JP4465444B2 - In vivo proteolysis system using ubiquitin-dependent proteolysis system, and protein function elucidation method using the system - Google Patents
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Description
本発明は,タンパク質の機能解析方法,及び機能抑制方法などに関する。より詳細には,本発明は,真核細胞に普遍的な機能であるユビキチン依存型タンパク質分解系を利用して,特定のタンパク質を選択的に分解することによりタンパク質の機能を解析・抑制する方法や,それを利用したノックアウト生物の作出方法などに関する。 The present invention relates to a protein function analysis method, a function suppression method, and the like. More specifically, the present invention uses a ubiquitin-dependent proteolytic system, which is a universal function in eukaryotic cells, to analyze and suppress the function of a protein by selectively degrading a specific protein. And a method for producing knockout organisms using the same.
タンパク質の多くは単体で機能するのではなく,複合体を形成してその機能を発揮する。そのため,興味の対象であるタンパク質が,生体内でどのようなタンパク質と相互作用し,どのような機能を持つのかということを調べることは,重要である。したがって,ある特定のタンパク質の結合相手を決定する手法,及び複合体の機能を解明する手法を確立することが期待される。 Many proteins do not function alone but form a complex to exert their functions. Therefore, it is important to investigate what kind of protein the protein of interest interacts with in vivo and what function it has. Therefore, it is expected to establish a method for determining the binding partner of a specific protein and a method for elucidating the function of the complex.
一方,高等動植物細胞ではユビキチン化を受けたタンパク質が選択的に分解され,これは生体の維持に重要な役割を果たすとされている。ユビキチン依存型タンパク質分解系は,生体内に普遍的に存在しており,様々な研究が行われている(文献名:Pickart, C.M. (2001) Annu. Rev. Biochem. 70, 503-533)。たとえば,イネのユビキチン依存型タンパク質分解系において標的タンパク質を選択的にユビキチン化する酵素(ユビキチンリガーゼ:E3)の一つであるEL5と呼ばれる酵素の部分構造及び活性相関が解明され,リングフィンガードメインがユビキチン結合酵素(E2)との相互作用に必須であることが知られている(下記非特許文献1(Katoh et al. (2003), J. Biol. Chem. 278(17), 15341-15348)参照。)。しかし,ユビキチン依存型タンパク質分解系を利用して,タンパク質の機能を解明又は抑制した報告はない。
本発明の目的は,ユビキチン依存型タンパク質分解系を利用してタンパク質を選択的に分解することにより,タンパク質の機能を解析する方法を提供することである。本発明の別の目的は,RNAiなどによって機能を解析できないタンパク質の機能を解明できる新たな機能解析方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a method for analyzing a protein function by selectively degrading the protein using a ubiquitin-dependent proteolytic system. Another object of the present invention is to provide a new functional analysis method capable of elucidating the function of a protein whose function cannot be analyzed by RNAi or the like.
本発明の別の目的は,ユビキチン依存型タンパク質分解系を利用してタンパク質を分解することにより,タンパク質の機能を抑制する方法を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a method for suppressing the function of a protein by degrading the protein using a ubiquitin-dependent proteolytic system.
本発明の別の目的は,ユビキチンにより分解されるタンパク質の分解速度を制御する方法を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a method for controlling the degradation rate of a protein that is degraded by ubiquitin.
本発明は,基本的には,ユビキチン修飾化により所定のタンパク質が分解されるという機能を応用したものである。すなわち,標的タンパク質(タンパク質A)と,ユビキチン結合酵素と相互作用できるタンパク質(RFD)とを融合したタンパク質(タンパク質A−RFD)複合体を発現する。そして,タンパク質Aと結合するタンパク質Xをユビキチン修飾化することにより分解する。これにより,タンパク質Xなどの機能を解明等するものである。 The present invention basically applies the function that a predetermined protein is decomposed by ubiquitin modification. That is, a protein (protein A-RFD) complex in which a target protein (protein A) and a protein (RFD) capable of interacting with a ubiquitin-binding enzyme are fused is expressed. And it decomposes | disassembles by carrying out ubiquitin modification of the protein X couple | bonded with the protein A. As a result, the functions of protein X and the like are elucidated.
〔1〕本発明の第一の態様にかかるタンパク質の機能解析方法は,標的タンパク質(タンパク質A)と,ユビキチン結合酵素と相互作用できるタンパク質(RFD)とを融合したタンパク質(タンパク質A−RFD)を用い,前記標的タンパク質と複合体を形成し,ユビキチン修飾化されることにより分解されるタンパク質(タンパク質X)の機能,又は前記タンパク質Aと前記タンパク質Xとの複合体タンパク質(タンパク質A−X複合体)の機能を解析する方法であって,前記タンパク質A−RFDを生体内で発現させ,前記タンパク質Aと前記タンパク質Xとの複合体を形成させ,前記RFDと相互作用したユビキチン結合酵素に結合したユビキチンを前記タンパク質Xに転移させることにより,前記タンパク質Xを分解し,タンパク質X,又はタンパク質A−X複合体の機能を失活させ,タンパク質X,又はタンパク質A−X複合体の機能を解析する,タンパク質の機能解析方法である。 [1] In the protein functional analysis method according to the first aspect of the present invention, a protein (protein A-RFD) obtained by fusing a target protein (protein A) and a protein (RFD) capable of interacting with a ubiquitin-binding enzyme is obtained. A function of the protein (protein X) which is decomposed by forming a complex with the target protein and being modified with ubiquitin, or a complex protein of the protein A and the protein X (protein AX complex) The protein A-RFD is expressed in vivo, a complex of the protein A and the protein X is formed and bound to a ubiquitin-binding enzyme that interacts with the RFD. By transferring ubiquitin to the protein X, the protein X is decomposed and protein X, or function of the protein A-X complexes to inactivate the analyzes of protein X, or function of the protein A-X complex is a functional analysis methods of protein.
タンパク質A−RFDが生体内で発現すると,タンパク質A−X複合体を形成する。一方,RFDと相互作用したE2により,タンパク質Xがユビキチン修飾化される。これにより,タンパク質Xが分解されるので,タンパク質X又は,タンパク質A−X複合体の機能が破壊される。この現象を利用すれば,タンパク質Xなどの機能を解析できる。 When protein A-RFD is expressed in vivo, it forms a protein AX complex. On the other hand, protein X is ubiquitin-modified by E2 interacting with RFD. Thereby, since the protein X is decomposed, the function of the protein X or the protein A-X complex is destroyed. If this phenomenon is utilized, the function of protein X etc. can be analyzed.
〔2〕本発明の第一の態様にかかるタンパク質の機能解析方法の好ましい側面は,前記“ユビキチン結合酵素と相互作用できるタンパク質(RFD)”が,配列番号1に記載されるアミノ酸配列において134-181番のアミノ酸配列からなるタンパク質,配列番号2に記載されるアミノ酸配列において257-297番のアミノ酸配列からなるタンパク質,配列番号3に記載されるアミノ酸配列において48-101番のアミノ酸配列からなるタンパク質,もしくは,配列番号4に記載されるアミノ酸配列において272-343番のアミノ酸配列からなるタンパク質,又はこれらのタンパク質のアミノ酸配列から1〜4個のアミノ酸残基が置換,欠損,付加又は挿入したアミノ酸配列からなるタンパク質である上記〔1〕に記載のタンパク質の機能解析方法である。 [2] A preferred aspect of the protein functional analysis method according to the first aspect of the present invention is that the “protein capable of interacting with a ubiquitin-binding enzyme (RFD)” is an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 A protein comprising the amino acid sequence of 181; a protein comprising the amino acid sequence of 257 to 297 in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2; a protein comprising the amino acid sequence of 48 to 101 in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3 Or a protein comprising the amino acid sequence of Nos. 272 to 343 in the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 4, or an amino acid in which 1 to 4 amino acid residues are substituted, deleted, added or inserted from the amino acid sequence of these proteins The protein functional analysis method according to the above [1], which is a protein comprising a sequence.
なお,上記〔2〕において“これらのタンパク質”とは,配列番号1に記載されるアミノ酸配列において134-181番のアミノ酸配列からなるタンパク質,配列番号2に記載されるアミノ酸配列において257-297番のアミノ酸配列からなるタンパク質,配列番号3に記載されるアミノ酸配列において48-101番のアミノ酸配列からなるタンパク質,又はもしくは,配列番号4に記載されるアミノ酸配列において272-343番のアミノ酸配列からなるタンパク質を意味する。そして,“これらのタンパク質のアミノ酸配列から1〜4個のアミノ酸残基が置換,欠損,付加又は挿入したアミノ酸配列からなるタンパク質”は,上記の“これらのタンパク質”と同様に,ユビキチン結合酵素と相互作用できるタンパク質である。 In the above [2], “these proteins” means a protein consisting of amino acid sequences 134-181 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, and 257-297 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2. A protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3, a protein consisting of the amino acid sequence of 48-101 in the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 3, or a protein consisting of the amino acid sequence of 272-343 in the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 4 It means protein. “A protein consisting of an amino acid sequence in which 1 to 4 amino acid residues are substituted, deleted, added or inserted from the amino acid sequence of these proteins” is the same as the above “these proteins” and ubiquitin-binding enzyme. It is a protein that can interact.
〔3〕本発明の第一の態様にかかるタンパク質の機能解析方法の好ましい側面は,前記タンパク質Aが,配列番号5に記載されるアミノ酸配列からなるタンパク質,配列番号5に記載されるアミノ酸配列の117-211番目のアミノ酸を有するドメインタンパク質,配列番号7に記載されるアミノ酸配列からなるタンパク質,配列番号7に記載されるアミノ酸配列の362-467番目のアミノ酸を有するドメインタンパク質,配列番号10に記載されるアミノ酸配列からなるタンパク質,又は,配列番号12に記載されるアミノ酸配列からなるタンパク質である上記〔1〕に記載のタンパク質の機能解析方法である。 [3] A preferred aspect of the protein functional analysis method according to the first aspect of the present invention is that the protein A is a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 5, and the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 5 A domain protein having amino acids 117-211, a protein comprising the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 7, a domain protein having amino acids 362-467 of the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 7, described in SEQ ID NO: 10 The protein functional analysis method according to [1] above, which is a protein consisting of the amino acid sequence described above or a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 12.
〔4〕本発明の第一の態様にかかるタンパク質の機能解析方法の好ましい側面は, 前記タンパク質A−RFDは,タンパク質AとRFDとが直接融合されているか,又は,タンパク質AとRFDとがリンカーにより結合され,前記リンカー中のアミノ酸残基の数が,1〜100である上記〔1〕に記載のタンパク質の機能解析方法である。 [4] A preferred aspect of the protein functional analysis method according to the first aspect of the present invention is that the protein A-RFD is a direct fusion of protein A and RFD, or protein A and RFD are a linker. The protein functional analysis method according to [1] above, wherein the number of amino acid residues in the linker is 1 to 100.
〔5〕本発明の第二の態様にかかる非ヒトノックアウト動物又はノックアウト植物の製造方法は,標的タンパク質(タンパク質A)と,ユビキチン結合酵素と相互作用できるタンパク質(RFD)とを融合したタンパク質(タンパク質A−RFD)を用い,前記標的タンパク質と複合体を形成し,ユビキチン修飾化されることにより分解されるタンパク質(タンパク質X)の機能,又は前記タンパク質Aと前記タンパク質Xとの複合体タンパク質(タンパク質A−X)の機能を破壊したヒト以外のノックアウト動物又はノックアウト植物の製造方法であって,前記タンパク質A−RFDを生体内で発現させ,前記タンパク質Aと前記タンパク質Xとの複合体を形成させ,前記RFDと相互作用したユビキチン結合酵素に結合したユビキチンを前記タンパク質Xに転移させることにより,前記タンパク質Xの機能又は前記タンパク質A−Xの機能を失活させ,ヒト以外のノックアウト動物又はノックアウト植物を製造する,非ヒトノックアウト動物又はノックアウト植物の製造方法である。 [5] The method for producing a non-human knockout animal or knockout plant according to the second aspect of the present invention comprises a protein (protein) fused with a target protein (protein A) and a protein (RFD) capable of interacting with a ubiquitin-binding enzyme. A-RFD) is used to form a complex with the target protein, which is decomposed by being modified with ubiquitin, or a complex protein of the protein A and the protein X (protein AX) is a method for producing a knockout animal or knockout plant other than a human having a disrupted function, wherein the protein A-RFD is expressed in vivo to form a complex of the protein A and the protein X. , Ubiquitin bound to the ubiquitin-conjugating enzyme interacting with the RFD In the method for producing a non-human knockout animal or knockout plant, the function of the protein X or the function of the protein AX is deactivated by transferring to the protein X, and a knockout animal or knockout plant other than human is produced. is there.
タンパク質A−RFDが生体内で発現すると,タンパク質A−X複合体を形成する。一方,RFDと相互作用したE2により,タンパク質Xがユビキチン修飾化される。これにより,タンパク質Xが分解されるので,タンパク質X又は,タンパク質A−X複合体の機能が破壊される。この現象を利用すれば,非ヒトノックアウト動物又はノックアウト植物を製造できる。 When protein A-RFD is expressed in vivo, it forms a protein AX complex. On the other hand, protein X is ubiquitin-modified by E2 interacting with RFD. Thereby, since the protein X is decomposed, the function of the protein X or the protein A-X complex is destroyed. By utilizing this phenomenon, non-human knockout animals or knockout plants can be produced.
〔6〕本発明の第二の態様にかかる非ヒトノックアウト動物又はノックアウト植物の製造方法の好ましい側面は, 前記“ユビキチン結合酵素と相互作用できるタンパク質(RFD)”が,配列番号1に記載されるアミノ酸配列において134-181番のアミノ酸配列からなるタンパク質,配列番号2に記載されるアミノ酸配列において257-297番のアミノ酸配列からなるタンパク質,配列番号3に記載されるアミノ酸配列において48-101番のアミノ酸配列からなるタンパク質,もしくは,配列番号4に記載されるアミノ酸配列において272-343番のアミノ酸配列からなるタンパク質,又はこれらのタンパク質のアミノ酸配列から1〜4個のアミノ酸残基が置換,欠損,付加又は挿入したアミノ酸配列からなるタンパク質である上記〔5〕に記載の非ヒトノックアウト動物又はノックアウト植物の製造方法である。 [6] In a preferred aspect of the method for producing a non-human knockout animal or knockout plant according to the second aspect of the present invention, the “protein capable of interacting with a ubiquitin-binding enzyme (RFD)” is described in SEQ ID NO: 1. A protein consisting of amino acid sequences 134-181 in the amino acid sequence, a protein consisting of amino acid sequences 257-297 in the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 2, and 48-101 in the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 3. A protein consisting of an amino acid sequence, or a protein consisting of amino acid sequences 272 to 343 in the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 4, or 1 to 4 amino acid residues are substituted or deleted from the amino acid sequence of these proteins, The non-human knock described in [5] above, which is a protein comprising an added or inserted amino acid sequence It is a manufacturing method of the out animal or knockout plants.
なお,上記〔6〕において“これらのタンパク質”とは,配列番号1に記載されるアミノ酸配列において134-181番のアミノ酸配列からなるタンパク質,配列番号2に記載されるアミノ酸配列において257-297番のアミノ酸配列からなるタンパク質,配列番号3に記載されるアミノ酸配列において48-101番のアミノ酸配列からなるタンパク質,又はもしくは,配列番号4に記載されるアミノ酸配列において272-343番のアミノ酸配列からなるタンパク質を意味する。そして,“これらのタンパク質のアミノ酸配列から1〜4個のアミノ酸残基が置換,欠損,付加又は挿入したアミノ酸配列からなるタンパク質”は,上記の“これらのタンパク質”と同様に,ユビキチン結合酵素と相互作用できるタンパク質である。 In the above [6], “these proteins” means a protein consisting of amino acid sequences 134-181 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, and 257-297 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2. A protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3, a protein consisting of the amino acid sequence of 48-101 in the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 3, or a protein consisting of the amino acid sequence of 272-343 in the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 4 It means protein. “A protein consisting of an amino acid sequence in which 1 to 4 amino acid residues are substituted, deleted, added or inserted from the amino acid sequence of these proteins” is the same as the above “these proteins” and ubiquitin-binding enzyme. It is a protein that can interact.
〔7〕本発明の第二の態様にかかる非ヒトノックアウト動物又はノックアウト植物の製造方法の好ましい側面は,前記タンパク質Aが,配列番号5に記載されるアミノ酸配列からなるタンパク質,配列番号5に記載されるアミノ酸配列から1〜4個のアミノ酸残基が置換,欠損,付加又は挿入したアミノ酸配列からなるタンパク質,配列番号5に記載されるアミノ酸配列の117-211番目のアミノ酸を有するドメインタンパク質,又は配列番号5に記載されるアミノ酸配列の117-211番目のアミノ酸配列から1〜4個のアミノ酸残基が置換,欠損,付加又は挿入したアミノ酸配列からなるタンパク質であり, 前記タンパク質Xが,配列番号6に記載されるタンパク質(SLR1),又は配列番号6に記載されるアミノ酸配列から1〜4個のアミノ酸残基が置換,欠損,付加又は挿入したアミノ酸配列からなるタンパク質である上記〔5〕に記載の非ヒトノックアウト動物又はノックアウト植物の製造方法である。 [7] A preferred aspect of the method for producing a non-human knockout animal or knockout plant according to the second aspect of the present invention is that the protein A is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 5, described in SEQ ID NO: 5 A protein comprising an amino acid sequence in which 1 to 4 amino acid residues are substituted, deleted, added or inserted from the amino acid sequence obtained, a domain protein having amino acids 117-211 of the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 5, or A protein comprising an amino acid sequence in which 1 to 4 amino acid residues are substituted, deleted, added or inserted from the amino acid sequence 117-211 of the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 5, wherein the protein X is SEQ ID NO: 1-4 (SLR1) or 1-4 amino acid residues from the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 6 Substitutions, deletions, a method for producing a non-human knock-out animal or knockout plants described in [5] a protein consisting of addition or insertion amino acid sequence.
なお,“配列番号5に記載されるアミノ酸配列から1〜4個のアミノ酸残基が置換,欠損,付加又は挿入したアミノ酸配列からなるタンパク質”は,“配列番号5に記載されるアミノ酸配列で表されるタンパク質”と同様にタンパク質Aとしての機能(ユビキチン修飾化により分解されるタンパク質Xと複合体を形成する機能)を有するものである。“配列番号5に記載されるアミノ酸配列の117-211番目のアミノ酸配列から1〜4個のアミノ酸残基が置換,欠損,付加又は挿入したアミノ酸配列からなるタンパク質”は,“配列番号5に記載されるアミノ酸配列の117-211番目のアミノ酸を有するドメインタンパク質”と同様にタンパク質Aとしての機能(ユビキチン修飾化により分解されるタンパク質Xと複合体を形成する機能)を有するものである。“配列番号6に記載されるアミノ酸配列から1〜4個のアミノ酸残基が置換,欠損,付加又は挿入したアミノ酸配列からなるタンパク質”は,“配列番号6に記載されるタンパク質(SLR1)”と同様にタンパク質Xとしての機能(タンパク質Aと複合体を形成する機能)を有するものである。 The “protein consisting of an amino acid sequence in which 1 to 4 amino acid residues are substituted, deleted, added or inserted from the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 5” is represented by “the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 5. Similar to “Protein”, it has a function as protein A (function to form a complex with protein X that is degraded by ubiquitin modification). “A protein consisting of an amino acid sequence in which 1 to 4 amino acid residues are substituted, deleted, added or inserted from the amino acid sequence 117-211 of the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 5” is described in “SEQ ID NO: 5. Like the “domain protein having amino acids 117-211 of the amino acid sequence”, it has a function as protein A (function to form a complex with protein X that is degraded by ubiquitin modification). “A protein consisting of an amino acid sequence in which 1 to 4 amino acid residues are substituted, deleted, added or inserted from the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 6” is referred to as “protein described in SEQ ID NO: 6 (SLR1)”. Similarly, it has a function as protein X (function to form a complex with protein A).
〔8〕本発明の第二の態様にかかる非ヒトノックアウト動物又はノックアウト植物の製造方法の好ましい側面は,前記タンパク質Aが,配列番号7に記載されるタンパク質(MAPKP),配列番号7に記載されるアミノ酸配列の362-467番目のアミノ酸を有するドメインタンパク質,配列番号7に記載されるアミノ酸配列から1〜4個のアミノ酸残基が置換,欠損,付加又は挿入したアミノ酸配列からなるタンパク質,又は配列番号7に記載されるアミノ酸配列の362-467番目のアミノ酸配列から1〜4個のアミノ酸残基が置換,欠損,付加又は挿入したアミノ酸配列からなるタンパク質であり,前記タンパク質Xが,配列番号8に記載されるタンパク質(CaM1),配列番号8に記載されるアミノ酸配列から1〜4個のアミノ酸残基が置換,欠損,付加又は挿入したアミノ酸配列からなるタンパク質,配列番号9に記載されるタンパク質(CaM3),及び配列番号9に記載されるアミノ酸配列から1〜4個のアミノ酸残基が置換,欠損,付加又は挿入したアミノ酸配列からなるタンパク質のうちいずれか又は二つ以上である上記〔5〕に記載の非ヒトノックアウト動物又はノックアウト植物の製造方法である。 [8] A preferred aspect of the method for producing a non-human knockout animal or knockout plant according to the second embodiment of the present invention is that the protein A is described in SEQ ID NO: 7 (MAPKP), SEQ ID NO: 7. A domain protein having amino acids 362 to 467 of the amino acid sequence, a protein consisting of an amino acid sequence in which 1 to 4 amino acid residues are substituted, deleted, added or inserted from the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 7, or a sequence A protein comprising an amino acid sequence in which 1 to 4 amino acid residues are substituted, deleted, added or inserted from the 362-467th amino acid sequence of the amino acid sequence described in No. 7, wherein the protein X is SEQ ID NO: 8 1 to 4 amino acid residues are substituted or missing from the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 8 (CaM1). , A protein comprising an added or inserted amino acid sequence, a protein (CaM3) described in SEQ ID NO: 9, and 1 to 4 amino acid residues from the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 9 are substituted, deleted, added or inserted The method for producing a non-human knockout animal or knockout plant according to the above [5], which is any one or two or more of proteins having the amino acid sequence.
なお,“配列番号7に記載されるアミノ酸配列から1〜4個のアミノ酸残基が置換,欠損,付加又は挿入したアミノ酸配列からなるタンパク質”は,配列番号7に記載されるタンパク質と同様にタンパク質Aとしての機能(ユビキチン修飾化により分解されるタンパク質Xと複合体を形成する機能)を有するものである。“配列番号7に記載されるアミノ酸配列の362-467番目のアミノ酸配列から1〜4個のアミノ酸残基が置換,欠損,付加又は挿入したアミノ酸配列からなるタンパク質”は,タンパク質Aとしての機能(ユビキチン修飾化により分解されるタンパク質Xと複合体を形成する機能)を有するものである。 Note that “a protein consisting of an amino acid sequence in which 1 to 4 amino acid residues are substituted, deleted, added or inserted from the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 7” is a protein similar to the protein described in SEQ ID NO: 7. It has a function as A (function to form a complex with protein X that is degraded by ubiquitin modification). “A protein consisting of an amino acid sequence in which 1 to 4 amino acid residues are substituted, deleted, added, or inserted from the 362-467th amino acid sequence of the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 7” functions as protein A ( It has a function of forming a complex with protein X which is decomposed by ubiquitin modification.
“配列番号8に記載されるアミノ酸配列から1〜4個のアミノ酸残基が置換,欠損,付加又は挿入したアミノ酸配列からなるタンパク質”及び“配列番号9に記載されるアミノ酸配列から1〜4個のアミノ酸残基が置換,欠損,付加又は挿入したアミノ酸配列からなるタンパク質”はそれぞれ,タンパク質Xとしての機能(タンパク質Aと複合体を形成する機能)を有するものである。 “A protein consisting of an amino acid sequence in which 1 to 4 amino acid residues are substituted, deleted, added or inserted from the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 8” and “1 to 4 from the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 9. Each of which has a function as protein X (function to form a complex with protein A).
〔9〕本発明の第二の態様にかかる非ヒトノックアウト動物又はノックアウト植物の製造方法の好ましい側面は,前記タンパク質Aが,配列番号10に記載されるタンパク質(Gγ),又は配列番号10に記載されるアミノ酸配列から1〜4個のアミノ酸残基が置換,欠損,付加又は挿入したアミノ酸配列からなるタンパク質であり,前記タンパク質Xが,配列番号11に記載されるタンパク質(Gβ),又は配列番号11に記載されるアミノ酸配列から1〜4個のアミノ酸残基が置換,欠損,付加又は挿入したアミノ酸配列からなるタンパク質である上記〔5〕に記載の非ヒトノックアウト動物又はノックアウト植物の製造方法である。 [9] A preferred aspect of the method for producing a non-human knockout animal or knockout plant according to the second aspect of the present invention is that the protein A is a protein (Gγ) described in SEQ ID NO: 10, or a sequence described in SEQ ID NO: 10. A protein consisting of an amino acid sequence in which 1 to 4 amino acid residues are substituted, deleted, added or inserted from the amino acid sequence, and the protein X is a protein (Gβ) described in SEQ ID NO: 11, or SEQ ID NO: In the method for producing a non-human knockout animal or knockout plant according to the above [5], which is a protein comprising an amino acid sequence in which 1 to 4 amino acid residues are substituted, deleted, added or inserted from the amino acid sequence described in No. 11. is there.
なお,“配列番号10に記載されるアミノ酸配列から1〜4個のアミノ酸残基が置換,欠損,付加又は挿入したアミノ酸配列からなるタンパク質”は,配列番号10に記載されるタンパク質と同様にタンパク質Aとしての機能(ユビキチン修飾化により分解されるタンパク質Xと複合体を形成する機能)を有するものである。 In addition, “a protein comprising an amino acid sequence in which 1 to 4 amino acid residues are substituted, deleted, added or inserted from the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 10” is a protein similar to the protein described in SEQ ID NO: 10. It has a function as A (function to form a complex with protein X that is degraded by ubiquitin modification).
“配列番号11に記載されるアミノ酸配列から1〜4個のアミノ酸残基が置換,欠損,付加又は挿入したアミノ酸配列からなるタンパク質”及び“配列番号11に記載されるアミノ酸配列から1〜4個のアミノ酸残基が置換,欠損,付加又は挿入したアミノ酸配列からなるタンパク質”はそれぞれ,タンパク質Xとしての機能(タンパク質Aと複合体を形成する機能)を有するものである。
“A protein comprising an amino acid sequence in which 1 to 4 amino acid residues are substituted, deleted, added or inserted from the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 11” and “1 to 4 from the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 11. Each of which has a function as protein X (function to form a complex with protein A).
〔10〕本発明の第二の態様にかかる非ヒトノックアウト動物又はノックアウト植物の製造方法の好ましい側面は,前記タンパク質Aが,配列番号12に記載されるタンパク質(CIGR2),又は配列番号12に記載されるアミノ酸配列から1〜4個のアミノ酸残基が置換,欠損,付加又は挿入したアミノ酸配列からなるタンパク質である上記〔5〕に記載の非ヒトノックアウト動物又はノックアウト植物の製造方法である。 [10] A preferable aspect of the method for producing a non-human knockout animal or knockout plant according to the second aspect of the present invention is that the protein A is the protein described in SEQ ID NO: 12 (CIGR2), or is described in SEQ ID NO: 12. The method for producing a non-human knockout animal or knockout plant according to the above [5], which is a protein comprising an amino acid sequence in which 1 to 4 amino acid residues are substituted, deleted, added, or inserted from the amino acid sequence obtained.
なお,“配列番号12に記載されるアミノ酸配列から1〜4個のアミノ酸残基が置換,欠損,付加又は挿入したアミノ酸配列からなるタンパク質”は,配列番号12に記載されるタンパク質(CIGR2)と同様にタンパク質Aとしての機能(ユビキチン修飾化により分解されるタンパク質Xと複合体を形成する機能)を有するものである。 Note that “a protein consisting of an amino acid sequence in which 1 to 4 amino acid residues are substituted, deleted, added or inserted from the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 12” is referred to as the protein (CIGR2) described in SEQ ID NO: 12. Similarly, it has a function as protein A (function to form a complex with protein X that is degraded by ubiquitin modification).
〔11〕本発明の第二の態様にかかる非ヒトノックアウト動物又はノックアウト植物の製造方法の好ましい側面は,前記タンパク質A−RFDは,タンパク質AとRFDとが直接融合されているか,又は,タンパク質AとRFDとがリンカーにより結合され,前記リンカー中のアミノ酸残基の数が,1〜100である上記〔5〕に記載の非ヒトノックアウト動物又はノックアウト植物の製造方法である。 [11] A preferred aspect of the method for producing a non-human knockout animal or knockout plant according to the second aspect of the present invention is that the protein A-RFD is obtained by directly fusing the protein A and RFD, or the protein A And RFD are bound by a linker, and the number of amino acid residues in the linker is 1 to 100. The method for producing a non-human knockout animal or knockout plant according to [5] above.
〔12〕本発明の第三の態様にかかる標的タンパク質と結合するタンパク質を同定する方法は,標的タンパク質(タンパク質A)とユビキチン結合酵素と相互作用できるタンパク質(RFD)とを融合したタンパク質(タンパク質A−RFD)を用い,前記標的タンパク質と複合体を形成しユビキチン化されることにより分解されるタンパク質(タンパク質X)を同定する方法であって,前記タンパク質A−RFDを生体内で発現させ,前記タンパク質Aと前記タンパク質Xとの複合体を形成させ,前記RFDと相互作用したユビキチン結合酵素に結合したユビキチンを前記タンパク質Xに転移させ,前記タンパク質Xを破壊し,前記タンパク質Xが破壊された生体からタンパク質を抽出し,減少しているタンパク質を解析することでタンパク質Xを同定する標的タンパク質と結合するタンパク質を同定する方法である。 [12] A method for identifying a protein that binds to a target protein according to the third aspect of the present invention includes a protein (protein A) that is a fusion of a target protein (protein A) and a protein that can interact with a ubiquitin-binding enzyme (RFD). -RFD) to identify a protein (protein X) that is decomposed by forming a complex with the target protein and being ubiquitinated, the protein A-RFD being expressed in vivo, A complex of protein A and protein X is formed, ubiquitin bound to the ubiquitin-binding enzyme interacting with RFD is transferred to protein X, the protein X is destroyed, and the protein X is destroyed Tampering by extracting protein from lysine and analyzing the decreased protein A method to identify proteins that bind to the target protein to identify quality X.
〔13〕本発明の第三の態様にかかる標的タンパク質と結合するタンパク質を同定する方法の好ましい側面は,前記タンパク質A−RFDは,タンパク質AとRFDとが直接融合されているか,又は,タンパク質AとRFDとがリンカーにより結合され,前記リンカー中のアミノ酸残基の数が,1〜100である上記〔12〕に記載の標的タンパク質と結合するタンパク質を同定する方法である。 [13] A preferred aspect of the method for identifying a protein that binds to the target protein according to the third aspect of the present invention is that the protein A-RFD is obtained by directly fusing the protein A and the RFD, or the protein A And RFD are bound by a linker, and the number of amino acid residues in the linker is 1 to 100, and the protein that binds to the target protein according to [12] above is identified.
〔14〕本発明の第三の態様にかかる標的タンパク質と結合するタンパク質を同定する方法の好ましい側面は,前記タンパク質Aが,配列番号12に記載されるタンパク質(CIGR2),又は配列番号12に記載されるアミノ酸配列から1〜4個のアミノ酸残基が置換,欠損,付加又は挿入したアミノ酸配列からなるタンパク質である上記〔12〕に記載の標的タンパク質と結合するタンパク質を同定する方法である。 [14] A preferred aspect of the method for identifying a protein that binds to the target protein according to the third aspect of the present invention is that the protein A is a protein described in SEQ ID NO: 12 (CIGR2), or is described in SEQ ID NO: 12. This is a method for identifying a protein that binds to a target protein as described in [12] above, which is a protein comprising an amino acid sequence in which 1 to 4 amino acid residues are substituted, deleted, added or inserted from the amino acid sequence.
なお,“配列番号12に記載されるアミノ酸配列から1〜4個のアミノ酸残基が置換,欠損,付加又は挿入したアミノ酸配列からなるタンパク質”は,配列番号12に記載されるタンパク質(CIGR2)と同様にタンパク質Aとしての機能(ユビキチン修飾化により分解されるタンパク質Xと複合体を形成する機能)を有するものである。 Note that “a protein consisting of an amino acid sequence in which 1 to 4 amino acid residues are substituted, deleted, added or inserted from the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 12” is referred to as the protein (CIGR2) described in SEQ ID NO: 12. Similarly, it has a function as protein A (function to form a complex with protein X that is degraded by ubiquitin modification).
〔15〕本発明の第四の態様にかかる標的タンパク質と結合するタンパク質を同定する方法の好ましい側面は,標的タンパク質(タンパク質A)とユビキチン結合酵素と相互作用できるタンパク質(RFD)とを融合したタンパク質(タンパク質A−RFD)を用い,前記標的タンパク質と複合体を形成しユビキチン化されることにより分解されるタンパク質(タンパク質X)の分解速度を制御する方法であって,前記“ユビキチン結合酵素と相互作用できるタンパク質(RFD)”の変異体を用意し,これらの変異体を用いることにより前記タンパク質Xの分解速度を制御する方法である。 [15] A preferred aspect of the method for identifying a protein that binds to a target protein according to the fourth aspect of the present invention is a protein in which a target protein (protein A) and a protein capable of interacting with a ubiquitin-binding enzyme (RFD) are fused. (Protein A-RFD) is a method for controlling the degradation rate of a protein (Protein X) that is decomposed by forming a complex with the target protein and being ubiquitinated. In this method, mutants of “protein (RFD) capable of acting” are prepared, and the degradation rate of the protein X is controlled by using these mutants.
すなわち,RFDの無変異体と変異体とでは,タンパク質Xのユビキチン化の能力が異なる。また,RFDの変異体ごとに,タンパク質Xのユビキチン化の能力が異なる。したがって,所望の分解速度を達成するためには,あらかじめRFDの無変異体及び異性体について,タンパク質Xをユビキチン化する能力さらには分解する能力を測定し把握しておき,RFDの無変異体又は適切な異性体を用いればよい。このようにすることで,タンパク質Xの分解速度を制御できる。 That is, the ability of protein X to be ubiquitinated differs between the RFD non-mutant and the mutant. Moreover, the ability of protein X to be ubiquitinated differs for each RFD mutant. Therefore, in order to achieve the desired degradation rate, the ability to ubiquitinate protein X and the ability to degrade protein X are measured and grasped in advance for RFD non-mutants and isomers. Appropriate isomers may be used. In this way, the degradation rate of protein X can be controlled.
本発明によれば,ユビキチン依存型タンパク質分解系を利用してタンパク質を分解することにより,タンパク質の機能を解析する方法を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the method of analyzing the function of protein can be provided by decomposing | disassembling protein using a ubiquitin-dependent proteolytic system.
本発明によれば,ユビキチン依存型タンパク質分解系を利用してタンパク質を分解することにより,タンパク質の機能を抑制する方法を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the method of suppressing the function of protein can be provided by decomposing | disassembling protein using a ubiquitin-dependent proteolytic system.
本発明によれば,ユビキチン依存型タンパク質分解系を利用してタンパク質を分解することにより,タンパク質と複合体を形成するタンパク質を同定する方法を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for identifying a protein that forms a complex with a protein by degrading the protein using a ubiquitin-dependent proteolytic system.
本発明によれば,“ユビキチン結合酵素と相互作用できるタンパク質(RFD)”の変異体によりユビキチン化の速度、すなわち分解されるタンパク質の分解速度を制御する方法を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for controlling the rate of ubiquitination, that is, the degradation rate of a protein to be degraded, by a variant of “protein capable of interacting with ubiquitin-binding enzyme (RFD)”.
(1.タンパク質の機能解析方法,又は非ヒトノックアウト動物又はノックアウト植物の製造方法の概要)
以下,図面に従って,本発明の“タンパク質の機能を解析・抑制する方法”(これらをまとめて“タンパク質の機能を解析する方法”ともいう)について説明する。図1は,本発明の方法に用いられるシステムを説明するための図である。図1(A)は,タンパク質AとRFD(後述)との融合体タンパク質の概念図である。図1(A)に示される例では,タンパク質AとRFDとがリンカーにより接続されている。図1(B)は,ユビキチンとタンパク質Xとが物理的に接近し,タンパク質Xがユビキチン修飾化される様子を示す概念図である。図1(C)は,タンパク質Xがポリユビキチン修飾化され続けポリユビキチンタグが形成される様子を示す概念図である。図1(D)は,ポリユビキチン化されたタンパク質Xが分解されることを示す概念図である。図1(E)は,タンパク質Xが分解され,タンパク質Aとタンパク質Xとの複合体の機能が消滅したことを示す概念図である。なお,図1(E)では,タンパク質Xが分解されたことを示すために,タンパク質Xが点線で表されている。
(1. Overview of protein functional analysis method or non-human knockout animal or knockout plant production method)
Hereinafter, the “method for analyzing / suppressing the function of a protein” of the present invention (hereinafter also referred to as “method for analyzing the function of a protein”) of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram for explaining a system used in the method of the present invention. FIG. 1A is a conceptual diagram of a fusion protein of protein A and RFD (described later). In the example shown in FIG. 1A, protein A and RFD are connected by a linker. FIG. 1B is a conceptual diagram showing how ubiquitin and protein X physically approach each other and protein X is modified with ubiquitin. FIG. 1C is a conceptual diagram showing a state in which protein X is continuously modified with polyubiquitin and a polyubiquitin tag is formed. FIG. 1D is a conceptual diagram showing that polyubiquitinated protein X is decomposed. FIG. 1E is a conceptual diagram showing that protein X is decomposed and the function of the complex of protein A and protein X disappears. In FIG. 1E, protein X is represented by a dotted line to indicate that protein X has been decomposed.
図1に示されるように,本発明の“タンパク質の機能を解析する方法”は,以下の通りである。標的タンパク質(タンパク質A)とユビキチン結合酵素と相互作用できるタンパク質(RFD)とを融合させた複合タンパク質(A−RFD)を形成する(図1(A))。そして,前記タンパク質A−RFDの標的タンパク質(タンパク質A)と,ユビキチン修飾化により分解するタンパク質Xとを相互作用させ,複合体(タンパク質A−X複合体)を形成する(図1(B))。するとRFDと相互作用したユビキチン結合酵素(E2)に連結されたユビキチン(図1(C))が,タンパク質Xに転移し,タンパク質Xがユビキチン修飾化されることにより分解される(図1(D))。このようにすれば,タンパク質X,又はタンパク質Xとタンパク質Aとの複合体タンパク質の機能を解析できる。また,それらの機能を破壊した生物を作出できる。以下では,本明細書において用いられる用語などについて説明する。なお,本明細書では,ポリペプチドも含めて“タンパク質”と表現する。 As shown in FIG. 1, the “method for analyzing protein function” of the present invention is as follows. A composite protein (A-RFD) is formed by fusing a target protein (protein A) and a protein capable of interacting with a ubiquitin-conjugating enzyme (RFD) (FIG. 1 (A)). Then, the target protein (protein A) of the protein A-RFD is allowed to interact with protein X that is degraded by ubiquitin modification to form a complex (protein A-X complex) (FIG. 1 (B)). . Then, ubiquitin (FIG. 1 (C)) linked to the ubiquitin-conjugating enzyme (E2) interacting with RFD is transferred to protein X, and protein X is decomposed by being ubiquitin-modified (FIG. 1 (D )). In this way, the function of protein X or a complex protein of protein X and protein A can be analyzed. In addition, creatures that have destroyed their functions can be created. Hereinafter, terms used in this specification will be described. In the present specification, the term “protein” includes a polypeptide.
(1.1. タンパク質X)
“ユビキチン修飾化されることにより分解されるタンパク質” (以下,「タンパク質X」ともいう)は,ユビキチン修飾化されることにより分解されるものである。またタンパク質Xは,後述のタンパク質Aと相互作用することにより複合体を形成し,その結果,タンパク質X,又はタンパク質Aとタンパク質Xとの複合体タンパク質が機能を発揮するものであれば,特に限定されない。そして,好ましくは,タンパク質Xは,本発明によってその機能が解明され,またその機能を抑制(破壊)される。
(1.1. Protein X)
“Proteins that are degraded by ubiquitin modification” (hereinafter also referred to as “protein X”) are those that are degraded by ubiquitin modification. Protein X is particularly limited as long as it forms a complex by interacting with protein A described later, and as a result, protein X or a complex protein of protein A and protein X exhibits a function. Not. Preferably, the function of protein X is elucidated by the present invention, and the function is suppressed (destroyed).
なお,タンパク質Xが“ユビキチン修飾化”されるとは,タンパク質Xのリシン残基のε(イプシロン)-アミノ基がユビキチンのC末端グリシンのカルボキシル基と縮合してイソペプチド結合を形成し,さらにユビキチン自身のリシン残基のε-アミノ基が他のユビキチンのC末端グリシンのカルボキシル基と縮合反応を繰り返し,ポリユビキチンタグ(又はユビキチンタグ)を形成することを意味する。その結果,本発明では,タンパク質Xが分解され,その機能が破壊される。そのようなポリユビキチンタグの形成(ユビキチン修飾化)は,ユビキチンがチオエステル化したユビキチン結合酵素と,タンパク質Xが物理的に接近することにより引き起こされる。一般的に,“ユビキチン修飾化”とは,ユビキチンによるタンパク質の翻訳後の修飾反応を意味し,ユビキチンのカルボキシル基とタンパク質のリシン残基のε-アミノ基が結合する反応である。タンパク質に結合した第一のユビキチンのアミノ酸残基のうち,リシンのε-アミノ基に第二のユビキチンが結合し,この反応が繰り返されてタンパク質の特定のリシン残基に多数のユビキチン分子が結合する(ポリユビキチン化)。そして,このポリユビキチン化されたタンパク質は26Sプロテアソーム等のタンパク質分解酵素により分解されることとなる。 Protein X is “ubiquitin modified” when the ε (epsilon) -amino group of the lysine residue of protein X is condensed with the carboxyl group of the C-terminal glycine of ubiquitin to form an isopeptide bond. It means that the ε-amino group of the lysine residue of ubiquitin repeats a condensation reaction with the carboxyl group of the C-terminal glycine of another ubiquitin to form a polyubiquitin tag (or ubiquitin tag). As a result, in the present invention, protein X is decomposed and its function is destroyed. Formation of such a polyubiquitin tag (ubiquitin modification) is caused by the physical proximity of protein X to a ubiquitin-binding enzyme in which ubiquitin is thioesterified. In general, “ubiquitin modification” means a post-translational modification reaction of a protein with ubiquitin, and is a reaction in which a carboxyl group of ubiquitin and an ε-amino group of a lysine residue of a protein are bound. Of the amino acid residues of the first ubiquitin bound to the protein, the second ubiquitin binds to the ε-amino group of lysine, and this reaction is repeated to bind many ubiquitin molecules to specific lysine residues of the protein. (Polyubiquitination). The polyubiquitinated protein is degraded by a proteolytic enzyme such as 26S proteasome.
タンパク質Xとして,具体的には,配列番号6に記載されるアミノ酸配列からなるタンパク質(SLR1),配列番号8に記載されるアミノ酸配列からなるタンパク質(CaM1),配列番号9に記載されるアミノ酸配列からなるタンパク質(CaM3),配列番号11に記載されるアミノ酸配列からなるタンパク質(Gβ),及びこれらのこれらのアミノ酸配列から1〜数個(2,3,4,5個)のアミノ酸が置換・欠損・付加又は挿入したタンパク質があげられる。 Specifically, as protein X, a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6 (SLR1), a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8 (CaM1), and an amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9 A protein (CaM3) consisting of the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 11, and 1 to several (2,3,4,5) amino acids from these amino acid sequences Examples include proteins that have been deleted, added, or inserted.
(1.2. タンパク質A)
標的タンパク質(以下,「タンパク質A」ともいう)は,ユビキチン結合酵素と相互作用できるタンパク質(RFD)と,リンカーなどにより連結されうるタンパク質である。タンパク質Aは,RFDと融合タンパク質を形成した状態で,生体内においてタンパク質Xと複合体を形成する。タンパク質Aとタンパク質Xとは,複合体タンパク質(タンパク質A−X複合体)を形成することにより,その機能が発現するものであってもよい。
(1.2. Protein A)
A target protein (hereinafter also referred to as “protein A”) is a protein that can be linked to a protein (RFD) that can interact with a ubiquitin-binding enzyme by a linker or the like. Protein A forms a complex with protein X in vivo in a state where a fusion protein is formed with RFD. Protein A and protein X may express their functions by forming a complex protein (protein A-X complex).
具体的なタンパク質Aとして配列番号5(NCBI accession (アクセッション) No.BAC81428)に記載されるアミノ酸配列からなるタンパク質(GID2),配列番号5に記載されるアミノ酸配列の117-211番目をドメインタンパク質,配列番号7(NCBI accession No.BAD00043)に記載されるアミノ酸を有するタンパク質(MAPKP),配列番号7に記載されるアミノ酸配列の362-467番目のアミノ酸を有するドメインタンパク質,配列番号10(NCBI accession No. BAA07405)に記載されるアミノ酸配列からなるタンパク質(Gγ),配列番号12(NCBI accession No. AAL62810)に記載されるアミノ酸配列からなるタンパク質(CIGR2),及びこれらから1個〜数個(2,3,4,5個)のアミノ酸が置換・欠失・付加又は挿入したタンパク質があげられる。 Specific protein A is a protein (GID2) consisting of the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 5 (NCBI accession (Accession) No. BAC81428), and the 117-211th amino acid sequence described in SEQ ID NO: 5 is a domain protein. , A protein having an amino acid described in SEQ ID NO: 7 (NCBI accession No. BAD00043) (MAPKP), a domain protein having amino acids 362 to 467 of the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 10 (NCBI accession No. BAA07405) protein consisting of the amino acid sequence described in (Gγ), SEQ ID NO: 12 (NCBI accession No. AAL62810) protein consisting of the amino acid sequence (CIGR2), and one to several (2) , 3, 4, 5) amino acids are substituted, deleted, added or inserted.
上記のタンパク質Aが,上記のタンパク質Xとの複合体を形成することについては, “Gomi et al., (2004) Plant J. 37, 626-34.”; “Yamakawa et al., (2004) J Biol Chem. 279, 928-36.”;及び“kato et al., (2004) Plant J. 2004 Apr;38(2):320-31.”に記載されている。 Regarding the formation of a complex of the above protein A with the above protein X, “Gomi et al., (2004) Plant J. 37, 626-34.”; “Yamakawa et al., (2004) J Biol Chem. 279, 928-36. "; And" kato et al., (2004) Plant J. 2004 Apr; 38 (2): 320-31. "
(1.3. RFD)
“ユビキチン結合酵素と相互作用できるタンパク質”(本明細書において,その代表例であるリングフィンガードメインにちなんで「RFD」ともいう)は,ユビキチン結合酵素と相互作用できるタンパク質であり,しかもタンパク質Aと融合タンパク質(タンパク質A−RFD)を形成しうるものであれば,特に限定されない。
(1.3. RFD)
“Protein capable of interacting with ubiquitin-binding enzyme” (referred to as “RFD” after the ring finger domain, which is a typical example in this specification), is a protein that can interact with ubiquitin-binding enzyme, There is no particular limitation as long as it can form a fusion protein (protein A-RFD).
具体的なRFDとして,配列番号1(NCBI accessionNo.BAD16550(EL5))に記載されるアミノ酸配列の134-181番目のアミノ酸配列からなるタンパク質(Takai et al., (2002) Plant J. 30(4), 447-55.),配列番号2(NCBI accession No. NP 201297(CIP8))の257-297番目のアミノ酸配列からなるタンパク質(Hardtke et al., (2002) Plant J. 30(4),385-94.),配列番号3(NCBI accession No. NP 974506(Rma1))の48-101番目のアミノ酸配列からなるタンパク質(Matsuda et al., (2001) J. Cell Sci. 114, 1949-1957.),配列番号4(NCBI accession No. NP AAL26903(Hrd1))の272-343番目のアミノ酸配列からなるタンパク質(Marjolein et al., (2004) J. Biol. Chem. 279 3525-3534.),及びこれらのアミノ酸配列から1個〜数個(2,3,4,又は5個)のアミノ酸が置換・欠失・付加又は挿入したタンパク質があげられる。 As a specific RFD, a protein comprising the amino acid sequence 134-181 of the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1 (NCBI accession No. BAD16550 (EL5)) (Takai et al., (2002) Plant J. 30 (4 ), 447-55.), A protein comprising the amino acid sequence of 257-297 of SEQ ID NO: 2 (NCBI accession No. NP 201297 (CIP8)) (Hardtke et al., (2002) Plant J. 30 (4), 385-94.), A protein consisting of the 48th to 101st amino acid sequence of SEQ ID NO: 3 (NCBI accession No. NP 974506 (Rma1)) (Matsuda et al., (2001) J. Cell Sci. 114, 1949-1957 .), A protein (Marjolein et al., (2004) J. Biol. Chem. 279 3525-3534.) Consisting of amino acids 272-343 of SEQ ID NO: 4 (NCBI accession No. NP AAL26903 (Hrd1)), And a protein in which one to several (2, 3, 4, or 5) amino acids are substituted, deleted, added, or inserted from these amino acid sequences.
導入するタンパク質A-RFD融合タンパク質の遺伝子は、宿主に応じて選択することが望ましい。たとえば植物にはRFD領域が配列番号1(NCBI accession No.BAD16550(EL5))に記載されるアミノ酸配列の134-181番目のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子,配列番号2(NCBI accession No. NP 201297(CIP8))の257-297番目のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子,配列番号3(NCBI accession No. NP 974506(Rma1))の48-101番目のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子が好ましい。一方、動物(ヒト又は非ヒト動物)には配列番号4(NCBI accession No. NP AAL26903(Hrd1))の272-343番目のアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子が好ましい。 The gene of the protein A-RFD fusion protein to be introduced is preferably selected according to the host. For example, in plants, the RFD region is a gene encoding a protein consisting of amino acid sequences 134-181 of the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1 (NCBI accession No. BAD16550 (EL5)), SEQ ID NO: 2 (NCBI accession No. NP 201297 (CIP8)) gene coding for a protein consisting of amino acids 257-297, coding for a protein consisting of amino acids 48-101 of SEQ ID NO: 3 (NCBI accession No. NP 974506 (Rma1)) Genes are preferred. On the other hand, for an animal (human or non-human animal), a gene encoding a protein comprising the amino acid sequence at positions 272 to 343 of SEQ ID NO: 4 (NCBI accession No. NP AAL26903 (Hrd1)) is preferable.
(1.4. E2)
ユビキチン結合酵素(以下,「E2」ともいう)は,ユビキチンを他のタンパク質に転移しうる酵素であれば,特に限定されない。しかし、導入するRFDに相互作用するE2には特異性がある。例えば、上記した配列番号1又は配列番号1に記載されるアミノ酸配列の134-181番目のアミノ酸配列からなるRFDに対応したE2として,OsUbc5b, Ubc4,及び UbcH5があげられる(Takai et al. (2002) Plant J. 30(4) 1-10.).上記した配列番号2又は配列番号2の257-297番目のアミノ酸配列からなるRFDに対応したE2として,UbcH5aがあげられる(Matsuda et al., (2001)J. Cell Sci. 114(10) 1949-1957.)。また,上記した配列番号3又は配列番号3の48-101番目のアミノ酸配列からなるRFDに対応したE2として,AtUBC7があげられる(Hardtke et al., (2002) Plant J.30 (4) 385-94.)。上記した配列番号4又は配列番号4の272-343番目のアミノ酸配列からなるRFDに対応したE2として,Ubc4p, UbcH5b 及びUbc7があげられる(Kikkert et al., (2004) 279 3525-3534.)。ただし、E2の選択性は種を超えて保存されている。
(1.4. E2)
The ubiquitin-binding enzyme (hereinafter also referred to as “E2”) is not particularly limited as long as it is an enzyme that can transfer ubiquitin to another protein. However, E2 interacts with the introduced RFD has specificity. For example, OsUbc5b, Ubc4, and UbcH5 can be mentioned as E2 corresponding to RFD consisting of amino acid sequence 134-181 of the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 1 (Takai et al. (2002). ) Plant J. 30 (4) 1-10.). UbcH5a is exemplified as E2 corresponding to the RFD consisting of the amino acid sequences of 257 to 297 in SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 2 (Matsuda et al., (2001) J. Cell Sci. 114 (10) 1949- 1957.) Moreover, AtUBC7 is mentioned as E2 corresponding to RFD which consists of the 48th to 101st amino acid sequence of SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 3 (Hardtke et al., (2002) Plant J.30 (4) 385- 94.). Ubc4p, UbcH5b and Ubc7 are mentioned as E2 corresponding to RFD consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 272-343 (Kikkert et al., (2004) 279 3525-3534.). However, the selectivity of E2 is conserved across species.
なお,“ユビキチン結合酵素(「E2」)が,RFDと相互作用する”とは,主にこれらが結合することを意味するが,疎水的相互作用,電気的相互作用,又は水素結合などにより結合状態が形成されることを含むものとする。 “Ubiquitin-conjugating enzyme (“ E2 ”) interacts with RFD” mainly means that they bind, but it is bound by hydrophobic interaction, electrical interaction, hydrogen bond, etc. It includes that a state is formed.
(1.5. Ub)
ユビキチン(以下,「Ub」ともいう)は,76個のアミノ酸からなるタンパク質である。ユビキチンは,真核生物に普遍的に存在する。ユビキチン(GenBank M26880)は,C末のグリシン残基により,E1(ユビキチン活性化酵素)のシステイン残基と結合した後,E1からE2(ユビキチン結合酵素)に転移される。そして,E3(ユビキチンリガーゼ)によって認識されるタンパク質のリジン側鎖のε(イプシロン)-アミノ基にイソペプチド結合する。タンパク質のリシン残基に結合したユビキチンの48番目のリシン残基にユビキチンのC末端がイソペプチド結合を繰り返す。これにより,ポリユビキチン鎖が形成される。ユビキチンシステムにより付加されたポリユビキチン鎖が26Sプロテアソームの調節サブユニットによる認識シグナルとして機能し,ユビキチン化されたタンパク質はプロテアソームにより分解される。ユビキチンは,タンパク質分解の目印として機能する他,遺伝子発現の調節,ストレス応答,リボソーム生合成,DNA修復,細胞周期制御など,種々の生体応答に関与することが知られている。
(1.5. Ub)
Ubiquitin (hereinafter also referred to as “Ub”) is a protein composed of 76 amino acids. Ubiquitin is universally present in eukaryotes. Ubiquitin (GenBank M26880) is linked to the cysteine residue of E1 (ubiquitin activating enzyme) by a glycine residue at the C-terminal, and then transferred from E1 to E2 (ubiquitin-binding enzyme). Then, isopeptide bonds to the ε (epsilon) -amino group of the lysine side chain of the protein recognized by E3 (ubiquitin ligase). The C-terminus of ubiquitin repeats isopeptide bonds to the 48th lysine residue of ubiquitin bound to the lysine residue of the protein. Thereby, a polyubiquitin chain is formed. The polyubiquitin chain added by the ubiquitin system functions as a recognition signal by the regulatory subunit of the 26S proteasome, and the ubiquitinated protein is degraded by the proteasome. Ubiquitin is known to be involved in various biological responses such as regulation of gene expression, stress response, ribosome biosynthesis, DNA repair, and cell cycle control, in addition to functioning as a marker for proteolysis.
(1.6. タンパク質Aとタンパク質Xとの複合体)
“タンパク質Aとタンパク質Xとの複合体”は,タンパク質Xとタンパク質Aとを含む複合体タンパク質である。
(1.6. Complex of protein A and protein X)
The “complex of protein A and protein X” is a complex protein containing protein X and protein A.
(1.7. 融合タンパク質)
“融合タンパク質”は,タンパク質A及びRFDが連結したタンパク質である。融合タンパク質は,これらのタンパク質が,この順に連結されていてもよい。また,タンパク質A及びRFDの順は反転しても良い。また,それぞれの間にいくつかのアミノ酸残基(リンカー)が挿入されていてもよい。特に,タンパク質Aと,RFDとの間には,所定のアミノ酸残基からなるリンカー部が設けられていることが好ましい。このようなリンカー部を有するので,タンパク質Xと,ユビキチンとが生体内で相互作用しやすくなる。よって,このような観点からタンパク質Aと,RFDとの間のリンカー部のアミノ酸残基の数として,1〜100,5〜40,及び5〜20があげられ,好ましくは,30〜60であり,より好ましくは,40〜50である。例えば,タンパク質Aが,S−tagの系では,好ましくは,このリンカー部のアミノ酸残基の数を30〜40となるように設計する。リンカーに用いるアミノ酸シーケンスは、特定の二次構造を形成せず、ランダムコイルを形成するものが望ましい。このようなリンカーとして,配列番号13及び配列番号14に記載されるアミノ酸配列からなるリンカーや,これらの部分配列からなるリンカー,及び配列番号13及び配列番号14に記載されるアミノ酸配列から1〜4個のアミノ酸残基が置換,欠損,付加又は挿入したアミノ酸配列からなるリンカーなどがあげられる。
(1.7. Fusion proteins)
A “fusion protein” is a protein in which protein A and RFD are linked. In the fusion protein, these proteins may be linked in this order. The order of protein A and RFD may be reversed. Moreover, some amino acid residues (linker) may be inserted between each. In particular, it is preferable that a linker part consisting of a predetermined amino acid residue is provided between protein A and RFD. Since it has such a linker part, protein X and ubiquitin are likely to interact in vivo. Therefore, from this point of view, the number of amino acid residues in the linker portion between protein A and RFD is 1 to 100, 5 to 40, and 5 to 20, preferably 30 to 60. More preferably, it is 40-50. For example, in the S-tag system, protein A is preferably designed so that the number of amino acid residues in this linker part is 30-40. It is desirable that the amino acid sequence used for the linker does not form a specific secondary structure but forms a random coil. As such a linker, a linker consisting of the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 13 and SEQ ID NO: 14, a linker consisting of a partial sequence thereof, and an amino acid sequence described in SEQ ID NO: 13 and SEQ ID NO: 14 to 1-4 Examples include linkers composed of amino acid sequences in which individual amino acid residues are substituted, deleted, added, or inserted.
(2.作用)
タンパク質Xは,RFDと結合したユビキチン化されたE2からユビキチンの転移反応によりユビキチン化され,プロテアソームにより分解される。タンパク質Xが分解されると,複合体タンパク質A−Xの機能又はタンパク質Xの機能が破壊される。この作用を利用すれば,目的とするタンパク質である複合タンパク質A−Xの機能又はタンパク質Xの機能を解析及び抑制できる。なお,タンパク質Xは,1種類であるとは限らず,複数種類(X1, X2,・・・)が存在する場合もある。また,タンパク質Xは複数のドメインを構成するものも含まれる。そこで,以下では,タンパク質Xを場合分けして,本発明のタンパク質の機能を解析する方法をより具体的に説明する。
(2. Action)
Protein X is ubiquitinated by the transfer reaction of ubiquitin from ubiquitinated E2 bound to RFD, and is degraded by the proteasome. When the protein X is decomposed, the function of the complex protein AX or the function of the protein X is destroyed. If this action is utilized, the function of the target protein, complex protein AX, or the function of protein X can be analyzed and suppressed. Note that protein X is not necessarily one type, and there may be a plurality of types (X1, X2,...). Protein X includes those constituting a plurality of domains. Therefore, in the following, the method for analyzing the function of the protein of the present invention will be described more specifically by dividing protein X into cases.
(2.1) タンパク質Xが1種類の系
以下では,タンパク質Aと相互作用するタンパク質Xが1種類の系について説明する。この系では,まずRFDにタンパク質Aを連結し,RFDとタンパク質Aとの融合体タンパク質(タンパク質A−RFD)を作製する。その後,タンパク質Aとタンパク質Xとを相互作用させ,またE2を介して,タンパク質Xを,ユビキチン修飾化することにより,タンパク質Xを分解する。
(2.1) System with one type of protein X Hereinafter, a system with one type of protein X interacting with protein A will be described. In this system, first, protein A is linked to RFD to produce a fusion protein of RFD and protein A (protein A-RFD). Thereafter, protein A and protein X are allowed to interact with each other, and protein X is decomposed by ubiquitin modification via E2.
図2は,本発明の“タンパク質の機能を解析する方法”を用いて,イネのタンパク質が分解される例を示す概念図である。図2(A)は,タンパク質分解システムの概略を示す概念図である。図2(B)はイネが徒長する様子を示す図である。図2に示すように,イネにおけるジベレリンシグナルの負の調節因子である配列番号6に記載のアミノ酸配列からなるSLR1(タンパク質Xに相当)は,配列番号5に記載されるアミノ酸配列からなるGID2(タンパク質Aに相当)と相互作用する(文献Gomi et al., (2004) Plant J. 37, 626-34.)。そこで,GID2(又は配列番号5に記載されるアミノ酸配列のうち117番目〜211番目のアミノ酸配列からなるドメインタンパク質)とRFDとの融合タンパク質を作製し,RFDに結合したE2の作用によりユビキチンをSLR1に転移する。SLR1は,このユビキチンタグによりプロテアソームに認識され,分解される。SLR1は,イネの草丈を抑制する機能を有するため,プロテアソームによりSLR1が分解された後のイネは,徒長する。 FIG. 2 is a conceptual diagram showing an example in which rice protein is decomposed using the “method for analyzing protein function” of the present invention. FIG. 2 (A) is a conceptual diagram showing an outline of a protein degradation system. FIG. 2B is a diagram showing how rice grows up. As shown in FIG. 2, SLR1 (corresponding to protein X) consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 6, which is a negative regulator of gibberellin signal in rice, is GID2 ( (Corresponding to protein A) (reference Gomi et al., (2004) Plant J. 37, 626-34.). Therefore, a fusion protein of GID2 (or a domain protein consisting of the 117th to 211st amino acid sequences of the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 5) and RFD is prepared, and ubiquitin is converted into SLR1 by the action of E2 bound to RFD. To metastasize. SLR1 is recognized and degraded by the proteasome by this ubiquitin tag. Since SLR1 has a function of suppressing the plant height of rice, the rice after SLR1 is degraded by the proteasome is prone.
以下,タンパク質Xが1種類の別の系の例を説明する。シグナル伝達に関与する植物3量体型Gタンパク質は植物の形態形成に重要な役割を持つことが知られている。特にこの中でものサブユニットGβ(配列番号11)とGγの相互作用が強いことが知られている(文献 kato et al., (2004) Plant J. 2004 Apr;38(2):320-31.)。この機能に着目し,そのGタンパク質の機能を破壊したイネを作出する。すなわち,イネの3量体型Gタンパク質Gβサブユニットの分解を目的としてGγ−RFDを導入したイネを作出する。まず,配列番号10に記載のアミノ酸配列からなるGタンパク質GγとRFDとの融合タンパク質を公知の方法により作製する。すると,RFDに結合したE2の作用によりユビキチンをGタンパク質Gβに転移する。Gタンパク質Gβは,このユビキチンタグによりプロテアソームに認識され,分解される。Gβサブユニットが分解されることによってイネがわい化し,開茎型になる。このようにすれば,所定のタンパク質の機能をノックアウトした生物を作出できる。 Hereinafter, an example of another system in which protein X is one type will be described. It is known that plant trimeric G protein involved in signal transduction has an important role in plant morphogenesis. Among these, it is known that the interaction between subunit Gβ (SEQ ID NO: 11) and Gγ is particularly strong (reference kato et al., (2004) Plant J. 2004 Apr; 38 (2): 320-31. ). Focusing on this function, rice that destroys the function of the G protein is created. That is, rice with Gγ-RFD introduced is produced for the purpose of decomposing rice trimeric G protein Gβ subunit. First, a fusion protein of G protein Gγ and RFD having the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 10 is prepared by a known method. Then, ubiquitin is transferred to G protein Gβ by the action of E2 bound to RFD. The G protein Gβ is recognized and degraded by the proteasome by this ubiquitin tag. Rice is dwarfed by the decomposition of the Gβ subunit and becomes a stem-opening type. In this way, an organism that knocks out the function of a given protein can be created.
(2.2) タンパク質Xが複数種類の系
以下では,タンパク質Xが複数種類の系について説明する。タンパク質の中には,類似した機能を有し,ファミリーを形成するタンパク質が存在する。例えば,カルモジュリン(CaM)は,細胞内のシグナル伝達にかかわる極めて重要なカルシウム結合タンパク質である。動物細胞では,一種類の生物には一または二種類のCaMしか存在しないことが報告されているが,植物では,同じ植物から複数のCaM分子種が存在することが報告されている(文献名:Ishida et al., (2001) J. Biol. Chem. 129, 745-753.)。これらのCaM分子種は,植物間で良く保存されていることから,各分子種ごとに機能分担がされており,進化的に保存されていると考えられる。CaM分子種の中でもCaM1及びCaM3は,MAPキナーゼフォスファターゼ(MAPKP:配列番号7),又はMAPKPのドメインタンパク質(配列番号7に記載されるアミノ酸配列の362〜467番目のアミノ酸配列からなるドメインタンパク質)に結合し耐病性に関与するなど,タンパク質機能が類似していることが知られている。このような場合,RNAiなどの手法を用いてCaM1(配列番号8)又はCaM3(配列番号9)のいずれかをノックアウトしてもその機能は互いに補うことから,機能及び表現型を確認することは困難である。
(2.2) System with multiple types of protein X In the following, a system with multiple types of protein X will be described. Among proteins, there are proteins that have similar functions and form a family. For example, calmodulin (CaM) is a very important calcium-binding protein involved in intracellular signal transduction. In animal cells, it is reported that only one or two types of CaM exist in one kind of organism, but in plants, it is reported that multiple CaM molecular species exist from the same plant (literature name). : Ishida et al., (2001) J. Biol. Chem. 129, 745-753.). Since these CaM molecular species are well conserved among plants, each molecular species is functionally shared and is thought to be evolutionarily conserved. Among the CaM molecular species, CaM1 and CaM3 are MAP kinase phosphatase (MAPKP: SEQ ID NO: 7) or MAPKP domain protein (domain protein consisting of amino acid sequences 362 to 467 of the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 7). It is known that protein functions are similar, such as binding and being involved in disease resistance. In such a case, it is possible to confirm the function and phenotype because the functions complement each other even if either CaM1 (SEQ ID NO: 8) or CaM3 (SEQ ID NO: 9) is knocked out using a technique such as RNAi. Have difficulty.
このような系であっても,本発明の“非ヒトノックアウト動物又はノックアウト植物の製造方法”を用いれば,CaM1及びCaM3を同時に分解できるので,CaM1及びCaM3の機能を完全に抑制できる。図3は,本発明の方法を用いたCaM1,CaM3の機能解明・抑制方法を説明する図である。すなわち,CaM1,及びCaM3に結合するMAPKPの一部領域(たとえば,配列番号7に記載されるアミノ酸配列の362〜467番目のアミノ酸配列からなるドメイン)とRFD融合タンパク質をデザインし,CaM1及びCaM3を同時にユビキチン修飾化して分解すればよい。すなわち,本発明は,タンパク質Xが複数種類の系について特に有効に用いることができる。 Even in such a system, if the “method for producing a non-human knockout animal or knockout plant” of the present invention is used, CaM1 and CaM3 can be decomposed simultaneously, so that the functions of CaM1 and CaM3 can be completely suppressed. FIG. 3 is a diagram for explaining a function elucidation / suppression method of CaM1 and CaM3 using the method of the present invention. That is, a partial region of MAPKP that binds to CaM1 and CaM3 (for example, a domain consisting of amino acid sequences 362 to 467 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7) and an RFD fusion protein are designed, and CaM1 and CaM3 are designated as At the same time, it may be modified by ubiquitin modification. That is, the present invention can be used particularly effectively for a system in which protein X is a plurality of types.
また,MAPKP(配列番号7)及びMAPKPのドメインタンパク質(配列番号7に記載されるアミノ酸配列の362-467番目のアミノ酸を有するドメインタンパク質)と,CaM1(配列番号8)及びCaM3(配列番号9)が相互作用することは,“Yamakawa et al., (2004) J Biol Chem. 279, 928-36.”に記載されている。 In addition, MAPKP (SEQ ID NO: 7) and MAPKP domain protein (domain protein having amino acids 362-467 of the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 7), CaM1 (SEQ ID NO: 8) and CaM3 (SEQ ID NO: 9) Is described in “Yamakawa et al., (2004) J Biol Chem. 279, 928-36.”.
なお,特に詳細に記載しないが,タンパク質Xが複数種類の系においても,タンパク質Xが一種類の系と同様にして所定のタンパク質の機能をノックアウトした生物を作出できる。 Although not specifically described in detail, even in a system in which a plurality of types of protein X are used, an organism in which the function of a predetermined protein is knocked out can be created in the same manner as in a system in which protein X is one type.
(2.3) タンパク質Xが未知の系
環境刺激によって発現が変化する遺伝子は多数知られている。しかし,それらの機能はほとんど解明されていない。また,他のタンパク質とどのように相互作用し,どのような機能を発現するのか不明なタンパク質も多い。本発明の方法を用いれば,あるタンパク質と相互作用することによって機能を発現するタンパク質を同定できる。すなわち,あるタンパク質と,ユビキチン結合酵素と相互作用することができるタンパク質との融合タンパク質をコードする遺伝子を構築する。この構築された遺伝子を植物体等の宿主に導入する。得られた宿主からタンパク質を抽出し,プロテオーム解析を行う。例えば,植物体から抽出したタンパク質を二次元電気泳動解析及び質量分析にかけ,ユビキチン分解により量が減少しているタンパク質の同定を行う。
(2.3) Protein X unknown system Many genes whose expression is changed by environmental stimuli are known. However, their functions are hardly elucidated. In addition, many proteins are unclear how they interact with other proteins and what functions they express. If the method of this invention is used, the protein which expresses a function by interacting with a certain protein can be identified. That is, a gene encoding a fusion protein between a certain protein and a protein capable of interacting with a ubiquitin-binding enzyme is constructed. This constructed gene is introduced into a host such as a plant body. Protein is extracted from the obtained host and proteome analysis is performed. For example, a protein extracted from a plant body is subjected to two-dimensional electrophoresis analysis and mass spectrometry to identify a protein whose amount is reduced by ubiquitin degradation.
本発明においては,キチンオリゴ糖エリシター及びジベレリンで早期に発現が誘導される核タンパク質を解析の対象とすることができる。核タンパク質として,例えば配列番号12に記載されるアミノ酸配列からなるCIGR2(NCBI accession No. AAL62810)があげられる。CIGR2は,PRタンパク質遺伝子発現の誘導及びジベレリン抑制タンパク質発現の抑制に関与していると考えられ,また,CIGR2は直接DNAに結合するモチーフを持たないことから,他のタンパク質と相互作用することによって機能を発現すると考えられる。そこで,CIGR2と相互作用するタンパク質の同定を行うことができる。 In the present invention, nucleoproteins whose expression is early induced by chitin oligosaccharide elicitor and gibberellin can be analyzed. An example of the nucleoprotein is CIGR2 (NCBI accession No. AAL62810) consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 12. CIGR2 is thought to be involved in the induction of PR protein gene expression and the suppression of gibberellin-repressed protein expression, and CIGR2 does not have a motif that directly binds to DNA, so it interacts with other proteins. It is thought that the function is expressed. Therefore, it is possible to identify a protein that interacts with CIGR2.
(2.4.タンパク質の組み合わせ例)
上記したタンパク質X,タンパク質A及びRFDの好ましい組合せとして,以下ものがあげられる。
(1)タンパク質X:配列番号6に記載されるアミノ酸配列からなるタンパク質(SLR1),
タンパク質A: 配列番号5に記載されるアミノ酸配列からなるタンパク質(GID2),及び/又は配列番号5に記載されるアミノ酸配列の117-211番目のアミノ酸配列からなるタンパク質,
RFD:配列番号1(EL5)に記載されるアミノ酸配列の134-181番目のアミノ酸配列からなるタンパク質(Gomi et al., (2004) Plant J. 37, 626-34.);
(2)タンパク質X:配列番号8に記載されるアミノ酸配列からなるタンパク質(CaM1)及び配列番号9に記載されるアミノ酸配列からなるタンパク質(CaM3),
タンパク質A:配列番号7に記載されるアミノ酸配列からなるタンパク質(MAPKP),及び/又は配列番号7に記載されるアミノ酸配列の362−467番目のアミノ酸を有するドメインタンパク質,
RFD:配列番号1(EL5)に記載されるアミノ酸配列の134-181番目のアミノ酸配列からなるタンパク質 (Yamakawa et al., (2004) J Biol Chem. 279, 928-36.) ;及び
(3)タンパク質X: 配列番号11に記載されるアミノ酸配列からなるタンパク質(Gβ),
タンパク質A: 配列番号10に記載されるアミノ酸配列からなるタンパク質(Gγ),
RFD:配列番号1(EL5)に記載されるアミノ酸配列の134-181番目のアミノ酸配列からなるタンパク質(kato et al., (2004) Plant J. 2004 Apr;38(2):320-31.)である。
(2.4. Examples of protein combinations)
Preferred combinations of the above-mentioned protein X, protein A and RFD include the following.
(1) Protein X: a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 6 (SLR1),
Protein A: a protein consisting of the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 5 (GID2), and / or a protein consisting of the 117th to 211st amino acid sequence of the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 5,
RFD: protein consisting of amino acid sequence 134-181 of the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1 (EL5) (Gomi et al., (2004) Plant J. 37, 626-34.);
(2) Protein X: a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8 (CaM1) and a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9 (CaM3),
Protein A: a protein consisting of the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 7 (MAPKP) and / or a domain protein having amino acids 362 to 467 of the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 7,
RFD: protein consisting of amino acid sequence 134-181 of the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1 (EL5) (Yamakawa et al., (2004) J Biol Chem. 279, 928-36.); And (3) Protein X: a protein (Gβ) consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 11,
Protein A: a protein (Gγ) comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 10,
RFD: protein consisting of amino acid sequence 134-181 of the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1 (EL5) (kato et al., (2004) Plant J. 2004 Apr; 38 (2): 320-31.) It is.
なお,特に詳細に記載しないが,タンパク質Xが未知の系においても,タンパク質Xが一種類の系と同様にして所定のタンパク質の機能をノックアウトした生物を作出できる。 Although not described in detail in detail, even in a system in which protein X is unknown, it is possible to create an organism in which protein X is knocked out in the same manner as a single type of system.
(3.機能解析・抑制方法)
以下では,本発明に係る“タンパク質の機能を解析・抑制する方法”の例を説明する。本発明の方法は,基本的には特に説明するまでもなく,バイオテクノロジーの分野における公知の手法を用いることにより達成できる。
(3. Functional analysis / suppression method)
Hereinafter, an example of the “method for analyzing and suppressing the function of a protein” according to the present invention will be described. The method of the present invention can be basically achieved by using a known method in the field of biotechnology, without needing to be particularly described.
(3.1. 融合タンパク質生成工程)
融合タンパク質(タンパク質A−RFD)を生成するためには,バイオテクノロジーの分野で行われている常法に従って,タンパク質A及びRFDを含む融合タンパク質をコードする遺伝子(以下,これらを「融合遺伝子(A−RFD)」ともいう。)を設計し,タンパク質を生成すればよい。なお,遺伝子を設計する際に,好ましくは,先に説明したとおり,ユビキチンがタンパク質Xと相互作用しやすくなるようにリンカー部分となる遺伝子を設計する。
(3.1. Fusion protein production process)
In order to produce a fusion protein (protein A-RFD), a gene encoding a fusion protein containing protein A and RFD (hereinafter referred to as “fusion gene (A -RFD) "), and the protein may be generated. In designing the gene, preferably, as described above, the gene serving as a linker portion is designed so that ubiquitin can easily interact with protein X.
タンパク質A及びRFDを含む融合タンパク質をコードする遺伝子は,当業者が通常行うクローニング手法により得ることができる。具体的には,mRNAからcDNAライブラリーを作製し,スクリーニングする方法があげられる。mRNAの調製,RT-PCR法などは,市販のキットを用いることにより容易に実施することが可能である。例えば,mRNAの調製にはISOGEN(日本ジーン社製),Oligotexシリーズキット(タカラバイオ社)を使用することができ,RT-PCRには“SuperScriptTM One-StepTMRT-PCR System”などを使用することができる。また,各遺伝子の塩基配列は,市販のライブラリーから入手し,化学的に合成してもよい。 A gene encoding a fusion protein containing protein A and RFD can be obtained by a cloning technique commonly used by those skilled in the art. Specifically, a method of preparing and screening a cDNA library from mRNA can be mentioned. Preparation of mRNA, RT-PCR method and the like can be easily performed by using a commercially available kit. For example, mRNA can be prepared using ISOGEN (manufactured by Nippon Gene Co., Ltd.) or Oligotex series kit (Takara Bio), and RT-PCR using “SuperScript ™ One-Step ™ RT-PCR System” can do. The base sequence of each gene may be obtained from a commercially available library and chemically synthesized.
このようにして得られたDNAをプラスミド等の適当なクローニングベクターに組み込んで組換えベクターを作製する。また,プラスミド以外のクローニングベクター,例えばλファージ等を用いることもできる。 A recombinant vector is prepared by incorporating the DNA thus obtained into an appropriate cloning vector such as a plasmid. In addition, cloning vectors other than plasmids such as λ phage can be used.
cDNAの塩基配列が部分的に判明しているときは,いわゆるRACE(Rapid Amplification cDNA ends)法を採用してもよい。RACE法も当分野において周知であり,市販のキット,例えばGENE RACER(インビトロジェン社製),“SMART RACE cDNA Amplification kit” (クロンテック社製)などを使用して行うことができる。 When the cDNA base sequence is partially known, a so-called RACE (Rapid Amplification cDNA ends) method may be employed. The RACE method is also well known in the art and can be performed using a commercially available kit such as GENE RACER (Invitrogen), “SMART RACE cDNA Amplification kit” (Clontech).
融合遺伝子(A−RFD)は,ベクター内の所定の制限酵素部位において,一方のDNAを適当な制限酵素で切断し,これに,同じ制限酵素で切断しておいた他方のDNAを,該DNAによりコードされるタンパク質のアミノ酸配列の読み枠がずれないように連結し増幅すればよい。この際,遺伝子の向きは任意であり,同じ方向であっても,互いに向き合う方向でもよい。 The fusion gene (A-RFD) is obtained by cleaving one DNA with an appropriate restriction enzyme at a predetermined restriction enzyme site in a vector, and adding the other DNA cut with the same restriction enzyme to the DNA. The amino acid sequence of the protein encoded by can be linked and amplified so as not to deviate from the reading frame. At this time, the direction of the gene is arbitrary, and it may be the same direction or the direction facing each other.
先に説明したとおり,本発明においては,遺伝子を融合するために用いる複数の遺伝子結合領域に,それぞれの遺伝子翻訳産物が適切に機能するコンフォメーションがとれるように人工的なヌクレオチド配列(リンカー)を挿入することもが好ましい。例えば図1において,タンパク質A遺伝子とRFD遺伝子との間にリンカーとなる配列を挿入する。リンカーの長さは,タンパク質Aの立体構造,実験結果等を考慮して適宜設定することができ,例えばリンカーが短い場合(0〜20塩基)はユビキチン化が阻害または低下する。好ましくは30〜50塩基である。リンカーは,通常の化学合成により得ることができる。 As described above, in the present invention, an artificial nucleotide sequence (linker) is provided in a plurality of gene binding regions used for fusing genes so that each gene translation product can have a proper functioning conformation. It is also preferable to insert. For example, in FIG. 1, a sequence serving as a linker is inserted between the protein A gene and the RFD gene. The length of the linker can be appropriately set in consideration of the three-dimensional structure of protein A, experimental results, etc. For example, when the linker is short (0 to 20 bases), ubiquitination is inhibited or reduced. Preferably it is 30-50 bases. The linker can be obtained by ordinary chemical synthesis.
融合遺伝子が目的のものであるかを確認するため,得られたクローン又はDNA断片について塩基配列を決定してもよい。塩基配列は公知の方法により決定すればよく,例えば,自動塩基配列決定機を用いて塩基配列を決定してもよい。 In order to confirm whether the fusion gene is the target, the base sequence of the obtained clone or DNA fragment may be determined. The base sequence may be determined by a known method. For example, the base sequence may be determined using an automatic base sequencer.
タンパク質A及びRFDを含む融合タンパク質をコードする遺伝子は,機能解析の目的に応じて,当分野において周知の部位特異的突然変異誘発法によって,変異体を作製して用いることもできる。変異誘発法は,市販の部位特異的突然変異誘発用キットを用いて行うことができる(例えば“TaKaRa Site-Directed Mutagenesis System(Mutan-K,Mutan-Super Express Km”(タカラバイオ)等)。 A gene encoding a fusion protein containing protein A and RFD can also be used by preparing a mutant by site-directed mutagenesis known in the art depending on the purpose of functional analysis. Mutagenesis can be performed using a commercially available site-directed mutagenesis kit (for example, “TaKaRa Site-Directed Mutagenesis System (Mutan-K, Mutan-Super Express Km”, etc.).
上記融合遺伝子は,目的となる遺伝子が発現し得るように宿主中に導入することで,形質転換体を得ることができる。形質転換は,宿主などに応じて適宜選択することができ,例えばカルシウムイオンを用いる方法,エレクトロポレーション法,スフェロプラスト法,酢酸リチウム法等,リン酸カルシウム法,リポフェクション法,アグロバクテリウム法など公知の方法を採用でき,具体的には,“Sambrook J and Russel D. Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 3rd edition, CSHL Press, 2001”に記載の方法を採用すればよい。 A transformant can be obtained by introducing the fusion gene into a host so that the target gene can be expressed. Transformation can be appropriately selected depending on the host, etc., for example, methods using calcium ions, electroporation method, spheroplast method, lithium acetate method, calcium phosphate method, lipofection method, Agrobacterium method, etc. Specifically, the method described in “Sambrook J and Russel D. Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 3rd edition, CSHL Press, 2001” may be employed.
上記形質転換における宿主は,特に限定されない。宿主として,例えば,エッシェリヒア属,バチルス属等の細菌,サッカロミセス,シゾサッカロミセス等の酵母,植物体(カルス,植物培養細胞,植物生体を含む),動物細胞,昆虫細胞等があげられる。 The host for the transformation is not particularly limited. Examples of the host include bacteria such as Escherichia and Bacillus, yeasts such as Saccharomyces and Schizosaccharomyces, plant bodies (including callus, plant culture cells, and plant organisms), animal cells, and insect cells.
(3.2. タンパク質分解工程)
本発明では,タンパク質Xが,RFDと相互作用したユビキチン結合酵素からユビキチンの転移を受け,タンパク質Xがユビキチン修飾化されることによりユビキチン化され,その結果タンパク質Xが分解される。これにより,目的とするタンパク質の機能がどのように変化するのかを解析できる。また,同様にして,目的とするタンパク質の機能を抑制できる。目的とするタンパク質の機能を抑制した生物を作出することで,所定のタンパク質の機能をノックアウトした生物を作出できる。
(3.2. Proteolytic process)
In the present invention, protein X undergoes ubiquitin transfer from a ubiquitin-binding enzyme that interacts with RFD, and protein X is ubiquitinated by ubiquitin modification, and as a result, protein X is degraded. As a result, it is possible to analyze how the function of the target protein changes. Similarly, the function of the target protein can be suppressed. By creating an organism that suppresses the function of the target protein, an organism that knocks out the function of a given protein can be created.
(4.機能の確認)
タンパク質の機能は,公知の方法によって確認できる。以下では,機能が抑制されたことを確認する具体例と,その評価方法について説明する。
(4. Function check)
The function of the protein can be confirmed by a known method. Below, the specific example which confirms that the function was suppressed and the evaluation method are demonstrated.
機能を確認するアッセイとして,植物体などの生体内で前記融合遺伝子を発現させ,得られる反応産物を抽出して解析する方法があげられる。解析法は,二次元電気泳動,ウエスタン解析など公知の方法を採用できる。 As an assay for confirming the function, there is a method in which the fusion gene is expressed in a living body such as a plant body, and a reaction product obtained is extracted and analyzed. As the analysis method, a known method such as two-dimensional electrophoresis or Western analysis can be adopted.
ユビキチン化には,ユビキチンと上記融合遺伝子のほか,ユビキチン活性化酵素,ユビキチン結合酵素,ユビキチン化に必要な低分子の存在が考えられるため,補助的にこれらの物質の量を測定してもよい。 In addition to ubiquitin and the above fusion genes, ubiquitination may include the presence of ubiquitin-activating enzyme, ubiquitin-binding enzyme, and small molecules necessary for ubiquitination, so the amount of these substances may be measured as an aid. .
具体的には,ユビキチン化アッセイは基本的にマツダら(Matsuda te al., (2001) J. Cell.Sci., 114, 1949-1957.)の方法に従って行えばよい。以下では,その具体的な方法の例を説明する。全量75μlの反応液(40 mM Tris-HCl, pH7.5, 5 mM MgCl2, 2 mM ATP, 2 mM DTT, 300 ng/μl ウシ由来ユビキチン(Sigma), 50 ng マウスE1, 100 ng OsUBC5b:E2)に, 300 ngのA-RFD融合タンパク質を加え,30℃2時間で反応させる。反応終了後,等量のSDS-PAGEサンプルバッファーを加え,100 ℃で5分間加熱し,7.5%ポリアクリルアミドゲルでSDS-PAGEを行う。泳動後,ゲルをPVDFメンブレン(Immobilon-P ; Millipore)に転写し,5% (w/v)スキムミルクを含むPBS-Tween20 (8.1 mM Na2HPO4, 1.47 mM KH2PO4, 137 mM NaCl, 2.68 mM KCl, 0.1% Tween20, pH7.4)中で室温30分間振盪することによりブロッキングする。このメンブレンを5000分の1容量の抗MBP抗体(New England Biolabs, Beverly, MA)を含むPBS-Tween20中で4℃一晩反応させる。PBS-Tween20で5分間×3回洗浄した後,4000分の1容量のペルオキシダーゼ標識抗ウサギIgG抗体(Jacskon Immuno Research)を含むPBS-Tween20で室温1時間反応させる。PBS-Tween20で5分間×3回およびPBSで5分間洗浄後,DABを用いて発色する。 Specifically, the ubiquitination assay may be basically performed according to the method of Matsuda et al. (Matsuda te al., (2001) J. Cell. Sci., 114, 1949-1957.). Below, the example of the specific method is demonstrated. Total volume of 75 μl reaction solution (40 mM Tris-HCl, pH 7.5, 5 mM MgCl 2 , 2 mM ATP, 2 mM DTT, 300 ng / μl bovine ubiquitin (Sigma), 50 ng mouse E1, 100 ng OsUBC5b: E2 ), 300 ng of A-RFD fusion protein is added and reacted at 30 ° C. for 2 hours. After completion of the reaction, add an equal volume of SDS-PAGE sample buffer, heat at 100 ° C for 5 minutes, and perform SDS-PAGE on 7.5% polyacrylamide gel. After electrophoresis, the gel was transferred to a PVDF membrane (Immobilon-P; Millipore) and PBS-Tween20 containing 5% (w / v) skim milk (8.1 mM Na 2 HPO 4 , 1.47 mM KH 2 PO 4 , 137 mM NaCl, Block by shaking in 2.68 mM KCl, 0.1% Tween 20, pH 7.4) for 30 minutes at room temperature. The membrane is reacted overnight at 4 ° C. in PBS-Tween 20 containing 1/5000 volume of anti-MBP antibody (New England Biolabs, Beverly, Mass.). After washing with PBS-Tween20 for 5 minutes × 3 times, the mixture is reacted with PBS-Tween20 containing 1/4000 volume of peroxidase-labeled anti-rabbit IgG antibody (Jacskon Immuno Research) for 1 hour at room temperature. Color is developed using DAB after washing with PBS-Tween20 for 5 minutes x 3 times and with PBS for 5 minutes.
(5.タンパク質Xの同定)
上記の方法を用いれば,タンパク質Aと複合体を形成するタンパク質Xを同定することができる。
すなわち,タンパク質Xは,標的タンパク質(タンパク質A)とユビキチン結合酵素と相互作用できるタンパク質(RFD)とを連結したタンパク質(タンパク質A−RFD)を用い,前記標的タンパク質と複合体を形成しユビキチンと相互作用することにより分解されるタンパク質(タンパク質X)を同定する方法であって,先に説明した手法に従って,複合体タンパク質A−RFDを生体内で発現させ,前記タンパク質Aと前記タンパク質Xとの複合体を形成させ,前記RFDと相互作用したユビキチン結合酵素に結合したユビキチンを前記タンパク質Xに転移し,前記タンパク質Xを破壊し,前記タンパク質Xが破壊された生体からタンパク質を抽出し,減少しているタンパク質を解析することでタンパク質Xを同定することにより標的タンパク質と結合するタンパク質であるタンパク質Xを同定できる。
(5. Identification of protein X)
By using the above method, protein X that forms a complex with protein A can be identified.
That is, protein X uses a protein (protein A-RFD) in which a target protein (protein A) and a protein (RFD) capable of interacting with a ubiquitin-binding enzyme are used to form a complex with the target protein and interact with ubiquitin. A method for identifying a protein (protein X) that is degraded by acting, wherein the complex protein A-RFD is expressed in vivo according to the method described above, and the protein A and the protein X are combined. Ubiquitin bound to the ubiquitin-binding enzyme that interacts with the RFD is transferred to the protein X, the protein X is destroyed, the protein is extracted from the living body in which the protein X is destroyed, By identifying protein X by analyzing the protein Protein X is a protein that binds to the protein can be identified.
(6. タンパク質Xの分解速度の制御)
タンパク質Xの分解速度は,以下のようにして制御できる。ユビキチン化の効率はRFDと相互作用するユビキチン結合酵素との結合の強度に依存する。RFDとユビキチン結合酵素の相互作用は主に疎水的相互作用と一部静電的相互作用により制御されており、その相互作用に直接関与しているアミノ酸残基を置換することによりRFDとユビキチン結合酵素との結合の強度を制御できる。たとえば,配列番号1に記載されるアミノ酸配列のロイシン138をアラニンに置換したRFD変異体(又はそのような変異体の134〜181番目のアミノ酸配列からなるタンパク質)を用いると,ユビキチン化の効率が減少する。また,配列番号1に記載されるアミノ酸配列のロイシン174をアラニンに置換した変異体(又はそのような変異体の134〜181番目のアミノ酸配列からなるタンパク質)でもユビキチン化の効率が減少する。つまりこれらの変異体は,ユビキチン化の効率を制御できることを示しており、ユビキチン化の効率が減少すれば、プロテアソーム系に認識される効率も減少することとなり、分解が抑制される。すなわち,RFDのアミノ酸配列をわずかに変化させるとユビキチン化の効率が,変化するので,所望の分解速度に応じたRFDを設計することによりタンパク質Xの分解速度を制御できる。このような具体例は,上記に説明したとおり,RFDとして配列番号1に記載されるアミノ酸配列からなるタンパク質(又はそのような変異体の134〜181番目のアミノ酸配列からなるタンパク質)を用いるものと,配列番号1に記載されるアミノ酸配列のうち138番目をアラニンに置換したタンパク質(又はそのような変異体の134〜181番目のアミノ酸配列からなるタンパク質)を用いるものと,配列番号1に記載されるアミノ酸配列のうち174番目をアラニンに置換したタンパク質(又はそのような変異体の134〜181番目のアミノ酸配列からなるタンパク質)を用いるものとを使い分けることによりタンパク質Xの分解速度を制御するものである。
(6. Control of protein X degradation rate)
The degradation rate of protein X can be controlled as follows. The efficiency of ubiquitination depends on the strength of binding to the ubiquitin-binding enzyme that interacts with RFD. The interaction between RFD and ubiquitin-binding enzyme is mainly controlled by hydrophobic interaction and partly electrostatic interaction. By substituting amino acid residues that are directly involved in the interaction, RFD and ubiquitin binding The strength of binding with the enzyme can be controlled. For example, when an RFD mutant in which leucine 138 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is substituted with alanine (or a protein consisting of amino acid sequences 134 to 181 of such a mutant), the efficiency of ubiquitination can be obtained. Decrease. Moreover, the efficiency of ubiquitination also decreases in a mutant in which leucine 174 in the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1 is substituted with alanine (or a protein comprising the 134th to 181st amino acid sequence of such a mutant). In other words, these mutants indicate that the efficiency of ubiquitination can be controlled. If the efficiency of ubiquitination decreases, the efficiency recognized by the proteasome system also decreases, and the degradation is suppressed. That is, since the efficiency of ubiquitination changes when the amino acid sequence of RFD is slightly changed, the degradation rate of protein X can be controlled by designing the RFD according to the desired degradation rate. Such a specific example, as explained above, uses a protein comprising the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1 as RFD (or a protein comprising the 134th to 181st amino acid sequence of such a variant). Among the amino acid sequences described in SEQ ID NO: 1, those using a protein in which the 138th amino acid is substituted with alanine (or a protein consisting of the 134th to 181st amino acid sequence of such a mutant) are described in SEQ ID NO: 1. The degradation rate of protein X is controlled by selectively using a protein in which amino acid sequence 174 is substituted with alanine (or a protein consisting of amino acid sequence 134-181 of such a mutant). is there.
(7.配列番号の説明)
以下では,本明細書に用いる配列番号で示されるタンパク質又は核酸について説明する。
〔1〕配列番号1は,NCBI accession No.BAD16550(EL5)のアミノ酸配列に関する。本明細書では,配列番号1に記載されるアミノ酸配列の134-181番目のアミノ酸配列からなるタンパク質をRFDとして用いた。
〔2〕配列番号2は,NCBI accession No. NP 201297(CIP8)のアミノ酸配列に関する。本明細書では,配列番号2に記載されるアミノ酸配列の257-297番目のアミノ酸配列からなるタンパク質をRFDとして用いた。
〔3〕配列番号3は,NCBI accession No. NP 974506(Rma1)のアミノ酸配列に関する。本明細書では,配列番号3に記載されるアミノ酸配列の48-101番目のアミノ酸配列からなるタンパク質をRFDとして用いた。
〔4〕配列番号4は,NCBI accession No. AAL26903(Hrd1)のアミノ酸配列に関する。本明細書では,配列番号4に記載されるアミノ酸配列の272-343番目のアミノ酸配列からなるタンパク質をRFDとして用いた。
〔5〕配列番号5は, NCBI accession No.BAC81428(GID2)に記載されるアミノ酸配列に関する。本明細書では,配列番号5に記載されるアミノ酸配列からなるタンパク質(GID2),及び配列番号5に記載されるアミノ酸配列の117-211番目のアミノ酸配列からなるドメインタンパク質をタンパク質Aとして用いた。
〔6〕配列番号6は,NCBI accession No.BAB97367(SLR1)のアミノ酸配列に関する。本明細書では,配列番号6に記載されるアミノ酸配列からなるタンパク質をタンパク質Xとして用いた。
〔7〕配列番号7は,NCBI accession No.BAD00043(MAPKP)のアミノ酸配列に関する。本明細書では,配列番号7に記載されるアミノ酸配列からなるタンパク質(MAPKP),及び配列番号7に記載されるアミノ酸配列の362-467番目のアミノ酸を有するドメインタンパク質をタンパク質Aとして用いた。
〔8〕配列番号8は,NCBI accession No.BAB61907(CaM1)のアミノ酸配列に関する。本明細書では,配列番号8に記載されるアミノ酸配列からなるタンパク質をタンパク質Xとして用いた。
〔9〕配列番号9は,NCBI accession No. BAB61908(CaM3)のアミノ酸配列に関する。本明細書では,配列番号9に記載されるアミノ酸配列からなるタンパク質をタンパク質Xとして用いた。
〔10〕配列番号10は,NCBI accession No. BAA07405(Gγ)のアミノ酸配列に関する。本明細書では,配列番号10に記載されるアミノ酸配列からなるタンパク質(Gγ)をタンパク質Aとして用いた。
〔11〕配列番号11は,NCBI accession No. BAD15277(Gβ)のアミノ酸配列に関する。本明細書では,配列番号11に記載されるアミノ酸配列からなるタンパク質(Gβ)をタンパク質Xとして用いた。
〔12〕配列番号12は,NCBI accession No. AAL62810(CIGR2)のアミノ酸配列に関する。本明細書では,配列番号12に記載されるアミノ酸配列からなるタンパク質をタンパク質Aとして用いた。
(7.Description of sequence number)
Hereinafter, the protein or nucleic acid represented by the SEQ ID NO used in this specification will be described.
[1] SEQ ID NO: 1 relates to the amino acid sequence of NCBI accession No. BAD16550 (EL5). In the present specification, a protein consisting of amino acid sequences 134-181 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 was used as RFD.
[2] SEQ ID NO: 2 relates to the amino acid sequence of NCBI accession No. NP 201297 (CIP8). In the present specification, a protein comprising the amino acid sequence of positions 257 to 297 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 was used as RFD.
[3] SEQ ID NO: 3 relates to the amino acid sequence of NCBI accession No. NP 974506 (Rma1). In the present specification, a protein consisting of the 48th to 101st amino acid sequence of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3 was used as RFD.
[4] SEQ ID NO: 4 relates to the amino acid sequence of NCBI accession No. AAL26903 (Hrd1). In the present specification, a protein consisting of amino acid sequences 272 to 343 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 was used as RFD.
[5] SEQ ID NO: 5 relates to the amino acid sequence described in NCBI accession No. BAC81428 (GID2). In the present specification, a protein (GID2) consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 5 and a domain protein consisting of the 117th to 211st amino acid sequences of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 5 were used as protein A.
[6] SEQ ID NO: 6 relates to the amino acid sequence of NCBI accession No. BAB97367 (SLR1). In the present specification, a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6 was used as protein X.
[7] SEQ ID NO: 7 relates to the amino acid sequence of NCBI accession No. BAD00043 (MAPKP). In the present specification, a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7 (MAPKP) and a domain protein having amino acids 362 to 467 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7 were used as protein A.
[8] SEQ ID NO: 8 relates to the amino acid sequence of NCBI accession No. BAB61907 (CaM1). In the present specification, a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8 was used as protein X.
[9] SEQ ID NO: 9 relates to the amino acid sequence of NCBI accession No. BAB61908 (CaM3). In the present specification, a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9 was used as protein X.
[10] SEQ ID NO: 10 relates to the amino acid sequence of NCBI accession No. BAA07405 (Gγ). In the present specification, a protein (Gγ) consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 10 was used as protein A.
[11] SEQ ID NO: 11 relates to the amino acid sequence of NCBI accession No. BAD15277 (Gβ). In the present specification, a protein (Gβ) consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 11 was used as protein X.
[12] SEQ ID NO: 12 relates to the amino acid sequence of NCBI accession No. AAL62810 (CIGR2). In the present specification, a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 12 was used as protein A.
〔13〕配列番号13は,リンカー(linker)1のアミノ酸配列に関する。
〔14〕配列番号14は,linker2のアミノ酸配列に関する。
〔15〕配列番号15は,S-tag-RFD融合タンパク質のアミノ酸配列に関する。
〔16〕配列番号16は,MBP-(13)-RFDのアミノ酸配列に関する。
〔17〕配列番号17は,MBP-(46)-RFDのアミノ酸配列に関する。
〔18〕配列番号18は,MBP-(82)-RFDのアミノ酸配列に関する。
〔19〕配列番号19は,MBP-RFD(L174A)のアミノ酸配列に関する。
〔20〕配列番号20は,MBP-RFD(L138A)のアミノ酸配列に関する。
〔21〕配列番号21は,RFD-GID2のアミノ酸配列に関する。
〔22〕配列番号22は,NCBI accession No.AB045120(EL5)の遺伝子配列に関する。
〔23〕配列番号23は,S-tag-RFDの遺伝子を増幅する際の5'末側のプライマー配列に関する。
〔24〕配列番号24は,S-tag-RFDの遺伝子を増幅する際の3'末側のプライマー配列に関する。
〔25〕配列番号25は,MBP-(13)-RFDを作成する際に、遺伝子を増幅する際の5'末側のプライマー配列に関する。
〔26〕配列番号26は,MBP-(13)-RFDを作成する際に用いる、遺伝子を増幅する際の3'末側のプライマー配列に関する。
〔27〕配列番号27は,MBP-(46)-RFDを作成する際に用いる、遺伝子を増幅する際の5'末側のプライマー配列に関する。
〔28〕配列番号28は,MBP-(46)-RFDを作成する際に用いる、遺伝子を増幅する際の3'末側のプライマー。配列に関する。
〔29〕配列番号29は,MBP-(82)-RFDを作成する際に用いる、遺伝子を増幅する際の5'末側のプライマー配列に関する。
〔30〕配列番号30は,MBP-(82)-RFDを作成する際に用いる、遺伝子を増幅する際の3'末側のプライマー配列に関する。
[13] SEQ ID NO: 13 relates to the amino acid sequence of
[14] SEQ ID NO: 14 relates to the amino acid sequence of linker2.
[15] SEQ ID NO: 15 relates to the amino acid sequence of the S-tag-RFD fusion protein.
[16] SEQ ID NO: 16 relates to the amino acid sequence of MBP- (13) -RFD.
[17] SEQ ID NO: 17 relates to the amino acid sequence of MBP- (46) -RFD.
[18] SEQ ID NO: 18 relates to the amino acid sequence of MBP- (82) -RFD.
[19] SEQ ID NO: 19 relates to the amino acid sequence of MBP-RFD (L174A).
[20] SEQ ID NO: 20 relates to the amino acid sequence of MBP-RFD (L138A).
[21] SEQ ID NO: 21 relates to the amino acid sequence of RFD-GID2.
[22] SEQ ID NO: 22 relates to the gene sequence of NCBI accession No. AB045120 (EL5).
[23] SEQ ID NO: 23 relates to a primer sequence at the 5 ′ end when amplifying the S-tag-RFD gene.
[24] SEQ ID NO: 24 relates to the primer sequence at the 3 ′ end when amplifying the S-tag-RFD gene.
[25] SEQ ID NO: 25 relates to a primer sequence at the 5 ′ end when a gene is amplified when preparing MBP- (13) -RFD.
[26] SEQ ID NO: 26 relates to a primer sequence on the 3 ′ end side for amplifying a gene used for preparing MBP- (13) -RFD.
[27] SEQ ID NO: 27 relates to a primer sequence on the 5 ′ end side for amplifying a gene used for preparing MBP- (46) -RFD.
[28] SEQ ID NO: 28 is a primer on the 3 ′ end side for amplifying a gene used for preparing MBP- (46) -RFD. Regarding the array.
[29] SEQ ID NO: 29 relates to a primer sequence on the 5 ′ end side for amplifying a gene used for preparing MBP- (82) -RFD.
[30] SEQ ID NO: 30 relates to a primer sequence on the 3 ′ end side for amplifying a gene used for preparing MBP- (82) -RFD.
〔31〕配列番号31は,配列番号17の遺伝子配列に関する。
〔32〕配列番号32は,配列番号19のL138A変異体を作成する際に用いた5'末側のプライマー配列に関する。
〔33〕配列番号33は,配列番号19のL138A変異体を作成する際に用いた3'末側のプライマー配列に関する。
〔34〕配列番号34は,配列番号20のL174A変異体を作成する際に用いた5'末側のプライマー配列に関する。
〔35〕配列番号35は,配列番号20のL174A変異体を作成する際に用いた3'末側のプライマー配列に関する。
〔36〕配列番号36は,GID2-RFDを作成する際に用いるRFD遺伝子断片を作成する際に用いた5'末側のプライマー配列に関する。
〔37〕配列番号37は,GID2-RFDを作成する際に用いるRFD遺伝子断片を作成する際に用いた3'末側のプライマー配列に関する。
〔38〕配列番号38は,NCBI accession No.AB100246(GID2)に記載される遺伝子配列に関する。
〔39〕配列番号39は,GID2-RFDを作成する際に用いるGID2遺伝子断片を作成する際に用いた5'末側のプライマー配列に関する。
〔40〕配列番号40は,GID2-RFDを作成する際に用いるGID2遺伝子断片を作成する際に用いた3'末側のプライマー配列に関する。
〔41〕配列番号41は,GID2-RFD遺伝子配列のアミノ酸配列に関する。
[31] SEQ ID NO: 31 relates to the gene sequence of SEQ ID NO: 17.
[32] SEQ ID NO: 32 relates to the 5 ′ terminal primer sequence used in preparing the L138A mutant of SEQ ID NO: 19.
[33] SEQ ID NO: 33 relates to the 3 ′ terminal primer sequence used in preparing the L138A mutant of SEQ ID NO: 19.
[34] SEQ ID NO: 34 relates to the 5 ′ terminal primer sequence used in preparing the L174A mutant of SEQ ID NO: 20.
[35] SEQ ID NO: 35 relates to the 3 ′ terminal primer sequence used in preparing the L174A mutant of SEQ ID NO: 20.
[36] SEQ ID NO: 36 relates to the 5 ′ terminal primer sequence used in preparing the RFD gene fragment used in preparing GID2-RFD.
[37] SEQ ID NO: 37 relates to the 3 ′ terminal primer sequence used in preparing the RFD gene fragment used in preparing GID2-RFD.
[38] SEQ ID NO: 38 relates to the gene sequence described in NCBI accession No. AB100246 (GID2).
[39] SEQ ID NO: 39 relates to the 5 ′ terminal primer sequence used in preparing the GID2 gene fragment used in generating GID2-RFD.
[40] SEQ ID NO: 40 relates to the 3 ′ terminal primer sequence used in preparing the GID2 gene fragment used in generating GID2-RFD.
[41] SEQ ID NO: 41 relates to the amino acid sequence of the GID2-RFD gene sequence.
−Sタンパク質によるモデル実験−S-tag-RFD融合タンパク質(配列番号15)の作成方法
図4は,実施例1を説明するための概念図である。図4(A)は,実施例1における実験系の概念図である。図4(B)は,所定のタンパク質がユビキチン化されたことを示す図面に代わるゲル電気泳動図である。配列番号1に記載されるアミノ酸配列からなるタンパク質をコードする遺伝子(cDNA配列番号22)を鋳型とし,5末にNcoI サイトを付加したプライマー5'-CATGC CATG GGGGT CGACC CGGAG GTG-3'(配列番号23)および3末にBamHI サイトを付加したプライマー5'-CGGGA TCCTT ACACG ACGAC GGTGA GGC-3'(配列番号24)を用い,公知の手法に従ってPCRを行った。 すなわち,98℃で2分後,98℃で30秒,60℃で30秒,72℃で1分を1サイクルとし,このサイクルを25回繰り返すことにより核酸を増幅した。
-Model experiment using S protein-Method for preparing S-tag-RFD fusion protein (SEQ ID NO: 15) FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining Example 1. FIG. 4A is a conceptual diagram of an experimental system in Example 1. FIG. FIG. 4B is a gel electrophoresis diagram instead of a drawing showing that a predetermined protein has been ubiquitinated.
増幅したPCR産物は電気泳動を行いアガロースゲルより抽出した。挿入するpUC19 ベクター(TAKARA)についてはHincII処理を行い、Ligaton high(TOYOBO)を用いて目的断片をライゲーションした後、大腸菌へ形質転換し,クローンを作製した。 The amplified PCR product was subjected to electrophoresis and extracted from an agarose gel. The pUC19 vector (TAKARA) to be inserted was treated with HincII, and the target fragment was ligated using Ligaton high (TOYOBO), and then transformed into Escherichia coli to produce a clone.
次にこのクローンを培養した後、大腸菌からプラスミド抽出を行った。得られたプラスミドはプライマーデザイン時に挿入した配列であるNcoIおよびBamHIにより酵素処理した後、電気泳動を行いアガロースゲルから目的断片を抽出した。さらにS-Tagを含むpET32 ベクター(NOVAGEN) についても同様にNcoIおよびBamHIで酵素処理をしLigaton high(TOYOBO)を用いて目的断片をライゲーションした後、大腸菌へ形質転換し目的クローンを作製した。得られたプラスミドの塩基配列に関してはシーケンサーを用いてシーケンスを読み取ることにより目的の塩基配列が存在することを確認した。得られたプラスミドを用いて大腸菌BL21 (DE3)を形質転換した。このようにして、得られた形質転換体(菌体)を用いてタンパク質の大量発現を行った。アンピシリンを含む2×YT培地で37℃4時間前培養し、5分間10,000×gで遠心後、回収した菌体を再び培地に移し、さらに37℃で,3時間,培養を行った。その後、最終濃度1 mMのIPTGを加え,組換えタンパク質の発現を誘導し、さらに37℃で3時間培養した。 Next, after this clone was cultured, plasmid extraction was performed from E. coli. The obtained plasmid was treated with NcoI and BamHI, which were sequences inserted at the time of primer design, and then subjected to electrophoresis to extract the target fragment from the agarose gel. Further, the pET32 vector (NOVAGEN) containing S-Tag was similarly treated with NcoI and BamHI, and the target fragment was ligated using Ligaton high (TOYOBO), and then transformed into Escherichia coli to prepare the target clone. Regarding the base sequence of the obtained plasmid, it was confirmed that the target base sequence was present by reading the sequence using a sequencer. Escherichia coli BL21 (DE3) was transformed with the obtained plasmid. Thus, mass expression of protein was performed using the obtained transformant (bacteria). The cells were pre-cultured in 2 × YT medium containing ampicillin at 37 ° C. for 4 hours, centrifuged at 10,000 × g for 5 minutes, and the collected cells were transferred again to the medium, and further cultured at 37 ° C. for 3 hours. Thereafter, IPTG at a final concentration of 1 mM was added to induce expression of the recombinant protein, and further cultured at 37 ° C. for 3 hours.
その後、菌体を15分間5,000×gで遠心し,回収し-80℃で保存した。凍結させた菌体を解凍後50 mM Tris-HCl, 500 mM NaCl, 50 μM ZnSO4, 2.5 mMβ-ME, pH 7.4で懸濁し、超音波処理により細胞を破砕した。懸濁液を4℃で30分間27,000×gで遠心し、上清を回収した。得られた上清をNi アフィニティークロマトグラフィーに供した。 50 mM Tris-HCl, 500 mM NaCl, 50 μM ZnSO4, 2.5 mM b-ME, pH 7.4から50 mM Tris-HCl,500 mM NaCl, 50 μM ZnSO4, 500 mM イミダゾール(imidazole), 2.5 mMβ-ME, pH 7.4への直線濃度勾配によって溶出した。溶出画分をGel濾過クロマトグラフィーに供した。溶出は50mM Tris-HCl, 100mM NaCl, 20 mM ZnSO4, 2.5 mMβ-ME, pH 7.4で行った。この溶出画分にトロンビン(Thrombin)を添加し25℃で3時間放置しQカラムクロマトグラフィーに供した。50 mM Tris-HCl, 20 μM ZnSO4, 2.5mMβ-ME, pH 7.4から50 mM Tris-HCl, 600 mM NaCl, 20 mM ZnSO4, 2.5 mM b-ME, pH 7.4への直線濃度勾配によって溶出した。得られた溶出画分をNi アフィニティークロマトグラフィーに供した。素通り画分をGel濾過クロマトグラフィーに供した。溶出は50 mM Tris-HCl, 100 mM NaCl, 20 mM ZnSO4, 2.5 mMβ-ME, pH 7.4で行った。このようにして,S-tag-RFD融合タンパク質(配列番号15)を得た。 Thereafter, the cells were centrifuged at 5,000 × g for 15 minutes, recovered and stored at −80 ° C. The frozen cells were thawed, suspended in 50 mM Tris-HCl, 500 mM NaCl, 50 μM ZnSO 4 , 2.5 mM β-ME, pH 7.4, and disrupted by sonication. The suspension was centrifuged at 27,000 × g for 30 minutes at 4 ° C., and the supernatant was collected. The obtained supernatant was subjected to Ni affinity chromatography. 50 mM Tris-HCl, 500 mM NaCl, 50 μM ZnSO4, 2.5 mM b-ME, pH 7.4 to 50 mM Tris-HCl, 500 mM NaCl, 50 μM ZnSO4, 500 mM imidazole, 2.5 mM β-ME, pH Elute with a linear gradient to 7.4. The eluted fraction was subjected to Gel filtration chromatography. Elution was performed with 50 mM Tris-HCl, 100 mM NaCl, 20 mM ZnSO 4 , 2.5 mM β-ME, pH 7.4. Thrombin was added to this elution fraction and left at 25 ° C. for 3 hours for Q column chromatography. Elution was performed with a linear concentration gradient from 50 mM Tris-HCl, 20 μM ZnSO4, 2.5 mM β-ME, pH 7.4 to 50 mM Tris-HCl, 600 mM NaCl, 20 mM ZnSO 4 , 2.5 mM b-ME, pH 7.4. The obtained elution fraction was subjected to Ni affinity chromatography. The flow-through fraction was subjected to Gel filtration chromatography. Elution was performed with 50 mM Tris-HCl, 100 mM NaCl, 20 mM ZnSO4, 2.5 mM β-ME, pH 7.4. In this way, an S-tag-RFD fusion protein (SEQ ID NO: 15) was obtained.
全量75 μlの反応液(40 mM Tris-HCl, pH7.5, 5 mM MgCl2, 2 mM ATP, 2 mM DTT, 300 ng/μl ウシ由来ユビキチン(シグマ社製), 50 ng マウスE1, 100 ng OsUBC5b:E2, 500 ng S-タンパク質(シグマ社製))に, 500 ngのS-tag-RFD融合タンパク質(配列番号15)を加え,30℃で16時間反応させた。なお,この例において,S-tagがタンパク質Aに相当し,Sタンパク質がタンパク質Xに相当する。 Total volume 75 μl of reaction solution (40 mM Tris-HCl, pH 7.5, 5 mM MgCl 2 , 2 mM ATP, 2 mM DTT, 300 ng / μl bovine ubiquitin (Sigma), 50 ng mouse E1, 100 ng OsUBC5b: E2, 500 ng S-protein (manufactured by Sigma)) was added with 500 ng of S-tag-RFD fusion protein (SEQ ID NO: 15) and reacted at 30 ° C. for 16 hours. In this example, S-tag corresponds to protein A, and S protein corresponds to protein X.
反応終了後,等量のSDS-PAGEサンプルバッファーを加え,100 ℃で5分間加熱し,7.5% SDSポリアクリルアミドゲルでSDS-PAGEを行った。泳動後,ゲルをPVDFメンブレン(Immobilon-P ; Millipore)に転写し,5 % (w/v)スキムミルクを含むPBS-Tween20 (8.1 mM Na2HPO4, 1.47 mM KH2PO4, 137 mM NaCl, 2.68 mM KCl, 0.1% Tween20, pH7.4)中で室温30分間振盪することによりブロッキングした。このメンブレンを500分の1容量の抗S-タンパク質抗体を含むPBS-Tween20中で室温において1時間反応させた。PBS-Tween20で5分間×3回洗浄した後,4000分の1容量のペルオキシダーゼ標識抗ウサギIgG抗体(Jacskon Immuno Research)を含むPBS-Tween20で4℃一晩反応させた。PBS-Tween20で5分間×3回およびPBSで5分間洗浄後,DABを用いて発色した。 After completion of the reaction, an equal volume of SDS-PAGE sample buffer was added, heated at 100 ° C for 5 minutes, and subjected to SDS-PAGE on 7.5% SDS polyacrylamide gel. After electrophoresis, the gel was transferred to a PVDF membrane (Immobilon-P; Millipore) and PBS-Tween20 (8.1 mM Na 2 HPO 4 , 1.47 mM KH 2 PO 4 , 137 mM NaCl, 5% (w / v) skim milk, Blocking was performed by shaking in 2.68 mM KCl, 0.1% Tween 20, pH 7.4) for 30 minutes at room temperature. This membrane was reacted in PBS-Tween20 containing 1/500 volume of anti-S-protein antibody for 1 hour at room temperature. After washing with PBS-Tween20 for 5 minutes × 3 times, the mixture was reacted overnight at 4 ° C. with PBS-Tween20 containing 1/4000 volume of peroxidase-labeled anti-rabbit IgG antibody (Jacskon Immuno Research). After washing with PBS-Tween20 for 5 minutes x 3 times and PBS for 5 minutes, the color was developed using DAB.
その結果を,図4(B)に示す。図4(B)において,左からレーン番号が付されており,第1,第3及び第5レーンは0時間,第2,第4及び第6レーンは12時間後のものを示す。第1及び第2レーンは,S-tag-RFD融合タンパク質を用いたものを示す。第3及び第4レーンは,Sタンパク質を用いたものを示す。第5及び第6レーンは,S-tag-RFD融合タンパク質及びSタンパク質を用いたものを示す。図4(B)から,S-タンパク質のユビキチン化が確認できる。この結果は,RFDと融合して発現したタンパク質Aと相互作用するタンパク質Xのユビキチン化が促進されることを示しており,本発明の方法を用いることにより人工的にタンパク質分解を制御できることが示された。よって,本発明の方法によれば,タンパク質A(S-tag)とRFDを融合させたタンパク質A−RFDを生体内で発現させることで,タンパク質Aと複合体を形成するタンパク質X(Sタンパク質)を分解できることが実証された。これの方法を用いれば,Sタンパク質以外のタンパク質Xであっても,分解できることは明白である。したがって,本発明によれば,タンパク質X,又はタンパク質A−X複合体の機能を破壊できることが実証された。また,そのような機能を破壊したノックアウト生物を作出できることも実証された。さらには,破壊された機能を分析することで,タンパク質X又はタンパク質A−X複合体の機能をも解明できることも実証された。 The result is shown in FIG. In FIG. 4B, lane numbers are given from the left, the first, third and fifth lanes are after 0 hour, and the second, fourth and sixth lanes are after 12 hours. The first and second lanes indicate those using S-tag-RFD fusion protein. The third and fourth lanes show those using S protein. The fifth and sixth lanes show those using S-tag-RFD fusion protein and S protein. From FIG. 4 (B), ubiquitination of S-protein can be confirmed. This result indicates that ubiquitination of protein X interacting with protein A expressed by fusion with RFD is promoted, and that proteolysis can be artificially controlled by using the method of the present invention. It was done. Therefore, according to the method of the present invention, protein X (S protein) that forms a complex with protein A is expressed in vivo by expressing protein A-RFD in which protein A (S-tag) and RFD are fused. It was demonstrated that can be decomposed. It is clear that protein X other than S protein can be decomposed by using this method. Therefore, according to the present invention, it was demonstrated that the function of protein X or protein AX complex can be destroyed. It was also demonstrated that knockout organisms that destroyed such functions could be created. Furthermore, it was also demonstrated that the function of protein X or protein AX complex can be elucidated by analyzing the destroyed function.
−リンカーの長さによるユビキチン化効率の検証−
マルトース結合(MBP)-(リンカー)-RFD融合タンパク質の作成方法
以下では,タンパク質A−RFDにおけるリンカー部位が,タンパク質Xのユビキチン修飾化にもたらす影響について検討するための実験を行った。リンカーの長さとして13,46及び82のアミノ酸残基を含むものを用意した。MBP-(13)-RFD, MBP-(46)-RFD, MBP-(82)-RFD (括弧の中はリンカーの長さを示す)は、それぞれ5'-CCGA ATTCG GAGGA GGGGT CGACC CGGAG-3': (配列番号25)と5'-CCGGA TCCTT ACACG ACGAC GGTGA GGCG-3': (配列番号26), 5'-CCGAA TTCGG AGGAG GGGTC GACCC GGAG-3': (配列番号27)と5'-CCGGA TCCTT ACACG ACGAC GGTGA GGCG-3': (配列番号28), 5'-CCGAA TTCTG CTACT GCGAC GAGCG GCGC-3': (配列番号29)と5'-CCGGA TCCTC AATCC GGACA TGCGC -3': (配列番号30)の両プライマーを用いてEL5の全長鎖cDNA(配列番号22)を鋳型としてPCRを行った。すなわち,98℃で2分後,98℃で30秒,50℃で30秒,72℃で2分を1サイクルとし,このサイクルを25回繰り返すことにより核酸を増幅した。
-Verification of ubiquitination efficiency by linker length-
Method for Producing Maltose Linkage (MBP)-(Linker) -RFD Fusion Protein In the following, an experiment was conducted to examine the effect of the linker site in protein A-RFD on the ubiquitin modification of protein X. A linker containing 13, 46 and 82 amino acid residues was prepared. MBP- (13) -RFD, MBP- (46) -RFD, MBP- (82) -RFD (the length of the linker is shown in parentheses) is 5'-CCGA ATTCG GAGGA GGGGT CGACC CGGAG-3 ' : (SEQ ID NO: 25) and 5'-CCGGA TCCTT ACACG ACGAC GGTGA GGCG-3 ': (SEQ ID NO: 26), 5'-CCGAA TTCGG AGGAG GGGTC GACCC GGAG-3': (SEQ ID NO: 27) and 5'-CCGGA TCCTT ACACG ACGAC GGTGA GGCG-3 ': (SEQ ID NO: 28), 5'-CCGAA TTCTG CTACT GCGAC GAGCG GCGC-3': (SEQ ID NO: 29) and 5'-CCGGA TCCTC AATCC GGACA TGCGC -3 ': (SEQ ID NO: 30) PCR was performed using the full-length cDNA of EL5 (SEQ ID NO: 22) as a template using both primers. Specifically, after 2 minutes at 98 ° C., one cycle was 98 ° C. for 30 seconds, 50 ° C. for 30 seconds, and 72 ° C. for 2 minutes, and the nucleic acid was amplified by repeating this cycle 25 times.
得られたPCR産物をEcoRIおよびBamHIで消化し、あらかじめEcoRIおよびBamHIで消化したpMAL-c2xにライゲーションした。得られたプラスミドの塩基配列を確認し、変異が導入されていないことを確認した。得られたプラスミドを用いて大腸菌BL21 (DE3)を形質転換した。得られた形質転換体(菌体)を用いてタンパク質の大量発現を行った。アンピシリンを含む2×YT培地で37℃4時間前培養し、5分間10,000×gで遠心後、回収した菌体を再び培地に移した。その後、さらに37 ℃で3時間培養を行った。その後、最終濃度1 mMのIPTGを加え組換えタンパク質の発現を誘導した。さらに37 ℃3時間培養した後、菌体を15分間5,000×gで遠心し,回収し-80℃で保存した。凍結させた菌体を解凍後50 mM Tris-HCl, 200 mM NaCl, 20 mM ZnSO4, 2.5 mM b-ME, pH 7.4で懸濁し、超音波処理により細胞を破砕した、懸濁液を4 ℃で30分間27,000×gで遠心し、上清を回収した。得られた上清をアミロースレジンに吸着させ、50 mM Tris-HCl, 200 mM NaCl, 20 mM ZnSO4, 2.5 mM b-ME, pH 7.4で洗浄後、10 mM maltose, 50 mM Tris-HCl, 200 mM NaCl, 20 mM ZnSO4, 2.5 mM b-ME, pH 7.4で溶出した。なお,MBPは,タンパク質Aではなく,ユビキチン修飾化されるタンパク質である。このようにして,マルトース結合(MBP)-(リンカー)-RFD融合タンパク質(配列番号16,17,18)を得た。 The resulting PCR product was digested with EcoRI and BamHI and ligated into pMAL-c2x previously digested with EcoRI and BamHI. The nucleotide sequence of the obtained plasmid was confirmed, and it was confirmed that no mutation was introduced. Escherichia coli BL21 (DE3) was transformed with the obtained plasmid. The obtained transformant (bacteria) was used for mass expression of protein. The cells were precultured in 2 × YT medium containing ampicillin at 37 ° C. for 4 hours, centrifuged at 10,000 × g for 5 minutes, and the collected cells were transferred again to the medium. Thereafter, the cells were further cultured at 37 ° C. for 3 hours. Thereafter, IPTG at a final concentration of 1 mM was added to induce expression of the recombinant protein. After further incubation at 37 ° C. for 3 hours, the cells were centrifuged at 5,000 × g for 15 minutes, recovered and stored at −80 ° C. The frozen cells were thawed and suspended in 50 mM Tris-HCl, 200 mM NaCl, 20 mM ZnSO 4 , 2.5 mM b-ME, pH 7.4, and the cells were disrupted by sonication. And centrifuged at 27,000 × g for 30 minutes to recover the supernatant. The obtained supernatant was adsorbed on amylose resin, washed with 50 mM Tris-HCl, 200 mM NaCl, 20 mM ZnSO 4 , 2.5 mM b-ME, pH 7.4, and then 10 mM maltose, 50 mM Tris-HCl, 200. Elute with mM NaCl, 20 mM ZnSO 4 , 2.5 mM b-ME, pH 7.4. MBP is not protein A but a protein that is modified by ubiquitin. In this way, a maltose binding (MBP)-(linker) -RFD fusion protein (SEQ ID NOs: 16, 17, 18) was obtained.
全量75 μlの反応液(40 mM Tris-HCl, pH7.5, 5 mM MgCl2, 2 mM ATP, 2 mM DTT, 300 ng/μl ウシ由来ユビキチン(シグマ社製), 50 ng マウスE1, 100 ng OsUBC5b:E2に, 500 ngのマルトース結合(MBP)-(リンカー)-RFD融合タンパク質(配列番号16,17,18)を加え,30 ℃で1時間反応させた。リンカーの長さはアミノ酸残基の数が13,46および82のものを検討した。 75 μl total reaction volume (40 mM Tris-HCl, pH 7.5, 5 mM MgCl 2 , 2 mM ATP, 2 mM DTT, 300 ng / μl bovine ubiquitin (Sigma), 50 ng mouse E1, 100 ng To OsUBC5b: E2, 500 ng of maltose binding (MBP)-(linker) -RFD fusion protein (SEQ ID NO: 16, 17, 18) was added and reacted at 30 ° C. for 1 hour. Were examined with 13,46 and 82 numbers.
反応終了後,等量のSDS-PAGEサンプルバッファーを加え,100 ℃で5分間加熱し,7.5 % SDSポリアクリルアミドゲルでSDS-PAGEを行った。泳動後,ゲルをPVDFメンブレン(Immobilon-P ; Millipore)に転写し,5% (w/v)スキムミルクを含むPBS-Tween20 (8.1 mM Na2HPO4, 1.47 mM KH2PO4, 137 mM NaCl, 2.68 mM KCl, 0.1% Tween20, pH7.4)中で室温30分間振盪することによりブロッキングした。このメンブレンを500分の1容量の抗S-タンパク質抗体を含むPBS-Tween20中で室温において4℃で一晩反応させた。PBS-Tween20で5分間×3回洗浄した後,4000分の1容量のペルオキシダーゼ標識抗ウサギIgG抗体(Jacskon Immuno Research)を含むPBS-Tween20で室温1時間反応させた。PBS-Tween20で5分間×3回およびPBSで5分間洗浄後,DABを用いて発色した。 After completion of the reaction, an equal volume of SDS-PAGE sample buffer was added, heated at 100 ° C for 5 minutes, and subjected to SDS-PAGE on 7.5% SDS polyacrylamide gel. After electrophoresis, the gel was transferred to a PVDF membrane (Immobilon-P; Millipore) and PBS-Tween20 containing 5% (w / v) skim milk (8.1 mM Na 2 HPO 4 , 1.47 mM KH 2 PO 4 , 137 mM NaCl, Blocking was performed by shaking in 2.68 mM KCl, 0.1% Tween 20, pH 7.4) for 30 minutes at room temperature. This membrane was reacted overnight at 4 ° C. in PBS-Tween20 containing 1/500 volume of anti-S-protein antibody. After washing with PBS-Tween20 for 5 minutes × 3 times, the mixture was reacted with PBS-Tween20 containing 1/4000 volume of peroxidase-labeled anti-rabbit IgG antibody (Jacskon Immuno Research) for 1 hour at room temperature. After washing with PBS-Tween20 for 5 minutes x 3 times and PBS for 5 minutes, the color was developed using DAB.
その結果を,図5に示す。図5は,実験結果を示す図面に代わるゲル電気泳動写真図である。左から第1番目及び第2番目のレーンはMBPのものを示す。左から第3番目及び第4番目のレーンはMBP-(13)-RFDを示し,左から第5番目〜第6番目のレーンは MBP-(46)-RFDを示し, 左から第7番目〜第8番目のレーンはMBP-(82)-RFDを示す。上記レーンのうち奇数番号のレーンは0時間後,偶数番号のレーンは1時間後のものを示す。図中kDaは,キロダルトンを示す。図5から,リンカーの長さを変えてもユビキチン修飾化は進行するものの,その進行速度をリンカーの長さにより制御できることが確認できた。このことは,RFDと,ユビキチンにより分解されるタンパク質との融合タンパク質を作出すれば,そのタンパク質を分解することができること,及びその分解速度を制御できることをも意味している。 The result is shown in FIG. FIG. 5 is a gel electrophoresis photograph in place of a drawing showing the experimental results. The first and second lanes from the left indicate MBP. The third and fourth lanes from the left indicate MBP- (13) -RFD, the fifth through sixth lanes from the left indicate MBP- (46) -RFD, and the seventh through the left. The eighth lane shows MBP- (82) -RFD. Of the above lanes, odd-numbered lanes indicate after 0 hours, and even-numbered lanes indicate after 1 hour. In the figure, kDa indicates kilodaltons. From FIG. 5, it was confirmed that although the ubiquitin modification proceeds even when the length of the linker is changed, the progress rate can be controlled by the length of the linker. This also means that if a fusion protein of RFD and a protein that is degraded by ubiquitin is created, the protein can be degraded and the degradation rate can be controlled.
−RFD変異体によるユビキチン化効率の制御の検証−
以下のようにして,配列番号1のロイシン138又はロイシン174をそれぞれアラニンに置換した変異体は、ユビキチン化効率が減少することを確認した。
-Verification of control of ubiquitination efficiency by RFD mutants-
As described below, it was confirmed that the mutants in which leucine 138 or leucine 174 of SEQ ID NO: 1 was substituted with alanine each decreased in ubiquitination efficiency.
変異体の作成方法:
L138AおよびL174A変異体は,配列番号17のアミノ酸配列をコードするcDNA(配列番号31)を鋳型としQuickchange Site-Directed Mutagenesis Kit (stratagene)を用いたPCRにより作成した。PCRには、L138A : 5'-GTGCG CGGTG TGCGC GGCGG AGCTC G-3' (配列番号32 )および5'-CGAGC TCCGC CGCGC ACACC GCGCA C-3' (配列番号33)、 L174A : 5'-CACTC CACCT GCCCG GCGTG CCGCC TCACC-3' (配列番号34)および5'-GGTGA GGGGC ACGCC GGGCA GGTGG AGTG-3' (配列番号35)を用いた。PCRは,95℃で30秒後,95℃で30秒,55℃で1分を1サイクルとし,このサイクルを12回繰り返した。
How to create a variant:
L138A and L174A mutants were prepared by PCR using the cDNA ( SEQ ID NO: 31) encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 17 as a template and the Quickchange Site-Directed Mutagenesis Kit (stratagene). For PCR, L138A: 5'-GTGCG CGGTG TGCGC GGCGG AGCTC G-3 '(SEQ ID NO: 32) and 5'-CGAGC TCCGC CGCGC ACACC GCGCA C-3' (SEQ ID NO: 33), L174A: 5'-CACTC CACCT GCCCG GCGTG CCGCC TCACC-3 ′ (SEQ ID NO: 34) and 5′-GGTGA GGGGC ACGCC GGGCA GGTGG AGTG-3 ′ (SEQ ID NO: 35) were used. PCR was performed at 95 ° C. for 30 seconds, 95 ° C. for 30 seconds, and 55 ° C. for 1 minute, and this cycle was repeated 12 times.
得られたプラスミドの塩基配列を確認し、目的の部位に変異が導入されていることを確認した。得られたプラスミドで大腸菌BL21 (DE3)を形質転換し、得られた形質転換体(菌体)を用いてタンパク質の大量発現を行った。アンピシリンを含む2×YT培地で37 ℃で4時間前培養し、5分間10,000×gで遠心後、回収した菌体を再び培地に移し、さらに37℃で3時間培養を行った。その後、最終濃度1 mMのIPTGを加え組換えタンパク質の発現を誘導し、さらに37 ℃3時間培養した後、菌体を15分間5,000×gで遠心し回収し-80 ℃で保存した。凍結させた菌体を解凍後50 mM Tris-HCl, 200 mM NaCl, 20 mM ZnSO4, 2.5 mM b-ME, pH 7.4で懸濁し、超音波処理により細胞を破砕し、懸濁液を4 ℃で30分間27,000×gで遠心し、上清を回収した。得られた上清をアミロースレジンに吸着させ、50 mM Tris-HCl, 200 mM NaCl, 20 mM ZnSO4, 2.5 mM b-ME, pH 7.4で洗浄後、10 mM maltose, 50 mM Tris-HCl, 200 mM NaCl, 20 mM ZnSO4, 2.5 mM b-ME, pH 7.4で溶出した。このようにして(MBP)-RFD変異体融合タンパク質(配列番号19,20)を得た。 The base sequence of the obtained plasmid was confirmed, and it was confirmed that the mutation was introduced at the target site. Escherichia coli BL21 (DE3) was transformed with the obtained plasmid, and a large amount of protein was expressed using the obtained transformant (bacteria). The cells were pre-cultured in 2 × YT medium containing ampicillin at 37 ° C. for 4 hours, centrifuged at 10,000 × g for 5 minutes, and the collected cells were transferred again to the medium, and further cultured at 37 ° C. for 3 hours. Thereafter, IPTG at a final concentration of 1 mM was added to induce the expression of the recombinant protein. After further incubation at 37 ° C. for 3 hours, the cells were collected by centrifugation at 5,000 × g for 15 minutes and stored at −80 ° C. Thaw the frozen cells, then resuspend them in 50 mM Tris-HCl, 200 mM NaCl, 20 mM ZnSO 4 , 2.5 mM b-ME, pH 7.4, disrupt the cells by sonication, and resuspend the suspension at 4 ° C. And centrifuged at 27,000 × g for 30 minutes to recover the supernatant. The obtained supernatant was adsorbed on amylose resin, washed with 50 mM Tris-HCl, 200 mM NaCl, 20 mM ZnSO 4 , 2.5 mM b-ME, pH 7.4, and then 10 mM maltose, 50 mM Tris-HCl, 200. Elute with mM NaCl, 20 mM ZnSO 4 , 2.5 mM b-ME, pH 7.4. In this way, (MBP) -RFD mutant fusion protein (SEQ ID NOs: 19 and 20) was obtained.
全量75 μlの反応液(40 mM Tris-HCl, pH7.5, 5 mM MgCl2, 2 mM ATP, 2 mM DTT, 300 ng/μl ウシ由来ユビキチン(シグマ社製), 50 ng マウスE1, 100 ng OsUBC5b:E2に, 500 ngの (MBP)-RFD変異体融合タンパク質(配列番号19,20)を加え,30℃で2時間反応させた。 75 μl total reaction volume (40 mM Tris-HCl, pH 7.5, 5 mM MgCl 2 , 2 mM ATP, 2 mM DTT, 300 ng / μl bovine ubiquitin (Sigma), 50 ng mouse E1, 100 ng To OsUBC5b: E2, 500 ng of (MBP) -RFD mutant fusion protein (SEQ ID NOs: 19 and 20) was added and reacted at 30 ° C. for 2 hours.
反応終了後,等量のSDS-PAGEサンプルバッファーを加え,100 ℃で5分間加熱し,7.5% SDSポリアクリルアミドゲルでSDS-PAGEを行った。泳動後,ゲルをPVDFメンブレン(Immobilon-P ; Millipore)に転写し,5% (w/v)スキムミルクを含むPBS-Tween20 (8.1 mM Na2HPO4, 1.47 mM KH2PO4, 137 mM NaCl, 2.68 mM KCl, 0.1% Tween20, pH7.4)中で室温30分間振盪することによりブロッキングした。このメンブレンを500分の1容量の抗S-タンパク質抗体を含むPBS-Tween20中で室温において1時間反応させた。PBS-Tween20で5分間×3回洗浄した後,4000分の1容量のペルオキシダーゼ標識抗ウサギIgG抗体(Jacskon Immuno Research)を含むPBS-Tween20で室温1時間反応させた。PBS-Tween20で5分間×3回およびPBSで5分間洗浄後,DABを用いて発色した。なお,配列番号1のアルギニン148をアラニンに置換した変異体R148A,配列番号1のバリン162をアラニンに置換した変異体V162A,配列番号1のアスパラギン酸163をアラニンに置換した変異体D163Aについても同様にして製造し,測定を行った。 After completion of the reaction, an equal volume of SDS-PAGE sample buffer was added, heated at 100 ° C for 5 minutes, and subjected to SDS-PAGE on 7.5% SDS polyacrylamide gel. After electrophoresis, the gel was transferred to a PVDF membrane (Immobilon-P; Millipore) and PBS-Tween20 containing 5% (w / v) skim milk (8.1 mM Na 2 HPO 4 , 1.47 mM KH 2 PO 4 , 137 mM NaCl, Blocking was performed by shaking in 2.68 mM KCl, 0.1% Tween 20, pH 7.4) for 30 minutes at room temperature. This membrane was reacted in PBS-Tween20 containing 1/500 volume of anti-S-protein antibody for 1 hour at room temperature. After washing with PBS-Tween20 for 5 minutes × 3 times, the mixture was reacted with PBS-Tween20 containing 1/4000 volume of peroxidase-labeled anti-rabbit IgG antibody (Jacskon Immuno Research) for 1 hour at room temperature. After washing with PBS-Tween20 for 5 minutes x 3 times and PBS for 5 minutes, the color was developed using DAB. The same applies to mutant R148A in which arginine 148 in SEQ ID NO: 1 is substituted with alanine, mutant V162A in which valine 162 in SEQ ID NO: 1 is replaced with alanine, and mutant D163A in which aspartic acid 163 in SEQ ID NO: 1 is replaced with alanine. Were manufactured and measured.
その結果を,図6に示す。図6において,左から第1及び第2レーンはMBPを示し,第3及び第4レーンは無変異体を示し,第5及び第6レーンはL138A変異体を示し,第7及び第8レーンはR148A変異体を示し,第9及び第10レーンはV162A変異体を示し,第11及び第12レーンはD163A変異体を示し,第13及び第14レーンはL174A変異体を示す。無変異体の左から第4レーンでは,複数のポリユビキチン化したタンパク質に由来するバンドが見られた。一方,変異体のレーンでは第4レーンに比べてポリユビキチン化に由来するバンドが少なかった。このことから,変異体は変異がないものに比べ,それぞれタンパク質Xのユビキチン化効率が劣っていることがわかる。また,この結果から,ロイシン138又はロイシン174をそれぞれアラニンに置換した変異体などによりユビキチン修飾化を制御できることが確認できた。 The result is shown in FIG. In FIG. 6, from the left, the first and second lanes indicate MBP, the third and fourth lanes indicate non-mutant, the fifth and sixth lanes indicate L138A mutant, and the seventh and eighth lanes The R148A mutant is shown, the 9th and 10th lanes indicate the V162A mutant, the 11th and 12th lanes indicate the D163A mutant, and the 13th and 14th lanes indicate the L174A mutant. In the fourth lane from the left of the unmutated mutant, bands derived from a plurality of polyubiquitinated proteins were observed. On the other hand, the mutant lane had fewer bands derived from polyubiquitination than the fourth lane. From this, it can be seen that the ubiquitination efficiency of protein X is inferior to that of the mutant without mutation. Moreover, from this result, it was confirmed that ubiquitin modification can be controlled by a mutant in which leucine 138 or leucine 174 is substituted with alanine, respectively.
−GID2-RFD融合タンパク質によるSLR1タンパク質分解の検証−
GID2-RFD融合タンパク質の作成方法
配列番号13をコードする遺伝子(配列番号22)を鋳型とし5末にCACC配列とクローニングサイト (Xba I, Spe I, BamH I)を付加したプライマー:5'-CACCT CTAGA ACTAG TGGAT CCATG CCAGA TCTGG GTACC GACGA CG-3'(配列番号36)および3末に終止コドンとSma Iサイトを付加したプライマー5'- CCCGG GTCAC ACGAC GACGG TGAGG CGGCA-3'(配列番号37)を用いてPCRを行った。 すなわち,98℃で2分後,98℃で30秒,50℃で30秒,72℃で3分を1サイクルとし,このサイクルを25回繰り返すことにより核酸を増幅した。
-Verification of SLR1 proteolysis by GID2-RFD fusion protein-
Method for preparing GID2-RFD fusion protein Primer with 5% CACC sequence and cloning site (Xba I, Spe I, BamH I) added to template using gene (SEQ ID NO: 22) encoding SEQ ID NO: 13 as template: 5'-CACCT Using CTAGA ACTAG TGGAT CCATG CCAGA TCTGG GTACC GACGA CG-3 '(SEQ ID NO: 36) and primer 5'-CCCGG GTCAC ACGAC GACGG TGAGG CGGCA-3' (SEQ ID NO: 37) with a stop codon and Sma I site added at the end of 3 PCR was performed. Specifically, after 2 minutes at 98 ° C., one cycle was 98 ° C. for 30 seconds, 50 ° C. for 30 seconds, and 72 ° C. for 3 minutes, and the nucleic acid was amplified by repeating this cycle 25 times.
増幅したPCR産物は電気泳動を行いアガロースゲルより抽出し、TOPO cloning kit(Invitrogen)を用いてクローニングを行い、RFDのエントリーベクターを作製した。挿入する配列番号5で表されるタンパク質の遺伝子についてはGID2のcDNA(配列番号38)を鋳型とし5末にCACC配列とXba Iサイトを付加したプライマー5'-CACCT CTAGA ATGAA GTTCC GCTCT GATTC-3'(配列番号39)および3末に終止コドンを削除しさらにBamH Iサイトを付加したプライマー5'- GGATC CCCCG CATTG GCCCC CTCCA TTCTT ATC-3'(配列番号40)を用いてPCRを行った。すなわち,98℃で2分後,98℃で30秒,50℃で30秒,72℃で3分を1サイクルとし,このサイクルを25回繰り返すことにより核酸を増幅した。 増幅したPCR産物は電気泳動を行いアガロースゲルより抽出し、TOPO cloning kit(Invitrogen)を用いてクローニングを行い、GID2エントリークローンを作製した。
The amplified PCR product was subjected to electrophoresis, extracted from an agarose gel, and cloned using TOPO cloning kit (Invitrogen) to prepare an RFD entry vector. Primer 5'-CACCT CTAGA ATGAA GTTCC GCTCT GATTC-3 'using the GID2 cDNA (SEQ ID NO: 38) as a template and adding the CACC sequence and Xba I site to the end of the gene of the protein represented by SEQ ID NO: 5 PCR was performed using (SEQ ID NO: 39) and a
次にGID2のエントリープラスミドをプライマーに挿入した配列であるXba IおよびBamH Iにより酵素処理し、電気泳動を行いアガロースゲルからGID2断片を抽出した。さらにRFDエントリーベクター についても同様にXba IおよびBamH Iで酵素処理をしLigaton high(TOYOBO)を用いてGID2断片をライゲーション後、大腸菌へ形質転換しGID2-RFDクローンを作製した。得られたプラスミドの塩基配列に関してはシーケンスにより目的の塩基配列が存在することを確認した。 Next, the GID2 entry plasmid was enzymatically treated with Xba I and BamH I, which were sequences inserted into primers, and subjected to electrophoresis to extract a GID2 fragment from an agarose gel. Furthermore, the RFD entry vector was similarly treated with Xba I and BamH I, and the GID2 fragment was ligated using Ligaton high (TOYOBO), and then transformed into E. coli to produce a GID2-RFD clone. Regarding the base sequence of the obtained plasmid, it was confirmed by sequencing that the target base sequence was present.
遺伝子の導入方法
CaMV 35Sプロモーターのエンハンサー領域を4反復させたプロモーターとノパリンシンターゼ遺伝子由来ターミネーターの間に、GID2遺伝子(配列番号38)あるいはGID2-RING遺伝子(配列番号41)を連結し、バイナリーベクターpBI121(Clontech社)のT-DNA領域に35Sプロモーターとハイグロマイシンフォスフォフォトランスフェレース(HPT)遺伝子とノパリンシンターゼ遺伝子由来ターミネーターを有するプラスミドpBI-HPTに導入し、pBI-EN4-GID2およびpBI-EN4-GID2RINGを構築した。これらのプラスミドの構造を図7に示す。図7(A)は,プラスミド“pBI-EN4-GID2”の開裂地図である。図7(B)は,プラスミド“pBI-EN4-GID2RING”の開裂地図である。図中,35Sは,CaMV 35Sプロモーターを示し,HPTは,大腸菌ハイグロマイシンリン酸転移酵素遺伝子(ハイグロマイシン耐性遺伝子)を示し,CaMV3'は CaMVターミネーターを示し,EN4は35Sプロモーターの転写開始点の上流-290から-90の領域を4反復させた人工35Sプロモーターを示し,NOS3'はノパリン合成酵素遺伝子のターミネーターを示し,RBはT-DNA領域right border配列を示し,LBは T-DNA領域left border配列を示し,NPTIIIは ネオマイシンリン酸転移酵素遺伝子(カナマイシン耐性遺伝子)を示す。
Gene transfer method
The GID2 gene (SEQ ID NO: 38) or GID2-RING gene (SEQ ID NO: 41) is linked between the promoter with 4 repeats of the enhancer region of the CaMV 35S promoter and the nopaline synthase gene-derived terminator, and the binary vector pBI121 (Clontech) ) Was introduced into plasmid pBI-HPT having a 35S promoter, hygromycin phosphotransferase (HPT) gene and nopaline synthase gene-derived terminator in the T-DNA region, and pBI-EN4-GID2 and pBI-EN4-GID2RING were introduced. It was constructed. The structures of these plasmids are shown in FIG. FIG. 7 (A) is a cleavage map of plasmid “pBI-EN4-GID2”. FIG. 7B is a cleavage map of the plasmid “pBI-EN4-GID2RING”. In the figure, 35S represents the CaMV 35S promoter, HPT represents the Escherichia coli hygromycin phosphotransferase gene (hygromycin resistance gene), CaMV3 ′ represents the CaMV terminator, and EN4 is upstream of the 35S promoter transcription start site. An artificial 35S promoter with 4 repeats of the -290 to -90 region, NOS3 'indicates the terminator of the nopaline synthase gene, RB indicates the T-DNA region right border sequence, and LB indicates the T-DNA region left border NPTIII indicates the neomycin phosphotransferase gene (kanamycin resistance gene).
形質転換アグロバクテリウムは、Nagelらの方法(Nagel et al., (1990) Microbiol. Lett., 67, 325.)に従ってバイナリーベクターpBI-EN4-GID2およびpBI-EN4-GID2RINGをエレクトロポーレーション法により癌腫菌(アグロバクテリウム ツメファシエンス:Agrobacterium tumefacience)に導入した後、50μg/mlのカナマイシンと50μg/mlのハイグロマイシンを含むLB培地上、28℃で2日間培養することによって得た。 The transformed Agrobacterium was obtained by electroporation of binary vectors pBI-EN4-GID2 and pBI-EN4-GID2RING according to the method of Nagel et al. (Nagel et al., (1990) Microbiol. Lett., 67, 325.). It was obtained by culturing at 28 ° C. for 2 days on an LB medium containing 50 μg / ml of kanamycin and 50 μg / ml of hygromycin after introduction into Agrobacterium tumefacience.
イネの形質転換は超迅速形質転換法(特許3141084号公報)に従って行った。すなわち、籾殻を取り除いたイネの完熟種子を無傷の状態で2.5%次亜塩素酸ナトリウム溶液中で殺菌し、滅菌水で十分に洗浄後2,4−ジクロロフェノキシ酢酸(2,4−D)を含むN6D培地(30g/Lスクロース、0.3g/Lカザミノ酸、2.8g/Lプロリン、2mg/L 2,4−D、4g/Lゲルライト、pH5.8)に播種し、5日間28℃に静置した。
Rice transformation was performed according to an ultra-rapid transformation method (Japanese Patent No. 3141084). That is, ripe rice seeds from which rice husks were removed were sterilized intact in a 2.5% sodium hypochlorite solution, washed thoroughly with sterilized water, and then 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D ) And N6D medium (30 g / L sucrose, 0.3 g / L casamino acid, 2.8 g / L proline, 2 mg /
形質転換されたアグロバクテリウムの懸濁液に前培養した上記の種子を浸漬した後、2N6・AS培地(30g/Lスクロース、10g/Lグルコース、0.3g/Lカザミノ酸、2mg/L 2,4−D、10mg/L アセトシリンゴン、4g/Lゲルライト、pH5.2)に移植し、28℃暗黒下で3日間共存培養した。 After immersing the above seeds in the transformed Agrobacterium suspension, 2N6 · AS medium (30 g / L sucrose, 10 g / L glucose, 0.3 g / L casamino acid, 2 mg / L 2) , 4-D, 10 mg / L acetosyringone, 4 g / L gellite, pH 5.2) and co-cultured in the dark at 28 ° C. for 3 days.
ゲルライトを除いたN6D培地にアグロバクテリウム用抗生物質であるカルベニシリンを500mg/Lを加えた洗浄液を用いて種子からアグロバクテリウムを十分洗浄した後、カルベニシリン500mg/Lと選抜マーカーとしてハイグロマイシンを50mg/L加えたN6D培地(選抜培地)に洗浄した種子を置床して28℃で2週間培養した。 After thoroughly washing Agrobacterium from seeds using a washing solution obtained by adding 500 mg / L of carbenicillin, an antibiotic for Agrobacterium, to N6D medium excluding gellite, 50 mg of hygromycin as a selection marker and 500 mg / L of carbenicillin. The washed seeds were placed on N6D medium (selection medium) added with / L and cultured at 28 ° C. for 2 weeks.
ハイグロマイシン耐性カルスを約2週間ごとに新しい選抜培地に4回植え継ぎ、GID2遺伝子、あるいはGID2-RING遺伝子導入イネカルス系統とした。 The hygromycin-resistant callus was subcultured four times in a new selection medium every two weeks to obtain a GID2 gene- or GID2-RING gene-introduced rice callus line.
ハイグロマイシン耐性カルスを再分化培地(500mg/Lカルベニシリン、30mg/Lハイグロマイシン、30g/Lスクロース、30g/Lソルビトール、2g/Lカザミノ酸、2mg/Lカイネチン、0.002mg/L α−ナフチル酢酸(NAA)、4g/Lゲルライト、pH5.8となるよう添加したMS培地)に移植して、28℃で再分化するまで培養を続けた。 Hygromycin-resistant callus is redifferentiated medium (500 mg / L carbenicillin, 30 mg / L hygromycin, 30 g / L sucrose, 30 g / L sorbitol, 2 g / L casamino acid, 2 mg / L kinetin, 0.002 mg / L α-naphthylacetic acid. (NAA) 4 g / L gellite, MS medium added to pH 5.8) and continued to culture at 28 ° C. until redifferentiation.
再分化固体を発根培地(ハイグロマイシン30mg/Lとなるように添加した、ホルモンフリーのMS培地)に置床し、ハイグロマイシン耐性を検定した。非形質転換体は新しい根が伸長せず1週間ほどで枯死するのに対し、遺伝子が導入されたと考えられる形質転換体は耐性を示し、野生株と同様の成育を示した。形質転換植物が大きくなったところで、馴化を経てポットに移植し温室内で生育させた。 The redifferentiated solid was placed on a rooting medium (hormone-free MS medium added to give hygromycin 30 mg / L) and assayed for hygromycin resistance. In the non-transformant, the new root did not grow and died in about one week, whereas the transformant considered to have the introduced gene showed resistance and showed the same growth as the wild type. When transformed plants grew, they were acclimated and transplanted into pots and grown in a greenhouse.
本発明のタンパク質の機能を解析する方法は,タンパク質及びそのタンパク質をコードする遺伝子の機能を解析するために利用できる。 The method for analyzing the function of the protein of the present invention can be used to analyze the function of the protein and the gene encoding the protein.
本発明のタンパク質の機能を解析する方法は,特に遺伝子破壊法やRNAiなどの手法とは別の方法によりタンパク質の機能を解析するので,これらの解析法では解析することが難しい多重遺伝子族の機能を解析することに特に有効に利用できる。 In the method of analyzing the function of the protein of the present invention, since the function of the protein is analyzed by a method different from the method such as the gene disruption method or RNAi in particular, it is difficult to analyze the function of the multigene family. It can be used particularly effectively for analyzing.
本発明のタンパク質の機能を抑制する方法は,タンパク質及びそのタンパク質をコードする遺伝子の機能を抑制するために利用できる。また,その機能をノックアウトしたノックアウト動物の作生に有効に利用できる。 The method for suppressing the function of a protein of the present invention can be used for suppressing the function of a protein and a gene encoding the protein. It can also be used effectively to produce knockout animals that have been knocked out.
また,本発明で用いるユビキチン依存型タンパク質分解系は動植物に普遍的であるため,本発明の方法は,その応用範囲が広いものである。 Moreover, since the ubiquitin-dependent proteolytic system used in the present invention is universal for animals and plants, the method of the present invention has a wide range of applications.
配列番号32:合成タンパク質
配列番号33:合成タンパク質
配列番号34:合成タンパク質
配列番号35:合成タンパク質
配列番号36:合成タンパク質
配列番号37:合成タンパク質
配列番号38:合成タンパク質
配列番号39:合成タンパク質
配列番号40:合成タンパク質
配列番号41:合成DNA
配列番号42:合成DNA
配列番号43:合成DNA
配列番号44:合成DNA
配列番号45:合成DNA
配列番号46:合成DNA
配列番号47:合成DNA
配列番号48:合成DNA
配列番号32:合成DNA
配列番号33:合成DNA
配列番号34:合成DNA
配列番号35:合成DNA
配列番号36:合成DNA
配列番号37:合成DNA
配列番号39:合成DNA
配列番号40:合成DNA
SEQ ID NO: 32: Synthetic protein SEQ ID NO: 33: Synthetic protein SEQ ID NO: 34: Synthetic protein SEQ ID NO: 35: Synthetic protein SEQ ID NO: 36: Synthetic protein SEQ ID NO: 37: Synthetic protein SEQ ID NO: 38: Synthetic protein SEQ ID NO: 39: Synthetic protein SEQ ID NO: 40: Synthetic protein SEQ ID NO: 41: Synthetic DNA
SEQ ID NO: 42: synthetic DNA
SEQ ID NO: 43: Synthetic DNA
SEQ ID NO: 44: Synthetic DNA
SEQ ID NO: 45: synthetic DNA
SEQ ID NO: 46: synthetic DNA
SEQ ID NO: 47: synthetic DNA
Sequence number 48: Synthetic DNA
SEQ ID NO: 32: synthetic DNA
SEQ ID NO: 33: synthetic DNA
SEQ ID NO: 34: Synthetic DNA
SEQ ID NO: 35: synthetic DNA
SEQ ID NO: 36: synthetic DNA
SEQ ID NO: 37: synthetic DNA
SEQ ID NO: 39: Synthetic DNA
SEQ ID NO: 40: synthetic DNA
Claims (2)
前記標的タンパク質と複合体を形成し,ユビキチン修飾化されることにより分解されるタンパク質(タンパク質X)の機能,又は前記タンパク質Aと前記タンパク質Xとの複合体タンパク質(タンパク質A−X複合体)の機能を解析する方法であって,
前記タンパク質A−RFDを生体内で発現させ,
前記タンパク質Aと前記タンパク質Xとの複合体を形成させ,
前記RFDと相互作用したユビキチン結合酵素に結合したユビキチンを前記タンパク質Xに転移させることにより,前記タンパク質Xを分解し,タンパク質X,又はタンパク質A−X複合体の機能を失活させ,
タンパク質X,又はタンパク質A−X複合体の機能を解析し,
ここで,前記“ユビキチン結合酵素と相互作用できるタンパク質(RFD)”が,
配列番号1に記載されるアミノ酸配列において134-181番のアミノ酸配列からなるタンパク質,
又は配列番号1に記載されるアミノ酸配列において134-181番のアミノ酸配列から1〜4個のアミノ酸残基が置換,欠損,付加又は挿入したアミノ酸配列からなるタンパク質である,
タンパク質の機能解析方法。 Using a protein (protein A-RFD) in which a target protein (protein A) and a protein (RFD) capable of interacting with a ubiquitin-binding enzyme are fused,
The function of the protein (protein X) that forms a complex with the target protein and is decomposed by being modified with ubiquitin, or the complex of the protein A and the protein X (protein AX complex) A method of analyzing the function,
Expressing the protein A-RFD in vivo,
Forming a complex of the protein A and the protein X;
Transferring the ubiquitin bound to the ubiquitin-conjugating enzyme that interacts with the RFD to the protein X, thereby decomposing the protein X and inactivating the function of the protein X or protein AX complex;
Analyzing the function of protein X or protein AX complex,
Here, the “protein capable of interacting with ubiquitin-binding enzyme (RFD)”
A protein consisting of amino acid sequences 134-181 in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1,
Or a protein consisting of an amino acid sequence in which 1 to 4 amino acid residues are substituted, deleted, added or inserted from the amino acid sequence of 134-181 in the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1.
Protein function analysis method.
前記標的タンパク質と複合体を形成しユビキチン化されることにより分解されるタンパク質(タンパク質X)の分解速度を制御する方法であって,
前記融合したタンパク質(タンパク質A−RFD),または前記RFDの変異体と前記タンパク質Aとを融合したタンパク質を生体内で発現させ,
前記タンパク質Aと前記タンパク質Xとの複合体を形成させ,
前記RFD又はその変異体と相互作用したユビキチン結合酵素に結合したユビキチンを前記タンパク質Xに転移させることにより,前記タンパク質Xを分解し,タンパク質X,又はタンパク質A−X複合体の機能を失活させ,
ここで,前記“ユビキチン結合酵素と相互作用できるタンパク質(RFD)”が,
配列番号1に記載されるアミノ酸配列において134-181番のアミノ酸配列からなるタンパク質,
又は配列番号1に記載されるアミノ酸配列において134-181番のアミノ酸配列から1〜4個のアミノ酸残基が置換,欠損,付加又は挿入したアミノ酸配列からなるタンパク質であり,
前記変異体は,
配列番号1に記載されるアミノ酸配列において148番目のアミノ酸残基をアラニンに置換したもの,又は
配列番号1に記載されるアミノ酸配列において162番目のアミノ酸残基をアラニンに置換したものである,
前記タンパク質Xの分解速度を制御する方法。 Using a protein (protein A-RFD) obtained by fusing a target protein (protein A) and a protein (RFD) capable of interacting with a ubiquitin-conjugating enzyme, or a protein obtained by fusing the mutant of the RFD and the protein A,
A method for controlling the degradation rate of a protein (protein X) that is decomposed by forming a complex with the target protein and being ubiquitinated,
Expressing the fused protein (protein A-RFD), or a protein fused with the mutant of RFD and the protein A in vivo,
Forming a complex of the protein A and the protein X;
By transferring ubiquitin bound to the ubiquitin-conjugating enzyme that interacts with the RFD or a variant thereof to the protein X, the protein X is decomposed to deactivate the function of the protein X or protein AX complex. ,
Here, the “protein capable of interacting with ubiquitin-binding enzyme (RFD)”
A protein consisting of amino acid sequences 134-181 in the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1,
Or a protein consisting of an amino acid sequence in which 1 to 4 amino acid residues are substituted, deleted, added or inserted from the amino acid sequence of 134-181 in the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1,
The mutant is
In the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, the 148th amino acid residue is substituted with alanine, or in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, the 162nd amino acid residue is substituted with alanine,
A method for controlling the degradation rate of the protein X.
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