臨床検査50巻12号

2006年11月発行

特集 ナノテクノロジーとバイオセンサ 各論 Ⅲ. マイクロチップ分析関連

1. ペプチドアレイの現状と，診断・創薬のための細胞内シグナル解析用ペプチドアレイ

著者： 片山佳樹¹

所属機関： ¹九州大学工学研究院応用化学部門

ページ範囲：P.1538 - P.1548

はじめに

　生体試料中の目的成分を検出，定量したり，成分同士の相互作用を調べたりする手法は，創薬や診断にとって，重要かつ一般的なものである．従来，この目的のためには，抗体を利用するELISA(enzyme-linked immunosorbent assay)法が多用されてきた．一方，ゲノム研究の進展に伴い，近年，疾患に関する分子メカニズム，あるいは，疾患関連遺伝子およびその生成物である蛋白質に関する情報が急速に得られつつあり，診断，および創薬のための対象成分が膨大になりつつある．このような情報を活かすには，分析手段のハイスループット化が重要なキーワードとなっている．チップテクノロジーは，この問題に対する最も現実的なアプローチであり，まず，遺伝子チップが開発され，遺伝子発現状況の網羅的解析が可能となった．これにより，疾患関連遺伝子の取得が比較的容易になり，多くの情報が蓄積された．しかしながら，遺伝子チップは，あくまで遺伝子の転写状況を見ているのであり，蛋白質の発現には翻訳過程を経るため，実際の遺伝子発現情況と，転写状況は相関性が意外に低いという問題や，実際に関連遺伝子が得られても，その機能が未知であるものが多く，その生成物である蛋白質の細胞内での位置づけがわからなければ，創薬や診断には直結しないというジレンマがある．そのため，蛋白レベルでゲノム情報を解明しようとするプロテオームの考え方が生まれ，実際の蛋白質の発現状況や，蛋白間相互作用ネットワークを解明しようとする試みが多くなされている．ただ，蛋白質は遺伝子とは異なり，極めて不安定な分子であるうえに，その存在量が蛋白質の種類により大きく異なるため，これを網羅的に調べることは容易なことではない．現在，蛋白の発現情況を網羅的に調べることのできる実用的手法は，2次元電気泳動しかなく，とてもこの目的にアプローチできる情況にはないのが現状である．そのため，多くの蛋白質に対する抗体をディスプレイした抗体アレイや，蛋白間相互作用解明のため，多種類の蛋白質をディスプレイしたプロテインチップが盛んに研究されているものの，上述の要因のため，実用化は進んでいない．一方，ペプチドは，蛋白質の断片であると捉えることができ，立体構造は取れないものの，アミノ酸配列に由来する蛋白質が保有する機能をある程度保持している．ペプチドは，蛋白質とは異なり化学合成が可能であり，比較的安定，かつ多量に取り扱うことができる．そこで最近，分析したい蛋白質の機能をペプチドで代用するペプチドアレイ(ペプチドチップ)が盛んに研究されるようになってきており，一部，対象によっては実用化レベルに達してきている(図1)．ここでは，まず，このようなペプチドアレイの現状を述べ，次いでわれわれが最近開発を進めている，細胞内シグナル解析用ペプチドアレイについて紹介する．

参考文献

　１) Rees I, Lee S, Kim H, et al：The E3 ubiquitin ligase CHIP binds the androgen receptor in a phosphorylation-dependent manner. Biochim Biophys Acta　1764：1073-1079, 2006

　２) Andresen H, Grotzinger C, Zarse K, et al：Functional peptide microarrays for specific and sensitive antibody diagnostics. Proteomics　6：1376-1384, 2006

　３) Diks SH, Kok K, O’Toole T, et al：Kinome profiling for studying lipopolysaccharide signal transduction in human peripheral blood mononuclear cells. J Biol Chem　279：49206-49213, 2004

　４) Gerdon AE, Wright DW, Cliffel DE：Hemagglutinin linear epitope presentation on monolayer-protected clusters elicits strong antibody binding. Biomacromolecules　6：3419-3424, 2005

　５) Inamori K, Kyo M, Nishiya Y, et al：Detection and Quantification of On-Chip Phosphorylated Peptides by Surface Plasmon Resonance Imaging Techniques Using a Phosphate Capture Molecule. Anal Chem　77：3979-3985, 2005

　６) Chiari M, Cretich M, Corti A, et al：Peptide microarrays for the characterization of antigenic regions of human chromogranin A. Proteomics　5：3600-3603, 2005

　７) Clare BH, Abbott NL：Orientations of nematic liquid crystals on surfaces presenting controlled densities of peptides：amplification of protein-peptide binding events. Langmuir　21：6451-6461, 2005

　８) Saxinger C, Conrads TP, Goldstein DJ, et al：Fully automated synthesis of (phospho) peptide arrays in microtiter plate wells provides efficient access to protein tyrosine kinase characterization. BMC Immunol　6：1, 2005

　９) Song CY, Chen WL, Yang MC, et al：Epitope mapping of a monoclonal antibody specific to bovine dry milk：involvement of residues 66-76 of strand D in thermal denatured beta-lactoglobulin. J Biol Chem　280：3574-3582, 2005

　10) Reineke U, Ivascu C, Schlief M, et al：Identification of distinct antibody epitopes and mimotopes from a peptide array of 5520 randomly generated sequences. J Immunol Methods　267：37-51, 2002

　11) Sompuram SR, Vani K, Bogen SA, et al：A molecular model of antigen retrieval using a peptide array. Am J Clin Pathol　125：91-98, 2006

　12) Gannot G, Tangrea MA, Gillespie JW, et al：Layered peptide arrays：high-throughput antibody screening of clinical samples. J Mol Diagnostics　7：427-436, 2005

　13) Schwemmle M, Billich C：The use of peptide arrays for the characterization of monospecific antibody repertoires from polyclonal sera of psychiatric patients suspected of infection by Borna Disease Virus Mol Diversity　8：247-250, 2004

　14) Burns-Hamuro LL, Ma Y, Kammerer S, et al：Designing isoform-specific peptide disruptors of protein kinase A localization. Proc. Natl Acad Sci USA　100：4072-4077, 2003

　15) Przezdziak J, Tremmel S, Kretzschmar I, et al：Probing the ligand-binding specificity and analyzing the folding state of SPOT-synthesized FBP28 WW domain variants. Chembiochem　7：780-788, 2006

　16) Kato R, Kunimatsu M, Fujimoto S, et al：Angiotensin Ⅱ inhibitory peptide found in the receptor sequence using peptide array. Biochem Biophys Res Commun　315：22-29, 2004

　17) Lesaicherre ML, Uttamchandani M, Chen GY, et al：Antibody-based fluorescence detection of kinase activity on a peptide array. Bioorg Med Chem Lett　12：2085-2088, 2002

　18) Han A, Sonoda T, Kang JH, Murata M, et al：Development of a fluorescence peptide chip for the detection of caspase activity Comb. Chem High T Scr　9：21-25, 2006