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JP6929529B2 - Screening methods for fluorescent proteins, DNA, vectors, transformants, and methods for monitoring intracellular redox status, as well as anticancer agents. - Google Patents
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JP6929529B2 - Screening methods for fluorescent proteins, DNA, vectors, transformants, and methods for monitoring intracellular redox status, as well as anticancer agents. - Google Patents

Screening methods for fluorescent proteins, DNA, vectors, transformants, and methods for monitoring intracellular redox status, as well as anticancer agents. Download PDF

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Description

本発明は、細胞内における酸化還元状態をモニターするための蛍光タンパク質、DNA、ベクター、形質転換体、及び方法に関する。また本発明は、当該蛍光タンパク質を用いて抗癌剤をスクリーニングする方法に関する。 The present invention relates to fluorescent proteins, DNAs, vectors, transformants, and methods for monitoring redox status in cells. The present invention also relates to a method for screening an anticancer drug using the fluorescent protein.

細胞内では、酸化還元反応が関連する様々な事象が起こっている。例えば細胞呼吸の代謝系の最終段階に位置する電子伝達系では、NADHの酸化によって生じた電子が最終的に酸素に伝達され、水が生成する。当該電子伝達系と共役して起こる酸化的リン酸化によりATPが生成する。 Various events related to the redox reaction occur in the cell. For example, in the electron transport chain located at the final stage of the metabolic system of cellular respiration, the electrons generated by the oxidation of NADH are finally transferred to oxygen to generate water. ATP is produced by oxidative phosphorylation that occurs in conjunction with the electron transport chain.

植物の光合成においても酸化還元反応が起こっている。葉緑体のチラコイド膜において、クロロフィル(光合成色素)が光エネルギーを用いて水を分解し、プロトン、酸素分子及び電子を生じる。このときに生じた電子によってNADP+が還元され、NADPHが生成する。さらに、チラコイド膜内外のプロトン濃度勾配を利用して、ATP合成酵素によってATPが生成する。 Redox reactions also occur in plant photosynthesis. In the thylakoid membrane of chloroplasts, chlorophyll (photosynthetic pigment) uses light energy to decompose water, producing protons, oxygen molecules and electrons. NADP + is reduced by the electrons generated at this time, and NADPH is generated. Furthermore, ATP is produced by ATP synthase using the proton concentration gradient inside and outside the thylakoid membrane.

また、好気生物が酸素を消費する過程で発生する活性酸素種は、非常に強力な酸化作用を有し、過剰に存在すると細胞内タンパク質、酵素、細胞膜、DNAなど、細胞を構成する多くの分子を酸化変性し、細胞機能障害を引き起こし得る。 In addition, active oxygen species generated in the process of aerobic organisms consuming oxygen have a very strong oxidative effect, and when present in excess, many cells are composed of intracellular proteins, enzymes, cell membranes, DNA, etc. It can oxidatively denature molecules and cause cell dysfunction.

細胞内におけるこのような酸化還元事象の詳細を理解するために、細胞内の酸化還元状態をモニターできる分子ツールの開発が望まれている。 In order to understand the details of such redox events in cells, it is desired to develop a molecular tool capable of monitoring the intracellular redox state.

細胞内の酸化還元状態をモニターできる分子ツールとして、蛍光タンパク質である緑色蛍光タンパク質(GFP)のS147及びQ204がシステイン残基で置換された、roGFP(Redox-sensitive green fluorescent protein)が知られている(非特許文献1、2)。roGFPは、上記2つのシステイン残基中のチオール基がジスルフィド結合により結ばれた酸化型、又は上記システイン残基中のチオール基が遊離状態である還元型のいずれかの形態で存在する。酸化型と還元型の存在比は、roGFPの周囲環境の酸化還元状態に依存して変化する。当該変化は、roGFPの励起スペクトルの形状変化として検出される。roGFPの励起スペクトルには2つの励起極大波長(400nm、490nm)が存在し、当該励起波長における蛍光強度の比を測定することで、roGFPの周囲環境の酸化還元状態をモニターすることが可能となる。 As a molecular tool capable of monitoring the intracellular redox state, roGFP (Redox-sensitive green fluorescent protein) in which S147 and Q204 of green fluorescent protein (GFP), which is a fluorescent protein, is replaced with a cysteine residue is known. (Non-Patent Documents 1 and 2). roGFP exists in either an oxidized form in which the thiol group in the above two cysteine residues is linked by a disulfide bond, or a reduced form in which the thiol group in the cysteine residue is in a free state. The abundance ratio of the oxidized form to the reduced form changes depending on the redox state of the surrounding environment of roGFP. The change is detected as a shape change in the excitation spectrum of roGFP. There are two excitation maximum wavelengths (400 nm, 490 nm) in the excitation spectrum of roGFP, and by measuring the ratio of the fluorescence intensities at the excitation wavelength, it is possible to monitor the redox state of the ambient environment of roGFP. ..

また、酸化還元に伴って蛍光強度が変化する酸化還元応答蛍光タンパク質Oba−Q(oxidation balance sensed quenching protein)が報告されている(特許文献1、非特許文献3)。Oba−Qは単一の励起波長・蛍光波長で酸化還元状態の変化を観察できるため、細胞内での多色観察に適している。 In addition, Oba-Q (oxidation balance sensed quenching protein), which is a redox-responsive fluorescent protein whose fluorescence intensity changes with redox, has been reported (Patent Document 1, Non-Patent Document 3). Oba-Q is suitable for intracellular multicolor observation because it can observe changes in the redox state at a single excitation wavelength and fluorescence wavelength.

特開2015−91226号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-91226

Hanson G.T.et al., Journal of Biological Chemistry, 2004, 279: 13044-13053.Hanson G.T.et al., Journal of Biological Chemistry, 2004, 279: 13044-13053. Lohman J.R.et.al., Biochemistry, 2008, 47, 8678-8688Lohman J.R.et.al., Biochemistry, 2008, 47, 8678-8688 Sugiura K. et.al., Biochemical and Biophysical Research Communications, 2015, 457, 242-248Sugiura K. et.al., Biochemical and Biophysical Research Communications, 2015, 457, 242-248

roGFPを使用した場合、細胞内における酸化還元状態をモニターするには、二つの励起波長での蛍光強度を測定する必要があり、手間がかかるという問題があった。また、蛍光顕微鏡観察で酸化還元状態の変化を直接評価できないという問題点があった。さらに、roGFPはpH感受性が高く、細胞内での使用が困難であるとの問題点があった。 When roGFP is used, in order to monitor the redox state in cells, it is necessary to measure the fluorescence intensities at two excitation wavelengths, which is troublesome. In addition, there is a problem that the change in the redox state cannot be directly evaluated by observation with a fluorescence microscope. Furthermore, roGFP has a problem that it is highly pH sensitive and difficult to use in cells.

また、Oba−Qは酸化還元状態の変化を蛍光強度の変化として検出するため、細胞内でのOba−Qの発現量が観察結果に影響を与える。特にOba−Qの発現量が低い場合、細胞内における酸化還元状態の精密な定量が困難であるという問題点があった。 Further, since Oba-Q detects a change in the redox state as a change in fluorescence intensity, the expression level of Oba-Q in the cell affects the observation result. In particular, when the expression level of Oba-Q is low, there is a problem that it is difficult to accurately quantify the redox state in cells.

したがって、本発明の目的は、細胞内における酸化還元状態の変化を単一の励起波長での蛍光で評価でき、かつその細胞内発現量に依らずに酸化還元状態の変化を評価できる分子ツールを提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a molecular tool capable of evaluating a change in a redox state in a cell by fluorescence at a single excitation wavelength and evaluating a change in the redox state regardless of the intracellular expression level. To provide.

本発明者等は上記課題に鑑み鋭意検討した結果、驚くべきことに、GFPに特定のアミノ酸変異を施した蛍光タンパク質の蛍光が、酸化還元状態の変化に応じて変色することを見出した。当該蛍光タンパク質を用いれば、細胞内における酸化還元状態の変化を、そのタンパク質の発現量に依存せずに、その蛍光の変色に基づいて測定することが可能となることを見出し、本発明に到達した。 As a result of diligent studies in view of the above problems, the present inventors have surprisingly found that the fluorescence of a fluorescent protein in which a specific amino acid mutation is applied to GFP changes color in response to a change in the redox state. We have found that by using the fluorescent protein, it is possible to measure the change in the redox state in the cell based on the discoloration of the fluorescence without depending on the expression level of the protein, and reached the present invention. bottom.

従って、本発明は以下の態様を有する。
[1]
配列番号1のアミノ酸配列、又は、配列番号1に対して90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列において、
149番目のアミノ酸残基がシステイン(C)で置換され、
150番目のアミノ酸残基がアスパラギン酸(D)で置換され、
202番目のアミノ酸残基がシステイン(C)で置換され、
203番目のアミノ酸残基がバリン(V)で置換され、かつ
205番目のアミノ酸残基がバリン(V)で置換された
アミノ酸配列からなる、蛍光タンパク質。
[2]
1番目と2番目のアミノ酸残基との間へのバリン(V)の挿入;
26番目のアミノ酸残基のアルギニン(R)への置換;
30番目のアミノ酸残基のアルギニン(R)への置換;
39番目のアミノ酸残基がアスパラギン(N)への置換;
105番目のアミノ酸残基がスレオニン(T)への置換;
171番目のアミノ酸残基がバリン(V)への置換;
206番目のアミノ酸残基がリシン(K)への置換;
224番目のアミノ酸残基がアルギニン(R)への置換;及び
230番目のアミノ酸残基がロイシン(L)への置換;
から成る群から選択される少なくとも1つの変異をさらに有する、[1]に記載の蛍光タンパク質。
[3]
1番目と2番目のアミノ酸残基との間にバリン(V)が挿入され、
26番目のアミノ酸残基がアルギニン(R)で置換され、
30番目のアミノ酸残基がアルギニン(R)で置換され、
39番目のアミノ酸残基がアスパラギン(N)で置換され、
105番目のアミノ酸残基がスレオニン(T)で置換され、
171番目のアミノ酸残基がバリン(V)で置換され、
206番目のアミノ酸残基がリシン(K)で置換され、
224番目のアミノ酸残基がアルギニン(R)で置換され、かつ
230番目のアミノ酸残基がロイシン(L)で置換された、[1]又は[2]に記載の蛍光タンパク質。
[4]
[1]〜[3]のいずれか1つに記載の蛍光タンパク質と、第二のタンパク質とが融合されてなる、融合タンパク質。
[5]
[1]〜[3]のいずれか1つに記載の蛍光タンパク質又は[4]に記載の融合タンパク質をコードするDNA。
[6]
[5]に記載のDNAを有する組み換えベクター。
[7]
[6]に記載の組み換えベクターにより形質転換された宿主細胞。
[8]
細胞内の酸化還元状態をモニターする方法であって、
[1]〜[3]のいずれか1つに記載の蛍光タンパク質、又は[4]に記載の融合タンパク質を細胞内に存在させ、
前記蛍光タンパク質又は融合タンパク質の蛍光を検出し、
検出された蛍光の変色に基づいて細胞内の酸化還元状態をモニターすること
を含む方法。
[9]
抗癌剤のスクリーニング方法であって、
[1]〜[3]のいずれか1つに記載の蛍光タンパク質、又は[4]に記載の融合タンパク質を癌細胞内に存在させ、
候補薬剤の添加前における前記蛍光タンパク質又は融合タンパク質の蛍光を検出し、
候補薬剤を前記癌細胞に添加し、
候補薬剤の添加後における前記蛍光タンパク質又は融合タンパク質の蛍光を検出し、
候補薬剤の添加前後における蛍光の変色に基づいて、候補薬剤添加前と比較して細胞内を酸化状態とする薬剤を選択すること
を含む、前記方法。
Therefore, the present invention has the following aspects.
[1]
In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 or the amino acid sequence having 90% or more sequence identity with respect to SEQ ID NO: 1.
The 149th amino acid residue was replaced with cysteine (C),
The 150th amino acid residue was replaced with aspartic acid (D),
The 202nd amino acid residue is replaced with cysteine (C),
A fluorescent protein consisting of an amino acid sequence in which the 203rd amino acid residue is substituted with valine (V) and the 205th amino acid residue is substituted with valine (V).
[2]
Insertion of valine (V) between the 1st and 2nd amino acid residues;
Substitution of the 26th amino acid residue with arginine (R);
Substitution of the 30th amino acid residue with arginine (R);
Substitution of the 39th amino acid residue with asparagine (N);
Substitution of amino acid residue 105 with threonine (T);
Substitution of amino acid residue at position 171 with valine (V);
The 206th amino acid residue is replaced with lysine (K);
The 224th amino acid residue is replaced with arginine (R); and the 230th amino acid residue is replaced with leucine (L);
The fluorescent protein according to [1], further comprising at least one mutation selected from the group consisting of.
[3]
Valine (V) is inserted between the 1st and 2nd amino acid residues,
The 26th amino acid residue is replaced with arginine (R),
The 30th amino acid residue is replaced with arginine (R),
The 39th amino acid residue was replaced with asparagine (N),
The 105th amino acid residue was replaced with threonine (T),
The 171st amino acid residue was replaced with valine (V),
The 206th amino acid residue is replaced with lysine (K),
The fluorescent protein according to [1] or [2], wherein the amino acid residue at position 224 is replaced with arginine (R) and the amino acid residue at position 230 is replaced with leucine (L).
[4]
A fusion protein obtained by fusing the fluorescent protein according to any one of [1] to [3] with a second protein.
[5]
A DNA encoding the fluorescent protein according to any one of [1] to [3] or the fusion protein according to [4].
[6]
A recombinant vector having the DNA according to [5].
[7]
A host cell transformed with the recombinant vector according to [6].
[8]
It is a method of monitoring the intracellular redox state.
The fluorescent protein according to any one of [1] to [3] or the fusion protein according to [4] is allowed to exist in the cell.
Detecting the fluorescence of the fluorescent protein or fusion protein,
A method comprising monitoring the intracellular redox state based on the detected fluorescence discoloration.
[9]
It is a screening method for anticancer drugs.
The fluorescent protein according to any one of [1] to [3] or the fusion protein according to [4] is allowed to be present in the cancer cell.
Fluorescence of the fluorescent protein or fusion protein before the addition of the candidate drug was detected.
Candidate drugs are added to the cancer cells and
The fluorescence of the fluorescent protein or fusion protein after the addition of the candidate drug is detected, and the fluorescence is detected.
The method comprising selecting a drug that oxidizes the cells as compared to before the addition of the candidate drug, based on the discoloration of the fluorescence before and after the addition of the candidate drug.

本発明の蛍光タンパク質によれば、細胞内における酸化還元状態の変化を、蛍光タンパク質の蛍光の変色に基づいて、蛍光顕微鏡観察などで簡便にモニターすることができる。本発明の蛍光タンパク質は、単一の励起波長を用いて細胞内における酸化還元状態の変化をモニターすることができる。また、蛍光タンパク質の細胞内発現量に依らずに酸化還元状態の変化をモニターすることができる。 According to the fluorescent protein of the present invention, changes in the oxidation-reduction state in cells can be easily monitored by observation with a fluorescence microscope or the like based on the discoloration of the fluorescence of the fluorescent protein. The fluorescent protein of the present invention can monitor changes in the redox state in cells using a single excitation wavelength. In addition, changes in the redox state can be monitored regardless of the intracellular expression level of the fluorescent protein.

FROG/B(Fluorescent protein with RedOx-dependent change in color between Green and Blue)(配列番号2)の、酸化型及び還元型のそれぞれにおける蛍光スペクトルである。また、蛍光スペクトルは、励起光波長を400nmとして測定した。It is a fluorescence spectrum in each of the oxidized form and the reduced form of FOROG / B (Fluorescent protein with RedOx-dependent change in color between Green and Blue) (SEQ ID NO: 2). The fluorescence spectrum was measured with the excitation light wavelength set to 400 nm. FROG/Bの還元型及び酸化型の蛍光色の観察結果を示す図である。還元型では青色の蛍光を発し、酸化型では緑色の蛍光を発する。It is a figure which shows the observation result of the reduced type and the oxidized type fluorescent color of FROG / B. The reduced form emits blue fluorescence, and the oxidized form emits green fluorescence. FROG/Bの酸化還元電位変化を示す図である。It is a figure which shows the oxidation-reduction potential change of FROG / B. FROG/BのpH感受性を示す図である。It is a figure which shows the pH sensitivity of FROG / B. FROG/Bを発現させたHeLa細胞へ、酸化剤(ジアミド)及び還元剤(DTT)を添加した場合における蛍光強度の経時変化を示す図である。It is a figure which shows the time-dependent change of the fluorescence intensity at the time of adding an oxidizing agent (diamide) and a reducing agent (DTT) to HeLa cells expressing FROG / B. FROG/Bを発現させたHeLa細胞へ、酸化剤(ジアミド)及び還元剤(DTT)を添加した場合における、共焦点顕微鏡による経時観察の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the time-lapse observation by the confocal microscope when the oxidizing agent (diamide) and the reducing agent (DTT) were added to the HeLa cell which expressed FROG / B. All1541−FROG/B融合タンパク質(配列番号3)を発現させた細胞へ、酸化剤(H22)を添加した場合における蛍光強度の経時変化を示す図である。It is a figure which shows the time-dependent change of the fluorescence intensity at the time of adding an oxidizing agent (H 2 O 2 ) to the cell which expressed the All 1541-FROG / B fusion protein (SEQ ID NO: 3). FROG/Bが酸化還元状態の変化に応じて蛍光が変色するメカニズムを示す図である。It is a figure which shows the mechanism which the fluorescence discolors in response to the change of the redox state of FROG / B.

本明細書において、アミノ酸は、特に断らない限り1文字表記で表す。アミノ酸配列の表記は、例えば配列番号1のアミノ酸配列のN末端から149番目のアミノ酸残基であるアスパラギンを、特に断らない限りN149と表す。他のアミノ酸残基の場合も同様に表記する。また、アミノ酸配列における置換の表記は、例えば配列番号1のN149がCに置換される場合、特に断らない限りN149Cと表す。他のアミノ酸置換の場合も同様に表記する。また、アミノ酸配列における挿入の表記は、例えば配列番号1のM1とS2との間にバリン(V)が挿入される場合、特に断らない限りM1_S2insVと表す。他のアミノ酸挿入の場合も同様に表記する。また、配列番号1に示されるアミノ酸配列(GFP)に複数のアミノ酸残基が同時に置換及び/又は挿入された変異体は、先頭に「GFP」と記載し、それぞれの置換及び/又は挿入をハイフン(−)で結ぶこととする。例えば、配列番号1に示されるアミノ酸配列(GFP)にM1_S2insVの挿入がなされ、K26R、S30R、Y39N、N105T、N149C、V150D、I171V、S202C、T203V、S205V、A206K、V224R及びH230Lのアミノ酸置換がなされたアミノ酸配列は、「GFP−M1_S2insV_K26R_S30R_Y39N_N105T_N149C_V150D_I171V_S202C_T203V_S205V_A206K_V224R及びH230L」と表す。配列番号1に対する他の変異体も同様に表記する。 In the present specification, amino acids are represented by one-letter notation unless otherwise specified. In the notation of the amino acid sequence, for example, asparagine, which is the 149th amino acid residue from the N-terminal of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, is expressed as N149 unless otherwise specified. The same applies to other amino acid residues. Further, the notation of substitution in the amino acid sequence is expressed as N149C unless otherwise specified, for example, when N149 of SEQ ID NO: 1 is substituted with C. The same applies to other amino acid substitutions. Further, the notation of insertion in the amino acid sequence is expressed as M1_S2insV unless otherwise specified, for example, when valine (V) is inserted between M1 and S2 of SEQ ID NO: 1. The same applies to the insertion of other amino acids. In addition, a mutant in which a plurality of amino acid residues are simultaneously substituted and / or inserted into the amino acid sequence (GFP) shown in SEQ ID NO: 1 is described as "GFP" at the beginning, and each substitution and / or insertion is hyphenated. It shall be connected by (-). For example, M1_S2insV is inserted into the amino acid sequence (GFP) shown in SEQ ID NO: 1, and amino acids of K26R, S30R, Y39N, N105T, N149C, V150D, I171V, S202C, T203V, S205V, A206K, V224R and H230L are substituted. The amino acid sequence is represented as "GFP-M1_S2insV_K26R_S30R_Y39N_N105T_N149C_V150D_I171V_S202C_T203V_S205V_A206K_V224R and H230L". Other variants for SEQ ID NO: 1 are similarly described.

本明細書において「配列同一性」とは、2つのDNA又は2つのタンパク質間の配列の同一性をいう。前記「配列同一性」は、比較対象の配列の領域にわたって、最適な状態にアラインメントされた2つの配列を比較することにより決定される。ここで、比較対象のDNA又はタンパク質は、2つの配列の最適なアラインメントにおいて、付加又は欠失(例えばギャップ等)を有していてもよい。このような配列同一性に関しては、例えば、Vector NTIを用いて、ClustalWアルゴリズム(Nucleic Acid Res.,22(22):4673-4680(1994))を利用してアラインメントを作成することにより算出することができる。尚、配列同一性は、配列解析ソフト、具体的にはVector NTI、GENETYXや公共のデータベースで提供される解析ツールを用いて測定される。前記公共データベースは、例えば、ホームページアドレスhttp://www.ddbj.nig.ac.jpにおいて、一般的に利用可能である。なお、本明細書において、GFPのアミノ酸配列(配列番号1)の変異体におけるアミノ酸配列の番号付けは、配列番号1のアミノ酸配列を基準として行い、GFPの塩基配列(配列番号22)の変異体における塩基配列の番号付けは、配列番号22の塩基配列を基準として行う。 As used herein, "sequence identity" refers to sequence identity between two DNAs or two proteins. The "sequence identity" is determined by comparing two optimally aligned sequences over the region of the sequence to be compared. Here, the DNA or protein to be compared may have additions or deletions (eg, gaps, etc.) in the optimal alignment of the two sequences. Such sequence identity can be calculated, for example, by creating an alignment using the Clustal W algorithm (Nucleic Acid Res., 22 (22): 4673-4680 (1994)) using Vector NTI. Can be done. Sequence identity is measured using sequence analysis software, specifically Vector NTI, GENETYX, and analysis tools provided in public databases. The public database is generally available at, for example, the home page address http://www.ddbj.nig.ac.jp. In the present specification, the numbering of the amino acid sequence in the variant of the amino acid sequence of GFP (SEQ ID NO: 1) is performed based on the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, and the variant of the nucleotide sequence of GFP (SEQ ID NO: 22) is used as a reference. The base sequence numbering in the above is performed with reference to the base sequence of SEQ ID NO: 22.

本明細書において「励起スペクトル」とは、検出する蛍光波長を固定し、励起光の波長を連続的に変化させ、得られる蛍光強度を波長ごとにプロットしたもののことである。本明細書において「励起極大波長」とは、上記励起スペクトルにおいて、最も強い蛍光強度を与える波長のことである。励起スペクトルは分光蛍光光度計により測定される。 In the present specification, the "excitation spectrum" is a spectrum obtained by fixing the wavelength of fluorescence to be detected, continuously changing the wavelength of excitation light, and plotting the obtained fluorescence intensity for each wavelength. In the present specification, the "excitation maximum wavelength" is a wavelength that gives the strongest fluorescence intensity in the excitation spectrum. The excitation spectrum is measured by a spectrofluorometer.

本明細書において「蛍光スペクトル」とは、励起光の波長を固定して、得られる蛍光強度を波長ごとにプロットしたもののことである。励起波長の違いによって、蛍光スペクトルの形状は変化することはない。通常、固定する励起波長は励起極大波長を使用する。 In the present specification, the "fluorescence spectrum" is a plot of the obtained fluorescence intensity for each wavelength with the wavelength of the excitation light fixed. The shape of the fluorescence spectrum does not change due to the difference in excitation wavelength. Normally, the excitation wavelength to be fixed is the maximum excitation wavelength.

励起光によって励起された、酸化型及び還元型の蛍光タンパク質が放出する蛍光の蛍光強度は、分光蛍光光度計や蛍光顕微鏡などで測定することが可能である。 The fluorescence intensity of the fluorescence emitted by the oxidized and reduced fluorescent proteins excited by the excitation light can be measured with a spectrofluorescent photometer, a fluorescence microscope, or the like.

本発明の一態様は、配列番号1のアミノ酸配列、又は、配列番号1に対して90%以上、好ましくは、91%以上、92%以上、93%以上、94%以上、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上又は99%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列において、149番目のアミノ酸残基がシステイン(C)で置換され、150番目のアミノ酸残基がアスパラギン酸(D)で置換され、202番目のアミノ酸残基がシステイン(C)で置換され、203番目のアミノ酸残基がバリン(V)で置換され、かつ205番目のアミノ酸残基がバリン(V)で置換されたアミノ酸配列からなる、蛍光タンパク質である。当該蛍光タンパク質を、以下で「本発明の蛍光タンパク質」とも呼ぶ。 One aspect of the present invention is the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, 90% or more, preferably 91% or more, 92% or more, 93% or more, 94% or more, 95% or more, 96 with respect to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1. In an amino acid sequence having a sequence identity of% or more, 97% or more, 98% or more, or 99% or more, the 149th amino acid residue is replaced with cysteine (C), and the 150th amino acid residue is aspartic acid (D). ), The 202nd amino acid residue is replaced with cysteine (C), the 203rd amino acid residue is replaced with valine (V), and the 205th amino acid residue is replaced with valine (V). It is a fluorescent protein consisting of an amino acid sequence. The fluorescent protein is also hereinafter referred to as "the fluorescent protein of the present invention".

本発明の蛍光タンパク質は、導入された上記2つのシステイン残基中のチオール基がジスルフィド結合により結ばれた酸化型、又は上記システイン残基中のチオール基が遊離状態である還元型のいずれかの形態で存在する。その半反応式は以下の通りである。 The fluorescent protein of the present invention is either an oxidized form in which the thiol group in the two introduced cysteine residues is linked by a disulfide bond, or a reduced form in which the thiol group in the cysteine residue is in a free state. It exists in form. The half-reaction formula is as follows.

Figure 0006929529
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細胞内には、過酸化水素を含む活性酸素などの電子受容体(酸化剤)、及びグルタチオンやチオレドキシンなどの電子供与体(還元剤)が存在する。これらの量は、当該細胞の存在する環境に応じて変動する。ここで本発明において、「細胞内における酸化還元状態をモニターする」とは、当該細胞内における酸化剤及び還元剤の量の変動をモニターすることである。細胞内に本発明の蛍光タンパク質が存在する場合、当該細胞内の酸化剤存在量が増大すると、上記半反応式の平衡は酸化型へと偏る。逆に、当該細胞内の還元剤存在量が増大すると、上記半反応式の平衡は還元型へと偏る。そして、細胞内における酸化還元状態の変化は、本発明の蛍光タンパク質の蛍光の変色として観察される。 In the cell, there are electron acceptors (oxidizers) such as active oxygen containing hydrogen peroxide, and electron donors (reducing agents) such as glutathione and thioredoxin. These amounts vary depending on the environment in which the cells are present. Here, in the present invention, "monitoring the redox state in a cell" means monitoring the fluctuation of the amount of the oxidizing agent and the reducing agent in the cell. When the fluorescent protein of the present invention is present in the cell, the equilibrium of the half-reaction equation is biased toward the oxidized form when the amount of the oxidizing agent present in the cell increases. On the contrary, when the abundance of the reducing agent in the cell increases, the equilibrium of the half-reaction formula is biased to the reduced form. Then, the change in the redox state in the cell is observed as the discoloration of the fluorescence of the fluorescent protein of the present invention.

励起光波長を固定して蛍光を測定すると、本発明の蛍光タンパク質の酸化型の蛍光色は、還元型の蛍光色と異なる。したがって、当該蛍光色に基づいて、当該蛍光タンパク質が酸化型で存在しているのか、それとも還元型で存在しているのかが識別可能となり、当該蛍光タンパク質が存在する周囲環境における酸化還元状態をモニターすることができる。 When the fluorescence is measured with the excitation light wavelength fixed, the oxidized fluorescence color of the fluorescent protein of the present invention is different from the reduced fluorescence color. Therefore, based on the fluorescent color, it becomes possible to distinguish whether the fluorescent protein exists in the oxidized form or the reduced form, and the redox state in the surrounding environment in which the fluorescent protein exists is monitored. can do.

「蛍光の変色」は、本発明の蛍光タンパク質の蛍光スペクトルに存在する2つの蛍光スペクトルピークのうち、長波長側のピーク(以下で「第一の蛍光スペクトルピーク」とも呼ぶ)に由来する蛍光(F1)と短波長側のピーク(以下で「第二の蛍光スペクトルピーク」とも呼ぶ)に由来する蛍光(F2)との比率(F1/F2)の変化として定量化することができる。ここで、(F1/F2)の値が大きいほど、より酸化的な状態であることを示し、(F1/F2)の値が小さいほど、より還元的な状態であることを示す。 "Fluorescence discoloration" is fluorescence derived from a peak on the long wavelength side (hereinafter, also referred to as "first fluorescence spectrum peak") among two fluorescence spectrum peaks existing in the fluorescence spectrum of the fluorescence protein of the present invention (hereinafter, also referred to as "first fluorescence spectrum peak"). It can be quantified as a change in the ratio (F1 / F2) of the fluorescence (F2) derived from the peak on the short wavelength side (hereinafter, also referred to as “second fluorescence spectrum peak”). Here, the larger the value of (F1 / F2) is, the more oxidative state is shown, and the smaller the value of (F1 / F2) is, the more reducing state is shown.

F1とF2との比率は、特に限定されないが例えば、第一の蛍光スペクトルピークのピーク面積と第二の蛍光スペクトルピークのピーク面積との比率であってもよい。例えば、第一の蛍光スペクトルピークのピーク面積は、490nm〜600nmの領域の蛍光スペクトルの面積として計算され、第二の蛍光スペクトルピークのピーク面積のピーク面積は、410nm〜490nmの領域の蛍光スペクトルの面積として計算されてもよい。ここで490nmは、第一の蛍光スペクトルピークと第二の蛍光スペクトルピークとの境界である。 The ratio of F1 and F2 is not particularly limited, but may be, for example, the ratio of the peak area of the first fluorescence spectrum peak to the peak area of the second fluorescence spectrum peak. For example, the peak area of the first fluorescence spectrum peak is calculated as the area of the fluorescence spectrum in the region of 490 nm to 600 nm, and the peak area of the peak area of the second fluorescence spectrum peak is the peak area of the fluorescence spectrum in the region of 410 nm to 490 nm. It may be calculated as an area. Here, 490 nm is the boundary between the first fluorescence spectrum peak and the second fluorescence spectrum peak.

また例えば、F1とF2との比率は、第一の蛍光スペクトルピークの極大蛍光波長における蛍光強度と第二の蛍光スペクトルピークの極大蛍光波長における蛍光強度との比率であってもよい。 Further, for example, the ratio of F1 and F2 may be the ratio of the fluorescence intensity at the maximum fluorescence wavelength of the first fluorescence spectrum peak to the fluorescence intensity at the maximum fluorescence wavelength of the second fluorescence spectrum peak.

本発明の蛍光タンパク質の蛍光強度をより増大させるために、本発明の蛍光タンパク質は、
1番目と2番目のアミノ酸残基との間へのバリン(V)の挿入;
26番目のアミノ酸残基のアルギニン(R)への置換;
30番目のアミノ酸残基のアルギニン(R)への置換;
39番目のアミノ酸残基がアスパラギン(N)への置換;
105番目のアミノ酸残基がスレオニン(T)への置換;
171番目のアミノ酸残基がバリン(V)への置換;
206番目のアミノ酸残基がリシン(K)への置換;
224番目のアミノ酸残基がアルギニン(R)への置換;及び
230番目のアミノ酸残基がロイシン(L)への置換
から成る群から選択される少なくとも1つの変異を有しても良い。
In order to further increase the fluorescence intensity of the fluorescent protein of the present invention, the fluorescent protein of the present invention is used.
Insertion of valine (V) between the 1st and 2nd amino acid residues;
Substitution of the 26th amino acid residue with arginine (R);
Substitution of the 30th amino acid residue with arginine (R);
Substitution of the 39th amino acid residue with asparagine (N);
Substitution of amino acid residue 105 with threonine (T);
Substitution of amino acid residue at position 171 with valine (V);
The 206th amino acid residue is replaced with lysine (K);
The 224th amino acid residue may have at least one mutation selected from the group consisting of a substitution for arginine (R); and a 230th amino acid residue for a leucine (L).

本発明の蛍光タンパク質の好ましい一実施形態は、配列番号1のアミノ酸配列、又は、配列番号1に対して90%以上、91%以上、92%以上、93%以上、94%以上、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上若しくは99%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列において、149番目のアミノ酸残基がシステイン(C)で置換され、150番目のアミノ酸残基がアスパラギン酸(D)で置換され、202番目のアミノ酸残基がシステイン(C)で置換され、203番目のアミノ酸残基がバリン(V)で置換され、かつ205番目のアミノ酸残基がバリン(V)で置換され、さらに、
1番目と2番目のアミノ酸残基との間へのバリン(V)の挿入;
26番目のアミノ酸残基のアルギニン(R)への置換;
30番目のアミノ酸残基のアルギニン(R)への置換;
39番目のアミノ酸残基がアスパラギン(N)への置換;
105番目のアミノ酸残基がスレオニン(T)への置換;
171番目のアミノ酸残基がバリン(V)への置換;
206番目のアミノ酸残基がリシン(K)への置換;
224番目のアミノ酸残基がアルギニン(R)への置換;及び
230番目のアミノ酸残基がロイシン(L)への置換
から成る群から選択される少なくとも1つの変異を有する、蛍光タンパク質である。
A preferred embodiment of the fluorescent protein of the present invention is the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 or 90% or more, 91% or more, 92% or more, 93% or more, 94% or more, 95% or more with respect to SEQ ID NO: 1. , 96% or more, 97% or more, 98% or more or 99% or more of amino acid sequences, the 149th amino acid residue is replaced with cysteine (C), and the 150th amino acid residue is aspartic acid. Substituted with (D), the 202nd amino acid residue is replaced with cysteine (C), the 203rd amino acid residue is replaced with valine (V), and the 205th amino acid residue is valine (V). Replaced and further
Insertion of valine (V) between the 1st and 2nd amino acid residues;
Substitution of the 26th amino acid residue with arginine (R);
Substitution of the 30th amino acid residue with arginine (R);
Substitution of the 39th amino acid residue with asparagine (N);
Substitution of amino acid residue 105 with threonine (T);
Substitution of amino acid residue at position 171 with valine (V);
The 206th amino acid residue is replaced with lysine (K);
A fluorescent protein having at least one mutation selected from the group consisting of the 224th amino acid residue being a substitution for arginine (R); and the 230th amino acid residue being a substitution for leucine (L).

本発明の蛍光タンパク質のより好ましい一実施形態は、配列番号1のアミノ酸配列、又は、配列番号1に対して90%以上、91%以上、92%以上、93%以上、94%以上、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上若しくは99%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列において、1番目と2番目のアミノ酸残基との間にバリン(V)が挿入され、26番目のアミノ酸残基がアルギニン(R)で置換され、30番目のアミノ酸残基がアルギニン(R)で置換され、39番目のアミノ酸残基がアスパラギン(N)で置換され、105番目のアミノ酸残基がスレオニン(T)で置換され、149番目のアミノ酸残基がシステイン(C)で置換され、150番目のアミノ酸残基がアスパラギン酸(D)で置換され、171番目のアミノ酸残基がバリン(V)で置換され、202番目のアミノ酸残基がシステイン(C)で置換され、203番目のアミノ酸残基がバリン(V)で置換され、205番目のアミノ酸残基がバリン(V)で置換され、206番目のアミノ酸残基がリシン(K)で置換され、224番目のアミノ酸残基がアルギニン(R)で置換され、かつ230番目のアミノ酸残基がロイシン(L)で置換されたアミノ酸配列からなる、蛍光タンパク質である。 A more preferred embodiment of the fluorescent protein of the present invention is the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 or 90% or more, 91% or more, 92% or more, 93% or more, 94% or more, 95% with respect to SEQ ID NO: 1. In the amino acid sequence having 96% or more, 97% or more, 98% or more, or 99% or more sequence identity, valine (V) is inserted between the first and second amino acid residues, and the 26th position. The amino acid residue of is replaced with arginine (R), the 30th amino acid residue is replaced with arginine (R), the 39th amino acid residue is replaced with asparagine (N), and the 105th amino acid residue is. Substituted with threonine (T), the 149th amino acid residue is replaced with cysteine (C), the 150th amino acid residue is replaced with aspartic acid (D), and the 171st amino acid residue is valine (V). The 202nd amino acid residue is replaced with cysteine (C), the 203rd amino acid residue is replaced with valine (V), the 205th amino acid residue is replaced with valine (V), 206. It consists of an amino acid sequence in which the second amino acid residue is replaced with lysine (K), the 224th amino acid residue is replaced with arginine (R), and the 230th amino acid residue is replaced with leucine (L). It is a fluorescent protein.

異なる蛍光色を有する(すなわち、極大蛍光波長が大きく異なる)、複数の酸化還元応答性蛍光タンパク質は、その色の違いにより、同一細胞内で同時に使用しても区別可能である。また、極大励起波長が大きく異なる酸化還元応答性蛍光タンパク質の組み合わせは、一方の蛍光タンパク質がほとんど反応できない波長の励起光を照射することで、他方の蛍光タンパク質のみの蛍光を観察することを可能とする。 A plurality of redox-responsive fluorescent proteins having different fluorescent colors (that is, having significantly different maximum fluorescence wavelengths) can be distinguished even when used simultaneously in the same cell due to the difference in color. In addition, the combination of oxidation-reduction-responsive fluorescent proteins with significantly different maximum excitation wavelengths makes it possible to observe the fluorescence of only the other fluorescent protein by irradiating with excitation light at a wavelength at which one fluorescent protein can hardly react. do.

本発明の蛍光タンパク質においては、例えば励起光波長を380〜410nm付近に、好ましくは400nm付近に固定して蛍光が測定される。 In the fluorescent protein of the present invention, for example, the fluorescence is measured by fixing the excitation light wavelength to around 380 to 410 nm, preferably around 400 nm.

野生型のGFPの蛍光強度は、周囲環境のpH変化に依存して変動する。一方、本発明の蛍光タンパク質は、pH7.0〜8.0の範囲において蛍光特性のpH感受性が低い。ここで、「pH感受性が低い」とは、pHを変化させて、本発明の蛍光タンパク質の蛍光スペクトルに存在する2つの蛍光スペクトルピークのうち、長波長側のピークに由来する蛍光(F1)と短波長側のピークに由来する蛍光(F2)との比率(F1/F2)の変動率が通常40%以内、好ましくは30%以内のことである。 The fluorescence intensity of wild-type GFP varies depending on the pH change of the surrounding environment. On the other hand, the fluorescent protein of the present invention has low pH sensitivity of fluorescent characteristics in the range of pH 7.0 to 8.0. Here, "low pH sensitivity" refers to fluorescence (F1) derived from a peak on the long wavelength side of the two fluorescence spectrum peaks existing in the fluorescence spectrum of the fluorescent protein of the present invention by changing the pH. The fluctuation rate of the ratio (F1 / F2) with the fluorescence (F2) derived from the peak on the short wavelength side is usually 40% or less, preferably 30% or less.

本発明の蛍光タンパク質は、親タンパク質(GFP)に対して、アミノ酸変異を導入することで作製され得る。変異の導入方法については以下で詳述する。また、本発明の蛍光タンパク質は、例えばFmoc法(フルオレニルメチルオキシカルボニル法)やtBoc法(t−ブチルオキシカルボニル法)等の、有機化学的合成方法、あるいは市販されている適当なペプチド合成機を用いて製造することもできる。 The fluorescent protein of the present invention can be prepared by introducing an amino acid mutation into the parent protein (GFP). The method of introducing the mutation will be described in detail below. Further, the fluorescent protein of the present invention is an organic chemical synthesis method such as the Fmoc method (fluorenylmethyloxycarbonyl method) or the tBoc method (t-butyloxycarbonyl method), or a commercially available suitable peptide synthesis. It can also be manufactured using a machine.

本発明の蛍光タンパク質は、それ単独の形態のみに制限されるものではなく、任意の改変、修飾等を加えた態様で使用することができる。例えば、第二のタンパク質との融合、タンパク質精製を容易とするためのペプチドタグ(例えばHisタグ、HQタグ、HNタグ、HATタグ)の付加、タンパク質に対する種々の化学修飾、ポリエチレングリコール等の高分子との結合、不溶性担体への結合、リポソームへの封入など、当業者に知られている多種の手法による加工が考えられる。 The fluorescent protein of the present invention is not limited to its own form, and can be used in an embodiment with arbitrary modifications, modifications, and the like. For example, fusion with a second protein, addition of peptide tags (eg, His tag, HQ tag, HN tag, HAT tag) to facilitate protein purification, various chemical modifications to proteins, polymers such as polyethylene glycol. Processing by various methods known to those skilled in the art, such as binding to, binding to an insoluble carrier, and encapsulation in a liposome, can be considered.

本発明の一態様は、本発明の蛍光タンパク質と、第二のタンパク質とが融合されてなる、融合タンパク質である。本発明の蛍光タンパク質と、第二のタンパク質とは、所定数のアミノ酸残基で構成されるアミノ酸配列を有するリンカーを介して連結される。リンカーを構成するアミノ酸配列及びそのアミノ酸残基数は、本発明の蛍光タンパク質の機能を阻害しない限り、任意に選択され得る。例えば、1又は複数のグリシン及びセリンを含むGSリンカーが挙げられる。例えば、(GGSGG)nであっても良い。ここで、n=1〜10である。上記第二のタンパク質としては、特に限定されないが、例えば、ペルオキシレドキシン、ペルオキシダーゼ、グルタレドキシンがある。特に、本発明の蛍光タンパク質とペルオキシレドキシン、ペルオキシダーゼ又はグルタレドキシンとを融合させたタンパク質は、融合前の本発明の蛍光タンパク質と比較して、酸化還元感受性を向上させることができる。 One aspect of the present invention is a fusion protein obtained by fusing the fluorescent protein of the present invention with a second protein. The fluorescent protein of the present invention and the second protein are linked via a linker having an amino acid sequence composed of a predetermined number of amino acid residues. The amino acid sequence constituting the linker and the number of amino acid residues thereof can be arbitrarily selected as long as the function of the fluorescent protein of the present invention is not impaired. For example, a GS linker containing one or more glycines and serines can be mentioned. For example, it may be (GGSGG) n. Here, n = 1-10. The second protein is not particularly limited, and includes, for example, peroxiredoxin, peroxidase, and glutaredoxin. In particular, a protein in which the fluorescent protein of the present invention is fused with peroxiredoxin, peroxidase or glutaredoxin can improve redox sensitivity as compared with the fluorescent protein of the present invention before fusion.

本発明の融合タンパク質は、本発明の蛍光タンパク質をコードするDNA、及び第二のタンパク質をコードするDNAを、リンカーをコードするDNAと連結した形で組み換えベクターに挿入し、当該ベクターを用いて宿主細胞を形質転換することで作製することができる。また、本発明の蛍光タンパク質と第二のタンパク質とを別々に作製し、それらを連結することで作製することもできる。本発明の蛍光タンパク質と第二のタンパク質とを連結する時期に特に限定はなく、それらを個別に作製後速やかに連結させてもよく、又はいずれか一方のタンパク質が作製されて特定の用途に使用された後に、他方のタンパク質と連結させてもよい。 In the fusion protein of the present invention, the DNA encoding the fluorescent protein of the present invention and the DNA encoding the second protein are inserted into a recombinant vector in the form of being linked to the DNA encoding the linker, and the vector is used as a host. It can be produced by transforming cells. It is also possible to prepare the fluorescent protein of the present invention and the second protein separately and connect them to each other. The timing of linking the fluorescent protein of the present invention and the second protein is not particularly limited, and they may be linked individually after preparation, or one of the proteins may be prepared and used for a specific purpose. After that, it may be linked to the other protein.

本発明の一態様は、本発明の蛍光タンパク質、又は本発明の融合タンパク質をコードするDNAである。一の実施形態において、本発明の蛍光タンパク質をコードするDNAは、親タンパク質(GFP)をコードする配列番号22の塩基配列に対して70%以上、80%以上、90%以上、91%以上、92%以上、93%以上、94%以上、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上又は99%以上の配列同一性を有する塩基配列において、本発明の蛍光タンパク質を特徴付けるアミノ酸変異に対応するコドンの置換又は挿入がなされた塩基配列からなる。 One aspect of the present invention is a DNA encoding the fluorescent protein of the present invention or the fusion protein of the present invention. In one embodiment, the DNA encoding the fluorescent protein of the present invention is 70% or more, 80% or more, 90% or more, 91% or more, based on the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 22 encoding the parent protein (GFP). Amino acid mutations that characterize the fluorescent proteins of the invention in nucleotide sequences having sequence identity of 92% or greater, 93% or greater, 94% or greater, 95% or greater, 96% or greater, 97% or greater, 98% or greater, or 99% or greater. It consists of a base sequence in which the codon corresponding to is substituted or inserted.

本発明の蛍光タンパク質をコードするDNAの作製方法は、特に限定されないが、例えば、親タンパク質(GFP)をコードする、配列番号22の塩基配列に対して70%以上、80%以上、90%以上、91%以上、92%以上、93%以上、94%以上、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上又は99%以上の配列同一性を有する塩基配列からなるDNAを基に、PCR、部位特異的変異法その他の一般的な遺伝子工学的手法によって作製することができる。また部位特異的変異等の遺伝子工学的手法は、例えばManiatis T. et al. (Molecular Cloning, a Laboratory Manual, Cold Spring harbor Laboratory, New York, 1982)及びその他の、当業者に広く利用されている実験操作マニュアル書に記載されている。 The method for producing the DNA encoding the fluorescent protein of the present invention is not particularly limited, but for example, 70% or more, 80% or more, 90% or more with respect to the base sequence of SEQ ID NO: 22 encoding the parent protein (GFP). , 91% or more, 92% or more, 93% or more, 94% or more, 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% or more, or 99% or more based on DNA consisting of a base sequence having sequence identity. , PCR, site-specific mutagenesis and other common genetic engineering techniques. Genetic engineering techniques such as site-specific mutations are also widely used by those skilled in the art, such as Maniatis T. et al. (Molecular Cloning, a Laboratory Manual, Cold Spring harbor Laboratory, New York, 1982). It is described in the experimental operation manual.

本発明の一態様は、本発明の蛍光タンパク質、又は本発明の融合タンパク質をコードするDNAを有する組み換えベクターである。本発明の組み換えベクターは、環状、直鎖状等いかなる形態のものであってもよく、また本発明の蛍光タンパク質又は融合タンパク質をコードするDNAに加え、必要ならば他の塩基配列を有していてもよい。他の塩基配列としては、エンハンサー配列、プロモーター配列、リボゾーム結合配列、コピー数の増幅を目的として使用される塩基配列、シグナルペプチドをコードする塩基配列、ポリA付加配列、スプライシング配列、複製開始点、選択マーカーとなる遺伝子の塩基配列等が挙げられる。 One aspect of the invention is a recombinant vector comprising a DNA encoding the fluorescent protein of the invention or the fusion protein of the invention. The recombinant vector of the present invention may be in any form such as cyclic or linear, and has another base sequence if necessary in addition to the DNA encoding the fluorescent protein or fusion protein of the present invention. You may. Other base sequences include enhancer sequences, promoter sequences, ribosome binding sequences, base sequences used for the purpose of amplifying the number of copies, base sequences encoding signal peptides, polyA addition sequences, splicing sequences, replication initiation sites, and the like. Examples thereof include the base sequence of a gene that serves as a selectable marker.

遺伝子組み換えに際しては、適当な合成DNAアダプターを用いて翻訳開始コドンや翻訳終止コドンを本発明の蛍光タンパク質又は本発明の融合タンパク質をコードするDNAに付加したり、あるいは塩基配列内に適当な制限酵素切断配列を新たに発生させたり、あるいは消失させたりすることも可能である。これらは当業者が通常行う作業の範囲内であり、当業者は本発明の蛍光タンパク質又は本発明の融合タンパク質をコードするDNAを基に任意かつ容易に加工することができる。 At the time of gene recombination, a translation start codon or a translation stop codon is added to the DNA encoding the fluorescent protein of the present invention or the fusion protein of the present invention using an appropriate synthetic DNA adapter, or an appropriate restriction enzyme is added to the base sequence. It is also possible to generate a new truncated sequence or to eliminate it. These are within the range of work normally performed by those skilled in the art, and those skilled in the art can arbitrarily and easily process the DNA encoding the fluorescent protein of the present invention or the fusion protein of the present invention.

また、本発明の蛍光タンパク質又は本発明の融合タンパク質をコードするDNAを保持するベクターは、使用する宿主に応じた適当なベクターを選択すればよい。ベクターは、自律複製ベクター、すなわち宿主細胞の染色体複製とは無関係に自律的に複製可能なベクターであってもよい。また、宿主細胞のゲノムに統合され、統合された染色体と共に複製されるものであってもよい。例えば、プラスミドの他にバクテリオファージ、バキュロウイルス、レトロウィルス、ワクシニアウィルス等の種々のウイルスを用いることが可能である。 Further, as the vector carrying the DNA encoding the fluorescent protein of the present invention or the fusion protein of the present invention, an appropriate vector may be selected according to the host to be used. The vector may be an autonomous replication vector, that is, a vector that can autonomously replicate independently of the chromosomal replication of the host cell. It may also be integrated into the genome of the host cell and replicated with the integrated chromosome. For example, in addition to plasmids, various viruses such as bacteriophage, baculovirus, retrovirus, and vaccinia virus can be used.

利用可能な市販の発現ベクターとしては、pcDM8(フナコシ社製)、pcDNAI(フナコシ社製)、pcDNAI/AmP(Invitrogen社製)、EGFP−C1(Clontech社製)、pREP4(Invitrogen社製)、pGBT−9(Clontech社製)、pet23a(Novagen社製)等を例示することができる。本発明の蛍光タンパク質又は本発明の融合タンパク質の発現は、該タンパク質をコードする遺伝子固有のプロモーター配列の制御下に発現させることができる。あるいは、本発明の蛍光タンパク質又は本発明の融合タンパク質をコードする塩基配列の上流に別の適当な発現プロモーターを連結して使用することもできる。その様な発現プロモーターは、宿主及び発現の目的に応じて適宜選択すればよく、例えば宿主が大腸菌である場合にはT7プロモーター、lacプロモーター、trpプロモーター、λPLプロモーターなどが、宿主が酵母である場合にはPHO5プロモーター、GAPプロモーター、ADHプロモーター等が、宿主が動物細胞である場合にはSV40由来プロモーター、レトロウィルスプロモーター、サイトメガロウイルス(ヒトCMV)のIE(immediate early)遺伝子のプロモーター、メタロチオネインプロモーター、ヒートショックプロモーター、SRαプロモーター等を挙げることができる。本発明の蛍光タンパク質又は融合タンパク質をコードするDNAを上記に例示されたプロモーターに連結する、あるいは発現ベクターに組み込む等の操作も、前記Maniatis T. et al. (Molecular Cloning, a Laboratory Manual, Cold Spring harbor Laboratory, New York, 1982)及びその他の実験操作マニュアル書の記載に基づいて行うことができる。 Available commercially available expression vectors include pcDM8 (manufactured by Funakoshi), pcDNAI (manufactured by Funakoshi), pcDNAI / AmP (manufactured by Invitrogen), EGFP-C1 (manufactured by Clontech), pREP4 (manufactured by Invitrogen), and pGBT. -9 (manufactured by Clontech), pet23a (manufactured by Novagen) and the like can be exemplified. The expression of the fluorescent protein of the present invention or the fusion protein of the present invention can be expressed under the control of a promoter sequence unique to the gene encoding the protein. Alternatively, another appropriate expression promoter may be linked and used upstream of the base sequence encoding the fluorescent protein of the present invention or the fusion protein of the present invention. Such an expression promoter may be appropriately selected depending on the host and the purpose of expression. For example, when the host is Escherichia coli, the T7 promoter, the lac promoter, the trp promoter, the λPL promoter and the like are used, and when the host is yeast. The PHO5 promoter, GAP promoter, ADH promoter, etc. are used in the SV40-derived promoter, retrovirus promoter, cytomegalovirus (human CMV) IE (immediate early) gene promoter, metallothioneine promoter, etc. when the host is an animal cell. Heat shock promoter, SRα promoter and the like can be mentioned. Operations such as linking the DNA encoding the fluorescent protein or fusion protein of the present invention to the promoter exemplified above or incorporating it into an expression vector can also be performed by Maniatis T. et al. (Molecular Cloning, a Laboratory Manual, Cold Spring). It can be performed based on the description in the harbor Laboratory, New York, 1982) and other experimental operation manuals.

本発明の一態様は、本発明の組み換えベクターにより形質転換された宿主細胞である。宿主細胞の例としては、エシェリヒア(Escherichia)属細菌、コリネバクテリウム(Corynebacterium)属細菌、ブレビバクテリウム(Brevibacterium)属細菌、バチラス(Bacillus)属細菌、セラチア(Serratia)属細菌、シュードモナス(Pseudomonas)属細菌、アースロバクター(Arthrobacter)属細菌、エルウニア(Erwinia)属細菌、メチロバクテリウム(Methylobacterium)属細菌、ロドバクター(Rhodobacter)属細菌、ストレプトミセス(Streptomyces)属微生物、ザイモモナス(Zymomonas)属微生物、サッカロミセス(Saccharomyces)属酵母等の微生物、カイコなどの昆虫細胞、HEK293細胞、MEF細胞、Vero細胞、Hela細胞、CHO細胞、WI38細胞、BHK細胞、COS−7細胞、MDCK細胞、C127細胞、HKG細胞、ヒト腎細胞株等の動物細胞を挙げることができる。 One aspect of the invention is a host cell transformed with the recombinant vector of the invention. Examples of host cells include Escherichia bacteria, Corynebacterium bacteria, Brevibacterium bacteria, Bacillus bacteria, Serratia bacteria, Pseudomonas. Bacteria, Arthrobacter, Erwinia, Methylobacterium, Rhodobacter, Streptomyces, Zymomonas , Bacteria such as Saccharomyces yeast, Insect cells such as silkworm, HEK293 cells, MEF cells, Vero cells, Hela cells, CHO cells, WI38 cells, BHK cells, COS-7 cells, MDCK cells, C127 cells, HKG Bacteria such as cells and human renal cell lines can be mentioned.

宿主細胞に組み換えベクターを導入する方法としては、前記のManiatis T. et al. (Molecular Cloning, a Laboratory Manual, Cold Spring harbor Laboratory, New York, 1982)を初めとする実験操作マニュアル書に記載されている方法、例えば、エレクトロポレーション法、プロトプラスト法、アルカリ金属法、リン酸カルシウム沈澱法、DEAEデキストラン法、マイクロインジェクション法、パーティクルガン法等により行うことができる。Sf9やSf21等の昆虫細胞の利用については、Baculovirus Expression Vectors, A Laboratory Manual, W. H. Freeman and Company, New York (1992)、及び、BIO/TECHNOLOGY vol. 6, 1988, page 47等に記載されている。 A method for introducing a recombinant vector into a host cell is described in an experimental operation manual such as Maniatis T. et al. (Molecular Cloning, a Laboratory Manual, Cold Spring harbor Laboratory, New York, 1982). For example, the electroporation method, the protoplast method, the alkali metal method, the calcium phosphate precipitation method, the DEAE dextran method, the microinjection method, the particle gun method and the like can be used. The use of insect cells such as Sf9 and Sf21 is described in Baculovirus Expression Vectors, A Laboratory Manual, WH Freeman and Company, New York (1992), and BIO / TECHNOLOGY vol. 6, 1988, page 47, etc. ..

本発明の蛍光タンパク質又は本発明の融合タンパク質は、本発明の組み換えベクターを前記の宿主細胞内で発現させ、宿主細胞或いは培地から目的とするタンパク質を回収し、精製することによって得ることができる。タンパク質を精製する方法としては、タンパク質の精製に通常使用されている方法の中から適切な方法を適宜選択して行うことができる。すなわち、塩析法、限外濾過法、等電点沈澱法、ゲル濾過法、電気泳動法、イオン交換クロマトグラフィー、疎水性クロマトグラフィーや抗体クロマトグラフィー等の各種アフィニティークロマトグラフィー、クロマトフォーカシング法、吸着クロマトグラフィー及び逆相クロマトグラフィー等、通常使用され得る方法の中から適切な方法を適宜選択し、必要によりHPLCシステム等を使用して適当な順序で精製を行えば良い。 The fluorescent protein of the present invention or the fusion protein of the present invention can be obtained by expressing the recombinant vector of the present invention in the host cell, recovering the target protein from the host cell or medium, and purifying the protein. As a method for purifying a protein, an appropriate method can be appropriately selected from the methods usually used for purifying a protein. That is, various affinity chromatography such as salinization method, ultrafiltration method, isoelectric point precipitation method, gel filtration method, electrophoresis method, ion exchange chromatography, hydrophobic chromatography and antibody chromatography, chromatographic focusing method, adsorption. An appropriate method may be appropriately selected from commonly used methods such as chromatography and reverse phase chromatography, and if necessary, purification may be performed in an appropriate order using an HPLC system or the like.

本発明の一態様は、細胞内の酸化還元状態をモニターする方法であって、本発明の蛍光タンパク質、又は融合タンパク質を前記細胞内に存在させ、前記蛍光タンパク質又は融合タンパク質の蛍光を検出し、検出された蛍光の変色に基づいて細胞内の酸化還元状態をモニターすることを含む方法である。以下で「本発明の酸化還元状態をモニターする方法」とも呼ぶ。当該方法において、細胞内に本発明の蛍光タンパク質、又は融合タンパク質を存在させるためには、本発明の蛍光タンパク質又は融合タンパク質をコードするDNAを有する組み換えベクターを細胞へと形質転換し、当該細胞内で本発明の蛍光タンパク質又は融合タンパク質を発現させるか、或いは、本発明の蛍光タンパク質又は融合タンパク質を細胞内へ直接導入する。本発明の蛍光タンパク質又は融合タンパク質を細胞内へ直接導入する方法は特に限定されないが、例えば、カチオン性脂質をベースとしたタンパク質導入試薬などを使用して行われる。また、エレクトロポレーション法やマイクロインジェクション法によっても行われる。 One aspect of the present invention is a method of monitoring an oxidative-reduction state in a cell, in which the fluorescent protein or fusion protein of the present invention is present in the cell, and the fluorescence of the fluorescent protein or fusion protein is detected. A method comprising monitoring intracellular oxidation-reduction status based on the detected fluorescence discoloration. Hereinafter, it is also referred to as "a method for monitoring the redox state of the present invention". In the method, in order for the fluorescent protein or fusion protein of the present invention to be present in the cell, a recombinant vector having a DNA encoding the fluorescent protein or fusion protein of the present invention is transformed into the cell, and the cell is intracellular. The fluorescent protein or fusion protein of the present invention is expressed in, or the fluorescent protein or fusion protein of the present invention is directly introduced into the cell. The method for directly introducing the fluorescent protein or fusion protein of the present invention into the cell is not particularly limited, but for example, it is carried out using a protein introduction reagent based on a cationic lipid. It is also performed by the electroporation method or the microinjection method.

上記における、蛍光タンパク質又は融合タンパク質の蛍光の検出は、特に限定されないが、例えば蛍光顕微鏡を使用して、又は分光蛍光光度計を使用して行われる。例えば、蛍光顕微鏡で観察しながら、本発明の蛍光タンパク質又は融合タンパク質の蛍光の変色に基づいて細胞内の酸化還元状態をモニターすることができる。また、「検出された蛍光の変色に基づいて細胞内の酸化還元状態をモニターすること」は、本発明の蛍光タンパク質の蛍光スペクトルに存在する2つの蛍光スペクトルピークのうち、長波長側のピーク(以下で「第一の蛍光スペクトルピーク」とも呼ぶ)に由来する蛍光(F1)と短波長側のピーク(以下で「第二の蛍光スペクトルピーク」とも呼ぶ)に由来する蛍光(F2)との比率(F1/F2)の変化に基づいて細胞内の酸化還元状態をモニターすることであってもよい。 The detection of fluorescence of a fluorescent protein or fusion protein in the above is not particularly limited, but is carried out using, for example, a fluorescence microscope or a spectrofluorometer. For example, the intracellular redox state can be monitored based on the fluorescent discoloration of the fluorescent protein or fusion protein of the present invention while observing with a fluorescence microscope. Further, "monitoring the intracellular oxidation-reduction state based on the detected fluorescence discoloration" is a peak on the long wavelength side of the two fluorescence spectrum peaks existing in the fluorescence spectrum of the fluorescent protein of the present invention ( The ratio of fluorescence (F1) derived from the "first fluorescence spectrum peak" (hereinafter also referred to as "first fluorescence spectrum peak") to fluorescence (F2) derived from the peak on the short wavelength side (hereinafter also referred to as "second fluorescence spectrum peak"). It may be possible to monitor the intracellular oxidation-reduction state based on the change of (F1 / F2).

本発明の一態様は、抗癌剤のスクリーニング方法であって、本発明の蛍光タンパク質、又は本発明の融合タンパク質を癌細胞内に存在させ、候補薬剤の添加前における前記蛍光タンパク質又は融合タンパク質の蛍光を検出し、候補薬剤を前記癌細胞に添加し、候補薬剤の添加後における前記蛍光タンパク質又は融合タンパク質の蛍光を検出し、候補薬剤の添加前後における蛍光の変色に基づいて、候補薬剤添加前と比較して細胞内を酸化状態とする薬剤を選択することを含む、前記方法に関する。以下で「本発明のスクリーニング方法」とも呼ぶ。 One aspect of the present invention is a method for screening an anticancer agent, wherein the fluorescent protein of the present invention or the fusion protein of the present invention is present in cancer cells, and the fluorescent protein or the fusion protein is fluorescent before the addition of the candidate drug. Detect, add the candidate drug to the cancer cells, detect the fluorescence of the fluorescent protein or fusion protein after the addition of the candidate drug, and compare with before the addition of the candidate drug based on the discoloration of the fluorescence before and after the addition of the candidate drug. The present invention relates to the above-mentioned method, which comprises selecting a drug that oxidizes the inside of cells. Hereinafter, it is also referred to as "the screening method of the present invention".

一般的に癌細胞内は、正常細胞内と比較して還元的な状態に保たれている。癌細胞内をより酸化的な状態に誘導し得る薬剤は、抗癌剤の候補となり得る。従来の癌細胞のスクリーニング法では、癌細胞に対して薬剤候補を添加し、癌細胞が死滅するか否か、或いは癌細胞の形状変化を確認することで行われている。しかし、癌細胞が死滅するまでに一定の時間を要するため、薬剤の効果を確認するまでに時間がかかる。また、癌細胞の形状変化を確認するには細胞の画像処理が必要となる。本発明のスクリーニング方法を用いれば、癌細胞内の酸化還元状態を蛍光の変化により候補薬剤をスクリーニングすることができるため、癌細胞の死滅を待たずに迅速に行うことが可能である。また、画像処理手段を用いる必要もない。 In general, the inside of cancer cells is kept in a reducing state as compared with the inside of normal cells. Drugs that can induce a more oxidative state in cancer cells can be candidates for anticancer drugs. In the conventional screening method for cancer cells, a drug candidate is added to the cancer cells, and whether or not the cancer cells die or a change in the shape of the cancer cells is confirmed. However, since it takes a certain amount of time for the cancer cells to die, it takes time to confirm the effect of the drug. In addition, cell image processing is required to confirm the shape change of cancer cells. By using the screening method of the present invention, a candidate drug can be screened for the redox state in cancer cells by changing the fluorescence, so that it can be performed quickly without waiting for the death of cancer cells. Moreover, it is not necessary to use an image processing means.

本発明のスクリーニング方法において、本発明の蛍光タンパク質又は本発明の融合タンパク質の癌細胞内に存在させる工程、及び蛍光タンパク質又は融合タンパク質の蛍光を検出する工程は、上記の本発明の酸化還元状態をモニターする方法と同様にして行うことができる。 In the screening method of the present invention, the step of allowing the fluorescent protein of the present invention or the fusion protein of the present invention to exist in cancer cells and the step of detecting the fluorescence of the fluorescent protein or the fusion protein are described in the above-mentioned oxidation-reduction state of the present invention. It can be done in the same way as the monitoring method.

以下に実施例を示し、本発明を更に詳細に説明するが、本発明は決して以下の実施例に限定されるものではなく、適宜変更を加えて実施することが可能である。 Examples will be shown below and the present invention will be described in more detail. However, the present invention is not limited to the following examples, and can be carried out with appropriate modifications.

以下の実施例において、親タンパク質(GFP)からの変異体の作製は、部位特異的突然変異誘発法により行われた。使用されるプライマーの配列を以下の表1に示す。 In the following examples, the production of variants from the parent protein (GFP) was performed by a site-specific mutagenesis method. The sequence of primers used is shown in Table 1 below.

Figure 0006929529
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ここで、表1におけるプライマー名は「Primer_プライマー番号(F/R)−導入される変異」として表記される。「F」はフォワードプライマー、「R」はリバースプライマーを示す。例えば、Primer_1(F)-M1_S2insV(配列番号4)は、フォワードプライマーであり、C147_S148insDを導入するためのプライマーであることを示す。その他のプライマーも同様に表記される。 Here, the primer name in Table 1 is expressed as "Primer_primer number (F / R) -mutation to be introduced". "F" indicates a forward primer and "R" indicates a reverse primer. For example, Primer_1 (F) -M1_S2insV (SEQ ID NO: 4) indicates that it is a forward primer and a primer for introducing C147_S148insD. Other primers are described in the same manner.

実施例1:
FROG/B(GFP−M1_S2insV_K26R_S30R_Y39N_N105T_N149C_V150D_I171V_S202C_T203V_S205V_A206K_V224R及びH230L)(配列番号2)の作製
GFPをコードするDNA(配列番号22)を、pet23a(Novagen社製)に組み込んだベクター(pet23a/GFP)を鋳型として、PrimStar(登録商標)Mutagenesis Basal Kit(タカラバイオ社製)を使用した部位特異的突然変異誘発法により、M1_S2insV、K26R、S30R、Y39N、N105T、N149C、V150D、I171V、S202C、T203V、S205V、A206K、V224R及びH230Lに対応する塩基配列の変異を配列番号1に導入した。変異を導入するためのプライマーとして、配列番号4及び5の組み合わせ、配列番号6及び7の組み合わせ、配列番号8及び9の組み合わせ、配列番号10及び11の組み合わせ、配列番号12及び13の組み合わせ、配列番号14及び15の組み合わせ、配列番号16及び17の組み合わせ、配列番号18及び19の組み合わせ、並びに配列番号20及び21の組み合わせを使用した。
Example 1:
FROG / B (GFP-M1_S2insV_K26R_S30R_Y39N_N105T_N149C_V150D_I171V_S202C_T203V_S205V_A206K_V224R and H230L) (SEQ ID NO: 2) Preparation of GFP (SEQ ID NO: 2) DNA (SEQ ID NO: 22) M1_S2insV, K26R, S30R, Y39N, N105T, N149C, V150D, I171V, S202C, T203V, S205V, A206K, V224R and A mutation in the nucleotide sequence corresponding to H230L was introduced into SEQ ID NO: 1. As primers for introducing mutations, combinations of SEQ ID NOs: 4 and 5, combinations of SEQ ID NOs: 6 and 7, combinations of SEQ ID NOs: 8 and 9, combinations of SEQ ID NOs: 10 and 11, combinations of SEQ ID NOs: 12 and 13, sequences. Combinations of numbers 14 and 15, combinations of SEQ ID NOs: 16 and 17, combinations of SEQ ID NOs: 18 and 19, and combinations of SEQ ID NOs: 20 and 21 were used.

pet23a/GFP 10pgを鋳型として、上記プライマー、並びにPrimeSTAR(登録商標)Max Premixを用いてPCR(50μl反応系)を行った。PCRは、98℃、10秒のDNA変性、55℃、15秒のアニーリング反応及び72℃、20秒の伸長・連結反応を1サイクルとして30サイクル行った。 PCR (50 μl reaction system) was performed using pet23a / GFP 10 pg as a template and the above primers and PrimeSTAR® Max Premix. PCR was carried out for 30 cycles, including DNA denaturation at 98 ° C. for 10 seconds, annealing reaction at 55 ° C. for 15 seconds, and extension / ligation reaction at 72 ° C. for 20 seconds.

作製した変異体を大腸菌BL21(DE3)に形質転換してLB +50μMアンピシリンプレート培地で一晩培養後、20mlの2×YT培地に植菌して37℃で約3時間前培養した。これを、1Lの2×YT培地に植菌して37℃で本培養し、吸光度0.4〜0.6のときに、終濃度1mMのIPTGを加え、培養温度を25℃に下げて一晩培養した。培養後の菌体を遠心により回収して、20mM Tris−HCl(pH8.0)に懸濁し、フレンチプレスを用いて破砕後、20000×Gで30分遠心して、FROG/B(Fluorescent protein with RedOx-dependent change in color between Green and Blue)を含む上清を得た。 The prepared mutant was transformed into Escherichia coli BL21 (DE3), cultured overnight in LB + 50 μM ampicillin plate medium, inoculated into 20 ml of 2 × YT medium, and pre-cultured at 37 ° C. for about 3 hours. This was inoculated into 1 L of 2 × YT medium and main-cultured at 37 ° C., and when the absorbance was 0.4 to 0.6, IPTG with a final concentration of 1 mM was added, and the culture temperature was lowered to 25 ° C. It was cultured in the evening. After culturing, the cells are collected by centrifugation, suspended in 20 mM Tris-HCl (pH 8.0), crushed using a French press, and centrifuged at 20000 × G for 30 minutes to perform FROG / B (Fluorescent protein with RedOx). A supernatant containing -dependent change in color between Green and Blue) was obtained.

上記の上清を70℃で30分間加熱し、大腸菌由来のタンパク質を変性させた。その後、20000×Gで15分間遠心し、変性タンパク質を除去した。遠心後の上清をTOYOPEARL Butyl−650カラム(東ソー社製)にアプライし、20%〜0%の間で溶出液中の硫酸アンモニウム濃度を連続的に低下させてフラクションを分取した。分画したフラクション中で夾雑物の少ない部分を一晩20mM Tris−HCl(pH8.0)溶液中で透析した後、Amicon Ultra 10K(メルクミリポア社製)を用いて濃縮し、FROG/Bを得た。得られたタンパク質を、終濃度20%になるようにグリセロールを加えて液体窒素で凍結し、保存した。なお、得られたタンパク質をコードするDNAを配列番号23とする。 The above supernatant was heated at 70 ° C. for 30 minutes to denature the E. coli-derived protein. Then, it was centrifuged at 20000 × G for 15 minutes to remove the denatured protein. The supernatant after centrifugation was applied to a TOYOPEARL Butyl-650 column (manufactured by Tosoh Corporation), and the ammonium sulfate concentration in the eluate was continuously reduced between 20% and 0% to separate fractions. The low-contamination portion of the fractionated fraction was dialyzed overnight in 20 mM Tris-HCl (pH 8.0) solution and then concentrated using Amicon Ultra 10K (Merck Millipore) to give FROG / B. rice field. The obtained protein was frozen in liquid nitrogen with glycerol added to a final concentration of 20% and stored. The DNA encoding the obtained protein is designated as SEQ ID NO: 23.

実施例2:
FROG/Bの蛍光スペクトルの測定
50 mM Tris−HCl(pH7.0)緩衝液を用いて、実施例1で作製したFROG/Bの1μM溶液を調製し、分光蛍光光度計FP−8500(日本分光株式会社)を使用してFROG/Bの蛍光を測定した。FROG/Bの還元型の蛍光を測定する場合は、蛍光強度測定前に10mMジチオスレイトール(DTT)存在下にて15分間室温で蛍光タンパク質を保温し、あらかじめ還元型とした。FROG/Bの酸化型の蛍光を測定する場合は、蛍光強度測定前に、空気酸化によりあらかじめ酸化型とした。極大励起波長(400nm付近)における蛍光タンパク質の蛍光を記録した。
Example 2:
Measurement of Fluorescence Spectrum of FROG / B Using a 50 mM Tris-HCl (pH 7.0) buffer solution, prepare a 1 μM solution of FROG / B prepared in Example 1 and prepare a spectrofluorometer FP-8500 (JASCO Corporation). Fluorescence of FROG / B was measured using (Co., Ltd.). When the reduced fluorescence of FROG / B was measured, the fluorescent protein was kept warm at room temperature for 15 minutes in the presence of 10 mM dithiothreitol (DTT) before the fluorescence intensity was measured to obtain the reduced fluorescence in advance. When measuring the oxidation type fluorescence of FROG / B, the oxidation type was prepared in advance by air oxidation before measuring the fluorescence intensity. The fluorescence of the fluorescent protein at the maximum excitation wavelength (around 400 nm) was recorded.

酸化型及び還元型のFROG/Bの蛍光スペクトルを図1に示す。酸化型及び還元型の蛍光スペクトルのいずれにも、2つの蛍光スペクトルピークが存在した。このうち、510nm付近に極大蛍光波長を有するピークを「第一の蛍光スペクトルピーク」と呼び、450nm付近に極大蛍光波長を有するピークを「第二の蛍光スペクトルピーク」と呼ぶ。還元型から酸化型となると、第一の蛍光スペクトルピークの蛍光強度は増大する一方、第二の蛍光スペクトルピークの蛍光強度は減少する。490nm〜600nmの領域の第一の蛍光スペクトルのピーク面積(FG)と410nm〜490nmの領域の第二の蛍光スペクトルピークのピーク面積(FB)との比(FG/FB)を計算することで、細胞内におけるFROG/Bの発現量に依存せずに、細胞内の酸化還元状態を定量的にモニターすることが可能である。 The fluorescence spectra of the oxidized and reduced FROG / B are shown in FIG. There were two fluorescence spectrum peaks in both the oxidized and reduced fluorescence spectra. Of these, a peak having a maximum fluorescence wavelength near 510 nm is called a "first fluorescence spectrum peak", and a peak having a maximum fluorescence wavelength near 450 nm is called a "second fluorescence spectrum peak". From the reduced form to the oxidized form, the fluorescence intensity of the first fluorescence spectrum peak increases, while the fluorescence intensity of the second fluorescence spectrum peak decreases. Peak area of the first fluorescence spectrum region of 490nm~600nm (F G) and calculating the ratio (F G / F B) of the peak area of the second of the fluorescence spectrum peak of 410nm~490nm region (F B) By doing so, it is possible to quantitatively monitor the intracellular redox state without depending on the expression level of FROG / B in the cell.

実施例3:FROG/Bの蛍光色の観察
50mM Tris−HCl(pH7.0)緩衝液を用いて、実施例1で作製したFROG/Bの10μM溶液を調製し、サンプルとした。FROG/Bの還元型の蛍光を観察する場合は、蛍光強度測定前に10mMジチオスレイトール(DTT)存在下で、15分間室温で蛍光タンパク質を保温し、あらかじめ還元型とした。FROG/Bの酸化型の蛍光を観察する場合は、蛍光強度測定前に、空気酸化によりあらかじめ酸化型とした。高圧キセノンランプLambdaLS光源からの光をダイクロイックミラーDM410(OLYMPUS)及びバンドパスフィルターBP340−390(OLYMPUS)を用いて分光し励起光とした。サンプルから出た蛍光を、ロングパスフィルターBA420IF(OLYMPUS)を用いて分光した後、カラーCCDカメラARTCAM−500MIWOM(ARTRAY)を用いて検出した。結果を図2に示す。FROG/Bは、酸化型が緑色の蛍光を発し、還元型が青色の蛍光を発する。
Example 3: Observation of Fluorescent Color of FROG / B Using 50 mM Tris-HCl (pH 7.0) buffer, a 10 μM solution of FROG / B prepared in Example 1 was prepared and used as a sample. When observing the reduced fluorescence of FROG / B, the fluorescent protein was kept warm at room temperature for 15 minutes in the presence of 10 mM dithiothreitol (DTT) before the fluorescence intensity measurement, and the fluorescent protein was preliminarily reduced. When observing the oxidized type fluorescence of FROG / B, the oxidized type was prepared in advance by air oxidation before measuring the fluorescence intensity. The light from the high-pressure xenon lamp LambdaLS light source was separated using a dichroic mirror DM410 (OLYMPUS) and a bandpass filter BP340-390 (OLYMPUS) to obtain excitation light. The fluorescence emitted from the sample was separated using a long-pass filter BA420IF (OLYMPUS) and then detected using a color CCD camera ARTCAM-500MIWOM (ARTRAY). The results are shown in FIG. In FROG / B, the oxidized form fluoresces green and the reduced form fluoresces blue.

FROG/Bの蛍光の変色が生じるメカニズムには、ESPT現象が寄与していると考えられる。図8にその推定メカニズムを示す。FROG/Bは、本来青色の蛍光を発する非電離状態のGFP発色団が、励起時にプロトンを放出することで緑色の蛍光を発するようになるESPT(Excited-state proton transfer)という現象を利用している。GFPが本来持つESPT経路では、非電離状態の発色団から放出されるプロトンが水分子を介してS205(またはT203)、E222の順に輸送される。FROG/Bでは、S205とT203をバリン(V)に置換することによってESPT経路を遮断し、代わりにH148、D150(GFPの150番目アミノ酸のバリン(V)をアスパラギン酸(D)に置換した)からなる新たなESPT経路を形成させた。この新たな経路を形成するH148及び150の位置が、149番目及び202番目に導入したシステイン(C)のジスルフィド結合の形成によって変化する。これにより、ESPT発生確率が変わり、結果的に蛍光波長が青色〜緑色の間で変化することになると推定される。 It is considered that the ESPT phenomenon contributes to the mechanism by which the fluorescence of FROG / B is discolored. FIG. 8 shows the estimation mechanism. FROG / B utilizes a phenomenon called ESPT (Excited-state proton transfer) in which a non-ionizing GFP chromophore, which originally emits blue fluorescence, emits green fluorescence by releasing protons at the time of excitation. There is. In the ESPT pathway inherent in GFP, protons released from the non-ionizing chromophore are transported via water molecules in the order of S205 (or T203) and E222. In FROG / B, the ESPT pathway was blocked by substituting S205 and T203 with valine (V), and instead H148, D150 (valine (V) at the 150th amino acid of GFP was replaced with aspartic acid (D)). A new ESPT pathway consisting of was formed. The positions of H148 and 150 that form this new pathway are altered by the formation of disulfide bonds of cysteine (C) introduced at positions 149 and 202. As a result, it is estimated that the probability of ESPT occurrence changes, and as a result, the fluorescence wavelength changes between blue and green.

実施例4:
酸化還元電位の測定
50mM Tris−HCl(pH7.0)緩衝液に終濃度20mMの酸化型DTT及び、それぞれ還元型DTTを終濃度8.0mM、4.0mM、2.0mM、0.80mM、0.40mM、0.20mM、80μM、40μM、20μM、8.0μM、4.0μM及び2.0μM加えた12種類の反応液に、実施例1で作製したFROG/Bを終濃度1μMとなるように加え、室温で2時間保温することでサンプルとした。このとき各サンプルの酸化還元電位はネルンストの式より、それぞれ−318mM、−309mV、−300mV、−289mV、−280mV、−271mV、−259mV、−250mV、−241mV、−229mV、−221mV及び−212mVと算出される。各サンプルについて蛍光スペクトルを分光蛍光光度計FP−8500(日本分光株式会社)を用いて測定し、還元型FROG/Bの割合を還元率(R)として以下の式を用いて求めた。ここでFGO、FBO、FGR及びFBRはそれぞれ完全酸化時の490nm〜600nmの領域の第一の蛍光スペクトルのピーク面積、410nm〜490nmの領域の第二の蛍光スペクトルピークのピーク面積、完全還元時の490nm〜600nmの領域の第一の蛍光スペクトルのピーク面積及び410nm〜490nmの領域の第二の蛍光スペクトルピークのピーク面積をあらわす。

Figure 0006929529
横軸を酸化還元電位、縦軸を還元率としてプロットし、ネルンストの式でフィッティングし、FROG/Bの中間酸化還元電位−295mVを得た。結果を図3に示す。 Example 4:
Measurement of redox potentials Oxidized DTT with a final concentration of 20 mM in 50 mM Tris-HCl (pH 7.0) buffer and reduced DTT with a final concentration of 8.0 mM, 4.0 mM, 2.0 mM, 0.80 mM, 0, respectively. To 12 kinds of reaction solutions to which .40 mM, 0.20 mM, 80 μM, 40 μM, 20 μM, 8.0 μM, 4.0 μM and 2.0 μM were added, the FROG / B prepared in Example 1 was added to a final concentration of 1 μM. In addition, the sample was prepared by keeping it warm at room temperature for 2 hours. At this time, the redox potentials of each sample are 318 mM, -309 mV, -300 mV, -289 mV, -280 mV, -271 mV, -259 mV, -250 mV, -241 mV, -229 mV, -221 mV and -212 mV, respectively, according to the Nernst equation. Is calculated. The fluorescence spectrum of each sample was measured using a spectrofluorometer FP-8500 (JASCO Corporation), and the ratio of reduced FROG / B was determined as the reduction rate (R) using the following formula. Here, F GO , F BO , F GR and F BR are the peak area of the first fluorescence spectrum in the region of 490 nm to 600 nm and the peak area of the second fluorescence spectrum peak in the region of 410 nm to 490 nm at the time of complete oxidation, respectively. It represents the peak area of the first fluorescence spectrum in the region of 490 nm to 600 nm and the peak area of the second fluorescence spectrum peak in the region of 410 nm to 490 nm at the time of complete reduction.
Figure 0006929529
The horizontal axis was plotted as the redox potential and the vertical axis was plotted as the reduction rate, and fitting was performed using the Nernst equation to obtain an intermediate redox potential of FROG / B of -295 mV. The results are shown in FIG.

実施例5:
FROG/BのpH感受性
pHを7.0、7.2、7.4、7.6、7.8及び8.0に調整したTris−HCl緩衝液を用いて、実施例1で作製したFROG/Bを終濃度1μMとなるように調整しサンプルとした。FROG/Bの還元型の蛍光を観察する場合は、蛍光強度測定前に10mMジチオスレイトール(DTT)存在下で、15分間室温で蛍光タンパク質を保温し、あらかじめ還元型とした。FROG/Bの酸化型の蛍光を観察する場合は、蛍光強度測定前に、空気酸化によりあらかじめ酸化型とした。格pHにおける、酸化・還元時の蛍光スペクトルを分光蛍光光度計FP−8500(日本分光株式会社)を用いて測定し、FG/FBの値を算出した。
Example 5:
PH Sensitivity of FROG / B The FROG prepared in Example 1 was prepared using a Tris-HCl buffer whose pH was adjusted to 7.0, 7.2, 7.4, 7.6, 7.8 and 8.0. / B was adjusted to a final concentration of 1 μM and used as a sample. When observing the reduced fluorescence of FROG / B, the fluorescent protein was kept warm at room temperature for 15 minutes in the presence of 10 mM dithiothreitol (DTT) before the fluorescence intensity measurement, and the fluorescent protein was preliminarily reduced. When observing the oxidized type fluorescence of FROG / B, the oxidized type was prepared in advance by air oxidation before measuring the fluorescence intensity. In Case pH, the fluorescence spectrum of the oxidation and reduction were measured using a fluorescence spectrophotometer FP-8500 (JASCO Corporation), was calculated value of F G / F B.

pH7.0〜8.0におけるFROG/BのpH感受性を図4に示す。FG/FBの値の変動率は30%以下であった。これは、FROG/BのpH感受性が低いことを示している。 The pH sensitivity of FROG / B at pH 7.0 to 8.0 is shown in FIG. Rate of change in the value of F G / F B was less than 30%. This indicates that the pH sensitivity of FROG / B is low.

実施例6:酸化剤(ジアミド)及び還元剤(DTT)の添加による、FROG/Bの蛍光強度の経時変化の測定
HeLa細胞内にFROG/Bを発現させ、共焦点顕微鏡(LSM780 Zess)で観察した。400nmのdiode laserで励起し、蛍光を490nm以下の青色光と491nm以上の緑色光に分光してそれぞれ別の検出器で検出した。測定開始5分経過後に500μmの1,1−アゾビス−(N,N−ジメチルホルムアミド)(ジアミド)、15分経過後に10mMのDTTを加えた。得られた蛍光画像(図6)からROIで囲まれた領域の490nm以下及び491nm以上の蛍光輝度情報を取得し、図5の結果を得た。
Example 6: Measurement of change in fluorescence intensity of FROG / B with time by addition of oxidizing agent (diamide) and reducing agent (DTT) FROG / B is expressed in HeLa cells and observed with a confocal microscope (LSM780 Zess). bottom. It was excited by a diode laser of 400 nm, and the fluorescence was separated into blue light of 490 nm or less and green light of 491 nm or more and detected by different detectors. After 5 minutes from the start of measurement, 500 μm of 1,1-azobis- (N, N-dimethylformamide) (diamide) was added, and after 15 minutes, 10 mM DTT was added. From the obtained fluorescence image (FIG. 6), fluorescence brightness information of a region surrounded by ROI of 490 nm or less and 491 nm or more was acquired, and the result of FIG. 5 was obtained.

酸化剤であるジアミド添加後に、FG/FBは増大した。一方、還元剤であるDTTの添加後に、FG/FBは減少した(図5)。蛍光色の変化を図6に示す。酸化剤であるジアミド添加後に、緑色の蛍光が強くなり、還元剤であるDTTの添加後に緑色の蛍光は弱くなった。また、酸化剤であるジアミド添加後に、青色の蛍光が弱くなり、還元剤であるDTTの添加後に青色の蛍光は強くなった。 After diamide addition as an oxidant, F G / F B was increased. On the other hand, after the addition of the reducing agent DTT, F G / F B was reduced (Fig. 5). The change in fluorescent color is shown in FIG. After the addition of the oxidizing agent diamide, the green fluorescence became stronger, and after the addition of the reducing agent DTT, the green fluorescence became weaker. Further, after the addition of the oxidizing agent diamide, the blue fluorescence became weaker, and after the addition of the reducing agent DTT, the blue fluorescence became stronger.

実施例7:
FROG/BとAll1541との融合タンパク質(FROG/B−All1541)(配列番号3)の作製
pet23aにFROG/Bに対応する塩基配列が挿入されたベクター(FROG/B/pet23aと称する)に対して、ペルオキシデレドキシンであるAll1541に対応する塩基配列を挿入した。さらに、FROG/Bに対応する塩基配列とAll1541に対応する塩基配列との間に、可動性リンカーである(GGSGG)6に対応する塩基配列を挿入した。得られたベクターを、FROG/B−All1541/pet23aと称する。
Example 7:
Preparation of fusion protein (FROG / B-All1541) (SEQ ID NO: 3) of FROG / B and All1541 For a vector (referred to as FROG / B / pet23a) in which the nucleotide sequence corresponding to FROG / B is inserted into pet23a. , The nucleotide sequence corresponding to All1541 which is a peroxyderedoxine was inserted. Further, a nucleotide sequence corresponding to the mobile linker (GGSGG) 6 was inserted between the nucleotide sequence corresponding to FROG / B and the nucleotide sequence corresponding to All1541. The obtained vector is referred to as FROG / B-All1541 / pet23a.

FROG/B−All1541/pet23aを、大腸菌BL21(DE3)に形質転換してLB +50μMアンピシリンプレート培地で一晩培養後、20mlの2×YT培地に植菌して37℃で約3時間前培養した。これを、1Lの2×YT培地に植菌して37℃で本培養し、吸光度0.4〜0.6のときに、終濃度1mMのIPTGを加え、培養温度を25℃に下げて一晩培養した。培養後の菌体を遠心により回収して、20mM Tris−HCl(pH8.0)に懸濁し、フレンチプレスを用いて破砕後20000×Gで30分遠心して、FROG/B−All1541を含む上清を得た。 FROG / B-All1541 / pet23a was transformed into Escherichia coli BL21 (DE3), cultured overnight in LB + 50 μM ampicillin plate medium, inoculated into 20 ml of 2 × YT medium, and pre-cultured at 37 ° C. for about 3 hours. .. This was inoculated into 1 L of 2 × YT medium and main-cultured at 37 ° C., and when the absorbance was 0.4 to 0.6, IPTG with a final concentration of 1 mM was added, and the culture temperature was lowered to 25 ° C. It was cultured in the evening. After culturing, the cells were collected by centrifugation, suspended in 20 mM Tris-HCl (pH 8.0), crushed using a French press, and centrifuged at 20000 × G for 30 minutes to produce a supernatant containing FROG / B-All1541. Got

得られた上清を、Ni−NTAカラム(QIAGEN社製)にアプライし20mMイミダゾール−20mM Tris−HCl(pH8.0)を含む洗浄バッファーで洗浄後、100mMイミダゾール、20mM Tris−HCl(pH8.0)を用いて溶出した。分画したフラクション中で夾雑物の少ない部分を一晩20mM Tris−HCl(pH8.0)溶液中で透析した後、Amicon Ultra 10K(メルクミリポア社製)を用いて濃縮し、FROG/B−All1541を得た。得られた融合タンパク質を、終濃度20%になるようにグリセロールを加えて液体窒素で凍結し、保存した。なお、得られたタンパク質をコードするDNAを配列番号24とする。 The obtained supernatant is applied to a Ni-NTA column (manufactured by QIAGEN) and washed with a washing buffer containing 20 mM imidazole-20 mM Tris-HCl (pH 8.0), and then 100 mM imidazole and 20 mM Tris-HCl (pH 8.0). ) Was used to elute. The low-contamination portion of the fractionated fraction was dialyzed overnight in 20 mM Tris-HCl (pH 8.0) solution, then concentrated using Amicon Ultra 10K (Merck Millipore) and FROG / B-All1541. Got The obtained fusion protein was frozen in liquid nitrogen with glycerol added to a final concentration of 20% and stored. The DNA encoding the obtained protein is designated as SEQ ID NO: 24.

実施例8:
22の添加による、FROG/B−All1541の蛍光強度の経時変化の測定
あらかじめ10mMのDTTで還元したFROG/B−All1541溶液を、嫌気チャンバーを用いて酸素非存在下で微量透析膜Mini Dyialysis Kit 8kDa cut−off、250μl(GE Healthcare)を、用いて透析しDTTを取り除いた後、50mM Tris−HCl(pH8.0)緩衝液を用いてタンパク質の終濃度が1μMになるよう調整し、サンプルとして使用した。分光蛍光光度計FP−8500(日本分光株式会社)を使用してサンプルの蛍光強度を測定した。分光蛍光光度計の感度をmediumに設定し、励起波長400nmとし、励起・蛍光バンド幅を共に5nmに設定して、蛍光スペクトルを観察した。所定の濃度のH22を加え、3分後の蛍光スペクトルを観察した(図7)。
Example 8:
Measurement of changes in the fluorescence intensity of FROG / B-All1541 with time due to the addition of H 2 O 2 A microdialysis membrane Minii using a anaerobic chamber to previously reduce the fluorescence intensity of FROG / B-All1541 with 10 mM DTT in the absence of oxygen. After dialysis using Dynalysis Kit 8 kDa cut-off, 250 μl (GE Healthcare) to remove DTT, the final concentration of protein was adjusted to 1 μM using 50 mM Tris-HCl (pH 8.0) buffer. Used as a sample. The fluorescence intensity of the sample was measured using a spectrofluorometer FP-8500 (JASCO Corporation). The sensitivity of the spectral fluorometer was set to medium, the excitation wavelength was set to 400 nm, the excitation and fluorescence bandwidths were both set to 5 nm, and the fluorescence spectrum was observed. A predetermined concentration of H 2 O 2 was added, and the fluorescence spectrum after 3 minutes was observed (FIG. 7).

FROG/B−All1541は、H22の添加3分後に酸化型へ変化が観察された。FROG/BをAll1541と融合することで、酸化還元感受性をさらに向上させることができた。 FROG / B-All1541 was observed to change to the oxidized form 3 minutes after the addition of H 2 O 2. By fusing FROG / B with All1541, the redox sensitivity could be further improved.

本発明の蛍光タンパク質を用いることによって、細胞内における酸化還元状態の変化を、蛍光タンパク質の蛍光の変色に基づいて、蛍光顕微鏡観察などで簡便にモニターすることができる。また、本発明の蛍光タンパク質を用いることで、抗癌剤の迅速かつ簡便なスクリーニングが可能となる。 By using the fluorescent protein of the present invention, changes in the oxidation-reduction state in cells can be easily monitored by fluorescence microscope observation or the like based on the discoloration of the fluorescence of the fluorescent protein. In addition, by using the fluorescent protein of the present invention, quick and simple screening of anticancer agents becomes possible.

Claims (8)

配列番号1のアミノ酸配列、又は、配列番号1に対して90%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列において、
148番目のアミノ酸残基はヒスチジン(His)であり、
149番目のアミノ酸残基がシステイン(C)で置換され、
150番目のアミノ酸残基がアスパラギン酸(D)で置換され、
202番目のアミノ酸残基がシステイン(C)で置換され、
203番目のアミノ酸残基がバリン(V)で置換され、かつ
205番目のアミノ酸残基がバリン(V)で置換された
アミノ酸配列からなる、細胞内における酸化還元状態の変化を測定するための蛍光タンパク質であって、単一の励起波長で蛍光を測定した場合、酸化型と還元型で蛍光が変色する機能を有する上記蛍光タンパク質。
In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 or the amino acid sequence having 90% or more sequence identity with respect to SEQ ID NO: 1.
The 148th amino acid residue is histidine (His),
The 149th amino acid residue was replaced with cysteine (C),
The 150th amino acid residue was replaced with aspartic acid (D),
The 202nd amino acid residue is replaced with cysteine (C),
Fluorescence for measuring changes in intracellular oxidation-reduction state, consisting of an amino acid sequence in which the 203rd amino acid residue is replaced with valine (V) and the 205th amino acid residue is replaced with valine (V). The above-mentioned fluorescent protein, which is a protein and has a function of discoloring fluorescence between an oxidized form and a reduced form when fluorescence is measured at a single excitation wavelength.
1番目と2番目のアミノ酸残基との間にバリン(V)が挿入され、
26番目のアミノ酸残基がアルギニン(R)で置換され、
30番目のアミノ酸残基がアルギニン(R)で置換され、
39番目のアミノ酸残基がアスパラギン(N)で置換され、
105番目のアミノ酸残基がスレオニン(T)で置換され、
171番目のアミノ酸残基がバリン(V)で置換され、
206番目のアミノ酸残基がリシン(K)で置換され、
224番目のアミノ酸残基がアルギニン(R)で置換され、かつ
230番目のアミノ酸残基がロイシン(L)で置換された、請求項1に記載の蛍光タンパク質。
Valine (V) is inserted between the 1st and 2nd amino acid residues,
The 26th amino acid residue is replaced with arginine (R),
The 30th amino acid residue is replaced with arginine (R),
The 39th amino acid residue was replaced with asparagine (N),
The 105th amino acid residue was replaced with threonine (T),
The 171st amino acid residue was replaced with valine (V),
The 206th amino acid residue is replaced with lysine (K),
The fluorescent protein according to claim 1, wherein the amino acid residue at position 224 is replaced with arginine (R) and the amino acid residue at position 230 is replaced with leucine (L).
請求項1又は2に記載の蛍光タンパク質と、第二のタンパク質とが融合されてなる、融合タンパク質。 A fusion protein obtained by fusing the fluorescent protein according to claim 1 or 2 with a second protein. 請求項1又は2に記載の蛍光タンパク質又は請求項に記載の融合タンパク質をコードするDNA。 A DNA encoding the fluorescent protein according to claim 1 or 2 or the fusion protein according to claim 3. 請求項4に記載のDNAを有する組み換えベクター。 A recombinant vector having the DNA according to claim 4. 請求項5に記載の組み換えベクターにより形質転換された宿主細胞。 A host cell transformed with the recombinant vector according to claim 5. 細胞内の酸化還元状態をモニターする方法であって、
請求項1又は2に記載の蛍光タンパク質、又は請求項3に記載の融合タンパク質を細胞内に存在させ、
前記蛍光タンパク質又は融合タンパク質の蛍光を検出し、
検出された蛍光の変色に基づいて細胞内の酸化還元状態をモニターすること
を含む方法。
It is a method of monitoring the intracellular redox state.
The fluorescent protein according to claim 1 or 2 or the fusion protein according to claim 3 is allowed to exist in the cell.
Detecting the fluorescence of the fluorescent protein or fusion protein,
A method comprising monitoring the intracellular redox state based on the detected fluorescence discoloration.
抗癌剤のスクリーニング方法であって、
請求項1又は2に記載の蛍光タンパク質、又は請求項3に記載の融合タンパク質を癌細胞内に存在させ、
候補薬剤の添加前における前記蛍光タンパク質又は融合タンパク質の蛍光を検出し、
候補薬剤を前記癌細胞に添加し、
候補薬剤の添加後における前記蛍光タンパク質又は融合タンパク質の蛍光を検出し、
候補薬剤の添加前後における蛍光の変色に基づいて、候補薬剤添加前と比較して細胞内を酸化状態とする薬剤を選択すること
を含む、前記方法。
It is a screening method for anticancer drugs.
The fluorescent protein according to claim 1 or 2 or the fusion protein according to claim 3 is allowed to exist in cancer cells.
Fluorescence of the fluorescent protein or fusion protein before the addition of the candidate drug was detected.
Candidate drugs are added to the cancer cells and
The fluorescence of the fluorescent protein or fusion protein after the addition of the candidate drug is detected, and the fluorescence is detected.
The method comprising selecting a drug that oxidizes the cells as compared to before the addition of the candidate drug, based on the discoloration of the fluorescence before and after the addition of the candidate drug.
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