JP2000270855A - Fructosylvaline oxidase - Google Patents

Fructosylvaline oxidase

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JP2000270855A
JP2000270855A JP11083297A JP8329799A JP2000270855A JP 2000270855 A JP2000270855 A JP 2000270855A JP 11083297 A JP11083297 A JP 11083297A JP 8329799 A JP8329799 A JP 8329799A JP 2000270855 A JP2000270855 A JP 2000270855A
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fructosyl
fructosyl valine
enzyme
valine
fructosylvaline
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Koji Hayade
広司 早出
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a new enzyme, having specific physical properties, capable of oxidizing fructosylvaline thereby and useful for diagnosis of diabetes mellitus and index, etc., for blood glucose control of diabetes mellitus patients. SOLUTION: This new enzyme has properties (A) oxidizing fructosylvaline, (B) having about 57 kDA molecular weight, (C) having nearly 40 deg.C optimal temperature and (D) having <=40 deg.C stable temperature range by heat treatment for 10 min. Furthermore, the new enzyme is preferably obtained by culturing a microorganism (FERM P-17326) having ability to produce fructosylvaline oxidase and fructosylvaline in a sample is preferably determined by using fructosylvaline oxidase and further, a sensor for measuring fructosylvaline and a sensor for measuring HbAlc are preferably prepared by using the fructosylvaline oxidase.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、新規なフルクトシ
ルバリン酸化酵素に関する。より詳細には、本発明は新
規微生物の産生するフルクトシルバリン酸化酵素、なら
びにこれを用いたフルクトシルバリン計測用センサーに
関する。
[0001] The present invention relates to a novel fructosyl valine kinase. More specifically, the present invention relates to a fructosyl valine kinase produced by a novel microorganism, and a sensor for measuring fructosyl valine using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】蛋白質主鎖および側鎖のアミノ基はグル
コースなどの還元糖の還元末端と非酵素的に結合して、
アマドリ化合物すなわち糖化蛋白質を生ずる。血中にお
いては、ヘモグロビンが糖化されて糖化ヘモグロビン
(グリコヘモグロビン;HbA1c)を生ずることが知
られている。糖尿病患者では健常人に比べてヘモグロビ
ンに対するHbA1cの存在比率が高いこと、およびH
bA1cの血中濃度は過去数週間の血糖値を反映するこ
とから、HbA1c血中濃度は糖尿病の診断および糖尿
病患者の血糖コントロールの指標として、臨床試験にお
いて極めて重要である。
2. Description of the Related Art The amino groups of the protein main chain and side chains are non-enzymatically linked to the reducing end of a reducing sugar such as glucose.
Amadori compounds or glycated proteins are produced. It is known that hemoglobin is glycated in blood to produce glycated hemoglobin (glycated hemoglobin; HbA1c). The presence ratio of HbA1c relative to hemoglobin is higher in diabetic patients than in healthy individuals;
Since the blood concentration of bA1c reflects the blood sugar level in the past several weeks, the blood concentration of HbA1c is extremely important in clinical trials as an indicator for diabetes diagnosis and blood sugar control in diabetic patients.

【0003】HbA1cにおいては、ヘモグロビンβ鎖
のN末端のバリンにグルコースが結合していることか
ら、フルクトシルバリンをHbA1cの低分子モデル化
合物として用いることができる。すなわち、フルクトシ
ルバリンに対して特異性を有する酵素を用いて、HbA
1cをアッセイすることが可能である。
[0003] In HbA1c, fructosyl valine can be used as a low-molecular model compound of HbA1c because glucose is bonded to valine at the N-terminal of the hemoglobin β chain. That is, using an enzyme having specificity for fructosyl valine, HbA
It is possible to assay 1c.

【0004】これまでに、種々の菌株からアマドリ化合
物に対して作用する酵素が単離されており、これらの酵
素を用いてグリコアルブミン、HbA1cおよびフルク
トサミン等の糖化蛋白質を分析しうることが示唆されて
いる(特開昭61−268178、特開昭61−280
297、特開平3−155780、特開平5−1921
93、特開平7−289253、特開平8−15467
2、Agric. Biol. Chem., 53(1), 103-110, 1989、Agri
c. Biol. Chem., 55(2), 333-338, 1991、J. Biol. Che
m., 269(44), 27297-27302, 1994、Appl. Environ. Mic
robiol., 61(12), 4487-4489, 1995、Biosci. Biotech.
Biochem., 59(3), 487-491, 1995、J.Biol. Chem., 27
0(1), 218-224, 1995、J. Biol. Chem., 271(51), 3280
3-32809, 1996、J. Biol. Chem., 272(6), 3437-3443,
1997)。
[0004] Enzymes acting on Amadori compounds have been isolated from various strains, and it has been suggested that glycated proteins such as glycoalbumin, HbA1c and fructosamine can be analyzed using these enzymes. (JP-A-61-268178, JP-A-61-280)
297, JP-A-3-155780, JP-A-5-1921
93, JP-A-7-289253, JP-A-8-15467
2, Agric. Biol. Chem., 53 (1), 103-110, 1989, Agri
c. Biol. Chem., 55 (2), 333-338, 1991, J. Biol. Che.
m., 269 (44), 27297-27302, 1994, Appl.Environ.Mic
robiol., 61 (12), 4487-4489, 1995, Biosci. Biotech.
Biochem., 59 (3), 487-491, 1995, J. Biol. Chem., 27
0 (1), 218-224, 1995, J. Biol. Chem., 271 (51), 3280
3-32809, 1996, J. Biol. Chem., 272 (6), 3437-3443,
1997).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、フルクトシ
ルバリンと反応しうる新規酵素、ならびに本発明の酵素
を用いたフルクトシルバリン計測用センサーを提供する
ことを目的とする。
An object of the present invention is to provide a novel enzyme capable of reacting with fructosyl valine and a sensor for measuring fructosyl valine using the enzyme of the present invention.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者は、フルクトシ
ルバリンを資化しうる微生物をスクリーニングした結
果、フルクトシルバリン酸化酵素を産生する新規微生物
を単離することに成功して本発明を完成した。
The present inventors screened a microorganism capable of assimilating fructosyl valine and, as a result, succeeded in isolating a novel microorganism that produces fructosyl valine kinase and succeeded in isolating the present invention. Was completed.

【0007】すなわち、本発明は以下の性質を有する新
規酵素: (1)フルクトシルバリンを酸化する; (2)分子量約57kDa; (3)至適温度40℃付近; (4)安定温度範囲40℃以下(10分間加熱処理) を提供する。本発明はまた、ピキア(Pichia)属
に属し、フルクトシルバリン酸化酵素の産生能を有する
微生物、ならびに該微生物を培養し、該培養物から酵素
を採取することを特徴とする、本発明のフルクトシルバ
リン酸化酵素を製造する方法を提供する。
That is, the present invention provides a novel enzyme having the following properties: (1) oxidizes fructosyl valine; (2) molecular weight of about 57 kDa; (3) optimum temperature around 40 ° C .; (4) stable temperature range Provide 40 ° C or less (heat treatment for 10 minutes). The present invention also relates to a microorganism belonging to the genus Pichia and capable of producing fructosyl valine kinase, and a method of culturing the microorganism and collecting the enzyme from the culture. A method for producing fructosyl valine kinase is provided.

【0008】本発明はさらに、本発明のフルクトシルバ
リン酸化酵素を用いてフルクトシルバリンおよびHbA
1cをアッセイする方法、アッセイキット、ならびにフ
ルクトシルバリン計測用センサーおよびHbA1c計測
用センサーを提供する。
[0008] The present invention further relates to the use of fructosyl valine and HbA using the fructosyl valine kinase of the present invention.
Provided are a method for assaying 1c, an assay kit, and a sensor for measuring fructosyl valine and a sensor for measuring HbA1c.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】新規微生物 Pichia sp.N1−1株は、本発明者により海
洋試料から新たに単離された菌株であり、その菌学的特
徴は以下のとおりである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The novel microorganism Pichia sp. The N1-1 strain is a strain newly isolated from a marine sample by the present inventor, and its bacteriological characteristics are as follows.

【0010】YM液体培地表面に静置培養において皮膜
を形成する。顕微鏡下での観察によれば、細胞形態は楕
円形である。ガラススライド培養において嫌気状態に置
かれた細胞は、Mycocandida型の偽菌糸を形
成する。DBBによるコロニー染色において呈色が認め
られなかったことから、同株は子のう菌酵母あるいは子
のう系不完全酵母に属する。ブリリアントグリーン/サ
フラニンによる染色の結果、細胞内外に胞子の存在が確
認されるが、子のうの存在については確認できない。D
−グルコース、D−ガラクトース、スクロース、マルト
ース、ラクトース、ラフィノースの6種の糖のいずれに
おいても発酵は行わない。D−グルコース、D−ガラク
トース、さらにやや遅れてラクトース、ラフィノースに
対する酸化的な代謝を行う。硝酸塩の資化性を持たな
い。
[0010] A film is formed on the surface of the YM liquid medium by static culture. According to observation under a microscope, the cell morphology is elliptical. Cells placed in an anaerobic state in glass slide culture form Mycocandida-type pseudohyphae. Since no color was observed in colony staining with DBB, the strain belongs to Ascomycete yeast or Ascomyces incomplete yeast. As a result of staining with Brilliant Green / Safranin, the presence of spores inside and outside the cells was confirmed, but the presence of ascosium was not confirmed. D
-No fermentation is performed on any of the six sugars, glucose, D-galactose, sucrose, maltose, lactose and raffinose. It performs oxidative metabolism on D-glucose, D-galactose, and, with some delay, lactose and raffinose. Has no assimilation of nitrate.

【0011】以上の性質から、「酵母の分類同定法」
(飯塚広、後藤昭二著、第3版、東京大学出版会、19
80年)にしたがって、本菌株はPichia属に属す
る菌株であると同定された。本菌株は、通商産業省工業
技術院生命工学工業技術研究所に、寄託番号FERM
P−17326として寄託されている。フルクトシルバリン酸化酵素 本発明の新規フルクトシルバリン酸化酵素は、次の性質
を有する: (1)作用 酸素の存在下にフルクトシルバリンを酸化して、対応す
るαケトアルデヒドおよびアミノ酸、および過酸化水素
を生成する。 (2)分子量 ゲル濾過およびSDS−PAGEのいずれによっても、
分子量約57kDaであることが示された。したがっ
て、本酵素はシングルペプチド酵素であることがわか
る。 (3)至適温度 本酵素の温度特性を図1に示す。活性の測定は実施例3
に記載の方法により行った。本酵素は40℃付近に至適
温度を有する。 (4)安定温度範囲 本酵素を10mMリン酸緩衝液(pH7.0)中で、各
温度で10分間加熱処理した後、残存活性を測定した。
結果を図2に示す。本酵素は40℃以下の温度範囲で安
定である。
From the above properties, the "classification and identification method of yeast"
(Hiroshi Iizuka, Shoji Goto, Third Edition, University of Tokyo Press, 19
1980), this strain was identified as a strain belonging to the genus Pichia. This strain was deposited with the National Institute of Bioscience and Biotechnology, the Ministry of International Trade and Industry, under the deposit number FERM.
Deposited as P-17326. Fructosyl valine kinase The novel fructosyl valine kinase of the present invention has the following properties: (1) action oxidizes fructosyl valine in the presence of oxygen to form the corresponding α-keto aldehyde and amino acid, And produce hydrogen peroxide. (2) Molecular weight By both gel filtration and SDS-PAGE,
It was shown to have a molecular weight of about 57 kDa. Therefore, it is understood that the present enzyme is a single peptide enzyme. (3) Optimum temperature FIG. 1 shows the temperature characteristics of the present enzyme. The activity was measured in Example 3.
Was carried out according to the method described in the above. This enzyme has an optimum temperature around 40 ° C. (4) Stable temperature range After subjecting this enzyme to heat treatment in 10 mM phosphate buffer (pH 7.0) at each temperature for 10 minutes, the residual activity was measured.
The results are shown in FIG. This enzyme is stable in a temperature range of 40 ° C. or less.

【0012】これまでにピキア属からのフルクトシルア
ミン酸化酵素の報告はない。また、分子量57kDaの
サブユニットから構成されている同種の酵素の存在も知
られていない。したがって本酵素は新規酵素である。酵素活性の測定 フルクトシルバリン酸化酵素活性は、酵素反応により消
費される酸素の量または発生する過酸化水素の量を定量
することにより測定することができる。当該技術分野に
おいては、酸素および過酸化水素を定量する種々の方法
が知られている。例えば、恒温セルに本発明のフルクト
シルバリン酸化酵素およびメディエーターを含む緩衝液
を入れて一定温度に維持し、ここにフルクトシルバリン
を含む試料を加え、酸化還元色素の呈色反応をモニター
することにより、本発明のフルクトシルバリン酸化酵素
の活性を測定することができる。メディエーターとして
は、フェリシアン化カリウム、フェロセン、オスミウム
誘導体、フェナジンメトサルフェートなどを用いること
ができる。あるいは、ペルオキシダーゼを用いて発生す
る過酸化水素を定量することができる。このような測定
系としては、ペルオキシダーゼ〜4−アミノアンチピリ
ン系が知られており、種々の実験書(例えば生物工学実
験書 社団法人生物工学会編、培風館平成4年)に記載さ
れている。酵素の製造方法 本酵素の製造において用いられる微生物は、フルクトシ
ルバリン酸化酵素を産生する微生物であればいずれでも
よい。その具体例としては、Pichia sp.N1
−1株(FERM P−17326)が挙げられる。微
生物をフルクトシルバリンを含む適当な天然または合成
培地で培養する。フルクトシルバリンを唯一の窒素源と
する培地を用いて、フルクトシルバリン酸化酵素を誘導
することにより、酵素の収率を高めることが好ましい。
フルクトシルバリンを唯一の窒素源とする培地として
は、最少培地(例えばM9S)にフルクトシルバリンを
添加したものが挙げられる。培養液から遠心分離などで
菌体を回収した後、菌体をフレンチプレスなどで破砕す
る。これを超遠心分離し、フルクトシルバリン酸化酵素
を含む水溶性画分を得ることができる。得られた水溶性
画分を、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティ
ークロマトグラフィー、HPLCなどにより精製するこ
とにより、本発明のフルクトシルバリン酸化酵素を調製
する。アッセイキット 別の観点においては、本発明は、本発明の新規フルクト
シルバリン酸化酵素を含むフルクトシルバリンアッセイ
キットを特徴とする。本発明のフルクトシルバリンアッ
セイキットは、本発明に従うフルクトシルバリン酸化酵
素を少なくとも1回のアッセイに十分な量で含む。典型
的には、キットは、本発明の酵素に加えて、アッセイに
必要な緩衝液、適当なメディエーター、および必要な場
合にはペルオキシダーゼ等の酵素、キャリブレーション
カーブ作製のためのフルクトシルバリンもしくはその誘
導体の標準溶液、ならびに使用の指針を含む。本発明に
従うフルクトシルバリン酸化酵素は種々の形態で、例え
ば、凍結乾燥された試薬として、または適切な保存溶液
中の溶液として提供することができる。
There has been no report of a fructosylamine oxidase from the genus Pichia. Further, the existence of the same type of enzyme composed of a subunit having a molecular weight of 57 kDa is not known. Therefore, this enzyme is a novel enzyme. Measurement of Enzyme Activity Fructosyl phosphatase activity can be measured by quantifying the amount of oxygen consumed by the enzyme reaction or the amount of hydrogen peroxide generated. Various methods for quantifying oxygen and hydrogen peroxide are known in the art. For example, a buffer solution containing the fructosyl valine kinase of the present invention and a mediator is placed in a thermostatic cell and maintained at a constant temperature, and a sample containing fructosyl valine is added thereto, and the color reaction of the redox dye is monitored. By doing so, the activity of the fructosyl phosphatase of the present invention can be measured. As the mediator, potassium ferricyanide, ferrocene, osmium derivative, phenazine methosulfate, and the like can be used. Alternatively, the generated hydrogen peroxide can be quantified using peroxidase. As such a measurement system, a peroxidase to 4-aminoantipyrine system is known and described in various experiment books (for example, Biological Engineering Experiment Book, edited by Biotechnology Society, Baifukan 1992). Enzyme Production Method The microorganism used in the production of the present enzyme may be any microorganism that produces fructosyl valine kinase. As a specific example, Pichia sp. N1
-1 strain (FERM P-17326). The microorganism is cultured in a suitable natural or synthetic medium containing fructosyl valine. It is preferable to increase the enzyme yield by inducing fructosyl valine kinase using a medium containing fructosyl valine as the sole nitrogen source.
As a medium using fructosyl valine as the sole nitrogen source, a medium obtained by adding fructosyl valine to a minimal medium (for example, M9S) can be mentioned. After recovering the cells from the culture solution by centrifugation or the like, the cells are disrupted by a French press or the like. This is subjected to ultracentrifugation to obtain a water-soluble fraction containing fructosyl phosphatase. The obtained water-soluble fraction is purified by ion exchange chromatography, affinity chromatography, HPLC, or the like to prepare the fructosyl valine kinase of the present invention. Assay kits In another aspect, the invention features a fructosyl valine assay kit that includes the novel fructosyl valine kinase of the present invention. The fructosyl valine assay kit of the present invention comprises a fructosyl valine kinase according to the present invention in an amount sufficient for at least one assay. Typically, the kit includes, in addition to the enzyme of the present invention, buffers necessary for the assay, appropriate mediators, and enzymes such as peroxidase, if necessary, fructosyl valine or ca. Includes standard solutions of the derivative, as well as guidelines for use. The fructosyl phosphatase according to the invention can be provided in various forms, for example as a lyophilized reagent or as a solution in a suitable storage solution.

【0013】さらに別の観点においては、本発明はHb
A1cアッセイキットを特徴とする。HbA1cを酵素
的または化学的に分解することによりフルクトシルバリ
ンが生成し、これを本発明のフルクトシルバリン酸化酵
素を用いて定量することによりHbA1cをアッセイす
ることができる。したがって、本発明のHbA1cアッ
セイキットは、上述のフルクトシルバリンアッセイキッ
トにさらに加水分解試薬または蛋白質分解酵素を含む。酵素センサー 別の観点においては、本発明は、フルクトシルバリン計
測用センサーおよびHbA1c計測用センサーを特徴と
する。本発明のセンサーを用いて、フルクトシルバリン
酸化酵素の作用により消費される酸素または発生する過
酸化水素を計測することにより、基質であるフルクトシ
ルバリンの濃度を決定することができる。酸素または過
酸化水素を測定する種々のセンサー系が当該技術分野に
おいて知られている。電極としては、酸素電極、カーボ
ン電極、金電極、白金電極などを用い、この電極上に本
発明の酵素を固定化する。固定化方法としては、架橋試
薬を用いる方法、高分子マトリックス中に封入する方
法、透析膜で被覆する方法、光架橋性ポリマー、導電性
ポリマー、酸化還元ポリマーなどがあり、これらを組み
合わせて用いてもよい。
[0013] In yet another aspect, the present invention relates to an Hb
Features an A1c assay kit. HbA1c is enzymatically or chemically degraded to produce fructosyl valine, and HbA1c can be assayed by quantifying this using the fructosyl valine kinase of the present invention. Therefore, the HbA1c assay kit of the present invention further includes a hydrolyzing reagent or a protease in addition to the fructosyl valine assay kit described above. In another aspect of the enzyme sensor , the present invention features a sensor for measuring fructosyl valine and a sensor for measuring HbA1c. Using the sensor of the present invention, the concentration of fructosyl valine as a substrate can be determined by measuring the oxygen consumed by the action of fructosyl phosphatase or the generated hydrogen peroxide. Various sensor systems for measuring oxygen or hydrogen peroxide are known in the art. As an electrode, an oxygen electrode, a carbon electrode, a gold electrode, a platinum electrode, or the like is used, and the enzyme of the present invention is immobilized on the electrode. Examples of the immobilization method include a method using a crosslinking reagent, a method of enclosing in a polymer matrix, a method of coating with a dialysis membrane, a photocrosslinkable polymer, a conductive polymer, and a redox polymer. Is also good.

【0014】酸素電極を用いる場合には、電極表面に本
発明の酵素を固定化して、緩衝液中に挿入して一定温度
に保持する。ここに試料を加えて電流の減少値を測定す
る。図3に、本発明の酵素と酸素電極を組み合わせたセ
ンサー系の概略図を示す。
When an oxygen electrode is used, the enzyme of the present invention is immobilized on the electrode surface, inserted into a buffer, and maintained at a constant temperature. A sample is added thereto and the decrease value of the current is measured. FIG. 3 shows a schematic diagram of a sensor system combining the enzyme of the present invention and an oxygen electrode.

【0015】カーボン電極、金電極、白金電極などを用
いてアンペロメトリック系で測定する場合には、作用電
極として酵素を固定化したこれらの電極を用い、対極
(例えば白金電極)および参照電極(例えばAg/Ag
Cl電極)とともに、メディエーターを含む緩衝液中に
挿入して一定温度に保持する。作用電極に一定の電圧を
印加し、試料を加えて電流の増加値を測定する。メディ
エーターとしては、フェリシアン化カリウム、フェロセ
ン、オスミウム誘導体、フェナジンメトサルフェートな
どを用いることができる。
When the measurement is performed in an amperometric system using a carbon electrode, a gold electrode, a platinum electrode, or the like, these electrodes on which an enzyme is immobilized are used as working electrodes, and a counter electrode (for example, a platinum electrode) and a reference electrode (for example, a platinum electrode). For example, Ag / Ag
(Cl electrode) together with a buffer containing a mediator to maintain a constant temperature. A constant voltage is applied to the working electrode, a sample is added, and the increase in current is measured. As the mediator, potassium ferricyanide, ferrocene, osmium derivative, phenazine methosulfate, and the like can be used.

【0016】さらにカーボン電極、金電極、白金電極な
どを用いてアンペロメトリック系で測定する方法とし
て、固定化電子メディエータを用いる系がある。すなわ
ち、作用電極として酵素およびフェリシアン化カリウ
ム、フェロセン、オスミウム誘導体、フェナジンメトサ
ルフェートなどの電子メディエータを吸着あるいは共有
結合法により高分子マトリックスに固定化したこれらの
電極を用い、対極(例えば白金電極)および参照電極
(例えばAg/AgCl電極)とともに、緩衝液中に挿
入して一定温度に保持する。作用電極に一定の電圧を印
加し、試料を加えて電流の増加値を測定する。
Further, as a method of measuring with an amperometric system using a carbon electrode, a gold electrode, a platinum electrode or the like, there is a system using an immobilized electron mediator. That is, these electrodes in which an enzyme and an electron mediator such as potassium ferricyanide, ferrocene, osmium derivative, and phenazine methosulfate are immobilized on a polymer matrix by adsorption or covalent bonding as a working electrode are used as a counter electrode (for example, a platinum electrode) and a reference electrode. It is inserted into a buffer together with an electrode (eg, an Ag / AgCl electrode) and kept at a constant temperature. A constant voltage is applied to the working electrode, a sample is added, and the increase in current is measured.

【0017】いずれの電極を用いる場合にも、標準濃度
のフルクトシルバリン溶液により作製したキャリブレー
ションカーブに従い、試料中のフルクトシルバリン濃度
を求めることができる。
Regardless of which electrode is used, the concentration of fructosyl valine in a sample can be determined according to a calibration curve prepared using a standard concentration of a fructosyl valine solution.

【0018】HbA1c計測用センサーとして用いる場
合は、上述のフルクトシルバリン計測用センサーに、さ
らに蛋白質分解酵素(例えばプロテアーゼ)を固定化し
た膜などを組み合わせて、複合センサーを構築する。こ
のような、複数の酵素の組み合わせによる連続的反応を
用いる複合センサーの構造は、当該技術分野においてよ
く知られており、例えばBiosensors -Fundamental and
Applications-AnthonyP. F. Tuner, Isao Karube and G
eroge S. Wilson, Oxford University Press1987に記載
されている。
When used as an HbA1c measurement sensor, a composite sensor is constructed by combining the above-described fructosyl valine measurement sensor with a membrane on which a protease (eg, a protease) is immobilized. Such a structure of a composite sensor using a continuous reaction by a combination of a plurality of enzymes is well known in the art, for example, Biosensors-Fundamental and
Applications-AnthonyP. F. Tuner, Isao Karube and G
eroge S. Wilson, Oxford University Press1987.

【0019】[0019]

【実施例】以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。実施例1 フルクトシルバリン酸化酵素の精製 Pichia sp.N1−1株は、M9S培地(Na
2HPO4 6%,KH2PO4 0.3 %,NaCl 3
%,MgSO4 0.01%,CaCl2 0.01%,D
−グルコース1%)150mlに、窒素源として終濃度
0.52%のフルクトシルバリンを添加した培地で培養
した。フルクトシルバリンは、Keil.P(Acta
ChemicaScandinavica.B,3
9,191−193,1985)に記載の方法にしたが
って合成した。植菌後60時間の細胞を集菌、フレンチ
プレスで破砕後、遠心分離(9000g、20分間、2
回)により未破砕細胞を除去した。次に超遠心分離(6
9,800g、90分間、2回)を行い、その上清を回
収し、10mMリン酸緩衝液(pH7.0)で一晩透析
した。このようにして調製した水溶性画分を、DEAE
−5PWを用いる陰イオン交換クロマトグラフィーによ
り精製した。フルクトシルバリン酸化酵素を含む画分
は、NaCl濃度0.33M付近で溶出された(図
4)。実施例2 フルクトシルバリン酸化酵素の分子量の検定 実施例1において得られた精製酵素について、G−30
00カラムを用いてゲルろ過クロマトグラフィーによる
分子量の検定を行なったところ、分子量約57kDaで
あることが明らかとなった(図5)。さらにこれらの活
性画分をSDS−PAGEで解析したところ、やはり約
57kDaにバンドが確認された。これらの結果から、
N1−1株の生産するフルクトシルバリン酸化酵素は分
子量約57kDaのシングルペプチド酵素であることが
明らかとなった。実施例3 酵素活性の測定 フルクトシルバリン酸化酵素活性は、ペルオキシダーゼ
〜4−アミノアンチピリン系を用いた測定系により測定
した。生物工学実験書(社団法人生物工学会編、培風
館、p.22、平成4年)に記載されている記述を参考
に、2mMフェノール、1.5mM 4−アミノアンチ
ピリン,2U/mlペルオキシダーゼ存在下で、505
nmの吸光度変化をモニターすることにより、フルクト
シルバリン酸化酵素活性を測定した。実施例4 フルクトシルバリン酸化酵素の温度特性の評価 本酵素の活性の温度依存性を図1に示す。活性の測定は
実施例3に記載の方法により行った。本酵素は40℃付
近に至適温度を有する。次に、本酵素の熱安定性を調べ
た。本酵素を10mMリン酸緩衝液(pH7.0)中
で、30、35、40、42、43および45℃の各温
度で10分間加熱処理した後、残存活性を測定した。結
果を図2に示す。本酵素は40℃以下の温度範囲で安定
であることがわかる。実施例5 フルクトシルバリン酸化酵素の阻害剤 各種金属イオンおよび阻害剤が本酵素に及ぼす影響を調
べた。基質であるフルクトシルバリン10mMの溶液
に、各種金属塩または阻害剤を1mMとなるように加
え、上述のペルオキシダーゼ−アミノアンチピリン法を
用いてフルクトシルバリン酸化酵素活性を測定した。値
は、阻害剤非存在下における本酵素の活性を100%と
したときの比活性で表した。結果を図6に示す。実施例6 フルクトシルバリン酸化酵素の速度論的評価 ペルオキシダーゼ〜4−アミノアンチピリン系を用いた
測定系を用いて、フルクトシルバリン酸化酵素活性のフ
ルクトシルバリン濃度依存性について測定した。1.5
mM 4−アミノアンチピリン、2.0mMフェノー
ル、2U/mlペルオキシダーゼの存在下で、室温で1
分間反応させた。結果を図7に示す。本酵素のフルクト
シルバリンに対するKm値は約3mMであった。実施例7 フルクトシルバリン計測用酵素センサーの構築 Pichia sp.N1−1株由来の粗抽出酵素10
0マイクロリットル(5.7mg蛋白質/ml)をキム
ワイプに含浸し、これをDKK社製酸素電極に装着し透
析膜によって覆った。作成した酵素電極を30℃に保温
した10mlPBS(pH7.4)内に挿入した。ここ
に1Mのフルクトシルバリン水溶液50マイクロリット
ルを随時添加し、その時の電流減少値を観測した。得ら
れたキャリブレーションカーブを図8に示す。すなわ
ち、本発明の新規フルクトシルバリン酸化酵素を用いた
酵素センサーにより、5mM−20mMの範囲でフルク
トシルバリンの定量を行うことができた。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples. Example 1 Purification of fructosyl phosphatase Pichia sp. The N1-1 strain is an M9S medium (Na
2 HPO 4 6%, KH 2 PO 4 0.3%, NaCl 3
%, MgSO 4 0.01%, CaCl 2 0.01%, D
(Glucose 1%) in 150 ml of a medium in which fructosyl valine having a final concentration of 0.52% was added as a nitrogen source. Fructosyl valine is available from Keil. P (Acta
Chemica Scandinavica. B, 3
9, 191-193, 1985). The cells 60 hours after inoculation are collected, crushed by a French press, and centrifuged (9000 g, 20 minutes, 2 minutes).
Times) to remove unbroken cells. Next, ultracentrifugation (6
9,800 g, twice for 90 minutes), and the supernatant was collected and dialyzed overnight against 10 mM phosphate buffer (pH 7.0). The water-soluble fraction thus prepared was subjected to DEAE
Purified by anion exchange chromatography using -5PW. The fraction containing fructosyl phosphatase was eluted near the NaCl concentration of 0.33 M (FIG. 4). Example 2 Assay of molecular weight of fructosyl phosphatase The purified enzyme obtained in Example 1 was subjected to G-30
When the molecular weight was determined by gel filtration chromatography using a 00 column, it was found that the molecular weight was about 57 kDa (FIG. 5). Further analysis of these active fractions by SDS-PAGE revealed a band at about 57 kDa. From these results,
It was revealed that fructosyl phosphatase produced by the N1-1 strain was a single peptide enzyme having a molecular weight of about 57 kDa. Example 3 Measurement of Enzyme Activity The fructosyl phosphatase activity was measured by a measurement system using a peroxidase to 4-aminoantipyrine system. With reference to the description in the Biotechnology Experiment Book (edited by the Society of Biotechnology, Baifukan, p. 22, 1994), in the presence of 2 mM phenol, 1.5 mM 4-aminoantipyrine, 2 U / ml peroxidase. , 505
By monitoring the change in absorbance at nm, the fructosyl valine kinase activity was measured. Example 4 Evaluation of temperature characteristics of fructosyl phosphatase The temperature dependence of the activity of the present enzyme is shown in FIG. The activity was measured by the method described in Example 3. This enzyme has an optimum temperature around 40 ° C. Next, the thermostability of this enzyme was examined. After subjecting this enzyme to a heat treatment at a temperature of 30, 35, 40, 42, 43 and 45 ° C. for 10 minutes in a 10 mM phosphate buffer (pH 7.0), the residual activity was measured. The results are shown in FIG. This enzyme is found to be stable in a temperature range of 40 ° C. or lower. Example 5 Inhibitor of fructosyl phosphatase The effects of various metal ions and inhibitors on the present enzyme were examined. Various metal salts or inhibitors were added to a 10 mM solution of fructosyl valine as a substrate to a concentration of 1 mM, and the fructosyl valine kinase activity was measured using the above-described peroxidase-aminoantipyrine method. The values were expressed as specific activities when the activity of the enzyme in the absence of the inhibitor was defined as 100%. FIG. 6 shows the results. Example 6 Kinetic Evaluation of Fructosyl valine Kinase The fructosyl valine concentration activity of fructosyl valine enzyme activity was measured using a measurement system using a peroxidase to 4-aminoantipyrine system. 1.5
1 mM at room temperature in the presence of mM 4-aminoantipyrine, 2.0 mM phenol, 2 U / ml peroxidase.
Allowed to react for minutes. FIG. 7 shows the results. The Km value of this enzyme for fructosyl valine was about 3 mM. Example 7 Construction of enzyme sensor for measuring fructosyl valine Pichia sp. Crude enzyme 10 derived from N1-1 strain
0 microliter (5.7 mg protein / ml) was impregnated in Kimwipe, which was attached to a DKK oxygen electrode and covered with a dialysis membrane. The prepared enzyme electrode was inserted into 10 ml of PBS (pH 7.4) kept at 30 ° C. 50 μl of a 1 M aqueous solution of fructosyl valine was added thereto at any time, and the current decrease value at that time was observed. FIG. 8 shows the obtained calibration curve. That is, with the enzyme sensor using the novel fructosyl valine kinase of the present invention, fructosyl valine could be quantified in the range of 5 mM to 20 mM.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 図1は、本発明のフルクトシルバリン酸化酵
素の温度特性を示す。
FIG. 1 shows the temperature characteristics of the fructosyl phosphatase of the present invention.

【図2】 図2は、本発明のフルクトシルバリン酸化酵
素の熱安定性を示す。
FIG. 2 shows the thermostability of the fructosyl phosphatase of the present invention.

【図3】 図3は、本発明のフルクトシルバリン計測用
センサーの概略図を示す。
FIG. 3 shows a schematic diagram of a sensor for measuring fructosyl valine of the present invention.

【図4】 図4は、本発明のフルクトシルバリン酸化酵
素の、DEAE−5PWを用いる陰イオン交換クロマト
グラフィーによる精製を示す。
FIG. 4 shows the purification of the fructosyl phosphatase of the present invention by anion exchange chromatography using DEAE-5PW.

【図5】 図5は、本発明のフルクトシルバリン酸化酵
素の、ゲルろ過クロマトグラフィーによる分子量の検定
を示す。
FIG. 5 shows the assay of the molecular weight of the fructosyl phosphatase of the present invention by gel filtration chromatography.

【図6】 図6は、本発明のフルクトシルバリン酸化酵
素に及ぼす各種金属イオンおよび阻害剤の影響を示す。
FIG. 6 shows the effects of various metal ions and inhibitors on fructosyl phosphatase of the present invention.

【図7】 図7は、本発明のフルクトシルバリン酸化酵
素活性の基質濃度依存性を示す。
FIG. 7 shows the substrate concentration dependence of the fructosyl phosphatase activity of the present invention.

【図8】 図8は、本発明のフルクトシルバリン計測用
センサーのキャリブレーションカーブを示す。
FIG. 8 shows a calibration curve of the sensor for measuring fructosyl valine of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1.レコーダ 2.pH−mVメータ 3.I−Vコンバータ 4.酸素電極 5.透析膜 6.フルクトシルバリン酸化酵素 7.恒温槽 8.撹拌子 9.10mMリン酸緩衝液(pH7.0) 1. Recorder 2. 2. pH-mV meter IV converter Oxygen electrode 5. Dialysis membrane 6. 6. Fructosyl valine kinase 7 Constant temperature bath 8. Stirrer 9.10 mM phosphate buffer (pH 7.0)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) (C12N 1/14 C12R 1:84) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (Reference) (C12N 1/14 C12R 1:84)

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 以下の性質を有する新規酵素: (1)フルクトシルバリンを酸化する; (2)分子量約57kDa; (3)至適温度40℃付近; (4)安定温度範囲40℃以下(10分間加熱処理)。1. A novel enzyme having the following properties: (1) oxidizes fructosyl valine; (2) molecular weight of about 57 kDa; (3) optimal temperature around 40 ° C .; (4) stable temperature range of 40 ° C. or less (Heat treatment for 10 minutes). 【請求項2】 ピキア属に属し、フルクトシルバリン酸
化酵素の産生能を有する微生物。
2. A microorganism belonging to the genus Pichia and capable of producing fructosyl phosphatase.
【請求項3】 請求項1記載のフルクトシルバリン酸化
酵素を製造する方法であって、ピキア属に属する微生物
を培養し、該培養物から酵素を採取することを特徴とす
る方法。
3. A method for producing a fructosyl phosphatase according to claim 1, wherein a microorganism belonging to the genus Pichia is cultured, and the enzyme is collected from the culture.
【請求項4】 フルクトシルバリンをアッセイする方法
であって、請求項1記載のフルクトシルバリン酸化酵素
を用いて試料中のフルクトシルバリンを定量することを
含む方法。
4. A method for assaying fructosyl valine, comprising quantifying fructosyl valine in a sample using the fructosyl valine kinase according to claim 1.
【請求項5】 HbA1cをアッセイする方法であっ
て、試料中のHbA1cを分解してフルクトシルバリン
を生成し、前記フルクトシルバリンを請求項1記載のフ
ルクトシルバリン酸化酵素を用いて定量することを含む
方法。
5. A method for assaying HbA1c, which comprises decomposing HbA1c in a sample to produce fructosyl valine, and converting the fructosyl valine using the fructosyl valine kinase according to claim 1. A method comprising quantifying.
【請求項6】 請求項1記載のフルクトシルバリン酸化
酵素を含むフルクトシルバリンアッセイキット。
6. A fructosyl valine assay kit comprising the fructosyl valine kinase according to claim 1.
【請求項7】 請求項1記載のフルクトシルバリン酸化
酵素を含むHbA1cアッセイキット。
7. An HbA1c assay kit containing the fructosyl phosphatase according to claim 1.
【請求項8】 請求項1記載のフルクトシルバリン酸化
酵素を用いることを特徴とする、フルクトシルバリン計
測用センサー。
8. A sensor for measuring fructosyl valine, which uses the fructosyl valine kinase according to claim 1.
【請求項9】 請求項1記載のフルクトシルバリン酸化
酵素を用いることを特徴とする、HbA1c計測用セン
サー。
9. A sensor for measuring HbA1c, wherein the fructosyl phosphatase according to claim 1 is used.
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