WO2021010481A1 - 接着タンパク質 - Google Patents

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WO2021010481A1
WO2021010481A1 PCT/JP2020/027921 JP2020027921W WO2021010481A1 WO 2021010481 A1 WO2021010481 A1 WO 2021010481A1 JP 2020027921 W JP2020027921 W JP 2020027921W WO 2021010481 A1 WO2021010481 A1 WO 2021010481A1
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amino acid
acid sequence
nhead
seq
polypeptide
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PCT/JP2020/027921
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克敏 堀
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国立大学法人東海国立大学機構
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
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    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/195Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from bacteria
    • C07K14/21Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from bacteria from Pseudomonadaceae (F)
    • C07K14/212Moraxellaceae, e.g. Acinetobacter, Moraxella, Oligella, Psychrobacter
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
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    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/195Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from bacteria
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N11/00Carrier-bound or immobilised enzymes; Carrier-bound or immobilised microbial cells; Preparation thereof
    • C12N11/02Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K2319/00Fusion polypeptide

Definitions

  • the present disclosure relates to adhesive polypeptides that do not have self-aggregation and their uses.
  • Acinetobacter sp. which was previously isolated by the present inventor from a biofilter.
  • Tol5 Acinetobacter bacterium Tol5 strain
  • Tol5 strain is highly cell self-aggregating and is non-pathogenic, showing high adhesiveness to various material surfaces from various hydrophobic plastic carriers to hydrophilic glass and metal surfaces. It is a gram-negative bacterium.
  • TAA trimer autotransporter adhesin
  • Proteins belonging to the TAA family form homotrimers and have a common basic structure of a signal peptide-head-neck-stalk-membrane anchor from the amino terminus to the carboxy terminus (Non-Patent Document 2).
  • the membrane anchor domain also called the translocator domain, forms a beta barrel on the outer membrane and transports the passenger domain consisting of head-neck-stalk after the signal peptide is cleaved by the periplasm to the outside of the cell and presents it on the cell surface as a fiber. It has a function to make it.
  • the head side of the passenger domain is the tip of the fiber, which is the amino-terminal side of the mature protein.
  • the number of amino acid residues in the constituent monomeric polypeptide chain ranges from as small as about 300 to as large as more than 3000, and the amino acid sequence, especially the types of domains and motifs that make up the passenger domain, are different. It is diverse.
  • the monomeric polypeptide chain constituting AtaA found by the present inventor consists of 3630 amino acids (length including a signal peptide) and is the largest among TAA. It has a unique primary structure in which a plurality of long repeating sequences are arranged in a mosaic pattern on a long stalk. This repeating sequence is formed by repeating and mixing various types of domains. The head is also one of the domains, and there is another one near the membrane anchor in the middle of the stalk other than the tip of the fiber.
  • AtaA is extremely useful for immobilization of microorganisms and is expected to be applied to various bioprocesses (see, for example, Patent Documents 1 and 2). Further, in the previous patent application (Patent Document 3), the present inventor reported that various functional peptides and proteins can be introduced into AtaA and presented on the surface of microorganisms.
  • AtaA and the gene encoding it were referred to as AadA and aadA gene, respectively.
  • the present inventors have found that the AtaA protein can exhibit adhesiveness and self-aggregation even when only the passenger domain is separated from the cell surface and purified. Furthermore, we found that the same domain is responsible for adhesiveness and self-aggregation. Despite this, it is expected that by deleting a domain different from the domain responsible for self-aggregation from the AtaA passenger domain separated from the cells, an AtaA fragment lacking self-aggregation while maintaining adhesiveness can be obtained. I found a new fact.
  • the present disclosure also relates to applications of the adhesive polypeptides of the present disclosure, such as immobilization and / or adhesion methods of functionalizing entities.
  • the improved AtaA in the present disclosure was found in the case of a protein obtained by separating and purifying AtaA, not in the state of growing from cells.
  • one feature may be the absence of a C-terminal membrane binding site for this purpose.
  • the fact that the signal peptide does not exist as an adhesive protein may be one non-restrictive representative feature.
  • the present disclosure provides: (1) A polypeptide containing a fragment of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or a modified sequence thereof, which does not have self-aggregation and has adhesiveness. (2) A sequence containing a sequence corresponding to amino acids 22 to 50 and 161 to 175 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or a modified sequence thereof, and a sequence corresponding to amino acids 2847 to 3093 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1.
  • the polypeptide according to any of the above items, which comprises substitutions, additions, deletions or combinations thereof of one or more amino acids in the range of.
  • the range of the sequence corresponding to the amino acid positions 2847 to 3093 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is the range corresponding to the amino acid positions 2855 to 3093 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1.
  • the polypeptide according to. (4) The polypeptide according to any one of the above items, which deletes all of the sequences corresponding to amino acids 2855 to 3093 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1.
  • the sequence corresponding to the amino acid positions 2855 to 3093 of SEQ ID NO: 1 contains at least one amino acid substitution, addition, deletion or a combination thereof.
  • a polypeptide comprising a sequence having a sequence corresponding to amino acids 22 to 50 and 161 to 175 of SEQ ID NO: 1 or a modified sequence thereof;
  • B In the sequence corresponding to amino acids 1 to 3093 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, or a modified sequence thereof or a fragment thereof.
  • the sequence corresponding to amino acids 2855-3093 contains at least one amino acid substitution, addition, deletion or a combination thereof.
  • E A sequence corresponding to amino acids 1-2854 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, a modified sequence thereof, or a fragment thereof.
  • F A sequence corresponding to amino acids 1 to 268 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, a modified sequence thereof, or a fragment thereof.
  • (5A) (a) An amino acid sequence corresponding to amino acid positions 1 to 2854 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, a modified sequence thereof, or a fragment thereof. A polypeptide having a sequence corresponding to amino acids 22 to 50 and 161 to 175 or a modified sequence thereof, or (b) an amino acid sequence corresponding to amino acids 1 to 2846 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or a modified sequence thereof.
  • polypeptide according to any one of the above items which is a polypeptide containing an amino acid sequence corresponding to a position or a modified sequence thereof or a fragment thereof.
  • polypeptide according to any one of the above items which is an amino acid sequence corresponding to amino acid positions 1 to 2854 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, a modified sequence thereof, or a fragment thereof.
  • polypeptide according to any one of the above items which is an amino acid sequence corresponding to amino acid positions 1 to 2846 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, a modified sequence thereof, or a fragment thereof.
  • polypeptide according to any one of the above items which is an amino acid sequence corresponding to amino acid positions 1 to 268 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, a modified sequence thereof, or a fragment thereof.
  • polypeptide according to any one of the above items which is an amino acid sequence corresponding to amino acid positions 1 to 257 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, a modified sequence thereof, or a fragment thereof.
  • (6) The polypeptide according to any one of the above items, which comprises the amino acid sequence corresponding to the amino acid positions 1 to 2854 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1.
  • the polypeptide according to any one of the above items which comprises the amino acid sequence corresponding to the amino acid positions 1 to 2846 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1.
  • the polypeptide according to any one of the above items which comprises the amino acid sequence corresponding to the amino acid positions 1 to 268 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1.
  • the polypeptide according to any one of the above items which comprises the amino acid sequence corresponding to the amino acid positions 1 to 257 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1.
  • (11) The polypeptide according to any one of the above items, which is derived from Acinetobacter.
  • the Acinetobacter bacterium is a member of Acinetobacter sp.
  • the polypeptide according to any of the above items which is a Tol5 strain.
  • the polypeptide according to any one of the above items further comprising an amino acid sequence different from SEQ ID NO: 1.
  • the polypeptide according to any one of the above items wherein the different amino acid sequence is fused with the fragment.
  • composition according to any one of the above items, for adhering the first object to the second object in a single layer (18) The composition according to any one of the above items, wherein the first object and the second object are the same. (19) The composition according to any one of the above items, wherein the first object and the second object are different. (20) The composition according to any one of the above items, wherein at least one of the first object or the second object is a functionalizing entity. (21) The composition according to any one of the above items, wherein the functionalizing entity is a peptide and / or protein. (22) The composition according to any one of the above items, wherein the functionalizing entity is streptavidin, neutral avidin or a variant thereof.
  • composition according to any one of the above items, wherein the functionalizing entity is a cell.
  • the second object is a support.
  • the composition according to any one of the above items, wherein the support is a liposome.
  • a composition, wherein the first object is a peptide containing the different amino acid sequence or the functionalizing entity.
  • the first subject comprising the action of the polypeptide according to any of the above items or the complex according to any of the above items on the first and / or second subject.
  • a method for adhering and / or fixing to a second object The method according to any one of the above items for adhering the first object to the second object in a single layer. (29) The method according to any one of the above items, wherein the first object and the second object are the same. (30) The method according to any one of the above items, wherein the first object and the second object are different. (31) The method according to any one of the above items, wherein at least one of the first object or the second object is a functionality-imparting entity. (32) The method according to any one of the above items, wherein the functionalizing entity is a peptide and / or protein.
  • a support to which the polypeptide according to any one of the above items or the complex according to any one of the above items is immobilized is selected from the group consisting of a lipid double structure, glass, silica, silicon, ceramic, silicon dioxide, plastic, metal, titanium, acrylic, natural and synthetic polymers, any of the above items. Support described in Crab.
  • the support is selected from the group consisting of a lipid double structure, glass, silica, silicon, ceramic, silicon dioxide, plastic, metal, titanium, acrylic, natural and synthetic polymers, any of the above items. Support described in Crab.
  • the use according to any one of the above items, wherein the first object and the second object are the same. (43) The use according to any one of the above items, wherein the first object and the second object are different. (44) The use according to any one of the above items, wherein the first object or at least one of the second objects is a functionality-imparting entity. (45) The use according to any of the above items, wherein the functionalizing entity is a peptide and / or protein. (46) The use according to any one of the above items, wherein the functionalizing entity is streptavidin, neutral avidin or a variant thereof. (47) The use according to any one of the above items, wherein the functionalizing entity is a cell.
  • the use according to any one of the above items, wherein the second object is a support. (49) The use according to any one of the above items, wherein the support is a liposome. (50) Use of the polypeptide according to any one of the above items or the complex according to any one of the above items for adhering and / or immobilizing a first subject to a second subject without self-aggregation.
  • the first subject is a peptide containing the different amino acid sequence or the functionalizing entity, use.
  • the present disclosure is used to fix and / or adhere an adhesive polypeptide (including a fusion polypeptide) and / or a complex of an adhesive polypeptide of the present disclosure to a functionalizing entity without self-aggregation. It became possible. In one aspect, according to the present disclosure, it has become possible to immobilize and / or adhere adhesive polypeptides (including fusion polypeptides) and functionalizing entities onto the membrane of liposomes. Therefore, the adhesive polypeptides of the present disclosure are useful for material engineering such as separation processes in the pharmaceutical and chemical products industries, regenerative medicine, cell engineering, medical engineering, biosensors, surface modification and design of functional materials.
  • FIG. 1 shows cell agglutination analysis by microscopic observation.
  • FIG. 1A shows a model system for aggregation analysis.
  • an ellipse represents a cell
  • a dark ellipse represents a cell expressing mRFP (red fluorescent protein)
  • a light ellipse represents a cell expressing EGFP (green fluorescent protein).
  • the upper center of FIG. 1A shows the cell aggregation pattern when both cells have an agglutination effect
  • the lower center shows the cells when only mRFP-expressing cells have an agglutination effect and EGFP-expressing cells do not have an agglutination effect. Shows an agglutination pattern.
  • FIG. 1A shows the cell existence pattern when the aggregation of each cell is divided into 2 ⁇ m compartments.
  • a graph showing the existence pattern of each cell counted based on the ratio of cells emitting GFP fluorescence is shown.
  • the horizontal axis represents the ratio of cells that fluoresce GFP, and from left to right, GFP fluorescence in 0 to 20%, 20 to 40%, 40 to 60%, 60 to 80%, and 80 to 100% of cells.
  • the vertical axis shows the ratio of the number of cells in which the ratio of cells emitting fluorescence of each GFP was recognized.
  • FIG. 1B shows Acinetobacter sp., Which expresses mRFP and normal AtaA protein.
  • FIG. 1C shows Acinetobacter sp., Which expresses mRFP and normal AtaA protein.
  • An image of a cell agglutination formed by mixing with a Tol5 strain and a histogram of the proportion of cells expressing EGFP in the microsection are shown.
  • FIG. 2 shows an aggregation experiment using a full-length AtaA protein or a partially deficient strain.
  • FIG. 2A shows, in order from the top, a full-length AtaA protein, (1) AtaA having a structure lacking Nhead, (2) AtaA having a structure partially missing in Nstalk, and (3) a structure partially missing in Nstalk.
  • AtaA (4) AtaA having a structure in which a part of Nstalk is missing, (5) AtaA having a structure lacking a protein in addition to a part of Nstalk, (6) Most of Cstalk is missing (FGG domain). Indicates the domain structure of AtaA of the preserved structure.
  • FIG. 2A shows, in order from the top, a full-length AtaA protein, (1) AtaA having a structure lacking Nhead, (2) AtaA having a structure partially missing in Nstalk, and (3) a structure partially missing in Nstalk.
  • AtaA (4) AtaA having a structure in which a part of N
  • FIG. 2B shows Acinetobacter sp., Which expresses mRFP and normal AtaA protein. Acinetobacter sp. Expressing the Tol5 strain and the EGFP and normal AtaA protein or the six partial deficits of FIG. 2A. An image of a cell agglutination formed by mixing with a Tol5 strain and a histogram of the proportion of cells expressing EGFP in the microsection are shown.
  • FIG. 3 shows that the Nhead recombinant protein has a secondary structure.
  • FIG. 3A is a diagram showing the construct design of the Nhead recombinant protein and the domain structure of the AtaA fragment portion of the Nhead recombinant protein in order from the top.
  • FIG. 3A is a diagram showing the construct design of the Nhead recombinant protein and the domain structure of the AtaA fragment portion of the Nhead recombinant protein in order from the top.
  • FIG. 3B shows the results of CD spectrum measurement of Nhead recombinant protein.
  • the horizontal axis of the graph represents wavelength (nm) and the vertical axis represents CD (mdeg).
  • FIG. 3C shows the amino acid sequence of Nhead recombinant protein (AtaA 59-325- GCN4pII-His) and its detailed description.
  • FIG. 4 shows the measurement results of microbial adhesion using a mutant lacking the loop structure in the Nhead domain.
  • the axes of the graph show the results when AtaA-deficient strain ( ⁇ ataA), wild-type (AtaA), ⁇ Nhead-deficient strain, ⁇ 1st loop-deficient strain, and ⁇ 2nd loop-deficient strain are used in order from the left, and the black bar graph is polystyrene.
  • the gray bar graph corresponds to the adhesiveness to the glass plate.
  • the vertical axis of the graph shows the adhesion of microorganisms measured by A 590 .
  • FIG. 5 shows the dispersibility and self-aggregation of E. coli recombinant Nhead.
  • FIG. 6 shows Acinetobacter sp. The photomicrograph of the agglomerate of the Tol5 strain is shown. On the left side, Acinetobacter sp. A photomicrograph of the agglomerates of the Tol5 strain is shown, and on the right side, Acinetobacter sp. The photomicrograph when the AVL peptide is added to the Tol5 strain is shown.
  • FIG. 7 shows the adhesiveness of Escherichia coli recombinant Nhead measured by QCM-D.
  • FIG. 7A shows adhesion to the polystyrene sensor and FIG. 7B shows adhesion to the silica sensor.
  • the vertical axis shows the amount of adhesion according to the ⁇ f7 / 7 (Hz) value
  • the horizontal axis shows the time.
  • the arrows in the graph indicate, from left to right, the time when 50 ⁇ g / ml Nhead was added, the time when Nhead was added again, the time when rinse was performed, the time when 0.1 mM AVL peptide was added, and the time when rinse was performed again. Is shown.
  • FIG. 8 shows the self-aggregation and microbial immobilization rate of the strain expressing the AtaA variant of WChead in which Nhead of full length AtaA was replaced with Chain.
  • FIG. 8A shows the self-aggregation of a strain that does not express AtaA ( ⁇ AtaA), a wild-type strain (AtaA), a strain that expresses AtaA lacking Nhead ( ⁇ Nhead), and a strain that expresses an AtaA variant of WChead (WCHead). .. FIG. FIG.
  • FIG. 8B shows the immobilization rates of the wild strain (AtaA), the strain expressing Nhead-deficient AtaA ( ⁇ Nhead), and the strain expressing the AtaA variant of WCHead (WCHead) on the polystyrene surface and the glass surface.
  • FIG. 9 shows that the Nhead-SNAP fusion peptide has a secondary structure.
  • FIG. 9A is a diagram showing the construct design of the Nhead-SNAP fusion peptide and the domain structure of the AtaA fragment portion of the Nhead-SNAP fusion peptide in order from the top.
  • FIG. 9B shows the results of CD spectrum measurement of the Nhead-SNAP fusion peptide.
  • FIG. 9B shows the horizontal axis of the graph represents wavelength (nm) and the vertical axis represents CD (mdeg).
  • FIG. 9C shows the amino acid sequence of the Nhead-SNAP fusion peptide (AtaA 59-325- GCN4pII-SNAP-His) and its detailed description.
  • FIG. 10 shows the immobilization of Nhead-SNAP fusion peptides on various material surfaces.
  • FIG. 10A shows a model for investigating the immobilization of the Nhead-SNAP fusion peptide on the surface of various materials by the fluorescent molecular substrate of the SNAP protein fused to Nhead, in order from the left, the Nhead-SNAP fusion peptide on the material surface.
  • FIG. 10B shows fluorescence when only Nhead-SNAP fusion peptide or SNAP protein is adhered to various materials, and the columns of photographs show glass, polystyrene, titanium and polytetrafluoroethylene resin materials in order from the left. From top to bottom, the rows show fluorescence when no protein is attached, when the Nhead-SNAP fusion peptide is attached, and when the SNAP protein is attached.
  • FIG. 10B shows fluorescence when only Nhead-SNAP fusion peptide or SNAP protein is adhered to various materials, and the columns of photographs show glass, polystyrene, titanium and polytetrafluoroethylene resin materials in order from the left. From top to bottom, the rows show fluorescence when no protein is attached, when the Nhead-SNAP fusion peptide is attached, and when the SNAP protein is attached.
  • FIG. 11 shows the antibacterial property of the surface when the antibacterial peptide CAP18 to which a benzylguanyl (BG) group is added is immobilized on the polystyrene surface via a Nhead-SNAP fusion peptide.
  • the columns of the photographs show the surface to which nothing is adhered, the surface to which the Nhead-SNAP fusion peptide is adhered, and the surface to which the SNAP protein is adhered, in order from the left, and the rows of the photographs are in order from the top to this surface.
  • the antibacterial peptide is not allowed to act (not coated with the antibacterial peptide)
  • the case where the antibacterial peptide is allowed to act is shown.
  • the white part in each photograph shows the fluorescence from Pseudomonas aeruginosa (fluorescently stained) attached to the surface of the material.
  • the photo in the middle of the lower row has almost no white areas compared to the other photos, and has a high antibacterial effect against Pseudomonas aeruginosa.
  • FIG. 12 shows that the SNAP-Nhead fusion peptide having the SNAP protein at the N-terminus has a secondary structure.
  • FIG. 12A shows, in order from the top, the construct design of the SNAP-Nhead fusion peptide and the domain structure of the AtaA fragment portion of the SNAP-Nhead fusion peptide.
  • FIG. 12B shows the results of CD spectrum measurement of the SNAP-Nhead fusion peptide.
  • the horizontal axis of the graph represents wavelength (nm) and the vertical axis represents CD (mdeg).
  • FIG. 12C shows the amino acid sequence of the SNAP-Nhead fusion peptide (SNAP-AtaA 60-325- GCN4pII-His) and its detailed description.
  • FIG. 12A shows, in order from the top, the construct design of the SNAP-Nhead fusion peptide and the domain structure of the AtaA fragment portion of the SNAP-Nhead fusion peptide.
  • FIG. 12B shows the results of CD spectrum measurement of the SNAP-Nhead fusion peptide.
  • the horizontal axis of the graph represents wavelength
  • the graph 13 shows a comparison between the case where the SNAP protein is fused to the N-terminal side of Nhead (SNAP-Nhead) and the case where the SNAP protein is fused to the C-terminal side (Nhead-SNAP).
  • the graph shows a comparison of the adhesiveness of the Nhead-SNAP fusion peptide and the SNAP-Nhead fusion peptide.
  • the vertical axis of the graph shows the fluorescence intensity at 535 nm, and the horizontal axis shows the case where nothing is adhered in order from the left, when the Nhead-SNAP fusion peptide is adhered, and when the SNAP-Nhead fusion peptide is adhered.
  • the case where the SNAP protein is adhered is shown.
  • the black axis shows the case where BG CAP18 (BG) is not added
  • the white axis shows the fluorescence intensity when BG CAP18 (BG) is added.
  • the difference between the black axis and the white axis indicates the amount that the fluorescent substrate cannot be adhered due to the adhesion of the BG-ized CAP18, that is, the amount corresponding to the adhesion amount of the BG-formed CAP18.
  • FIG. 14 shows that the Nhead-SNAP fusion peptide without the GCN4pII tag has a secondary structure.
  • FIG. 14A shows, in order from the top, the construct design of the Nhead-SNAP_ ⁇ GCN4pII fusion peptide and the domain structure of the AtaA fragment portion of the Nhead-SNAP_ ⁇ GCN4pII fusion peptide.
  • FIG. 14B shows the results of CD spectrum measurement of the Nhead-SNAP_ ⁇ GCN4pII fusion peptide.
  • the horizontal axis of the graph represents wavelength (nm) and the vertical axis represents CD (mdeg).
  • FIG. 14C shows the amino acid sequence of Nhead-SNAP_ ⁇ GCN4pII fusion peptide (AtaA 59-325- SNAP-His) and its detailed description.
  • FIG. 15 shows that the ( ⁇ CC) Nhead-SNAP fusion peptide with the N-terminal tip coiled coil region of Nstalk removed has a secondary structure.
  • FIG. 15A shows, from top to bottom, the construct design of the Nhead-SNAP_ ⁇ CC fusion peptide with the coiled coil removed, which is part of the FGG domain at the N-terminal tip of Nstalk, and the domain structure of the AtaA fragment portion of the Nhead domain-SNAP_ ⁇ CC fusion peptide. The figure which clearly shows.
  • FIG. 15B shows the results of CD spectrum measurement of the Nhead-SNAP_ ⁇ CC fusion peptide.
  • the horizontal axis of the graph represents wavelength (nm) and the vertical axis represents CD (mdeg).
  • FIG. 15C shows the amino acid sequence of the Nhead-SNAP_ ⁇ CC fusion peptide (AtaA 59-314- GCN4pII-SNAP-His) and its detailed description.
  • FIG. 16 shows the results of immobilization tests of the various Nhead-SNAP fusion peptides shown in FIGS. 9, 14, and 15. The result of measuring the amount of immobilization of the fluorescent molecular substrate by the fluorescence intensity of the fluorescent molecule which is a substrate of the SNAP protein and forms a covalent bond with the SNAP protein is shown.
  • the graph shows, from left to right, when the polystyrene (PS) plate is coated with Non (added only the fluorescent molecular substrate without coating with protein), Nhead-SNAP fusion peptide, Nhead-SNAP_ ⁇ GCN4pII fusion peptide, and Nhead-SNAP_ ⁇ CC fusion peptide.
  • the result of the immobilization test of the fluorescent molecule is shown, and the vertical axis of the graph shows the fluorescence value (535 nm).
  • FIG. 17 shows that E. coli recombinant Nhead and streptavidin form a complex.
  • the graph shows the results of measuring the particle size of Nhead or streptavidin (SA) alone or a mixture of both by dynamic light scattering (DLS).
  • the horizontal axis of the graph shows the particle size
  • the vertical axis shows the abundance ratio of the particles by volume ratio.
  • the polygonal line in which the peak is observed in the vicinity of the particle diameter of 10 nm corresponds to the measurement results of Nhead alone and SA alone
  • the polygonal line in which the peak is observed in the particle diameter of more than 1000 nm corresponds to the measurement result of the complex of Nhead and SA.
  • FIG. 18 shows that E. coli recombinant Nhead binds to neutral avidin.
  • the graph shows the results of measuring the particle size of Nhead alone, neutral avidin alone, or a mixture of both by dynamic light scattering (DLS).
  • DLS dynamic light scattering
  • the horizontal axis of the graph shows the particle diameter (nm), and the vertical axis shows the abundance ratio (volume%) of each particle.
  • the horizontal axis of the graph shows the particle size, and the vertical axis shows the abundance ratio of the particles by volume ratio.
  • the line with a peak near the particle size of 10 nm corresponds to the measurement results of Nhead alone and neutral avidin alone, and the line with a peak with a particle size of more than 1000 nm is a composite of Nhead and neutral avidin.
  • FIG. 19 shows the results of a comparative example showing that E. coli recombinant Nhead and avidin do not bind and do not form a complex.
  • FIG. 20 shows the immobilization of bacteria on a plate coated with E. coli recombinant Nhead on the surface.
  • FIG. 20A shows an experimental system for detecting bacterial immobilization.
  • FIG. 20B the left side shows a photograph when Bacillus subtilis is immobilized, and the right side shows a photograph when Escherichia coli is immobilized.
  • FIG. 21 shows particle analysis of liposomes (Nhead surface-modified liposomes) in which a Nhead-SNAP fusion peptide is immobilized on the surface layer.
  • the vertical axis of the graph shows the number-based ratio (%) for each liposome diameter, and the horizontal axis shows the liposome diameter.
  • FIG. 22 shows immobilization of Nhead-SNAP fusion peptide on the surface of liposomes (Nhead surface-modified liposomes) immobilized on the surface layer.
  • FIG. 23 shows the construct design of an E. coli recombinant NheadNstalk (NhNs) -SNAP fusion peptide.
  • the upper row shows the full length of the AtaA protein, and the lower row shows the NhNs-SNAP fusion peptide.
  • the full-length sequence in the upper row shows the domain group structure of the AtaA protein, and corresponds to the SP (signal peptide), Nhead, Nstalk, Chain, Cstalk and TM (membrane anchor) domains in order from the left.
  • the lower row shows the composition of the fusion peptide, and corresponds to Nhead, Nstalk, GCN4 adapter, SNAP protein and Strep tag in order from the left.
  • FIG. 24 shows micrographs of NhNs fiber surface modified liposomes and control normal liposomes. The left side is a photograph of NhNs fiber surface-modified liposomes, and the right side is a photograph of unmodified normal liposomes (controls).
  • FIG. 25 shows the results of analyzing the grain shape of NhNs fiber surface-modified liposomes by DLS.
  • FIG. 25A shows Acinetobacter sp. Suspended in pure water for comparison. The results of analysis of Tol5 strain and ⁇ ataA mutant strain by DLS are shown, and the white points are Acinetobacter sp. The results for the Tol5 strain are shown, and the gray dots indicate the results for the ⁇ ataA mutant strain.
  • FIG. 25B is a diagram showing that Tol5 strain cells do not self-aggregate in pure water.
  • FIG. 25C shows the results of analysis of NhNs fiber surface modified liposomes and unmodified liposomes by DLS, the white dots show the results with NhNs fiber surface modified liposomes, and the gray dots show the results with unmodified liposomes. Is shown.
  • FIG. 26 shows an adhesion assay with NhNs fiber surface modified liposomes.
  • 26A shows the results of an experiment in which liposomes were adhered to a polystyrene plate, the left side shows the results of adhesion of liposomes modified with NhNs fibers using benzylguanyl group (BG) liposomes, and the right side shows the adhesion results of Egg phosphatidylcholine (Egg phosphatidylcholine).
  • PC Egg phosphatidylcholine
  • FIG. 26B shows the results of an experiment in which liposomes were adhered to a glass plate, the left side shows the adhesion results of NhNs fiber surface-modified liposomes, and the right side shows the adhesion results of control unmodified liposomes.
  • FIG. 26C shows the results of an enzyme reaction test using NhNs fiber-modified liposomes encapsulated with ⁇ -glucuronidase (GUS) and immobilized on a polystyrene plate.
  • GUS ⁇ -glucuronidase
  • the axis indicating the data with a circle corresponds to the data of the NhNs fiber surface-modified liposome encapsulated with GUS
  • the axis indicating the data with a triangle mark corresponds to the data of the unmodified liposome encapsulated with GUS
  • the square mark corresponds to the data.
  • the axis showing the data corresponds to the data for GUS-free NhNs fiber surface-modified liposomes.
  • FIG. 27 shows that the SpyCatcher-Nhead fusion peptide fused with SpyCatcher has a secondary structure.
  • FIG. 27A shows, in order from the top, the construct design of the SpyCatcher-Nhead fusion peptide and the domain structure of the AtaA fragment portion of the SpyCatcher-Nhead fusion peptide.
  • FIG. 27B shows the amino acid sequence of the SpyCatcher-Nhead fusion peptide (SpyCatcher-AtaA 59-325- GCN4pII-His) and its detailed description.
  • FIG. 27C shows the results of CBB staining of the SpyCatcher-Nhead fusion peptide. In FIG. 27C, the molecular weight is shown on the left side, and the arrow on the right side shows the molecular weight of the SpyCatcher-Nhead fusion peptide.
  • FIG. 27C shows, in order from the top, the construct design of the SpyCatcher-Nhead fusion peptide and the domain structure of the AtaA fragment portion of the SpyCatcher-Nhead fusion peptide.
  • FIG. 27B shows the amino
  • FIG. 27D shows the results of CD spectrum measurement of the SpyCatcher-Nhead fusion peptide.
  • the horizontal axis of the graph represents wavelength (nm) and the vertical axis represents CD (mdeg).
  • FIG. 28 shows that the SpyTag-GFP fusion peptide fused with SpyTag has a secondary structure.
  • FIG. 28A shows the construct design of SpyTag-GFP.
  • FIG. 28B shows the amino acid sequence of the SpyTag-GFP fusion peptide (SpyTag-GFP-His) and its detailed description.
  • FIG. 28C shows the results of CBB staining of the SpyTag-GFP fusion peptide.
  • SpyTag-GFP-His amino acid sequence of the SpyTag-GFP fusion peptide
  • FIG. 28C shows the molecular weight is shown on the left side, and the arrow on the right side shows the molecular weight of the SpyTag-GFP fusion peptide.
  • FIG. 28D shows the results of CD spectrum measurement of the SpyTag-GFP fusion peptide.
  • the horizontal axis of the graph represents wavelength (nm) and the vertical axis represents CD (mdeg).
  • FIG. 29 shows that SpyCatcher-Nhead binds to SpyTag-GFP.
  • FIG. 29A shows an experimental system for detecting the binding between SpyCatcher-Nhead and SpyTag-GFP.
  • FIG. 29B shows the results of detecting the binding between SpyCatcher-Nhead and SpyTag-GFP by CBB staining.
  • FIG. 29A shows an experimental system for detecting the binding between SpyCatcher-Nhead and SpyTag-GFP.
  • FIG. 29B shows the results of detecting the binding between SpyCatcher-Nhead and SpyTag-GFP by
  • the CBB staining data correspond to the molecular weight marker, SpyTag-GFP alone, SpyCatcher-Nhead alone, and a mixture of SpyCatcher-Nhead and SpyTag-GFP, from left to right.
  • the molecular weight is shown on the left side, and the arrow on the right side shows the molecular weight of the GFP-Nhead binding product, SpyCatcher-Nhead fusion peptide, and SpyTag-GFP fusion peptide.
  • FIG. 30 shows that SpyTag-GFP can be immobilized on polystyrene plates via SpyCatcher-Nhead.
  • FIG. 30A shows a model diagram in which SpyTag-GFP is fixed by fixing SpyCatcher-Nhead on a polystyrene (PS) plate and binding SpyTag-GFP to it.
  • FIG. 30B shows the result of measuring the amount of GFP immobilized by the fluorescence intensity of GFP.
  • the graph shows, in order from the left, SpyTag-GFP alone, SpyTag-GFP and Nhead, and SpyTag-GFP and SpyCatcher-Nhead, and immobilization of GFP molecules when a polystyrene plate is coated. The results of the test are shown, and the vertical axis of the graph shows the relative fluorescence intensity (excitation wavelength 485 nm / fluorescence wavelength 535 nm).
  • adheresion or “fixation” is used interchangeably and is used in the sense commonly used in the art and is “adhesive” or “fixed”. It means that at least a part of the object to be bonded or fixed is at least relatively immobile from a certain position on the object to be adhered or fixed.
  • the term "aggregate” is used in the sense commonly used in the art, and a dispersed polypeptide or the like is a polypeptide itself or another polypeptide or the like. , Means to gather in chunks.
  • self-aggregate self-aggregation
  • AtaA it can be said that it has a self-aggregating ability because a phenomenon of forming a lump occurs when a plurality of AtaA aggregates with each other. Since the adhesive polypeptide of the present disclosure does not have self-aggregation property, in one example, it is not laminated and bonded, which is advantageous in a situation where laminated bonding is not preferable.
  • the polypeptide can be uniformly dispersed in the adhesive composition to generate a homogeneous stress state, so that it can be adhered or fixed more firmly.
  • the adhesive polypeptide of the present disclosure is a separation process, regenerative medicine, cell engineering, medical engineering, biosensor of the pharmaceutical / chemical product industry by adhering or immobilizing a fusion or a functionalizing substance in a single layer. It is useful for controlling the functions of fusions and functionalizing entities in material engineering such as surface modification and design of functional materials.
  • binding is used in the sense commonly used in the art and physically or chemically associates between two substances or a combination thereof. Means to do.
  • binding is also referred to as “specific binding” because it corresponds to a specific interaction. Adhesion or fixation, on the other hand, is due to non-specific interactions.
  • separation, separate is used in the sense commonly used in the art and in two or more substances in a “bonded” state, at least a portion of the substance. It means that the "joined” state is released.
  • disintegration, disintegrate is used in the sense commonly used in the art and in two or more substances in an “aggregated” state, at least a portion of between the substances. It means that the “aggregation” state is released.
  • AtaA is a protein belonging to the adhesin (TAA) family of trimeric autotransporters possessed by Gram-negative bacteria. AtaA forms a homotrimer and has a domain group structure in which the signal peptide-Nhead-Nstalk-Head-Cstalk-membrane anchor is arranged in this order from the amino terminus to the carboxy terminus. Furthermore, Nhead, Nstalk, Chain, and Cstalk include various domains such as Ylhead, Trp-ring, GIN, and FGG repeatedly depending on the domain. Each domain is connected by a structure such as a neck or a coiled coil.
  • the amino acid sequence and nucleic acid sequence of the fragment sequence of AtaA, which is separated from the cell, is obtained by adding methionine at the beginning and deleting the binding site with the outer membrane of the microbial cell without containing a signal peptide at the N-terminal. , which are shown in SEQ ID NOs: 1 and 2, respectively.
  • Nhead including neck
  • Nstalk corresponds to amino acids 259-2846, nucleic acids 775-8538, and Chains (including neck).
  • Cstalk (including the ⁇ -barrel inclusion portion) corresponds to amino acids 3094 to 3518 and nucleic acids 9280 to 10554. Furthermore, there are two loop structures related to adhesion in the Nhead domain, and these loop structures are located at amino acids 22 to 50 and 161 to 175, and nucleic acids 64 to 150 and 481 to 525, respectively. Correspond. Chain can be involved in self-aggregation.
  • Acinetobacter means the genus Acinetobacter in the taxonomy.
  • the genus Acinetobacter is typically represented by Acinetobacter sp.
  • Tol5 strain Acinetobacter sp.
  • the Tol5 strain is a strain having toluene resolution separated from the exhaust gas treatment reactor and is available from the Katsutoshi Hori laboratory of Nagoya University.
  • the adhesive polypeptide of the present disclosure is Acinetobacter sp., Which belongs to the genus Acinetobacter. Includes, but is not limited to, those produced by the Tol5 strain.
  • the "functionality-imparting entity” is used in the meaning normally used in the present technical field, and means an entity having an arbitrary function or action.
  • Functionality-imparting entities are linked by adhesive polypeptides or fragments thereof in the present disclosure, and their functions or actions are typically such as separation processes, regenerative medicine, cell engineering, medical engineering, and biomedical engineering in the pharmaceutical and chemical products industries. It has various functions or actions that are useful in material engineering such as sensors, surface modification, and design of functional materials, and includes, but is not limited to, functions such as labeling.
  • the functionalizing entity is a protein and / or peptide.
  • the functionalizing entity is streptavidin, neutral avidin or a variant thereof.
  • the functionalizing entity is a cell.
  • the term “streptavidin” is used in the sense commonly used in the art and means streptavidin produced by the genus Streptomyces, or a variant, derivative or equivalent thereof.
  • the amino acid sequence include, but are not limited to, P22629-1, and the nucleic acid sequence is specified by X03591.
  • "Streptavidin” herein typically binds to biotin with high affinity.
  • "neutral avidin” is used in the same meaning as “nutra (a) vidin” and the like, and is a variant of avidin having a pI value near neutrality and suppressing non-specific binding (particularly, It means a sugar chain remover).
  • “Neutral avidin” also typically binds to biotin with high affinity.
  • “Streptavidin” and “neutral avidin” have the property of specifically binding to the adhesive polypeptides of the present disclosure.
  • liposome is used in the sense commonly used in the art and is a spherical self-assembly formed by amphipathic molecules containing polar hydrophilic groups and lipid bilayers. Means vesicles that have a lipid bilayer structure and form a substantially closed structure in an aqueous medium. Liposomes can contain DNA, proteins, peptides and the like inside. In certain embodiments, liposomes are used as transport vesicles. In another embodiment, liposomes are useful as artificial cells.
  • a "corresponding" amino acid or nucleic acid or moiety is a predetermined amino acid or nucleotide or moiety in a polypeptide or polynucleotide that serves as a reference for comparison in a polypeptide molecule or polynucleotide molecule (eg, AtaA, etc.).
  • Amino acids or nucleotides that have or are expected to have the same effect as, especially in the case of adhesive polypeptides, which are present at similar positions in essential sites for adhesion and contribute similar to adhesion.
  • the corresponding amino acids are specified to be, for example, cysteineized, glutathioneized, SS bond formed, oxidized (eg, methionine side chain oxidation), formylation, acetylation, phosphorylation, glycosylation, myristylation, etc.
  • the corresponding amino acid can be an amino acid responsible for trimerization.
  • Such "corresponding" amino acids or nucleic acids may be regions or domains over a range. Thus, such cases are referred to herein as "corresponding" regions or domains.
  • fusion means that two or more molecules (eg, polypeptides or nucleic acids) or parts thereof are covalently linked.
  • moieties are polypeptides and they are covalently linked complexes, they are fusions or fusions produced by "fusion", or fusion proteins or fusion peptides, which can also be referred to as chimeric peptides.
  • fusion usually, in the case of a polypeptide fusion, a nucleic acid fusion is prepared by linking the base sequences of nucleic acids encoding two types of polypeptides, and the fusion peptide is produced as a recombinant protein using it as a design drawing.
  • the term "complex" is used in the sense commonly used in the art and means any construct that includes two or more parts.
  • one part is a polypeptide
  • the other part may be a polypeptide, with other substances (eg sugars, lipids, nucleic acids, other hydrocarbons, and even cells).
  • the two or more moieties that make up the complex herein can be bound in a non-covalent manner (eg, hydrogen bonds, ionic bonds, hydrophobic interactions, van der Waals forces, etc.).
  • the "complex” includes a molecule formed by linking a plurality of molecules such as a polypeptide, a polynucleotide, a lipid, a sugar, and a small molecule. Further, in a complex formed by a bond other than a covalent bond, two or more portions can be separated by a simple method. Examples of the simple method include operations such as applying shear stress by physical means such as stirring, adding a compound, changing solution conditions such as pH and salt concentration, and giving a temperature change.
  • hydrophobicity index is preferably within ⁇ 2, more preferably within ⁇ 1, and even more preferably within ⁇ 0.5. It is understood in the art that such substitutions of amino acids based on hydrophobicity are efficient. Hydrophilicity indicators are also considered in the fabrication of variants. The following hydrophilicity indices are assigned to amino acid residues as described in US Pat. Nos. 4,554,101: arginine (+3.0); lysine (+3.0); aspartic acid (+3.
  • hydrophilicity index is preferably within ⁇ 2, more preferably within ⁇ 1, and even more preferably within ⁇ 0.5.
  • conservative substitution refers to a substitution in which the hydrophilicity index and / or the hydrophobicity index of the amino acid to be replaced is similar to that of the original amino acid as described above.
  • conservative substitutions include, for example, substitutions within each of the following groups: arginine and lysine; glutamic acid and aspartic acid; serine and threonine; glutamine and aspartic acid; and valine, leucine, and isoleucine, Etc., but are not limited to these.
  • modifyants such as adhesive polypeptides
  • modify proteins such as adhesive polypeptides
  • amino acid sequence or nucleic acid sequence nucleotide sequence, base sequence
  • amino acid sequence amino acid sequence or nucleic acid sequence (nucleotide sequence, base sequence) containing a molecule containing a region substantially homologous to the protein of interest (eg, an adhesive polypeptide)
  • amino acid sequence or nucleic acid sequence nucleotide sequence, base sequence
  • a sequence is “modified”. They are called “sequence”, “induction sequence”, “similar sequence”, and “mutant sequence”.
  • Such molecules in various embodiments, have at least 30%, 40%, when compared to sequences aligned over amino acid sequences of the same size or by computer homology programs known in the art.
  • Nucleic acids that are 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% or 99% identical or encode such molecules are in (highly) stringent conditions, moderately stringent. It is possible to hybridize to a sequence encoding a component protein under various or non-stringent conditions. This is a product of modifying a protein by amino acid substitution, deletion and addition, respectively, and the variant or derivative of the protein still exhibits the biological function of the original protein, although not necessarily to the same degree. Means.
  • the variants are preferably 70% or more identical, more preferably 80% or more identical, even more preferably 90% or more identical, even more preferably 95% or greater identical, 98% or greater identical, 99 with respect to the original sequence. % Or more can have the same sequence.
  • polypeptide of the present disclosure ie, a fragment or derivative
  • a polypeptide i.e. a fragment or derivative having a regulatory or biochemical function.
  • the variants of the present disclosure refer to functional equivalents.
  • a fragment of an adhesive polypeptide is a polypeptide containing any region of the adhesive polypeptide and functions as an object of the present disclosure (eg, fixing and / or adhering without self-aggregation). As long as it does, it does not necessarily have all of the biological functions of a naturally occurring adhesive polypeptide.
  • protein protein
  • polypeptide oligopeptide
  • peptide refers to a polymer of amino acids of arbitrary length.
  • the length of the protein, polypeptide or peptide of the present disclosure preferably includes a minimum of 237 amino acid residues, a maximum of 3364 amino acid residues, and more preferably a minimum of 256 amino acid residues and a maximum of 2846 amino acid residues. sell.
  • the polymer may be linear, branched or cyclic.
  • the amino acid may be natural or non-natural, or may be a modified amino acid.
  • the term may also include those assembled into a complex of multiple polypeptide chains.
  • the term also includes naturally or artificially modified amino acid polymers.
  • Such modifications include, for example, disulfide bond formation, glycosylation, lipidation, acetylation, phosphorylation, methylation, trimethylation or any other manipulation or modification (eg, conjugation with a labeling component). Included.
  • the definition also includes, for example, polypeptides containing one or more analogs of amino acids (including, for example, unnatural amino acids), peptide-like compounds (eg, peptoids) and other modifications known in the art. Will be done.
  • amino acid is a general term for organic compounds having an amino group and a carboxyl group.
  • any amino acid in the amino acid sequence may form a salt or a solvate.
  • any amino acid in the amino acid sequence may be L-type or D-type.
  • the protein according to the embodiment of the present disclosure contains the above-mentioned "specific amino acid sequence”.
  • Chemical modifications that amino acids contained in proteins undergo in vivo include, for example, N-terminal modification (eg, acetylation, myristoylation, etc.), C-terminal modification (eg, amidation, glycosylphosphatidylinositol addition, etc.), or side chain. Modifications (eg, phosphorylation, glycosylation, etc.) are known.
  • Amino acids may be natural or non-natural as long as they meet the purposes of the present disclosure.
  • polynucleotide refers to a polymer of nucleotides of arbitrary length.
  • the term also includes “oligonucleotide derivatives" or “polynucleotide derivatives”.
  • oligonucleotide derivative refers to an oligonucleotide or polynucleotide containing a derivative of a nucleotide or having an unusual bond between nucleotides, and is used interchangeably.
  • an oligonucleotide for example, 2'-O-methyl-ribonucleotide
  • an oligonucleotide derivative in which a phosphate diester bond in an oligonucleotide is converted into a phosphorothioate bond, and a phosphate diester bond in an oligonucleotide for example, 2'-O-methyl-ribonucleotide
  • an oligonucleotide derivative in which a phosphate diester bond in an oligonucleotide is converted into a phosphorothioate bond
  • a phosphate diester bond in an oligonucleotide for example, 2'-O-methyl-ribonucleotide
  • oligonucleotide derivatives converted to N3'-P5'phosphoroamidate bond an oligonucleotide derivative in which ribose and phosphate diester bond in the oligonucleotide are converted into peptide nucleic acid bond
  • uracil in the oligonucleotide is C- 5
  • Oligonucleotide derivatives substituted with propynyl uracil oligonucleotide derivatives in which uracil in the oligonucleotide is substituted with C-5 thiazole uracil
  • Oligonucleotides Oligonucleotide derivatives in which cytosine in nucleotides is replaced with phenoxazine-modified cytosine, oligonucleotide derivatives in which
  • nucleic acid sequences are also conservatively modified variants (eg, degenerate codon substitutions) and complementary sequences, as are the explicitly indicated sequences. Is intended to include.
  • the degenerate codon substitution product creates a sequence in which the third position of one or more selected (or all) codons is replaced with a mixed base and / or deoxyinosine residue.
  • nucleic acid is also used interchangeably with genes, cDNAs, mRNAs, oligonucleotides, and polynucleotides.
  • nucleotide may be natural or non-natural.
  • the "gene” refers to a factor that defines a genetic trait, and the “gene” may refer to a "polynucleotide", an “oligonucleotide”, and a “nucleic acid”.
  • homology of a gene means the degree of identity of two or more gene sequences to each other, and generally, having “homology” means a high degree of identity or similarity. Say. Therefore, the higher the homology of two genes, the higher the identity or similarity of their sequences. Whether or not the two genes are homologous can be examined by direct sequence comparison or, in the case of nucleic acids, hybridization under stringent conditions. When two gene sequences are directly compared, the DNA sequences are typically at least 50% identical, preferably at least 70% identical, and more preferably at least 80%, 90%. , 95%, 96%, 97%, 98% or 99%, the genes are homologous.
  • a “homologous” or “homologous gene product” is a different species, preferably a bacterium, which exerts the same biological function as a protein component such as a fusion further described herein. Preferably it means a protein in a bacterium.
  • Such homologues are also sometimes referred to as "ortholog gene products.” It is understood that such homologues, homologous gene products, ortholog gene products and the like can also be used as long as they meet the purposes of the present disclosure.
  • Amino acids can be referred to herein by either their generally known three-letter symbols or the one-letter symbols recommended by the IUPAC-IUB Biochemical Nomenclature Commission. Nucleotides can also be referred to by the generally recognized one-letter code.
  • comparison of amino acid sequence and base sequence similarity, identity and homology is calculated using default parameters using BLAST, a tool for sequence analysis.
  • the identity search can be performed using, for example, NCBI's BLAST 2.7.1 (issued 2017.10.19).
  • the value of "identity" in the present specification usually refers to the value when the above BLAST is used and aligned under the default conditions. However, if a higher value is obtained by changing the parameter, the highest value is set as the identity value. When identity is evaluated in multiple regions, the highest value among them is set as the identity value.
  • Similarity is a numerical value that takes into account similar amino acids in addition to identity.
  • the "several pieces” may be, for example, 10, 8, 6, 5, 4, 3, or two pieces, or may be less than or equal to any one of them. It is known that a polypeptide that has been deleted, added, inserted, or replaced by another amino acid with one or several amino acid residues maintains its biological activity (Mark et al., Proc). Natl Acad Sci USA. 1984 Sep; 81 (18): 5662-5666., Zoller et al., Nucleic Acids Res. 1982 Oct 25; 10 (20): 6487-6500., Wang et al., Science 198. 29; 224 (4656): 1431-1433.).
  • the deleted polypeptide can be produced, for example, by a site-specific mutagenesis method, a random mutagenesis method, or the like.
  • a site-specific mutagenesis method for example, KOD-Plus-Mutagenesis Kit (TOYOBO CO., LTD.) Can be used. It is possible to select a polypeptide having the same activity as the wild type from the mutant polypeptide into which a deletion or the like has been introduced by performing various characterizations such as FACS analysis and ELISA.
  • identity is, for example, 70% or more, 75% or more, 80% or more, 85% or more, 90% or more, 95% or more, 96% or more. , 97% or more, 98% or more, 99% or more, or 100% or more, and may be within the range of any two of the numerical values that are the starting points thereof.
  • identity is calculated by calculating the ratio of the number of amino acids homologous in an amino acid sequence between two or a plurality of amino acids according to a known method as described above.
  • polynucleotide that hybridizes under stringent conditions refers to well-known conditions commonly used in the art.
  • a polynucleotide can be obtained by using a polynucleotide selected from the polynucleotides of the present disclosure as a probe and using a colony hybridization method, a plaque hybridization method, a Southern blot hybridization method, or the like. Specifically, hybridization was performed at 65 ° C. in the presence of 0.7 to 1.0 M NaCl using a filter on which DNA derived from colonies or plaques was immobilized, and then the concentration was 0.1 to 2 times higher.
  • polynucleotide that can be identified by washing the filter under 65 ° C. conditions using an SSC (saline-sodimic acid) solution (the composition of the 1-fold SSC solution is 150 mM sodium chloride and 15 mM sodium citrate). ..
  • SSC saline-sodimic acid
  • the composition of the 1-fold SSC solution is 150 mM sodium chloride and 15 mM sodium citrate.
  • stringent condition for example, the following conditions can be adopted. (1) Use low ionic strength and high temperature for cleaning (eg, at 50 ° C., 0.015 M sodium chloride / 0.0015 M sodium citrate / 0.1% sodium dodecyl sulfate), (2).
  • a denaturing agent such as formamide is used during hybridization (eg, at 42 ° C., 50% (v / v) formamide and 0.1% bovine serum albumin / 0.1% ficol / 0.1% polyvinylpyrrolidone / 50 mM. PH 6.5 sodium phosphate buffer, and 750 mM sodium chloride, 75 mM sodium citrate), or (3) 20% formamide, 5 ⁇ SSC, 50 mM sodium phosphate (pH 7.6), 5 ⁇ denaturing solution, 10 Incubate overnight at 37 ° C.
  • polypeptides used in the present disclosure are encoded by nucleic acid molecules that hybridize under highly or moderately stringent conditions to the nucleic acid molecules encoding the polypeptides specifically described herein. Polypeptides are also included.
  • the adhesive polypeptides of the present disclosure may preferably be “purified” or “isolated”.
  • a “purified” substance or biological factor eg, nucleic acid or protein
  • the purity of the biological factor in the purified biological factor is usually higher (ie, enriched) than in the state in which the biological factor is normally present.
  • the term "purified” as used herein is preferably at least 75% by weight, more preferably at least 85% by weight, even more preferably at least 95% by weight, and most preferably at least 98% by weight. It means that the same type of biological factor is present.
  • the substance or biological factor used in the present disclosure is preferably a "purified” substance.
  • an "isolated” substance or biological factor eg, nucleic acid or protein
  • isolated varies depending on its purpose and therefore does not necessarily have to be expressed in purity, but is preferably at least 75% by weight, more preferably. Means that there is at least 85% by weight, even more preferably at least 95% by weight, and most preferably at least 98% by weight of the same type of biological factor.
  • the substance used in the present disclosure is preferably an "isolated" substance or biological factor.
  • fragment or “fragment” is used interchangeably herein and has a sequence length from 1 to n-1 with respect to a full-length polypeptide or polynucleotide (length n).
  • length n refers to a polypeptide or polynucleotide having a dimension.
  • the length of the fragment can be appropriately changed according to its purpose. For example, in the case of a polypeptide, the lower limit of the length is 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, and so on. Amino acids such as 15, 20, 25, 30, 40, 50 and above are mentioned, and lengths represented by integers not specifically listed here (eg, 11) are also suitable as lower limits. obtain.
  • Fragments of the polypeptides of the present disclosure are preferably 237 or more and 3364 or less, more preferably 256 or more and 2846 or less, and for example, the lower limit is 237 amino acids, 256 amino acids, 300 amino acids, 400 amino acids, 500 amino acids, 600. It can be amino acids, 700 amino acids, 800 amino acids, 900 amino acids, 1000 amino acids, etc., and the upper limit is 1000 amino acids, 1100 amino acids, 1200 amino acids, 1300 amino acids, 1400 amino acids, 1500 amino acids, 1600 amino acids, 1700 amino acids, 1800 amino acids, 1900 amino acids.
  • the resulting length is not limited to this, and may be other lengths as long as the desired properties (eg, lack of self-aggregation, maintenance of adhesiveness) are maintained. Further, in the case of polynucleotides, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 75, 100 and more nucleotides are mentioned, and are specifically listed here.
  • a length represented by a non-integer may also be a suitable lower bound.
  • such fragments may fall within the scope of the present disclosure, for example, if the full length functions as an adhesive molecule, as long as the fragment itself also functions as an adhesive polypeptide. Understood.
  • biological function refers to a specific function that the gene, nucleic acid molecule or polypeptide may have in vivo or in vitro. Good, this includes, but is not limited to, for example, adhesiveness.
  • a biological function can be exerted by a corresponding "biological activity”.
  • biological activity refers to an activity that a certain factor (for example, polynucleotide, protein, etc.) can have, and includes an activity that exerts various functions (for example, adhesiveness). Will be done.
  • the "biological activity” may be an activity exerted in vivo or an activity exerted in vitro by secretion or the like. For example, if a factor is an enzyme, its biological activity comprises that enzymatic activity. Such biological activity can be measured by techniques well known in the art. Thus, “activity” indicates or reveals binding (either direct or indirect); affects the response (ie, has a measurable effect in response to some exposure or stimulus). Various measurable indicators, such as the affinity of a compound that binds directly to a polypeptide or polynucleotide of the present disclosure, or, for example, the amount of upstream or downstream protein or other after some stimulation or event. Scales of similar function may also be included.
  • expression of a gene, polynucleotide, polypeptide or the like means that the gene or the like undergoes a certain action in vivo and becomes another form.
  • a gene, polynucleotide, or the like is transcribed and translated into the form of a polypeptide, but transcribed to produce mRNA is also an aspect of expression.
  • an "expression product” includes such a polypeptide or protein, or mRNA. More preferably, the form of such a polypeptide can be post-translationally processed.
  • the expression level of the adhesive polypeptide can be determined by any method.
  • the expression level of the adhesive polypeptide can be known by evaluating the amount of mRNA of the adhesive polypeptide, the amount of the adhesive polypeptide, and the biological activity of the adhesive polypeptide. ..
  • the amount of mRNA or polypeptide or protein of an adhesive polypeptide can be determined by methods as detailed elsewhere herein or by other methods known in the art.
  • the "functional equivalent” means an arbitrary entity having the same target function but a different structure with respect to the target entity. Therefore, the functional equivalent of the "adhesive polypeptide" of the present disclosure is not the adhesive polypeptide of the present disclosure itself, but a variant or variant thereof (eg, an amino acid sequence variant, etc.) thereof. Those having the biological action of the adhesive polypeptide, and those capable of changing to a variant or variant having the biological action of the adhesive polypeptide at the time of action (for example, the same). It is understood that nucleic acids encoding variants or variants, including vectors, cells, etc. containing the nucleic acids) are included.
  • Biological searches include stringent hybridization, macroarrays in which genomic DNA is attached to a nylon membrane or the like, or microarrays (microarray assays) in which genomic DNA is attached to a glass plate, PCR and in situ hybridization, and the like. Not limited to.
  • the genes used in the present disclosure should also include corresponding genes identified by such electronic or biological searches.
  • one or more amino acids inserted, substituted or deleted, or added to one or both ends of the amino acid sequence can be used. ..
  • "insertion, substitution or deletion of one or more amino acids in an amino acid sequence, or addition to one or both ends” is a well-known technical technique such as a site-specific mutagenesis method. It means that the modification has been made by a method or by a natural mutation, such as by substituting a plurality of amino acids that can occur naturally.
  • the modified amino acid sequence includes, for example, 1 to 30, preferably 1 to 20, more preferably 1 to 9, still more preferably 1 to 5, and particularly preferably 1 to 2 amino acids inserted, substituted, or missing.
  • the modified amino acid sequence preferably has one or more (preferably one or several or 1, 2, 3, or 4) conservative substitutions in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 or 4. It may be an amino acid sequence.
  • conservative substitution means substituting one or more amino acid residues with another chemically similar amino acid residue so as not to substantially alter the function of the protein. For example, one hydrophobic residue may be replaced by another hydrophobic residue, one polar residue may be replaced by another polar residue having the same charge, and the like. Functionally similar amino acids capable of making such substitutions are known in the art for each amino acid.
  • non-polar (hydrophobic) amino acids such as alanine, valine, isoleucine, leucine, proline, tryptophan, phenylalanine, and methionine.
  • polar (neutral) amino acids include glycine, serine, threonine, tyrosine, glutamine, asparagine, and cysteine.
  • positively charged (basic) amino acids include arginine, histidine, and lysine.
  • negatively charged (acidic) amino acids include aspartic acid and glutamic acid.
  • the term "support” refers to a substance capable of carrying peptides, proteins, polynucleotides, cells, bacteria, viruses, sugars, lipids, and other small molecules.
  • the material for use as a support can be any material that can form a solid surface, such as lipid double structures (eg, liposomes), glass, silica, silicon, ceramics, silicon dioxide, etc.
  • PTFE polytetra Fluoroethylene
  • kits refers to a unit that is usually divided into two or more compartments and is provided with parts to be provided (for example, enzymes, buffers, instructions, etc.).
  • the form of this kit is preferred when the purpose is to provide a composition that should not be mixed and provided for stability and the like, but is preferably mixed and used immediately before use.
  • kits preferably include instructions or instructions describing how to use the provided parts (eg, enzymes) or how to treat reagents or used effluents. It is advantageous to have it.
  • the kit When the kit is used as a reagent kit in the present specification, the kit usually includes an instruction sheet or the like describing how to use an enzyme or the like.
  • the "instruction” describes the method for using the present disclosure to the user.
  • This instruction contains language that directs how to use this disclosure. If necessary, this instruction may be provided by the regulatory agency of the country in which this disclosure is implemented (eg, Ministry of Health, Labor and Welfare or Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries in Japan, Food and Drug Administration (FDA) in the United States, Department of Agriculture (USDA). ) Etc.), and it is clearly stated that it was prepared according to the format specified by the supervisory authority. Instructions may be provided in paper media, but are not limited to, and may also be provided in the form of, for example, electronic media (eg, homepages provided on the Internet, e-mail).
  • electronic media eg, homepages provided on the Internet, e-mail.
  • the present disclosure provides a novel fragment or variant thereof of an adhesive polypeptide that is not self-aggregating and has adhesiveness, and a nucleic acid encoding the same.
  • the present disclosure provides a fragment of AtaA or a variant thereof, which does not have self-aggregation and has adhesiveness.
  • the present disclosure typically describes Acinetobacter sp.
  • the present disclosure provides a polypeptide containing a fragment of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or a variant thereof, which is not self-aggregating and has adhesiveness.
  • the adhesive polypeptide of the present disclosure comprises a sequence corresponding to amino acids 22-50 and 161-175 of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1 or a modified sequence thereof, and is shown in SEQ ID NO: 1.
  • the range of the sequence corresponding to the amino acid positions 2847 to 3093 of the amino acid sequence includes substitution, addition, deletion or a combination thereof of one or more amino acids.
  • the range of the sequence corresponding to the amino acids 2847 to 3093 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is the range corresponding to the amino acids 2855 to 3093 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1.
  • the adhesive polypeptide of the present disclosure deletes all of the sequences corresponding to amino acids 2855 to 3093 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1.
  • the modified sequence comprises modifications by conservative substitution.
  • the present disclosure is: (1) In the sequence corresponding to amino acid positions 1 to 3518 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, or a modified sequence thereof or a fragment thereof.
  • the sequence corresponding to the amino acid positions 2855 to 3093 of SEQ ID NO: 1 contains at least one amino acid substitution, addition, deletion or a combination thereof.
  • a polypeptide comprising a sequence having a sequence corresponding to amino acids 22 to 50 and 161 to 175 of SEQ ID NO: 1 or a modified sequence thereof; (2) In the sequence corresponding to amino acids 1 to 3093 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, or a modified sequence thereof or a fragment thereof.
  • the sequence corresponding to amino acids 2855-3093 contains at least one amino acid substitution, addition, deletion or a combination thereof.
  • a polypeptide comprising a sequence corresponding to amino acids 22-50 and 161-175 or a modified sequence thereof; (3) A sequence corresponding to amino acid positions 1 to 2846 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, a modified sequence thereof, or a fragment thereof.
  • the sequence corresponding to the amino acid positions 2855 to 3093 of SEQ ID NO: 1 contains at least one amino acid substitution, addition, deletion or a combination thereof.
  • the present disclosure is: (A) An amino acid sequence corresponding to amino acid positions 1 to 2854 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, a modified sequence thereof, or a fragment thereof. A polypeptide having a sequence corresponding to amino acids 22-50 and 161-175 or a modified sequence thereof, (B) An amino acid sequence corresponding to amino acid positions 1 to 2846 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, a modified sequence thereof, or a fragment thereof. A polypeptide having a sequence corresponding to amino acids 22-50 and 161-175 or a modified sequence thereof; (C) A sequence corresponding to amino acids 1 to 268 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, a modified sequence thereof, or a fragment thereof.
  • the present disclosure is: (1) A polypeptide which is an amino acid sequence corresponding to amino acid positions 1 to 2854 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or a modified sequence thereof or a fragment thereof; (2) A polypeptide which is an amino acid sequence corresponding to amino acid positions 1 to 2846 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or a modified sequence thereof or a fragment thereof; (3) Amino acid sequence corresponding to amino acids 1 to 268 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or a modified sequence thereof or a fragment thereof; or (4) Amino acids 1 to 257 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1.
  • a polypeptide that is an amino acid sequence corresponding to a position or a modified sequence thereof or a fragment thereof; Provides a polypeptide that is.
  • the adhesive polypeptide of the present disclosure is an amino acid sequence corresponding to amino acid positions 1 to 2854 or 2 to 2854 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, or a modified sequence thereof or a fragment thereof.
  • the adhesive polypeptide of the present disclosure comprises an amino acid sequence corresponding to amino acids 1-2854 or 2-2854 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1.
  • the adhesive polypeptide of the present disclosure is an amino acid sequence corresponding to the amino acid positions 1 to 2846 or 2 to 2846 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, or a modified sequence thereof or a fragment thereof.
  • the adhesive polypeptide of the present disclosure comprises an amino acid sequence corresponding to amino acid positions 1 to 2846 or 2 to 2846 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1.
  • the adhesive polypeptide of the present disclosure is an amino acid sequence corresponding to amino acid positions 1 to 268 or 2-268 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, or a modified sequence thereof or a fragment thereof.
  • the adhesive polypeptide of the present disclosure comprises an amino acid sequence corresponding to amino acid positions 1-268 or 2-268 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1.
  • the adhesive polypeptide of the present disclosure is an amino acid sequence corresponding to amino acid positions 1 to 257 or 2-257 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, or a modified sequence thereof or a fragment thereof.
  • the adhesive polypeptide of the present disclosure comprises an amino acid sequence corresponding to amino acid positions 1 to 257 or 2 to 257 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1.
  • the adhesive polypeptide of the invention is derived from Acinetobacter.
  • the Acinetobacter bacterium is a member of Acinetobacter sp. It is a Tol5 strain.
  • the adhesive polypeptide of the present disclosure further comprises an amino acid sequence different from SEQ ID NO: 1.
  • the different amino acid sequences are fused to the adhesive polypeptides of the present disclosure.
  • the different amino acid sequence is an amino acid sequence encoding a SNAP protein.
  • the present disclosure provides a complex of the adhesive polypeptide of the present disclosure with a functionalizing entity.
  • the polypeptide of the present disclosure or a complex with a functionalizing entity thereof is capable of adhering and / or immobilizing a first subject to a second subject, and / or not self-aggregating. Can have.
  • the polypeptide of the present disclosure or a complex with the functionalizing entity thereof has the ability to adhere the first subject in a single layer.
  • first object and the second object are the same. In another embodiment, the first object and the second object are different.
  • At least one of the first object or the second object is a functionality-imparting entity.
  • Functionality-imparting entities include biosensors, biomolecule separation / labeling, regenerative medicine, bio / organic / inorganic hybrid material production, surface modification / functionalization, fermentation industry, pharmaceutical industry, chemical product industry, and biofuel. Examples thereof include those having useful functions for production, wastewater treatment, bioremediation, etc., but are not limited thereto.
  • the functionalizing entity is a protein and / or peptide.
  • the functional imparting entity is streptavidin, neutral avidin, derivatives thereof, enzymes, antibodies, fluorescent molecules, receptors, functional peptides (antibacterial / fluorescence / signaling factors / inducing factors, etc.). , Nucleic acid peptides, serum components, etc.
  • the polypeptides of the present disclosure, fusion polypeptides, or complexes with functionalizing entities thereof are used to adhere and / or immobilize cells.
  • the cells to be adhered and / or immobilized are any cells, including, but not limited to, animal cells, plant cells, microbial cells and the like.
  • the second object is a support.
  • the support is a liposome.
  • the polypeptide of the present disclosure, the fusion polypeptide, or the complex with the functionalizing entity thereof comprises the polypeptide of the amino acid sequence different from AtaA contained in the polypeptide, or the complex. It has the ability to attach the functionalizing entity to a second object.
  • the adherent and fused polypeptides of the present disclosure are produced by an expression system that uses microorganisms.
  • the adhesive polypeptide of the present disclosure can be produced in Escherichia coli as a recombinant protein by a method usually used in a laboratory. That is, a fragment of AtaA or a gene encoding a fusion peptide obtained by fusing a peptide to the fragment is inserted at an appropriate position of an appropriate E. coli expression vector such as a pET system, Escherichia coli is transformed, and an inducer is added to express the gene. Is induced or constitutively expressed under a constitutive expression promoter. The protein is often produced in the cytoplasm, but can also be secreted and produced during periplasm.
  • the signal peptide originally possessed by the AtaA protein or the gene sequence encoding the signal peptide incorporated in the Escherichia coli expression vector is connected to the 5'terminal side encoding the protein to obtain the protein.
  • the protein is produced in the form of a signal peptide added to the amino terminal side. Since the signal peptide is cleaved and removed when the produced protein is secreted into the periplasm, the obtained AtaA fragment or its fusion protein does not contain the signal peptide.
  • the protein produced intracellularly is usually separated and purified from the solubilizing component, but it may be obtained as an active protein by rewinding after separating from the inclusion body.
  • the produced protein can be separated and purified by a commonly used affinity purification method using a His tag or strept tag fused to the protein in advance. Further, when a SNAP protein or the like is fused, a molecule having a benzylguanyl (BG) group may be used for separation and purification. In order to further increase the degree of purification, ion exchange chromatography, gel filtration and the like may be used in combination.
  • the adhesive polypeptide of the present disclosure can be expressed using various expression systems such as a secretory production system and a cell-free expression system, in addition to the intracellular expression system of microorganisms.
  • the method for causing the above-mentioned microorganisms to produce a polypeptide of interest containing the adhesive polypeptide of the present disclosure is merely an example, and those skilled in the art may use a method commonly used in the art to produce the nucleic acid of the gene of the present disclosure.
  • a synthetic gene By preparing a synthetic gene with reference to a sequence (base sequence) or amino acid sequence, it is possible to easily design and construct a DNA fragment to be inserted into an expression vector.
  • the adhesive polypeptides of the present disclosure are useful in materials engineering processes. In other aspects, the adhesive polypeptides of the present disclosure are useful in industries that use bioprocesses. In certain embodiments, the adhesive polypeptides of the present disclosure are densely packed and immobilized with proteins, peptides or cells in a material engineering process such as surface modification, material design, fermentation industry, pharmaceutical industry, or chemical engineering. It is possible to efficiently carry out bioprocesses in technical fields such as product industry, biofuel production, wastewater treatment, bioremediation, regenerative medicine, cell engineering, medical engineering, and biosensors.
  • the adhesive polypeptide of the present disclosure can be used for biosensors, environmental purification, etc. by immobilizing liposomes containing an enzyme or the like. Especially when used in the environment, unlike living cells, it cannot proliferate, so even if recombinant genes and proteins are used, there is an advantage that there is almost no risk of biohazard or ecosystem destruction.
  • Example 1 Search for cell surface molecules that form aggregates together with AtaA in cell aggregation
  • Example 2 Search for cell surface molecules that form aggregates together with AtaA in cell aggregation
  • Acinetobacter sp. which expresses mRFP (red fluorescent protein) and expresses normal AtaA protein.
  • Tol5 strain and Acinetobacter sp. which expresses EGFP (green fluorescent protein) and expresses normal AtaA protein.
  • the Tol5 strain or the ⁇ AtaA strain was uniformly mixed. The formed cell agglutination was observed under a microscope, and the acquired image was divided into minute regions to calculate the proportion of cells expressing EGFP.
  • FIG. 1B shows Acinetobacter sp., Which expresses EGFP. Tol5 strain and Acinetobacter sp. Expressing mRFP. An image of a cell agglutination formed by mixing with the Tol5 strain and a histogram of the proportion of cells expressing EGFP in the microsection are shown. Both fluorescent protein-expressing strains express normal AtaA protein.
  • FIG. 1C shows Acinetobacter sp., Which expresses normal AtaA protein and mRFP.
  • FIG. 1B An image of a cell agglutination formed by mixing a Tol5 strain and a ⁇ AtaA strain expressing EGFP and a histogram of the proportion of cells expressing EGFP in a microsection are shown.
  • FIG. 1B EGFP-expressing cells were uniformly present in the cell mass, and the histogram of the proportion of EGFP-expressing cells showed a peak in the center.
  • FIG. 1C EGFP-expressing cells were not incorporated into the cell mass, and the histogram of the proportion of EGFP-expressing cells showed a peak at the end.
  • Example 2 Search for self-aggregating domain
  • the domain related to self-aggregation in the AtaA protein was searched.
  • each partial defect exists in AtaA even if it is cut, deleted and rejoined at the connecting part between domains so as not to break the structure based on the domain annotation, or if it is unavoidably cut in the domain.
  • the repeating sequence By using the repeating sequence, the domain and amino acid sequence are connected so that they are preserved even after the deletion.
  • the periodicity of the coiled coil is used to restore the periodicity of the coiled coil after cutting, deleting, and recombination.
  • an expression construct was constructed using pAtaA, pDONR221:: ataA, and synthetic gene fragments from which the ataA gene was cloned.
  • Donor strain E. that carries the expression construct.
  • 4140 strain which is an ataA gene-deficient mutant strain of Tol5 by conjugation with Escherichia coli S17-1 (Simon, R .; Prior, U .; Puller, A., Bio-Technol 19831, (9), 784-791) was transformed to obtain a transformant (domain-deficient strain) expressing each partial deficiency.
  • the wild-type strain expressing full-length AtaA was transformed with the mRFP gene, and the domain-deficient strain was transformed with the EGFP gene to prepare strains showing red and green fluorescence, respectively. Then, using these transformants, the cell aggregation characteristics were evaluated by the same method as the method described in Example 1.
  • FIG. 2B The results are shown in FIG. 2B.
  • Acinetobacter sp. Expressing normal AtaA protein. Tol5 strain and (1) Acinetobacter sp., Which expresses AtaA protein having a structure lacking Nhead.
  • Tol5 strain uptake of domain-deficient strain cells expressing EGFP into the cell mass was not observed.
  • the domain-deficient strain cells expressing the partial deficiencies other than (1) were uniformly present in the cell mass, and the histogram of the proportion of cells expressing EGFP showed a peak in the center.
  • the Tol5 wild-type strain expressing the full-length AtaA protein is a Acinetobacter sp. That expresses the AtaA protein having a structure lacking Nhead.
  • Acinetobacter sp. which cannot aggregate only with the Tol5 strain and expresses an AtaA protein having a structure lacking a site other than Nhead. Since it was able to aggregate with the Tol5 strain, it was shown that Nheads of AtaA are essential for self-aggregation of microbial cells, that is, interaction between AtaA. That is, it was suggested that the self-aggregation of Nheads causes the intermolecular interaction of AtaA.
  • Example 3 Design / preparation of Nhead recombinant protein and analysis of folding
  • a construct was designed to express the Nhead domain of AtaA as a normally folded recombinant protein.
  • Nhead is a functional site responsible for AtaA adhesion and self-aggregation, as a recombinant protein.
  • the construct design of the Nhead recombinant protein (SEQ ID NO: 19) is shown in FIG. 3A. AtaA is properly folded and exerts its function by forming a homotrimer by gathering three polypeptide chains of the same type. Designing a recombinant protein construct is very difficult, and designing the trimer so that it is properly formed and folded correctly is not easy even for protein engineering professionals. It was assumed from the primary structure (amino acid sequence) that the structure of Nhead is mainly composed of ⁇ -strands.
  • GCN4pII tag which is a coiled coil structure known to promote trimer formation
  • Nhead it was designed to maintain the periodicity of the coiled coil by connecting it to the GCN4pII tag via a coiled coil that is part of the FGG domain at the N-terminal tip of Nstalk so that it can be connected well to GCN4pII.
  • a His tag was also introduced on the C-terminal side of the GCN4pII tag.
  • the amino acid sequence of the Nhead recombinant protein thus designed (amino acid fragment at positions 59 to 325 of the AtaA sequence: corresponding to the amino acid fragment at positions 2 to 268 of SEQ ID NO: 1) is shown in FIG. 3C. It also shows the origin of the sequence.
  • a gene fragment encoding amino acids 1 to 268 of SEQ ID NO: 1 was inserted into the restriction enzyme XbaI / BsaI digestion fragment of the pIBA-GCN4tri-His vector, and pIBA :: Nhead recombinant DNA (pIBA) was inserted.
  • Cells were harvested by centrifugation at 4 ° C., 5,000 xg for 15 minutes, resuspended in lysis buffer (20 mM Tris-HCl, 150 mM NaCl and 20 mM imidazole, pH 9.0) and high pressure homogenizer (LAB 2000). , SMT Co., Ltd.), and dissolved at 1,000 bar for 10 minutes. After centrifugation at 10,000 xg for 15 minutes at 4 ° C., the supernatant was loaded onto a Ni-NTA Superflow column (Qiagen NV) and washed twice with a lysis buffer to remove unbound proteins.
  • lysis buffer 20 mM Tris-HCl, 150 mM NaCl and 20 mM imidazole, pH 9.0
  • high pressure homogenizer LAB 2000
  • LAB 2000 high pressure homogenizer
  • the bound protein was eluted with elution buffer (20 mM Tris-HCl, 150 mM NaCl and 400 mM imidazole, pH 9.0).
  • the eluted protein was loaded onto an anion exchange column (HiTrap Q HP, GE Healthcare) and the flow-through fraction containing the recombinant protein was dialyzed against 50 mM phosphate buffer (pH 6.0).
  • the recombinant protein was then purified using a cation exchange column (HiTrap SP HP, GE Healthcare) in phosphate buffer (pH 6.0) with a linear concentration gradient of 0-1,000 mM NaCl.
  • the peak fraction containing the recombinant protein was concentrated by ultrafiltration using a centrifugal filter device (Amicon ultra, EMD Millipore) and equilibrated with 25 mM Tris-HCl (pH 9.0) on a gel filtration column (HiRoad 26). It was loaded onto / 60 Superdex 200 pg, GE Healthcare) and gel filtered and purified.
  • the CD spectrum of the purified Nhead recombinant protein was measured using J-725 spectrum meter (JASCO Corporation). The parameters were set to a wavelength of 190 to 250 nm, a scan speed of 100 nm / min, a scan interval of 0.1 nm, a response of 0.25 seconds, and a bandwidth of 1.0 nm.
  • Nhead recombinant protein produced and purified by Escherichia coli formed a secondary structure rather than a random coil state, and was presumed to be folded (Fig. 3B). Therefore, crystallization was performed to determine the crystal structure of Nhead. As a result, it was found that Nhead has two characteristic loops (first loop and second loop) that are not found in the head domains of other TAAs.
  • AtaA mutant strain (Preparation of AtaA mutant strain) Using the cloned ataA gene fragment, mutants (SEQ ID NOs: 21 and 23) in which each loop was deleted one by one were prepared by inverse PCR, and 4140 strains ( ⁇ ataA), which are Tol5 ataA gene-deficient mutants, were prepared. ) was introduced and expressed. These loop-deficient mutants and wild-type strains (AtaA), ⁇ ataA and Nhead-deficient strains ( ⁇ Nhead, SEQ ID NO: 7) were subjected to microbial adhesion tests using polystyrene (PS) plates and glass plates for comparison.
  • PS polystyrene
  • the dye was eluted from the cells using 200 ⁇ L of 70% ethanol and the absorbance (A590) of the eluate at 590 nm was measured with a microplate reader.
  • the papers S. Ishii, J. Koki, H. Unno, K. Hori; Two Morphological Types of Cell Appendages on a Strongly Adhesive Bacteria) .70, (2004) 5026-5029
  • thesis H. Watanabe, Y. Tanji, H. Unno, K. Hori; Rapid Conversion of Toruene by an Acinetobacter sp. Tol5 Mutater Power Engine Bioscii. Bioeng. 106 (2008) 226-230).
  • the result of the adhesion test is shown in FIG.
  • the graph of FIG. 4 shows the result of measuring the adhesiveness of microorganisms by A 590 .
  • the results of the first and second loop-deficient strains were that the adhesiveness was significantly reduced. Therefore, it was found that these two loops are essential for the adhesion of AtaA.
  • Example 5 Evaluation of self-aggregation of recombinant Nhead expressed in Escherichia coli
  • a non-aggregating sample could be obtained during purification of the Nhead recombinant protein. Therefore, in this example, the self-aggregation property of the recombinant Nhead expressed in Escherichia coli was evaluated by a dynamic light scattering method (DLS).
  • DLS dynamic light scattering method
  • a sample solution was prepared by dissolving the recombinant protein in PBS buffer to a concentration of 0.2 mg / ml.
  • a 40 ⁇ L sample solution was placed in a quartz cell, and the grain shape was measured with a DLS measuring device (Zetasizer Nano ZSP, Malvern Instruments, UK) equipped with a He-Ne laser (wavelength 633 nm).
  • the temperature was 25 ° C., the equilibrium time was 120 seconds, and the scattering angle was 173 °.
  • Example 6 Characteristics of agglutinates of Acinetobacter sp. Tol5 strain
  • the basic structure of the flow cell system constructed in the present disclosure is a silicone tube for sending cell suspensions or fluids to which a glass tube is connected for observing cells.
  • a silicone tube having a length of 300 mm and an inner diameter of 1 mm and an outer diameter of 2 mm is used as a rectangular parallelepiped glass having a length of 50 mm and each inner diameter dimension of 1 mm. It was connected to both ends of Vitrocom), and the connecting portion was sealed with a paraffin film.
  • the silicone tube at the inlet was connected to a syringe pump (Legato 200, KD Scientific) via a three-way stopcock (Terumo Corporation), and the fluid was sent to the cell observation part (flow cell) of the rectangular parallelepiped glass tube.
  • the Tol5 cell suspension suspended in BS-N medium was allowed to flow through the flow cell at a rate of 64 ⁇ l / min for 30 minutes to attach agglomerates of Tol5 cells to the glass flow cell. Then, a BS-N medium containing 0.1 mM AVL peptide was flowed at the same rate, and the behavior of the attached Tol5 cell aggregate was observed with a digital microscope (VHX-200 manufactured by KEYENCE CORPORATION).
  • Example 7 Measurement of adhesiveness of Escherichia coli recombinant Nhead
  • the adhesiveness of the recombinant Nhead expressed in Escherichia coli was measured by QCM-D.
  • a sample solution was prepared by dissolving the recombinant Nhead protein (SEQ ID NO: 19) in PBS solution at a concentration of 50 ⁇ g / ml.
  • the apparatus used was Q-Sense E4 (Sweden, manufactured by Biolin scientific), and the sensor was made of polystyrene (PS) or silica.
  • PS polystyrene
  • PBS buffer was run at a flow rate of 250 ⁇ l / min and the device was allowed to stabilize. Then, the sample solution was flowed at the same flow rate for 1.5 minutes, the flow was stopped and allowed to stand for 15 minutes, and then the sample solution was flowed again at the same flow rate for 1.5 minutes.
  • the Escherichia coli recombinant Nhead adhered to the surface cannot be peeled off by rinsing with a buffer solution. Subsequent feeding of an AVL peptide that disrupts the self-aggregation of native Nhead did not result in separation. From this fact, it can be seen that the E. coli recombinant Nhead does not show self-aggregation and does not have laminated adhesion. No separation by rerinsing was observed. From the above, it was found that the Escherichia coli recombinant Nhead adheres to the solid surface in a single layer without being laminated. Note that slight fluctuations in the signal due to Nhead resupply, rinsing, AVL peptide supply, and rerinsing are considered to be noise due to operation.
  • Example 8 Self-aggregation and microbial immobilization rate of cells expressing WChead
  • Nhead exhibits adhesiveness and self-aggregation when present at the tip of AtaA on microbial cells
  • recombinant Nhead protein produced in E. coli exhibits only adhesiveness and self-aggregation.
  • This unexpected property of recombinant Nhead protein provides the useful function of single-layer adhesion to the surface of the material. Therefore, in order to clarify the reason, we decided to explore the functions of domains other than Nhead in more detail.
  • the WChead variant was prepared to take the domain group structure of Head-Nstalk-Head-Cstalk by deleting the Nhead domain of the full-length AtaA protein and incorporating the Head domain into the region (SEQ ID NO: 25).
  • the cell adhesion of this WChead strain was compared with that of the wild-type strain (AtaA), the ⁇ AtaA strain, and the ⁇ Nhead strain.
  • the adhesiveness was tested by the same adhesive test method as in FIG.
  • a bacterial suspension in which microbial cells were suspended in BS-N medium so that the initial OD 660 was 0.5 was prepared. Using this suspension, self-aggregation was examined by a tube-setting assay.
  • FIGS. 8A and 8B The results are shown in FIGS. 8A and 8B.
  • FIG. 8A the self-cohesiveness observed in the wild-type AtaA disappeared in the ⁇ Nhead-deficient strain, indicating that Nhead is related to self-cohesiveness. Furthermore, since self-aggregation was observed when WChead was expressed, it was shown that Chain also exhibits self-aggregation when it is present at the tip of the AtaA fiber like Nhead.
  • FIG. 8B the microbial adhesion observed in the wild-type AtaA was reduced in the WChead-expressing strain to the same extent as in the ⁇ Nhead-deficient strain, and the head was similar to Nhead even if it was located at the tip of the AtaA fiber. It became clear that it did not show adhesiveness. That is, they have discovered the surprising fact that although Chain does not have adhesiveness, it can exhibit cohesiveness depending on its position on the AtaA fiber, that is, it has a potential self-aggregating function.
  • the passenger domain of AtaA cut from the fiber is known to have adhesive and self-aggregating abilities.
  • This passenger domain contains both Nhead and Chain. It is thought that the chain on the AtaA fiber will be released from the steric hindrance when the AtaA fiber is present on the cell surface when the AtaA fiber is cleaved from the cell, and will be able to exert the potential self-aggregating function. Be done.
  • the proteins are aligned, so that Nhead at the tip alone can exert sufficient force to induce cell aggregation.
  • the AtaA passenger domain fibers cleaved from the cells lose their orientation, the contact efficiency between Nheads is lower than when they are present on the cells.
  • Nhead alone cannot exhibit self-cohesiveness.
  • a domain having cohesiveness comes near both ends of the fiber, and the fiber becomes self-cohesive. That is, it is considered that the AtaA fragment cleaved from the microbial cells exhibits self-aggregation when it has both Nhead and Chain, but does not exhibit self-aggregation when it has only NHead in the absence of Head. Therefore, when the AtaA fragment containing no Chain or the AtaA fragment having a Chain having a mutation introduced so as to lose the self-aggregating function of the Chain contains NHead, a set having an adhesive function but not a self-aggregating function. It becomes a replacement protein.
  • Example 9 Immobilization of fusion with Nhead fusion peptide
  • a functional protein is fixed to a material surface by utilizing the single-layer adhesiveness of Nhead.
  • a fusion peptide (SEQ ID NO: 27) in which the SNAP protein was fused to Nhead was designed as a model protein.
  • FIG. 9A shows the construct design. The design was such that the SNAP protein was fused between the GCN4pII tag and the His tag of the Nhead recombinant protein shown in FIG. The sequence of this Nhead-SNAP fusion peptide is shown in FIG. 9C. The secondary structure was analyzed by the CD spectrum as an index for knowing whether the purified Nhaed-SNAP fusion peptide was correctly folded.
  • a DNA construct was prepared by binding a fragment amplified by inverse PCR from pIBA-GCN4tri-His :: ataA 59-325 and a separately prepared DNA (SNAP-DNA) fragment encoding a SNAP protein by In-Fusion cloning. This was introduced into Escherichia coli to produce it, and the fusion peptide was purified. The specific procedure is as described in Example 3.
  • Example 10 Immobilization of Nhead-SNAP fusion peptide on various material surfaces
  • PS polystyrene
  • Ti titanium
  • PTFE polytetrafluoroethylene resin
  • FIG. 10A The procedure for immobilizing the fusion peptide on the surface is shown in FIG. 10A. 1.
  • a hole with a diameter of 5 mm is punched on a Teflon (registered trademark) tape (Nitto Co Tape No. 303; Nitto Denko) with four polyvinyl chloride tapes (VT-196; Nichiban) stacked on top of each other. It was opened at 5 cm intervals.
  • VT-196 polyvinyl chloride tapes
  • a 1 ⁇ M Nhead-SNAP fusion peptide solution was added dropwise to the wells, and the mixture was allowed to stand for 1 hour. As negative controls, nothing was added (Blank) and one with only SNAP protein added.
  • 1 ⁇ M of SNAP Surface 488 which is a fluorescent substrate molecule of SNAP protein which is a fusion to Nhead, was added dropwise, and the mixture was allowed to stand at 37 ° C. for 1 hour to obtain a benzylguanyl group.
  • the fluorescent substrate was covalently bound to the SNAP protein via. After washing 5 times with PBS, it was exposed for 120 seconds while irradiating a green LED light containing an excitation wavelength of 506 nm with a fluorescence scanner, and fluorescence at 526 nm was photographed.
  • Example 11 Immobilization of antibacterial peptide with Nhead-SNAP fusion peptide
  • Example 12 Preparation of SNAP-Nhead-GCN4pII fusion peptide having SNAP protein on the N-terminal side
  • the purpose of this example is to prepare Nhead (SEQ ID NO: 29) having the SNAP protein on the N-terminal side and to clarify whether or not it folds normally.
  • a DNA was prepared by fusing the nucleotide sequence (7th to 35th positions of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2 (up to the restriction enzyme XmnI cleavage site)). By connecting this with the EcoRI and XmnI digested fragments of pDONR :: ataA, the signal of AtaA A fusion gene fragment encoding a polypeptide in which the SNAP protein and the glycine linker were inserted between the peptide recognition sequence and Nhead (exactly, the one excluding the first alanine residue) was constructed. Using this as a template, the SNAP protein was constructed.
  • Example 13 Immobilization ability and functional evaluation of SNAP-Nhead fusion peptide
  • the immobilization function of the antibacterial peptide by the SNAP-Nhead fusion peptide prepared in Example 12 was evaluated.
  • the surface-fixed fusion peptide is first reacted with the BG-forming antibacterial peptide CAP18 and covalently linked to the SNAP protein in the fusion peptide.
  • the fluorescent substrate is covalently bound to the SNAP protein that was vacant because the antibacterial peptide could not be bound.
  • fusion peptide solution (1 ⁇ M) was applied to a black polystyrene 96-well plate and allowed to stand at room temperature for 1 hour to fix the fusion peptide on the plate.
  • 100 ⁇ l of 3 ⁇ M BG-ized CAP18 antibacterial peptide solution was added and incubated at 37 ° C. for 1 hour for reaction.
  • 100 ⁇ l of 3 ⁇ M SNAP surface 488 was applied and reacted at 37 ° C. for 1 hour.
  • the cells were washed 5 times with 110 ⁇ l PBS, irradiated with excitation light at 485 nm with a plate reader, and the fluorescence intensity at a wavelength of 535 nm was measured.
  • the fluorescence intensity when SNAP Surface 488 was applied except for the reaction process with CAP18 was also measured by the same method.
  • this test was also performed on the Nhead-SNAP fusion peptide and the original SNAP protein as controls.
  • Nhead recombinant protein When the Nhead recombinant protein is used as an adhesive tag, it has been shown that the peptide to be immobilized may be fused to either the carboxy-terminal side or the amino-terminal side of Nhead.
  • Example 14 Preparation of Nhead-SNAP fusion peptide without GCN4pII tag
  • This example clarifies whether the GCN4pII tag, which has been fused in the hope of assisting the trimerization of the AtaA fragment, is essential or not required for folding the E. coli recombinant Nhead protein. It is intended for.
  • the construct design (SEQ ID NO: 31) of the fusion peptide prepared in this example is shown in FIG. 14A.
  • the target construct DNA was constructed by deleting the region encoding the GCN4pII tag by inverse PCR using the construct DNA constructed during the preparation of the Nhead-SNAP fusion peptide shown in Example 9.
  • the amino acid sequence of this construct Nhead-SNAP_ ⁇ GCN4pII fusion peptide is shown in FIG. 14C.
  • Purification of the fusion peptide was carried out according to the method for purifying Nhead recombinant protein described in Example 3.
  • the CD spectrum of the purified fusion peptide was measured by the same method as in Example 3.
  • GCN4pII tag which is a trimerization tag, is not essential in the design and preparation of the Escherichia coli recombinant Nhead protein and its fusion peptide.
  • Example 15 Preparation of Nhead-SNAP fusion peptide excluding coiled coil region
  • the purpose is to clarify whether it can be folded to have.
  • the construct design (SEQ ID NO: 33) of the fusion peptide prepared in this example is shown in FIG. 15A.
  • the target construct DNA was constructed by deleting the region encoding the coiled coil by inverse PCR using the construct DNA constructed during the preparation of the Nhead-SNAP fusion peptide shown in Example 9.
  • the amino acid sequence of this construct Nhead-SNAP_ ⁇ CC fusion peptide is shown in FIG. 15C.
  • Purification of the fusion peptide was carried out according to the method for purifying Nhead recombinant protein described in Example 3.
  • the CD spectrum of the purified fusion peptide was measured by the same method as in Example 3.
  • Example 16 Functional evaluation of various fusion peptides of Nhead and SNAP protein
  • the immobilization ability of various fusion peptides of Nhead and SNAP protein prepared in Examples 14 and 15 was evaluated.
  • the amount of fusion peptide immobilized was evaluated using the fluorescent substrate of the SNAP protein.
  • Example 17 Practical example of Escherichia coli recombinant Nhead as a surface adhesive protein
  • Escherichia coli recombinant Nhead and streptavidin bind to form a complex.
  • Example 5 the grain size of the protein in the Escherichia coli recombinant Nhead alone, streptavidin (SA) alone, and the mixed solution of Nhead and SA was measured by DLS.
  • the concentration of the sample solution was adjusted to 0.2 mg / ml as in Example 5.
  • the sample solutions prepared at 0.2 mg / ml each were mixed in equal amounts and then allowed to stand for 5 minutes. Then, 40 ⁇ l of the mixed solution was used for measurement.
  • Example 18 Binding of recombinant E. coli Nhead to neutral avidin
  • Escherichia coli recombinant Nhead and neutral avidin bind to form a complex.
  • Example 19 Cell immobilization
  • E. coli recombinant Nhead was coated on the plate.
  • Bacillus subtilis or Escherichia coli adjusted to a constant concentration was added dropwise onto this plate, and the mixture was incubated for 6 hours. Then, the plate was washed with pure water (DW), and each cell was stained with a nuclear stain. Cells immobilized on the plate were observed under a confocal microscope.
  • Example 20 Preparation and confirmation of liposomes (Nhead surface-modified liposomes) in which the Nhead-SNAP fusion peptide is immobilized on the surface layer)
  • Method Preparation of Nhead surface-modified liposome
  • BG benzylguanyl
  • a round-bottom flask containing 300 ⁇ l of 50 mg / ml egg yolk phosphatidylcholine (COATSOME NC-50 (EPC), Yuka Sangyo) dissolved in chloroform was rotated for 1 hour while vacuuming.
  • the lipid film is hydrated with buffer A (10 mM HEPES, pH 7.6, 50 mM monopotassium glutamate) supplemented with 25 ⁇ M AlexaFluor647 or buffer B (10 mM Tris-HCl (pH 9.0)), and 50 mg / ml of lipid. 300 ⁇ L of solution was obtained.
  • buffer A (10 mM HEPES, pH 7.6, 50 mM monopotassium glutamate
  • buffer B 10 mM Tris-HCl (pH 9.0)
  • BG liposomes were prepared as follows. That is, first, 14 ⁇ l of 2 mM BG-DSPE (PEG200) dissolved in chloroform was rotated for 15 minutes while evacuating in a glass microtest tube, and hydrated with buffer solution A or B. Then, this BG-DSPE solution was added to the LUV solution to a final concentration of 93 ⁇ M, incubated at room temperature for 20 hours, and washed 4 times as described above.
  • BG-DSPE PEG200
  • Liposomal (LUV) solution and Nhead-SNAP fusion peptide solution (10 ⁇ M) were mixed in a low adsorption 1.5 mL tube (MS-4215M; Sumitomo Bakelite). By incubating at 37 ° C. for 30 minutes, the BG-formed LUV liposome was reacted with the fusion peptide to obtain Nhead-modified liposome. Centrifugal at 8000 ⁇ g, 4 ° C. for 5 minutes, the supernatant was removed, and the liposome pellet was resuspended in 50 ⁇ l of 10 mM Tris-HCl (pH 9.0) at room temperature to obtain a Nhead surface-modified liposome solution.
  • MS-4215M Sumitomo Bakelite
  • Example 21 Analysis of adhesiveness of Nhead surface-modified liposome
  • Method 45 ⁇ l of liposome suspension (concentration of Nhead-SNAP fusion peptide: 1 ⁇ M or 10 ⁇ M equivalent) was added dropwise to a 96-well polystyrene plate (Becton, Dickinson and Company) and 5 ⁇ l of 10 ⁇ phosphate buffered saline (1.37 M) NaCl, 27mM KCl, 81mM Na 2 HPO 4 ⁇ 7H 2 O, mixed with 14.7mM KH 2 PO 4).
  • the plate containing the liposome suspension was centrifuged at 700 g for 30 minutes at room temperature.
  • the wells buffer (9.0mM Tris-HCl (pH9.0) , 137mM NaCl, 2.7mM KCl, 8.1mM Na 2 HPO 4 ⁇ 7H 2 O, 1.47mM After washing 2-4 times with KH 2 PO 4 ), 50 ⁇ l of 10 mM Tris-HCl buffer (pH 9.0) was added to the wells.
  • Liposomal adhesion was evaluated by measuring the fluorescence signal of AF647 encapsulated in the liposome with a microplate reader (ARVO X3; PerkinElmer). Fluorescent signals were quantified by top reading mode to improve the signal-to-noise ratio. To detect fluorescence from the adhered liposomes, the bottom surface was masked with black plastic tape.
  • Example 22 Preparation and confirmation of liposomes (NheadNstalk fiber surface-modified liposomes) in which a NheadNstalk (NhNs) -SNAP fusion peptide is immobilized on the surface layer)
  • liposomes in which the NheadNstalk (NhNs) -SNAP fusion peptide was immobilized on the surface layer were prepared and confirmed.
  • the NhNs-SNAP fusion peptide (SEQ ID NO: 35) was produced by further culturing at 18 ° C. for 16 hours.
  • a schematic diagram of the fusion peptide is shown in FIG.
  • the upper row shows the full length of the AtaA protein, and the lower row shows the NhNs-SNAP fusion peptide.
  • NhNs fiber surface-modified liposomes were prepared as follows using the cell lysate of recombinant Escherichia coli produced in the cell of the fusion peptide and BG-ized LUV.
  • Example 23 Evaluation of dispersibility / cohesiveness of NheaNstalk fiber-modified liposome
  • Method Measured by DLS in the same procedure as in Examples 5 and 17.
  • Acinetobacter sp. Tol5 strain and ⁇ ataA mutant strain were also measured.
  • Example 23 The results of Example 23 are shown in FIG. From the results of FIG. 25A, it was clarified that the distribution of bacterial cell size was different in the presence and absence of AtaA. Acinetobacter sp. The majority size of the Tol5 strain was about 1720 nm, which was about 440 nm larger than about 1280 nm of ⁇ ataA. This corresponded to the size of native AtaA (225 nm x 2). Further, as shown in FIG. 25B, in the 100 mM KCl solution, the agglomerates settled and the solution became transparent, whereas in pure water, the cells did not self-aggregate and remained suspended. , It turns out that the liquid is turbid.
  • Tol5 cells having native AtaA do not self-aggregate in pure water. Therefore, the small peak around 5500 nm seen in Tol5 in FIG. 25A does not indicate an agglutinating mass of the Tol5 strain. Considering the diameter, it is inferred that it is a small cell population in which about 10 cells are weakly entwined.
  • the diameter of the NhNs fiber surface-modified liposome was about 1280 nm, which was 455 nm larger than the diameter of the unmodified liposome at about 825 nm. This is about twice the length of 180 nm of NheadNstalk. Furthermore, it was revealed that NhNs fiber surface-modified liposomes also did not show self-aggregation. It is considered that the peak observed at around 5000 nm similar to that of Tol5 in FIG. 25A is not an aggregate of NhNs fiber surface-modified liposomes.
  • Example 24 Adhesion assay of NheadNstalk fiber-modified liposome and enzymatic reaction by adhesive liposome
  • adhesion by NhNs fiber surface modified liposomes and enzymatic reaction by immobilized liposomes are shown.
  • Enzyme reaction For enzymatic reaction, 2 ⁇ M ⁇ -glucuronidase (GUS) was encapsulated during liposome preparation. Liposomes were immobilized on a plate by the following method, and the enzyme activity was measured.
  • GUS ⁇ -glucuronidase
  • the liposome suspension was diluted 50-fold with 10 mM Tris-HCl buffer (pH 9.0) and 50 ⁇ L of the suspension was placed in a polystyrene well plate. I put it in. Liposomes were adhered to the plate surface by centrifugation. After washing and removing the unfixed liposomes, 50 ⁇ L of 10 mM Tris-HCl buffer containing 10 ⁇ M TokyoGreen- ⁇ GlcU (pentoxide) was added to each well as a substrate for GUS. The hydrolysis reaction was detected as a fluorescent signal at the time indicated using a microplate reader. The excitation wavelength and the fluorescence wavelength were 485 nm and 535 nm, respectively.
  • Example 24 The results of Example 24 are shown in FIG. In both FIGS. 26A (polystyrene plate) and 26B (glass plate), significant fluorescence was measured when NhNs fiber surface-modified liposomes were obtained by mixing BG-forming liposomes with a cell lysate, and these fluorescences were measured. Increased with increasing protein concentration in cell lysates. On the contrary, in the case of unmodified liposomes (EggPC liposomes) not subjected to control BG group modification, no fluorescence was observed.
  • EggPC liposomes unmodified liposomes
  • Example 25 Analysis of self-aggregation and adhesiveness using modified AtaA polypeptide
  • various AtaA polypeptides are used to compare self-aggregation and adhesion.
  • the lengths are 237 amino acids or more and 3364 amino acids or less derived from AtaA protein.
  • Design expression constructs encoding various domain defects, variants and / or variants. The self-aggregation and / or adhesiveness of these various defects, variants or variants is analyzed by the same method as in the above-mentioned examples.
  • Example 26 Preparation of fusion peptide with tag and / or protein other than SNAP protein
  • the SpyTag / SpyCatcher system was introduced into the immobilization technique, a fusion protein with a tag and / or a protein other than the SNAP protein was prepared, and a technique for immobilizing the protein on the material surface was established.
  • the supernatant of the crushed solution was passed through Ni-NTA Superflow beads (Qiagen) equilibrated with Lysis buffer, and then Wash buffer (25 mM Tris-HCl, 150 mM NaCl, 50 mM Imidazole, pH 9.0) was added to 10 ml, Elution buffer. 50 ml of 25 mM Tris-HCl, 150 mM NaCl, 400 mM Imidazole, pH 9.0) was passed to elute the protein adsorbed on the column. The recovered protein solution was subjected to anion exchange column chromatography using a HiTrap Q HP column (colum volume 5 ml; GE Healthcare).
  • the buffer was eluted using 25 mM Tris-HCl (pH 9.0) with a concentration gradient of 0-2M NaCl.
  • the eluted fraction containing SpyCatcher-Nhead was collected and dialyzed to 50 mM Phosphate-NaOH (pH 6.0) at 4 ° C. using a dialysis tube (Standard RC Tubing MWCO: 12-14 kD; Spectra / por 4 Dialysis Membrane). did.
  • the solution was recovered from the tube and cation exchange column chromatography was performed using a HiTrap SP HP column (colum volume 5 ml; GE Healthcare).
  • the buffer used was 50 mM Phosphate-NaOH (pH 6.0) and was eluted with a concentration gradient of 0-2M NaCl.
  • the eluted fraction containing SpyCatcher-Nhead was recovered and gel filtration column chromatography was performed on a Superdex 200 column (colum volume 320 ml; GE Healthcare) using 25 mM Tris-HCl (pH 9.0).
  • Eluted fractions containing SpyCatcher-Nhead were collected and concentrated by ultrafiltration using Amicon Ultra-15 Centrifugal filters Ultracell-10k (Merck MILLIPORE) and buffer exchanged to 25 mM Tris-HCl (pH 7.0). ..
  • the concentration of the protein after concentration was measured by a BCA assay (Pierce BCA Protein Assay Kit; Thermo Fisher Scientific).
  • the supernatant of the crushed solution was passed through Ni-NTA Superflow beads (Qiagen) equilibrated with Lysis buffer, and then Wash buffer (25 mM Tris-HCl, 150 mM NaCl, 50 mM Imidazole, pH 9.0) was added to 10 ml, Elution buffer. 50 ml of 25 mM Tris-HCl, 150 mM NaCl, 400 mM Imidazole, pH 9.0) was passed to elute the protein adsorbed on the column. The recovered protein solution was subjected to anion exchange column chromatography using a HiTrap Q HP column (colum volume 5 ml; GE Healthcare).
  • the buffer was eluted using 25 mM Tris-HCl (pH 9.0) with a concentration gradient of 0-2M NaCl.
  • a pass-through fraction containing SpyCatcher-Nhead was recovered and gel filtration column chromatography was performed on a Superdex 200 column (colum volume 320 ml; GE Healthcare) using 25 mM Tris-HCl (pH 9.0).
  • Eluted fractions containing SpyCatcher-Nhead were collected and concentrated by ultrafiltration using Amicon Ultra-15 Centrifugal filters Ultracell-10k (Merck MILLIPORE) and buffer exchanged to 25 mM Tris-HCl (pH 7.0). ..
  • the concentration of the protein after concentration was measured by a BCA assay (Pierce BCA Protein Assay Kit; Thermo Fisher Scientific).
  • Nhead-SpyCatcher and SpyTag-GFP-his were each prepared to 1 ⁇ M using 25 mM Tris-HCl (pH 7). 20 ⁇ l of Nhead-SpyCatcher solution and 20 ⁇ l of SpyTag-GFP-his solution were mixed and allowed to stand at 37 ° C. for 5 minutes. After that, changes in migration were examined by SDS-PAGE and CBB staining (Fig. 29).
  • the present disclosure has utility in industries that use bioprocesses.
  • SEQ ID NO: 1 Amino acid sequence of AtaA fragment containing methionine at the starting position excluding the signal peptide
  • SEQ ID NO: 2 Nucleotide sequence of AtaA fragment containing methionine at the starting position excluding the signal peptide
  • SEQ ID NO: 3 Full-length nucleic acid sequence of AtaA
  • SEQ ID NO: 4 Full-length amino acid sequence of AtaA
  • SEQ ID NO: 5 SEQ ID NO: SEQ ID NO: of primer used for cloning ataA
  • SEQ ID NO: 6 Nucleic acid sequence of AtaA having a structure lacking Nhead (Example 2)
  • SEQ ID NO: 7 Amino acid sequence of AtaA having a structure lacking Nhead
  • SEQ ID NO: 8 Nucleic acid sequence of AtaA having a structure in which a part of Nstalk is deleted (Example 2)
  • SEQ ID NO: 9 Amino acid sequence of AtaA having a structure in which a part of N
  • SEQ ID NO: 17 Amino acid sequence of AtaA having a structure in which most of Cstalk is deleted (the FGG domain is preserved) (Example 2).
  • SEQ ID NO: 18 Nucleic acid sequence of AtaA 59-325-GCN4pII-His (Example 3)
  • SEQ ID NO: 19 Amino acid sequence of AtaA 59-325-GCN4pII-His (Example 3)
  • SEQ ID NO: 22 Nucleic acid sequence of ⁇ 2nd loop variant of AtaA (Example 4)
  • SEQ ID NO: 23 Amino acid sequence of ⁇ 2nd loop variant of AtaA (Example 4)
  • SEQ ID NO: 24 Nucleic acid sequence of WC

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Abstract

本発明は、新規ポリペプチドなどを提供し、本発明者らによって見出されたポリペプチドは、自己凝集性を有さず、かつ接着性を有する特性を有していた。本発明の接着性ポリペプチドは、配列番号1に示すアミノ酸配列の断片からなる。特定の実施形態では、本発明の接着性ポリペプチドは、配列番号1に示すアミノ酸配列のうち、アミノ酸22~50位および161~175位を含み、かつアミノ酸2847~3093位のうち、自己凝集性を付与するのに必要な領域の欠如を含む。

Description

接着タンパク質
 本開示は、自己凝集性を有さない接着性のポリペプチドおよびその用途に関する。
 本発明者が以前にバイオフィルターから単離したAcinetobacter sp. Tol5(アシネトバクター属細菌Tol5株)は、細胞自己凝集性が高く、また、疎水性の各種プラスチック担体から親水性のガラス、金属表面まで、様々な材料表面に対して高い接着性を示す非病原性のグラム陰性細菌である。他の微生物では報告例のないこのような接着特性をもたらす因子として、細菌細胞表層に存在する新規のバクテリオナノファイバーを発見し、さらにナノファイバーを構成する新しいタンパク質を同定した。このタンパク質はグラム陰性細菌がもつ三量体オートトランスポーターアドヘシン(TAA)ファミリーに属しており、本発明者がAtaAと名付けた(非特許文献1)。TAAファミリーに属するタンパク質はホモ三量体を形成し、アミノ末端からカルボキシ末端に向かって、シグナルペプチド-head-neck-stalk-メンブレンアンカーという共通の基本構造をとる(非特許文献2)。メンブレンアンカードメインはトランスロケータードメインともいい、外膜にベータバレルを形成し、ペリプラズムでシグナルペプチドが切断された後のhead-neck-stalkから成るパッセンジャードメインを細胞外に輸送、ファイバーとして細胞表層に提示させる機能を有する。パッセンジャードメインのヘッド側がファイバーの先端になり、成熟タンパク質のアミノ末端側にあたる。しかしTAAには、構成単量体ポリペプチド鎖のアミノ酸残基数が300ほどの小さなものから3000を超える大きなものまで存在し、アミノ酸配列、特にパッセンジャードメインを構成するドメインやモチーフの種類と並びは多様である。本発明者が見つけたAtaAを構成する単量体ポリペプチド鎖は3630アミノ酸(シグナルペプチドを含む長さ)から成り、TAAの中でも最大級である。長いstalkに複数の長い繰返し配列がモザイク状に並ぶユニークな一次構造をしている。この繰返し配列は、何種類ものドメインが反復、混在して形成されている。headもドメインの一つであり、ファイバーの先端以外にstalkの途中、メンブレンアンカー寄りにもう一つ存在する。
 AtaAは微生物の固定化に極めて有用であり、様々なバイオプロセスへの応用が期待される(例えば特許文献1、2を参照)。また、本発明者は先の特許出願(特許文献3)において、様々な機能性ペプチドやタンパク質をAtaAに導入し、微生物表面に提示させ得ることを報告した。尚、特許文献1ではAtaA及びそれをコードする遺伝子(ataA遺伝子)をそれぞれAadA及びaadA遺伝子と呼称していた。
国際公開第2009/104281号パンフレット 国際公開第2014/156736号パンフレット 国際公開第2015/030171号パンフレット
Ishikawa,M.;Nakatani,H.;Hori,K.,AtaA, a new member of the trimeric autotransporter adhesins from Acinetobacter sp. Tol 5 mediating high ad hesiveness to various abiotic surfaces.PLoS One 2012,7,(11),e48830. Linke,D.;Riess,T.; Autenrieth,I. B.; Lupas, A.; Kempf, V. A., Trimeric autotransporter adhesins: variable structure, common function.Trends Microbiol.2006,14,(6),264-270.
 本発明者らは、鋭意研究した結果、AtaAタンパク質はパッセンジャードメインのみを細胞表層から切り離して精製した状態でも、接着性と自己凝集性を発揮できることを発見した。さらに、接着性と自己凝集性は同じドメインが担っているということを発見した。にも拘わらず、細胞から切り離したAtaAパッセンジャードメインから、自己凝集を担うドメインとは異なるドメインを削除することにより、接着性を維持しつつ自己凝集性を欠如させたAtaA断片が得られるという予期せぬ新事実を見出した。本開示は、本開示の接着性ポリペプチドの応用、例えば機能性付与実体の固定および/または接着方法等にも関する。
 本開示における改良されたAtaAは、細胞から生えている状態ではなく、AtaAを分離精製したタンパク質の場合に、見出されたものである。一つの具体的な実施形態では、この目的のためにC末の膜結合部位がないことが一つの特徴でありうる。また、シグナルペプチドも、接着タンパク質としては存在していないことも一つの非制限的な代表的な特徴でありうる。これらの特徴は、従来知られるAtaAと異なり、微生物から切り離したタンパク質材料として利用されうる。本開示では、細胞上に存在するときは、Cheadはなくても自己凝集することが判明した。しかし、細胞から切り離されて、かつCheadが削除された時に、AtaA断片は自己凝集性を失う。これらの特徴は従来のAtaAにない特徴である。
 したがって、本開示は、以下を提供する。
(1)自己凝集性を有さず、かつ接着性を有する、配列番号1に示すアミノ酸配列またはその改変配列の断片を含むポリペプチド。
(2)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸22~50位および161~175位に対応する配列またはその改変配列を含み、かつ配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸2847~3093位に対応する配列の範囲に1アミノ酸以上の置換、付加、欠失またはそれらの組合せを含む、上記項目のいずれかに記載のポリペプチド。
(3)前記配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸2847~3093位に対応する配列の範囲は、配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸2855~3093位に対応する範囲である、上記項目のいずれかに記載のポリペプチド。
(4)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸2855~3093位に対応する配列のすべてを欠失する、上記項目のいずれかに記載のポリペプチド。
(5)(A)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~3518位に対応する配列またはその改変配列またはその断片において、
 配列番号1のアミノ酸2855~3093位に対応する配列に少なくとも1アミノ酸以上の置換、付加、欠失またはそれらの組合せを含み、
 配列番号1のアミノ酸22~50位および161~175位に対応する配列またはその改変配列を有する配列を含む、ポリペプチド;
(B)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~3093位に対応する配列またはその改変配列またはその断片において、
 アミノ酸2855~3093位に対応する配列に少なくとも1アミノ酸以上の置換、付加、欠失またはそれらの組合せを含み、
 アミノ酸22~50位および161~175位に対応する配列またはその改変配列を有する配列を含む、ポリペプチド;
(C)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~2846位に対応する配列またはその改変配列またはその断片であって、
 アミノ酸22~50位および161~175位に対応する配列またはその改変配列を有する、ポリペプチド;
(D)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~3518位の一部を含み、
 配列番号1のアミノ酸2855~3093位に対応する配列に少なくとも1アミノ酸以上の置換、付加、欠失またはそれらの組合せを含み、
 配列番号1のアミノ酸22~50位および161~175位に対応する配列またはその改変配列を有する、ポリペプチド;
(E)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~2854位に対応する配列またはその改変配列またはその断片であって、
 アミノ酸22~50位および161~175位に対応する配列またはその改変配列を有する、ポリペプチド;
(F)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~268位に対応する配列またはその改変配列またはその断片であって、
 アミノ酸22~50位および161~175位に対応する配列またはその改変配列を有する、ポリペプチド
である、ポリペプチド。
(5A)(a)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~2854位に対応するアミノ酸配列またはその改変配列またはその断片であって、
 アミノ酸22~50位および161~175位に対応する配列またはその改変配列を有する、ポリペプチド、または
(b)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~2846位に対応するアミノ酸配列またはその改変配列またはその断片であって、
 アミノ酸22~50位および161~175位に対応する配列またはその改変配列を有する、ポリペプチド;または
(c)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~268位に対応する配列またはその改変配列またはその断片であって、
 アミノ酸22~50位および161~175位に対応する配列またはその改変配列を有する、ポリペプチド;または
(d)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~257位に対応する配列またはその改変配列またはその断片であって、
 アミノ酸22~50位および161~175位に対応する配列またはその改変配列を有する、ポリペプチド
である、上記項目のいずれかに記載のポリペプチド。
(5B)(i)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~2854位に対応するアミノ酸配列またはその改変配列またはその断片を含む、ポリペプチド;
(ii)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~2846位に対応するアミノ酸配列またはその改変配列またはその断片を含む、ポリペプチド;
(iii)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~268位に対応するアミノ酸配列またはその改変配列またはその断片を含む、ポリペプチド;または
(iv)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~257位に対応するアミノ酸配列またはその改変配列またはその断片を含む、ポリペプチド
である、上記項目のいずれかに記載のポリペプチド。
(5C)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~2854位に対応するアミノ酸配列またはその改変配列またはその断片である、上記項目のいずれかに記載のポリペプチド。
(5D)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~2846位に対応するアミノ酸配列またはその改変配列またはその断片である、上記項目のいずれかに記載のポリペプチド。
(5D)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~268位に対応するアミノ酸配列またはその改変配列またはその断片である、上記項目のいずれかに記載のポリペプチド。
(5E)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~257位に対応するアミノ酸配列またはその改変配列またはその断片である、上記項目のいずれかに記載のポリペプチド。
(6)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~2854位に対応するアミノ酸配列からなる、上記項目のいずれかに記載のポリペプチド。
(7)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~2846位に対応するアミノ酸配列からなる、上記項目のいずれかに記載のポリペプチド。
(8)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~268位に対応するアミノ酸配列からなる、上記項目のいずれかに記載のポリペプチド。
(9)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~257位に対応するアミノ酸配列からなる、上記項目のいずれかに記載のポリペプチド。
(10)前記改変配列は、保存的置換による改変を含む、上記項目のいずれかに記載のポリペプチド。
(11)アシネトバクター菌由来である、上記項目のいずれかに記載のポリペプチド。
(12)前記アシネトバクター菌が、Acinetobacter sp. Tol5株である、上記項目のいずれかに記載のポリペプチド。
(13)配列番号1とは異なるアミノ酸配列をさらに含む、上記項目のいずれかに記載のポリペプチド。
(14)前記異なるアミノ酸配列は、前記断片と融合されたものである、上記項目のいずれかに記載のポリペプチド。
(15)上記項目のいずれかに記載のポリペプチドと、機能性付与実体との複合体。
(16)上記項目のいずれかに記載のポリペプチドまたは上記項目のいずれかに記載の複合体を含む、自己凝集せずに第一の対象を第二の対象に接着および/または固定させるための組成物。
(17)前記第一の対象を前記第二の対象に単層接着させるための、上記項目のいずれかに記載の組成物。
(18)前記第一の対象と前記第二の対象とが同じである、上記項目のいずれかに記載の組成物。
(19)前記第一の対象と前記第二の対象とが異なる、上記項目のいずれかに記載の組成物。
(20)前記第一の対象または前記第二の対象の少なくとも1つが、機能性付与実体である、上記項目のいずれかに記載の組成物。
(21)前記機能性付与実体が、ペプチドおよび/またはタンパク質である、上記項目のいずれかに記載の組成物。
(22)前記機能性付与実体が、ストレプトアビジン、中性アビジンまたはそれらの改変体である、上記項目のいずれかに記載の組成物。
(23)前記機能性付与実体が、細胞である、上記項目のいずれかに記載の組成物。
(24)前記第二の対象が支持体である、上記項目のいずれかに記載の組成物。
(25)前記支持体がリポソームである、上記項目のいずれかに記載の組成物。
(26)上記項目のいずれかに記載のポリペプチドまたは上記項目のいずれかに記載の複合体を含む、自己凝集せずに第一の対象を第二の対象に接着および/または固定させるための組成物であって、該第一の対象は、前記異なるアミノ酸配列を含むペプチドまたは前記機能性付与実体である、組成物。
(27)上記項目のいずれかに記載のポリペプチドまたは上記項目のいずれかに記載の複合体を、第一および/または第二の対象に作用させることを包含する、該第一の対象を該第二の対象に接着および/または固定するための方法。
(28)前記第一の対象を前記第二の対象に単層接着させるための、上記項目のいずれかに記載の方法。
(29)前記第一の対象と前記第二の対象とが同じである、上記項目のいずれかに記載の方法。
(30)前記第一の対象と前記第二の対象とが異なる、上記項目のいずれかに記載の方法。
(31)前記第一の対象または前記第二の対象の少なくとも1つが、機能性付与実体である、上記項目のいずれかに記載の方法。
(32)前記機能性付与実体が、ペプチドおよび/またはタンパク質である、上記項目のいずれかに記載の方法。
(33)前記機能性付与実体が、ストレプトアビジン、中性アビジンまたはそれらの改変体である、上記項目のいずれかに記載の方法。
(34)前記機能性付与実体が、細胞である、上記項目のいずれかに記載の方法。
(35)前記第二の対象が支持体である、上記項目のいずれかに記載の方法。
(36)前記支持体がリポソームである、上記項目のいずれかに記載の方法。
(37)上記項目のいずれかに記載のポリペプチドまたは上記項目のいずれかに記載の複合体を、第二の対象に作用させることを包含する、前記異なるアミノ酸配列を含むペプチドまたは前記機能性付与実体を該第二の対象に自己凝集させずに接着および/または固定するための方法。
(38)上記項目のいずれかに記載のポリペプチドまたは上記項目のいずれかに記載の複合体が固定された支持体。
(39)前記支持体は、脂質二重構造体、ガラス、シリカ、シリコン、セラミック、二酸化珪素、プラスチック、金属、チタン、アクリル、天然および合成のポリマーからなる群より選択される、上記項目のいずれかに記載の支持体。
(40)上記項目のいずれかに記載のポリペプチドまたは上記項目のいずれかに記載の複合体の、自己凝集せずに第一の対象を第二の対象に接着および/または固定させるための使用。
(41)前記使用が、前記第一の対象を前記第二の対象に単層接着させるための使用である、上記項目のいずれかに記載の使用。
(42)前記第一の対象と前記第二の対象とが同じである、上記項目のいずれかに記載の使用。
(43)前記第一の対象と前記第二の対象とが異なる、上記項目のいずれかに記載の使用。
(44)前記第一の対象または前記第二の対象の少なくとも1つが、機能性付与実体である、上記項目のいずれかに記載の使用。
(45)前記機能性付与実体が、ペプチドおよび/またはタンパク質である、上記項目のいずれかに記載の使用。
(46)前記機能性付与実体が、ストレプトアビジン、中性アビジンまたはそれらの改変体である、上記項目のいずれかに記載の使用。
(47)前記機能性付与実体が、細胞である、上記項目のいずれかに記載の使用。
(48)前記第二の対象が支持体である、上記項目のいずれかに記載の使用。
(49)前記支持体がリポソームである、上記項目のいずれかに記載の使用。
(50)上記項目のいずれかに記載のポリペプチドまたは上記項目のいずれかに記載の複合体の、自己凝集せずに第一の対象を第二の対象に接着および/または固定させるための使用であって、該第一の対象は、前記異なるアミノ酸配列を含むペプチドまたは前記機能性付与実体である、使用。
 本開示において、上記1または複数の特徴は、明示された組み合わせに加え、さらに組み合わせて提供されうることが意図される。本開示のなおさらなる実施形態および利点は、必要に応じて以下の詳細な説明を読んで理解すれば、当業者に認識される。
 本開示を使用して、接着性ポリペプチド(融合ポリペプチドを含む)および/または本開示の接着性ポリペプチドと機能性付与実体との複合体を自己凝集させずに、固定および/または接着させることが可能になった。一局面では、本開示によれば、接着性ポリペプチド(融合ポリペプチドを含む)および機能性付与実体をリポソームの膜上に固定および/または接着させることが可能になった。したがって、本開示の接着性ポリペプチドは、医薬品・化成品工業の分離プロセス、再生医療、細胞工学、医用工学、バイオセンサー、表面改質や機能性材料の設計などの材料工学に有用である。
図1は、顕微鏡観察による細胞の凝集解析を示す。図1Aは、凝集解析のモデル系を示す。図1Aにおいて、楕円は細胞を示し、濃い楕円はmRFP(赤色蛍光タンパク質)を発現する細胞を示し、薄い楕円はEGFP(緑色蛍光タンパク質)を発現する細胞を示す。図1Aの中央上側は、両細胞が凝集作用を有する場合の細胞の凝集パターンを示し、中央下段は、mRFP発現細胞だけが凝集作用を有しEGFP発現細胞は凝集作用を有しない場合の細胞の凝集パターンを示す。図1Aの左から3番目に、それぞれの細胞の凝集を2μm区画に分断した場合の細胞の存在パターン示す。図1Aの最も右側に、それぞれの細胞の存在パターンを、GFPの蛍光を発する細胞の比率に基づき計数したグラフを示す。グラフにおいて横軸はGFPの蛍光を発する細胞の比率を表し、左から順に、0~20%、20~40%、40~60%、60~80%、80~100%の細胞でGFPの蛍光が認められることを表しており、縦軸にそれぞれのGFPの蛍光を発する細胞の比率が認められた区画の数の比率を示す。図1Bは、mRFPおよび正常なAtaAタンパク質を発現するAcinetobacter sp. Tol5株と、EGFPおよび正常なAtaAタンパク質を発現するAcinetobacter sp. Tol5株とを混合して形成された細胞凝集塊の画像および微小区画中のEGFPを発現する細胞の割合のヒストグラムを示す。図1Cは、mRFPおよび正常なAtaAタンパク質を発現するAcinetobacter sp. Tol5株と、EGFPを発現するΔAtaA Acinetobacter sp. Tol5株とを混合して形成された細胞凝集塊の画像および微小区画中のEGFPを発現する細胞の割合のヒストグラムを示す。 図2は、全長AtaAタンパク質または部分欠損株を使用した凝集実験を示す。図2Aは、上から順に、全長AtaAタンパク質、(1)Nheadが欠損した構造のAtaA、(2)Nstalk内の一部が欠損した構造のAtaA、(3)Nstalk内の一部が欠損した構造のAtaA、(4)Nstalk内の一部が欠損した構造のAtaA、(5)Nstalk内の一部に加え、Cheadを欠損させた構造のAtaA、(6)Cstalkの大部分が欠損(FGGドメインは保存)した構造のAtaAのドメイン構造を示す。図2Bは、mRFPおよび正常なAtaAタンパク質を発現するAcinetobacter sp. Tol5株と、EGFPおよび正常なAtaAタンパク質または図2Aの6種類の部分欠損体を発現するAcinetobacter sp. Tol5株とを混合して形成された細胞凝集塊の画像および微小区画中のEGFPを発現する細胞の割合のヒストグラムを示す。 図3は、Nhead組換えタンパク質が二次構造をとることを示す。図3Aは、上から順に、Nhead組換えタンパク質のコンストラクト設計、およびNhead組換えタンパク質のAtaA断片部分のドメイン構造を明示した図である。図3Bは、Nhead組換えタンパク質のCDスペクトル測定の結果を示す。図3Bにおいて、グラフの横軸は波長(nm)を示し、縦軸はCD(mdeg)を示す。図3Cは、Nhead組換えタンパク質(AtaA59-325-GCN4pII-His)のアミノ酸配列とその詳細説明を示す。 図4は、Nheadドメイン内のループ構造を欠損させた変異体を使用した、微生物の接着性の測定結果を示す。グラフの軸は、左から順に、AtaA欠損株(ΔataA)、野生型(AtaA)、ΔNhead欠損株、Δ1st loop欠損株、およびΔ2nd loop欠損株を使用した場合の結果を示し、黒色の棒グラフはポリスチレンプレートへの接着性に対応し、灰色の棒グラフはガラスプレートへの接着性に対応する。グラフの縦軸は、A590により測定された微生物の接着性を示す。 図5は、大腸菌組換えNheadの分散性と自己凝集性を示す。グラフの横軸はNhead精製物のサイズ(d.nm)を示し、縦軸はNhead精製物の体積(比率)を示す。 図6は、Acinetobacter sp. Tol5株の凝集塊の顕微鏡写真を示す。左側に、Acinetobacter sp. Tol5株の凝集塊の顕微鏡写真を示し、右側に、Acinetobacter sp. Tol5株にAVLペプチドを添加した場合の顕微鏡写真を示す。 図7は、QCM-Dにより測定した大腸菌組換えNheadの接着性を示す。図7Aはポリスチレンセンサーへの接着を示し、図7Bはシリカセンサーへの接着を示す。各グラフは、縦軸がΔf7/7(Hz)値による接着量を示し、横軸に時間を示す。グラフの各矢印は、左から順に、50μg/mlのNheadを添加した時間、Nheadを再度添加した時間、リンスを行った時間、0.1mMのAVLペプチドを添加した時間、再びリンスを行った時間を示す。 図8は、全長AtaAのNheadをCheadに置換したWCheadのAtaA改変体を発現する菌株の自己凝集性および微生物固定化率を示す。図8Aは、AtaAを発現しない株(ΔAtaA)、野生株(AtaA)、Nheadを欠損したAtaAを発現する株(ΔNhead)およびWCheadのAtaA改変体を発現する株(WChead)の自己凝集性を示す。図8Bは、野生株(AtaA)、Nheadを欠損したAtaAを発現する株(ΔNhead)およびWCheadのAtaA改変体を発現する株(WChead)の、ポリスチレン表面、ガラス表面への固定化率を示す。 図9は、Nhead-SNAP融合ぺプチドが二次構造をとることを示す。図9Aは、上から順に、Nhead-SNAP融合ペプチドのコンストラクト設計、およびNhead-SNAP融合ペプチドのAtaA断片部分のドメイン構造を明示した図である。図9Bは、Nhead-SNAP融合ペプチドのCDスペクトル測定の結果を示す。図9Bにおいて、グラフの横軸は波長(nm)を示し、縦軸はCD(mdeg)を示す。図9Cは、Nhead-SNAP融合ペプチド(AtaA59-325-GCN4pII-SNAP-His)のアミノ酸配列とその詳細説明を示す。 図10は、Nhead-SNAP融合ペプチドの様々な材料表面への固定化を示す。図10Aは、Nhead-SNAP融合ペプチドの各種材料表面への固定化を、Nheadに融合したSNAPタンパク質の蛍光分子基質によって調べるためのモデルを示し、左から順に、材料表面へのNhead-SNAP融合ペプチドの滴下、蛍光分子基質の滴下、洗浄、および蛍光測定のステップに対応する。図10Bは、Nhead-SNAP融合ペプチドまたはSNAPタンパク質のみを各種材料と接着させた場合の蛍光を示し、写真の列は左から順に、ガラス、ポリスチレン、チタンおよびポリテトラフルオロエチレン樹脂材料を示し、写真の行は上から順に、タンパク質を何も接着させていない場合、Nhead-SNAP融合ペプチドを接着させた場合、およびSNAPタンパク質を接着させた場合の蛍光を示す。 図11は、ベンジルグアニル(BG)基を付加した抗菌ペプチドCAP18を、Nhead-SNAP融合ペプチドを介してポリスチレン表面に固定化したときの表面の抗菌性を示す。写真の列は左から順に、何も接着させていない表面、Nhead-SNAP融合ペプチドを接着させた表面、およびSNAPタンパク質を接着させた表面を示し、この表面に対し、写真の行は上から順に、抗菌ペプチドを作用させない(抗菌ペプチドで被覆されない)場合、抗菌ペプチドを作用させた(抗菌ペプチドで被覆した)場合を示す。各写真で白く見える部分は、材料表面に付着した緑膿菌(蛍光染色されている)からの蛍光を示す。白い部分が少ないほど、微生物が殺菌されて付着せず、したがってより高い抗菌性を示している。下の行の真ん中の写真には、他の写真と比べて白い部分がほとんどなく、緑膿菌に対する高い抗菌効果が見られる。 図12は、SNAPタンパク質をN末端に有するSNAP-Nhead融合ペプチドが二次構造をとることを示す。図12Aは、上から順に、SNAP-Nhead融合ペプチドのコンストラクト設計、およびSNAP-Nhead融合ペプチドのAtaA断片部分のドメイン構造を明示した図を示す。図12Bは、SNAP-Nhead融合ペプチドのCDスペクトル測定の結果を示す。図12Bにおいて、グラフの横軸は波長(nm)を示し、縦軸はCD(mdeg)を示す。図12Cは、SNAP-Nhead融合ペプチド(SNAP-AtaA60-325-GCN4pII-His)のアミノ酸配列とその詳細説明を示す。 図13は、SNAPタンパク質をNheadのN末端側に融合した場合(SNAP-Nhead)とC末端側に融合した場合(Nhead-SNAP)との比較を示す。グラフは、Nhead-SNAP融合ペプチドとSNAP-Nhead融合ペプチドとの接着性の比較を示す。グラフの縦軸は535nmでの蛍光強度を示し、横軸は、左から順に何も接着させていない場合、Nhead-SNAP融合ペプチドを接着させた場合、SNAP-Nhead融合ペプチドを接着させた場合、SNAPタンパク質を接着させた場合を示す。グラフのうち黒軸はBG化CAP18(BG)を添加していない場合を示し、白軸はBG化CAP18(BG)を添加した場合の蛍光強度を示す。黒軸と白軸の差が、BG化CAP18が接着したことにより蛍光基質が接着できなくなった分、すなわちBG化CAP18の接着量に相当する分を示す。 図14は、GCN4pIIタグを使用しないNhead-SNAP融合ペプチドが二次構造をとることを示す。図14Aは、上から順に、Nhead-SNAP_ΔGCN4pII融合ペプチドのコンストラクト設計、およびNhead-SNAP_ΔGCN4pII融合ペプチドのAtaA断片部分のドメイン構造を明示した図を示す。図14Bは、Nhead-SNAP_ΔGCN4pII融合ペプチドのCDスペクトル測定の結果を示す。図14Bにおいて、グラフの横軸は波長(nm)を示し、縦軸はCD(mdeg)を示す。図14Cは、Nhead-SNAP_ΔGCN4pII融合ペプチド(AtaA59-325-SNAP-His)のアミノ酸配列とその詳細説明を示す。 図15は、NstalkのN末端の先端コイルドコイル領域を削除した(ΔCC)Nhead-SNAP融合ペプチドが二次構造をとることを示す。図15Aは、上から順に、NstalkのN末端の先端にあるFGGドメインの一部であるコイルドコイルを削除したNhead-SNAP_ΔCC融合ペプチドのコンストラクト設計、およびNheadドメイン-SNAP_ΔCC融合ペプチドのAtaA断片部分のドメイン構造を明示した図を示す。図15BはNhead-SNAP_ΔCC融合ペプチドのCDスペクトル測定の結果を示す。図15Bにおいて、グラフの横軸は波長(nm)を示し、縦軸はCD(mdeg)を示す。図15CはNhead-SNAP_ΔCC融合ペプチド(AtaA59-314-GCN4pII-SNAP-His)のアミノ酸配列とその詳細説明を示す。 図16は、図9、図14、および図15に示した各種Nhead-SNAP融合ペプチドの固定化試験の結果を示す。SNAPタンパク質の基質であり、SNAPタンパク質と共有結合を形成する蛍光分子の蛍光強度により、蛍光分子基質の固定化量を計測した結果を示す。グラフは、左から順に、Non(タンパク質でのコーティング無しで蛍光分子基質のみ添加)、Nhead-SNAP融合ペプチド、Nhead-SNAP_ΔGCN4pII融合ペプチド、およびNhead-SNAP_ΔCC融合ペプチドでポリスチレン(PS)プレートをコーティングした場合の、蛍光分子の固定化試験の結果を示し、グラフの縦軸は、蛍光値(535nm)を示す。 図17は、大腸菌組換えNheadとストレプトアビジンとが、複合体を形成することを示す。グラフは、Nheadまたはストレプトアビジン(SA)単独または、両者を混合したものの粒子径を動的光散乱(DLS)により計測した結果を示す。グラフの横軸は粒子径を、縦軸は粒子の存在比を体積比で示す。グラフにおいて、粒子径10nm付近にピークが認められる折れ線は、Nhead単独およびSA単独での測定結果に対応し、1000nmを超える粒子径にピークが認められる折れ線は、NheadとSAの複合体の測定結果に対応する。 図18は、大腸菌組換えNheadと中性アビジンとが結合することを示す。グラフは、Nhead単独、中性アビジン単独、および両者を混合したものの粒子径を動的光散乱(DLS)によって測定した結果を示す。グラフの横軸は粒子径(nm)を示し、縦軸は各粒子の存在比(体積%)を示す。グラフの横軸は粒子径を、縦軸は粒子の存在比を体積比で示す。グラフにおいて、粒子径10nm付近にピークが認められる折れ線は、Nhead単独および中性アビジン単独での測定結果に対応し、1000nmを超える粒子径にピークが認められる折れ線は、Nheadと中性アビジンの複合体の測定結果に対応する。 図19は、大腸菌組換えNheadとアビジンとは結合せず、複合体を形成しないことを示す比較例の結果である。グラフは、Nhead、アビジン単独および両者を混合したものの粒子径を、動的光散乱(DLS)により計測した結果を示す。グラフの横軸は粒子径を、縦軸は粒子の存在比を体積比で示す。 図20は、表面に大腸菌組換えNheadをコーティングしたプレートへの細菌の固定化を示す。図20Aは、細菌の固定化を検出するための実験系を示す。図20Bは、左側は枯草菌を固定化させた場合の写真を示し、右側は大腸菌を固定化させた場合の写真を示す。各細菌について、写真は、左から順に、何もコーティングを行っていない場合、BSAをコーティングした場合、Nheadをコーティングした場合の写真を示す。各写真において、蛍光染色された細菌細胞は白く見える。 図21は、Nhead-SNAP融合ペプチドを表層に固定化したリポソーム(Nhead表層修飾リポソーム)の粒子解析を示す。図21において、グラフの縦軸はリポソームの直径ごとの数基準の比率(%)を示し、横軸はリポソームの直径を示す。 図22は、Nhead-SNAP融合ペプチドを表層に固定化したリポソーム(Nhead表層修飾リポソーム)の表面への固定化を示す。図22において、グラフの縦軸はAlexa Fluor647の蛍光強度を示し、横軸は、Nhead-SNAP融合ペプチドをそれぞれ0μM、1μM、10μM添加した場合のベンジルグアニル(BG)基を介したNhead表層修飾リポソーム、および被修飾の通常のリポソームでの結果を示す。 図23は、大腸菌組換えNheadNstalk(NhNs)-SNAP融合ペプチドのコンストラクト設計を示す。上段はAtaAタンパク質の全長を、下段にNhNs-SNAP融合ペプチドを示す。上段の全長配列は、AtaAタンパク質のドメイン群構造を示し、左から順に、SP(シグナルペプチド)、Nhead、Nstalk、Chead、CstalkおよびTM(メンブレンアンカー)ドメインに対応する。下段は、融合ペプチドの構成を示し、左から順に、Nhead、Nstalk、GCN4アダプター、SNAPタンパク質およびStrepタグに対応する。 図24は、NhNsファイバー表層修飾リポソームとコントロールの通常のリポソームの顕微鏡写真を示す。左側はNhNsファイバー表層修飾リポソームの写真であり、右側は非修飾の通常のリポソーム(コントロール)の写真を示す。 図25は、NhNsファイバー表層修飾リポソームの粒形を、DLSにより解析した結果を示す。図25Aは、比較のため、純水中に懸濁させたAcinetobacter sp. Tol5株およびΔataA変異株をDLSによって解析した結果を示し、白抜きの点は、Acinetobacter sp. Tol5株での結果を示し、灰色の点は、ΔataA変異株での結果を示す。図25Bは、Tol5株細胞が純水中では自己凝集しないことを示す図である。図25Cは、NhNsファイバー表層修飾リポソームおよび非修飾リポソームを、DLSにより解析した結果を示し、白抜きの点はNhNsファイバー表層修飾リポソームでの結果を示し、灰色の点は、非修飾リポソームでの結果を示す。 図26は、NhNsファイバー表層修飾リポソームによる接着アッセイを示す。図26Aは、ポリスチレンプレートに、リポソームを接着させた実験の結果を示し、左側はベンジルグアニル基(BG)リポソームを使用してNhNsファイバーで修飾されたリポソームの接着結果を示し、右側はEgg phosphatidylcholine(PC)リポソームを使用したコントロールの非修飾リポソームの接着結果を示す。図26Bは、ガラスプレートに、リポソームを接着させた実験の結果を示し、左側はNhNsファイバー表層修飾リポソームの接着結果を示し、右側はコントロールの非修飾リポソームの接着結果を示す。図26Cは、βグルクロニダーゼ(GUS)を封入し、ポリスチレンプレートに固定したNhNsファイバー修飾リポソームによる酵素反応試験の結果を示す。グラフにおいて、丸印でデータを示す軸はGUSを封入したNhNsファイバー表層修飾リポソームのデータに対応し、三角印でデータを示す軸はGUSを封入した非修飾リポソームのデータに対応し、四角印でデータを示す軸はGUSを含まないNhNsファイバー表層修飾リポソームのデータに対応する。 図27は、SpyCatcherと融合した、SpyCatcher-Nhead融合ペプチドが二次構造をとることを示す。図27Aは、上から順に、SpyCatcher-Nhead融合ペプチドのコンストラクト設計、およびSpyCatcher-Nhead融合ペプチドのAtaA断片部分のドメイン構造を明示した図を示す。図27Bは、SpyCatcher-Nhead融合ペプチド(SpyCatcher-AtaA59-325-GCN4pII-His)のアミノ酸配列とその詳細説明を示す。図27Cは、SpyCatcher-Nhead融合ペプチドのCBB染色の結果を示す。図27Cにおいて、左側に分子量を示し、右側の矢印はSpyCatcher-Nhead融合ペプチドの分子量を示す。図27Dは、SpyCatcher-Nhead融合ペプチドのCDスペクトル測定の結果を示す。図27Dにおいて、グラフの横軸は波長(nm)を示し、縦軸はCD(mdeg)を示す。 図28は、SpyTagと融合した、SpyTag-GFP融合ペプチドが二次構造をとることを示す。図28Aは、SpyTag-GFPのコンストラクト設計を示す。図28Bは、SpyTag-GFP融合ペプチド(SpyTag-GFP-His)のアミノ酸配列とその詳細説明を示す。図28Cは、SpyTag-GFP融合ペプチドのCBB染色の結果を示す。図28Cにおいて、左側に分子量を示し、右側の矢印はSpyTag-GFP融合ペプチドの分子量を示す。図28Dは、SpyTag-GFP融合ペプチドのCDスペクトル測定の結果を示す。図28Dにおいて、グラフの横軸は波長(nm)を示し、縦軸はCD(mdeg)を示す。 図29は、SpyCatcher-Nheadが、SpyTag-GFPと結合することを示す。図29Aは、SpyCatcher-NheadとSpyTag-GFPとの結合を検出するための実験系を示す。図29Bは、SpyCatcher-NheadとSpyTag-GFPとの結合を、CBB染色により検出した結果を示す。図29Bにおいて、CBB染色のデータは、左から順に、分子量マーカー、SpyTag-GFP単独、SpyCatcher-Nhead単独、およびSpyCatcher-NheadとSpyTag-GFPとの混合物に対応する。左側に分子量を示し、右側の矢印は、GFP-Nhead結合産物、SpyCatcher-Nhead融合ペプチド、およびSpyTag-GFP融合ペプチドの分子量を示す。 図30は、SpyCatcher-Nheadを介して、SpyTag-GFPをポリスチレンプレートに固定化することができることを示す。図30Aは、SpyCatcher-Nheadをポリスチレン(PS)プレート上に固定して、そこにSpyTag-GFPを結合させることによって、SpyTag-GFPを固定するモデル図を示す。図30Bは、GFPの蛍光強度により、GFPの固定化量を計測した結果を示す。グラフは、左から順に、SpyTag-GFP単独、SpyTag-GFPとNheadとを使用したもの、SpyTag-GFPとSpyCatcher-Nheadとを使用したもので、ポリスチレンプレートをコーティングした場合の、GFP分子の固定化試験の結果を示し、グラフの縦軸は、相対蛍光強度(励起波長485nm/蛍光波長535nm)を示す。
 以下、本開示を最良の形態を示しながら説明する。本明細書の全体にわたり、単数形の表現は、特に言及しない限り、その複数形の概念をも含むことが理解されるべきである。従って、単数形の冠詞(例えば、英語の場合は「a」、「an」、「the」など)は、特に言及しない限り、その複数形の概念をも含むことが理解されるべきである。また、本明細書において使用される用語は、特に言及しない限り、当該分野で通常用いられる意味で用いられることが理解されるべきである。したがって、他に定義されない限り、本明細書中で使用されるすべての専門用語および科学技術用語は、本開示の属する分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。矛盾する場合、本明細書(定義を含めて)が優先する。
 以下に本明細書において特に使用される用語の定義および/または基本的技術内容を適宜説明する。
 (用語の定義)
 本明細書において、「接着(adhere,adhesion)」または「固定(immobilize,immobilization)」とは、互換可能に使用され、本技術分野において通常使用される意味で使用され、「接着」または「固定」の対象の少なくとも一部を、接着または固定される目的物における一定の位置から少なくとも相対的に動かなくさせることを意味する。
 本明細書において、「凝集(aggregate,aggregation)」とは、本技術分野において通常使用される意味で使用され、分散した状態のポリペプチド等が、そのポリペプチド自体または他のポリペプチド等同士で、塊状に集まることを意味する。特に同じ種類のポリペプチド鎖同士が凝集する場合、自己凝集する(self-aggregate,self-aggregation)という。例えば、AtaAについていうと、複数のAtaA同士が凝集することで、塊を形成する現象が生じるので、自己凝集能があると言える。本開示の接着性ポリペプチドは、自己凝集性を有さないため、一例では、積層接着しないことになるため積層接着が好ましくない局面で有利である。
 また、自己凝集性を有しないことにより、接着用組成物中でポリペプチドが均質に分散し、均質な応力状態を生成することを可能にするため、より強固に接着または固定することができる。
 このほか、接着を維持しつつ自己凝集しない特性は以下の用途で有用である。すなわち、本開示の接着性ポリペプチドは、単層で融合物や機能性付与実体を接着または固定化させることによって、医薬品・化成品工業の分離プロセス、再生医療、細胞工学、医用工学、バイオセンサー、表面改質や機能性材料の設計などの材料工学等における、融合物および機能性付与実体の機能の制御に有用である。
 本明細書において、「結合(bind,bound)」とは、本技術分野において通常使用される意味で使用され、2つの物質の間、あるいはそれらの組み合わせの間で、物理的または化学的に会合することを意味する。特に、本開示においては、接着性ポリペプチドとストレプトアビジン、中性アビジンまたはそれらの改変体等との間の相互作用は、本明細書における「結合」に該当する。本明細書では、「結合」は、特異的な相互作用に該当するため「特異的結合」ともいう。他方、接着または固定は非特異的な相互作用によるものである。
 本明細書において、「分離(separation,separate)」とは、本技術分野において通常使用される意味で使用され、「結合」した状態にある2つ以上の物質において、物質間の少なくとも一部の「結合」状態が解除されることを意味する。
 本明細書において、「崩壊(disintegration,disintegrate)」とは、本技術分野において通常使用される意味で使用され、「凝集」した状態にある2つ以上の物質において、物質間の少なくとも一部の「凝集」状態が解除されることを意味する。
 本明細書において、「AtaA」とは、グラム陰性細菌がもつ三量体オートトランスポーターアドヘシン(TAA)ファミリーに属するタンパク質である。AtaAは、ホモ三量体を形成し、アミノ末端からカルボキシ末端に向かって、シグナルペプチド-Nhead-Nstalk-Chead-Cstalk-メンブレンアンカーの順に並んだドメイン群構造を有する。さらにNhead、Nstalk、Chead、Cstalkは、YlheadやTrp-ring、GIN、FGGなど様々なドメインを、またドメインによっては反復して含む。各ドメインは、neckやコイルドコイルなどの構造によって連結されている。N末端にシグナルペプチドを含まずに、先頭にメチオニンを付加し、かつ微生物細胞の外膜との結合部位を削除して、いわば細胞から分離状態にあるAtaAの断片配列のアミノ酸配列および核酸配列を、それぞれ配列番号1および2に示す。配列番号1および2において、Nhead(neckを含む)は、アミノ酸2~258位、核酸4~774位に対応し、Nstalkは、アミノ酸259~2846位、核酸775~8538位、Chead(neckを含まない)は、アミノ酸2855~3093位、核酸8563~9279位に対応し、Cstalk(βバレル内包部分を含む)は、アミノ酸3094~3518位、核酸9280~10554位に対応する。さらに、Nheadドメイン中には、接着性に関係するループ構造が2箇所存在し、これらのループ構造は、アミノ酸22~50位および161~175位、核酸64~150位および481~525位にそれぞれ対応する。Cheadは自己凝集に関与し得る。
 本明細書において、「アシネトバクター(Acinetobacter)」とは、生物分類上のアシネトバクター属を意味する。アシネトバクター属には、代表的にAcinetobacter sp. Tol5株が包含される。Acinetobacter sp. Tol5株は、排ガス処理リアクターから分離されたトルエン分解能を有する株であり、名古屋大学堀克敏研究室から入手可能である。本開示の接着性ポリペプチドは、アシネトバクター属に属するAcinetobacter sp. Tol5株によって生産されるものを包含するが、これに限定されない。
 本明細書において、「機能性付与実体」とは、本技術分野において通常使用される意味で使用され、任意の機能や作用を有するものを意味する。機能性付与実体は、本開示における接着性ポリペプチドまたはその断片によって結合され、その機能または作用としては、代表的に、医薬品・化成品工業の分離プロセス、再生医療、細胞工学、医用工学、バイオセンサー、表面改質や機能性材料の設計などの材料工学等において有用な各種機能または作用があり、標識などの機能が挙げられるが、これらに限定されない。一実施形態では、機能性付与実体は、タンパク質および/またはペプチドである。特定の実施形態では、機能性付与実体は、ストレプトアビジン、中性アビジンまたはそれらの改変体である。別の実施形態では、機能性付与実体は、細胞である。
 本明細書において、「ストレプトアビジン」とは、本技術分野において通常使用される意味で使用され、ストレプトマイセス属によって産生されるストレプトアビジン、またはその変異体、誘導体もしくはその等価物を意味する。そのアミノ酸配列の例としては、P22629-1、核酸配列はX03591により特定されているものなどを挙げることができるがこれに限定されない。本明細書における「ストレプトアビジン」は、代表的にはビオチンに高親和性で結合する。本明細書における「中性アビジン」は、「ニュートラ(ア)ビジン」等と同じ意味で使用され、中性付近にpI値有し、非特異的結合が抑制されたアビジンの改変体(特に、糖鎖除去体)を意味する。「中性アビジン」もまた、代表的にはビオチンに高親和性で結合する。「ストレプトアビジン」および「中性アビジン」は、本開示の接着性ポリペプチドと特異的に結合する特性を有する。
 本明細書において、「リポソーム」とは、本技術分野において通常使用される意味で使用され、極性の親水性基と脂質性の親油基を含む両親媒性分子が形成する球状の自己集合体であり、脂質二重層構造を有し、水性媒体中で実質的に閉じた構造を形成する小胞を意味する。リポソームは、内部にDNA、タンパク質、ペプチド等を包含させることが可能である。特定の実施形態において、リポソームは、輸送小胞として使用される。別の実施形態において、リポソームは、人工細胞として有用である。
 本明細書において「対応する」アミノ酸または核酸あるいは部分とは、あるポリペプチド分子またはポリヌクレオチド分子(例えば、AtaA等)において、比較の基準となるポリペプチドまたはポリヌクレオチドにおける所定のアミノ酸またはヌクレオチドあるいは部分と同様の作用を有するか、または有することが予測されるアミノ酸またはヌクレオチドをいい、特に接着性ポリペプチドにあっては、接着に必須の部位中の同様の位置に存在し接着性に同様の寄与をするアミノ酸をいう。例えば、アンチセンス分子であれば、そのアンチセンス分子の特定の部分に対応するオルソログにおける同様の部分であり得る。対応するアミノ酸は、例えば、システイン化、グルタチオン化、S-S結合形成、酸化(例えば、メチオニン側鎖の酸化)、ホルミル化、アセチル化、リン酸化、糖鎖付加、ミリスチル化などがされる特定のアミノ酸であり得る。あるいは、対応するアミノ酸は、三量体化を担うアミノ酸であり得る。このような「対応する」アミノ酸または核酸は、一定範囲にわたる領域またはドメインであってもよい。従って、そのような場合、本明細書において「対応する」領域またはドメインと称される。
 本明細書において、「融合」とは、2つ以上の分子(例えば、ポリペプチドまたは核酸)またはその一部が共有結合により連結されることを意味する。2以上の部分がポリペプチドであり、それらが共有結合した複合体の場合は、「融合」によって生じた融合体または融合物、あるいは融合タンパク質または融合ペプチドであり、キメラペプチドとも称しうる。通常、ポリペプチド融合体の場合、二種類のポリペプチドをコードする核酸の塩基配列どうしを連結することにより核酸の融合体を作製し、それを設計図として融合ペプチドを組換えタンパク質として生産する。
 本明細書において、「複合体」とは、本技術分野において通常使用される意味で使用され、2以上の部分を含む任意の構成体を意味する。例えば、一方の部分がポリペプチドである場合は、他方の部分は、ポリペプチドであってもよく、それ以外の物質(例えば、糖、脂質、核酸、他の炭化水素、さらには細胞等)であってもよい。本明細書において複合体を構成する2以上の部分は、非共有結合性の様式(例えば、水素結合、イオン結合、疎水性相互作用、ファンデルワールス力等)で結合され得る。従って、本明細書において「複合体」は、ポリペプチド、ポリヌクレオチド、脂質、糖、低分子などの分子が複数種連結してできた分子を含む。また、共有結合以外の結合による複合体は、2以上の部分を簡単な方法により分離しえる。簡単な方法とは、例えば、攪拌などの物理的手段によってせん断応力を与える、化合物を添加する、pHや塩濃度などの溶液条件を変える、温度変化を与える、といった操作が挙げられる。
 あるアミノ酸を、同様の疎水性指数を有する他のアミノ酸により置換して、そして依然として同様の生物学的機能を有するタンパク質(例えば、接着性において等価なタンパク質)を生じさせ得ることが当該分野で周知である。このようなアミノ酸置換において、疎水性指数が±2以内であることが好ましく、±1以内であることがより好ましく、および±0.5以内であることがさらにより好ましい。疎水性に基づくこのようなアミノ酸の置換は効率的であることが当該分野において理解される。親水性指標もまた、改変体作製において考慮される。米国特許第4、554、101号に記載されるように、以下の親水性指数がアミノ酸残基に割り当てられている:アルギニン(+3.0);リジン(+3.0);アスパラギン酸(+3.0±1);グルタミン酸(+3.0±1);セリン(+0.3);アスパラギン(+0.2);グルタミン(+0.2);グリシン(0);スレオニン(-0.4);プロリン(-0.5±1);アラニン(-0.5);ヒスチジン(-0.5);システイン(-1.0);メチオニン(-1.3);バリン(-1.5);ロイシン(-1.8);イソロイシン(-1.8);チロシン(-2.3);フェニルアラニン(-2.5);およびトリプトファン(-3.4)。アミノ酸が同様の親水性指数を有しかつ依然として生物学的等価体を与え得る別のものに置換され得ることが理解される。このようなアミノ酸置換において、親水性指数が±2以内であることが好ましく、±1以内であることがより好ましく、および±0.5以内であることがさらにより好ましい。
 本開示において、「保存的置換」とは、アミノ酸置換において、元のアミノ酸と置換されるアミノ酸との親水性指数または/および疎水性指数が上記のように類似している置換をいう。保存的置換の例は、当業者に周知であり、例えば、次の各グループ内での置換:アルギニンおよびリジン;グルタミン酸およびアスパラギン酸;セリンおよびスレオニン;グルタミンおよびアスパラギン;ならびにバリン、ロイシン、およびイソロイシン、などが挙げられるがこれらに限定されない。
 本明細書で使用される(接着性ポリペプチド等の)「改変体」、「誘導体」、「類似体」または「変異体」は、交換可能に使用され、好ましくは、限定を意図するものではないが、対象となるタンパク質(例えば、接着性ポリペプチド)に実質的に相同な領域を含む分子を含み、アミノ酸配列、核酸配列(ヌクレオチド配列、塩基配列)の場合、このような配列は「改変配列」、「誘導配列」、「類似配列」、「変異配列」という。このような分子は、種々の実施形態において、同一サイズのアミノ酸配列にわたり、または当該分野で公知のコンピュータ相同性プログラムによってアラインメントを行ってアラインされる配列と比較した際、少なくとも30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%または99%同一であるか、あるいはこのような分子をコードする核酸は、(高度に)ストリンジェントな条件、中程度にストリンジェントな条件、またはストリンジェントでない条件下で、構成要素タンパク質をコードする配列にハイブリダイズ可能である。これは、それぞれ、アミノ酸置換、欠失および付加によって、タンパク質を改変した産物であり、その改変体または誘導体がなお元のタンパク質の生物学的機能を、必ずしも同じ度合いでなくてもよいが示すタンパク質を意味する。改変体は、もとの配列に対して好ましくは70%以上同一、より好ましくは80%以上同一、さらに好ましくは90%以上同一、さらにより好ましくは、95%以上同一、98%以上同一、99%以上同一の配列を有し得る。例えば、本明細書において記載されあるいは当該分野で公知の適切で利用可能なin vitroアッセイによって、このようなタンパク質の生物学的機能を調べることも可能である。本明細書で使用される「機能的に活性な」は、本明細書において、本開示のポリペプチド、すなわちフラグメントまたは誘導体が関連する態様に従って、生物学的活性などの、タンパク質の構造的機能、制御機能、または生化学的機能を有する、ポリペプチド、すなわちフラグメントまたは誘導体を指す。したがって、一つの実施形態では、本開示の改変体は機能的等価物を指す。
 本開示において、接着性ポリペプチドのフラグメントとは、接着性ポリペプチドの任意の領域を含むポリペプチドであり、本開示の目的(例えば、自己凝集せずに固定および/または接着させること)として機能する限り、必ずしも天然の接着性ポリペプチドの生物学的機能のすべてを有していなくてもよい。
 本明細書において「タンパク質」、「ポリペプチド」、「オリゴペプチド」および「ペプチド」は、本明細書において同じ意味で使用され、任意の長さのアミノ酸のポリマーをいう。本開示のタンパク質、ポリペプチドまたはペプチドの長さとしては好ましくは最小で237アミノ酸残基、最大で3364アミノ酸残基、より好ましくは、最小で256アミノ酸残基、最大で2846アミノ酸残基が挙げられうる。このポリマーは、直鎖であっても分岐していてもよく、環状であってもよい。アミノ酸は、天然のものであっても非天然のものであってもよく、改変されたアミノ酸であってもよい。この用語はまた、複数のポリペプチド鎖の複合体へとアセンブルされたものを包含し得る。この用語はまた、天然または人工的に改変されたアミノ酸ポリマーも包含する。そのような改変としては、例えば、ジスルフィド結合形成、グリコシル化、脂質化、アセチル化、リン酸化、メチル化、トリメチル化または任意の他の操作もしくは改変(例えば、標識成分との結合体化)が包含される。この定義にはまた、例えば、アミノ酸の1または2以上のアナログを含むポリペプチド(例えば、非天然アミノ酸などを含む)、ペプチド様化合物(例えば、ペプトイド)および当該分野において公知の他の改変が包含される。本明細書において、「アミノ酸」は、アミノ基とカルボキシル基を持つ有機化合物の総称である。本開示の実施形態に係るポリペプチドが「特定のアミノ酸配列」を含むとき、そのアミノ酸配列中のいずれかのアミノ酸が化学修飾を受けていてもよい。また、そのアミノ酸配列中のいずれかのアミノ酸が塩、または溶媒和物を形成していてもよい。また、そのアミノ酸配列中のいずれかのアミノ酸がL型、またはD型であってもよい。それらのような場合でも、本開示の実施形態に係るタンパク質は、上記「特定のアミノ酸配列」を含むといえる。タンパク質に含まれるアミノ酸が生体内で受ける化学修飾としては、例えば、N末端修飾(例えば、アセチル化、ミリストイル化等)、C末端修飾(例えば、アミド化、グリコシルホスファチジルイノシトール付加等)、または側鎖修飾(例えば、リン酸化、糖鎖付加等)等が知られている。アミノ酸は、本開示の目的を満たす限り、天然のものでも非天然のものでもよい。
 本明細書において「ポリヌクレオチド」、「オリゴヌクレオチド」および「核酸」は、本明細書において同じ意味で使用され、任意の長さのヌクレオチドのポリマーをいう。この用語はまた、「オリゴヌクレオチド誘導体」または「ポリヌクレオチド誘導体」を含む。「オリゴヌクレオチド誘導体」または「ポリヌクレオチド誘導体」とは、ヌクレオチドの誘導体を含むか、またはヌクレオチド間の結合が通常とは異なるオリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチドをいい、互換的に使用される。そのようなオリゴヌクレオチドとして具体的には、例えば、2’-O-メチル-リボヌクレオチド、オリゴヌクレオチド中のリン酸ジエステル結合がホスホロチオエート結合に変換されたオリゴヌクレオチド誘導体、オリゴヌクレオチド中のリン酸ジエステル結合がN3’-P5’ホスホロアミデート結合に変換されたオリゴヌクレオチド誘導体、オリゴヌクレオチド中のリボースとリン酸ジエステル結合とがペプチド核酸結合に変換されたオリゴヌクレオチド誘導体、オリゴヌクレオチド中のウラシルがC-5プロピニルウラシルで置換されたオリゴヌクレオチド誘導体、オリゴヌクレオチド中のウラシルがC-5チアゾールウラシルで置換されたオリゴヌクレオチド誘導体、オリゴヌクレオチド中のシトシンがC-5プロピニルシトシンで置換されたオリゴヌクレオチド誘導体、オリゴヌクレオチド中のシトシンがフェノキサジン修飾シトシン(phenoxazine-modified cytosine)で置換されたオリゴヌクレオチド誘導体、DNA中のリボースが2’-O-プロピルリボースで置換されたオリゴヌクレオチド誘導体およびオリゴヌクレオチド中のリボースが2’-メトキシエトキシリボースで置換されたオリゴヌクレオチド誘導体などが例示される。他にそうではないと示されなければ、特定の核酸配列はまた、明示的に示された配列と同様に、その保存的に改変された改変体(例えば、縮重コドン置換体)および相補配列を包含することが企図される。具体的には、縮重コドン置換体は、1またはそれ以上の選択された(または、すべての)コドンの3番目の位置が混合塩基および/またはデオキシイノシン残基で置換された配列を作製することにより達成され得る(Batzer et al.,Nucleic Acid Res.19:5081(1991);Ohtsuka et al.,J.Biol.Chem.260:2605-2608(1985);Rossolini et al.,Mol.Cell.Probes 8:91-98(1994))。本明細書において「核酸」はまた、遺伝子、cDNA、mRNA、オリゴヌクレオチド、およびポリヌクレオチドと互換可能に使用される。本明細書において「ヌクレオチド」は、天然のものでも非天然のものでもよい。
 本明細書において「遺伝子」とは、遺伝形質を規定する因子をいい、「遺伝子」は、「ポリヌクレオチド」、「オリゴヌクレオチド」および「核酸」をさすことがある。
 本明細書において遺伝子の「相同性」とは、2以上の遺伝子配列の、互いに対する同一性の程度をいい、一般に「相同性」を有するとは、同一性または類似性の程度が高いことをいう。従って、ある2つの遺伝子の相同性が高いほど、それらの配列の同一性または類似性は高い。2種類の遺伝子が相同性を有するか否かは、配列の直接の比較、または核酸の場合ストリンジェントな条件下でのハイブリダイゼーション法によって調べられ得る。2つの遺伝子配列を直接比較する場合、その遺伝子配列間でDNA配列が、代表的には少なくとも50%同一である場合、好ましくは少なくとも70%同一である場合、より好ましくは少なくとも80%、90%、95%、96%、97%、98%または99%同一である場合、それらの遺伝子は相同性を有する。また、「相同性」の概念は同様に、アミノ酸配列についても該当し、その場合同一性の数値などはアミノ酸配列に置き換えて解釈し得る。従って本明細書において「相同体」または「相同遺伝子産物」は、本明細書にさらに記載する融合体等のタンパク質構成要素と同じ生物学的機能を発揮する、別の種、好ましくは微生物、より好ましくは細菌におけるタンパク質を意味する。こうような相同体はまた、「オルソログ遺伝子産物」とも称されることもある。本開示の目的に合致する限り、このような相同体、相同遺伝子産物、オルソログ遺伝子産物等も用いることができることが理解される。
 アミノ酸は、その一般に公知の3文字記号か、またはIUPAC-IUB Biochemical Nomenclature Commissionにより推奨される1文字記号のいずれかにより、本明細書中で言及され得る。ヌクレオチドも同様に、一般に認知された1文字コードにより言及され得る。本明細書では、アミノ酸配列および塩基配列の類似性、同一性および相同性の比較は、配列分析用ツールであるBLASTを用いてデフォルトパラメータを用いて算出される。同一性の検索は例えば、NCBIのBLAST2.7.1(2017.10.19発行)を用いて行うことができる。本明細書における「同一性」の値は通常は上記BLASTを用い、デフォルトの条件でアラインした際の値をいう。ただし、パラメータの変更により、より高い値が出る場合は、最も高い値を同一性の値とする。複数の領域で同一性が評価される場合はそのうちの最も高い値を同一性の値とする。「類似性」は、同一性に加え、類似のアミノ酸についても計算に入れた数値である。
 本開示の一実施形態において「数個」は、例えば、10、8、6、5、4、3、または2個であってもよく、それらいずれかの値以下であってもよい。1または数個のアミノ酸残基の欠失、付加、挿入、または他のアミノ酸による置換を受けたポリペプチドが、その生物学的活性を維持することは知られている(Mark et al.,Proc Natl Acad Sci USA.1984 Sep;81(18):5662-5666.、Zoller et al.,Nucleic Acids Res. 1982 Oct 25;10(20):6487-6500.、Wang et al.,Science.1984 Jun 29;224(4656):1431-1433.)。欠失等がなされたポリペプチドは、例えば、部位特異的変異導入法、またはランダム変異導入法等によって作製できる。部位特異的変異導入法としては、例えばKOD-Plus- Mutagenesis Kit(TOYOBO CO.,LTD.)を使用できる。欠失等を導入した変異型ポリペプチドから、野生型と同様の活性のあるポリペプチドを選択することは、FACS解析やELISA等の各種キャラクタリゼーションを行うことで可能である。
 本開示の一実施形態において同一性等の数値である「70%以上」は、例えば、70%以上、75%以上、80%以上、85%以上、90%以上、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上、99%以上、または100%以上であってもよく、それら起点となる数値のいずれか2つの値の範囲内であってもよい。上記「同一性」は、2つもしくは複数間のアミノ酸配列において相同なアミノ酸数の割合を、上述したような公知の方法に従って算定される。具体的に説明すると、割合を算定する前には、比較するアミノ酸配列群のアミノ酸配列を整列させ、同一アミノ酸の割合を最大にするために必要である場合はアミノ酸配列の一部に間隙を導入する。整列のための方法、割合の算定方法、比較方法、およびそれらに関連するコンピュータプログラムは、当該分野で従来からよく知られている(例えば、上述したBLAST等)。本明細書において「同一性」および「類似性」は、特に断りのない限りNCBIのBLASTによって測定された値で表すことができる。BLASTでアミノ酸配列を比較するときのアルゴリズムには、Blastpをデフォルト設定で使用できる。測定結果はPositivesまたはIdentitiesとして数値化される。
 本明細書において「ストリンジェント(な)条件でハイブリダイズするポリヌクレオチド」とは、当該分野で慣用される周知の条件をいう。本開示のポリヌクレオチド中から選択されたポリヌクレオチドをプローブとして、コロニー・ハイブリダイゼーション法、プラーク・ハイブリダイゼーション法あるいはサザンブロットハイブリダイゼーション法などを用いることにより、そのようなポリヌクレオチドを得ることができる。具体的には、コロニーあるいはプラーク由来のDNAを固定化したフィルターを用いて、0.7~1.0MのNaCl存在下、65℃でハイブリダイゼーションを行った後、0.1~2倍濃度のSSC(saline-sodiumcitrate)溶液(1倍濃度のSSC溶液の組成は、150mM塩化ナトリウム、15mMクエン酸ナトリウムである)を用い、65℃条件下でフィルターを洗浄することにより同定できるポリヌクレオチドを意味する。「ストリンジェントな条件」は、例えば、以下の条件を採用することができる。(1)洗浄のために低イオン強度および高温度を用いる(例えば、50℃で、0.015Mの塩化ナトリウム/0.0015Mのクエン酸ナトリウム/0.1%のドデシル硫酸ナトリウム)、(2)ハイブリダイゼーション中にホルムアミド等の変性剤を用いる(例えば、42℃で、50%(v/v)ホルムアミドと0.1%ウシ血清アルブミン/0.1%フィコール/0.1%のポリビニルピロリドン/50mMのpH6.5のリン酸ナトリウムバッファー、および750mMの塩化ナトリウム、75mMクエン酸ナトリウム)、または(3)20%ホルムアミド、5×SSC、50mMリン酸ナトリウム(pH7.6)、5×デンハード液、10%硫酸デキストラン、および20mg/mlの変性剪断サケ精子DNAを含む溶液中で、37℃で一晩インキュベーションし、次に約37-50℃で1×SSCでフィルターを洗浄する。なお、ホルムアミド濃度は50%またはそれ以上であってもよい。洗浄時間は、5、15、30、60、もしくは120分、またはそれら以上であってもよい。ハイブリダイゼーション反応のストリンジェンシーに影響する要素としては温度、塩濃度など複数の要素が考えられ、詳細はAusubel et al.,Current Protocols in Molecular Biology,Wiley Interscience Publishers,(1995)を参照することができる。「高度にストリンジェントな条件」の例は、0.0015M塩化ナトリウム、0.0015Mクエン酸ナトリウム、65~68℃、または0.015M塩化ナトリウム、0.0015Mクエン酸ナトリウム、および50%ホルムアミド、42℃である。ハイブリダイゼーション、Molecular Cloning 2nd ed.,Current Protocols in Molecular Biology,Supplement 1-38,DNA Cloning 1:Core Techniques,A Practical Approach,Second Edition,Oxford University Press(1995)などの実験書に記載されている方法に準じて行うことができる。ここで、ストリンジェントな条件下でハイブリダイズする配列からは、好ましくは、A配列のみまたはT配列のみを含む配列が除外される。中程度のストリンジェントな条件は、例えば、DNAの長さに基づき、当業者によって、容易に決定することができ、Sambrook et al.、Molecular Cloning:A Laboratory Manual、第3番、Vol.1、7.42-7.45 Cold Spring Harbor Laboratory Press,2001に示され、そしてニトロセルロースフィルターに関し、5×SSC、0.5% SDS、1.0mM EDTA(pH8.0)の前洗浄溶液、約40-50℃での、約50%ホルムアミド、2×SSC-6×SSC(または約42℃での約50%ホルムアミド中の、スターク溶液(Stark’s solution)などの他の同様のハイブリダイゼーション溶液)のハイブリダイゼーション条件、および約60℃、0.5×SSC、0.1% SDSの洗浄条件の使用が含まれる。従って、本開示において使用されるポリペプチドには、本開示で特に記載されたポリペプチドをコードする核酸分子に対して、高度または中程度でストリンジェントな条件下でハイブリダイズする核酸分子によってコードされるポリペプチドも包含される。
 本開示の接着性ポリペプチドは、好ましくは「精製された」または「単離された」ものであり得る。本明細書において「精製された」物質または生物学的因子(例えば、核酸またはタンパク質など)とは、その物質または生物学的因子に天然に随伴する因子の少なくとも一部が除去されたものをいう。従って、通常、精製された生物学的因子におけるその生物学的因子の純度は、その生物学的因子が通常存在する状態よりも高い(すなわち濃縮されている)。本明細書中で使用される用語「精製された」は、好ましくは少なくとも75重量%、より好ましくは少なくとも85重量%、よりさらに好ましくは少なくとも95重量%、そして最も好ましくは少なくとも98重量%の、同型の生物学的因子が存在することを意味する。本開示で用いられる物質または生物学的因子は、好ましくは「精製された」物質である。本明細書で使用される「単離された」物質または生物学的因子(例えば、核酸またはタンパク質など)とは、その物質または生物学的因子に天然に随伴する因子が実質的に除去されたものをいう。本明細書中で使用される用語「単離された」は、その目的に応じて変動するため、必ずしも純度で表示される必要はないが、必要な場合、好ましくは少なくとも75重量%、より好ましくは少なくとも85重量%、よりさらに好ましくは少なくとも95重量%、そして最も好ましくは少なくとも98重量%の、同型の生物学的因子が存在することを意味する。本開示で用いられる物質は、好ましくは「単離された」物質または生物学的因子である。
 本明細書において「断片」または「フラグメント」とは、本明細書において同じ意味で使用され、全長のポリペプチドまたはポリヌクレオチド(長さがn)に対して、1~n-1までの配列長さを有するポリペプチドまたはポリヌクレオチドをいう。断片の長さは、その目的に応じて、適宜変更することができ、例えば、その長さの下限としては、ポリペプチドの場合、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、40、50およびそれ以上のアミノ酸が挙げられ、ここの具体的に列挙していない整数で表される長さ(例えば、11など)もまた、下限として適切であり得る。本開示のポリペプチドの断片としては、237以上、3364以下が好ましく、より好ましくは256以上、2846以下が挙げられ、例えば下限は、237アミノ酸、256アミノ酸、300アミノ酸、400アミノ酸、500アミノ酸、600アミノ酸、700アミノ酸、800アミノ酸、900アミノ酸、1000アミノ酸などであり得、上限は、1000アミノ酸、1100アミノ酸、1200アミノ酸、1300アミノ酸、1400アミノ酸、1500アミノ酸、1600アミノ酸、1700アミノ酸、1800アミノ酸、1900アミノ酸、2000アミノ酸、2100アミノ酸、2200アミノ酸、2300アミノ酸、2400アミノ酸、2500アミノ酸、2600アミノ酸、2700アミノ酸、2800アミノ酸、2846アミノ酸、2900アミノ酸、3000アミノ酸、3100アミノ酸、3200アミノ酸、3300アミノ酸、3364アミノ酸であり得るがこれに限定されるものではなく、所望の特性(例えば、自己凝集性の欠如、接着性の維持)が維持される限り、これら以外の長さでもよい。また、ポリヌクレオチドの場合、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、40、50、75、100およびそれ以上のヌクレオチドが挙げられ、ここの具体的に列挙していない整数で表される長さ(例えば、11など)もまた、下限として適切であり得る。本明細書において、このような断片は、例えば、全長のものが接着性分子として機能する場合、その断片自体もまた接着性ポリペプチドとしての機能を有する限り、本開示の範囲内に入ることが理解される。
 本明細書において「生物学的機能」とは、ある遺伝子またはそれに関する核酸分子もしくはポリペプチドについて言及するとき、その遺伝子、核酸分子またはポリペプチドが生体内または生体外において有し得る特定の機能をいい、これには、例えば、接着性等を挙げることができるがそれらに限定されない。本明細書において、生物学的機能は、対応する「生物学的活性」によって発揮され得る。本明細書において「生物学的活性」とは、ある因子(例えば、ポリヌクレオチド、タンパク質など)が、有し得る活性のことをいい、種々の機能(例えば、接着性)を発揮する活性が包含される。「生物学的活性」は、生体内で発揮される活性であっても、分泌などによって生体外で発揮される活性であってもよい。例えば、ある因子が酵素である場合、その生物学的活性は、その酵素活性を包含する。そのような生物学的活性は、当該分野において周知の技術によって測定することができる。従って、「活性」は、結合(直接的または間接的のいずれか)を示すかまたは明らかにするか;応答に影響する(すなわち、いくらかの曝露または刺激に応答する測定可能な影響を有する)、種々の測定可能な指標をいい、例えば、本開示のポリペプチドまたはポリヌクレオチドに直接結合する化合物の親和性、または例えば、いくつかの刺激後または事象後の上流または下流のタンパク質の量あるいは他の類似の機能の尺度も含まれ得る。
 本明細書において遺伝子、ポリヌクレオチド、ポリペプチドなどの「発現」とは、その遺伝子などがインビボで一定の作用を受けて、別の形態になることをいう。好ましくは、遺伝子、ポリヌクレオチドなどが、転写および翻訳されて、ポリペプチドの形態になることをいうが、転写されてmRNAが作製されることもまた発現の一態様である。したがって、本明細書において「発現産物」とは、このようなポリペプチドもしくはタンパク質、またはmRNAを含む。より好ましくは、そのようなポリペプチドの形態は、翻訳後プロセシングを受けたものであり得る。例えば、接着性ポリペプチドの発現レベルは、任意の方法によって決定することができる。具体的には、接着性ポリペプチドのmRNAの量、接着性ポリペプチドの量、そして接着性ポリペプチドの生物学的な活性を評価することによって、接着性ポリペプチドの発現レベルを知ることができる。接着性ポリペプチドのmRNAやポリペプチドまたはタンパク質の量は、本明細書の他の箇所に詳述したような方法あるいは他の当該分野において公知の方法によって決定することができる。
 本明細書において「機能的等価物」とは、対象となるもとの実体に対して、目的となる機能が同じであるが構造が異なる任意のものをいう。従って、本開示の「接着性ポリペプチド」の機能的等価物は、本開示の接着性ポリペプチド自体ではないが、その変異体または改変体(例えば、アミノ酸配列改変体等)であって、その接着性ポリペプチドの持つ生物学的作用を有するもの、ならびに、作用する時点において、その接着性ポリペプチドの持つ生物学的作用を持つ変異体もしくは改変体に変化することができるもの(例えば、その変異体もしくは改変体をコードする核酸、およびその核酸を含むベクター、細胞等を含む)が包含されることが理解される。本開示において、接着性ポリペプチドの機能的等価物は、格別に言及していなくても、接着性ポリペプチドと同様に用いられうることが理解される。機能的等価物は、データベース等を検索することによって、見出すことができる。本明細書において「検索」とは、電子的にまたは生物学的あるいは他の方法により、ある核酸塩基配列を利用して、特定の機能および/または性質を有する他の核酸塩基配列を見出すことをいう。電子的な検索としては、BLAST(Altschul et al.,J.Mol.Biol.215:403-410(1990))、FASTA(Pearson & Lipman, Proc.Natl.Acad.Sci.,USA 85:2444-2448(1988))、Smith and Waterman法(Smith and Waterman,J.Mol.Biol.147:195-197(1981))、およびNeedleman and Wunsch法(Needleman and Wunsch,J.Mol.Biol.48:443-453(1970))などが挙げられるがそれらに限定されない。生物学的な検索としては、ストリンジェントハイブリダイゼーション、ゲノムDNAをナイロンメンブレン等に貼り付けたマクロアレイまたはガラス板に貼り付けたマイクロアレイ(マイクロアレイアッセイ)、PCRおよびin situハイブリダイゼーションなどが挙げられるがそれらに限定されない。本明細書において、本開示において使用される遺伝子には、このような電子的検索、生物学的検索によって同定された対応遺伝子も含まれるべきであることが意図される。
 本開示(ポリペプチドなど)の機能的等価物としては、アミノ酸配列において、1もしくは複数個のアミノ酸の挿入、置換もしくは欠失、またはその一方もしくは両末端への付加されたものを用いることができる。本明細書において、「アミノ酸配列において、1もしくは複数個のアミノ酸の挿入、置換もしくは欠失、またはその一方もしくは両末端への付加」とは、部位特異的突然変異誘発法等の周知の技術的方法により、あるいは天然の変異により、天然に生じ得る程度の複数個の数のアミノ酸の置換等により改変がなされていることを意味する。改変アミノ酸配列は、例えば1~30個、好ましくは1~20個、より好ましくは1~9個、さらに好ましくは1~5個、特に好ましくは1~2個のアミノ酸の挿入、置換、もしくは欠失、またはその一方もしくは両末端への付加がなされたものであることができる。改変アミノ酸配列は、好ましくは、そのアミノ酸配列が、配列番号1または4のアミノ酸配列において1または複数個(好ましくは1もしくは数個または1、2、3、もしくは4個)の保存的置換を有するアミノ酸配列であってもよい。ここで「保存的置換」とは、タンパク質の機能を実質的に改変しないように、1または複数個のアミノ酸残基を、別の化学的に類似したアミノ酸残基で置換えることを意味する。例えば、ある疎水性残基を別の疎水性残基によって置換する場合、ある極性残基を同じ電荷を有する別の極性残基によって置換する場合などが挙げられる。このような置換を行うことができる機能的に類似のアミノ酸は、アミノ酸毎に当該分野において公知である。具体例を挙げると、非極性(疎水性)アミノ酸としては、アラニン、バリン、イソロイシン、ロイシン、プロリン、トリプトファン、フェニルアラニン、メチオニンなどが挙げられる。極性(中性)アミノ酸としては、グリシン、セリン、スレオニン、チロシン、グルタミン、アスパラギン、システインなどが挙げられる。陽電荷をもつ(塩基性)アミノ酸としては、アルギニン、ヒスチジン、リジンなどが挙げられる。また、負電荷をもつ(酸性)アミノ酸としては、アスパラギン酸、グルタミン酸などが挙げられる。
 本明細書において「支持体」とは、ペプチド、タンパク質、ポリヌクレオチド、細胞、細菌、またはウイルスさらには糖、脂質、その他の低分子を担持することができる物質をいう。支持体として使用するための材料には、固体表面を形成し得る任意の物質が使用され得るが、例えば、脂質二重構造体(例えば、リポソーム)、ガラス、シリカ、シリコン、セラミック、二酸化珪素、プラスチック、金属(合金も含まれる)、チタン、アクリル、天然および合成のポリマー(例えば、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、セルロース、キトサン、デキストラン、ナイロン、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリ乳酸、およびポリテトラフルオロエチレン(PTFE))が挙げられるがそれらに限定されない。
 本明細書において「キット」とは、通常2つ以上の区画に分けて、提供されるべき部分(例えば、酵素や緩衝液、説明書など)が提供されるユニットをいう。安定性等のため、混合されて提供されるべきでなく、使用直前に混合して使用することが好ましいような組成物の提供を目的とするときに、このキットの形態は好ましい。そのようなキットは、好ましくは、提供される部分(例えば、酵素)をどのように使用するか、あるいは、試薬あるいは使用後の廃液をどのように処理すべきかを記載する指示書または説明書を備えていることが有利である。本明細書においてキットが試薬キットとして使用される場合、キットには、通常、酵素等の使い方などを記載した指示書などが含まれる。
 本明細書において「指示書」は、本開示を使用する方法を使用者に対する説明を記載したものである。この指示書は、本開示の使用方法を指示する文言が記載されている。この指示書は、必要な場合は、本開示が実施される国の監督官庁(例えば、日本であれば厚生労働省または農林水産省等、米国であれば食品医薬品局(FDA)、農務省(USDA)など)が規定した様式に従って作製され、その監督官庁により承認を受けた旨が明記される。指示書は、紙媒体で提供され得るが、それに限定されず、例えば、電子媒体(例えば、インターネットで提供されるホームページ、電子メール)のような形態でも提供され得る。
 (好ましい実施形態)
 以下に本開示の好ましい実施形態を説明する。以下に提供される実施形態は、本開示のよりよい理解のために提供されるものであり、本開示の範囲は以下の記載に限定されるべきでないことが理解される。従って、当業者は、本明細書中の記載を参酌して、本開示の範囲内で適宜改変を行うことができることは明らかである。また、本開示の以下の実施形態は単独でも使用されあるいはそれらを組み合わせて使用することができることが理解される。
 (自己凝集性を有しない接着性ポリペプチド)
 1つの局面において、本開示は、自己凝集性を有さず、かつ接着性を有する、接着性ポリペプチドの新規の断片またはその改変体、およびそれをコードする核酸を提供する。
 代表的局面において、本開示は、AtaAの断片またはその改変体であって、自己凝集性を有さず接着性を有するものを提供する。
 ある実施形態において、本開示は、代表的に、Acinetobacter sp. Tol5株から得られる、接着性ポリペプチドの代表的配列およびその改変体を提供する。
 1つの実施形態において、本開示は、自己凝集性を有さず、かつ接着性を有する、配列番号1に示すアミノ酸配列の断片またはその改変体を含むポリペプチドを提供する。
 特定の実施形態では、本開示の接着性ポリペプチドは、配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸22~50位および161~175位に対応する配列またはその改変配列を含み、かつ配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸2847~3093位に対応する配列の範囲に1アミノ酸以上の置換、付加、欠失またはそれらの組合せを含む。好ましくは、上記配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸2847~3093位に対応する配列の範囲は、配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸2855~3093位に対応する範囲である。より好ましくは、本開示の接着性ポリペプチドは、配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸2855~3093位に対応する配列のすべてを欠失する。特定の実施形態では、上記改変配列は、保存的置換による改変を含む。
 特定の実施形態において、本開示は、
(1)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~3518位に対応する配列またはその改変配列またはその断片において、
 配列番号1のアミノ酸2855~3093位に対応する配列に少なくとも1アミノ酸以上の置換、付加、欠失またはそれらの組合せを含み、
 配列番号1のアミノ酸22~50位および161~175位に対応する配列またはその改変配列を有する配列を含む、ポリペプチド;
(2)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~3093位に対応する配列またはその改変配列またはその断片において、
 アミノ酸2855~3093位に対応する配列に少なくとも1アミノ酸以上の置換、付加、欠失またはそれらの組合せを含み、
 アミノ酸22~50位および161~175位に対応する配列またはその改変配列を有する配列を含む、ポリペプチド;
(3)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~2846位に対応する配列またはその改変配列またはその断片であって、
 アミノ酸22~50位および161~175位に対応する配列またはその改変配列を有する、ポリペプチド;
(4)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~3518位の一部(ここで、「一部」とは、全長配列に対して、欠損している部分があるものを指し、断片の他、中間部分が欠落している配列も包含する。)を含み、
 配列番号1のアミノ酸2855~3093位に対応する配列に少なくとも1アミノ酸以上の置換、付加、欠失またはそれらの組合せを含み、
 配列番号1のアミノ酸22~50位および161~175位に対応する配列またはその改変配列を有する、ポリペプチド;
(5)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~2854位に対応する配列またはその改変配列またはその断片であって、
 アミノ酸22~50位および161~175位に対応する配列またはその改変配列を有する、ポリペプチド;
(6)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~268位に対応する配列またはその改変配列またはその断片であって、
 アミノ酸22~50位および161~175位に対応する配列またはその改変配列を有する、ポリペプチド;または
(7)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~257位に対応する配列またはその改変配列またはその断片であって、
 アミノ酸22~50位および161~175位に対応する配列またはその改変配列を有する、ポリペプチド
である、ポリペプチドを提供する。
 特定の実施形態では、本開示は、
(a)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~2854位に対応するアミノ酸配列またはその改変配列またはその断片であって、
 アミノ酸22~50位および161~175位に対応する配列またはその改変配列を有する、ポリペプチド、
(b)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~2846位に対応するアミノ酸配列またはその改変配列またはその断片であって、
 アミノ酸22~50位および161~175位に対応する配列またはその改変配列を有する、ポリペプチド;
(c)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~268位に対応する配列またはその改変配列またはその断片であって、
 アミノ酸22~50位および161~175位に対応する配列またはその改変配列を有する、ポリペプチド;または
(d)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~257位に対応する配列またはその改変配列またはその断片であって、
 アミノ酸22~50位および161~175位に対応する配列またはその改変配列を有する、ポリペプチド
であるポリペプチドを提供する。
 特定の実施形態では、本開示は、
(1)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~2854位に対応するアミノ酸配列またはその改変配列またはその断片である、ポリペプチド;
(2)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~2846位に対応するアミノ酸配列またはその改変配列またはその断片である、ポリペプチド;
(3)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~268位に対応するアミノ酸配列またはその改変配列またはその断片である、ポリペプチド;または
(4)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~257位に対応するアミノ酸配列またはその改変配列またはその断片である、ポリペプチド;
である、ポリペプチドを提供する。
 特定の実施形態では、本開示の接着性ポリペプチドは、配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~2854位または2位~2854位に対応するアミノ酸配列またはその改変配列またはその断片である。好ましくは、本開示の接着性ポリペプチドは、配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~2854位または2位~2854位に対応するアミノ酸配列からなる。
 特定の実施形態では、本開示の接着性ポリペプチドは、配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1位~2846位または2位~2846位に対応するアミノ酸配列またはその改変配列またはその断片である。好ましくは、本開示の接着性ポリペプチドは、配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1位~2846位または2位~2846位に対応するアミノ酸配列からなる。
 特定の実施形態では、本開示の接着性ポリペプチドは、配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~268位または2~268位に対応するアミノ酸配列またはその改変配列またはその断片である。好ましくは、本開示の接着性ポリペプチドは、配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~268位または2~268位に対応するアミノ酸配列からなる。
 特定の実施形態では、本開示の接着性ポリペプチドは、配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~257位または2~257位に対応するアミノ酸配列またはその改変配列またはその断片である。好ましくは、本開示の接着性ポリペプチドは、配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~257位または2~257位に対応するアミノ酸配列からなる。
 一部の実施形態では、本発明の接着性ポリペプチドは、アシネトバクター菌由来である。特定の実施形態では、上記アシネトバクター菌が、Acinetobacter sp. Tol5株である。
 一部の実施形態では、本開示の接着性ポリペプチドは、配列番号1とは異なるアミノ酸配列をさらに含む。特定の実施形態では、上記異なるアミノ酸配列は、本開示の接着性ポリペプチドと融合されている。一実施形態では、上記異なるアミノ酸配列は、SNAPタンパク質をコードするアミノ酸配列である。
 特定の実施形態では、本開示は、本開示の接着性ポリペプチドと、機能性付与実体との複合体を提供する。
 1つの実施形態では、本開示のポリペプチドまたはその機能性付与実体との複合体は、第一の対象を第二の対象に接着および/または固定化する能力、または自己凝集しない能力またはその両方を有し得る。
 1つの実施形態では、本開示のポリペプチドまたはその機能性付与実体との複合体は、上記第一の対象を単層で接着させる能力を有する。
 特定の実施形態において、上記第一の対象と上記第二の対象とは同じである。別の実施形態では、上記第一の対象と上記第二の対象とは異なる。
 1つの実施形態では、上記第一の対象または上記第二の対象の少なくとも1つは、機能性付与実体である。機能性付与実体としては、バイオセンサー、生体分子の分離・標識、再生医療、バイオ・有機・無機ハイブリッド材料の生産、表面改質・機能化、発酵工業、医薬品工業、化成品工業、バイオ燃料の製造、排水処理、バイオレメディエーション等に有用な機能を有するものが挙げられるが、これらに限定されない。特定の実施形態では、機能性付与実体は、タンパク質および/またはペプチドである。さらに具体的な実施形態では、機能性付与実体は、ストレプトアビジン、中性アビジン、それらの誘導体、酵素、抗体、蛍光分子、受容体、機能性ペプチド(抗菌・蛍光・シグナル因子・誘導因子等)、核酸アプタマー、血清成分等である。
 1つの実施形態では、本開示のポリペプチド、融合ポリペプチド、またはその機能性付与実体との複合体は、細胞を接着および/または固定化するために使用される。接着および/または固定化される細胞は、任意の細胞であり、例えば、動物細胞、植物細胞および微生物細胞等が挙げられるが、これらに限定されない。
 1つの実施形態では、上記第二の対象は、支持体である。特定の実施形態では、上記支持体は、リポソームである。
 1つの実施形態では、本開示のポリペプチド、融合ポリペプチド、またはその機能性付与実体との複合体は、上記ポリペプチドが含む、AtaAとは異なるアミノ酸配列のポリペプチド、または上記複合体が含む機能性付与実体を、第二の対象に接着させる能力を有する。
 (接着性ポリペプチドの生産)
 1つの実施形態では、本開示の接着性ポリペプチドおよび融合ポリペプチドは、微生物を使用する発現系によって生産される。
 本開示の接着性ポリペプチド、またはその融合ポリペプチドは、大腸菌に組換えタンパク質として、通常、実験室でよく行われている通りの方法で生産させることができる。すなわち、AtaAの断片または該断片にペプチドを融合した融合ペプチドをコードする遺伝子を、pETシステムなど適切な大腸菌発現ベクターの適切な位置に挿入し、大腸菌を形質転換し、誘導物質を加えて遺伝子発現を誘導するか、恒常発現プロモーター下で恒常発現させる。該タンパク質は、細胞質内に生産させることが多いが、ペリプラズム中に分泌生産させることも可能である。後者の場合、AtaAタンパク質が本来有しているシグナルペプチドあるいは、大腸菌発現ベクターに組み込まれているシグナルペプチドをコードする遺伝子配列を、該タンパク質をコードする5’末端側につなぐことで、該タンパク質のアミノ末端側にシグナルペプチドが付加される形式で該タンパク質が生産される。なお、シグナルペプチドは、生産された該タンパク質がペリプラズムに分泌されると切断除去されるので、得られるAtaA断片またはその融合タンパク質は、シグナルペプチドを含んでいない。細胞内に生産された該タンパク質は、可溶化成分から分離精製することが通常であるが、インクルージョンボディから分離したのち、巻き戻しによって活性を有するタンパク質として得てもよい。なお、生産されたタンパク質は、あらかじめ該タンパク質に融合したHisタグやストレプトタグなどを利用して、通常用いられるアフィニティ精製法によって分離精製することができる。さらに、SNAPタンパク質などが融合されている場合は、ベンジルグアニル(BG)基を有する分子を利用して、分離精製してもよい。さらに精製度をあげる場合、イオン交換クロマトグラフィーやゲルろ過などを併用してもよい。
 この微生物を使用する接着性ポリペプチドの生産方法において、接着性ポリペプチドを発現させる方法、接着性ポリペプチドを発現させる宿主、宿主から分泌された接着性ポリペプチドの精製方法等の詳細な条件は、当業者によって適宜調整される。さらに、本開示の接着性ポリペプチドは、微生物の菌体内発現系以外にも、分泌生産系、無細胞発現系等の種々の発現系を使用して発現させることもできる。
 上述の微生物に本開示の接着性ポリペプチドを含む目的のポリペプチドを生産させるための方法は、単なる例示であり、当業者は、本技術分野で慣用される手法によって、本開示の遺伝子の核酸配列(塩基配列)またはアミノ酸配列を参考に、合成遺伝子を作製することで、発現ベクターに挿入するDNA断片の設計および構築を容易に行うことができる。
 (ポリペプチドの使用)
 一つの局面において、本開示の接着性ポリペプチドは、材料工学プロセスに有用である。他の局面では、本開示の接着性ポリペプチドは、バイオプロセスを使用する工業に有用である。ある実施形態では、本開示の接着性ポリペプチドは、タンパク質、ペプチドまたは細胞を高密度に密集させて固定することによって、表面改質、材料設計等の材料工学プロセス、発酵工業、医薬品工業、化成品工業、バイオ燃料の製造、排水処理、バイオレメディエーション、再生医療、細胞工学、医用工学、バイオセンサー等の技術分野におけるバイオプロセスを効率的に実施することができる。
 別の局面では、本開示の接着性ポリペプチドは、酵素などを含有させたリポソームを固定して、バイオセンサーや環境浄化などに利用することも可能である。特に環境中で使用する場合、生きている細胞と異なり増殖はできないため、組換え遺伝子やタンパク質を使用してもバイオハザードや生態系破壊のリスクがほぼないという利点がある。
 (一般技術)
 本明細書において用いられる分子生物学的手法、生化学的手法、微生物学的手法は、当該分野において周知であり慣用されるものであり、例えば、Sambrook J.et al.(1989).Molecular Cloning:A Laboratory Manual,Cold Spring Harborおよびその4th Ed.(2012)、岡田雅人、宮崎香、2011年、「タンパク質実験ノート 改訂第4版」上巻および下巻、羊土社などに記載されており、これらは本明細書において関連する部分(全部であり得る)が参考として援用される。
 (注記)
 本明細書において「または」は、文章中に列挙されている事項の「少なくとも1つ以上」を採用できるときに使用される。「もしくは」も同様である。本明細書において「2つの値の範囲内」と明記した場合、その範囲には2つの値自体も含む。
 本明細書において引用された、科学文献、特許、特許出願などの参考文献は、その全体が、各々具体的に記載されたのと同じ程度に本明細書において参考として援用される。
 以上、本開示を、理解の容易のために好ましい実施形態を示して説明してきた。以下に、実施例に基づいて本開示を説明するが、上述の説明および以下の実施例は、例示の目的のみに提供され、本開示を限定する目的で提供したのではない。従って、本開示の範囲は、本明細書に具体的に記載された実施形態にも実施例にも限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。
 以下に実施例を記載する。以下の実施例で用いる生物の取り扱いは、必要な場合、名古屋大学や監督官庁およびカルタヘナ法において規定される基準を遵守した。試薬類は具体的には実施例中に記載した製品を使用したが、他メーカー(Sigma-Aldrich、富士フイルム和光純薬、ナカライテスク、R&DSystems、USCN Life Science INC、Thermo Fisher Scientific、関東化学、フナコシ、東京化成、Merck等)の同等品でも代用可能である。
 (実施例1:細胞凝集においてAtaAと共に凝集塊を形成する細胞表層分子の探索)
 本実施例では、図1Aの実験モデルに示される実験手法によって得られた、顕微鏡観察による細胞の凝集解析を示す。
 (方法)
 mRFP(赤色蛍光タンパク質)を発現し、正常なAtaAタンパク質を発現するAcinetobacter sp. Tol5株と、EGFP(緑色蛍光タンパク質)を発現し、正常なAtaAタンパク質を発現するAcinetobacter sp. Tol5株、またはΔAtaA株とを均一に混合した。形成された細胞凝集を顕微鏡下で観察し、取得された画像を微小領域に区切って、EGFPを発現する細胞の割合を計算した。
 (結果)
 図1Bは、EGFPを発現するAcinetobacter sp. Tol5株と、mRFPを発現するAcinetobacter sp. Tol5株とを混合して形成された細胞凝集塊の画像および微小区画中のEGFPを発現する細胞の割合のヒストグラムを示す。どちらの蛍光タンパク質発現株も、正常なAtaAタンパク質を発現している。図1Cは、正常なAtaAタンパク質とmRFPを発現するAcinetobacter sp. Tol5株と、EGFPを発現するΔAtaA株とを混合して形成された細胞凝集塊の画像および微小区画中のEGFPを発現する細胞の割合のヒストグラムを示す。図1Bにおいて、EGFPを発現する細胞は、細胞塊中に均一に存在し、EGFPを発現する細胞の割合のヒストグラムは中央にピークを示した。これに対し、図1Cにおいて、EGFPを発現する細胞は、細胞塊中に取り込まれず、EGFPを発現する細胞の割合のヒストグラムは端にピークを示した。
 (考察)
 AtaAを発現する細胞は、他の細胞表層分子とは凝集塊を形成せず、AtaAを発現する細胞と凝集することが示された。すなわち、Tol5株の細胞自己凝集は、AtaA分子同士の相互作用によるものであることが示された。
 (実施例2:自己凝集ドメインの探索)
 本実施例では、AtaAタンパク質のうちの自己凝集に関係するドメインの探索を行った。
 (方法)
 (1)Nheadが欠損した構造のAtaA(配列番号7)、(2)、(3)および(4)Nstalk内の一部が欠損した構造のAtaA(それぞれ配列番号9、11および13)、(5)Nstalk内の一部に加え、Cheadを欠損させた構造のAtaA(配列番号15)、(6)Cstalkの大部分が欠損(FGGドメインは保存)した構造のAtaA(配列番号17)を設計した(図2A)。なお、各部分欠損体の構築は、ドメインアノテーションに基づいて構造を壊さないようにドメイン間のつなぎの部分で切断、削除し再結合するか、やむを得ずドメイン内で切断する場合でも、AtaA内に存在する繰り返し配列を利用することで、欠損後もそのドメインとアミノ酸配列が保存されているようにつないだ。さらに、ドメイン内にあって繰り返し配列も利用できない場合は、コイルドコイルの周期性を利用して、切断、削除、再結合後にコイルドコイルの周期性が復活するようにした。
 各部分欠損体について、ataA遺伝子をクローニングしてあるpAtaA、pDONR221::ataA、合成遺伝子断片を利用して発現コンストラクトを構築した。発現コンストラクトを保有するドナー株E.coli S17-1(Simon,R.;Priefer,U.;Puhler,A.,Bio-Technol1983,1,(9),784-791)との接合により、Tol5のataA遺伝子欠損変異株である4140株を形質転換し、各部分欠損体を発現する形質転換株(ドメイン欠損株)を得た。全長AtaAを発現する野生株はmRFPの遺伝子で、ドメイン欠損株はEGFPの遺伝子で形質転換し、それぞれ赤色、緑色蛍光を示す株を作製した。そして、これらの形質転換株を使用して、実施例1に記載の方法と同様の手法によって、細胞凝集特性を評価した。
 (結果)
 結果を図2Bに示す。正常なAtaAタンパク質を発現するAcinetobacter sp. Tol5株と、(1)Nheadが欠損した構造のAtaAタンパク質を発現するAcinetobacter sp. Tol5株とを混合した場合には、EGFPを発現するドメイン欠損株細胞の細胞塊への取り込みが認められなかった。一方で、(1)以外の部分欠損体を発現させたドメイン欠損株細胞は、細胞塊中に均一に存在し、EGFPを発現する細胞の割合のヒストグラムは中央にピークを示した。
 (考察)
 (1)全長のAtaAタンパク質を発現するTol5野生株は、Nheadが欠損した構造のAtaAタンパク質を発現するAcinetobacter sp. Tol5株のみと凝集できず、Nhead以外の部位を欠損した構造のAtaAタンパク質を発現するAcinetobacter sp. Tol5株とは凝集できたことから、AtaAのNhead同士が微生物細胞の自己凝集、つまりAtaA同士の相互作用に必須であることが示された。すなわち、Nhead同士が自己凝集することで、AtaAの分子間相互作用を引き起こすことが示唆された。
 (実施例3:Nhead組換えタンパク質の設計・作製とフォールディングの解析)
 本実施例では、AtaAのNheadドメインを、正常にフォールディングされる組換えタンパク質として発現させるためのコンストラクトの設計を行った。
 (方法)
 (コンストラクトの構築)
 今回、初めて、AtaAの接着と自己凝集性を担う機能部位であるNheadを組換えタンパク質として大腸菌に作らせることととした。Nhead組換えタンパク質のコンストラクト設計(配列番号19)を図3Aに示す。AtaAは同種のポリペプチド鎖が三本集まってホモ三量体を形成することで、正しくフォールディングされ、機能を発揮する。組換えタンパク質のコンストラクトの設計は非常に難しく、三量体がきちんと形成され、正しくフォールディングされるように設計することは、タンパク質工学の専門家にとっても容易ではない。Nheadの構造は主としてβストランドで構成されることが、一次構造(アミノ酸配列)から想定された。βストランドの会合による三量体の形成は困難が予想され、NheadのC末側に存在するneckもコンストラクトに含める必要があると考えた。さらに、三量体形成を促進することが知られているコイルドコイル構造であるGCN4pIIタグを、Nheadにつなげることとした。GCN4pIIとうまくつながるように、NstalkのN末側先端にあるFGGドメインの一部であるコイルドコイルを介してGCN4pIIタグにつなげることで、コイルドコイルの周期性を維持する設計とした。さらに、分離精製を容易にするため、GCN4pIIタグのC末側にHisタグも導入した。このように設計されたNhead組換えタンパク質(AtaAの配列の59~325位のアミノ酸断片:配列番号1の2~268位のアミノ酸断片に対応する)のアミノ酸配列を図3Cに示す。これには、配列の由来も示してある。このコンストラクトを作製するため、pIBA-GCN4tri-Hisベクターの制限酵素XbaI/BsaI消化断片に、配列番号1のアミノ酸1~268位をコードする遺伝子断片を挿入し、pIBA::Nhead組換えDNA(pIBA-GCN4tri-His::ataA59-325)を作製した。精製したNhaed組換えタンパク質がきちんとフォールディングされているかどうかを知る指標として、CDスペクトルによる二次構造の解析を行った。
 (Nhead組換えタンパク質の精製)
 BL21 star(DE3;pIBA-GCN4tri-His::ataA59-325)を終夜培養した培養物を、LB培地中で1:100に希釈し、37℃で3時間インキュベートした。インキュベート後、培地中に0.2μg/mlの無水テトラサイクリン(AHTC)を添加し、さらに28℃で6時間インキュベートした。細胞を4℃、5,000×gで15分間遠心分離を行うことによって回収し、溶解バッファー(20mM Tris-HCl、150mM NaClおよび20mM イミダゾール、pH9.0)に再懸濁し、高圧ホモジナイザー(LAB 2000、株式会社エスエムテー)を使用して、1,000barで10分間溶解した。4℃において10,000×gで15分間遠心分離後、上清をNi-NTA Superflowカラム(Qiagen NV)にロードし、溶解バッファーで2回洗浄することによって、未結合のタンパク質を除去した。結合したタンパク質を溶出バッファー(20mM Tris-HCl、150mM NaClおよび400mM イミダゾール、pH9.0)により溶出した。溶出されたタンパク質を、陰イオン交換カラム(HiTrap Q HP、GE Healthcare)にロードし、組換えタンパク質を含むフロースルー画分を、50mMリン酸緩衝液(pH6.0)に対して透析した。次いで、組換えタンパク質を陽イオン交換カラム(HiTrap SP HP、GE Healthcare)を使用して、リン酸緩衝液(pH6.0)中、0~1,000mM NaClの直線的な濃度勾配により精製した。組換えタンパク質を含むピーク画分を、遠心式フィルターデバイス(Amicon ultra、EMD Millipore)を使用した限外ろ過によって濃縮し、25mM Tris-HCl (pH9.0)で平衡化したゲルろ過カラム(HiLoad 26/60 Superdex 200pg、GE Healthcare)上にロードして、ゲルろ過精製した。
 (精製されたNhead組換えタンパク質のフォールディングの解析)
 精製されたNhead組換えタンパク質のCDスペクトルを、J-725 spectropolarimeter(日本分光株式会社)を使用して測定した。パラメータは、波長190~250nm、スキャン速度100nm/分、スキャン間隔0.1nm、レスポンス0.25秒およびバンド幅1.0nmに設定した。
 (結果)
 CDスペクトルの解析の結果、大腸菌に作らせ精製したNhead組換えタンパク質は、ランダムコイル状態ではなく二次構造を形成していることが示され、フォールディングされていると推定された(図3B)。そこで、結晶化を行い、Nheadの結晶構造を決定した。その結果、Nheadには、他のTAAのheadドメインには見られない特徴的な2つのループ(第1ループと第2ループ)が存在することがわかった。
 (実施例4:Nhead上のループの機能評価)
 Nheadに特徴的な第1および第2のループが、AtaAの非特異的な接着性に関与しているかどうかを調べた。
 (方法)
 (AtaA変異株の作製)
 クローニング済みのataA遺伝子断片を利用して、インバースPCRにより、各ループを一つずつ欠損させた変異体(配列番号21および23)を作製し、Tol5のataA遺伝子欠損変異株である4140株(ΔataA)に導入して発現させた。これらループ欠損変異株と、比較のため野生株(AtaA)、ΔataAおよびNhead欠損株(ΔNhead、配列番号7)を、ポリスチレン(PS)プレートおよびガラスプレートを用いた微生物付着試験に供した。
 (方法)
 (微生物付着試験)
 回収した細胞を超純水で3回洗浄し、OD660が0.5となるようにBS-N培地中に懸濁した。細胞懸濁物(各200μL)を96穴のポリスチレン(PS)またはガラスプレートのウェル中に入れた。振とうせずに28℃で2時間インキュベート後、細胞懸濁物をマイクロピペットにより除去し、各ウェルを120μLのBS-N培地で3回リンスした。固定化した細胞は、200μLの0.1%クリスタルバイオレット溶液によって15分間染色した。200μLのBS-N培地による3回のリンス後、色素を200μLの70%エタノールを使用して細胞から溶出させ、溶出液の590nmにおける吸光度(A590)を、マイクロプレートリーダーによって測定した。BS-N培地の組成については、論文(S.Ishii,J.Koki,H.Unno,K.Hori;Two Morphological Types of Cell Appendages on a Strongly Adhesive Bacterium, Acinetobacter sp. Strain Tol5,Appl.Environ.Microbiol.70,(2004)5026-5029)と論文(H.Watanabe,Y.Tanji,H.Unno,K.Hori;Rapid Conversion of Toluene by an Acinetobacter sp.Tol5 Mutant Showing Monolayer Adsorption to Water-Oil Interface,J.Biosci.Bioeng.106 (2008)226-230)に記されている。
 (結果)
 接着試験の結果を図4に示す。図4のグラフは、微生物の接着性を、A590により測定した結果を示す。第1および第2のループ欠損株は接着性が大きく低下している結果となった。よって、これら二つのループがAtaAの接着に必須であることが判明した。
 (実施例5:大腸菌で発現させた組換えNheadの自己凝集性評価)
 Nhead組換えタンパク質の精製時に、凝集しない試料を得ることができた。そこで、本実施例では、大腸菌で発現させた組換えNheadについて、動的光散乱法(DLS)により自己凝集性を評価した。
 (方法)
 組換えタンパク質を0.2mg/mlの濃度になるようにPBS緩衝液に溶解して試料溶液を調製した。40μLの試料溶液を石英セルに入れ、He-Neレーザー(波長633nm)を装着したDLS測定装置(Zetasizer Nano ZSP、Malvern Instruments,UK)にて粒形を測定した。温度は25℃、平衡時間120秒、散乱角173°の条件で測定した。
 (結果および考察)
 結果を図5に示す。全くの予想外のことに、大腸菌で発現させた組換えNheadは、自己凝集性を示さなかった。したがって、大腸菌で発現させた組換えNheadは、Acinetobacter sp. Tol5株において発現したAtaA上のNheadとは異なる性質を示すことが明らかになった。
 (実施例6:Acinetobacter sp. Tol5株の凝集塊の特徴)
 発明者は、偶然にも、AVLペプチドがNheadの第1および第2ループに相互作用し、AtaAによるAcinetobacter sp. Tol5株細胞の凝集塊を崩壊させる機能を有することを見出した。本実施例では、該ペプチドによるAcinetobacter sp. Tol5株の凝集塊の崩壊について顕微鏡観察を行った。
 (方法)
 フローセル内の、Acinetobacter sp. Tol5株の凝集塊、およびAVLペプチド存在下でのAcinetobacter sp. Tol5株を、顕微鏡を用いて観察した。フローセルは下記のとおり自作したものを用いた。
 (フローセルの作製)
 本開示において構築したフローセルシステムの基本構造は、細胞懸濁物または流体を送流するためのシリコーンチューブに細胞を観察するためにガラスチューブを連結したものである。直方体のフローセルシステムを構築するために、長さが300mmであり、内径が1mmであり、外径が2mmであるシリコーンチューブを、長さが50mmであり、各内径寸法が1mmである直方体ガラス(Vitrocom)の両端に連結し、その連結部をパラフィンフィルムでシールした。入口のシリコーンチューブを、三方活栓(テルモ株式会社)を介してシリンジポンプ(Legato 200、KD Scientific)に連結し、直方体のガラスチューブの細胞観察部(フローセル)に流体を送流した。
 上記フローセルにBS-N培地に懸濁したTol5細胞懸濁液を64μl/minの速度で30分間流して、ガラス製フローセルにTol5細胞の凝集塊を付着させた。その後、0.1mMのAVLペプチドを含むBS-N培地を同速度で流し、付着したTol5細胞凝集塊の挙動を、デジタル顕微鏡(キーエンス社製VHX-200)で観察した。
 (結果および考察)
 結果を図6に示す。Acinetobacter sp. Tol5株の細胞凝集塊は、AVLペプチドにより崩壊する様子が観察された。該ペプチドを含まない培地を同速度で流しても、凝集塊は全く影響を受けなかった。このことより、AVLペプチドは、AtaAのNhead同士の自己凝集を崩壊させる機能があることがわかった。
 (実施例7:大腸菌組換えNheadの接着性の計測)
 本実施例では、大腸菌で発現させた組換えNheadの接着性を、QCM-Dによって計測した。
 (方法)
 組換えNheadタンパク質(配列番号19)をPBS溶液中に50μg/mlの濃度で溶解させて試料液を準備した。装置はQ-Sense E4(Biolin scientific製、Sweden)を使用し、センサーにはポリスチレン(PS)製またはシリカ製のものを使用した。まず、250μl/分の流量でPBS緩衝液を流して装置が安定するまで待った。その後、試料液を同じ流速で1.5分間流し、流れを止めて15分間静置後、再び試料液を同流速で1.5分間流した。再び流れを止めて10分間静置後、PBS緩衝液を同流速で1分間流すことでリンスを行い、さらに流れを止めて5分間静置した。続いて、0.1mMのAVLペプチド溶液を同流速で2分間流し、流れを止めてから15分間静置した。最後にPBS緩衝液を同流速で2分間流してから流れを止め、10分間静置して測定を終了した。
 (結果)
 結果を図7Aおよび7Bに示す。ポリスチレンセンサーおよびシリカセンサーのいずれを使用した場合でも、Nhead添加後すぐにΔf7/7(Hz)値が低減し、平衡状態に達した。その後のNheadの再供給工程、緩衝液によるリンス工程、AVLペプチドの添加工程、2回目の緩衝液によるリンス工程を経ても、Δf7/7(Hz)値の変化は認められなかった。
 (考察)
 大腸菌組換えNheadを添加すると瞬時にセンサーへ接着し、平衡に達したと考えられた。その後、大腸菌組換えNhead溶液を再供給しても、Δf7/7(Hz)値の変化は認められなかったことから、Nheadは新たに接着しなかったと考えられた。これらのことから、大腸菌組換えNheadは、ポリスチレン、シリカ表面への接着力は有するが、積層はしないと考察される。これは、大腸菌組換えNheadが自己凝集性を有しないことを反映している。また、緩衝液によるリンス程度では、表面に接着した大腸菌組換えNheadは剥がれないと考えられる。続いて、ネイティブNheadの自己凝集を崩壊させるAVLペプチドを供給しても、分離は認めらなかった。この事実からも、大腸菌組換えNheadは自己凝集性を示さず、積層接着もしていないことがわかる。再リンスによる分離も認められなかった。以上より、大腸菌組換えNheadは積層せずに、固体表面に単層接着することが判明した。なお、Nheadの再供給、リンス、AVLペプチドの供給、再リンスによるシグナルの若干の変動は、操作によるノイズと考えられる。
 (実施例8:WCheadを発現する細胞の自己凝集性および微生物固定化率)
 実施例7までで、微生物細胞上のAtaAの先端に存在するとき、Nheadは接着性と自己凝集性を発揮するが、大腸菌で生産させた組換えNheadタンパク質は接着性のみを示し、自己凝集性を示さないという、研究当事者にとっても予測不可能で不可解な結果が得られた。応用的側面からすると、組換えNheadタンパク質のこの予想外の特性は、材料表面に単層接着するという有用な機能をもたらすものである。そこで、この理由を解明するために、Nhead以外のドメインの機能をより詳細に探ることとした。Cheadは、微生物細胞上のAtaA上に存在するときは、接着と自己凝集性には関与しないということが公的事実となっている(K.Koiwai,M.D.Hartmann,D.Linke,A.N.Lupas and K.Hori;Structural basis for toughness and flexibility in the C-terminal passenger domain of an Acinetobacter trimeric autotransporter adhesin,J.Biol.Chem.291(2016)3705-3724.)。しかし、CheadはAtaAファイバーの根元の方に存在する。この場所ではCheadは表面や他のAtaA分子と相互作用するのが難しいが、Nheadと同様にAtaAファイバーの先端にあれば、類似の構造(Ylhead)をもつCheadも接着や自己凝集の機能を発揮するのではないかとの仮説を立てた。そこで、AtaAのNheadをCheadに置換したWChead変異株を作製することとした。本実施例では、WCheadを発現する微生物細胞の自己凝集性および微生物固定化率の測定を行った。
 (方法)
 WChead改変体は、全長のAtaAタンパク質のNheadドメインを欠損させ、その領域にCheadドメインを組み込むことによって、Chead-Nstalk-Chead-Cstalkのドメイン群構造をとるように作製した(配列番号25)。このWChead株と野生株(AtaA)、ΔAtaA株、ΔNhead株の細胞接着性を比較した。接着性については、図4と同じ接着試験方法で試験した。また、自己凝集試験のために、微生物細胞をBS-N培地に初期OD660が0.5になるように懸濁した菌懸濁液を調製した。この懸濁液を使用して、試験管沈降法(tube-settling assay)によって自己凝集性を調べた。本方法の詳細な手順は、M.Ishikawa,K.Shigemori,A.Suzuki,and K.Hori;Evaluation of adhesiveness of Acinetobacter sp.Tol5 to abiotic surfaces,J.Biosci.Bioeng.113(2012)719-725.に記載の通りである。ただし、試験管の静置時間は3時間とした。
 (結果)
 結果を図8Aおよび8Bに示す。図8Aにおいて、野生型のAtaAで認められた自己凝集性は、ΔNhead欠損株において消失していたことから、Nheadが自己凝集性に関係していることが改めて示された。さらに、WCheadを発現させると自己凝集性が認められることから、Cheadもまた、Nheadと同様にAtaAファイバー先端に存在するときは、自己凝集性を発揮することが示された。図8Bにおいて、野生型のAtaAで認められた微生物接着性は、WChead発現株ではΔNhead欠損株と同程度に低減しており、CheadはたとえAtaAファイバーの先端に位置しても、Nheadのように接着性を示すことはないことが明確となった。すなわち、Cheadは接着性を有しないものの、AtaAファイバー上の存在位置によっては凝集性を示し得る、すなわち潜在的には自己凝集機能を有するという、意外な事実を発見したのである。
 (考察)
 ファイバーから切断されたAtaAのパッセンジャードメインは、接着能力と自己凝集能力を有することが公知となっている。このパッセンジャードメインはNheadとCheadの両方を含んでいる。AtaAファイバー上のCheadは、AtaAファイバーが細胞から切断されると細胞表層上に存在するときの立体障害から解放され、潜在的に有していた自己凝集機能を発揮することができるようになると考えられる。細胞表層上にAtaAファイバーが存在するときは、タンパク質の配向が揃っているため、先端のNheadだけで細胞凝集を引き起こすのに十分な力を発揮できる。しかし、細胞から切断されたAtaAのパッセンジャードメインファイバーは配向性を失うため、Nhead同士の接触効率は細胞上に存在するときと比べて低下する。そのため、Nheadだけでは自己凝集性を発揮できない。しかし、Cheadが存在すると、ファイバーの両端付近に凝集性を有するドメインがくることになり、自己凝集性を示すようになる。すなわち、微生物細胞から切断されたAtaA断片は、NheadとCheadの両方を有するときは自己凝集性を示すが、Cheadが存在しないでNheadしか有しないときは自己凝集性を示さなくなると考えられる。よって、Cheadを含まないAtaA断片、またはCheadの自己凝集機能を失わせるような変異を導入したCheadを有するAtaA断片がNheadを含んでいるときは、接着機能を有するが自己凝集機能を有しない組換えタンパク質となる。
 (実施例9:Nhead融合ペプチドによる融合物の固定化)
 Nheadの単層接着性を利用して、機能性タンパク質を材料表面に固定する実施例を示す。この目的のため、モデルタンパク質としてSNAPタンパク質をNheadに融合した融合ペプチド(配列番号27)を設計した。図9Aにコンストラクト設計を示す。図3に示したNhead組換えタンパク質のGCN4pIIタグとHisタグの間にSNAPタンパク質を融合した設計とした。このNhead-SNAP融合ペプチドの配列を図9Cに示す。精製したNhaed-SNAP融合ペプチドが正しくフォールディングされているかどうかを知る指標として、CDスペクトルによる二次構造の解析を行った。
 (方法)
 pIBA-GCN4tri-His::ataA59-325からインバースPCRにより増幅した断片と、別に準備したSNAPタンパク質をコードするDNA(SNAP-DNA)断片をIn-Fusionクローニングにより結合してDNAコンストラクトを作製した。これを大腸菌に導入して生産させ、該融合ペプチドを精製した。具体的な手順は実施例3に記載したとおりである。
 (結果)
 CDスペクトルの解析の結果、大腸菌に作らせ精製したNhead-SNAP融合ペプチドは、ランダムコイル状態ではなく二次構造を形成していることが示さた(図9B)。
 (実施例10:Nhead-SNAP融合ペプチドの様々な材料表面への固定化)
 本実施例では、Nhead-SNAP融合ペプチドをガラス、ポリスチレン(PS)、チタン(Ti)、ポリテトラフルオロエチレン樹脂(PTFE)の各表面に固定化することを試みた。
 (方法)
 該融合ペプチドの表面への固定化の手順を図10Aに示す。テフロン(登録商標)テープ(ニットーコーテープNo.303;日東電工)にポリ塩化ビニルテープ(VT-196;ニチバン)を4枚重ねて貼りつけたものに、穴あけパンチで直径5mmの穴を1.5cm間隔で空けた。使用前にテフロンテープを剥がし対象の素材に貼り付けることで、平らな素材に深さ0.8mmのポリ塩化ビニル製の試験用ウェルを作製した。ウェルに1μMのNhead-SNAP融合ペプチド溶液を滴下し、1時間静置した。陰性対照として、なにも加えないもの(Blank)およびSNAPタンパク質のみを添加したものも調製した。表面に固定された該融合ペプチドを定量するために、Nheadへの融合物であるSNAPタンパク質の蛍光基質分子であるSNAP Surface488を1μM滴下し、37℃で1時間静置することにより、ベンジルグアニル基を介してSNAPタンパク質に蛍光基質を共有結合させた。PBSで5回洗浄後、蛍光スキャナで506nmの励起波長を含んだ緑色LED光を照射しながら120秒間露光し、526nmの蛍光を撮影した。
 (結果)
 結果を図10Bに示す。Nhead-SNAP融合ペプチドを添加した全ての基板において、蛍光の発生が認められた。したがって、Nhead-SNAP融合ペプチドは、実験に使用した全ての材料に、Nheadを介して接着、固定することができることが明らかになった。なお、SNAPタンパク質だけでは基板に固定できないことも示されている。
 (実施例11:Nhead-SNAP融合ペプチドによる抗菌ペプチドの固定化)
 本実施例では、Nhead-SNAP融合ペプチドにより抗菌ペプチドを固定化することによって、材料表面に抗菌活性を付与することを試みた。
 (方法)
 12穴高撥水性印刷スライドガラス(松浪硝子工業)に3μMのNhead-SNAP融合ペプチド溶液を15μl添加し、室温で1時間静置した。20μlのPBSで3回洗浄を行い、9μMのベンジルグアニル(BG)化CAP18抗菌ペプチドを添加して37℃で1時間インキュベートすることにより、該融合ペプチドのSNAPタンパク質部分に該抗菌ペプチドを共有結合させた。その後、20μlのPBSで3回洗浄した。ここに、緑膿菌Pseudomonoas aeruginosa PAO1を懸濁させたM9培地(OD600=0.01)を15μl添加し、室温で15分間静置した。微生物懸濁液を除去後、20μlのM9培地で3回洗浄した。その後、15μlのM9培地を添加して、37℃で10時間、静置培養を行った。培養後、PBSで3回洗浄し、終濃度3.34μMのSYTO9で15分間、微生物細胞の蛍光染色を行った。最後にPBSで5回洗浄を行ってから、共焦点レーザー顕微鏡でスライドガラス上に形成されたバイオフィルムを観察した。
 (結果)
 結果を図11に示す。Nhead-SNAPでコーティング処理したポリスチレン表面に対してだけ、BG化抗菌ペプチドを添加すると該ペプチドが固定され、緑膿菌のバイオフィルム形成が抑制された。しかし、SNAPタンパク質だけでコーティング処理した表面も、非処理の表面も、BG化抗菌ペプチドを加えても緑膿菌のバイオフィルム形成を抑えることはできなかった。SNAPタンパク質自体には表面接着能がないこと、抗菌ペプチド自体も表面への吸着能を示さないことが確認された。よって、Nheadを接着タグとしてSNAPタンパク質を表面に固定し、さらにBG化した機能分子をSNAPに結合させることで、抗菌性表面など、機能性表面を作製することが可能になった。
 (実施例12:SNAPタンパク質をN末端側に有するSNAP-Nhead-GCN4pII融合ペプチドの作製)
 本実施例は、SNAPタンパク質をN末端側に有するNhead(配列番号29)を作製し、それが正常にフォールディングするのか否かを明らかにすること目的としたものである。
 (方法)
 ataA遺伝子がクローニングされているpDONR::ataAとSNAP-DNA断片を利用してオーバーラップPCRにより、(1)ataA遺伝子の上流の塩基配列(GA ATT CAT CTC CTA AGG AAA AGC GAT(配列番号5):下線は制限酵素EcoRI認識配列)、(2)AtaAシグナルペプチド認識配列(配列番号4のアミノ酸1位から59位)-SNAPタンパク質-グリシンリンカーをコードする塩基配列、(3)Nhead先端をコードする塩基配列(配列番号2の塩基配列7位~35位(制限酵素XmnI切断部位まで)を融合したDNAを調製した。これをpDONR::ataAのEcoRI、XmnI消化断片と繋ぐことによりAtaAのシグナルペプチド認識配列とNhead(正確には最初のアラニン残基を除いたもの)の間にSNAPタンパク質とグリシンリンカーを挿入したポリペプチドをコードする融合遺伝子断片を構築した。これを鋳型にして、SNAPタンパク質-グリシンリンカー-AtaAのNheadとコイルドコイル部分(配列番号1のアミノ酸3位~268位)をコードするDNA断片をPCR増幅した。これをpIBA-GCN4tri―Hisベクターに、実施例3と同様に挿入し、pIBA::SNAP-Nhead融合ペプチド(pIBA::SANP-AtaA60-325)を作製した。これを大腸菌に導入して組換えタンパク質として生産した。SNAP-Nhead融合ペプチドの生産と精製、および精製した融合ペプチドが正しくフォールディングされているかどうかの確認は、実施例3に準じて実施した。
 (結果)
 結果を図12に示す。CDスペクトルの解析の結果、大腸菌に作らせ精製したSNAP-Nhead融合ペプチドは、ランダムコイル状態ではなく二次構造が形成されていることが示され、フォールディングしていると推定された。
 (実施例13:SNAP-Nhead融合ペプチドの固定化能と機能評価)
 本実施例では、実施例12で作製したSNAP-Nhead融合ペプチドによる抗菌ペプチドの固定化機能を評価した。
 (方法)
 表面に固定した融合ペプチドにまずBG化抗菌ペプチドCAP18を反応させ、融合ペプチド内のSNAPタンパク質と共有結合させる。次に、固定化融合ペプチドにSNAPタンパク質の蛍光基質を反応させることで、抗菌ペプチドが結合できずに空席状態となっていたSNAPタンパク質に蛍光基質が共有結合する。この蛍光強度を、あらかじめCAP18を反応させずに蛍光基質を反応させた場合の蛍光強度と比較することで、CAP18の融合ペプチドへの結合効率を調べることができる。そのために、融合ペプチド溶液(1μM)100μlを、黒色のポリスチレン製96穴プレートにアプライし、室温で1時間静置することで、融合ペプチドをプレートに固定した。110μlのPBSで3回洗浄後、3μMのBG化CAP18抗菌ペプチド溶液100μlを添加して37℃で1時間インキュベートすることにより反応させた。110μlのPBSで3回洗浄した後、3μMのSNAP surface488を100μlアプライして、さらに37℃1時間反応させた。最後に110μlのPBSで5回洗浄して、プレートリーダーで485nmの励起光を当て、535nmの波長の蛍光強度を測定した。他方、CAP18との反応過程を除いてSNAP Surface488をアプライした場合の蛍光強度についても、同じ手法で測定した。なお、本試験は、SNAP-Nhead融合ペプチドに加え、コントロールとしてNhead-SNAP融合ペプチドとオリジナルのSNAPタンパク質についても実施した。
 (結果)
 結果を図13に示す。SNAP-Nhead融合ペプチドは、Nhead-SNAP融合ペプチドを使用した場合と同様の蛍光値の低減をもたらした。したがって、SNAP-Nhead融合ペプチドは、Nhead-SNAP融合ペプチドと同様のペプチド固定化能を有すると結論付けられた。
 (考察)
 Nhead組換えタンパク質を接着タグとして使用する場合、固定したいペプチドはNheadのカルボキシ末端側またはアミノ末端側のどちらに融合してもよいことが示された。
 (実施例14:GCN4pIIタグ有さないNhead-SNAP融合ペプチドの作製)
 本実施例は、AtaA断片の三量体化を補助することを期待して融合してきたGCN4pIIタグが、大腸菌組換えNheadタンパク質のフォールディングに必須であるか、なくてもよいかを明らかにすることを目的としたものである。
 (方法)
 本実施例で作製した融合ペプチドのコンストラクト設計(配列番号31)を図14Aに示す。実施例9に示したNhead-SNAP融合ペプチドの作製の際に構築したコンストラクトDNAを利用してインバースPCRによりGCN4pIIタグをコードする領域を削除することにより目的のコンストラクトDNAを構築した。このコンストラクトNhead-SNAP_ΔGCN4pII融合ペプチドのアミノ酸配列を図14Cに示す。融合ペプチドの精製については実施例3に記載したNhead組換えタンパク質の精製法に準じて実施した。また、精製された該融合ペプチドのCDスペクトルを実施例3と同じ手法で測定した。
 (結果)
 CDスペクトルの解析の結果、大腸菌に作らせ精製したNhead-SNAP_ΔGCN4pII融合ペプチドは、ランダムコイル状態ではなく二次構造を形成し、フォールディングされていることが示された(図14B)。
 (考察)
 上述の結果より、三量体化タグであるGCN4pIIタグは、大腸菌組換えNheadタンパク質およびその融合ペプチドの設計と作製においては必須でないと考えられる。
 (実施例15:コイルドコイル領域を除いたNhead-SNAP融合ペプチドの作製)
 本実施例は、実施例9に示したNhead-SNAP融合ペプチドからコイルドコイル領域を除いて、Nheadドメイン領域(Nhead-neck)だけでも大腸菌組換えタンパク質の作製が可能か、作製されたコンストラクトが活性を有するためにフォールディングし得るかを明らかにすることを目的したものである。
 (方法)
 本実施例で作製した融合ペプチドのコンストラクト設計(配列番号33)を図15Aに示す。実施例9に示したNhead-SNAP融合ペプチドの作製の際に構築したコンストラクトDNAを利用してインバースPCRによりコイルドコイルをコードする領域を削除することにより目的のコンストラクトDNAを構築した。このコンストラクトNhead-SNAP_ΔCC融合ペプチドのアミノ酸配列を図15Cに示す。融合ペプチドの精製については実施例3に記載したNhead組換えタンパク質の精製法に準じて実施した。また、精製された該融合ペプチドのCDスペクトルを実施例3と同じ手法で測定した。
 (結果)
 CDスペクトルの解析の結果、大腸菌に作らせ精製したNhead-SNAP_ΔCC融合ペプチドは、ランダムコイル状態ではなく二次構造を形成し、フォールディングされていることが示された(図15B)。
 (考察)
 上述の結果より、大腸菌組換えNheadタンパク質およびその融合ペプチドの設計と作製においては、コイルドコイル部分は不要と考えられる。
 (実施例16:NheadとSNAPタンパク質との各種融合ペプチドの機能評価)
 本実施例では、実施例14および15において作製した、NheadとSNAPタンパク質の各種融合ペプチドについて、固定化能力を評価した。融合ペプチドの固定化量を、SNAPタンパク質の蛍光基質を用いて評価した。
 (方法)
 実施例13に準じた方法で黒色のポリスチレン製96穴プレートに固定した融合ペプチドに、SNAP Surface488を結合させ、プレートリーダーで測定することにより定量した。ただし、実施例13と異なり、あらかじめCAP18と結合させることはしなかった。
 (結果)
 Nhead-SNAP_ΔGCN4pII融合ペプチドもNhead-SNAP_ΔCCも、Nhead-SNAP融合ペプチドと同等以上の固定化能を有していることが明らかとなった。
 (考察)
 機能性ペプチドを融合する場合、GCN4pIIタグを利用する必要性もAtaAのコイルドコイル領域を残す必要性もないことが、はっきりした。これらがなくても、NheadおよびNheadの融合ペプチドは正しくフォールディングされ、機能を発揮する。
 (実施例17:大腸菌組換えNheadの表面接着タンパク質としての実用例)
 本実施例では、大腸菌組換えNheadとストレプトアビジンとが結合して複合体を形成することを示す。
 (方法)
 実施例5に準じ、DLSにより、大腸菌組換えNhead単独、ストレプトアビジン(SA)単独、NheadとSAの混合溶液中のタンパク質の粒形を測定した。単独のタンパク質溶液の場合、試料溶液の濃度は実施例5と同様に0.2mg/mlに調製した。二種類のタンパク質を混合する場合は、それぞれ0.2mg/mlに調製した試料溶液を等量ずつ混合してから5分間静置した。その後、混合液を40μl使用して測定した。
 (結果)
 結果を図17に示す。大腸菌組換えNhead単独またはSA単独では共に5~数10nmのところに単分子のピークが出ている。これらを混合すると、数千nmのピークにシフトしており、これは、単なる大腸菌組換えNheadとSAの単分子の和よりもはるかに大きい。両タンパク質分子が多数、複合体を形成しながら凝集したことを示している。
 (実施例18:大腸菌組換えNheadと中性アビジンとの結合)
 本実施例では、大腸菌組換えNheadと中性アビジンとが結合して複合体を形成することを示す。
 (方法)
 実施例17と同じ方法で実施した。ただし、実施例17のSAを、本実施例では中性アビジンに代えた。
 (結果)
 結果を図18に示す。大腸菌組換えNhead単独または中性アビジン単独では共に5~数10nmのところに単分子のピークが出ている。これらを混合すると、数千nmのピークにシフトしており、これは、単なる大腸菌組換えNheadと中性アビジンの単分子の和よりもはるかに大きい。両タンパク質分子が多数、複合体を形成しながら凝集したことを示している。
 (比較例1:大腸菌組換えNheadとアビジンとの相互作用)
 本実施例では、大腸菌組換えNheadはアビジンとは結合しないことを示す。
 (方法)
 実施例17と同じ方法で実施した。ただし、実施例17のSAを、本実施例ではアビジンに代えた。
 (結果)
 結果を図19に示す。大腸菌組換えNhaed単独、アビジン単独、両タンパク質の混合物ともに5~数10nmのところに単分子のピークが出ており、大腸菌組換えNheadはアビジンとは結合できず、したがって複合体も形成されないことが明らかとなった。
 (考察)
 大腸菌Nheadの他のタンパク質との複合体形成機能は、相手を選ぶ特異的な相互作用であることが示された。
 (実施例19:細胞の固定化)
 本実施例では、表面に大腸菌組換えNheadをコーティングしたプレート上に、2種類の細菌の細胞を固定することができることを示す。
(方法)
 方法の概略を図20Aに示す。大腸菌組換えNheadを、プレート上にコーティングした。このプレート上に一定濃度に調整した枯草菌(Bacillus subtilis)または大腸菌(Escherichia coli)を滴下し、6時間インキュベートした。その後、プレートを純水(DW)で洗浄し、核染色剤により各細胞を染色した。共焦点顕微鏡下で、プレート上に固定された細胞を観察した。
 (結果)
 結果を図20Bに示す。枯草菌および大腸菌のいずれを滴下したプレートにおいても、細胞のプレートへの固定が認められた。Nheadによるコーティングを行っていないプレート、およびNheadの代わりにBSAを滴下したプレートでは、細胞の固定化は認められなかった。
 (実施例20:Nhead-SNAP融合ペプチドを表層に固定化したリポソーム(Nhead表層修飾リポソーム)の作製と確認)
 (方法)
 (Nhead表層修飾リポソームの作製)
 実施例9に示したNhead-SNAP融合ペプチドをベンジルグアニル(BG)化リポソームと反応させることにより作製した。BG化リポソームの作製は以下の通りである。
 クロロホルム中に溶解した50mg/mlの卵黄ホスファチジルコリン(COATSOME NC-50(EPC)、油化産業)の300μlを入れた丸底フラスコ中を、1時間、真空引きしながら回転させた。脂質フィルムを、25μMのAlexaFluor647を補充した緩衝液A(10mM HEPES、pH7.6,50mM グルタミン酸カリウム)または緩衝液B(10mM Tris-HCl(pH9.0))により水和し、50mg/mlの脂質溶液300μLを得た。GUSを伴うサンプルに対しては、2μMのGUSを緩衝液Aに添加して使用した。電子顕微鏡観察のためのサンプルに対しては、1mg/mLのBSAを緩衝液Bに添加した。これらの脂質溶液を10分間ソニケーションし、10秒間ボルテックスを行った。脂質溶液をさらに5回の凍結解凍サイクルに供した。次いで、リポソーム懸濁液を、室温で0.8μmのVCTPアイソポアメンブレンフィルターを使用して、ミニエクストルーダー(Avanti Polar Lipids,Alabaster,AL,USA)によって押し出した。緩衝液AまたはBを用いて調製した300μLの巨大単一ラメラベジクル(LUV)に、1200μLの緩衝液Aまたは緩衝液Bをそれぞれ添加し、20,000×gで30分間遠心分離し、上清を1200μLの緩衝液AまたはBで置換することによって洗浄した。洗浄工程は、4回繰り返した。
 BGリポソームは、以下のとおり調製した。すなわち、まず、クロロホルム中に溶解した2mM BG-DSPE(PEG200)の14μlを、ガラスマイクロ試験チューブ内で真空引きしながら15分間回転させて、緩衝液AまたはBで水和した。その後、このBG-DSPE溶液を、LUV溶液に最終濃度93μMとなるように添加して、室温で20時間インキュベートし、上述のとおり4回洗浄した。
 リポソーム(LUV)溶液とNhead-SNAP融合ペプチド溶液(10μM)を低吸着1.5mLチューブ(MS-4215M;住友ベークライト)内で混合した。37℃で30分間インキュベートすることによりBG化LUVリポソームと該融合ペプチドを反応させ、Nhead修飾リポソームを得た。8000×g、4℃で5分間遠心し、上清を除去してリポソームのペレットを室温の10mMのTris-HCl(pH9.0)50μlに再懸濁してNhead表層修飾リポソーム溶液を得た。
 (方法)
 (Nhead表層修飾リポソームの確認)DLSにより被修飾リポソームとNhead表層修飾リポソームの粒形を測定することにより、該修飾リポソームがきちんと作製されているかについて確認した。DLSの測定法は、実施例5に示した通りに行った。
 (結果および考察)
 結果を図21に示す。大腸菌組換えNhead表層修飾リポソームは、約90nmの粒子径に直径のピークが認められたのに対し、表層修飾をしていない通常のリポソームは、約60nmの粒子径に直径のピークが認められた。この結果から、大腸菌組換えNhead-SNAPのリポソーム表層への固定化は、表層修飾によるリポソーム直径の増大をもたらす一方で、リポソームの凝集はもたらさずに、単分散をもたらしたことがわかった。これは大腸菌組換えNheadおよびそのSNAPタンパク質融合ペプチドが凝集性を有しないためである。
 (実施例21:Nhead表層修飾リポソームの接着性の解析)
(方法)
 45μlのリポソーム懸濁物(Nhead-SNAP融合ペプチドの濃度:1μMまたは10μM相当)を96穴ポリスチレンプレート(Becton,Dickinson and Company)に滴下し、5μlの10×リン酸緩衝生理食塩水(1.37M NaCl,27mM KCl,81mM NaHPO・7HO,14.7mM KHPO)と混合した。リポソーム粒子をプレートの表面に接着させるために、リポソーム懸濁物を含むプレートを、室温で30分間700gで遠心分離した。未結合のリポソームを除去するために、ウェルを緩衝液(9.0mM Tris-HCl(pH9.0),137mM NaCl,2.7mM KCl,8.1mM NaHPO・7HO,1.47mM KHPO)で2~4回洗浄後、50μlの10mM Tris-HCl緩衝液(pH9.0)をウェルに加えた。リポソームの接着は、リポソーム中に内包されたAF647の蛍光シグナルを、マイクロプレートリーダー(ARVO X3;PerkinElmer)によって測定することによって評価した。蛍光シグナルを、シグナル対ノイズ比を改善するために、トップリーディングモードによって定量した。接着したリポソームからの蛍光を検出する場合には、底面を黒色のプラスチックテープでマスクした。
 (結果および考察)
 結果を図22に示す。Nhead-SNAPと混合したBG化リポソームは、Nheadの濃度依存的にポリスチレンプレートへの接着が認められた。しかし、比較例として実施したBG化されていないリポソームは、Nheadで表層修飾されないため、プレートへの接着が認められなかった。
 (実施例22:NheadNstalk(NhNs)-SNAP融合ペプチドを表層に固定化したリポソーム(NheadNstalkファイバー表層修飾リポソーム)の作製と確認)
 本実施例では、NheadNstalk(NhNs)-SNAP融合ペプチドを表層に固定化したリポソームの作製および確認を行った。
 (方法)
 (NhNs-SNAP融合ペプチドの作製)
 実施例9に示したNhead-SNAP融合ペプチドとpDONR::ataAを利用して、pIBA-GCN4tri-strept-tag::NhNs-SNAPのコンストラクトDNAを作製した。これで大腸菌BL21(DE3)株を形質転換した。得られた組換え大腸菌を、100μg/mlのアンピシリンを含むLB培地にて37℃でOD600が0.5~0.7になるまで培養し、0.2μg/mlのアンヒドロテトラサイクリンを添加後、さらに18℃で16時間培養することにより、NhNs-SNAP融合ペプチド(配列番号35)を生産した。該融合ペプチドの模式図を図23に示す。上段はAtaAタンパク質の全長を、下段にNhNs-SNAP融合ペプチドを示す。該融合ペプチドを菌体内に生産させた組換え大腸菌の細胞溶解物とBG化LUVを使って、下記の通りNhNsファイバー表層修飾リポソームを調製した。
 (NhNs-SNAP融合ペプチドを表層に固定化したリポソームの作製)
 BG化リポソームの懸濁液をNhNs-SNAP融合ペプチドを生産させた大腸菌BL21(DE3)形質転換株の細胞抽出物2.0mg/mLと混合した。ローター回転機により4℃で1時間インキュベートした後、15,000gで10分間遠心分離を行い、NhNsファイバー表層修飾リポソーム粒子を沈殿させた。沈殿したリポソーム粒子を10mM Tris-HCl(pH9.0)緩衝液で2回洗浄し、同緩衝液中に再懸濁した。
 (作製されたNhNsファイバー表層修飾リポソームの観察)
 得られたNhNsファイバー表層修飾リポソームを電子顕微鏡で観察することにより、リポソームの修飾を確認した。リポソームの懸濁物を、10mM Tris-HCl緩衝液(pH9.0)中で50倍に希釈した。リポソームをカーボンコート銅フィルム(400メッシュ)に吸着させ、2%のリンタングステン酸溶液(pH7.0)で10秒間染色した。その後、グリッドを10分間真空乾燥させた。グリッドを、透過型電子顕微鏡(JEM-1400 plus、日本電子株式会社)を使用して、100kVの加速電圧で観察した。デジタル画像(3296×2472ピクセル)は、CCDカメラ(EM-14830RUBY2、日本電子株式会社)により取得した。
 (結果)
 結果を図24に示す。電顕観察において、リポソームの表面にNheadNstalkファイバーが固定され、リポソームの表層が該融合ペプチドで修飾されている様子が観察された。
 (実施例23:NheaNstalkファイバー修飾リポソームの分散・凝集性の評価)
 (方法)
 実施例5および17と同じ手順で、DLSによって測定した。ただし、比較のため、Acinetobacter sp. Tol5株およびΔataA変異株についても測定した。細菌細胞培養液を8,000gで遠心分離することによって回収し、純水で5回洗浄し、純水でOD660=0.05に調整して測定した。
 (結果および考察)
 実施例23の結果を図25に示す。図25Aの結果から、AtaAの存在下と非存在下において、細菌細胞のサイズの分布は異なることが明らかになった。Acinetobacter sp. Tol5株での大部分のサイズは約1720nmであり、ΔataAの約1280nmと比べて440nmほど大きかった。これはネイティブAtaAのサイズ(225nm×2)に対応するものであった。また、図25Bに示したとおり、100mMのKCl溶液中では凝集塊が沈降して、液が透明になっているのに対し、純水中では細胞は自己凝集しないで懸濁したままであるので、液は濁っていることがわかる。すなわち、ネイティブのAtaAを有するTol5細胞でも、純水中では自己凝集しない。したがって、図25AのTol5にみられる5500nm近辺に見られる小さなピークは、Tol5株の凝集塊を示しているわけではない。直径から考えると、10程度の細胞が弱く絡まった小細胞集団であると推察される。
 図25Cの結果から、NhNsファイバー表層修飾リポソームの直径は約1280nmであり、非修飾のリポソームの直径約825nmより455nm大きかった。これはNheadNstalkの長さ180nmの2倍と同程度である。さらにNhNsファイバー表層修飾リポソームも自己凝集性を示さないことが明らかになった。5000nm付近に図25AのTol5と同様に見られるピークも、NhNsファイバー表層修飾リポソームの凝集塊ではないと考えられる。
 (実施例24:NheadNstalkファイバー修飾リポソームの接着アッセイと接着リポソームによる酵素反応)
 本実施例では、NhNsファイバー表層修飾リポソームによる接着と固定化されたリポソームによる酵素反応を示す。
 (方法)
 (接着アッセイ)
 実施例20と同じ方法で実施した。ただし、ポリスチレンプレートに加え96穴ガラス底プレート(松浪硝子工業)に対する接着性も評価した。
 (酵素反応)
 酵素反応のため、リポソーム調製時に2μMのβグルクロニダーゼ(GUS)を封入した。以下の方法によりリポソームをプレートに固定し、酵素活性を測定した。
 プレート表面に接着させたリポソームに封入されたGUSによる酵素アッセイのために、リポソーム懸濁物を10mM Tris-HCl緩衝液(pH9.0)で50倍希釈し、50μLの懸濁物をポリスチレンウェルプレートに入れた。リポソームは、遠心分離によってプレート表面に接着させた。未固定のリポソームを洗浄除去した後、GUSの基質として、10μMのTokyoGreen-β GlcU(五稜化薬)を含む50μLの10mM Tris-HCl緩衝液を各ウェルに添加した。加水分解反応は、マイクロプレートリーダーを使用して、示される時点での蛍光シグナルとして検出した。励起波長および蛍光波長は、それぞれ485nmおよび535nmであった。
 (結果)
 実施例24の結果を図26に示す。図26A(ポリスチレンプレート)および26B(ガラスプレート)のいずれにおいても、BG化リポソームを細胞溶解液と混合することによってNhNsファイバー表層修飾リポソームを得た場合には有意な蛍光が測定され、これらの蛍光は、細胞溶解液のタンパク質濃度の上昇に伴って増大した。逆に、コントロールのBG基修飾を施していない非修飾リポソーム(EggPCリポソーム)の場合には、蛍光は認められなかった。
 酵素活性の測定結果を図26Cに示す。NhNsファイバー表層修飾リポソームを固定化したウェルにおいて、酵素反応を示す有意な蛍光が認められた。
(考察)
 リポソーム表層をNheadNstalkで修飾することにより、様々な材料表面にリポソームを固定できるようになり、固定化したリポソームに内包した酵素により、化学反応を行うことができることが証明された。
 (実施例25:改変AtaAポリペプチドを使用した、自己凝集性および接着性の解析)
 本実施例では、各種のAtaAポリペプチドを使用して、自己凝集性および接着性の比較を行う。
 (方法)
 上述の実施例と同様の方法、または当業者に公知の本技術分野で慣用的に行われる実験手法または市販のキットを使用して、AtaAタンパク質由来の237アミノ酸以上および3364アミノ酸以下の長さの各種ドメイン欠損体、改変体および/または変異体をコードする発現コンストラクトの設計を行う。上述の実施例と同様の方法によって、これらの各種欠損体、改変体または変異体の自己凝集性および/または接着性の解析を行う。
 (実施例26:SNAPタンパク質以外のタグおよび/またはタンパク質との融合ペプチドの作製)
 本実施例では、固定化技術にSpyTag/SpyCatcherシステムを導入し、SNAPタンパク質以外のタグおよび/またはタンパク質との融合タンパク質の作製を行い、材料表面にタンパク質を固定化する技術を確立した。
 (方法)
 (SpyCatcher-Nhead発現プラスミドの構築)
 pIBA-SNAP-AtaA59-325-GCN4tri-HisをテンプレートにPCRでSNAPタグ以外の領域を含むDNA断片を、pDEST14-SpyCatcher002(Addgene)をテンプレートにPCRでSpyCatcherを含むDNA断片を増幅した。それらの断片をNEBuilder HiFi DNA Assemblyにより結合し、pIBA-SpyCatcher-AtaA59-325-GCN4tri-His(配列番号36)を構築した(図27)。
 使用プライマー
1.GGATCCAGTGGTAGCGGAGGAGGTGGAGGTGCTAC(配列番号38)
2.GATGTCGTAATCCATTTTTTGCCCTCGTTATCTAG(配列番号39)
3.GATTACGACATCCCAACG(配列番号40)
4.GCTACCACTGGATCCAGTATG(配列番号41)
 (SpyTag-GFP発現プラスミドの構築)
 pIVEX-SNAP-GFP(Addgene)をテンプレートにPCRでベクター領域とGFPを含むDNA断片をそれぞれ増幅し、それらをNEBuilder HiFi DNA Assemblyにより結合することで、pIVEX-SpyTag-GFP-his(配列番号37)を構築した(図28)。
 使用プライマー
1.GGTCATCACCACCATCATCATTAATGAGGATCCGGCTG(配列番号42)
2.AGGCGTCCACCATCACGATAGTAGGCACCATGGAGCCCAGGCCCA(配列番号43)
3.TGATGGTGGACGCCTACAAGCGTTACAAGGGCTTGGGAAGCGGCCG(配列番号44)
4.ATGGTGGTGATGACCGCCTCCTTTGTAGAGCTCATCCATG(配列番号45)
 (SpyCatcher-Nhead(配列番号36)の発現精製)
 2LのLB培地(100μg/ml Amp)に、37℃で一晩培養した菌体培養液を20ml植菌した。37℃で3時間振とう培養した後に、誘導物質としてAHTCを200μg/lになるよう添加し28℃で4時間振とう培養を行った。遠心分離(6,000rpm,10min,4℃,R12A6ローター;日立工機)により集菌し、菌体を200mlのLysis buffer(25mM Tris-HCl,150mM NaCl,20mM Imidazole,pH9.0)に懸濁した。懸濁した菌体はフレンチプレス(LAB2000;SMT COMPANY)により1000barで10min破砕し、遠心分離(9,000rpm,10min,4℃,R12A6ローター)した。破砕液の上清をLysis bufferで平衡化したNi-NTA Superflowビーズ(Qiagen)に通液した後、Wash buffer(25mM Tris-HCl,150mM NaCl,50mM Imidazole,pH9.0)を10ml、Elution buffer(25mM Tris-HCl,150mM NaCl,400mM Imidazole,pH9.0)を50ml通液させ、カラムに吸着したタンパク質を溶出した。回収したタンパク質溶液はHiTrap Q HPカラム(column volume 5ml;GE Healthcare)を用いて陰イオン交換カラムクロマトグラフィーを行った。バッファーは25mM Tris-HCl(pH9.0)を用い、0-2M NaClの濃度勾配を掛けて溶出した。SpyCatcher-Nheadを含む溶出画分を回収し、透析用チューブ(Standard RC Tubing MWCO:12-14kD;Spectra/por 4 Dialysis Membrane)を用いて、4℃で50mM Phosphate-NaOH(pH6.0)に透析した。溶液をチューブから回収し、HiTrap SP HPカラム(column volume 5ml;GE Healthcare)を用いて陽イオン交換カラムクロマトグラフィーを行った。バッファーは50mM Phosphate-NaOH(pH6.0)を用い、0-2M NaClの濃度勾配を掛けて溶出した。SpyCatcher-Nheadを含む溶出画分を回収し、25mM Tris-HCl(pH9.0)を用いてSuperdex 200カラム(column volume 320ml;GE Healthcare)でゲルろ過カラムクロマトグラフィーを行った。SpyCatcher-Nheadを含む溶出画分を回収し、Amicon Ultra-15 Centrifugal filters Ultracel-10k(Merck MILLIPORE)を用いて限外ろ過により濃縮と25mM Tris-HCl(pH7.0)へのバッファー交換を行った。濃縮後のタンパク質の濃度はBCAアッセイ(Pierce BCA Protein Assay Kit;Thermo Fisher Scientific)にて測定した。
 (SpyTag-GFP(配列番号37)の発現精製)
 2LのLB培地(100μg/ml Amp)に、37℃で一晩培養した菌体培養液を20ml植菌した。37℃で7時間振とう培養した後に、誘導物質としてイソプロピル-β-チオガラクトピラノシド(IPTG)を1mMになるよう添加し、37℃で3時間振とう培養を行った。遠心分離(6,000rpm,10min,4℃,R12A6ローター;日立工機)により集菌し、菌体を200mlのLysis buffer(25mM Tris-HCl,150mM NaCl,20mM Imidazole,pH9.0)に懸濁した。懸濁した菌体はフレンチプレス(LAB2000;SMT COMPANY)により1000barで10min破砕し、遠心分離(9,000rpm,10min,4℃,R12A6ローター)した。破砕液の上清をLysis bufferで平衡化したNi-NTA Superflowビーズ(Qiagen)に通液した後、Wash buffer(25mM Tris-HCl,150mM NaCl,50mM Imidazole,pH9.0)を10ml、Elution buffer(25mM Tris-HCl,150mM NaCl,400mM Imidazole,pH9.0)を50ml通液させ、カラムに吸着したタンパク質を溶出した。回収したタンパク質溶液はHiTrap Q HPカラム(column volume 5ml;GE Healthcare)を用いて陰イオン交換カラムクロマトグラフィーを行った。バッファーは25mM Tris-HCl(pH9.0)を用い、0-2M NaClの濃度勾配を掛けて溶出した。SpyCatcher-Nheadを含む素通り画分を回収し、25mM Tris-HCl(pH9.0)を用いてSuperdex 200カラム(column volume 320ml;GE Healthcare)でゲルろ過カラムクロマトグラフィーを行った。SpyCatcher-Nheadを含む溶出画分を回収し、Amicon Ultra-15 Centrifugal filters Ultracel-10k(Merck MILLIPORE)を用いて限外ろ過により濃縮と25mM Tris-HCl(pH7.0)へのバッファー交換を行った。濃縮後のタンパク質の濃度はBCAアッセイ(Pierce BCA Protein Assay Kit;Thermo Fisher Scientific)にて測定した。
 (SpyTag-GFPとSpyCatcher-Nheadの結合試験)
 25mM Tris-HCl(pH7)を用いてNhead-SpyCatcherとSpyTag-GFP-hisをそれぞれ1μMに調製した。Nhead-SpyCatcher溶液20μlとSpyTag-GFP-his溶液20μlを混合し37℃で5min静置した。その後SDS-PAGE、CBB染色により泳動度の変化を調べた(図29)。
 (SpyCatcher-Nheadを用いたSpyTag-GFPのポリスチレンプレートへの固定化)
 PBSを用いてNhead-SpyCatcherとSpyTag-GFP-his、Nheadをそれぞれ0.2μMに調製した。蛍光測定用96well黒色ポリスチレンプレート(655086;Greiner Bio-One)にNhead-SpyCatcher溶液、Nhead溶液、またはPBSを100μl滴下し、28℃で1時間静置した。各ウェルからピペッティングにより溶液を取り除いた後、100μlのPBSで2回洗浄した。洗浄後のウェルにSpyTag-GFP-his溶液を100μl滴下し37℃で5min静置した後、各ウェルを100μlのPBSで5回洗浄した。洗浄後のウェルに100μlのPBSを添加し、プレートリーダー(ARVO X3;Perkin Elmer)で励起波長485nm/蛍光波長535nmの蛍光強度を測定した(図30)。
 (結果)
 結果を図30に示す。SpyTag/SpyCatcherシステムを使用した系でも、Nheadを介して材料表面にタンパク質を固定化することができることができることが実証された。
 (注釈)
 以上のように、本開示の好ましい実施形態を用いて本開示を例示してきたが、上述の説明および実施例は、例示の目的のみに提供され、本開示を限定する目的で提供したのではない。従って、本発明は、本明細書に具体的に記載された実施形態にも実施例にも限定されず、請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。本願は、日本国特許庁に2019年7月18日に出願された特願2019-132488号に対して優先権主張を伴うものであり、その内容は全体が参考として本願において援用される。
 本開示は、バイオプロセスを使用する工業において有用性を有する。
配列番号1:シグナルペプチドを除き、開始位置にメチオニンを含むAtaA断片のアミノ酸配列
配列番号2:シグナルペプチドを除き、開始位置にメチオニンを含むAtaA断片の核酸配列
配列番号3:AtaAの全長の核酸配列
配列番号4:AtaAの全長のアミノ酸配列
配列番号5:ataAのクローニングに使用したプライマーの配列
配列番号6:Nheadが欠損した構造のAtaAの核酸配列(実施例2)
配列番号7:Nheadが欠損した構造のAtaAのアミノ酸配列(実施例2)
配列番号8:Nstalk内の一部が欠損した構造のAtaAの核酸配列(実施例2)
配列番号9:Nstalk内の一部が欠損した構造のAtaAのアミノ酸配列(実施例2)
配列番号10:Nstalk内の一部が欠損した構造のAtaAの核酸配列(実施例2)
配列番号11:Nstalk内の一部が欠損した構造のAtaAのアミノ酸配列(実施例2)
配列番号12:Nstalk内の一部が欠損した構造のAtaAの核酸配列(実施例2)
配列番号13:Nstalk内の一部が欠損した構造のAtaAのアミノ酸配列(実施例2)
配列番号14:Nstalk内の一部に加え、Cheadを欠損させた構造のAtaAの核酸配列(実施例2)
配列番号15:Nstalk内の一部に加え、Cheadを欠損させた構造のAtaAのアミノ酸配列(実施例2)
配列番号16:Cstalkの大部分が欠損(FGGドメインは保存)した構造のAtaAの核酸配列(実施例2)
配列番号17:Cstalkの大部分が欠損(FGGドメインは保存)した構造のAtaAのアミノ酸配列(実施例2)
配列番号18:AtaA59-325-GCN4pII-Hisの核酸配列(実施例3)
配列番号19:AtaA59-325-GCN4pII-Hisのアミノ酸配列(実施例3)
配列番号20:AtaAのΔ1st loop改変体の核酸配列(実施例4)
配列番号21:AtaAのΔ1st loop改変体のアミノ酸配列(実施例4)
配列番号22:AtaAのΔ2nd loop改変体の核酸配列(実施例4)
配列番号23:AtaAのΔ2nd loop改変体のアミノ酸配列(実施例4)
配列番号24:AtaAのWChead改変体の核酸配列(実施例8)
配列番号25:AtaAのWChead改変体のアミノ酸配列(実施例8)
配列番号26:AtaA59-325-GCN4pII-SNAP-Hisの核酸配列(実施例9)
配列番号27:AtaA59-325-GCN4pII-SNAP-Hisのアミノ酸配列(実施例9)
配列番号28:SNAP-AtaA60-325-GCN4pII-Hisの核酸配列(実施例12)
配列番号29:SNAP-AtaA60-325-GCN4pII-Hisのアミノ酸配列(実施例12)
配列番号30:AtaA59-325-SNAP-Hisの核酸配列(実施例14)
配列番号31:AtaA59-325-SNAP-Hisのアミノ酸配列(実施例14)
配列番号32:AtaA59-314-GCN4pII-SNAP-Hisの核酸配列(実施例15)
配列番号33:AtaA59-314-GCN4pII-SNAP-Hisのアミノ酸配列(実施例15)
配列番号34:NhNs-SNAPの核酸配列(実施例22)
配列番号35:NhNs-SNAPのアミノ酸配列(実施例22)
配列番号36:SpyCatcher-Nheadのアミノ酸配列(実施例26)
配列番号37:SpyTag-GFPのアミノ酸配列(実施例26)
配列番号38:SpyCatcher-Nhead発現プラスミドの構築に使用したプライマーの配列(実施例26)
配列番号39:SpyCatcher-Nhead発現プラスミドの構築に使用したプライマーの配列(実施例26)
配列番号40:SpyCatcher-Nhead発現プラスミドの構築に使用したプライマーの配列(実施例26)
配列番号41:SpyCatcher-Nhead発現プラスミドの構築に使用したプライマーの配列(実施例26)
配列番号42:SpyTag-GFP発現プラスミドの構築に使用したプライマーの配列(実施例26)
配列番号43:SpyTag-GFP発現プラスミドの構築に使用したプライマーの配列(実施例26)
配列番号44:SpyTag-GFP発現プラスミドの構築に使用したプライマーの配列(実施例26)
配列番号45:SpyTag-GFP発現プラスミドの構築に使用したプライマーの配列(実施例26)

Claims (50)

  1. 自己凝集性を有さず、かつ接着性を有する、配列番号1に示すアミノ酸配列またはその改変配列の断片を含むポリペプチド。
  2. 配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸22~50位および161~175位に対応する配列またはその改変配列を含み、かつ配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸2847~3093位に対応する配列の範囲に1アミノ酸以上の置換、付加、欠失またはそれらの組合せを含む、請求項1に記載のポリペプチド。
  3. 前記配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸2847~3093位に対応する配列の範囲は、配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸2855~3093位に対応する範囲である、請求項1または2に記載のポリペプチド。
  4. 配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸2855~3093位に対応する配列のすべてを欠失する、請求項1~3のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  5. (1)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~2854位に対応するアミノ酸配列またはその改変配列またはその断片を含む、ポリペプチド;
    (2)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~2846位に対応するアミノ酸配列またはその改変配列またはその断片を含む、ポリペプチド;
    (3)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~268位に対応するアミノ酸配列またはその改変配列またはその断片を含む、ポリペプチド;または
    (4)配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~257位に対応するアミノ酸配列またはその改変配列またはその断片を含む、ポリペプチド
    である、請求項1に記載のポリペプチド。
  6. 配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~2854位に対応するアミノ酸配列からなる、請求項5に記載のポリペプチド。
  7. 配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~2846位に対応するアミノ酸配列からなる、請求項5に記載のポリペプチド。
  8. 配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~268位に対応するアミノ酸配列からなる、請求項5に記載のポリペプチド。
  9. 配列番号1に示すアミノ酸配列のアミノ酸1~257位に対応するアミノ酸配列からなる、請求項5に記載のポリペプチド。
  10. 前記改変配列は、保存的置換による改変を含む、請求項1~9のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  11. アシネトバクター菌由来である、請求項1~10のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  12. 前記アシネトバクター菌が、Acinetobacter sp. Tol5株である、請求項11に記載のポリペプチド。
  13. 配列番号1とは異なるアミノ酸配列をさらに含む、請求項1~12のいずれか一項に記載のポリペプチド。
  14. 前記異なるアミノ酸配列は、前記断片と融合されたものである、請求項13に記載のポリペプチド。
  15. 請求項1~14のいずれか一項に記載のポリペプチドと、機能性付与実体との複合体。
  16. 請求項1~14のいずれか一項に記載のポリペプチドまたは請求項15に記載の複合体を含む、自己凝集せずに第一の対象を第二の対象に接着および/または固定させるための組成物。
  17. 前記第一の対象を前記第二の対象に単層接着させるための、請求項16に記載の組成物。
  18. 前記第一の対象と前記第二の対象とが同じである、請求項16または17に記載の組成物。
  19. 前記第一の対象と前記第二の対象とが異なる、請求項16または17に記載の組成物。
  20. 前記第一の対象または前記第二の対象の少なくとも1つが、機能性付与実体である、請求項16~19のいずれか一項に記載の組成物。
  21. 前記機能性付与実体が、ペプチドおよび/またはタンパク質である、請求項20に記載の組成物。
  22. 前記機能性付与実体が、ストレプトアビジン、中性アビジンまたはそれらの改変体である、請求項21に記載の組成物。
  23. 前記機能性付与実体が、細胞である、請求項20に記載の組成物。
  24. 前記第二の対象が支持体である、請求項16~23のいずれか一項に記載の組成物。
  25. 前記支持体がリポソームである、請求項24に記載の組成物。
  26. 請求項13もしくは14に記載のポリペプチドまたは請求項15に記載の複合体を含む、自己凝集せずに第一の対象を第二の対象に接着および/または固定させるための組成物であって、該第一の対象は、前記異なるアミノ酸配列を含むペプチドまたは前記機能性付与実体である、組成物。
  27. 請求項1~14のいずれか一項に記載のポリペプチドまたは請求項15に記載の複合体を、第一および/または第二の対象に作用させることを包含する、該第一の対象を該第二の対象に接着および/または固定するための方法。
  28. 前記第一の対象を前記第二の対象に単層接着させるための、請求項27に記載の方法。
  29. 前記第一の対象と前記第二の対象とが同じである、請求項27または28に記載の方法。
  30. 前記第一の対象と前記第二の対象とが異なる、請求項27または28に記載の方法。
  31. 前記第一の対象または前記第二の対象の少なくとも1つが、機能性付与実体である、請求項27~30のいずれか一項に記載の方法。
  32. 前記機能性付与実体が、ペプチドおよび/またはタンパク質である、請求項31に記載の方法。
  33. 前記機能性付与実体が、ストレプトアビジン、中性アビジンまたはそれらの改変体である、請求項32に記載の方法。
  34. 前記機能性付与実体が、細胞である、請求項31に記載の方法。
  35. 前記第二の対象が支持体である、請求項27~34のいずれか一項に記載の方法。
  36. 前記支持体がリポソームである、請求項35に記載の方法。
  37. 請求項13もしくは14に記載のポリペプチドまたは請求項15に記載の複合体を、第二の対象に作用させることを包含する、前記異なるアミノ酸配列を含むペプチドまたは前記機能性付与実体を該第二の対象に自己凝集させずに接着および/または固定するための方法。
  38. 請求項1~14のいずれか一項に記載のポリペプチドまたは請求項15に記載の複合体が固定された支持体。
  39. 前記支持体は、脂質二重構造体、ガラス、シリカ、シリコン、セラミック、二酸化珪素、プラスチック、金属、チタン、アクリル、天然および合成のポリマーからなる群より選択される、請求項38に記載の支持体。
  40. 請求項1~14のいずれか一項に記載のポリペプチドまたは請求項15に記載の複合体の、自己凝集せずに第一の対象を第二の対象に接着および/または固定させるための使用。
  41. 前記使用が、前記第一の対象を前記第二の対象に単層接着させるための使用である、請求項40に記載の使用。
  42. 前記第一の対象と前記第二の対象とが同じである、請求項40または41に記載の使用。
  43. 前記第一の対象と前記第二の対象とが異なる、請求項40または41に記載の使用。
  44. 前記第一の対象または前記第二の対象の少なくとも1つが、機能性付与実体である、請求項40~43のいずれか一項に記載の使用。
  45. 前記機能性付与実体が、ペプチドおよび/またはタンパク質である、請求項44に記載の使用。
  46. 前記機能性付与実体が、ストレプトアビジン、中性アビジンまたはそれらの改変体である、請求項45に記載の使用。
  47. 前記機能性付与実体が、細胞である、請求項44に記載の使用。
  48. 前記第二の対象が支持体である、請求項40~47のいずれか一項に記載の使用。
  49. 前記支持体がリポソームである、請求項48に記載の使用。
  50. 請求項13もしくは14に記載のポリペプチドまたは請求項15に記載の複合体の、自己凝集せずに第一の対象を第二の対象に接着および/または固定させるための使用であって、該第一の対象は、前記異なるアミノ酸配列を含むペプチドまたは前記機能性付与実体である、使用。
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