JP2013039060A - Linker for evolving protein with enzyme-like activity, and method for screening such protein using the linker - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、酵素様活性を有するタンパク進化用リンカー及びそのリンカーを用いた酵素様活性を有するタンパクのスクリーニング方法に関する。 The present invention relates to a protein evolution linker having enzyme-like activity and a method for screening a protein having enzyme-like activity using the linker.
従来、酵素の進化工学では、例えば、遺伝子ライブラリから特定の遺伝子を選択し、これをクローニングし、クローニングした遺伝子を細胞に組み込んでその細胞を形質転換させ、アガロースゲルプレートを用いたスクリーニング、マイクロタイタープレートを用いたスクリーニング、cell-in-droplet、細胞表面ディスプレイ等の各種スクリーニング方法が、所望の機能を有するようなタンパクを選択し、さらに改良するために使用されてきた。
このような方法では、遺伝子を増幅させ、プラスミド等へ組込み、その組換えプラスミドをトランスフェクトした細胞を、特定の薬剤を含むプレート上で増殖させることで、特定の株を選択することになる。その後、得られた菌株を増殖させ、発現されたタンパクを得るために、さらに、細胞の破砕、電気泳動動による分離等、精製が必要となるため、膨大な時間と手間がかかる。
Conventionally, in the evolutionary engineering of enzymes, for example, a specific gene is selected from a gene library, this is cloned, the cloned gene is incorporated into a cell, the cell is transformed, screening using an agarose gel plate, microtiter Various screening methods such as screening using a plate, cell-in-droplet, and cell surface display have been used to select and further improve a protein having a desired function.
In such a method, a specific strain is selected by amplifying a gene, integrating it into a plasmid or the like, and growing cells transfected with the recombinant plasmid on a plate containing a specific drug. Thereafter, in order to grow the obtained strain and obtain the expressed protein, further purification such as cell disruption and separation by electrophoretic movement is required, which requires enormous time and labor.
一方、進化工学では、抗体のような親和性分子を取得する目的で、ライブラリサイズが108程度であれば扱えるようなファージディスプレイ等のディスプレイ技術が開発された。しかしながら、細胞を使用するファージディスプレイ技術では、細胞にとって毒となるペプチドを得ることができない等の制約があるため、必ずしも十分な多様性とサイズとをもつライブラリを扱えない。
こうした制約を克服するために、無細胞翻訳系のディスプレイ技術が開発され、リボソームディスプレイ技術(非特許文献1及び2参照)やmRNAディスプレイ(In vitro virus)技術(非特許文献3及び4参照)が開発された。これらは上述のように親和性分子の取得を主な目的としたが、近年になり酵素進化を目的として利用する例がでてきた。
具体的には、リボソームディスプレイ技術(非特許文献5参照、以下、「従来技術1」という。)、mRNAディスプレイ技術(非特許文献6参照、以下、「従来技術2」という。)、及びcDNAディスプレイ技術(特許文献1参照)等である。
On the other hand, in evolution engineering, display technologies such as phage display that can be handled if the library size is about 10 8 have been developed for the purpose of obtaining affinity molecules such as antibodies. However, in the phage display technology using cells, there are limitations such as inability to obtain peptides that are toxic to cells, and thus it is not always possible to handle libraries with sufficient diversity and size.
In order to overcome these limitations, cell-free translation display technology has been developed, and ribosome display technology (see Non-Patent
Specifically, ribosome display technology (see Non-Patent
従来技術1のリボソームディスプレイ技術を用いたタンパクのスクリーニングは、以下の手順で行う。まず、活性型及び不活性型のT4DNAリガーゼ遺伝子およびスペーサーペプチドをコードするmRNAの混合液を準備し、コヒーシブ末端を有するcDNAとmRNAとをハイブリダイズさせ、in vitro翻訳を行って、mRNA-cDNA-リボソーム‐酵素複合体を形成させる。ディスプレイされた活性型T4 DNAリガーゼ酵素が、ビオチン修飾した他のdsDNAプローブを、この複合体中に結合させる。この複合体を解離させ、活性型T4 DNAリガーゼ遺伝子をコードするmRNAをビオチンでラベルする。磁性ビーズ上にビオチン修飾されたmRNAの選択を、ストレプトアビジンを使用して行う。得られたmRNAを集め、RT-PCRで増幅させ、in vitro翻訳を行って選択する。このサイクルを繰り返すというものが従来技術1である。
Protein screening using the ribosome display technology of Prior Art 1 is performed according to the following procedure. First, a mixture of active and inactive T4 DNA ligase gene and mRNA encoding spacer peptide is prepared, cDNA having cohesive ends and mRNA are hybridized, in vitro translation is performed, and mRNA-cDNA- A ribosome-enzyme complex is formed. The displayed active T4 DNA ligase enzyme binds other dsDNA probes modified with biotin into this complex. The complex is dissociated and the mRNA encoding the active T4 DNA ligase gene is labeled with biotin. Selection of mRNA modified with biotin on magnetic beads is performed using streptavidin. The obtained mRNA is collected, amplified by RT-PCR, and selected by performing in vitro translation. The
従来技術2のmRNAディスプレイ技を用いたタンパクのスクリーニングは、あるDNAを転写してmRNAとし、これにピューロマイシンを結合させ、翻訳する。このピューロマイシンにタンパクを結合させてディスプレイし、これを修飾プライマーを用いて逆転写し、このプライマーに結合されたcDNAを選択し、PCRで増幅させる。これを繰り返すものが従来例2の技術である。
In the screening of proteins using the mRNA display technique of
従来技術1は、細胞を使用せず、濃縮効率を上げることができるという点では優れたものである。しかし、リボソームにスペーサーを介してT4 DNAリガーゼをディスプレイするという非共有結合を利用した連結体構造を用いることから、安定性に欠けるという問題点がある。
また、従来技術2は、共有結合を利用した連結体構造を用いディスプレイ技術であることから、安定性という点では従来技術1よりも優れている。しかし、タンパクと共有結合で連結されている核酸分子がcDNAではなくmRNAであることから、その安定性は不完全である。
Moreover, since the
一方で、酵素様活性を有するタンパクを選択するスクリーニング方法では、細胞に対して毒性となるか否かによらず、使用できるものであることが、多様な活性を有するタンパクを選択する上では好ましい。
さらに、種々の活性を有するタンパクを効率的に選択するためには、より小さな系で、短時間に大量のサンプルを処理できるディスプレイ方法が求められている。そして、こうしたハイスループットに対する要請に応えるためには、ディスプレイされたタンパクを簡便な方法で安定的に回収・精製できることが好ましい。
以上から、cDNAディスプレイ法に適合するリンカーであって、結合させた所望のタンパクの活性を短時間で大量に評価し、選択することができる、こうしたタンパクが所望の機能を有するように進化させることができる、タンパク進化用のリンカーに対する高い社会的要請があった。
On the other hand, in the screening method for selecting a protein having enzyme-like activity, it is preferable to select a protein having various activities regardless of whether it is toxic to cells or not. .
Furthermore, in order to efficiently select proteins having various activities, a display method capable of processing a large amount of sample in a short time with a smaller system is required. In order to meet such a demand for high throughput, it is preferable that the displayed protein can be stably recovered and purified by a simple method.
From the above, it is a linker that is compatible with the cDNA display method, and it is possible to evaluate and select a large amount of the activity of a desired protein in a short time, and to evolve such a protein to have a desired function. There was a high social demand for a linker for protein evolution.
本発明は、以上のような状況の下で完成されたものである。
本発明の第1の態様は、3'末端側近傍に側鎖連結部位を備える主鎖と、前記側鎖連結部位に一方の端部が連結された側鎖と、前記主鎖に架橋を介して結合された基質ユニットとを有するリンカーであって;前記主鎖は、前記リンカーの3'末端側に位置し、逆転写用のプライマーとして機能するmRNA結合部位と、前記リンカーの5'端側に位置し、前記基質ユニットとの間の架橋を形成する架橋形成部位と、を備え;前記基質ユニットは、前記主鎖との間の架橋を形成するための基質ユニット側架橋部位と、固相との結合を形成する所定の分子を有している固相結合部位と、前記酵素様活性を有するタンパクが作用可能な基質が連結された基質連結部位と、前記主鎖と間に架橋が形成された後に、一方の端部がRNAリガーゼ認識部位を形成し、他方の端部が前記基質連結部位と連結されるRNAリガーゼ認識配列と、を備え;前記基質連結部位は、前記基質側架橋部位と前記固相結合部位との間、かつ、前記側鎖に結合された酵素様活性を有するタンパクが結合できる位置にあり、前記側鎖は、酵素様活性を有するタンパクを結合するためのタンパク結合部位を備えている、酵素様活性を有するタンパク進化用リンカーである。
The present invention has been completed under the above circumstances.
In the first aspect of the present invention, a main chain having a side chain linking site in the vicinity of the 3 ′ end side, a side chain having one end connected to the side chain linking site, and a bridge to the main chain via a bridge. The main chain is located on the 3 ′ end side of the linker and functions as a primer for reverse transcription, and the 5 ′ end side of the linker. A cross-linking site that forms a cross-link with the substrate unit; and the substrate unit has a cross-linking site on the side of the substrate unit for forming a cross-link with the main chain, and a solid phase. A cross-link is formed between the main chain and a solid phase binding site having a predetermined molecule that forms a bond with the substrate, a substrate linking site to which a substrate capable of acting on the protein having the enzyme-like activity is linked, and the main chain One end forms an RNA ligase recognition site And an RNA ligase recognition sequence whose other end is linked to the substrate linking site; the substrate linking site is between the substrate side cross-linking site and the solid phase binding site and the side chain A protein evolution linker having an enzyme-like activity, wherein the side chain has a protein-binding site for binding a protein having an enzyme-like activity. It is.
ここで、前記主鎖は、前記側鎖結合部位よりも5'側に前記基質ユニットとの間の架橋を形成する架橋形成部位を有することが好ましい。
前記基質ユニットは、前記主鎖の架橋形成部位と基質ユニット側架橋部位との間に架橋が結合されることによって主鎖と結合される。ここで形成される架橋は、光架橋、化学架橋、及び酵素的架橋からなる群から選ばれるいずれかのものであることが好ましい。
また、この基質ユニットは、前記主鎖と間に架橋が形成され二本鎖となった後に、RNAリガーゼ認識部位を形成するように、一方の端部が構成されている。
Here, the main chain preferably has a cross-linking site that forms a cross-linkage with the substrate unit on the 5 ′ side of the side chain binding site.
The substrate unit is bonded to the main chain by bonding a bridge between the main chain cross-linking site and the substrate unit side cross-linking site. The crosslink formed here is preferably any one selected from the group consisting of photocrosslinking, chemical crosslinking, and enzymatic crosslinking.
In addition, one end of this substrate unit is configured to form an RNA ligase recognition site after a bridge is formed between the main chain and becomes a double strand.
本発明の第2の態様は、3'末端側近傍に側鎖連結部位を備える主鎖と、前記側鎖連結部位に一方の端部が連結された側鎖と、基質ユニットとを有するリンカーであって;前記主鎖は、前記RNAリガーゼ認識部位よりも3'末端側に位置し、逆転写用のプライマーとして機能するmRNA結合部位と、前記RNAリガーゼ認識部位よりも5'側に位置し、基質ユニットとの間で架橋を形成する主鎖側架橋部位と、RNAリガーゼ認識部位と、前記RNAリガーゼ認識部位を形成するための二本鎖形成領域と、を備え;前記側鎖の他方の端部は、酵素様活性を有するタンパクを結合するためのタンパク結合部位を備え;前記基質ユニットは、固相との結合を形成する所定の分子を有している固相結合部位と、前記酵素様活性を有するタンパクが作用可能な基質が連結された基質連結部位と、一方の端部が前記主鎖との間で架橋を形成するとともに、他方の端部が前記基質連結部位と連結される架橋形成部位と、を備え;前記基質連結部位は、前記架橋形成部位と前記固相結合部位との間、かつ、前記側鎖に結合された酵素様活性を有するタンパクが結合できる位置にある、酵素様活性を有するタンパク進化用リンカーである。 A second aspect of the present invention is a linker having a main chain having a side chain linking site in the vicinity of the 3 ′ end, a side chain having one end linked to the side chain linking site, and a substrate unit. The main chain is located on the 3 ′ end side of the RNA ligase recognition site, is located on the 5 ′ side of the RNA binding site that functions as a primer for reverse transcription, and the RNA ligase recognition site; A main chain side cross-linking site that forms a cross-link with the substrate unit, an RNA ligase recognition site, and a double stranded formation region for forming the RNA ligase recognition site; the other end of the side chain The portion comprises a protein binding site for binding a protein having enzyme-like activity; the substrate unit comprises a solid phase binding site having a predetermined molecule that forms a bond with a solid phase; and the enzyme-like site. Produced by active protein A substrate linking site to which a possible substrate is linked, and a cross-linking site where one end forms a bridge with the main chain and the other end is linked to the substrate linking site. A protein evolution having an enzyme-like activity, wherein the substrate linking site is located between the cross-linking site and the solid-phase binding site and is capable of binding a protein having an enzyme-like activity bound to the side chain; It is a linker.
ここで、前記主鎖は、前記側鎖結合部位よりも5'側に前記基質ユニットとの間の架橋を形成する架橋形成部位を有することが好ましい。
前記基質ユニットは、前記主鎖の架橋形成部位と基質ユニット側架橋部位との間に架橋が結合されることによって主鎖と結合される。ここで形成される架橋は、光架橋、化学架橋、及び酵素的架橋からなる群から選ばれるいずれかのものであることが好ましい。
第2の態様では、基質ユニットは、主鎖の3'側に形成されている二本鎖部分にある架橋形成部位と、架橋を形成する。
Here, the main chain preferably has a cross-linking site that forms a cross-linkage with the substrate unit on the 5 ′ side of the side chain binding site.
The substrate unit is bonded to the main chain by bonding a bridge between the main chain cross-linking site and the substrate unit side cross-linking site. The crosslink formed here is preferably any one selected from the group consisting of photocrosslinking, chemical crosslinking, and enzymatic crosslinking.
In the second embodiment, the substrate unit forms a cross-link with the cross-linking site in the double-stranded part formed on the 3 ′ side of the main chain.
なお、本発明の第1の態様及び第2の態様のリンカーを構成する前記基質ユニットはいずれも、3'末端側の固相結合部位は、ビオチン;アミノ基、チオール基、及びカルボキシル基からなる官能基;抗原抗体反応における抗原;ヒスチジンタグ、ストレプトタグ、GST(グルタチオン S-トランスフェラーゼ、以下、「GST」と略すことがある。)、及びポリデオキシアデノシンからなる精製タグからなる群から選ばれるいずれかのものであり、基質連結部位には、前記酵素様活性を有するタンパクが作用可能な基質が連結されていることが好ましい。 Note that, in each of the substrate units constituting the linker of the first and second aspects of the present invention, the solid-phase binding site on the 3 ′ end side is composed of biotin; an amino group, a thiol group, and a carboxyl group. Any one selected from the group consisting of a functional group; an antigen in an antigen-antibody reaction; a histidine tag, a streptag, GST (glutathione S-transferase, hereinafter abbreviated as “GST”), and a purification tag comprising polydeoxyadenosine It is preferable that a substrate capable of acting on the protein having the enzyme-like activity is linked to the substrate linking site.
ここで、前記側鎖の前記タンパク結合部位に結合された酵素様活性を有するタンパクと基質との組み合わせは、ペプチド分解酵素と同等の活性を有するポリペプチドと任意のペプチド配列;糖鎖分解酵素と同等の活性を有するポリペプチドと任意の糖鎖;核酸分解酵素と同等の活性を有するポリペプチドと任意の核酸配列;脂質分解酵素と同等の活性を有するポリペプチドと任意の脂質;及び合成ポリマーを分解する活性を有するポリペプチドと任意の合成ポリマー;からなる群から選ばれる、いずれかのものであることが好ましい。 Here, the combination of a protein having an enzyme-like activity bound to the protein binding site of the side chain and a substrate is a polypeptide having an activity equivalent to that of a peptide-degrading enzyme and an arbitrary peptide sequence; A polypeptide having an equivalent activity and an arbitrary sugar chain; a polypeptide having an activity equivalent to a nucleolytic enzyme and an arbitrary nucleic acid sequence; a polypeptide having an activity equivalent to a lipolytic enzyme and an arbitrary lipid; and a synthetic polymer. It is preferably any one selected from the group consisting of a polypeptide having an activity of degrading and any synthetic polymer.
また、核酸リガーゼと同等の活性を有するポリペプチドと任意の核酸配列;ペプチド連結酵素と同等の活性を有するポリペプチドと任意のペプチド配列;ペプチド転移酵素と同等の活性を有するポリペプチドと任意のペプチド配列;ポリペプチドまたはペプチドへ分子を連結する分子連結酵素と同等の活性を有するポリペプチドと、任意のペプチド配列及び任意の転移分子基質;核酸へ分子を連結する分子連結酵素と同等の活性を有するポリペプチドと、任意の核酸配列及び任意の転移分子基質;糖転移酵素と同等の活性を有するポリペプチドと、任意の糖鎖及び前記任意の糖鎖で修飾したい基質;及び新規な連結反応を触媒する活性を有するポリペプチドと任意の基質;からなる群から選ばれる、いずれかのものであることが好ましい。 A polypeptide having an activity equivalent to that of a nucleic acid ligase and an arbitrary nucleic acid sequence; a polypeptide having an activity equivalent to that of a peptide-linked enzyme and an arbitrary peptide sequence; a polypeptide having an activity equivalent to that of a peptide transferase and an arbitrary peptide A polypeptide having an activity equivalent to that of a molecule-ligating enzyme that links a molecule to a polypeptide or peptide, and any peptide sequence and any transfer molecule substrate; having an activity equivalent to that of a molecule-linking enzyme that links a molecule to a nucleic acid Polypeptide, any nucleic acid sequence and any transfer molecule substrate; polypeptide having activity equivalent to glycosyltransferase; any sugar chain and a substrate to be modified with any sugar chain; and catalyzing a novel ligation reaction It is preferably any one selected from the group consisting of a polypeptide having an activity and an arbitrary substrate.
本発明の第三の態様は、上述したタンパク進化用リンカーと、前記リンカーの主鎖の一部と相補的な配列を有するmRNAとを、前記mRNA結合部位でRNAリガーゼによって結合させる、mRNA−リンカー連結体生成工程と;前記mRNAを鋳型として、酵素様活性を有するタンパクを合成し、前記タンパクが前記リンカーの側鎖上のタンパク結合部位に結合されたmRNA−リンカー−タンパク連結体を得る結合体生成工程と;前記mRNAを鋳型として、逆転写反応によってcDNA鎖を合成するcDNA−リンカー−タンパク連結体精製工程と;前記酵素様活性を有するタンパクを基質連結部位に連結された基質と、前記固相上に結合された所望の基質とに作用させてこれらを連結し、前記cDNA−リンカー−タンパク連結体を固相に固定する固定化工程と;前記cDNA−リンカー−タンパク質連結体の結合した固相を第1の緩衝液にて洗浄する、第1洗浄工程と;前記固定された前記cDNA−リンカー−タンパク連結体を回収する回収工程と;前記回収されたcDNA−リンカー−タンパク連結体を増幅させる増幅工程と;を備える、酵素様活性を有するタンパクのスクリーニング方法である。 A third aspect of the present invention is an mRNA-linker, wherein the above-described linker for protein evolution and mRNA having a sequence complementary to a part of the main chain of the linker are bound by RNA ligase at the mRNA binding site. A conjugate generating step; a conjugate that synthesizes a protein having enzyme-like activity using the mRNA as a template, and obtains an mRNA-linker-protein conjugate in which the protein is bound to a protein binding site on the side chain of the linker A production step; a cDNA-linker-protein conjugate purification step that synthesizes a cDNA chain by reverse transcription using the mRNA as a template; a substrate in which the protein having the enzyme-like activity is linked to a substrate linkage site; The above-mentioned cDNA-linker-protein conjugate is obtained by linking these by acting on a desired substrate bound on the phase. An immobilization step of immobilizing on the solid phase; a first washing step of washing the solid phase to which the cDNA-linker-protein conjugate is bound with a first buffer; and the immobilized cDNA-linker-protein A method for screening a protein having enzyme-like activity, comprising: a recovery step of recovering a conjugate; and an amplification step of amplifying the recovered cDNA-linker-protein conjugate.
また、本発明の第四の態様は、上述したタンパク進化用リンカーと、前記リンカーの主鎖の一部と相補的な配列を有するmRNAを、前記mRNA結合部位でRNAリガーゼによって結合させる、mRNA−リンカー連結体生成工程と;前記mRNAを鋳型として、酵素様活性を有するタンパクを合成し、前記タンパクが前記リンカーの側鎖上のタンパク結合部位に結合されたmRNA−リンカー−タンパク結合体を得る連結体生成工程と;mRNAを鋳型として、逆転写反応によってcDNA鎖を合成するcDNA−リンカー−タンパク連結体精製工程と;前記cDNA−リンカー−タンパク連結体を、前記固相結合部位を介して固相に結合させる固相結合工程と;前記cDNA−リンカー−タンパク質連結体の結合した固相を第1の緩衝液にて洗浄する、第1洗浄工程と;前記リンカーの側鎖上のタンパク結合部位に結合した酵素様活性を有するタンパクを基質連結部位に連結された基質に作用させて、前記cDNA−リンカー−タンパク連結体を前記固相から切り離す切断工程と;前記切り離された前記cDNA−リンカー−タンパク連結体を回収する回収工程と;前記回収されたcDNA−リンカー−タンパク連結体のcDNAを増幅させる増幅工程と;を備える、酵素様活性を有するタンパクのスクリーニング方法である。 The fourth aspect of the present invention is an mRNA-, wherein the above-described linker for protein evolution and mRNA having a sequence complementary to a part of the main chain of the linker are bound by RNA ligase at the mRNA binding site. Linker conjugate production step; synthesis of a protein having enzyme-like activity using the mRNA as a template, and obtaining an mRNA-linker-protein conjugate in which the protein is bound to a protein binding site on the side chain of the linker A cDNA-linker-protein conjugate purification step for synthesizing a cDNA chain by reverse transcription reaction using mRNA as a template; and the cDNA-linker-protein conjugate via a solid-phase binding site. A solid phase binding step of binding to the cDNA; and the solid phase to which the cDNA-linker-protein conjugate is bound as a first buffer. Washing with a first washing step; causing the protein having an enzyme-like activity bound to a protein binding site on the side chain of the linker to act on the substrate linked to the substrate linking site, and the cDNA-linker-protein A cleaving step for cleaving the conjugate from the solid phase; a recovery step for recovering the cleaved cDNA-linker-protein conjugate; and an amplification step for amplifying the cDNA of the recovered cDNA-linker-protein conjugate; A method for screening a protein having enzyme-like activity.
本発明によれば、タンパク進化用のリンカーを効率的に生成することができる。また、このリンカーを使用することにより、所望の酵素様活性を有するタンパク質を効率的にスクリーニングすることができる。
さらに、酵素様活性を有するタンパク質と基質との組み合わせを変化させることにより、全く新規な活性を有するタンパク質を得ることも可能となる。
According to the present invention, a linker for protein evolution can be efficiently generated. Further, by using this linker, a protein having a desired enzyme-like activity can be efficiently screened.
Furthermore, by changing the combination of a protein having enzyme-like activity and a substrate, it is possible to obtain a protein having completely novel activity.
以下に、図1〜9を参照しつつ、本発明を、さらに詳細に説明する。
図1Aに示すように、本発明の第1の態様のタンパク進化用リンカー(以下、「A型」リンカーということがある。)は、(a)3'末端側近傍に側鎖連結部位を備える主鎖と、(b)前記側鎖連結部位に一方の端部が連結された側鎖と、(c)前記主鎖に架橋を介して結合された基質ユニットとを有するリンカーである。
ここで、前記主鎖は、(a1)mRNA結合部位と、(a2)架橋形成部位とを備えている。そして、前記mRNA結合部位は、前記リンカーの3'末端側に位置し、逆転写用のプライマーとして機能する。また、架橋形成部位には、架橋を形成するための化合物又は置換基が配置されており、この架橋形成部位は前記リンカーの5'端側に位置するようになっている。そして、後述する基質ユニット側架橋部位との間で架橋を形成し、主鎖と基質ユニットとを結合させる。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1A, the protein evolution linker of the first aspect of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “A-type” linker) includes (a) a side chain linking site in the vicinity of the 3 ′ end. A linker having a main chain, (b) a side chain having one end connected to the side chain linking site, and (c) a substrate unit bonded to the main chain via a bridge.
Here, the main chain includes (a1) an mRNA binding site and (a2) a cross-linking site. The mRNA binding site is located on the 3 ′ end side of the linker and functions as a primer for reverse transcription. In addition, a compound or a substituent for forming a crosslink is disposed at the crosslink formation site, and this crosslink formation site is located on the 5 ′ end side of the linker. And a bridge | crosslinking is formed between the substrate unit side bridge | crosslinking parts mentioned later, and a principal chain and a substrate unit are combined.
また、前記側鎖は、(b1)一方の端部と、(b2)他方の端部とを備え、前記一方の端部で主鎖の側鎖連結部位に連結されており、他方の端部には、酵素様活性を有するタンパクを結合するためのタンパク結合部位を有している。
さらに、前記基質ユニットは、(c1)固相結合部位と、(c2)基質連結部位と、(c3)基質ユニット側架橋部位と、(c4)RNAリガーゼ認識配列と、を備えている。この基質ユニットは、前記酵素様活性を有するタンパクが作用可能な基質を挟んで、一方側の端部にRNAリガーゼ認識配列が、また、他方側には固相結合部位が配置される構成となっている。
ここで、前記基質ユニット側架橋部位はこの基質ユニットの5'側に位置しているが、この架橋部位で主鎖との架橋が形成され、主鎖に結合される。上記一方側端部は、5'末端の数塩基を除いて主鎖と相補的な配列を有するため、この数塩基を除いて二本鎖を形成する。そして、二本鎖を形成しない5'末端の数塩基が、RNAリガーゼ認識部位となる。
The side chain includes (b1) one end and (b2) the other end, and is connected to the side chain connecting portion of the main chain at the one end, and the other end. Has a protein binding site for binding a protein having enzyme-like activity.
The substrate unit further comprises (c1) a solid phase binding site, (c2) a substrate linking site, (c3) a substrate unit side cross-linking site, and (c4) an RNA ligase recognition sequence. This substrate unit has a structure in which an RNA ligase recognition sequence is arranged at one end and a solid-phase binding site is arranged on the other side with a substrate on which the protein having the enzyme-like activity can act. ing.
Here, the substrate unit side cross-linked site is located on the 5 ′ side of the substrate unit, and at this cross-linked site, a cross-link with the main chain is formed and bonded to the main chain. Since the one side end has a sequence complementary to the main chain except for several bases at the 5 ′ end, a double strand is formed by removing these several bases. Then, several bases at the 5 ′ end that do not form a double strand are RNA ligase recognition sites.
図1Bに示すように、本発明の第2の態様のタンパク進化用リンカー(以下、「B型リンカー」ということがある。)は、(a')3'末端側近傍に側鎖連結部位を備える主鎖と、(b)前記側鎖連結部位に一方の端部が連結された側鎖と、(c')前記主鎖に架橋を介して結合された基質ユニットとを有するリンカーである。
ここで、前記主鎖は、(a1)mRNA結合部位と、(a2')架橋部位と、(a3')RNAリガーゼ認識部位と、(a4')二本鎖形成領域とを備えている。この二本鎖形成領域は、主鎖の対応する領域と相補的な配列を有し、前記RNAリガーゼ認識部位を形成するが、その5'末端の位置する数塩基は、主鎖と相補的な配列を有していないため、主鎖と二本鎖を形成しない。そして、この部分が(a3')のRNAリガーゼ認識部位となる。
この後、RNAリガーゼが、以上のようにして形成されたRNAリガーゼ認識部位を認識して、mRNAと前記リンカーとを連結する。
As shown in FIG. 1B, the protein evolution linker of the second aspect of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “B-type linker”) has (a ′) a side chain linking site in the vicinity of the 3 ′ end. A linker having a main chain provided, (b) a side chain having one end connected to the side chain linking site, and (c ′) a substrate unit bonded to the main chain via a bridge.
Here, the main chain includes (a1) an mRNA binding site, (a2 ′) a crosslinking site, (a3 ′) an RNA ligase recognition site, and (a4 ′) a double-stranded forming region. This double-stranded forming region has a sequence complementary to the corresponding region of the main chain and forms the RNA ligase recognition site, but several bases located at the 5 ′ end thereof are complementary to the main chain. Since it does not have a sequence, it does not form a main strand and a double strand. This part becomes the RNA ligase recognition site of (a3 ′).
Thereafter, the RNA ligase recognizes the RNA ligase recognition site formed as described above and links the mRNA and the linker.
ここで、(a1)のmRNA結合領域は、前記リンカー上で逆転写が行われる場合に逆転写用のプライマーとして機能する領域である。この領域は、約1〜15塩基からなることが好ましく、特に3〜5塩基からなることが好ましい。15塩基を越えると、リンカーとしてのタンパク結合効率が悪くなるため、タンパクとの結合効率及びプライマーとしての反応効率という面から、上記の塩基数とすることが好ましい。 Here, the mRNA binding region (a1) is a region that functions as a primer for reverse transcription when reverse transcription is performed on the linker. This region preferably consists of about 1 to 15 bases, particularly 3 to 5 bases. If the number of bases exceeds 15, the protein binding efficiency as a linker is deteriorated, so that the number of bases described above is preferable from the viewpoint of the binding efficiency with a protein and the reaction efficiency as a primer.
また、第2の態様の基質ユニット(c')は、(c1)固相結合部位と、(c2)基質連結部位と、(c3')架橋形成部位と、を備えている。ここで、固相結合部位と基質連結部位とは、第1の態様の基質ユニットと同じである。
ここで、前記基質ユニットは、一方の端部に主鎖との架橋を形成する架橋形成部位(c')を有し、他方の端部には、固相との結合を形成する固相結合部位をそれぞれ有している。
そして、この架橋形成部位は、前記基質ユニットの任意の場所に位置しているが、この架橋形成部位で主鎖との架橋を形成し、主鎖と結合する。この架橋形成部位の位置は、基質の認識・切断部位に応じて、任意に設定することができる。
The substrate unit (c ′) of the second aspect includes (c1) a solid phase binding site, (c2) a substrate linking site, and (c3 ′) a cross-linking site. Here, the solid phase binding site and the substrate linking site are the same as the substrate unit of the first aspect.
Here, the substrate unit has a cross-linking site (c ′) that forms a cross-link with the main chain at one end, and a solid-phase bond that forms a bond with a solid phase at the other end. Each has a site.
And this bridge | crosslinking formation site | part is located in the arbitrary places of the said substrate unit, A bridge | crosslinking with a principal chain is formed in this bridge | crosslinking formation site | part, and it couple | bonds with a principal chain. The position of the cross-linking site can be arbitrarily set according to the substrate recognition / cleavage site.
本発明のリンカー中に含まれる固相結合部位は、固相に固定された特定の分子との間で結合を形成することができる部位をいう。例えば、固相にストレプトアビジンが固定されている場合にはビオチンがこれに当たる。また、固相にストレプトアビジンを介して基質が固定されており、連結酵素によって固相に固定された基質と基質ユニット中の基質連結部位に連結された基質とが結合される場合には、ストレプトアビジンを介して固定されたこうした基質を含むものとなる。
本発明のA型リンカー及びB型リンカーで使用する基質ユニットが有する固相結合部位は所定の分子又は官能基によって構成されている。
より具体的には、本発明の第1の態様及び第2の態様のリンカーを構成する前記基質ユニットは、いずれも、その3'末端側の固相結合部位に、ビオチン;アミノ基、チオール基、及びカルボキシル基からなる官能基;抗原抗体反応における抗原;ヒスチジンタグ、ストレプトタグ、GST(グルタチオン−S−トランスフェラーゼ)、及びポリデオキシアデノシンからなる精製タグからなる群から選ばれるいずれかのものであり、基質連結部位には、前記酵素様活性を有するタンパクが作用可能な基質が連結されていることが好ましい。
The solid phase binding site contained in the linker of the present invention refers to a site capable of forming a bond with a specific molecule immobilized on the solid phase. For example, when streptavidin is immobilized on the solid phase, biotin hits this. In addition, when the substrate is immobilized on the solid phase via streptavidin and the substrate immobilized on the solid phase and the substrate coupled to the substrate coupling site in the substrate unit are bound by the ligation enzyme, It will contain such a substrate immobilized via avidin.
The solid phase binding site of the substrate unit used in the A-type linker and B-type linker of the present invention is constituted by a predetermined molecule or functional group.
More specifically, each of the substrate units constituting the linker of the first aspect and the second aspect of the present invention has biotin; amino group, thiol group at the solid phase binding site on the 3 ′ end side thereof. And an antigen in an antigen-antibody reaction; any one selected from the group consisting of a histidine tag, a streptotag, GST (glutathione-S-transferase), and a purification tag consisting of polydeoxyadenosine It is preferable that a substrate capable of acting on the protein having the enzyme-like activity is linked to the substrate linking site.
本発明のA型リンカー及びB型リンカーで使用する基質ユニットが有する固相結合部位は所定の分子によって構成されている。こうした所定の分子としては、例えば、固相にアビジン及びストレプトアビジン等が結合されている場合にはビオチン、マルトース結合タンパク質が結合されている場合にはマルトース、Gタンパク質が結合されている場合にはグアニンヌクレオチド、ポリヒスチジンペプチドが結合されている場合にはNi又はCo等の金属、グルタチオン−S−トランスフェラーゼが結合されている場合にはグルタチオン、配列特異的なDNA又はRNA結合タンパク質が結合されている場合にはこれらに特異的な配列を有するDNA又はRNA、抗体又はアプタマーが結合されている場合には抗原又はエピトープペプチド、カルモジュリンが結合されている場合にはカルモジュリン結合ペプチド、ATP結合タンパク質が結合されている場合にはATP、エストラジオール受容体タンパク質が結合されている場合にはエストラジオール等を挙げることができる。
これらの中でも、ビオチン、マルトース、Ni又はCo等の金属、グルタチオン、抗原分子又はエピトープペプチド等を使用することが好ましく、リンカー合成の容易さの面から、ビオチンを使用することが、さらに好ましい。
The solid phase binding site of the substrate unit used in the A-type linker and B-type linker of the present invention is composed of predetermined molecules. Examples of such a predetermined molecule include biotin when avidin and streptavidin are bound to the solid phase, maltose when maltose binding protein is bound, and G protein when bound. When guanine nucleotide, polyhistidine peptide is bound, metal such as Ni or Co, when glutathione-S-transferase is bound, glutathione, sequence-specific DNA or RNA binding protein is bound In some cases, DNA or RNA having a specific sequence thereof, antigen or epitope peptide when antibody or aptamer is bound, calmodulin binding peptide or ATP binding protein when calmodulin is bound ATP, estradiol receptor tamper When the substance is bound, estradiol and the like can be mentioned.
Among these, it is preferable to use a metal such as biotin, maltose, Ni or Co, glutathione, an antigen molecule or an epitope peptide, and it is more preferable to use biotin from the viewpoint of easy linker synthesis.
また、A型リンカーでは主鎖に、B型リンカーでは基質ユニットにそれぞれ配置されている架橋形成部位は、光架橋、化学架橋、酵素的架橋等、リンカーの構造と機能に大きな影響を与えることのない条件で架橋を形成することができるものであれば特に制限されない。具体的には、例えば、架橋形成部位にソラレン(furo[3,2-g]chromen-7-one)を結合させておくことにより、光の照射によって主鎖側架橋部位と基質ユニットの架橋形成部位、又は主鎖の架橋形成部位と基質ユニット側架橋部位との間で架橋を形成させ、これらを結合させることができる。
本発明のA型リンカー及びB型リンカーの側鎖は、主鎖の側鎖連結部位が、例えば、Amino-Modifier C6 dTで構成されている場合には、例えば、以下のように表わすことができる。
In addition, the crosslink formation site arranged in the main chain in the A type linker and in the substrate unit in the B type linker has a great influence on the structure and function of the linker, such as photocrosslinking, chemical crosslinking, and enzymatic crosslinking. There is no particular limitation as long as it can form a crosslink under no conditions. Specifically, for example, psoralen (furo [3,2-g] chromen-7-one) is bonded to the cross-linking site, so that the main-chain cross-linking site and the substrate unit are cross-linked by light irradiation. It is possible to form a cross-link between a site or a cross-link formation site of the main chain and a cross-linking site on the substrate unit side, and bond these.
The side chains of the A-type linker and B-type linker of the present invention can be expressed as follows, for example, when the side chain linking site of the main chain is composed of, for example, Amino-Modifier C6 dT. .
5'-(S)-TC(F)-(Spacer)n-CC-(Puro)-3' 5 '-(S) -TC (F)-(Spacer) n-CC- (Puro) -3'
この式中、(S)はチオールモディファイヤ、(F)は蛍光色素を表わし、(Puro)は後述するピューロマイシン又はその類縁体を表す。nは1〜8の整数を表わす。
この場合、例えば、前記側鎖の5'末端を5'-Thiol-Modifier C6(S-Trityl-6-mercapto hexyl-1-[(2-cyano ethyl) -(N,N-diisopropyl)]-phosphoramidite)として、EMCS(N-(6-Maleimidocaproyloxy)succinimide)を用いて架橋させ、主鎖と側鎖とを連結させることができる。
チオールモディファイヤとしては、Thiol-Modifier C6 S-S(1-O-Dimethoxytrityl-hexyl-disulfide,1'-[(2-cyanoethyl)-(N,N-diisopropyl)]-phosphoramidite)、T5'-Thiol-Modifier C6(S-Trityl-6-mercapto hexyl-1-[(2-cyano ethyl) -(N,N-diisopropyl)]-phosphoramidite)等を挙げることができる。Thiol-Modifier C6 S-Sを使用することが、チオール基の脱保護の容易さの点から好ましい。
In this formula, (S) represents a thiol modifier, (F) represents a fluorescent dye, and (Puro) represents puromycin or an analog thereof described later. n represents an integer of 1 to 8.
In this case, for example, the 5 ′ end of the side chain is 5′-Thiol-Modifier C6 (S-Trityl-6-mercapto hexyl-1-[(2-cyanoethyl)-(N, N-diisopropyl)]-phosphoramidite. ) Can be crosslinked using EMCS (N- (6-Maleimidocaproyloxy) succinimide) to connect the main chain and the side chain.
Thiol modifiers include Thiol-Modifier C6 SS (1-O-Dimethoxytrityl-hexyl-disulfide, 1 '-[(2-cyanoethyl)-(N, N-diisopropyl)]-phosphoramidite), T5'-Thiol-Modifier C6 (S-Trityl-6-mercapto hexyl-1-[(2-cyanoethyl)-(N, N-diisopropyl)]-phosphoramidite). It is preferable to use Thiol-Modifier C6 SS from the viewpoint of easy deprotection of the thiol group.
前記側鎖が、前記タンパク質連結部位と、前記側鎖連結部位との間に蛍光基を有することで、後述するcDNAディスプレイ法の各工程において、リンカーの有無を容易に検出することが可能となる。ここで使用する蛍光基としては、例えば、活性エステルに変換可能なカルボキシル基、ホスホロアミダイドに変換可能な水酸基、又はアミノ基等のフリーの官能基を有し、標識された塩基としてリンカーに連結することができる蛍光化合物を使用することが好ましい。このような蛍光化合物としては、例えば、フルオレセインイソチオシアネート(FITC)、フィコビリタンパク質、希土類金属キレート、ダンシルクロライド、テトラメチルローダミンイソチオシアネート、Fluorescein-dT(5'-Dimethoxytrityloxy-5-[N-((3',6'-di pivaloylfluoresceinyl) -aminohexyl)-3-acryimido]-2'-deoxyUridine-3'-succinoyl-long chainalkylamino))等を挙げることができる。これらの中でも、分子標識用の化合物として使用されるFluorescein-dTを使用することが、合成が容易であることから好ましい。 Since the side chain has a fluorescent group between the protein linking site and the side chain linking site, the presence or absence of a linker can be easily detected in each step of the cDNA display method described later. . Examples of the fluorescent group used here include a free functional group such as a carboxyl group that can be converted into an active ester, a hydroxyl group that can be converted into a phosphoramidide, or an amino group. It is preferred to use fluorescent compounds that can be linked. Examples of such fluorescent compounds include fluorescein isothiocyanate (FITC), phycobiliprotein, rare earth metal chelates, dansyl chloride, tetramethylrhodamine isothiocyanate, Fluorescein-dT (5'-Dimethoxytrityloxy-5- [N-(( 3 ', 6'-di pivaloylfluoresceinyl) -aminohexyl) -3-acryimido] -2'-deoxyUridine-3'-succinoyl-long chainalkylamino)). Among these, it is preferable to use Fluorescein-dT used as a compound for molecular labeling because synthesis is easy.
(Spacer)には、スペーサーとして使用可能な市販品を使用することができ、例えば、Spacer Phosphoramidite 18 ((18-0-Dimethoxytritylhexaethyleneglycol,1-[(2-cyano ethyl)-(N,N-diisopropyl)]-phosphoramidite)、Spacer Phosphoramidite 9(9-O- Dimethoxytrityl-triethylene glycol,1-[(2-cyanoethyl)-(N,N-diisopropyl)] -phosphoramidite)、Spacer C12 CE Phosphoramidite (12-(4,4'-Dimethoxytrityl oxy)dodecyl-1-[(2-cyanoethyl)-(N,N-diisopropyl)]-phosphoramidite)、Spacer Phosphoramidite 9 (9-O-Dimethoxytrityl-triethylene glycol,1-[(2-cyanoethyl)- (N,N-diisopropyl)]-phosphoramidite)等を使用することができる。これらのなかでも、Spacer Phosphoramidite 18を使用することが、柔軟性があり、立体障害性が低いことや親水性であることから好適に使用することができる。 For (Spacer), a commercially available product that can be used as a spacer can be used.For example, Spacer Phosphoramidite 18 ((18-0-Dimethoxytritylhexaethyleneglycol, 1-[(2-cyanoethyl)-(N, N-diisopropyl) ] -phosphoramidite), Spacer Phosphoramidite 9 (9-O-Dimethoxytrityl-triethylene glycol, 1-[(2-cyanoethyl)-(N, N-diisopropyl)]-phosphoramidite), Spacer C12 CE Phosphoramidite (12- (4,4 '-Dimethoxytrityl oxy) dodecyl-1-[(2-cyanoethyl)-(N, N-diisopropyl)]-phosphoramidite), Spacer Phosphoramidite 9 (9-O-Dimethoxytrityl-triethylene glycol, 1-[(2-cyanoethyl)- (N, N-diisopropyl)]-phosphoramidite) etc. Among these, the use of Spacer Phosphoramidite 18 is flexible, low in steric hindrance and hydrophilic. Can be preferably used.
前記側鎖が短いと、ピューロマイシン類縁体がリボソームに取り込まれるときに立体障害が発生するため、Spacer Phosphoramidite 18(以下、「Spacer 18」又は「スぺーサー18」ということがある。)が1〜8個程度連なった構造(n=1〜8)を有するものであることが好ましい。リンカーの合成効率及び上述した各連結体の形成効率とのバランスの点から、こうしたPhosphoramidite分子が4個程度連なった構造(n=4)を有するものであることがさらに好ましい。 When the side chain is short, steric hindrance occurs when the puromycin analog is incorporated into the ribosome, so that Spacer Phosphoramidite 18 (hereinafter sometimes referred to as “Spacer 18” or “Spacer 18”) is 1. It is preferable to have a structure (n = 1 to 8) of about 8 pieces. In view of the balance between the synthesis efficiency of the linker and the formation efficiency of each of the above-mentioned linkages, it is more preferable that the structure has about 4 such Phosphoramidite molecules (n = 4).
ここで、上述した側鎖のタンパク結合部位を形成する(Puro)としては、ヌクレオチド配列の3'末端とアミノ酸がアミド結合を形成しているピューロマイシン、リボシチジルピューロマイシン(rCpPur)、デオキシジルピューロマイシン(dCpPur)、デオキシウリジルピューロマイシン(dUpPur)等のピューロマイシン類縁体の他、3'-N-アミノアシルピューロマイシンアミノヌクレオシド(PANS-アミノ酸)、3'-N-アミノアシルアデノシンアミノヌクレオシド(AANS-アミノ酸)等を挙げることができる。
PANS-アミノ酸としては、例えば、PANS-Gly、PANS-Val、PANS-Ala等を挙げることができ、AANS-アミノ酸としては、AANS-Gly、AANS-Val、AANS-Ala等を挙げることができる。また、ヌクレオシドとアミノ酸とがエステル結合したものなども使用することができるが、ピューロマイシンを使用することが、前記タンパク質連結部位におけるタンパク質の連結の安定性が高いことから特に好ましい。
Here, the above-mentioned side chain protein binding site (Puro) is composed of puromycin, ribocytidylpuromycin (rCpPur), deoxydyl whose 3 'end of the nucleotide sequence and amino acid form an amide bond. In addition to puromycin analogues such as puromycin (dCpPur) and deoxyuridylpuromycin (dUpPur), 3'-N-aminoacylpuromycin aminonucleoside (PANS-amino acid), 3'-N-aminoacyl adenosine aminonucleoside (AANS) -Amino acid).
Examples of PANS-amino acids include PANS-Gly, PANS-Val, and PANS-Ala. Examples of AANS-amino acids include AANS-Gly, AANS-Val, and AANS-Ala. In addition, those in which a nucleoside and an amino acid are ester-bonded can be used, but it is particularly preferable to use puromycin because of the high stability of protein ligation at the protein ligation site.
逆転写用のプライマーとして機能するmRNA結合部位にmRNAが結合し、主鎖のDNAと相補的なmRNAの複合体が生成され、このmRNAから、対応するタンパクが生成され、上述した側鎖のタンパク結合部位に結合される。
本発明のリンカーではいずれも、側鎖のタンパク結合部位に結合したタンパクがうまく作用できる範囲内に、基質ユニットの基質連結部位に連結された基質が存在するように、側鎖及び主鎖の長さが調整されている。このため、タンパク結合部位に結合したこれらのタンパクが、基質ユニット中の基質に作用することによって、これらのタンパクがどのような活性を有するものであるのかを判定することができる。
MRNA binds to the mRNA binding site that functions as a primer for reverse transcription, and a complex of mRNA complementary to the main chain DNA is generated. From this mRNA, the corresponding protein is generated, and the side chain protein described above. Bound to the binding site.
In any of the linkers of the present invention, the length of the side chain and the main chain is such that the substrate linked to the substrate binding site of the substrate unit exists within the range where the protein bound to the protein binding site of the side chain can work well. Has been adjusted. For this reason, it is possible to determine what activity these proteins have when these proteins bound to the protein binding site act on the substrate in the substrate unit.
例えば、側鎖のタンパク結合部位に結合したこうしたタンパクが、基質を切断する活性を有するものである場合には、本発明のリンカーを固相に結合させておき、切断されたリンカーを回収し、リンカーに結合されているタンパクの量を測定する。測定された活性を、同様の活性を有する標準品の酵素と比較することによって、得られたタンパクの比活性を知ることができる。
逆に、こうしたタンパクが基質を結合させる活性を有するものである場合には、遊離状態のリンカーを固相に結合させ、遊離しているリンカーの量を測定する。測定された活性を、同様の活性を有する標準品の酵素と比較することによって、得られたタンパクの比活性を知ることができる。
特に、上述したようなフルオレセインイソチオシアネート(FITC)やFluorescein-dTを側鎖に組み込んでおけば、回収したリンカーの量を容易に測定することができるという利点がある。
For example, when such a protein bound to a protein binding site on the side chain has an activity of cleaving the substrate, the linker of the present invention is bound to a solid phase, and the cleaved linker is recovered, Measure the amount of protein bound to the linker. By comparing the measured activity with a standard enzyme having a similar activity, the specific activity of the obtained protein can be known.
Conversely, when such a protein has an activity to bind a substrate, a free linker is bound to a solid phase and the amount of the free linker is measured. By comparing the measured activity with a standard enzyme having a similar activity, the specific activity of the obtained protein can be known.
In particular, if fluorescein isothiocyanate (FITC) or Fluorescein-dT as described above is incorporated in the side chain, there is an advantage that the amount of the recovered linker can be easily measured.
前記酵素様活性を有するタンパクと前記基質との組み合わせは;ペプチド分解酵素と同等の活性を有するポリペプチドと任意のペプチド配列;糖鎖分解酵素と同等の活性を有するポリペプチドと任意の糖鎖;核酸分解酵素と同等の活性を有するポリペプチドと任意の核酸配列;脂質分解酵素と同等の活性を有するポリペプチドと任意の脂質;及び合成ポリマーを分解する活性を有するポリペプチドと任意の合成ポリマー;からなる群から選ばれる、いずれかのものであることが好ましい。 The combination of the protein having the enzyme-like activity and the substrate is: a polypeptide having an activity equivalent to that of a peptide-degrading enzyme and an arbitrary peptide sequence; a polypeptide having an activity equivalent to that of a glycolytic enzyme and an arbitrary sugar chain; A polypeptide having an activity equivalent to a nucleolytic enzyme and an arbitrary nucleic acid sequence; a polypeptide having an activity equivalent to a lipolytic enzyme and an arbitrary lipid; and a polypeptide having an activity to degrade a synthetic polymer and an arbitrary synthetic polymer; It is preferably any one selected from the group consisting of
こうした前記酵素様活性を有するタンパクと前記基質との組み合わせとしては、例えば、以下のものを挙げることができる。
ペプチド分解酵素と同等の活性を有するポリペプチドと任意のペプチド配列の例としては、プロテアーゼ、ペプチダーゼ等と同等の活性を有するポリペプチドと、これらが切断できる任意のペプチド配列が挙げられる。
糖鎖分解酵素と同等の活性を有するポリペプチドと任意の糖鎖の例としては、グリコシラーゼ、アミラーゼ等と同等の活性を有するポリペプチドと、これらが切断できる任意の糖鎖が挙げられる。
Examples of the combination of the protein having the enzyme-like activity and the substrate include the following.
Examples of a polypeptide having an activity equivalent to that of a peptide-degrading enzyme and an arbitrary peptide sequence include a polypeptide having an activity equivalent to that of a protease, peptidase, etc., and an arbitrary peptide sequence that can cleave them.
Examples of a polypeptide having an activity equivalent to that of a sugar chain degrading enzyme and an arbitrary sugar chain include a polypeptide having an activity equivalent to that of glycosylase, amylase, and the like, and an arbitrary sugar chain capable of cleaving these.
核酸分解酵素と同等の活性を有するポリペプチドと任意の核酸配列の例としては、リボヌクレアーゼ、デオキシリボヌクレアーゼ、制限酵素等と同等の活性を有するポリペプチドと、これらが切断できる任意の一本鎖又は二本鎖の核酸配列が挙げられる。
脂質分解酵素と同等の活性を有するポリペプチドと任意の脂質の例としては、リパーゼ、ホスホリパーゼ等と同等の活性を有するポリペプチドと、これらが切断できる任意の脂質が挙げられる。
合成ポリマーを分解する活性を有するポリペプチドの例としては、ナイロン分解酵素等、ポリエステル分解酵素、ポリウレタン分解酵素、ポリエチレン分解酵素、ポリビニルアルコール分解酵素等と同等の活性を有するポリペプチドと、これらが切断できる任意の合成ポリマーが挙げられる。
Examples of a polypeptide having an activity equivalent to that of a nucleolytic enzyme and an arbitrary nucleic acid sequence include a polypeptide having an activity equivalent to that of a ribonuclease, deoxyribonuclease, restriction enzyme, etc., and any single strand or two that can be cleaved by these. For example, a nucleic acid sequence of this strand.
Examples of a polypeptide having an activity equivalent to that of a lipolytic enzyme and an arbitrary lipid include a polypeptide having an activity equivalent to that of a lipase, phospholipase, or the like, and any lipid that can be cleaved by these.
Examples of polypeptides having the activity of degrading synthetic polymers include nylon-degrading enzymes, polyester-degrading enzymes, polyurethane-degrading enzymes, polyethylene-degrading enzymes, polypeptides having the same activity as polyvinyl alcohol-degrading enzymes, and these are cleaved. Any synthetic polymer that can be mentioned.
前記酵素様活性を有するタンパクと前記基質との組み合わせは、核酸リガーゼと同等の活性を有するポリペプチドと任意の核酸配列;ペプチド連結酵素と同等の活性を有するポリペプチドと任意のペプチド配列;ペプチド転移酵素と同等の活性を有するポリペプチドと任意のペプチド配列;ポリペプチドペプチドへ分子を連結する分子連結酵素と同等の活性を有するポリペプチドと、任意のペプチド配列及び任意の転移分子基質;核酸へ分子を連結する分子連結酵素と同等の活性を有するポリペプチドと、任意の核酸配列及び任意の転移分子基質;糖転移酵素と同等の活性を有するポリペプチドと、任意の糖鎖及び前記任意の糖鎖で修飾したい基質;及び新規な連結反応を触媒する活性を有するポリペプチドと任意の基質;からなる群から選ばれる、いずれかのものであることが好ましい。 The combination of the protein having the enzyme-like activity and the substrate comprises a polypeptide having an activity equivalent to that of a nucleic acid ligase and an arbitrary nucleic acid sequence; a polypeptide having an activity equivalent to that of a peptide-linked enzyme and an arbitrary peptide sequence; A polypeptide having an activity equivalent to that of an enzyme and an arbitrary peptide sequence; a polypeptide having an activity equivalent to that of a molecule-linked enzyme for linking a molecule to the polypeptide peptide, an arbitrary peptide sequence and an optional transfer molecule substrate; a molecule to a nucleic acid A polypeptide having an activity equivalent to that of a molecular ligation enzyme for ligating a nucleic acid, an arbitrary nucleic acid sequence and an arbitrary transfer molecule substrate; a polypeptide having an activity equivalent to a glycosyltransferase, an arbitrary sugar chain, and the aforementioned arbitrary sugar chain And a substrate having an activity catalyzing a novel ligation and an arbitrary substrate. Is, it is preferable that either.
こうした前記酵素様活性を有するタンパクと前記基質との組み合わせとしては、例えば、以下のものを挙げることができる。
核酸リガーゼと同等の活性を有するポリペプチドと任意の核酸配列の例としては、DNAリガーセ、RNAリガーゼ等と同等の活性を有するポリペプチドと、これらがライゲーションできるDNA、RNA等の任意の核酸配列ペプチドが挙げられる。
ペプチド連結酵素と同等の活性を有するポリペプチドと任意のペプチド配列の例としては、インテイン、sortase、トランスグルタミナーゼ等と同等の活性を有するポリペプチドと同等の活性を有するポリペプチドと、これらがライゲーションできる任意のペプチド配列が挙げられる。
ポリペプチドまたはペプチドへ分子を連結する分子連結酵素と同等の活性を有するポリペプチドと、任意のペプチド配列及び任意の転移分子基質の例としては、ビオチンリガーゼ、ユビキチンリガーゼ、グレリン-O-アシルトランスフェラーゼ等と同等の活性を持つポリぺプチド及び任意のペプチド配列、及びビオチン、ユビキチン、脂肪酸等の任意の転移分子基質が挙げられる。
Examples of the combination of the protein having the enzyme-like activity and the substrate include the following.
Examples of a polypeptide having an activity equivalent to that of a nucleic acid ligase and an arbitrary nucleic acid sequence include a polypeptide having an activity equivalent to that of a DNA ligase, RNA ligase, etc., and an arbitrary nucleic acid sequence peptide such as a DNA or RNA to which these can be ligated Is mentioned.
Examples of a polypeptide having an activity equivalent to that of a peptide-linked enzyme and an arbitrary peptide sequence can be ligated with a polypeptide having an activity equivalent to that of an intein, sortase, transglutaminase, etc. Any peptide sequence may be mentioned.
Examples of a polypeptide having an activity equivalent to that of a polypeptide or a molecule linking enzyme for linking a molecule to a peptide, and any peptide sequence and any transfer molecule substrate include biotin ligase, ubiquitin ligase, ghrelin-O-acyltransferase, etc. And any peptide sequence having the same activity as that of, and any transfer molecule substrate such as biotin, ubiquitin, and fatty acid.
核酸へ分子を連結する分子連結酵素と同等の活性を有するポリペプチドと、任意の核酸配列及び任意の転移分子基質の例としては、アミノアシルトランスフェラーゼ、T4ポリヌクレオチドキナーゼ等と同等の活性を有するポリペプチドと、任意の核酸配列、及びアミノ酸、リン酸等の任意の転移分子基質が挙げられる。
糖転移酵素と同等の活性を有するポリペプチドと、任意の糖鎖及び前記任意の糖鎖で修飾したい基質の例としては、α1,3-N-アセチルガラクトサミニルトランスフェラーゼ、β1,4-N-アセチルガラクトサミニルトランスフェラーゼ-III、β1,3-N-アセチルガラクトサミニルトランスフェラーゼ-II、β1,3-N-アセチルガラクトサミニルトランスフェラーゼ-VI、α1,2-フコシルトランスフェラーゼ-II等と同等の活性を有するポリペプチドと、これらが作用できる任意の糖鎖または糖、その他糖鎖修飾を施したい任意の基質が挙げられる。
A polypeptide having an activity equivalent to that of a molecule linking enzyme for linking a molecule to a nucleic acid, and an example of an arbitrary nucleic acid sequence and an arbitrary transfer molecule substrate, such as a polypeptide having an activity equivalent to an aminoacyltransferase, T4 polynucleotide kinase, etc. And any nucleic acid sequence and any transfer molecule substrate such as amino acids, phosphates and the like.
Examples of a polypeptide having an activity equivalent to glycosyltransferase, an arbitrary sugar chain and a substrate to be modified with the arbitrary sugar chain include α1,3-N-acetylgalactosaminyltransferase, β1,4-N- Activity equivalent to acetylgalactosaminyltransferase-III, β1,3-N-acetylgalactosaminyltransferase-II, β1,3-N-acetylgalactosaminyltransferase-VI, α1,2-fucosyltransferase-II, etc. And any of the sugar chains or sugars on which they can act, and any substrate on which other sugar chains are desired to be modified.
以下に、本発明のリンカーの製造方法について説明する。本発明のリンカーは、A型リンカー及びB型リンカーともに、タンパク結合部位を有する側鎖を構成するセグメント、主鎖を構成するセグメント、基質ユニットを構成する2つのセグメントの4つのセグメントに分けて合成を行い、その後、それぞれを架橋させて製造する。
以下の説明では、側鎖のタンパク結合部位として、ピューロマイシンを、またスペーサーとしてスペーサー18をそれぞれ使用し、蛍光基としてFluorescein-dTを組み込もものとする。以下、この側鎖を構成するセグメントを、「ピューロマイシンセグメント」という。これらの試薬は、Glen Research社等から購入することができる。
また、主鎖を構成するセグメントには、架橋形成部位が設けられているが、架橋にはソラレンを使用するものとする。以下、これらを、「ソラレン−アミノセグメント」という。
Below, the manufacturing method of the linker of this invention is demonstrated. The linker of the present invention is synthesized by dividing into four segments: a segment constituting a side chain having a protein binding site, a segment constituting a main chain, and two segments constituting a substrate unit. After that, each is manufactured by crosslinking.
In the following description, puromycin is used as a protein binding site on the side chain, spacer 18 is used as a spacer, and fluorescein-dT is incorporated as a fluorescent group. Hereinafter, the segment constituting the side chain is referred to as “puromycin segment”. These reagents can be purchased from Glen Research.
Moreover, although the crosslink formation site | part is provided in the segment which comprises a principal chain, psoralen shall be used for bridge | crosslinking. Hereinafter, these are referred to as “soralen-amino segments”.
さらに、基質ユニットを構成する2つのセグメントは、アジドを有する「アジドセグメント」及び「アルキンを有するアルキンセグメント」である。これら2つのセグメントのうち、アジドセグメントは、架橋によって主鎖と結合されたときにRNAリガーゼ認識部位を形成するRNA認識配列に相当するグメントであり、アルキンセグメントは基質連結部位と固相結合部位を有するセグメントである。
また、ピューロマイシンに結合する酵素としては、スブチリシン(subtilicin)を使用し、基質連結部位に連結する基質は、任意の配列のペプチドとする。
本発明で使用する上記のセグメントは、常法に従って合成してもよく、次のような構造を有するピューロマイシンセグメントを合成する。Spacer18の数は、1〜8の間で適宜、増減させることができる。
Further, the two segments constituting the substrate unit are an “azide segment” having an azide and an “alkyne segment having an alkyne”. Of these two segments, the azide segment is a segment corresponding to an RNA recognition sequence that forms an RNA ligase recognition site when bound to the main chain by crosslinking, and the alkyne segment comprises a substrate linking site and a solid phase binding site. It is a segment that has.
In addition, subtilicin is used as the enzyme that binds to puromycin, and the substrate linked to the substrate linking site is a peptide having an arbitrary sequence.
The above segment used in the present invention may be synthesized according to a conventional method, and a puromycin segment having the following structure is synthesized. The number of Spacers 18 can be appropriately increased or decreased between 1 and 8.
5'-(S)-TC(F)-(Spacer18)-(Spacer18)-(Spacer18)- (Spacer18)-CC-(Puro)-3' 5 '-(S) -TC (F)-(Spacer18)-(Spacer18)-(Spacer18)-(Spacer18) -CC- (Puro) -3'
上述した試薬を使用して、自動核酸合成機を用いてホスホロアミダイト法に従って反応させることにより、ピューロマイシンセグメントを合成することができる。
ついで、ソラレン−アミノセグメントを合成する。アミノセグメントの設計に際しては、各種のmRNAのコード配列を参考にすることができる。例えば、配列が知られている各種のレセプタータンパク質をコードするmRNA、各種抗体又はその断片をコードするmRNA、各種酵素をコードするmRNA、各種遺伝子ライブラリ中のDNAから転写される配列未知のmRNA、有機合成によってランダムに合成された配列を有するDNAから転写されたランダムな配列を有するmRNA、PCR法を利用したランダム変異の挿入により配列未知のタンパク質をコードするようになったDNAから転写されるmRNAその他のmRNA等を挙げることができ、終始コドンを含まないものであれば、これらの中から選択することができる。
The puromycin segment can be synthesized by using the above-described reagents and reacting according to the phosphoramidite method using an automatic nucleic acid synthesizer.
A psoralen-amino segment is then synthesized. In designing the amino segment, coding sequences of various mRNAs can be referred to. For example, mRNA encoding various receptor proteins with known sequences, mRNA encoding various antibodies or fragments thereof, mRNA encoding various enzymes, mRNA of unknown sequence transcribed from DNA in various gene libraries, organic MRNA with random sequence transcribed from DNA with a sequence synthesized at random by synthesis, mRNA transcribed from DNA that encodes a protein with unknown sequence by insertion of random mutation using PCR method, etc. And any mRNA that does not contain a termination codon can be selected.
(配列番号1)
5'-(psoralen)-TACGACGATCTCGAACGAACCACCCCCGCCGCCCCCCG-(T-NH2)-CCT-3'
(SEQ ID NO: 1)
5 '-(psoralen) -TACGACGATCTCGAACGAACCACCCCCGCCGCCCCCCG- (T-NH2) -CCT-3'
上記のソラレン−アミノセグメントを合成する場合には、側鎖結合部位である(T-NH2)には、例えば、Amino-Modifier C6 dT(5'-Dimethoxytrityl-5-[N-(trifluoro acetylaminohexyl)-3-acrylimido]-2'-deoxyUridine,3'-[(2-cyanoethyl)-(N,N-diisopropyl)]-phosphoramidite)を使用することができる。
次に、例えば、以下の構造を有するアジドセグメントを合成する。
When synthesizing the above psoralen-amino segment, the side chain binding site (T-NH2) includes, for example, Amino-Modifier C6 dT (5'-Dimethoxytrityl-5- [N- (trifluoroacetylaminohexyl)- 3-acrylimido] -2'-deoxyUridine, 3 '-[(2-cyanoethyl)-(N, N-diisopropyl)]-phosphoramidite).
Next, for example, an azide segment having the following structure is synthesized.
(配列番号2)
5'-CCCGTGGTTCGTTCGAGATCGTCGTAAA-(Spacer18)-(C6)-(Azide)-3'
(SEQ ID NO: 2)
5'-CCCGTGGTTCGTTCGAGATCGTCGTAAA- (Spacer18)-(C6)-(Azide) -3 '
(C6)には、例えば、3'-Amino-Modifier C7 CPG 500(2-Dimethoxytrityloxymethyl -6-fluorenyl methoxycarbonylamino-hexane-1-succinoyl-long chain alkylamino -CPG)を使用してもよい。また、(Azide)には、Azidobutyrate NHS Ester(4-Azido-butan-1-oic acid N-hydroxy succinimide ester)を使用することができる。以上の試薬は、いずれもGlen Research社等の市販品を購入して使用することができ、自動核酸合成機を用いてホスホロアミダイト法に従って反応させ、アジドセグメントを合成することができる。
次に、例えば、以下の構造を有するアルキン−ペプチド−ビオチンセグメントを合成する。以下の配列は、N末からC末に向かう構造として示している。
For (C6), for example, 3′-Amino-Modifier C7 CPG 500 (2-Dimethoxytrityloxymethyl-6-fluorenylmethoxycarbonylamino-hexane-1-succinoyl-long chain alkylamino-CPG) may be used. As (Azide), Azidobutyrate NHS Ester (4-Azido-butan-1-oic acid N-hydroxy succinimide ester) can be used. Any of the above reagents can be purchased and used from Glen Research, etc., and can be reacted according to the phosphoramidite method using an automatic nucleic acid synthesizer to synthesize an azide segment.
Next, for example, an alkyne-peptide-biotin segment having the following structure is synthesized. The following sequence is shown as a structure from N-terminal to C-terminal.
(配列番号3)
Gly(Propargyl)-EDHVAHALAQ-(K-Biotin)-NH2
(SEQ ID NO: 3)
Gly (Propargyl) -EDHVAHALAQ- (K-Biotin) -NH 2
ここで、Gly(Propargyl)には、Fmoc-Gly(Propargyl)-OHを使用することができ、(K-biotin)-NH2には、リジン残基のC末端をアミド化し、リジン残基の側鎖にビオチンを結合させて修飾したものを使用することができる。
以上のようにして合成したアジドセグメント(I)とアルキンセグメント(II)とを、
Here, Fmoc-Gly (Propargyl) -OH can be used for Gly (Propargyl), and (K-biotin) -NH 2 amidates the C-terminal of the lysine residue, Those modified by binding biotin to the side chain can be used.
The azide segment (I) and alkyne segment (II) synthesized as described above,
この反応産物をリン酸バッファー(pH 7〜7.5)で平衡化したカラムで脱塩し、架橋反応物をポリアクリルアミドゲル電気泳動で分離し、DNAを染色して解析することにより、基質ユニットを得ることができる。
ついで、ピューロマイシンセグメントとソラレン−アミノセグメントとの架橋を行う。ピューロマイシンセグメント約5μLを約45μLの0.8〜1.2 Mリン酸バッファー(pH 8.5〜9.5)と混合し、5μLの1M DTTを加えて室温で0.5〜2時間放置し、ピューロマイシンセグメントのジスルフィド基をチオール基に還元する。
架橋反応を行う直前に、10〜30mMのリン酸バッファー(pH 7.0〜7.5)で平衡化したカラムを用いて、DTTの除去及び脱塩を行う。
The reaction product is desalted with a column equilibrated with phosphate buffer (pH 7 to 7.5), the cross-linked reaction product is separated by polyacrylamide gel electrophoresis, and the substrate unit is obtained by staining and analyzing DNA. be able to.
Subsequently, the puromycin segment and the psoralen-amino segment are cross-linked. About 5 μL of the puromycin segment is mixed with about 45 μL of 0.8 to 1.2 M phosphate buffer (pH 8.5 to 9.5), 5 μL of 1 M DTT is added, and the mixture is allowed to stand at room temperature for 0.5 to 2 hours. Reduce to group.
Immediately before the cross-linking reaction, DTT is removed and desalted using a column equilibrated with 10-30 mM phosphate buffer (pH 7.0-7.5).
引き続き、リン酸バッファー(pH 7.0〜7.5)約100μLに、約10μLの約1mMのソラレン−アミノセグメント、及び約20μLの約100mMの架橋剤を加えてよく混合し、30〜40℃で約20〜40分間反応させる。架橋剤としては、例えば、EMCS(6-Maleimidohexanoic acid N-hydroxysuccinide ester)(株)同仁化学研究所製)を使用することができる。
その後、常法に従ってエタノール沈殿を行って反応産物を沈殿させ、未反応のEMCSを除去する。得られた沈殿を70%エタノールにて洗浄し、減圧下で乾燥させる。このようにして得られた反応産物を、上記のように還元したピューロマイシンセグメント溶液に速やかに溶解させて(約20nmol)、2〜6℃で一晩放置する。ここに、終濃度が約50mMになるようにDTTを加え、約37℃で20〜40分間放置し、チオール基の架橋反応を停止させる。以上の反応によって、上記2つのセグメントが架橋された架橋産物含む反応溶液を得ることができる。
以上のようにして得た2つの架橋物を、10〜30mMのTris-HCl(pH 7.5〜8.5)と80〜120mMのNaClとを含む溶液中で混合し、その後約60℃に加熱し、約10分かけて約25℃まで冷却する。次いで、この試料溶液に、例えば、キセノンランプを光源とする350〜400nm(約1〜3W/cm2)の光を約20分間照射し、試料を露光させる。この光の照射によって架橋産物を得ることができる。
Subsequently, about 100 μL of phosphate buffer (pH 7.0 to 7.5), about 10 μL of about 1 mM psoralen-amino segment and about 20 μL of about 100 mM cross-linking agent are added and mixed well. Incubate for 40 minutes. As the crosslinking agent, for example, EMCS (6-Maleimidohexanoic acid N-hydroxysuccinide ester) (manufactured by Dojindo Laboratories) can be used.
Thereafter, ethanol precipitation is performed according to a conventional method to precipitate the reaction product, and unreacted EMCS is removed. The resulting precipitate is washed with 70% ethanol and dried under reduced pressure. The reaction product thus obtained is immediately dissolved in the puromycin segment solution reduced as described above (about 20 nmol) and left at 2-6 ° C. overnight. Here, DTT is added so that the final concentration is about 50 mM, and the mixture is left at about 37 ° C. for 20 to 40 minutes to stop the crosslinking reaction of thiol groups. By the above reaction, a reaction solution containing a crosslinked product in which the two segments are crosslinked can be obtained.
The two cross-linked products obtained as described above were mixed in a solution containing 10 to 30 mM Tris-HCl (pH 7.5 to 8.5) and 80 to 120 mM NaCl, and then heated to about 60 ° C., Cool to about 25 ° C over 10 minutes. Next, the sample solution is irradiated with light of 350 to 400 nm (about 1 to 3 W / cm 2 ) using, for example, a xenon lamp as a light source for about 20 minutes to expose the sample. A crosslinked product can be obtained by this light irradiation.
以上のようにして製造した、本発明のリンカーを用いて、種々の酵素様活性を有するタンパク質を得ることができる。以下に、連結型の酵素を使用した場合と、切断型の酵素を使用した場合とに分けて説明する。
まず、連結型の酵素を使用した場合について説明する。
mRNA−リンカー連結体生成工程では、上述したA型又はB型のタンパク進化用リンカーと、前記リンカーの主鎖の一部と相補的な配列を有するmRNAとを、前記リンカーの主鎖上に位置するmRNA結合部位で、前記mRNA結合部位でRNAリガーゼによって結合させる。これによって、mRNA−リンカー連結体が生成される。ここで主鎖の設計に使用することができるmRNAは上述した通りである。
Using the linker of the present invention produced as described above, proteins having various enzyme-like activities can be obtained. Hereinafter, the case where a linked enzyme is used and the case where a cleaved enzyme is used will be described separately.
First, the case where a linked enzyme is used will be described.
In the mRNA-linker conjugate production step, the A-type or B-type protein evolution linker and mRNA having a sequence complementary to a part of the main chain of the linker are positioned on the main chain of the linker. At the mRNA binding site, binding is performed by RNA ligase at the mRNA binding site. This produces an mRNA-linker conjugate. Here, the mRNA that can be used for the design of the main chain is as described above.
ここで、mRNA−リンカー連結体生成工程では、リガーゼを用いたライゲーションに先立って、アニーリングを行い、その後ライゲーションを行う。RNA/DNA間ライゲーションを行うRNAリガーゼのほか、RNA間及びRNA/DNA間のライゲーションを行うDNAリガーゼを利用することもできる。例えば、ATP依存性DNAリガーゼ(EC6.5.1.1)、NAD+依存性DNAリガーゼ(EC6.5.1.2)、RNAリガーゼ(EC6.5.1.3)、T4 RNAリガーゼ、TS2126耐熱性ファージ由来DNAリガーゼ等を挙げることができる。
こうしたリガーゼのうち、T4 RNAリガーゼ又はTS2126耐熱性ファージ由来DNAリガーゼを使用することが好ましく、T4 RNAリガーゼを利用することが、連結効率の点からさらに好ましい。
Here, in the mRNA-linker conjugate production step, annealing is performed prior to ligation using ligase, and then ligation is performed. In addition to RNA ligase for ligation between RNA / DNA, DNA ligase for ligation between RNA and RNA / DNA can also be used. For example, ATP-dependent DNA ligase (EC6.5.1.1), NAD + -dependent DNA ligase (EC6.5.1.2), RNA ligase (EC6.5.1.3), T4 RNA ligase, TS2126 thermostable phage-derived DNA ligase Etc.
Among these ligases, T4 RNA ligase or TS2126 thermostable phage-derived DNA ligase is preferably used, and T4 RNA ligase is more preferably used from the viewpoint of ligation efficiency.
ライゲーション反応を行う反応系の体積は、4〜100μLであることが好ましく、反応効率の点から20〜40μLとすることがさらに好ましい。20〜25μLとすることが、最も反応効率が高いことからさらに好ましい。
この反応系中でのRNA:リンカーとの比は、モル比で3:1〜1:6の範囲とすることができるが、ほぼ1:(1〜6)、具体的には、5〜100pmolのリンカーに対し、5〜100pmolのmRNAとすることが好ましい。反応効率を上げ、残余を最少化するために、1:(1〜2)とすることがさらに好ましい。この場合には、10pmolのmRNAに対し、10〜20pmolのリンカーを反応させることになる。
The volume of the reaction system for performing the ligation reaction is preferably 4 to 100 μL, and more preferably 20 to 40 μL from the viewpoint of reaction efficiency. 20 to 25 μL is more preferable because of the highest reaction efficiency.
The ratio of RNA: linker in this reaction system can range from 3: 1 to 1: 6 in molar ratio, but is approximately 1: (1-6), specifically, 5-100 pmol. It is preferable to use 5 to 100 pmol of mRNA for this linker. In order to increase the reaction efficiency and minimize the residue, it is more preferable to set the ratio to 1: (1-2). In this case, 10 to 20 pmol of linker is reacted with 10 pmol of mRNA.
ライゲーション反応に先立つアニーリングは、以下のように行う。まず、ヒートブロック、アルミブロック、ウォーターバスその他の加温用器具を用いて、約60〜100℃にて約2〜約60分間、試料溶液を温めた後、室温で約2〜約60分間放置し、液温を穏やかに低下させる。その後、さらに、約−5℃〜約10℃まで冷却する。具体的には、例えば、90℃で5分間アルミブロック上にて試料溶液を温め、次に、70℃のアルミブロック上に移して5分間置き、その後上記mRNAと上記リンカーとのライゲーション反応を行う。
ライゲーションは、例えば、塩化マグネシウム、ジチオスレイトール(以下、「DTT」と略すことがある。)、ATP、T4ポリヌクレオチドキナーゼ及びT4 RNAリガーゼを含むTris-塩酸緩衝液(pH 7.0〜8.0)中にて、所望の温度で所望の時間、反応させることにより行う。
Annealing prior to the ligation reaction is performed as follows. First, warm the sample solution at about 60-100 ° C for about 2 to about 60 minutes using a heating block, aluminum block, water bath, or other heating device, and then leave it at room temperature for about 2 to about 60 minutes And gently reduce the liquid temperature. Thereafter, it is further cooled to about −5 ° C. to about 10 ° C. Specifically, for example, the sample solution is warmed on an aluminum block at 90 ° C. for 5 minutes, then transferred to an aluminum block at 70 ° C. and placed for 5 minutes, and then a ligation reaction between the mRNA and the linker is performed. .
Ligation is performed, for example, in a Tris-HCl buffer (pH 7.0 to 8.0) containing magnesium chloride, dithiothreitol (hereinafter sometimes abbreviated as “DTT”), ATP, T4 polynucleotide kinase and T4 RNA ligase. And reacting at a desired temperature for a desired time.
例えば、約0.1〜約2.5U/μLのT4ポリヌクレオチドキナーゼ、約0.4〜約5U/μLのT4 RNAリガーゼ、約2〜約50mMの塩化マグネシウム、約2〜約50mMのDTT、約0.2〜約5mMのATPを含む10〜250mMのTris-塩酸緩衝液(pH 7.0〜8.0)中で行うことができ、約10℃〜約40℃で、約1分〜約60分間反応させることが好ましい。作業効率及び反応効率の面から、20℃〜30℃で5分〜30分間行うことが好ましく、25℃で15分間とすることがさらに好ましい。
この反応液には、必要に応じて、SUPERase RNase inhibitor(Ambion社)などのRNA分解酵素阻害剤を添加することもできる。
For example, about 0.1 to about 2.5 U / μL T4 polynucleotide kinase, about 0.4 to about 5 U / μL T4 RNA ligase, about 2 to about 50 mM magnesium chloride, about 2 to about 50 mM DTT, about 0.2 to about 5 mM The reaction can be carried out in a 10 to 250 mM Tris-HCl buffer (pH 7.0 to 8.0) containing ATP, and is preferably reacted at about 10 ° C. to about 40 ° C. for about 1 minute to about 60 minutes. From the viewpoint of work efficiency and reaction efficiency, it is preferably performed at 20 ° C. to 30 ° C. for 5 minutes to 30 minutes, more preferably at 25 ° C. for 15 minutes.
If necessary, an RNA-degrading enzyme inhibitor such as SUPERase RNase inhibitor (Ambion) can be added to this reaction solution.
次に、mRNA−リンカー−タンパク連結体生成工程は無細胞翻訳系であり、前記mRNAを鋳型として、酵素様活性を有するタンパクが合成され、前記タンパクが前記リンカーの側鎖上のタンパク結合部位に結合される。このとき、前記タンパク結合部位には、上述したピューロマイシン又はその類縁体が結合されている。これによって、mRNA−リンカー−タンパク連結体が得られる。 Next, the mRNA-linker-protein conjugate production step is a cell-free translation system, a protein having enzyme-like activity is synthesized using the mRNA as a template, and the protein is located at the protein binding site on the side chain of the linker. Combined. At this time, the aforementioned puromycin or an analog thereof is bound to the protein binding site. Thereby, an mRNA-linker-protein conjugate is obtained.
上記無細胞翻訳系としては、動物由来細胞、植物由来細胞、菌類及び細菌類からなる群から選択したものを使用することができるが、部分的に又は全体として人工的に合成したものを使用することもできる。より具体的には、大腸菌、ウサギ網状赤血球、小麦胚芽抽出物などを、無細胞系として使用することができる(Lamfrom H., Grunberg-Manago M., Biochem. Biophys. Res. Commun., 27, 1 (1967))。
上記の無細胞翻訳系では、それらが由来する生物種に依存して翻訳に利用されるコドンの種類が異なる。このため、対象となる遺伝子や遺伝子の由来に合わせて無細胞翻訳系を選択することが好ましい。また、利用したい翻訳系に合うように、mRNAの配列や構造を設計しておくことが好ましい。
As the cell-free translation system, those selected from the group consisting of animal-derived cells, plant-derived cells, fungi, and bacteria can be used, but partially or entirely artificially synthesized ones are used. You can also More specifically, Escherichia coli, rabbit reticulocyte, wheat germ extract and the like can be used as a cell-free system (Lamfrom H., Grunberg-Manago M., Biochem. Biophys. Res. Commun., 27, 1 (1967)).
In the above cell-free translation systems, the types of codons used for translation differ depending on the species from which they are derived. For this reason, it is preferable to select a cell-free translation system according to the target gene and the origin of the gene. In addition, it is preferable to design the mRNA sequence and structure so as to suit the translation system to be used.
この工程では、前記無細胞翻訳系として哺乳類の網状赤血球細胞のライセートを利用することが好ましく、ウサギの血液から得られた網状赤血球細胞のライセートを利用することがさらに好ましい。また、血中の網状赤血球の割合を高めるため、前記哺乳動物に予めアセチルフェニルヒドラジンを投与して溶血性貧血等を誘導し、数日間経過した後に採血をすることが好ましい。
前記ライセートは、例えば、ヌクレアーゼによって細胞由来のmRNAを分解し、キレート剤によってカルシウムを除去した後に、ヌクレアーゼを不活化処理したものであることが好ましい。マイクロコッカルヌクレアーゼによって細胞由来のmRNAを分解し、グリコールエーテルジアミン四酢酸(EGTA)を加えてカルシウムをキレートし、前記ヌクレアーゼを不活化処理したもの(以下、「マイクロコッカルヌクレアーゼ処理済」という。)を使用することが、より好ましい。
In this step, it is preferable to use a lysate of mammalian reticulocyte cells as the cell-free translation system, and it is more preferable to use a lysate of reticulocyte cells obtained from rabbit blood. In order to increase the ratio of reticulocytes in the blood, it is preferable to administer acetylphenylhydrazine to the mammal in advance to induce hemolytic anemia and the like, and then collect blood after several days.
The lysate is preferably obtained, for example, by degrading cell-derived mRNA with a nuclease and removing calcium with a chelating agent and then inactivating the nuclease. Cell-derived mRNA is decomposed with micro-coccal nuclease, glycol ether diamine tetraacetic acid (EGTA) is added to chelate calcium, and the nuclease is inactivated (hereinafter referred to as “micro-coccal nuclease-treated”). ) Is more preferable.
例えば、約16〜約400mMの酢酸カリウム、約0.1〜約2.5mMの酢酸マグネシウム、約0.2〜約50mMのクレアチンリン酸、0〜約0.25mMのアミノ酸を含む反応液(濃度はいずれも終濃度)10〜100μL中に、マイクロコッカルヌクレアーゼ処理済のウサギ網状赤血球ライセートと上記連結体とを加えて、翻訳反応を行うことができる。
反応効率の点から、ウサギ網状赤血球ライセートの量を約8.5〜約17μL、上記連結体の量を約1.2〜約2pmolとし、反応系のサイズを約12.5〜約25μLとして、約20〜約40℃で約10〜約30分間行うことが好ましい。この場合に使用する反応液は、80mMの酢酸カリウム、0.5mMの酢酸マグネシウム、10mMのクレアチンリン酸、それぞれ0.025mMのメチオニン及びロイシン、0.05mMのメチオニン及びロイシン以外のアミノ酸を含むものであることが好ましい。生成効率と作業効率の点から、約30℃で約20分間、翻訳を行うことがさらに好ましい。
For example, a reaction solution containing about 16 to about 400 mM potassium acetate, about 0.1 to about 2.5 mM magnesium acetate, about 0.2 to about 50 mM creatine phosphate, 0 to about 0.25 mM amino acid (the concentrations are all final). (Concentration) In 100 to 100 μL, a translational reaction can be performed by adding a rabbit reticulocyte lysate treated with micrococcal nuclease and the above-mentioned ligated body.
From the viewpoint of reaction efficiency, the amount of rabbit reticulocyte lysate is about 8.5 to about 17 μL, the amount of the above conjugate is about 1.2 to about 2 pmol, the size of the reaction system is about 12.5 to about 25 μL, and about 20 to about 40 ° C. For about 10 to about 30 minutes. The reaction solution used in this case is preferably one containing 80 mM potassium acetate, 0.5 mM magnesium acetate, 10 mM creatine phosphate, 0.025 mM methionine and leucine, and 0.05 mM methionine and leucine, respectively. In terms of production efficiency and work efficiency, it is more preferable to perform translation at about 30 ° C. for about 20 minutes.
なお、必要に応じて、この反応液に、SUPERase RNase inhibitor(Ambion社製)などのRNA分解酵素阻害剤を添加してもよい。
翻訳反応後、翻訳産物であるタンパク質とmRNA−リンカー連結体とを、高塩濃度条件下で結合させることが好ましい。例えば、0.3〜1.6Mの塩化カリウム及び40〜170mMの塩化マグネシウムの存在下(濃度はいずれも終濃度)、約27〜約47℃で、約30分〜約1.5時間反応させると、タンパク質を上記連結体と効率よく結合させることができる。
次いで、cDNA-リンカー−タンパク連結体生成工程では、前記mRNAを鋳型として、逆転写反応によってcDNA鎖が合成される。この工程では、前記主鎖の3'末端を反応開始点とし、前記mRNAを鋳型として、所定の条件の下で、逆転写反応を行ってcDNA鎖を合成する。その結果、mRNA/cDNA−リンカー−タンパク質連結体が得られる。
逆転写反応系は任意に選択できるが、上記mRNA−リンカータンパク質連結体と、dNTP Mixと、DTTと、逆転写酵素と、標準溶液と、RNaseを除去した水(以下、「RNaseフリー水」という。)とを加えて反応系を調製し、この系中、5〜20分間、30〜50℃の条件で逆転写を行わせることが好ましい。
If necessary, an RNase inhibitor such as SUPERase RNase inhibitor (manufactured by Ambion) may be added to this reaction solution.
After the translation reaction, it is preferable to bind the translation product protein and the mRNA-linker conjugate under high salt concentration conditions. For example, in the presence of 0.3 to 1.6 M potassium chloride and 40 to 170 mM magnesium chloride (both concentrations are final concentrations) at about 27 to about 47 ° C. for about 30 minutes to about 1.5 hours, the protein is It can be efficiently combined with the connector.
Next, in the cDNA-linker-protein conjugate production step, a cDNA chain is synthesized by reverse transcription using the mRNA as a template. In this step, a cDNA strand is synthesized by performing a reverse transcription reaction under a predetermined condition using the 3 ′ end of the main chain as a reaction start point and the mRNA as a template. As a result, an mRNA / cDNA-linker-protein conjugate is obtained.
The reverse transcription reaction system can be arbitrarily selected, but the mRNA-linker protein conjugate, dNTP Mix, DTT, reverse transcriptase, standard solution, and water from which RNase has been removed (hereinafter referred to as “RNase-free water”). It is preferable to carry out reverse transcription under the conditions of 30 to 50 ° C. for 5 to 20 minutes in this system.
引き続き、固定化工程では、前記酵素様活性を有するタンパクを、基質連結部位に連結された基質と、前記固相上に結合された所望の基質とに作用させてこれらを連結する。これによって、前記cDNA−リンカー−タンパク連結体が固相に固定される。
本工程にて、使用する固相は特に限定されず、その連結体を使用する用途に応じて適宜選択することができる。こうした固相としては、生体分子を固定する担体となる各種の形状のものを用いることができる。例えば、スチレンビーズ、ガラスビーズ、アガロースビーズ、セファロースビーズ、磁性体ビーズ等のビーズ;ガラス基板、シリコン(石英)基板、プラスチック基板、金属基板(例えば、金箔基板)等の基板;ガラス容器、プラスチック容器等の容器;ニトロセルロース、ポリビニリデンフロリド(PVDF)等の材料からなるメンブレンなどが挙げられる。
Subsequently, in the immobilization step, the protein having the enzyme-like activity is allowed to act on the substrate linked to the substrate linking site and the desired substrate bound on the solid phase to link them. Thereby, the cDNA-linker-protein conjugate is immobilized on the solid phase.
In this step, the solid phase to be used is not particularly limited, and can be appropriately selected depending on the use for which the conjugate is used. As such a solid phase, those having various shapes serving as a carrier for immobilizing a biomolecule can be used. For example, beads such as styrene beads, glass beads, agarose beads, sepharose beads, magnetic beads; substrates such as glass substrates, silicon (quartz) substrates, plastic substrates, metal substrates (for example, gold foil substrates); glass containers, plastic containers Examples of such containers include membranes made of materials such as nitrocellulose and polyvinylidene fluoride (PVDF).
上記のような固相に酵素様活性を有するタンパクが作用可能な基質を結合させる方法は特に限定されず、当業者に公知の種々の方法を使用することができる。例えば、上述したリンカーに設けた固相結合部に予め所定の分子を導入しておき、固相に前記分子と結合する受容体分子を予め結合させておくことによって、行うことができる。こうした結合に使用できる組み合わせは、上述した通りである。
固相がスチレンビーズ、スチレン基板などのプラスチック材料で構成されているのであれば、必要に応じて、公知の手法を用いてリンカーの一部を直接それらの固相に共有結合させることもできる(Qiagen社製、LiquiChip Applications Handbook等参照)。したがって、連結体にビオチン又はその類縁体が結合されている場合には、固相にアビジンを結合させておくことによって、上記連結体を容易に固相に結合させることができる。
There is no particular limitation on the method for binding a substrate on which a protein having enzyme-like activity can act on the solid phase as described above, and various methods known to those skilled in the art can be used. For example, it can be carried out by introducing a predetermined molecule in advance into a solid phase binding part provided in the above-mentioned linker and preliminarily binding a receptor molecule that binds to the molecule to the solid phase. Combinations that can be used for such bonding are as described above.
If the solid phase is composed of a plastic material such as a styrene bead or a styrene substrate, a part of the linker can be directly covalently bonded to the solid phase using a known method, if necessary ( (See Qiagen, LiquidChip Applications Handbook, etc.) Therefore, when biotin or an analog thereof is bound to the conjugate, the conjugate can be easily bound to the solid phase by binding avidin to the solid phase.
次に、第1洗浄工程で、固相に結合しなかった連結体を、緩衝液を用いて洗浄する。ここで使用する洗浄液としては、約0.1〜約10Mの塩化ナトリウム、約0.1〜約10mMのEDTA、約0.01〜約1%の界面活性剤を含む1〜100mMのTris-塩酸緩衝液(pH 7.0〜9.0)もしくはリン酸緩衝液(pH 7.0〜9.0)等を挙げることができ、1〜3Mの塩化ナトリウム、1〜3mMのEDTA、0.05〜0.02%のTriton X-100を含む10〜30mMのTris-塩酸緩衝液(pH 8.0)を使用することが、洗浄効率がよいことから好ましい。 Next, in the first washing step, the linked body that has not bound to the solid phase is washed using a buffer solution. The washing solution used here is about 1 to 100 mM Tris-HCl buffer (pH 7.0 to about 10 to about 10 M sodium chloride, about 0.1 to about 10 mM EDTA, about 0.01 to about 1% surfactant. 9.0) or phosphate buffer (pH 7.0 to 9.0) and the like, and 10 to 30 mM Tris- containing 1 to 3 M sodium chloride, 1 to 3 mM EDTA, 0.05 to 0.02% Triton X-100. It is preferable to use a hydrochloric acid buffer (pH 8.0) because of good washing efficiency.
次いで、回収工程にて、前記固定された前記cDNA−リンカー−タンパク連結体を回収する。その後、増幅工程で、以上のようにして回収されたcDNA−リンカー−タンパク連結体のcDNAを増幅させる。
上述したような工程を繰り返すことによって、酵素様活性を有するタンパクを効率的にスクリーニングすることができる。
Next, in the recovery step, the immobilized cDNA-linker-protein conjugate is recovered. Thereafter, in the amplification step, the cDNA of the cDNA-linker-protein conjugate recovered as described above is amplified.
By repeating the steps as described above, proteins having enzyme-like activity can be efficiently screened.
切断型酵素を使用する場合は、固相への固定化工程が相違する点を除き、上記と同様である。すなわち、上述したリンカーに設けた固相結合部に予め所定の分子を導入しておき、固相に前記分子と結合する受容体分子を予め結合させておくことによって、行うことができる。こうした結合に使用できる組み合わせは、上述した通りである。
その後、酵素様活性を有するタンパクが、固相に結合された基質ユニット中の基質に作用して、所定の配列部分で切断する。この切断反応は、Tris-HCl緩衝液を含む反応液中で、所定の温度で所定の時間行うことが好ましい。
例えば、スブチリシンを使用した場合には、約5〜20mMのTris-HCl、約2.5〜約10mMのEDTA、及び約0.1〜約0.4Mの酢酸ナトリウムの組成を有する反応液中で、約5〜約20分間、約30〜約45℃の温度範囲で反応させることができる。また、非常に高いイオン強度の反応液や有機溶媒を反応溶液として、種々の条件の下で反応させることもできる。
When using a cleaved enzyme, it is the same as the above except that the immobilization step to the solid phase is different. That is, it can be carried out by introducing a predetermined molecule in advance into the solid phase binding part provided in the above-mentioned linker and preliminarily binding a receptor molecule that binds to the molecule to the solid phase. Combinations that can be used for such bonding are as described above.
Thereafter, the protein having enzyme-like activity acts on the substrate in the substrate unit bound to the solid phase and cleaves at a predetermined sequence portion. This cleavage reaction is preferably performed in a reaction solution containing a Tris-HCl buffer solution at a predetermined temperature for a predetermined time.
For example, when subtilisin is used, in a reaction having a composition of about 5-20 mM Tris-HCl, about 2.5 to about 10 mM EDTA, and about 0.1 to about 0.4 M sodium acetate, about 5 to about The reaction can be carried out in the temperature range of about 30 to about 45 ° C. for 20 minutes. Moreover, it can also be made to react on various conditions by using the reaction liquid and organic solvent of very high ionic strength as a reaction solution.
以上のようにして、本発明のリンカーを用いて、種々酵素様活性を有するタンパク質を得るとともに、そのタンパク質に対応するcDNAをも得ることができる。
また、上述のようにして得られたタンパクのアフィニティー等を利用したカラムクロマトグラフィー等によって、mRNA/cDNA−リンカー−タンパク連結体を選別することができる。
また、本発明で得られたリンカーを使用することによって、ハイスループットの要請にこたえつつ、かつ高い精度でスクリーニングを行うことができる。
As described above, using the linker of the present invention, proteins having various enzyme-like activities can be obtained, and cDNAs corresponding to the proteins can also be obtained.
Alternatively, mRNA / cDNA-linker-protein conjugates can be selected by column chromatography using the affinity of the protein obtained as described above.
Further, by using the linker obtained in the present invention, screening can be performed with high accuracy while meeting the demand for high throughput.
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
(実施例1)タンパク進化用A型リンカーの合成
本実施例で使用する、タンパク進化用A型リンカーを、(a)ピューロマイシンセグメント、(b)ソラレン−アミノセグメント、(c)アジドセグメント、及び(d)アルキン−ペプチド−ビオチンセグメントという4つのセグメントに分けて合成した。これらのうち、(a)と(b)とは主鎖の合成に使用し、(c)と(d)とは基質ユニットの合成に使用する。
上記(a)〜(c)のセグメントの合成に使用する特殊DNAの合成を、(株)ジーンワールドおよび(株)日本バイオサービスに委託した。(d)に使用するペプチド合成を(株)スクラムに委託した。
(Example 1) Synthesis of A-type linker for protein evolution The A-type linker for protein evolution used in this example comprises (a) puromycin segment, (b) psoralen-amino segment, (c) azide segment, and (D) The alkyne-peptide-biotin segment was divided into four segments and synthesized. Among these, (a) and (b) are used for the synthesis of the main chain, and (c) and (d) are used for the synthesis of the substrate unit.
The synthesis of the special DNA used for the synthesis of the above segments (a) to (c) was commissioned to Gene World Co., Ltd. and Japan Bioservice Co., Ltd. The peptide synthesis used in (d) was commissioned to Scrum Co., Ltd.
(1)ピューロマイシンセグメントの合成
下記の構造を有するピューロマイシンセグメントを合成した。
(1) Synthesis of puromycin segment A puromycin segment having the following structure was synthesized.
5'-(S)-TC(F)-(Spacer18)-(Spacer18)-(Spacer18)- (Spacer18)-CC-(Puro)-3' 5 '-(S) -TC (F)-(Spacer18)-(Spacer18)-(Spacer18)-(Spacer18) -CC- (Puro) -3'
ここで、(S)には、Thiol-Modifier C6 S-S(1-O-Dimethoxytrityl-hexyl-disulfide,1'-[(2-cyanoethyl)-(N,N-diisopropyl)]-phosphoramidite)を使用した。
また、(F)にはFluorescein-dT (5'-Dimethoxytrityloxy-5-[N-((3',6'-dipivaloyl fluoresceinyl)-aminohexyl)-3-acryimido]-2'-deoxyUridine-3'-succinoyl-long chain alkylamino))を使用した。
(Puro)には、puromycin CPG (5'-Dimethoxytrityl-N-trifluoroacetyl-puromycin, 2'-succinoyl-long chain alkylamino-CPG)を使用した。
(Spacer18)にはSpacer Phosphoramidite 18 ((18-0-Dimethoxytritylhexaethylene glycol,1-[(2-cyanoethyl)-(N,N-diisopropyl)]-phosphoramidite))を使用した。
以上の試薬はすべてGlen Research社より購入した。これらの試薬を使用して、核酸自動合成機を用いてホスホロアミダイト法に従って反応させ、図2に模式的に示すピューロマイシンセグメントを合成した。
Here, Thiol-Modifier C6 SS (1-O-Dimethoxytrityl-hexyl-disulfide, 1 ′-[(2-cyanoethyl)-(N, N-diisopropyl)]-phosphoramidite) was used for (S).
(F) includes Fluorescein-dT (5'-Dimethoxytrityloxy-5- [N-((3 ', 6'-dipivaloyl fluoresceinyl) -aminohexyl) -3-acryimido] -2'-deoxyUridine-3'-succinoyl -long chain alkylamino)) was used.
Puromycin CPG (5′-Dimethoxytrityl-N-trifluoroacetyl-puromycin, 2′-succinoyl-long chain alkylamino-CPG) was used for (Puro).
Spacer Phosphoramidite 18 ((18-0-Dimethoxytritylhexaethylene glycol, 1-[(2-cyanoethyl)-(N, N-diisopropyl)]-phosphoramidite)) was used as (Spacer18).
All of the above reagents were purchased from Glen Research. Using these reagents, reaction was performed according to the phosphoramidite method using an automatic nucleic acid synthesizer to synthesize a puromycin segment schematically shown in FIG.
(2)ソラレン−アミノセグメントの合成
以下の構造を有するソラレン−アミノセグメントを合成した。
(2) Synthesis of psoralen-amino segment A psoralen-amino segment having the following structure was synthesized.
(配列番号4)
5'-(psoralen)-TACGACGATCTCGAACGAACCACCCCCGCCGCCCCCCG-(T-NH2)-CCT-3'
(SEQ ID NO: 4)
5 '-(psoralen) -TACGACGATCTCGAACGAACCACCCCCGCCGCCCCCCG- (T-NH2) -CCT-3'
ここで、(psoralen)には、Psoralen C6 Phosphoramidite((6-[4'-(Hydroxymethyl)-4,5',8-trimethylpsoralen]-hexyl-1-O-(2-cyanoethyl)-(N,N-diisopropyl)-phosphoramidite))を使用した。
また、(T-NH2)には、Amino-Modifier C6 dT(5'-Dimethoxytrityl-5-[N-(trifluoro acetylaminohexyl)-3-acrylimido]-2'-deoxyUridine,3'-[(2-cyanoethyl)-(N,N-diisopropyl)]-phosphoramidite)を使用した。
以上の試薬は、いずれもGlen Research社より購入した。これらの試薬を使用して、核酸自動合成機を用いてホスホロアミダイト法に従って反応させ、図3に模式的に示すソラレン−アミノセグメントを合成した。
Here, (psoralen) includes Psoralen C6 Phosphoramidite ((6- [4 '-(Hydroxymethyl) -4,5', 8-trimethylpsoralen] -hexyl-1-O- (2-cyanoethyl)-(N, N -diisopropyl) -phosphoramidite)) was used.
(T-NH2) includes Amino-Modifier C6 dT (5'-Dimethoxytrityl-5- [N- (trifluoroacetylaminohexyl) -3-acrylimido] -2'-deoxyUridine, 3 '-[(2-cyanoethyl) -(N, N-diisopropyl)]-phosphoramidite).
All the above reagents were purchased from Glen Research. Using these reagents, reaction was performed according to the phosphoramidite method using an automatic nucleic acid synthesizer, and the psoralen-amino segment schematically shown in FIG. 3 was synthesized.
(3)アジドセグメントの合成
以下の構造を有するアジドセグメントを合成した。
(3) Synthesis of azide segment An azide segment having the following structure was synthesized.
(配列番号5)
5'-CCCGTGGTTCGTTCGAGATCGTCGTAAA-(Spacer18)-(C6)-(Azide)-3'
(SEQ ID NO: 5)
5'-CCCGTGGTTCGTTCGAGATCGTCGTAAA- (Spacer18)-(C6)-(Azide) -3 '
ここで、(Spacer18)には、Spacer Phosphoramidite 18((18-0-Dimethoxytrityl hexaethyleneglycol,1-[(2-cyanoethyl)-(N,N-diisopropyl)]-phosphoramidite))を使用した。
(C6)には、3'-Amino-Modifier C7 CPG 500(2-Dimethoxytrityloxymethyl-6-fluorenyl methoxycarbonylamino-hexane-1-succinoyl-long chain alkylamino-CPG)を使用した。
(Azide)には、Azidobutyrate NHS Ester(4-Azido-butan-1-oic acid N-hydroxy succinimide ester)を使用した。
以上の試薬は、いずれもGlen Research社より購入した。これらの試薬を使用して、核酸自動合成機を用いてホスホロアミダイト法に従って反応させ、アジドセグメントを合成した。
Here, Spacer Phosphoramidite 18 ((18-0-Dimethoxytrityl hexaethyleneglycol, 1-[(2-cyanoethyl)-(N, N-diisopropyl)]-phosphoramidite)) was used as (Spacer18).
For (C6), 3′-Amino-Modifier C7 CPG 500 (2-Dimethoxytrityloxymethyl-6-fluorenylmethoxycarbonylamino-hexane-1-succinoyl-long chain alkylamino-CPG) was used.
As (Azide), Azidobutyrate NHS Ester (4-Azido-butan-1-oic acid N-hydroxy succinimide ester) was used.
All the above reagents were purchased from Glen Research. Using these reagents, reaction was carried out according to the phosphoramidite method using an automatic nucleic acid synthesizer to synthesize azide segments.
(4)アルキン−ペプチド−ビオチンセグメントの合成
以下の構造を有するアルキン−ペプチド−ビオチンセグメントを合成した。以下の配列は、N末からC末に向かう構造として示した。
(4) Synthesis of alkyne-peptide-biotin segment An alkyne-peptide-biotin segment having the following structure was synthesized. The following sequences are shown as structures from N-terminal to C-terminal.
(配列番号6)
Gly(Propargyl)-EDHVAHALAQ-(K-Biotin)-NH2
(SEQ ID NO: 6)
Gly (Propargyl) -EDHVAHALAQ- (K-Biotin) -NH 2
ここで、Gly(Propargyl)には、Fmoc-Gly(Propargyl)-OHを使用した。(K-biotin)-NH2には、リジン残基のC末端をアミド化し、リジン残基の側鎖にビオチンを結合させて修飾したものである。
下記式(I)で表わされるアジド
Here, Fmoc-Gly (Propargyl) -OH was used for Gly (Propargyl). (K-biotin) -NH 2 is modified by amidating the C-terminus of the lysine residue and binding biotin to the side chain of the lysine residue.
Azide represented by the following formula (I)
と、下記式(II)で表わされるアルキン And an alkyne represented by the following formula (II):
とを、1:100のモル比で混合し、CuSO4/Ascorbateを触媒として、室温にて64時間反応させて、下記式(III)で表されるの反応生成物を得た。 Were mixed at a molar ratio of 1: 100 and reacted at room temperature for 64 hours using CuSO 4 / Ascorbate as a catalyst to obtain a reaction product represented by the following formula (III).
(5)アジドセグメントとアルキン−ペプチド−ビオチンセグメントとの架橋
25μMのアジドセグメント10μLと、1mMのアルキン−ペプチド−ビオチンセグメント25μLとを、t-ブタノール60μL、0.5mMのCuSO4 5μL、2.5mMのascorbate 5μLからなる溶液と混合し、室温で撹拌しながら64時間反応させた。
この反応産物をリン酸バッファー(pH 7.2)で平衡化したマイクロバイオスピンカラム6(Bio-rad社製)で脱塩した。この脱塩した架橋反応物をポリアクリルアミドゲル電気泳動で分離し、DNAをSybrGold (invitrogen社製)で染色し解析した。
結果を図4に示す。レーン1は、10bp DNA step ladder(プロメガ社製)、レーン2はアジド−セグメント、レーン3は架橋反応物を示す。得られた反応生成物である架橋物(F:基質ユニット)を、図5に模式的に示す。
この結果から、約70%の収率で、目的である架橋物(F)が得られていることが確認された。
(5) Cross-linking of azide segment and alkyne-peptide-biotin segment
10 μL of 25 μM azide segment and 25 μL of 1 mM alkyne-peptide-biotin segment are mixed with a solution consisting of 60 μL of t-butanol, 5 μL of 0.5
This reaction product was desalted with a microbiospin column 6 (manufactured by Bio-rad) equilibrated with a phosphate buffer (pH 7.2). The desalted cross-linked reaction product was separated by polyacrylamide gel electrophoresis, and the DNA was stained with SybrGold (manufactured by Invitrogen) and analyzed.
The results are shown in FIG.
From this result, it was confirmed that the target crosslinked product (F) was obtained with a yield of about 70%.
(3)ピューロマイシンセグメントとソラレン−アミノセグメントとの架橋
4 mMのピューロマイシンセグメント5μLを、45μLの1Mリン酸バッファー(pH 9.0)と混合し、1M DTTを5μL加え、室温で1時間放置し、ピューロマイシンセグメントのジスルフィド基をチオール基に還元した。
架橋反応を行う直前に、20mMリン酸バッファー(pH 7.2)で平衡化したNAP-5 Columns(GEヘルスケア・ジャパン(株)製)を用いて、DTTの除去及び脱塩を行った。
0.2Mリン酸バッファー(pH 7.2)100μLに、10μLの1mMのソラレン−アミノセグメント、及び20μLの100mMの架橋剤EMCS(6-Maleimidohexanoic acid N-hydroxysuccinide ester)(株)同仁化学研究所製)を加えてよく攪拌し、37℃で30分間反応させた。
(3) Cross-linking of puromycin segment and psoralen-amino segment
5 μL of 4 mM puromycin segment was mixed with 45 μL of 1M phosphate buffer (pH 9.0), 5 μL of 1M DTT was added, and the mixture was allowed to stand at room temperature for 1 hour to reduce the disulfide group of the puromycin segment to a thiol group.
Immediately before the crosslinking reaction, DTT was removed and desalted using NAP-5 Columns (manufactured by GE Healthcare Japan) equilibrated with 20 mM phosphate buffer (pH 7.2).
To 100 μL of 0.2 M phosphate buffer (pH 7.2), add 10 μL of 1 mM psoralen-amino segment and 20 μL of 100 mM cross-linking agent EMCS (6-Maleimidohexanoic acid N-hydroxysuccinide ester) (Dojindo Laboratories) The mixture was thoroughly stirred and reacted at 37 ° C. for 30 minutes.
その後、常法に従ってエタノール沈殿を行って反応産物を沈殿させ、未反応のEMCSを除去した。沈殿を200μLの70%エタノールにて洗浄し、減圧下で乾燥させた。
この反応産物を、上記のように還元したピューロマイシンセグメント溶液(約20nmol)に速やかに溶解させて、4℃で一晩放置した。
この試料溶液に、終濃度が50mMになるようにDTTを加え、37℃で30分間放置し、チオール基の架橋反応を停止させ、上記2つのセグメントが架橋された架橋産物含む反応溶液を得た。
得られた架橋産物を尿素変性ポリアクリルアミドゲル電気泳動(12%アクリルアミドゲル、8M尿素、60℃)で分離し、DNAをSybrGold(invitrogen社製)で染色し解析した。レーン1は10bp DNA step ladder (プロメガ社製)、レーン2は架橋反応物の泳動結果である。
ピューロマイシンセグメント及びソラレン−アミノセグメントのバンド以外に、これらの分子量の合計に匹敵するバンドが検出され、目的の架橋物(E)が得られていることが確認された。結果を図6に示す。
Thereafter, ethanol precipitation was performed according to a conventional method to precipitate the reaction product, and unreacted EMCS was removed. The precipitate was washed with 200 μL of 70% ethanol and dried under reduced pressure.
This reaction product was quickly dissolved in a puromycin segment solution (about 20 nmol) reduced as described above and left at 4 ° C. overnight.
DTT was added to this sample solution so that the final concentration was 50 mM, and the mixture was allowed to stand at 37 ° C. for 30 minutes to stop the crosslinking reaction of thiol groups, thereby obtaining a reaction solution containing a crosslinked product in which the two segments were crosslinked. .
The obtained cross-linked products were separated by urea-denaturing polyacrylamide gel electrophoresis (12% acrylamide gel, 8M urea, 60 ° C.), and the DNA was stained and analyzed by SybrGold (manufactured by Invitrogen).
In addition to the puromycin segment and psoralen-amino segment bands, bands comparable to the sum of these molecular weights were detected, confirming that the desired cross-linked product (E) was obtained. The results are shown in FIG.
次いで、この架橋物(E)を、上記と同様にしてエタノールで沈殿させ、未反応のピューロマイシンセグメントを取り除き、さらに未反応のソラレン−アミノセグメント、及びそのEMCS架橋物を取り除くために、以下の条件でHPLCにより精製を行った。 Then, this crosslinked product (E) was precipitated with ethanol in the same manner as described above to remove the unreacted puromycin segment, and to remove the unreacted psoralen-amino segment and its EMCS crosslinked product as follows. Purification was performed by HPLC under conditions.
(HPLC条件)
カラム:Symmetry300 C18、5μm、4.6 x 250 mm(Waters社製)
バッファーA:0.1M TEAA(triethylammonium acetate、和光純薬工業(株)製)
バッファーB:80%アセトニトリル(和光純薬工業(株)製、超純水で希釈したもの)
流速:0.5ml/分
濃度勾配:A及びBの混合バッファー濃度は85:15→50:50(A:B)で変化させる(50分間)。
(HPLC conditions)
Column: Symmetry300 C18, 5μm, 4.6 x 250 mm (Waters)
Buffer A: 0.1M TEAA (triethylammonium acetate, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
Buffer B: 80% acetonitrile (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., diluted with ultrapure water)
Flow rate: 0.5 ml / min Concentration gradient: The mixing buffer concentration of A and B is changed from 85:15 to 50:50 (A: B) (50 minutes).
HPLCにより分画された生成物を、再度、12%アクリルアミドゲル(8M尿素、60℃)の電気泳動にて検出し、目的の画分を減圧下で濃縮した後、上記と同様にしてエタノールで沈殿させた。この後、沈殿物を水で溶解して、50μMとした。 The product fractionated by HPLC was detected again by electrophoresis on a 12% acrylamide gel (8 M urea, 60 ° C.), and the target fraction was concentrated under reduced pressure, and then the same as above was performed with ethanol. Precipitated. Thereafter, the precipitate was dissolved in water to 50 μM.
(6)架橋物(E)と架橋物(F)との光架橋
1pmolの架橋物(E)と1.2pmolの架橋物(F)を、20mMのTris-HCl(pH 8.0)と100mMのNaClを含む溶液中で混合し、その後60℃に加熱し、10分かけて25℃まで冷却した。
次いで、試料にキセノンランプを光源とする365nm(2W/cm2)の光を20分間照射し、試料を露光させて露光試料とした。
この露光試料を、上記と同じ条件の下で、尿素変性ポリアクリルアミドゲル電気泳動で分離し、SybrGold(invitrogen社製)でDNAを染色し解析した。結果を図7に示す。
図7に示すように、露光試料では長鎖長側に移動した電気泳動バンドが検出され、架橋物(G)が生成されたことを確認した。図8に示すHPLC分析の結果でも、保持時間31.819分の位置に架橋物が溶出されたことが確認された。
(6) Photocrosslinking of cross-linked product (E) and cross-linked product (F) 1 pmol cross-linked product (E) and 1.2 pmol cross-linked product (F), 20 mM Tris-HCl (pH 8.0) and 100 mM NaCl. Mix in the solution containing, then heat to 60 ° C. and cool to 25 ° C. over 10 minutes.
Next, the sample was irradiated with 365 nm (2 W / cm 2 ) light using a xenon lamp as a light source for 20 minutes, and the sample was exposed to obtain an exposed sample.
The exposed sample was separated by urea-denaturing polyacrylamide gel electrophoresis under the same conditions as described above, and the DNA was stained and analyzed by SybrGold (manufactured by Invitrogen). The results are shown in FIG.
As shown in FIG. 7, in the exposed sample, an electrophoresis band moved to the long chain length side was detected, and it was confirmed that a crosslinked product (G) was generated. The result of the HPLC analysis shown in FIG. 8 also confirmed that the cross-linked product was eluted at a position where the retention time was 31.819 minutes.
(7)架橋物(F)中のペプチド基質のsubtilisinによる切断確認
0.1MのTris-HCl(pH8.0)、10mMのCaCl2、10mMのNaCl2を含むバッファー中で、5μLの架橋物(F)を0.1pmolのsubtilisin Carlsberg(Sigma社製)と混合し、50℃で30分間反応させた。
反応産物を、12%ポリアクリルアミドゲル電気泳動(8M尿素、60℃)で分離し、SybrGold(invitrogen社製)でDNAを染色し解析した。結果を、図9に示す。レーン1は10bp DNA step ladder(プロメガ社製)、レーン2は架橋物(F)、レーン3はsubtilisinで処理した反応液(処理物)、レーン4はスブチリシン(subtilisin)で処理していない反応液(陰性対照)を示す。
図9のレーン2とレーン4で検出された架橋物のバンドが、レーン3の処理物では検出されず、より短鎖長側でバンドが検出された。この結果、subtilisinによってペプチド基質が切断されたことが確認された。
(7) Confirmation of cleavage of peptide substrate in cross-linked product (F) by subtilisin
In a buffer containing 0.1 M Tris-HCl (pH 8.0), 10 mM CaCl 2 , 10 mM NaCl 2 , 5 μL of the cross-linked product (F) was mixed with 0.1 pmol subtilisin Carlsberg (manufactured by Sigma), 50 The reaction was allowed to proceed for 30 minutes at ° C.
The reaction products were separated by 12% polyacrylamide gel electrophoresis (8 M urea, 60 ° C.), and the DNA was stained and analyzed by SybrGold (Invitrogen). The results are shown in FIG.
The band of the cross-linked product detected in
(実施例2)タンパク進化用B型リンカーの合成
本実施例で使用する、タンパク進化用B型リンカーを、(a)ピューロマイシンセグメント、(b')アミノセグメント、(c')ソラレン−アジドセグメント、及び(d)アルキン−基質−ビオチンセグメントという4つのセグメントに分けて合成した。(a)〜(d)のセグメントの合成に使用する特殊DNAの合成を、(株)ジーンワールドおよび(株)日本バイオサービスに委託した。
上記(a)〜(d)で使用した試薬等は、実施例1の(a)〜(d)で使用したものと同じである。
(1)ピューロマイシンセグメントとアミノセグメントとの架橋
4 mMのピューロマイシンセグメント5μLを45μLの1Mリン酸バッファー(pH 9.0)と混合し、1M DTTを5μL加え、室温で1時間放置し、ピューロマイシンセグメントのジスルフィド基をチオール基に還元した。
架橋反応を行う直前に、20mMリン酸バッファー(pH 7.2)で平衡化したNAP-5Columns(GEヘルスケア・ジャパン(株)製)を用いて、DTTの除去及び脱塩を行った。
0.2Mリン酸バッファー(pH 7.2)100μLに、10μLの1mMのアミノセグメント、及び20μLの100mMの架橋剤EMCS(6-Maleimidohexanoic acid N-hydroxysuccinide ester)(株)同仁化学研究所製)を加えて良く攪拌し、37℃で30分間反応させた。
(Example 2) Synthesis of B-type linker for protein evolution The B-type linker for protein evolution used in this example is composed of (a) puromycin segment, (b ') amino segment, (c') psoralen-azide segment. , And (d) The alkyne-substrate-biotin segment was divided into four segments and synthesized. The synthesis of special DNA used for the synthesis of the segments (a) to (d) was outsourced to Gene World Co., Ltd. and Japan Bioservice Co., Ltd.
The reagents and the like used in the above (a) to (d) are the same as those used in (a) to (d) of Example 1.
(1) Cross-linking of puromycin segment and amino segment
5 μL of 4 mM puromycin segment was mixed with 45 μL of 1M phosphate buffer (pH 9.0), 5 μL of 1M DTT was added, and the mixture was allowed to stand at room temperature for 1 hour to reduce the disulfide group of the puromycin segment to a thiol group.
Immediately before the crosslinking reaction, DTT was removed and desalted using NAP-5Columns (manufactured by GE Healthcare Japan) equilibrated with 20 mM phosphate buffer (pH 7.2).
10 μL of 1 mM amino segment and 20 μL of 100 mM cross-linking agent EMCS (6-Maleimidohexanoic acid N-hydroxysuccinide ester) (Dojindo Laboratories) may be added to 100 μL of 0.2 M phosphate buffer (pH 7.2). The mixture was stirred and reacted at 37 ° C. for 30 minutes.
その後、常法に従ってエタノール沈殿を行って反応産物を沈殿させ、未反応のEMCSを除去した。沈殿を200μLの70%エタノールにて洗浄し、減圧下で乾燥させた。
この反応産物を、上記のように還元したピューロマイシンセグメント溶液(約20nmol)に速やかに溶解させて、4℃で一晩放置した。
この試料溶液に、終濃度が50mMになるようにDTTを加え、37℃で30分間放置し、チオール基の架橋反応を停止させ、上記2つのセグメントが架橋された架橋産物含む反応溶液を得た。
得られた架橋産物を尿素変性ポリアクリルアミドゲル電気泳動で分離し、DNAをSybrGold(invitrogen社製)で染色し解析した。尿素変性ポリアクリルアミドゲル電気泳動は、実施例1と同様の条件で行った。
Thereafter, ethanol precipitation was performed according to a conventional method to precipitate the reaction product, and unreacted EMCS was removed. The precipitate was washed with 200 μL of 70% ethanol and dried under reduced pressure.
This reaction product was quickly dissolved in a puromycin segment solution (about 20 nmol) reduced as described above and left at 4 ° C. overnight.
DTT was added to this sample solution so that the final concentration was 50 mM, and the mixture was allowed to stand at 37 ° C. for 30 minutes to stop the crosslinking reaction of thiol groups, thereby obtaining a reaction solution containing a crosslinked product in which the two segments were crosslinked. .
The obtained cross-linked products were separated by urea-denaturing polyacrylamide gel electrophoresis, and DNA was stained with SybrGold (manufactured by Invitrogen) and analyzed. Urea-denaturing polyacrylamide gel electrophoresis was performed under the same conditions as in Example 1.
その結果、目的の架橋物(E)が得られていることを確認した。
次に、この架橋物(E)を、上記と同様にしてエタノールで沈殿させた。その後、未反応のピューロマイシン−セグメントを取り除き、実施例1と同様の条件でHPLCにより精製を行った。次いで、HPLCにより分画された生成物を、実施例1と同様の条件で尿素変性ポリアクリルアミドゲル電気泳動にて解析し、目的の画分を減圧下で濃縮した後、上記と同様にしてエタノールで沈殿させた。この後、沈殿物を水で溶解して、50μMとした。
As a result, it was confirmed that the desired crosslinked product (E) was obtained.
Next, this crosslinked product (E) was precipitated with ethanol in the same manner as described above. Thereafter, unreacted puromycin-segment was removed, and purification was performed by HPLC under the same conditions as in Example 1. Next, the product fractionated by HPLC was analyzed by urea-denaturing polyacrylamide gel electrophoresis under the same conditions as in Example 1. After concentrating the target fraction under reduced pressure, ethanol was obtained in the same manner as described above. It was precipitated with. Thereafter, the precipitate was dissolved in water to 50 μM.
(実施例3) タンパク進化用B型リンカーによる基質の切断
(1)mRNAの調製
T7プロモーター領域をもち、かつ、プロテインAのBドメインをコードした鋳型DNAを1μg用意し、転写用キット(RiboMAXTM Large Scale RNA Production Systems, プロメガ社)を用いて1時間反応させた後、精製した。
(2)RNase T1の阻害活性の測定
RNaseT1(1U/μL;アンビオン社)を1μL(1U)とり、これを17μLのRNaseT1用バッファーに加えて18μLとしたものを5本用意した。また、RNase T1を加えないものをリファレンス用に1本用意した。
(Example 3) Cleavage of substrate by B-type linker for protein evolution (1) Preparation of mRNA
Has a T7 promoter region, and a template DNA encoding the B domain of protein A and 1μg prepared, transcription kit (RiboMAX TM Large Scale RNA Production Systems , Promega) After 1 hour the reaction was purified using the .
(2) Measurement of RNase T1 inhibitory activity
Five RNaseT1 (1 U / μL; Ambion) 1 μL (1 U) was added to 17 μL RNaseT1 buffer to make 18 μL. In addition, one without RNase T1 was prepared for reference.
このうち1本をネガティブコントロールとしGMPを加えず、残りの4本に、最終濃度が0.2μM、2μM、20μM、200μMになるようにそれぞれGMPを加え、30分ほど37℃でインキューベションした。
それぞれのチューブに、すでに転写したmRNAを10pmolずつ加え、さらに30分、37℃でインキュベートした。その後、これらのサンプルを1μLずつ採取し、8M尿素5%変性ポリアクリルアミドゲル電気泳動によって解析した。電気泳動の結果を、図10に示す。
One of these was used as a negative control, GMP was not added, and GMP was added to the remaining four to a final concentration of 0.2 μM, 2 μM, 20 μM, and 200 μM, respectively, and incubated at 37 ° C. for about 30 minutes.
To each tube, 10 pmol of the already transcribed mRNA was added and incubated for another 30 minutes at 37 ° C. Thereafter, 1 μL of each sample was collected and analyzed by
図10に示したように、GMPを添加した試料では、いずれも濃度依存的にmRNAの分解が抑制され、200μMではほとんど分解が抑制されることがわかった。一方、GMPを添加していないネガティブコントロールでは、低分子量側にバンドが見られ、元のmRNAのほとんどが分解されていることが確認された。
(3)RNase T1による基質の分解
mRNAからのタンパク合成が終了した後に、高塩濃度溶液を加えさらに60分ほど、ピューロマイシンと伸長中ペプチドの連結反応を行わせた。その後バッファー交換を行い、逆転写反応を行ってmRNA/cDNA-タンパク質連結体を形成させた。次いで、さらに上記のRNase T1用バッファーとバッファー交換し、その後、GMPを自然に解離させることを目的に、30分ほど37℃でインキューベションした。この反応によって、基質よりも低分子側にバンドが現れたことから、RNase T1で基質ユニットに連結された基質が分解されたことが示された。
As shown in FIG. 10, it was found that in the samples to which GMP was added, degradation of mRNA was suppressed in a concentration-dependent manner, and degradation was almost suppressed at 200 μM. On the other hand, in the negative control to which GMP was not added, a band was observed on the low molecular weight side, confirming that most of the original mRNA was degraded.
(3) Degradation of substrate by RNase T1
After completion of protein synthesis from mRNA, a high salt solution was added, and ligation reaction between puromycin and the growing peptide was performed for about 60 minutes. Thereafter, buffer exchange was performed, and a reverse transcription reaction was performed to form an mRNA / cDNA-protein conjugate. Subsequently, the buffer was exchanged with the above RNase T1 buffer, and then incubated at 37 ° C. for about 30 minutes for the purpose of spontaneously dissociating GMP. By this reaction, a band appeared on the lower molecule side than the substrate, indicating that the substrate linked to the substrate unit by RNase T1 was degraded.
本発明は、新規タンパク質又はポリペプチド創出のための進化工学的手法の効率化に貢献し、ペプチド/タンパク医薬又は産業用酵素創出のための研究開発に有用である。 The present invention contributes to the efficiency of evolutionary engineering techniques for creating new proteins or polypeptides, and is useful for research and development for creating peptide / protein drugs or industrial enzymes.
Psoralen-amino segment
Azide segment
Alkyne-peptide-biotin segment
Psoralen-amino segment
Azide segment
Alkyne-peptide-biotin segment
Claims (9)
前記主鎖は、
前記リンカーの3’末端側に位置し、逆転写用のプライマーとして機能するmRNA結合部位と、
前記リンカーの5’端側に位置し、前記基質ユニットとの間の架橋を形成する架橋形成部位と、を備え;
前記基質ユニットは、
前記主鎖との間の架橋を形成するための基質ユニット側架橋部位と、
固相との結合を形成する所定の分子を有している固相結合部位と、
前記リンカーに結合した酵素様活性を有するタンパクが作用可能な基質が連結された基質連結部位と、
前記主鎖と間に架橋が形成された後に、一方の端部がRNAリガーゼ認識部位を形成し、他方の端部が前記基質連結部位と連結されるRNAリガーゼ認識配列と、を備え;
前記基質連結部位は、前記基質側架橋部位と前記固相結合部位との間、かつ、前記側鎖に結合された酵素様活性を有するタンパクが結合できる位置にあり、
前記側鎖は、酵素様活性を有するタンパクを結合するためのタンパク結合部位を備えている、
酵素様活性を有するタンパク質進化用リンカー。 A main chain having a side chain linking site in the vicinity of the 3 ′ end; a side chain having one end linked to the side chain linking site; and a substrate unit bonded to the main chain via a bridge. A linker;
The main chain is
An mRNA binding site located on the 3 ′ end side of the linker and functioning as a primer for reverse transcription;
A crosslink formation site located on the 5 ′ end side of the linker and forming a crosslink with the substrate unit;
The substrate unit is
A substrate unit side cross-linking site for forming a cross-link with the main chain;
A solid phase binding site having a predetermined molecule that forms a bond with the solid phase;
A substrate linking site to which a substrate capable of acting on a protein having enzyme-like activity bound to the linker is linked;
An RNA ligase recognition sequence in which one end forms an RNA ligase recognition site and the other end is linked to the substrate ligation site after a bridge is formed between the main chains;
The substrate linking site is located between the substrate side cross-linking site and the solid phase binding site and at a position where a protein having an enzyme-like activity bound to the side chain can bind.
The side chain has a protein binding site for binding a protein having enzyme-like activity.
Protein evolution linker with enzyme-like activity.
前記主鎖は、
RNAリガーゼ認識部位と
前記RNAリガーゼ認識部位よりも3’末端側に位置し、逆転写用のプライマーとして機能するmRNA結合部位と、
前記RNAリガーゼ認識部位よりも5’側に位置し、基質ユニットとの間で架橋を形成する主鎖側架橋部位と、
、
前記RNAリガーゼ認識部位を形成するための二本鎖形成領域と、
を備え;
前記側鎖の他方の端部は、酵素様活性を有するタンパクを結合するためのタンパク結合部位を備え;
前記基質ユニットは、
固相との結合を形成する所定の分子を有している固相結合部位と、
前記酵素様活性を有するタンパクが作用可能な基質が連結された基質連結部位と、
一方の端部が前記主鎖との間で架橋を形成するとともに、他方の端部が前記基質連結部位と連結される架橋形成部位と、
を備え;
前記基質連結部位は、前記架橋形成部位と前記固相結合部位との間、かつ、前記側鎖に結合された酵素様活性を有するタンパクが結合できる位置にある、
酵素様活性を有するタンパク質進化用リンカー。 A linker comprising a main chain having a side chain linking site in the vicinity of the 3 ′ end, a side chain having one end linked to the side chain linking site, and a substrate unit;
The main chain is
An RNA ligase recognition site, an mRNA binding site located on the 3 ′ end side of the RNA ligase recognition site and functioning as a primer for reverse transcription,
A main-chain-side cross-linking site located 5 ′ from the RNA ligase recognition site and forming a cross-link with the substrate unit;
,
A double-stranded forming region for forming the RNA ligase recognition site;
Comprising:
The other end of the side chain comprises a protein binding site for binding a protein having enzyme-like activity;
The substrate unit is
A solid phase binding site having a predetermined molecule that forms a bond with the solid phase;
A substrate linking site to which a substrate capable of acting on the protein having the enzyme-like activity is linked;
One end portion forms a bridge with the main chain, and the other end portion is connected to the substrate connecting portion, a cross-linking formation site,
Comprising:
The substrate linking site is located between the cross-linking site and the solid phase binding site and at a position where a protein having enzyme-like activity bound to the side chain can bind.
Protein evolution linker with enzyme-like activity.
前記mRNAを鋳型として、酵素様活性を有するタンパクを合成し、前記タンパクが前記リンカーの側鎖上のタンパク結合部位に結合されたmRNA−リンカー−タンパク連結体を得る連結体生成工程と;
前記mRNAを鋳型として、逆転写反応によってcDNA鎖を合成するcDNA-リンカー−タンパク連結体生成工程と;
前記酵素様活性を有するタンパクを基質連結部位に連結された基質と、前記固相上に結合された所望の基質とに作用させてこれらを連結し、前記cDNA−リンカー−タンパク連結体を固相に固定する固定化工程と;
前記cDNA−リンカー−タンパク質連結体の結合した固相を第1の緩衝液にて洗浄する、第1洗浄工程と;
前記固定された前記cDNA−リンカー−タンパク連結体を回収する回収工程と;
前記回収されたcDNA−リンカー−タンパク連結体のcDNAを増幅させる増幅工程と;を備える、
酵素様活性を有するタンパクのスクリーニング方法。 An mRNA-linker, wherein the linker for protein evolution according to any one of claims 1 to 7 and mRNA having a sequence complementary to a part of the main chain of the linker are bound by RNA ligase at the mRNA binding site. A linked body production step;
Synthesizing a protein having enzyme-like activity using the mRNA as a template, and a conjugate generating step for obtaining an mRNA-linker-protein conjugate in which the protein is bound to a protein binding site on the side chain of the linker;
A cDNA-linker-protein conjugate production step of synthesizing a cDNA chain by reverse transcription using the mRNA as a template;
The protein having the enzyme-like activity is allowed to act on the substrate linked to the substrate linking site and the desired substrate bound on the solid phase to link them, and the cDNA-linker-protein conjugate is linked to the solid phase. An immobilization step of fixing to the surface;
A first washing step of washing the solid phase to which the cDNA-linker-protein conjugate is bound with a first buffer;
A recovery step of recovering the immobilized cDNA-linker-protein conjugate;
An amplification step of amplifying the cDNA of the recovered cDNA-linker-protein conjugate,
A screening method for proteins having enzyme-like activity.
前記mRNAを鋳型として、酵素様活性を有するタンパクを合成し、前記タンパクが前記リンカーの側鎖上のタンパク結合部位に結合されたmRNA−リンカー−タンパク連結体を得る連結体生成工程と;
前記mRNAを鋳型として、逆転写反応によってcDNA鎖を合成するcDNA-リンカー−タンパク連結体生成工程と;
前記cDNA−リンカー−タンパク連結体を、前記固相結合部位を介して固相に結合させる固相結合工程と;
前記cDNA−リンカー−タンパク質連結体の結合した固相を第1の緩衝液にて洗浄する、第1洗浄工程と;
前記リンカーの側鎖上のタンパク結合部位に結合した酵素様活性を有するタンパクを基質連結部位に連結された基質に作用させて、前記cDNA−リンカー−タンパク連結体を前記固相から切り離す切断工程と;
前記切り離された前記cDNA−リンカー−タンパク連結体を回収する回収工程と;
前記回収されたcDNA−リンカー−タンパク連結体のcDNAを増幅させる増幅工程と;を備える、
酵素様活性を有するタンパクのスクリーニング方法。 A linker for protein evolution according to any one of claims 1 to 7, wherein an mRNA having a sequence complementary to a part of the main chain of the linker is bound by an RNA ligase at the mRNA binding site. A body production process;
Synthesizing a protein having enzyme-like activity using the mRNA as a template, and a conjugate generating step for obtaining an mRNA-linker-protein conjugate in which the protein is bound to a protein binding site on the side chain of the linker;
A cDNA-linker-protein conjugate production step of synthesizing a cDNA chain by reverse transcription using the mRNA as a template;
A solid phase binding step of binding the cDNA-linker-protein conjugate to a solid phase via the solid phase binding site;
A first washing step of washing the solid phase to which the cDNA-linker-protein conjugate is bound with a first buffer;
A cleavage step of cleaving the cDNA-linker-protein conjugate from the solid phase by allowing a protein having an enzyme-like activity bound to a protein binding site on the side chain of the linker to act on the substrate linked to the substrate linkage site; ;
A recovery step of recovering the cleaved cDNA-linker-protein conjugate;
An amplification step of amplifying the cDNA of the recovered cDNA-linker-protein conjugate,
A screening method for proteins having enzyme-like activity.
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CN115260261A (en) * | 2021-04-30 | 2022-11-01 | 苏州诺维康生物科技有限公司 | Preparation method of deoxynucleoside solid-phase carrier modified by fluorescent dye |
WO2023188623A1 (en) * | 2022-03-29 | 2023-10-05 | 株式会社トクヤマ | Linker and kit |
-
2011
- 2011-08-12 JP JP2011177076A patent/JP2013039060A/en not_active Withdrawn
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