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消光性蛍光基質ライブラリー FRETS-25Xaa Series  

プロテアーゼの基質特異性を簡便、迅速に同定

ライブラリーの構造： FRETS-25Xaa シリーズ（Code 3701-v ～ Code 3719-v）は、蛍光基（Nma）と消光基（Dnp）を各々D-A₂pr とLys の側鎖に有する Fluorescence Resonance Energy Transfer（FRET）タイプの消光性蛍光基質です。

Xaa には、Cys 以外の19種類の通常のアミノ酸を導入しています。また、Yaa と Zaa には、各々性質の異なる5 種類のアミノ酸の混合物（Pro, Tyr, Lys, Ile, Asp）と（Phe, Ala, Val, Glu, Arg）を導入しています。

このライブラリーのデザインにより、各 Xaa シリーズは 5×5 ＝ 25 種類の基質混合物となっています。また、ライブラリー全体としては、19 ×25 ＝475 種類の多種組み合わせを持った基質で構成されています。

酵素反応検出の原理： 酵素により D-A₂pr(Nma) と Lys(Dnp) の間の結合が切断されると、分子内の Dnp 基で消光されていた Nma 基の蛍光強度（λex ＝ 340 nm、λem ＝ 440 nm）が増加します。酵素による切断の割合と蛍光強度の増加には正の相関が認められています。

測定方法の概略：

• 一次スクリーニング
  1. 19 種類の Xaa シリーズを各々目的のプロテアーゼと反応させる。
  2. 酵素反応液の蛍光測定で最も速く水解される Xaa を特定する。
• 二次スクリーニング
  1. 最も速く水解された Xaa シリーズの水解断片を LC- MS で分析する。
  2. 水解断片の分子量から水解された部位のアミノ酸配列を特定する。

有効性と限界： 上記の通り、FRETS-25Xaa の有効性は、Thrombin, Elastase, Trypsin, Papain, Pepsin, Thermolysin など多くの酵素で確認しています [Takada, K. et al., Peptide Revolution: Genomic,Proteomics & Therapeutics (Proceedings of the 18th American peptide symposium), in press]。また、新たに発見された酵素の基質特異性を FRETS- 25Xaa シリーズの基質ライブラリーを用いて迅速に同定した応用例についての論文が発表されました[Biochem. Biophys. Res. Commun., 309, 547 (2003)]。

しかし、Caspase-3 や Furin に対しては明確な水解活性は認められません。本ライブラリーは3残基（Zaa-Yaa-Xaa）部分を変化させているため、P4 位など幅広い領域に強い特異性を示す Caspase-3 や Furin などの酵素では水解されない可能性があると評価できます。

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