JP2013099359A - ヘモグロビンA1c測定法およびそれに用いる酵素とその製造法 - Google Patents
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Abstract
測定する方法、測定試薬キットを提供する。
【解決手段】糖化ヘモグロビン若しくはそのフラグメントの糖化されたα鎖N末端から糖
化アミノ酸または糖化ペプチドを実質的に切り出すことなく糖化されたβ鎖N末端から糖
化アミノ酸および/または糖化ペプチドを切り出すプロテアーゼをスクリーニングする。
該スクリーニング法により得たプロテアーゼを用いることで糖化ヘモグロビンの糖化され
たβ鎖N末端を分離操作せず特異的に測定する方法、測定試薬キットを提供できる。
本発明によれば、糖化ヘモグロビンの糖化されたβ鎖N末端を分離操作せず特異的に測
定する事が可能になる。
【選択図】なし
Description
異的に測定する方法、測定試薬キット、該特異的測定に用いることができるプロテアーゼ
、その製造方法、そのスクリーニング方法、及び該特異的測定に用いることができるケト
アミンオキシダーゼに関する。
ビンA1cは近年の研究により7%以下に値を管理すれば合併症の発症および進展の危険
率を有意に低下させることが証明され、臨床の現場では無くてはならない指標として多用
されている。ヘモグロビンA1cの定量法としては、通常、電気泳動法、イオン交換クロ
マトグラフィー法、アフィニティクロマトグラフィー法、免疫法及び酵素法が知られてい
る。しかしながら電気泳動法、クロマトグラフィー法は高価な専用装置を必要とするうえ
に処理速度が遅く、多数の検体を処理する臨床検査には適していない。また免疫法は分
析方法が比較的簡単で時間も短時間で済むことから近年急速に広まってきたが、抗原抗体
反応を用いる為に、再現性や共存物質の影響の点で必ずしも精度が良くない点が問題とな
っている。
他方、酵素法は専用装置が不必要であり、処理速度が速く、高精度、簡便、安価な定量
方法として提案されている(特許文献1:特開平8−336386号公報、特許文献2:
国際公開第97/13872号パンフレット、特許文献3:特開2001−95598号
公報、特許文献4:特開2000−300294号公報、非特許文献1:Clinica
l Chemistry 49(2):269−274(2003))。
しかし、ヘモグロビンは分子内リジンのε−アミノ基とαおよびβ鎖N末端のバリンの
α−アミノ基とに糖化を受けうるが、ヘモグロビンA1cとはヘモグロビンβ鎖N末端の
バリンのα−アミノ基が糖化されたヘモグロビンであるから(非特許文献2Clinic
al Chemistry and Laboratory Medicine 40(
1):78−89(2002)において国際的に標準とされる定義)、糖化ヘモグロビン
の糖化されたβ鎖N末端を分離操作せずにプロテアーゼおよびケトアミンオキシダーゼを
用いて特異的に測定するためには、プロテアーゼ、ケトアミンオキシダーゼのどちらかの
酵素反応、または両方の酵素反応において特異性が必要とされる。
具体的には、糖化ヘモグロビンには分子内リジン、α鎖N末端、β鎖N末端の3種の糖
化部位があることから、糖化されたβ鎖N末端のみを測定するためには、以下のように特
異性にしたがった組み合わせが必要となる。
すなわち、、プロテアーゼを(P1)〜(P4)、ケトアミンオキシダーゼを(K1)
〜(K5)に分類した場合、<(P1)と(K1)または(K2)または(K3)または
(K4)>、<(P2)と(K1)または(K3)>、<(P3)と(K1)または(K
2)>、<(P4)と(K1)>、<(P3)と(K5)と(K3)>、<(P3)と(
K5)と(K4)>の組み合わせが必要となる。
それぞれに分類された酵素の性質は以下の通りである。
(P1)糖化ヘモグロビンの糖化されたβ鎖N末端からのみ糖化アミノ酸および/または
糖化ペプチドを切り出す(P2)糖化ヘモグロビンの糖化されたαおよびβ鎖N末端から
のみ糖化アミノ酸および/または糖化ペプチドを切り出す(P3)糖化ヘモグロビンの糖
化されたβ鎖N末端および分子内リジンを含む部位からのみ糖化アミノ酸および/または
糖化ペプチドを切り出す(P4)糖化ヘモグロビンの糖化されたαおよびβ鎖N末端およ
び分子内リジンを含む部位から糖化アミノ酸および/または糖化ペプチドを切り出す(K
1)組み合わせて用いるプロテアーゼにより糖化ヘモグロビンから切り出された糖化アミ
ノ酸および/または糖化ペプチドのうち、糖化されたβ鎖N末端由来の糖化アミノ酸およ
び/または糖化ペプチドにのみ作用する(K2)組み合わせて用いるプロテアーゼにより
糖化ヘモグロビンから切り出された糖化アミノ酸および/または糖化ペプチドのうち、糖
化されたαおよびβ鎖N末端由来の糖化アミノ酸および/または糖化ペプチドにのみ作用
する(K3)組み合わせて用いるプロテアーゼにより糖化ヘモグロビンから切り出された
糖化アミノ酸および/または糖化ペプチドのうち、糖化されたβ鎖N末端由来および分子
内リジンを含む部位からの糖化アミノ酸および/または糖化ペプチドにのみ作用する(K
4)組み合わせて用いるプロテアーゼにより糖化ヘモグロビンから切り出された糖化され
たαおよびβ鎖N末端由来および分子内リジンを含む部位からの糖化アミノ酸および/ま
たは糖化ペプチドに作用する(K5)組み合わせて用いるプロテアーゼにより糖化ヘモグ
ロビンから切り出された糖化アミノ酸および/または糖化ペプチドのうち、糖化されたβ
鎖N末端由来の糖化アミノ酸および/または糖化ペプチドには作用せずに分子内リジンを
含む部位からの糖化アミノ酸および/または糖化ペプチドに作用する。
しかし、これまで糖化ヘモグロビン若しくはそのフラグメントからケトアミンオキシダ
ーゼの基質となる糖化アミノ酸および/または糖化ペプチドを生じさせるプロテアーゼは
特開平8−336386号公報、国際公開第97/13872号パンフレット、特開20
01−95598号公報、特開2001−57897号公報、国際公開第00/5057
9号パンフレット、国際公開第00/61732号パンフレットおよびClinical
Chemistry 49(2):269−274(2003)など知られているが、
糖化ヘモグロビン若しくはそのフラグメントから糖化されたα鎖N末端から糖化アミノ酸
または糖化ペプチドを実質的に切り出すことなく糖化されたβ鎖N末端から糖化アミノ酸
および/または糖化ペプチドを切り出すといった特異性を示した記載はない。
また、特開2000−300294号公報で記載されているアンギオテンシン変換酵素
についてもその公知の基質特異性からβ鎖N末端糖化トリペプチドに作用する可能性は推
定されるが、糖化ヘモグロビン若しくはそのフラグメントの糖化されたα鎖N末端から糖
化アミノ酸または糖化ペプチドを実質的に切り出すことなく糖化されたβ鎖N末端から糖
化アミノ酸および/または糖化ペプチドを切り出すことを具体的に示すような記載、例え
ばα鎖N末端糖化トリペプチドとβ鎖N末端糖化トリペプチドに対するアンギオテンシン
変換酵素の特異性を定量して示した記載はない。
また、特開2000−300294号公報では糖化ヘモグロビンからβ鎖N末端糖化ト
リペプチドを生成させる際用いたトリプシン、プロリン特異エンドプロテアーゼ、カルボ
キシペプチダーゼPが分子内リジンを含む部位や糖化されたα鎖N末端由来の糖化アミノ
酸または糖化ペプチドを生成していないことを示した記載もない。
さらにまた、本発明者らはアンギオテンシン変換酵素が通常の反応条件においてはβ鎖
N末端糖化トリペプチドからフルクトシルバリンをほとんど切り出さないことを確認して
おり、アンギオテンシン変換酵素がα鎖N末端から糖化アミノ酸または糖化ペプチドを実
質的に切り出すことなく糖化されたβ鎖N末端から糖化アミノ酸および/または糖化ペプ
チドを切り出すプロテアーゼであるとは言えない。
以上のように、糖化ヘモグロビン若しくはそのフラグメントの糖化されたα鎖N末端か
ら糖化アミノ酸または糖化ペプチドを実質的に切り出すことなく糖化されたβ鎖N末端か
ら糖化アミノ酸および/または糖化ペプチドを切り出す、つまり、上記(P1)または(
P3)の特異性をもつプロテアーゼ、もしくは上記(P1)または(P3)の特異性を達
成するように工夫されたプロテアーゼの反応条件はこれまで知られていなかった。
また、糖化ヘモグロビン若しくはそのフラグメントの糖化されたα鎖N末端から糖化ア
ミノ酸または糖化ペプチドを実質的に切り出すことなく糖化されたβ鎖N末端から糖化ア
ミノ酸および/または糖化ペプチドを切り出すプロテアーゼ、つまり、上記(P1)また
は(P3)の性質をもつプロテアーゼのスクリーニング法としては、一般的に次のような
ものが想定される。すなわち、糖化ヘモグロビンをα鎖N末端が糖化されたものとβ鎖N
末端が糖化されたものとに分離し、これらを基質として用いたときにβ鎖N末端が糖化さ
れたものからのみ選択的に糖化アミノ酸および/または糖化ペプチドを切り出すプロテア
ーゼを、プロテアーゼにより切り出された糖化アミノ酸および/または糖化ペプチドに作
用するケトアミンオキシダーゼなどの酵素を用いて、発色を指標に探すというスクリーニ
ング方法である。しかし、天然に存在するヘモグロビン糖化物の糖化割合は約5%程度と
糖化率が低いために、α鎖N末端が糖化されたもの又はβ鎖N末端が糖化されたものに分
離する収率が極めて悪いのみならず、これらの物質を基質として該プロテアーゼ活性を検
出することはヘモグロビンの赤色ゆえに検出も困難であった。このように、簡便で有効な
スクリーニング方法はこれまで知られていなかった。
一方、ケトアミンオキシダーゼについては、以下のものがある。
1)フザリウム属(特開平7−289253号公報)、ギベレラ属、カンジダ属(特開
平6−46846号公報)、又はアスペルギルス属由来(国際公開第97/20039号
パンフレット)のであって、おもにε−1−デオキシフルクトシル−L−リジン(以下、
FKともいう)もしくはそれを含むペプチドとフルクトシルバリン(以下、FVともいう
)に作用するもの、
2)コリネバクテリウム属(特開昭61−280297号公報)、ペニシリウム属(特
開平8−336386号公報)、トリコスポロン属由来(特開2000−245454号
公報)であって、おもにFVに作用するもの、
また、一般にプロテアーゼによりヘモグロビンβ鎖N末端糖化ペプチドからFVを切り
出す工程は一般に反応がほとんど進行せず大量の酵素で長時間の反応が必要といった欠点
があるのでその欠点を補うために、ヘモグロビンA1cを測定する際に用いるケトアミン
オキシダーゼとして、プロテアーゼによりヘモグロビンβ鎖N末端糖化ペプチドから切り
出された糖化ペプチドにも作用するものが必要とされていた。そして、そのような
3)コリネバクテリウム由来のケトアミンオキシダーゼの変異型(特開2001−95
598号公報)やアカエトミエラ属、アカエトミウム属、チエラビア属、カエトミウム属
、ゲラシノスポラ属、ミクロアスカス属、コニオカエタ属、ユウペニシリウム属(欧州特
許出願公開第1291416号明細書)の1−デオキシフルクトシル−L−バリル−L−
ヒスチジン(以下、FVHともいう)に作用するケトアミンオキシダーゼが近年報告され
ている。
しかし、1)に属するケトアミンオキシダーゼは(K4)の性質のものであり、2)に
属するケトアミンオキシダーゼは(K2)の性質のものであるがFVHに作用するという
記載はなく、3)に属するケトアミンオキシダーゼは、FKに対する作用が最も低いユー
ペニシリウム属のケトアミンオキシダーゼにおいてもFVHに対する作用を100%とし
たときに9.78%もFKに対して作用する(欧州特許出願公開第1291416号明細
書)ことから、プロテアーゼにより糖化ヘモグロビンから切り出された分子内リジンを含
む部位からの糖化アミノ酸および/または糖化ペプチドに十分に作用すると考えられ、ま
たプロテアーゼにより糖化ヘモグロビンから切り出された糖化されたα鎖N末端由来の糖
化ペプチド、例えば1−デオキシフルクトシル−L−バリル−L−ロイシン(以下、FV
Lともいう)に対する作用は記載されていないため、(K1)または(K2)または(K
3)の性質をもつケトアミンオキシダーゼであるとは言えない。
以上のように、これまで(K1)の性質、(K2)かつFVHに作用する性質、(K3
)の性質のケトアミンオキシダーゼはこれまで報告されていなかった。
また、(K1)の性質、(K2)かつFVHに作用する性質のケトアミンオキシダーゼ
を既知のケトアミンオキシダーゼをアミノ酸置換、欠失、挿入などにより改変することで
、作製することが考えられるが、酵素の一次構造上のどのアミノ酸残基がFKもしくはF
ZKに対する作用の低減に寄与しているのかは分っていない。従って、任意のケトアミン
オキシダーゼ遺伝子を改変し、FKもしくはε−1−デオキシフルクトシル−(α−ベン
ジルオキシカルボニル−L−リジン)(以下、FZKともいう)に対する活性の低減を図
ることはこれまでできなかった、つまり、(K1)の性質、(K2)かつFVHに作用す
る性質のケトアミンオキシダーゼを改変によって作製することは知られていなかった。
また、FVHに作用することのできるケトアミンオキシダーゼの反応条件を工夫するこ
とで、FKもしくはFZKへの活性をFVHへの活性と比較して、その比率を低減させる
ことは知られていなかった。
プロテアーゼとケトアミンオキシダーゼを用いて糖化ヘモグロビンに存在するβ鎖N末
端のバリンのα−アミノ基の糖化を明確に分別して測定するためには、プロテアーゼとケ
トアミンオキシダーゼの特異性を前述のように組み合わせる必要があるが、特開平8−3
36386号公報、国際公開第97/13872号パンフレット、特開2001−955
98号公報およびClinical Chemistry 49(2):269−274
(2003)においてはヘモグロビンの糖化されたβ鎖N末端を特異的に測定していると
いう記述もなく、HPLC法で得られた値もしくは得られうる値と開示された酵素法によ
る測定値とが良い相関を示すという記載があるのみである。そして、用いたプロテアーゼ
とケトアミンオキシダーゼの特異性には言及することなく単にプロテアーゼで糖化ヘモグ
ロビンを分解することにより切り出された糖化アミノ酸および/または糖化ペプチドをケ
トアミンオキシダーゼにより検出しており、分子内リジンのε−アミノ基とαおよびβ鎖
N末端のバリンのα−アミノ基が糖化されたものを混合して検出していると考えられる。
さらに、特開2001−95598号公報においてはプロテアーゼとFVHに作用するケ
トアミンオキシダーゼを用いて実施例において糖化ヘモグロビンを測定しているが、操作
において遠心分離を行っており、分離操作なく測定できるとの記載はない。
特開2000−300294号公報においてはヘモグロビンβ鎖N末端のバリンのα−
アミノ基が糖化されたものだけを特異的に測定する酵素法が提案されている。この方法に
おいてはヘモグロビンβ鎖N末端から3番目のロイシンのカルボキシル基側を切断できる
プロテアーゼ、次いでfructosyl−Val−His−LeuよりHis−Leu
を切り取ることができるプロテアーゼで順次処理することでフルクトシルバリンを生成さ
せ、ヘモグロビンβ鎖N末端のバリンのα−アミノ基が糖化された量を特異的に測定する
としている。しかし、この方法はプロテアーゼ反応を2段階で行う必要があり、第1段階
でのヘモグロビンβ鎖N末端から3番目のロイシンのカルボキシル基側を切断するプロテ
アーゼ反応を厳密に制御することが困難である、第2段階のヘモグロビンβ鎖N末端糖化
ペプチドからα−糖化アミノ酸を切り出す工程は一般に反応がほとんど進行せず大量の酵
素で長時間の反応が必要である、といった欠点がある上に実施例において示される方法は
煩雑な限外ろ過という分離操作を2回行っており、本願発明の方法で糖化ヘモグロビンの
糖化されたβ鎖N末端を分離操作せず特異的に測定できるという記載はない。
欧州特許出願公開第1291416号明細書においてはヘモグロビンA1cなどの糖化
タンパク質をモルシン、AOプロテアーゼ、ペプチダーゼ(キッコーマン販売)、カルボ
キシペプチダーゼY、プロチンP(大和化成販売)といったプロテアーゼによりFVHを
遊離させ、FVHに作用しうるオキシダーゼで測定する方法が提案されている。そして、
プロテアーゼにより生成するFKが問題となる場合はFKに作用するフルクトシルアミン
オキシダーゼで消去してからFVHに作用しうるオキシダーゼで測定する、またはFVH
に作用してFKに作用しにくいオキシダーゼを用いて測定することが提案されている。し
かし、糖化ヘモグロビンの糖化されたα鎖N末端由来による糖化アミノ酸および/または
糖化ペプチドとの区別については言及されておらず、提案された方法により糖化ヘモグロ
ビンの糖化されたβ鎖N末端を測定した実施例も明示されておらず、提案された方法が分
離操作不要で可能であるとの記載もない。
上記のような糖化ヘモグロビンに関する測定法はこれまで知られていたが、糖化ヘモグ
ロビンの糖化されたβ鎖N末端を分離操作せず酵素を用いて特異的に測定する方法および
試薬キットはこれまで知られていなかった。
異的に測定できる方法、測定試薬キット、該特異的測定に用いることができるプロテアー
ゼ、その製造方法、そのスクリーニング方法、及び該特異的測定に用いることができるケ
トアミンオキシダーゼを提供することにある。
本発明者らは鋭意検討の結果、まず、糖化ヘモグロビン若しくはそのフラグメントのα
鎖N末端の糖化アミノ酸または糖化ペプチドを実質的に切り出すことなく、β鎖N末端の
糖化アミノ酸および/または糖化ペプチドを切り出すプロテアーゼのスクリーニング方法
を考案した。すなわち、糖化ヘモグロビンのα鎖N末端およびβ鎖N末端に存在する糖化
ペプチドをプロテアーゼの基質として用いることで、糖化ヘモグロビンの糖化されたα鎖
N末端からケトアミンオキシダーゼの基質となる糖化アミノ酸または糖化ペプチドを実質
的に切り出すことなく、糖化されたβ鎖N末端からケトアミンオキシダーゼの基質となる
糖化アミノ酸および/または糖化ペプチドを切り出すプロテアーゼ活性の検出方法を考案
した。
次に、考案したスクリーニング方法により、α鎖N末端糖化ペンタペプチドからケトア
ミンオキシダーゼの基質となる糖化アミノ酸または糖化ペプチドを実質的に切り出すこと
なく、β鎖N末端糖化ペンタペプチドからケトアミンオキシダーゼの基質となる糖化アミ
ノ酸および/または糖化ペプチドを切り出すプロテアーゼを広くスクリーニングした結果
、バチラス・エスピー由来ニュートラルプロテイナーゼ(東洋紡製)などの市販プロテア
ーゼ製剤やバチラス・エスピー、エアロモナス・ヒドロフィラ、リゾバクター・エンザイ
モゲネスなどの微生物が産生するプロテアーゼに当該プロテアーゼ反応を見出した。
加えて、これらのプロテアーゼのうち、エアロモナス・ヒドロフィラ、リゾバクター・
エンザイモゲネスが産生するプロテアーゼは既知のエラスターゼと相同性を示した。従来
、エラスターゼは、その基質特異性としてロイシン、イソロイシン、バリン、アラニンの
C末端側のペプチド結合を切断する酵素として知られている。本発明では、エラスターゼ
が1−デオキシフルクトシル−L−バリル−L−ヒスチジル−L−ロイシル−L−トレオ
ニル−L−プロリン(以下、ヘモグロビンβ鎖N末端糖化ペンタペプチドともいう)のロ
イシンのC末端側ではなく、N末端側のペプチド結合を切断し、FVHを遊離することを
はじめて明らかにした。
次に、当該プロテアーゼが、糖化ヘモグロビン若しくはそのフラグメントの糖化された
α鎖N末端から糖化アミノ酸または糖化ペプチドを切り出すことなく糖化されたβ鎖N末
端から糖化アミノ酸および/または糖化ペプチドを切り出すのみならず、糖化ヘモグロビ
ン若しくはそのフラグメントからFKおよび/またはFKを含む糖化ペプチドをも切り出
す場合においては、糖化されたβ鎖N末端由来の糖化ペプチドに作用せずにFKおよび/
またはFKを含む糖化ペプチドに作用するケトアミンオキシダーゼであらかじめFKおよ
び/またはFKを含む糖化ペプチドを消去することで糖化ヘモグロビン若しくはそのフラ
グメントの糖化されたβ鎖N末端を分離操作せず酵素を用いて特異的に測定する方法を完
成するに至った。
さらに、当該プロテアーゼが、糖化ヘモグロビン若しくはそのフラグメントの糖化され
たα鎖N末端から糖化アミノ酸または糖化ペプチドを切り出すことなく糖化されたβ鎖N
末端から糖化アミノ酸および/または糖化ペプチドを切り出すのみならず、糖化ヘモグロ
ビン若しくはそのフラグメントからFKおよび/またはFKを含むペプチドをも切り出す
場合において、ケトアミンオキシダーゼのFZKに対する反応性が大きく低減できる反応
条件を見出し、また、FVHに対する作用を100%としたときFZKに対する作用が5
%以下というこれまでにない高特異性のケトアミンオキシダーゼを作製して用いることに
より、糖化されたβ鎖N末端から切り出された糖化アミノ酸および/または糖化ペプチド
のみを特異的に測定できた。すなわち、カーブラリア・クラベータ由来ケトアミンオキシ
ダーゼ遺伝子の58番目と62番目のアミノ酸置換がFZKへの作用低減に寄与している
ことを発見し、これにもとづき該オキシダーゼを作製し用いることで、糖化ヘモグロビン
若しくはそのフラグメントの糖化されたβ鎖N末端を分離操作せずに酵素を用いて特異的
に測定する方法を完成するに至った。
さらにまた、当該プロテアーゼによる糖化ヘモグロビン若しくはそのフラグメント分解
の反応条件について、
i)当該プロテアーゼと組み合わせて用いるケトアミンオキシダーゼが作用することの
できるFKおよび/またはFKを含む糖化ペプチドを切り出さない、かつ、
ii)当該プロテアーゼと組み合わせて用いるケトアミンオキシダーゼが作用すること
のできる糖化されたα鎖N末端由来の糖化アミノ酸または糖化ペプチドを切り出さない、
かつ、
iii)当該プロテアーゼと組み合わせて用いるケトアミンオキシダーゼが作用するこ
とのできる糖化されたβ鎖N末端由来の糖化アミノ酸または糖化ペプチドを切り出す、反
応条件を見出した。これにより、糖化ヘモグロビン若しくはそのフラグメントの糖化され
たβ鎖N末端を分離操作せず酵素を用いて特異的に測定する方法を完成するに至った。
(1)糖化ヘモグロビンの糖化されたα鎖N末端から、糖化アミノ酸または糖化ペプチ
ドを実質的に切り出すことなく、糖化ヘモグロビンの糖化されたβ鎖N末端から糖化アミ
ノ酸および/または糖化ペプチドを切り出す、プロテアーゼ。
(2)糖化ヘモグロビンの糖化されたα鎖N末端を含むフラグメントから、糖化アミノ
酸または糖化ペプチドを実質的に切り出すことなく、糖化ヘモグロビンの糖化されたβ鎖
N末端を含むフラグメントから糖化アミノ酸および/または糖化ペプチドを切り出す、プ
ロテアーゼ。
(3)糖化ヘモグロビンの糖化されたβ鎖N末端から糖化アミノ酸および/または糖化
ペプチドを切り出す反応を100%としたときに糖化ヘモグロビンの糖化されたα鎖N末
端から糖化アミノ酸または糖化ペプチドを切り出す反応が10%以下である、プロテアー
ゼ。
(4)糖化ヘモグロビンの糖化されたβ鎖N末端又は糖化ヘモグロビンの糖化されたβ
鎖N末端を含むフラグメントから切り出される糖化ペプチドが1−デオキシフルクトシル
−L−バリル−L−ヒスチジンである上記(1)〜(3)のいずれかに記載のプロテアー
ゼ。
(5)糖化ヘモグロビンの糖化されたα鎖N末端又は糖化ヘモグロビンの糖化されたα
鎖N末端を含むフラグメントから実質的に切り出されない糖化アミノ酸が1−デオキシフ
ルクトシル−L−バリンであり、実質的に切り出されない糖化ペプチドが1−デオキシフ
ルクトシル−L−バリル−L−ロイシンである上記(1)〜(4)のいずれかに記載のプ
ロテアーゼ。
(6)リゾバクター属由来のプロテアーゼである上記(1)〜(5)のいずれかに記載
のプロテアーゼ。
(7)バチラス.エスピー ASP−842(FERM BP−08641)又はエア
ロモナス.ヒドロフィラ NBRC3820由来のプロテアーゼである上記(1)〜(5
)のいずれかに記載のプロテアーゼ。
(8)プロテアーゼがメタロプロテアーゼ、ニュートラルプロテアーゼ、またはエラス
ターゼのいずれかである上記(1)〜(7)のいずれかに記載のプロテアーゼ。
(9)タンパク質又はペプチドにおけるロイシンのN末端側のペプチド結合を切断する
エラスターゼ。
(10)リゾバクター・エンザイモゲネスYK−366(FERM BP−10010
)菌株。
(11)バチラス・エスピー ASP−842(FERM BP−08641)菌株。
(12)上記(6)に記載のプロテアーゼを製造する方法であって、以下の(a)及び
(b)の工程を含むプロテアーゼを製造する方法。
(a)リゾバクター属に属する菌を培養液にて培養する。
(b)培養液からプロテアーゼを抽出する。
(13)上記(7)に記載のプロテアーゼを製造する方法であって、以下の(a)及び
(b)の工程を含むプロテアーゼを製造する方法。
(a)バチラス・エスピーASP−842(FERM BP−08641)又はエアロモ
ナス・ヒドロフィラNBRC3820を培養液にて培養する。
(b)培養液からプロテアーゼを抽出する。
(14)以下の(A)の性質を有するケトアミンオキシダーゼ。
(A)ε−1−デオキシフルクトシル−(α−ベンジルオキシカルボニル−L−リジン)
に対する反応性が1−デオキシフルクトシル−L−バリル−L−ヒスチジンに対する反応
性に比べて5%以下であること。
(15)さらに以下の(B)及び(C)の性質を有する上記(14)に記載のケトアミ
ンオキシダーゼ。
(B)配列番号1記載のアミノ酸配列と少なくとも75%の相同性を有するアミノ酸配列
で構成されること。
(C)配列番号1記載のアミノ酸配列において少なくとも58番目もしくは62番目のア
ミノ酸が他のアミノ酸に置換されていること。
(16)(C)のアミノ酸置換は58番目がバリン、スレオニン、アスパラギン、シス
テイン、セリン、アラニン、62番目がヒスチジンへの置換である上記(15)に記載の
ケトアミンオキシダーゼ。
(17)上記(14)〜(16)のいずれかに記載のケトアミンオキシダーゼのアミノ
酸配列をコードする遺伝子。
(18)上記(17)に記載の遺伝子を含有するケトアミンオキシダーゼ発現ベクター
。
(19)上記(18)に記載の発現ベクターを含む宿主細胞。
(20)糖化ヘモグロビンの糖化されたβ鎖N末端を、分離操作せず酵素を用いて特異
的に測定する方法。
(21)酵素が(i)プロテアーゼを含む上記(20)に記載の測定方法。
(22)酵素はさらに(ii)ケトアミンオキシダーゼを含む上記(21)に記載の測
定方法。
(23)以下の(iii)および/または(iv)の反応工程を経由して特異的に測定
する上記(22)に記載の測定方法。
(iii)(i)のプロテアーゼが糖化ヘモグロビンから実質的に、(ii)のケトアミ
ンオキシダーゼが作用するε−1−デオキシフルクトシル−L−リジンおよび/またはε
−1−デオキシフルクトシル−L−リジンを含む糖化ペプチドを切り出すことなく、糖化
ヘモグロビンの糖化されたβ鎖N末端からから糖化アミノ酸および/または糖化ペプチド
を切り出す反応工程。
(iv)(ii)のケトアミンオキシダーゼのε−1−デオキシフルクトシル−(α−ベ
ンジルオキシカルボニル−L−リジン)に対する反応性が1−デオキシフルクトシル−L
−バリル−L−ヒスチジンに対する反応性の30%以下となる反応工程。
(24)(iii)の反応工程がpH5.0〜6.0の反応条件下である上記(23)
に記載の測定方法。
(25)(iv)の反応工程がpH5.5〜6.5の反応条件下である上記(23)又
は(24)に記載の測定方法。
(26)(i)のプロテアーゼが上記(1)〜(8)のいずれかに記載のプロテアーゼ
である、上記(21)〜(25)のいずれかに記載の測定方法。
(27)(ii)のケトアミンオキシダーゼが糖化ヘモグロビンの糖化されたβ鎖N末
端からプロテアーゼにより切り出された糖化アミノ酸および/または糖化ペプチドに作用
するケトアミンオキシダーゼである上記(22)〜(26)のいずれかに記載の測定方法
。
(28)ケトアミンオキシダーゼがカーブラリア属由来である上記(27)に記載の測
定方法。
(29)(ii)のケトアミンオキシダーゼが以下の(a)及び(b)の2種類である
上記(22)〜(28)のいずれかに記載の測定方法。
(a)糖化ヘモグロビンの糖化されたβ鎖N末端からプロテアーゼにより切り出された糖
化アミノ酸および/または糖化ペプチドに作用するケトアミンオキシダーゼ。
(b)糖化ヘモグロビンの糖化されたβ鎖N末端からプロテアーゼにより切り出された糖
化アミノ酸および/または糖化ペプチドに実質的に作用することなく、ε−1−デオキシ
フルクトシル−L−リジンおよび/またはε−1−デオキシフルクトシル−L−リジンを
含む糖化ペプチドには作用するケトアミンオキシダーゼ。
(30)(a)のケトアミンオキシダーゼがカーブラリア属由来である及び/又は(b
)のケトアミンオキシダーゼがフザリウム属由来である上記(29)に記載の測定法。
(31)(ii)のケトアミンオキシダーゼが上記(14)〜(16)のいずれかに記
載のケトアミンオキシダーゼである、上記(22)〜(26)のいずれかに記載の測定法
。
(32)糖化ヘモグロビン若しくはそのフラグメントの糖化されたα鎖N末端から糖化
アミノ酸または糖化ペプチドを実質的に切り出すことなく、糖化されたβ鎖N末端から糖
化アミノ酸および/または糖化ペプチドを切り出すプロテアーゼをスクリーニングする方
法であって、長さが3アミノ酸から20アミノ酸であるヘモグロビンα鎖N末端糖化ペプ
チドおよび長さが3アミノ酸から20アミノ酸であるヘモグロビンβ鎖N末端糖化ペプチ
ドを用いるスクリーニング方法。
(33)ヘモグロビンα鎖N末端糖化ペプチドおよびヘモグロビンβ鎖N末端糖化ペプ
チドの長さが5アミノ酸である上記(32)に記載のスクリーニング方法。
(34)糖化ヘモグロビンの糖化されたβ鎖N末端を、分離操作せずに特異的に測定す
る、以下の(i)、(ii)を含んでなる試薬キット。
(i)プロテアーゼ
(ii)上記(14)に記載のケトアミンオキシダーゼ
せず特異的に測定できる方法、測定試薬キット、該特異的測定に用られるプロテアーゼ、
該プロテアーゼの製造方法若しくはスクリーニング方法、及び該特異的測定に用いること
ができるケトアミンオキシダーゼを提供する。
<アマドリ化合物>
本発明に於けるアマドリ化合物とは、タンパク質等のアミノ基をもつ化合物とグルコー
ス等のアルデヒド基を持つ化合物がメイラード反応により、生じる一般式−(CO)−C
HR−NH−(Rは、水素原子か水酸基を示す)で表されるケトアミン構造を有する化合
物のことを指す。アマドリ化合物には糖化ヘモグロビンや糖化アルブミンのような糖化タ
ンパク質やペプチドが糖化された糖化ペプチド等が含まれる。
ヘモグロビンがメイラード反応により糖化されたアマドリ化合物のことをさし、α鎖及
びβ鎖N末端のバリンのα−アミノ基や分子内のリジンのε−アミノ基が糖化されている
と言われている。糖化ヘモグロビンのフラグメントとは糖化ヘモグロビンが分解されるこ
とでできるペプチドのことをいう。
国際的に標準とされる定義において、ヘモグロビンA1cとはヘモグロビンβ鎖N末端
のバリンのα−アミノ基が糖化されたヘモグロビンであるとされている(Clinica
l Chemistry and Laboratory Medicine 36(5
):299−308(1998))。
糖化ヘモグロビンの糖化されたβ鎖N末端を特異的に測定するといった表現は、糖化ヘ
モグロビンの糖化量を測定して得る値のうち、80%以上、望ましくは90%以上、更に
望ましくは95%以上が、ヘモグロビンβ鎖N末端にあるバリンのα−アミノ基の糖化由
来である場合に用いる。
プロテアーゼが糖化ヘモグロビン若しくはそのフラグメントの糖化されたα鎖N末端か
ら糖化アミノ酸または糖化ペプチドを実質的に切り出すことなく、といった表現のなかで
の糖化アミノ酸とは1−デオキシフルクトシル−L−バリンであり、糖化ペプチドとはヘ
モグロビンのα鎖N末端から長さが20アミノ酸以下のペプチドであってN末端のバリン
が1−デオキシフルクトシル−L−バリンになっているもののうちプロテアーゼと組み合
わせて用いるケトアミンオキシダーゼにより検出されるもののことであり、例えばカーブ
ラリア・クラベータYH923(FERM BP−10009)由来のケトアミンオキシ
ダーゼを組み合わせて用いる場合は1−デオキシフルクトシル−L−バリル−L−ロイシ
ンのことである。
プロテアーゼが糖化ヘモグロビン若しくはそのフラグメントの糖化されたβ鎖N末端か
ら糖化アミノ酸または糖化ペプチドを切り出す、といった表現のなかでの糖化アミノ酸と
は1−デオキシフルクトシル−L−バリンであり、糖化ペプチドとはヘモグロビンのβ鎖
N末端から長さが20アミノ酸以下のペプチドであってN末端のバリンが1−デオキシフ
ルクトシル−L−バリンになっているもののうちプロテアーゼと組み合わせて用いるケト
アミンオキシダーゼにより検出されるもののことである。例えば、カーブラリア・クラベ
ータYH923(FERM BP−10009)由来のケトアミンオキシダーゼを組み合
わせて用いる場合は1−デオキシフルクトシル−L−バリル−L−ヒスチジンのことであ
る。プロテアーゼが糖化ヘモグロビンからε−1−デオキシフルクトシル−L−リジンを
含む糖化ペプチドを切り出す、といった表現における糖化ペプチドとは長さが50アミノ
酸以下の糖化ペプチドのことである。
なお、カーブラリア・クラベータYH923(FERM BP−10009)は、平
成15年2月12日、日本国茨城県つくば市東1丁目1番地1中央第6の独立行政法人
産業技術総合研究所 特許生物寄託センターに寄託した。
プロテアーゼ反応において、糖化されたα鎖N末端から糖化アミノ酸または糖化ペプチ
ドを実質的に切り出すことなく糖化されたβ鎖N末端から糖化アミノ酸および/または糖
化ペプチドを切り出す、といった表現は、糖化されたβ鎖N末端から糖化アミノ酸および
/または糖化ペプチドを切り出す反応性を100%としたときに、糖化されたα鎖N末端
から糖化アミノ酸または糖化ペプチドを切り出す反応性が10%以下、望ましくは1%以
下、更に望ましくは0.1%以下であることを言う。ただし、上記プロテアーゼ反応は切
り出された生成物をケトアミンオキシダーゼ好ましくはカーブラリア・クラベータYH9
23(FERM BP−10009)由来のケトアミンオキシダーゼまたはフザリウム・
オキシスポラム由来のケトアミンオキシダーゼ(旭化成ファーマ製)を用いて検出するこ
とによるものとする。
ケトアミンオキシダーゼ反応において、糖化されたβ鎖N末端からプロテアーゼにより
切り出された糖化アミノ酸および/または糖化ペプチドに実質的に作用することなくε−
糖化アミノ酸には作用する、といった表現は、ε−糖化アミノ酸に対する反応性を100
%とした場合に、糖化されたβ鎖N末端からプロテアーゼにより切り出された糖化アミノ
酸および/または糖化ペプチドに対する反応性が10%以下、好ましくは8%以下、さら
に好ましくは1%以下、最も好ましくは0.1%以下であることを言う。また、ケトアミ
ンオキシダーゼ反応においてε−糖化アミノ酸に実質的に作用することなく糖化されたβ
鎖N末端からプロテアーゼにより切り出された糖化アミノ酸および/または糖化ペプチド
には作用する、といった表現は、糖化されたβ鎖N末端からプロテアーゼにより切り出さ
れた糖化アミノ酸および/または糖化ペプチドに対する反応性を100%とした場合に、
ε−糖化アミノ酸に対する反応性が8%以下、望ましくは1%以下、更に望ましくは0.
1%以下であることを言う。ただし、ケトアミンオキシダーゼの反応は生成する過酸化水
素を検出することによるものとする。
ケトアミン構造をもつ化合物に作用して過酸化水素を発生させる酵素のことで、別名フ
ルクトシルアミンオキシダーゼともいう。
する反応性が1−デオキシフルクトシル−L−バリル−L−ヒスチジンに対する反応性に
比べて5%以下であるケトアミンオキシダーゼ>
ケトアミンオキシダーゼのε−1−デオキシフルクトシル−(α−ベンジルオキシカル
ボニル−L−リジン)(以下、FZKともいう)に対する反応性が1−デオキシフルクト
シル−L−バリル−L−ヒスチジン(以下、FVHともいう)に対する反応性に比べて5
%以下であるとは、反応液(50mM Tris−塩酸緩衝液(pH7.5)、0.1%
TritonX−100、0.03% 4−アミノアンチピリン、0.02% TOO
S、5U/ml パーオキシダーゼ、2mM FZKまたはFVH)200μlにケトア
ミンオキシダーゼ液20μlを添加し、37℃で5分間反応させた後、0.5% SDS
を0.5ml加えてから555nmの吸光度(A1)を測定し、さらにFZKおよびFV
Hを含まない反応液で同様の操作を行って測定した吸光度(Ab)との差(A1−Ab)
から反応性を測定したときに、その反応性の比率が5%以下であることをいう。
分離操作とは、全血検体または血球溶血検体などをサンプルとして、サンプル中の糖化
ヘモグロビンを測定する一連の測定工程の過程において、カラムクロマトグラフィー操作
、膜ろ過操作、吸着分離操作、沈殿分離操作など糖化ヘモグロビンもしくは糖化ヘモグロ
ビンから派生する物質の純度、濃度を上げるために行う操作のことをいう。
糖化ヘモグロビンの糖化されたβ鎖N末端を、分離操作せずに酵素を用いて特異的に測
定するためには、用いる酵素の反応において糖化ヘモグロビン中にある分子内リジン、α
鎖N末端、β鎖N末端の3種の糖化部位のうちβ鎖N末端の糖化部位のみに特異性がなけ
ればならない。そのような特異性を出すために用いる酵素としては、1種類の酵素でも複
数の種類の酵素を組み合わせたものでもよい。例えば、プロテアーゼで糖化ヘモグロビン
を分解し、切り出された糖化されたβ鎖N末端由来の糖化アミノ酸および/または糖化ペ
プチドに作用する酵素であるオキシダーゼ、デヒドロゲナーゼ、キナーゼなどを組み合わ
せて特異性を出せばよい。そして、プロテアーゼおよびケトアミンオキシダーゼを用いて
糖化されたβ鎖N末端のみを測定するためには、以下のように特異性にしたがった組み合
わせが必要である。
(K5)に分類した場合、<(P1)と(K1)または(K2)または(K3)または(
K4)>、<(P2)と(K1)または(K3)>、<(P3)と(K1)または(K2
)>、<(P4)と(K1)>、<(P3)と(K5)と(K3)>、<(P3)と(K
5)と(K4)>の組み合わせが必要である。それぞれに分類された酵素の性質は以下の
通りである。
(P1)糖化ヘモグロビンの糖化されたβ鎖N末端からのみ糖化アミノ酸および/または
糖化ペプチドを切り出す
(P2)糖化ヘモグロビンの糖化されたαおよびβ鎖N末端からのみ糖化アミノ酸および
/または糖化ペプチドを切り出す
(P3)糖化ヘモグロビンの糖化されたβ鎖N末端および分子内リジンを含む部位からの
み糖化アミノ酸および/または糖化ペプチドを切り出す
(P4)糖化ヘモグロビンの糖化されたαおよびβ鎖N末端および分子内リジンを含む部
位から糖化アミノ酸および/または糖化ペプチドを切り出す
(K1)組み合わせて用いるプロテアーゼにより糖化ヘモグロビンから切り出された糖化
アミノ酸および/または糖化ペプチドのうち、糖化されたβ鎖N末端由来の糖化アミノ酸
および/または糖化ペプチドにのみ作用する
(K2)組み合わせて用いるプロテアーゼにより糖化ヘモグロビンから切り出された糖化
アミノ酸および/または糖化ペプチドのうち、糖化されたαおよびβ鎖N末端由来の糖化
アミノ酸および/または糖化ペプチドにのみ作用する
(K3)組み合わせて用いるプロテアーゼにより糖化ヘモグロビンから切り出された糖化
アミノ酸および/または糖化ペプチドのうち、糖化されたβ鎖N末端由来および分子内リ
ジンを含む部位からの糖化アミノ酸および/または糖化ペプチドにのみ作用する
(K4)組み合わせて用いるプロテアーゼにより糖化ヘモグロビンから切り出された糖化
されたαおよびβ鎖N末端由来および分子内リジンを含む部位からの糖化アミノ酸および
/または糖化ペプチドに作用する
(K5)組み合わせて用いるプロテアーゼにより糖化ヘモグロビンから切り出された糖化
アミノ酸および/または糖化ペプチドのうち、糖化されたβ鎖N末端由来の糖化アミノ酸
および/または糖化ペプチドには作用せずに分子内リジンを含む部位からの糖化アミノ酸
および/または糖化ペプチドに作用する
そして、本発明者らは鋭意検討の結果、(P1)もしくは(P3)の特異性をもつプロ
テアーゼを得るスクリーニング方法としては、ヘモグロビンα鎖N末端糖化ペプチドおよ
びヘモグロビンβ鎖N末端糖化ペプチドを基質として用い、ヘモグロビンβ鎖N末端糖化
ペプチドを基質としたときにのみ糖化アミノ酸および/または糖化ペプチドを切り出すプ
ロテアーゼを選択する方法を考案した。このときに用いるα鎖N末端糖化ペプチドおよび
β鎖N末端糖化ペプチドの長さは特に限定されないが、長さ3アミノ酸から20アミノ酸
の糖化ペプチドでスクリーニング可能であることを見出した。その由来は化学合成であっ
ても良いし、糖化ヘモグロビン等の天然物由来であっても良い。
具体的な1例として、β鎖N末端糖化ペプチドとして1−デオキシフルクトシル−L−
バリル−L−ヒスチジル−L−ロイシル−L−トレオニル−L−プロリン(ペプチド研究
所製:以下、β糖化ペンタペプチドともいう)を、α鎖N末端糖化ペプチドとして1−デ
オキシフルクトシル−L−バリル−L−ロイシル−L−セリル−L−プロリル−L−アラ
ニン(ペプチド研究所製:以下、α糖化ペンタペプチドともいう)が挙げられ、これらの
糖化ペンタペプチドを基質として用いる場合、糖化アミノ酸、糖化ジペプチド、糖化トリ
ペプチドまたは糖化テトラペプチドがプロテアーゼにより切り出される可能性がある。そ
して、α鎖N末端糖化ペプチドおよびβ鎖N末端糖化ペプチドからプロテアーゼにより切
り出された糖化アミノ酸および/または糖化ペプチドは、α鎖N末端糖化ペプチドおよび
β鎖N末端糖化ペプチドに実質的に作用することなく切り出された糖化アミノ酸および/
または糖化ペプチドには作用する酵素を用いて検出すればよく、そのような酵素としてオ
キシダーゼ、デヒドロゲナーゼ、キナーゼが挙げられる。
例えば、オキシダーゼとしてはケトアミンオキシダーゼがあり、ケトアミンオキシダー
ゼとしてはアカエトミエラ属、アカエトミウム属、チエラビア属、カエトミウム属、ゲラ
シノスポラ属、マイクロアスカス属、コニオカエタ属、ユーペニシリウム属(以上、欧州
特許出願公開第1291416号明細書)、コリネバクテリウム属(特開昭61−268
178号明細書)、アスペルギルス属(特開平3−155780)、ペニシリウム属(特
開平4−4874号明細書)、フザリウム属(特開平5−192193号公報、特開平7
−289253号公報、特開平8−154672号公報)、ギベレラ属(特開平5−19
2153号公報、特開平7−289253号公報、)、カンジダ属(特開平6−4684
6号公報、)、アスペルギルス属(特開平10−33177号公報、特開平10−331
80号公報)、ネオコスモスポラ・バシンフェクタ(NBRC7590)、コニオケチジ
ウム・サボリ(ATCC36547)、アルスリニウム・エスピーTO6(FERM P
−19211)、アルスリニウム・ファエオスペルマム(NBRC31950)、アルス
リニウム・ファエオスペルマム(NBRC6620)、アルスリニウム・ジャポニカム(
NBRC31098)、ピレノケータ・エスピーYH807(FERM P−19210
)、ピレノケータ・ゲンチアニコラ(MAFF425531)、ピレノケータ・テレスト
リス(NBRC30929)、レプトスフェリア・ノドラム(分生子世代名フォーマ・ヘ
ンネべルギー)(NBRC7480)、レプトスフェリア・ドリオラム(JCM2742
)、レプトスフェリア・マクランス(分生子世代名フォーマ・リンガム)(MAFF72
6528)、プレオスポラ・ハーブラム(NBRC32012)、プレオスポラ・ベタエ
(分生子世代名フォーマ・ベタエ)(NBRC5918)、オフィオボラス・ヘルポトリ
カス(NBRC6158)、カーブラリア・クラベータYH923(FERM BP−1
0009)由来のもの、およびそれらの変異型の酵素が挙げられる。
カーブラリア・クラベータYH923(FERM BP−10009)由来のケトアミ
ンオキシダーゼは基質特異性がFVHに対して100%とすると1−デオキシフルクトシ
ル−L−バリル−L−ヒスチジル−L−ロイシン(以下、β糖化トリペプチドまたはFV
HLともいう)に対して0.09%、1−デオキシフルクトシル−L−バリル−L−ヒス
チジル−L−ロイシル−L−トレオニン(以下、β糖化テトラペプチドまたはFVHLT
ともいう)に対して0.0009%、β糖化ペンタペプチドに対して0%、1−デオキシ
フルクトシル−L−バリル−L−ロイシン(以下、FVLともいう)に対して3.4%、
α糖化ペンタペプチドに対して0.01%であるから、このケトアミンオキシダーゼを用
いるとβ糖化ペンタペプチドからFVHを切り出すプロテアーゼ活性およびα糖化ペンタ
ペプチドからFVLを切り出すプロテアーゼ活性を検出できる。オキシダーゼを用いてプ
ロテアーゼにより切り出された糖化アミノ酸および/または糖化ペプチドを検出する場合
には生成した過酸化水素の量を電極、発光、蛍光、吸光などで検出することができるが、
パーオキシダーゼと色原体を用いて吸光検出することが簡便であり、例えば色原体として
4−アミノアンチピリン(和光純薬工業製)およびTODB(同仁化学研究所製)をもち
いて540〜570nmにおける吸光度変化を測定すればプロテアーゼ活性を簡便に確認
ができる。
上記スクリーニング方法により得られた(P1)もしくは(P3)の特異性をもつプロ
テアーゼとしてバチラス属、エアロモナス属、リゾバクター属等の微生物由来のプロテア
ーゼが挙げられ、より具体的には例えばバチラス.エスピー由来のニュートラルプロテイ
ネース(東洋紡製)、バチラス・エスピー ASP842(FERM BP−08641
)エアロモナス・ヒドロフィラNBRC3820、リゾバクター・エンザイモゲネスYK
−366(FERM BP−10010)由来のプロテアーゼが挙げられる。
これらの菌株のうち、バチラス・エスピー ASP842(FERM BP−0864
1)、リゾバクター・エンザイモゲネス YK−366(FERM BP−10010)
は本発明者等が新規に単離した菌株であり、バチラス・エスピー ASP842(FER
M BP−08641)は、2004年2月24日、リゾバクター・エンザイモゲネス
YK−366(FERM BP−10010)は、平成16年1月30日に日本国茨城県
つくば市東1丁目1番地1中央第6の独立行政法人 産業技術総合研究所 特許生物寄託
センターに寄託した。
寄託したこれらの菌学的性質を示すと次の通りであり、以下のように同定した。
x2.0−3.0μm)で表1に示すような特徴により、Bergy’s Manual
of Systematic Bacteriology (1984)では、バチラス
.エスピーと同定された。
が0.4×5〜50μmで表2に示すような特徴により、Bergy’s Manual
of Systematic Bacteriology (1989)では、リゾバク
ター・エンザイモゲネスと同定された。
次に、本発明に使用しうるプロテアーゼ生産菌の培養方法およびプロテアーゼの製造方
法について述べる。本発明のプロテアーゼ生産菌の培養手段としては固体培養でも液体培
養でもよいが、好ましくはフラスコまたはジャーファーメンター等による通気液体培養で
ある。培地としては微生物の培養に通常用いられるものが広く使用される。炭素源として
はグルコース、グリセロール、ソルビトール、ラクトースまたはマンノースなど、窒素源
としては酵母エキス、肉エキス、トリプトン、ペプトンなど、無機塩としては塩化ナトリ
ウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化カルシウムなどを用いればよい。培養
条件としてはpH5.0〜8.0、培養温度25〜37℃で目的とするプロテアーゼが最
高力価または最高純度となる培養時間、例えば16時間〜72時間培養をすればよい。
次いで、プロテアーゼの採取について説明する。プロテアーゼが菌体外に分泌される場
合には、培養液から菌体を濾過、遠心分離等によって除くことで得られた粗製のプロテア
ーゼ含有液を用いる。また、プロテアーゼが菌体内にある場合には培養液から菌体を濾過
、遠心分離等によって分離し、菌体をリン酸緩衝液、トリス塩酸緩衝液等の緩衝液に必要
の応じて界面活性剤、金属塩、糖類、アミノ酸、ポリオール、キレート剤などを加えて懸
濁し、リゾチーム、超音波、ガラスビーズ等によって破砕した後濾過、遠心分離などによ
り不溶物を除去して得られる粗製のプロテアーゼ含有液を用いる。これらの粗製のプロテ
アーゼ含有液を公知の蛋白質、酵素の単離、精製手段を用いて処理することにより、精製
されたプロテアーゼを得ることができる。例えば、アセトン、エタノールなどの有機溶媒
による分別沈殿法、硫安アンモニウムなどによる塩析法、イオン交換クロマトグラフィー
法、疎水クロマトグラフィー法、アフィニティークロマトグラフィー法、ゲル濾過法など
の一般的な酵素精製法を適宜選択、組み合わせて精製プロテアーゼを得ることができ、適
宜安定化剤、例えばショ糖、グリセロールまたはアミノ酸などを1〜50%程度、補酵素
などを0.01〜1%程度として単独または2種以上適宜組み合わせて加えて凍結保存し
てもよい。
また、(K1)の性質、(K2)かつFVHに作用する性質、(K3)の性質をもつケ
トアミンオキシダーゼを得るスクリーニング法としては、例えば、プロテアーゼにより糖
化ヘモグロビンから切り出された、α鎖N末端由来の糖化アミノ酸および/または糖化ペ
プチドの代表例としてFVLを、β鎖N末端由来の糖化アミノ酸および/または糖化ペプ
チドの代表例としてFVHを、分子内リジンを含む部位からの糖化アミノ酸および/また
は糖化ペプチドの代表例としてFKもしくはFZKを用いて、それぞれに対する反応性を
指標にする方法が挙げられる。特に、FKもしくはFZKに対する反応性においてはFV
Hに対する反応性の5%以下であることが指標となる。好ましくは4%以下、さらに好ま
しくは2%以下である。このようにして得られた(K1)の性質、(K2)かつFVHに
作用する性質、(K3)の性質をもつケトアミンオキシダーゼとしては自然界から分離し
てきた天然型ケトアミンオキシダーゼおよび天然型ケトアミンオキシダーゼを既知の遺伝
子工学技術を利用してアミノ酸置換、欠失、挿入など人工的に改変することで得られる変
異型ケトアミンオキシダーゼ、さらに天然型および変異型のケトアミンオキシダーゼをポ
リエチレングリコ−ル誘導体、スクシニルイミド誘導体、マレイミド誘導体などを用いて
化学修飾することで得ることができるケトアミンオキシダーゼでも良い。
既存のケトアミンオキシダーゼの1つもしくは複数のアミノ酸を置換、欠失、挿入など
人工的に改変することで(K1)の性質、(K2)かつFVHに作用する性質、(K3)
の性質をもつ変異型ケトアミンオキシダーゼを得る際に用いることができる既存のケトア
ミンオキシダーゼとしては特に限定はしない。例えば、前述の(P1)もしくは(P3)
の特異性をもつプロテアーゼを得るスクリーニング方法で述べたケトアミンオキシダーゼ
が挙げられる。
また、FVHに作用するケトアミンオキシダーゼとして、コニオカエタ属(欧州特許出
願公開第1291416号明細書)、ユーペニシリウム属(欧州特許出願公開第1291
416号明細書)、カーブラリア属、ネオコスモスポラ属由来のケトアミンオキシダーゼ
が挙げられる。
そして、これらの酵素は遺伝子レベルでも解析され、その一次構造も図1に示したよう
に推定されており、これらの酵素のアミノ酸レベルでの相同性は75%以上で、*がつい
たところのように保存された領域が存在しているので、配列番号1記載のアミノ酸配列と
少なくとも75%の相同性を有するアミノ酸配列で構成されるケトアミンオキシダーゼの
例としても挙げられる。また、(K1)の性質、(K2)かつFVHに作用する性質、(
K3)の性質をもつような変異であるならばどのようなアミノ酸を置換、欠失、挿入であ
ってもよいが、例えば、配列番号1記載のアミノ酸配列において58番目、62番目に対
応するのアミノ酸のうち少なくとも1ヶ所が置換されていることが望ましく、さらに望ま
しくは58番目に対応するアミノ酸がバリン、スレオニン、アスパラギン、システイン、
セリン、アラニンに、62番目に対応するのアミノ酸がヒスチジンに置換されていること
である。
(K1)の性質、(K2)かつFVHに作用する性質、(K3)の性質をもつ変異型の
ケトアミンオキシダーゼは、それをコードする遺伝子を必要に応じてプラスミドベクター
に連結してサッカロマイセス属、ピキア属、アクレモニウム属、バチラス属、シュードモ
ナス属、サーマス属、エシェリヒア属などの宿主微生物に移入して培養し、またはコード
する遺伝子を試験管内で転写、翻訳し、その後、公知の蛋白質、酵素の単離、精製手段を
用いて処理することにより得ることができる。
糖化ヘモグロビンの糖化されたβ鎖N末端をプロテアーゼとケトアミンオキシダーゼを
用いて分離操作せず特異的に測定する方法および試薬キットは、糖化されたβ鎖N末端に
対して特異性を得るためのプロテアーゼとケトアミンオキシダーゼの組み合わせに加えて
パーオキシダーゼ、色原体、および必要に応じて緩衝液成分、塩類、界面活性剤、金属イ
オン、電子受容体、キレート剤、糖、アミノ酸、アスコルビンオキシダーゼ、テトラゾリ
ウム塩、ポリオール類、酵素安定化剤、酵素反応促進剤、抗菌剤、酸化剤、還元剤、補酵
素などの成分を適宜追加して構成しても良い。
糖化されたβ鎖N末端に対して特異性を得るためのプロテアーゼとケトアミンオキシダ
ーゼの組み合わせとしては、前述のようにプロテアーゼを(P1)〜(P4)、ケトアミ
ンオキシダーゼを(K1)〜(K5)に分類した場合、<(P1)と(K1)または(K
2)または(K3)または(K4)>、<(P2)と(K1)または(K3)>、<(P
3)と(K1)または(K2)>、<(P4)と(K1)>、<(P3)と(K5)と(
K3)>、<(P3)と(K5)と(K4)>の組み合わせであればどれでも良い。ただ
し、プロテアーゼは、一般的に、蛋白質のN末端のアミノ基が糖化を受けている場合、N
末端領域から糖化アミノ酸を切り出してくることは反応性が悪いため、β鎖N末端の糖化
アミノ酸より糖化ペプチドを切り出すプロテアーゼが望ましい。例えば、上記のプロテア
ーゼのスクリーニングで得られた(P3)の性質であって糖化されたβ鎖N末端からFV
Hを切り出す性質をもつプロテアーゼとしてバチラス属、エアロモナス属、リゾバクター
属等の微生物由来のプロテアーゼが挙げられる。より具体的には、例えば、バチラス.エ
スピー由来のニュートラルプロテイネース(東洋紡製)、バチラス・エスピー ASP−
842(FERM BP−08641)エアロモナス・ヒドロフィラ NBRC3820
、リゾバクター・エンザイモゲネスYK−366(FERM BP−10010)由来の
プロテアーゼが挙げられる。また、特異性を持たせたまま反応性を向上させるために、ス
クリーニングしたプロテアーゼと他のプロテアーゼとを適宜組み合わせたものも用いるこ
とができる。
プロテアーゼによりヘモグロビンの糖化されたβ鎖N末端から切り出される糖化ペプチ
ドの長さは20アミノ酸以下で、かつ、組み合わせにより用いられるケトアミンオキシダ
ーゼにて検出できるのであれば特に限定されない。例えば、カーブラリア.クラベータ
YH923(FERM BP−10009)由来のケトアミンオキシダーゼを用いた場合
は、プロテアーゼによりヘモグロビンの糖化されたβ鎖N末端から切り出される糖化ペプ
チドはFVHであることが望ましい。
ケトアミンオキシダーゼは、プロテアーゼと上記の組み合わせを構成できるものであれ
ばいずれでも良いが、反応性の点からβ鎖N末端の糖化アミノ酸より糖化ペプチドを切り
出すプロテアーゼが望ましいため、(K1)〜(K5)における糖化されたβ鎖N末端由
来の糖化アミノ酸および/または糖化ペプチドは糖化されたβ鎖N末端由来の糖化ペプチ
ドであることが望ましい。例えばカーブラリア.クラベータYH923(FERM BP
−10009)由来のケトアミンオキシダーゼは、糖化されたβ鎖N末端由来の糖化ジペ
プチド(FVH)に作用し、糖化されたα鎖N末端由来の糖化ジペプチド(FVL)に実
質的に作用しないので(K3)の性質をもつケトアミンオキシダーゼとして用いることが
できる。また、FZKに対する反応性がFVHに対する反応性の5%以下になった変異体
はこれを(K1)の性質をもつケトアミンオキシダーゼとして用いることができ、フザリ
ウム.オキシスポラム由来のフルクトシルアミンオキシダーゼ(旭化成ファーマ製)を(
K5)の性質をもつケトアミンオキシダーゼとして用いることができる。
プロテアーゼにより糖化ヘモグロビンから糖化されたβ鎖N末端由来の糖化アミノ酸お
よび/または糖化ペプチドを切り出す反応条件は、その反応が十分に進行する条件であれ
ばいずれでも良い。例えば、pH、塩濃度、界面活性剤添加量、金属イオン添加量、反応
温度、酸化還元剤添加量、緩衝液濃度を調節することで、通常は、(P3)もしくは(P
2)の性質のプロテアーゼの特異性を高めて、(P1)の性質にするような反応条件が望
ましい。特に、(P3)の性質をもつバチラス.エスピー由来のニュートラルプロテイネ
ース(東洋紡製)、バチラス・エスピー ASP−842(FERM BP−08641
)、エアロモナス・ヒドロフィラ NBRC3820、リゾバクター・エンザイモゲネス
YK−366(FERM BP−10010)由来のプロテアーゼにおいては、組み合わ
せのケトアミンオキシダーゼとしてカーブラリア.クラベータ YH923(FERM
BP−10009)由来のケトアミンオキシダーゼを用いると、少なくともpH5.0〜
6.0の反応条件において(P1)の性質のプロテアーゼとなるのでこの反応条件が望ま
しい。
ケトアミンオキシダーゼの反応条件は、その反応が十分に進行する条件であればいずれ
でも良いが、例えば、pH、塩濃度、界面活性剤添加量、金属イオン添加量、反応温度、
酸化還元剤添加量、緩衝液濃度を調節することでFZKに対する反応性が30%以下とな
る反応条件、特にpH5.5〜6.5の反応条件はプロテアーゼにより切り出されたβ鎖
N末端由来の糖化アミノ酸および/または糖化ペプチドであるFVHに対する特異性を高
めることができるので望ましい。
上記に示した糖化ヘモグロビンの糖化されたβ鎖N末端を、分離操作せず、プロテアー
ゼとケトアミンオキシダーゼを用いて特異的に測定する方法および試薬キットにより、糖
化ヘモグロビンの糖化されたβ鎖N末端を正確に測定していることは、ヘモグロビン含量
とそのヘモグロビンのβ鎖N末端の糖化された割合とが正確に示されているサンプルを用
いることで確認できる。ヘモグロビン含量とヘモグロビンのβ鎖N末端の糖化された割合
とが正確に示されているサンプルとしては、Clinical Chemistry a
nd Laboratory Medicine 40(1):78−89(2002)
に記載の方法で測定された値(IFCC値)が標記されているサンプルを用いることが望
ましいが、他の方法で測定された値が標記されているサンプルにおいても臨床検査 46
(6)729−734(2002)に記載の換算式によってもIFCC値を得ることがで
きる。また、糖化ヘモグロビンサンプルはヒト血液から、血球分離、溶血、遠心分離、透
析、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティクロマトグラフィー等の操作を適宜組
み合わせて調製しても良いし(Clinical Chemistry and Lab
oratory Medicine 36(5):299−308(1998))、市販
のものを購入して用いても良い。
上記に示した糖化ヘモグロビンの糖化されたβ鎖N末端を、分離操作せずプロテアーゼ
とケトアミンオキシダーゼを用いて特異的に測定する方法および試薬キットの測定対象物
は糖化ヘモグロビンを含むものであればいずれでも良いが、例えば、全血サンプル、血球
溶血サンプル、精製ヘモグロビンサンプルが挙げられる。
次に、参考例、実施例によって本発明を説明する。
ケトアミンオキシダーゼの製法]
カーブラリア・クラベータYH923(FERM BP−10009)がFVHに作用
するケトアミンオキシダーゼ(以下、FOD923ともいう)を生産しているが生産量が
低いため以下に示すようにFOD923遺伝子を大腸菌において発現をさせた後、精製し
てFOD923を得た。
Aの調製
サブロー培地(グルコース4.0%、ポリペプトン1.0%、pH5.6)100ml
を500ml容坂口フラスコに入れてオートクレーブで滅菌し、カーブラリア・クラベー
タYH923(FERM BP−10009)を植菌し、25℃で4日間振盪培養した後
、No.2ろ紙で培養液をろ過して菌体を回収した。回収した菌体を液体窒素で凍結し、
乳鉢で微粉末になるまで粉砕し、DNA抽出用緩衝液(5.0% SDS、0.1M N
aCl、50mM Tris−HCl、pH8.0)15mlを加え、ゆっくり振盪して
溶解した。続いて、遠心分離(5,000rpm、6min、室温)により上清を回収し
、フェノール/クロロホルム抽出を3回、エーテル抽出を2回行い、水層に残存するエー
テルを蒸発させた後、3M酢酸ナトリウム1ml、エタノール25mlを加え、−30℃
で30分間放置した後、遠心分離(12,000rpm、10min、4℃)により染色
体DNAを回収し、70%エタノールにて洗浄した後、TE400μlに溶解した。次に
、得られたDNA溶液にRNase 10μl(0.132U)を加え、37℃で1時間
処理した後、プロテイナーゼKを5μl(0.6U)を加え、50℃で1時間処理し、フ
ェノール/クロロホルム抽出(2回)、クロロホルム/イソアミルアルコール抽出(1回
)を行った後、エタノール沈殿にてDNAを回収した。続いて70%エタノール溶液によ
り洗浄した後、エタノールを除去し、TE200μlに溶解し、染色体DNA溶液を得た
。
(a)FOD923遺伝子断片の取得
これまでに知られているケトアミンオキシダーゼの遺伝子情報を基に下記のP11およ
びP12プライマーを設計した。
P11 AA(A/G)GC(C/T)AT(C/T)AACGC(C/T)AT(C/
T)GG(配列番号2)
P12 AC(C/G)ACGTGCTT(A/G)CC(A/G)ATGTT(配列番
号3)前述の方法で得られた染色体DNAを鋳型DNAとしてP11プライマーとP12
プライマーの組み合わせでPCRを35サイクル行った結果、約800bpのDNA断片
が特異的に増幅され、増幅DNA断片の塩基配列(配列番号1の1021〜1790番目
までの塩基配列)を決定した。
(b)FOD923遺伝子の塩基配列の決定
(a)で得られた約800bpのDNA断片に隣接する5’上流域のDNA断片の増幅
は、染色体DNAを制限酵素XbaIで消化した後、LA−PCR in vitro
Cloning kit(タカラバイオ製)を用いて、cassette−ligati
on−mediated PCRで行った。即ち、染色体DNA制限酵素処理断片にXb
aIカセット(タカラバイオ製)を結合させ、このDNAを鋳型DNAとしてC1プライ
マ−(タカラバイオ製)及び下記のP13プライマ−を使用して、PCRを35サイクル
行った後、この反応液を100倍希釈したものを鋳型としてC2プライマ−(タカラバイ
オ製)及び下記のP14プライマ−を使用してPCRをさらに35サイクル行った結果、
1,200bpのDNA断片が特異的に増幅した。そして、そのDNA断片の塩基配列(
配列番号1の1〜1044番目までの塩基配列)を決定した。
(a)で得られた約800bpのDNA断片に隣接する3’下流域のDNA断片の増幅
は、染色体DNAを制限酵素SalIで消化した後、LA−PCR in vitro
Cloning kit(タカラバイオ製)を用いて、cassette−ligati
on−mediated PCRで行った。即ち、染色体DNA制限酵素処理断片にSa
lIカセット(タカラバイオ製)を結合させ、このDNAを鋳型DNAとしてC1プライ
マ−(タカラバイオ製)及び下記のP15プライマ−を使用して、PCRを35サイクル
行った後、この反応液を100倍希釈したものを鋳型としてC2プライマ−(タカラバイ
オ製)及び下記のP16プライマ−を使用してPCRをさらに35サイクル行った結果、
1,000bpのDNA断片が特異的に増幅した。そして、そのDNA断片の塩基配列(
配列番号1の1775〜2212番目までの塩基配列)を決定した。
以上のようにして決定した塩基配列をつなぎ合わせて、FOD923遺伝子の塩基配列
(配列番号1)を決定した。
P13 GCCAAAAGAGGCTGCTTGAACGAT
(配列番号1の1083〜1106番目までの塩基配列の相補配列)
P14 CGATCCAGCACCACCAAAACCAAAC
(配列番号1の1062〜1086番目までの塩基配列の相補配列)
P15 TGGTGCCAGAACAACATGTACTGACC
(配列番号1の1713〜1738番目までの塩基配列)
P16 ACCTGGTTTGCCTAGGCACACA
(配列番号1の1736〜1757番目までの塩基配列)
ミンオキシダーゼを発現する大腸菌の作製
FOD923を大腸菌で発現させるため、ペニシリウム・ヤンシネラムのケトアミンオ
キシダーゼ(特開平11−46769号公報)とアスペルギルス・ニドランスのケトアミ
ンオキシダーゼとの相同性からイントロンとして3つの領域、すなわち配列番号1の塩基
配列の753〜807番目と、配列番号1の塩基配列の1231〜1279番目と、配列
番号1の塩基配列の1696〜1750番目を推定した。
イントロンを除去して大腸菌での発現プラスミドを作成するために次の操作を行った。
まず、イントロン存在領域を挟み込むようなイントロンが除去された40〜50塩基の
配列の正配列と相補配列を有するDNA断片P22〜P27と、FOD923遺伝子の開
始コドンATG上に制限酵素NcoIの配列を付加したDNA断片P21、およびFOD
923遺伝子の終止コドン直後に制限酵素SacIを付加した相補配列を有するDNA断
片P28を合成した。
続いて、カーブラリア・クラベータYH923(FERM BP−10009)の染色
体DNAを鋳型とし、P21とP23、P22とP25、P24とP27、P26とP2
8のプライマーをそれぞれ組み合わせとして4種のPCRを行い、それぞれからイントロ
ン領域が除去された327bp、480bp、471bp、254bpの増幅DNA断片
を得た。そして、得た4本のフラグメントを混合して鋳型とし、P21とP28をプライ
マーとして再度PCRを行うことにより4本のフラグメントが3ヶ所のイントロンの除去
された相同領域で連結している1本のFOD923遺伝子を有する約1.4kbのDNA
断片を得た。
FOD923を大腸菌内で高生産させるために高発現プロモーターであるエアロコッカ
ス・ビリダンス由来のピルビン酸オキシダーゼプロモーター(特公平7−67390号公
報)を使用した。その具体的手順を以下に述べる。
1)特公平7−67390号公報に示されたエアロコッカス・ビリダンスのピルビン酸
オキシダーゼ遺伝子を含むプラスミドpOXI3から、ピルビン酸オキシダーゼ遺伝子の
プロモーター領域を得るため、pOXI3をDraIで切断して、配列番号6記載の20
2bpのDNA配列を有するピルビン酸オキシダーゼ遺伝子のプロモーター領域を分取し
、これとpUC13をSalIで切断した後T4DNAポリメラーゼにて平滑末端にした
ものとを連結し、pUC13のアンピシリン耐性遺伝子とピルビン酸オキシダーゼ遺伝子
のプロモーター領域が同じ向きのプラスミドpKN19を得た。
2)さらにプロモーターによる発現を効率的にするためpKN19のピルビン酸オキシ
ダーゼ遺伝子のプロモーター下流にリボゾーム結合配列領域とマルチクローニングサイト
ができるように設計した配列番号7記載の塩基配列を有するDNA断片P31と、その相
補配列で配列番号8記載の塩基配列を有するDNA断片P32を合成し、アニーリングさ
せた後、XbaIとEcoRIで切断したpKN19に連結してプラスミドpPOS2を
作製した。
3)先に述べたイントロンを除去したFOD923遺伝子を含む約1.4kbのDNA
断片をNcoIとSacIで切断し、同じくNcoIとSacIで切断したpPOS2へ
組み込み、ピルビン酸オキシダーゼ遺伝子のプロモーター下流にFOD923遺伝子が組
み込まれたプラスミドpPOSFOD923を作製した。
4)得られたpPOSFOD923で大腸菌W3110を形質転換しFOD923を発
現する大腸菌FAOD923を作製した。
P21 CACACATCCTCGTCATTTCGCCATGGCGCCCTCAAG
AGCAAAC(配列番号4)
P22 CAAAGAGTATTTCCACAACACTGGAAGACTCGACTG
TGCACATGGGGAAGAGG(配列番号1の725〜752番目と808〜83
2番目の塩基配列)
P23 CCTCTTCCCCATGTGCACAGTCGAGTCTTCCAGTGT
TGTGGAAATACTCTTTG(配列番号1の725〜752番目と808〜83
2番目の塩基配列の相補配列)
P24 GACCTGGAAGATCAATGCGTTTCAAAAGCTTGGGTA
TATGCTCACATACAGCTTAC(配列番号1の1204〜1230番目と1
280〜1308番目の塩基配列)
P25 GTAAGCTGTATGTGAGCATATACCCAAGCTTTTGAA
ACGCATTGATCTTCCAGGTC(配列番号1の12041230番目と12
80〜1308番目の塩基配列の相補配列)
P26 CTTTGTGCTGGCGACAGGGGACAGCGGGCACACATT
CAAACTTTTGCCAAATATC(配列番号1の1669〜1695番目と17
51〜1778番目の塩基配列)
P27 GATATTTGGCAAAAGTTTGAATGTGTGCCCGCTGTC
CCCTGTCGCCAGCACAAAG(配列番号1の1669〜1695番目と17
51〜1778番目の塩基配列の相補配列)
P28 CACGCTACAAGACGAGTTTCGAGCTCTATAACTTGG
ACTTGACAAC(配列番号5)
P31 CTAGAGGAATAACACCATGGCCGTCGACGCTAGCAT
GCATGGATCCCGGGTACCGAGCTCG(配列番号7)
P32 AATTCGAGCTCGGTACCCGGGATCCATGCATGCTAG
CGTCGACGGCCATGGTGTTATTCCT(配列番号8)
ミンオキシダーゼの製造
10mlの3%のソルビトール、1.5%のペプトン、1.5%のビール酵母エキス、
50μg/mlのアンピシリンを含有する培地(pH7.0)の入った8分の試験管に、
前述のように作製した大腸菌FAOD923を植菌し、28℃、12時間振盪培養し、種
菌とした。この種菌を20Lの3%のソルビトール、1.5%のペプトン、1.5%のビ
ール酵母エキス、0.1%の消泡剤、50μg/mlのアンピシリンを含有する培地(p
H7.0)の入った30Lのジャーファンメンターに植菌し、37℃で18時間、攪拌培
養を行った。
培養終了後、集菌し、4Lの10mMのトリス塩酸緩衝液(pH7.5)に菌体を懸濁
させ、超音波破砕により菌体の可溶化を行った(212KU)。この可溶化液を8000
rpmで30分間遠心し、その遠心上清をQ−セファロース・ビッグビーズ樹脂(2L)
(アマシャム社製)を用いてイオン交換クロマトグラフィーを行った。溶出は0M、0.
1M、0.3M、0.5MのNaClを含むトリス塩酸緩衝液(pH7.5)にて行った
。その結果、0.3Mと0.5MのNaCl溶出画分が活性画分として回収された(18
0KU)。この酵素液をモジュール(アミコン社製)にて750mlまで濃縮した後10
mMのトリス塩酸緩衝液(pH7.5)に一夜透析した。この透析液をQ−セファロース
・HP樹脂(500ml)(アマシャム製)を用いて再度イオンクロマトグラフィーを行
った。溶出は0〜0.3MのNaClを含むトリス塩酸緩衝液(pH7.5)によるリニ
アグラジエントにより行い、0.15〜0.2MのNaClの溶出画分(92KU)を回
収した。この酵素液を500mlまで濃縮し、10mMのトリス塩酸緩衝液(pH7.5
)にて一夜透析した後、凍結乾燥を行い、精製FOD923を得た。なお、FOD923
活性測定試薬および測定方法を以下に記載する。
<測定試薬>
50mM トリス−塩酸緩衝液(pH7.5)
1mM FVH(ペプチド研究所製)
0.02% 4−アミノアンチピリン(和光純薬工業製)
0.02% TOOS(同仁化学研究所製)
5U/ml パーオキシダーゼ(シグマ製)
(TOOS:N−エチル−N−(2−ヒドロキシ−3−スルホプロピル)−3−メトキシ
アニリン)
<測定方法>
測定試薬1mlを試験管に入れ、37℃で5分間予備加温した後、0.05mlの酵素
液を添加して5分間反応させた。反応後、0.5%のSDSを2ml添加して反応を停止
させ、波長550nmにおける吸光度(Aa)を測定した。また、ブランクとしてFVH
を含まない測定試薬を用いて同様の操作を行って吸光度を測定した(Ab)。この吸光度
(Aa)とブランクの吸光度(Ab)の吸光度差(Aa−Ab)より酵素活性を求めた。
酵素活性1単位は37℃で1分間に1マイクロモルの過酸化水素を生成させる酵素量とし
た。
法]
ネオコスモスポラ.バシンフェクタ474がFVHに作用するケトアミンオキシダーゼ
(以下、FOD474ともいう)を生産しているが、生産量が低いため、以下に示すよう
に当該ケトアミンオキシダーゼ遺伝子を大腸菌において発現させた後、精製して当該ケト
アミンオキシダーゼを得た。
サブロー培地(グルコース4.0%、ポリペプトン1.0%、pH5.6)100mlを
500ml容坂口フラスコに入れてオートクレーブで滅菌し、ネオコスモスポラ・バシン
フェクタ474を植菌し、25℃で4日間振盪培養した後、No.2ろ紙で培養液をろ過
して菌体を回収した。回収した菌体を液体窒素で凍結し、乳鉢で微粉末になるまで粉砕し
、DNeasy Plant Maxi Kit(キアゲン製)を使用して染色体DNA
溶液を得た。
(a)放射性DNAプローブの作製
ネオコスモスポラ.バシンフェクタ474のケトアミンオキシダーゼ遺伝子はFOD9
23の遺伝子と相同性を有することが予想された。そこで前記のFOD923の遺伝子を
含むプラスミドpPOSFOD923を制限酵素NcoIとSacIで切断し、ケトアミ
ンオキシダーゼ遺伝子を含む約1.4kbのDNA断片を分離し、このDNA断片をBc
aBEST Labeling Kit(タカラバイオ製)と[α−32P]dCTPを
使用して放射性DNAプローブを作製した。
(b) サザンハイブリダイゼーションによるケトアミンオキシダーゼ遺伝子含有DNA
断片の検定
(1)の操作で得られたネオコスモスポラ.バシンフェクタ474の染色体DNAから
遺伝子ライブラリーを作成するため、本染色体を各種制限酵素で切断し、目的遺伝子が含
有されるDNAフラグメントの鎖長を検定する操作を行った。まず、ネオコスモスポラ.
バシンフェクタ474の染色体DNAを各種制限酵素で切断し、1.5%アガロースゲル
で電気泳動し、アガロースゲルからナイロンメンブレン(PALL製:バイオダインA)
にDNAを転写した。次に、このメンブレンを風乾後、ハイブリダイゼーション溶液(0
.1% フィコール、0.1% ポリビニルピロリドン、0.1% ウシ血清アルブミン
、0.75M 塩化ナトリウム、75mM クエン酸ナトリウム、50mM リン酸3
ナトリウム、0.1% ドデシル硫酸ナトリウム、250μg/ml サケ精子DNA、
50% ホルムアミド)に浸し、42℃で2時間プレハイブリダイゼーションを行った。
プレハイブリダイゼーション後、ハイブリダイゼーション溶液を新しいものに交換し、(
a)で作成した放射性DNAプローブを添加し、同じく42℃でハイブリダイゼーション
処理を1晩行った。ハイブリダイゼーション後、メンブレンを洗浄液(75mM 塩化
ナトリウム,7.5mM クエン酸ナトリウム、0.1% SDS)で50℃、10分間
洗浄後、メンブレンを自然乾燥した。この乾燥したメンブレンをX線フィルムに重ね、−
70℃で24時間感光させた。
感光後、フィルムを現像し、各制限酵素による切断染色体が示すポジティブバンドのサ
イズを観察した。その結果、SacI切断による約8kbのDNAフラグメント上にケト
アミンオキシダーゼ遺伝子が存在することが明らかとなり、SacIで切断した染色体D
NAの8kbフラグメントを用いて遺伝子ライブラリーを作成することとした。
(c)遺伝子ライブラリーの作成
(1)の操作で得られたネオコスモスポラ.バシンフェクタ474の染色体DNAを制
限酵素SacIで切断し、アガロース電気泳動で約8kbのDNAフラグメントを分離し
た。このDNAフラグメントを、制限酵素SacIで切断した後、アルカリフォスファタ
ーゼで切断末端を脱リン酸化したpUC119と、DNAライゲーションキット(タカラ
バイオ製)で連結させた。これを用いて大腸菌JM109コンピテントセル(タカラバイ
オ製)を形質転換して50μg/mlアンピシリン含有LB寒天培地(ベクトンデッキン
ソン製)にて培養することで、約5,000個のアンピシリン耐性コロニーを得、遺伝子
ライブラリーとした。
(d)コロニーハイブリダイゼーションによるケトアミンオキシダーゼ遺伝子含有DNA
断片保持組換え大腸菌のスクリーニング
(c)により得た遺伝子ライブラリーを、ナイロンメンブレン(PALL製:バイオダ
インA)にレプリカし、このメンブレンに添付のマニュアルに従って菌体のDNAを固定
した。このDNAを固定したメンブレンを(b)に示したハイブリダイゼーション溶液に
浸し、42℃で1時間プレハイブリダイゼーション行った。プレハイブリダイゼーション
後、ハイブリダイゼーション溶液を新しいものに交換し、(a)で作成した放射性DNA
プローブを添加し、同じく42℃でハイブリダイゼーションを1晩行った。ハイブリダイ
ゼーション後、メンブレンを(b)に示した50℃の洗浄液で10分間洗浄後、自然乾燥
した。この乾燥したメンブレンをX線フィルムに重ね、−70℃で24時間感光させた。
感光後フィルムを現像し、ポジティブシグナルをしめすコロニーを8個確認した。
(e)組み換えプラスミドの抽出とケトアミンオキシダーゼ遺伝子の塩基配列の決定
(d)で選ばれたポジティブシグナルを示すコロニーを50μg/mlのアンピシリン
含有LB液体培地(ベクトンデッキンソン製)1.5mlに植菌し37℃で16時間振盪
培養した後、プラスミドを抽出した。その結果、8個のコロニー由来のプラスミドは同じ
染色体DNA断片を含むものであった。このプラスミドのうちの1つについて、挿入され
た染色体断片のなかに、FOD923の遺伝子と相同性を有する領域を確認し、FOD4
74の遺伝子の塩基配列を決定した。決定したFOD474の遺伝子の塩基配列とそのコ
ードするアミノ酸配列を配列番号9に示した。
大腸菌の作製
FOD474を大腸菌で発現させるため、FOD474遺伝子の開始コドンATG上に
制限酵素BspHIの配列を付加したP41プライマー(配列番号10)、およびケトア
ミンオキシダーゼ遺伝子の終止コドン直後に制限酵素SacIを付加した相補配列を有す
るP42プライマー(配列番号11)を合成した。
続いて、ネオコスモスポラ・バシンフェクタ474の染色体DNAを鋳型とし、P41
とP42をプライマーとしてPCRを25サイクル行い、FOD474遺伝子を含む約1
.4kbのDNA断片を得た。このDNA断片をBspHIとSacIで切断し、Nco
IとSacIで切断したpPOS2に組み込み、ピルビン酸オキシダーゼ遺伝子のプロモ
ーター下流にケトアミンオキシダーゼ遺伝子が組み込まれたプラスミドpPOSFOD4
74を作製した。またこのプラスミドをXbaIとSacIで切断して得られるFOD4
74遺伝子を含む約1.4kbのDNA断片プラスミドpUC119に組み込んで、プラ
スミドp119−FOD474(FERM BP−08642)を作成し、塩基配列の解
析を行い、PCRによる変異が発生していないことを確認した。得られたpPOSFOD
474で大腸菌W3110を形質転換しFOD474を発現する大腸菌FAOD474を
作製した。
なお、プラスミドp119−FOD474(FERM BP−08642)は、200
4年2月24日、日本国茨城県つくば市東1丁目1番地1中央第6の独立行政法人 産業
技術総合研究所 特許生物寄託センターに寄託した。
P41 TTTTTTCATGACCACCCCCCGCAAAGAAACCACCGT
CCTC(配列番号10)
P42 TTTTTGAGCTCATCTTGACTCGCTGTCCTGATCGTG
CTTC(配列番号11)
大腸菌FAOD474を用いて、上記のFOD923と同様に行った。また、FOD4
74活性測定試薬および方法も上記のFOD923と同様に行った。
[参考例:カーブラリア.クラベータYH923(FERM BP−10009)由来の
ケトアミンオキシダーゼ、ネオコスモスポラ.バシンフェクタ474由来のケトアミンオ
キシダーゼ、フザリウム.オキシスポラム由来のケトアミンオキシダーゼ(旭化成ファー
マ製)の基質特異性]
反応液(50mM Tris−塩酸緩衝液(pH7.5)、0.1% TritonX−
100、0.03% 4−アミノアンチピリン、0.02% TOOS、5U/ml パ
ーオキシダーゼ、2mM 基質)200μlに酵素液20μlを添加し、37℃で5分間
反応させた後、0.5% SDSを0.5ml加えてから555nmの吸光度(A1)を
測定し、基質を含まない反応液で同様の操作を行って測定した吸光度(Ab)との差(A
1−Ab)から反応性を測定した。用いるFOD923、FOD474、フザリウム.オ
キシスポラム由来のケトアミンオキシダーゼ(旭化成ファーマ製:以下、FOD2ともい
う)酵素液の濃度、用いた基質、吸光度差(A1−Ab)および相対活性(%)を表3に
示した。
porcine kidney由来アンギオテンシン変換酵素(シグマ製:以下ACE
Pという)とrabbit lung由来アンギオテンシン変換酵素(シグマ製:以下A
CERという)を酵素溶解液(100mM HEPES(pH8.3)、300mM N
aCl)で20U/mlになるように溶解し、ACEP液とACER液を作製した。つぎ
に2mMのFVHL(ペプチド研究所製)溶液が20μl入ったチューブ3本にそれぞれ
酵素溶解液、ACEP液、ACER液を20μlづつ添加し、37℃で1時間反応させた
後、発色液(50mM Tris−塩酸(pH7.5)、0.1% Triton X−
100、5U/ml POD、50U/ml FOD2、0.02mM DA−64)2
00μlを加えて37℃で5分間反応させた後、0.5%SDSを500μl加えて発色
反応を停止させて730nmの吸光度を測定した。同様に2mMのFVHL溶液のかわり
に蒸留水でも同様な反応を行い、また40μlのFV溶液(0、5、10、20,50μ
M)に発色液200μlを加えて同様の測定を行い検量線を作成することで、ACEP、
ACERがFVHLからFVを遊離する量を測定した。FVの検量線でFV(μM)と吸
光度差は、それぞれ5μMで0.019、10μMで0.033、20μMで0.065
、50μMで0.0154であったが、ACEPの反応によるFV遊離を示す吸光度差は
−0.006であり、ACERの反応によるFV遊離を示す吸光度差は0.000であっ
た。これらの結果から、ACEPおよびACERはFVHLからFVを通常の反応におい
てほとんど遊離しないことがわかった。また、40μlのサンプル(25μM FV、1
0U/ml ACER)に発色液を添加して同様の測定を行ったときの吸光度差が0.0
62であったことから、ACERが発色液での発色反応をほとんど阻害しないことがわか
る。
ヘモグロビンA1c測定用プロテアーゼのスクリーニング(pH7.5)
ヘモグロビンα鎖N末端糖化ペンタペプチドから糖化アミノ酸または糖化ペプチドを実
質的に切り出すことなく、ヘモグロビンβ鎖N末端糖化ペンタペプチドから糖化ペプチド
を切り出すプロテアーゼのスクリーニング方法を示す。96穴プレートにおいてスクリー
ニング対象サンプルを10μlずつ3箇所のウエルに入れた後、1箇所目にα液50μl
、2箇所目にβ液50μl、3箇所目に対照液を50μlを入れてから、37℃で60分
保温した後、蒸留水50μl、発色液50μlを入れて室温で30分放置した後にマイク
ロプレートリーダー(バイオラッド製 model 550)で主波長550nm、副波
長595nmで吸光度を測定し、α液添加ウエルの吸光度と対照液添加ウエルの吸光度差
に比べて、β液添加ウエルの吸光度と対照液添加ウエルの吸光度差が大きいものを選ぶこ
とで目的のプロテアーゼをスクリーニングした。サンプルはカルボキシペプチダーゼB(
シグマ製)、カルボキシペプチダーゼW(和光純薬工業製)、カルボキシペプチダーゼY
(オリエンタル酵母工業製)、プロテアーゼ(タイプXXVII ナガーゼ:シグマ製)
、プロテアーゼ(タイプVIII ズブチリシンカールスベルグ:シグマ製)、プロテア
ーゼ(タイプXXIV バクテリアル:シグマ製)、プロテイネースK(和光純薬工業製
)、ニュートラルプロテイネース(東洋紡製)、カルボキシペプチダーゼA
(和光純薬工業製)、サーモライシン(和光純薬工業製)および蒸留水を用いた。また、
発色液による発色の度合いを確認するために1mMのFVH(ペプチド研究所製)および
1mMのFVL(ペプチド研究所製)を10μlウエルに入れた後、対照液50μlを入
れ37℃で60分保温した後、蒸留水50μl、発色液50μlを入れて室温で30分放
置した後に上記と同様に測定した。その結果を表4および表5に示した。カルボキシペプ
チダーゼB、カルボキシペ
プチダーゼW、ニュートラルプロテイネース、サーモライシンが、pH7.5においてヘ
モグロビンα鎖N末端糖化ペンタペプチドから糖化アミノ酸または糖化ペプチドを実質的
に切り出すことなく、ヘモグロビンβ鎖N末端糖化ペンタペプチドから糖化ペプチドを切
り出すプロテアーゼであることがわかる。
<α液>
50mM Tris−塩酸(pH7.5)
0.1% Triton X−100
0.2mM α糖化ペンタペプチド(ペプチド研究所製)
<β液>
50mM Tris−塩酸(pH7.5)
0.1% Triton X−100
0.2mM β糖化ペンタペプチド(ペプチド研究所製)
<対照液>
50mM Tris−塩酸(pH7.5)
0.1% Triton X−100
<発色液>
100mM Tris−塩酸(pH7.5)
0.09% 4−アミノアンチピリン(和光純薬工業製)
0.06% TODB(同仁化学研究所製)
15U/ml パーオキシダーゼ(シグマ製)
18.75U/ml FOD923
(TODB:N,N−ビス(4−スルホブチル)−3−メチルアニリン)
ヘモグロビンA1c測定用プロテアーゼのスクリーニング(pH3.5)
ヘモグロビンα鎖N末端糖化ペンタペプチドから糖化アミノ酸または糖化ペプチドを実
質的に切り出すことなくヘモグロビンβ鎖N末端糖化ペンタペプチドから糖化ペプチドを
切り出すプロテアーゼのスクリーニング方法をしめす。96穴プレートにおいてスクリー
ニング対象サンプルを10μlずつ3箇所のウエルに入れた後、1箇所目にα液50μl
、2箇所目にβ液50μl、3箇所目に対照液を50μlを入れてから、37℃で60分
保温した後、pH調整液50μl、発色液50μlを入れて室温で30分放置した後にマ
イクロプレートリーダー(バイオラッド製 model 550)で主波長550nm、
副波長595nmで吸光度を測定し、α液添加ウエルの吸光度と対照液添加ウエルの吸光
度差に比べて、β液添加ウエルの吸光度と対照液添加ウエルの吸光度差が大きいものを選
ぶことで目的のプロテアーゼをスクリーニングした。サンプルはカルボキシペプチダーゼ
B(シグマ製)、カルボキシペプチダーゼW(和光純薬工業製)、カルボキシペプチダー
ゼY(オリエンタル酵母工業製)、プロテアーゼ(タイプXXVII ナガーゼ:シグマ
製)、プロテアーゼ(タイプVIII ズブチリシンカールスベルグ:シグマ製)、プロ
テアーゼ(タイプXXIV バクテリアル:シグマ製)、プロテイネースK(和光純薬工
業製)、ニュートラルプロテイネース(東洋紡製)、および蒸留水を用いた
。また、発色液による発色の度合いを確認するために1mMのFVH(ペプチド研究所製
)および1mMのFVL(ペプチド研究所製)を10μlウエルに入れた後、対照液50
μlを入れ37℃で60分保温した後、pH調整液50μl、発色液50μlを入れて室
温で30分放置した後に上記と同様に測定した。その結果を表6に示した。カルボキシペ
プチダーゼBが、pH3.5に
おいてヘモグロビンα鎖N末端糖化ペンタペプチドから糖化アミノ酸または糖化ペプチド
を実質的に切り出すことなく、ヘモグロビンβ鎖N末端糖化ペンタペプチドから糖化ペプ
チドを切り出すプロテアーゼであることがわかる。
<α液>
50mM 酢酸−酢酸ナトリウム(pH3.5)
0.1% Triton X−100
0.2mM α糖化ペンタペプチド(ペプチド研究所製)
<β液>
50mM 酢酸−酢酸ナトリウム(pH3.5)
0.1% Triton X−100
0.2mM β糖化ペンタペプチド(ペプチド研究所製)
<対照液>
50mM 酢酸−酢酸ナトリウム(pH3.5)
0.1% Triton X−100
<pH調整液>
100mM CAPS−NaOH(pH11.0)
(CAPS:3−シクロヘキシルアミノプロパンスルフォニックアシッド:同仁化学研究
所製)
<発色液>
100mM Tris−塩酸(pH7.5)
0.09% 4−アミノアンチピリン(和光純薬工業製)
0.06% TODB(同仁化学研究所製)
15U/ml パーオキシダーゼ(シグマ製)
18.75U/ml FOD923
(TODB:N,N−ビス(4−スルホブチル)−3−メチルアニリン)
微生物からのヘモグロビンA1c測定用プロテアーゼのスクリーニング
各種微生物をDifco Lactobacilli MRS Broth(ベクトン
デッキンソン製)、MM培地(2.5%マンノース、2.5%ビール酵母エキス、pH7
.0)、YPG培地(2%グルコース、1%ポリペプトン、2%酵母エキス、0.1%リ
ン酸2水素1カリウム、0.05%硫酸マグネシウム7水和物、pH7.0)で28〜3
0℃、1〜7日間振盪培養し、培養液から遠心分離により菌体を除去して培養上清を得た
。得られた培養上清を10mMリン酸カリウム緩衝液(pH7.5)で10倍に希釈して
サンプルとし、実施例1と同様に測定をした。MRS Brothで培養した微生物の結
果を表7に、MM培地で培養した微生物の結果を表8に、YPG培地で培養した微生物の
結果を表9(ただし、表9は副波長を測定していない)に示す。
バチラス.エスピー ASP842(FERM BP−08641)由来のプロテアー
ゼの精製方法と理化学的性質
150 mlのDifco Lactobacilli MRS Broth(ベクト
ンデッキンソン製)を入れた500ml容三角フラスコ4本でバチラス.エスピー AS
P842(FERM BP−08641)を28℃、3日間振盪培養した後、培養液から
遠心分離により菌体を除き培養上清(77mU/ml、560ml)を得た。この培養上
清に硫酸アンモニウム210gとパーライト(東興パーライト工業製)8.4g加えて撹
拌した後に径90mmの濾紙No.5A(東洋濾紙製)で濾過することで析出したプロテ
アーゼを捕集し、続いてこの析出物を10mMリン酸カリウム緩衝液(pH7.5)で懸
濁した後径90mmの濾紙5A(東洋濾紙製)で濾過することでプロテアーゼ活性を含む
濾液(215mU/ml、90ml)を得て、10mMリン酸カリウム緩衝液(pH7.
5)5Lに透析をした。透析済みプロテアーゼ液を10mMリン酸カリウム緩衝液(pH
7.5)で平衡化したDEAE−SepharoseFF(アマシャム製)のカラム(2
6φx94mm)に吸着させた後、0Mから0.5MのNaClのグラジエントで溶出さ
せてプロテアーゼ活性を含む画分(217mU/ml、54ml)を得た。この画分に1
Mになるように硫酸アンモニウムを添加した後、1M硫酸アンモニウム、10mMリン酸
カリウム緩衝液(pH7.5)で平衡化したPhenyl−Sepharose CL−
4B(アマシャム製)のカラム(15φx150mm)に吸着させた。その後、1M硫酸
アンモニウム、0%エチレングリコールから0M硫酸アンモニウム、20%エチレングリ
コールのグラジエントで溶出させた後プロテアーゼ活性を含む画分(237mU/ml、
18ml)をAmicon Ultra 10000MWCO(ミリポア製)で濃縮して
精製プロテアーゼ(13.9U/ml、0.42ml)を得た。なお、本プロテアーゼの
活性測定試薬および方法を以下に記載する。
<測定試薬>
50mM Tris−塩酸(pH7.5)
2mM 塩化カルシウム
0.1% Triton X−100
0.03% 4−アミノアンチピリン
0.02% TOOS
5U/ml パーオキシダーゼ
5U/ml FOD923
0.25mM 基質
<測定方法>
測定試薬0.2mlを試験管に入れ、37℃で5分間予備加温した後、0.02mlの
酵素液を添加して10分間反応させた。反応後、0.5%のSDSを0.5ml添加して
反応を停止させ、波長555nmにおける吸光度(Aa)を測定した。また、ブランクと
して酵素液の代わりに蒸留水で同様の操作を行って吸光度を測定する(Ab)。この吸光
度(Aa)とブランクの吸光度(Ab)の吸光度差(Aa−Ab)より酵素活性を求めた
。酵素活性1単位は37℃で1分間に1マイクロモルの過酸化水素を生成させる酵素量と
した。ただし、基質はβ糖化ペンタペプチドを用いた。
<理化学的性質>
(1)基質特異性
実施例4に記載の<測定方法>において、FOD923の濃度を50U/mlに変更し
、基質として0.25mMのβ糖化ペンタペプチド、0.25mMのα糖化ペンタペプチ
ド、0.03mMのFVH、0.03mMのFVL、0.03mMのFVを用いて測定し
た。また、これと同様の測定をFOD923にかえてFOD2を用いて行った。さらにま
た、比較のためにニュートラルプロテアーゼ(東洋紡製)においても同様の測定を行った
。得られた吸光度差(Aa−Ab)を表10に示した。本プロテアーゼがニュートラルプ
ロテアーゼ(東洋紡製)と同様にα糖化ペンタペプチドから糖化アミノ酸または糖化ペプ
チドを切り出すことなくβ糖化ペンタペプチドからFVHを切り出していることがわかる
。
実施例4に記載の測定法において50mMのTris−塩酸(pH7.5)のかわりに
50mMのTris−塩酸(pH8.0、8.5)、50mMのPIPES(pH6.0
、6.5、7.0)、50mMのクエン酸−クエン酸ナトリウム(pH5.5、6.0、
6.5)を用いて、0.25mMの基質を0.1mMのβ糖化ペンタペプチドにして測定
をした結果を図2に示す。pH6.0付近が至適であることがわかる。
(3)pH安定性
酵素を50mMのTris−塩酸(pH7.5、8.0、8.5)および50mMのP
IPES(pH6.0、6.5、7.0)中で50℃、20分間処理し、その残存活性を
測定した。その結果を図3に示す。
(4)至適温度
プロテアーゼ溶液20μlを反応液(50mM Tris−塩酸(pH7.5)、2m
M 塩化カルシウム、0.1% TritonX−100、2.5mM βペンタペプチ
ド)100μlに添加し、30,37,42,50,55,60,65℃の各温度で10
分間反応させた後、0.5M EDTAを5μl加えて反応を停止させた。その後、発色
液(0.03% 4−アミノアンチピリン、0.02% TOOS、50U/ml パー
オキシダーゼ、10.5U/ml FOD923)95μl添加して37℃5分間反応さ
せ、続いて0.5% SDSを0.5ml添加してから555nmの吸光度を測定するこ
とで至適温度を測定した。結果を図4に示す。
(5)熱安定性
50mM Tris−塩酸(pH7.5)中にプロテアーゼを入れ、4、37、50、
60、70℃の各温度で10分間処理した後に残存活性を測定した。結果を図5に示す。
(6)分子量
35kDa(SDS−PAGE)
32721Da(MALDI−TOF MASS分析)
エアロモナス・ヒドロフィラ NBRC3820 菌株由来のプロテアーゼの培養方法、
精製方法および酵素学的性質
<培養方法>
500ml容坂口フラスコ10本に100 mlのYPG培地(2.0%グルコース、
1.0%ポリペプトン、2.0%酵母エキス、0.1% KH2PO4、0.05% Mg
SO4・7H2O、pH 7.0)を入れ、殺菌後、エアロモナス・ヒドロフィラ NB
RC3820を植菌し、30℃、2日間振盪培養した。
<精製方法>
得られた培養液を遠心分離して培養上清に40 % 飽和になるように硫酸アンモニウム
を加え、遠心分離した上清を40% 飽和硫酸アンモニウムを加えた 0.1 Mトリス塩
酸緩衝液(pH 7.3)で平衡化した Butyl Toyopearl 650M (30
φ×150 mm, 東ソー製) のカラムに供与した。10%飽和になるように硫酸アンモ
ニウムを加えた 0.1 M トリス塩酸緩衝液(pH 7.3)で洗浄を行い、0.1 M
トリス塩酸 緩衝液(pH 7.3)で溶出した。その溶出液の活性画分を50 mM トリ
ス塩酸 緩衝液(pH 7.3)で透析した後、同緩衝液で平衡化した DEAE−Sep
harose Fast Flow (30φ×150 mm, アマシャム製) のカラムに
供与し、0 から 0.5 M までの NaCl のリニアグラジエントで溶出した。その溶
出液の活性画分に40 % 飽和になるように硫酸アンモニウムを加え、40% 飽和硫酸
アンモニウムを加えた0.1 Mトリス塩酸緩衝液(pH 7.3)で平衡化した But
yl−Toyopearl 650M(18φ×150 mm, 東ソー製) のカラムに供
与し、40% から 0% までの飽和硫酸アンモニウムのリニアグラジエントで溶出した
。活性画分を回収し、蒸留水に対して透析し、精製プロテアーゼを得た。精製の過程を表
11にまとめた。
本酵素の活性は次のようにして測定した。β糖化ペンタペプチドを0.5mMになるよ
うに溶解した100mMのトリス塩酸緩衝液(pH7.5)0.45mlを光路長1cm
のセルに入れ、37℃で5分間予備加温した後、0.05mlの酵素液を添加して10分
間反応させた。反応後、測定試薬(0.04% TOOS、0.06% 4-アミノアンチ
ピリン、パーオキシダーゼ10U、カーブラリア・クラベータYH923由来ケトアミン
オキシダーゼ10Uを含む100mMトリス塩酸緩衝液(pH7.5))0.5mlを加
え、2分間発色させた後、0.5%SDS2mlを添加して反応を停止させ、波長550
nmにおける吸光度(Aa)を測定した。また、ブランクとして基質を含まない各種緩衝
液を加え、同様の操作を行って吸光度を測定した(Ab)。この吸光度(Aa)とブラン
クの吸光度(Ab)の吸光度差(Aa−Ab)より酵素活性を求めた。
(1)作用
本発明のエアロモナス・ヒドロフィラ NBRC3820由来プロテアーゼのα糖化ペ
ンタペプチドとβ糖化ペンタペプチドに対する作用は表12の通りである。反応時の各基
質濃度を 0.25mM とし、エアロモナス・ヒドロフィラ NBRC3820由来プロ
テアーゼ(1.0U)を加えて30℃で5〜60分間反応させ、反応液をプロテインシー
ケンサー(島津製)に供与し、プロテアーゼの作用により生成したペプチドのN末端アミノ
酸配列を決定した。
その結果、エアロモナス・ヒドロフィラ NBRC3820由来プロテアーゼはα糖化
ペンタペプチドには作用せず、β糖化ペンタペプチドのヒスチジンとロイシンの間のペプ
チド結合を切断し、FVHとロイシル-トレオニル-プロリン(LTP)を生成した。
(2)至適pH
β糖化ペンタペプチドを0.5mMになるように溶解したpH3.0〜11.0の各種
緩衝液(pH3〜5は100mMの酢酸緩衝液、pH5〜7は100mMのクエン酸緩衝
液、pH7〜9は100mMのトリス塩酸緩衝液、pH9〜11は100mMのホウ酸緩
衝液)0.45mlを光路長1cmのセルに入れ、37℃で5分間予備加温した後、0.
05mlの酵素液を添加して10分間反応させた。反応後、測定試薬(0.04% TO
OS、0.06% 4-アミノアンチピリン、パーオキシダーゼ10U、カーブラリア・ク
ラベータYH923由来ケトアミンオキシダーゼ10Uを含む100mMトリス塩酸緩衝
液(pH7.5))0.5mlを加え、2分間発色させた後、0.5%SDS2mlを添
加して反応を停止させ、波長550nmにおける吸光度(Aa)を測定した。また、ブラ
ンクとして基質を含まない各種緩衝液を加え、同様の操作を行って吸光度を測定した(A
b)。この吸光度(Aa)とブランクの吸光度(Ab)の吸光度差(Aa−Ab)より酵
素活性を求めた。その結果を図6に示した。
(3)pH安定性
酵素液を10mMの各種緩衝液中で4℃、24時間処理し、その残存活性を本酵素の<
精製方法>で記載した活性測定法に従って測定した。その結果を図7に示した。
(4)至適温度
β糖化ペンタペプチドを0.5mMになるように溶解した100mMトリス塩酸緩衝液
(pH7.5)0.45mlを光路長1cmのセルに入れ、15〜70℃で5分間予備加
温した後、0.05mlの酵素液を添加して10分間反応させた。反応後氷中で冷却した
後、測定試薬(0.04% TOOS、0.06% 4-アミノアンチピリン、パーオキシ
ダーゼ10U、カーブラリア・クラベータYH923由来ケトアミンオキシダーゼ10U
を含む100mMトリス塩酸緩衝液(pH7.5))0.5mlを加え、2分間発色させた
後、0.5%SDS溶液2mlを添加して反応を停止させ、波長550nmにおける吸光
度(Aa)を測定した。また、ブランクとしてFVHを含まない各種緩衝液を加え、同様
の操作を行って吸光度を測定した(Ab)。この吸光度(Aa)とブランクの吸光度(A
b)の吸光度差(Aa−Ab)より酵素活性を求めた。15〜70℃の範囲で変化させて
至適温度を求めた結果を図8に示した。
(5)熱安定性
酵素液を100mMトリス塩酸緩衝液(pH7.5)中で各温度30分間加熱処理した
後の残存活性を前記酵素活性測定法に従って測定した。その結果を図9に示した。
(6)分子量
YMC−Pack Diol-200G(6.0φ×300 mm、ワイエムシー製)に
よるゲル濾過から本酵素の分子量を求めた。標準蛋白質として牛血清アルブミン、オボア
ルブミン、大豆トリプシンインヒビター(全てシグマ製)を使用した。その結果、分子量
は約33,000であった。
Laemmliの方法での 10% gel による SDS−PAGE (ドデシル硫酸
ナトリウム・ポリアクリルアミドゲル電気泳動)では、分子量は約 33,000 であっ
た。尚、標準蛋白質は SDS−PAGE スタンダード Low (バイオラッド製)を使
用した。
以上の結果から、本発明のエアロモナス・ヒドロフィラ NBRC3820由来プロテ
アーゼは単量体であることが明らかである。
(7)N末端部分アミノ酸配列
前記方法に従って、エアロモナス・ヒドロフィラ NBRC3820培養液から得た精
製酵素を蒸留水に溶解し、N末端配列シークエンサー(島津製作所製 PPSQ−21)
を用いて解析した。得られた配列は次の配列番号12に示すようになった。得られたN末
端部分アミノ酸配列をもとに、既知のプロテアーゼとの相同性を検索した結果、エアロモ
ナス・ヒドロフィラ由来エラスターゼと98%の相同性を示した。
Val Asp Ala Thr Gly Pro Gly Gly Asn Val Lys Thr Gly Lys Tyr Phe Tyr Gly(配列番
号12)
(8)部分アミノ酸配列
前記方法に従って、エアロモナス・ヒドロフィラ NBRC3820培養液から得た精
製酵素の凍結乾燥品60μgを用い、「マイクロシークエンスのための微量タンパク質精
製法、p48−52、羊土社(1992年)」に準じて、酵素の断片を得て、その配列を
決定した。即ち、50μlの45mMジチオスレイトールを加え、50℃、15分間処理
を行い、5μlの100mMヨードアセトアミドを加え、15分間放置した。続いて、1
40μlの蒸留水を加え、1.0μgエンドプロテーナーゼLys−C(ロッシュ・ダイ
アグノスティックス製)を添加後、37℃、一晩インキュベートした。その断片化した酵
素をHPLCにより分離し、各酵素断片を取得した。その各断片をN末端配列シークエン
サー(島津製作所製 PPSQ−21)を用いて解析した。得られた配列は次の配列番号
13,14に示すようになった。得られた2つの部分アミノ酸配列はいずれもエアロモナ
ス・ヒドロフィラ由来エラスターゼのアミノ酸配列と完全に一致した。
Leu Asp Val Ala Ala His Glu Val Ser His(配列番号13)
Phe Gly Asp Gly Ala Thr(配列番号14)
以上のエアロモナス・ヒドロフィラ NBRC3820由来のプロテアーゼの性質を表1
2にまとめた。
リゾバクター・エンザイモゲネス YK−366(FERM BP−10010)菌株
由来のプロテアーゼの培養方法、精製方法および酵素学的性質
<精製方法>
実施例5で記載した製造及び精製法と同様の方法により活性画分を回収し、蒸留水に対
して透析し、精製プロテアーゼを得た。精製の過程を表13にまとめた。活性測定法も実
施例5と同様に行った。
(1)作用
本発明のリゾバクター・エンザイモゲネス YK−366由来プロテアーゼのα糖化ペ
ンタペプチドとβ糖化ペンタペプチドに対する作用は表14の通りである。実施例5の(
1)で記載した方法に従って、本発明のリゾバクター・エンザイモゲネス YK−366
由来プロテアーゼのα糖化ペンタペプチドとβ糖化ペンタペプチドに対する作用を調べた
結果、リゾバクター・エンザイモゲネス YK−366由来プロテアーゼはα糖化ペンタ
ペプチドには作用せず、β糖化ペンタペプチドのヒスチジンとロイシンの間のペプチド結
合を切断し、FVHとLTPを生成することがわかった。
(2)至適pH
実施例5の(2)に記載した方法に従って、リゾバクター・エンザイモゲネス YK−
366由来プロテアーゼの至適pHを調べた結果を図10に示した。
(3)pH安定性
実施例5の(3)に記載に方法に従って、本発明のリゾバクター・エンザイモゲネス
YK−366由来プロテアーゼのpH安定性を調べた結果を図11に示した。
(4)至適温度
実施例5の(4)に記載の方法に従って、本発明のリゾバクター・エンザイモゲネス
YK−366由来プロテアーゼの至適温度を調べた結果を図12に示した。
(5)熱安定性
実施例5の(5)に記載の方法に従って、本発明のリゾバクター・エンザイモゲネス
YK−366由来プロテアーゼの熱安定性を調べた結果を図13に示した。
(6)分子量
実施例5の(6)で記載した方法に従ってゲル濾過ならびにSDS−PAGEによる分
子量を求めた結果、分子量は約35,000であった。
以上の結果から、本発明のリゾバクター・エンザイモゲネス YK−366由来プロテ
アーゼは単量体であることが明らかである。
(7)N末端部分アミノ酸配列
前記方法に従って、リゾバクター・エンザイモゲネス YK−366培養液から得た精
製酵素を蒸留水に溶解し、N末端配列シークエンサー(島津製作所製 PPSQ−21)
を用いて解析した。得られた配列は次の配列番号15に示すようになった。
Ala Leu Val Gly Thr Gly Pro Gly Gly Asn Gln Lys Thr Gly Gln Tyr Glu Tyr Gly Thr
(配列番号15)
(8)部分アミノ酸配列
前記方法に従って、リゾバクター・エンザイモゲネス YK−366培養液から得た精
製酵素の凍結乾燥品60μgを用い、常法(マイクロシークエンスのための微量タンパク
質精製法、p48−52、羊土社、1992年)に準じて、酵素の断片を得て、その配列
を決定した。即ち、50μlの45mMジチオスレイトールを加え、50℃、15分間処
理を行い、5μlの100mMヨードアセトアミドを加え、15分間放置した。つづいて
140μlの蒸留水を加え、1.0μgエンドプロテーナーゼLys−C(ロッシュ・ダ
イアグノスティックス製)を添加後、37℃、一晩インキュベートした。その断片化した
酵素をHPLCにより分離し、各酵素断片を取得した。その各断片をN末端配列シークエ
ンサー(島津製作所製 PPSQ−21)を用いて解析した。得られた配列は次の配列番
号16、17に示すようになった。
Tyr Ser Xaa Asn Tyr Glu Asn Ala(配列番号16)
Phe Gly Asp Gly Ala Thr(配列番号17)
以上のエアロモナス・ヒドロフィラ NBRC3820由来のプロテアーゼの性質を表1
4にまとめた。
遺伝子改変によるFZKへの作用が低下した変異型ケトアミンオキシダーゼの取得
<カーブラリア・クラベータYH923由来ケトアミンオキシダーゼの変異ライブラリー
の構築>
FOD923の変異ライブラリーの構築はDNAポリメラーゼの誤読を利用したエラー
プローンPCRにより作成した。エラープローンPCRは上記参考例に記載のpPOSF
OD923を鋳型とし、P51プライマー及びP52プライマー(次の配列番号18及び
19に示す)を用いてReady−To−Go PCR beads(アマシャム製)で塩
化マグネシウムを終濃度2.5mMになるよう添加して行なった。サイクル条件は94℃
×40秒→55℃×30秒→72℃×1分;25サイクルで行った。
P51 ACACCATGGCGCCCTCAAGAGCAAACACT(配列番号18
)
P52 TTCGAGCTCTATAACTTGGACTTGACAACATCGTC(
配列番号19)
増幅されたPCR産物はGFX PCR DNA and Gel Band Purifi
cation−キット(アマシャム製)を用いて精製した。
この精製されたPCR産物0.2μgを制限酵素NcoI及びSacIで消化した後、
エタノール沈殿により回収した。一方、0.5μgのpPOSFOD923も同じ制限酵
素で消化し、ケトアミンオキシダーゼ遺伝子を含まない2.9kbpのDNA断片をアガ
ロースゲル電気泳動により分離し、GFX PCR DNA and Gel Band Pu
rification-キットを用いて回収した。Ligation Highキット(東
洋紡製)にて前述の両DNA断片を16℃にて30分間反応させて結合し、大腸菌JM1
09のコンピテントセルを形質転換した。形質転換体は50μg/mlのアンピシリンを
含むLB寒天培地に塗布し、コロニーが1〜2mm程度に生育するまで37℃で静置培養
した。
<FZKへの作用が低下した変異型ケトアミンオキシダーゼのスクリーニング>
96穴マイクロプレートにあらかじめ滅菌しておいた発現用培地(3%のソルビトール
、1.5%のポリペプトン,1.5%の酵母エキス、50μg/mlのアンピシリンを含
み、pH7.0に調整した培地)100μlを加え、そこに生育した形質転換体を接種し
、30℃で一晩培養した。培養終了後、培養液から5μlずつ96穴プレートの2つのウ
エルに分注し、測定試薬(1mM FVHまたはFZK、 0.02% TOOS、 0.
02% 4-アミノアンチピリン、10U/ml パーオキシダーゼを含む50mM トリス
塩酸緩衝液(pH7.5))50μlを加え、30℃で10〜60分間反応させた。0.
5% SDSを150μl添加して反応を停止させ、マイクロリーダー(バイオラッド製
model450)で550nmの吸収を測定した。
構築した変異ライブラリーより、FVHには作用するが、FZKへの作用が低下したケト
アミンオキシダーゼを生産している組換え体を選抜した。スクリーニングの結果、優良変
異株として923−F1及び923−F2を得た。これらの変異株の有するケトアミンオ
キシダーゼ遺伝子の塩基配列を決定したところ、表15−1に示したような塩基に変異が
導入されていた。
選抜した1株のコロニーをLB培地(50μg/mlのアンピシリンを含む)5mlに
植菌し、30℃,20時間振盪培養を行った。培養終了後の培養液から遠心分離により菌
体を集菌し、0.1Mトリス塩酸緩衝液(pH7.5)5mlに菌体を懸濁させ、超音波
破砕により菌体の可溶化を行った。この可溶化液を遠心分離(8,000rpm,10分
間)し、その上清をケトアミンオキシダーゼ粗酵素液とした。これらの粗酵素液を用いて
FVHとFZKを基質として<FZKへの作用が低下した変異型ケトアミンオキシダーゼ
のスクリーニング>で記載した活性測定方法に従って特異性(FZKへの活性のFVHへ
の活性に対する相対活性、以後FZK/FVHと示す)を求めた。その結果、表15に示
したように923−F1と923−F2のFZK/FVHはそれぞれ0.24と0.02
5であり、変異型酵素はFZKへの作用が大きく低下したといえる。
<有効変異箇所の特定>
前述した基質特異性の改良に影響した有効変異箇所を特定するために表15に示した点
変異が導入された変異型ケトアミンオキシダーゼを以下に示す方法により作成した。
1)変異型酵素923−F330Lと923−Fro2は、図14に示したプラスミドp
POSFOD923の制限酵素地図を基に、野生型もしくは変異型酵素923−F2の遺
伝子を表15に示した制限酵素で処理し、目的とする変異箇所を含む断片を切り出し、同
じ制限酵素で処理した他方のプラスミドに挿入し、得られたプラスミドを用いて形質転換
した大腸菌から取得した。
2)変異型酵素923−I58Vは目的とする変異を含む領域を変異プライマーP53と
P54(配列番号20,21に示す)を用いてPCRを行い、得られた断片を表15に示
した制限酵素で処理し、同じ制限酵素で切断したpPOSFOD923に挿入し、得られ
たプラスミドを用いて形質転換した大腸菌から取得した。これらの変異型酵素を<FZK
への作用が低下した変異型ケトアミンオキシダーゼのスクリーニング>で記載した測定法
で評価した結果を表15に示した。アミノ酸番号58番のイソロイシン(I58)のバリ
ンへの置換、または62番のアルギニン(R62)のヒスチジンへの置換がFZKに対す
る活性の低減に有効であることが分った。
P53 CGACTCTAGAGGAATAACACCATGGCGCCCTC(配列番
号20:pPOS2のマルチクローニングサイト下流のXbaIサイトを含む)
P54 GCTTCTAGACTCAATTGGAGATCGACCTTGTTCCGC
AAGCGGATACCCATGACCTTAT(配列番号21:FOD923において
58I→Vとなるような変異を含む配列番号1記載の637番目から694番目の配列の
相補配列)
<有効変異アミノ酸残基の点変異試験>
効果の高いアミノ酸番号58番のイソロイシン(I58)を他のアミノ酸に置換し、有
効な点変異型ケトアミンオキシダーゼの検索を試みた。P53(配列番号20)と(表1
5−2)に示した配列をもつプライマー(P55〜P64)とを用いて、<有効変異箇所
の特定>の2)に示す方法で変異株を作成した。得られた変異型酵素のFVHに対するF
ZKの活性を<FZKへの作用が低下した変異型ケトアミンオキシダーゼのスクリーニン
グ>で記載した方法で測定した結果を(表15−2)に示した。
スパラギン、システイン、セリン、アラニンへの置換がFZKに対する活性の低減に有効
であることが分かった。
<変異型ケトアミンオキシダーゼの製造>
変異型ケトアミンオキシダーゼの精製は参考例に記載の方法と同様の方法で行い製造し
た。
本発明の変異型フルクトシルアミノキシダーゼの各種基質に対する特異性は表16の通
りである。なお、反応時の各基質濃度は1mM とし、その他の反応条件は<FZKへの
作用が低下した変異型ケトアミンオキシダーゼのスクリーニング>で記載した活性測定方
法に従った。923−F2(以後、FOD923Mともいう)はFVに対して最も高い反
応性を示し、かつ、FVHにも高く反応するが、FZK、FVLに対しては、それぞれ2
.5%、0.5%とFVHと比較してごくわずかであり、本酵素はFZKやFVLへ実質的
に作用しない酵素であるといえる。
ネオコスモスポラ・ヴァシンフェクタ474 由来ケトアミンオキシダーゼ(FOD4
74)は、FOD923を含むケトアミンオキシダーゼと高い相同性があり、図1に示し
たように、FOD923のI58を含むN末端側領域のアミノ酸配列が高く保存されてい
る。pPOSFOD474を用い、FOD474のI58を異なるアミノ酸(トレオニン)
に置換したFOD474変異株474−F1を獲得した。表17にはFOD474及び4
74−F1の各種基質に対する特異性を示す。FOD474においてもFVHに対する基
質特異性が改良されたことから、他の菌種由来のケトアミンオキシダーゼにおいても58
番目アミノ酸領域はFVHに対する基質特異性に強く関与する部位であると考えられる。
ケトアミンオキシダーゼFOD923、FOD474、FOD923MのFVH、FZK
への作用のpH依存性
反応液(50mM 緩衝液、0.1% TritonX−100、0.03% 4−ア
ミノアンチピリン、0.02% TOOS、5U/ml パーオキシダーゼ、2mM 基
質)200μlに酵素液20μlを添加し、37℃5分間保温後、0.5% SDSを5
00μl加えてから555nmの吸光度を測定した。緩衝液はTris−塩酸(pH7.
5、8.0、8.5)、PIPES(pH6.0、6.5、7.0)、Bistris−
塩酸(pH5.0、5.5、6.0、6.5)を用いて測定し、基質を含まない反応液を
用いて同様に吸光度を測定し、基質にFVHとFZKとを用いたときのそれぞれの吸光度
差、用いた酵素液の酵素濃度を表18に記載した。基質にFVHとFZKとを用いたとき
の(FZK/FVH)で表される相対活性(%)を表19に示した。pH6付近でFVH
に対する特異性が著しく向上することがわかる。
ケトアミンオキシダーゼFOD923Mの基質特異性
<参考例:カーブラリア・クラベータYH923(FERM BP−10009)由来
のケトアミンオキシダーゼ、ネオコスモスポラ・バシンフェクタ474由来のケトアミン
オキシダーゼ、フザリウム.オキシスポラム由来のケトアミンオキシダーゼ(旭化成ファ
ーマ製)の基質特異性>で記載した方法と同様に測定した。結果を表3に示した。
<ヘモグロビンA1cの測定>
まず検量線を作製するために、光路長1cmのセルの中でFVH添加ヘモグロビンA1
c標準液36μlにR1(−プロテアーゼ)を324μlおよびR2を90μl加えて3
7℃で200秒保温した後にR3を10μl加えて37℃で100秒保温し、続いてR4
を10μl加えて37℃で100秒保温する。その過程でR2を加えて180秒後の73
0nmの吸光度値(A1s)、R3を加えて90秒後の730nmの吸光度値(A2s)
、R4を加えて90秒後の730nmの吸光度値(A3s)を測定する。また、同様にF
VH未添加ヘモグロビンA1c標準液においても同様の操作を行い、R2を加えて180
秒後の730nmの吸光度値(A1sb)、R3を加えて90秒後の730nmの吸光度
値(A2sb)、R4を加えて90秒後の730nmの吸光度値(A3sb)を測定する
。吸光度差ΔAs=(A3s−A2s)−(A3sb−A2sb)とFVH濃度との関係
から図15の検量線を作製した。
次に、低値および高値ヘモグロビンA1c標準液36μlにR1(+プロテアーゼ)を
324μl加え37℃で60分保温した後にR2を90μl加えて、光路長1cmのセル
の中において37℃で200秒保温した後にR3を10μl加えて37℃で100秒保温
し、続いてR4を10μl加えて37℃で100秒保温する。その過程でR2を加えて1
80秒後の730nmの吸光度値(A1)、R3を加えて90秒後の730nmの吸光度
値(A2)、R4を加えて90秒後の730nmの吸光度値(A3)を測定する。また、
同一サンプルでR1(+プロテアーゼ)のかわりにR1(−プロテアーゼ)を用いた以外
は上記と同一の操作をして、R2を加えて180秒後の730nmの吸光度値(A1b)
、R3を加えて90秒後の730nmの吸光度値(A2b)、R4を加えて90秒後の7
30nmの吸光度値(A3b)を測定する。低値および高値ヘモグロビンA1c標準液に
おけるヘモグロビンβ鎖N末端の糖化の量は吸光度差ΔA=(A3−A2)−(A3b−
A2b)と、FVH濃度と吸光度の関係から得ることができ、表20に示すように理論値
と測定値が良く一致していることがわかる。なお、吸光度差ΔAε=(A2−A1)−(
A2b−A1b)は糖化ヘモグロビン中のリジン残基のε−アミノ基が糖化されている量
と比例するものと考えられる。
<R1(+プロテアーゼ)>
20mM Tris−塩酸(pH7.5)
0.1% Triton X−100
150mM 塩化ナトリウム
2mM 塩化カルシウム
2.1kU/ml バチラス.エスピー由来のニュートラルプロテイネース(東洋紡製)
<R1(−プロテアーゼ)>
20mM Tris−塩酸(pH7.5)
0.1% Triton X−100
150mM 塩化ナトリウム
2mM 塩化カルシウム
<R2>
20mM Tris−塩酸(pH7.5)
6.35mM WST3(同仁化学研究所製)
0.08mM DA−64(和光純薬工業製)
25U/ml パーオキシダーゼ(シグマ製)
(WST−3:2−(4−イオドフェニル)−3−(2,4−ジニトロフェニル)−5−
(2,4−ジスルホフェニル)−2H−テトラゾリウム)(DA−64:N−(カルボキ
シメチルアミノカルボニル)−4,4‘−ビス(ジメチルアミノ)−ジフェニルアミン)
<R3>
500U/ml FOD2
<R4>
500U/ml FOD923
<低値ヘモグロビンA1c標準液>
市販凍結乾燥品ヘモグロビン測定用キャリブレーター(デタミナーコントロールHbA1
c用:協和メデックス製)低値(表示ヘモグロビンA1c値(JDS値):5.6%)を
蒸留水で4mg/mlになるように溶解して作製。
なお、臨床検査 46(6)729−734(2002)に記載の換算式(JDS値)
=0.9259(IFCC値)+1.6697よりヘモグロビンA1c値(IFCC値)
:4.2%と換算される。よって、ヘモグロビンがα鎖2本、β鎖2本からなる4量体で
分子量64550であるとすると、この標準液の糖化されたβ鎖N末端の濃度は理論値と
して0.0052mMとなる。
<高値ヘモグロビンA1c標準液>
市販凍結乾燥品ヘモグロビン測定用キャリブレーター(デタミナーコントロールHbA
1c用:協和メデックス製)高値(表示ヘモグロビンA1c値(JDS値):10.2%
)を蒸留水で4mg/mlになるように溶解して作製。
なお、臨床検査 46(6)729−734(2002)に記載の換算式(JDS値)
=0.9259(IFCC値)+1.6697よりヘモグロビンA1c値(IFCC値)
:9.2%と換算される。よって、ヘモグロビンがα鎖2本、β鎖2本からなる4量体で
分子量64550であるとすると、この標準液の糖化されたβ鎖N末端の濃度は理論値と
して0.0114mMとなる。
<FVH添加ヘモグロビンA1c標準液>
上記の低値ヘモグロビンA1c標準液にFVH(ペプチド研究所製)を0.030mM
および0.015mMになるように添加して作製。
<FVH未添加ヘモグロビンA1c標準液>
上記の低値ヘモグロビンA1c標準液を用いる。
<プロテアーゼ反応時間とヘモグロビンA1cの測定値の関係>
実施例10での低値および高値ヘモグロビンA1c標準液におけるプロテアーゼ反応の
時間を30分から360分まで変化させ、得られるヘモグロビンA1cの測定値を図16
に示した。これは実施例10での測定値が理論値と一致したのはプロテアーゼ反応の時間
を60分に限定したことにより偶然得られたものではなく、プロテアーゼ反応の時間が3
0分から360分において経時的にほぼ安定しており、真の糖化ヘモグロビンの糖化され
たβ鎖N末端の量を本測定法により測定していることを示すものである。
1)バチラス・エスピー由来のニュートラルプロテイネース(東洋紡製)による糖化ヘモ
グロビン分解反応におけるpHの影響評価
1−a)プロテアーゼ反応後、FOD2で糖化リジンおよび糖化リジンを含むペプチドを
消去してからFOD923でFVH量を測定する場合
R1反応液(20mM 緩衝液、界面活性剤、塩化ナトリウム、2mM 塩化カルシウ
ム、1.2kU/ml ニュートラルプロテイネース(東洋紡製))324μlに20m
M WST3を30.4μlと糖化ヘモグロビンサンプル36μlを添加してから60秒
後にR2反応液(100mM 緩衝液、50U/ml パーオキシダーゼ、0.16mM
DA−64)44.6μl加えて、さらに300秒後に0.5M EDTAを5μlとp
H調製液15μlを加え、さらに50秒後に1500U/mlのFOD2を10μl加え
、さらに250秒後に500U/mlのFOD923を5μl加えて、150秒間反応さ
せた。反応はすべて37℃で吸光度計のセル中で行い、730nmの吸光度をモニターし
ておき、FOD2を加えてから240秒後の吸光度とFOD923を加えてから140秒
後の吸光度の差(A1)を求めた。測定スキームを図17に示した。
R1反応液にあらかじめ3.33μMになるようにFVHを入れておいた場合に同様の
操作を行い、吸光度差(A2)を求めた。また0.5M EDTAを5μlとpH調製液
15μlをR2反応液を加えた後ではなく糖化ヘモグロビンを添加する前に加える以外は
同様の操作を行うことでブランク反応時の吸光度差(Ab)を求めることができた。
これらの吸光度差からプロテアーゼにより糖化ヘモグロビンから切り出されたFVHは
「測定値(μM)=(A1−Ab)/(A2−A1)X30」で計算できる。なお、ED
TAはプロテアーゼの反応を停止または阻害するために添加した。pH調製液はケトアミ
ンオキシダーゼFOD2およびFOD923反応時にpHが約7.5になる目的で添加し
、R1およびR2反応液中で用いる緩衝液と界面活性剤と塩化ナトリウム濃度とpH調製
液の組み合わせ、および測定結果を表21に示した。
1−b)プロテアーゼ反応後、FOD2で糖化リジンおよび糖化リジンを含むペプチドを
消去することなくFOD923でFVH量を測定する場合
R1反応液(20mM 緩衝液、界面活性剤、塩化ナトリウム、2mM 塩化カルシウ
ム、1.2kU/ml ニュートラルプロテイネース(東洋紡製))324μlに20m
M WST3を30.4μl添加し、さらに糖化ヘモグロビンサンプル36μlを添加し
てから60秒後にR2反応液(100mM 緩衝液、50U/ml パーオキシダーゼ、
0.16mM DA−64)44.6μl加えて、さらに300秒後に0.5M EDT
Aを5μlとpH調製液15μlを加え、さらに50秒後に500U/mlのFOD92
3を5μl加えて、150秒間反応させた。反応はすべて37℃で吸光度計のセル中で行
い、730nmの吸光度をモニターしておき、0.5M EDTAとpH調製液を加えて
から40秒後の吸光度とFOD923を加えてから140秒後の吸光度の差(A1)を求
めた。測定スキームを図18に示した。
R1反応液にあらかじめ3.33μMになるようにFVHを入れておいた場合に同様の
操作を行い、吸光度差(A2)を求めた。また0.5M EDTAを5μlとpH調製液
15μlをR2反応液を加えた後ではなく糖化ヘモグロビンを添加する前に加える以外は
同様の操作を行うことでブランク反応時の吸光度差(Ab)を求めることができた。これ
らの吸光度差からプロテアーゼにより糖化ヘモグロビンから切り出されたFVHは「測定
値(μM)=(A1−Ab)/(A2−A1)X30」で計算できる。なお、EDTAは
プロテアーゼの反応を停止または阻害するために添加した。pH調製液はケトアミンオキ
シダーゼFOD2およびFOD923反応時にpHが約7.5になる目的で添加し、R1
およびR2反応液中で用いる緩衝液と界面活性剤と塩化ナトリウム濃度とpH調製液の組
み合わせ、および測定結果を表21に示した。
反応におけるpHの影響評価
2−a)プロテアーゼ反応後、FOD2で糖化リジンおよび糖化リジンを含むペプチドを
消去してからFOD923でFVH量を測定する場合
実施例12の1−a)のR1反応液において1.2kU/ml ニュートラルプロテイ
ネース(東洋紡製)のかわりに0.85U/mlになるようにバチラス.エスピーASP
842由来のプロテアーゼを入れ、R1およびR2反応液中で用いる緩衝液と界面活性剤
と塩化ナトリウム濃度とpH調製液の組み合わせを表22で示したものを用い、1−a)
と同様の操作を行った。測定結果を表22に示した。
2−b)プロテアーゼ反応後、FOD2で糖化リジンおよび糖化リジンを含むペプチドを
消去することなくFOD923でFVH量を測定する場合
実施例12の1−b)のR1反応液において1.2kU/ml ニュートラルプロテイ
ネース(東洋紡製)のかわりに0.85U/mlになるようにバチラス.エスピーASP
842由来のプロテアーゼを入れ、R1およびR2反応液中で用いる緩衝液と界面活性剤
と塩化ナトリウム濃度とpH調製液の組み合わせを表22で示したようにして1−b)と
同様の操作を行った。測定結果を表22に示した。
(3)リゾバクター・エンザイモゲネス YK−366由来のプロテアーゼによる糖化ヘ
モグロビン分解反応におけるpHの影響評価
R1反応液(20mM 緩衝液、界面活性剤、塩化ナトリウム、2mM 塩化カルシウ
ム、0.43U/ml リゾバクター・エンザイモゲネス YK−366由来のプロテア
ーゼ)に20mM WST3を30.4μlと糖化ヘモグロビンサンプル36μlと蒸留
水5μlを添加してから60秒後にR2反応液(100mM 緩衝液、50U/ml パ
ーオキシダーゼ、0.16mM DA−64)44.6μl加えて、さらに300秒後に
pH調製液15μlを加え、50秒後に500U/mlのFOD923を5μl加えて、
150秒間反応させた。反応はすべて37℃で吸光度計のセル中で行い、730nmの吸
光度をモニターしておき、pH調整液を加えてから40秒後の吸光度とFOD923を加
えてから140秒後の吸光度の差(A1)を求めた。測定スキームを図19に示した。
作を行い、吸光度差(A2)を求めた。またR1反応液に入れるプロテアーゼをあらかじ
め95℃で10分間処理して失活させたものを用いて同様の操作を行うことでブランク反
応時の吸光度差(Ab)を求めることができる。
これらの吸光度差からプロテアーゼにより糖化ヘモグロビンから切り出されたFVHは
「測定値(μM)=(A1−Ab)/(A2−A1)X30」で計算できる。
R1およびR2反応液中で用いる緩衝液と界面活性剤と塩化ナトリウム濃度とpH調製
液の組み合わせを表23で示したようにして実施例12の1−b)と同様の操作を行った
。測定結果を表23に示した。
なお、糖化ヘモグロビンサンプルとしては5.9mg/mlで換算IFCC値16.7
%のもの(糖化されたβ鎖N末端濃度の理論値は30.5μMとなる)を用いた。表21
〜23の結果からプロテアーゼ反応時のpHが5.0〜6.0においてはプロテアーゼが
糖化ヘモグロビンからFOD923が作用することができる糖化リジンを含むペプチドを
切り出さず、FOD2による消去なく特異的にFVH量(糖化ヘモグロビンの糖化された
β鎖N末端の量)を正確に測定でき、つまりヘモグロビンA1c量を正確に測定できたこ
とがわかる。
特異性の高い変異型ケトアミンオキシダーゼFOD923Mを用いたプロテアーゼによ
る糖化ヘモグロビン分解産物中のFVHの測定
1−a)プロテアーゼ反応後、FOD2で糖化リジンおよび糖化リジンを含むペプチドを
消去してからFOD923MでFVH量を測定する場合
実施例12の1−a)において、R1反応液の緩衝液をTris−塩酸(pH7.5)
、界面活性剤を0.1% Triton X−100、塩化ナトリウム濃度を150mM
とし、500U/mlのFOD923を5μl添加する代わりに、32U/mlのFOD
923Mを5μl添加すること以外は同様の操作をして測定したところ、FVHの測定値
は28.6μMであった。
1−b)プロテアーゼ反応後、FOD2で糖化リジンおよび糖化リジンを含むペプチドを
消去することなくFOD923MでFVH量を測定する場合
実施例12の1−b)において、R1反応液の緩衝液をTris−塩酸(pH7.5)
、界面活性剤を0.1% Triton X−100、塩化ナトリウム濃度を150mM
とし、500U/mlのFOD923を5μl添加する代わりに、32U/mlのFOD
923Mを5μl添加すること以外は同様の操作をして測定したところ、FVHの測定値
は30.0μMであった。。
以上のことから、pH7.5つまりプロテアーゼが糖化ヘモグロビンから糖化リジンお
よび糖化リジンを含むペプチドを切り出してくるような条件においても特異性の高いケト
アミンオキシダーゼを用いることで、FOD2による消去なく特異的にFVH量(糖化ヘ
モグロビンの糖化されたβ鎖N末端の量)を測定でき、つまりヘモグロビンA1c量を正
確に測定できることがわかる。
(1)
イ 当該生物材料を寄託した寄託機関の名称及び住所
独立行政法人 産業技術総合研究所 特許生物寄託センター
日本国茨城県つくば市東1丁目1番地1中央第6(郵便番号305-8566)
ロ イの寄託機関に生物材料を寄託した日付
平成15年2月12日(原寄託日)
平成16年4月12日(原寄託によりブタペスト条約に基づく寄託への移管日)
ハ イの寄託機関が寄託について付した受託番号
FERM BP−10009
(2)
イ 当該生物材料を寄託した寄託機関の名称及び住所
独立行政法人 産業技術総合研究所 特許生物寄託センター
日本国茨城県つくば市東1丁目1番地1中央第6(郵便番号305-8566)
ロ イの寄託機関に生物材料を寄託した日付
2004年2月24日(原寄託日)
ハ イの寄託機関が寄託について付した受託番号
FERM BP−08641
(3)
イ 当該生物材料を寄託した寄託機関の名称及び住所
独立行政法人 産業技術総合研究所 特許生物寄託センター
日本国茨城県つくば市東1丁目1番地1中央第6(郵便番号305-8566)
ロ イの寄託機関に生物材料を寄託した日付
平成16年1月30日(原寄託日)
平成16年4月12日(原寄託によりブタペスト条約に基づく寄託への移管日)
ハ イの寄託機関が寄託について付した受託番号
FERM BP−10010
(4)
イ 当該生物材料を寄託した寄託機関の名称及び住所
独立行政法人 産業技術総合研究所 特許生物寄託センター
日本国茨城県つくば市東1丁目1番地1中央第6(郵便番号305-8566)
ロ イの寄託機関に生物材料を寄託した日付
2004年2月24日(原寄託日)
ハ イの寄託機関が寄託について付した受託番号
FERM BP−08642
る方法、測定試薬キットを提供することが可能となる。
(2)FERM BP−08641
(3)FERM BP−10010
(4)FERM BP−08642
Claims (1)
- 以下の反応工程を含む、糖化ヘモグロビンを測定する方法。
(1)試料中の糖化ヘモグロビンと下記(a)および(b)の性質を有するプロテアーゼを反応させる工程
プロテアーゼ;
(a)糖化ヘモグロビンの糖化されたα鎖N末端から、糖化アミノ酸または糖化ペプチドを実質的に切り出すことなく、糖化ヘモグロビンの糖化されたβ鎖N末端から1−デオキシフルクトシル−L−バリル−L−ヒスチジンを切り出す
(b)糖化ヘモグロビンから実質的にε−1−デオキシフルクトシル−L−リジンおよび/またはε−1−デオキシフルクトシル−L−リジンを含む糖化ペプチドを切り出さない
(2)前記(1)の反応後の液にケトアミンオキシダーゼを添加して、1−デオキシフルクトシル−L−バリル−L−ヒスチジンと反応させる工程
(3)(2)の反応生成物あるいは消費物を検出することにより、糖化ヘモグロビンを定量する工程
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