JP2001292798A - 生物発光によりrnaを検出する方法 - Google Patents
生物発光によりrnaを検出する方法Info
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Abstract
変換し、生物発光させ、生じたAMPを再びATPに変
換し、それが連続的に起こることによって生物発光強度
の増加及び発光時間を安定に持続させてなるRNA検出
方法の提供。 【解決手段】試料中のRNAを単離し、得られたヌクレ
オチドのうちのAMPを、ポリリン酸存在下でリン酸基
転移酵素と反応させてADPに変換せしめ、次いで、前
記ADPをポリリン酸合成酵素と反応させてATPに変
換せしめる。該ATPをルシフェリン及び溶存酸素の存
在下でルシフェラーゼと反応させ、生成した発光量を測
定することにより、RNAを生物発光で定量する。ポリ
リン酸はリン酸が数百つながったものなので、連続的に
再生反応が起り、生物発光の強度増加、並びに発光時間
の持続が可能になった。
Description
A)を検出するための、特に、高等生物の細胞中に存在
し、タンパク質合成に重要な関与をするメッセンジャー
RNA(mRNA)、リボソームRNA(rRNA)、
転移RNA(tRNA)を検出するための方法に関す
る。
パク質合成に関与するリボ核酸(RNA)は、DNAか
らの遺伝情報を他の細胞に伝達する仲介的役割をするこ
とが知られている(広海啓太郎著,実験で学ぶ生化学,
p205,化学同人,1987.7.10)。
DNAの塩基配列順序によって決定されることが明らか
になっている。遺伝コード(暗号)は、コーディングト
リプレット(暗号三重子)として知られる3個の重なり
合わない塩基の組みがおのおのアミノ酸を規定するもの
である。そして、遺伝情報は、メッセンジャー(伝令)
RNA(mRNA)という仲介者的分子によって核から
リボソーム上のタンパク質合成系へと伝達される。この
分子は核のDNAに相補的な塩基配列をもっており、コ
ーディングトリプレットに対応するmRNA上の3個の
塩基の組はコドンとして知られており、DNAはまず、
第1段階としては、mRNAが合成されるための「鋳
型」として働くのである。
RNAの助けを借りて、特定タンパク質の合成に携わ
る。
ことで、人間の健康に関する分野(例えば、病気の診断
や治療薬の開発)や、食品中のバクテリアの汚染を検出
する分野(清浄度検査)等において応用範囲が広がって
きており、最近の代謝・生合成系の分野で注目を浴びて
きている。
り、例えば、酵母から遠心分離によりRNAを単離し、
紫外分光光度計(クロマトグラフィー)により吸収スペ
クトルを測定する方法や、RNAを加水分解した後、電
気泳動により分離してヌクレオチドの吸収スペクトルを
測定する方法はよく知られている。
は、試料中の3’−末端ポリリボアデノシンセグメント
を有するポリヌクレオチドの測定方法であって、以下の
工程;(a)試料中の核酸を、無機ホスフェートの存在
下、ポリヌクレオチドホスホリラーゼで消化して、3’
−末端ポリリボアデノシンセグメントを、ADPを含有
するリボヌクレオシドジホスフェートに転化し;(b)
消化工程(a)で生じたADPをホスホリル化してAT
Pを製造し、;そして(C)ホスホリル化工程(b)で
生じたATP又はホスホリル化工程の副生成物のどちら
かを検出する、ことよりなる、ポリヌクレオチドの測定
方法が開示してあり、また、請求項2では、3’−末端
ポリリボアデノシンセグメントを有するポリヌクレオチ
ドが、真核生物のmRNAであることを特徴とし、さら
に、請求項9では、ATPの検出する工程で、ルシフェ
ラーゼの存在化で、ルシフェリンと反応させて、生物発
光反応を生ぜしめてATP量を検出する技術が開示され
ている。
を、ATPによる生物発光により検出することが可能と
なり、また、mRNAのAMP又はADPへの消化、A
DPからATPへのホスホリル化により、各成分を定量
することが可能になるものである。
物のmRNAの組成を、ATPによる酵素反応で生物発
光により検出する技術は、特公平8-2320号公報に開示さ
れているが、この中で記載された生物発光の測定は、発
光の安定性が悪く、発光が非常に短時間に消失するとい
う欠点を有しており、感度と精度を獲得するため、反応
時間の厳密な制御と、短時間で消失する発光を捕らえる
ための特別なルミノメータの使用を必要とする問題点が
ある。
分であるATPに加え、従来のルシフェリン・ルシフェ
ラーゼ発光試薬では測定が困難であったADP、AMP
及びRNAも同時に測定して、少ない汚れでも、感度よ
く検出して、精度よく清浄度を評価できる清浄度検査試
薬及びこの試薬を用いる清浄度検査方法を提供するもの
である。
解酵素によりRNAから5’−モノクレオチド(AM
P,GMP,CMP,UMP)を生成し、これによりR
NAをAMPに変換せしめ、次いで、AMPがATPに
変換され、次いで、ATPがルシフェリン/ルシフェラ
ーゼ反応により消費されて発光し、AMPが生成するこ
とが示されている。これにより、一連のATP変換反応
系において生成する発光は減衰することなく、高水準の
まま、少なくとも10分間にわたって安定となる。
査試薬及び検査方法は、AMPをATPに変換する再生
系において、触媒となる酵素にピルベートオルトホスフ
ェートジキナーゼ、ホスホエノールピルビン酸及びピル
ビン酸を用いたものである。しかしながら、以下の構造
式で示されるホスホエノールピルビン酸は、1分子にリ
ン化物(MI 3P)が1個しか含まれておらず、AMP
からATPへの変換が不十分となり、ATPを多量に再
生するにはホスホエノールピルビン酸を多量に補給しな
ければならなかった。このようにホスホエノールピルビ
ン酸を多量に補給するのは、不経済であった。
常に弱く分解されやすい性質があり、炊飯工場などで炊
き上がったばかりのご飯を被検査物とする場合(例え
ば、品温が摂氏60〜70℃程度の被検査物に対し、耐
熱性の酵素を用いて測定するとよい。)、ホスホエノー
ルピルビン酸を含む試薬を被検査物に投与すると、リン
化物(MI 3P)が分解されてAMPからATPへの変
換が不十分となることがある。つまり、ATPによる蛍
光発光の安定性が悪く、発光が非常に短時間に消失する
虞(おそれ)がある。
が存在する場合もあり、この細菌中にホスホエノールピ
ルビン酸を分解する酵素が存在すると、リン化物(MI
3P)が補給されず、AMPからATPへの変換が不十
分となる虞がある。
エノールピルビン酸のようなリン化物が少なく、耐熱性
に問題のある物質を使うのではなく、新規な物質を使っ
て生物発光強度の増加及び発光時間を安定に持続させる
生物発光によりRNAを検出する方法を提供することを
技術的課題とする。
め本発明は、以下の4つの反応によりRNAを生物発光
により検出する。つまり、(1)試料中のRNAをRN
A分解酵素により分解し、モノヌクレオチドを得て、
(2)得られたモノヌクレオチドのうちのAMPを、リ
ン酸基転移酵素によりポリリン酸からリン酸基を転移さ
せ、ADPに変換せしめ、(3)次いで、ポリリン酸キ
ナーゼにより、前記ADPをポリリン酸を使ってリン酸
化し、ATPに変換せしめ、(4)該ATPをルシフェ
リン及び溶存酸素の存在下でルシフェラーゼと反応さ
せ、生成した発光量を測定し、RNA中のAMPを定量
する、という技術的手段を講じた。
られたヌクレオチドのうちのAMPを、ADPに変換
し、次いで、ADPからATPに変換せしめるが、この
とき、ポリリン酸及びポリリン酸合成酵素を添加させる
ので、AMPからADPを経てATPへの変換が十分に
行われる。また生物発光で生じたAMPが同反応により
再びATPまで再生される。つまり、生物発光の発光量
を減衰することなく、安定に持続させることができ、安
価でかつ構造が簡単なルミノメータによりRNA中のA
MPを検出することが可能となる。
生成されたポリリン酸化合物であって、少なくとも10
〜100個のリン化物が直鎖状に重合したものを用いる
とよい。これにより、ポリリン酸化合物の1分子中にリ
ン化物(MI 3P)が少なくとも10〜100個含まれ
ているので、AMPからADPを経てATPへの変換が
十分に行われ、ATPを再生する際の補給が少量となり
経済的となる。
来のポリリン酸化合物であって、少なくとも10〜10
00個のリン化物が直鎖状に重合したものを用いると、
耐熱性、耐菌性が向上する。
ン酸合成酵素の触媒作用により、ATPから生合成すれ
ば、ポリリン酸化合物の収率を向上して、ポリリン酸化
合物を安価に生成することが可能となる。
まず、試料中のRNAを単離する方法は公知の方法で行
なうとよい。例えば、加水分解、遠心分離、電気泳動の
いずれか又は組み合わせによりRNAを単離する方法を
以下に述べる。
用いるとよい。例えば、酵母の全RNAの抽出は細胞の
摩砕物をフェノールで処理して巨大分子の水素結合を切
り、タンパク質の変性を起こす。不透明な懸濁液を遠心
分離にかけると2相に分かれ、下側のフェノールの相は
DNAを含み、上側の水相は炭水化物とRNAを含む。
変性したタンパク質はさらに遠心分離によって除き、次
に、RNAをアルコールで沈殿させ、得られた生成物は
DNAは含まないが、多糖類を夾雑しており、それ以上
の精製はアミラーゼで処理することによって行なう。
解するとよい。すなわち、RNAのペプチド結合を分解
するためRNA分解酵素で処理し、5’-モノヌクレオ
チド(AMP、GMP、CMP及びUMP)に加水分解
される。RNA分解酵素としては公知のものを用いると
よく、例えば、ヌクレアーゼS1を用いる。
ペーパークロマトグラフィーにより分離し、紫外線で検
出したり、pH3.5のクエン酸緩衝液中では構成塩基
が各々全く異なる電荷をもつので、電気泳動によって分
けたり、さらに、強酸性のイオン交換カラムで分離し、
その特性的な紫外吸収スペクトルを用いて同定してい
た。
り加水分解して構成塩基に分解し、得られた5’AM
P、GMP、CMP及びUMPのヌクレオチドのうち、
5’AMPについて、これをADPに変換し、次いで、
ATPに変換し、ATPをルシフェリン/ルシフェラー
ゼ反応させて取り出したAMP量を推定するのである。
換は、ポリリン酸化合物(polyPn)の存在下で、AMP
をAMP-polyPホスホトランスフェラーゼ(リン酸基転移
酵素:APP)と反応させてADPに変換せしめる反応
(3)と、ポリリン酸化合物(polyPn-1)の存在下で、
前記ADPをポリリン酸キナーゼ(PPK)と反応させ
て、ATP及びポリリン酸化合物(polyP n-2)に変換
せしめる反応(4)とからなる。また、ATPのルシフ
ェリン/ルシフェラーゼ反応は、(1)のようにAT
P、ルシフェリン、溶存酸素(図示せず)及び酵素の失
活抑制を目的としたマグネシウムイオンなど金属イオン
(図示せず)に、ルシフェラーゼを作用させると、AM
P、ピロリン酸、オキシルシフェリン、炭酸ガス(図示
せず)及び光を生成する反応(2)が行われ、このルシ
フェラーゼにより発生する光を測定することで、ATP
量を検出することができ、これにより、ATP変換前の
AMP量を推定することができる。
ず、RNAから加水分解により取り出した5’AMPが
反応(3)によりADPに変換された後、反応(4)で
ADPがATPに変換される。そして、このATPが反
応(1)に供され、ATPが消費されて発光する。以
下、ATPの消費系となる反応(1)(2)と、ATP
への変換系となる反応(3)(4)(5)とが連続的に
繰り返し行われる。この発光は、ポリリン酸化合物のリ
ン化物(MI 3P)の量に依存して生物発光の光量の増
強効果を得るとともに、発光時間を持続させることがで
き、10分間以上にわたって安定であり、1時間以上経
過後も殆ど減衰することなく安定であることが確認され
ている。
る反応(3)においては、ポリリン酸化合物(polyPn)
の存在下で、前記AMPをAMP−polyPホスホトランスフ
ェラーゼ(リン酸基転移酵素:APP)と反応させる
と、ポリリン酸化合物からリン化物(MI 3P)が1個
消費されて、ADP及びポリリン酸化合物(polyPn-1)
に変換される。そして、前記ADPからATPに変換す
る反応(4)においては、ポリリン酸化合物(polyP
n−1)の存在下で、前記ADPをポリリン酸キナーゼ
(PPK)と反応させると、ポリリン酸化合物(polyP
n-1)からリン化物(MI 3P)がさらに1個消費され
て、ATP及びポリリン酸化合物(polyPn-2)に変換
される。このとき、ポリリン酸化合物としては、少なく
とも10以上のリン化物(MI 3P)が直鎖状に重合し
たものでなければ、反応に寄与しない。
て10≦n≦100のものを用いると、1分子中にリン
化物(MI 3P)が少なくとも10〜100個含まれて
いるから、AMPからADPへの変換、及びADPから
ATPへの変換の際に、リン化物(MI 3P)が不足す
ることがなく変換がスムーズに行われる。このため、変
換系においては、リン化物(MI 3P)の供給が少量で
よく、経済的になる。
た場合であっても、リン化物(MI 3P)が直鎖状に重
合しているので、耐熱性があり、品温が摂氏60〜70
℃程度の被検査物に対しても測定が可能となる。そし
て、リン化物(MI 3P)が直鎖状に重合しているた
め、細菌中に存在する酵素であっても分解されにくい。
合物(polyPn)は、以下の構造式によって表される。こ
こで(polyPn)は10≦n≦100の範囲が好ましい。
のポリリン酸化合物であって、少なくとも10〜100
0個のリン化物が直鎖状に重合したものを用いると、1
0〜1000個のリン化物(MI 3P)が重合している
ので、耐熱性、耐菌性が向上する。
TPから生合成すれば、ポリリン酸化合物の収率を向上
して、ポリリン酸化合物を安価に生成することが可能と
なる。例えば、以下の反応式に示すようにポリリン酸化
合物を、ATPから生合成する。
成は、例えば、特開平5-153993号公報などに開示された
従来のポリリン酸の製造方法を利用すればよい。本実施
形態では、ポリリン酸合成酵素を触媒として、ポリリン
酸合成酵素とATPと酵素の失活抑制を目的としたマグ
ネシウムなどの金属イオンとを反応させ、ポリリン酸化
合物を生合成する。本実施形態に使用されるポリリン酸
合成酵素はポリリン酸化合物を生合成し得るものであれ
ばよい。
を懸濁させる。この温度に15分間保ち、160mlの濃フェ
ノール溶液を加える。懸濁液を室温で30分間機械的に攪
拌した後、エマルジョンを破壊するため、冷所で15分
間、3000Gで遠心分離する。上部の水層を駒込ピペット
で注意深く取り、10000Gで5分間、冷却遠心器で遠心分
離し、変性したタンパク質を沈降させる。上澄液に酢酸
カリウムを最終濃度20g/lとなるように加え、2倍量のエ
タノールを加えてRNAを沈殿させる。溶液を氷中で冷
却し、1時間放置した後、冷所で2000Gで5分間遠心分離
して沈殿を集める。このRNAをエタノール水溶液、エ
タノール、そして最後にエーテルで洗浄し、空気中で乾
かすと、酵母の乾燥重量の約4%のRNAを単離するこ
とができた。
6.5μl、ヌクレアーゼS1 0.5μlに溶かし、37℃で1
0分間インキュベートした。そして、生じた5’-モノヌ
クレオチドうち、AMPを以下の反応によりATPに変
換し、生物発光測定にて測定する。
ベートし、反応後5分、15分、60分に10μlずつ
サンプリングを行った。そして、10μlルシフェリン
及び5μlルシフェラーゼを添加済みの測定用ウェルに
全量を添加し、生成する発光量をルミノメータ(ARV
O社製)にて測定した。
TP容量を知ることができ、これを図1に示す。これに
より、反応後5分、15分、60分と時間を経るととも
にATP容量が増加していることが分かる。この実験か
らポリリン酸キナーゼ(PPK)及びAMP−polyP ホス
ホトランスフェラーゼ(APP)の2つの酵素によりA
MPからATPを生成することができることが示され
た。従って、これらの反応はATP変換系として使うこ
とが可能であるとともに、AMPを生物発光により検出
し、RNA構成ヌクレオチドのAMPを同定することが
できる。
ベートし、60分反応後、10μlルシフェリン及び5
μlルシフェラーゼを添加済みの測定用ウェルに全量を
添加し、生成する発光量をルミノメータ(ARVO社
製)にて測定した。
て、ヌクレアーゼによる分解に供していないRNAサン
プルを試薬2のかわりに添加したもの(図2、2段
目)、ならびにRNAを添加せず、ヌクレアーゼだけの
試料を添加したもの(図2、3段目)を用いた。これに
より、RNAが分解されることが生物発光するために必
要であることがわかる。すなわちRNAの分解によって
AMPが生じることが必要であることがわかる。また純
粋なAMPを試料とした場合、ATPが生成し、生物発
光した(図2、4段目)。また実施例2で生じるRNA
の分解物を添加するが、ポリリン酸キナーゼ、AMP−pol
yP ホスホトランスフェラーゼを添加しないものを図
2、5段目に示す。この場合、AMPからATPが生成
しないので、生物発光しない。これらのことから、RN
Aの構成ヌクレオチドであるAMPをATPまで生成さ
せ、生物発光させることにより、RNAを検出すること
ができる。RNAの検出感度は生物発光によるATPの
検出感度に依存するので、その検出感度は非常に高い。
RNAを単離し、得られたヌクレオチドのうちのAMP
を、ポリリン酸存在下で、リン酸基転移酵素と反応させ
てADPに変換せしめ、次いで、生じたADPをポリリ
ン酸合成酵素と反応させてATPに変換せしめる。該A
TPをルシフェリン及び溶存酸素の存在下でルシフェラ
ーゼと反応させ、生成した発光量を測定することによ
り、RNA中のAMPを定量する。また生物発光により
生じるAMPを、同反応によりADPに変換し、次い
で、ADPからATPに変換するので、生物発光の発光
量を減衰することなく安定に持続させ、安価でかつ構造
が簡単なルミノメータによりRNA中のAMPを検出す
ることが可能となる。
により生成されたポリリン酸化合物であって、少なくと
も10〜100個のリン化物が直鎖状に重合したものを
用いるとよい。これにより、ポリリン酸化合物の1分子
中にリン化物(MI 3P)が少なくとも10〜100個
含まれているので、ADPからATPへの変換が容易に
行われ、ATPを再生する際の補給が少量となり経済的
になる。
リア由来のポリリン酸化合物であって、少なくとも10
〜1000個のリン化物が直鎖状に重合したものを用い
ると、耐熱性、耐菌性が向上する。
ン酸合成酵素の触媒作用により、ATPから生合成すれ
ば、ポリリン酸化合物の収率を向上して、ポリリン酸化
合物を安価に生成することが可能となる。
を示す図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 以下の4つの反応によりRNAを生物発
光により検出する方法。 (1)試料中のRNAをRNA分解酵素により分解し、
モノヌクレオチドを得て、(2)得られたモノヌクレオ
チドのうちのAMPを、リン酸基転移酵素によりポリリ
ン酸からリン酸基を転移させ、ADPに変換せしめ、
(3)次いで、ポリリン酸キナーゼにより、前記ADP
をポリリン酸を使ってリン酸化し、ATPに変換せし
め、(4)該ATPをルシフェリン及び溶存酸素の存在
下でルシフェラーゼと反応させ、生成した発光量を測定
し、RNA中のAMPを定量する。 - 【請求項2】 前記ポリリン酸は、化学合成により生成
されたポリリン酸化合物であって、少なくとも10〜1
00個のリン化物が直鎖状に重合したものを用いてなる
請求項1記載の生物発光によりRNAを検出する方法。 - 【請求項3】 前記ポリリン酸は、バクテリア由来のポ
リリン酸化合物であって、少なくとも10〜1000個
のリン化物が直鎖状に重合したものを用いてなる請求項
1記載の生物発光によりRNAを検出する方法。 - 【請求項4】 前記ポリリン酸は、ポリリン酸合成酵素
の触媒作用により、ATPから生合成してなる請求項3
記載の生物発光によりRNAを検出する方法。
Priority Applications (5)
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EP01901364A EP1264894A4 (en) | 2000-01-17 | 2001-01-17 | REACTION SYSTEMS FOR ATP REGENERATION AND METHOD FOR THE CONTROL OF ADENIN NUCLEOTIDES, METHOD FOR THE DETECTION OF RNA AND METHOD FOR THE AMPLIFICATION OF ATP USING THEREOF |
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JP2009513105A (ja) * | 2003-06-30 | 2009-04-02 | バイオタージ アクチボラゲット | 放出されたピロリン酸を検出することによるオリゴヌクレオチド連結アッセイ |
-
2000
- 2000-04-14 JP JP2000112790A patent/JP3864032B2/ja not_active Expired - Lifetime
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