JP2006101777A - Method for stabilizing protocatechuate dioxygenase - Google Patents

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Kayoko Kajitani
香代子 梶谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the preservation stability of protocatechuate dioxygenase and to preserve an enzymic product over a long period. <P>SOLUTION: A method for stabilizing the protocatechuate dioxygenase is characterized as adding at least either one of the following (a) and (b) as a stabilizer. (a) at least one kind selected from an L-amino acid, an L-imino acid, a derivative of the L-amino acid, a D-amino acid, a D-imino acid, a derivative of the D-amino acid, betaines, an oligopeptide, a polypeptide and a water-soluble protein and (b) an organic acid and/or an organic acid salt. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明はプロトカテキュ酸ジオキシゲナーゼの安定化に関する。   The present invention relates to the stabilization of protocatechuate dioxygenase.

生体内のコリンエステラーゼは農薬・殺虫剤などの薬物に暴露した場合、活性が阻害されることが知られており、薬物中毒症の診断に有用なマーカーである。   In vivo cholinesterase is known to inhibit its activity when exposed to drugs such as agricultural chemicals and insecticides, and is a useful marker for diagnosis of drug addiction.

コリンエステラーゼを測定する方法は数種類知られているが、正確性、迅速性、経済性などの点で酵素法が優れており、特にp−ヒドロキシベンゾエート ヒドロキシラーゼ と プロトカテキュ酸ジオキシゲナーゼ を使用した測定法が優れており、これら酵素の製造方法および酵素を用いた分析方法に関して多くの報告がある。   Several methods for measuring cholinesterase are known, but the enzymatic method is superior in terms of accuracy, rapidity, and economy, and in particular, the measurement method using p-hydroxybenzoate hydroxylase and protocatechuate dioxygenase. It is excellent, and there are many reports on the production method of these enzymes and the analysis method using the enzymes.

上記のようにプロトカテキュ酸ジオキシゲナーゼはp−ヒドロキシベンゾエート ヒドロキシラーゼと共にコリンエステラーゼを測定する為に必要な酵素であるが、従来品は酵素製品粉末の安定性が悪く、乾燥状態で室温(25℃)保管した場合に2週間で初期活性の40%が失活し、乾燥状態で冷凍保存した場合でも一年間で20%程度失活する。 As described above, protocatechuate dioxygenase is an enzyme necessary for measuring cholinesterase together with p-hydroxybenzoate hydroxylase, but the conventional product has poor stability of the enzyme product powder, and is stored at room temperature (25 ° C) in a dry state. In this case, 40% of the initial activity is deactivated in 2 weeks, and even when stored frozen in a dry state, it is deactivated by about 20% in one year.

酵素製品の安定性が不良である事は、派生する管理業務、分析業務が増える事を意味する。例えば、通常酵素製品粉末は冷凍保存されているが、使用時開封する場合、吸湿を避ける為に予め室温にまで製品温度を上昇させる必要がある。現在市販されているプロトカテキュ酸ジオキシゲナーゼはこの様な短時間の温度上昇によっても活性が低下してしまう事が知られており、酵素を分包した容器毎の温度履歴管理が必要になる。 The poor stability of the enzyme product means that more management and analysis operations are derived. For example, enzyme product powder is usually stored frozen, but when opened during use, it is necessary to raise the product temperature to room temperature in advance to avoid moisture absorption. It is known that the activity of protocatechuate dioxygenase currently on the market decreases even when the temperature rises for such a short time, and it is necessary to manage the temperature history of each container in which the enzyme is packaged.

更に、酵素法で測定試薬を調製する際、添加すべき活性量は正確に秤量されなければならないが、活性変動が大きな酵素粉末を取り扱う場合、調合の都度、その時点の活性を測定し添加量を計算しなおさなければならない。酵素粉末の力価を正確に評価するためには、粉末の秤量・溶解、測定用試薬の調製を含め熟練した分析作業員でも半日が必要であり、作業負担が大きい。 Furthermore, when preparing a measurement reagent by the enzyme method, the amount of activity to be added must be accurately weighed. However, when handling enzyme powders with large activity fluctuations, the activity at that time should be measured each time the preparation is added. Must be recalculated. In order to accurately evaluate the titer of the enzyme powder, it takes half a day even for a skilled analytical worker including weighing and dissolution of the powder and preparation of a reagent for measurement.

酵素の活性が低下していくことは、活性で評価される酵素製品の価値が低下するだけではなく、失活した酵素蛋白の析出による濁りの生成を招き、これを原料とした分析試薬の性能に致命的な欠陥を与える。 Decreasing enzyme activity not only lowers the value of enzyme products evaluated for activity, but also leads to the formation of turbidity due to precipitation of inactivated enzyme protein, and the performance of analytical reagents using this as a raw material. Give a fatal defect.

このように酵素粉末の安定性の確保は重要な問題であるにも関らず、プロトカテキュ酸ジオキシゲナーゼの製品化条件について先行特許文献および非特許分析にも何ら記載が無く、酵素活性の安定化に関する技術情報は極めて乏しい状態であった。(例えば、特許文献1〜3、非特許文献1及び2を参照。)
特許2756800号 特公平2−36237号 特開昭60−153793号 衛生検査,vol.34,No.4,729−733,1985 Biochemistry,vol36,No.33,10052−10066,1997
In this way, ensuring the stability of enzyme powder is an important issue, but there is no description in the prior patent literature and non-patent analysis regarding the commercialization conditions of protocatechuate dioxygenase, and stabilization of enzyme activity The technical information about was very poor. (For example, see Patent Documents 1 to 3 and Non-Patent Documents 1 and 2.)
Patent 2756800 JP-B-2-36237 JP-A-60-153793 Hygiene inspection, vol. 34, no. 4,729-733, 1985 Biochemistry, vol36, no. 33, 10052-10066, 1997

本発明が解決しようとする課題は、安定化剤の選定によりプロトカテキュ酸ジオキシゲナーゼの保存安定性を向上させ酵素製品の長期保存を可能にするとともに、活性変動により派生する管理業務・分析業務を低減させ、失活した酵素蛋白がコリンエステラーゼ測定試薬中で析出することによって生じる不具合を回避することである。 The problem to be solved by the present invention is to improve the storage stability of protocatechuate dioxygenase by selecting a stabilizer and to enable long-term storage of enzyme products, and to reduce management and analysis operations derived from activity fluctuations. And avoiding problems caused by precipitation of the deactivated enzyme protein in the cholinesterase measurement reagent.

本発明者はプロトカテキュ酸ジオキシゲナーゼ製品の安定性を向上させるために当該酵素の安定化剤となり得る物質を種々検討し、L−アミノ酸,L−イミノ酸、L−アミノ酸の誘導体、D−アミノ酸、D−イミノ酸、D−アミノ酸の誘導体、ベタイン類、オリゴペプチド、ポリペプチド、水溶性タンパク質、有機酸および/または有機酸塩にプロトカテキュ酸ジオキシゲナーゼの安定化効果を有するものを見出し、本発明を完成させるに至った。 In order to improve the stability of the protocatechuate dioxygenase product, the present inventor has studied various substances that can be used as stabilizers of the enzyme, and L-amino acids, L-imino acids, L-amino acid derivatives, D-amino acids, D-imino acids, D-amino acid derivatives, betaines, oligopeptides, polypeptides, water-soluble proteins, organic acids and / or organic acid salts that have a stabilizing effect on protocatechuate dioxygenase have been found and the present invention It came to complete.

本発明は、以下のプロトカテキュ酸ジオキシゲナーゼの安定化方法及び安定化された製品および/または組成物の製造方法に関する。すなわち、
項1.
次の(a)または(b)のうち少なくともいずれか一方を、安定化剤として添加する事を特徴とするプロトカテキュ酸ジオキシゲナーゼの安定化方法。
(a)L−アミノ酸,L−イミノ酸、L−アミノ酸の誘導体、D−アミノ酸、D−イミノ酸、D−アミノ酸の誘導体、ベタイン類、オリゴペプチド、ポリペプチド、水溶性タンパク質から選ばれる少なくとも1種
(b)有機酸および/または有機酸塩
項2.
L−アミノ酸,L−イミノ酸、L−アミノ酸の誘導体、D−アミノ酸、D−イミノ酸、D−アミノ酸の誘導体、ベタイン類、オリゴペプチド、ポリペプチド、水溶性タンパク質、有機酸、有機酸塩からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む安定化されたプロトカテキュ酸ジオキシゲナーゼ乾燥粉末組成物。
項3.
L−アミノ酸,L−イミノ酸、L−アミノ酸の誘導体、D−アミノ酸、D−イミノ酸、D−アミノ酸の誘導体、ベタイン類、オリゴペプチド、ポリペプチド、水溶性タンパク質、有機酸、有機酸塩からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む安定化されたプロトカテキュ酸ジオキシゲナーゼ液状組成物。
項4.
L−アミノ酸,L−イミノ酸、L−アミノ酸の誘導体、D−アミノ酸、D−イミノ酸、D−アミノ酸の誘導体、ベタイン類、オリゴペプチド、ポリペプチド、水溶性タンパク質、有機酸、有機酸塩からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む、プロトカテキュ酸ジオキシゲナーゼ水溶液を凍結乾燥することを特徴とする、安定化されたプロトカテキュ酸ジオキシゲナーゼ凍結乾燥品の製造方法。
である。
The present invention relates to the following methods for stabilizing protocatechuate dioxygenase and methods for producing stabilized products and / or compositions. That is,
Item 1.
A method for stabilizing protocatechuate dioxygenase, comprising adding at least one of the following (a) and (b) as a stabilizer.
(A) at least one selected from L-amino acids, L-imino acids, derivatives of L-amino acids, D-amino acids, D-imino acids, derivatives of D-amino acids, betaines, oligopeptides, polypeptides, water-soluble proteins Species (b) Organic acid and / or organic acid salt
From L-amino acids, L-imino acids, L-amino acid derivatives, D-amino acids, D-imino acids, D-amino acid derivatives, betaines, oligopeptides, polypeptides, water-soluble proteins, organic acids, organic acid salts A stabilized protocatechuate dioxygenase dry powder composition comprising at least one member selected from the group consisting of:
Item 3.
From L-amino acids, L-imino acids, L-amino acid derivatives, D-amino acids, D-imino acids, D-amino acid derivatives, betaines, oligopeptides, polypeptides, water-soluble proteins, organic acids, organic acid salts A stabilized protocatechuate dioxygenase liquid composition comprising at least one member selected from the group consisting of:
Item 4.
From L-amino acids, L-imino acids, L-amino acid derivatives, D-amino acids, D-imino acids, D-amino acid derivatives, betaines, oligopeptides, polypeptides, water-soluble proteins, organic acids, organic acid salts A method for producing a stabilized freeze-dried protocatechuate dioxygenase product comprising lyophilizing an aqueous protocatechuate dioxygenase solution containing at least one selected from the group consisting of
It is.

本発明により、プロトカテキュ酸ジオキシゲナーゼの安定性が向上する。   According to the present invention, the stability of protocatechuate dioxygenase is improved.

本発明において安定化の対象となるプロトカテキュ酸ジオキシゲナーゼの由来は特に限定されない。例えば、シュードモナス属細菌由来の製品を使用することができる。   In the present invention, the origin of protocatechuate dioxygenase to be stabilized is not particularly limited. For example, a product derived from Pseudomonas bacteria can be used.

本発明は、プロトカテキュ酸ジオキシゲナーゼの安定化に、次の(a)または(b)のうち少なくともいずれか一方を使用する。
(a)L−アミノ酸,L−イミノ酸、L−アミノ酸の誘導体、D−アミノ酸、D−イミノ酸、D−アミノ酸の誘導体、ベタイン類、オリゴペプチド、ポリペプチド、水溶性タンパク質から選ばれる少なくとも1種
(b)有機酸および/または有機酸塩
In the present invention, at least one of the following (a) and (b) is used for stabilizing protocatechuate dioxygenase.
(A) at least one selected from L-amino acids, L-imino acids, derivatives of L-amino acids, D-amino acids, D-imino acids, derivatives of D-amino acids, betaines, oligopeptides, polypeptides, water-soluble proteins Species (b) Organic acids and / or organic acid salts

α−アミノ酸は、α位の炭素が不斉炭素であるため対掌体が存在し光学活性を有する。これらはD体、L体として識別され、タンパク合成に利用されるのはL体のみである。天然物には19種類のL−アミノ酸と1種のL−イミノ酸が存在する。本発明ではD体とL体の混合比率を制限しない。両者の混合比は1対0から0対1まで任意である。当然、ラセミ体も安定化剤として使用可能である。
α位の炭素原子以外の炭素原子に側鎖が結合したβ−アミノ酸やγ−アミノ酸、また、ベタイン(四級アンモニウム塩)のようなアミノ酸の修飾体や誘導体、オルニチン、シトルリン、クレアチン、クレアチニン、ザルコシン(N−メチルグリシン)のようなアミノ酸代謝物も、本発明に利用出来る。
Since α-amino acid has an asymmetric carbon at the α-position, it has an enantiomer and has optical activity. These are identified as D-form and L-form, and only L-form is used for protein synthesis. There are 19 L-amino acids and 1 L-imino acid in natural products. In the present invention, the mixing ratio of D-form and L-form is not limited. The mixing ratio of the two is arbitrary from 1 to 0 to 0 to 1. Of course, racemates can also be used as stabilizers.
β-amino acids and γ-amino acids whose side chains are bonded to carbon atoms other than the α-position carbon atom, and amino acid modifications and derivatives such as betaine (quaternary ammonium salts), ornithine, citrulline, creatine, creatinine, Amino acid metabolites such as sarcosine (N-methylglycine) can also be used in the present invention.

オリゴペプチド・ポリペプチドは結合するアミノ酸の数により30個程度を境に便宜的に分類されているが、オリゴペプチド、ポリペプチド、タンパク質の何れも使用することが可能である。 Oligopeptides / polypeptides are conveniently classified by the number of amino acids to be bound, with about 30 as a boundary, but any of oligopeptides, polypeptides, and proteins can be used.

本発明で言うプロトカテキュ酸ジオキシゲナーゼ組成物の形態は、乾燥粉末品、凍結乾燥品、懸濁液、溶液など形状を問わない。一般に、安定性の面からは乾燥品(とくに凍結乾燥品)が優れる。また、取扱いの面からは液状品(とくに溶液)が優れる。
また、別の面では、本発明の組成物は、例えば体外診断用医薬品向け酵素製剤や、コリンエステラーゼを測定するための体外診断用医薬品として製品化されうる。これらの製品形態としては、さらに必要なものを組み合わせてキット化したものであっても良い。
The form of the protocatechuate dioxygenase composition referred to in the present invention may be any shape such as a dry powder product, a freeze-dried product, a suspension, or a solution. In general, dried products (especially freeze-dried products) are superior from the standpoint of stability. From the viewpoint of handling, liquid products (particularly solutions) are excellent.
In another aspect, the composition of the present invention can be commercialized as, for example, an enzyme preparation for an in vitro diagnostic drug or an in vitro diagnostic drug for measuring cholinesterase. These product forms may be kits obtained by further combining necessary products.

本発明のプロトカテキュ酸ジオキシゲナーゼ組成物には、さらに必要によりその他の成分を含む場合がある。あるいは、必要によりその他の成分の含有量を制限する方が好ましい場合がある。 The protocatechuate dioxygenase composition of the present invention may further contain other components as necessary. Alternatively, it may be preferable to limit the content of other components as necessary.

本酵素を製品化する場合、種々の緩衝液を添加することができる。緩衝液の種類は特に限定されず、生化学の分野で一般的なものを使用する事が出来るが、酵素の安定pH域に緩衝能のある物が好ましい。例えば、リン酸カリウム塩(K−リン酸)、リン酸ナトリウム塩、トリス塩、酢酸、りんご酸、マレイン酸などの有機酸塩、PIPES,TES,MOPS,HEPES、BisTris,Bicine等の各種Good bufferを使用出来る。本発明者らの検討によれば、例えば、シュードモナス属由来のプロトカテキュ酸ジオキシゲナーゼの場合、この酵素のpH安定域から製品化時の下限は好ましくは6.0、さらに好ましくは6.5、最も好ましくは7.0である。pH上限は好ましくは10.5、さらに好ましくは10.0、更に好ましくは9.5である。 When this enzyme is commercialized, various buffers can be added. The type of the buffer solution is not particularly limited, and those commonly used in the field of biochemistry can be used, but those having a buffer capacity in the stable pH range of the enzyme are preferable. For example, various phosphate buffers such as potassium phosphate (K-phosphate), sodium phosphate, tris salt, organic acid salts such as acetic acid, malic acid, maleic acid, PIPES, TES, MOPS, HEPES, BisTris, Bicine, etc. Can be used. According to the study by the present inventors, for example, in the case of protocatechuate dioxygenase derived from Pseudomonas genus, the lower limit upon commercialization from the pH stable range of this enzyme is preferably 6.0, more preferably 6.5, most preferably Preferably it is 7.0. The upper limit of the pH is preferably 10.5, more preferably 10.0, and still more preferably 9.5.

緩衝液濃度は希薄過ぎると緩衝能が弱いため、酵素溶液のpHが変動し易く好ましくない。逆に高濃度緩衝液を用いて凍結乾燥する場合、酵素液を凍結する過程でその一部が不凍液となり、製品中酵素の失活や、粉末形状および溶解性の不良を招くため、過度に高濃度な緩衝液の使用は避けるべきである。これらのことより緩衝液濃度の下限は5mM以上、好ましくは10mM以上である。緩衝液濃度の上限は1000mM以下、好ましくは800mM以下、更に好ましくは600mM以下である。 If the buffer solution concentration is too dilute, the buffer capacity is weak, and therefore the pH of the enzyme solution tends to fluctuate, which is not preferable. Conversely, when lyophilizing with a high concentration buffer, part of the enzyme solution becomes antifreeze during the process of freezing, leading to inactivation of the enzyme in the product and poor powder shape and solubility. The use of concentrated buffers should be avoided. Therefore, the lower limit of the buffer concentration is 5 mM or more, preferably 10 mM or more. The upper limit of the buffer concentration is 1000 mM or less, preferably 800 mM or less, more preferably 600 mM or less.

また、プロトカテキュ酸ジオキシゲナーゼは金属酵素なので、EDTA、o−Phenanthrolineなどの金属キレート剤や,亜硝酸塩等の還元剤を添加しない事が望ましい。一方、これらの金属キレート剤を防腐などの目的で添加したほうが好ましい場合もありうるが、そのような場合、添加濃度は酵素の安定性を損ねない程度に最低限に留める事が望ましい。   Moreover, since protocatechuate dioxygenase is a metal enzyme, it is desirable not to add a metal chelating agent such as EDTA or o-Phenanthroline or a reducing agent such as nitrite. On the other hand, it may be preferable to add these metal chelating agents for the purpose of preserving or the like, but in such a case, it is desirable to keep the addition concentration to a minimum so as not to impair the stability of the enzyme.

本発明で用いる安定化剤の添加量は酵素に対して少なすぎると効果が無く、逆に多すぎても製品中の酵素蛋白が希釈されてしまい失活を招くことがある。安定化剤の添加量と酵素の添加量の比率が同じであっても、安定化効果は、さらに酵素蛋白質の濃度によっても変動する。一般的に、酵素濃度が高いと、必要な安定化剤の添加濃度の範囲は低下する傾向にあると考えられる。 If the amount of the stabilizer used in the present invention is too small relative to the enzyme, there will be no effect. Conversely, if the amount is too large, the enzyme protein in the product may be diluted, leading to inactivation. Even if the ratio of the addition amount of the stabilizer and the addition amount of the enzyme is the same, the stabilization effect further varies depending on the concentration of the enzyme protein. In general, it is considered that when the enzyme concentration is high, the range of the necessary stabilizer addition concentration tends to decrease.

プロトカテキュ酸ジオキシゲナーゼを凍結乾燥品にする場合、酵素溶液の蛋白濃度は、希薄過ぎると凍結乾燥投入時の液量が大きくなり乾燥に長時間を要し、精製する氷の結晶も大きくなるため乾燥中の活性低下の原因になり得る。逆に蛋白濃度が高すぎると乾燥品化した場合に溶解に長時間要するようになるとともに、蛋白質が析出して濁質を生成し易くなる。濁質生成量が大きい場合活性回収率の低下を招く。   When protocatechuate dioxygenase is freeze-dried, if the protein concentration of the enzyme solution is too dilute, the amount of liquid at the time of freeze-drying will increase and it will take a long time to dry, and the crystals of ice to be purified will also become large. May cause a decrease in activity. On the other hand, if the protein concentration is too high, it will take a long time to dissolve when it is made into a dry product, and the protein will easily precipitate to produce turbidity. When the amount of turbidity produced is large, the activity recovery rate is reduced.

本発明において、凍結乾燥品を製造する場合、乾燥酵素タンパク質の乾燥重量1に対して安定化剤の添加重量の下限は0.02、好ましくは0.05、更に好ましくは0.1である。添加重量の上限は50、好ましくは30、更に好ましくは10である。
ただし、発明の効果を引き出すには、酵素タンパクと安定化剤の濃度比が全てではない。凍結乾燥に供する溶液の酵素タンパク、安定化剤、緩衝液成分を含めた固形分濃度も考慮の対象とすべきで、固形分が凍結乾燥に適した濃度に設定されることが重要である。固形分濃度の下限は3mg/ml、好ましくは5mg/ml、更に好ましくは10mg/mlである。固形物濃度の上限は、350mg/ml、好ましくは250mg/ml、更に好ましくは150mg/mlである。
酵素タンパク質の濃度と添加すべき安定化剤の濃度、選定した安定化剤の溶解性等から、最適な濃度条件を設定することは酵素を製品化するにあたって当然である。
In the present invention, when producing a freeze-dried product, the lower limit of the added weight of the stabilizer is 0.02, preferably 0.05, and more preferably 0.1 with respect to the dry weight 1 of the dry enzyme protein. The upper limit of the added weight is 50, preferably 30, and more preferably 10.
However, the concentration ratio between the enzyme protein and the stabilizer is not all to bring out the effects of the invention. The solid content concentration including the enzyme protein, stabilizer, and buffer component of the solution to be lyophilized should be taken into consideration, and it is important that the solid content is set to a concentration suitable for lyophilization. The lower limit of the solid content concentration is 3 mg / ml, preferably 5 mg / ml, more preferably 10 mg / ml. The upper limit of the solid concentration is 350 mg / ml, preferably 250 mg / ml, more preferably 150 mg / ml.
In order to commercialize an enzyme, it is natural to set optimum concentration conditions based on the concentration of the enzyme protein, the concentration of the stabilizer to be added, the solubility of the selected stabilizer, and the like.

液状品では、安定化剤の添加量下限は溶液の重量に対して好ましくは0.05%(w/w)、さらに好ましくは0.1%(w/w)、最も好ましくは1%(w/w)である。添加量上限は酵素蛋白重量に対して好ましくは20%(w/w)、さらに好ましくは10%(w/w)、最も好ましくは5%(w/w)である。
もちろん、物質によって水に対する溶解度が異なっているため、安定化剤として選定した物質の溶解度を考慮し、酵素の安定化効果の高い、適切なタンパク濃度と安定化剤濃度の組み合わせを選ぶ事が重要である。
For liquid products, the lower limit of stabilizer addition is preferably 0.05% (w / w), more preferably 0.1% (w / w), most preferably 1% (w / W). The upper limit of the amount added is preferably 20% (w / w), more preferably 10% (w / w), and most preferably 5% (w / w) with respect to the enzyme protein weight.
Of course, since the solubility in water varies depending on the substance, it is important to consider the solubility of the substance selected as the stabilizer and select an appropriate combination of protein concentration and stabilizer concentration that has a high enzyme stabilizing effect. It is.

酵素は蛋白質であるため本質的に保存中に徐々に劣化変性し活性が低下していくものであり、製品の安定化は、初期活性の完全保持を意味しない。本発明で言う安定化は製品保存後の活性残存率が高いことを言い、具体的には、25℃で2週間保管した場合の活性残存率が70%以上、好ましくは80%以上、更に好ましくは90%以上保持する事を言う。乾燥品の場合は、好ましくは、乾燥品中の酵素蛋白含量が25%(w/w)から75%(w/w)である製品を、乾燥条件下で保管した場合である。また、液状品の場合は、好ましくは、液中のプロトカテキュ酸ジオキシゲナーゼの酵素蛋白含濃度が0.1mg/mlから100mg/mlである製品を、保管した場合である。 Since an enzyme is a protein, it gradually deteriorates and denatures during storage and its activity decreases. Stabilization of the product does not mean complete retention of the initial activity. The stabilization referred to in the present invention means that the activity remaining rate after product storage is high. Specifically, the activity remaining rate when stored at 25 ° C. for 2 weeks is 70% or more, preferably 80% or more, more preferably Means holding 90% or more. In the case of a dry product, a product having an enzyme protein content of 25% (w / w) to 75% (w / w) in the dry product is preferably stored under dry conditions. In the case of a liquid product, it is preferable to store a product in which the enzyme protein content of protocatechuate dioxygenase in the solution is 0.1 mg / ml to 100 mg / ml.

本発明で用いる安定化剤としての上記の試薬類、あるいは、本発明に必要により添加される上記の試薬類は、いずれも市販されているものを使用することができる。   Commercially available products can be used as the above-mentioned reagents as stabilizers used in the present invention, or the above-mentioned reagents added to the present invention as necessary.

この様な試薬として、アミノ酸には標準アミノ酸としてアラニン、システイン、アスパラギン酸、グルタミン酸、フェニルアラニン、グリシン、ヒスチジン、イソロイシン、リシン、ロイシン、メチオニン、アスパラギン、プロリン、グルタミン、アルギニン、セリン、トレオニン、セレノシステイン、バリン、トリプトファン、チロシン、及び非標準アミノ酸として、2−アミノアジピン酸、3−アミノアジピン酸、2−アミノブタン酸、2,4−ジアミノブタン酸、2−アミノヘキサン酸、6−アミノヘキサン酸、β−アラニン、2−アミノペンタン酸、2,3−ジアミノペンタン酸、2,3−ジアミノプロパン酸、2−アミノピメリン酸、シトルリン、システイン酸、2,4−ジアミノブタン酸、2,6−ジアミノピメリン酸、2,3−ジアミノプロパン酸、4−カルボキシグルタミン酸、5−オキソプロリン(ピログルタミン酸)、ホモシステイン、ホモセリン、ホモセリンラクトン、5−ヒドロキシリシン、アロヒドロキシリシン、3−ヒドロキシプロリン、4−ヒドロキシプロリン、アロイソロイシン、ノルロイシン、ノルバリン、オルニチン、サルコシン、アロトレオニン、チロキシンが挙げられ、グリシンを除くアミノ酸のL体またはD体、及びD体とL体の混合物が挙げられる。オリゴペプチドとしてグリシルグリシン、グリシルグリシルグリシン、グルタミルグリシン、グルタミルグルタミン酸、グリシルロイシン、グリシルプロリン、グリシルグリシルヒスチジン、ロイシルグリシルグリシンなどが、タンパクとしてBSA、カゼイン、オボアルブミン等が、有機酸としては、グルコン酸、マレイン酸、コハク酸、リンゴ酸、クエン酸、酢酸、乳酸等が挙げられる。 As such reagents, amino acids include standard amino acids such as alanine, cysteine, aspartic acid, glutamic acid, phenylalanine, glycine, histidine, isoleucine, lysine, leucine, methionine, asparagine, proline, glutamine, arginine, serine, threonine, selenocysteine, Valine, tryptophan, tyrosine, and non-standard amino acids include 2-aminoadipic acid, 3-aminoadipic acid, 2-aminobutanoic acid, 2,4-diaminobutanoic acid, 2-aminohexanoic acid, 6-aminohexanoic acid, β -Alanine, 2-aminopentanoic acid, 2,3-diaminopentanoic acid, 2,3-diaminopropanoic acid, 2-aminopimelic acid, citrulline, cysteic acid, 2,4-diaminobutanoic acid, 2,6-diaminopimelic acid, 2, 3 Diaminopropanoic acid, 4-carboxyglutamic acid, 5-oxoproline (pyroglutamic acid), homocysteine, homoserine, homoserine lactone, 5-hydroxylysine, allohydroxylysine, 3-hydroxyproline, 4-hydroxyproline, alloisoleucine, norleucine, Examples include norvaline, ornithine, sarcosine, allothreonine, and thyroxine, and L-form or D-form of amino acids excluding glycine, and a mixture of D-form and L-form. Examples of oligopeptides include glycylglycine, glycylglycylglycine, glutamylglycine, glutamylglutamic acid, glycylleucine, glycylproline, glycylglycylhistidine, and leucylglycylglycine, and proteins include BSA, casein, and ovalbumin. Examples of the organic acid include gluconic acid, maleic acid, succinic acid, malic acid, citric acid, acetic acid, and lactic acid.

有機酸やある種のアミノ酸やオリゴペプチド、好適な例としてはグリシルグリシンが挙げられるが、それ自体が水溶液中で塩を形成した時に緩衝液となるものがある。この場合、例えばグリシルグリシン緩衝液に別の安定化剤を添加することなく、緩衝液そのものを安定化剤として使用することも可能である。 Organic acids, certain amino acids and oligopeptides, and preferred examples include glycylglycine, but there are those that themselves become buffers when they form salts in aqueous solutions. In this case, for example, the buffer solution itself can be used as a stabilizer without adding another stabilizer to the glycylglycine buffer solution.

酵素の安定化剤として使用するためには、一般に市販され容易に入手可能である事が望ましいが、やむを得ず市販品が得られない場合や、コスト削減などの事情により、種々の公知の手段により合成しても良い。   In order to use it as an enzyme stabilizer, it is generally desirable that it is commercially available and can be easily obtained. However, it is unavoidable that a commercially available product is unavoidably obtained, or it is synthesized by various known means depending on circumstances such as cost reduction. You may do it.

以下実施例を挙げて発明を具体的に説明するが、本発明は実施例によって何ら限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to the examples.

プロトカテキュ酸ジオキシゲナーゼはシュードモナス属細菌由来の製品(東洋紡績製)を使用した。   Protocatechuate dioxygenase was a product derived from Pseudomonas bacteria (manufactured by Toyobo).

プロトカテキュ酸ジオキシゲナーゼの酵素活性は、プロトカテキュ酸を基質とし、その消失量を290nmの吸光度の変化で測定することにより測定した。具体的方法を以下に示す。
0.4mM、プロトカテキュ酸溶液、50mM、トリス酢酸緩衝液(pH7.5(25℃))を調製し、以下の測定のための原液とした。また、測定試料(酵素溶液)は、予め氷冷した50mM、トリス酢酸緩衝液(pH7.5(25℃))で1.0mg/ml以上溶解し、分析直前に同緩衝液で0.2〜0.8U/mlに希釈した。
各反応は、0.4mM、プロトカテキュ酸溶液を3.0ml取り、37℃で約5分間予備加温した後、測定試料(酵素溶液)0.05mlを添加し、混和後、37℃に制御された分光光度計で290nmの吸光度を3〜4分間記録し、その初期直線部分から1分間当たりの吸光度変化を求めた(ΔODtest)。盲検(blank)は酵素溶液の代わりに50mM、トリス酢酸緩衝液(pH7.5(25℃))を0.05ml加え上記同様に操作を行って1分間当りの吸光度変化量を求めた(ΔODblank)。
得られた吸光度変化量より下記計算式に基づきプロトカテキュ酸ジオキシゲナーゼの酵素活性を算出した。なお上記条件下で1分間に1マイクロモルのプロトカテキュ酸を酸化する酵素量を1単位(1U)とする。
計算式
活性値(U/ml)={ΔOD/min(ΔODtest−ΔODblank)×3.05(ml)×希釈倍率}/{3.8×1.0(cm)×0.05(ml)}
3.05ml=反応混液液量
3.8=プロトカテキュ酸の上記測定条件下でのミリモル分子吸光係数
1.0cm=セルの光路長
0.05ml=酵素サンプル液量
The enzymatic activity of protocatechuic acid dioxygenase was measured by measuring the disappearance of protocatechuic acid as a substrate and the change in absorbance at 290 nm. A specific method is shown below.
0.4 mM, protocatechuic acid solution, 50 mM, Tris acetate buffer (pH 7.5 (25 ° C.)) was prepared and used as a stock solution for the following measurement. In addition, a measurement sample (enzyme solution) was dissolved in a concentration of 1.0 mg / ml or more in 50 mM Tris acetate buffer (pH 7.5 (25 ° C.)) that had been ice-cooled in advance. Diluted to 0.8 U / ml.
In each reaction, 3.0 ml of 0.4 mM protocatechuic acid solution was taken, pre-warmed at 37 ° C. for about 5 minutes, 0.05 ml of a measurement sample (enzyme solution) was added, mixed, and then controlled at 37 ° C. The absorbance at 290 nm was recorded for 3 to 4 minutes using a spectrophotometer, and the change in absorbance per minute was determined from the initial linear portion (ΔODtest). In the blank test, 0.05 ml of 50 mM Tris acetate buffer (pH 7.5 (25 ° C.)) was added instead of the enzyme solution and the same operation was performed to determine the amount of change in absorbance per minute (ΔOD blank). ).
The enzyme activity of protocatechuate dioxygenase was calculated from the obtained change in absorbance based on the following formula. The amount of enzyme that oxidizes 1 micromol of protocatechuic acid per minute under the above conditions is defined as 1 unit (1 U).
Formula activity value (U / ml) = {ΔOD / min (ΔODtest−ΔODblank) × 3.05 (ml) × dilution factor} / {3.8 × 1.0 (cm) × 0.05 (ml)}
3.05 ml = reaction mixture liquid volume 3.8 = protocolecic acid millimolar extinction coefficient 1.0 cm = cell optical path length 0.05 ml = enzyme sample liquid volume

[実施例−1]
プロトカテキュ酸ジオキシゲナーゼを10mMのリン酸カリウム緩衝液 pH7.5で15mg−protein/mlの濃度に調製し、アミノ酸、アミノ酸誘導体、オリゴペプチド、水溶性蛋白質、有機酸塩をそれぞれ20mg/mlになるように添加溶解し、これを凍結乾燥により粉末化した。
得られた凍結乾燥粉末を乾燥条件下25℃で2週間保存し、初期活性を100%として活性残存率を求めた。結果を(表1)に示す。
[Example-1]
Prepare protocatechuate dioxygenase at a concentration of 15 mg-protein / ml in 10 mM potassium phosphate buffer pH 7.5 so that the amino acid, amino acid derivative, oligopeptide, water-soluble protein, and organic acid salt are 20 mg / ml each. And dissolved in powder, and pulverized by freeze-drying.
The obtained freeze-dried powder was stored under dry conditions at 25 ° C. for 2 weeks, and the residual activity rate was determined with the initial activity as 100%. The results are shown in (Table 1).

Figure 2006101777
Figure 2006101777

この結果から解る様に、アミノ酸、アミノ酸誘導体、オリゴペプチド、水溶性タンパク質、有機酸塩と共に凍結乾燥した場合、プロトカテキュ酸ジオキシゲナーゼの安定化効果がみられる。
安定化効果はL体アミノ酸あるいはD体アミノ酸のどちらかに偏っておらず、本発明ではどちらでも使用可能である事が明かである。
As can be seen from this result, when lyophilized with amino acids, amino acid derivatives, oligopeptides, water-soluble proteins, and organic acid salts, the stabilizing effect of protocatechuate dioxygenase is observed.
The stabilizing effect is not biased to either L-form amino acids or D-form amino acids, and it is clear that either can be used in the present invention.

[実施例−2]
プロトカテキュ酸ジオキシゲナーゼを10mMのリン酸カリウム緩衝液pH7.5で15mg−protein/mlになるように調製し、酵素蛋白当りのグリシンの添加濃度を0:1から20:1の範囲で変化させ、凍結乾燥により粉末化した。得られた凍結乾燥粉末を乾燥条件下25℃で2週間保存し、初期活性を100として活性残存率を求めた。結果を(表2)に示す。
[Example-2]
Protocatechuate dioxygenase was prepared to be 15 mg-protein / ml in 10 mM potassium phosphate buffer pH 7.5, and the addition concentration of glycine per enzyme protein was changed in the range of 0: 1 to 20: 1. Powdered by lyophilization. The obtained lyophilized powder was stored under dry conditions at 25 ° C. for 2 weeks, and the residual activity was determined with the initial activity as 100. The results are shown in (Table 2).

Figure 2006101777
Figure 2006101777

この結果より、グリシンは広い添加濃度範囲でプロトカテキュ酸ジオキシゲナーゼを安定化することが分る。上記条件で凍結乾燥した場合、添加範囲として、グリシン:蛋白の比率が0.2:1以上が好ましく、0.5:1から20:1である事がより好ましく、1.5:1から10:1である事が更に好ましい。 This result shows that glycine stabilizes protocatechuate dioxygenase in a wide concentration range. When freeze-dried under the above conditions, the addition range is preferably a glycine: protein ratio of 0.2: 1 or more, more preferably 0.5: 1 to 20: 1, and 1.5: 1 to 10 It is more preferable that the ratio is 1.

[実施例−3]
プロトカテキュ酸ジオキシゲナーゼを20mMのリン酸カリウム緩衝液pH7.5で3.5mg−protein/mlから20mg−protein/mlになるようにそれぞれ調製し、グリシンを20mg/ml濃度に添加溶解して凍結乾燥粉末化した。得られた凍結乾燥粉末を乾燥条件下25℃で2週間保存し、初期活性を100として活性残存率を求めた。その結果を(表3)に示す。
[Example-3]
Protocatechuate dioxygenase was prepared from 3.5 mg-protein / ml to 20 mg-protein / ml with 20 mM potassium phosphate buffer, pH 7.5, and glycine was added and dissolved at a concentration of 20 mg / ml and lyophilized. Powdered. The obtained lyophilized powder was stored under dry conditions at 25 ° C. for 2 weeks, and the residual activity was determined with the initial activity as 100. The results are shown in (Table 3).

Figure 2006101777
Figure 2006101777

凍結乾燥時の酵素蛋白濃度が低い場合は活性低下し易いが、蛋白濃度が3.5mg/mlといった希薄な条件下においてもグリシンの安定化効果が示された。 When the enzyme protein concentration at the time of lyophilization is low, the activity tends to decrease, but the stabilization effect of glycine was shown even under dilute conditions such as a protein concentration of 3.5 mg / ml.

[実施例−4]
プロトカテキュ酸ジオキシゲナーゼを10mMから1000mMのリン酸カリウム緩衝液pH7.5でそれぞれ15mg−protein/mlになるように調製し、グリシンを20mg/ml濃度に添加溶解して凍結乾燥粉末化した。得られた凍結乾燥粉末を乾燥条件下25℃で2週間保存し、初期活性を100として活性残存率を求めた。その結果を(表4)に示す。
[Example-4]
Protocatechuate dioxygenase was adjusted to 15 mg-protein / ml with 10 mM to 1000 mM potassium phosphate buffer pH 7.5, respectively, and glycine was added and dissolved at a concentration of 20 mg / ml to prepare a freeze-dried powder. The obtained lyophilized powder was stored under dry conditions at 25 ° C. for 2 weeks, and the residual activity was determined with the initial activity as 100. The results are shown in (Table 4).

Figure 2006101777
Figure 2006101777

この結果から解る様に、プロトカテキュ酸ジオキシゲナーゼの凍結乾燥粉末化時の緩衝液濃度は1000mMまで使用することが出来るが、製品粉末の溶解性を考慮すれば800mM以下が好ましく600mM以下の濃度が更に好ましい。 As can be seen from this result, the protocatechuate dioxygenase lyophilized powder can be used at a buffer concentration of up to 1000 mM, but considering the solubility of the product powder, it is preferably 800 mM or less, and more preferably 600 mM or less. preferable.

[実施例−5]
プロトカテキュ酸ジオキシゲナーゼを、各種バッファーを用いて15mg−protein/mlになるように調製し、それぞれグリシンを20mg/mlになるように添加溶解して凍結乾燥粉末化した。得られた凍結乾燥粉末を乾燥条件下25℃で2週間保存し、初期活性を100として活性残存率を求めた。その結果を(表5)に示す。
[Example-5]
Protocatechuate dioxygenase was prepared to be 15 mg-protein / ml using various buffers, and glycine was added and dissolved to a concentration of 20 mg / ml, and lyophilized powder. The obtained lyophilized powder was stored under dry conditions at 25 ° C. for 2 weeks, and the residual activity was determined with the initial activity as 100. The results are shown in (Table 5).

Figure 2006101777
Figure 2006101777

この結果から分るように、グリシンを安定化剤としたプロトカテキュ酸ジオキシゲナーゼの製品化において広い選択肢の中からbuffer種を選定して使用することが可能である。 As can be seen from this result, it is possible to select and use a buffer species from a wide range of options in the production of protocatechuate dioxygenase using glycine as a stabilizer.

本発明により、プロトカテキュ酸ジオキシゲナーゼの安定性が向上することにより、臨床検査等における実用性が向上し、産業上多大の効果をもたらす。   By improving the stability of protocatechuate dioxygenase according to the present invention, practicality in clinical examinations and the like is improved, and a great industrial effect is brought about.

Claims (4)

次の(a)または(b)のうち少なくともいずれか一方を、安定化剤として添加する事を特徴とするプロトカテキュ酸ジオキシゲナーゼの安定化方法。
(a)L−アミノ酸,L−イミノ酸、L−アミノ酸の誘導体、D−アミノ酸、D−イミノ酸、D−アミノ酸の誘導体、ベタイン類、オリゴペプチド、ポリペプチド、水溶性タンパク質から選ばれる少なくとも1種
(b)有機酸および/または有機酸塩
A method for stabilizing protocatechuate dioxygenase, comprising adding at least one of the following (a) and (b) as a stabilizer.
(A) at least one selected from L-amino acids, L-imino acids, derivatives of L-amino acids, D-amino acids, D-imino acids, derivatives of D-amino acids, betaines, oligopeptides, polypeptides, water-soluble proteins Species (b) Organic acids and / or organic acid salts
L−アミノ酸,L−イミノ酸、L−アミノ酸の誘導体、D−アミノ酸、D−イミノ酸、D−アミノ酸の誘導体、ベタイン類、オリゴペプチド、ポリペプチド、水溶性タンパク質、有機酸、有機酸塩からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む安定化されたプロトカテキュ酸ジオキシゲナーゼ乾燥粉末組成物。   From L-amino acids, L-imino acids, L-amino acid derivatives, D-amino acids, D-imino acids, D-amino acid derivatives, betaines, oligopeptides, polypeptides, water-soluble proteins, organic acids, organic acid salts A stabilized protocatechuate dioxygenase dry powder composition comprising at least one member selected from the group consisting of: L−アミノ酸,L−イミノ酸、L−アミノ酸の誘導体、D−アミノ酸、D−イミノ酸、D−アミノ酸の誘導体、ベタイン類、オリゴペプチド、ポリペプチド、水溶性タンパク質、有機酸、有機酸塩からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む安定化されたプロトカテキュ酸ジオキシゲナーゼ液状組成物。   From L-amino acids, L-imino acids, L-amino acid derivatives, D-amino acids, D-imino acids, D-amino acid derivatives, betaines, oligopeptides, polypeptides, water-soluble proteins, organic acids, organic acid salts A stabilized protocatechuate dioxygenase liquid composition comprising at least one member selected from the group consisting of: L−アミノ酸,L−イミノ酸、L−アミノ酸の誘導体、D−アミノ酸、D−イミノ酸、D−アミノ酸の誘導体、ベタイン類、オリゴペプチド、ポリペプチド、水溶性タンパク質、有機酸、有機酸塩からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む、プロトカテキュ酸ジオキシゲナーゼ水溶液を凍結乾燥することを特徴とする、安定化されたプロトカテキュ酸ジオキシゲナーゼ凍結乾燥品の製造方法。   From L-amino acids, L-imino acids, L-amino acid derivatives, D-amino acids, D-imino acids, D-amino acid derivatives, betaines, oligopeptides, polypeptides, water-soluble proteins, organic acids, organic acid salts A method for producing a stabilized freeze-dried protocatechuate dioxygenase product comprising lyophilizing an aqueous protocatechuate dioxygenase solution containing at least one selected from the group consisting of
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