JP2022185218A - Biosensor for ketone body measurement - Google Patents

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晋平 伊藤
Shimpei Ito
裕 川南
Yutaka Kawaminami
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Abstract

To provide a biosensor for in-blood ketone body measurement that has excellent heat resistance and, particularly when making a sensor, shows a stable response value without depending on the temperature of dry treatment, the biosensor employing 3-hydroxybutyrate dehydrogenase.SOLUTION: A sensor for ketone body measurement contains a reaction layer containing a 3-hydroxybutyrate dehydrogenase derived from Geobacillus microorganisms and an electronic receptor.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、ケトン体測定用バイオセンサに関する。詳しくは、ゲオバチルス(Geobacillus)属の微生物に由来する3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素を使用したケトン体測定用バイオセンサに関する。 The present invention relates to a biosensor for measuring ketone bodies. Specifically, it relates to a biosensor for measuring ketone bodies using 3-hydroxybutyrate dehydrogenase derived from microorganisms belonging to the genus Geobacillus.

臨床検査分野において、血中ケトン体は糖尿病患者の内、インスリン作用の不足の程度を反映する代謝指標として使用されている。ケトン体とは、アセト酢酸、3-ヒドロキシ酪酸(3-Hydroxybutyric acid)およびアセトンの総称であるが、血中ケトン体のほとんどはアセト酢酸と3-ヒドロキシ酪酸で占められる。ケトン体は脂肪の合成や分解における中間代謝産物であるため、通常、血液中にはほとんど存在しないが、糖尿病や糖質制限、絶食など、脳や筋肉のエネルギー源である糖質(グルコース)が利用できない時に代わりのエネルギー源として用いられる。何らかの理由で体内のグルコース供給が減少すると、血糖値を維持するために肝臓に蓄えられているグリコーゲンがグルコースに分解され、利用される。しかし、肝臓のグリコーゲンは18~24時間程度で枯渇してしまうため、グルコースが枯渇すると次に筋肉(タンパク質)や脂肪細胞に蓄えられている脂肪(脂肪酸)がエネルギー源となる。 In the field of clinical examination, blood ketone bodies are used as a metabolic index that reflects the degree of insufficient insulin action among diabetic patients. Ketone bodies are a general term for acetoacetate, 3-hydroxybutyric acid and acetone, but most of blood ketone bodies are acetoacetate and 3-hydroxybutyric acid. Since ketone bodies are intermediate metabolites in the synthesis and decomposition of fat, they are rarely present in the blood. Used as an alternative energy source when unavailable. When the body's glucose supply is reduced for any reason, glycogen stored in the liver is broken down into glucose and used to maintain blood sugar levels. However, glycogen in the liver is depleted in about 18 to 24 hours, so when glucose is depleted, muscle (protein) and fat (fatty acid) stored in adipocytes become energy sources.

ケトン体は主として肝臓で脂肪酸の酸化過程で代謝物として生産されるが、糖質がエネルギー源として適切に利用されているか否かの指標にもなる。糖尿病患者における過度のケトンレベルは、治療しなければ死亡することがある急を要する病状である糖尿病性ケトアシドーシス(DKA)をも引き起こす。DKAは、糖尿病(ペットボトル症候群)や脱水によって総ケトン体が7000μmol/L以上となり、脱水症状や意識障害などに陥り、ひどい場合には死に至る危険な状態をいう。ケトン体の定量には、3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素を用いられている。 Ketone bodies are mainly produced in the liver as metabolites during the oxidation process of fatty acids, and they also serve as an indicator of whether carbohydrates are appropriately utilized as an energy source. Excessive ketone levels in diabetics also cause diabetic ketoacidosis (DKA), an acute medical condition that can be fatal if left untreated. DKA is a dangerous condition in which total ketone bodies become 7000 μmol/L or more due to diabetes (PET bottle syndrome) or dehydration, leading to dehydration, disturbance of consciousness, etc., and in severe cases, death. 3-Hydroxybutyrate dehydrogenase is used to quantify ketone bodies.

体液サンプル中の選択された分析物を分析するための一般化された手段としては、バイオセンサが挙げられる。例えば、糖尿病患者は、血糖濃度をセルフモニタリングするためにグルコースセンサを常用しており、血糖濃度の測定結果に応じた是正処置をとって許容可能な範囲内に維持している。その患者数の多さからグルコースセンサ市場は世界規模であり、各国企業はそれを構成する酵素(特許文献1)やメディエーター(特許文献2)、補酵素(特許文献3)等の開発に従事している。 A generalized means for analyzing selected analytes in bodily fluid samples includes biosensors. For example, diabetics routinely use glucose sensors to self-monitor their blood sugar levels and take corrective action in response to the measured blood sugar levels to keep them within acceptable limits. Due to the large number of patients, the glucose sensor market is global scale, and companies in each country are engaged in the development of enzymes (Patent Document 1), mediators (Patent Document 2), coenzymes (Patent Document 3), etc. ing.

しかしながら、ゲルコースセンサに関する開発が盛んな一方、糖尿病患者におけるDKA経過診断として利用されるケトン体を測定するためのセンサについては改善の余地がある。それは例えば3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素で、微生物由来としてロドスピリラム・ルブラム(Rhodospirillum rubrum)(非特許文献1)やシュードモナス・レミオグネイ(Pseudomonas lemoignei)(非特許文献2)、リゾビウム・メリオティアルカ(Rhizobium meliloti)(非特許文献3)、アルカリゲネス・フェカリス(Alcaligenes faecalis)(特許文献1)、ロドバクター・スフェロイデス(Rhodobacter sphaeroides)(特許文献2)等から生産されることが知られているが、微生物由来の当該酵素は不安定であるものが殆どである。酵素の安定性はセンサとしての調製工程や耐用期間、輸送条件に影響するため、センサに用いた場合に、これらの要因により影響を受けることの少ない、安定性の優れた3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素の開発が望まれている。 However, while gelcose sensors have been actively developed, there is room for improvement in sensors for measuring ketone bodies used as DKA progress diagnosis in diabetic patients. It is, for example, a 3-hydroxybutyrate dehydrogenase derived from microorganisms such as Rhodospirillum rubrum (Non-Patent Document 1), Pseudomonas lemoignei (Non-Patent Document 2), and Rhizobium meliloti. ) (Non-Patent Document 3), Alcaligenes faecalis (Patent Document 1), Rhodobacter sphaeroides (Patent Document 2) and the like. Most enzymes are unstable. The stability of the enzyme affects the preparation process, service life, and transportation conditions of the sensor. Enzyme development is desired.

特開平10-227755号公報JP-A-10-227755 特表2001-520367号公報Japanese Patent Publication No. 2001-520367 特開2017-104101号公報Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2017-104101 特開平8-70856号公報JP-A-8-70856 特開平11-318438号公報JP-A-11-318438

J.Biol.Chem.(1962),237:603-607.J. Biol. Chem. (1962), 237:603-607. J.Biol.Chem.(1965),240:4023-4028.J. Biol. Chem. (1965), 240:4023-4028. 1622589942388_0.(1999),81(3):849-857.1622589942388_0. (1999), 81(3):849-857.

本発明は、上述のような従来技術の現状に鑑み創案されたものであり、その目的は、耐熱性に優れた、特にケトン体を測定用のセンサの作製時において、乾燥処理の温度によらず応答値が安定している、3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素を用いた血中ケトン体を測定するためのバイオセンサを提供することにある。 The present invention was invented in view of the current state of the prior art as described above. An object of the present invention is to provide a biosensor for measuring blood ketone bodies using 3-hydroxybutyrate dehydrogenase, which has a stable response value.

上記課題を解決するために、本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、ゲオバチルス属の微生物由来の3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素を用いることが有用であることを見出し、本発明を完成するに至った。代表的な本発明の態様は、以下の通りである。 In order to solve the above problems, the present inventors have made extensive studies and found that it is useful to use 3-hydroxybutyrate dehydrogenase derived from microorganisms belonging to the genus Geobacillus, and completed the present invention. reached. A representative aspect of the invention is as follows.

項1.
電気絶縁性の基板上に形成された作用極および対極を有する電極系を有してなり、該電極系にはゲオバチルス(Geobacillus)属の微生物に由来する3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素および電子受容体を含む反応層を具備する構成を有する、ケトン体測定用バイオセンサ。
項2.
3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素が以下の(a)から(g)の理化学的性質を有する、項1に記載のケトン体測定用バイオセンサ。
(a)作用:下記の反応を触媒する。

Figure 2022185218000001
(b)至適温度:55℃以上
(c)熱安定性:30分処理後の残存活性率が90%以上を示す範囲が65℃以下
(d)至適pH:6.0~9.0
(e)pH安定性:25℃で20時間処理後の残存活性率が80%以上を示す範囲が5.0~10.0
(f)分子量:約28kDa(SDS-PAGE)
(g)Km値:3-ヒドロキシ酪酸に対するKm値が0.6mM以下
項3.
(b)至適温度:65℃以上である、項2に記載のケトン体測定用バイオセンサ。
項4.
(c)熱安定性:16時間処理後の残存活性率が90%以上を示す範囲が55℃以下である、項2に記載のケトン体測定用バイオセンサ。
項5.
(c)熱安定性:30分処理後の残存活性率が90%以上を示す範囲が65℃以下であり、かつ、16時間処理後の残存活性率が90%以上を示す範囲が55℃以下である、項2に記載のケトン体測定用バイオセンサ。
項6.
(d)至適pH:7.5~8.5である、項2に記載のケトン体測定用バイオセンサ。
項7.
(e)pH安定性:25℃で20時間処理後の残存活性率が80%以上を示す範囲が5.2~9.4である、項2に記載のケトン体測定用バイオセンサ。
項8.
3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素が遺伝子組換え酵素である、項1~7のいずれかに記載のケトン体測定用バイオセンサ。
項9.
ゲオバチルス属の微生物がゲオバチルス・ステアロサーモフィルス(Gepbacillus stearophermophilus)である、項1~8のいずれかに記載のケトン体測定用バイオセンサ。
項10.
3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素が、配列番号1との同一性が90%以上であるアミノ酸配列からなる、項1~9のいずれかに記載のケトン体測定用バイオセンサ。
項11.
3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素が、配列番号1との同一性が95%以上であるアミノ酸配列からなる、項10に記載のケトン体測定用バイオセンサ。
項12.
3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素が、配列番号1において、1乃至数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなる、項10に記載のケトン体測定用バイオセンサ。
項13.
3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素が、配列番号1に記載のアミノ酸配列からなる、項10に記載のケトン体測定用バイオセンサ。
項14.
電子受容体がルテニウム化合物である、項1~13のいずれかに記載のケトン体測定用バイオセンサ。
項15.
ルテニウム化合物が、塩化ヘキサアミンルテニウム(III)、(ビピリジン)ルテニウム(II)、(4,4’-ジメチル-2,2’-ビピリジン)ルテニウム(II)、(4,4’-ジフェニル-2,2’-ビピリジン)ルテニウム(II)、(4,4’-ジアミノ-2,2’-ビピリジン)ルテニウム(II)ルテニウム(II)、(4,4’-ジヒドロキシ-2,2’-ビピリジン)ルテニウム(II)ルテニウム(II)、(4,4’-ジカルボキシ-2,2’-ビピリジン)ルテニウム(II)ルテニウム(II)、(4,4’-ジブロモ-2,2’-ビピリジン)ルテニウム(II)ルテニウム(II)、(5,5’-ジメチル-2,2’-ビピリジン)ルテニウム(II)ルテニウム(II)、(5,5’-ジフェニル-2,2’-ビピリジン)ルテニウム(II)ルテニウム(II)、(5,5’-ジアミノ-2,2’-ビピリジン)ルテニウム(II)ルテニウム(II)、(5,5’-ジヒドロキシ-2,2’-ビピリジン)ルテニウム(II)ルテニウム(II)、(5,5’-ジカルボキシ-2,2’-ビピリジン)ルテニウム(II)ルテニウム(II)、および、(5,5’-ジブロモ-2,2’-ビピリジン)ルテニウム(II)からなる群から選択された少なくとも一種である、項14に記載のケトン体測定用バイオセンサ。
項16.
電子受容体がフェリシアン化化合物である、項1~13のいずれかに記載のケトン体測定用バイオセンサ。
項17.
3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素溶液を保持する電極系を30℃以上の温度で乾燥する工程を含む、ケトン体測定用バイオセンサの製造方法。
項18.
40℃以上の温度で乾燥する工程を含む、項18に記載のケトン体測定用バイオセンサの製造方法。
項19.
50℃以上の温度で乾燥する工程を含む、項18に記載のケトン体測定用バイオセンサの製造方法。
項20.
3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素溶液を含む組成物のpHを、pH6.0~9.0にする工程を含む、ケトン体測定用バイオセンサの製造方法。 Section 1.
It has an electrode system having a working electrode and a counter electrode formed on an electrically insulating substrate, and the electrode system contains 3-hydroxybutyrate dehydrogenase and an electron acceptor derived from microorganisms belonging to the genus Geobacillus. A biosensor for measuring ketone bodies, having a configuration comprising a reaction layer containing
Section 2.
Item 2. The biosensor for measuring ketone bodies according to item 1, wherein the 3-hydroxybutyrate dehydrogenase has the following physicochemical properties (a) to (g).
(a) Action: catalyze the following reactions.
Figure 2022185218000001
(b) Optimal temperature: 55° C. or higher (c) Thermal stability: The range in which the residual activity rate after 30 minutes of treatment is 90% or higher is 65° C. or lower (d) Optimal pH: 6.0 to 9.0
(e) pH stability: range of 5.0 to 10.0 showing a residual activity rate of 80% or more after treatment at 25°C for 20 hours
(f) molecular weight: about 28 kDa (SDS-PAGE)
(g) Km value: Km value for 3-hydroxybutyric acid is 0.6 mM or less Item 3.
Item 2. The biosensor for measuring ketone bodies according to Item 2, wherein (b) the optimum temperature is 65°C or higher.
Section 4.
(c) Thermal stability: The biosensor for measuring ketone bodies according to item 2, wherein the range in which the residual activity rate after 16 hours of treatment is 90% or more is 55°C or less.
Item 5.
(c) Thermal stability: The range in which the residual activity rate after 30-minute treatment is 90% or higher is 65°C or lower, and the range in which the residual activity rate is 90% or higher after 16-hour treatment is 55°C or lower. Item 3. The biosensor for measuring ketone bodies according to Item 2, wherein:
Item 6.
Item 2. The biosensor for measuring ketone bodies according to Item 2, wherein (d) the optimum pH is 7.5 to 8.5.
Item 7.
(e) pH stability: The biosensor for measuring ketone bodies according to item 2, wherein the range showing a residual activity rate of 80% or more after treatment at 25°C for 20 hours is 5.2 to 9.4.
Item 8.
Item 8. The biosensor for measuring ketone bodies according to any one of items 1 to 7, wherein the 3-hydroxybutyrate dehydrogenase is a recombinant enzyme.
Item 9.
Item 9. The biosensor for measuring ketone bodies according to any one of Items 1 to 8, wherein the Geobacillus microorganism is Gepbacillus stearothermophilus.
Item 10.
Item 10. The biosensor for measuring ketone bodies according to any one of items 1 to 9, wherein the 3-hydroxybutyrate dehydrogenase consists of an amino acid sequence having 90% or more identity with SEQ ID NO:1.
Item 11.
Item 11. The biosensor for measuring ketone bodies according to Item 10, wherein the 3-hydroxybutyrate dehydrogenase comprises an amino acid sequence having 95% or more identity with SEQ ID NO:1.
Item 12.
Item 11. The biosensor for measuring ketone bodies according to Item 10, wherein the 3-hydroxybutyrate dehydrogenase has an amino acid sequence in which one to several amino acids are deleted, substituted or added in SEQ ID NO:1.
Item 13.
Item 11. The biosensor for measuring ketone bodies according to Item 10, wherein the 3-hydroxybutyrate dehydrogenase consists of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO:1.
Item 14.
Item 14. The biosensor for measuring ketone bodies according to any one of items 1 to 13, wherein the electron acceptor is a ruthenium compound.
Item 15.
Ruthenium compounds include hexaamineruthenium chloride (III), (bipyridine)ruthenium (II), (4,4'-dimethyl-2,2'-bipyridine)ruthenium (II), (4,4'-diphenyl-2, 2'-bipyridine)ruthenium (II), (4,4'-diamino-2,2'-bipyridine)ruthenium (II) ruthenium (II), (4,4'-dihydroxy-2,2'-bipyridine)ruthenium (II) ruthenium (II), (4,4'-dicarboxy-2,2'-bipyridine) ruthenium (II) ruthenium (II), (4,4'-dibromo-2,2'-bipyridine) ruthenium ( II) Ruthenium (II), (5,5'-dimethyl-2,2'-bipyridine)ruthenium (II) Ruthenium (II), (5,5'-diphenyl-2,2'-bipyridine)ruthenium (II) Ruthenium (II), (5,5'-diamino-2,2'-bipyridine) ruthenium (II) ruthenium (II), (5,5'-dihydroxy-2,2'-bipyridine) ruthenium (II) ruthenium ( II), from (5,5′-dicarboxy-2,2′-bipyridine)ruthenium (II) ruthenium (II) and (5,5′-dibromo-2,2′-bipyridine)ruthenium (II) Item 15. The biosensor for measuring ketone bodies according to Item 14, which is at least one selected from the group consisting of:
Item 16.
Item 14. The biosensor for measuring ketone bodies according to any one of Items 1 to 13, wherein the electron acceptor is a ferricyanide compound.
Item 17.
A method for producing a biosensor for measuring ketone bodies, comprising the step of drying an electrode system holding a 3-hydroxybutyrate dehydrogenase solution at a temperature of 30° C. or higher.
Item 18.
Item 19. A method for producing a biosensor for measuring ketone bodies according to Item 18, comprising a step of drying at a temperature of 40°C or higher.
Item 19.
Item 19. A method for producing a biosensor for measuring ketone bodies according to Item 18, comprising a step of drying at a temperature of 50°C or higher.
Item 20.
A method for producing a biosensor for measuring ketone bodies, comprising the step of adjusting the pH of a composition containing a 3-hydroxybutyrate dehydrogenase solution to pH 6.0 to 9.0.

本発明のケトン体測定用バイオセンサは熱安定性に優れるため、特に熱処理等の負荷を掛ける工程を伴う効率的なセンサストリップの製造を可能にするものである。 Since the biosensor for measuring ketone bodies of the present invention is excellent in thermal stability, it enables efficient production of a sensor strip that involves a step of applying a load such as heat treatment.

ゲオバチルス属由来の3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素を用いたケトン体測定用バイオセンサ作製時の乾燥温度を30℃~50℃に設定した際の電極応答値への影響を示したグラフである。4 is a graph showing the effect on the electrode response value when the drying temperature is set at 30° C. to 50° C. when producing a biosensor for measuring ketone bodies using 3-hydroxybutyrate dehydrogenase derived from the genus Geobacillus. シュードモナス属由来の3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素を用いたケトン体測定用バイオセンサ作製時の乾燥温度を30℃~50℃に設定した際の電極応答値への影響を示したグラフである。4 is a graph showing the effect on the electrode response value when the drying temperature is set at 30° C. to 50° C. when producing a biosensor for measuring ketone bodies using 3-hydroxybutyrate dehydrogenase derived from the genus Pseudomonas.

本発明において用いられる、3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素(EC1.1.1.30)は、ニコチンアミドジヌクレオチド(NAD)の存在下3-ヒドロキシ酪酸を酸化してアセト酢酸と還元型NADを生じる反応を可逆的に触媒する理化学的性質を有する酵素である。本発明においては、この理化学的性質を3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素活性といい、特に断りが無い限り、「酵素活性」又は「活性」とは、3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素活性を意味する。 The 3-hydroxybutyrate dehydrogenase (EC 1.1.1.30) used in the present invention oxidizes 3-hydroxybutyrate in the presence of nicotinamide dinucleotide (NAD) to produce acetoacetate and reduced NAD. Enzymes with physicochemical properties that reversibly catalyze reactions. In the present invention, this physicochemical property is referred to as 3-hydroxybutyrate dehydrogenase activity, and unless otherwise specified, "enzyme activity" or "activity" means 3-hydroxybutyrate dehydrogenase activity.

本発明において、ケトン体とは、カルボニル基と2個の炭化水素が結合した化合物の総称である。体内に存在するケトン体にはアセト酢酸、3-ヒドロキシ酪酸、アセトンなどがある。 In the present invention, a ketone body is a general term for compounds in which a carbonyl group and two hydrocarbons are bonded. Ketone bodies present in the body include acetoacetic acid, 3-hydroxybutyric acid, and acetone.

以下に、本発明で好適に用いられる3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素の有する性質について述べる。 The properties of the 3-hydroxybutyrate dehydrogenase preferably used in the present invention are described below.

本発明で用いる3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素は、下記の反応を触媒する。 The 3-hydroxybutyrate dehydrogenase used in the present invention catalyzes the following reactions.

Figure 2022185218000002
Figure 2022185218000002

本発明で用いる3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素は、ケトン体(3-ヒドロキシ酪酸)に対して特異的に作用する基質特異性を有している。特には、3-ヒドロキシプロピオン酸(3-Hydroxypropionate)、乳酸(Lactate)、グリセリン酸(Glycerate)、2-ヒドロキシ酪酸(2-Hydroxybutyrate)、L-リンゴ酸(L-Malate)、D,L-リンゴ酸(D,L-Malate)、2-ブタノール(sec-Butyl alcohol)、グルコン酸(Gluconate)、グリコール酸(Glycolate)などに対する反応性が低いことを特徴とする。また、補酵素としては、NADに対する特異性に優れ、NADPに対する反応性は低い。 The 3-hydroxybutyrate dehydrogenase used in the present invention has substrate specificity to act specifically on ketone bodies (3-hydroxybutyrate). In particular, 3-Hydroxypropionate, Lactate, Glycerate, 2-Hydroxybutyrate, L-Malate, D,L-apple It is characterized by low reactivity to acids (D, L-Malate), 2-butanol (sec-Butyl alcohol), gluconate, glycolate and the like. As a coenzyme, it has excellent specificity for NAD + and low reactivity for NADP + .

本発明で用いる3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素の至適温度は、好ましくは55℃以上、より好ましくは60℃以上、さらに好ましくは65℃以上である。 The optimum temperature for the 3-hydroxybutyrate dehydrogenase used in the present invention is preferably 55°C or higher, more preferably 60°C or higher, and even more preferably 65°C or higher.

本発明で用いる3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素の熱安定性は、pH6.5において、30分の熱処理後の残存活性率により評価するものとし、残存活性率が90%以上である場合には、熱安定性を有するものとする。より好ましくは、残存活性率が95%以上である。このような熱安定性を示す範囲としては、好ましくは50℃以下であり、より好ましくは55℃以下、さらに好ましくは60℃以下、特に好ましくは65℃以下である。 The thermal stability of the 3-hydroxybutyrate dehydrogenase used in the present invention is evaluated by the residual activity rate after heat treatment for 30 minutes at pH 6.5. When the residual activity rate is 90% or more, Shall be thermally stable. More preferably, the residual activity rate is 95% or more. The range showing such thermal stability is preferably 50° C. or lower, more preferably 55° C. or lower, still more preferably 60° C. or lower, and particularly preferably 65° C. or lower.

本発明で用いる3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素の熱安定性は、また、pH6.5において、16時間の熱処理後の残存活性率により評価することができる。残存活性率が90%以上である場合には、熱安定性を有するものとする。より好ましくは、残存活性率が95%以上である。16時間の熱処理後に、このような熱安定性を示す範囲は好ましくは45℃以下であり、より好ましくは50℃以下、特に好ましくは55℃以下である。 The thermal stability of the 3-hydroxybutyrate dehydrogenase used in the present invention can also be evaluated by the residual activity after heat treatment at pH 6.5 for 16 hours. If the residual activity rate is 90% or more, it is considered to have thermal stability. More preferably, the residual activity rate is 95% or more. After heat treatment for 16 hours, such thermal stability range is preferably 45° C. or lower, more preferably 50° C. or lower, particularly preferably 55° C. or lower.

本発明で用いる3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素の至適pHは、pH6.0~9.0の範囲内にあることが好ましい。より好ましくはpH6.5~8.5の範囲であり、特に好ましくはpH7.5~8.5の範囲である。 The optimum pH of the 3-hydroxybutyrate dehydrogenase used in the present invention is preferably within the range of pH 6.0 to 9.0. The pH range is more preferably 6.5 to 8.5, and particularly preferably 7.5 to 8.5.

本発明で用いる3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素のpH安定性は、25℃、20時間の処理後の残存活性率により評価するものとし、残存活性率が80%以上である場合には、pH安定性を有するものとする。pH安定性の範囲は、好ましくはpH5.0~10.0の範囲であり、より好ましくはpH5.2~9.4の範囲である。3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素が安定性を示すpHの範囲が広いことから、ケトン体測定用センサを作製する際に用いる緩衝液の種類が制限されることが少なくなる点で、非常に有用である。 The pH stability of the 3-hydroxybutyrate dehydrogenase used in the present invention is evaluated by the residual activity after treatment at 25° C. for 20 hours. shall have the nature of The pH stability range is preferably in the range of pH 5.0-10.0, more preferably in the range of pH 5.2-9.4. Since 3-hydroxybutyrate dehydrogenase is stable over a wide range of pH, it is very useful in that there are fewer restrictions on the types of buffer solutions used when producing a sensor for measuring ketone bodies. be.

本発明で用いる3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素の分子量は、SDS-PAGEで求めた場合に、好ましくは25~30kDa程度、より好ましくは27~29kDa程度、特に好ましくは28kDa程度である。 The molecular weight of the 3-hydroxybutyrate dehydrogenase used in the present invention is preferably about 25-30 kDa, more preferably about 27-29 kDa, particularly preferably about 28 kDa, as determined by SDS-PAGE.

本発明で用いる3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素の3-ヒドロキシ酪酸に対するKm値は、好ましくは0.6mM以下、より好ましくは0.5mM以下である。 The Km value for 3-hydroxybutyrate of 3-hydroxybutyrate dehydrogenase used in the present invention is preferably 0.6 mM or less, more preferably 0.5 mM or less.

本発明で用いる3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素は、様々な共存物質による酵素活性阻害の影響を受けることが少ないものを用いるのが、ケトン体の測定に用いられる反応条件に関して制約を受けることが少なく、汎用性の点で有利である。また、保存性の観点でも有利である。上記のような阻害を受けない共存物質としては、金属塩化物など様々な金属塩、防腐剤、キレート剤、界面活性剤などの化学物質が挙げられる。 The 3-hydroxybutyrate dehydrogenase used in the present invention is less affected by enzyme activity inhibition by various coexisting substances, so that the reaction conditions used for measuring ketone bodies are less restricted. , which is advantageous in terms of versatility. It is also advantageous in terms of storage stability. Examples of coexisting substances that are not subject to such inhibition include various metal salts such as metal chlorides, preservatives, chelating agents, surfactants, and other chemical substances.

本発明で用いる3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素に対して阻害を受けない共存物質として、具体的に例示されるものとして、金属塩化物としては、例えば、塩化マンガン、塩化カルシウム、塩化マンガン、塩化コバルト、塩化ニッケル、塩化鉄(III)などが挙げられる。その他の金属塩としては、例えば、硫酸亜鉛などが挙げられる。好ましくは、これら金属塩化物またはその他の金属塩が2mMの濃度で、25℃、1時間処理後の残存活性率が70%以上を示す。より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上、特に好ましくは95%以上である。 Specific examples of coexisting substances that are not inhibited by the 3-hydroxybutyrate dehydrogenase used in the present invention include metal chlorides such as manganese chloride, calcium chloride, manganese chloride, and cobalt chloride. , nickel chloride, iron (III) chloride, and the like. Other metal salts include, for example, zinc sulfate. Preferably, these metal chlorides or other metal salts exhibit a residual activity rate of 70% or more after treatment at 25° C. for 1 hour at a concentration of 2 mM. More preferably 80% or more, still more preferably 90% or more, particularly preferably 95% or more.

防腐剤としては、例えば、モノヨード酢酸(MIA;Monoiodoacetate)、アジ化ナトリウム、フッ化ナトリウムなどが挙げられる。好ましくは、これらの防腐剤が2mM~20mMの濃度で、25℃、1時間処理後の残存活性率が70%以上を示す。より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上、特に好ましくは95%以上である。 Examples of antiseptics include monoiodoacetic acid (MIA; Monoiodoacetate), sodium azide, sodium fluoride and the like. Preferably, these preservatives show a residual activity rate of 70% or more after treatment at 25° C. for 1 hour at a concentration of 2 mM to 20 mM. More preferably 80% or more, still more preferably 90% or more, particularly preferably 95% or more.

キレート剤としては、例えば、EDTA(エチレンジアミン四酢酸)、フェナントロリン、α,α'-ジピリジルなどが挙げられる。本発明に用いられる3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素にあっては、これらキレート剤が1mM~50mMの濃度で、25℃、1時間処理後の残存活性率が70%以上を示すことが好ましい。より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上、特に好ましくは95%以上の残存活性率を示すものである。また、その他の化学物質として、ホウ酸塩、ヒドロキシルアミン、ヨードアセテートアミド(IAA)等が挙げられる。 Examples of chelating agents include EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid), phenanthroline, α,α'-dipyridyl and the like. The 3-hydroxybutyrate dehydrogenase used in the present invention preferably exhibits a residual activity rate of 70% or more after treatment at 25° C. for 1 hour with these chelating agents at a concentration of 1 mM to 50 mM. More preferably 80% or more, still more preferably 90% or more, particularly preferably 95% or more, shows a residual activity rate. Other chemicals include borate, hydroxylamine, iodoacetamide (IAA), and the like.

界面活性剤としては、例えば、Triton X-100(ポリエチレングリコールモノ-p-イソオクチルフェニルエーテル)、Tween20(ポリオキシエチレンソルビタンモノラウラート)、Brij35(ポリオキシエチレンラウリルエーテル)、コール酸ナトリウム、Span20(ソルビタンモノラウラート)などが挙げられる。本発明の3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素にあっては、これら界面活性剤が0.1%の濃度で、25℃、1時間処理後の残存活性率が70%以上を示すことが好ましい。より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上、特に好ましくは95%以上である。このような界面活性剤の共存下においても阻害を受けない酵素を用いることは、ケトン体測定用センサを作製するうえで、非常に有用である。 Surfactants include, for example, Triton X-100 (polyethylene glycol mono-p-isooctylphenyl ether), Tween 20 (polyoxyethylene sorbitan monolaurate), Brij 35 (polyoxyethylene lauryl ether), sodium cholate, Span 20 (sorbitan monolaurate) and the like. The 3-hydroxybutyrate dehydrogenase of the present invention preferably exhibits a residual activity of 70% or more after treatment at 25° C. for 1 hour with these surfactants at a concentration of 0.1%. More preferably 80% or more, still more preferably 90% or more, particularly preferably 95% or more. The use of an enzyme that is not inhibited even in the coexistence of such a surfactant is very useful for producing a sensor for measuring ketone bodies.

本発明で用いる3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素の好ましい態様の一つとしては、ゲオバチルス属の微生物に由来する、以下(a)から(g)の理化学的性質を有するものが挙げられる。
(a)作用:下記の反応を触媒する。
One preferred embodiment of the 3-hydroxybutyrate dehydrogenase used in the present invention is one derived from a microorganism belonging to the genus Geobacillus and having the following physicochemical properties (a) to (g).
(a) Action: catalyze the following reactions.

Figure 2022185218000003
Figure 2022185218000003

(b)至適温度:65℃以上
(c)熱安定性:65℃以下
(d)至適pH:8.5
(e)pH安定性:5.2~9.4
(f)分子量:約28kDa(SDS-PAGE)
(g)Km値:3-ヒドロキシ酪酸に対するKm値が0.6mM
(b) Optimal temperature: 65°C or higher (c) Thermal stability: 65°C or lower (d) Optimal pH: 8.5
(e) pH stability: 5.2-9.4
(f) molecular weight: about 28 kDa (SDS-PAGE)
(g) Km value: Km value for 3-hydroxybutyric acid is 0.6 mM

上記のような理化学的性質を有する3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素としては、3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素生産微生物、例えばゲオバチルス属の微生物が生産する酵素が挙げられる。このような微生物としては、好ましくは、ゲオバチルス・ステアロサーモフィルス(Geobacillus stearophermophilus)、ゲオバチルス・アナトリカス(Geobacillus anatolicus)、ゲオバチルス・ボアジチ(Geobacillus bogazici)、ゲオバチルス・サーモグリコシダウス(Geobacillus galactosidasius)、ゲオバチルス・ゲノモスプ(Geobacillus genomosp.)、ゲオバチルス・ジュラシクス(Geobacillus jurassicus)、ゲオバチルス・カウエ(Geobacillus kaue)、ゲオバチルス・マハディア(Geobacillus mahadia)、ゲオバチルス・プロテイニフィラス(Geobacillus proteiniphilus)、ゲオバチルス・サブテラネウス(Geobacillus subterraneus)、ゲオバチルス・(Geobacillus thermodenitrificans)、ゲオバチルス・コーストフィラス(Geobacillus kaustophilus)、ゲオバチルス・リトアニカス(Geobacillus lituanicus)、ゲオバチルス・サーモカテニュロータス(Geobacillus thermocatenulatus)、ゲオバチルス・サーモレオボランス(Geobacillus thermoleovorans)、ゲオバチルス・ブルカニ(Geobacillus vulcani)、ゲオバチルス・サーモパラフィニボランス(Geobacillus thermoparaffinivorans)、ゲオバチルス・トロピカリス(Geobacillus tropicalis)、ゲオバチルス・ウラリカス(Geobacillus uralicus)、ゲオバチルス・ウゼネンシス(Geobacillus uzenensis)、ゲオバチルス・ユムタンジェネシス(Geobacillus yumthangensis)などが挙げられる。本発明に用いられる3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素は、これらのゲオバチルス属の微生物を培養して得られる培養液から抽出、精製することにより単離することもできるが、生産効率の観点から、遺伝子組換え技術を用いた組換え酵素であることが好ましい。 Examples of 3-hydroxybutyrate dehydrogenase having the above-described physicochemical properties include enzymes produced by 3-hydroxybutyrate dehydrogenase-producing microorganisms, such as microorganisms belonging to the genus Geobacillus. Such microorganisms are preferably Geobacillus stearothermophilus, Geobacillus anatolicus, Geobacillus bogazici, Geobacillus thermoglycosidaus, Geobacillus gadicilus,ゲノモスプ(Geobacillus genomosp.)、ゲオバチルス・ジュラシクス(Geobacillus jurassicus)、ゲオバチルス・カウエ(Geobacillus kaue)、ゲオバチルス・マハディア(Geobacillus mahadia)、ゲオバチルス・プロテイニフィラス(Geobacillus proteiniphilus)、ゲオバチルス・サブテラネウス(Geobacillus subterraneus)、ゲオバチルス・(Geobacillus thermodenitrificans)、ゲオバチルス・コーストフィラス(Geobacillus kaustophilus)、ゲオバチルス・リトアニカス(Geobacillus lituanicus)、ゲオバチルス・サーモカテニュロータス(Geobacillus thermocatenulatus)、ゲオバチルス・サーモレオボランス(Geobacillus thermoleovorans)、ゲオバチルス・ブルカニ( Geobacillus vulcani)、ゲオバチルス・サーモパラフィニボランス(Geobacillus thermoparaffinivorans)、ゲオバチルス・トロピカリス(Geobacillus tropicalis)、ゲオバチルス・ウラリカス(Geobacillus uralicus)、ゲオバチルス・ウゼネンシス(Geobacillus uzenensis)、ゲオバチルス・ユムタンジェネシス(Geobacillus yumthangensis) etc. The 3-hydroxybutyrate dehydrogenase used in the present invention can be isolated by extracting and purifying from the culture solution obtained by culturing these Geobacillus microorganisms. Recombinant enzymes using recombinant technology are preferred.

本発明で用いる3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素は、配列番号1に記載されたアミノ酸配列からなるタンパク質で、または、配列番号1において、1もしくは複数のアミノ酸が欠失、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつ、3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素活性を有するタンパク質も含まれる。また、配列番号1に記載のアミノ酸配列との同一性が、70%以上であることが好ましく、より好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、より好ましくは98%以上である。本発明の3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素をコードする遺伝子は、ゲオバチルス属の微生物のゲノムから直接取得しても良く、または人工的に合成することもできる。 The 3-hydroxybutyrate dehydrogenase used in the present invention is a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1, or an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted or added in SEQ ID NO: 1. Also included are proteins consisting of and having 3-hydroxybutyrate dehydrogenase activity. In addition, the identity with the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1 is preferably 70% or more, more preferably 75% or more, more preferably 80% or more, more preferably 85% or more, more preferably 90%. % or more, more preferably 95% or more, more preferably 98% or more. The gene encoding the 3-hydroxybutyrate dehydrogenase of the present invention can be obtained directly from the genome of a Geobacillus microorganism, or can be artificially synthesized.

上記遺伝子としては、例えば配列番号1に記載されたアミノ酸配列からなるタンパク質をコードするDNA、または配列番号1において、1もしくは複数のアミノ酸が欠失、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつ、3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素活性を有するタンパク質をコードするDNAがある。具体的には、配列番号2に記載される塩基配列からなるDNAが挙げられる。DNAの欠失、置換、付加の程度については、基本的な特性を変化させることなく、あるいはその特性を改善するようにしたものを含む。また、配列番号2に記載の塩基配列との同一性が、70%以上であることが好ましく、より好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、より好ましくは98%以上である。 The above gene is, for example, a DNA encoding a protein consisting of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1, or an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted or added in SEQ ID NO: 1, and There is a DNA encoding a protein having 3-hydroxybutyrate dehydrogenase activity. Specifically, a DNA consisting of the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 2 can be mentioned. Deletions, substitutions, and additions of DNA include those that do not change the basic properties or that improve the properties. Further, the identity with the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 2 is preferably 70% or more, more preferably 75% or more, more preferably 80% or more, more preferably 85% or more, more preferably 90%. % or more, more preferably 95% or more, more preferably 98% or more.

本発明で用いる3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素は、単離又は精製された3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素であることが好ましい。また、3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素は、上記保存に適した溶液中に溶解した状態又は凍結乾燥された状態(例えば、粉末状)で用いてもよい。あるいは、保存又は酵素活性の測定に適した溶液(例えば、バッファー)中に存在する形で用いてもよい。 The 3-hydroxybutyrate dehydrogenase used in the present invention is preferably isolated or purified 3-hydroxybutyrate dehydrogenase. In addition, 3-hydroxybutyrate dehydrogenase may be used in a state dissolved in the solution suitable for storage or in a freeze-dried state (for example, powder). Alternatively, it may be used in a form that exists in a solution (eg, buffer) suitable for storage or measurement of enzymatic activity.

ケトン測定用バイオセンサ
本発明のケトン測定用バイオセンサの電極としては、例えば、カーボン電極、金電極、白金電極などを用いることができる。より具体的には、特に限定されるものではないが、作用極としては、電子伝達体を酸化する際にそれ自身が酸化されない導電性材料であれば、特に限定されることなく用いることができる。対極としては、パラジウム、金、白金、カーボン等の一般的に用いられる導電性材料を用いることができる。この電極上に3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素を固定化する。固定化方法としては、架橋試薬を用いる方法、高分子マトリックス中に封入する方法、透析膜で被覆する方法、光架橋性ポリマー、導電性ポリマー、酸化還元ポリマーなどがあり、あるいはヘキサアミンルテニウムあるいはその誘導体に代表される電子受容体とともに、ポリマー中に固定あるいは電極上に吸着固定してもよく、またこれらを組み合わせて用いてもよい。また、ケトン体濃度の測定に際しては、恒温セルに緩衝液を入れ、一定温度に維持する条件下で行ってもよい。
Biosensor for measuring ketones As the electrode of the biosensor for measuring ketones of the present invention, for example, a carbon electrode, a gold electrode, a platinum electrode, or the like can be used. More specifically, the working electrode is not particularly limited, but any conductive material can be used without particular limitation as long as it is not oxidized when the electron carrier is oxidized. . As the counter electrode, commonly used conductive materials such as palladium, gold, platinum, and carbon can be used. 3-Hydroxybutyrate dehydrogenase is immobilized on this electrode. Examples of immobilization methods include a method using a cross-linking reagent, a method of encapsulating in a polymer matrix, a method of coating with a dialysis membrane, a photo-crosslinkable polymer, a conductive polymer, a redox polymer, etc. Alternatively, hexaamine ruthenium or its Together with an electron acceptor represented by a derivative, it may be immobilized in a polymer or adsorbed onto an electrode, or these may be used in combination. In addition, the measurement of the ketone body concentration may be carried out under the condition that a constant temperature is maintained by putting a buffer solution in a constant temperature cell.

電子受容体としては、例えばヘキサアミンルテニウム、フェリシアン化カリウム、フェナジンメトサルフェート、p-ベンゾキノン、メチレンブルー、フェロセン誘導体などを用いることができる。フェリシアン化カリウム(ヘキサシアノ鉄(III)酸カリウム)を電子受容体として用いる場合、終濃度として、好ましくは0.5~200mM、より好ましくは1~100mM,更に好ましくは2~50mMである。 Examples of electron acceptors that can be used include hexaamine ruthenium, potassium ferricyanide, phenazine methosulfate, p-benzoquinone, methylene blue, and ferrocene derivatives. When potassium ferricyanide (potassium hexacyanoferrate(III)) is used as an electron acceptor, the final concentration is preferably 0.5 to 200 mM, more preferably 1 to 100 mM, still more preferably 2 to 50 mM.

あるいは、電子受容体として、塩化ヘキサアミンルテニウム(III)、(ビピリジン)ルテニウム(II)、(4,4’-ジメチル-2,2’-ビピリジン)ルテニウム(II)、(4,4’-ジフェニル-2,2’-ビピリジン)ルテニウム(II)、(4,4’-ジアミノ-2,2’-ビピリジン)ルテニウム(II)ルテニウム(II)、(4,4’-ジヒドロキシ-2,2’-ビピリジン)ルテニウム(II)ルテニウム(II)、(4,4’-ジカルボキシ-2,2’-ビピリジン)ルテニウム(II)ルテニウム(II)、(4,4’-ジブロモ-2,2’-ビピリジン)ルテニウム(II)ルテニウム(II)、(5,5’-ジメチル-2,2’-ビピリジン)ルテニウム(II)ルテニウム(II)、(5,5’-ジフェニル-2,2’-ビピリジン)ルテニウム(II)ルテニウム(II)、(5,5’-ジアミノ-2,2’-ビピリジン)ルテニウム(II)ルテニウム(II)、(5,5’-ジヒドロキシ-2,2’-ビピリジン)ルテニウム(II)ルテニウム(II)、(5,5’-ジカルボキシ-2,2’-ビピリジン)ルテニウム(II)ルテニウム(II)、(5,5’-ジブロモ-2,2’-ビピリジン)ルテニウム(II)などのルテニウム化合物を、好適に用いることができる。これらの中から1種を選択して用いてもよいし、または2種以上を組み合せて使用してもよい。 Alternatively, as an electron acceptor, hexaamineruthenium chloride (III), (bipyridine)ruthenium (II), (4,4'-dimethyl-2,2'-bipyridine)ruthenium (II), (4,4'-diphenyl -2,2′-bipyridine)ruthenium (II), (4,4′-diamino-2,2′-bipyridine)ruthenium (II) ruthenium (II), (4,4′-dihydroxy-2,2′- bipyridine) ruthenium (II) ruthenium (II), (4,4'-dicarboxy-2,2'-bipyridine) ruthenium (II) ruthenium (II), (4,4'-dibromo-2,2'-bipyridine ) ruthenium (II) ruthenium (II), (5,5'-dimethyl-2,2'-bipyridine) ruthenium (II) ruthenium (II), (5,5'-diphenyl-2,2'-bipyridine) ruthenium (II) Ruthenium (II), (5,5′-diamino-2,2′-bipyridine)ruthenium (II) Ruthenium (II), (5,5′-dihydroxy-2,2′-bipyridine)ruthenium (II) ) Ruthenium (II), (5,5′-dicarboxy-2,2′-bipyridine)ruthenium (II) Ruthenium (II), (5,5′-dibromo-2,2′-bipyridine)ruthenium (II) Ruthenium compounds such as can be suitably used. One of these may be selected and used, or two or more may be used in combination.

本発明のケトン体測定用バイオセンサの具体的な態様として、例えば作用電極として上述のような3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素を固定化した電極を用い、対極(例えば白金電極)および参照電極(例えばAg/AgCl電極)を用いるものが好適な例として挙げられる。一定の電圧を印加して、電流が定常になった後、ケトン体を含む試料を加えて電流の増加を測定することができる。標準濃度のケトン体標準溶液により作製したキャリブレーションカーブに従い、試料中のケトン体濃度を計算することができる。 As a specific embodiment of the biosensor for measuring ketone bodies of the present invention, for example, an electrode on which 3-hydroxybutyrate dehydrogenase as described above is immobilized is used as a working electrode, a counter electrode (for example, a platinum electrode) and a reference electrode (for example, A suitable example is one using Ag/AgCl electrodes. After a constant voltage is applied and the current becomes steady, a sample containing ketone bodies can be added and the increase in current can be measured. The ketone body concentration in the sample can be calculated according to the calibration curve prepared with the ketone body standard solution of the standard concentration.

本発明のケトン体測定用バイオセンサは、電極系において、酵素として3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素を含む反応層に有することが好ましい。例えば、絶縁性基板上にスクリーン印刷などの方法を利用して作用極、その対極および参照極からなる電極系を形成し、この電極系上に接して親水性高分子、3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素と電子受容体とを含む反応層を形成することによって作製される。このケトン体測定用バイオセンサの反応層上にケトン体を含む試料液を滴下すると、反応層が溶解して3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素とケトン体が反応し、これに伴い電子受容体が還元される。酵素反応終了後、還元された電子受容体を電気化学的に酸化させ、得られる酸化電流値から試料液中の基質濃度を測定することが可能である。 The biosensor for measuring ketone bodies of the present invention preferably has a reaction layer containing 3-hydroxybutyrate dehydrogenase as an enzyme in the electrode system. For example, an electrode system consisting of a working electrode, its counter electrode and a reference electrode is formed on an insulating substrate by a method such as screen printing, and a hydrophilic polymer and 3-hydroxybutyrate dehydrogenation are placed on this electrode system. It is made by forming a reaction layer containing an enzyme and an electron acceptor. When a sample solution containing ketone bodies is dropped onto the reaction layer of this biosensor for measuring ketone bodies, the reaction layer dissolves and the 3-hydroxybutyrate dehydrogenase reacts with the ketone bodies, resulting in reduction of the electron acceptor. be done. After completion of the enzymatic reaction, the reduced electron acceptor is electrochemically oxidized, and the substrate concentration in the sample solution can be measured from the resulting oxidation current value.

本発明のケトン体測定用バイオセンサは、作用極を有する第1の絶縁性基板、前記作用極と対向させた対極を有する第2の絶縁性基板、少なくとも3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素を含む試薬層、並びに第1および第2の絶縁性基板の間に形成された試料供給路を具備する態様が例示される。前記試料供給路内に前記作用極、対極および試薬層が露出し、かつ前記作用極と前記対極との距離が50μm~200μm、好ましくは40μm~150μm、より好ましくは30μm~100μm程度であることが好ましい。ここで、対極の試料供給路に露出している部分の面積は、作用極の試料供給路に露出している部分の面積と同じかそれ以下であり、かつ前記作用極の直上に前記対極が位置することが好ましい。 A biosensor for measuring ketone bodies of the present invention comprises a first insulating substrate having a working electrode, a second insulating substrate having a counter electrode facing the working electrode, and a reagent containing at least 3-hydroxybutyrate dehydrogenase. An embodiment is illustrated comprising a layer and a sample supply channel formed between first and second insulating substrates. The working electrode, the counter electrode and the reagent layer are exposed in the sample supply path, and the distance between the working electrode and the counter electrode is about 50 μm to 200 μm, preferably about 40 μm to 150 μm, more preferably about 30 μm to 100 μm. preferable. Here, the area of the portion of the counter electrode exposed to the sample supply channel is equal to or less than the area of the portion of the working electrode exposed to the sample supply channel, and the counter electrode is directly above the working electrode. preferably located.

作用極は、試料供給路に露出している部分の面積S1が0.01~20mm、より好ましくは0.1~2.0mm、対極の試料供給路に露出している部分の面積S2が0.005~20mm、より好ましくは0.05~2.0mmであり、S2≦S1であることが好ましい。ここで、第1および第2の基板の間にスペーサ部材を挟んだ構成をとることが、より好ましい。 The working electrode has an area S1 exposed to the sample supply path of 0.01 to 20 mm 2 , more preferably 0.1 to 2.0 mm 2 , and an area S2 of the counter electrode exposed to the sample supply path. is 0.005 to 20 mm 2 , more preferably 0.05 to 2.0 mm 2 , and preferably S2≦S1. Here, it is more preferable to employ a configuration in which a spacer member is interposed between the first and second substrates.

本発明のケトン体測定用バイオセンサは、前記試料供給路内に毛管作用により収容される試料液量が10nl~500nlであるのが好ましく、より好ましくは5~100nl、特に好ましくは1nl~20μlである。 In the biosensor for measuring ketone bodies of the present invention, the amount of sample liquid contained in the sample supply path by capillary action is preferably 10 nl to 500 nl, more preferably 5 to 100 nl, and particularly preferably 1 nl to 20 μl. be.

作用極が第1の絶縁性基板上に形成され、対極が第2の絶縁性基板上に形成されていることが好ましい。さらには、第1の基板と第2の基板とが、スペーサ部材を挟む構造であることが好ましい。第1および第2の基板としては、電気絶縁性を有するもので、保存および測定時に充分な剛性を有する材料であれば用いることができる。例えば、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、飽和ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。電極との密着性の点から、ポリエチレンテレフタレートが特に好ましい。 Preferably, the working electrode is formed on the first insulating substrate and the counter electrode is formed on the second insulating substrate. Furthermore, it is preferable that the first substrate and the second substrate have a structure in which the spacer member is sandwiched. As the first and second substrates, any material can be used as long as it is electrically insulating and has sufficient rigidity during storage and measurement. Examples thereof include thermoplastic resins such as polyethylene, polystyrene, polyvinyl chloride, polyamide and saturated polyester resins, and thermosetting resins such as urea resins, melamine resins, phenol resins, epoxy resins and unsaturated polyester resins. Polyethylene terephthalate is particularly preferred from the viewpoint of adhesion to the electrode.

スペーサ部材としては、電気絶縁性を有し、保存および測定時に充分な剛性を有する材料であれば用いることができる。例えば、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、飽和ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられる。 As the spacer member, any material can be used as long as it is electrically insulating and has sufficient rigidity during storage and measurement. Examples thereof include thermoplastic resins such as polyethylene, polystyrene, polyvinyl chloride, polyamide and saturated polyester resins, and thermosetting resins such as urea resins, melamine resins, phenol resins, epoxy resins and unsaturated polyester resins.

本発明のケトン体測定用バイオセンサには、試薬層に親水性高分子が含まれることが好ましい。親水性高分子としては、特に限定されるものではないが、例えば、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリリジン等のポリアミノ酸、ポリスチレンスルホン酸、ゼラチンおよびその誘導体、ポリアクリル酸およびその塩、ポリメタアクリル酸およびその塩、スターチおよびその誘導体、無水マレイン酸またはその塩の重合体が挙げられる。カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースが好ましく、カルボキシメチルセルロースが特に好ましい。 In the biosensor for measuring ketone bodies of the present invention, the reagent layer preferably contains a hydrophilic polymer. Examples of hydrophilic polymers include, but are not limited to, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, methyl cellulose, ethyl cellulose, ethyl hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, polyamino acids such as polylysine, and polystyrene sulfone. Polymers of acid, gelatin and its derivatives, polyacrylic acid and its salts, polymethacrylic acid and its salts, starch and its derivatives, maleic anhydride or its salts. Carboxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose are preferred, and carboxymethylcellulose is particularly preferred.

本発明のケトン体測定用バイオセンサの製造においては、3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素溶液を保持する電極系を30℃以上の温度で乾燥する工程を含むことが好ましい。40℃以上の温度で乾燥する工程を含むのがより好ましく、50℃以上の温度で乾燥する工程を有することがさらに好ましい。 The production of the biosensor for measuring ketone bodies of the present invention preferably includes a step of drying the electrode system holding the 3-hydroxybutyrate dehydrogenase solution at a temperature of 30° C. or higher. It is more preferable to include a step of drying at a temperature of 40° C. or higher, and it is even more preferable to have a step of drying at a temperature of 50° C. or higher.

また、3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素溶液を含む組成物のpHを6.0~9.0とする工程を含むことが好ましい。pH7.0~9.0とする工程を含むのがより好ましく、pH7.5~8.5とする工程を含むのがさらに好ましい。 Moreover, it is preferable to include a step of adjusting the pH of the composition containing the 3-hydroxybutyrate dehydrogenase solution to 6.0 to 9.0. More preferably, it includes a step of pH 7.0 to 9.0, and even more preferably a step of pH 7.5 to 8.5.

以下に、本発明を実施例により具体的に説明するが、実施例により本発明が特に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not particularly limited by the examples.

実施例1 3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素のクローニング
配列番号1に、Geobacillus stearothermophilus由来の3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素(以下、「HBDH-GS」と略す)のアミノ酸配列を示す。配列番号1に基づいて、大腸菌K-12株のコドンユーゼージに最適化された、配列番号2に記載の人工合成遺伝子を作製した。同様に、Pseudomonas aeruginosa由来の3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素のアミノ酸配列を配列番号3(以下、「HBDH-PA」と略す)に示す。配列番号3に基づいて、配列番号4に記載の人工合成遺伝子をそれぞれ作製した。
Example 1 Cloning of 3-hydroxybutyrate dehydrogenase SEQ ID NO: 1 shows the amino acid sequence of 3-hydroxybutyrate dehydrogenase derived from Geobacillus stearothermophilus (hereinafter abbreviated as "HBDH-GS"). Based on SEQ ID NO: 1, an artificial synthetic gene shown in SEQ ID NO: 2, optimized for codon usage of E. coli K-12 strain, was produced. Similarly, the amino acid sequence of 3-hydroxybutyrate dehydrogenase derived from Pseudomonas aeruginosa is shown in SEQ ID NO: 3 (hereinafter abbreviated as "HBDH-PA"). Based on SEQ ID NO:3, the artificial synthetic gene shown in SEQ ID NO:4 was produced.

これらの人工合成遺伝子を鋳型として、表1に記載のプライマーを用いて、各種3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素遺伝子を増幅した(表1において、Fwはフォワードプライマー、Rvはリバースプライマーを表す)。具体的には、フォワードプライマーは、各種3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素をコードする遺伝子の5’上流側に開始コドンを加え、開始コドンの後にヒスチジンタグが繋がるように設計した。リバースプライマーは、各種3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素の3’末端の終始コドンを含む形で増幅するように設計した。His-HBDH-GSをコードする遺伝子の増幅には、配列番号5、配列番号6のプライマーを使用した。同様に、His-HBDH-PAをコードする遺伝子の増幅には、配列番号7及び配列番号8のプライマー対を使用した。 Using these artificially synthesized genes as templates, various 3-hydroxybutyrate dehydrogenase genes were amplified using the primers shown in Table 1 (in Table 1, Fw represents forward primer and Rv represents reverse primer). Specifically, forward primers were designed to add an initiation codon to the 5' upstream side of genes encoding various 3-hydroxybutyrate dehydrogenases, and to connect a histidine tag after the initiation codon. The reverse primer was designed to amplify in a form containing the termination codon at the 3' end of various 3-hydroxybutyrate dehydrogenases. Primers of SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 6 were used for amplification of the gene encoding His-HBDH-GS. Similarly, the primer pair of SEQ ID NO:7 and SEQ ID NO:8 was used for amplification of the gene encoding His-HBDH-PA.

Figure 2022185218000004
Figure 2022185218000004

なお、本プライマーのN末端側には制限酵素サイトNdeIが、C末端側には制限酵素サイトBamHIが、それぞれ付加されている。このDNA断片を制限酵素NdeIとBamHIで切断し、同酵素で切断したベクタープラスミドpBluescriptII KSN+と混合し、混合液と等量のライゲーション試薬(東洋紡製ライゲーションハイ)を加えてインキュベーションすることにより、ライゲーションを実施した。このようにして、3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素遺伝子を大量に発現できるように設計された組換えプラスミドpBSK-His-HBDH-GS、pBSK-His-HBDH-PAを取得した。 A restriction enzyme site NdeI is added to the N-terminal side of this primer, and a restriction enzyme site BamHI is added to the C-terminal side thereof. This DNA fragment was cleaved with restriction enzymes NdeI and BamHI, mixed with the vector plasmid pBluescriptII KSN+ cleaved with the same enzymes, added with a ligation reagent (Ligation High manufactured by Toyobo) in an amount equal to the volume of the mixture, and incubated to effect ligation. Carried out. In this way, recombinant plasmids pBSK-His-HBDH-GS and pBSK-His-HBDH-PA designed to express the 3-hydroxybutyrate dehydrogenase gene in large amounts were obtained.

実施例2 3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素遺伝子のE.coliにおける発現及び精製
実施例1で構築した各種のプラスミドを用いて、E.coliJM109株コンピテントセル(東洋紡製コンピテントハイJM109)を当製品に添付のプロトコールに従って形質転換し、形質転換体を取得した。得られた各形質転換体のコロニーを、試験管内にて滅菌した5mLのLB液体培地(50μg/mL アンピシリンを含む)に植菌後、30℃で16時間振とうして好気的に培養した。
Example 2 E. coli of the 3-hydroxybutyrate dehydrogenase gene. Expression and Purification in E. coli Using various plasmids constructed in Example 1, E. E. coli JM109 strain competent cells (Toyobo Competent High JM109) were transformed according to the protocol attached to this product to obtain transformants. A colony of each transformant obtained was inoculated into 5 mL of sterilized LB liquid medium (containing 50 μg/mL ampicillin) in a test tube, and then aerobically cultured by shaking at 30° C. for 16 hours. .

得られた培養液を種培養液とし、500mlの坂口フラスコに入った100mLのTB培地(1mM IPTG、50μg/mL アンピシリンを含む)に植菌し、振とう数180rpmで37℃、22時間培養した。このようにして得られた菌体を遠心分離で集菌し、25mM リン酸緩衝溶液(pH7.5)に懸濁し、ガラスビーズを用いて破砕し、得られた粗酵素の3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素活性を測定したところ、His-HBDH-GS、HBDH-PAは高発現が認められた。2種の破砕液を、20mM イミダゾールを含む25mM リン酸緩衝溶液(pH7.5)で平衡化したHisTrap HP1mL(Cytiva製)に供し、500mM イミダゾールを含む25mM リン酸緩衝溶液(pH7.5)で溶出することで、高い純度の3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素溶液を得た。 The resulting culture solution was used as a seed culture solution, inoculated into 100 mL of TB medium (containing 1 mM IPTG and 50 μg/mL ampicillin) in a 500 mL Sakaguchi flask, and cultured at 37° C. with a shaking speed of 180 rpm for 22 hours. . The cells thus obtained are collected by centrifugation, suspended in a 25 mM phosphate buffer solution (pH 7.5), disrupted with glass beads, and dehydrated with 3-hydroxybutyric acid from the resulting crude enzyme. High expression of His-HBDH-GS and HBDH-PA was observed when the enzyme activity was measured. The two types of lysates were applied to 1 mL of HisTrap HP (manufactured by Cytiva) equilibrated with a 25 mM phosphate buffer solution (pH 7.5) containing 20 mM imidazole, and eluted with a 25 mM phosphate buffer solution (pH 7.5) containing 500 mM imidazole. Thus, a highly pure 3-hydroxybutyrate dehydrogenase solution was obtained.

実施例3 各種3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素の熱安定性評価
実施例2で取得したHis-HBDH-GS、His-HBDH-PA及びHis-HBDH-HT酵素溶液を1U/mLに50mM KPB(pH6.5)で調製後、50℃で15分間加温処理し、3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素活性を測定し、残存活性により熱安定性を評価した。His-HBDH-GSは99.8%、His-HBDH-PAは38.0%の残存率であった。
Example 3 Thermal stability evaluation of various 3-hydroxybutyrate dehydrogenase 5), heat-treated at 50° C. for 15 minutes, 3-hydroxybutyrate dehydrogenase activity was measured, and thermal stability was evaluated by residual activity. His-HBDH-GS had a residual rate of 99.8%, and His-HBDH-PA had a residual rate of 38.0%.

実施例4 3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素の電極評価
電極ストリップ上に以下の順で所定量の化合物を滴下、乾燥させてケトン体測定用センサを作製した。カルボキシメチルセルロース(以下、CMC)0.1mg、NAD 0.0015mg、3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素0.5U、ヘキサアミンルテニウム0.00175mg。3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素には、実施例2で取得したHis-HBDH-GS、His-HBDH-PAを使用し、乾燥温度を30℃または50℃に設定・調製したストリップをそれぞれ用意した。
Example 4 Electrode Evaluation of 3-Hydroxybutyrate Dehydrogenase A predetermined amount of compound was dropped on an electrode strip in the following order and dried to prepare a sensor for measuring ketone bodies. Carboxymethyl cellulose (hereinafter referred to as CMC) 0.1 mg, NAD 0.0015 mg, 3-hydroxybutyrate dehydrogenase 0.5 U, hexaamine ruthenium 0.00175 mg. His-HBDH-GS and His-HBDH-PA obtained in Example 2 were used as 3-hydroxybutyrate dehydrogenase, and strips were prepared by setting the drying temperature to 30° C. or 50° C., respectively.

上記のようにして得られたストリップに対し、0.9%NaClに溶解した0、0.2、1.0、5.0、10.0mMの3-HBを滴下し、600mVの印加電圧から2秒後の電流値を測定した。この電流値は、生成した電子受容体の還元体の濃度、すなわち試料液内基質濃度に比例するので、この電流値を測定することにより、試料液内の3-HB濃度を求めることができる。結果を表2、表3に示した。得られた応答電流値と3-HB濃度との間には一定の相関性が認められたが、対照としたHis-HBDH-PAにおいて50℃乾燥時の応答値が30℃で乾燥時の75%しか得られなかった(図2)。それに対し、本発明のHis-HBDH-GSでは、50℃で乾燥時の応答値が30℃乾燥時に比して116%と同等であった(図1)。 0, 0.2, 1.0, 5.0, 10.0 mM 3-HB dissolved in 0.9% NaCl was added dropwise to the strips obtained as described above, and from an applied voltage of 600 mV, The current value after 2 seconds was measured. This current value is proportional to the concentration of the generated electron acceptor reductant, that is, the concentration of the substrate in the sample solution. Therefore, by measuring this current value, the 3-HB concentration in the sample solution can be determined. The results are shown in Tables 2 and 3. A certain correlation was observed between the obtained response current value and the 3-HB concentration. % was obtained (Fig. 2). In contrast, the His-HBDH-GS of the present invention showed a response value when dried at 50° C., which was 116% equivalent to that when dried at 30° C. (FIG. 1).

Figure 2022185218000005
Figure 2022185218000005

Figure 2022185218000006
Figure 2022185218000006

以上の通り、本発明のケトン体測定用バイオセンサは熱安定性に優れるため、熱処理等を伴う効率的なセンサストリップの製造を可能にするものである。これにより、医療・診断の分野はもとより、ケトジェニックダイエット(ケトンダイエット)における指標としてのケトン体測定においても広く用いられることが期待される。 As described above, the biosensor for measuring ketone bodies of the present invention is excellent in thermal stability, and thus enables efficient production of sensor strips involving heat treatment or the like. As a result, it is expected to be widely used not only in the fields of medicine and diagnosis, but also in measuring ketone bodies as an index in ketogenic diets (ketone diets).

Claims (20)

電気絶縁性の基板上に形成された作用極および対極を有する電極系を有してなり、該電極系にはゲオバチルス(Geobacillus)属の微生物に由来する3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素および電子受容体を含む反応層を具備する構成を有する、ケトン体測定用バイオセンサ。 It has an electrode system having a working electrode and a counter electrode formed on an electrically insulating substrate, and the electrode system contains 3-hydroxybutyrate dehydrogenase and an electron acceptor derived from microorganisms belonging to the genus Geobacillus. A biosensor for measuring ketone bodies, having a configuration comprising a reaction layer containing 3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素が以下の(a)から(g)の理化学的性質を有する、請求項1に記載のケトン体測定用バイオセンサ。
(a)作用:下記の反応を触媒する。
Figure 2022185218000007
(b)至適温度:55℃以上
(c)熱安定性:30分処理後の残存活性率が90%以上を示す範囲が65℃以下
(d)至適pH:6.0~9.0
(e)pH安定性:25℃で20時間処理後の残存活性率が80%以上を示す範囲が5.0~10.0
(f)分子量:約28kDa(SDS-PAGE)
(g)Km値:3-ヒドロキシ酪酸に対するKm値が0.6mM以下
2. The biosensor for measuring ketone bodies according to claim 1, wherein the 3-hydroxybutyrate dehydrogenase has the following physicochemical properties (a) to (g).
(a) Action: catalyze the following reactions.
Figure 2022185218000007
(b) Optimal temperature: 55° C. or higher (c) Thermal stability: The range in which the residual activity rate after 30 minutes of treatment is 90% or higher is 65° C. or lower (d) Optimal pH: 6.0 to 9.0
(e) pH stability: range of 5.0 to 10.0 showing a residual activity rate of 80% or more after treatment at 25°C for 20 hours
(f) molecular weight: about 28 kDa (SDS-PAGE)
(g) Km value: Km value for 3-hydroxybutyric acid is 0.6 mM or less
(b)至適温度:65℃以上である、請求項2に記載のケトン体測定用バイオセンサ。 (b) The biosensor for measuring ketone bodies according to claim 2, wherein the optimum temperature is 65°C or higher. (c)熱安定性:16時間処理後の残存活性率が90%以上を示す範囲が55℃以下である、請求項2に記載のケトン体測定用バイオセンサ。 (c) Thermal stability: The biosensor for measuring ketone bodies according to claim 2, wherein the range in which the rate of residual activity after treatment for 16 hours is 90% or more is 55°C or less. (c)熱安定性:30分処理後の残存活性率が90%以上を示す範囲が65℃以下であり、かつ、16時間処理後の残存活性率が90%以上を示す範囲が55℃以下である、請求項2に記載のケトン体測定用バイオセンサ。 (c) Thermal stability: The range in which the residual activity rate after 30-minute treatment is 90% or higher is 65°C or lower, and the range in which the residual activity rate is 90% or higher after 16-hour treatment is 55°C or lower. The biosensor for measuring ketone bodies according to claim 2, wherein (d)至適pH:7.5~8.5である、請求項2に記載のケトン体測定用バイオセンサ。 (d) The biosensor for measuring ketone bodies according to claim 2, wherein the optimum pH is 7.5 to 8.5. (e)pH安定性:25℃で20時間処理後の残存活性率が80%以上を示す範囲が5.2~9.4である、請求項2に記載のケトン体測定用バイオセンサ。 (e) pH stability: The biosensor for measuring ketone bodies according to claim 2, wherein the range showing a residual activity rate of 80% or more after treatment at 25°C for 20 hours is 5.2 to 9.4. 3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素が遺伝子組換え酵素である、請求項1~7のいずれかに記載のケトン体測定用バイオセンサ。 The biosensor for measuring ketone bodies according to any one of claims 1 to 7, wherein the 3-hydroxybutyrate dehydrogenase is a recombinant enzyme. ゲオバチルス属の微生物がゲオバチルス・ステアロサーモフィルス(Gepbacillus stearophermophilus)である、請求項1~8のいずれかに記載のケトン体測定用バイオセンサ。 The biosensor for measuring ketone bodies according to any one of claims 1 to 8, wherein the microorganism belonging to the genus Geobacillus is Gepbacillus stearothermophilus. 3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素が、配列番号1との同一性が90%以上であるアミノ酸配列からなる、請求項1~9のいずれかに記載のケトン体測定用バイオセンサ。 10. The biosensor for measuring ketone bodies according to any one of claims 1 to 9, wherein the 3-hydroxybutyrate dehydrogenase comprises an amino acid sequence having 90% or more identity with SEQ ID NO:1. 3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素が、配列番号1との同一性が95%以上であるアミノ酸配列からなる、請求項10に記載のケトン体測定用バイオセンサ。 11. The biosensor for measuring ketone bodies according to claim 10, wherein the 3-hydroxybutyrate dehydrogenase comprises an amino acid sequence having 95% or more identity with SEQ ID NO:1. 3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素が、配列番号1において、1乃至数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなる、請求項10に記載のケトン体測定用バイオセンサ。 11. The biosensor for measuring ketone bodies according to claim 10, wherein the 3-hydroxybutyrate dehydrogenase has an amino acid sequence in which one to several amino acids are deleted, substituted or added in SEQ ID NO:1. 3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素が、配列番号1に記載のアミノ酸配列からなる、請求項10に記載のケトン体測定用バイオセンサ。 11. The biosensor for measuring ketone bodies according to claim 10, wherein the 3-hydroxybutyrate dehydrogenase consists of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO:1. 電子受容体がルテニウム化合物である、請求項1~13のいずれかに記載のケトン体測定用バイオセンサ。 The biosensor for measuring ketone bodies according to any one of claims 1 to 13, wherein the electron acceptor is a ruthenium compound. ルテニウム化合物が、塩化ヘキサアミンルテニウム(III)、(ビピリジン)ルテニウム(II)、(4,4’-ジメチル-2,2’-ビピリジン)ルテニウム(II)、(4,4’-ジフェニル-2,2’-ビピリジン)ルテニウム(II)、(4,4’-ジアミノ-2,2’-ビピリジン)ルテニウム(II)ルテニウム(II)、(4,4’-ジヒドロキシ-2,2’-ビピリジン)ルテニウム(II)ルテニウム(II)、(4,4’-ジカルボキシ-2,2’-ビピリジン)ルテニウム(II)ルテニウム(II)、(4,4’-ジブロモ-2,2’-ビピリジン)ルテニウム(II)ルテニウム(II)、(5,5’-ジメチル-2,2’-ビピリジン)ルテニウム(II)ルテニウム(II)、(5,5’-ジフェニル-2,2’-ビピリジン)ルテニウム(II)ルテニウム(II)、(5,5’-ジアミノ-2,2’-ビピリジン)ルテニウム(II)ルテニウム(II)、(5,5’-ジヒドロキシ-2,2’-ビピリジン)ルテニウム(II)ルテニウム(II)、(5,5’-ジカルボキシ-2,2’-ビピリジン)ルテニウム(II)ルテニウム(II)、および、(5,5’-ジブロモ-2,2’-ビピリジン)ルテニウム(II)からなる群から選択された少なくとも一種である、請求項14に記載のケトン体測定用バイオセンサ。 Ruthenium compounds include hexaamineruthenium chloride (III), (bipyridine)ruthenium (II), (4,4'-dimethyl-2,2'-bipyridine)ruthenium (II), (4,4'-diphenyl-2, 2'-bipyridine)ruthenium (II), (4,4'-diamino-2,2'-bipyridine)ruthenium (II) ruthenium (II), (4,4'-dihydroxy-2,2'-bipyridine)ruthenium (II) ruthenium (II), (4,4'-dicarboxy-2,2'-bipyridine) ruthenium (II) ruthenium (II), (4,4'-dibromo-2,2'-bipyridine) ruthenium ( II) Ruthenium (II), (5,5'-dimethyl-2,2'-bipyridine)ruthenium (II) Ruthenium (II), (5,5'-diphenyl-2,2'-bipyridine)ruthenium (II) Ruthenium (II), (5,5'-diamino-2,2'-bipyridine) ruthenium (II) ruthenium (II), (5,5'-dihydroxy-2,2'-bipyridine) ruthenium (II) ruthenium ( II), from (5,5′-dicarboxy-2,2′-bipyridine)ruthenium (II) ruthenium (II) and (5,5′-dibromo-2,2′-bipyridine)ruthenium (II) The biosensor for measuring ketone bodies according to claim 14, which is at least one selected from the group consisting of: 電子受容体がフェリシアン化化合物である、請求項1~13のいずれかに記載のケトン体測定用バイオセンサ。 The biosensor for measuring ketone bodies according to any one of claims 1 to 13, wherein the electron acceptor is a ferricyanide compound. 3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素溶液を保持する電極系を30℃以上の温度で乾燥する工程を含む、ケトン体測定用バイオセンサの製造方法。 A method for producing a biosensor for measuring ketone bodies, comprising the step of drying an electrode system holding a 3-hydroxybutyrate dehydrogenase solution at a temperature of 30° C. or higher. 40℃以上の温度で乾燥する工程を含む、請求項18に記載のケトン体測定用バイオセンサの製造方法。 19. The method for producing a biosensor for measuring ketone bodies according to claim 18, comprising a step of drying at a temperature of 40[deg.] C. or higher. 50℃以上の温度で乾燥する工程を含む、請求項18に記載のケトン体測定用バイオセンサの製造方法。 19. The method for producing a biosensor for measuring ketone bodies according to claim 18, comprising a step of drying at a temperature of 50[deg.] C. or higher. 3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素溶液を含む組成物のpHを、pH6.0~9.0にする工程を含む、ケトン体測定用バイオセンサの製造方法。 A method for producing a biosensor for measuring ketone bodies, comprising the step of adjusting the pH of a composition containing a 3-hydroxybutyrate dehydrogenase solution to pH 6.0 to 9.0.
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