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タンパク質と核酸の相互作用

タンパク質は細胞内の「働き者」となる分子であり、細胞が機能し、生き残るために行う無数の生物学的活動を担っています。 興味深いことに、多種多様なタンパク質がDNAとも相互作用しています。染色体内のDNAは、多くの場合、染色体内で「クロマチッド」と呼ばれるタンパク質にしっかりと巻き付いています。これらのタンパク質・DNA複合体は、細胞核内でDNAをコンパクトな形態に収納する役割を果たしています。研究者たちは、これらのタンパク質・DNA複合体やその他のDNA結合タンパク質複合体を単離し、その後の応用研究に活用するために、強力な分子ツールや技術を開発してきました。

免疫沈降

RNAおよびDNA結合タンパク質（転写因子など）に対する高特異性抗体を用いた免疫沈降法により、研究者は分子経路の制御を評価し、正常組織および疾患組織における遺伝子機能をより深く理解することができます。 

現在、タンパク質-RNAおよびタンパク質-DNAの相互作用を調査するための数多くの技術や手法が利用可能であり、これらは追加の下流解析にも適しています。 例えば、クロマチン免疫沈降（ChIP）アッセイは、遺伝子発現やエピジェネティックな修飾の研究において、転写因子とDNAの相互作用を調査するためによく使用されます。一方、RNA沈降（RIP）アッセイは、mRNA、非コードRNA、miRNA、およびウイルス性RNAに結合するタンパク質を調査するために一般的に使用されます。 免疫沈降研究における一般的な課題は、対象タンパク質に対する抗体の特異性および／またはアクセス性である。これらの問題の一部を回避するため、研究者は組換えタンパク質技術を用いて、ヘマグルチニン（HA）タグなど、適切な抗体によって高い特異性で認識される独自のタグを持つ改変タンパク質を発現させる。

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近接リゲーションアッセイ技術

興味深いことに、タンパク質・DNA技術を駆使する科学者たちは、タンパク質間相互作用を評価するための新しいツールや手法を考案してきました。プロキシミティ・リゲーション・アッセイ（PLA）技術は、高い特異性と感度を備えており、内因性タンパク質、タンパク質の修飾、およびタンパク質間相互作用のその場での検出を可能にします。 免疫沈降法と同様に、PLAアッセイでは、対象となる2つのタンパク質を認識するために、特異性の高い一次抗体が使用される。しかし、一次抗体に結合するために、PLAプローブとして機能する修飾オリゴヌクレオチド標識二次抗体が用いられる。 両方のタンパク質が存在し、かつ近接している場合にのみ、ハイブリダイゼーション用コネクターオリゴがPLAプローブと結合します。リガーゼを添加することで、閉じた環状DNAテンプレートが形成されます。新たに形成された環状DNAテンプレートを用いて、DNAポリメラーゼを添加することでローリングサークル増幅が可能となり、最終的にPLAプローブに結合した大幅に増幅されたシグナルが生成されます。適切なタンパク質・核酸相互作用技術の選択は、研究者の下流の応用ニーズによって大きく左右されます。

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