新規アフィニティータグ アフィニティータグシステムは ペプチドタグとそれに対する抗体を用いて目的タンパク質を検出する技術です 既に実用化されているアフィニティータグとして DYKDDDDK 6 His c-myc HA V5 等が知られていますが 特異性 親和性 アプリケーションそしてランニングコス

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2 新規アフィニティータグ アフィニティータグシステムは ペプチドタグとそれに対する抗体を用いて目的タンパク質を検出する技術です 既に実用化されているアフィニティータグとして DYKDDDDK 6 His c-myc HA V5 等が知られていますが 特異性 親和性 アプリケーションそしてランニングコストといった点でそれぞれに長所と短所があるため 実験に応じて使い分ける必要がありました PA tagおよび TARGET tagは これらいずれの点においても非常に高い性能を持つ 日本発の新規アフィニティータグシステムです PA tagまたは TARGET tagを導入することで タンパク質精製 免疫細胞化学染色 フローサイトメトリー ELISAといった様々な実験での使用が可能です さらに PA tagおよび TARGET tagは 中性条件下 (ph6.0~8.0) でタグペプチドと抗体を解離できるというユニークな特長を持っており タンパク質精製実験におけるランニングコストの低減も可能です 本書では PA tagおよび TARGET tagの特長と 各種実験における使用方法 ポイントについて紹介します 目次 専用 website PA tag TARGET tag の概要 実験例 特長 1 タンパク質精製 6 既存のアフィニティータグとの比較表 1 ウエスタンブロット 9 PA tag System 2 免疫細胞化学染色 10 TARGET tag System 3 フローサイトメトリー 11 プラスミドベクターの設計について 4 表面プラズモン共鳴法 12 宿主の選択について 5 アフィニティータグラインアップ 13

3 強い結合力 = 低いKD(M) 抗 PA tag 抗体 -PA tag : KD (M)= ¹⁰ 抗 TARGET tag 抗体 -TARGET tag : KD (M)= ⁸ これらの結合力を利用して目的タンパク質を効率的に精製 検出することができます PA PA tag TARGET tagの概要 タグ タの特高い特異性抗 PA tag 抗体 抗 TARGET tag 抗体は高い特異性で抗原ペプチドに結合します PA tag TARGET tagの使用により従来のタグよりも目的タンパク質の精製純度 検出特異性を向上することができます TARGET tag 融合タンパク質を精製した例 TARGET tag もしくは DYKDDDDK tagを C 末端に融合した ProteinXをそれぞれの抗体ビーズで培養上清中から精製した例です 詳細はP.7 図 4をご覧ください Lane M: マーカー Lane 1: インプット Lane 2: フロースルー Lane 3: ペプチド溶出 Lane 4: ペプチド溶出後ビーズの酸溶出 (0.1M Glycine-HCl) 矢頭 : 目的タンパク質 低いランニングコスト動物細胞を用いてタンパク質を精製する場合 タンパク質回収のランニングコストが大きな問題となります His tag 融合タンパク質をニッケルカラム等で精製する場合 ランニングコストは低減できますが 培養上清など血清存在下では 精製量 純度が著しく低下します 抗 PA tag 抗体と抗 TARGET tag 抗体は中性条件下で抗体ビーズを再生できるため (40 回 60 回 ) ランニングコストを低く抑えることができます 既存のアフィニティータグとの性能比較表 アフィニティータグ PA TARGET 6xHis FLAG c-myc HA GST 配列 GVAMPGA EDDVV (YPGQ)₅V HHHHHH DYKDDDDK EQKLISEEDL YPYDVPDYA - 残基数 分子量 (kda) 等電点 (pi) リガンド レジン ( 抗体結合ビーズ ) 再利用法 モノクローナル抗体結合力 (KD(M)) モノクローナル抗体クローン No.( 免疫動物 ) 抗 PA tag 抗体 3M MgCl₂, MES (ph6.0) 4.9x10-¹⁰ NZ-1(Rat) 抗 TARGET tag 抗体 40% Propylene glycol, 1 TBS (ph7.5) 1.0x10 - ⁸ P20.1 (Mouse) 抗 His tag 抗体 Ni, Co, Zn, Cu 0.5M Imididazole (ph7.4) Ni-NTA: 1.0x10-⁵~⁶ HIS. H8 (Mouse) 抗 FLAG tag 抗体 Tris-HCl, Glycine Buffer (ph2~3.5) 抗 c-myc tag 抗体 Tris-HCl, Glycine Buffer (ph2~3.5) 抗 HA tag 抗体 Tris-HCl, Glycine Buffer (ph2~3.5) 2.8x10-⁸ 2.2x10-⁹ 2.8x10-⁹ M2(Mouse) 9E10(Mouse)3F10(Mouse) HA-7(Rat) 抗 GST tag 抗体 Glutathione Glutathione, Tris-HCl, Glycine Buffer (ph2~3.5) Glutathione: 1.0x10-⁵~⁶ 5A7 (Mouse) アフィニティー 組換えタンパク質精製コスト ペプチド溶出 Imidazole Glutathione 動物細胞外 ( 培地 ) タンパク質との非特異結合 動物細胞内タンパク質との非特異結合 本比較表は当社独自調査によるものです サンプル 検出方法および手法によって特異性が変化いたしますので 各アフィニティータグの性能を保証するものではございません 和光純薬工業では多数のアフィニティータグ関連製品を取り揃えています ラインアップは P.13 をご覧ください 詳しくはアフィニティータグシリーズパンフレットをご参照ください 1

4 PA タグ TARGET タグの特長PA tag System エピトープ配列 GVAMPGAEDDVV 抗体クローン No. NZ-1 ( ラットモノクローナル抗体 ) 使用実績タンパク質精製 免疫細胞染色 表面プラズモン共鳴法 ウエスタンブロット フローサイトメトリー ELISA ChIP 参考文献 1) Fujii, Y. et al., Protein Exp. Purif., 95, (2014). 2) Kato, Y. et al., Biochem. Biophys. Commun., 433, (2013). 3) Kaneko, MK. et al., Monoclon. Antib. Immunodiagn. Immunother., 32, (2013). 4) Liu, X. et al., Cancer Med., 2, (2013). 5) Ogasawara, S. et al., Monoclon. Antib. Immunodiagn. Immunother., 32, (2013). 6) Kato Kaneko, M. et al., Cancer Sci., 105, (2014). PA tag ラインアップ モノクローナル抗体 HRP 標識抗体 Anti PA tag, Monoclonal Antibody (NZ-1) Anti PA tag, Monoclonal Antibody (NZ-1) Peroxidase conjugated サブクラスクローン No. ラット IgG2a NZ-1 サブクラスクローン No. ラット IgG2a NZ-1 適応規格コード No. 容量希望納入価格 ( 円 ) IP, WB, FC, ICC 免疫化学用 μg 30, mg 98,000 適応規格コード No. 容量希望納入価格 ( 円 ) WB 免疫化学用 μl 45, ml 150,000 抗体結合アガロースビーズ Anti PA tag Antibody Beads ラット IgG2a NZ-1 サブクラスクローン No. 規格 コードNo. 容量 希望納入価格 ( 円 ) ml (Net 1ml) 65,000 免疫化学用 ml (Net 5ml) 250, ml (Net 25ml) 照会 タグペプチド 備考 規格 コードNo. 容量 希望納入価格 ( 円 ) mg 20,000 PA tag Peptide 含量 (HPLC) 95% 以上 遺伝子研究用 mg 80,000 洗浄溶液 備考規格コードNo. 容量希望納入価格 ( 円 ) PA tag Washing Solution フィルター滅菌済み遺伝子研究用 ml 12,000 Transient ベクター 選別マーカー 規格 コードNo. 容量 希望納入価格 ( 円 ) 大腸菌 動物細胞 pcag-ble PA tag-c Bleomycin 遺伝子研究用 μg 65,000 pcag-ble PA tag-n Signal Plus Bleomycin 遺伝子研究用 μg 65,000 pcag-bsd PA tag-c Blasticidin S 遺伝子研究用 μg 65,000 pcag-bsd PA tag-n Signal Plus Blasticidin S 遺伝子研究用 μg 65,000 pcag-hyg PA tag-c Hygromycin B 遺伝子研究用 μg 65,000 pcag-hyg PA tag-n Signal Plus Hygromycin B 遺伝子研究用 μg 65,000 pcag-neo PA tag-c Kanamycin G418 遺伝子研究用 μg 65,000 pcag-neo PA tag-n Signal Plus Kanamycin G418 遺伝子研究用 μg 65,000 pcag PA tag-n Signal Plus N 末タイプ : 細胞外分泌シグナル挿入済 pcag PA tag-c C 末タイプ SRα Promoter SRα Promoter SV40 PolyA MCS PA tag Secretory Signal Hygromycin B R SV40 PolyA PA tag MCS Hygromycin B R CAG Promoter 6,015bp puc ori CAG Promoter 5,958bp puc ori 2

5 エピトープ配列 (YPGQ)₅V 抗体クローン No. P20.1 ( マウスモノクローナル抗体 ) 使用実績タンパク質精製 ウエスタンブロット 表面プラズモン共鳴法 参考文献 1) Tabata, S. et al., J. Proteomics, 73 (9), (2010), 2) Nagae, M. et al., Acta Crystallogr. D., 64, (2008), 3) Nogi, T. et al,. Nature, 467, (2010), 4) Nishimasu, H. et al., Nature Struct. Mol. Biol., 18, (2011) TARGET tag ラインアップ 長TARGET tag System PA タグ TARGET タグの特モノクローナル抗体 Anti TARGET tag, Monoclonal Antibody (P20.1) サブクラスクローン No. マウス IgG1 P20.1 適応規格コードNo. 容量希望納入価格 ( 円 ) μl 30,000 IP, WB 免疫化学用 ml 98,000 HRP 標識抗体 抗体結合アガロースビーズ タグペプチド 洗浄溶液 Transient ベクター Episomal ベクター Anti TARGET tag, Monoclonal Antibody (P20.1) Peroxidase conjugated Anti TARGET tag Antibody Beads サブクラスクローン No. マウス IgG1 P20.1 マウス IgG1 P20.1 サブクラスクローン No. 適応規格コード No. 容量希望納入価格 ( 円 ) WB 免疫化学用 μl 45, ml 150,000 備考規格コード No. 容量希望納入価格 ( 円 ) TARGET tag Peptide 含量 (HPLC) 95% 以上遺伝子研究用 規格コード No. 容量希望納入価格 ( 円 ) 免疫化学用 ml (Net 1ml) 65, ml (Net 5ml) 250, ml (Net 25ml) 照会 mg 20, mg 80,000 備考規格コード No. 容量希望納入価格 ( 円 ) TARGET tag Washing Solution フィルター滅菌済み遺伝子研究用 ml 12,000 大腸菌 選別マーカー 動物細胞 規格コード No. 容量希望納入価格 ( 円 ) pcag-ble TARGET tag-c Bleomycin 遺伝子研究用 μg 65,000 pcag-ble TARGET tag-n Bleomycin 遺伝子研究用 μg 65,000 pcag-bsd TARGET tag-c Blasticidin S 遺伝子研究用 μg 65,000 pcag-bsd TARGET tag-n Blasticidin S 遺伝子研究用 μg 65,000 pcag-hyg TARGET tag-c Hygromycin B 遺伝子研究用 μg 65,000 pcag-hyg TARGET tag-n Hygromycin B 遺伝子研究用 μg 65,000 pcag-neo TARGET tag-c Kanamycin G418 遺伝子研究用 μg 65,000 pcag-neo TARGET tag-n Kanamycin G418 遺伝子研究用 μg 65,000 大腸菌 選別マーカー 動物細胞 規格コード No. 容量希望納入価格 ( 円 ) pebmulti-ble TARGET tag-c Bleomycin 遺伝子研究用 μg 65,000 pebmulti-ble TARGET tag-n Bleomycin 遺伝子研究用 μg 65,000 pebmulti-bsd TARGET tag-c Blasticidin S 遺伝子研究用 μg 65,000 pebmulti-bsd TARGET tag-n Blasticidin S 遺伝子研究用 μg 65,000 pebmulti-hyg TARGET tag-c Hygromycin B 遺伝子研究用 μg 65,000 pebmulti-hyg TARGET tag-n Hygromycin B 遺伝子研究用 μg 65,000 pebmulti-neo TARGET tag-c Kanamycin G418 遺伝子研究用 μg 65,000 pebmulti-neo TARGET tag-n Kanamycin G418 遺伝子研究用 μg 65,000 pebmulti-puro TARGET tag-c Ampicillin Puromycin 遺伝子研究用 μg 65,000 pebmulti-puro TARGET tag-n Ampicillin Puromycin 遺伝子研究用 μg 65,000 TARGET tag Transient ベクター TARGET tag Episomal ベクター C 末タイプ SV40 PolyA TARGET tag MCS SRα Promoter N 末タイプ Hygromycin B R SV40 PolyA MCS TARGET tag SRα Promoter Hygromycin B R C 末タイプ Hygromycin B R SRα Promoter puc ori TK Promoter EBNA1 N 末タイプ Hygromycin B R SRα Promoter puc ori TK Promoter EBNA1 CAG Promoter 6,014bp puc ori CAG Promoter 6,012bp puc ori SV40 PolyA TARGET tag MCS 11,097bp CAG Promoter orip SV40 PolyA MCS TARGET tag 11,089bp CAG Promoter orip 3

6 PA タグ TARGET タグの特長発現プラスミドの設計について エピトープタグの挿入位置 PA tag と TARGET tag は N 末端 C 末端いずれにも挿入することができます ( 図 1) N 末端または C 末端へのタグの挿入には PA tag もしくは TARGET tag の発現ベクターもご用意しています また PA tag は タンパク質のループ領域でよく見られる Ⅱ 型の β ターン構造を形成することが判明しており タンパク質のループ領域内に直接挿入してタンパク質精製に応用された実績もあります 目的タンパク質の構造や機能によりタグペプチドを N 末端や C 末端に融合したくない場合 PA tag のループ領域への融合をご検討ください M S F W M S F W Lane M: マーカー Lane S: 培養上清 Lane F: フロースルー Lane W: 洗浄画分 Lane 1~10: ペプチド溶出画分矢頭 : 目的タンパク質 Protein X (PA tag N 末融合型 ) Protein X (PA tag C 末融合型 ) ペプチド溶出 : 0.1 mg/ml PA tag ペプチド データ提供 : 大阪大学蛋白質研究所附属蛋白質解析先端研究センター分子創製学研究室高木淳一先生 東北大学大学院医学系研究科地域イノベーション分野藤井勇樹先生 図 1. HEK293T の培養上清から PA tag を用いてアフィニティー精製を行った例 Protein X (PA tag N 末融合型 ) および Protein X (PA tag C 末融合型 ) を HEK293T 細胞の培養上清からアフィニティー精製した例です トランスフェクション後 48~72 時間後の培養上清 420 ml に抗 PA タグ抗体ビーズ 8 ml (Net 4 ml) を加え 2 時間 2-4 でインキュベートします 抗体ビーズの 4 倍量の TBS (20 mm Tris-HCl 150 mm NaCl) で 5 回洗浄し その後抗体ビーズと等量の PA tag ペプチド (0.1 mg/ml) を 10 回添加して溶出しています PA tag の挿入位置に依存することなく目的タンパク質を高純度かつ効率的に精製できています 目的タンパク質を細胞外に分泌させる PA tag シリーズの pcag PA tag-n Signal Plus はマルチクローニングサイトの 5 末端側に細胞外分泌シグナルをコードする遺伝子を組み込んでいるため 目的タンパク質を培地中に分泌させることが可能です 安定発現株を樹立する TARGET tag シリーズでは Episomal 型ベクター pebmulti ベクターをご用意しています pebmulti ベクターを用いることにより目的タンパク質を長期的に発現する細胞を容易に樹立することが可能です pebmultiベクターとは? TARGET tagシリーズには 一過性発現用の pcagベクターに加え Episomal 型安定発現用のpEBMulti ベクターもご用意しています pebmultiベクターは霊長類 ( ヒト サル ) やイヌなどの導入細胞内でホストゲノム DNAへの組込みなしに 安定的に複製 維持され 目的遺伝子を長期間発現させることが可能なベクターです 目的タンパク質を高発現する安定発現株樹立及び複数の遺伝子導入が容易になりますので ご検討ください pebmulti EBNA1 タンパク質 orip を介した染色体とベクターの結合 染色体 目的遺伝子 図 2. pebmultiベクターを用いた簡易的安定発現株の樹立細胞内に取り込まれた pebmultiベクターは EBNA1タンパク質を介して配列内の oripと染色体を結合させます 染色体と結合したベクターは細胞分裂時に染色体と共に複製され娘細胞へ分配されます これにより 遺伝子をゲノムへ組込むことなく簡易的に細胞を安定発現株状態にできます 4

7 動物細胞 PA tagまたは TARGET tagの発現ベクターを使用することにより 動物細胞 (HEK293, HEK293T, CHOなど ) でPA tagまたは TARGET tag 融合タンパク質を発現できます PA tagは ヒトポドプラニンの PLAG 領域内の配列を使用しているため HEK293 COS-1 COS-7といったポドプラニンを発現する細胞株で作製したライセートを用いて抗 PAタグ抗体でウエスタンブロットを行った場合 わずかに 37 kda 付近に内在性のポドプラニンのバンドが現れます ポドプラニンは膜タンパク質であり分泌や切断が起こらないため 目的タンパク質を分泌させて精製する場合には全く問題ありません また ポドプラニンはライセート中において抗 PA tag 抗体によりキャプチャーされないことから 細胞膜タンパク質や細胞内タンパク質も精製できます 抗 PA tag 抗体は 霊長類以外のポドプラニンは認識しないため げっ歯類由来の細胞株においては問題なく使用できます PA タグ TARGET タグの特長宿主の選択について 大腸菌 昆虫細胞 大腸菌や昆虫細胞など動物細胞以外の宿主を用いたタンパク質発現系においても PA tag TARGET tag を使用することが可能です ただし 弊社から販売しているベクターは動物細胞でのタンパク質発現用に設計しているため 大腸菌や昆虫細胞をご使用の場合には 専用のベクターにタグ配列を組み込んでいただく必要があります 使用実績のある細胞種 TARGET tag : HEK293 (Human embryonic kidney) HEK293T CHO(Chinese hamster ovary) E. coli BL21 (DE3) 昆虫細胞 (SF+, Sf9, Sf21, High Five) PA tag : HEK293 HEK293T CHO U-2 OS (Human osteosarcoma) E. coli BL21 (DE3) 昆虫細胞 (SF+, Sf9, Sf21, High Five) 抗 PA tag 抗体ビーズによる精製 抗 TARGET tag 抗体ビーズによる精製 図 3. 大腸菌を用いた発現系で PA tag システム TARGET tag システムを使用した例 大腸菌で発現させた PA tag TARGET tag 融合タンパク質を精製し 質量分析により解析した例です 大腸菌を用いたタンパク質発現系においても PA tag TARGET tag でタンパク質を高純度で精製することが可能です データ提供 : 大阪大学蛋白質研究所附属蛋白質解析先端研究センター分子創製学研究室高木淳一先生 東北大学大学院医学系研究科地域イノベーション分野藤井勇樹先生 5

8 実験例Ⅰ6 実験例 Ⅰ タンパク質精製 動物細胞発現系でタンパク質を精製する場合 目的タンパク質の精製量と純度が大きな問題になります PA tag と TARGET tag は 既存のアフィニティータグに比べて特異性と親和性が高いことから ワンステップで目的タンパク質を高純度に大量精製することが可能です (Fujii et al., 2014; Tabata et al., 2010) さらに 免疫沈降後の抗体ビーズが中性条件下 (ph6.0~8.0) で再生できるため 抗体ビーズを繰り返し使用することができ 免疫沈降によるタンパク質精製のランニングコストを大幅に低減できます ここでは 動物細胞発現系を用いたタンパク質精製方法 抗体ビーズの再生方法など 実験のポイントについて紹介します 実験方法 細胞膜タンパク質 細胞内タンパク質の精製 ❶ 目的遺伝子をトランスフェクションした培養細胞を 37 5 %CO₂ 条件下で約 24~72 時間培養する ❷ シャーレを氷上に移し 細胞の培地をアスピレーターで吸引する ❸ 冷えた PBS をシャーレに添加する ❹ アスピレーターで PBS を吸引する ❸-❹ の操作を 3~5 回行う ❺ セルスクレイパーもしくは 0.5 mm EDTA を含む PBS を用いて細胞をチューブに回収する ❻1,000 rpm で 5 分間遠心し PBS を除去する ❼ タンパク質抽出バッファーを添加し ピペッティングやタッピングで混和して 5 分 ~30 分氷上で静置する ❽15,000 rpm で 15 分間遠心し 上清 ( 細胞ライセート ) を回収する ❾ 細胞ライセートの 1/50~1/100 量 (net) の抗体結合ビーズを加え 4 で 2 時間ゆっくりと混和しながらインキュベートする ❿ タンパク質抽出バッファーを用いて抗体結合ビーズを 3~5 回洗浄する ⓫TBS に希釈したタグペプチド溶液 (0.1 mg/ml) を抗体結合ビーズの等量添加し 溶出されたタンパク質を回収する この操作を 10 回繰り返すことにより 9 割以上のタンパク質を回収できる 分泌タンパク質の精製 ❶ 目的遺伝子をトランスフェクションした培養細胞を 37 5 %CO₂ 条件下で約 72 時間培養する ❷ 培養上清をチューブに回収する ❸8,000 rpm で 20 分間遠心する ❹1 M Tris-HCl (ph8.0) を終濃度 10 mm となるように培地に添加して中和させる ❺ 孔径約 0.45μm のフィルターに培養培地を通し 夾雑物を除去する ❻ 培養上清の 1/50~1/100 量の抗体結合ビーズを加え 4 で 2 時間ゆっくりと混和する ❼ 目的タンパク質をキャプチャーさせた抗体結合ビーズをタンパク質上清ごとオープンカラムへ移す この時 抗体結合ビーズの取りこぼしがないように数回フロースルー液でチューブを洗う ❽ 抗体ビーズの 4 倍量の TBS 溶液を加え 抗体結合ビーズを洗浄する この操作を 3 5 回繰り返す ❾TBS に希釈したタグペプチド溶液 (0.1 mg/ml) を抗体ビーズの等量添加し 溶出されたタンパク質を回収する この操作を 10 回繰り返すことにより 9 割以上のタンパク質を回収できる タグ配列を除去する TEVプロテアーゼ 認識配列 :Glu-Asn-Leu-Tyr-Phe-Gln- -Gly(Glnと Glyの間を切断 ) Turbo3Cプロテアーゼ 認識配列 :Leu-Glu-Val-Leu-Phe-Gln- -Gly-Pro(Glnと Glyの間を切断 ) コード No. 規格容量希望納入価格 ( 円 ) TEV Protease, recombinant 遺伝子研究用 2,500 units 35, Turbo3C Protease, recombinant, Solution 遺伝子研究用 1 mg 45,000

9 図 4. 培養上清から TARGET tag 融合タンパク質を精製した例 TARGET tag もしくは DYKDDDDK tagをc 末端に融合した ProteinXをそれぞれの抗体結合ビーズで培養上清中から精製した例です 培養 7 日目の培養上清 10 mlを回収し そこに抗体結合ビーズ 0.1 ml (net 0.05ml) を加えて 4 で2 時間インキュベートしました その後 0.2 mg/mlのタグペプチドを添加し 4 で30 分間反応させて溶出しています さらに ペプチド溶出後の抗体結合ビーズに 0.1 M Glycine-HCl (ph 2.7) を添加し 室温で 5 分間反応させて残存タンパク質を確認しました 各サンプルを SDS-PAGEで分離し 銀染色を行いました 従来タグと比較して ペプチド溶出による目的タンパク質画分に含まれるバックグラウンドを低減させることができ 高純度のタンパク質が得られました PA tag と TARGET tag は 専用の洗浄溶液を用いることにより 中性条件下 (ph6.0~8.0) で 免疫沈降後の抗体からタグペプチドを除去して抗体結合ビーズを再生することが可能です 通常 抗体結合ビーズの再生には酸性バッファー (ph ) が用いられますが 酸性バッファーは抗体にダメージを与えるため 再生の繰り返しによりタンパク質精製効率が低下します PA tag と TARGET tag の結合ビーズは 中性条件下でそれぞれ 60 回 40 回再生でき タンパク質精製効率が低下しないことを確認しています ただし 洗浄溶液で完全に抗体からタグペプチドを除去できない場合もありますので 異なるタンパク質を精製する場合にはコンタミネーションに注意してください 抗体結合ビーズの再生方法 ❶ 抗体ビーズの量に対し 10 倍量の洗浄溶液を加え 室温で 10 分間ゆっくりと混和する ❷ 洗浄溶液を交換しながらこの操作を 3 回繰り返す ❸TBS でよく洗浄する 実験のポイント Lane M: マーカー Lane 1: インプット Lane 2: フロースルー Lane 3: ペプチド溶出 Lane 4: ペプチド溶出後ビーズの酸溶出 (0.1M Glycine-HCl) 矢頭 : 目的タンパク質 TARGET tag 融合タンパク質をキャプチャーした抗体結合ビーズの洗浄 TARGET tag は抗体とタグペプチドの解離速度が速いため 目的タンパク質をキャプチャーした抗体結合ビーズを洗浄する際はバッファーをゆっくりと添加してください バッファーを激しく添加した場合 タンパク質の収量が低下する可能性があります PA tag 融合タンパク質の溶出 PA tag は抗体とタグペプチドの解離速度が遅いため タグペプチドを用いて競合溶出を行う際は毎回タグペプチド溶液を染み込ませた状態で 5 分間以上インキュベートすることが必要です フラクションごとにインキュベーションせずに連続的に溶出を行った場合 低濃度の目的タンパク質が広範囲にわたって溶出されることがあります 実験例Ⅰ抗体結合ビーズの再生 7

10 実験例Ⅰ8 バックグラウンドの低減方法 PA tag では 高濃度の NaCl (0.15~1.0 M) を含む TBS 溶液で前洗浄を行うことにより夾雑物を除去することが可能です kda Wash Protein Z (c-pa tag) 図 5. 高濃度の NaCl を含む TBS 溶液での前洗浄によりバックグラウンドを低減した例 X 線結晶構造解析のサンプル調製 Elution M I P M NaCl 0.5M NaCl 1.0M NaCl X 線結晶構造解析を行う場合 高純度のタンパク質を大量に精製する必要があります 通常 タンパク質の純度を上げるためには複数のカラム手法を組み合わせる必要があります また 必要量のタンパク質を得るために精製を繰り返さなければなりません ワンステップで目的タンパク質を高い純度で大量に精製することが可能な PA tag と TARGET tag は X 線結晶構造解析のサンプル調整に有効なツールです 図 6. TARGET tag システムを用いて X 線結晶構造解析用のサンプル調整が行われた例 1Spondin 1 Nagae, M. et al., Acta Crystallogr. D., 64, (2008) 2Sema6A-Plexin A2 複合体 (TARGET tag システムは Plexin A2 の精製に使用 ) Nogi, T. et al,. Nature, 467, (2010) 3ENPP1 Kato K et al., Acta Crystallogr Sect F Struct Biol Cryst Commun., 68, (2012) Kato K et al., Proc Natl Acad Sci U S A., 109 (42), (2012) 4ENPP2 Nishimasu, H. et al., Nature Struct. Mol. Biol., 18, (2011) Kato K et al., Proc Natl Acad Sci U S A., 109 (42), (2012) M: Marker I: input 100ng 分 P: 精製前サンプル 1: wash 画分 1 2: wash 画分 2 3: wash 画分 3 4: wash 画分 4 5: wash 画分 5 6: wash 画分 6 7: wash 画分 7 8: wash 画分 8 9: wash 画分 9 10: 酸溶出分画 1 11: 酸溶出分画 2 12: 酸溶出分画 3 13: 酸溶出分画 4 14: 酸溶出分画 5 1) 20ml の昆虫細胞の細胞溶解液に 1.0mg/l になるように精製した Protein Z-PA を添加後 抗 PA タグ抗体ビーズ 200μl(net 100μl) を添加し 4 3hr 撹拌しました 2) 塩濃度が異なる TBS 溶液 ( 各 0.15M, 0.5M, 1.0M NaCl) をそれぞれ調整し ビーズの 50 倍量を用いて洗浄操作 (9 回 ) を行いました 3) 回収した各ビーズに 0.1M Glycine-HCl (ph2.7) を 0.5ml 添加し 室温で 5min 穏やかに振とうし 溶出を行いました 4) 遠心分離後 上清を回収し 1M Tris-HCl (ph9.0) で中和処理を行いました 3),4) を 5 回繰り返しました 5) 各サンプルを用いて SDS-PAGE 後に銀染色を行い 塩濃度の違いによる夾雑タンパク質除去結果を比較しました 高濃度の NaCl を含む TBS 溶液で前洗浄を行うことにより バックグラウンドを低減できました 1Spondin 2Semaphorin6A-PlexinA2 複合体 3ENPP1 4ENPP2 データ提供 : 大阪大学蛋白質研究所附属蛋白質解析先端研究センター分子創製学研究室高木淳一先生 東北大学大学院医学系研究科地域イノベーション分野藤井勇樹先生

11 実験例 Ⅱ ウエスタンブロット PA tag TARGET tag は ウエスタンブロットにも使用可能です PA tag TARGET tag 共に高い親和性を有しているため 目的タンパク質を高感度で検出することができます また 特異性も高いため バックグラウンドを低減することが可能です ここでは PA tag および TARGET tag を用いたウエスタンブロット法について紹介します 実験例 ❶ 適量のサンプルに SDS-PAGE サンプルバッファーを加え 95 で 5 分間煮沸する ❷SDS-PAGE 用ポリアクリルアミドゲルにサンプルをアプライし 泳動する ❸SDS-PAGE で分離したタンパク質を SDS-PAGE 用ポリアクリルアミドゲルからメンブレンに転写する ❹5 % スキムミルクを含む TBS-T (ph8.0) を用いてブロッキングを行う ブロッキング溶液でメンブレンを浸し 室温で 15 分間振盪する ❺TBS-T (ph8.0) に交換して 5 分間振盪し 洗浄を行う この操作を 4 回繰り返す ❻HRP 標識抗体を 1μg/ml となるように TBS-T (ph8.0) で希釈して添加し 室温で 1 時間振盪する ❼TBS-T (ph8.0) に交換して 5 分間振盪し 洗浄を行う この操作を 4 回繰り返す ❽HRP 検出用発光試薬を用いて検出する 一次抗体反応時間の短縮 Lane 1 一次抗体 : 抗 IDH1 抗体 (RcMab-1), 1μg/ml 二次抗体 : 抗ラット IgG-HRP 標識, 1000 倍希釈 Lane 2 一次抗体 : 抗 PAタグ抗体, 1μg/ml 二次抗体 : 抗ラット IgG-HRP 標識, 1000 倍希釈 Lane 3 一次抗体 : 抗 DYKDDDDKタグ抗体, 3.5μg/ml 二次抗体 : 抗マウス IgG-HRP 標識, 1000 倍希釈サンプル量 : 各 10μg 露光時間 : 10 分 図 7. PAタグ / 抗 PA tag 抗体 (NZ-1) を用いたウエスタンブロットの例 C 端末側にDYKDDDDK タグと PAタグをタンデムに付加したイソクエン酸脱水素酵素 /IDH1(IDH1-PA-DYK) を骨肉腫細胞株で発現させ その細胞のライセートをサンプルとし SDS-PAGEを行った後 各抗体を用いてウエスタンブロットにて検出しました 抗 PA tagラットモノクロナール抗体 (NZ-1) は抗 DYKDDDDK tag 抗体よりも高い感度 特異性で検出できました 抗 PA tag 抗体 (NZ-1) を1 次抗体として使用した場合のIncubation time (min) PA tag は 抗 PA tag 抗体 (NZ-1) を一次抗体として用いた場合 わずか 5 分間の抗体反応を行うだけで目的タンパク質を高感度で検出できます 図 8. 抗 PA tag 抗体のインキュベーション時間の検討結果 一次抗体に 1μg/ml 抗 PA tag 抗体を 二次抗体に抗ラット IgG HRP 標識を用いて一次抗体のインキュベーション時間の検討を行った結果です 1 分程度のインキュベーション時間でも明確なバンドを確認することができ 5 分程度のインキュベーション時間でバンドの濃さは既に飽和していることが確認できました データ提供 : 東北大学大学院医学系研究科地域イノベーション分野加藤幸成先生, 金子美華先生 サンプル : IDH-PA-DYKDDDDK 抗 PA tag 抗体 (NZ-1) を一次抗体として使用 データ提供 : 東北大学大学院医学系研究科地域イノベーション分野加藤幸成先生, 金子美華先生 一次抗体反応時間わずか 5 分!( 通常 60 分 ) 実験例Ⅱ実験のポイント 9

12 実験例 Ⅲ 免疫細胞化学染色 PA tag は免疫細胞化学染色に使用できます PA tag が有する特異性 結合力により 目的タンパク質を高感度で特異的に検出できます ペプチドタグに塩基性アミノ酸のリジンやアルギニンを含まないため ホルマリンやパラホルムアルデヒドの影響を受けにくいです ここでは PA tag を用いた免疫細胞化学染色の例を紹介します 実験例 ❶ トランスフェクションから 24~48 時間後に培養細胞を 3.7 % ホルムアルデヒドを含む PBS で処理し 10~30 分程度静置する ❷PBS で 3 回洗浄する ❸0.1 %Triton X を含む PBS で処理し 10 分間静置する ❹1 % ヤギ血清 0.1 %Triton X を含む PBS を細胞に添加し 30 分 ~1 時間静置する - ブロッキング ❺ 抗 PA tag 抗体 (1μg/mL) を 1 % ヤギ血清 0.1 %Triton X を含む PBS で希釈し 細胞に添加して 1 時間静置する ❻2 次抗体 ( 抗ラット IgG 抗体 ) を 1 % ヤギ血清 0.1 %Triton X を含む PBS で希釈し 細胞に添加して 1 時間静置する 2 次抗体の希釈倍率は製品説明書に記載された数値を参考にする 蛍光二次抗体を使用する場合はアルミホイル等を用いて遮光する ❼PBS を用いて 3 回洗浄する ❽ 蛍光顕微鏡を用いて観察する 10 実験例Ⅲ実験のポイント 図 9. PAタグシステムを免疫細胞化学染色に使用した例 IDH2-PAを発現した CHO-K1 細胞を抗 PA tag 抗体により検出しました 抗 PA tag 抗体 (1μ g/ ml) を30 分間反応させ その後 Alexa488 標識抗ラット IgG 抗体を30 分間反応させ 蛍光顕微鏡で検出しました 緑 :IDH2-PA 青 :DAPI データ提供 : 東北大学大学院医学系研究科地域イノベーション分野加藤幸成先生 発現細胞の選択抗 PA tag 抗体は HEK293 COS-1 COS-7 といった細胞株の内在性のポドプラニンに反応します 霊長類由来の細胞株の免疫細胞染色に PA tag システムを使用する場合は ポドプラニンの発現が認められない細胞株を使用してください 霊長類以外のポドプラニンには抗 PA tag 抗体は反応しないため CHO 細胞などのげっ歯類由来の細胞株は使用可能です 二次抗体で検出する Jackson 社では 高品質な二次抗体を多数取り揃えています カタログをご用意しております 弊社営業員もしくは販売代理店までお申し付け下さい

13 PA tag は 生細胞条件下で抗体を反応させることも可能です この特長を利用しフローサイトメトリーを行った例を紹介します 実験例 ❶ 細胞をチューブに回収し 5%FCS を含む DMEM で再懸濁する ❷5%FCS を含む DMEM に抗 PA tag 抗体を加え 細胞に添加する 濃度の目安は μg/ml ❸30 分間氷上でインキュベートする ❹PBS で細胞を洗浄する (1 回 ) ❺ フローサイトメーターで解析する Control タグ抗体を標識する同仁化学 Labeling Kitを使用してタグ抗体を標識することができます Labeling Kitは活性化試薬とフィルトレーションチューブにより 抗体等を簡単に標識するためのキットです 前処理 反応 精製まで全て 1つのフィルトレーションチューブで行うことができ 3 時間以内に標識体が得られます Peroxidase Labeling Kit-NH2 メーカーコード No. 容量希望納入価格 ( 円 ) 回用 17,600 Peroxidase Labeling Kit-SH 回用 17,600 Biotin Labeling Kit-NH 回用 12,400 Biotin Labeling Kit-SH 回用 12,400 Fluorescein Labeling Kit-NH 回用 21,600 HiLyte Fluor 555 Labeling Kit-NH 回用 21,600 同仁化学 HiLyte Fluor 647 Labeling Kit-NH 回用 21,600 HiLyte Fluor 750 Labeling Kit-NH 回用 49,000 ICG Labeling Kit-NH2 抗 PA tag 抗体 図 10. PA tag をフローサイトメトリーに応用した例 抗 PA tag 抗体を用いて PA- ラビットポドプラニンを発現した CHO-K1 細胞をフローサイトメトリーにより検出しました 細胞に抗 PA tag 抗体を 30 分間反応させ その後 Oregon Green 標識抗ラット IgG 抗体を 30 分間反応させました ( 抗 PA tag 抗体はラビットポドプラニンは認識しません ) データ提供 : 東北大学大学院医学系研究科地域イノベーション分野加藤幸成先生 プロトコルもご用意しております ご請求下さい 回用 20, 回用 46,400 Allophycocyanin Labeling Kit-NH 回用 44,200 R-Phycoerythrin Labeling Kit-NH 回用 44,200 実験例 Ⅳ フローサイトメトリー実験例Ⅳ11

14 実験例Ⅴ12 実験例 Ⅴ 表面プラズモン共鳴 (SPR) 法への応用 タンパク質精製に安定発現株を使用する場合 発現量が多い細胞株を選別することが必要です 表面プラズモン共鳴法 (SPR 法 ) は 相互作用を調べたいタンパク質の一方をセンサーチップに固定化し もう一方のタンパク質を液相に流してその結合と解離をセンサーチップ表面の質量変化として検出する技術です 分子間相互作用をリアルタイムに計測する技術を使用することにより 目的タンパク質の発現量が多い細胞株をスクリーニングすることが可能です ここでは PA tag 融合タンパク質 TARGET tag 融合タンパク質を SPR 法により検出する方法を紹介します 実験例 ❶ カルボキシメチルデキストラン薄膜でコーティングされたセンサーチップを用意する ❷ ランニングバッファーを流す ❸N- ヒドロキシスクシンイミドと N- エチル -N - (3 - ジメチルアミノプロピル ) カルボジイミドを等量で混合した溶液をインジェクトする ( カルボキシメチル基の活性化 ) ❹ 抗体を希釈した溶液をインジェクトする ( カップリング反応により抗体をセンサーチップに固定化 ) ❺ メタノールアミンをインジェクトする ( 残存する活性基の不活性化 ) ❻ ランニングバッファーで希釈した目的タンパク質をインジェクトする ❼ インジェクション終了後 3 分間解離させる センサーチップに固定化する抗体量 インジェクトを行うタンパク質量 流量 流速 バッファー組成は使用する機器に適したものを選んでください 図 11. PA タグシステムを表面プラズモン共鳴法に使用した例 センサーチップに抗 PA タグ抗体を固定化し その後 PA tag 融合 T4L を 10 nm ( 赤 ) 3 nm ( 青 ) 1 nm ( 緑 ) でインジェクトした例です データ提供 : 大阪大学蛋白質研究所附属蛋白質解析先端研究センター分子創製学研究室高木淳一先生 東北大学大学院医学系研究科地域イノベーション分野藤井勇樹先生 実験のポイント SPR 法では 一度センサーチップに固定化した抗体を繰り返して使用することが望まれます PA tag や TARGET tag を用いた SPR 法では 洗浄溶液をインジェクトしてセンサーチップに固定した抗体から目的タンパク質を解離できるため 一度センサーチップに固定化した抗体で細胞株のスクリーニングを繰り返すことが可能です 参考文献 "A rapid screening method for cell lines producing singly-tagged recombinant proteins using the" TARGET tag" system." Tabata S. et al., J. Proteomics, 73(9): (2010) "PA tag: A versatile protein tagging system using a super high affinity antibody against a dodecapeptide derived from human podoplanin." Fujii, Y. et al., Protein Exp. Purif.,95, (2014). 藤井ら,. 新規アフィニティータグシステム "PA タグ " の利用法 ~ 蛋白質の精製および検出 ~. 蛋白質科学会アーカイブ, 7, e075 (2014)

15 アフィニティータグラインアップ tag 6xHis tag GFP tag HA tag c-myc tag GST tag V5 tag MBP tag コードNo. 容量 希望納入価格 ( 円 ) μg 24,000 Anti DYKDDDDK tag,monoclonal Antibody mg 48, mg 77,000 Anti DYKDDDDK tag,monoclonal Antibody,Rat μg 40,000 Anti DYKDDDDK tag,monoclonal Antibody, μl 45,000 Peroxidase Conjugated ml 95, ml (Net 1ml) 48,000 Anti DYKDDDDK tag Antibody Beads ml (Net 5ml) 90, ml (Net 25ml) 290,000 Anti DYKDDDDK tag Antibody Magnetic Beads ml 50, mlx5 200,000 DYKDDDDK Peptide mg 18, mg 80,000 Anti 6xHistidine,Monoclonal Antibody(9F2) μg 30, mg 65,000 Anti 6xHistidine,Monoclonal Antibody(9C11) μg 40, mg 65,000 Anti 6xHistidine,Monoclonal Antibody(21-48) μg 35, mg 95,000 Anti 6xHistidine,Monoclonal Antibody (28-75) μg 40, mg 95,000 Anti 6xHistidine,Monoclonal Antibody(9F2), μl 36,000 Peroxidase Conjugated μl 75,000 Anti 6xHistidine,Monoclonal Antibody(9C11), μl 45,000 Peroxidase Conjugated μl 75,000 Anti 6xHistidine Antibody (28-75) Beads ml (Net 1ml) 65, ml (Net 5ml) 200,000 6xHistidine Peptide mg 20, mg 80,000 Anti Green Fluorescent Protein,Monoclonal Antibody(mFX73) μl 30,000 Anti Green Fluorescent Protein,Monoclonal Antibody(mFX75) μl 30,000 Anti Green Fluorescent Protein,Rabbit Polyclonal IS μg 45,000 Anti Hemaggluthin,Monoclonal Antibody μg 30, mg 66,000 Anti Hemagglutinin,Monoclonal Antibody, μl 33,000 Peroxidase Conjugated μl 75,000 Anti HA Antibody Beads ml (Net 1ml) 65, ml (Net 5ml) 150,000 HA Peptide mg 30,000 Anti c-myc,monoclonal Antibody μg 30, mg 66,000 Anti c-myc, Monoclonal Antibody, Peroxidase μl 33,000 Conjugated μl 75,000 c-myc Peptide mg 25, mg 100,000 Anti Glutathione S-transferase, μg 30,000 Monoclonal Antibody mg 66,000 Anti Glutathione S-transferse,Monoclonal μl 33,000 Antibody, Peroxidase Conjugated μl 75,000 Anti V5 tag,monoclonal Antibody (6F5) μg 35, mg 65,000 Anti V5 tag, Monoclonal Antibody(6F5), Peroxidase Conjugated μl 35,000 Anti V5 tag Antibody Beads ml (Net 1ml) 65, ml (Net 5ml) 150,000 Anti MBP,Monoclonal Antibody μg 30,000 DYKDDDDK 関連製品一覧13

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