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プロフェッショナルでコスト削減のソリューション

キナーゼ基質ライブラリー

キナーゼは細胞内シグナル伝達や疾患メカニズムにおいて中心的な役割を果たしており、創薬や酵素特性解析のための高価値ターゲットとなっています。Creative Enzymesでは、キナーゼ基質ライブラリーサービスを通じて、キナーゼ活性、基質特異性、調節機構を包括的にプロファイリングするために設計されたペプチド基質およびアナログのカスタマイズコレクションを提供しています。合理的なライブラリー構築とアッセイ適合性を組み合わせることで、正確な基質同定と、阻害剤スクリーニング機構解析などの下流アプリケーションへの効率的な進行を可能にします。

キナーゼ基質ライブラリー構築の背景

キナーゼ基質ライブラリーの構築は、機能プロテオミクスや創薬において専門的かつ重要なプロセスです。キナーゼは、特定の基質にリン酸基を転移する酵素であり、ほぼすべての細胞プロセスの中心的な制御因子です。最適な基質の同定は、シグナル伝達ネットワークや疾患メカニズムの理解、標的治療法の開発に不可欠です。

キナーゼ基質同定の独自の課題

多くの酵素とは異なり、キナーゼは高い特異性を示し、一次配列モチーフだけでなく、リン酸化部位を取り巻く構造的・文脈的特徴にも依存します。これにより「最適な基質」の探索は特に複雑になります。理想的なキナーゼ基質は以下の特徴を持ちます:

  • 高い触媒効率kcat/KM
  • 高い特異性(オフターゲットのリン酸化が最小限)
  • 生物学的妥当性(本来の生理的役割を反映)

なぜ専門的なキナーゼ基質ライブラリーを構築するのか

適切なキナーゼ基質の同定は以下のために重要です:

  • ハイスループット阻害剤スクリーニングのための堅牢なキナーゼアッセイの確立
  • シグナル伝達経路の理解を深めるための基質選択性の定義
  • 生物学的基質が未知の新規または未解明キナーゼの特性評価

キナーゼファミリーの多様性と基質認識パターンの違いから、合理的に設計された基質ライブラリーは活性マッピングや信頼性の高いアッセイ系の確立に実用的なソリューションを提供します。当社のサービスは、広範な活性スクリーニングと精密な基質同定のギャップを埋め、キナーゼ研究を自信を持って推進できるよう支援します。

キナーゼ基質同定における当社のアプローチ

Creative Enzymesでは、確立された方法とカスタマイズ戦略の両方でキナーゼ基質同定を行っています。一般的なアプローチとして、リン酸化部位(Ser, Thr, Tyr)を中心とした指向性ペプチドライブラリーを用います。in vitroキナーゼアッセイにより基質特異性を定義し、リン酸化ペプチドを濃縮・解析し、詳細なリン酸化モチーフを生成します。これらのモチーフはデータベース検索や、リン酸化モチーフ特異的抗体の開発に応用でき、候補基質の正確な同定を可能にします。

この標準的手法に加え、クライアントのプロジェクト要件に合わせて新規アプローチの設計・最適化も密接に協力しながら行います。

Schematic diagram showing how protein kinase substrates are identified図1. タンパク質キナーゼ基質同定の模式図(Manning and Cantley, 2002)

当社の提供内容

当社のキナーゼ基質ライブラリー構築サービスは、リン酸化イベントを詳細に研究したい研究者に精度と柔軟性を提供するよう設計されています。探索研究から応用研究まで対応する包括的なオプションを用意しています:

コンセンサスモチーフの既製ライブラリー

主要なキナーゼファミリー(例:MAPKs、CDKs、チロシンキナーゼ)の標準的リン酸化モチーフを表現した、すぐに使用可能なペプチドライブラリー。アッセイ開発や活性スクリーニングの迅速なスタートに最適です。

カスタムモチーフ駆動型ライブラリー

既知のコンセンサス配列、構造モデリング、関連酵素との配列アラインメントに基づき、クライアントの関心キナーゼに特化した基質を設計。このアプローチは新規または未解明キナーゼに対して生物学的に有意なヒットの可能性を高めます。

拡張バリアントライブラリー

リン酸化部位周辺のアミノ酸位置(例:–5~+5)を系統的に変化させたライブラリーで基質特異性を探索。予想されるものから非典型的な基質嗜好性まで明らかにします。

多重アッセイ適合フォーマット

蛍光タグ、FRETペア、ビオチン化などの特定ラベル付き基質や、LC-MSや抗体法による非標識検出用基質の合成が可能。ハイスループット、リアルタイム、エンドポイントアッセイに対応します。

ペプチド長・修飾オプション

迅速スクリーニング用の短鎖リニアペプチドから、ネイティブタンパク質基質に近い長鎖配列まで対応。制御部位でのリン酸化や非天然アミノ酸の導入など、実験設計の拡張も可能です。

リン酸化ベンチマーク標準品

新規ライブラリーに加え、陽性・陰性コントロールペプチド(検証済みキナーゼ基質および非リン酸化アナログ)も供給し、アッセイのベンチマークや再現性を確保します。

品質管理とドキュメント

全ペプチドは分析検証(HPLC、MS)済みで、配列、純度、推奨アッセイ条件を含む完全なドキュメント付きで納品します。

下流サービスとの統合

ライブラリーは、当社のハイスループットスクリーニングや計算モデリングサービスへシームレスに移行でき、基質同定から阻害剤開発まで一貫したワークフローをサポートします。

キナーゼ基質ライブラリーデザインの主要戦略

Strategy Description Application & Strength
Positional Scanning Peptide Libraries (PSPL) 固定長ペプチドの各位置に20種類のアミノ酸(固定リン酸化受容部位のセリン/スレオニン/チロシンを除く)を系統的に導入した縮重ライブラリー。 ゴールドスタンダード
キナーゼのコンセンサスモチーフを高精度で定義。各位置のアミノ酸が基質親和性に与える寄与を定量化。
Oriented Peptide Libraries 既知のサブオプティマル基質配列を基に、特定の「指向性」位置にランダム残基を導入してより高親和性のバリアントを探索するライブラリー。 既知モチーフの最適化
弱いヒットを高親和性・高特異性基質へ最適化するのに最適。
Proteome-Derived Peptide Libraries 関連生物種や組織のプロテオームから直接導出した、天然タンパク質配列を表現するペプチドライブラリー。 生理的基質の発見
in vitroモチーフとin vivo機能のギャップを埋める。質量分析との併用が最適。
FRET-Based Peptide Libraries 蛍光色素-消光剤ペアを組み込んだペプチド。リン酸化により相互作用が破壊され、検出可能なシグナルを発生。 高感度HTS
数千種のペプチドをリアルタイムで直接・連続的・ハイスループットに動的スクリーニング可能。

当社ワークフロー:ライブラリーから検証済み基質へ

Service workflow for kinase substrate library construction

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Creative Enzymesを選ぶ理由

分野特化の専門性

キナーゼ生物学に関する豊富な経験により、既知のリン酸化モチーフや触媒特性に沿った合理的設計を実現。

カスタマイズ性

ライブラリーは20基質の小規模セットから500を超える大規模パネルまで、サイズ・モチーフ範囲・検出法を柔軟に調整可能。

バランスの取れたカバレッジ

コンセンサスモチーフとバリアントペプチドを組み合わせ、既知・新規両方のキナーゼ活性を網羅。

アッセイ適合性

基質は蛍光偏光、FRETアッセイ、放射線検出、LC-MS定量などに最適化。

品質と再現性

高純度ペプチドと検証済みアッセイ性能で変動を最小化し、堅牢なベンチマークを実現。

ワークフロー統合

当社ライブラリーはHTSや計算シミュレーションとシームレスに統合され、基質発見から阻害剤開発まで効率的なパイプラインを構築。

事例紹介・成功事例

事例1:新規チロシンキナーゼのプロファイリングによる創薬

クライアントのニーズ:

新たに同定されたチロシンキナーゼの阻害剤開発用スクリーニングアッセイ確立のため、基質プロファイリングが必要でした。

当社のアプローチ:

既知モチーフと予測コンセンサス配列に基づき、60種のチロシン含有ペプチドからなるカスタム基質ライブラリーを設計。蛍光ベースのリン酸化アッセイでスクリーニングし、活性基質を触媒効率でランク付けしました。

成果:

解析により、堅牢なアッセイシグナルを示す3種の高性能基質を特定。これらはクライアントのハイスループット阻害剤スクリーニングの基盤となり、リード化合物同定を加速しました。

事例2:学術研究におけるセリン/スレオニンキナーゼ特異性の解明

クライアントのニーズ:

ストレス応答経路を研究する学術グループが、これまでほとんど解析されていないセリン/スレオニンキナーゼの基質嗜好性を明らかにしたいと考えていました。

当社のアプローチ:

標準コンセンサス配列と探索的バリアントを含む40種のセリン/スレオニンモチーフペプチドライブラリーを構築。LC-MS検出でリン酸化を定量しました。

成果:

–3位置のアルギニンと+1位置の疎水性残基への明確な嗜好性を明らかにしました。このモチーフ解析はキナーゼのストレスシグナル伝達における役割の機構的洞察を提供し、査読付き論文として発表されました。

キナーゼ基質ライブラリーサービスに関するFAQ

  • Q: 既知基質がないキナーゼにもライブラリー設計は可能ですか?

    A: はい。構造モデリング、配列相同性、コンセンサスモチーフ予測を用いて、未解明キナーゼにも合理的なペプチドライブラリーを設計します。
  • Q: 御社のキナーゼライブラリーに適合する検出法は?

    A: クライアントのプラットフォームに応じて、蛍光、放射線、LC-MS、抗体ベースなど各種検出フォーマットにアッセイ対応しています。
  • Q: キナーゼ基質ライブラリーの規模はどのくらいですか?

    A: プロジェクトの規模やスループット要件に応じて、20基質の小規模セットから数百種の包括的パネルまで対応可能です。
  • Q: 基質の純度や配列のドキュメントは提供されますか?

    A: はい。全ペプチドに配列、合成法、純度レベル、推奨保存条件など詳細仕様書を添付します。
  • Q: 下流の阻害剤探索とどのように連携しますか?

    A: 同定された高性能基質はハイスループット阻害剤スクリーニングに直接応用でき、基質発見から創薬へのシームレスな移行が可能です。
  • Q: カスタムキナーゼ基質ライブラリーの納期は?

    A: ライブラリーの規模や複雑さにより異なりますが、通常4~8週間で完了し、特急対応もご相談可能です。

参考文献:

  1. Manning BD, Cantley LC. Hitting the target: emerging technologies in the search for kinase substrates. Sci STKE. 2002;2002(162). doi:10.1126/stke.2002.162.pe49

研究および産業用途にのみご使用ください。個人医療用途には適していません。一部の食品グレード製品は、食品および関連用途における処方開発に適しています。

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