JP2009142188A - Method for extracting multi-color luciferase - Google Patents

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Tomomi Asai
友実 浅井
Shigeaki Nishii
重明 西井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stable extraction method for detecting luciferases in a sample with the light-emitting reaction of luciferin-luciferase, in more detail, a method for simultaneously extracting luciferases having a plurality of light-emitting spectrum characteristics and originated from beetles with an extraction reagent comprising Nonidet (R) P40 or polyoxyethylene (20) cetyl ether, and glycerol, and to provide a reagent therefor. <P>SOLUTION: This method for extracting the luciferase enzymes from cells for expressing one or more luciferases selected from the group consisting of green light-emitting luciferase originated from Ragophthalmidae Ohbai, mutant type orange color light-emitting luciferase originated from Ragophthalmidae Ohbai, and red color light-emitting luciferase originated from Phrixothrix hirtus comprises (a) a process for mixing polyoxyethylene (20) cetyl ether or Nonidet (R) P40 with glycerol, and (b) a process for bringing the mixture liquid into contact with the cells to extract the luciferase enzymes. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ルシフェリン−ルシフェラーゼの発光反応を用いた、サンプル中のルシフェラーゼを検出するための安定した抽出方法に関する。さらに詳しくは、複数の発光スペクトル特性を有する甲虫由来のルシフェラーゼをノニデット(登録商標)P40またはポリオキシエチレン(20)セチルエーテルならびにグリセロールを含む抽出試薬を用いて同時抽出する方法ならびにそのための試薬に関する。   The present invention relates to a stable extraction method for detecting luciferase in a sample using a luciferin-luciferase luminescence reaction. More specifically, the present invention relates to a method for simultaneous extraction of beetle-derived luciferase having a plurality of emission spectral characteristics using an extraction reagent containing Nonidet (registered trademark) P40 or polyoxyethylene (20) cetyl ether and glycerol, and a reagent therefor.

レポーター遺伝子を用いた遺伝子発現制御解析は、レポーター遺伝子に連結されたシス作用性塩基配列要素(プロモーター、エンハンサー、サイレンサーなどの遺伝子発現制御配列)を含むプラスミドを細胞に導入して、ある条件下において発現されるレポーター酵素の活性を指標に遺伝子発現制御を評価する手法である。これまで多くのレポーター酵素がこの評価に用いられてきたが、ホタルルシフェラーゼの発光を利用したシステムは感度が高く、活性測定が簡便なことから、現在広く用いられている。   Gene expression control analysis using a reporter gene involves introducing a plasmid containing a cis-acting base sequence element (gene expression control sequence such as a promoter, enhancer, silencer, etc.) linked to the reporter gene into a cell, and under certain conditions This is a technique for evaluating gene expression control using the activity of the expressed reporter enzyme as an index. Many reporter enzymes have been used for this evaluation so far, but systems using the light emission of firefly luciferase are widely used because of their high sensitivity and simple activity measurement.

しかしながら、レポーター活性をサンプル間で評価する際には、トランスフェクション効率、細胞数、生育状態、細胞死等、遺伝子発現制御とは関係しない、レポーター酵素の絶対量の変化をもたらす要因が存在する。このため、被験配列に連結されたレポーター遺伝子とあわせて、一定発現(コントロール)プロモーターに連結された基質特異性、あるいは反応性の異なるレポーター分子を内部標準として加え、サンプル間で標準化処理を行う必要がある。このように2つ以上の遺伝子発現を同時に測定するために、これまで種々の遺伝子、特にホタルルシフェラーゼと異なった基質特異性を示すウミシイタケルシフェラーゼ(Renilla luciferase)がクローニングされ用いられてきた。しかし、この方法では発光の機構が異なるため、複数の反応及び測定を行わなければならず煩雑であった。   However, when the reporter activity is evaluated between samples, there are factors that cause changes in the absolute amount of the reporter enzyme that are not related to gene expression control, such as transfection efficiency, cell number, growth state, and cell death. Therefore, in addition to the reporter gene linked to the test sequence, a reporter molecule with different substrate specificity or reactivity linked to a constant expression (control) promoter must be added as an internal standard, and standardization must be performed between samples. There is. Thus, in order to simultaneously measure the expression of two or more genes, various genes, particularly Renilla luciferase showing a substrate specificity different from that of firefly luciferase, have been cloned and used. However, in this method, since the mechanism of luminescence is different, a plurality of reactions and measurements must be performed, which is complicated.

一方、ホタルルシフェラーゼ遺伝子から発光色の異なる変異体を見つける研究(非特許文献1)や、発光色の異なる4種類のヒカリコメツキムシ由来ルシフェラーゼの単離(非特許文献2)、2色の鉄道虫由来のルシフェラーゼの研究(非特許文献3)、イリオモテボタル由来ルシフェラーゼの変異体の研究(非特許文献4)などが進められてきた。これらのルシフェラーゼは同じ基質で異なった発光色を示すことで注目された。特に、ホタルルシフェラーゼ変異体はpHにより発光スペクトルが変動してしまうことから、多色測定においてはコメツキムシ、鉄道虫、イリオモテボタル由来ルシフェラーゼなどのようにpHに対して発光スペクトルが変動しないルシフェラーゼが好ましく、3色の発光ルシフェラーゼを用いたアッセイシステムが実用化されている(近江谷ら、マルチ遺伝子転写活性測定システム、特許文献1)。しかし、これらのルシフェラーゼの安定性が異なるため、特に複数のルシフェラーゼを同時に検出しようとする際、いずれのルシフェラーゼも細胞から安定して効率よく抽出し、発光反応を行える検出試薬の開発が望まれていた。
Contag C. et al, Red Shifted luciferase, United Sates Patent 6,495,355 (2002) Wood K.V., Lam Y.A., Seliger H.H., and McElroy W.D. 1989, Science, 244, 700−702:Complementary DNA Coding Click Beetles Luciferases Can Elicit Bioluminescence of Different Colors Viviani V.R., Bechara E.J.H., Ohmiya Y. 1999, Biochemistry, 38, 8271−8279 Viviani V., Uchida A., Suenaga N., Ryufuku M., and Ohmiya Y. 2001, Biochem. Biophys. Res. Commun. 280, 1286−1291 WO2004/099421
On the other hand, research to find mutants with different emission colors from the firefly luciferase gene (Non-patent Document 1), isolation of four kinds of Luciferase luciferases with different emission colors (Non-patent Document 2), derived from two-color railway insects Research on luciferase (Non-patent Document 3), research on mutants of Iriomote botulinum-derived luciferase (Non-patent Document 4) and the like have been advanced. These luciferases were noted by showing different emission colors on the same substrate. In particular, since the emission spectrum of firefly luciferase mutants varies with pH, luciferases whose emission spectra do not vary with respect to pH are preferred, such as click beetles, railroad insects, and Iriomote botal luciferases in multicolor measurement. An assay system using three-color luminescent luciferases has been put into practical use (Omiya et al., Multigene Transcription Activity Measurement System, Patent Document 1). However, since the stability of these luciferases is different, it is desirable to develop a detection reagent that can stably and efficiently extract any luciferase from cells and perform a luminescence reaction, particularly when simultaneously detecting multiple luciferases. It was.
Contag C.I. et al, Red Shifted luciferase, United States Patent 6,495,355 (2002) Wood K. V. , Lam Y. et al. A. Seliger H. H. , And McElroy W., et al. D. 1989, Science, 244, 700-702: Complementary DNA Coding Click Beetles Luciferases Can Elicity Bioluminescence of Different Colors Viviani V. R. , Bechara E .; J. et al. H. , Ohmiya Y .; 1999, Biochemistry, 38, 8271-8279. Viviani V. Uchida A., et al. , Suenaga N .; Ryufuku M., et al. , And Ohmiya Y .; 2001, Biochem. Biophys. Res. Commun. 280, 1286-1291 WO2004 / 099421

本発明の目的は、複数色の発光酵素に対し、細胞試料からルシフェラーゼを安定して効率よく抽出し、発光反応を行える検出試薬に関する。さらに詳しくは、複数色の発光酵素を同時に安定して効率よく抽出し、発光反応を行える検出試薬に関する。   An object of the present invention relates to a detection reagent capable of stably and efficiently extracting luciferase from a cell sample and performing a luminescence reaction with respect to a plurality of luminescent enzymes. More particularly, the present invention relates to a detection reagent that can stably and efficiently extract a plurality of luminescent enzymes simultaneously and perform a luminescence reaction.

本発明者らは、上記課題を解決するため、界面活性剤としてポリオキシエチレン(20)セチルエーテルまたはノニデット(登録商標)P40を含有する抽出剤にグリセロール、を混合することによって、安定して抽出・発光反応を行うことができることを見出し、本発明を完成させるに到った。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have stably extracted by mixing glycerol with an extractant containing polyoxyethylene (20) cetyl ether or nonidet (registered trademark) P40 as a surfactant. The inventors have found that a luminescence reaction can be performed and have completed the present invention.

すなわち、本発明は以下のような構成からなる。
[項1]
イリオモテボタル由来の緑色発光ルシフェラーゼ、イリオモテボタル由来の変異体型橙色発光ルシフェラーゼおよび鉄道虫由来の赤色発光ルシフェラーゼの群から選択される1ないし2以上のルシフェラーゼを発現する細胞からルシフェラーゼ酵素を含む画分を抽出する方法であって、
(a)ポリオキシエチレン(20)セチルエーテルまたはノニデット(登録商標)P40、ならびにグリセロールを混合する工程、および
(b)(a)の工程で得られた混合液を細胞に接触させてルシフェラーゼ酵素を抽出する工程、
を含む方法。
[項2]
前記(a)の工程で得られた混合液のグリセロールの濃度が20〜25%である、項1に記載の方法。
[項3]
前記混合液が、さらに10〜50mMの硫酸アンモニウムを含む、項1または2に記載の方法。
[項4]
項1〜3のいずれかに記載の方法で抽出されたルシフェラーゼ酵素を含む画分の発光を測定する工程をさらに含む、イリオモテボタル由来の緑色発光ルシフェラーゼ、イリオモテボタル由来の変異体型橙色発光ルシフェラーゼおよび鉄道虫由来の赤色発光ルシフェラーゼの群から選択される1ないし2以上のルシフェラーゼを発現する細胞からルシフェラーゼを検出する方法。
[項5]
項1〜3のいずれかに記載の方法で抽出されたルシフェラーゼ酵素を含む画分を静置する工程をさらに含む、イリオモテボタル由来の緑色発光ルシフェラーゼ、イリオモテボタル由来の変異体型橙色発光ルシフェラーゼおよび鉄道虫由来の赤色発光ルシフェラーゼの群から選択される1ないし2以上のルシフェラーゼを保持する方法。
[項6]
項1〜5のいずれかに記載の方法に用いるための試薬であって、ポリオキシエチレン(20)セチルエーテルまたはノニデット(登録商標)P40、ならびにグリセロールを含む試薬。
[項7]
試薬中のグリセロールの濃度が20〜25%である、項6に記載の方法。
[項8]
試薬中に、10〜50mMの硫酸アンモニウムを含む、項6または7に記載の試薬。
That is, the present invention has the following configuration.
[Claim 1]
Extraction of a fraction containing luciferase enzyme from cells expressing one or more luciferases selected from the group of green luciferase derived from Iriomote butter, mutant orange luciferase derived from Iriomote butter and red luciferase derived from a railworm A way to
(A) a step of mixing polyoxyethylene (20) cetyl ether or Nonidet (registered trademark) P40 and glycerol, and (b) contacting the mixture obtained in the step of (a) with a cell to give a luciferase enzyme. The process of extracting,
Including methods.
[Section 2]
Item 2. The method according to Item 1, wherein the concentration of glycerol in the mixed solution obtained in the step (a) is 20 to 25%.
[Section 3]
Item 3. The method according to Item 1 or 2, wherein the mixed solution further contains 10 to 50 mM ammonium sulfate.
[Claim 4]
The green luminescence luciferase derived from Iriomote botaru, the mutant-type orange luminescence luciferase derived from iriomote botaru, and the railway further comprising the step of measuring luminescence of the fraction containing the luciferase enzyme extracted by the method according to any one of Items 1 to 3 A method for detecting luciferase from a cell that expresses one or more luciferases selected from the group of red luciferases derived from insects.
[Section 5]
The green luciferase derived from Iriomote botaru, the mutant-type orange luminescence luciferase derived from Iriomote botaru, and the railworm further comprising the step of leaving the fraction containing the luciferase enzyme extracted by the method according to any one of Items 1 to 3 A method of retaining one or more luciferases selected from the group of derived red-emitting luciferases.
[Claim 6]
Item 6. A reagent for use in the method according to any one of Items 1 to 5, comprising polyoxyethylene (20) cetyl ether or Nonidet (registered trademark) P40, and glycerol.
[Claim 7]
Item 7. The method according to Item 6, wherein the concentration of glycerol in the reagent is 20 to 25%.
[Section 8]
Item 8. The reagent according to Item 6 or 7, comprising 10 to 50 mM ammonium sulfate in the reagent.

本発明の方法により、複数色のルシフェラーゼを含む検体からそれぞれのルシフェラーゼを安定に抽出できるため、この発光量を測定することによって、複数の遺伝子の転写活性を同時にモニターするなど、複数のレポーターを用いた種々の生命現象の定量が可能となった。さらに、本発明の方法によりプレートリーダーを用いて多検体を一度により安定して測定することが可能となり、創薬スクリーニング、化学物質の毒性評価などに広く応用できる。   By the method of the present invention, each luciferase can be stably extracted from a specimen containing multiple colors of luciferase. Therefore, by measuring the amount of luminescence, the transcriptional activity of multiple genes can be monitored simultaneously. It became possible to quantify various life phenomena. Furthermore, the method of the present invention makes it possible to measure multiple specimens more stably at once using a plate reader, and can be widely applied to drug discovery screening, chemical substance toxicity evaluation, and the like.

以下に本発明を詳細に説明する。
本発明の抽出方法の抽出対象となるルシフェラーゼは、イリオモテボタルRagophthalmidae Ohbai由来の緑色発光ルシフェラーゼ(非特許文献5)、イリオモテボタル由来の変異体型橙色発光ルシフェラーゼ(非特許文献4)、鉄道虫Phrixothrix hirtus由来の赤色発光ルシフェラーゼ(非特許文献3)などが挙げられる。これらルシフェラーゼは野生型の配列、あるいは1ないし2以上のアミノ酸残基の置換、挿入、欠失があってもよい。これらは通常、発現可能な遺伝子構築物の形で細胞に導入されるが、ルシフェラーゼ遺伝子はcDNA由来などの天然の遺伝子を使用してもよいが、試験に使用される細胞種において翻訳効率が向上するように遺伝子工学的に改変された遺伝子を用いることがより好ましく、近江谷らのルシフェラーゼが例示される(マルチ遺伝子転写活性測定システム、特許文献1)。
Ohmiya Y.,Mina Y.,Viviani V.R.,Ohba N.2000,Sci.Rep.Yokosuka City Mus.47,31−38
The present invention is described in detail below.
The luciferase to be extracted by the extraction method of the present invention is a green luminescence luciferase derived from Iriomote butterfly Ragophtalmidae Ohbai (Non-patent Document 5), a mutant-type orange luminescence luciferase derived from Iriomote bottal (Non-patent Document 4), and a railworm Phrixothrix hirtus Red light emitting luciferase (Non-patent Document 3) and the like. These luciferases may have a wild-type sequence, or substitution, insertion or deletion of one or more amino acid residues. These are usually introduced into cells in the form of expressible gene constructs, but natural genes such as cDNA may be used for the luciferase gene, but translation efficiency is improved in the cell type used for the test. Thus, it is more preferable to use a gene modified by genetic engineering as exemplified by Omiya et al. Luciferase (multigene transcription activity measurement system, Patent Document 1).
Ohmiya Y. et al. Mina Y., et al. , Viviani V. R. Ohba N .; 2000, Sci. Rep. Yokosuka City Mus. 47, 31-38

本発明の抽出方法の抽出対象となるルシフェラーゼは、さらに、天然の発光酵素と同一のアミノ酸配列を有しても、また1又は2以上のアミノ酸の置換、付加、欠失または挿入が含まれるものであってもよいし、N末端またはC末端に第2のタンパク質が結合した融合タンパク質であってもよい。   The luciferase to be extracted by the extraction method of the present invention further has the same amino acid sequence as that of a natural luminescent enzyme, and further includes substitution, addition, deletion or insertion of one or more amino acids. It may be a fusion protein in which a second protein is bound to the N-terminus or C-terminus.

本発明の別の態様として、前記の方法により抽出されたルシフェラーゼを、ホタルルシフェラーゼと同様D−ルシフェリンを発光基質として検出する方法が例示される。すなわち、ルシフェラーゼを含むサンプル溶液を発光反応に十分な濃度のD−ルシフェリン、アデノシン三リン酸(ATP)、マグネシウム塩などを含む発光試薬を混合し、この反応によって生じる発光量を測定し、各サンプル中のルシフェラーゼの相対的な存在量を決定する。   As another embodiment of the present invention, there is exemplified a method for detecting luciferase extracted by the above method using D-luciferin as a luminescent substrate in the same manner as firefly luciferase. That is, a sample solution containing luciferase is mixed with a luminescence reagent containing D-luciferin, adenosine triphosphate (ATP), magnesium salt, etc. at a concentration sufficient for a luminescence reaction, and the amount of luminescence produced by this reaction is measured. The relative abundance of luciferase in is determined.

前記ルシフェラーゼの検出方法は、D−ルシフェリンを細胞に浸透させることによっても発光を生じせしめることができるが、より高感度な検出を行うにはルシフェラーゼを発現する細胞を物理的に破砕あるいは化学的に溶解し、その処理液の全部または一部と発光反応に十分な濃度のMgイオン、ATP、ルシフェリンなどを含む発光反応液を調製し、前記反応液の発光量をもとに各サンプル中のルシフェラーゼの相対的な存在量を決定することが好ましい。細胞を物理的に破砕する方法としては、超音波破砕法が挙げられる。化学的に溶解する手法としては、細胞を界面活性剤を含む溶液と接触させる方法である。この破砕/溶解された細胞抽出液を前記試薬と混合し、発光を測定することによってルシフェラーゼの存在量を調べることができる。このような細胞で発現するルシフェラーゼの検出においては、発光試薬に界面活性剤を添加することによって、細胞を溶解しながら発光反応を行う方法は操作性がよく、サンプル数が多い場合に最適である。しかしながら、抗原抗体反応等によって、同じ細胞サンプル中に存在する調べたいタンパク質の存在量や、リン酸化などの修飾の状態を解析したい場合には、細胞溶解、発光を別々のステップで進められることが好ましい。   The luciferase detection method can also generate luminescence by allowing D-luciferin to permeate cells, but for more sensitive detection, cells expressing luciferase are physically disrupted or chemically disrupted. Dissolve and prepare a luminescence reaction solution containing Mg ions, ATP, luciferin, etc. at a concentration sufficient for the luminescence reaction with all or part of the treatment solution, and luciferase in each sample based on the luminescence amount of the reaction solution It is preferred to determine the relative abundance of. Examples of a method for physically disrupting cells include an ultrasonic disruption method. A chemical lysis method is a method in which cells are brought into contact with a solution containing a surfactant. The luciferase abundance can be examined by mixing the disrupted / dissolved cell extract with the reagent and measuring luminescence. For detection of luciferase expressed in such cells, the method of performing a luminescence reaction while lysing cells by adding a surfactant to the luminescent reagent is easy to operate and is optimal when the number of samples is large. . However, if you want to analyze the amount of protein to be examined in the same cell sample or the state of modification such as phosphorylation by antigen-antibody reaction, cell lysis and luminescence can be performed in separate steps. preferable.

また、本発明の別の態様として、前記の方法により抽出されたルシフェラーゼを、静置し、保持する方法が例示される。   Moreover, as another aspect of the present invention, a method of allowing the luciferase extracted by the above method to stand and hold is exemplified.

前記、細胞を溶解してルシフェラーゼを抽出するための方法に添加される界面活性剤としては、ルシフェラーゼを失活させたり、その活性をできるだけ阻害しない種類、濃度でなければならない。本発明に用いられるルシフェラーゼの抽出には非イオン性界面活性剤の使用が好ましい。一般に、ホタルPhotinus Pyralis由来ルシフェラーゼを細胞から抽出する界面活性剤としてTriton X100(ポリオキシエチレン(10)オクチルフェニルエーテル)が用いられる(非特許文献6)。また、特許文献2では、緑色発光ルシフェラーゼ、橙色発光ルシフェラーゼ、赤色発光ルシフェラーゼの細胞抽出にもTriton X100を使用することが報告されている。
実験医学別冊バイオマニュアルシリーズ(4)遺伝子導入と発現・解析法(1994年4月20日発行、羊土社)p.89−98 WO2006/061985
The surfactant added to the above-described method for lysing cells and extracting luciferase should be of a kind and concentration that does not deactivate luciferase or inhibit its activity as much as possible. For the extraction of luciferase used in the present invention, it is preferable to use a nonionic surfactant. In general, Triton X100 (polyoxyethylene (10) octylphenyl ether) is used as a surfactant that extracts luciferase derived from firefly Photinus Pyralis from cells (Non-patent Document 6). Patent Document 2 reports that Triton X100 is also used for cell extraction of green luminescent luciferase, orange luminescent luciferase, and red luminescent luciferase.
Biomedical series for experimental medicine separate volume (4) Gene transfer and expression / analysis method (issued April 20, 1994, Yodosha) p. 89-98 WO2006 / 061985

これに対し、本発明のルシフェラーゼの抽出方法では、Nonidet P40(NP40、ポリオキシエチレン(9)オクチルフェニルエーテル)(CAS 9036−19−5)、または、ポリオキシエチレン(20)セチルエーテル(ブリジ(登録商標)−58)(CAS 9004−95−9)を使用する。
Nonidet P40(NP40)の使用濃度の下限としては0.005%が好ましく、さらに好ましくは0.05%である。上限としては1%が好ましく、さらに好ましくは0.25%である。
また、ポリオキシエチレン(20)セチルエーテルの使用濃度の下限としては0.005%が好ましく、さらに好ましくは0.05%である。上限としては1%が好ましく、さらに好ましくは0.25%である。
In contrast, in the method for extracting luciferase of the present invention, Nonidet P40 (NP40, polyoxyethylene (9) octylphenyl ether) (CAS 9036-19-5) or polyoxyethylene (20) cetyl ether (Brij ( Registered trademark) -58) (CAS 9004-95-9).
The lower limit of the concentration of Nonidet P40 (NP40) is preferably 0.005%, more preferably 0.05%. The upper limit is preferably 1%, and more preferably 0.25%.
Moreover, as a minimum of the use density | concentration of polyoxyethylene (20) cetyl ether, 0.005% is preferable, More preferably, it is 0.05%. The upper limit is preferably 1%, and more preferably 0.25%.

本発明のルシフェラーゼの抽出方法では、ポリオキシエチレン(20)セチルエーテルとノニデットP40の両方が含まれる構成であってもよい。両方入れることにより、ロット間差によるリスクを分散させることができる。   The extraction method of luciferase of the present invention may be configured to include both polyoxyethylene (20) cetyl ether and nonidet P40. By including both, the risk due to the difference between lots can be dispersed.

本発明の抽出方法には、ルシフェラーゼの安定化のため、さらにグリセロールを添加する。好ましい濃度の下限としては10%であり、さらに好ましくは20%である。好ましい濃度の上限は30%であり、さらに好ましくは25%である。
この際、Triton X100においてもグリセロールの安定化効果が認められるが、Nonidet P40、ポリオキシエチレン(20)セチルエーテルはさらに高い安定化が可能である。
In the extraction method of the present invention, glycerol is further added to stabilize luciferase. The lower limit of the preferred concentration is 10%, more preferably 20%. The upper limit of the preferred concentration is 30%, more preferably 25%.
At this time, Triton X100 also shows a glycerol stabilizing effect, but Nonidet P40 and polyoxyethylene (20) cetyl ether can be further stabilized.

本発明の抽出方法には、ルシフェラーゼの安定化のため、さらに硫酸アンモニウムを添加することができる。好ましい濃度の下限としては10mMである。好ましい濃度の上限は50mMであり、さらに好ましくは20mMである。   In the extraction method of the present invention, ammonium sulfate can be further added to stabilize luciferase. The lower limit of the preferred concentration is 10 mM. The upper limit of the preferred concentration is 50 mM, more preferably 20 mM.

本発明の抽出方法では、さらにイオン強度やpHを維持するために、緩衝成分を含んでもよい。緩衝成分としては、HEPES、Tricine、Tris、MOPS、グリシルグリシンなどが挙げられ、通常は20〜100mMの使用が好ましい。好ましいpH範囲は7.0〜8.5である。pH7.8〜8.0で最大発光を得ることができるが、pHを7.8以下にすることによって発光持続性を高めることができる。本発明ではさらにルシフェラーゼの活性を増強するタンパク質性材料、例えば、ウシなどの哺乳類血清アルブミン、ラクトアルブミンなどを存在させることもできる。   The extraction method of the present invention may further contain a buffer component in order to maintain the ionic strength and pH. Examples of the buffer component include HEPES, Tricine, Tris, MOPS, glycylglycine, and the use of 20 to 100 mM is usually preferable. A preferred pH range is 7.0 to 8.5. The maximum light emission can be obtained at pH 7.8 to 8.0, but the light emission persistence can be enhanced by adjusting the pH to 7.8 or less. In the present invention, a proteinaceous material that further enhances the activity of luciferase, for example, mammalian serum albumin such as bovine, lactalbumin, and the like may be present.

本発明の抽出方法では、さらにサンプル中に存在して、ルシフェラーゼやATPなどに悪影響を及ぼす可能性のある金属含有プロテアーゼやホスファターゼの活性を抑制するため、EDTAまたはCDTA、EGTAなどのキレート剤などを含有させることができる。好ましい濃度としては1〜5mMである。   In the extraction method of the present invention, a chelating agent such as EDTA or CDTA or EGTA is added to suppress the activity of metal-containing proteases or phosphatases that are present in the sample and may adversely affect luciferase or ATP. It can be included. A preferred concentration is 1 to 5 mM.

さらに、本発明の抽出方法では、ルシフェラーゼのタンパク質の安定性を保護する作用が考えられる還元剤を含んでもよい。還元剤としてはジチオトレイトールや2−メルカプトエタノールなどのスルフィドリル化合物が挙げられる。   Furthermore, the extraction method of the present invention may include a reducing agent that is considered to have an effect of protecting the stability of the luciferase protein. Examples of the reducing agent include sulfhydryl compounds such as dithiothreitol and 2-mercaptoethanol.

本発明の抽出方法では、前記方法の細胞抽出液の全部、または一部を、D-ルシフェリン、アデノシン三リン酸(ATP)、マグネシウムイオンを含む発光試薬と接触させて発光量を測定することによって、当該サンプル中に含まれるルシフェラーゼの相対的存在量を決定する。発光試薬には、さらに補酵素A、DTTなどを含んでもよい。   In the extraction method of the present invention, all or part of the cell extract of the above method is contacted with a luminescent reagent containing D-luciferin, adenosine triphosphate (ATP), and magnesium ions, and the amount of luminescence is measured. Determine the relative abundance of luciferase contained in the sample. The luminescent reagent may further contain coenzyme A, DTT, and the like.

本発明の一つの態様としては、前記ルシフェラーゼをコードする遺伝子の上流に転写調節配列を連結し、この遺伝子構築物を細胞に導入することによって発現するルシフェラーゼを検出する方法が例示される。これによって、ルシフェラーゼの発現量を指標に前記細胞における前記転写制御配列の転写制御を解析することが可能である。   One embodiment of the present invention is exemplified by a method for detecting luciferase expressed by linking a transcription regulatory sequence upstream of the gene encoding luciferase and introducing the gene construct into a cell. This makes it possible to analyze the transcriptional control of the transcriptional regulatory sequence in the cell using the expression level of luciferase as an index.

本発明に用いられる細胞とは真核生物、原核生物など由来を問わないが、好ましくは動物由来の細胞であり、特に好ましくは哺乳類由来の細胞であって、ヒト、マウス、ラット、ハムスター、モルモット、ウサギ、イヌ、ウシ、ウマ、ヒツジ、サル、ブタなどの細胞が挙げられる。大腸菌などの原核生物を用いる場合は、本発明の抽出・維持方法とさらに物理的な細胞破砕手段を組み合わせることが好ましい。   The cells used in the present invention may be derived from eukaryotes, prokaryotes, etc., but are preferably animal-derived cells, particularly preferably mammal-derived cells, which are human, mouse, rat, hamster, guinea pig. And cells such as rabbits, dogs, cows, horses, sheep, monkeys and pigs. When using prokaryotes such as Escherichia coli, it is preferable to combine the extraction / maintenance method of the present invention with physical cell disruption means.

本発明の別の態様としては、前記ルシフェラーゼを試験対象となる第2のタンパク質との融合タンパク質の形で発現させ、その存在量を発光を検出(測定)することによって、試験対象となったタンパク質量の調節をモニターする方法である。例えば、IκBとの融合タンパク質として細胞内で発現させることによって、TNFα、IL−1など刺激によってIκBが分解され、転写因子NFκBの活性化される経路の活性化されるが、一定発現プロモーターに連結されたIκBとの融合タンパク質の分解の程度を測定することによって、この活性化を定量的にモニターすることができる。   As another aspect of the present invention, the luciferase is expressed in the form of a fusion protein with the second protein to be tested, and the abundance thereof is detected (measured) to detect (measure) the luminescence. It is a method of monitoring the amount adjustment. For example, when expressed in a cell as a fusion protein with IκB, IκB is degraded by stimulation with TNFα, IL-1, etc., and the pathway activated by the transcription factor NFκB is activated, but linked to a constant expression promoter. This activation can be monitored quantitatively by measuring the extent of degradation of the fusion protein with the resulting IκB.

さらに、本発明の別の態様としては、前記の抽出方法、検出方法および保持方法のいずれか1以上の方法に用いるための試薬である。
試薬とは、これら検出に必要な成分をすべて含有する試薬であってもよいし、別個のパーツからなるキットであってもよい。実験室等で本願発明の方法を使用するためにその都度調製した試薬組成物、あるいは、本願発明の方法に使用しやすいように予め必要な試薬等をキット化したものを含む。さらに、本発明の試薬をすべて混合した水溶液の他、2倍以上の高濃度品(使用時に希釈して用いる)などが挙げられる。
前記試薬には、界面活性剤としてノニデット(登録商標)P40またはポリオキシエチレン(20)セチルエーテルを含む。さらにグリセロールを含むことが好ましい。あるいは、さらに硫酸アンモニウムを含むことが好ましい。
1つのこのような組成物は、0.05〜0.25%のノニデット(登録商標)P40またはポリオキシエチレン(20)セチルエーテル、ならびに、10〜25%グリセロールを含む水溶液である。好ましくはさらに10〜50mMの硫酸アンモニウムを含む組成物である。
本発明の試薬における各構成成分あるいはそれらの組み合わせについて、より好ましい条件は、本願発明の方法に関して説明した上記各項に記載の内容に準ずる。
該試薬は、イリオモテボタル由来の緑色発光ルシフェラーゼ、イリオモテボタル由来の変異体型橙色発光ルシフェラーゼ、鉄道虫由来の赤色発光ルシフェラーゼの群から選択される1ないし2以上のルシフェラーゼを発現する細胞と混合して、該細胞からルシフェラーゼを抽出したり、該ルシフェラーゼ試料を該試薬と混合し、該ルシフェラーゼの保存液として用いてもよい。
Furthermore, another aspect of the present invention is a reagent for use in any one or more of the extraction method, detection method, and retention method.
The reagent may be a reagent containing all of the components necessary for detection, or may be a kit comprising separate parts. It includes a reagent composition prepared each time in order to use the method of the present invention in a laboratory or the like, or a kit in which necessary reagents and the like are prepared in advance so that they can be easily used in the method of the present invention. Furthermore, in addition to an aqueous solution in which all the reagents of the present invention are mixed, a product having a concentration twice or more (diluted when used) is used.
The reagent contains Nonidet (registered trademark) P40 or polyoxyethylene (20) cetyl ether as a surfactant. Furthermore, it is preferable that glycerol is included. Alternatively, it is preferable to further contain ammonium sulfate.
One such composition is an aqueous solution containing 0.05 to 0.25% Nonidet® P40 or polyoxyethylene (20) cetyl ether, and 10 to 25% glycerol. Preferably, the composition further contains 10 to 50 mM ammonium sulfate.
More preferable conditions for each component in the reagent of the present invention or a combination thereof are the same as the contents described in the above-mentioned items described for the method of the present invention.
The reagent is mixed with a cell that expresses one or more luciferases selected from the group consisting of a green luminescence luciferase derived from Iriomote butter, a mutant orange luciferase derived from Iriomote botaru, and a red luminescence luciferase derived from a railworm. Luciferase may be extracted from the cells, or the luciferase sample may be mixed with the reagent and used as a stock solution for the luciferase.

以下、本発明の実施例を例示することによって、本発明の効果をより一層明確なものとする。 Hereinafter, the effects of the present invention will be further clarified by illustrating examples of the present invention.

実施例1 ルシフェラーゼの抽出剤へのグリセロール/硫酸アンモニウムの添加効果の確認
24ウェルプレートにCHO細胞を播種し(1×10 cells/ウェル)、10%FCSを含むHam‘s F12培地(日水製薬)1ml/ウェル中で培養した。翌日、イリオモテボタル由来の緑色発光ルシフェラーゼ、イリオモテボタル由来の変異体型橙色発光ルシフェラーゼ、鉄道虫由来の赤色発光ルシフェラーゼの発現プラスミド(それぞれ、東洋紡績製、MultiReporter Assay System −Tripluc(登録商標)− SV40コントロールベクターの、pSLG−SV40 control、pSLO−SV40 control、pSLR−SV40 control)をGeneJuice Transfection Reagent(Novagen社)を用いて、トランスフェクションした。24時間培養後、20mM Hepes pH7.4、1mM EDTA、1mM DTT、0.1% ポリオキシエチレン(20)セチルエーテルまたはNonidet P40、0、10、または20%グリセロール、0または10mM硫酸アンモニウムからなる混合液を調製し、細胞から培地を除去した後、200μl/ウェルになるように細胞に加えた。10分後に細胞抽出液75μlを抜き取り、発光試薬MultiReporter Assay System −Tripluc(登録商標)− Tripluc(登録商標) Luciferase Assay Reagent(東洋紡績製)75μlと混合し、発光量を測定した。さらに、室温に放置して2時間後に細胞抽出液75μlを抜き取り、同様に発光量を測定した。
Example 1 Confirmation of Effect of Addition of Glycerol / Ammonium Sulfate to Luciferase Extractant CHO cells were seeded in a 24-well plate (1 × 10 5 cells / well), Ham's F12 medium containing 10% FCS (Nissui Pharmaceutical) ) Cultured in 1 ml / well. The next day, green luciferase derived from Iriomote butter, mutant-type orange luciferase derived from Iriomote butterfly, red luciferase derived from railroad insect (respectively, Toyobo Co., Ltd., MultiReporter Assay-Triluc (registered trademark) -SV40 control vector) PSLG-SV40 control, pSLO-SV40 control, and pSLR-SV40 control) were transfected using GeneJuice Transfection Reagent (Novagen). After incubation for 24 hours, a mixture consisting of 20 mM Hepes pH 7.4, 1 mM EDTA, 1 mM DTT, 0.1% polyoxyethylene (20) cetyl ether or Nonidet P40, 0, 10, or 20% glycerol, 0 or 10 mM ammonium sulfate After removing the medium from the cells, it was added to the cells to a concentration of 200 μl / well. Ten minutes later, 75 μl of the cell extract was extracted, mixed with 75 μl of the luminescent reagent MultiReporter Assay System-Triluc (registered trademark) -Triluc (registered trademark) Luciferase Assay Reagent (manufactured by Toyobo), and the amount of luminescence was measured. Further, after 2 hours of standing at room temperature, 75 μl of the cell extract was extracted, and the amount of luminescence was measured in the same manner.

図1は、ポリオキシエチレン(20)セチルエーテル、Nonidet P40を含む細胞抽出剤にグリセロール、硫酸アンモニウムを添加して抽出処理をした際の抽出液の発光強度と室温に2時間放置した後の酵素の残存活性を示す図である。それぞれ棒グラフは、細胞抽出処理直後(0hr)と2時間放置後(2hr)の発光強度、折れ線グラフは細胞抽出処理直後(0hr)を100として、2時間放置後の相対発光強度の変化を示した。横軸の(−)は硫酸アンモニウム無添加、(+)は10mM硫酸アンモニウム含有を示す。これら条件下では、イリオモテボタル由来の緑色発光ルシフェラーゼ(SLG)はほとんど差異は認められず、イリオモテボタル由来の変異体型橙色発光ルシフェラーゼ(SLO)においても界面活性剤としてポリオキシエチレン(20)セチルエーテルを選択した方が発光強度が高いが、安定性については差異は認められなかった。一方、鉄道虫赤色ルシフェラーゼ(SLR)は安定性が低く、抽出処理中に酵素が不活性化してしまうが、5〜10%程度のグリセロール添加によって有意な発光強度の上昇が認められた。また、10mMの硫酸アンモニウムを添加することによっても安定化の傾向が認められた。   Figure 1 shows the luminescence intensity of the extract obtained by adding glycerol and ammonium sulfate to a cell extractant containing polyoxyethylene (20) cetyl ether and Nonidet P40, and the enzyme after standing at room temperature for 2 hours. It is a figure which shows a residual activity. Each bar graph represents the luminescence intensity immediately after the cell extraction treatment (0 hr) and after 2 hours of standing (2 hr), and the line graph shows the change in relative luminescence intensity after 2 hours of standing as 100 immediately after the cell extraction treatment (0 hr). . (-) On the horizontal axis indicates no addition of ammonium sulfate, and (+) indicates that 10 mM ammonium sulfate is contained. Under these conditions, there is almost no difference in green luciferase (SLG) derived from Iriomote botal, and polyoxyethylene (20) cetyl ether is used as a surfactant in mutant orange luciferase (SLO) derived from Iriomote botaru. The light emission intensity was higher when selected, but no difference was observed in stability. On the other hand, railway insect red luciferase (SLR) has low stability, and the enzyme is inactivated during the extraction process, but a significant increase in luminescence intensity was observed by adding about 5 to 10% glycerol. A stabilization tendency was also observed by adding 10 mM ammonium sulfate.

実施例2 ルシフェラーゼの抽出剤へのグリセロール/硫酸アンモニウムの添加量の最適化
前記同様、24ウェルプレートに播種したCHO細胞に、pSLG−SV40 control、pSLO−SV40 control、pSLR−SV40 control)をGeneJuice Transfection Reagent(Novagen社)を用いて、トランスフェクションした。24時間培養後、20mM Hepes pH7.4、1mM EDTA、1mM DTT、0.1% ポリオキシエチレン(20)セチルエーテル、10、15、20または25%グリセロール、0、10、または20mM硫酸アンモニウムからなる混合液を調製し、細胞から培地を除去した後、200μl/ウェルになるように細胞に加えた。10分後に細胞抽出液75μlを抜き取り、発光試薬MultiReporter Assay System −Tripluc(登録商標)− Tripluc(登録商標) Luciferase Assay Reagent(東洋紡績製)75μlと混合し、発光量を測定した。さらに、室温に放置して2時間後に細胞抽出液75μlを抜き取り、同様に発光量を測定した。
Example 2 Optimization of addition amount of glycerol / ammonium sulfate to luciferase extractant As described above, pJLG-SV40 control, pSLO-SV40 control, and pSLR-SV40 control) were applied to CHO cells seeded in a 24-well plate as GeneJuice Transfection Regression. (Novagen) was used for transfection. After incubation for 24 hours, a mixture consisting of 20 mM Hepes pH 7.4, 1 mM EDTA, 1 mM DTT, 0.1% polyoxyethylene (20) cetyl ether, 10, 15, 20 or 25% glycerol, 0, 10, or 20 mM ammonium sulfate After preparing the solution and removing the medium from the cells, it was added to the cells at 200 μl / well. Ten minutes later, 75 μl of the cell extract was extracted, mixed with 75 μl of the luminescent reagent MultiReporter Assay System-Triluc (registered trademark) -Triluc (registered trademark) Luciferase Assay Reagent (manufactured by Toyobo), and the amount of luminescence was measured. Further, after 2 hours of standing at room temperature, 75 μl of the cell extract was extracted, and the amount of luminescence was measured in the same manner.

図2は、ポリオキシエチレン(20)セチルエーテルを含む細胞抽出剤に、グリセロールを0〜25%、硫酸アンモニウムを0〜20mM添加して抽出処理をした際の抽出液の発光強度と室温に2時間放置した後の酵素の残存活性を示す図である。それぞれ棒グラフは、細胞抽出処理直後(0hr)と2時間放置後(2hr)の発光強度、折れ線グラフは細胞抽出処理直後(0hr)を100として、2時間放置後の相対発光強度の変化を示した。横軸の0、10、20は硫酸アンモニウム濃度(mM)、Glyはグリセロールを示す。この結果、グリセロールの添加によってSLRの顕著な安定化が認められ、硫酸アンモニウムの添加によって、さらに上昇が認められた。一方、SLG、SLOにおいては硫酸アンモニウムの添加によって若干の発光強度の低下が認められるが、測定に支障をきたすものではない。   FIG. 2 shows the luminescence intensity of the extract obtained by adding 0 to 25% glycerol and 0 to 20 mM ammonium sulfate to a cell extract containing polyoxyethylene (20) cetyl ether for 2 hours at room temperature. It is a figure which shows the residual activity of the enzyme after leaving to stand. Each bar graph represents the luminescence intensity immediately after the cell extraction treatment (0 hr) and after 2 hours of standing (2 hr), and the line graph shows the change in relative luminescence intensity after 2 hours of standing as 100 immediately after the cell extraction treatment (0 hr). . 0, 10, and 20 on the horizontal axis indicate ammonium sulfate concentration (mM), and Gly indicates glycerol. As a result, significant stabilization of SLR was observed with the addition of glycerol, and a further increase was observed with the addition of ammonium sulfate. On the other hand, in SLG and SLO, the emission intensity is slightly decreased by adding ammonium sulfate, but this does not hinder the measurement.

実施例3 ルシフェラーゼの抽出剤への硫酸アンモニウムの添加量の確認
前記同様、24ウェルプレートに播種したCHO細胞に、pSLG−SV40 control、pSLO−SV40 control、pSLR−SV40 control)をGeneJuice Transfection Reagent(Novagen社)を用いて、トランスフェクションした。24時間培養後、20mM Hepes pH7.4、1mM EDTA、1mM DTT、0.1% ポリオキシエチレン(20)セチルエーテル、20%グリセロール、0〜50mM硫酸アンモニウムからなる混合液を調製し、細胞から培地を除去した後、200μl/ウェルになるように細胞に加えた。10分後に細胞抽出液75μlを抜き取り、発光試薬MultiReporter Assay System −Tripluc(登録商標)− Tripluc(登録商標) Luciferase Assay Reagent(東洋紡績製)75μlと混合し、発光量を測定した。さらに、室温に放置して2時間後に細胞抽出液75μlを抜き取り、同様に発光量を測定した。
Example 3 Confirmation of Addition Amount of Ammonium Sulfate to Luciferase Extractant As described above, pJLG-SV40 control, pSLO-SV40 control, and pSLR-SV40 control were applied to GeneJuice Transfection Reagent (a JU cell seeded in a 24-well plate). ) Was used for transfection. After culturing for 24 hours, a mixed solution consisting of 20 mM Hepes pH 7.4, 1 mM EDTA, 1 mM DTT, 0.1% polyoxyethylene (20) cetyl ether, 20% glycerol, 0 to 50 mM ammonium sulfate is prepared, and the medium is removed from the cells. After removal, cells were added to 200 μl / well. Ten minutes later, 75 μl of the cell extract was extracted, mixed with 75 μl of the luminescent reagent MultiReporter Assay System-Triluc (registered trademark) -Triluc (registered trademark) Luciferase Assay Reagent (manufactured by Toyobo), and the amount of luminescence was measured. Further, after 2 hours of standing at room temperature, 75 μl of the cell extract was extracted, and the amount of luminescence was measured in the same manner.

図3は、ポリオキシエチレン(20)セチルエーテルを含む細胞抽出剤に、グリセロールを20%、硫酸アンモニウムを0〜50mM添加して抽出処理をした際の抽出液の発光強度と室温に2時間放置した後の酵素の残存活性を示す図である。それぞれ棒グラフは、細胞抽出処理直後(0hr)と2時間放置後(2hr)の発光強度、折れ線グラフは細胞抽出処理直後(0hr)を100として、2時間放置後の相対発光強度の変化を示した。この結果、SLRについては10mMないし20mMの硫酸アンモニウムの添加で有意な安定化の上昇が認められ、それ以上添加量を増やしてもほとんど変化は認められない。一方、SLG、SLOについては発光量が低下する傾向があることから、添加量としては10〜20mM程度が好ましいといえる。   FIG. 3 shows the luminescence intensity of the extract obtained by adding 20% glycerol and 0-50 mM ammonium sulfate to a cell extract containing polyoxyethylene (20) cetyl ether and leaving it at room temperature for 2 hours. It is a figure which shows the residual activity of the subsequent enzyme. Each bar graph represents the luminescence intensity immediately after the cell extraction treatment (0 hr) and after 2 hours of standing (2 hr), and the line graph shows the change in relative luminescence intensity after 2 hours of standing as 100 immediately after the cell extraction treatment (0 hr). . As a result, for SLR, a significant increase in stabilization was observed with the addition of 10 mM to 20 mM ammonium sulfate, and almost no change was observed even when the addition amount was further increased. On the other hand, for SLG and SLO, since the amount of luminescence tends to decrease, it can be said that the addition amount is preferably about 10 to 20 mM.

実施例4 ルシフェラーゼの抽出剤へのポリオキシエチレン(20)セチルエーテルの添加量の確認(1)
前記同様、24ウェルプレートに播種したCHO細胞に、pSLG−SV40 control、pSLO−SV40 control、pSLR−SV40 control)をGeneJuice Transfection Reagent(Novagen社)を用いて、トランスフェクションした。24時間培養後、20mM Hepes pH7.4、1mM EDTA、1mM DTT、0.1〜3% ポリオキシエチレン(20)セチルエーテル、20%グリセロール、10mM硫酸アンモニウムからなる混合液を調製し、細胞から培地を除去した後、200μl/ウェルになるように細胞に加えた。10分後に細胞抽出液75μlを抜き取り、発光試薬MultiReporter Assay System −Tripluc(登録商標)− Tripluc(登録商標) Luciferase Assay Reagent(東洋紡績製)75μlと混合し、発光量を測定した。さらに、室温に放置して2時間後に細胞抽出液75μlを抜き取り、同様に発光量を測定した。
Example 4 Confirmation of addition amount of polyoxyethylene (20) cetyl ether to luciferase extractant (1)
As described above, pSLG-SV40 control, pSLO-SV40 control, and pSLR-SV40 control) were transfected into CHO cells seeded in a 24-well plate using GeneJuice Transfection Reagent (Novagen). After culturing for 24 hours, a mixed solution consisting of 20 mM Hepes pH 7.4, 1 mM EDTA, 1 mM DTT, 0.1 to 3% polyoxyethylene (20) cetyl ether, 20% glycerol, and 10 mM ammonium sulfate is prepared. After removal, cells were added to 200 μl / well. Ten minutes later, 75 μl of the cell extract was extracted, mixed with 75 μl of the luminescent reagent MultiReporter Assay System-Triluc (registered trademark) -Triluc (registered trademark) Luciferase Assay Reagent (manufactured by Toyobo), and the amount of luminescence was measured. Further, after 2 hours of standing at room temperature, 75 μl of the cell extract was extracted, and the amount of luminescence was measured in the same manner.

図4は、0.1〜3%ポリオキシエチレン(20)セチルエーテルを含む細胞抽出剤(20%グリセロール、10mM硫酸アンモニウムを含む)で抽出処理をした際の抽出液の発光強度と室温に2時間放置した後の酵素の残存活性を示す図である。それぞれ棒グラフは、細胞抽出処理直後(0hr)と2時間放置後(2hr)の発光強度、折れ線グラフは細胞抽出処理直後(0hr)を100として、2時間放置後の相対発光強度の変化を示した。この結果、いずれのルシフェラーゼにおいても1%以上のポリオキシエチレン(20)セチルエーテルの添加で不活性化してしまうことが確認された。   FIG. 4 shows the luminescence intensity of the extract obtained after extraction with a cell extractant (containing 20% glycerol and 10 mM ammonium sulfate) containing 0.1 to 3% polyoxyethylene (20) cetyl ether for 2 hours at room temperature. It is a figure which shows the residual activity of the enzyme after leaving to stand. Each bar graph represents the luminescence intensity immediately after the cell extraction treatment (0 hr) and after 2 hours of standing (2 hr), and the line graph shows the change in relative luminescence intensity after 2 hours of standing as 100 immediately after the cell extraction treatment (0 hr). . As a result, it was confirmed that any luciferase was inactivated by addition of 1% or more of polyoxyethylene (20) cetyl ether.

実施例5 ルシフェラーゼの抽出剤へのポリオキシエチレン(20)セチルエーテルの添加量の確認(2)
前記同様、24ウェルプレートに播種したCHO細胞に、pSLG−SV40 control、pSLO−SV40 control、pSLR−SV40 control)をGeneJuice Transfection Reagent(Novagen社)を用いて、トランスフェクションした。24時間培養後、20mM Hepes pH7.4、1mM EDTA、1mM DTT、0.001〜0.5% ポリオキシエチレン(20)セチルエーテル、25%グリセロール、10mM硫酸アンモニウムからなる混合液を調製し、細胞から培地を除去した後、200μl/ウェルになるように細胞に加えた。10分後に細胞抽出液75μlを抜き取り、発光試薬MultiReporter Assay System −Tripluc(登録商標)− Tripluc(登録商標) Luciferase Assay Reagent(東洋紡績製)75μlと混合し、発光量を測定した。さらに、室温に放置して2時間後に細胞抽出液75μlを抜き取り、同様に発光量を測定した。
Example 5 Confirmation of addition amount of polyoxyethylene (20) cetyl ether to luciferase extractant (2)
As described above, pSLG-SV40 control, pSLO-SV40 control, and pSLR-SV40 control) were transfected into CHO cells seeded in a 24-well plate using GeneJuice Transfection Reagent (Novagen). After culturing for 24 hours, a mixed solution composed of 20 mM Hepes pH 7.4, 1 mM EDTA, 1 mM DTT, 0.001 to 0.5% polyoxyethylene (20) cetyl ether, 25% glycerol, 10 mM ammonium sulfate was prepared, and from the cells. After removing the medium, it was added to the cells to 200 μl / well. Ten minutes later, 75 μl of the cell extract was extracted, mixed with 75 μl of the luminescent reagent MultiReporter Assay System-Triluc (registered trademark) -Triluc (registered trademark) Luciferase Assay Reagent (manufactured by Toyobo), and the amount of luminescence was measured. Further, after 2 hours of standing at room temperature, 75 μl of the cell extract was extracted, and the amount of luminescence was measured in the same manner.

図5は、0.1〜3%ポリオキシエチレン(20)セチルエーテルを含む細胞抽出剤(25%グリセロール、10mM硫酸アンモニウムを含む)で抽出処理をした際の抽出液の発光強度と室温に2時間放置した後の酵素の残存活性を示す図である。それぞれ棒グラフは、細胞抽出処理直後(0hr)と2時間放置後(2hr)の発光強度、折れ線グラフは細胞抽出処理直後(0hr)を100として、2時間放置後の相対発光強度の変化を示した。   FIG. 5 shows the luminescence intensity of the extract obtained after extraction with a cell extractant (containing 25% glycerol and 10 mM ammonium sulfate) containing 0.1 to 3% polyoxyethylene (20) cetyl ether for 2 hours at room temperature. It is a figure which shows the residual activity of the enzyme after leaving to stand. Each bar graph represents the luminescence intensity immediately after the cell extraction treatment (0 hr) and after 2 hours of standing (2 hr), and the line graph shows the change in relative luminescence intensity after 2 hours of standing as 100 immediately after the cell extraction treatment (0 hr). .

この結果、いずれのルシフェラーゼにおいても0.001%以下のポリオキシエチレン(20)セチルエーテルの添加では十分な細胞抽出が行えないことがわかる。しかし、ポリオキシエチレン(20)セチルエーテルが0.005%、0.01%の場合は、溶解までに時間を要するが抽出処理時間の延長によって2hr後であれば抽出でき測定可能であることがわかる。また、0.05%以上であれば、処理直後すみやかに測定できることがわかる。したがって、ポリオキシエチレン(20)セチルエーテルの使用濃度の下限としては0.005%が好ましく、さらに実用上好ましくは0.05%である。   As a result, it can be seen that sufficient cell extraction cannot be performed by adding 0.001% or less of polyoxyethylene (20) cetyl ether in any luciferase. However, when polyoxyethylene (20) cetyl ether is 0.005% and 0.01%, it takes time until dissolution, but it can be extracted and measured after 2 hours by extending the extraction time. Recognize. Moreover, if it is 0.05% or more, it turns out that it can measure immediately after a process. Accordingly, the lower limit of the use concentration of polyoxyethylene (20) cetyl ether is preferably 0.005%, more preferably 0.05% practically.

一方、ポリオキシエチレン(20)セチルエーテルの使用濃度が0.5%を超えると2時間の残存活性が下がり気味になることがわかる。したがって、ポリオキシエチレン(20)セチルエーテルの使用濃度の上限としては、実施例4(図4)において使用濃度が1%を超えると極端にルシフェラーゼ活性が低下することと合わせて考えると、好ましくは1%、さらに好ましくは0.25%である。   On the other hand, it can be seen that when the use concentration of polyoxyethylene (20) cetyl ether exceeds 0.5%, the residual activity for 2 hours is lowered. Therefore, the upper limit of the use concentration of polyoxyethylene (20) cetyl ether is preferably when combined with the fact that the use concentration exceeds 1% in Example 4 (FIG. 4), the luciferase activity is extremely reduced. 1%, more preferably 0.25%.

実施例6 ルシフェラーゼの抽出剤の界面活性剤の比較
前記同様、24ウェルプレートに播種したCHO細胞に、pSLG−SV40 control、pSLO−SV40 control、pSLR−SV40 control)をGeneJuice Transfection Reagent(Novagen社)を用いて、トランスフェクションした。24時間培養後、20mM Hepes pH7.4、1mM EDTA、1mM DTT、20または25%グリセロール、10mMまたは20mM硫酸アンモニウム、0.1% ポリオキシエチレン(20)セチルエーテル、ノニデットP40、またはTriton X−100からなる混合液を調製し、細胞から培地を除去した後、200μl/ウェルになるように細胞に加えた。10分後に細胞抽出液75μlを抜き取り、発光試薬MultiReporter Assay System −Tripluc(登録商標)− Tripluc(登録商標) Luciferase Assay Reagent(東洋紡績製)75μlと混合し、発光量を測定した。さらに、室温に放置して2時間後に細胞抽出液75μlを抜き取り、同様に発光量を測定した
Example 6 Comparison of Surfactant as Extractant for Luciferase Similarly to the above, for CHO cells seeded in a 24-well plate, pSLG-SV40 control, pSLO-SV40 control, and pSLR-SV40 control were added to GeneJuice Transfection Reagent (Nova). And transfected. After 24 hours of culture, from 20 mM Hepes pH 7.4, 1 mM EDTA, 1 mM DTT, 20 or 25% glycerol, 10 mM or 20 mM ammonium sulfate, 0.1% polyoxyethylene (20) cetyl ether, Nonidet P40, or Triton X-100 After the medium was removed from the cells, the mixture was added to the cells at 200 μl / well. Ten minutes later, 75 μl of the cell extract was extracted, mixed with 75 μl of the luminescent reagent MultiReporter Assay System-Triluc (registered trademark) -Triluc (registered trademark) Luciferase Assay Reagent (manufactured by Toyobo), and the amount of luminescence was measured. Further, after 2 hours of standing at room temperature, 75 μl of the cell extract was extracted and the amount of luminescence was measured in the same manner.

図6は、ポリオキシエチレン(20)セチルエーテル(図中記号:PEC)、ノニデットP40(図中記号:NP40)、Triton X−100(図中記号:TX100)を含む細胞抽出剤で抽出処理をした際の抽出液の発光強度と室温に2時間放置した後の酵素の残存活性の比較結果を示す図である。それぞれ棒グラフは、細胞抽出処理直後(0hr)と2時間放置後(2hr)の発光強度、折れ線グラフは細胞抽出処理直後(0hr)を100として、2時間放置後の相対発光強度の変化を示した。この結果、いずれのルシフェラーゼにおいてもTriton X−100では他の2つの界面活性剤に比べ発光強度が低い。一方、ポリオキシエチレン(20)セチルエーテルではいずれのルシフェラーゼにおいても高い発光強度、残存活性が確認された。   FIG. 6 shows an extraction treatment with a cell extractant containing polyoxyethylene (20) cetyl ether (symbol: PEC), nonidet P40 (symbol: NP40), Triton X-100 (symbol: TX100 in the diagram). It is a figure which shows the comparison result of the residual activity of the enzyme after leaving the luminescence intensity of the extract at the time of standing for 2 hours at room temperature. Each bar graph represents the luminescence intensity immediately after the cell extraction treatment (0 hr) and after 2 hours of standing (2 hr), and the line graph shows the change in relative luminescence intensity after 2 hours of standing as 100 immediately after the cell extraction treatment (0 hr). . As a result, in any luciferase, Triton X-100 has lower emission intensity than the other two surfactants. On the other hand, in the case of polyoxyethylene (20) cetyl ether, high luminescence intensity and residual activity were confirmed in any luciferase.

本発明における多色発光ルシフェラーゼの測定方法は、近年注目される多色発光酵素を用いたアッセイ系の測定に用いられ、このアッセイ系は複雑な細胞内転写制御解析、遺伝子転写を指標としたシグナル伝達系などの解析、さらには化合物スクリーニングの系として利用することができ、創薬・医療などの産業界に寄与することが大である。 The method for measuring multicolor luciferase in the present invention is used for measurement of an assay system using a multicolor luminescent enzyme that has recently attracted attention. This assay system is a signal that uses complex intracellular transcriptional control analysis and gene transcription as an index. It can be used as a system for analysis of transmission systems, and further for compound screening, and contributes greatly to industries such as drug discovery and medicine.

哺乳類細胞で発現したイリオモテボタル由来の緑色発光ルシフェラーゼ、イリオモテボタル由来の変異体型橙色発光ルシフェラーゼ、鉄道虫由来の赤色発光ルシフェラーゼの細胞抽出におけるグリセロール、硫酸アンモニウムの効果を示す図である。It is a figure which shows the effect of glycerol and ammonium sulfate in the cell extraction of the green light emission luciferase derived from Iriomote butterfly, the mutant type orange light emission luciferase derived from Iriomote fireflies, and the red light emission luciferase derived from a railroad insect expressed in mammalian cells. 哺乳類細胞で発現したイリオモテボタル由来の緑色発光ルシフェラーゼ、イリオモテボタル由来の変異体型橙色発光ルシフェラーゼ、鉄道虫由来の赤色発光ルシフェラーゼの細胞抽出におけるグリセロール、硫酸アンモニウムの最適濃度を示す図である。It is a figure which shows the optimal density | concentration of glycerol and ammonium sulfate in the cell extraction of the green light emission luciferase derived from Iriomote butterfly, the mutant type orange light emission luciferase derived from Iriomote fireflies, and the red light emission luciferase derived from a railway insect expressed in mammalian cells. 哺乳類細胞で発現したイリオモテボタル由来の緑色発光ルシフェラーゼ、イリオモテボタル由来の変異体型橙色発光ルシフェラーゼ、鉄道虫由来の赤色発光ルシフェラーゼの細胞抽出における硫酸アンモニウムの有効濃度を示す図であるIt is a figure which shows the effective density | concentration of ammonium sulfate in the cell extraction of the green light emission luciferase derived from Iriomote butterfly derived from the mammalian cell, the mutant type orange light emission luciferase derived from Iriomote firefly, and the red light emission luciferase derived from the railworm 哺乳類細胞で発現したイリオモテボタル由来の緑色発光ルシフェラーゼ、イリオモテボタル由来の変異体型橙色発光ルシフェラーゼ、鉄道虫由来の赤色発光ルシフェラーゼの細胞抽出におけるポリオキシエチレン(20)セチルエーテルの有効濃度を示す図である。It is a figure which shows the effective density | concentration of polyoxyethylene (20) cetyl ether in the cell extraction of the green light emission luciferase derived from Iriomote butterfly, the mutant type orange light emission luciferase derived from Iriomote fireflies, and the red light emission luciferase derived from a railway insect expressed in a mammalian cell. . 哺乳類細胞で発現したイリオモテボタル由来の緑色発光ルシフェラーゼ、イリオモテボタル由来の変異体型橙色発光ルシフェラーゼ、鉄道虫由来の赤色発光ルシフェラーゼの細胞抽出におけるポリオキシエチレン(20)セチルエーテルの有効濃度を示す図である。It is a figure which shows the effective density | concentration of polyoxyethylene (20) cetyl ether in the cell extraction of the green light emission luciferase derived from Iriomote butterfly, the mutant type orange light emission luciferase derived from Iriomote fireflies, and the red light emission luciferase derived from a railway insect expressed in a mammalian cell. . 哺乳類細胞で発現したイリオモテボタル由来の緑色発光ルシフェラーゼ、イリオモテボタル由来の変異体型橙色発光ルシフェラーゼ、鉄道虫由来の赤色発光ルシフェラーゼの細胞抽出におけるポリオキシエチレン(20)セチルエーテル、ノニデットP40、Triton X−100の比較結果を示す図である。Polyoxyethylene (20) cetyl ether, Nonidet P40, Triton X-100 in cell extraction of Iriomote butterfly-derived green-emitting luciferase expressed in mammalian cells, Iriomote butter-derived mutant orange-emitting luciferase, Railway worm-derived red-emitting luciferase It is a figure which shows the comparison result of.

Claims (8)

イリオモテボタル由来の緑色発光ルシフェラーゼ、イリオモテボタル由来の変異体型橙色発光ルシフェラーゼおよび鉄道虫由来の赤色発光ルシフェラーゼの群から選択される1ないし2以上のルシフェラーゼを発現する細胞からルシフェラーゼ酵素を含む画分を抽出する方法であって、
(a)ポリオキシエチレン(20)セチルエーテルまたはノニデット(登録商標)P40、ならびにグリセロールを混合する工程、および
(b)(a)の工程で得られた混合液を細胞に接触させてルシフェラーゼ酵素を抽出する工程、
を含む方法。
Extraction of a fraction containing luciferase enzyme from cells expressing one or more luciferases selected from the group of green luciferase derived from Iriomote butter, mutant orange luciferase derived from Iriomote butter and red luciferase derived from a railworm A way to
(A) a step of mixing polyoxyethylene (20) cetyl ether or Nonidet (registered trademark) P40 and glycerol, and (b) contacting the mixture obtained in the step of (a) with a cell to give a luciferase enzyme. The process of extracting,
Including methods.
前記(a)の工程で得られた混合液のグリセロールの濃度が20〜25%である、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the concentration of glycerol in the mixed solution obtained in the step (a) is 20 to 25%. 前記混合液が、さらに10〜50mMの硫酸アンモニウムを含む、請求項1または2に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the mixed solution further contains 10 to 50 mM ammonium sulfate. 請求項1〜3のいずれかに記載の方法で抽出されたルシフェラーゼ酵素を含む画分の発光を測定する工程をさらに含む、イリオモテボタル由来の緑色発光ルシフェラーゼ、イリオモテボタル由来の変異体型橙色発光ルシフェラーゼおよび鉄道虫由来の赤色発光ルシフェラーゼの群から選択される1ないし2以上のルシフェラーゼを発現する細胞からルシフェラーゼを検出する方法。   A green-emitting luciferase derived from Iriomote butter, a variant orange-emitting luciferase derived from Iriomote buta, further comprising a step of measuring luminescence of a fraction containing the luciferase enzyme extracted by the method according to any one of claims 1 to 3. A method for detecting luciferase from a cell expressing one or more luciferases selected from the group of red-emitting luciferases derived from railroad worms. 請求項1〜3のいずれかに記載の方法で抽出されたルシフェラーゼ酵素を含む画分を静置する工程をさらに含む、イリオモテボタル由来の緑色発光ルシフェラーゼ、イリオモテボタル由来の変異体型橙色発光ルシフェラーゼおよび鉄道虫由来の赤色発光ルシフェラーゼの群から選択される1ないし2以上のルシフェラーゼを保持する方法。   A green-emitting luciferase derived from Iriomote butter, a variant orange-emitting luciferase derived from Iriomote butter, and a railway, further comprising a step of standing a fraction containing the luciferase enzyme extracted by the method according to any one of claims 1 to 3. A method of retaining one or more luciferases selected from the group of insect-derived red-emitting luciferases. 請求項1〜5のいずれかに記載の方法に用いるための試薬であって、ポリオキシエチレン(20)セチルエーテルまたはノニデット(登録商標)P40、ならびにグリセロールを含む試薬。   A reagent for use in the method according to any one of claims 1 to 5, comprising polyoxyethylene (20) cetyl ether or nonidet (registered trademark) P40, and glycerol. 試薬中のグリセロールの濃度が20〜25%である、請求項6に記載の方法。   The method of claim 6, wherein the concentration of glycerol in the reagent is 20-25%. 試薬中に、10〜50mMの硫酸アンモニウムを含む、請求項6または7に記載の試薬。
The reagent of Claim 6 or 7 which contains 10-50 mM ammonium sulfate in a reagent.
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