修飾タンパク質/修飾ペプチドへの親水性の付与、凝集化の減少、抗原性の低下
ポリエチレンオキシド (PEO)n(ポリエチレングリコール
(PEG)n とも呼ばれる)の導入には様々な利点があります。従来の分子内スペーサーアームで使用される炭化水素直鎖は、架橋もしくは標識されるタンパク質やペプチドなどの目的分子に疎水性を付与することが知られていました。
アミン反応性の官能基として頻繁に利用されるNHSエステル基には試薬自体の水溶性を高めるためのSulfo基が付加されていますが、反応後にSulfo-NHSは離脱するため目的分子には疎水性の炭素鎖がスペーサーアームとして修飾されることになり、分子あたりの修飾数によっては凝集や水溶性の低下が生じることが予想されます。
分子内スペーサーアームにPEG鎖を含む試薬は、これらの望ましくない現象を避ける(緩和する)ことが出来るため、サーモフィッシャーサイエンティフィック ピアスブランドの一部の製品でもPEG(サーモフィッシャーサイエンティフィック ピアスブランドの製品名ではPEOと記載)を含むスペーサーアームが使用され、これらのPEO含有クロスリンカー(#22336, 22337)やPEO含有ラベル試薬(EZ-Link® PEOn-biotin
シリーズ)を利用した手法も文献中で紹介されています。
今回、このPEO含有試薬の製品ラインを拡充し、さらに末端がメチル基でキャッピングされたPEG化試薬も加わりました。PEG化は
in vivo でのアプリケーションで利用される手法で、体内での安定性の向上や抗原性の低下を目的に行われます。これはPEG鎖による親水性の付与、抗原性のマスク、分解酵素からの保護による効果と、一般的に考えられているようです。
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●架橋試薬
ヘテロ2価クロスリンカーまたはホモ2価クロスリンカーで反応官能基を隔てているスペーサーアーム内に
PEO/PEG の繰り返し構造を含んでいます。
ヘテロ(異種の反応性官能基を両端に含む)2価の架橋試薬
(NHS-PEOn-Maleimide) はNHSエステル基とマレイミド基を含み、アミン基との反応に続くスルフヒドリル基との反応に使用することが出来ます(2ステップ反応)。これらのヘテロ2価クロスリンカーではスペーサーアーム長が最短18オングストロームから最長53オングストロームまでのホモログ体、PEG繰り返し(重合)数を
2, 4, 8, 12 から選択することが可能です。
Bis(NHS)PEO5 はホモ(両端に同種の反応性官能基を含む)2価クロスリンカーであり、従来のNHSエステルを両端に含むBS3と反応性は同じですが、スペーサーアームにPEG鎖を含みます。
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●PEG化試薬
PEG化試薬は、これまでにもタンパク質に特別な特性を与えることが知られてきました。PEG化は目的タンパク質の安定性の改善、分解からの保護、生化学的用途での半減期の向上、免疫応答のマスク、抗原性の低下、水溶性の改善、タンパク凝集の改善などが知られています。
(無毒性で非抗原性とされる、親水性のPEG鎖を付加することにより、体内での安定性の増加とPEG鎖によるマスク効果による代謝系酵素からの保護により、循環血液系での分解や腎臓での排除を受けにくくなるようです。これらの特性によりドラッグデリバリーでもPEG化されたタンパク質やペプチドが利用されています。)
メチル基でキャッピング(末端保護)されたアミン反応性PEG化試薬は、限定された鎖長のPEG鎖をタンパク質表面に導入します。鎖長の異なるホモログシリーズ
(Methyl(PEO)n-NHS Esters) はPEO繰り返し数 n = 4, 8, 12 から選択出来ます。
スルフヒドリル(-SH)反応性PEG化試薬 (Methyl(PEO)12-Maleimide) は反応基としてマレイミド基を含むPEO繰り返し数12のスペーサーサームを分子内に含みます。
(Methyl-PEO12)3-PEO4-Maleimide チオール反応性PEG
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●ビオチン化試薬
NHS-PEO4 Biotin がPIERCE社によって紹介されてから、抗体やタンパク質のビオチン標識でもPEO/PEG鎖を含む標識試薬による手法が多くのの関心を集めてきました。小スケールでの抗体ビオチン化を可能にした抗体ビオチン標識用(スピン)カラム
solid phase biotinylation kits (#21440 and
#21450) でも、1回分毎に秤量された NHS-PEO4-Biotin
(No-Weigh シリーズ)がキットに含まれ、標識抗体の凝集を防いでいます。
* 従来製品の NHS-PEO4-Biotin にも新しいパッケージサイズ 50 mg (#21362)
が加わりました。
抗体のビオチン標識では、抗原結合部位から離れた、糖鎖に対する反応性が要求されることがあります。#21360 EZ-link Biotin-PEO4-Hydrazide はサーモフィッシャーサイエンティフィック ピアスブランドが抗体(アルデヒドまたはケトンとpH4-6でヒドラゾン結合)への標識を目的として初めてPEG鎖を導入した試薬になります。
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●タンパク修飾試薬 (チオール化)
アミン基からスルフヒドリル(-SH)基への変換はタンパク修飾では一般的な手法の一つです。PEO4-SATA は #26102 SATA や #26100 SATP に続く3番目のSH導入試薬になります。SATAやSATP同様に、SH基はアセチル基(S-アセチルチオアセテート)により保護され、反応に利用する際にヒドロキシルアミンにより脱保護を行います。PEO4-SATAではPEOが繰り返し数4で導入されています。 |