蛍光異方性を利用したアプタマー結合アッセイと分子間相互作用研究 - 総説

Aptamer binding assays and molecular interaction studies using fluorescence anisotropy - A review.

• Qiang Zhao
• Jeffrey Tao
• Wei Feng
• Jagdeesh S Uppal
• Hanyong Peng
• X Chris Le

抄録

核酸アプタマーを特定の標的に結合させ、蛍光異方性（FA）や蛍光偏光（FP）を用いて検出する方法は、アプタマーと蛍光技術の相補的な特徴を利用している。アプタマーとFA/FPを用いたアフィニティ結合アッセイの最近の進歩を、分子間相互作用の研究と結合部位の同定に重点を置いてレビューする。アプタマーは、特定の部位への蛍光標識の容易さ、アプタマー構造の結合誘起変化、相補的な配列へのアプタマーのハイブリダイゼーション、アプタマーが標的に結合する際の分子量変化、ナノ材料へのアプタマーの吸着など、いくつかの利点を提供している。これらの利点の一部は、FA/FPアッセイに利用されています。アプタマーがターゲットに結合すると、分子量（サイズ）、構造、蛍光体の局所的な回転、蛍光寿命の変化がFA/FP値の変化に影響を与えます。これらの蛍光異方性・偏光の変化を測定することで、結合親和性や結合部位などの分子間相互作用についての知見が得られています。本レビューでは、均一溶液中で行われた分子間相互作用の研究や、キャピラリー電気泳動などの分離を用いた研究についてまとめています。アプタマーの一塩基レベルでの結合位置のマッピングに関する研究は、FA/FP法のユニークな利点を実証し、今後の研究の方向性を示唆している。

Binding of nucleic acid aptamers to specific targets and detection with fluorescence anisotropy (FA) or fluorescence polarization (FP) take advantage of the complementary features of aptamers and the fluorescence techniques. We review recent advances in affinity binding assays using aptamers and FA/FP, with an emphasis on studies of molecular interactions and identification of binding sites. Aptamers provide several benefits, including the ease of labelling fluorophores on specific sites, binding-induced changes in aptamer structures, hybridization of the aptamers to complementary sequences, changes in molecular volume upon binding of the aptamer to its target, and adsorption of aptamers onto nanomaterials. Some of these benefits have been utilized for FA/FP assays. Once the aptamer binds to its target, the resulting changes in molecular volume (size), structure, local rotation of the fluorophore, and/or the fluorescence lifetime influence changes to the FA/FP values. Measurements of these fluorescence anisotropy/polarization changes have provided insights into the molecular interactions, such as the binding affinity and the site of binding. Studies of molecular interactions conducted in homogeneous solutions, as well as those with separations, e.g., capillary electrophoresis, have been summarized in this review. Studies on mapping the position of binding in aptamers at the single nucleotide level have demonstrated a unique benefit of the FA/FP techniques and pointed to an exciting direction for future research.

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