プロテオームの多様化とタンパク質の機能拡張 RayBiotech社　翻訳後修飾（PTM）研究用ツール

リン酸化は、増殖、アポトーシス、シグナル伝達に関与する多くの細胞プロセスを制御する生体系における重要なメカニズムです。これには、γリン酸のセリン、スレオニン、チロシンなどの特定のアミノ酸への転移が含まれます。多くのタンパク質にとって、リン酸化はタンパク質の活性と関連しており、その機能に不可欠です。リン酸化の調節不全は、がん、糖尿病、神経障害などのさまざまな疾患に関与しています。特定のキナーゼまたはホスファターゼの異常な活性化または不活性化は、異常なシグナル伝達経路を引き起こし、制御不能な細胞増殖や細胞機能の障害を引き起こす可能性があります。したがって、細胞内のリン酸化イベントの複雑なネットワークを理解することは、これらの疾患を治療するための標的療法を開発するために重要です。

リン酸化プロテオームの検出用に、RayBiotech社では最大 1000 個のタンパク質を同時にスクリーニングできるリン酸化特異的抗体アレイを提供しています。または、ターゲット アレイ パネルとリン酸化 ELISA を利用して、DNA 損傷、炎症、腫瘍形成、その他多くのプロセスに関連する特定のシグナル伝達経路を調べることができます。Raybiotech社のリン酸化イムノアッセイのレパートリーは、ハイスループットのデータ収集のための迅速かつ効率的なプロトコルを特徴としており、研究者が経路活性化の正確で高感度な検証、リン酸化サインの検出、または質量分光光度タンパク質分析の強化を行えるようにします。

グリコシル化は、小胞体（ER） およびゴルジ体の生合成分泌経路の基本的なプロセスであり、特定のアミノ酸への糖付加に関与します。この修飾は、発現されるすべてのタンパク質の半分以上で発生し、糖鎖 (N-、O-、C-) に結合するアミノ酸に基づいて分類されます。各タンパク質は、複数の部位でグリコシル化される可能性があり、さらに異なる結合を持つ場合もあるため、他の翻訳後修飾と比較して、プロテオームが多様性に富んでいます。酵素の利用能（enzyme availability)、アミノ酸配列、タンパク質の立体構造などの因子はすべて、グリコシル化がどのように起こるかに影響します。異常なグリコシル化のパターンは、がん転移、糖尿病、炎症性腸疾患、全身性エリテマトーデス、その他多くの自己免疫疾患など、特定の疾患状態のマーカーとして機能する可能性があります。

この多様な構造と複雑な組成も糖タンパク質の解析を困難にしており、糖鎖生物学研究のための検出ツールは限られています。この課題に対処するために、RayBiotech社では、マイクロアレイ技術を利用して3種類の異なるフォーマットの糖鎖アレイを開発しました。Glycanアレイ、Glycomeアレイ、Lectinアレイはいずれも蛍光検出できるガラススライドフォーマットのアレイで、糖鎖および糖鎖-タンパク質相互作用を検出するための強力なツールとして機能します。（表1）

表1 RayBiotech社　糖プロファイリングアレイの種類

	Glycan Array	Glycome Array	Lectin Array
固相されている分子	糖鎖 (glycans)	抗体	レクチン
検出できる種	種を問わない	ヒト、マウス、ラット	種を問わない
スポットの反復数	Quadruplicate/Triplicate	Duplicate	Duplicate
ターゲット数	100 / 300	1000以内	75 / 95
商品の詳細

RayBiotech社では、糖鎖および糖鎖-タンパク相互作用の検出を支援するために、3種類の異なる糖鎖生物学プロファイリングアレイを開発しました。3つのフォーマットはすべて、蛍光検出可能なガラススライドフォーマットです。

タンパク質のアセチル化は、アセチル基の付加によってタンパク質上のリジン残基が修飾される生化学的プロセスです。この修飾はタンパク質の構造と機能に重大な影響を及ぼします。最初にヒストン上で確認されたアセチル化は、側鎖のサイズを増大させ、アミノ基の正電荷を弱め、タンパク質の疎水性を高めます。DNA 結合、酵素活性、タンパク質間相互作用、タンパク質分解に対する影響は広範囲に及びます。アセチル化は、クロマチン構造を緩め、DNAが転写因子やその他の調節タンパク質に接近しやすくなることで遺伝子発現を刺激します。アセチル化の破壊は、がん、神経変性疾患、代謝障害などのさまざまな疾患に関連しています。

RayBio®Human Protein Acetylation Antibodyアレイは、細胞ライセート中の最大8,000の異なるヒトタンパク質におけるリシンのアセチル化の相対レベルを同定するために設計されています。細胞ライセートを抗体アレイガラススライドのウェルに添加します。次に、ビオチン化抗アセチル化リシン抗体を用いて、標的タンパク質のアセチル化リシンを検出します。蛍光色素で標識したストレプトアビジンとインキュベートした後、スライドをレーザースキャナで画像化します。

タンパク質のアシル化は、タンパク質を脂質で共有結合的に修飾することによって、細胞のシグナル伝達、発生、増殖に重要な役割を果たしています。この修飾は、アミノ酸残基へのアシル基(通常は脂肪酸)の付加が含まれます。これにより、タンパク質の一端が親水性から疎水性に変化し、膜との相互作用が容易になります。タンパク質のアシル化は、安定性、局在化、タンパク質間相互作用、タンパク質-DNA 相互作用など、生理機能や疾患に関連する多くの細胞プロセスの重要な側面です。さらに、アシル化はインスリン分泌およびインスリン応答経路において調節的な役割を果たしてます。パルミトイル化は、最も広く研究されているアシル修飾であり、システインへのパルミチン酸塩 (炭素数 16 の脂肪酸) の付加、および場合によってはスレオニンまたはセリン残基の付加を伴います。タンパク質のパルミトイル化は、他のアシル化反応とは異なり可逆的です。パルミトイル化と脱パルミトイル化の間の迅速かつ動的なサイクルは、細胞内コンパートメント間の膜の固定と輸送において重要な役割を果たします。

RayBio® ヒトタンパク質 S-アシル化抗体アレイは、さまざまな生体サンプル中の最大 8,000 種類の異なるヒトタンパク質におけるシステインの S-アシル化の相対レベルを特定するために設計されています。このキットは、修正ビオチンスイッチ法を使用してサンプルを標識します。ビオチン標識サンプルは抗体アレイに追加され、洗浄され、レーザースキャナーを使用したイメージングのために蛍光色素結合ストレプトアビジンとともにインキュベートされます。このアレイは、実験モデルシステムにおけるタンパク質の S-アシル化の変化をモニタリングするための迅速かつ効率的な方法を提供します。

一酸化窒素 (NO) の酵素による生成は、細胞および組織で広く行われています。S-ニトロシル化は、一酸化窒素由来のグループをシステインのチオール基に結合させる共有結合修飾です。このプロセスは、イオン チャネル活性の調節、膜輸送、アポトーシス、その他の翻訳後修飾、細胞の酸化還元平衡の維持など、さまざまな重要な細胞機構の重要な要素です。近年、S-ニトロシル化の調節不全が、多発性硬化症、パーキンソン病、がん、鎌状赤血球症、喘息などのさまざまな疾患の発症にも寄与していることが明らかになりました。

酸化的細胞ストレスは、活性酸素種 (ROS) とフリーラジカルの生成が細胞の抗酸化防御システムの能力を超えると発生します。酸化の主要な標的の中でも、タンパク質はその豊富さと活性酸素に対する顕著な反応性により注目を集めています。タンパク質のカルボニル化は、ROS が特定のアミノ酸側鎖、主にリジン、アルギニン、プロリン、スレオニン残基と反応するときに発生します。カルボニル化タンパク質の存在は、酸化ストレスの貴重なバイオマーカーとして機能し、神経変性疾患、心血管疾患、糖尿病、老化関連症状などの多くの疾患と関連することが報告されています。したがって、タンパク質のカルボニル化の検出と定量は、酸化ストレスバイオマーカーを同定し、その有害な影響を軽減する戦略を考案する上で極めて重要な役割を果たします。

RayBio® ヒトタンパク質酸化抗体アレイは、さまざまな生体サンプル中の最大 8,000 種類の異なるタンパク質のカルボニル化の相対レベルを評価するように設計されています。これらの革新的なキットは、改良された「ビオチン プローブ」法を利用して、カルボニル化タンパク質の高感度かつ特異的な検出を可能にします。このアプローチでは、タンパク質のカルボニル基がビオチンヒドラジドと反応して不安定なシッフ塩基を形成し、その後還元されて安定なヒドラジン結合を形成します。ビオチンヒドラジド標識後、サンプルを抗体アレイに追加し、洗浄し、レーザースキャナーを使用したイメージングのために蛍光色素結合ストレプトアビジンとともにインキュベートします。

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