JP2005065564A - Sensor protein - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、目的の特異性が付与されたセンサー蛋白質に関する。また、本発明は、当該センサー蛋白質の均一(homogeneous)アッセイへの使用に関する。更に、本発明は、当該センサー蛋白質を含む均一アッセイのためのキットに関する。 The present invention relates to a sensor protein imparted with a target specificity. The present invention also relates to the use of the sensor protein in a homogeneous assay. Furthermore, the present invention relates to a kit for homogeneous assay containing the sensor protein.
酵素に代表される特定の触媒活性を有する蛋白質、特に、容易に検出可能な生成物を生産する蛋白質は、バイオテクノロジーを利用した測定分野で多用されてきている。そのような測定の代表的な例として、いわゆる「均一イムノアッセイ」も広く用いられており、当該均一イムノアッセイでは、抗体の有する高い特異性と、酵素の示す高い検出感度に基づいて、極めて正確且つ鋭敏な検査が実現される。すなわち、均一イムノアッセイにおいては、酵素の活性が、特定の抗体との反応によって変調するように修飾される。例えば、ある酵素上に他の物質のハプテンが化学的に結合され、当該ハプテンに対する抗体と当該酵素上のハプテンの結合により、該酵素の活性が変調する。当該活性変調を通じて、サンプル中の被検物質の存在が、競合イムノアッセイのプロトコールに基づいて好適に同定または定量される。 Proteins having a specific catalytic activity typified by enzymes, in particular, proteins that produce easily detectable products have been widely used in the measurement field using biotechnology. As a typical example of such a measurement, so-called “homogeneous immunoassay” is also widely used, and the homogeneous immunoassay is extremely accurate and sensitive based on the high specificity of the antibody and the high detection sensitivity of the enzyme. Inspection is realized. That is, in a homogeneous immunoassay, the enzyme activity is modified to be modulated by reaction with a particular antibody. For example, a hapten of another substance is chemically bound on an enzyme, and the activity of the enzyme is modulated by the binding of an antibody against the hapten and the hapten on the enzyme. Through the activity modulation, the presence of the test substance in the sample is suitably identified or quantified based on a competitive immunoassay protocol.
上記のような酵素の例としては、アルカリフォスファターゼや西洋わさびペルオキシダーゼ、βガラクトシダーゼ、グルコース6リン酸デヒドロゲナーゼ(G6PDH)等が知られている。特に、アルカリフォスファターゼは、特異性の低いホスホモノエステラーゼであり、上記の均一イムノアッセイの他にも、臨床検査において肝胆道および骨疾患のマーカーとして、或いは免疫測定の酵素ラベルとして頻用されている。当該アルカリフォスファターゼの代表的な例である大腸菌酵素PhoAは、熱やプロテアーゼに強い二量体酵素で,既往の研究でそのループ部分にエピトープペプチドを挿入しても安定かつ活性を保つことが知られている。活性部位近傍に存在するこのようなループ部分に他分子(例えば、抗体)と相互作用するエピトープを挿入することにより、該相互作用分子の存在下で活性部位が立体的にブロック、或いは変化して、酵素活性を制御する系が作製できることがわかっている。 As examples of such enzymes, alkaline phosphatase, horseradish peroxidase, β-galactosidase, glucose 6-phosphate dehydrogenase (G6PDH) and the like are known. In particular, alkaline phosphatase is a low-specificity phosphomonoesterase and is frequently used as a marker for hepatobiliary and bone diseases in clinical examinations, or as an enzyme label for immunoassay, in addition to the homogeneous immunoassay described above. E. coli enzyme PhoA, which is a representative example of the alkaline phosphatase, is a dimer enzyme that is strong against heat and protease, and is known to maintain stability and activity even when an epitope peptide is inserted into its loop part in previous studies. ing. By inserting an epitope that interacts with another molecule (for example, an antibody) into such a loop portion existing in the vicinity of the active site, the active site is sterically blocked or changed in the presence of the interacting molecule. It has been found that a system for controlling enzyme activity can be produced.
具体的に、非特許文献1では、当該PhoAのアミノ酸残基407と408との間に、HIV−1のgp120蛋白質のエピトープ(13アミノ酸残基)を挿入することで、当該挿入蛋白質が抗gp120モノクローナル抗体に反応性になったこと、および当該抗体との結合により、該酵素の活性が変調されたことが記載されている。すなわち、前記のようなgp120エピトープの挿入を有するPhoA酵素は、抗gp120モノクローナル抗体の不存在下では野生型と同等のフォスファターゼ活性を維持しているが、前記抗gp120モノクローナル抗体と結合すると、その活性が40乃至50%も低下することが判った。そして、このような活性の変調は、前記モノクローナル抗体の結合による、改変PhoA酵素の活性部位に対する立体障害に基づく酵素基質の接近妨害、或いは当該抗体の結合による酵素自体の立体構造の揺らぎに基づく触媒の速度定数変化に起因するものと推測され、特に後者が極めて優勢であろうとされている。
Specifically, in Non-Patent
とりわけ、当該文献に記載された他の2つの挿入体においては、PhoAのアミノ酸残基91と93の間に、前記gp120のエピトープ(13または15アミノ酸残基)が置換的に挿入されているが、当該挿入体では、天然型の酵素活性と同程度の活性を示したものの、アミノ酸407と408の間への挿入とは異なり、抗gp120モノクローナル抗体の結合によっても活性が変調しなかったとされている。PhoAのアミノ酸残基91−93への置換的挿入は、アミノ酸残基407−408間への挿入同様、立体構造的には、当該酵素の活性部位周辺にgp120エピトープを位置させるものであり、このように活性部位周辺で立体障害をもたらすエピトープ挿入によっても抗体の結合により活性変化しないことがあること、更には、前記アミノ酸残基407−408間への挿入の変わりに、挿入部位をC末端側に1または2残基動かすなどするだけで、その活性の変調が観察されなくなることから、非特許文献1の著者は、当該活性変調の主要な原因は、立体障害に基づくというよりは、むしろ酵素の立体構造変化に起因するであろうと結論している。
従って、本発明は、より高い自由度をもって特定の触媒活性保有蛋白質上に異種性の特異結合領域を導入し、それにより当該触媒活性保有蛋白質の活性を特異的に変調するための一般的手法と、当該方法により得られる高度に特異的なセンサー蛋白質を提供することを目的とする。当該変調においては、特異結合領域−パートナー結合存依存的な触媒活性自体の変化のみならず、特異結合領域−パートナーの結合による触媒活性部位への基質接近に対する立体障害効果も好適に付与され得る。 Therefore, the present invention provides a general technique for introducing a heterogeneous specific binding region onto a specific protein having catalytic activity with a higher degree of freedom, thereby specifically modulating the activity of the protein having catalytic activity. An object of the present invention is to provide a highly specific sensor protein obtained by the method. In this modulation, not only a change in the catalytic activity itself depending on the presence of the specific binding region-partner binding, but also a steric hindrance effect on the proximity of the substrate to the catalytic active site by the binding of the specific binding region-partner can be suitably imparted.
本発明のセンサー蛋白質製造における一般的手法では、まず、円順列変異(Circular Permutation)により天然型の触媒活性保有蛋白質を遺伝子工学的に改変する。すなわち、遺伝子工学的手法を用いて天然型蛋白質のN/C末端をリンカーでつなぎ、次いで活性部位近傍に新たなN/C末端を導入した変異体を作製する。当該変異体の新たなN/C末端のいずれか或いは両方に、他の蛋白質の特異的結合領域を付加する。これにより、極めて容易に、そしてセンサー蛋白質の活性部位周辺の所望の場所に、様々な異種蛋白質由来の特異的結合領域を導入して、ハイブリッド蛋白質を作製する。 In the general method for producing the sensor protein of the present invention, first, a natural type protein having catalytic activity is modified by genetic engineering by circular permutation (Circular Permutation). That is, using a genetic engineering technique, a N / C terminus of a natural protein is connected by a linker, and then a mutant in which a new N / C terminus is introduced near the active site is prepared. Specific binding regions of other proteins are added to either or both of the new N / C termini of the mutant. As a result, hybrid proteins can be prepared very easily by introducing specific binding regions derived from various heterologous proteins at desired locations around the active site of the sensor protein.
このようにして得られたセンサー蛋白質の触媒活性は、そこに導入された異種蛋白質由来の特異的結合領域と、当該領域に対する特異的結合パートナーとの相互作用に基づき、変調される。そして、当該変調に基づき、極めて特異的且つ高感度の生化学的なアッセイが達成される。 The catalytic activity of the sensor protein thus obtained is modulated based on the interaction between the specific binding region derived from the heterologous protein introduced therein and the specific binding partner for the region. Based on this modulation, a very specific and sensitive biochemical assay is achieved.
すなわち、本発明の第1の局面では、検出可能な触媒活性を有する天然型蛋白質の本来のN末端とC末端をリンカーにより結合し、該蛋白質の触媒活性部位周辺に新たなN末端およびC末端を生成させ、および該新たなN末端および/またはC末端に対して異種性特異結合領域を結合させることにより製造される、センサー蛋白質が提供される。検出可能な触媒活性を有する蛋白質は、酵素であることが好ましく、特にアルカリフォスファターゼが好適である。また、例えば、前記異種性特異結合領域が他の蛋白質のエピトープである場合、前記センサー蛋白質は、当該エピトープに対する抗体を用いた均一競合イムノアッセイプロトコールに好適に応用することができる。 That is, in the first aspect of the present invention, the natural N-terminal and C-terminal of a natural protein having a detectable catalytic activity are linked by a linker, and new N-terminal and C-terminal are formed around the catalytic active site of the protein. And a sensor protein produced by binding a heterologous specific binding region to the new N-terminus and / or C-terminus. The protein having a detectable catalytic activity is preferably an enzyme, and alkaline phosphatase is particularly preferable. For example, when the heterogeneous specific binding region is an epitope of another protein, the sensor protein can be suitably applied to a homogeneous competitive immunoassay protocol using an antibody against the epitope.
従って、本発明の別の局面では、サンプル中の被検物質の存在を同定および/または定量する均一アッセイ方法であって、該アッセイ方法は;
(1)検出可能な触媒活性を有する天然型蛋白質の本来のN末端とC末端をリンカーにより結合し、該蛋白質の触媒活性部位周辺に新たなN末端およびC末端を生成させ、および該新たなN末端および/またはC末端に対して被検物質由来の異種性特異結合領域を結合させることにより製造されるセンサー蛋白質を用い、
(2)被検物質を含むと推定されるサンプルを、前記異種性特異結合領域に対する少なくとも1以上の特異的結合パートナーの存在下で、前記センサー蛋白質と接触させ、および
(3)前記接触によるセンサー蛋白質の触媒活性の変調を測定すること、
を含む、前記均一アッセイ方法、が提供される。
Accordingly, in another aspect of the invention, a homogeneous assay method for identifying and / or quantifying the presence of a test substance in a sample, the assay method comprising:
(1) The original N-terminal and C-terminal of a natural protein having a detectable catalytic activity are linked by a linker to generate new N-terminal and C-terminal around the catalytic active site of the protein, and the new protein Using a sensor protein produced by binding a heterogeneous specific binding region derived from a test substance to the N-terminus and / or C-terminus,
(2) contacting a sample presumed to contain a test substance with the sensor protein in the presence of at least one specific binding partner for the heterogeneous specific binding region; and (3) a sensor by the contact Measuring the modulation of the catalytic activity of the protein,
The homogeneous assay method is provided.
特異的結合パートナーは、抗体や受容体を含み得る。すなわち、センサー蛋白質上の異種性特異結合領域が、異種蛋白質のエピトープである場合には、当該パートナーは、そのエピトープに対する抗体であり、当該異種性特異結合領域が、ペプチドホルモンなどの場合には、該パートナーが当該ホルモンの受容体であってよい。 Specific binding partners can include antibodies and receptors. That is, when the heterogeneous specific binding region on the sensor protein is an epitope of the heterologous protein, the partner is an antibody against the epitope, and when the heterogeneous specific binding region is a peptide hormone or the like, The partner may be a receptor for the hormone.
また、本発明は、前記アッセイに有用な、本発明のセンサー蛋白質と、特異的結合パートナーを含むキットも提供する。 The present invention also provides a kit comprising the sensor protein of the present invention and a specific binding partner useful for the assay.
最後に、本発明は、本発明のセンサー蛋白質を製造する上で重要な円順列変異体蛋白質の好適な例として、新規蛋白質である、大腸菌アルカリフォスファターゼの円順列変異体を提供し、更に本発明のセンサー蛋白質の例として、当該円順列変異体とオステオカルシンエピトープの融合蛋白質を提供する。 Finally, the present invention provides a circular permutation of E. coli alkaline phosphatase, a novel protein, as a suitable example of the circular permutation protein important in producing the sensor protein of the present invention. As an example of the sensor protein, a fusion protein of the circular permutant and the osteocalcin epitope is provided.
用語
本明細書において、「検出可能な触媒活性」は、特定の蛋白質、好ましくは酵素の示す任意の触媒活性を指す。すなわち、当該触媒活性は、蛋白質が特定の基質を化学的或いは物理的に変換し、該基質とは異なった構造或いは物理化学的性状を有する生成物を生じる活性を指す。従って、当該活性は、基質の化学構造の変化のほか、そのコンフォメーションやトポロジーを変換するものであり得る。当該触媒活性により生成物に対して付与される当該化学構造、コンフォメーションおよび/またはトポロジーの変化は、当該生成物の示す様々な物理化学的性状に基づいて、直接または間接的なシグナルとして検出され得る。さらに、特定の蛋白質においては、該触媒活性の発揮のために補酵素を要求することがある。当該補酵素の変化もまた、基質同様、検出可能な変化であり得、本発明のセンサー蛋白質においては当該補酵素の変化を検出可能なシグナルとしてもよい。
The term “detectable catalytic activity” as used herein refers to any catalytic activity exhibited by a particular protein, preferably an enzyme. That is, the catalytic activity refers to an activity in which a protein chemically or physically converts a specific substrate to produce a product having a structure or physicochemical property different from that of the substrate. Thus, the activity can change the conformation and topology of the substrate as well as changes in the chemical structure of the substrate. Changes in the chemical structure, conformation and / or topology imparted to the product by the catalytic activity are detected as direct or indirect signals based on various physicochemical properties of the product. obtain. Furthermore, a specific protein may require a coenzyme for exerting the catalytic activity. The change in the coenzyme can also be a detectable change as with the substrate, and in the sensor protein of the present invention, the change in the coenzyme may be a detectable signal.
本発明の好ましい「検出可能な触媒活性」を有する蛋白質は、容易且つ直接的に検出可能なシグナルを発生する生成物を与えるものである。当該蛋白質の非限定的な例として、アルカリフォスファターゼやペルオキシダーゼ、β−ガラクトシダーゼ等の、一般的酵素化学的検出に多用される酵素を挙げることができる。アルカリフォスファターゼは、p−ニトロフェニル燐酸塩等をp−ニトロフェノールに変換する酵素であり、生成したp−ニトロフェノールの特徴的な発色に基づいて、当該酵素の活性が容易に検出される。さらに、当該酵素は、比較的高い安定性を有することから、本発明の蛋白質として特に有用である。 Preferred proteins with “detectable catalytic activity” of the present invention are those that provide a product that readily and directly generates a detectable signal. Non-limiting examples of the protein include enzymes frequently used for general enzymatic chemical detection such as alkaline phosphatase, peroxidase, and β-galactosidase. Alkaline phosphatase is an enzyme that converts p-nitrophenyl phosphate or the like into p-nitrophenol, and the activity of the enzyme is easily detected based on the characteristic color of the produced p-nitrophenol. Furthermore, since the enzyme has a relatively high stability, it is particularly useful as the protein of the present invention.
本明細書において用いられる、用語「天然型蛋白質」は、円順列変異を導入した蛋白質との対比においてのみ用いられることに特に留意するべきである。すなわち、本発明の「天然型蛋白質」との用語は、天然界に存在する「もとの」成熟蛋白質と実質的に同一なNおよびC末端(本来のNおよびC末端)を有する蛋白質を、円順列変異により作製した新たなNおよびC末端を有する蛋白質から区別する目的においてのみ用いられる。従って、天然界に存在する「もとの」蛋白質と実質的に同一のNおよびC末端を有する限り、その蛋白質の他の部位に対しての挿入、欠失、置換、或いは重複を有するような変異蛋白質も、本発明の「天然型蛋白質」に含まれる。たとえば、大腸菌由来のアルカリフォスファターゼ(PhoA)においては、その活性部位近傍にある101番目のアスパラギン酸残基をセリン残基に置換することで、高活性変異体(D101S)が得られることが知られているが、そのような高活性変異体も、本発明に言う「天然型蛋白質」に含まれる。ただし、そのような変異が、もとの蛋白質の触媒活性を不可逆的に損失するような変異体が、本発明の天然型蛋白質に含まれ得ないことは言うまでもない。 It should be particularly noted that the term “native protein” as used herein is used only in comparison with a protein into which a circular permutation has been introduced. That is, the term “natural protein” of the present invention refers to a protein having N and C terminus (original N and C terminus) substantially the same as the “original” mature protein existing in nature. It is used only for the purpose of distinguishing from new N and C-terminal proteins produced by circular permutation. Thus, as long as it has substantially the same N and C termini as the “original” protein present in nature, it has insertions, deletions, substitutions or duplications at other sites in the protein. Mutant proteins are also included in the “natural protein” of the present invention. For example, in alkaline phosphatase derived from Escherichia coli (PhoA), it is known that a highly active mutant (D101S) can be obtained by substituting the serine residue for the 101st aspartic acid residue in the vicinity of its active site. However, such highly active mutants are also included in the “natural protein” referred to in the present invention. However, it goes without saying that a mutant in which such a mutation irreversibly loses the catalytic activity of the original protein cannot be included in the natural protein of the present invention.
本発明においては、まず、上記天然型蛋白質の「本来の」N末端およびC末端を遺伝子工学的手法で結合させる。当該結合には、適切な「リンカー」を用いる。該リンカーは、好ましくはペプチドであり、そのペプチドの長さは、天然型蛋白質の本来のN/C末端間の距離とほぼ等しいことが特に好ましい。また、当該ペプチドのアミノ酸配列は、天然型蛋白質の本来のコンフォメーションをできるだけ変化させないように選択されるべきである。すなわち、本発明のリンカーは、天然型蛋白質の本来のN/C末端を単に架橋する以外の作用を有さないように設計されるべきである。そのような設計は、公知の蛋白質の立体構造化学に基づいて容易に計算することができる。例えば、大腸菌PhoAでは、当該立体構造に基づき、アミノN末端アミノ酸1とC末端アミノ酸449を結合するリンカーを(G4S)3と設計することができる。
In the present invention, first, the “original” N-terminus and C-terminus of the natural protein are combined by genetic engineering techniques. An appropriate “linker” is used for the binding. The linker is preferably a peptide, and it is particularly preferred that the length of the peptide is approximately equal to the distance between the natural N / C ends of the natural protein. The amino acid sequence of the peptide should be selected so as not to change the native conformation of the natural protein as much as possible. That is, the linker of the present invention should be designed so as not to have any action other than simply crosslinking the original N / C terminus of the natural protein. Such a design can be easily calculated based on the three-dimensional structure chemistry of known proteins. For example, in Escherichia coli PhoA, a linker that connects the amino N-
次いで、本発明においては、円順列変異戦略に基づいて、前記のように本来のN/C末端をリンカーで架橋した天然型蛋白質の触媒活性部位周辺に、新たなN/C末端を導入する。ここで用いる「触媒活性部位」とは、天然型蛋白質がその基質および、必要とされる場合には、補酵素、エファクター分子を認識し、およびそれらに対して作用するアミノ酸残基を含む活性領域である。また、「触媒活性部位周辺」とは、前記活性領域の近傍の位置、好ましくは、円順列変異によりそこに新たに導入されるN/C末端に対して他の蛋白質のエピトープ等が付加され、そして当該エピトープに対する特異的抗体等が結合した場合に、該結合により前記活性領域に対してその基質、補酵素或いはエファクターが接近不能となるか、或いは、前記活性領域の活性自体を変化させ得る位置を指す。勿論、そこに新たに導入されるN/C末端により、前記活性領域の機能が回復不能に損傷される場合、当該位置は、前記「触媒活性部位周辺」から排除されるべきである。大腸菌PhoAの例では、好ましい「触媒活性部位周辺」は、当該酵素のアミノ酸90乃至94およびその近傍であり得る。 Next, in the present invention, based on the circular permutation strategy, a new N / C terminus is introduced around the catalytic active site of the natural protein in which the original N / C terminus is crosslinked with a linker as described above. As used herein, the term “catalytic active site” refers to an activity including an amino acid residue that recognizes and acts on a substrate of a natural protein and, if necessary, a coenzyme or an efactor molecule. It is an area. In addition, “peripheral catalytic active site” means that an epitope or the like of another protein is added to a position in the vicinity of the active region, preferably N / C terminal newly introduced therein by circular permutation, When a specific antibody or the like for the epitope is bound, the binding makes the substrate, coenzyme or factor inaccessible to the active region, or the activity of the active region itself can be changed. Refers to the position. Of course, if the function of the active region is irreparably damaged by the newly introduced N / C terminus, the position should be excluded from the “around the catalytic active site”. In the example of E. coli PhoA, the preferred “around the catalytically active site” may be amino acids 90-94 and the vicinity of the enzyme.
本発明のセンサー蛋白質おいては、前記天然型蛋白質の円順列変異により形成された新たなN/C末端(新生N/C末端)のいずれか一方、若しくはその両方に「異種性特異結合領域」が付加される。当該「異種性特異結合領域」とは、前記天然型蛋白質以外の物質、好ましくは、蛋白或いはペプチド自体、またはそれらの部分、例えばエピトープを含んでなる領域を指す。特に、当該異種性特異結合領域が他の蛋白質/ペプチドのエピトープを含んでなる場合、本発明のセンサー蛋白質は、当該エピトープに対する特異的抗体を用いた均一競合イムノアッセイプロトコールに好適に応用することができる。また、当該特異結合領域がペプチドホルモン、或いはその受容体結合部位を含有するような場合には、当該ホルモンに対する受容体を用いても、本発明の均一アッセイを実施し得る。本発明の異種性特異結合領域の非限定的な例としては、オステオカルシンやインスリン、血清アルブミン等のエピトープを有してなる領域が挙げられる。なお、前記新たなN/C末端の両方に異種性特異結合領域が付加される場合、当該異種性特異結合領域を構成するペプチド等は、両末端において同一であってもく、また異なっていてもよい。すなわち、一の異種性蛋白質/ペプチドが一つ以上のエピトープを有する場合、N末端には一のエピトープを、C末端には他のエピトープを付加してもよい。また、前記新たなN/C末端への異種性特異結合領域の付加においては、適当な介在配列を介して両者を結合させることも好ましい態様である。 In the sensor protein of the present invention, a “heterologous specific binding region” is present at one or both of the new N / C terminus (new N / C terminus) formed by circular permutation of the natural protein. Is added. The “heterologous specific binding region” refers to a substance comprising a substance other than the natural protein, preferably a protein or peptide itself, or a part thereof, for example, an epitope. In particular, when the heterologous specific binding region comprises an epitope of another protein / peptide, the sensor protein of the present invention can be suitably applied to a homogeneous competitive immunoassay protocol using a specific antibody against the epitope. . Further, when the specific binding region contains a peptide hormone or a receptor binding site thereof, the homogeneous assay of the present invention can be carried out using a receptor for the hormone. Non-limiting examples of heterologous specific binding regions of the present invention include regions having an epitope such as osteocalcin, insulin, serum albumin and the like. In addition, when a heterogeneous specific binding region is added to both of the new N / C ends, the peptides constituting the heterogeneous specific binding region may be the same or different at both ends. Also good. That is, when one heterologous protein / peptide has one or more epitopes, one epitope may be added to the N-terminus and another epitope may be added to the C-terminus. In addition, in addition of the heterogeneous specific binding region to the new N / C terminus, it is also a preferred embodiment that both are bound via an appropriate intervening sequence.
本発明の円順列変異体の好適な例として、大腸菌アルカリフォスファターゼ由来の円順列変異体cp90をあげることができる。また、本発明の好適なセンサー蛋白質として、当該円順列変異体cp90とオステオカルシンエピトープの融合蛋白質BGP2−cp90を例示することができる。cp90は、大腸菌アルカリフォスファターゼphoA配列を基にして作製された、phoA本来のN末端から90と94残基目を新たなNおよびC末端とする円順列変異体であり、phoA本来のNおよびC末端は、リンカー配列(G4S)3により結合されている。BGP2−cp90は、cp90のN末端に対し、介在アミノ酸残基としてのArgを介して結合したオステオカルシンエピトープを含む、cp90と該エピトープからなる融合蛋白質である。勿論、これらの蛋白質の機能的誘導体、例えば、前記蛋白質のアミノ酸配列に対して1または数個のアミノ酸の欠失、付加、挿入および/または置換を有するアミノ酸配列からなる蛋白質や、前記アミノ酸配列に対して少なくとも70%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上の相同性を有するアミノ酸配列からなる蛋白質も、本発明の蛋白質の特徴的な機能を保持している限りにおいて、本発明に利用可能である。なお、ここでいうアミノ酸配列の相同性は、プログラムのデフォルトパラメータ(マトリクス=Blosum62;ギャップ存在コスト=11、ギャップ拡張コスト=1)を用いた検索で、インターネットサイトhttp://www.ncbi.n/m.nih.gov/egi−gin/BLASTで実装可能なBLASTPアルゴリズムによって示される陽性のパーセンテージとして定義できる。また、前記の蛋白質をコードする核酸分子も、本発明のセンサー蛋白質の製造において有用である。なお、ここでいう核酸分子は、本明細書に具体的に例示されるものの他、遺伝子コードの縮重により、他の多くのヌクレオチド配列によりコードされることも可能であり、発現系によっては、その宿主において最も使用頻度が高いコドンなどが有利に用いられ得る。これら縮重配列を有するものも本発明の核酸分子に含まれることはいうまでもない。 A preferred example of the circular permutation mutant of the present invention is a circular permutation cp90 derived from E. coli alkaline phosphatase. Moreover, as a suitable sensor protein of this invention, the fusion protein BGP2-cp90 of the said circular permutant cp90 and an osteocalcin epitope can be illustrated. cp90 is a circular permutation created based on the Escherichia coli alkaline phosphatase phoA sequence, with 90 and 94 residues from the N-terminal of phoA as new N and C-terminals. The ends are joined by a linker sequence (G 4 S) 3 . BGP2-cp90 is a fusion protein consisting of cp90 and the epitope comprising an osteocalcin epitope bound to the N-terminus of cp90 via Arg as an intervening amino acid residue. Of course, functional derivatives of these proteins, for example, proteins comprising an amino acid sequence having one or several amino acid deletions, additions, insertions and / or substitutions with respect to the amino acid sequence of the protein, As long as the protein comprising an amino acid sequence having homology of at least 70% or more, preferably 80% or more, more preferably 90% or more, also has the characteristic function of the protein of the present invention, the present invention Is available. The amino acid sequence homology referred to here is obtained by searching using the default parameters (matrix = Blosum62; gap existence cost = 11, gap extension cost = 1) on the Internet site http: // www. ncbi. n / m. nih. It can be defined as the percentage of positives shown by the BLASTP algorithm, which can be implemented with gov / egi-gin / BLAST. In addition, nucleic acid molecules encoding the above proteins are also useful in the production of the sensor protein of the present invention. In addition to the nucleic acid molecules specifically exemplified herein, the nucleic acid molecule herein can be encoded by many other nucleotide sequences due to the degeneracy of the genetic code, and depending on the expression system, Codons that are most frequently used in the host can be advantageously used. It goes without saying that those having these degenerate sequences are also included in the nucleic acid molecule of the present invention.
本発明のセンサー蛋白質は、均一アッセイに好適に用いることができる。抗原抗体反応を利用した均一アッセイである、いわゆるホモジニアスEIAは、Rubenstein(Rubenstein, K. E. et al: "Homogeneous" enzyme immunoassay. A new immunochemical technique.: Biochem. Biophys. Res. Commun., 47: 846 (1972))等により開発された方法である。具体的に、当該方法においては、まず、酵素と抗原を結合させた酵素標識抗原に抗体を結合させる。通常は、抗体の結合により、酵素の活性部位への基質の接近が立体的に阻止され、当該酵素の活性が阻害される。また、当該阻害は、立体障害の他、抗体の結合による酵素のコンフォメーション変化に起因する場合があるとも考えられている。さらに、特殊な例では、抗原を結合させた酵素ではその酵素活性が減少しているが、抗体との結合により酵素活性が回復する場合もある。いずれにせよ、ホモジニアスEIAにおいては、抗原を結合した酵素を用いて、その抗原に対する抗体の結合によりもたらされる酵素(触媒)活性の変調を測定する。 The sensor protein of the present invention can be suitably used for a homogeneous assay. So-called homogeneous EIA, which is a homogeneous assay using an antigen-antibody reaction, is described by Rubenstein (Rubenstein, KE et al: “Homogeneous” enzyme immunoassay. A new immunochemical technique .: Biochem. Biophys. Res. Commun., 47: 846 (1972 )) Etc. Specifically, in this method, first, an antibody is bound to an enzyme-labeled antigen in which an enzyme and an antigen are bound. Usually, the binding of the antibody sterically prevents the substrate from approaching the active site of the enzyme, thereby inhibiting the activity of the enzyme. In addition to steric hindrance, the inhibition is considered to be caused by enzyme conformational changes due to antibody binding. Furthermore, in a special case, the enzyme activity of an enzyme bound to an antigen is decreased, but the enzyme activity may be recovered by binding to an antibody. In any case, in homogeneous EIA, an enzyme conjugated with an antigen is used to measure the modulation of enzyme (catalytic) activity caused by the binding of an antibody to the antigen.
また、当該原理から言えば、抗原抗体反応のみならず、特定の蛋白質/ペプチドとその特異的受容体の組み合わせにおいても、均一アッセイを行うことが可能であろう。その意味において、本発明の「特異的結合パートナー」は、本発明の新生N/C末端に付加される前記「異種性特異結合領域」が、他の蛋白質/ペプチドのエピトープである場合には、当該エピトープに特異的な抗体から、また、「異種性特異結合領域」がホルモンなどの機能性ペプチド/蛋白質である場合には、当該ペプチド/蛋白質の受容体から選択することができる。なお、本発明にいう抗体には、ポリクローナル抗体、モノクローナル抗体のほか、それら抗体のフラグメント、例えば、Fabフラグメント、Fab’フラグメント、F(ab’)2フラグメント、F(v)フラグメント、H鎖モノマー又はダイマー、L鎖モノマー又はダイマー、1個のH鎖及び1個のL鎖からなるダイマー等も含まれる。同様に、受容体には、当該受容体の可溶化体や該受容体の結合領域からなる部分ペプチド、それらの融合蛋白質も含まれ得る。このような各種の抗体や受容体の作製自体は、当業者にとって周知のいずれの方法によって行ってもよい。また、前記のとおり、新生NおよびC末端の双方に、同一或いは異なった「異種性特異結合領域」が付加される場合、その「特異的結合パートナー」は、「異種性特異結合領域」を認識する2種以上のパートナーであり得る。さらに、一のパートナーが、NおよびC末端の双方を同時に認識し、これを架橋するような例は、特に興味深い。 In addition, from this principle, it will be possible to perform a homogeneous assay not only for antigen-antibody reaction but also for a specific protein / peptide and its specific receptor combination. In that sense, the “specific binding partner” of the present invention means that when the “heterologous specific binding region” added to the nascent N / C terminus of the present invention is an epitope of another protein / peptide, The antibody can be selected from an antibody specific to the epitope, and when the “heterologous specific binding region” is a functional peptide / protein such as a hormone, the receptor of the peptide / protein. The antibodies referred to in the present invention include polyclonal antibodies and monoclonal antibodies, as well as fragments of these antibodies, such as Fab fragments, Fab ′ fragments, F (ab ′) 2 fragments, F (v) fragments, H chain monomers, Also included are dimers, L chain monomers or dimers, dimers composed of one H chain and one L chain. Similarly, the receptor may include a solubilized form of the receptor, a partial peptide comprising the binding region of the receptor, and a fusion protein thereof. Such various antibodies and receptors may be prepared by any method known to those skilled in the art. Further, as described above, when the same or different “heterologous specific binding region” is added to both the nascent N and C terminus, the “specific binding partner” recognizes the “heterologous specific binding region”. Can be two or more partners. Furthermore, the example where one partner recognizes both the N and C termini simultaneously and bridges it is of particular interest.
より具体的な本発明の均一アッセイの好ましい例は、いわゆる競合的均一イムノアッセイとして説明することができる。すなわち、本発明の競合的均一イムノアッセイでは、まず被検物質の有するエピトープをその新生Nおよび/またはC末端に付加したセンサー蛋白質を用意し、当該センサー蛋白質と、被検物質を含有すると疑われるサンプルを接触させる。当該接触は、前記エピトープに対して特異的な抗体の存在下において、当該抗体と前記エピトープの複合体が形成されるのに十分な条件下で行われる。その後、本発明のセンサー蛋白質の基質および、必要な場合には補酵素等を前記反応物に添加し、その触媒活性を測定する。 A more specific preferred example of the homogeneous assay of the present invention can be described as a so-called competitive homogeneous immunoassay. That is, in the competitive homogeneous immunoassay of the present invention, first, a sensor protein in which an epitope of a test substance is added to its nascent N and / or C terminus is prepared, and the sample is suspected of containing the sensor protein and the test substance. Contact. The contacting is performed under conditions sufficient to form a complex of the antibody and the epitope in the presence of an antibody specific for the epitope. Thereafter, a substrate of the sensor protein of the present invention and, if necessary, a coenzyme and the like are added to the reaction product, and its catalytic activity is measured.
抗体の結合が本発明のセンサー蛋白質の触媒活性を阻害する例においては、サンプル中に存在する被検物質の量に比例関係で、増加した触媒活性が観測される筈である。つまり、サンプル中の被検物質が、サンプルに添加した抗体を消費することで、当該抗体と本発明のセンサー蛋白質の結合が減少し、それによりセンサー蛋白質の触媒活性が回復する。 In examples where antibody binding inhibits the catalytic activity of the sensor protein of the present invention, increased catalytic activity should be observed in proportion to the amount of analyte present in the sample. That is, when the test substance in the sample consumes the antibody added to the sample, the binding between the antibody and the sensor protein of the present invention is reduced, and thereby the catalytic activity of the sensor protein is restored.
好ましくは、対照として、被検物質を含まないか、既知の量の被検物質を含むサンプルについて測定を行い、検量線を予め作成しておいてもよい。当該検量線に基づいて未知サンプル中の被検物質の定量が可能となる。 Preferably, as a control, a calibration curve may be prepared in advance by measuring a sample that does not contain the test substance or contains a known amount of the test substance. Based on the calibration curve, the test substance in the unknown sample can be quantified.
本発明の均一アッセイを行うにあたって、そのアッセイに用いられる本発明のセンサー蛋白質や特異的結合パートナー等を、キットの形態で供給することが好ましいと思われる。当該キットには、本発明のセンサー蛋白質の他、その特異的結合パートナーに加えて、好適な緩衝溶液や、該センサー蛋白質の基質、補酵素等が含まれてもよい。そのようなキットの構成及びその製造方法は当業者にとって公知であろう。 In carrying out the homogeneous assay of the present invention, it may be preferable to supply the sensor protein of the present invention, the specific binding partner, etc. used in the assay in the form of a kit. In addition to the sensor protein of the present invention, the kit may contain a suitable buffer solution, a substrate of the sensor protein, a coenzyme, and the like in addition to the specific binding partner. The construction of such a kit and its manufacturing method will be known to those skilled in the art.
更に説明せずとも、これまでの説明を与えられた当業者は、本発明を充分に活用し得る。以下、説明のみの目的で実施例を与える。 Without further explanation, those skilled in the art given the above explanation can make full use of the present invention. The following examples are given for illustrative purposes only.
(実施例1)
Circular Permutationを導入したベクターの構築
野生型PhoAを鋳型として、PCR法により1〜90残基、94〜449残基をコードする2本のDNA断片を調製した。次にoverlap extension PCRで本来のN/C末端を(G4S)3リンカー配列を介して結合させ、90番目と94番目が新たなN/C末端となる様に設計したPCR断片を調製した。これらをpCR4−TOPO(Invitrogen)に挿入し配列を確認した後,T7プロモーターを持つ分泌発現ベクターpET20bに組み込み、発現ベクターとした。
(Example 1)
Construction of Vector Introduced with Circular Permutation Two DNA fragments encoding 1-90 residues and 94-449 residues were prepared by PCR using wild-type PhoA as a template. Next, the original N / C terminus was linked via a (G 4 S) 3 linker sequence by overlap extension PCR, and a PCR fragment designed so that the 90th and 94th positions became the new N / C terminus was prepared. . These were inserted into pCR4-TOPO (Invitrogen) to confirm the sequence, and then incorporated into a secretory expression vector pET20b having a T7 promoter to obtain an expression vector.
(実施例1−1)
プライマーの設計
円順列変異を導入するためのプライマーを設計し合成した。具体的には新しいN/C末端とする部位で切断された2本のDNA断片をoverlap extension PCRを用いて本来の末端をリンカーでつなぐことにより、円順列変異体遺伝子を作製した。ここでは、本来のN末端から90と94残基目を末端とする変異体を作製するため、以下の4本のプライマーを合成した。リンカーのアミノ酸配列は、本来のN/C末端間距離よりやや長く、かつコンフォメーションへの影響が少ないと考えられる(Gly4Ser)3とし、1reverseと449forwardの5’末端に配置した。また、作製したDNA断片を挿入するための制限酵素切断部位として94reverseの5’末端にNotI、90forwardの5’末端にXhoIを配置した。
(Example 1-1)
Primer design Primers for introducing circular permutation were designed and synthesized. Specifically, a circularly permuted mutant gene was prepared by linking two DNA fragments cleaved at a new N / C terminal site using linker extension PCR with a linker. Here, the following four primers were synthesized in order to produce mutants with
1reverse
5’−GATCAGGTGGAGGAGGTTCTGGAGGTGGCGGAAGTGGTACCCCAGAAATGCCTGTTC−3’ (配列番号:1)
(下線部はリンカーをコードする部分)
1 reverse
5′- GATCAGGTGGAGGAGGTTCTGGAGGTGGCGGAAGT GGTACCCCAGAAATGCCTGTTC-3 ′ (SEQ ID NO: 1)
(The underlined part is the part that encodes the linker.)
449forward
5’−CCTCCAGAACCTCCTCCACCTGATCCACCACCACCCTTAAGCCCCAGAGCGGCTT−3’ (配列番号:2)
(下線部はリンカーをコードする部分)
449 forward
5′- CCTCCCAGAAACCTCCTCCACCTGATCCACCACCACC CCTAAGCCCCAGAGCGGCTT-3 ′ (SEQ ID NO: 2)
(The underlined part is the part that encodes the linker.)
94reverse
5’−ATAAGAATGCGGCCGCCGGCAAACCGGACTACGTCAC−3’ (配列番号:3)
(下線部はNotI切断部位)
94 reverse
5′-ATAAGAAT GCGGCCGC CGGCAAAACCGGACTACGTCAC-3 ′ (SEQ ID NO: 3)
(Underlined portion is NotI cleavage site)
90forward
5’−CCGCTCGAGATTCAGCGCATAGTGAGTGTATTGC−3’ (配列番号:4)
(下線部はXhoI切断部位)
90 forward
5'-CCG CTCGAG ATTCACGCGCATAGTGAGGTATTGC-3 '(SEQ ID NO: 4)
(Underlined portion is XhoI cleavage site)
(実施例1−2)
変異体遺伝子の作製
本来のN/C末端がリンカーで結合され、90と94残基目を新たなC/N末端とする変異体蛋白質遺伝子を作製した。まずはPCR法により、野生型phoA遺伝子をコードするベクターpET−AP(Suzuki et al.、J.Biochem.、vol.122、pp.322−329(1997))を鋳型とし、Ex−Taq DNAポリメラ−ゼ(宝バイオ,京都)を用いて1〜90残基、94〜449残基をコードする2種類のDNA断片を作製した。50pmolずつの2種類のプライマー、10ng pET−AP、0.2mM dNTPs、10μl Ex−Taq Buffer(宝バイオ)、5unit Ex−Taq 1μlを混合して100μlの反応溶液とし、94℃、5分の後に、94℃で30秒、56℃で30秒、72℃で1分30秒を30サイクル繰り返した後、72℃で10分間反応させた。この際用いたプライマーは以下の通りであった(表1)。
(Example 1-2)
Preparation of Mutant Gene A mutant protein gene was prepared in which the original N / C ends were linked by a linker, and
これらの2種類のDNA断片をTAE緩衝液を含む1%アガロースゲルで電気泳動した後、目的のバンドを含むゲルを切り出し、QIA quick Gel extraction kit(キアゲン,東京)を用いて精製した。次にOverlap extension PCRにより、作製したDNA断片をリンカー部分で結合させた。2種類のPCR産物を約100ngずつ、0.2mM dNTPs、10μl Ex−Taq Buffer、5unit Ex−Taqを混合して100μlの反応溶液とし94℃、5分の後に94℃で30秒、60℃で30秒、72℃で1分30秒を15サイクル繰り返した後、72℃で5分間反応させた。この際用いたPCR産物は、PCR product1として上記1−90を、PCR product2として上記94−449を用いた。このようにして作製した目的のインサートをcp90と命名した。 These two kinds of DNA fragments were electrophoresed on a 1% agarose gel containing TAE buffer, and then the gel containing the target band was cut out and purified using a QIA quick Gel extraction kit (Qiagen, Tokyo). Next, the prepared DNA fragments were joined at the linker moiety by overlap extension PCR. About 100 ng of each of the two PCR products was mixed with 0.2 mM dNTPs, 10 μl Ex-Taq Buffer, 5 unit Ex-Taq to make a 100 μl reaction solution at 94 ° C., 5 minutes later, 94 ° C. for 30 seconds, 60 ° C. After 15 cycles of 30 minutes at 72 ° C. and 1 minute and 30 seconds, the reaction was carried out at 72 ° C. for 5 minutes. The PCR product used at this time was 1-90 as PCR product1 and 94-449 as PCR product2. The target insert thus prepared was named cp90.
この後目的DNAのみを増やすため、この反応溶液に2種類のプライマーを50pmolずつ、2.5unit Ex−Taqを加え、94℃で5分の後に、94℃で30秒、63℃で30秒、72℃で1分45秒を35サイクル繰り返した後、72℃で5分間反応させた。
この際加えたプライマーの組み合わせは、Primer 1として94reverse、Primer 2として90forwardであった。
Thereafter, in order to increase only the target DNA, 50 pmol of two kinds of primers were added to this reaction solution in increments of 2.5 unit Ex-Taq. After 94 minutes at 94 ° C., 30 seconds at 94 ° C. After 35 cycles of 1 minute 45 seconds at 72 ° C., the reaction was carried out at 72 ° C. for 5 minutes.
The primer combination added at this time was 94 reverse as
この溶液をアガロースゲル電気泳動し、目的サイズのDNA断片が増幅されていることを確認し、ゲルを切り出しQIA quick Gel extraction kitを用いて精製した。 This solution was subjected to agarose gel electrophoresis to confirm that a DNA fragment of the desired size was amplified, and the gel was cut out and purified using a QIA quick Gel extraction kit.
(実施例1−3)
ベクターへの組み込みおよび塩基配列の確認
Overlap extension PCRにより作製したDNA溶液を、PCR産物クローニングに適したpCR4−TOPOベクター(インビトロジェン,東京)に組み込み、塩基配列を確認した。
(Example 1-3)
Integration into Vector and Confirmation of Base Sequence The DNA solution prepared by overlap extension PCR was incorporated into a pCR4-TOPO vector (Invitrogen, Tokyo) suitable for PCR product cloning, and the base sequence was confirmed.
pCR4−TOPO Vectorを使ったキットで、Taqポリメラーゼで増幅した3’−dA突出末端を持つPCR産物をクローニング、シーケンスするのに適したTOPO TA Cloning Kit for Sequencing(Invitrogen)を使用した。pCR4−TOPO Vector1μlに対し、等モル量のPCR産物を加え、さらにSalt Solutionを1μl加えて室温で30分間放置した。このligation mixtureを氷上で溶かしたDH5α(Φ80dlacZΔM15,recA1,endA1,gyrA96,thi−1,hsdR17(rK−,mK+),supE44,relA1,deoR,Δ(lacZYA−argF)U169)に加え氷上で30分放置した後42℃で45秒ヒートショックを与え、200μlのSOC培地(1Lあたり20g bacto trypton、5g bacto yeast extract、0.5g NaCl、0.2ml 5N NaOH、20ml 1M グルコース、10ml 1M MgCl2、10ml 1M MgSO4)を加え37℃で30分キュアリングして形質転換し、予め10μlの0.4M IPTGと200μlの10mg/ml X−galを撒いておいた100μg/mlアンピシリン、1%グルコースを含むYT寒天培地プレート(1Lあたり8g bacto trypton、5g bacto yeast extract、5g NaCl、0.2ml 5N NaOH、15g agar)にて37℃で一晩培養した。翌日、白いコロニー、青いコロニー各数個のうち白いコロニーを竹串でつつき、Ex−Taq ポリメラーゼとM13forward、M13reverseの2本のプライマーを用いてコロニーPCRを行なった。そのPCR産物をアガロースゲルにて泳動し、目的の大きさのバンドがでたコロニーのみを100μg/mlアンピシリンを含む滅菌LB液体培地(1Lあたり10g bacto trypton、5g bacto yeast extract、5g NaCl、0.2ml 5N NaOH)に植菌、37℃で一晩培養し、Quantum Prep Plasmid Miniprep Kit (バイオラッド,東京)を用いてプラスミドを抽出し、ABI310DNAシーケンサーを用いて配列を確認した。
Using a kit using pCR4-TOPO Vector, TOPO TA Cloning Kit for Sequencing (Invitrogen) suitable for cloning and sequencing a PCR product having a 3′-dA protruding end amplified with Taq polymerase was used. An equimolar amount of PCR product was added to 1 μl of pCR4-TOPO Vector, 1 μl of Salt Solution was further added, and the mixture was allowed to stand at room temperature for 30 minutes. DH5α dissolved the Ligation Mixture on ice (Φ80d lacZ ΔM15,
次に配列を確認したサンプルを制限酵素処理して発現プラスミドベクターに移し替えた。発現プラスミドベクターとしては、目的蛋白をペリプラズムに分泌させ発現させることができるpET20b(+)(メルク、東京)をえらんだ。pET20b(+)と、pCR4−TOPOにcp90遺伝子が組み込まれたプラスミド溶液20μlに対し、10unit NotI、10unit XhoI、4μl 10×NEB Buffer3(第一化学薬品,東京)、4μlの0.1% BSA、11μl滅菌水を加え、37℃、16時間処理した。制限酵素処理した後、アガロースゲル電気泳動を行い切り出し精製した挿入DNA断片3μlに、同じく制限酵素処理、切り出し精製したベクター2μlとLigation high(東洋紡,大阪)5μlを加え、16℃で30分ライゲーション反応を行った。このうち5μlを用いてXL10−Gold(Tetr,Δ(mcrA)183,Δ(mcrCB−hsdSMR−mrr)173,endA1,supE44,thi−1,recA1,gyrA96,relA,lac,The,[F’,proAB,lacl q ZΔM15,Tn10(Tetr),Tn5(Kanr),Amy]の100μlを形質転換し、100μg/mlアンピシリンおよび1%グルコースを含むYT寒天培地プレートにて37℃で一晩培養した。翌日、コロニーを竹串でつつき、100μg/mlアンピシリンを含むLB液体培地5mlに植菌、37℃で一晩培養し、Quantum Prep Plasmid Miniprep Kitを用いてpET20−cp90のプラスミドベクターを抽出した。
Next, the sample whose sequence was confirmed was treated with a restriction enzyme and transferred to an expression plasmid vector. As an expression plasmid vector, pET20b (+) (Merck, Tokyo) that can secrete and express the target protein into the periplasm was selected. 10 unit NotI, 10 unit XhoI, 4 μl 10 × NEB Buffer 3 (Daiichi Kagaku, Tokyo), 4 μl of 0.1% BSA, with respect to 20 μl of plasmid solution in which cp90 gene was incorporated into pCR4-TOPO and pET20b (+) 11 μl of sterilized water was added and treated at 37 ° C. for 16 hours. After restriction enzyme treatment, 2 μl of the restriction enzyme-treated and excised and purified vector and 5 μl of Ligation high (Toyobo, Osaka) were added to 3 μl of the inserted DNA fragment excised and purified by agarose gel electrophoresis, and ligation reaction was performed at 16 ° C. for 30 minutes. Went. Among using 5μl XL10-Gold (Tet r, Δ (mcrA) 183, Δ (mcrCB - hsdSMR - mrr) 173,
(実施例1−4)
蛋白質の発現、精製
pET20b(+)に組みこんだベクターpET20−cp90の5μlを用いてBL21(DE3,pLysS)(F−,ompT,hsdS B,(rB −,mB −),dcm,gal,λ(DE3),pLysS,Cmr)の100μlを形質転換し、100μg/mlアンピシリンと1%グルコースを含むYT寒天培地プレートにて37℃で一晩培養した。翌日、コロニーを竹串でつつき、100μg/mlアンピシリンを含むLB液体培地5mlに植菌、37℃で一晩培養したのち、100μg/mlアンピシリンを含むLB液体培地250mlに植菌、27℃で培養し、O.D600が約0.6に達したとき1M IPTGを25μl加えて発現を誘導し、27℃でさらに5〜6時間培養した。その後、培養液を6000G、4℃で10分間遠心し、上清を廃棄、菌体を30mlのSonication Buffer(50mM NaH2PO4、10mM Tris−HCl、100mM NaCl、pH8.0)で再懸濁し、50mlチューブに移して再度6000G、4℃で10分間遠心、上清を廃棄したのち菌体を10mlのSonication Bufferで再懸濁し15mlチューブに移した。こうして体積を減らした後にDigital Sonifier (BRANSON)にて菌体を破砕し、9000G、4℃で1時間遠心した。上清に300μlのTALON金属アフィニティーカラム(クロンテック、東京)を加え、バッチ/重力方式カラム精製法により蛋白質を精製した。蛋白質の溶出にはElution Buffer(50mM NaH2PO4、20mM MES、100mM NaCl、pH5.0)を用いた。NaH2PO4は酵素活性を阻害するので、NaH2PO4の濃度が1nM以下になるようにAmicon Ultra−15 Centrifugal Filter Devices(ミリポア、東京)を用いて保存用Buffer(50mM Tris−HCl、150mM NaCl、pH8.0)にBufferを交換した。
(Example 1-4)
Expression of proteins, purified pET20b (+) to using 5μl of the vector pET20-cp90 incorporating BL21 (DE3, pLysS) (F- , ompT, hsdS B, (r B -, m B -), dcm, gal , Λ (DE3), pLysS, Cm r ) were transformed and cultured overnight at 37 ° C. on a YT agar plate containing 100 μg / ml ampicillin and 1% glucose. The next day, colonies were picked on bamboo skewers, inoculated into 5 ml of LB liquid medium containing 100 μg / ml ampicillin, cultured overnight at 37 ° C., then inoculated into 250 ml of LB liquid medium containing 100 μg / ml ampicillin, and cultured at 27 ° C. O. The 1M IPTG when the D 600 reached about 0.6 to induce expression by adding 25 [mu] l, and incubated further for 5-6 hours at 27 ° C.. Thereafter, the culture solution is centrifuged at 6000 G for 10 minutes at 4 ° C., the supernatant is discarded, and the cells are resuspended in 30 ml of Sonication Buffer (50 mM NaH 2 PO 4 , 10 mM Tris-HCl, 100 mM NaCl, pH 8.0). The suspension was transferred to a 50 ml tube and centrifuged again at 6000 G for 10 minutes at 4 ° C. After discarding the supernatant, the cells were resuspended with 10 ml Sonication Buffer and transferred to a 15 ml tube. After reducing the volume in this way, the cells were crushed with Digital Sonifier (BRANSON) and centrifuged at 9000 G at 4 ° C. for 1 hour. 300 μl of TALON metal affinity column (Clontech, Tokyo) was added to the supernatant, and the protein was purified by a batch / gravity column purification method. Elution Buffer (50 mM NaH 2 PO 4 , 20 mM MES, 100 mM NaCl, pH 5.0) was used for protein elution. Since NaH 2 PO 4 inhibits enzyme activity, a buffer for storage (50 mM Tris-HCl, 150 mM) was used using Amicon Ultra-15 Centrifugal Filter Devices (Millipore, Tokyo) so that the concentration of NaH 2 PO 4 was 1 nM or less. The buffer was replaced with NaCl, pH 8.0).
(実施例1−5)
活性測定
まずBradford protein assey (バイオラッド)により蛋白質濃度を測定した。活性測定用Buffer(1M Tris−HCl、10mM MgSO4、50μM ZnSO4)に基質としてp−Nitrophenylphosphate ditris salt(シグマ)を溶かし、基質溶液とした。様々な濃度の基質溶液95μlに対し、酵素溶液を5μl加え、96穴マイクロプレートにて吸光度の変化を測定した。各濃度に対する反応速度を測定し、Hanes−Woolf plotよりVmax、Kmを求めた。
(Example 1-5)
Activity measurement First, the protein concentration was measured by Bradford protein assay (Bio-Rad). P-Nitrophenylphosphate ditrit salt (Sigma) as a substrate was dissolved in Buffer (1M Tris-HCl, 10 mM MgSO 4 , 50 μM ZnSO 4 ) for activity measurement to obtain a substrate solution. 5 μl of enzyme solution was added to 95 μl of substrate solution of various concentrations, and the change in absorbance was measured using a 96-well microplate. The reaction rate for each concentration was measured, and Vmax and Km were determined from Hanes-Woolf plot.
(実施例1−6)
cp90の確認
活性が認められたcp90が正しく調製できているかどうか確認するため、SDS−PAGE、N末端ペプチドシーケンス、遠紫外CDスペクトル測定を行った。
(Example 1-6)
In order to confirm whether cp90 in which the confirmation activity of cp90 was recognized was correctly prepared, SDS-PAGE, N-terminal peptide sequence, and far ultraviolet CD spectrum measurement were performed.
(実施例1−7)
結果
発現、精製したcp90において、活性が確認された。WT−AP(野生型)およびcp90(円順列変異体)における基質濃度と反応速度の関係を図3および4に示す。Hanes−Woolf plot(図5および6)を行い、Vmax、Kmを求めた。その結果を以下の表2に示す。
(Example 1-7)
As a result , activity was confirmed in the expressed and purified cp90. 3 and 4 show the relationship between the substrate concentration and the reaction rate in WT-AP (wild type) and cp90 (circular permutant). Hanes-Woolf plot (FIGS. 5 and 6) was performed to determine Vmax and Km. The results are shown in Table 2 below.
WT−APとcp90のSDS−PAGEの泳動写真は図7に示す。WT−APとほぼ同様の位置にバンドが確認された。WT−APよりやや長めの位置にバンドが見えるのは、リンカー分長くなっているからである。N末端ペプチドシーケンスでは、N末端から25残基をよみ、以下のような配列を得た。この結果,下線部分がcp90における94〜98残基目の配列となっていることを確認した。そのN末端側20残基はベクターのマルチクローニングサイト由来の配列と一致した。更にN末端側にコードされるPelBシグナル配列は切断されていることも確認できた。 A migration photograph of SDS-PAGE of WT-AP and cp90 is shown in FIG. A band was confirmed at almost the same position as WT-AP. The band is seen at a slightly longer position than WT-AP because it is longer by the linker. In the N-terminal peptide sequence, 25 residues from the N-terminal were read, and the following sequence was obtained. As a result, it was confirmed that the underlined portion was the 94th to 98th residue sequence in cp90. The N-terminal 20 residues coincided with the sequence derived from the multicloning site of the vector. It was also confirmed that the PelB signal sequence encoded on the N-terminal side was cleaved.
N末端ペプチドシーケンス結果
N’−MDIGINSDPNSSSVDKLAAAGKPDY−C’(配列番号:5)
N-terminal peptide sequence result N′-MDIGINSDPNSSSSVDKLAAA GKPDY- C ′ (SEQ ID NO: 5)
WT−AP、cp90の遠紫外CDスペクトル測定の結果を図8に示す。cp90がWT−APとほぼ同じ二次構造含量を持つことが確認された。 The result of the far ultraviolet CD spectrum measurement of WT-AP and cp90 is shown in FIG. It was confirmed that cp90 has almost the same secondary structure content as WT-AP.
(実施例2)
オステオカルシンエピトープの挿入
cp90N末端のオステオカルシンエピトープへの置換を以下のようにして行った。
( Example 2)
The substitution of osteocalcin epitope insertion cp90N end of osteocalcin epitope was carried out as follows.
(実施例2−1)
プライマーの設計、インサートの作製
cp90をTemplateとし、PCR法によって5’末端に抗オステオカルシン抗体の認識部位(エピトープ)をコードするDNAを導入するためのプライマーを設計した。この際cp90のN末端に存在するマルチクローニングサイト由来配列を除くため、プライマー5’末端側に制限酵素切断部位としてNcoIを配置した。またオステオカルシンエピトープと94番目の残基が直接結合していると、挿入エピト−プがアルカリフォスファターゼに埋もれてしまい、抗原抗体反応が阻害されるおそれがあると考えられるので、スペーサーとしてオステオカルシンエピトープのC末側残基Argを1残基余分にコードするものとしないものの2種類のプライマーを作製した。
(Example 2-1)
Primer design and insert preparation cp90 was Template, and a primer for introducing DNA encoding an anti-osteocalcin antibody recognition site (epitope) into the 5 'end was designed by PCR. At this time, in order to remove the multicloning site-derived sequence present at the N-terminus of cp90, NcoI was placed as a restriction enzyme cleavage site at the 5′-end of the primer. In addition, if the osteocalcin epitope and the 94th residue are directly bound, it is considered that the inserted epitope is buried in alkaline phosphatase and the antigen-antibody reaction may be inhibited. Therefore, the osteocalcin epitope C is used as a spacer. Two types of primers were prepared, one that encodes one terminal residue Arg and one that does not.
cp90を鋳型とし、上記のプライマーBGP1、BGP2と90forwardを用い、PCR法によって5’末端にオステオカルシン抗体認識部位コード領域が挿入されたDNA断片を作製した。作製したDNA断片名とプライマーの組み合わせは以下の通りである(表3)。 A DNA fragment in which the osteocalcin antibody recognition site coding region was inserted at the 5 'end was prepared by PCR using cp90 as a template and the primers BGP1, BGP2 and 90 forward. The combinations of the prepared DNA fragment names and primers are as follows (Table 3).
このPCR産物の一部をアガロースゲル電気泳動し、目的サイズのDNA断片が作製されていることを確認した。これらのPCR産物にNcoIlμl、10×NEB Buffer(BIO RAD) 2μl、MilliQ水 17μlを加え、37℃、16時間、制限酵素処理した。DNA断片を組み込むベクターとしたpET20b−cp90についても、同様の酵素溶液を加え、さらにセルフライゲーションを防ぐために10unit CIAP(宝バイオ)を加えて37℃で16時間放置した。その後ゲルを切り出して精製した。 A part of this PCR product was subjected to agarose gel electrophoresis, and it was confirmed that a DNA fragment of the desired size was prepared. To these PCR products, NcoIl l, 10x NEB Buffer (BIO RAD) 2l, and MilliQ water 17l were added and treated with a restriction enzyme at 37 ° C for 16 hours. For pET20b-cp90 as a vector into which a DNA fragment was incorporated, a similar enzyme solution was added, and 10 unit CIAP (Takara Bio) was further added to prevent self-ligation and left at 37 ° C. for 16 hours. Thereafter, the gel was cut out and purified.
(実施例2−2)
ベクターの構築、インサートの配列確認
制限酵素処理し精製したDNA断片と発現ベクタープラスミドを定法によりライゲーションさせた。このligation mixtureを用いてXL10−Goldを形質転換し、100μg/mlアンピシリン、1%グルコースを含むYT寒天培地プレートにて37℃で一晩培養した。両端ともにNcoIで処理したDNA断片が逆向きに入っていないかどうかを確認するため、コロニーを竹串でつつき、T7 primerと407forward primerを用いてコロニーPCRを行った。正しくインサートが挿入されているものは、230bp付近にバンドがでるはずである。PCR産物をアガロースゲル電気泳動し、230bp付近にバンドがでたコロニーのみを竹串でつつき、100μg/mlアンピシリンを含むLB液体培地5mlに植菌、37℃で一晩培養し、Quantum Prep Plasmid Miniprep Kitを用いて、cp90のN末端にオステオカルシンエピトープが挿入されたpET20−BGP1cp90、pET20−BGP2cp90の2種類のベクターを構築した。
(Example 2-2)
Construction of vector and confirmation of sequence of insert The DNA fragment purified by treatment with restriction enzyme and the expression vector plasmid were ligated by a conventional method. Using this ligation mixture, XL10-Gold was transformed and cultured overnight at 37 ° C. on a YT agar medium plate containing 100 μg / ml ampicillin and 1% glucose. In order to confirm whether or not DNA fragments treated with NcoI at both ends did not enter in the reverse direction, colonies were picked with bamboo skewers, and colony PCR was performed using T7 primer and 407 forward primer. If the insert is correctly inserted, a band should appear around 230 bp. The PCR product was subjected to agarose gel electrophoresis, only a colony with a band near 230 bp was picked with bamboo skewers, inoculated into 5 ml of LB liquid medium containing 100 μg / ml ampicillin, cultured at 37 ° C. overnight, Quantum Prep Plasmid Miniprep Two types of vectors, pET20-BGP1cp90 and pET20-BGP2cp90, in which an osteocalcin epitope was inserted at the N-terminus of cp90, were constructed using Kit.
このベクターが正しい配列をとっているかを確認するため、シーケンスを行った。抽出したプラスミドの濃度が低かったため、T7 primer と407forward primerを用い、Ex−TaqによってPCRを行って読みたいDNA断片を増幅した。その反応産物に5倍量のQG Buffer(キアゲン)と等量のイソプロパノ−ルを加え、攪拌したのち、QIA quick Gel extraction kit(キアゲン)のカラムに移し、遠心した。その後はゲルの切り出し精製同様に、500μlのQG Bufferと750μlのPE Bufferで1回ずつWashしたのちEB Bufferにて溶出した。こうして精製したDNA断片をT7 primerを用いてシーケンスを行った。 Sequencing was performed to confirm that this vector had the correct sequence. Since the concentration of the extracted plasmid was low, PCR was performed by Ex-Taq using T7 primer and 407 forward primer to amplify the DNA fragment to be read. To the reaction product, 5 times the amount of QG Buffer (Qiagen) and an equivalent amount of isopropanol were added, stirred, transferred to a column of QIA quick Gel extraction kit (Qiagen), and centrifuged. Thereafter, similarly to gel cutting and purification, the cells were washed once with 500 μl of QG Buffer and 750 μl of PE Buffer and then eluted with EB Buffer. The DNA fragment thus purified was sequenced using T7 primer.
(実施例2−3)
蛋白質の発現、精製
上記「2−2」で構築したpET20−BGP1cp90、pET20−BGP2cp90の2種類のベクターを用いてBL21(DE3,pLysS)を形質転換し、100μg/mlアンピシリン、37μg/mlクロラムフェニコール、1%グルコースを含むYT寒天培地プレートにて37℃で一晩培養した。翌日、コロニーを竹串でつつき、100μg/mlアンピシリン、34μg/mlクロラムフェニコールを含むLB液体培地5mlに植菌、37℃で一晩培養したのち、100μg/mlアンピシリン、34μg/mlクロラムフェニコールを含むLB液体培地250mlに植菌、27℃で培養し、O.D600が約0.4〜0.6に達したとき1M IPTGを25μl加えて発現を誘導し、27℃でさらに8時間培養した。その後、培養液を6000G、4℃で10分間遠心し、上清を廃棄、菌体を30mlのSonication Bufferで再懸濁し、50mlチューブに移して再度、6000G、4℃で10分間遠心、上清を廃棄したのち菌体を10ml Sonication Bufferで再懸濁し15mlチューブに移した。このようにして体積を減らした後にDigital Sonifierにて菌体を破砕し、9000G、4℃で1時間遠心した。その後、上清にTALON金属アフィニティーカラムを加え、バッチ/重力方式カラム精製法により蛋白質を精製した。蛋白質の溶出にはElution Bufferを用いた。
(Example 2-3)
Expression and purification of protein BL21 (DE3, pLysS) was transformed with two types of vectors pET20-BGP1cp90 and pET20-BGP2cp90 constructed in the above “2-2”, and 100 μg / ml ampicillin, 37 μg / ml chloram The cells were cultured overnight at 37 ° C. on a YT agar plate containing phenicol and 1% glucose. The next day, the colonies were picked with bamboo skewers, inoculated into 5 ml of LB liquid medium containing 100 μg / ml ampicillin and 34 μg / ml chloramphenicol, cultured at 37 ° C. overnight, then 100 μg / ml ampicillin, 34 μg / ml chloram. Inoculated into 250 ml of LB liquid medium containing phenicol, cultured at 27 ° C. To induce the expression by adding 25μl of 1M IPTG when the D 600 reached about 0.4 to 0.6, and further cultured for 8 hours at 27 ° C.. Thereafter, the culture solution is centrifuged at 6000 G for 10 minutes at 4 ° C., the supernatant is discarded, the cells are resuspended in 30 ml Sonication Buffer, transferred to a 50 ml tube, and again centrifuged at 6000 G for 4 minutes at 4 ° C. After discarding the cells, the cells were resuspended with 10 ml Sonication Buffer and transferred to a 15 ml tube. After reducing the volume in this way, the cells were crushed with Digital Sonifier and centrifuged at 9000 G for 1 hour at 4 ° C. Thereafter, a TALON metal affinity column was added to the supernatant, and the protein was purified by a batch / gravity column purification method. An elution buffer was used for protein elution.
(実施例2−4)
活性測定
まずBradford protein asseyにより蛋白質濃度を測定した。活性測定用Buffer(1M Tris−HCl、10mM MgSO4、50μM ZnSO4)に基質としてp−Nitrophenylphosphate ditris saltを溶かし、基質溶液とする。様々な濃度の基質溶液95μlに対し、酵素溶液5μl加え、96穴マイクロプレートにて吸光度の変化を測定した。各濃度に対する反応速度を測定し、Hanes−Woolf plotよりVmax、Kmを求めた。
(Example 2-4)
Activity measurement First, the protein concentration was measured by Bradford protein assay. P-Nitrophenylphosphate ditrit salt as a substrate is dissolved in Buffer (1M Tris-HCl, 10 mM MgSO 4 , 50 μM ZnSO 4 ) for activity measurement to obtain a substrate solution. 5 μl of enzyme solution was added to 95 μl of substrate solution of various concentrations, and the change in absorbance was measured using a 96-well microplate. The reaction rate for each concentration was measured, and Vmax and Km were determined from Hanes-Woolf plot.
(実施例2−5)
BGP2−cp90の抗BGP(オステオカルシン)抗体への結合
N末端にBGPエピトープを持つ円順列変異体BGP2−cp90が、抗BGP(オステオカルシン)抗体に対し結合できるかどうかを固相酵素免役測定法(ELISA)で確認した。PBS(10mM リン酸、145mM NaCl、5mM KCl、pH7.2)中に5μg/mlに希釈したマウス抗オステオカルシン抗体(三菱化学ヤトロン、東京)或いは0.2μg/mlに希釈した抗His−tag抗体(Penta−His、インビトロジェン)或いはPBSをFalcon3912マイクロプレートに100μlずつ分注し、4℃、16時間おいた。これに1%スキムミルクを含むPBS(MPBS)を加え、25℃で2時間置き、0.1%Tween−20を含むPBS(PBS−T)でこれを洗浄した後、5μg/mlの精製BGP2−cp90を含む、或いは含まないMPBSを加え37℃、1時間置いた。ここまでの操作で固相化されたアルカリフォスファターゼを検出するため、MPBSで1/1000に希釈したウサギ抗大腸菌アルカリフォスファターゼIgG(Rockland Inc.)を加え25℃で1時間置き、PBS−Tで三回洗浄した後、MPBSで1/5000に希釈した西洋わさびペルオキシダーゼ標識抗ウサギIgGを加え25℃で1時間置いた。プレートをPBS−Tで3回洗浄し、あらかじめ調製した酵素反応溶液(50ml ELISA buffer、TMBZ(in DMSO)500μl、H2O2 10μl)を各wellへ100μlずつ添加して反応を開始した。暗所で15分間反応させた後、3.2N H2SO4を50μlずつ添加して反応を止め、プレートリーダーで吸光度を測定した(450nm、対照は655nm)。
(Example 2-5)
Binding of BGP2-cp90 to anti-BGP (osteocalcin) antibody Solid-phase enzyme immunoassay (ELISA) to determine whether circular permutant BGP2-cp90 having a BGP epitope at the N-terminus can bind to anti-BGP (osteocalcin) antibody ). Mouse anti-osteocalcin antibody (Mitsubishi Chemical Yatron, Tokyo) diluted to 5 μg / ml in PBS (10 mM phosphate, 145 mM NaCl, 5 mM KCl, pH 7.2) or anti-His-tag antibody diluted to 0.2 μg / ml ( Penta-His, Invitrogen) or PBS was dispensed in 100 μl portions onto a Falcon 3912 microplate and placed at 4 ° C. for 16 hours. To this was added PBS containing 1% skim milk (MPBS), left at 25 ° C. for 2 hours, washed with PBS containing 0.1% Tween-20 (PBS-T), and then purified with 2 μg / ml of purified BGP2- MPBS with or without cp90 was added and placed at 37 ° C. for 1 hour. In order to detect the alkaline phosphatase solid-phased so far, rabbit anti-Escherichia coli alkaline phosphatase IgG (Rockland Inc.) diluted 1/1000 with MPBS was added and placed at 25 ° C. for 1 hour, and three times with PBS-T. After washing twice, horseradish peroxidase-labeled anti-rabbit IgG diluted to 1/5000 with MPBS was added and left at 25 ° C. for 1 hour. The plate was washed three times with PBS-T, and a reaction was started by adding 100 μl of an enzyme reaction solution (50 ml ELISA buffer, TMBZ (in DMSO) 500 μl, H 2 O 2 10 μl) prepared in advance to each well. After reacting in the dark for 15 minutes, 50 μl of 3.2N H 2 SO 4 was added to stop the reaction, and the absorbance was measured with a plate reader (450 nm, control was 655 nm).
(実施例2−6)
BGP2−cp90における特異抗体存在下での活性変化
さらに様々な抗体が作製した酵素の活性にどのような影響を与えるかを調べるため、酵素、基質溶液にさらにマウス抗オステオカルシン抗体或いは精製マウスミエローマIgM(Zymed、San Francisco、CA)5μgを加え、全体量が100μlとなるように調製したものについての酵素活性を、それぞれ、上記「2−4 活性測定」と同様にして測定した。
(Example 2-6)
Activity change in the presence of a specific antibody in BGP2-cp90 Furthermore, in order to investigate how various antibodies affect the activity of the prepared enzyme, a mouse anti-osteocalcin antibody or purified mouse myeloma IgM ( Zymed, San Francisco, Calif.) Was added in an amount of 5 μg, and the enzyme activity of each prepared to a total amount of 100 μl was measured in the same manner as in “2-4 Activity measurement” above.
(実施例2−7)
結果
BGP1−cp90、BGP2−cp90の両方において蛋白質を発現、精製することができ、活性も認められた。BGP2−cp90についての酵素活性測定の結果を図9に示す。
(Example 2-7)
Results The protein could be expressed and purified in both BGP1-cp90 and BGP2-cp90, and the activity was also recognized. The result of the enzyme activity measurement about BGP2-cp90 is shown in FIG.
また、BGP2−cp90の抗BGP(オステオカルシン)抗体への特異的結合の結果を図10に示した。図10から、BGP2−cp90はBGP2−cp90C末端に位置するHis6タグに対する抗体を固定化した場合と同様に、抗オステオカルシン抗体の固定化の有無により顕著にそのマイクロプレートへの結合量が変化することがわかった。なおBGP2−cp90を入れない場合の測定値はどちらの抗体を固定化した場合でもわずかであり、抗オステオカルシン抗体の非特異的吸着は少ないことがわかった。すなわち、この実験から抗オステオカルシン抗体がBGP2−cp90のN末端側のタグに特異的に結合できることが示された。 Further, the result of specific binding of BGP2-cp90 to the anti-BGP (osteocalcin) antibody is shown in FIG. FIG. 10 shows that BGP2-cp90 markedly changes the amount of binding to the microplate depending on whether or not the anti-osteocalcin antibody is immobilized, as in the case of immobilizing the antibody against the His6 tag located at the BGP2-cp90 C-terminus. I understood. In addition, the measured value when BGP2-cp90 was not added was small when either antibody was immobilized, and it was found that the non-specific adsorption of the anti-osteocalcin antibody was small. That is, from this experiment, it was shown that the anti-osteocalcin antibody can specifically bind to the N-terminal tag of BGP2-cp90.
最後に、BGP2−cp90においては抗オステオカルシン抗体特異的な活性変化がみられた。BGP2−cp90における基質濃度と反応速度の関係を図11および12に示す。これに基づきHanes−Woolf plot(図13)を行い、Vmax、Kmを求めた。その結果を以下の表4に示す Finally, in BGP2-cp90, an anti-osteocalcin antibody-specific activity change was observed. The relationship between the substrate concentration and reaction rate in BGP2-cp90 is shown in FIGS. Based on this, Hanes-Woolf plot (FIG. 13) was performed to obtain Vmax and Km. The results are shown in Table 4 below.
これらの結果から、本発明のセンサー蛋白質が、均一アッセイにおいて有効に利用できることが示された。 From these results, it was shown that the sensor protein of the present invention can be effectively used in a homogeneous assay.
以下に、前記大腸菌phoAの円順列変異体cp90と、当該蛋白質とオステオカルシンエピトープとの融合蛋白質BGP2−cp90の塩基配列・アミノ酸配列を、それぞれ、示す。 The base sequence and amino acid sequence of the circular permutation cp90 of E. coli phoA and the fusion protein BGP2-cp90 of the protein and osteocalcin epitope are shown below.
本発明により、センサー蛋白質の活性部位周辺に、様々な異種蛋白質由来の特異的結合領域を導入して、ハイブリッド蛋白質を作製するための新たな手法が提供される。このようにして得られたセンサー蛋白質の触媒活性は、そこに導入された異種蛋白質由来の特異的結合領域と、当該領域に対する特異的結合パートナーとの相互作用に基づき、変調される。そして、当該変調に基づき、極めて特異的且つ高感度の生化学的なアッセイが達成される。 The present invention provides a new technique for preparing hybrid proteins by introducing specific binding regions derived from various heterologous proteins around the active site of a sensor protein. The catalytic activity of the sensor protein thus obtained is modulated based on the interaction between the specific binding region derived from the heterologous protein introduced therein and the specific binding partner for the region. Based on this modulation, a very specific and sensitive biochemical assay is achieved.
Claims (19)
(1)検出可能な触媒活性を有する天然型蛋白質の本来のN末端とC末端をリンカーにより結合し、該蛋白質の触媒活性部位周辺に新たなN末端およびC末端を生成させ、および該新たなN末端および/またはC末端に対して被検物質由来の異種性特異結合領域を結合させることにより製造されるセンサー蛋白質を用い、
(2)被検物質を含むと推定されるサンプルを、前記異種性特異結合領域に対する少なくとも1以上の特異的結合パートナーの存在下で、前記センサー蛋白質と接触させ、および
(3)前記接触によるセンサー蛋白質の触媒活性の変調を測定すること、
を含む、前記均一アッセイ方法。 A homogeneous assay method for identifying and / or quantifying the presence of a test substance in a sample, the assay method comprising:
(1) The original N-terminal and C-terminal of a natural protein having a detectable catalytic activity are linked by a linker, and new N-terminal and C-terminal are generated around the catalytic active site of the protein. Using a sensor protein produced by binding a heterogeneous specific binding region derived from a test substance to the N-terminus and / or C-terminus,
(2) contacting a sample presumed to contain a test substance with the sensor protein in the presence of at least one specific binding partner for the heterogeneous specific binding region; and (3) a sensor by the contact Measuring the modulation of the catalytic activity of the protein,
The homogeneous assay method comprising:
(2)配列番号:9に対して1または数個のアミノ酸の欠失、付加、挿入および/または置換を有するアミノ酸配列からなり且つアルカリフォスファターゼ活性を有する、
大腸菌アルカリフォスファターゼの円順列変異体蛋白質。 (1) consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 9, or (2) from an amino acid sequence having a deletion, addition, insertion and / or substitution of one or several amino acids relative to SEQ ID NO: 9. And having alkaline phosphatase activity,
A circularly permuted protein of E. coli alkaline phosphatase.
(2)配列番号:11に対して1または数個のアミノ酸の欠失、付加、挿入および/または置換を有するアミノ酸配列からなり且つアルカリフォスファターゼ活性を有する、
大腸菌アルカリフォスファターゼ円順列変異体とオステオカルシンエピトープの融合蛋白質。 (1) consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 11, or (2) from an amino acid sequence having a deletion, addition, insertion and / or substitution of one or several amino acids relative to SEQ ID NO: 11. And having alkaline phosphatase activity,
E. coli alkaline phosphatase circular permutant and osteocalcin epitope fusion protein.
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