蛋白質の折り畳みに基づいたHIV等の疾病に用いる電子工学的センサーの開発

基于蛋白质折叠开发针对艾滋病毒等疾病的电子传感器

基本信息

批准号：
07J01794
负责人：
鵜澤尊規
金额：
$ 4.61万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度の結果(J.Am.Chem.Soc.誌に投稿中)から、電極表面付近に分布する酸化還元ラベルの割合を抗体の添加に伴って変化させることで、抗体のセンサーが作製できることが示唆された。そこで、酸化還元ラベル化した17塩基の線状DNAを金電極に修飾し、その後にエピトープペプチドが修飾された相補DNAを混合しセンサーとした。2本鎖DNAの柔軟性とシグナル変化の相関が予想されたので、2本鎖DNAに様々な変異を入れた系を用意し、酸化還元ラベルと金電極間の電子移動速度および抗体添加時のファラデー電流の変化率を調べた。具体的には、完全な相補配列をもつPM、2本鎖DNAの中央に1つ変異を入れた1MM、2つ変異を入れた2MM、電極側の5つに変異を入れた5MM5'、酸化還元ラベル側に5つの変異を入れた5MM3'の計5種類の酸化還元ラベル化DNAを用意して用いた。予想通り、非常に剛直なPMと1MMおよび酸化還元ラベルの分布の変化が起きにくい5MM3'に比べて、柔軟な2MMと5MM5'は、抗体の添加前後に電子移動速度に大きな変化が観測された。HIV抗体添加時の電流の変化率は、2MMは103±10%(コントロール9±2%)、5MM5'は142±40%(コントロール2±1%)となり、HIV抗体センサーの作成に成功した。上で用いた方法が他の抗体に対しても適用可能かを、ステロイドの一種であるDigoxigeninを相補DNAに修飾して、先の酸化還元ラベル化DNA(5MM5')と2本鎖を形成させHIVセンサーとの交換反応を調べた。その結果、Digoxigeninラベル化相補DNAの系は、Digoxigenin抗体に反応し(260±77%)、HIV抗体には反応しなかった(4±2%)。逆に、エピトープペプチドラベル化相補DNAの系は、Digoxigenin抗体には反応せず(6±1%)、HIV抗体にのみ反応した(196±4%)。本研究で開発したセンサーはこのような汎用性の高さに加えて、数分以内に抗体の有無が確認でき、かつコスト的に有利となる高い再生能を持っていることから、今後の発展が期待されるセンサーであると考える。この結果の一部については2010年1月にGordon conferenceで発表し、全てのデータを含めた論文について現在投稿準備中である。

根据去年的结果（目前正在提交给 J.Am.Chem.Soc.），我们发现可以通过添加抗体来改变分布在电极表面附近的氧化还原标记的比例来创建抗体传感器。因此，用氧化还原标记的17碱基线性DNA修饰金电极，然后将用表位肽修饰的互补DNA混合以形成传感器。由于我们预期双链DNA的灵活性和信号变化之间存在相关性，因此我们制备了一个系统，其中将各种突变引入双链DNA，并研究了氧化还原标记和金电极之间的电子转移速率以及时间研究了添加抗体时法拉第电流的变化率。具体而言，序列完全互补的PM、双链DNA中心有1个突变的1MM、2个突变的2MM、电极侧有5个突变的5MM5'、以及氧化还原标记DNA共5种，制备并使用在还原标记侧具有五个突变的5MM3'。正如预期的那样，与非常刚性的 PM 以及 1MM 和 5MM3' 相比，氧化还原标记的分布变化不太可能发生，而柔性 2MM 和 5MM5' 在添加前后电子转移速率发生了很大的变化的抗体。添加HIV抗体后，2MM的电流变化率为103±10%（对照9±2%），5MM5'的电流变化率为142±40%（对照2±1%），成功创建了HIV抗体传感器。为了测试上述方法是否适用于其他抗体，我们用地高辛（一种类固醇）修饰互补DNA，并与氧化还原标记的DNA（5MM5'）形成双链，我们研究了与HIV传感器的交换反应。。结果，地高辛标记的互补DNA系统与地高辛抗体(260±77％)反应，但不与HIV抗体(4±2％)反应。相反，表位肽标记的互补DNA系统不与地高辛抗体(6±1%)反应，仅与HIV抗体(196±4%)反应。除了这种高水平的多功能性之外，本研究开发的传感器能够在几分钟内确认抗体的存在或不存在，并且具有成本效益高的再现性，使其成为未来开发的有希望的候选者。相信这是一种很有前途的传感器。其中一些结果已在 2010 年 1 月的戈登会议上公布，目前正在准备提交一份包含所有数据的论文。