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| アビジンファミリー | |||||||||
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 2つのビオチンが結合したストレプトアビジンの四量体構造 | |||||||||
| 識別子 | |||||||||
| シンボル | アビジン | ||||||||
| パム | PF01382 | ||||||||
| インタープロ | 著作権 | ||||||||
| プロサイト | PDOC00499 | ||||||||
| キャス | 1slf | ||||||||
| SCOP2 | 1slf / スコープ / SUPFAM | ||||||||
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アビジンは、鳥類、爬虫類、両生類の卵管で生成され、卵白に蓄積される四量体の ビオチン結合タンパク質です。アビジンファミリーの二量体メンバーは、一部の細菌にも見られます。 [1]鶏卵白では、アビジンは総タンパク質の約0.05％（卵1個あたり約1800μg）を占めています。四量体タンパク質には4つの同一のサブユニット（ホモテトラマー）が含まれており、それぞれがビオチン（ビタミンB7 、ビタミンH）に高い親和性と特異性で結合できます。アビジン-ビオチン複合体の解離定数はK D ≈ 10 −15 Mと測定されており、これは最も強い非共有結合の1つです。[2]
四量体形態のアビジンの大きさは66～69 kDaと推定される。 [ 3]分子量の10%は炭水化物で、4～5個のマンノースと3個のN-アセチルグルコサミン残基から構成される。 [4]アビジンの炭水化物部分には、構造と組成が類似した少なくとも3つのユニークなオリゴ糖構造タイプが含まれている。[5]
機能性アビジンは生卵に含まれていますが、調理中にさらされる熱の量に応じて、ビオチンと結合できる分子の量が変化する可能性があります。卵におけるアビジンの自然な機能は不明ですが、細菌の増殖を助けるビオチンと結合することで、細菌の増殖阻害剤として卵管で生成されると仮定されています。その証拠として、同等のビオチン親和性と非常によく似た結合部位を持つ関連タンパク質であるストレプトアビジンが、特定のストレプトマイセス菌株によって生成され、抗生物質のように競合細菌の増殖を阻害すると考えられています。[6]
非グリコシル化型のアビジンは市販の製品から単離されているが、非グリコシル化型が天然に存在するのか、製造工程で生じたものなのかは確定していない。[7]
発見
アビジンはエズモンド・エマーソン・スネル（1914-2003）によって発見された。この発見は、生卵白を食べたヒヨコは、食事にビタミンが含まれているにもかかわらず、ビオチンが欠乏しているという観察から始まった。 [8]卵白の成分がビオチンを隔離していると結論付けられ[8]、スネルは酵母アッセイを使用して試験管内でこれを検証した。[9]スネルは後にビオチン結合に関与する卵白の成分を単離し、ポール・ジェルジと共同で、単離した卵タンパク質がビオチン欠乏症、つまり「卵白障害」の原因であることを確認した。[10]当時、このタンパク質はテキサス大学の研究者によって暫定的にアビダルブミン（文字通り、空腹のアルブミン）と名付けられていた。[10]このタンパク質の名前は後に、ビオチンとの親和性（avid + biotin）に基づいて「アビジン」に修正された。[11]
アプリケーション
| アビジン | |||||||
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| 識別子 | |||||||
| 生物 | |||||||
| シンボル | AVD | ||||||
| ユニプロット | P02701 | ||||||
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| 特に指定がない限り、バイオメディカル試薬の「アビジン」はニワトリアビジンです。 | |||||||
1970 年代の研究により、アビジン-ビオチン系は生物科学における強力なツールとして確立されました。アビジン-ビオチン複合体の強さと特異性を認識した研究者は、ニワトリアビジンとストレプトアビジンをプローブやアフィニティーマトリックスとして数多くの研究プロジェクトで利用し始めました。[12] [13] [14] [15]その後すぐに、研究者のバイエルとウィルチェックは抗体やその他の生体分子をビオチン化する新しい方法と試薬を開発し、 [16] [17]アビジン-ビオチン系をさまざまなバイオテクノロジー用途に転用できるようになりました。今日、アビジンは研究や診断から医療機器や医薬品まで、さまざまな用途に使用されています。
アビジンのビオチンに対する親和性は、ウエスタンブロット、ELISA、ELISPOT、プルダウンアッセイなど、幅広い生化学アッセイで利用されています。場合によっては、ビオチン化抗体を使用することで、放射免疫測定システムで放射性ヨウ素標識抗体を置き換え、放射性のないアッセイシステムを実現できます。[要出典]
固体支持体に固定化されたアビジンは、ビオチン標識タンパク質または核酸分子を捕捉するための精製媒体としても使用されます。たとえば、細胞表面タンパク質は、膜不浸透性ビオチン試薬で特異的に標識され、その後、アビジンベースの支持体を使用して特異的に捕捉されます。[引用が必要]
修正されたフォーム
アビジンは基本的に荷電した糖タンパク質であるため、一部の用途では非特異的結合を示します。アルギニンを修飾した脱グリコシル化アビジンであるニュートラライト アビジンは、より中性的な等電点(pI) を示し、非特異的結合の問題が発生する場合は、ネイティブ アビジンの代替として使用できます。脱グリコシル化中性形態のチキン アビジンは、Sigma-Aldrich (Extravidin)、Thermo Scientific (NeutrAvidin)、Invitrogen (NeutrAvidin)、および e-Proteins (NeutraLite) から入手できます。
アビジン-ビオチン結合の強さを考えると、アビジン-ビオチン複合体の解離にはタンパク質変性を引き起こす極端な条件が必要となる。アビジン-ビオチン複合体の非可逆性により、捕捉されたリガンドの放出が望ましいアフィニティークロマトグラフィー用途でのアビジンの適用が制限される可能性がある。研究者らは、結合部位チロシンのニトロ化またはヨウ素化により可逆的な結合特性を持つアビジンを作成した。[18]改変アビジンは、pH 4で強力なビオチン結合特性を示し、pH 10以上でビオチンを放出する。[18]ビオチンに対する親和性が低下したアビジンのモノマー形態も、多くの市販のアフィニティー樹脂で使用されている。モノマーアビジンは、固定化された天然アビジンを尿素またはグアニジン HCl (6～8 M) で処理することによって生成され、解離K D ≈ 10 −7 Mと低くなります。 [19]これにより、低濃度のビオチンまたは低 pH 条件を使用して、より穏やかな非変性条件下でアビジンマトリックスからの溶出が可能になります。架橋のない単一の高親和性ビオチン結合部位には、アビジンの遠縁であるストレプトアビジンの一価バージョンを使用できます。[20]
ビオチン結合の阻害
アビジンの熱安定性とビオチン結合活性は、アビジンの安定性が非常に高く、人間の食品では抗栄養素であるため、研究者にとって実用的かつ理論的に興味深いものです。 [21] 1966 年にBiochemical and Biophysical Research Communicationsに発表された研究では、アビジンの構造は 70 °C (158 °F) 未満の温度では安定していることがわかりました。70 °C (158 °F) を超えると、アビジンの構造は急速に破壊され、85 °C (185 °F) までに構造が大幅に失われ、ビオチンに結合する能力が失われます。[22] 1991 年にJournal of Food Scienceで行われた分析では、調理した卵白にかなりのアビジン活性が検出されました。「揚げ卵、ポーチドエッグ、茹で卵 (2 分) の卵白の平均残留アビジン活性は、生卵白の活性の 33、71、40% でした。」この試験では、調理時間では卵白内のすべての冷たい部分を十分に加熱するには不十分であると推測された。アビジンのビオチン結合能を完全に不活性化するには、4分以上の煮沸が必要であった。[23]
1992年の研究では、アビジンのビオチン結合活性の熱不活性化は、D 121 °C = 25分、z = 33 °Cで説明されることが判明しました。この研究は、「アビジンの結合部位は熱変性により破壊される」という以前の仮定に反するものでした。[21]
アビジンのビオチン結合特性は、静脈血栓症の治療に使用される長時間作用型低分子量ヘパリンであるイドラビオタパリヌクスの開発中に利用されました。イドラパリヌクスの長時間作用型の性質のため、出血性合併症の臨床管理について懸念がありました。イドラパリヌクス分子にビオチン部分を追加することでイドラビオタパリヌクスが形成され、出血イベントの状況でのその抗凝固活性は、アビジンの静脈内注入によって逆転させることができます。[24]
参照
参考文献
- ^ Helppolainen SH、Nurminen KP、Määtta JA、Halling KK、Slotte JP、Huhtala T、他。 (2007 年 8 月)。 「Rhizobium etli 由来のリザビジン: アビジンタンパク質ファミリーの最初の天然二量体」。生化学ジャーナル。405 (3): 397–405。土井：10.1042/BJ20070076。PMC 2267316。PMID 17447892。
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外部リンク
- 卵子-非常に有用な相互作用[リンク切れ ] —タンパク質データバンクの構造記事