の抗体を、当該PDZドメイン蛋白質に結合させることにより、抗体がアレイされた蛋白質チップを製造することができる。
この抗体が固定化された蛋白質チップを用いれば、例えば、サンプル中に含まれる物質を、チップ上の他種類の抗体により検出・定量することが可能となる。
In the protein chip of the present invention, an arbitrary antibody in which a PDZ domain protein is bound on a substrate and a consensus sequence consisting of S / TX-V / L / I is added to the heavy chain constant region C-terminus, By binding to the PDZ domain protein, a protein chip on which antibodies are arrayed can be produced.
If a protein chip to which this antibody is immobilized is used, for example, a substance contained in a sample can be detected and quantified by another type of antibody on the chip.

図3は、PDZドメイン蛋白質を基板上に結合させ、重鎖不変領域C末端にS/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列が付加された任意の抗体を、当該PDZドメイン蛋白質に結合させ、当該抗体に任意の蛋白質を結合可能とした蛋白質チップを示すものである。この蛋白質チップにおいては、当該抗体の蛋白質結合部位が当該基板に接触することを抑制することにより、当該抗体と任意の蛋白質との結合能力が向上している。
図3に示すように、この蛋白質チップ上では、図5に示す従来の蛋白質チップとは異なり、抗体と任意の蛋白質との結合能が低下することはないので、感度の高い結合解析を行うことが可能となる。
FIG. 3 shows that an arbitrary antibody in which a PDZ domain protein is bound on a substrate and a consensus sequence consisting of S / TXV / L / I is added to the heavy chain constant region C-terminus is added to the PDZ domain protein. It shows a protein chip that can be bound and can bind an arbitrary protein to the antibody. In this protein chip, the binding ability between the antibody and an arbitrary protein is improved by suppressing the protein binding site of the antibody from contacting the substrate.
As shown in FIG. 3, on this protein chip, unlike the conventional protein chip shown in FIG. 5, the binding ability between the antibody and an arbitrary protein does not decrease, so a highly sensitive binding analysis should be performed. Is possible.

ここで、抗体の重鎖不変領域C末端にS/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列を付加する方法としては、抗体産生細胞内で遺伝子工学的手法により重鎖不変領域C末端にS/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列を導入する方法や、トランスジェニックマウス(ノックインマウス含む)を用いた蛋白質の生産・修飾技術を利用する方法などが挙げられる。
ここで、抗体としては、いわゆる免疫グロブリンの代わりに、抗体の抗原認識部位の一部に相当するポリペプチドからなる抗体を用いてもよい。このポリペプチドは、目的の物質に結合することができるポリペプチドであって、例えば、ファージディスプレイ法を使用したスクリーニングにより得ることができる。
Here, as a method of adding a consensus sequence consisting of S / TXV / L / I to the C-terminal of the heavy chain constant region of the antibody, the heavy chain constant region C-terminal is obtained by genetic engineering techniques in the antibody-producing cell. And a method using a protein production / modification technique using transgenic mice (including knock-in mice), and the like.
Here, instead of so-called immunoglobulin, an antibody comprising a polypeptide corresponding to a part of the antigen recognition site of the antibody may be used. This polypeptide is a polypeptide that can bind to a target substance, and can be obtained, for example, by screening using a phage display method.

基板にPDZドメインを含む蛋白質を固定する方法としては、基板に直接固定する方法の他に、オリゴヌクレオチドを介して結合させる方法がある。
すなわち、本発明は、オリゴヌクレオチドが固定された基板、並びに、当該オリゴヌクレオチドと相補的な配列を有するオリゴヌクレオチド、PDZドメインを有する蛋白質及びS/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列を有する他の蛋白質の複合体を調整し、当該基板上のオリゴヌクレオチドと当該複合体のオリゴヌクレオチドをハイブリダイズさせることにより、基板上にオリゴヌクレオチドを介してPDZドメインを有する蛋白質を固定し、さらにPDZドメインとS/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列との結合を介して他の蛋白質を固定した、蛋白質チップを提供するものである。
As a method of immobilizing a protein containing a PDZ domain on a substrate, there is a method of binding via an oligonucleotide in addition to a method of immobilizing directly on a substrate.
That is, the present invention relates to a substrate on which an oligonucleotide is fixed, a consensus sequence comprising an oligonucleotide having a sequence complementary to the oligonucleotide, a protein having a PDZ domain, and S / TXV / L / I. A protein having a PDZ domain is immobilized on the substrate via the oligonucleotide, by preparing a complex of the other protein having a protein, and hybridizing the oligonucleotide on the substrate and the oligonucleotide of the complex. Provided is a protein chip in which another protein is immobilized through binding of a PDZ domain and a consensus sequence consisting of S / TXV / L / I.

図4は、上記した任意のSLV蛋白質−PDZドメイン蛋白質−オリゴヌクレオチドを配置させる蛋白質チップの作成方法を模式的に説明する図である。
ここで、任意のオリゴヌクレオチドを基板上に結合させるには、上記した共有結合もしくは非共有結合による蛋白質の固定化方法と同様の手法を用いることができる。また、オリゴヌクレオチドの長さは、相補的なオリゴヌクレオチドと十分に結合ができるものでよく、十分に結合ができれば数塩基の誤差等があってもよい。任意のSLV蛋白質−PDZドメイン蛋白質−オリゴヌクレオチドを配置させる蛋白質チップでは、基板上に直接蛋白質を配置する場合と異なり、既に基板上に高密度にオリゴヌクレオチドを集積させる技術があるので、これを利用して、任意の蛋白質を高密度に基板上に集積させるという利点がある。
FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a method for producing a protein chip in which the above-described arbitrary SLV protein-PDZ domain protein-oligonucleotide is arranged.
Here, in order to bind an arbitrary oligonucleotide on the substrate, the same technique as the above-described protein immobilization method by covalent bond or non-covalent bond can be used. Further, the length of the oligonucleotide may be sufficient to bind with a complementary oligonucleotide, and there may be an error of several bases as long as it can be sufficiently bonded. Unlike the case where protein is placed directly on the substrate, there is already a technology to accumulate oligonucleotides on the substrate at a high density in the protein chip on which any SLV protein-PDZ domain protein-oligonucleotide is placed. Thus, there is an advantage that an arbitrary protein is accumulated on the substrate at a high density.

以下、本発明の蛋白質チップの製造方法について、詳細に説明する。
本発明の蛋白質チップの製造方法は以下の工程を含む。
(A)アフィニティタグが連結されたPDZドメインを有する蛋白質を、細胞内で発現させ又は酵素的に合成する工程;
(B)C末端にS/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列を有する他の蛋白質を、細胞内で発現させ又は酵素的に合成する工程;
(C)上記(A)の工程で得られたPDZドメインを有する蛋白質を、アフィニティタグを指標にして精製する工程;
(D)上記(C)の工程で精製されたPDZドメインを有する蛋白質を、基板に固定する工程;
(E)上記(D)の工程でPDZドメインを有する蛋白質が固定された基板に、上記(B)の工程で得られた他の蛋白質を加えて、前記PDZドメインを有する蛋白質と前記他の蛋白質を結合させる工程。
Hereinafter, the method for producing a protein chip of the present invention will be described in detail.
The method for producing a protein chip of the present invention includes the following steps.
(A) a step of expressing or enzymatically synthesizing a protein having a PDZ domain to which an affinity tag is linked;
(B) a step of expressing or enzymatically synthesizing another protein having a consensus sequence consisting of S / TXV / L / I at the C-terminus;
(C) a step of purifying the protein having the PDZ domain obtained in the step (A) using an affinity tag as an index;
(D) a step of immobilizing the protein having the PDZ domain purified in the step (C) on a substrate;
(E) Adding the other protein obtained in the step (B) to the substrate on which the protein having the PDZ domain is immobilized in the step (D), and the protein having the PDZ domain and the other protein The process of combining.

上記(A)及び(B)の工程において、蛋白質を細胞内で発現させ又は酵素的に合成する方法としては、例えば、次の方法が挙げられる。すなわち、細胞内で発現させることにより蛋白質を得る方法としては、目的の蛋白質をコードするDNAを含む発現ベクターで宿主を形質転換し、得られる形質転換体を培養することによって、目的の蛋白質を製造する方法が挙げられる。また、酵素的に合成する方法としては、目的の蛋白質をコードするDNAに対応するRNAを鋳型として、ウサギ網状赤血球ライセート、コムギ胚芽ライセート、大腸菌ライセートなどからなる無細胞蛋白質翻訳系を用いてインビトロ合成する方法が挙げられる。
上記方法において、目的の蛋白質をコードするDNAに、S/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列をコードするDNAを連結したDNAを用いれば、C末端にS/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列を有する他の蛋白質を容易に得ることができる。
In the steps (A) and (B), examples of a method for expressing a protein in a cell or synthesizing it enzymatically include the following methods. That is, as a method of obtaining a protein by expressing it in cells, the target protein is produced by transforming a host with an expression vector containing DNA encoding the target protein and culturing the resulting transformant. The method of doing is mentioned. As an enzymatic synthesis method, in vitro synthesis using a cell-free protein translation system comprising rabbit reticulocyte lysate, wheat germ lysate, Escherichia coli lysate, etc., using RNA corresponding to the DNA encoding the target protein as a template. The method of doing is mentioned.
In the above method, if DNA encoding a consensus sequence consisting of S / TXV / L / I is used for DNA encoding a protein of interest, S / TXV Other proteins having a consensus sequence consisting of / L / I can be easily obtained.

上記(C)の工程において、(A)の工程で得られたPDZドメインを有する蛋白質を、アフィニティタグを指標にして精製する方法としては、例えば、アフィニティタグに親和性を有する物質が結合したビーズ又はカラムを用いて精製する方法が挙げられる。
尚、上記(D)の工程において、PDZドメインを有する蛋白質を基板に固定する方法については、上記に詳述したとおりである。
また、上記(E)の工程において、PDZドメインを有する蛋白質と他の蛋白質を結合させるためには、PDZドメインが固定された基板に、S/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列をC末端に有する他の蛋白質を含む溶液を添加すればよく、当該溶液には他の蛋白質以外の不純物が混合していてもよい。このように、本発明の製造方法においては、必ずしも他の蛋白質を精製する必要がないため、コスト低減にすぐれ、また、他の蛋白質にはわずか3アミノ酸配列を付加するのみでよいので、他の蛋白質の機能を損なうことなく、品質の高い蛋白質チップを提供することを可能とする。
In the step (C), as a method for purifying the protein having the PDZ domain obtained in the step (A) using an affinity tag as an index, for example, beads having an affinity substance bound to the affinity tag Or the method of refine | purifying using a column is mentioned.
In the step (D), the method for immobilizing the protein having the PDZ domain on the substrate is as described in detail above.
In the step (E), in order to bind a protein having a PDZ domain and another protein, a consensus sequence comprising S / TXV / L / I is attached to a substrate on which the PDZ domain is fixed. A solution containing other protein having C at the terminal may be added, and impurities other than other protein may be mixed in the solution. As described above, in the production method of the present invention, it is not always necessary to purify other proteins, so that the cost can be reduced and only 3 amino acid sequences need be added to other proteins. It is possible to provide a high quality protein chip without impairing the function of the protein.

次に、オリゴヌクレオチドを介してPDZドメインが基板に連結した、本発明の蛋白質チップの製造方法について説明する。当該製造方法は、以下の工程を含む。
(A)アフィニティタグが連結されたPDZドメインを有する蛋白質を、細胞内で発現させ又は酵素的に合成する工程;
(B)C末端にS/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列を有する他の蛋白質を、細胞内で発現させ又は酵素的に合成する工程;
(C)上記(A)の工程で得られたPDZドメインを有する蛋白質を、アフィニティタグを指標にして精製する工程;
(D)基板にオリゴヌクレオチドを固定する工程;
(E)上記(C)の工程で精製されたPDZドメインを有する蛋白質に、当該PDZドメインを介して前記(B)の工程で得られた他の蛋白質を結合させ、さらに、前記アフィニティタグを介して前記オリゴヌクレオチドに相補的な配列を有するオリゴヌクレオチドを結合させて、蛋白オリゴヌクレオチド複合体を作製する工程;
(F)上記(D)の工程により得られた基板に、上記(E)の工程により得られた蛋白オリゴヌクレオチド複合体を加えて、基板上のオリゴヌクレオチド及び複合体のヌクレオチドをハイブリダイズさせる工程。
Next, a method for producing the protein chip of the present invention in which the PDZ domain is linked to the substrate via an oligonucleotide will be described. The manufacturing method includes the following steps.
(A) a step of expressing or enzymatically synthesizing a protein having a PDZ domain to which an affinity tag is linked;
(B) a step of expressing or enzymatically synthesizing another protein having a consensus sequence consisting of S / TXV / L / I at the C-terminus;
(C) a step of purifying the protein having the PDZ domain obtained in the step (A) using an affinity tag as an index;
(D) immobilizing oligonucleotides on the substrate;
(E) The protein having the PDZ domain purified in the step (C) is bound to the other protein obtained in the step (B) via the PDZ domain, and further, the protein is passed through the affinity tag. A step of binding an oligonucleotide having a sequence complementary to the oligonucleotide to produce a protein oligonucleotide complex;
(F) A step of adding the protein oligonucleotide complex obtained by the step (E) to the substrate obtained by the step (D) and hybridizing the oligonucleotide on the substrate and the nucleotide of the complex. .

上記(A)〜(C)の工程については、前述した方法により実施することができる。
また、上記(D)の工程において、基板にオリゴヌクレオチドを固定する方法としては、公知のDNAアレイの製造方法を使用することができる。公知のDNAアレイの製造方法としては、DNAをフォトリソグラフィー技術やインクジェット技術により基材上で一塩基ずつ、プローブDNAを合成させながら固定化する方法と、あらかじめ別途合成させておいたプローブDNAをメカニカルマイクロスポッティング技術やインクジェット技術で基材上に固定化する方法が挙げられる。
上記(E)の工程において、PDZドメインを有する蛋白質に、オリゴヌクレオチドを結合させる方法としては、例えば、アフィニティータグとしてアビジンを使用し、該アビジンを介して、ビオチン標識したオリゴヌクレオチドを連結する方法が挙げられる。
オリゴヌクレオチドにビオチンを結合させる方法としては、酵素を使用する方法などがある(特許文献12:国際公開第95/04069号パンフレット、特許文献4:特開2003−153698号公報、特許文献6:特開2004−230545号公報)。
About the process of said (A)-(C), it can implement by the method mentioned above.
In the step (D), as a method for immobilizing the oligonucleotide on the substrate, a known method for producing a DNA array can be used. As a known method for producing a DNA array, there are a method in which DNA is immobilized while synthesizing probe DNA one base at a time on a substrate by photolithography technology or ink jet technology, and a method in which probe DNA synthesized separately in advance is mechanically used. Examples thereof include a method of immobilizing on a substrate by a micro spotting technique or an ink jet technique.
In the step (E), as a method for binding an oligonucleotide to a protein having a PDZ domain, for example, a method in which avidin is used as an affinity tag and a biotin-labeled oligonucleotide is linked via the avidin. Can be mentioned.
Examples of a method for binding biotin to an oligonucleotide include a method using an enzyme (Patent Document 12: International Publication No. 95/04069, Patent Document 4: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-153698, Patent Document 6: Special). No. 2004-230545).

本発明の一つの実施形態として、上記(D)の工程において、互いに配列の異なる複数のオリゴヌクレオチドを基板上に配列させ、上記(E)の工程において複合体を作製するにあたり、基板上の任意の場所のオリゴヌクレオチドに相補的なオリゴヌクレオチドを使用することにより、任意の蛋白質を基板上の任意の場所に固定させることが可能となる。
また、本発明は、オリゴヌクレオチドが固定された基板、及び、当該オリゴヌクレオチドに相補的な配列を有するオリゴヌクレオチドが結合したPDZドメインを有する蛋白質を含むキットを提供する。このキットにより、特別な装置を備えていない研究室内においても、任意の蛋白質を任意の基板上の位置にアレイした蛋白質チップを作製することが可能となる。
In one embodiment of the present invention, in the step (D), a plurality of oligonucleotides having different sequences are arranged on a substrate, and a complex is produced in the step (E). By using an oligonucleotide complementary to the oligonucleotide at this location, any protein can be immobilized at any location on the substrate.
The present invention also provides a kit comprising a substrate on which an oligonucleotide is immobilized and a protein having a PDZ domain to which an oligonucleotide having a sequence complementary to the oligonucleotide is bound. This kit makes it possible to produce a protein chip in which an arbitrary protein is arrayed at a position on an arbitrary substrate even in a laboratory without a special device.

以上、本発明の蛋白質チップについて、具体的な実施の形態を示して説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。当業者であれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上記した蛋白質チップの各実施形態に様々な変更・改良を加えることが可能である。   As mentioned above, although the specific embodiment was shown and demonstrated about the protein chip | tip of this invention, this invention is not limited to these. Those skilled in the art can make various modifications and improvements to the above-described embodiments of the protein chip without departing from the scope of the present invention.

PDZドメイン蛋白質、及びPDZドメイン-ストレプトアビジン蛋白質融合体産生系の構築
FAP-1 (非特許文献2:Sato, T., et al. Science 268, pp.411-415, 1995)由来のcDNA、HFAPD(FAP-1の3,898〜5,712(開始コドンは+64位))(配列番号2)を含むpGEXプラスミドを鋳型に、PCRによってPDZドメインを含むDNA断片を調製した。ストレプトアビジン領域(Stv)は、Streptomyces avidiniiのゲノムDNA(ATCCF#27149)を鋳型にPCRで調製した。PDZ及びStvは一旦pBluescript II SK(ストラタジーン社)にサブクローン化後pSK[KpnI/XhoI/HindIII]-Stv-PDZ、作製したプラスミドを鋳型にpGEX- 6P-1[BamHI/SmaI] (アマシャムバイオサイエンス社)への挿入用のPCR断片を調製し繋ぎ変えた。以下にPCRに使用したプライマーを記す。
Construction of PDZ domain protein and PDZ domain-streptavidin protein fusion production system
CDNA derived from FAP-1 (Non-patent Document 2: Sato, T., et al. Science 268, pp.411-415, 1995), HFAPD (FAP-1, 3,898-5,712 (start codon is at position +64)) Using the pGEX plasmid containing (SEQ ID NO: 2) as a template, a DNA fragment containing the PDZ domain was prepared by PCR. The streptavidin region (Stv) was prepared by PCR using Streptomyces avidinii genomic DNA (ATCCF # 27149) as a template. PDZ and Stv are once subcloned into pBluescript II SK (Stratagene) pSK [KpnI / XhoI / HindIII] -Stv-PDZ, and the prepared plasmid as a template pGEX-6P-1 [BamHI / SmaI] (Amersham Bio A PCR fragment for insertion into (Science) was prepared and tethered. The primers used for PCR are listed below.

pSK[KpnI/XhoI/HindIII]-Stv-PDZ作製用
Stv-PDZのStv部分(Forward): 5’-GGGGTACCACCATGGGCATCACCGGCACCTGG -3’(配列番号3)
Stv-PDZのStv部分(Reverse): 5’-CCGCTCGAGAGCACCTTGGTGAAGGTGTC -3(配列番号4)
Stv-PDZのPDZ部分(Forward): 5’-CCGCTCGAGAAGATGAATTTTAAAACT -3’(配列番号5)
Stv-PDZのPDZ部分(Reverse): 5’-CCCAAGCTTATCATCACTGTGGGGTTACCGGGAC -3’(配列番号6)
pGEX-6P-1[BamHI/SmaI]-Stv-PDZ
(Forward):5’-CGGGATCCGGCGAATTGGGTACCACCATG-3’(配列番号7)
(Reverse:M13 reverse):5’-GGAAACAGCTATGACCATG-3’(配列番号8)
pSK [KpnI / XhoI / HindIII] -Stv-PDZ production
Stv-PDZ Stv part (Forward): 5'-GGGGTACCACCATGGGCATCACCGGCACCTGG-3 '(SEQ ID NO: 3)
Stv-PDZ Stv part (Reverse): 5'-CCGCTCGAGAGCACCTTGGTGAAGGTGTC -3 (SEQ ID NO: 4)
PDZ part of Stv-PDZ (Forward): 5'-CCGCTCGAGAAGATGAATTTTAAAACT-3 '(SEQ ID NO: 5)
PDZ part of Stv-PDZ (Reverse): 5'-CCCAAGCTTATCATCACTGTGGGGTTACCGGGAC-3 '(SEQ ID NO: 6)
pGEX-6P-1 [BamHI / SmaI] -Stv-PDZ
(Forward): 5'-CGGGATCCGGCGAATTGGGTACCACCATG-3 '(SEQ ID NO: 7)
(Reverse: M13 reverse): 5′-GGAAACAGCTATGACCATG-3 ′ (SEQ ID NO: 8)

得られたプラスミドで形質転換した大腸菌BL21を培養し(37℃、3.5時間,0.1mM IPTG添加後25℃で4.5時間)、PBSに懸濁後、リゾチーム処理(終濃度1mg/mL),超音波破砕後、Triton X-100(終濃度1%)を加え4℃にて30分放置後、遠心分離し上清を細胞溶解液として調製した。これにグルタチオンセファロース 4B(アマシャムバイオサイエンス社)を加え4℃にて1晩混合後、遠心分離にてビーズを沈殿、PBSにて洗浄し(5回)、50mM HEPES pH7.4, 150mM NaCl, 5mM DTT, 10% Glycerolに懸濁し(50% slurry)、これを各GST融合蛋白質が結合したグルタチオンビーズとした。一部をサンプルバッファーに懸濁・加熱後、10% SDS-PAGEで分画し、CBB染色(Quick-CBB, 和光純薬工業社)により融合蛋白質の産生を確認した。図7に示すように、GST-HFAPDは一部分解が認められたが、GST-Stv-PDZは比較的分子量が保たれていた。   E. coli BL21 transformed with the resulting plasmid was cultured (37 ° C, 3.5 hours, 0.1 mM IPTG added and then at 25 ° C for 4.5 hours), suspended in PBS, treated with lysozyme (final concentration 1 mg / mL), ultrasonic After crushing, Triton X-100 (final concentration 1%) was added and allowed to stand at 4 ° C. for 30 minutes, followed by centrifugation to prepare a supernatant as a cell lysate. Glutathione Sepharose 4B (Amersham Biosciences) was added to this and mixed overnight at 4 ° C., then the beads were precipitated by centrifugation, washed with PBS (5 times), 50 mM HEPES pH 7.4, 150 mM NaCl, 5 mM. Suspended in DTT, 10% Glycerol (50% slurry), this was used as glutathione beads to which each GST fusion protein was bound. A portion was suspended and heated in a sample buffer, fractionated by 10% SDS-PAGE, and the production of the fusion protein was confirmed by CBB staining (Quick-CBB, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). As shown in FIG. 7, GST-HFAPD was partially decomposed, but GST-Stv-PDZ had a relatively high molecular weight.

・ C末端にSLV配列を有するヒトリボゾーム蛋白質の産生系構築
C末端にSLV配列を有する任意の蛋白質としてヒトリボゾーム蛋白質の培養細胞用発現プラスミドを作製した。ヒトリボゾーム蛋白質-SLVは、5’側に制限酵素認識部位、3’側にSLVのコドン、終始コドン及び制限酵素認識部位を含むプライマーセットを用い、Human Reference Total RNA(ストラタジーン社)から逆転写酵素により調製したcDNAを鋳型にPCR断片を調製し、発現ベクターpCMV-Tag-2B(ストラタジーン社)のEcoRI〜XhoI若しくはBamHI〜XhoIに挿入した。以下にPCRに使用したプライマーを記す。
・ Construction of production system for human ribosomal protein with SLV sequence at C-terminus
An expression plasmid for cultured cells of human ribosomal protein was prepared as an arbitrary protein having an SLV sequence at the C-terminus. Human ribosomal protein-SLV is reverse-transcribed from Human Reference Total RNA (Stratagene) using a primer set that contains a restriction enzyme recognition site on the 5 'side and a codon for SLV, a termination codon, and a restriction enzyme recognition site on the 3' side. A PCR fragment was prepared using the enzymatically prepared cDNA as a template, and inserted into EcoRI-XhoI or BamHI-XhoI of the expression vector pCMV-Tag-2B (Stratagene). The primers used for PCR are listed below.

Sa
Forward:5’-GGGAATTCACCATGTCCGGAGCCCTTGATG-3’(配列番号9)
Reverse:5’-CCGCTCGAGTCATTACACCAGAGACCAGTCAGTGGTTGCTC-3’ (配列番号10)
S4X
Forward:5’-GGGAATTCACCATGGCTCGTGGTCCCAAG-3’ (配列番号11)
Reverse:5’-CCGCTCGAGTCATCACACCAGAGACCCACTGCTCTGTTTGGCCG-3’ (配列番号12)
S12
Forward:5’-CGGGATCCACCATGGCCGAGGAAGGCATTG-3’ (配列番号13)
Reverse:5’-CCGCTCGAGTCATCACACCAGAGATTTCTTGCATTTGAAATACT-3’ (配列番号14)
S14
Forward:5’-GGGAATTCACCATGGCACCTCGAAAGGGG-3’ (配列番号15)
Reverse:5’-CCGCTCGAGTCATCACACCAGAGACAGACGGCGACCACGGCGAC-3’ (配列番号16)
S15
Forward:5’-GGGAATTCACCATGGCAGAAGTAGAGCAG-3’ (配列番号17)
Reverse:5’-CCGCTCGAGTCATTACACCAGAGACTTGAGAGGGATGAAGCGGG-3’ (配列番号18)
L5
Forward:5’-GGGAATTCACCATGGGGTTGTTAAAGTTG-3’ (配列番号19)
Reverse:5’-CCGCTCGAGTCATTACACCAGGCTCTCAGCAGCCCGCTCCT-3’ (配列番号20)
L9
Forward:5’-GGGAATTCACCATGAAGACTATTCTCAGC-3’ (配列番号21)
Reverse:5’-CCGCTCGAGTCATTACACCAGAGATTCATCAGCCTGCTGAACAG-3’ (配列番号22)
L13a
Forward:5’-GGGAATTCACCATGGCGGAGGTGCAGGTCC-3’ (配列番号23)
Reverse:5’-CCGCTCGAGTCATCACACCAGAGAGACCAGGAGTCCGTGGGTCT-3’ (配列番号24)
L17
Forward:5’-GGGAATTCACCATGGTTCGCTATTCACTTG-3’ (配列番号25)
Reverse:5’-CCGCTCGAGTCATAACACCAGAGACTCCCGTGCCATAAGTTTTT-3’ (配列番号26)
L18
Forward:5’-GGGAATTCACCATGGGAGTGGACATCCGCC-3’ (配列番号27)
Reverse:5’-CCGCTCGAGTCATTACACCAGAGAGTTTTTGTAGCCTCGGCTGG-3’ (配列番号28)
L28
Forward:5’-GGGAATTCACCATGTCTGCGCATCTGCAATG-3’ (配列番号29)
Reverse:5’-CCGCTCGAGTCATCACACCAGGGAGCTCTTGGTGGGGCGGG-3’ (配列番号30)
L32
Forward:5’-GGGAATTCACCATGGCCGCCCTCAGAC-3’ (配列番号31)
Reverse:5’-CCGCTCGAGTCACTACACCAGAGACTCATTTTCTTCACTGCGCA-3’ (配列番号32)
Sa
Forward: 5'-GGGAATTCACCATGTCCGGAGCCCTTGATG-3 '(SEQ ID NO: 9)
Reverse: 5'-CCGCTCGAGTCATTACACCAGAGACCAGTCAGTGGTTGCTC-3 '(SEQ ID NO: 10)
S4X
Forward: 5'-GGGAATTCACCATGGCTCGTGGTCCCAAG-3 '(SEQ ID NO: 11)
Reverse: 5'-CCGCTCGAGTCATCACACCAGAGACCCACTGCTCTGTTTGGCCG-3 '(SEQ ID NO: 12)
S12
Forward: 5'-CGGGATCCACCATGGCCGAGGAAGGCATTG-3 '(SEQ ID NO: 13)
Reverse: 5'-CCGCTCGAGTCATCACACCAGAGATTTCTTGCATTTGAAATACT-3 '(SEQ ID NO: 14)
S14
Forward: 5'-GGGAATTCACCATGGCACCTCGAAAGGGG-3 '(SEQ ID NO: 15)
Reverse: 5'-CCGCTCGAGTCATCACACCAGAGACAGACGGCGACCACGGCGAC-3 '(SEQ ID NO: 16)
S15
Forward: 5'-GGGAATTCACCATGGCAGAAGTAGAGCAG-3 '(SEQ ID NO: 17)
Reverse: 5'-CCGCTCGAGTCATTACACCAGAGACTTGAGAGGGATGAAGCGGG-3 '(SEQ ID NO: 18)
L5
Forward: 5'-GGGAATTCACCATGGGGTTGTTAAAGTTG-3 '(SEQ ID NO: 19)
Reverse: 5'-CCG CTCGAG TCATTACACCAGGCTCTCAGCAGCCCGCTCCT-3 '(SEQ ID NO : 20)
L9
Forward: 5'-GGGAATTCACCATGAAGACTATTCTCAGC-3 '(SEQ ID NO: 21)
Reverse: 5'-CCG CTCGAG TCATTACACCAGAGATTCATCAGCCTGCTGAACAG-3 '(SEQ ID NO : 22)
L13a
Forward: 5'-GG GAATTC ACCATGGCGGAGGTGCAGGTCC-3 '(SEQ ID NO: 23)
Reverse: 5'-CCG CTCGAG TCATCACACCAGAGAGACCAGGAGTCCGTGGGTCT-3 '(SEQ ID NO : 24)
L17
Forward: 5'-GG GAATTC ACCATGGTTCGCTATTCACTTG-3 '(SEQ ID NO: 25)
Reverse: 5'-CCGCTCGAGTCATAACACCAGAGACTCCCGTGCCATAAGTTTTT-3 '(SEQ ID NO: 26)
L18
Forward: 5'-GGGAATTCACCATGGGAGTGGACATCCGCC-3 '(SEQ ID NO: 27)
Reverse: 5'-CCGCTCGAGTCATTACACCAGAGAGTTTTTGTAGCCTCGGCTGG-3 '(SEQ ID NO: 28)
L28
Forward: 5'-GGGAATTCACCATGTCTGCGCATCTGCAATG-3 '(SEQ ID NO: 29)
Reverse: 5'-CCGCTCGAGTCATCACACCAGGGAGCTCTTGGTGGGGCGGG-3 '(SEQ ID NO: 30)
L32
Forward: 5'-GGGAATTCACCATGGCCGCCCTCAGAC-3 '(SEQ ID NO: 31)
Reverse: 5'-CCGCTCGAGTCACTACACCAGAGACTCATTTTCTTCACTGCGCA-3 '(SEQ ID NO: 32)

得られたヒトリボゾーム蛋白質-SLVの発現プラスミドはFuGENE HD(ロシュ社)を用いてヒト腎臓由来293T細胞にトランスフェクションし、回収した細胞をプロテアーゼインヒビターカクテル(ロシュ社)を含む150m NaCl, 20mM Tris-HCl pH7.4, 1mM EDTA, 1% Triton X-100 に懸濁・遠心分離により細胞溶解液を調製した。各ヒトリボゾーム蛋白質-SLVは、15%SDS-PAGEによる分画後、ウェスタンブロッティングし、ベクター由来のFLAGペプチドを認識する抗FLAG抗体(シグマ社,M2)、及び2次抗体として抗マウスIgG-HRP(バイオ・ラッド社)に浸漬後、ECLにて検出した。リボゾーム蛋白質の種類によって発現の差があるものの発現が検出された。   The resulting human ribosomal protein-SLV expression plasmid was transfected into human kidney-derived 293T cells using FuGENE HD (Roche), and the recovered cells were 150m NaCl, 20 mM Tris- containing protease inhibitor cocktail (Roche). A cell lysate was prepared by suspending and centrifuging in HCl pH7.4, 1 mM EDTA, 1% Triton X-100. Each human ribosomal protein-SLV was fractionated by 15% SDS-PAGE, Western blotted, anti-FLAG antibody (Sigma, M2) recognizing a vector-derived FLAG peptide, and anti-mouse IgG-HRP as a secondary antibody. After immersion in (Bio-Rad), detection was performed with ECL. Expression was detected although there was a difference in expression depending on the type of ribosomal protein.

(2)C末端にSLVを有するGFP蛋白質の産生系構築
GFP(Green Fluorescent Protein)の発現は、大腸菌にて発現するプラスミドpGLO(バイオ・ラッド社)を鋳型に以下のプライマーで増幅したGFPのC末端にSLVを付加したアミノ酸配列をコードするPCR断片をXhoI,EcoRIで処理し、pGLOのXhoI〜EcoRI断片と入れ替えた。
(2) Construction of GFP protein production system with SLV at C-terminus
The expression of GFP (Green Fluorescent Protein) was performed by using a plasmid pGLO (Bio-Rad) expressed in E. coli as a template and a PCR fragment encoding an amino acid sequence with SLV added to the C-terminus of GFP amplified with the following primers: , Treated with EcoRI and replaced with the XhoI-EcoRI fragment of pGLO.

Forward:5’-ACAAACTCGAGTACAACTATA-3’ (配列番号33)
Reverse:5’-CGAATTCATTACACCAGAGATTTGTAGAGCTCATCCAT-3’ (配列番号34)
Forward: 5'-ACAAACTCGAGTACAACTATA-3 '(SEQ ID NO: 33)
Reverse: 5'-CGAATTCATTACACCAGAGATTTGTAGAGCTCATCCAT-3 '(SEQ ID NO: 34)

GFP蛋白質は、pGLO(野生型GFPを発現)及び構築したプラスミド(GFP-SLV)を大腸菌BL21でアラビノース含有培地にて発現誘導させ、疎水クロマトグラフィー(バイオ・ラッド社Macro-Prep HIC担体)により簡易精製した。取得した粗蛋白質はGFP,GFP-SLVいずれも蛍光を発していた。   The GFP protein can be easily expressed by pGLO (expressing wild-type GFP) and the constructed plasmid (GFP-SLV) in Escherichia coli BL21 in an arabinose-containing medium and hydrophobic chromatography (Bio-Rad Macro-Prep HIC carrier). Purified. The obtained crude protein fluoresced both GFP and GFP-SLV.

プルダウンアッセイによるPDZドメインのFas分子の捕捉
C末端にSLVを有するFas分子を発現するJurkat細胞を細胞溶解バッファー(150mM NaCl, 20mM Tris-HCl pH8.0, 1mM EDTA, 1% Triton X-100, protease inhibitor cocktail tablet [ロシュ社])で懸濁後、遠心分離により上清を調製し、この細胞溶解液を入れたチューブに、実施例1にて調製したグルタチオンビーズ懸濁物を加え、チューブを4℃にて1晩回転混合した。遠心分離により回収したビーズを、細胞溶解バッファーにて懸濁後遠心分離することにより洗浄を繰返した後、残存したバッファーとビーズが入ったチューブを加熱し、溶液を10% SDS-PAGEにて分画後、ニトロセルロース膜(Hybond C super,アマシャムバイオサイエンス社)に転写した。フィルターをブロッキング(5% スキムミルク,若しくはBSAに浸漬)後、1次抗体(抗Fas抗体,sc-715, サンタクルズ社)に浸漬し、HRP標識した2次抗体(抗ウサギIgG, BD ファーミンジェン社)に浸漬後、ECLにて検出した。GST-HFAPDと共にGST-Stv-PDZにおいてもFas分子が確認され、PDZドメインにFas分子が捕捉されプルダウンされることが確認された。
Capture of Fas molecules in PDZ domain by pull-down assay
Suspend Jurkat cells expressing Fas molecules with SLV at the C-terminus in cell lysis buffer (150 mM NaCl, 20 mM Tris-HCl pH 8.0, 1 mM EDTA, 1% Triton X-100, protease inhibitor cocktail tablet [Roche]) After turbidity, the supernatant was prepared by centrifugation, the glutathione bead suspension prepared in Example 1 was added to the tube containing the cell lysate, and the tube was rotated and mixed at 4 ° C. overnight. The beads collected by centrifugation are suspended in the cell lysis buffer and centrifuged to repeat washing. Then, the tube containing the remaining buffer and beads is heated, and the solution is separated by 10% SDS-PAGE. After painting, it was transferred to a nitrocellulose membrane (Hybond C super, Amersham Biosciences). After blocking the filter (soaked in 5% skim milk or BSA), soaked in the primary antibody (anti-Fas antibody, sc-715, Santa Cruz) and secondary antibody labeled with HRP (anti-rabbit IgG, BD Farmingen) ) And then detected by ECL. Fas molecules were also confirmed in GST-HFTVD and GST-Stv-PDZ, and it was confirmed that Fas molecules were captured and pulled down in the PDZ domain.

プルダウンアッセイによるPDZドメインのリボゾーム蛋白質-SLVの捕捉
任意の蛋白質に対しSLVを付加させ、蛋白質-SLVがPDZに捕捉されるかどうかを確かめるため、リボゾーム蛋白質を例として、リボゾーム蛋白質のcDNAにPCRでC末端部にSLVをコードする配列を有するプライマーで増幅させることによりSLVを付加し、PCR産物を発現ベクターに組込み、構築したプラスミドで培養細胞に形質転換にて発現させ粗蛋白質として調製し、粗蛋白質中の各リボゾーム蛋白質-SLVがPDZによる捕捉されるかを検討した。なお、SLVが付加された各リボゾーム蛋白質の培養細胞内での発現は、実施例2(1)に示したように、予めウェスタンブロッティングにて確認した。発現が確認された各細胞の溶解液にGST-Stv-PDZビーズ若しくはGST-PDZ (HFAPD)ビーズ を添加しプルダウンさせ、ウェスタンブロッティングし、フィルター上のリボゾーム蛋白質-SLVを抗FLAG抗体によって検出した。その結果、各種リボゾーム蛋白質-SLVとPDZドメインとの結合が確認された。
Capture of ribosomal protein-SLV of PDZ domain by pull-down assay To add SLV to any protein and check whether protein-SLV is captured by PDZ, ribosomal protein is used as an example by PCR to ribosomal protein cDNA. SLV was added by amplifying with a primer having a sequence encoding SLV at the C-terminal, the PCR product was incorporated into an expression vector, expressed in cultured cells by transformation with the constructed plasmid, prepared as a crude protein, We investigated whether each ribosomal protein-SLV in the protein was captured by PDZ. The expression of each ribosomal protein to which SLV was added in cultured cells was confirmed in advance by Western blotting as shown in Example 2 (1). GST-Stv-PDZ beads or GST-PDZ (HFAPD) beads were added to the lysate of each cell whose expression was confirmed, pulled down, and Western blotted, and ribosomal protein-SLV on the filter was detected with an anti-FLAG antibody. As a result, binding between various ribosomal proteins-SLV and PDZ domain was confirmed.

マイクロプレート上に固定したPDZドメインによる各種蛋白質-SLVの捕捉能試験
実施例1にて調製したGST融合蛋白質が結合したグルタチオンビーズに、50mM Tris-HCl pH8.0、10m 還元型グルタチオンを加え溶出・回収した溶液をPBS-Tにて透析し、各GST融合蛋白質を調製後、96穴マイクロプレートに1ウェル当たり1 ug/100uL添加し4℃一晩インキュベートし、GST融合蛋白質を固相化した。溶液を除去し、PBS-Tで洗浄,ブロッキング後、C末端にSLVを有する任意の蛋白質を添加し固定した(室温にて2時間)。検出は捕捉した抗原を認識する1次抗体を結合・洗浄後、HRP標識した2次抗体を結合し洗浄後、ABTS Peroxidase Substrate(KPL社)にて発色させ、0.1% SDSにて反応を停止後、プレートリーダー(infinite M200,テカン社)にて405nmの吸収を測定した。なお、GFPの検出には、抗GFP抗体-HRP(Miltenyi Biotec社)を使用し、2次抗体は使用しなかった。
Capability test of various protein-SLV using PDZ domain immobilized on microplate Glutathione beads bound with GST fusion protein prepared in Example 1 were eluted with 50mM Tris-HCl pH8.0, 10m reduced glutathione. The collected solution was dialyzed against PBS-T to prepare each GST fusion protein, and then 1 ug / 100 uL per well was added to a 96-well microplate and incubated overnight at 4 ° C. to solidify the GST fusion protein. After removing the solution, washing with PBS-T and blocking, an arbitrary protein having SLV at the C-terminal was added and fixed (at room temperature for 2 hours). For detection, after binding and washing the primary antibody that recognizes the captured antigen, binding and washing the HRP-labeled secondary antibody, coloring with ABTS Peroxidase Substrate (KPL), and stopping the reaction with 0.1% SDS Then, absorption at 405 nm was measured with a plate reader (infinite M200, Tecan Co.). For detection of GFP, anti-GFP antibody-HRP (Miltenyi Biotec) was used, and no secondary antibody was used.

(1)プレートに固定したPDZドメインによる細胞溶解液中のリボゾーム蛋白質-SLVの捕捉能
GST-Stv-PDZを発現させた大腸菌BL21から調製した細胞溶解液をグルタチオンビーズに結合させ、溶出・透析したGST-Stv-PDZを96穴マイクロプレートに固定し、段階希釈したリボゾーム蛋白質-SLVを発現する293T溶解液を添加した。捕捉されたリボゾーム蛋白質を抗FLAG抗体で検出した。図8に示すように、発現量が高く、プルダウンされる量が多く認められるリボゾーム蛋白質Sa-SLVにおいてプレートに捕捉されることを確認した。また、同様に調製したGST-HFAPΔを固相化したプレートでもS14, S15, L9-SLVがPDZ固相化プレートに捕捉されることを確認した(図9)。
(1) Capability of capturing ribosomal protein-SLV in cell lysate by PDZ domain immobilized on plate
Cell lysate prepared from E. coli BL21 expressing GST-Stv-PDZ was bound to glutathione beads, and eluted and dialyzed GST-Stv-PDZ was fixed to a 96-well microplate, and serially diluted ribosomal protein-SLV was added. The expressing 293T lysate was added. The captured ribosomal protein was detected with anti-FLAG antibody. As shown in FIG. 8, it was confirmed that the expression level was high and the ribosomal protein Sa-SLV in which a large amount of pull-down was observed was captured on the plate. In addition, it was confirmed that S14, S15, and L9-SLV were captured on the PDZ-immobilized plate even in the plate prepared by immobilizing GST-HFAPΔ prepared in the same manner (FIG. 9).

・ プレートに固定したPDZドメインによるGFP-SLVの捕捉能のSLV特異性
GST-Stv-PDZを発現させた大腸菌BL21から調製した細胞溶解液をグルタチオンビーズに結合させ、溶出したGST-Stv-PDZを96穴マイクロプレートに固定し、精製したGFP及びGFP-SLVを段階希釈して加え、捕捉されたGFPを抗GFP抗体で検出した。図10に示すように、GST固相化プレートにおいて100ugの蛋白量添加で若干非特異的な結合が認められたものの、GST-Stv-PDZプレートではGFPは殆ど結合せず、GFP-SLVにおいて特異的に結合することが確認された。
・ SLV specificity of capture ability of GFP-SLV by PDZ domain immobilized on plate
Cell lysate prepared from E. coli BL21 expressing GST-Stv-PDZ was bound to glutathione beads, the eluted GST-Stv-PDZ was fixed to a 96-well microplate, and purified GFP and GFP-SLV were serially diluted. In addition, the captured GFP was detected with an anti-GFP antibody. As shown in FIG. 10, although non-specific binding was observed with the addition of 100 ug of protein in the GST-immobilized plate, almost no GFP bound to the GST-Stv-PDZ plate, but specific in GFP-SLV. Binding was confirmed.

GST-Stv-PDZのビオチンオリゴヌクレオチドを介した固定
ポリスチレンマイクロプレートの各ウェルに2本鎖DNA溶液(リボゾーム蛋白質S8, S12, S30をコードするDNA各50ngにssDNAを450ngを混合した溶液,95℃5分加熱後急冷)50uLと50uLの固定化バッファー(1.5N NaCl, 0.3M Tris-HCl pH7.5, 0.3M MgCl2)を加え、37℃にて1晩インキュベートした。溶液を除去後、37℃にて30分風乾し、UV固定(UV Stratalinker, Stratagene社)後、各ウェルを0.1M NaCl, 0.1M Tris-HCl pH9.3, 2mM MgCl2, 0.1% Tween20にて3回洗浄した。
各ウェルにプレハイブリダイズ溶液(6x SSPE, 0.05% Tween, 20mM EDTA, 5x Denhaltz, 100ng /uL ssDNA, 0.05% SDS)100uLを加え、45℃30分保持後5% BSAに室温にて1時間浸漬した。GST-Stv-PDZ 50ug(10nmole)にS12の配列を有する5’末端にビオチンを標識したオリゴヌクレオチド:
5’-TTTTTTTACGTGGAATTCGCGAAGCTGCCAAAGCCTTAGACA-3’ (配列番号35)
2 nmole(100 uM溶液を20uL)を混合し室温にて1時間放置後、続いてGFP-SLVを50ug添加し室温にて1時間放置後、ハイブリダイズ溶液(6x SSC, 0.05% Tween, 20mM EDTA, 脱イオン化フォルムアミド, 100ng/uL ssDNA, 0.05% SDS)に添加し300uLとし、各ウェルに100uLずつ分注した。45℃で3時間インキュベーション後、同温の6x SSPE, 0.05% Tweenにて洗浄後、PBSTにて洗浄し、抗GFP抗体-HRPを結合し呈色反応の後検出した。図11に示すように、S12のウェルで高い結合性を示すことから、S12の配列を有するビオチン化オリゴを介したGFP-SLVの捕捉が示唆された。
GST-Stv-PDZ biotin oligonucleotide-mediated immobilized polystyrene microplate with each well containing double-stranded DNA solution (50 ng of DNA encoding ribosomal proteins S8, S12, S30, 450 ng of ssDNA, 95 ° C 50 uL and 50 uL of immobilization buffer (1.5 N NaCl, 0.3 M Tris-HCl pH 7.5, 0.3 M MgCl 2 ) were added and incubated at 37 ° C. overnight. After removal of the solution, air-dried for 30 minutes at 37 ° C., UV fixing (UV Stratalinker, Stratagene Inc.) after, 0.1 M NaCl to each well, 0.1M Tris-HCl pH9.3, 2mM MgCl 2, at 0.1% Tween20 Washed 3 times.
Add 100uL of prehybridization solution (6x SSPE, 0.05% Tween, 20mM EDTA, 5x Denhaltz, 100ng / uL ssDNA, 0.05% SDS) to each well, hold at 45 ° C for 30 minutes, and then soak in 5% BSA for 1 hour at room temperature did. GST-Stv-PDZ Oligonucleotide labeled with biotin at the 5 ′ end having S12 sequence in 50 ug (10 nmole):
5'-TTTTTTTACGTGGAATTCGCGAAGCTGCCAAAGCCTTAGACA-3 '(SEQ ID NO: 35)
2 nmole (20 uL of 100 uM solution) was mixed and allowed to stand at room temperature for 1 hour. Subsequently, 50 ug of GFP-SLV was added and allowed to stand at room temperature for 1 hour. , Deionized formamide, 100 ng / uL ssDNA, 0.05% SDS) to 300 uL, and 100 uL was dispensed into each well. After incubation at 45 ° C. for 3 hours, the plate was washed with 6 × SSPE, 0.05% Tween at the same temperature, and then washed with PBST, and anti-GFP antibody-HRP was bound and detected after the color reaction. As shown in FIG. 11, the high binding property in the well of S12 suggested that GFP-SLV was captured via a biotinylated oligo having the sequence of S12.

すなわち、本発明は、次の(1)〜()の蛋白質チップ、その製造方法及びキット
を提供するものである。
(1) 基板;
GSTとアビジンの融合蛋白質からなるアフィニティタグが連結されたPDZドメインを有する蛋白質;及び、
C末端にS/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列を有する他の蛋白質;
を含み、
当該アフィニティタグを介して当該PDZドメインを有する蛋白質が当該基板に結合し、
当該コンセンサス配列を介して当該他の蛋白質が当該PDZドメインに結合した蛋白質チップ。
(2) 前記基板が、オリゴヌクレオチドが表面に固定化された基板であり、
前記アフィニティタグに、当該オリゴヌクレオチドに相補的な配列を有するオリゴヌクレオチドが結合しており、
当該オリゴヌクレオチド及びこれに相補的な配列を有するオリゴヌクレオチドをハイブリダイズさせたものである、(1)に記載の蛋白質チップ。
(3) 前記PDZドメインが、ヒトのFAP1蛋白質のPDZドメインである、(1)又は(2)に記載の蛋白質チップ。
(4) 前記コンセンサス配列が、SLVからなる配列である、(1)〜()のいずれかに記載の蛋白質チップ。
(5) 蛋白質チップの製造方法であって、以下の工程を含む製造方法:
(A)GSTとアビジンの融合蛋白質からなるアフィニティタグが連結されたPDZドメインを有する蛋白質を、細胞内で発現させ又は酵素的に合成する工程;
(B)C末端にS/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列を有する他の蛋白質を、細胞内で発現させ又は酵素的に合成する工程;
(C)上記(A)の工程で得られたPDZドメインを有する蛋白質を、アフィニティタグを指標にして精製する工程;
(D)上記(C)の工程で精製されたPDZドメインを有する蛋白質を、基板に固定する工程;
(E)上記(D)の工程でPDZドメインを有する蛋白質が固定された基板に、上記(B)の工程で得られた他の蛋白質を加えて、前記PDZドメインを有する蛋白質と前記他の蛋白質を結合させる工程。
(6) 蛋白質チップの製造方法であって、以下の工程を含む製造方法。
(A)GSTとアビジンの融合蛋白質からなるアフィニティタグが連結されたPDZドメインを有する蛋白質を、細胞内で発現させ又は酵素的に合成する工程;
(B)C末端にS/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列を有する他の蛋白質を、細胞内で発現させ又は酵素的に合成する工程;
(C)上記(A)の工程で得られたPDZドメインを有する蛋白質を、アフィニティタグを指標にして精製する工程;
(D)基板にオリゴヌクレオチドを固定する工程;
(E)上記(C)の工程で精製されたPDZドメインを有する蛋白質に、当該PDZドメインを介して前記(B)の工程で得られた他の蛋白質を結合させ、さらに、前記アフィニティタグを介して前記オリゴヌクレオチドに相補的な配列を有するオリゴヌクレオチドを結合させて、蛋白オリゴヌクレオチド複合体を作製する工程;
(F)上記(D)の工程により得られた基板に、上記(E)の工程により得られた蛋白オリゴヌクレオチド複合体を加えて、基板上のオリゴヌクレオチド及び複合体のヌクレオチドをハイブリダイズさせる工程
(7) (6)に記載の蛋白質チップの製造方法であって、
前記(B)の工程において、前記他の蛋白質が、複数種の他の蛋白質であり、
前記(D)の工程において、前記オリゴヌクレオチドが、配列の異なる複数種のオリゴヌクレオチドであり、
前記(E)の工程において、前記PDZドメインに結合させる他の蛋白質の種類に応じて、アフィニティタグを介して結合させるヌクレオチドの種類を異ならせることを特徴とする、蛋白質チップの製造方法。
(8) オリゴヌクレオチドが固定された基板、及び、当該オリゴヌクレオチドに相補的な配列を有するオリゴヌクレオチドが、GSTとアビジンの融合蛋白質からなるアフィニティタグを介して結合したPDZドメインを有する蛋白質を含むキット。

That is, the present invention provides the following protein chips (1) to ( 8 ), a production method thereof and a kit.
(1) Substrate;
A protein having a PDZ domain linked with an affinity tag comprising a fusion protein of GST and avidin ; and
Other proteins having a consensus sequence consisting of S / TXV / L / I at the C-terminus;
Including
A protein having the PDZ domain binds to the substrate via the affinity tag;
A protein chip in which the other protein is bound to the PDZ domain via the consensus sequence.
(2) The substrate is a substrate having oligonucleotides immobilized on its surface,
An oligonucleotide having a sequence complementary to the oligonucleotide is bound to the affinity tag,
The protein chip according to (1), wherein the oligonucleotide and an oligonucleotide having a sequence complementary thereto are hybridized.
(3) The protein chip according to (1) or (2), wherein the PDZ domain is a PDZ domain of a human FAP1 protein.
(4) The protein chip according to any one of (1) to ( 3 ), wherein the consensus sequence is a sequence consisting of SLV.
(5) A method for producing a protein chip, which comprises the following steps:
(A) a step of expressing or enzymatically synthesizing a protein having a PDZ domain to which an affinity tag composed of a fusion protein of GST and avidin is linked;
(B) a step of expressing or enzymatically synthesizing another protein having a consensus sequence consisting of S / TXV / L / I at the C-terminus;
(C) a step of purifying the protein having the PDZ domain obtained in the step (A) using an affinity tag as an index;
(D) a step of immobilizing the protein having the PDZ domain purified in the step (C) on a substrate;
(E) Adding the other protein obtained in the step (B) to the substrate on which the protein having the PDZ domain is immobilized in the step (D), and the protein having the PDZ domain and the other protein The process of combining.
(6) A method for producing a protein chip, comprising the following steps.
(A) a step of expressing or enzymatically synthesizing a protein having a PDZ domain to which an affinity tag composed of a fusion protein of GST and avidin is linked;
(B) a step of expressing or enzymatically synthesizing another protein having a consensus sequence consisting of S / TXV / L / I at the C-terminus;
(C) a step of purifying the protein having the PDZ domain obtained in the step (A) using an affinity tag as an index;
(D) immobilizing oligonucleotides on the substrate;
(E) The protein having the PDZ domain purified in the step (C) is bound to the other protein obtained in the step (B) via the PDZ domain, and further, the protein is passed through the affinity tag. A step of binding an oligonucleotide having a sequence complementary to the oligonucleotide to produce a protein oligonucleotide complex;
(F) A step of adding the protein oligonucleotide complex obtained by the step (E) to the substrate obtained by the step (D) and hybridizing the oligonucleotide on the substrate and the nucleotide of the complex. .
(7) The method for producing a protein chip according to (6) ,
In the step (B), the other protein is a plurality of other proteins,
In the step (D), the oligonucleotide is a plurality of types of oligonucleotides having different sequences,
In the step (E), the type of nucleotide to be bound via an affinity tag is varied depending on the type of other protein to be bound to the PDZ domain.
(8) A kit comprising a substrate having an oligonucleotide immobilized thereon and a protein having a PDZ domain in which an oligonucleotide having a sequence complementary to the oligonucleotide is bound via an affinity tag comprising a fusion protein of GST and avidin .

Claims (14)

基板;
アフィニティタグが連結されたPDZドメインを有する蛋白質;及び、
C末端にS/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列を有する他の蛋白質;
を含み、
当該コンセンサス配列を介して当該他の蛋白質が当該PDZドメインに結合した蛋白質チップ。
substrate;
A protein having a PDZ domain linked to an affinity tag; and
Other proteins having a consensus sequence consisting of S / TXV / L / I at the C-terminus;
Including
A protein chip in which the other protein is bound to the PDZ domain via the consensus sequence.
前記基板が、オリゴヌクレオチドが表面に固定化された基板であり、
前記アフィニティタグに、当該オリゴヌクレオチドに相補的な配列を有するオリゴヌクレオチドが結合しており、
当該オリゴヌクレオチド及びこれに相補的な配列を有するオリゴヌクレオチドをハイブリダイズさせたものである、請求項1に記載の蛋白質チップ。
The substrate is a substrate having oligonucleotides immobilized on its surface;
An oligonucleotide having a sequence complementary to the oligonucleotide is bound to the affinity tag,
The protein chip according to claim 1, wherein the oligonucleotide and an oligonucleotide having a sequence complementary thereto are hybridized.
前記アフィニティタグが、GSTとアビジンの融合蛋白質からなるアフィニティタグである、請求項1又は2に記載の蛋白質チップ。   The protein chip according to claim 1 or 2, wherein the affinity tag is an affinity tag comprising a fusion protein of GST and avidin. 前記PDZドメインが、ヒトのFAP1蛋白質のPDZドメインである、請求項1〜3のいずれかに記載の蛋白質チップ。   The protein chip according to any one of claims 1 to 3, wherein the PDZ domain is a PDZ domain of a human FAP1 protein. 前記コンセンサス配列が、SLVからなる配列である、請求項1〜4のいずれかに記載の蛋白質チップ。   The protein chip according to any one of claims 1 to 4, wherein the consensus sequence is a sequence consisting of SLV. 蛋白質チップの製造方法であって、以下の工程を含む製造方法:
(A)アフィニティタグが連結されたPDZドメインを有する蛋白質を、細胞内で発現させ又は酵素的に合成する工程;
(B)C末端にS/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列を有する他の蛋白質を、細胞内で発現させ又は酵素的に合成する工程;
(C)上記(A)の工程で得られたPDZドメインを有する蛋白質を、アフィニティタグを指標にして精製する工程;
(D)上記(C)の工程で精製されたPDZドメインを有する蛋白質を、基板に固定する工程;
(E)上記(D)の工程でPDZドメインを有する蛋白質が固定された基板に、上記(B)の工程で得られた他の蛋白質を加えて、前記PDZドメインを有する蛋白質と前記他の蛋白質を結合させる工程。
A method for producing a protein chip comprising the following steps:
(A) a step of expressing or enzymatically synthesizing a protein having a PDZ domain to which an affinity tag is linked;
(B) a step of expressing or enzymatically synthesizing another protein having a consensus sequence consisting of S / TXV / L / I at the C-terminus;
(C) a step of purifying the protein having the PDZ domain obtained in the step (A) using an affinity tag as an index;
(D) a step of immobilizing the protein having the PDZ domain purified in the step (C) on a substrate;
(E) Adding the other protein obtained in the step (B) to the substrate on which the protein having the PDZ domain is immobilized in the step (D), and the protein having the PDZ domain and the other protein The process of combining.
蛋白質チップの製造方法であって、以下の工程を含む製造方法。
(A)アフィニティタグが連結されたPDZドメインを有する蛋白質を、細胞内で発現させ又は酵素的に合成する工程;
(B)C末端にS/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列を有する他の蛋白質を、細胞内で発現させ又は酵素的に合成する工程;
(C)上記(A)の工程で得られたPDZドメインを有する蛋白質を、アフィニティタグを指標にして精製する工程;
(D)基板にオリゴヌクレオチドを固定する工程;
(E)上記(C)の工程で精製されたPDZドメインを有する蛋白質に、当該PDZドメインを介して前記(B)の工程で得られた他の蛋白質を結合させ、さらに、前記アフィニティタグを介して前記オリゴヌクレオチドに相補的な配列を有するオリゴヌクレオチドを結合させて、蛋白オリゴヌクレオチド複合体を作製する工程;
(F)上記(D)の工程により得られた基板に、上記(E)の工程により得られた蛋白オリゴヌクレオチド複合体を加えて、基板上のオリゴヌクレオチド及び複合体のヌクレオチドをハイブリダイズさせる工程;
A method for producing a protein chip, comprising the following steps.
(A) a step of expressing or enzymatically synthesizing a protein having a PDZ domain to which an affinity tag is linked;
(B) a step of expressing or enzymatically synthesizing another protein having a consensus sequence consisting of S / TXV / L / I at the C-terminus;
(C) a step of purifying the protein having the PDZ domain obtained in the step (A) using an affinity tag as an index;
(D) immobilizing oligonucleotides on the substrate;
(E) The protein having the PDZ domain purified in the step (C) is bound to the other protein obtained in the step (B) via the PDZ domain, and further, the protein is passed through the affinity tag. A step of binding an oligonucleotide having a sequence complementary to the oligonucleotide to produce a protein oligonucleotide complex;
(F) A step of adding the protein oligonucleotide complex obtained by the step (E) to the substrate obtained by the step (D) and hybridizing the oligonucleotide on the substrate and the nucleotide of the complex. ;
請求項7に記載の蛋白質チップの製造方法であって、
前記(B)の工程において、前記他の蛋白質が、複数種の他の蛋白質であり、
前記(D)の工程において、前記オリゴヌクレオチドが、配列の異なる複数種のオリゴヌクレオチドであり、
前記(E)の工程において、前記PDZドメインに結合させる他の蛋白質の種類に応じて、前記アフィニティタグを介して結合させるヌクレオチドの種類を異ならせることを特徴とする、蛋白質チップの製造方法。
A method for producing a protein chip according to claim 7,
In the step (B), the other protein is a plurality of other proteins,
In the step (D), the oligonucleotide is a plurality of types of oligonucleotides having different sequences,
The method for producing a protein chip, wherein in the step (E), the type of nucleotide to be bound through the affinity tag is varied depending on the type of other protein to be bound to the PDZ domain.
オリゴヌクレオチドが固定された基板、及び、当該オリゴヌクレオチドに相補的な配列を有するオリゴヌクレオチドが結合したPDZドメインを有する蛋白質を含むキット。   A kit comprising a substrate on which an oligonucleotide is immobilized, and a protein having a PDZ domain to which an oligonucleotide having a sequence complementary to the oligonucleotide is bound. PDZドメイン蛋白質を基板上に結合させ、当該蛋白質に結合する蛋白質のC末端にS/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列を有する任意の蛋白質を結合可能とし、当該任意の蛋白質が基板上に配置することによる当該蛋白質の立体構造の変化を抑制すること、又は当該蛋白質の配向を揃えることを特徴とする、基板上にPDZドメイン蛋白質を結合させた蛋白質チップ。   A PDZ domain protein is bound on a substrate, and an arbitrary protein having a consensus sequence consisting of S / TXV / L / I can be bound to the C-terminal of the protein that binds to the protein. A protein chip in which a PDZ domain protein is bound on a substrate, which suppresses a change in the three-dimensional structure of the protein due to the arrangement on the substrate or aligns the orientation of the protein. PDZドメイン蛋白質を基板上に結合させ、重鎖不変領域C末端にS/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列が付加された任意の抗体を、当該PDZドメイン蛋白質に結合させ、当該抗体に任意の蛋白質を結合可能とし、当該抗体の蛋白質結合部位が当該基板に接触することを抑制することにより、当該抗体と任意の蛋白質との結合能力を向上させたことを特徴とする、重鎖不変領域C末端にS/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列が付加された任意の抗体がPDZドメイン蛋白質に結合させ、当該複合体を基板上に結合させた蛋白質チップ。   A PDZ domain protein is bound on a substrate, and an arbitrary antibody having a consensus sequence consisting of S / TX-V / L / I added to the heavy chain constant region C-terminus is bound to the PDZ domain protein. An antibody capable of binding an arbitrary protein and binding ability of the antibody to an arbitrary protein is improved by inhibiting the protein binding site of the antibody from contacting the substrate. A protein chip in which an arbitrary antibody to which a consensus sequence consisting of S / TXV / L / I is added to the C-terminus of the chain constant region is bound to a PDZ domain protein, and the complex is bound to a substrate. 蛋白質のC末端にS/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列を有する任意の蛋白質に対して、任意のオリゴヌクレオチドを連結したPDZドメイン蛋白質を結合させ、当該オリゴヌクレオチドに相補的なヌクレオチドを配置させたマイクロアレイであって、任意の蛋白質−PDZドメイン蛋白質−オリゴヌクレオチドを配置させる蛋白質チップ。   A PDZ domain protein linked to any oligonucleotide is bound to any protein having a consensus sequence consisting of S / TXV / L / I at the C-terminus of the protein, and complementary to the oligonucleotide. A protein array on which nucleotides are arranged and an arbitrary protein-PDZ domain protein-oligonucleotide is arranged. PDZドメイン蛋白質にアビジン標識若しくはビオチン標識をし、オリゴヌクレオチドにビオチン標識若しくはアビジン標識を結合させることにより、アビジン標識及びビオチン標識が結合することを利用した前記PDZドメイン蛋白質と前記オリゴヌクレオチドとを結合させることを特徴とする請求項12に記載の蛋白質チップ。   By binding the PDZ domain protein with an avidin label or biotin label, and binding the biotin label or avidin label to the oligonucleotide, the PDZ domain protein utilizing the binding of the avidin label and biotin label is bound to the oligonucleotide. The protein chip according to claim 12. 前記S/T−X−V/L/Iからなるコンセンサス配列が、SLVからなる配列であることを特徴とする、請求項10乃至13のいずれかに記載の蛋白質チップ。   The protein chip according to any one of claims 10 to 13, wherein the consensus sequence composed of S / TXV / L / I is a sequence composed of SLV.
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