JPH0363300A - 巨大プロテオリポソームの形成方法 - Google Patents
巨大プロテオリポソームの形成方法Info
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- JPH0363300A JPH0363300A JP19705789A JP19705789A JPH0363300A JP H0363300 A JPH0363300 A JP H0363300A JP 19705789 A JP19705789 A JP 19705789A JP 19705789 A JP19705789 A JP 19705789A JP H0363300 A JPH0363300 A JP H0363300A
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- JP
- Japan
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- membrane
- carrier
- salt solution
- giant
- proteoribosomes
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- Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)
- Peptides Or Proteins (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、方向性を制御して膜蛋白質か組み込まれた巨
大プロテオリボソームの形成方法に関するものである。
大プロテオリボソームの形成方法に関するものである。
[従来の技術]
従来、リポソームは、生体膜の簡便なモデル系として、
生体膜の物性・機能の研究に広く用いられるほか1種々
の機能性材料や薬剤などを封入してマイクロカプセルと
して用いることにより、工梁上や医療分野等への応用が
検討されている。
生体膜の物性・機能の研究に広く用いられるほか1種々
の機能性材料や薬剤などを封入してマイクロカプセルと
して用いることにより、工梁上や医療分野等への応用が
検討されている。
リポソームの脂質二分子膜中に蛋白質が組み込まれてい
るものは、プロテオリボソームと呼ばれている。このプ
ロテオリボソームは、生体における主要な機能性物質の
−っである蛋白質を含むために、リポソームに加えて更
に多種多様な特性を付与することができる。従って、こ
の様な優れた機能を有するプロテオリボソームを簡便な
工程で多量に形成することができれば、工業の分野にお
いては、生体の持つ巧みな機能を生かした機能性材料と
して利用されたり、また医療の分野においては、人工臓
器、免疫製剤1診断試薬等への応用を期待することかで
きる。なかでも、直径が5斗1以上の大きさを持つ巨大
プロテオリボソームは、細胞と同等の大きさを持つため
に、細胞の種々の機能を模擬しやすく、人工細胞として
の応用がある。
るものは、プロテオリボソームと呼ばれている。このプ
ロテオリボソームは、生体における主要な機能性物質の
−っである蛋白質を含むために、リポソームに加えて更
に多種多様な特性を付与することができる。従って、こ
の様な優れた機能を有するプロテオリボソームを簡便な
工程で多量に形成することができれば、工業の分野にお
いては、生体の持つ巧みな機能を生かした機能性材料と
して利用されたり、また医療の分野においては、人工臓
器、免疫製剤1診断試薬等への応用を期待することかで
きる。なかでも、直径が5斗1以上の大きさを持つ巨大
プロテオリボソームは、細胞と同等の大きさを持つため
に、細胞の種々の機能を模擬しやすく、人工細胞として
の応用がある。
また、その大きな内容積のために、物質の保持効率が高
く、また物質の取り込み効率が高い等の利点かあり、高
性能のマイクロカプセル、化学センサ等の開発に利用す
ることかできる。さらに、直径が5μ璽を越えることか
ら、光学¥IA微鏡で十分に観察が可能なだけでなく、
マイクロマニピュレータ、マイクロインジェクタ等を用
いたメカニカルな操作が可能な点で、従来の直径が小さ
いリポソームに比べて、質的に異なる用途が期待されて
いる。
く、また物質の取り込み効率が高い等の利点かあり、高
性能のマイクロカプセル、化学センサ等の開発に利用す
ることかできる。さらに、直径が5μ璽を越えることか
ら、光学¥IA微鏡で十分に観察が可能なだけでなく、
マイクロマニピュレータ、マイクロインジェクタ等を用
いたメカニカルな操作が可能な点で、従来の直径が小さ
いリポソームに比べて、質的に異なる用途が期待されて
いる。
しかしながら、従来、巨大プロテオリボソームの形成法
としては、電場融合法、静置水和法、逆相蒸発法等が知
られているが、これらの方法にはいずれも形成条件に種
々の制約があり、とりわけ生理的条件下で形成すること
が困難である。
としては、電場融合法、静置水和法、逆相蒸発法等が知
られているが、これらの方法にはいずれも形成条件に種
々の制約があり、とりわけ生理的条件下で形成すること
が困難である。
これ等の方法に対し、本発明者らは先に特願昭63−2
11910号において、簡便かつ穏和な工程で、生理的
な条件下で巨大プロテオリボソームを多数形成すること
ができる方法を開示した。すなわち、この方法は膜蛋白
質と膜脂質とを含むアルカリ金属塩溶液を、凍結・融解
を行なった後、該アルカリ金属塩溶液よりも浸透圧の低
い塩溶液または緩衝液に対して透析するものであり、以
上の操作により、直径が5〜100μ■の巨大プロテオ
リボソームを多数形成することができる。
11910号において、簡便かつ穏和な工程で、生理的
な条件下で巨大プロテオリボソームを多数形成すること
ができる方法を開示した。すなわち、この方法は膜蛋白
質と膜脂質とを含むアルカリ金属塩溶液を、凍結・融解
を行なった後、該アルカリ金属塩溶液よりも浸透圧の低
い塩溶液または緩衝液に対して透析するものであり、以
上の操作により、直径が5〜100μ■の巨大プロテオ
リボソームを多数形成することができる。
[発明か解決しようとする課題]
一方、膜蛋白質は生体膜中において、方向性を一定に保
って埋め込まれており、この異方的な膜構成によって、
刺激の受容・伝達、物質輸送などのベクトル的な物質・
情Wの移動が実現される。
って埋め込まれており、この異方的な膜構成によって、
刺激の受容・伝達、物質輸送などのベクトル的な物質・
情Wの移動が実現される。
従って、プロテオリボソームを医療や工業的に応用する
場合にも、人工的な手法で再構成した膜中で、膜蛋白質
が一定の方向性を保って組み込まれていることか機能を
効率的に発現するうえで有利である。
場合にも、人工的な手法で再構成した膜中で、膜蛋白質
が一定の方向性を保って組み込まれていることか機能を
効率的に発現するうえで有利である。
しかしながら、従来の巨大プロテオリボソームの形成法
においては、いずれもその形成過程に膜蛋白質の方向性
を制御する手段が設けられていないために、形成された
巨大プロテオリボソーム膜中の膜蛋白質の方向性はラン
ダムであることが普通である。したがって、巨大プロテ
オリボソームにおいても、膜蛋白質の方向性を制御して
、膜蛋白質を膜に組み込むことができる形成法が望まれ
ていた。
においては、いずれもその形成過程に膜蛋白質の方向性
を制御する手段が設けられていないために、形成された
巨大プロテオリボソーム膜中の膜蛋白質の方向性はラン
ダムであることが普通である。したがって、巨大プロテ
オリボソームにおいても、膜蛋白質の方向性を制御して
、膜蛋白質を膜に組み込むことができる形成法が望まれ
ていた。
本発明は、この様な従来技術を改善するためになされた
ものであり、方向性を制御して膜蛋白質が組み込まれた
巨大プロテオリボソームの形成方法を提供することを目
的とするものである。
ものであり、方向性を制御して膜蛋白質が組み込まれた
巨大プロテオリボソームの形成方法を提供することを目
的とするものである。
[課題を解決するための手段および作用]木発明者らは
、巨大プロテオリボソーム膜中の膜蛋白質の方向性を制
御する手段として、本発明者らが先に特願昭63−21
5924号において開示した膜蛋白質の担体への修飾が
基本的にはなおも有効であることを発見し1本発明に至
った。
、巨大プロテオリボソーム膜中の膜蛋白質の方向性を制
御する手段として、本発明者らが先に特願昭63−21
5924号において開示した膜蛋白質の担体への修飾が
基本的にはなおも有効であることを発見し1本発明に至
った。
すなわち、本発明は、膜蛋白質の特定部位を担体に修飾
し、該膜蛋白質と膜脂質とを含む塩溶液を調製した後、
該塩溶液の凍結・融解を行ない、次いで該塩溶液よりも
浸透圧の低い塩類溶液に対して透析することを特徴とす
る巨大プロテオリボソームの形成方法である。
し、該膜蛋白質と膜脂質とを含む塩溶液を調製した後、
該塩溶液の凍結・融解を行ない、次いで該塩溶液よりも
浸透圧の低い塩類溶液に対して透析することを特徴とす
る巨大プロテオリボソームの形成方法である。
また1本発明は、膜蛋白質の特定部位を担体に修飾し、
該膜蛋白質と膜脂質とを含む塩溶液を調製した後、該塩
溶液の凍結・融解を行ない、次いで該塩溶液よりも浸透
圧の低い塩類溶液に対して透析した後、膜蛋白質を担体
から解離することを特徴とする巨大プロテオリボソーム
の形成方法である。
該膜蛋白質と膜脂質とを含む塩溶液を調製した後、該塩
溶液の凍結・融解を行ない、次いで該塩溶液よりも浸透
圧の低い塩類溶液に対して透析した後、膜蛋白質を担体
から解離することを特徴とする巨大プロテオリボソーム
の形成方法である。
以下、本発明の詳細な説明する。
本発明による巨大プロテオリボソーム形成方法は、前述
の特願昭63−211910号において開示された巨大
プロテオリボソームの形成法において、膜蛋白質の特定
部位を担体で修飾し、膜蛋白質の担体で修飾された側で
の巨大プロテオリボソームの形成を阻止することにより
、一方向側からの膜蛋白質の組み込みを実現し、もって
方向性を制御するものである。
の特願昭63−211910号において開示された巨大
プロテオリボソームの形成法において、膜蛋白質の特定
部位を担体で修飾し、膜蛋白質の担体で修飾された側で
の巨大プロテオリボソームの形成を阻止することにより
、一方向側からの膜蛋白質の組み込みを実現し、もって
方向性を制御するものである。
本発明の巨大プロテオリボソーム形成方法は、まず膜蛋
白質の特定部位を担体に修飾して固定する。
白質の特定部位を担体に修飾して固定する。
本発明における膜蛋白質には、生体膜中に存在する膜蛋
白質、そのなかでもとりわけ、膜を貫通して存在する内
在性膜蛋白質が用いられ、また天然及び合成ペプチド等
で膜中に存在することのできる物質も適用することがで
きる。その具体例を示すと、物質代謝を触媒する酵素(
チトクローム酸化酵素、チトクロームP−450,!結
合性ホスホリパーゼ、 ATP合威合皮等)、膜を介し
て物質輸送を行なうチャネル(カリウムチャネル、ナト
リウムチャネル、カルシウムチャネル等〉、ポンプ(ナ
トリウム−カリウムポンプ、プロトンポンプ等)、生体
内情報の受容・伝達に係わる神経伝達物質受容体(アセ
チルコリン受容体、グルタメート受容体等)、ホルモン
受容体(甲状縁刺激ホルモン(TH3)受容体、グルカ
ゴン(GC)受容体等)などである。
白質、そのなかでもとりわけ、膜を貫通して存在する内
在性膜蛋白質が用いられ、また天然及び合成ペプチド等
で膜中に存在することのできる物質も適用することがで
きる。その具体例を示すと、物質代謝を触媒する酵素(
チトクローム酸化酵素、チトクロームP−450,!結
合性ホスホリパーゼ、 ATP合威合皮等)、膜を介し
て物質輸送を行なうチャネル(カリウムチャネル、ナト
リウムチャネル、カルシウムチャネル等〉、ポンプ(ナ
トリウム−カリウムポンプ、プロトンポンプ等)、生体
内情報の受容・伝達に係わる神経伝達物質受容体(アセ
チルコリン受容体、グルタメート受容体等)、ホルモン
受容体(甲状縁刺激ホルモン(TH3)受容体、グルカ
ゴン(GC)受容体等)などである。
これらの膜蛋白質は一般には水に不溶性であり、また膜
脂質を付属させていることもあるが、修飾される担体に
よる方向性の限定が可能な範囲でそのまま、もしくは界
面活性剤に溶解して用いることができる。
脂質を付属させていることもあるが、修飾される担体に
よる方向性の限定が可能な範囲でそのまま、もしくは界
面活性剤に溶解して用いることができる。
本発明において形成される巨大プロテオリボソームは直
径が5〜300 IL■と大きく、また形成される巨大
プロテオリボソームの直径かある範囲で分布するときに
は、すべてのプロテオリボソームについて方向性を限定
するためには、担体の体積か形成されるプロテオリボソ
ームの体積と同等か、またはそれ以上であるあるものが
用いられる。また、担体の形状は特に限定する必要はな
いが、例えば球状で、その大きさが形成されるプロテオ
リボソームの直径と同等か、またはそれ以上であるもの
、または平面状もしくは曲面状で、かつその曲率半径が
形成されるプロテオリボソームのリポソームの半径と同
等か、またはそれ以上であるものか挙げられる。
径が5〜300 IL■と大きく、また形成される巨大
プロテオリボソームの直径かある範囲で分布するときに
は、すべてのプロテオリボソームについて方向性を限定
するためには、担体の体積か形成されるプロテオリボソ
ームの体積と同等か、またはそれ以上であるあるものが
用いられる。また、担体の形状は特に限定する必要はな
いが、例えば球状で、その大きさが形成されるプロテオ
リボソームの直径と同等か、またはそれ以上であるもの
、または平面状もしくは曲面状で、かつその曲率半径が
形成されるプロテオリボソームのリポソームの半径と同
等か、またはそれ以上であるものか挙げられる。
例えば、球状担体は、少なくとも直径100 gm以上
で、蛋白質の修飾効率、プロテオリボソーム形成のため
の空隙等を考慮すれば、直径が3001L1以上あるこ
とが望ましいが、細胞アフィニティクロマトグラフィー
用の担体に直径が3004mを超える製品があり、利用
することができる。
で、蛋白質の修飾効率、プロテオリボソーム形成のため
の空隙等を考慮すれば、直径が3001L1以上あるこ
とが望ましいが、細胞アフィニティクロマトグラフィー
用の担体に直径が3004mを超える製品があり、利用
することができる。
上記の様に、担体の形状は必ずしも球状である必要はな
く、その他の任意の形状のものを用いることができが、
平面状もしくは曲面状の形状な有する担体の具体例とし
ては、板状もしくは板を積層した構造を持つもので、そ
の表面に蛋白質が結合可能な活性基を持つもの、もしく
は活性基を付与可能なものが便利であり、例えば、セル
ロースタイプのメンブレンフィルターや透析膜中のニト
ロセルロース膜を1mm角の細片にしたもの等は、表面
の水酸基を臭化シアン等で適宜活性化することが可能で
あり、膜蛋白質の特定部位を修飾するのに好ましく使用
することができる。また、孔径の粗い(1001411
以上)の多孔質ガラス片も膜蛋白質の修飾効率の良い担
体である。
く、その他の任意の形状のものを用いることができが、
平面状もしくは曲面状の形状な有する担体の具体例とし
ては、板状もしくは板を積層した構造を持つもので、そ
の表面に蛋白質が結合可能な活性基を持つもの、もしく
は活性基を付与可能なものが便利であり、例えば、セル
ロースタイプのメンブレンフィルターや透析膜中のニト
ロセルロース膜を1mm角の細片にしたもの等は、表面
の水酸基を臭化シアン等で適宜活性化することが可能で
あり、膜蛋白質の特定部位を修飾するのに好ましく使用
することができる。また、孔径の粗い(1001411
以上)の多孔質ガラス片も膜蛋白質の修飾効率の良い担
体である。
次に、膜蛋白質の特定部位を担体で修飾、解離する方法
は、プロテオリボソームを破壊したり、蛋白質を変性さ
せることのない穏和な条件で担体と蛋白質との結合・解
離を行なうことが好ましい。
は、プロテオリボソームを破壊したり、蛋白質を変性さ
せることのない穏和な条件で担体と蛋白質との結合・解
離を行なうことが好ましい。
この点については、例えば蛋白質のクロマトグラフィの
手法を応用することができる。蛋白質のクロマトグラフ
ィは、蛋白質を精製することを目的として、適宜化学修
飾された担体と蛋白質の間の静電的引力(イオン交換ク
ロマトグラフィ)、疎水的相互作用(疎水的クロマトグ
ラフィ)、水素結合(水素結合クロマトグラフィ)、特
異的親和性(アフィニティクロマトグラフィ)などを利
用して、結合・解離させるものである。
手法を応用することができる。蛋白質のクロマトグラフ
ィは、蛋白質を精製することを目的として、適宜化学修
飾された担体と蛋白質の間の静電的引力(イオン交換ク
ロマトグラフィ)、疎水的相互作用(疎水的クロマトグ
ラフィ)、水素結合(水素結合クロマトグラフィ)、特
異的親和性(アフィニティクロマトグラフィ)などを利
用して、結合・解離させるものである。
従って、本発明において用いられる担体には、例えば上
記のような相互作用を引き起こし、膜蛋白質の特定部位
を修飾できる材質のものであれば用いることができる。
記のような相互作用を引き起こし、膜蛋白質の特定部位
を修飾できる材質のものであれば用いることができる。
この様な担体としては、上述したものが適用される。
本発明における膜脂質としては、膜蛋白質が組み込まれ
る性質を有し、二分子膜ラメラ構造をとりつるものであ
れば制限なく用いることができ、例えば、種々のリン脂
質、a脂質、中性脂質等が挙げられる。その他の例とし
て、天然に存在しない合成二分子膜形成脂質も用いるこ
とができる。
る性質を有し、二分子膜ラメラ構造をとりつるものであ
れば制限なく用いることができ、例えば、種々のリン脂
質、a脂質、中性脂質等が挙げられる。その他の例とし
て、天然に存在しない合成二分子膜形成脂質も用いるこ
とができる。
さらに、二分子膜構造を破壊しない範囲で、様々な付加
物を加えることができる。
物を加えることができる。
次に、膜脂質の具体例を示すと、ホスファチジルコリン
(レシチン)やホスファチジルエタノールアミン、ジホ
スファチジルグリセロールなどのグリセロリン脂質ニス
フィンゴミエリンやセラミドシリアチン等のスフィンゴ
リン脂質;セレブロシド、スルファチド、セラミドオリ
ゴへキソシド等のスフィンゴ糖脂質;および親木基とし
て炭水化物を含むグリコジルジアシルグリセロール等の
\ グリセロ糖脂質などが挙げられる。また、添加物として
は、コレステロールなどの膜構造強化因子、ステアリル
アミン、ジセチルフオスフエイトなどの荷電付与物など
が挙げられる。
(レシチン)やホスファチジルエタノールアミン、ジホ
スファチジルグリセロールなどのグリセロリン脂質ニス
フィンゴミエリンやセラミドシリアチン等のスフィンゴ
リン脂質;セレブロシド、スルファチド、セラミドオリ
ゴへキソシド等のスフィンゴ糖脂質;および親木基とし
て炭水化物を含むグリコジルジアシルグリセロール等の
\ グリセロ糖脂質などが挙げられる。また、添加物として
は、コレステロールなどの膜構造強化因子、ステアリル
アミン、ジセチルフオスフエイトなどの荷電付与物など
が挙げられる。
次に、本発明の形成方法は、上記の様にして特定部位な
担体に修飾した膜蛋白質と膜脂質とを含む塩溶液を調製
する。
担体に修飾した膜蛋白質と膜脂質とを含む塩溶液を調製
する。
本発明における塩溶液とは、主にアルカリ金属イオンを
高濃度に含み、さらに他の金属イオン。
高濃度に含み、さらに他の金属イオン。
無機・有機化合物等々を含むことができる。ただし、シ
ョ糖などの凍結防止作用を持つものは好ましくない、ア
ルカリ金属として好ましく用いられるのは、カリウム、
ルビジウムであり、さらにナトリウムか用いられる。リ
チウムは不適である。
ョ糖などの凍結防止作用を持つものは好ましくない、ア
ルカリ金属として好ましく用いられるのは、カリウム、
ルビジウムであり、さらにナトリウムか用いられる。リ
チウムは不適である。
また、塩の濃度は塩の種類により異なるが、例えば、塩
化カリウムを用いた場合、2M以上の高濃度が望ましい
。また溶液のpHは、膜蛋白質、膜脂質が失活しない範
囲で自由に選ぶことができる。
化カリウムを用いた場合、2M以上の高濃度が望ましい
。また溶液のpHは、膜蛋白質、膜脂質が失活しない範
囲で自由に選ぶことができる。
塩溶液中において、膜蛋白質の濃度は脂質の重量に対し
て、膜蛋白質:脂質=l:1−1:200好ましくは1
:10〜1 : 120が望ましい、また、脂質の濃度
は、通常1〜30mg/ wj?+好ましくはlO〜2
0膳g/mllか望ましい。
て、膜蛋白質:脂質=l:1−1:200好ましくは1
:10〜1 : 120が望ましい、また、脂質の濃度
は、通常1〜30mg/ wj?+好ましくはlO〜2
0膳g/mllか望ましい。
次の工程で、上記の塩溶液の凍結・融解を行なった後、
該塩溶液よりも浸透圧の低い塩類溶液に対して透析を行
なうことにより巨大プロテオリボソームを形成すること
ができる。
該塩溶液よりも浸透圧の低い塩類溶液に対して透析を行
なうことにより巨大プロテオリボソームを形成すること
ができる。
この工程において、膜蛋白質と膜脂質とを含む塩溶液を
凍結すると、凍結によって濃縮された溶液中で膜蛋白質
と膜脂質がミセル状の複合体を形成して溶解し、そのの
ちに凍結した塩溶液を室温で融解すると、蛋白質−脂質
複合体はミセル−ラメラ転移を起して二分子膜となり、
さらに塩溶液を該溶液よりも浸透圧の低い濃度の塩類溶
液に対して透析を行なうことにより、通常直径5〜50
糾鵬、条件によっては直径300 #Lsの大きさのプ
ロテオリボソームが生成する。
凍結すると、凍結によって濃縮された溶液中で膜蛋白質
と膜脂質がミセル状の複合体を形成して溶解し、そのの
ちに凍結した塩溶液を室温で融解すると、蛋白質−脂質
複合体はミセル−ラメラ転移を起して二分子膜となり、
さらに塩溶液を該溶液よりも浸透圧の低い濃度の塩類溶
液に対して透析を行なうことにより、通常直径5〜50
糾鵬、条件によっては直径300 #Lsの大きさのプ
ロテオリボソームが生成する。
凍結・融解の回数は3回以上が望ましく、6回で十分で
ある。さらに、凍結・融解のあとに、ポルテックス(v
oltex)ミキサーによる攪拌を行うことが望ましい
。
ある。さらに、凍結・融解のあとに、ポルテックス(v
oltex)ミキサーによる攪拌を行うことが望ましい
。
また、透析に用いる塩類溶液には、通常0.1〜100
■M、好ましくは1〜20−のアルカリ金属、アルカリ
土類金属塩溶液を用いることができる。
■M、好ましくは1〜20−のアルカリ金属、アルカリ
土類金属塩溶液を用いることができる。
上記の工程で形成された巨大プロテオリボソームは、膜
蛋白質が担体に修飾された状態であるが、さらに、本発
明は膜蛋白質を担体から解離して巨大プロテオリボソー
ムを形成することができる。解離する方法は、担体と膜
蛋白質との結合に拮抗的に作用する物質をカラムに添加
する方法、溶液の物理化学的条件を変える(pL塩濃度
等)方法等がある。前者においては、例えば、膜蛋白質
の大半が末端に糖鎖な持つことを利用して、糖に結合す
る性質を持つ蛋白質レクチンを担体に結合したものを用
いた場合、過剰の糖を加えれば、糖が拮抗的にレクチン
と結合し、膜蛋白質を遊離する。また、抗原抗体反応を
利用して、膜蛋白質の特定部位に特異的なモノクロナル
抗体を用いて、Ifi体との結合を部位特異的に行なっ
た場合、過剰のハブテンを添加することによって、やは
り拮抗的に膜蛋白質な担体から解離させることができる
。ただし、抗原と抗体の結合は非常に強固であり、大過
剰のハブテンを用いても解離させることが難しいこと、
かつハブテンを大量に用意することが困難な場合が多い
ことなどの点て、レクチンを用いる方法か優れている。
蛋白質が担体に修飾された状態であるが、さらに、本発
明は膜蛋白質を担体から解離して巨大プロテオリボソー
ムを形成することができる。解離する方法は、担体と膜
蛋白質との結合に拮抗的に作用する物質をカラムに添加
する方法、溶液の物理化学的条件を変える(pL塩濃度
等)方法等がある。前者においては、例えば、膜蛋白質
の大半が末端に糖鎖な持つことを利用して、糖に結合す
る性質を持つ蛋白質レクチンを担体に結合したものを用
いた場合、過剰の糖を加えれば、糖が拮抗的にレクチン
と結合し、膜蛋白質を遊離する。また、抗原抗体反応を
利用して、膜蛋白質の特定部位に特異的なモノクロナル
抗体を用いて、Ifi体との結合を部位特異的に行なっ
た場合、過剰のハブテンを添加することによって、やは
り拮抗的に膜蛋白質な担体から解離させることができる
。ただし、抗原と抗体の結合は非常に強固であり、大過
剰のハブテンを用いても解離させることが難しいこと、
かつハブテンを大量に用意することが困難な場合が多い
ことなどの点て、レクチンを用いる方法か優れている。
また、溶液の物理化学的な条件を変えて、解離させる方
法は、その条件によっては形成したプロテオリボソーム
が破壊されることか多く、適用はかなり限定される。
法は、その条件によっては形成したプロテオリボソーム
が破壊されることか多く、適用はかなり限定される。
[実施例]
以下、実施例を示し本発明をさらに具体的に説明する。
実施例1
高度好塩菌ハロバクテリウム ハロビウム(11alo
bacterium halobiu+s)より、バク
テリオロドプシンを含む膜断片である紫膜を、ピー・エ
ステルヘルド(P、 0esterhelt)およびダ
ヴリュ・シュテックニウス(W、 5toeckeni
us)の方法[メソッズ オブ エンザイモロジー(M
ethods ofEnzymology) 、 31
.667−678頁、 (1974年)]により抽出
した。さらに、紫膜をケイ ニス ハング(に、 S、
Huang)ら[ブロシーディングズ オブ ナショ
ナル アカデミ−オブ サイエンス(Proceedi
ng of National Academy of
5cience。
bacterium halobiu+s)より、バク
テリオロドプシンを含む膜断片である紫膜を、ピー・エ
ステルヘルド(P、 0esterhelt)およびダ
ヴリュ・シュテックニウス(W、 5toeckeni
us)の方法[メソッズ オブ エンザイモロジー(M
ethods ofEnzymology) 、 31
.667−678頁、 (1974年)]により抽出
した。さらに、紫膜をケイ ニス ハング(に、 S、
Huang)ら[ブロシーディングズ オブ ナショ
ナル アカデミ−オブ サイエンス(Proceedi
ng of National Academy of
5cience。
USA、 ) 88.323頁、 (1,980年)
]ノ方法を用いて脱脂質して、バクテリオロドプシンを
精製した。
]ノ方法を用いて脱脂質して、バクテリオロドプシンを
精製した。
バクテリオロドプシンのカルボキシル末端に特異的に結
合するモノクローナル抗体を、ケイ キムラ(K、にi
@ura )らの方法[ジャーナル オブバイオロジナ
ル ケミストリ(J、 Biol、 Chew。
合するモノクローナル抗体を、ケイ キムラ(K、にi
@ura )らの方法[ジャーナル オブバイオロジナ
ル ケミストリ(J、 Biol、 Chew。
)、可、 2859〜2867頁、(1980年)]に
より調製した。このモノクローナル抗体は、バクテリオ
ロドプシンを臭化シアンで処理して得られるペプチド断
片のうち、カルボキシル末端を含む39残基よりなる断
片に特異的に結合する。
より調製した。このモノクローナル抗体は、バクテリオ
ロドプシンを臭化シアンで処理して得られるペプチド断
片のうち、カルボキシル末端を含む39残基よりなる断
片に特異的に結合する。
ミリポア社のセルロースタイプのメンブレンフィルター
(孔径0.22IL@)を約「■角に細断し、臭化シア
ン処理して表面の水酸基を活性化し、アミノ基を持った
蛋白質を結合できるようにした。
(孔径0.22IL@)を約「■角に細断し、臭化シア
ン処理して表面の水酸基を活性化し、アミノ基を持った
蛋白質を結合できるようにした。
これに、先に調製したCNBr−6モノクロ一ナル抗体
を上記のメンブレンフィルター100mgあたり1mg
加えて反応させて、モノクローナル抗体をフィルターに
結合した。過剰の抗体を洗浄して除いた。
を上記のメンブレンフィルター100mgあたり1mg
加えて反応させて、モノクローナル抗体をフィルターに
結合した。過剰の抗体を洗浄して除いた。
次に、試験管に大豆リン脂質15mgのクロロホルム溶
液を入れ、ロータリーエバポレーターおよび、真空ポン
プを用いて溶媒を留去し、試験y壁に脂質のisを作っ
た。 3’MKCj+溶液(pHa、o)1mj)を加
え、ポルテックスミキサーを用いて懸濁後、プローブ型
超音波発振装置で処理して、直径lO口nm以下のリポ
ソーム分散液を得た。
液を入れ、ロータリーエバポレーターおよび、真空ポン
プを用いて溶媒を留去し、試験y壁に脂質のisを作っ
た。 3’MKCj+溶液(pHa、o)1mj)を加
え、ポルテックスミキサーを用いて懸濁後、プローブ型
超音波発振装置で処理して、直径lO口nm以下のリポ
ソーム分散液を得た。
このリポソーム分散液に、モノクローナル抗体を結合し
たメンブレンフィルターの細片を加え、液体窒素または
ドライアイス−アセトンで凍結、室温で融解、volL
exミキサーで30秒処理する操作を3回繰り返した。
たメンブレンフィルターの細片を加え、液体窒素または
ドライアイス−アセトンで凍結、室温で融解、volL
exミキサーで30秒処理する操作を3回繰り返した。
この後、懸5濁液な透析チューブに移し、 10mM塩
化カリウム水溶液に対して2日間透析を行うと、直径が
1101Lを越える巨大プロテオリボソームが多量に生
成した。
化カリウム水溶液に対して2日間透析を行うと、直径が
1101Lを越える巨大プロテオリボソームが多量に生
成した。
以上の操作で得られた巨大プロテオリボソームはバクテ
リオロドプシンがカルボキシル末端を外側にして組み込
まれており、このことは、プロテオリボソーム懸濁液を
光照射した時に外液plかアルカリ化することや、プロ
テオリボソームを酵素処理した時にカルボキシル末端を
含むペプチドが分解産物として生ずることにより確認さ
れた。
リオロドプシンがカルボキシル末端を外側にして組み込
まれており、このことは、プロテオリボソーム懸濁液を
光照射した時に外液plかアルカリ化することや、プロ
テオリボソームを酵素処理した時にカルボキシル末端を
含むペプチドが分解産物として生ずることにより確認さ
れた。
実施例2
実施例1と同様の方法により、巨大プロテオリボソーム
を得た後、l規定アンモニア水を用いて、pHを11に
することにより、リポソームに組み込まれたバクテリオ
ロドプシンとCNBr−6モノクローナル抗体とを解離
させ、直径が5−一を越える巨大プロテオリボソームを
得た。
を得た後、l規定アンモニア水を用いて、pHを11に
することにより、リポソームに組み込まれたバクテリオ
ロドプシンとCNBr−6モノクローナル抗体とを解離
させ、直径が5−一を越える巨大プロテオリボソームを
得た。
得られた巨大プロテオリボソームはバクテリオロドプシ
ンがカルボキシル末端を外側にして組み込まれており、
このことは、プロテオリボソームFJ濁液な光照射した
時に外液pHがアルカリ化することや、プロテオリボソ
ームを酵素処理した時にカルボキシル末端を含むペプチ
ドが分解産物として生ずることにより確認された。
ンがカルボキシル末端を外側にして組み込まれており、
このことは、プロテオリボソームFJ濁液な光照射した
時に外液pHがアルカリ化することや、プロテオリボソ
ームを酵素処理した時にカルボキシル末端を含むペプチ
ドが分解産物として生ずることにより確認された。
実施例3
ウシ・ロドプシンを以下の操作により単離、精製した。
操作はすべて暗赤色下(Eastman Kodak社
赤フイルタ−No、1 )で行なった。
赤フイルタ−No、1 )で行なった。
ウシ網膜より、ロドプシンを含む膜構造体であるディス
クを、フィコール・フローテーション法(S■ithそ
の他、エクスベリメンタル アイリサーチ(Exp、
Eye Res、)、 20.211〜217. (1
975))により、分離、精製した。精製したディスク
を、50■購オクチルグルコシド、 0.1i1 N
aC1゜1i+M MnCIz、 1mM CaCl2
.10sil Mops−NaOH(pH7,0)の溶
液で可溶化したのち、Wheat gerta Lec
tin −3epharose 6 MB (ファルマ
シア社、平均粒径約300um )を用いたバッチ処理
による(温容1112m1)アフィニティークロマトグ
ラフィーによりロドプシンを精製した。すなわち、可溶
化したディスク溶液(蛋白質として5 mg)をゲルに
添加し、ロドプシンをレクチンと結合させた後、ゲルを
緩衝液 (0,1M NaC1,1mM MnCl
2. 1mM CaC1,、10sil0m1l −
NaOH(pH7,0) )にて十分洗浄して不純物を
除去した。ロドプシンは担体のゲル粒子にレクチンを介
して結合したまま、プロテオリボソームの形成に用いた
。
クを、フィコール・フローテーション法(S■ithそ
の他、エクスベリメンタル アイリサーチ(Exp、
Eye Res、)、 20.211〜217. (1
975))により、分離、精製した。精製したディスク
を、50■購オクチルグルコシド、 0.1i1 N
aC1゜1i+M MnCIz、 1mM CaCl2
.10sil Mops−NaOH(pH7,0)の溶
液で可溶化したのち、Wheat gerta Lec
tin −3epharose 6 MB (ファルマ
シア社、平均粒径約300um )を用いたバッチ処理
による(温容1112m1)アフィニティークロマトグ
ラフィーによりロドプシンを精製した。すなわち、可溶
化したディスク溶液(蛋白質として5 mg)をゲルに
添加し、ロドプシンをレクチンと結合させた後、ゲルを
緩衝液 (0,1M NaC1,1mM MnCl
2. 1mM CaC1,、10sil0m1l −
NaOH(pH7,0) )にて十分洗浄して不純物を
除去した。ロドプシンは担体のゲル粒子にレクチンを介
して結合したまま、プロテオリボソームの形成に用いた
。
次に、試験管に大豆リン脂質15Bのクロロホルム溶液
を入れ、ロータリーエバポレーターおよび、真空ポンプ
を用いて溶媒を留去し、試験管壁に脂質の薄膜を作った
。これに3t1 NaC1,1mMMnC12,1mM
CaCl2. 0.1M Mops−Na0)+
(pH7,0)l曽2を加え、ポルテックスミキサー
を用いて懸濁後、プローブ型超音波発振装置で処理して
、直径100n−以下のリポソーム分散液を得た。
を入れ、ロータリーエバポレーターおよび、真空ポンプ
を用いて溶媒を留去し、試験管壁に脂質の薄膜を作った
。これに3t1 NaC1,1mMMnC12,1mM
CaCl2. 0.1M Mops−Na0)+
(pH7,0)l曽2を加え、ポルテックスミキサー
を用いて懸濁後、プローブ型超音波発振装置で処理して
、直径100n−以下のリポソーム分散液を得た。
次いで、リポソーム分散液に、ロドプシンを結合したゲ
ルを加えて、30分分間中かに攪拌した後、分散液を液
体窒素またはドライアイス−アセトンで凍結、室温で融
解、VO1texミキサーで30秒処理する操作を3回
繰り返した。この後、懸濁液を透析チューブに移し、1
0d Na1l、 10mM Mops −NaOH(
pH7,0)に対して2日間透析を行うと、直径が10
井厘を越える巨大プロテオリボソームが多量に生成した
。
ルを加えて、30分分間中かに攪拌した後、分散液を液
体窒素またはドライアイス−アセトンで凍結、室温で融
解、VO1texミキサーで30秒処理する操作を3回
繰り返した。この後、懸濁液を透析チューブに移し、1
0d Na1l、 10mM Mops −NaOH(
pH7,0)に対して2日間透析を行うと、直径が10
井厘を越える巨大プロテオリボソームが多量に生成した
。
次に、ロドプシンを担体から解離させ、巨大プロテオリ
ボソームと担体を分離するために、20■−N−アセチ
ル−α−D−グルコサミン、10量鋪NaCl、 10
mM IIIops −NaOH(pH7,0)を分散
液1mMに対して、2mM加えて1時間インキュベート
した後、上清を回収して、巨大プロテオリボソーム分散
液を回収した。さらに、l0wM NaCl、 10m
M Mops −NaOH(pH7,0)に対して透析
して、N−アセチル−α−D−グルコサミンを除いた。
ボソームと担体を分離するために、20■−N−アセチ
ル−α−D−グルコサミン、10量鋪NaCl、 10
mM IIIops −NaOH(pH7,0)を分散
液1mMに対して、2mM加えて1時間インキュベート
した後、上清を回収して、巨大プロテオリボソーム分散
液を回収した。さらに、l0wM NaCl、 10m
M Mops −NaOH(pH7,0)に対して透析
して、N−アセチル−α−D−グルコサミンを除いた。
収率は蛋白質として約30%であった。
生成した巨大プロテオリボソーム膜中に、ロドプシンが
組み込まれていることを確認するために、巨大プロテオ
リボソーム分散液を、液体ヘリウム急速凍結装置(エイ
コー・エンジニアリング社: RF−23型)で急速凍
結後、凍結割断レプリカ作成装置(エイコー・エンジニ
アリング社: FD−5A型)で、膜面のレプリカを作
威し、透過型電子顕微鏡(日本電子(JEOL)社:
JEM 1000型)テ観察した。WA面に直径約4n
mの粒子が観察され、ロドプシンが組み込まれているこ
とを確認した。
組み込まれていることを確認するために、巨大プロテオ
リボソーム分散液を、液体ヘリウム急速凍結装置(エイ
コー・エンジニアリング社: RF−23型)で急速凍
結後、凍結割断レプリカ作成装置(エイコー・エンジニ
アリング社: FD−5A型)で、膜面のレプリカを作
威し、透過型電子顕微鏡(日本電子(JEOL)社:
JEM 1000型)テ観察した。WA面に直径約4n
mの粒子が観察され、ロドプシンが組み込まれているこ
とを確認した。
また、巨大プロテオリボソーム分散液にβ−N−アセチ
ルゲルコサミニデース(シグマ社)を作用させて外液な
分析すると、遊離の糖が検出され、糖残基がプロテオリ
ボソーム外を向いて、組み込まれていることが確認され
た。
ルゲルコサミニデース(シグマ社)を作用させて外液な
分析すると、遊離の糖が検出され、糖残基がプロテオリ
ボソーム外を向いて、組み込まれていることが確認され
た。
[発明の効果]
以上説明した様C1本発明によれば、巨大プロテオリボ
ソームの形成方法において、巨大プロテオリボソームに
組み込まれる膜蛋白質の方向性を制御することができる
効果が得られる。
ソームの形成方法において、巨大プロテオリボソームに
組み込まれる膜蛋白質の方向性を制御することができる
効果が得られる。
また、本発明により、膜蛋白質の方向性が制御されるた
めに、膜蛋白質の機能の発現が、細胞と同等の大きさを
持つ巨大プロテオリボソームにおいて正しく効率的に行
なわれるようになり、従来、適切な製法がなかったため
に、実用化が進んでいなかった巨大プロテオリボソーム
の応用への新たな分野への道が開かれ、本発明の工業的
、技術的価値は極めて高いものである。
めに、膜蛋白質の機能の発現が、細胞と同等の大きさを
持つ巨大プロテオリボソームにおいて正しく効率的に行
なわれるようになり、従来、適切な製法がなかったため
に、実用化が進んでいなかった巨大プロテオリボソーム
の応用への新たな分野への道が開かれ、本発明の工業的
、技術的価値は極めて高いものである。
Claims (5)
- (1)膜蛋白質の特定部位を担体に修飾し、該膜蛋白質
と膜脂質とを含む塩溶液を調製した後、該塩溶液の凍結
・融解を行ない、次いで該塩溶液よりも浸透圧の低い塩
類溶液に対して透析することを特徴とする巨大プロテオ
リボソームの形成方法。 - (2)膜蛋白質の特定部位を担体に修飾し、該膜蛋白質
と膜脂質とを含む塩溶液を調製した後、該塩溶液の凍結
・融解を行ない、次いで該塩溶液よりも浸透圧の低い塩
類溶液に対して透析した後、膜蛋白質を担体から解離す
ることを特徴とする巨大プロテオリボソームの形成方法
。 - (3)担体の体積が形成されるプロテオリボソームの体
積と同等か、またはそれ以上である請求項1または2記
載の巨大プロテオリボソームの形成方法。 - (4)担体の形状が、球状であり、その大きさが形成さ
れるプロテオリボソームの直径と同等か、またはそれ以
上である請求項1、2または3記載の巨大プロテオリボ
ソームの形成方法。 - (5)担体の形状が、平面状もしくは曲面状であり、か
つその曲率半径が形成されるプロテオリボソームの半径
と同等かまたはそれ以上である請求項1、2または3記
載の巨大プロテオリボソームの形成方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1197057A JP2727468B2 (ja) | 1989-07-29 | 1989-07-29 | 巨大プロテオリポソームの形成方法 |
| EP19890115717 EP0355845B1 (en) | 1988-08-26 | 1989-08-25 | Method for forming proteoliposome and method for forming giant proteoliposome |
| DE1989605264 DE68905264T2 (de) | 1988-08-26 | 1989-08-25 | Verfahren zur herstellung von proteoliposomen und verfahren zur herstellung von riesenproteoliposomen. |
| US07/930,447 US5227470A (en) | 1988-08-26 | 1992-08-19 | Method for forming proteoliposome and method for forming giant proteoliposome |
| US08/032,632 US5374715A (en) | 1988-08-26 | 1993-03-17 | Method for forming proteoliposome and method for forming giant proteoliposome |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1197057A JP2727468B2 (ja) | 1989-07-29 | 1989-07-29 | 巨大プロテオリポソームの形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0363300A true JPH0363300A (ja) | 1991-03-19 |
| JP2727468B2 JP2727468B2 (ja) | 1998-03-11 |
Family
ID=16367997
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1197057A Expired - Fee Related JP2727468B2 (ja) | 1988-08-26 | 1989-07-29 | 巨大プロテオリポソームの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2727468B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT201900013758A1 (it) * | 2019-08-01 | 2021-02-01 | Biomimesi Srl | Membrana fosfolipidica attiva e relativo processo di produzione |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01203936A (ja) * | 1988-02-09 | 1989-08-16 | Nec Corp | 光センサー分光感度測定装置 |
-
1989
- 1989-07-29 JP JP1197057A patent/JP2727468B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01203936A (ja) * | 1988-02-09 | 1989-08-16 | Nec Corp | 光センサー分光感度測定装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2727468B2 (ja) | 1998-03-11 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081212 Year of fee payment: 11 |
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