DE102005029920A1 - Fluorescence procedure used to determine activity of phosphatases, phosphodiesterases or kinases, employs trivalent lanthanide ion with organic ligand - Google Patents
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Abstract
Description
1. Zusammenfassung1. Summary
Die Erfindung betrifft fluoreszenzoptische Verfahren zur Bestimmung der Aktivität von phosphorylierenden oder de-phosphorylierenden Enzymen. Sie betrifft auch Verfahren zur Bestimmung von Hemmern dieser Enzyme. Die Verfahren beruhen auf der Verwendung von fluoreszenten Sonden aus der Gruppe der Lanthaniden-Chelat-Komplexe (LCK). Die Chelat-Liganden in derartigen LCK sind nicht das Enzymsubstrat. Die LCK sind in der Lage, das in einer enzymatischen Reaktion gebildete bzw. verbrauchte Phosphat nachzuweisen. Die LCK werden mit Licht von Wellenlängen zwischen 300 und 450 nm angeregt, und die resultierende Fluoreszenzintensität oder -abklingzeit kann zur vereinfachten Bestimmung der Enzyme, aber auch deren Hemmer dienen.The The invention relates to fluorescent optical methods for the determination the activity of phosphorylating or dephosphorylating enzymes. It concerns also methods for the determination of inhibitors of these enzymes. The proceedings are based on the use of fluorescent probes from the group lanthanide chelate complexes (LCK). The chelate ligands in such LCK are not the enzyme substrate. The LCK are able to do that in a enzymatic reaction formed or spent phosphate demonstrated. The LCK are using light of wavelengths between 300 and 450 nm, and the resulting fluorescence intensity or decay time can simplify the determination of enzymes, but also their inhibitors serve.
2. Die biochemische Bedeutung von Phosphatasen, Phosphodiesterasen und Kinasen2. The biochemical meaning of phosphatases, phosphodiesterases and kinases
Phosphatasen sind Enzyme aus der Gruppe der Hydrolasen, die organische Phosphate zu spalten in der Lage sind. Im Enzyme Catalog sind sie in der Gruppe der Hydrolasen ausgewiesen. Sie katalysieren die Hydrolyse von organischen Estern der Phosphorsäure je nach pH-Wert der Lösung nach folgenden Gleichungen (1) bzw. (2): Phosphatases are enzymes from the group of hydrolases that are able to cleave organic phosphates. In the Enzyme Catalog they are identified in the group of hydrolases. They catalyze the hydrolysis of organic esters of phosphoric acid according to the pH of the solution according to the following equations (1) or (2):
Phosphatasen können aber auch Diphosphate und Triphosphate dephosphorylieren, z. B. das Adenosin-Diphosphat zum Adenosin-Monophosphat.phosphatases can but also diphosphates and triphosphates dephosphorylate, z. B. the adenosine diphosphate to adenosine monophosphate.
Phosphodiesterasen wie z. B. die (Deoxy)ribonucleasen spalten Phopho-Diester in zwei Bruchstücke, während cyclische Phosphatasen cyclische Ester wie z. B. das cyclo-Adenosin-Monophosphat in den entsprechenden offenkettigen Monoester spalten. Das bekannteste Beispiel ist die Spaltung des cyclo-Adenosin-Monophosphats (c-AMP) in das offene Adenosin-Monophosphat (AMP).phosphodiesterases such as For example, the (deoxy) ribonucleases split phosphophores into two Fragments, while cyclic Phosphatases cyclic esters such. B. the cyclo-adenosine monophosphate in the cleave corresponding open-chain monoester. The most popular Example is the cleavage of the cyclo-adenosine monophosphate (c-AMP) into the open adenosine monophosphate (AMP).
Kinasen sind Phosphatester-bildende, also phosphorylierende Enzyme. Sie sind im Enzyme Catalog unter der Gruppe der Transferasen zusammengefasst. Vereinfacht gesagt katalysieren sie die durch Phosphatasen bewirkten Umsetzungen in die Gegenrichtung. Kinasen phosphorylieren vor allem die Hydroxyaminosäuren Serin, Threonin und Tyrosin in Proteinen und benötigen dafür ein energiereiches Phosphat wie z. B. das Adenosintriphosphat (ATP).kinases are phosphate ester-forming, ie phosphorylating enzymes. she are summarized in the Enzyme Catalog under the group of transferases. Put simply, they catalyze those caused by phosphatases Conversions in the opposite direction. Above all, kinases phosphorylate the hydroxyamino acids Serine, threonine and tyrosine in proteins and require a high-energy phosphate such as As the adenosine triphosphate (ATP).
Die Auffindung von neuen Hemmern der Phosphatasen, Phosphodiesterasen bzw. Kinasen ist eine der zentralen Aufgaben bei der Entwicklung neuer Pharmaka, und der Test auf Kinase-Hemmer somit einer der häufigsten Tests im sog. Hochdurchsatz-Screening auf neue Leitstrukturen für Pharmaka. Bisherige Verfahren bedienen sich entweder optischer Verfahren mit Hilfe synthetischer Enzymsubstrate, oder immunologischer Verfahren.The Detection of new inhibitors of phosphatases, phosphodiesterases or kinases is one of the central tasks in development new drugs, and the test for kinase inhibitors thus one of the most common Tests in the so-called high-throughput screening for new lead structures for pharmaceuticals. Previous methods use either optical methods Help of synthetic enzyme substrates, or immunological methods.
3. Bekannte optische Bestimmungsverfahren3. Known optical determination methods
Das wichtigste optische Verfahren zur Bestimmung von Phosphatasen besteht darin, dass man ein annähernd farbloses synthetisches Enzymsubstrat (meist das Nitrophenylphosphat; siehe die chemische Formel im obereren Kasten) durch eine Phosphatase in ihr gelbes Hydrolyse-produkt (das Nitrophenolat) überführt. Die Geschwindigkeit der Bildung des gelben Phenolats ist ein Maß für die Aktivität der Phosphatase.The most important optical method for the determination of phosphatases in that one approximates colorless synthetic enzyme substrate (usually the nitrophenyl phosphate; see the chemical formula in the upper box) by a phosphatase converted into its yellow hydrolysis product (the nitrophenolate). The Rate of formation of the yellow phenolate is a measure of the activity of the phosphatase.
Die Bestimmung der Phosphatase kann aber z. B. nach der DOS 3248043 auch erfolgen, indem man ein nicht-fluoreszierendes synthetisches Substrat (ein Cumarinphosphat) der im unteren Kasten gezeigten chemischen Struktur durch eine Phosphatase in ihr stark blau fluoreszierendes Produkt (das freie Hydroxycumarin) überführt.The Determination of the phosphatase but z. B. according to DOS 3248043 also be done by using a non-fluorescent synthetic Substrate (a coumarin phosphate) of the chemical shown in the lower box Structure by a phosphatase in her strongly blue fluorescent Product (the free hydroxycoumarin) transferred.
Aus der US-Appl. 2003/0228646 (Whateley) sind Phosphorsäureester der Acidrone und Chinacridone bekannt, die durch Phosphatasen gespalten werden und dadurch eine Änderung der Fluoreszenzfarbe und -abklingzeit erleiden. Leider besitzen die Acridone und Chinacridone eine nur geringe Löslichkeit in Wasser und können deshalb nur in sehr geringer Konzentration eingesetzt werden. In der US-Appl. 2003/0036106 (Burke et al.) sind mit organischen Farbstoffen markierte Reportermoleküle beschrieben, die an phosphorylierende oder dephosphorylierende Enzyme binden und als Folge des Bindungsvorganges eine Änderung der Polarisation der Fluoreszenz erleiden. Dieses Verfahren leidet unter dem Umstand, dass man für jedes Enzyme einen spezifischen Binder zur Verfügung haben muss, was angesichts der Vielzahl der einsetzbaren Enzyme einen erheblichen Aufwand bedeutet.Out the US Appl. 2003/0228646 (Whateley) are phosphoric acid esters Acidrone and quinacridone are known to be cleaved by phosphatases and thereby a change the fluorescent color and decay time. Unfortunately, own The acridones and quinacridones have a low solubility in water and therefore can be used only in very low concentration. In the US Appl. 2003/0036106 (Burke et al.) Are labeled with organic dyes reporter molecules described to phosphorylating or dephosphorylating enzymes and as a result of the binding process, a change in the polarization of the Undergo fluorescence. This procedure suffers from the circumstance that one for Each enzyme must have a specific binder available, given that the large number of usable enzymes means a considerable effort.
Die DOS 10239005 (Mayer-Almes) beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung von Kinasen, Phosphatasen und Phosphodiesterasen, bei dem ein fluoreszenzmarkiertes Substrat durch ein entsprechendes Enzym umgesetzt wird. In Gegenwart eines polykationischen Polymers tritt in Folge eine Änderung der Fluoreszenzintensität und -abklingzeit auf, was zur Quantifizierung der Enzymaktivität herangezogen werden kann. Eine Zusammenfassung älterer Methoden zur Bestimmung dieser und vieler anderer Enzyme findet sich im Buch Enzymatic Methods of Analysis von G. G. Guilbault, Pergamon Press, 1970. Sie alle beruhen nicht auf der Verwendung von Lanthaniden-Chelat-Komplexen.The DOS 10239005 (Mayer-Almes) describes a method for determination of kinases, phosphatases and phosphodiesterases in which a fluorescently labeled Substrate is reacted by a corresponding enzyme. In present a polycationic polymer undergoes a change the fluorescence intensity and decay time, which was used to quantify enzyme activity can be. A summary of older methods for determination These and many other enzymes can be found in the book Enzymatic Methods of Analysis by G.G. Guilbault, Pergamon Press, 1970. They all are not based on the use of lanthanide chelate complexes.
Die Verwendung von Lanthaniden-Chelat-Komplexen (LCK) in der Bioanalytik ist vergleichsweise neu. In der UP-PS 5854008 (Diamandis) werden Chelatoren beschrieben, die an Eu3+ und Tb3+-Ionen binden und von Enzymen umgesetzt werden. Daraus resultiert eine Änderung der Fluoreszenz-eigenschaften der LCK, und diese kann zur Quantifizierung des Enzyme herangezogen werden kann. Das Verfahren, als EALL (enzyme-amplified lanthanide luminescence) bezeichnet, ist auch gut beschrieben in Evangelista et al.; Analytical Biochemistry 197 (1991) 213–224. Im Gegensatz zum hier neu beschriebenen Verfahren muss beim EALL das Enzymsubstrat fluorogen sein, also durch das Enzym in ein fluoreszierendes Produkt überführt werden. Dies schränkt die verfügbaren Enzymsubstrate stark ein, erfordert einen erheblichen synthetischen Aufwand, und resultiert – wegen des nicht-natürlichen Charakters der Enzymsubstrate – in oft sehr langsamen Umsetzungsraten. Zusätzlich erfordern soie die Anwesenheit von EDTA (Ethylendiamin-tetraacetat). In einer sehr ähnlichen Ausführung (US-PS 5312922; Diamandis) wird 4-Methylcumarinyl-7-phosphat als Enzymsubstrat eingesetzt und über eine Änderung der Fluoreszenz eines LCK-Komplexes in Anwesenheit von EDTA nachgewiesen. Das Verfahren ist auch auf andere enzymatische Bestimmungen, z. B. von Glucose (Weber & Karst, Analyst 125 (2000) 1537–1538) übertragbar.The use of lanthanide chelate complexes (LCK) in bioanalytics is comparatively new. The UP-PS 5854008 (Diamandis) describes chelators which bind to Eu 3+ and Tb 3+ ions and are converted by enzymes. This results in a change in the fluorescent properties of the LCK, and this can be used to quantify the enzyme. The process, referred to as EALL (enzyme-amplified lanthanide luminescence), is also well described in Evangelista et al .; Analytical Biochemistry 197 (1991) 213-224. In contrast to the method newly described here, the enzyme substrate must be fluorogenic in EALL, ie converted by the enzyme into a fluorescent product. This severely restricts the available enzyme substrates, requires considerable synthetic effort, and, because of the non-natural nature of the enzyme substrates, often results in very slow conversion rates. In addition, they require the presence of EDTA (ethylenediamine tetraacetate). In a very similar embodiment (US Pat. No. 5,312,922; Diamandis), 4-methylcumarinyl-7-phosphate is used as the enzyme substrate and detected by a change in the fluorescence of an LCK complex in the presence of EDTA. The method is also applicable to other enzymatic determinations, e.g. B. of glucose (Weber & Karst, Analyst 125 (2000) 1537-1538) transferable.
Derartige Enzymbestimmungsverfahren müssen abgegrenzt werden von solchen, in denen die LCK als fluoreszente Marker für Proteine eingesetzt werden. Dieses findet vorwiegend Verwendung in Enzym-Immunoassays Verwendung (Diamandis et al.; J. Immunolog. Methods 112 (1988) 43–52).such Enzyme determination procedures must are delimited from those in which the LCK as fluorescent Markers for Proteins are used. This is mainly used in enzyme immunoassays use (Diamandis et al., J. Immunolog. Methods 112 (1988) 43-52).
Alle genannten Verfahren unter Verwendung von LCK erfordern (a) zwingend die Anwesenheit von EDTA, was in biologischen Systemen von Nachteil ist, weil das EDTA viele für die Enzymfunktion essentielle zweiwerte Ionen (z. B. Ca2+, Mg2+, Zn2+) bindet; (b) die Verwendung eines synthetischen und somit oft schwer zugänglichen fluorogenen Substrates als Ligand, und (c) eine Hydrolyse des Substrates am ternären LCK, was oft sehr langsam verläuft. Zusätzlich erfordern sie eine Anregungswellenlänge von ca. 330 nm, was zu erheblicher Untergrundfluoreszenz Anlass gibt, da diese im UV besonders stark ist. Die Suche nach geeigneten Liganden (= Substraten) ist schwierig, und verbesserte Liganden sind Gegenstand der US-PS 5854008 (Diamandis).All of the above methods using LCK require (a) the presence of EDTA, which is disadvantageous in biological systems, because EDTA has many divalent ions essential for enzyme function (e.g., Ca 2+ , Mg 2+ , Zn 2 + ) binds; (b) the use of a synthetic and thus often difficult to access fluorogenic substrate as a ligand, and (c) hydrolysis of the substrate at the ternary LCK, which often proceeds very slowly. In addition, they require an excitation wavelength of about 330 nm, which gives rise to significant background fluorescence, since this is particularly strong in the UV. The search for suitable ligands (= substrates) is difficult, and improved ligands are the subject of U.S. Patent No. 5,854,008 (Diamandis).
Von den obigen Nachteilen ist das hier beschriebene Verfahren frei: (a) die Anwesenheit von EDTA nicht erforderlich (ja sogar nachteilig); (b) der eingesetzte Chelator des LCK ist unabhängig von den enzymatischen Randbedingungen frei wählbar; (c) der eingesetzte Ligand im LCK ist nicht das Enzymsubstrat; (d) das durch enzymatische Reaktion gebildete organische Produkt ist ebenfalls nicht der Ligand (wie beim EALL). Im hier beschriebenen Verfahren bilden Enzymsubstrat und LCK zwei getrennte und chemisch definierte Verbindungen. Ebenfalls im Gegensatz zu den beschriebenen Verfahren kann das Reagenz (der LCK) vor, während, aber auch erst am Ende der enzymatischen Reaktion zugegeben werden. Eine Zugabe des LCK am Ende der Reaktion hat den Vorteil, dass das Reagenz den Verlauf der enzymatischen Reaktion nicht nachteilig beeinflussen kann. Schliesslich ist das hier beschriebene Verfahren (im Gegensatz zu den bisher beschriebenen Verfahren) wegen seines neuartigen Detektionsschemas nicht nur auf de-phosphorylierende, sondern auch auf phosphorylierende Enzyme (z. B. Kinasen) und auf Phospho-diesterasen anwendbar und die Anregungswellenlängen können auf bis zu 430 nm erweitert werden.Of the above disadvantages, the process described here is free: (a) the presence of EDTA not required (yes, even detrimental); (b) the chelator of the LCK used is independent of the enzyme table boundary conditions freely selectable; (c) the ligand used in the LCK is not the enzyme substrate; (d) the organic product formed by enzymatic reaction is also not the ligand (as in EALL). In the method described here, enzyme substrate and LCK form two separate and chemically defined compounds. Also in contrast to the methods described, the reagent (the LCK) can be added before, during, but also at the end of the enzymatic reaction. Addition of the LCK at the end of the reaction has the advantage that the reagent can not adversely affect the course of the enzymatic reaction. Finally, because of its novel detection scheme, the method described here (in contrast to the methods described so far) is applicable not only to dephosphorylating but also to phosphorylating enzymes (eg kinases) and to phosphodiesterases and the excitation wavelengths can be up to be extended to 430 nm.
4. Die erfindungsgemäßen Lanthaniden-Chelat-Komplexe (LCK)4. The lanthanide chelate complexes of the invention (LCK)
Das Verfahren beruht auf dem neuen Befund, dass man anorganisches oder organisches Phosphat durch Zusatz von Lanthaniden-Chelat-Komplexen (LCK) der folgenden allgemeinen chemischen Struktur fluorimetrisch nachweisen kann. Hier steht
- Ln3+
- für ein 3-wertiges Ion der Elemente Europium, Terbium, Samarium, Lanthan, Dysprosium oder Holmium,
- Lig
- für einen beliebigen Liganden oder Chelator, der (a) ein Absorptionsmaximum zwischen 330 und 450 nm aufweist, (b) die Lumineszenz des Ln(III)-Ions nicht löscht, und (c) weder Substrat noch Produkt einer enzymatischen phosphorylierenden oder dephosphorylierenden Reaktion ist,
- Ln 3+
- for a trivalent ion of the elements europium, terbium, samarium, lanthanum, dysprosium or holmium,
- Lig
- for any ligand or chelator that (a) has an absorption maximum between 330 and 450 nm, (b) does not quench the luminescence of the Ln (III) ion, and (c) is neither substrate nor product of an enzymatic phosphorylating or dephosphorylating reaction .
Die Photolumineszenz der LCK wird üblicherweise bei 330 bis 450 nm angeregt und bei Wellenlängen zwischen 450 und 800 nm gemessen. Die erfindungsgemäßen Verfahren beruhen nicht auf Chemilumineszenz. Die Fluoreszenz derartiger LCK wird durch Phosphate und Phosphatester verstärkt, die mittlere Abklingzeit üblicherweise verlängert. In dieser Schrift wird durchgehend der Ausdruck Fluoreszenz verwendet, auch wenn in der Literatur die Emission von LCK gelegentlich als Phosphoreszenz oder Photolumineszenz bezeichnet wird.The Photoluminescence of the LCK becomes common excited at 330 to 450 nm and at wavelengths between 450 and 800 nm measured. The inventive method are not based on chemiluminescence. The fluorescence of such LCK is enhanced by phosphates and phosphate esters, the average cooldown usually extended. Throughout this document the term fluorescence is used, although in the literature the issue of LCK is occasionally referred to as Phosphorescence or photoluminescence is called.
Bevorzugte Lanthaniden-Ionen sind jene des Europiums und Terbiums. Bevorzugte Liganden sind β-Diketone wie das Benzoyl-trifluoroaceton, Thenoyl-trifluoroaceton, heterocyclische (ortho-Hydroxy)-carbonsäuren einschließlich der 4-Chinolon-3-carbonsäuren und deren Derivate, aromatische oder heterocyclische ortho-Hydroxyketone und deren Derivate, Hydroxychinone und teilweise hydrierte und substituierte Hydroxychinon-artige Verbindungen einschließlich des Tetracyclins und seiner Derivate, sowie 2,2'-Dipyridyle bzw. 1,10-Phenanthroline, sowie 8-Hydroxychinoline. Bevorzugt sind des weiteren Komplexe, deren Fluoreszenz bei über 360 nm angeregt werden kann und deren Abklingzeiten bei über 10 μs liegen.preferred Lanthanide ions are those of europium and terbium. preferred Ligands are β-diketones such as the benzoyl trifluoroacetone, thenoyl trifluoroacetone, heterocyclic -carboxylic acids (ortho-hydroxy) including of 4-quinolone-3-carboxylic acids and their derivatives, aromatic or heterocyclic ortho-hydroxyketones and their derivatives, hydroxyquinones and partially hydrogenated and substituted Hydroxyquinone-type compounds including tetracycline and its derivatives, as well as 2,2'-dipyridyls or 1,10-phenanthrolines, as well as 8-hydroxyquinolines. Preference is furthermore given to complexes, their fluorescence at over 360 nm can be excited and their decay times are over 10 microseconds.
Die Emissionsbanden der erfindungsgemäßen LCK sind üblicherweise sehr schmal und ihre Maxima liegen meist zwischen 450 und 780 nm. Beispielsweise zeigt die Emission des Eu(III)-Tetracyclin-Komplexes eine charakteristische schmale Emission mit einem Maximum bei 616 nm. Der Terbium-Komplex mit der N-Methyl-4-chinolon-3-carbonsäure zeigt die typische Terbium-Emission mit einem schmalen Peak bei 545 nm. Die Lumineszenz dieser Komplexe kann am wirksamsten mit Licht der Wellenlängen zwischen 320 und 420 nm angeregt werden. Dies geschieht in den beanspruchten Verfahren vorzugsweise mittels einer Leuchtdiode oder einer Laserdiode.The Emission bands of the LCK according to the invention are customary very narrow and their maxima are usually between 450 and 780 nm. For example, the emission of the Eu (III) -tetracycline complex shows a characteristic narrow emission with a maximum at 616 nm. The terbium complex with the N-methyl-4-quinolone-3-carboxylic acid shows the typical terbium emission with a narrow peak at 545 nm. The luminescence of these complexes is most effective with light wavelength between 320 and 420 nm are excited. This happens in the claimed Method preferably by means of a light emitting diode or a laser diode.
5. Die erfindungsgemäße Bestimmung der Aktivität von Phosphatasen5. The determination according to the invention the activity of phosphatases
Zur Bestimmung der Aktivität einer Phosphatase versetzt man die Phosphatase-haltige Lösung mit einem beliebigen natürlichen oder synthetischen Phosphatester. Folgende Reaktion läuft danach ab: To determine the activity of a phosphatase, the phosphatase-containing solution is mixed with any natural or synthetic phosphate ester. The following reaction takes place afterwards:
Hier steht Phosphatester (also das Enzymsubstrat) für ein beliebiges organisches Phosphat, z. B. für Phenylphosphat oder Glucosephosphat, während das Produkt für den durch das Enzym dephosphorylierten Ester (also z. B. Phenol oder Glucose) steht. Panorg steht für das (anorganische) Phosphat-Ion. Anorganische Phosphate bilden mit den erfindungsgemäßen LCK-Reagenzien schwache Komplexe, deren Fuoreszenz-optische Eigenschaften sich von denen des LCK messbar unterscheiden.Here is phosphate ester (ie the enzyme substrate) for any organic phosphate, eg. For phenylphosphate or glucose phosphate, while the product is dephosphorylated by the enzyme Ester (ie, for example, phenol or glucose) is. P anorg stands for the (inorganic) phosphate ion. Inorganic phosphates form weak complexes with the LCK reagents according to the invention whose fluorescence-optical properties differ measurably from those of the LCK.
Der Zusatz des LCK kann vor, während oder nach der enzymatischen Reaktion erfolgen. Danach bestimmt man die eingetretene Änderung der Intensität oder der Abklingzeit der Emission des LCK bei Wellenlängen zwischen 450 und 800 nm. Typische Reaktionszeiten liegen zwischen 5 und 30 Minuten.Of the Addition of the LCK may occur before, during or after the enzymatic reaction. Then you determine the change occurred the intensity or the cooldown of the LCK emission at wavelengths between 450 and 800 nm. Typical reaction times are between 5 and 30 Minutes.
Das Verfahren kann naturgemäß auch zur Bestimmung der Wirksamkeit von Hemmern von Phosphatasen (P-asen) angewendet werden. Dies ist beim Screening von potentiellen Medikamenten von besonderer Bedeutung. Bei Screening auf Hemmer von P-asen geht man an sich in gleicher Weise wie bei der Bestimmung der Aktivität von P-asen vor, aber man bestimmt nun die Änderung der Absorption oder Fluoreszenz des Reagenzes im Vergleich mit einer Lösung, der zwar eine bestimmte Menge P-ase, aber kein Hemmer zugesetzt worden war. Das Produkt entsteht naturgemäß in umso größerer Konzentration, je weniger die Aktivität der Phosphatase gehemmt wird.The Procedure can of course also for Determination of the efficacy of inhibitors of phosphatases (P-asen) be applied. This is when screening for potential drugs really important. When screening for inhibitors of P-asen goes in itself in the same way as in determining the activity of P-asen before, but you now determine the change the absorption or fluorescence of the reagent compared to a Solution, although a certain amount of P-Ase, but no inhibitor added had been. Naturally, the product is formed in greater concentration, the less the activity of the Phosphatase is inhibited.
6. Die erfindungsgemäße Bestimmung der Aktivität von Kinasen6. The determination according to the invention the activity of kinases
Die erfindungsgemäßen Indikatoren können auch zur Bestimmung der Aktivität von Kinasen eingesetzt werden. Dazu versetzt man die Kinase-haltige Lösung mit einem beliebigen natürlichen oder synthetischen Enzym-Substrat, typischerweise ein Protein mit einer Hydroxyaminosäure (z. B. Serin, Threonin oder Tyrosin). Eine typische Kinase-Reaktion ist im Folgenden schematisch dargestellt: The indicators of the invention can also be used to determine the activity of kinases. To this end, the kinase-containing solution is mixed with any natural or synthetic enzyme substrate, typically a protein with a hydroxy amino acid (eg, serine, threonine or tyrosine). A typical kinase reaction is shown schematically below:
Zur Bestimmung des Umsatzes versetzt man die Probe vor, während, oder nach der Reaktionszeit mit einem erfindungsgemäßen LCK. Danach bestimmt man die eingetretene Änderung der Fluoreszenzeigenschaften des LCK bei Wellenlängen zwischen 450 und 800 nm. Typische Reaktionszeiten liegen zwischen 5 und 60 Minuten.to Determination of the conversion is added to the sample before, during, or after the reaction time with an LCK according to the invention. Then you determine the change occurred the fluorescence properties of the LCK at wavelengths between 450 and 800 nm. Typical reaction times are between 5 and 60 minutes.
Das angeführte Verfahren kann auch dazu dienen, die Wirksamkeit von Hemmern der Kinasen nachzuweisen. Dazu wird die obige Reaktionslösung vor der Zugabe des natürlichen oder synthetischen Enzym-Substrates zusätzlich mit einem Stoff versetzt, der hinsichtlich seiner Wirksamkeit als Hemmer der Kinase geprüft werden soll. Man bestimmt nun nicht mehr die Änderung der Fluoreszenz des LCK im Vergleich mit einer Lösung, die keine Kinase-Aktivität besitzt, sondern die Änderung im Vergleich mit einer Lösung, der zwar eine bestimmte Menge Kinase, aber kein Hemmer zugesetzt worden war.The cited Procedures may also serve to increase the effectiveness of inhibitors of To detect kinases. For this purpose, the above reaction solution before the addition of the natural or synthetic enzyme substrate additionally mixed with a substance, be tested for its effectiveness as inhibitor of kinase should. It is no longer determined the change in the fluorescence of the LCK compared with a solution, the no kinase activity owns, but the change in comparison with a solution, Although a certain amount of kinase, but no inhibitor added had been.
Beispiel: Bestimmung der Aktivität der alkalischen PhosphataseExample: Determination of activity alkaline phosphatase
Die Erfindung soll an Hand des folgenden Beispieles erläutert werden. Darin wird das Eu3+/Tetracyclin/EuTc) als fluoreszente Phosphatsonde eingesetzt, die das durch die alkalische Phosphatase freigesetzte Phosphat über den Anstieg in der Fluoreszenz-Intensität bzw. die Änderung der Abklingzeit nachzuweisen gestattet:The invention will be explained with reference to the following example. Therein, the Eu 3+ / tetracycline / EuTc) is used as a fluorescent phosphate probe, which allows to detect the phosphate released by the alkaline phosphatase via the increase in the fluorescence intensity or the change in the decay time:
Reaktionsprinzip:Reaction Principle:
- (1) Phenylphosphat ==(alk. P-ase)===> Phenol + Phosphat(1) phenyl phosphate == (alk-P-ase) ===> phenol + phosphate
- (2) Phosphat + EuTc ==> EuTc-Phosphat-Komplex(2) Phosphate + EuTc ==> EuTc-phosphate complex
Verwendete LösungenUsed solutions
- MOPS-Puffer (Lösung A): 3,00 g MOPS Na-Salz werden in 990 mL bidestillierten Wasser gelöst, mit 72 % HClO4 (p.A.) auf pH 8 eingestellt und auf 1000 mL aufgefüllt.MOPS Buffer (Solution A): 3.00 g of MOPS Na salt are dissolved in 990 mL bidistilled water, adjusted to pH 8 with 72% HClO 4 (pA) and made up to 1000 mL.
- EuTc-Stammlösung (Lösung B): 2,11 mg Tetracyclin × HCl und 4,83 mg EuCl3·6H2O werden in Lösung A gelöst und auf 50 mL aufgefüllt.EuTc stock solution (solution B): 2.11 mg tetracycline × HCl and 4.83 mg EuCl 3 .6H 2 O are dissolved in solution A and made up to 50 mL.
- Alkalische Phosphatase-Stammlösung (Lösung C): 5,21 mg alkalische Phosphatase werden in Lösung A aufgelöst und auf 25 mL aufgefüllt (alk. Phosphatase 24 units = 1 mg)Alkaline Phosphatase stock solution (solution C): 5.21 mg alkaline Phosphatase are in solution A dissolved and made up to 25 mL (alkaline phosphatase 24 units = 1 mg)
- Alkalische Phosphatase Lösung (Lösung D): 125 μL Lösung C werden auf 10 mL aufgefüllt.Alkaline phosphatase solution (Solution D): 125 μL solution C are made up to 10 mL.
- Phenylphosphatlösung (Lösung E): Man löst 6,35 mg Phenylphosphat in 25 mL Lösung A.Phenylphosphatlösung (Solution E): One dissolves 6.35 mg phenylphosphate in 25 mL solution A.
- Magnesiumacetatlösung (Lösung F): 53,6 mg Magnesiumacetat-Tetrahydrat werden in Lösung A aufgelöst und auf 50 mL aufgefüllt.magnesium acetate (Solution F): 53.6 mg of magnesium acetate tetrahydrate are dissolved in solution A and dissolved 50 mL refilled.
Protokollprotocol
Eine
Mikroplatte wird hintereinander mit den Lösungen D (64 μL), E (20 μL), A (6 μL) und F
(60 μL) befüllt und
für 10
Minuten bei 25 °C
inkubiert. Anschließend
gibt man Lösung
B (50 μL)
zu und misst nach 10 min bei 25 °C
die Fluoreszenzintensität.
Die Fluoreszenz wird bei 398 nm angeregt und die Emission bei 617 nm
gemessen. Der lineare Bereich liegt in einem Bereich von 1,2–10 mU/mL.
Die Eichkurve (
Verwendete GeräteUsed devices
Zur Messung der Fluoreszenzintensität wurden der Tecan GENios + Microplate Reader (Tecan, Groedig, Austria, www.tecan.com) und der Fluostar Optima (BMG LabTechnologies, Deutschland) verwendet. Die Anregungs- und Emissionsfilter des Tecan GENios wurden auf 405/612 nm, und die des Fluostar Optima auf 400–410/612 eingestellt. Bei beiden Geräten wurde eine Lag-time 40 μs und eine Integration-time 100 μs eingestellt. Als Mikroplatten wurden 96-Well-Mikroplatten der Firma Greiner Bio-One GmbH (Frickenhausen, www.greiner-lab.com) verwendet.to Measurement of fluorescence intensity Tecan GENios + Microplate Reader (Tecan, Groedig, Austria, www.tecan.com) and the Fluostar Optima (BMG LabTechnologies, Germany) used. The excitation and emission filters of the Tecan GENios were at 405/612 nm, and that of the Fluostar Optima at 400-410 / 612 set. With both devices was a lag-time 40 μs and an integration time of 100 μs set. The microplates used were 96-well microplates from Greiner Bio-One GmbH (Frickenhausen, www.greiner-lab.com).
Claims (11)
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DE200510029920 DE102005029920A1 (en) | 2005-06-28 | 2005-06-28 | Fluorescence procedure used to determine activity of phosphatases, phosphodiesterases or kinases, employs trivalent lanthanide ion with organic ligand |
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CN114478457A (en) * | 2022-02-25 | 2022-05-13 | 中南大学 | Activatable aggregation-inducible luminescent probe and application thereof in sensitive detection of carbaryl |
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2005
- 2005-06-28 DE DE200510029920 patent/DE102005029920A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
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---|---|---|---|
8181 | Inventor (new situation) |
Inventor name: INVENTOR IS APPLICANT |
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R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |
Effective date: 20120629 |