JP7039897B2 - How to measure histidine - Google Patents

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Description

本発明は、ヒスチジンの測定方法に関する。 The present invention relates to a method for measuring histidine.

アミノ酸は生体の構成要素として非常に重要であり、幾つかのアミノ酸が健康状態の指標となり得ることが知られている。例えばヒスチジンは、クローン病、潰瘍性大腸炎等の炎症性腸疾患、ヒスチジン血症、心臓悪液質、がん、生活習慣病のバイオマーカーであることが知られている(例えば、特許文献1、非特許文献1~5)。アミノ酸の測定方法としては、アミノ酸アナライザー、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)やLC-MSなどの機器を用いた方法、蛍光分析法(例えば、特許文献2)、ガラクトースオキシダーゼを用いる方法(例えば、非特許文献6)などが知られている。 Amino acids are very important as components of living organisms, and it is known that some amino acids can be indicators of health status. For example, histidine is known to be a biomarker for inflammatory bowel diseases such as Crohn's disease and ulcerative colitis, histidineemia, cardiac deficiency, cancer, and lifestyle-related diseases (for example, Patent Document 1). , Non-Patent Documents 1-5). As a method for measuring amino acids, a method using an amino acid analyzer, a method using equipment such as high performance liquid chromatography (HPLC) or LC-MS, a fluorescence analysis method (for example, Patent Document 2), and a method using galactose oxidase (for example, non-patent). Document 6) and the like are known.

国際公開第2016/056631号International Publication No. 2016/056631 特開2001-242174号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-242174

Levy H(2004)"Histidinemia"OrphanetLevy H (2004) "Histidinemia" Orphanet Kawai Y,et al."Molecular characterization of histidinemia:identification of four missense mutations in the histidase gene" Hum Genet.116,340‐346,2005Kawai Y, et al. "Molecular characterization of histidinemia: identification of for missense mutations in the histidase gene" Hum Genet. 116,340-346,2005 櫻林郁之介、熊坂一成監修(2008)最新臨床検査項目辞典 医歯薬出版株式会社,pp.205Ikunosuke Sakurabayashi, supervised by Kazunari Kumasaka (2008) Latest Clinical Examination Item Dictionary Ishiyaku Publications, Inc., pp. 205 Hisamatsu T,et al.PLoS One.2012;7(1)Hisamatus T, et al. PLoS One. 2012; 7 (1) Miyagi Y,et al.PLoS One.2011;6(9):e24143Miyagi Y, et al. PLoS One. 2011; 6 (9): e24143 Hasebe Y, et al.Sensors and Actuators B 66 (2000) 12-15Hasebe Y, et al. Sensors and Actuators B 66 (2000) 12-15

しかし、従来の方法では大型で高価な機器を使う必要があり、しかも機器の維持とオペレーションに専門知識と習熟を必要とするため、導入、維持、利用に高額のコストを必要とする。また、原理上、各検体をシーケンシャルに分析する必要があるため、多検体を分析する際には長時間を必要とする。ガラクトースオキシダーゼを用いる方法(非特許文献6)によれば簡単にヒスチジンを測定できるとされているが、生体試料中のガラクトースの影響を受けることやヒスタミンに対しても反応を示すことから生体試料中のヒスチジンを特異的に測定する点においては不適である。 However, conventional methods require the use of large and expensive equipment, and also require specialized knowledge and proficiency in the maintenance and operation of the equipment, resulting in high costs for installation, maintenance and use. Further, in principle, it is necessary to analyze each sample sequentially, so that it takes a long time to analyze a large number of samples. According to the method using galactose oxidase (Non-Patent Document 6), histidine can be easily measured, but since it is affected by galactose in the biological sample and shows a reaction to histamine, it is contained in the biological sample. It is not suitable for the specific measurement of histidine.

本発明は、実用化に適したヒスチジンの測定方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for measuring histidine suitable for practical use.

本発明は、以下の発明を提供する。
〔1〕ヒスチジン脱炭酸酵素および4-イミダゾリルアセトアルデヒド生成酵素を用いる、被検試料中のヒスチジンの測定方法。
〔2〕被検試料にヒスチジン脱炭酸酵素を作用させ、続いて4-イミダゾリルアセトアルデヒド生成酵素を作用させる、〔1〕に記載の方法。
〔3〕4-イミダゾリルアセトアルデヒド生成酵素が、ヒスタミン脱水素酵素およびヒスタミン酸化酵素からなる群より選ばれる少なくとも1つである、〔1〕または〔2〕に記載の方法。
〔4〕ヒスチジン脱炭酸酵素が、以下の(A)、(B)および(C)からなる群より選ばれる1または2以上のタンパク質である、〔1〕~〔3〕のいずれか1項に記載の方法。
(A)配列番号3で表されるアミノ酸配列を含むタンパク質;
(B)配列番号3で表されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつヒスチジン脱炭酸酵素活性を有するタンパク質;
(C)配列番号3で表されるアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつヒスチジン脱炭酸酵素活性を有するタンパク質。
〔5〕ヒスチジン脱炭酸酵素がフォトバクテリウム属細菌に由来する、〔1〕~〔4〕のいずれか1項に記載の方法。
〔6〕フォトバクテリウム属細菌がフォトバクテリウム・フォスフォリウムである、〔5〕に記載の方法。
〔7〕ヒスチジン脱炭酸酵素を産生する形質転換体を用いる、〔1〕~〔6〕のいずれか1項に記載の方法。
〔8〕形質転換体は、以下の(a)、(b)、(c)および(d)からなる群より選ばれる1または2以上のポリヌクレオチドを含む発現単位を含む宿主細胞である、〔7〕に記載の方法。
(a)配列番号1で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b)配列番号1で表される塩基配列の縮重変異体を含むポリヌクレオチド;
(c)配列番号1で表される塩基配列またはその縮重変異体と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつヒスチジン脱炭酸酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;および
(d)配列番号1で表される塩基配列またはその縮重変異体と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつヒスチジン脱炭酸酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド。
〔9〕宿主がエシェリヒア属細菌である、〔8〕に記載の方法。
〔10〕宿主がエシェリヒア・コリである、〔8〕または〔9〕に記載の方法。
〔11〕ヒスタミン酸化酵素が、以下の(D)、(E)および(F)からなる群より選ばれる1または2以上のタンパク質である、〔3〕~〔10〕のいずれか1項に記載の方法。
(D)配列番号8で表されるアミノ酸配列を含むタンパク質;
(E)配列番号8で表されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつヒスタミン酸化酵素活性を有するタンパク質;
(F)配列番号8で表されるアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつヒスタミン酸化酵素活性を有するタンパク質。
〔12〕ヒスタミン酸化酵素がアルスロバクター属細菌に由来する、〔3〕~〔10〕のいずれか1項に記載の方法。
〔13〕アルスロバクター属細菌がアルスロバクター・クリスタロポエテスである、〔12〕に記載の方法。
〔14〕ヒスタミン酸化酵素が形質転換体により産生される、〔3〕~〔10〕のいずれか1項に記載の方法。
〔15〕形質転換体は、以下の(e)、(f)、(g)および(h)からなる群より選ばれる1または2以上のポリヌクレオチドを含む発現単位を含む宿主細胞である、〔14〕に記載の方法。
(e)配列番号6で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(f)配列番号6で表される塩基配列の縮重変異体を含むポリヌクレオチド;
(g)配列番号6で表される塩基配列またはその縮重変異体と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつヒスタミン酸化酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド;および
(h)配列番号6で表される塩基配列またはその縮重変異体と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつヒスタミン酸化酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド。
〔16〕宿主がエシェリヒア属細菌である、〔15〕に記載の方法。
〔17〕宿主がエシェリヒア・コリである、〔15〕または〔16〕に記載の方法。
〔18〕ヒスチジン脱炭酸酵素および4-イミダゾリルアセトアルデヒド生成酵素を作用させた後の被検試料中の4-イミダゾリルアセトアルデヒド、還元型電子供与体、アンモニアおよび過酸化水素からなる群より選ばれる少なくとも1つを測定する、〔1〕~〔17〕のいずれか1項に記載の方法。
〔19〕ヒスチジン脱炭酸酵素および4-イミダゾリルアセトアルデヒド生成酵素を含む、ヒスチジン測定用キット。
〔20〕反応用緩衝液または緩衝塩、4-イミダゾリルアセトアルデヒド検出試薬、過酸化水素検出試薬、アンモニア検出試薬および還元型電子供与体試薬の少なくとも一つをさらに含む、〔19〕に記載のキット。
〔21〕デバイス、ヒスチジン脱炭酸酵素および4-イミダゾリルアセトアルデヒド生成酵素を含む、ヒスチジン測定用検出系。
〔22〕反応用緩衝液または緩衝塩、4-イミダゾリルアセトアルデヒド検出試薬、過酸化水素検出試薬、アンモニア検出試薬および還元型電子供与体検出試薬の少なくとも一つをさらに含み、かつデバイスがマイクロ流路チップである、〔21〕に記載の検出系。
〔23〕検出用電極、および検出用電極に固定または配置された、ヒスチジン脱炭酸酵素および4-イミダゾリルアセトアルデヒド生成酵素を含む、ヒスタミン測定用酵素センサー 。
〔24〕〔1〕~〔17〕のいずれか1項に記載の方法により測定された被検試料中のヒスタミンの量が基準量よりも低ければ被験者は潰瘍性大腸炎または心臓悪液質、生活習慣病またはがんに罹患していると判定し、被検試料中のヒスタミンの量が基準量よりも高ければ被検者はヒスタミン血症に罹患していると判定する、潰瘍性大腸炎、心臓悪液質、生活習慣病、がんまたはヒスチジン血症の判定方法。
〔25〕〔1〕~〔17〕のいずれか1項に記載の方法により測定された潰瘍性大腸炎の寛解期にある被検者の被検試料中のヒスタミンの量が基準量よりも低ければ被験者は炎症性腸疾患の再燃リスクが高いと判定し、被検試料中のヒスタミンの量が基準量よりも高ければ被検者は再燃リスクが低いと判定する、潰瘍性大腸炎の判定方法。
The present invention provides the following inventions.
[1] A method for measuring histidine in a test sample using histidine decarboxylase and 4-imidazolyl acetaldehyde-producing enzyme.
[2] The method according to [1], wherein histidine decarboxylase is allowed to act on the test sample, and then 4-imidazolyl acetaldehyde-producing enzyme is allowed to act on the test sample.
[3] The method according to [1] or [2], wherein the 4-imidazolyl acetaldehyde-producing enzyme is at least one selected from the group consisting of histamine dehydrogenase and histamine oxidase.
[4] In any one of [1] to [3], the histidine decarboxylase is one or more proteins selected from the group consisting of the following (A), (B) and (C). The method described.
(A) A protein containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3;
(B) A protein containing an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3 and having histidine decarboxylase activity;
(C) A protein containing an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, added or inserted in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3 and having histidine decarboxylase activity.
[5] The method according to any one of [1] to [4], wherein the histidine decarboxylase is derived from a bacterium belonging to the genus Photobacterium.
[6] The method according to [5], wherein the bacterium belonging to the genus Photobacterium is Photobacterium phosphorium.
[7] The method according to any one of [1] to [6], which uses a transformant that produces histidine decarboxylase.
[8] The transformant is a host cell containing an expression unit containing one or more polynucleotides selected from the group consisting of the following (a), (b), (c) and (d). 7] The method described in.
(A) A polynucleotide containing the base sequence represented by SEQ ID NO: 1;
(B) A polynucleotide containing a degenerate variant of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1;
(C) A polynucleotide comprising a base sequence having 90% or more identity with the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 or a degenerate variant thereof, and encoding a protein having histidine decarboxylase activity; and (d). ) A poly that encodes a protein that hybridizes under stringent conditions with a polynucleotide consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 or a base sequence complementary to the degenerate variant thereof, and has histidine decarboxylase activity. nucleotide.
[9] The method according to [8], wherein the host is a bacterium belonging to the genus Escherichia.
[10] The method according to [8] or [9], wherein the host is Escherichia coli.
[11] The item according to any one of [3] to [10], wherein the histamine oxidase is one or more proteins selected from the group consisting of the following (D), (E) and (F). the method of.
(D) A protein containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8;
(E) A protein containing an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8 and having histamine oxidase activity;
(F) A protein containing an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, added or inserted in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8 and having histamine oxidase activity.
[12] The method according to any one of [3] to [10], wherein the histamine oxidase is derived from a bacterium belonging to the genus Arthrobacter.
[13] The method according to [12], wherein the bacterium belonging to the genus Arthrobacter is Arthrobacter crystallopoetes.
[14] The method according to any one of [3] to [10], wherein the histamine oxidase is produced by the transformant.
[15] The transformant is a host cell containing an expression unit containing one or more polynucleotides selected from the group consisting of the following (e), (f), (g) and (h). 14].
(E) A polynucleotide containing the base sequence represented by SEQ ID NO: 6;
(F) A polynucleotide containing a degenerate variant of the base sequence represented by SEQ ID NO: 6;
(G) A polynucleotide comprising a base sequence having 90% or more identity with the base sequence represented by SEQ ID NO: 6 or a degenerate variant thereof, and encoding a protein having histamine oxidase activity; and (h). A polynucleotide encoding a protein that hybridizes under stringent conditions with a nucleotide having a base sequence represented by SEQ ID NO: 6 or a base sequence complementary to a degenerate variant thereof, and has histamine oxidase activity.
[16] The method according to [15], wherein the host is a bacterium belonging to the genus Escherichia.
[17] The method according to [15] or [16], wherein the host is Escherichia coli.
[18] At least one selected from the group consisting of 4-imidazolyl acetaldehyde, a reduced electron donor, ammonia and hydrogen peroxide in a test sample after the action of histidine decarboxylase and 4-imidazolyl acetaldehyde-producing enzyme. The method according to any one of [1] to [17], wherein the method is measured.
[19] A kit for measuring histidine, which comprises histidine decarboxylase and 4-imidazolyl acetaldehyde-producing enzyme.
[20] The kit according to [19], further comprising at least one of a reaction buffer or buffer, a 4-imidazolyl acetaldehyde detection reagent, a hydrogen hydrogen detection reagent, an ammonia detection reagent and a reduced electron donor reagent.
[21] A detection system for measuring histidine, which comprises a device, histidine decarboxylase and 4-imidazolyl acetaldehyde-producing enzyme.
[22] The device further comprises at least one of a reaction buffer or buffer, 4-imidazolyl acetaldehyde detection reagent, hydrogen peroxide detection reagent, ammonia detection reagent and reduced electron donor detection reagent, and the device is a microchannel chip. The detection system according to [21].
[23] An enzyme sensor for measuring histamine, which comprises a detection electrode and a histidine decarboxylase and 4-imidazolyl acetaldehyde-producing enzyme fixed or placed on the detection electrode.
[24] If the amount of histamine in the test sample measured by the method according to any one of [1] to [17] is lower than the reference amount, the subject has ulcerative colitis or cardiac illness. Ulcerative colitis, which is determined to have a lifestyle-related disease or cancer, and if the amount of histamine in the test sample is higher than the standard amount, the subject is determined to have histamineemia. , Cardiovascular disease, lifestyle-related disease, cancer or histidineemia.
[25] The amount of histamine in the test sample of the subject in remission of ulcerative colitis measured by the method according to any one of [1] to [17] is lower than the standard amount. For example, the subject is judged to have a high risk of relapse of inflammatory bowel disease, and if the amount of histamine in the test sample is higher than the standard amount, the subject is judged to have a low risk of relapse. ..

本発明によれば、ヒスチジンを正確に、短時間で、簡便に、かつ安価に測定することができる。 According to the present invention, histidine can be measured accurately, in a short time, easily and inexpensively.

図1は、ヒスチジン脱炭酸酵素(HisDC)とヒスチジンを反応させた後にヒスタミン酸化酵素(HOX)を加えた際の各濃度のヒスチジンに対する検量線である。FIG. 1 is a calibration curve for each concentration of histidine when histidine oxidase (HOX) is added after reacting histidine decarboxylase (HisDC) with histidine. 図2は、HisDCとヒスチジンおよびヒスタミン脱水素酵素を同時に加えた際の各濃度のヒスチジンに対する検量線である。FIG. 2 is a calibration curve for each concentration of histidine when HisDC and histidine and histamine dehydrogenase are added at the same time. 図3は、ヒスチジン測定時の吸光度の値を100とした際の各アミノ酸に対する比活性を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the specific activity for each amino acid when the absorbance value at the time of measuring histidine is 100. 図4は、HisDC及びHOXを用いて求めたヒト血漿中のヒスチジン定量値と他機器の定量値をそれぞれ示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the quantified values of histidine in human plasma obtained using HisDC and HOX and the quantified values of other devices, respectively. 図5は、HisDCとヒスチジンを反応させた後にHOXを加えた際の各濃度のヒスチジンに対する検量線である。FIG. 5 is a calibration curve for each concentration of histidine when HOX is added after reacting HisDC with histidine. 図6は、HisDC及びHOXを用いて求めたヒト血漿中のヒスチジン定量値と他機器の定量値をそれぞれ示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the quantified values of histidine in human plasma obtained using HisDC and HOX and the quantified values of other devices, respectively.

本発明においては、被検試料中のヒスチジンの測定にあたり、ヒスチジン脱炭酸酵素および4-イミダゾールアセトアルデヒド生成酵素を用いる。通常は、被検試料にヒスチジン脱炭酸酵素を作用させ、続いて4-イミダゾリルアセトアルデヒド生成酵素を作用させる。 In the present invention, histidine decarboxylase and 4-imidazole acetaldehyde-producing enzyme are used for the measurement of histidine in the test sample. Usually, the test sample is allowed to act on histidine decarboxylase, followed by 4-imidazolyl acetaldehyde-producing enzyme.

ヒスチジン脱炭酸酵素(histidine decarboxylase;HisDC;EC 4.1.1.22)は、ヒスチジンをヒスタミンに転換する酵素である。ヒスチジン脱炭酸酵素は、ヒスチジンに特異的に作用することが好ましく、また、中性付近で活性を示すことが好ましい。さらに、補助タンパク質を必要としないことが好ましい。 Histidine decarboxylase (HisDC; EC 4.1.1.22) is an enzyme that converts histidine to histamine. The histidine decarboxylase preferably acts specifically on histidine and preferably exhibits activity near neutrality. Moreover, it preferably does not require an auxiliary protein.

4-イミダゾリルアセトアルデヒド生成酵素とは、ヒスタミンから4-イミダゾリルアセトアルデヒドを生成する酵素であり、例えば、ヒスタミン脱水素酵素およびヒスタミン酸化酵素が挙げられる。ヒスタミン脱水素酵素(Histamine dehydrogenase;HisDH;EC 1.4.99)は、ヒスタミンから4-イミダゾリルアセトアルデヒドを生じる酵素であり、好ましくは、ヒスタミンを受容体の存在下酸化的脱アミノ反応により4-イミダゾリルアセトアルデヒドに転換する酵素である。ヒスタミン酸化酵素(Histamine oxydase;EC 1.4.3.22)は、ヒスタミンと水と酸素から4-イミダゾリルアセトアルデヒドを生成する酵素である。ヒスタミン脱水素酵素としては、ヒスタミンに特異的に作用する(例えば、カダベリン、プトレッシンなど他のアミンに実質的に作用しない)ヒスタミン脱水素酵素が好ましい。ヒスタミン酸化酵素はヒスタミンに特異的に作用する(例えば、トリプトファン、アルギニン、プロリンなど他のアミノ酸に実質的に作用しない)ヒスタミン酸化酵素が好ましい。 The 4-imidazolyl acetaldehyde-producing enzyme is an enzyme that produces 4-imidazolyl acetaldehyde from histamine, and examples thereof include histamine dehydrogenase and histamine oxidase. Histamine dehydrogenase (HisDH; EC 1.4.99) is an enzyme that produces 4-imidazolyl acetaldehyde from histamine, preferably 4-imidazolyl by oxidative deaminolysis of histamine in the presence of a receptor. It is an enzyme that converts to acetaldehyde. Histamine oxidase (EC 1.4.3.22) is an enzyme that produces 4-imidazolyl acetaldehyde from histamine, water and oxygen. As the histamine dehydrogenase, a histamine dehydrogenase that specifically acts on histamine (for example, substantially does not act on other amines such as cadaverine and putrescine) is preferable. The histamine oxidase is preferably a histamine oxidase that acts specifically on histamine (eg, it does not substantially act on other amino acids such as tryptophan, arginine, proline).

各酵素は、上記活性を発揮し得る酵素であれば特に限定されない。ヒスチジン脱炭酸酵素としては例えば、フォトバクテリウム属細菌(例えば、フォトバクテリウム・フォスフォリウム(Photobacterium phosphoreum)、フォトバクテリウム・ダムセラ(Photobacterium damsela))、モルガネラ属細菌(例えば、Morganella morganii)、クレブシエラ属細菌(例えば、Klebsiella oxytoca)、ストレプトコッカス属細菌(例えば、ストレプトコッカス・サーモフィルス(Streptococcus thermophiles))、ラクトバチルス属細菌(例えば、ラクトバチルス30a(Lactobacillus 30a)、ラクトバチルス・サエリムネリ(Lactobacillus saerimneri)、ラクトバチルス・ヒルガルディ(Lactobacillus hilgardii)、ラクトバチルス・ブチネリ(Lactobacillus buchneri))、オエノコッカス属細菌(例えば、オエノコッカス・オエニ(Oenococcus oeni))、テトラゲノコッカス属細菌(例えば、テトラゲノコッカス・ムリアティクス(Tetragenococcus muriaticus)、テトラゲノコッカス・ハロフィルス(Tetragenococcus halophilus)等)、クロストリジウム属細菌(例えば、クロストリジウム・パーフリンゲンス(Clostridium perfringens)等)、マイクロコッカス属細菌(例えば、マイクロコッカス・エスピー(Micrococcus sp.)等)、スタフィロコッカス属細菌(例えば、スタフィロコッカス・キャピティス(Staphylococcus capitis)等)、ラオウルテラ属細菌(例えば、ラオウルテラ・プランティコラ(Raoultella planticola)等)、エンテロバクター属細菌(例えば、エンテロバクター・アエロゲネス(Enterobacter aerogenes))等の細菌(Molecular Microbiology(2011)79(4),861-871、J Appl Microbiol.2008 104(1):194-203)に由来するヒスチジン脱炭酸酵素が挙げられる。前記細菌のうち、フォトバクテリウム属細菌が好ましく、フォトバクテリウム・フォスフォリウムがより好ましい。 Each enzyme is not particularly limited as long as it is an enzyme capable of exerting the above activity. Examples of histidine decarboxylase include Photobacterium genus bacteria (for example, Photobacterium phosphorium, Photobacterium damsela), Morganella genus bacteria (for example, Morganella morgani). Bacteria of the genus (eg, Klebsiella oxytoca), Bacteria of the genus Streptococcus (eg, Streptococcus thermophiles), Bacteria of the genus Lactobacillus (eg, Lactobacillus 30a (Lactobacillus) lactobacillus 30a, Lactobacillus sac Lactobacillus hilgadii, Lactobacillus buchneri, Bacteria of the genus Oenococcus (eg, Oenococcus oeni), bacteria of the genus Tetragenoccus ), Tetragenococcus halophilus, etc.), Clostridium sp. , Staphylococcus spp. (For example, Staphylococcus capitis, etc.), Laoultera spp. (For example, Laoultella planticola, etc.), Enterobactor spp. (Interobacter aerogenes)) and the like (Molecular Microbiology (2011) 79 (4), 861-871, J Apple Microbiol. 2008 104 (1): 194-203) can be mentioned. Among the above-mentioned bacteria, a bacterium belonging to the genus Photobacterium is preferable, and Photobacterium phosphorium is more preferable.

ヒスタミン脱水素酵素としては、例えば、特許第3782621号公報に記載のヒスタミン脱水素酵素;キッコーマンバイオケミファ株式会社製臨床診断薬用酵素「ヒスタミンデヒドロゲナーゼ」;ノカルディオイデス属細菌(例えば、ノカルディオイデス・シンプレックス(Nocardioides simplex)等)、アルスロバクター属細菌(例えば、アルスロバクター・グロビフォルミス(Arthrobacter globiformis)等)など細菌由来のヒスタミン脱水素酵素(FEMS Microbiology Letters 189(2000)183-187);アミンデヒドロゲナーゼ(EC 1.4.2)のうちヒスタミンに作用するものが挙げられる。アミンデヒドロゲナーゼとしては例えば、シュードモナス属細菌(例えば、シュードモナス・エスピー(Pseudomonas sp.)、シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)、シュードモナス・アエルギノーサ(Pseudomonas aeruginosa)、シトロバクター属細菌(例えば、シトロバクター・フレウンディ(Citrobacter freundii)、アルカリゲネス属細菌(例えば、アルカリゲネス・ファエカリス(Alcaligenes faecalis))が挙げられる。 Examples of the histamine dehydrogenase include the histamine dehydrogenase described in Japanese Patent No. 3782621; the clinical diagnostic medicinal enzyme “histamine dehydrogenase” manufactured by Kikkoman Biochemifa Co., Ltd .; (Nocardioides simplex), etc.), Arthrobacter bacterium (eg, Arthrobacter globiformis, etc.) and other bacterial histamine dehydrogenase (FEMS Microbiology Letters 189 (2000) 183-18) Among EC 1.4.2), those that act on histamine can be mentioned. Examples of the amine dehydrogenase include Pseudomonas sp. Freundii), Alcaligenes spp. (For example, Alcaligenes faecalis).

ヒスタミン酸化酵素としては、例えば、アルスロバクター属細菌(例えば、アルスロバクター・クリスタロポイデス(Arthrobacter crystallopoietes:Talanta 77(2009)1185-1190)、アルスロバクター・グロビフォルミス(Arthrobacter globiformis:J Biosci Bioeng.97(2004):104-10)等)、アスペルギルス属細菌(例えば、アスペルギルス・ニガー(Aspergillius niger:J Biosci Bioeng.97(2004):104-10)等)、アルカリゲネス・キシロソキシダンス(Alcaligenes xylosoxidans:特開2003-61650号公報等)等の細菌由来のヒスタミン酸化酵素が挙げられる。 Examples of the histamine oxidase include Arthrobacter bacterium (eg, Arthrobacter crystallopoiets: Talanta 77 (2009) 1185-1190), Arthrobacter globiformis. 97 (2004): 104-10), etc.), Bacteria of the genus Aspergillus (eg, Aspergillius niger: J Biosci Bioeng. 97 (2004): 104-10), etc.), Alcaligenes xylosoxins: Bacterial-derived histamine oxidases such as JP-A-2003-61650) can be mentioned.

各酵素は、各酵素活性を有するタンパク質であればよい。以下、ヒスチジン脱炭酸酵素のタンパク質及びヒスタミン酸化酵素を例にとって順に説明する。 Each enzyme may be a protein having each enzyme activity. Hereinafter, the protein of histidine decarboxylase and the histamine oxidase will be described in order by taking as an example.

[ヒスチジン脱炭酸酵素のタンパク質]
ヒスチジン脱炭酸酵素のタンパク質の例としては、以下の(A)のタンパク質が挙げられる:(A)配列番号3で表されるアミノ酸配列を含むタンパク質。(A)のタンパク質は、フォトバクテリウム・フォスフォリウム由来のヒスチジン脱炭酸酵素である。
[Histidine decarboxylase protein]
Examples of the protein of histidine decarboxylase include the following protein (A): (A) a protein containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3. The protein (A) is a histidine decarboxylase derived from Photobacterium phosphorium.

ヒスチジン脱炭酸酵素のタンパク質の他の例としては、(A)のタンパク質に相同のタンパク質が挙げられ、以下の(B)のタンパク質が好ましい:
(B)配列番号3で表されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつヒスチジン脱炭酸酵素活性を有するタンパク質。
Other examples of the histidine decarboxylase protein include proteins homologous to the protein of (A), with the following protein of (B) being preferred:
(B) A protein containing an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3 and having histidine decarboxylase activity.

アミノ酸配列との同一性%は、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%または99%以上であってもよい。 The% identity with the amino acid sequence may be 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% or 99% or more.

上述したアミノ酸配列および後述する塩基配列の相同性(即ち、同一性または類似性)は、例えばKarlinおよびAltschulによるアルゴリズムBLAST(Pro.Natl.Acad.Sci.USA,90,5873(1993))、PearsonによるFASTA(MethodsEnzymol.,183,63(1990))を用いて決定することができる。このアルゴリズムBLASTに基づいて、BLASTP、BLASTNとよばれるプログラムが開発されているので(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/参照)、これらのプログラムをデフォルト設定で用いて、相同性を計算してもよい。また、相同性としては、例えば、Lipman-Pearson法を採用している株式会社ゼネティックスのソフトウェアGENETYX Ver7.0.9を使用し、ORFにコードされるポリペプチド部分全長を用いて、Unit Size to Compare=2の設定でSimilarityをpercentage計算させた際の数値を用いてもよい。あるいは、相同性は、NEEDLEプログラム(J Mol Biol 1970;48:443-453)検索において、デフォルト設定のパラメータ(Gap penalty=10、Extend penalty=0.5、Matrix=EBLOSUM62)を用いて得られた値(Identity)であってもよい。相同性として、これらの計算で導き出される値のうち、最も低い値を採用してもよい。 The homology (ie, identity or similarity) between the amino acid sequence described above and the base sequence described below is, for example, the algorithm BLAST (Pro. Natl. Acad. Sci. USA, 90, 5873 (1993)) by Karlin and Altschul, Pearson. It can be determined using FASTA (Idents Enzymol., 183, 63 (1990)) according to the above. Since programs called BLASTP and BLASTN have been developed based on this algorithm BLAST (see http://www.ncbi.nlm.nih.gov/), these programs are used in the default settings and are homologous. May be calculated. For homology, for example, using the software GENETYX Ver 7.0.9 of Genetics Co., Ltd., which employs the Lipman-Pearson method, and using the total length of the polypeptide portion encoded by the ORF, Unit Size to Compare You may use the numerical value at the time of performing percentage calculation of Similarity with the setting of = 2. Alternatively, homology was obtained in the NEEDLE program (J Mol Biol 1970; 48: 443-453) search using the parameters of the default settings (Gap penalty = 10, Extension penalty = 0.5, Matrix = EBLOSUM62). It may be a value (Identity). As the homology, the lowest value among the values derived from these calculations may be adopted.

ヒスチジン脱炭酸酵素のタンパク質のさらに他の例としては、(A)のタンパク質の改変タンパク質が挙げられ、以下の(C)のタンパク質が好ましい:
(C)配列番号3で表されるアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつヒスチジン脱炭酸酵素活性を有するタンパク質。
Yet another example of the histidine decarboxylase protein is a modified protein of the protein of (A), with the following protein of (C) being preferred:
(C) A protein containing an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, added or inserted in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3 and having histidine decarboxylase activity.

上記タンパク質では、アミノ酸残基の欠失、置換、付加および挿入からなる群より選ばれる1、2、3または4種の変異により、1個または数個のアミノ酸残基が改変され得る。アミノ酸残基の変異は、アミノ酸配列中の1つの領域に導入されてもよいが、複数の異なる領域に導入されてもよい。用語「1個または数個」は、タンパク質の活性を大きく損なわない個数を示す。用語「1個または数個」が示す数は、例えば、1~100個、好ましくは1~80個、より好ましくは1~50個、1~30個、1~20個、1~10個または1~5個(例、1個、2個、3個、4個、または5個)である。 In the above protein, one or several amino acid residues can be modified by 1, 2, 3 or 4 mutations selected from the group consisting of deletion, substitution, addition and insertion of amino acid residues. Mutations in amino acid residues may be introduced into one region of the amino acid sequence, or may be introduced into a plurality of different regions. The term "one or several" indicates a number that does not significantly impair the activity of the protein. The number indicated by the term "1 or several" is, for example, 1 to 100, preferably 1 to 80, more preferably 1 to 50, 1 to 30, 1 to 20, 1 to 10 or 1 to 5 (eg, 1, 2, 3, 4, or 5).

置換、欠失、挿入、付加等の変異の対象であるアミノ酸残基は、通常は天然のL-α-アミノ酸である、L-アラニン(A)、L-アスパラギン(N)、L-システイン(C)、L-グルタミン(Q)、L-イソロイシン(I)、L-ロイシン(L)、L-メチオニン(M)、L-フェニルアラニン(F)、L-プロリン(P)、L-セリン(S)、L-スレオニン(T)、L-トリプトファン(W)、L-チロシン(Y)、L-バリン(V)、L-アスパラギン酸(D)、L-グルタミン酸(E)、L-アルギニン(R)、L-ヒスチジン(H)、またはL-リジン(K)、あるいはグリシン(G)である。変異が置換、付加または挿入である場合、置換、付加または挿入されるアミノ酸残基は、上述した変異されるアミノ酸残基と同様である。以下、アミノ酸の表記について、Lおよびαを省略することがある。 Amino acid residues that are the subject of mutations such as substitutions, deletions, insertions, additions, etc. are usually the naturally occurring L-α-amino acids, L-alanine (A), L-aspartin (N), L-cysteine ( C), L-glutamine (Q), L-isoleucine (I), L-leucine (L), L-methionine (M), L-phenylalanine (F), L-proline (P), L-serine (S) ), L-threonine (T), L-tryptophane (W), L-tyrosine (Y), L-valine (V), L-aspartic acid (D), L-glutamic acid (E), L-arginine (R) ), L-histidine (H), or L-lysine (K), or glycine (G). If the mutation is a substitution, addition or insertion, the amino acid residue substituted, added or inserted is similar to the mutated amino acid residue described above. Hereinafter, in the notation of amino acids, L and α may be omitted.

配列番号3のアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入、もしくは付加を含むアミノ酸配列、および配列番号3で表されるアミノ酸配列に対して90%以上の同一性を有するアミノ酸配列の調製のため、配列番号3で表されるアミノ酸配列に対して変異が導入され得るアミノ酸残基の位置は、当業者に明らかであり、例えば、アミノ酸配列のアライメントを参考にして変異を導入することができる。具体的には、当業者は、1)複数のホモログのアミノ酸配列(例えば、配列番号3で表されるアミノ酸配列、および他のホモログのアミノ酸配列)を比較し、2)相対的に保存されている領域、および相対的に保存されていない領域を明らかにし、次いで、3)相対的に保存されている領域および相対的に保存されていない領域から、それぞれ、機能に重要な役割を果たし得る領域および機能に重要な役割を果たし得ない領域を予測できるので、構造・機能の相関性を認識できる。したがって、当業者は、配列番号3のアミノ酸配列において、変異導入後のアミノ酸配列のヒスチジン脱炭酸酵素活性等を向上させるような、1以上のアミノ酸残基の変異が導入されるアミノ酸配列を決定することができる。 In the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3, 90% or more identity with respect to the amino acid sequence containing substitution, deletion, insertion, or addition of one or several amino acid residues, and the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3. The position of the amino acid residue into which a mutation can be introduced into the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3 for the preparation of the amino acid sequence having is clear to those skilled in the art, for example, with reference to the alignment of the amino acid sequence. Mutations can be introduced. Specifically, those skilled in the art will 1) compare the amino acid sequences of multiple homologs (eg, the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3 and the amino acid sequences of other homologs) and 2) be relatively conserved. Areas that are and are relatively unconserved, and then 3) areas that can play an important role in function from relatively conserved and relatively unconserved areas, respectively. And since it is possible to predict areas that cannot play an important role in function, it is possible to recognize the correlation between structure and function. Therefore, those skilled in the art determine an amino acid sequence into which a mutation of one or more amino acid residues is introduced so as to improve the histidine decarboxylase activity of the amino acid sequence after introduction of the mutation in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3. be able to.

配列番号3で表されるアミノ酸配列において、1もしくは数個のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入、もしくは付加を含むアミノ酸配列、および配列番号3で表されるアミノ酸配列に対して90%以上の同一性を有するアミノ酸配列の調製のため、配列番号3で表されるアミノ酸配列に対してアミノ酸残基の変異が導入され、かつ当該アミノ酸残基の変異が置換である場合、アミノ酸残基のこのような置換は、保存的置換であってもよい。本明細書において用語「保存的置換」とは、所定のアミノ酸残基を、類似の側鎖を有するアミノ酸残基で置換することをいう。類似の側鎖を有するアミノ酸残基のファミリーは、当該分野で周知である。例えば、このようなファミリーとしては、塩基性側鎖を有するアミノ酸(例、リジン、アルギニン、ヒスチジン)、酸性側鎖を有するアミノ酸(例、アスパラギン酸、グルタミン酸)、非荷電性極性側鎖を有するアミノ酸(例、アスパラギン、グルタミン、セリン、スレオニン、チロシン、システイン)、非極性側鎖を有するアミノ酸(例、グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、プロリン、フェニルアラニン、メチオニン、トリプトファン)、β位分岐側鎖を有するアミノ酸(例、スレオニン、バリン、イソロイシン)、芳香族側鎖を有するアミノ酸(例、チロシン、フェニルアラニン、トリプトファン、ヒスチジン)、ヒドロキシル基(例、アルコール性、フェノール性)含有側鎖を有するアミノ酸(例、セリン、スレオニン、チロシン)、および硫黄含有側鎖を有するアミノ酸(例、システイン、メチオニン)が挙げられる。非荷電性極性側鎖を有するアミノ酸および非極性側鎖を有するアミノ酸を包括的に、中性アミノ酸と呼称することがある。好ましくは、アミノ酸の保存的置換は、アスパラギン酸とグルタミン酸との間での置換、アルギニンとリジンとヒスチジンとの間での置換、トリプトファンとフェニルアラニンとの間での置換、フェニルアラニンとバリンとの間での置換、ロイシンとイソロイシンとアラニンとの間での置換、およびグリシンとアラニンとの間での置換であってもよい。 In the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3, 90% or more of the amino acid sequence containing substitution, deletion, insertion, or addition of one or several amino acid residues, and the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3 In order to prepare an amino acid sequence having the same identity as above, when a mutation of an amino acid residue is introduced into the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3 and the mutation of the amino acid residue is a substitution, the amino acid residue of the amino acid residue is introduced. Such substitutions may be conservative substitutions. As used herein, the term "conservative substitution" means replacing a given amino acid residue with an amino acid residue having a similar side chain. A family of amino acid residues with similar side chains is well known in the art. For example, such families include amino acids with basic side chains (eg, lysine, arginine, histidine), amino acids with acidic side chains (eg, aspartic acid, glutamate), amino acids with uncharged polar side chains. (Eg, asparagine, glutamine, serine, threonine, tyrosine, cysteine), amino acids with non-polar side chains (eg, glycine, alanine, valine, leucine, isoleucine, proline, phenylalanine, methionine, tryptophan), β-branched side chain Amino acids with (eg, threonine, valine, isoleucine), amino acids with aromatic side chains (eg, tyrosine, phenylalanine, tryptophan, histidine), amino acids with hydroxyl groups (eg, alcoholic, phenolic) (eg, alcoholic, phenolic) Examples include amino acids with serine, threonine, tyrosine), and sulfur-containing side chains (eg, cysteine, methionine). Amino acids having uncharged polar side chains and amino acids having non-polar side chains are collectively referred to as neutral amino acids. Preferably, the conservative substitution of amino acids is between aspartic acid and glutamic acid, between arginine and lysine and histidine, between tryptophan and phenylalanine, between phenylalanine and valine. , Substitution between leucine and isoleucine and alanine, and substitution between glycine and alanine.

(B)および(C)のタンパク質は、同一条件で測定された場合、上記(A)のタンパク質のヒスチジン脱炭酸酵素活性の50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上または95%以上の活性を有することが好ましい。 When the proteins (B) and (C) are measured under the same conditions, 50% or more, 60% or more, 70% or more, 80% or more, 90% of the histidine decarboxylase activity of the protein of the above (A). It is preferable to have the above or 95% or more activity.

ヒスチジン脱炭酸酵素のタンパク質は、異種部分とペプチド結合を介して連結された融合タンパク質であってもよい。このような異種部分としては、例えば、目的タンパク質の精製を容易にするペプチド成分(例、ヒスチジンタグ、Strep-tag II等のタグ部分;グルタチオン-S-トランスフェラーゼ、マルトース結合タンパク質等の目的タンパク質の精製に利用されるタンパク質)、目的タンパク質の可溶性を向上させるペプチド成分(例、Nus-tag)、シャペロンとして働くペプチド成分(例、トリガーファクター)、他の機能を有するペプチド成分(例、全長タンパク質またはその一部)、ならびにリンカーが挙げられる。 The protein of histidine decarboxylase may be a fusion protein linked to a heterologous moiety via a peptide bond. Such heterologous moieties include, for example, peptide components that facilitate purification of the protein of interest (eg, tag moieties such as histidine tag, Strep-tag II; purification of the protein of interest such as glutathione-S-transferase, maltose binding protein, etc. (E.g., protein used in), peptide component (eg, Nus-tag) that improves the solubility of the target protein, peptide component that acts as a chapelon (eg, trigger factor), peptide component with other functions (eg, full-length protein or its). Some), as well as linkers.

ヒスチジン脱炭酸酵素のタンパク質はまた、当該タンパク質の産生が所望される宿主細胞の種類に応じて、翻訳後修飾(例、グリコシル化)タンパク質、または翻訳後非修飾(例、非グリコシル化)タンパク質であってもよい。原核生物では、タンパク質が翻訳後修飾されないこと、ならびに動物細胞、植物細胞、昆虫細胞(例、Sf9細胞)、および下等真核生物(例、酵母)では、タンパク質の翻訳後修飾が大きく異なることが一般に知られている〔例、Bretthauer et al.,Biotechnol.Appl.Biochem.(1999),30(19),3-200を参照〕。したがって、天然で植物細胞に由来するタンパク質を、このような異種宿主細胞で産生させた場合、天然では生じ得ない、翻訳後非修飾タンパク質、または異なる翻訳後修飾を有するタンパク質を入手し得ると考えられる。 The histidine decarboxylase protein can also be a post-translational modified (eg, glycosylation) protein or a post-translational unmodified (eg, non-glycosylated) protein, depending on the type of host cell in which the protein is desired to be produced. There may be. In prokaryotes, proteins are not post-translated, and in animal cells, plant cells, insect cells (eg, Sf9 cells), and lower eukaryotes (eg, yeast), post-translational modifications of proteins differ significantly. Is generally known [eg, Bretthauer et al. , Biotechnol. Apple. Biochem. (1999), 30 (19), 3-200]. Therefore, it is believed that when naturally derived plant cell-derived proteins are produced in such heterologous host cells, post-translational unmodified proteins or proteins with different post-translational modifications that cannot occur in nature can be obtained. Be done.

上述したようなヒスチジン脱炭酸酵素のタンパク質としては、例えば、フォトバクテリウム・フォスフォリウムに由来するタンパク質、天然に生じるそのホモログ、または人為的に作出された変異タンパク質が挙げられる。変異タンパク質は、例えば、目的タンパク質をコードするDNAに変異を導入し、得られた変異DNAを用いて変異タンパク質を産生させることにより、得ることができる。変異導入法としては、例えば、部位特異的変異導入、ならびに無作為変異導入処理(例、変異剤による処理、および紫外線照射)が挙げられる。 Examples of the histidine decarboxylase protein as described above include proteins derived from Photobacterium phosphorium, naturally occurring homologues thereof, or artificially produced mutant proteins. The mutant protein can be obtained, for example, by introducing a mutation into the DNA encoding the target protein and producing the mutant protein using the obtained mutant DNA. Mutagenesis methods include, for example, site-specific mutagenesis and random mutagenesis treatments (eg, treatment with mutagens, and UV irradiation).

[ヒスタミン酸化酵素のタンパク質]
ヒスタミン酸化酵素のタンパク質の例としては、以下の(D)のタンパク質が挙げられる:(D)配列番号8で表されるアミノ酸配列を含むタンパク質。(D)のタンパク質は、アルスロバクター・クリスタロポイデス由来のヒスタミン酸化酵素である。
[Histamine oxidase protein]
Examples of the histamine oxidase protein include the following protein (D): (D) a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8. The protein (D) is a histamine oxidase derived from Arthrobacter crystallopoides.

ヒスタミン酸化酵素のタンパク質の他の例としては、(D)のタンパク質に相同のタンパク質が挙げられ、以下の(E)のタンパク質が好ましい:
(E)配列番号8で表されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつヒスタミン酸化酵素活性を有するタンパク質。
アミノ酸配列との同一性%、配列の相同性の決定方法の各例及び好ましい例は、ヒスチジン脱炭酸酵素のタンパク質について既に述べたものと同様である。
Other examples of histamine oxidase proteins include proteins homologous to protein (D), with the following protein (E) being preferred:
(E) A protein containing an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8 and having histamine oxidase activity.
The% identity with the amino acid sequence, each example of the method for determining the homology of the sequence, and preferable examples are the same as those already described for the protein of histidine decarboxylase.

ヒスタミン酸化酵素のタンパク質のさらに他の例としては、(D)のタンパク質の改変タンパク質が挙げられ、以下の(F)のタンパク質が好ましい:
(F)配列番号8で表されるアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつヒスタミン酸化酵素活性を有するタンパク質。
変異(欠失、置換、付加及び挿入)の個数、導入部位、変異の対象であるアミノ酸残基の種類、導入位置の選定、の各例及び好ましい例は、ヒスチジン脱炭酸酵素のタンパク質の説明について既に述べたものと同様である。
Yet another example of the histamine oxidase protein is a modified protein of the protein (D), with the following protein (F) being preferred:
(F) A protein containing an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, added or inserted in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8 and having histamine oxidase activity.
Examples of the number of mutations (deletion, substitution, addition and insertion), introduction site, type of amino acid residue to be mutated, selection of introduction position, and preferable examples are about the description of the protein of histidine decarboxylase. It is the same as the one already mentioned.

(E)および(F)のタンパク質は、同一条件で測定された場合、上記(D)のタンパク質のヒスタミン酸化酵素活性の50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上または95%以上の活性を有することが好ましい。 When the proteins (E) and (F) are measured under the same conditions, the histamine oxidase activity of the protein (D) is 50% or more, 60% or more, 70% or more, 80% or more, 90% or more. Alternatively, it preferably has an activity of 95% or more.

ヒスタミン酸化酵素のタンパク質は、異種部分とペプチド結合を介して連結された融合タンパク質であってもよいし、当該タンパク質の産生が所望される宿主細胞の種類に応じて、翻訳後修飾(例、グリコシル化)タンパク質、または翻訳後非修飾(例、非グリコシル化)タンパク質であってもよい。異種部分の例は、ヒスチジン脱炭酸酵素のタンパク質の説明について既に述べたものと同様である。 The protein of histamine oxidase may be a fusion protein linked to a heterologous moiety via a peptide bond, or may be a post-translational modification (eg, glycosyl) depending on the type of host cell in which the protein is desired to be produced. It may be a protein (eg, non-glycosylated) protein after translation. Examples of heterologous moieties are similar to those already described for the description of the protein of histidine decarboxylase.

上述したようなヒスタミン酸化酵素のタンパク質としては、例えば、アルスロバクター・クリスタロポイデスに由来するタンパク質、天然に生じるそのホモログ、または人為的に作出された変異タンパク質が挙げられる。変異タンパク質は、例えば、目的タンパク質をコードするDNAに変異を導入し、得られた変異DNAを用いて変異タンパク質を産生させることにより、得ることができる。変異導入法としては、例えば、部位特異的変異導入、ならびに無作為変異導入処理(例、変異剤による処理、および紫外線照射)が挙げられる。 Examples of the histamine oxidase protein as described above include proteins derived from Arthrobacter crystallopoides, naturally occurring homologues thereof, or artificially produced mutant proteins. The mutant protein can be obtained, for example, by introducing a mutation into the DNA encoding the target protein and producing the mutant protein using the obtained mutant DNA. Mutagenesis methods include, for example, site-specific mutagenesis and random mutagenesis treatments (eg, treatment with mutagens, and UV irradiation).

本発明において、ヒスチジン脱炭酸酵素および4-イミダゾリルアセトアルデヒド生成酵素としては、それぞれ天然タンパク質または組換えタンパク質を利用することができる。組換えタンパク質は、例えば、無細胞系ベクターを用いて、または各酵素を産生する形質転換体から得ることができる。また、本発明において、各酵素自体を用いてもよいが、ヒスチジン脱炭酸酵素を産生する形質転換体、または4-イミダゾリルアセトアルデヒド生成酵素を産生する形質転換体を用いてもよい。 In the present invention, a natural protein or a recombinant protein can be used as the histidine decarboxylase and the 4-imidazolyl acetaldehyde-producing enzyme, respectively. Recombinant proteins can be obtained, for example, using cell-free vectors or from transformants that produce each enzyme. Further, in the present invention, each enzyme itself may be used, but a transformant producing histidine decarboxylase or a transformant producing 4-imidazolyl acetaldehyde-producing enzyme may be used.

ヒスチジン脱炭酸酵素を産生する形質転換体は、ヒスチジン脱炭酸酵素を産生できる、またはヒスチジン脱炭酸酵素をコードするポリヌクレオチドを発現してヒスチジン脱炭酸酵素を産生できる宿主細胞であり、例えば、ヒスチジン脱炭酸酵素をコードするポリヌクレオチドを含む発現単位を含む宿主細胞である。4-イミダゾリルアセトアルデヒド生成酵素を産生する形質転換体は、斯かる酵素を産生できる、または斯かる酵素をコードするポリヌクレオチドを発現して斯かる酵素を産生できる宿主細胞であり、例えば、4-イミダゾリルアセトアルデヒド生成酵素をコードするポリヌクレオチドを含む発現単位を含む宿主細胞である。以下、形質転換体についてヒスチジン脱炭酸酵素及びヒスタミン酸化酵素を例にとって順に説明する。 A transformant that produces histidine decarboxylase is a host cell capable of producing histidine decarboxylase or expressing a polynucleotide encoding histidine decarboxylase to produce histidine decarboxylase, eg, histidine decarboxylase. A host cell containing an expression unit containing a polynucleotide encoding a carbonate enzyme. A transformant producing a 4-imidazolyl acetaldehyde-producing enzyme is a host cell capable of producing such an enzyme, or expressing a polynucleotide encoding such an enzyme and producing such an enzyme, for example, 4-imidazolyl. A host cell containing an expression unit containing a polynucleotide encoding an acetaldehyde-producing enzyme. Hereinafter, the transformants will be described in order by taking histidine decarboxylase and histamine oxidase as examples.

[ヒスチジン脱炭酸酵素をコードするポリヌクレオチド]
ヒスチジン脱炭酸酵素をコードするポリヌクレオチドとしては例えば、上記した(A)~(C)のタンパク質をコードするポリヌクレオチドが挙げられ、以下に述べるポリヌクレオチドが好ましい。
[Polynucleotide encoding histidine decarboxylase]
Examples of the polynucleotide encoding histidine decarboxylase include the polynucleotides encoding the proteins (A) to (C) described above, and the polynucleotides described below are preferable.

ヒスチジン脱炭酸酵素をコードするポリヌクレオチドの例としては、(a)配列番号1の塩基配列を含むポリヌクレオチドが挙げられる。配列番号1の塩基配列は、配列番号3のアミノ酸配列をコードする。配列番号1の塩基配列は、cDNAに対応する。なぜならば、(a)のポリヌクレオチドは、原核生物であるフォトバクテリウム・フォスフォリウムに由来するためである。したがって、(a)のポリヌクレオチド、ならびに後述する(b)~(d)のポリヌクレオチドは、天然に生じるポリヌクレオチドではない。 Examples of the polynucleotide encoding histidine decarboxylase include (a) a polynucleotide containing the base sequence of SEQ ID NO: 1. The base sequence of SEQ ID NO: 1 encodes the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3. The base sequence of SEQ ID NO: 1 corresponds to cDNA. This is because the polynucleotide (a) is derived from the prokaryote Photobacterium phosphorium. Therefore, the polynucleotide (a) and the polynucleotides (b) to (d) described later are not naturally occurring polynucleotides.

本明細書中で用いられる場合、用語「開始コドン」とは、タンパク質の合成開始を指定するコドンをいう。開始コドンとしては、例えば、メチオニン残基をコードするコドン(例、AUG)、バリン残基をコードするコドン(例、GUG)、イソロイシン残基をコードするコドン(例、AUA)、およびロイシン残基をコードするコドン(例、UUG)が挙げられるが、メチオニン残基をコードするコドン(例、AUG)が好ましい。本発明のポリヌクレオチドがRNAの場合、上記のとおりヌクレオチド残基「U」が利用されるべきであるが、本発明のポリヌクレオチドがDNAの場合、ヌクレオチド残基「U」の代わりに「T」が利用されるべきである。 As used herein, the term "start codon" refers to a codon that specifies the initiation of protein synthesis. Starting codons include, for example, a codon encoding a methionine residue (eg, AUG), a codon encoding a valine residue (eg, GUG), a codon encoding an isoleucine residue (eg, AUA), and a leucine residue. The codon encoding the methionine residue (eg, UUG) is mentioned, but the codon encoding the methionine residue (eg, AUG) is preferable. When the polynucleotide of the present invention is RNA, the nucleotide residue "U" should be utilized as described above, but when the polynucleotide of the present invention is DNA, "T" is used instead of the nucleotide residue "U". Should be used.

ヒスチジン脱炭酸酵素をコードするポリヌクレオチドのさらにまた他の例としては、縮重ポリヌクレオチドが挙げられ、以下の(b)のポリヌクレオチドが好ましい:
(b)(a)のポリヌクレオチドの縮重変異体を含むポリヌクレオチド。
Yet another example of the polynucleotide encoding histidine decarboxylase is decarboxylated polynucleotide, the polynucleotide of (b) below being preferred:
(B) A polynucleotide containing a degenerate variant of the polynucleotide of (a).

本明細書中で用いられる場合、用語「縮重変異体」とは、変異前のポリヌクレオチド中の所定のアミノ酸残基をコードする少なくとも1つのコドンが、同一アミノ酸残基をコードする別のコドンに変更されたポリヌクレオチド変異体をいう。このような縮重変異体はサイレント変異に基づく変異体であることから、縮重変異体によりコードされるタンパク質は、変異前のポリヌクレオチドによりコードされるタンパク質と同一である。 As used herein, the term "degenerate variant" means that at least one codon encoding a given amino acid residue in a pre-mutated polynucleotide is another codon encoding the same amino acid residue. A polynucleotide variant modified to. Since such a degenerate variant is a variant based on a silent mutation, the protein encoded by the degenerate variant is the same as the protein encoded by the polynucleotide before the mutation.

好ましくは、縮重変異体は、それが導入されるべき宿主細胞のコドン使用頻度に適合するようにコドンが変更されたポリヌクレオチド変異体である。ある遺伝子を異種宿主細胞(例、微生物)で発現させる場合、コドン使用頻度の相違により、対応するtRNA分子種が十分に供給されず、翻訳効率の低下および/または不正確な翻訳(例、翻訳の停止)が生じることがある。例えば、エシェリヒア・コリでは、表1に示される低頻度コドンが知られている。 Preferably, the degenerate variant is a polynucleotide variant whose codons have been modified to match the codon usage frequency of the host cell into which it should be introduced. When a gene is expressed in a heterologous host cell (eg, microorganism), different codon usage causes insufficient supply of the corresponding tRNA molecular species, resulting in reduced translation efficiency and / or inaccurate translation (eg, translation). Stop) may occur. For example, in Escherichia coli, the low frequency codons shown in Table 1 are known.

Figure 0007039897000001
Figure 0007039897000001

したがって、本発明では、後述するような宿主細胞(例、微生物)のコドン使用頻度に適合する縮重変異体を利用することができる。例えば、縮重変異体は、アルギニン残基、グリシン残基、イソロイシン残基、ロイシン残基、およびプロリン残基からなる群より選ばれる1種以上のアミノ酸残基をコードするコドンが変更されたものであってもよい。より具体的には、本発明の縮重変異体は、低頻度コドン(例、AGG、AGA、CGG、CGA、GGA、AUA、CUA、およびCCC)からなる群より選ばれる1種以上のコドンが変更されたものであってもよい。好ましくは、縮重変異体は、以下からなる群より選ばれる1種以上(例、1種、2種、3種、4種、または5種)のコドンの変更を含んでいてもよい:
i)Argをコードする4種のコドン(AGG、AGA、CGG、およびCGA)からなる群より選ばれる少なくとも1種のコドンの、Argをコードする別のコドン(CGU、またはCGC)への変更;
ii)Glyをコードする1種のコドン(GGA)の、別のコドン(GGG、GGU、またはGGC)への変更;
iii)Ileをコードする1種のコドン(AUA)の、別のコドン(AUU、またはAUC)への変更;
iv)Leuをコードする1種のコドン(CUA)の、別のコドン(UUG、UUA、CUG、CUU、またはCUC)への変更;ならびに
v)Proをコードする1種のコドン(CCC)の、別のコドン(CCG、CCA、またはCCU)への変更。
Therefore, in the present invention, degenerate mutants suitable for the codon usage frequency of host cells (eg, microorganisms) as described later can be utilized. For example, a degenerate variant has a modified codon that encodes one or more amino acid residues selected from the group consisting of arginine residues, glycine residues, isoleucine residues, leucine residues, and proline residues. May be. More specifically, the degenerate variant of the invention comprises one or more codons selected from the group consisting of low frequency codons (eg, AGG, AGA, CGG, CGA, GGA, AUA, CUA, and CCC). It may be modified. Preferably, the degenerate variant may include changes in the codons of one or more (eg, 1, 2, 3, 4, or 5) selected from the group consisting of:
i) Change of at least one codon selected from the group consisting of four codons encoding Arg (AGG, AGA, CGG, and CGA) to another codon (CGU, or CGC) encoding Arg;
ii) Change of one codon (GGA) encoding Gly to another codon (GGG, GGU, or GGC);
iii) Change of one codon (AUA) encoding Ile to another codon (AUU, or AUC);
iv) Change of one codon (CUA) encoding Leu to another codon (UUG, UUA, CUG, CUU, or CUC); and v) of one codon (CCC) encoding Pro. Change to another codon (CCG, CCA, or CCU).

縮重変異体がRNAの場合、上記のとおりヌクレオチド残基「U」が利用されるべきであるが、縮重変異体がDNAの場合、ヌクレオチド残基「U」の代わりに「T」が利用されるべきである。宿主細胞のコドン使用頻度に適合させるためのヌクレオチド残基の変異数は、変異前後で同一のタンパク質をコードする限り特に限定されないが、例えば、1~500個、1~400個、1~300個、1~200個、または1~100個である。 If the degenerate mutant is RNA, the nucleotide residue "U" should be used as described above, but if the degenerate mutant is DNA, "T" is used instead of the nucleotide residue "U". It should be. The number of nucleotide residue mutations to be adapted to the codon usage frequency of the host cell is not particularly limited as long as it encodes the same protein before and after the mutation, but is, for example, 1 to 500, 1 to 400, 1 to 300. 1 to 200 pieces, or 1 to 100 pieces.

低頻度コドンの同定は、当該分野で既知の技術を利用することにより、任意の宿主細胞の種類およびゲノム配列情報に基づいて容易に行うことができる。したがって、縮重変異体は、低頻度コドンの非低頻度コドン(例、高頻度コドン)への変更を含むものであってもよい。また、低頻度コドンのみならず、生産菌株のゲノムGC含量への適合性などの要素を考慮して変異体を設計する方法が知られているので(Alan Villalobos et al., Gene Designer: a synthetic biology tool for constructing artificial DNA segments, BMC Bioinformatics. 2006 Jun 6;7:285.)、このような方法を利用してもよい。このように、上述の変異体は、それが導入され得る任意の宿主細胞(例、後述するような微生物)の種類に応じて適宜作製できるが、例えば、異種タンパク質の発酵生産に汎用される宿主細胞の種類に適合するように作製されてもよい。異種タンパク質の発酵生産に汎用される宿主細胞としては、例えば、後述する任意の微生物が挙げられるが、細菌および酵母が好ましい。このような細菌および酵母としては、例えば、枯草菌(Bacillus subtilis)等のバシラス(Bacillus)属細菌、コリネバクテリウム・グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)等のコリネバクテリウム(Corynebacterium)属細菌、エシェリヒア・コリ(Escherichia coli)等のエシェリヒア(Escherichia)属細菌、パントエア・アナナティス(Pantoea ananatis)等のパントエア(Pantoea)属細菌、エンテロバクター・アエロゲネス(Enterobacter aerogenes)等のエンテロバクター(Enterobacter)属細菌、ならびにサッカロミセス・セレビシエー(Saccharomyces cerevisiae)等のサッカロミセス(Saccharomyces)属、およびシゾサッカロミセス・ポンベ(Schizosaccharomyces pombe)等のシゾサッカロミセス(Schizosaccharomyces)属の酵母が挙げられる。したがって、このような微生物(例、細菌、酵母)における低頻度コドンの非低頻度コドンへの変更、およびゲノムGC含量適合性等の要素の考慮が好ましい。
(b)のポリヌクレオチドとしては、配列番号2で表される塩基配列を含むポリヌクレオチドが挙げられる。配列番号2で表される塩基配列は、配列番号1で表される塩基配列の縮重変異体であり、配列番号1におけるコドンが大腸菌での発現を考慮して改変された塩基配列である。
Identification of low-frequency codons can be easily performed based on any host cell type and genomic sequence information by utilizing techniques known in the art. Thus, degenerate variants may include changes of low frequency codons to non-low frequency codons (eg, high frequency codons). In addition, since a method for designing a mutant in consideration of factors such as compatibility with the genomic GC content of the producing strain as well as low-frequency codons is known (Alan Vilalobos et al., Gene Designer: a syndrome). Biology tool for codontactic artificial DNA genes, BMC Bioinformatics. 2006 Jun 6; 7: 285.), Such a method may be utilized. As described above, the above-mentioned mutant can be appropriately produced depending on the type of any host cell (eg, a microorganism described later) into which the above-mentioned mutant can be introduced, and for example, a host commonly used for fermentative production of heterologous proteins. It may be made to suit the type of cell. Host cells commonly used for fermentative production of heterologous proteins include, for example, any microorganism described below, but bacteria and yeast are preferred. Examples of such bacteria and yeast include bacteria belonging to the genus Bacillus such as Bacillus subtilis, bacteria belonging to the genus Corynebacterium such as Corynebacterium glutamicum, and Escherichia corynebacterium. Bacteria of the genus Escherichia such as Eschericia coryne, Bacteria of the genus Pantoea such as Pantoea ananatis, Enterobacter aerogenes, Enterobacter aerogenes, Enterobacter aerogenes, etc. (Saccharomyces cerevisiae) and the like (Saccharomyces), and Schizosaccharomyces pombe (Schizosaccharomyces pombe) and the like. Therefore, it is preferable to consider factors such as change of low frequency codons to non-low frequency codons in such microorganisms (eg, bacteria, yeast) and genomic GC content compatibility.
Examples of the polynucleotide (b) include a polynucleotide containing the base sequence represented by SEQ ID NO: 2. The base sequence represented by SEQ ID NO: 2 is a degenerate variant of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1, and the codon in SEQ ID NO: 1 is a base sequence modified in consideration of expression in Escherichia coli.

ヒスチジン脱炭酸酵素をコードするポリヌクレオチドの他の例としては、配列番号1で表されるポリヌクレオチドまたはその縮重変異体の相同ポリヌクレオチドが挙げられ、以下の(c)のポリヌクレオチドが好ましい:
(c)配列番号1で表される塩基配列またはその縮重変異体(好ましくは配列番号2で表される塩基配列)と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつヒスチジン脱炭酸酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド。
Other examples of the polynucleotide encoding histidine decarboxylase include the polynucleotide represented by SEQ ID NO: 1 or the homologous polynucleotide of its degenerate variant thereof, and the polynucleotide of (c) below is preferred:
(C) A nucleotide sequence having 90% or more identity with the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 or a degenerate variant thereof (preferably the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 2), and histidine decarboxylase. A polynucleotide encoding an active protein.

塩基配列との同一性%は、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%または99%以上であってもよい。 The% identity with the base sequence may be 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% or 99% or more.

ヒスチジン脱炭酸酵素をコードするポリヌクレオチドのさらに他の例としては、配列番号1で表されるポリヌクレオチドまたはその縮重変異体のアナログポリヌクレオチドが挙げられ、以下の(d)のポリヌクレオチドが好ましい:
(d)配列番号1で表される塩基配列またはその縮重変異体(好ましくは配列番号2で表される塩基配列)と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつヒスチジン脱炭酸酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド。
Still other examples of the polynucleotide encoding histidine decarboxylase include the polynucleotide represented by SEQ ID NO: 1 or an analog polynucleotide of a demultiplexed variant thereof, and the polynucleotide of (d) below is preferable. :
(D) Hybridization under stringent conditions with a polynucleotide having a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 or a degenerate variant thereof (preferably the base sequence represented by SEQ ID NO: 2). And a polynucleotide encoding a protein with histidine decarboxylase activity.

本明細書中で用いられる場合、用語「ストリンジェント条件」とは、いわゆる特異的なハイブリッドが形成され、非特異的なハイブリッドが形成されない条件をいう。例えば、ストリンジェント条件としては、6×SSC(塩化ナトリウム/クエン酸ナトリウム)中、約45℃でのハイブリダイゼーション、続いて、0.2×SSC、0.1%SDS中、50~65℃での1または2回以上の洗浄が挙げられる。 As used herein, the term "stringent condition" refers to a condition in which a so-called specific hybrid is formed and no non-specific hybrid is formed. For example, stringent conditions include hybridization in 6 x SSC (sodium chloride / sodium citrate) at about 45 ° C, followed by 0.2 x SSC in 0.1% SDS at 50-65 ° C. 1 or 2 or more washes of.

ヒスチジン脱炭酸酵素をコードするポリヌクレオチドを含む発現単位とは、当該ポリヌクレオチドおよびそれに作動可能に連結されたプロモーター(例、同種プロモーター、異種プロモーター)を含む、当該ポリヌクレオチドによりコードされるタンパク質の発現を可能にする単位をいう。ヒスチジン脱炭酸酵素をコードするポリヌクレオチドを含む発現単位を含む宿主細胞としては、例えば、ヒスチジン脱炭酸酵素をコードするポリヌクレオチドを含む発現ベクターを含む宿主細胞が挙げられる。 An expression unit containing a polynucleotide encoding a histidine decarboxylase is an expression of a protein encoded by the polynucleotide, including the polynucleotide and a promoter operably linked to it (eg, homologous promoter, heterologous promoter). A unit that enables. Examples of the host cell containing an expression unit containing a polynucleotide encoding histidine decarboxylase include a host cell containing an expression vector containing a polynucleotide encoding histidine decarboxylase.

発現ベクターは、ヒスチジン脱炭酸酵素をコードするポリヌクレオチドを含んでいればよく、例えば、宿主においてタンパク質を発現させる細胞系ベクター、およびタンパク質翻訳系を利用する無細胞系ベクターが挙げられる。発現ベクターはまた、プラスミド、ウイルスベクター、ファージ、組込み型(integrative)ベクター、または人工染色体であってもよい。組込み型ベクターは、その全体が宿主細胞のゲノムに組み込まれるタイプのベクターであってもよい。あるいは、組込み型ベクターは、その一部(例、本発明のヒスチジン脱炭酸酵素をコードする本発明のポリヌクレオチド、およびそれに作動可能に連結されたプロモーターを含む発現単位)のみが宿主細胞のゲノムに組み込まれるタイプのベクターであってもよい。発現ベクターはさらに、DNAベクターまたはRNAベクターであってもよい。 The expression vector may contain a polynucleotide encoding histidine decarboxylase, and examples thereof include a cell-based vector that expresses a protein in a host and a cell-free vector that utilizes a protein translation system. The expression vector may also be a plasmid, viral vector, phage, integrated vector, or artificial chromosome. The integrated vector may be a type of vector that is entirely integrated into the genome of the host cell. Alternatively, only a portion of the integrated vector (eg, an expression unit comprising the polynucleotide of the invention encoding the histidine decarboxylase of the invention and a promoter operably linked to it) is in the genome of the host cell. It may be a vector of the type to be incorporated. The expression vector may further be a DNA vector or an RNA vector.

発現ベクターは、ヒスチジン脱炭酸酵素をコードするポリヌクレオチドに加えて、プロモーター、ターミネーターおよび薬剤(例、テトラサイクリン、アンピシリン、カナマイシン、ハイグロマイシン、ホスフィノスリシン)耐性遺伝子をコードする領域等の領域をさらに含んでもよい。発現ベクターは、プラスミドであっても組込み型(integrative)ベクターであってもよい。発現ベクターは、ウイルスベクターであっても無細胞系用ベクターであってもよい。発現ベクターは、ヒスチジン脱炭酸酵素をコードするポリヌクレオチドに対して3’または5’末端側に、ヒスチジン脱炭酸酵素に付加され得る他のペプチド成分をコードするポリヌクレオチドを含んでいてもよい。他のペプチド成分をコードするポリヌクレオチドとしては、例えば、上述したような目的タンパク質の精製を容易にするペプチド成分をコードするポリヌクレオチド、上述したような目的タンパク質の可溶性を向上させるペプチド成分をコードするポリヌクレオチド、シャペロンとして働くペプチド成分をコードするポリヌクレオチド、他の機能をもつタンパク質あるいはタンパク質のドメインあるいはそれらとをつなぐリンカーとしてのペプチド成分をコードするポリヌクレオチドが挙げられる。他のペプチド成分をコードするポリヌクレオチドを含む種々の発現ベクターが利用可能である。したがって、ヒスチジン脱炭酸化酵素をコードするポリヌクレオチドを含む発現ベクターの作製のため、このような発現ベクターを利用してもよい。例えば、目的タンパク質の精製を容易にするペプチド成分をコードするポリヌクレオチドを含む発現ベクター(例、pET-15b、pET-51b、pET-41a、pMAL-p5G)、目的タンパク質の可溶性を向上させるペプチド成分をコードするポリヌクレオチドを含む発現ベクター(例、pET-50b)、シャペロンとして働くペプチド成分をコードするポリヌクレオチドを含む発現ベクター(例、pCold TF)、他の機能をもつタンパク質あるいはタンパク質のドメインあるいはそれらとをつなぐリンカーとしてのペプチド成分をコードするポリヌクレオチドを含む発現ベクターを利用することができる。発現ベクターは、プロテアーゼによる切断部位をコードする領域を、ヒスチジン脱炭酸酸化酵素をコードするポリヌクレオチドと他のペプチド成分をコードするポリヌクレオチドとの間に含んでいてもよい。これにより、ヒスチジン脱炭酸酵素とそれに付加された他のペプチド成分との切断がタンパク質発現後に可能となる。 In addition to the polynucleotide encoding histidine decarboxylase, the expression vector further extends to regions such as regions encoding promoter, terminator and drug (eg, tetracycline, ampicillin, kanamycin, hyglomycin, phosphinoslicin) resistance genes. It may be included. The expression vector may be a plasmid or an integrated vector. The expression vector may be a viral vector or a cell-free vector. The expression vector may contain a polynucleotide encoding another peptide component that can be added to histidine decarboxylase at the 3'or 5'end side with respect to the polynucleotide encoding histidine decarboxylase. Examples of the polypeptide encoding other peptide components include a polypeptide encoding a peptide component that facilitates purification of the target protein as described above, and a peptide component that improves the solubility of the target protein as described above. Examples thereof include a polypeptide, a polypeptide encoding a peptide component acting as a chapelon, a protein having another function, a domain of a protein, or a polynucleotide encoding a peptide component as a linker connecting them. Various expression vectors are available, including polynucleotides encoding other peptide components. Therefore, such an expression vector may be used to prepare an expression vector containing a polynucleotide encoding a histidine decarboxylation enzyme. For example, an expression vector containing a polynucleotide encoding a peptide component that facilitates purification of the target protein (eg, pET-15b, pET-51b, pET-41a, pMAL-p5G), a peptide component that improves the solubility of the target protein. Expression vectors containing polynucleotides encoding (eg, pET-50b), expression vectors containing polynucleotides encoding peptide components acting as chaperones (eg, pCold TF), proteins with other functions or domains of proteins or theirs. An expression vector containing a polynucleotide encoding a peptide component as a linker to connect with can be used. The expression vector may include a region encoding a cleavage site by a protease between a polynucleotide encoding a histidine decarboxylation enzyme and a polynucleotide encoding another peptide component. This allows cleavage of histidine decarboxylase with other peptide components added to it after protein expression.

ヒスチジン脱炭酸酵素をコードするポリヌクレオチドを含む発現単位を含む宿主細胞は、ヒスチジン脱炭酸酵素を発現できる限り特に限定されない。宿主細胞は、ヒスチジン脱炭酸酵素およびこれをコードするポリヌクレオチドに対して同種であっても異種であってもよいが、異種であることが好ましい。宿主細胞はまた、上記プロモーターに対して同種であっても異種であってもよいが、異種であることが好ましい。宿主細胞としては、例えば、動物細胞、植物細胞、昆虫細胞、および微生物が挙げられるが、微生物が好ましい。微生物としては、例えばエシェリヒア・コリ(Escherichia coli)等のエシェリヒア属細菌、コリネバクテリウム属細菌〔例、コリネバクテリウム・グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)〕、およびバチルス属細菌〔例、バチルス・ズブチリス(Bacillus subtilis)〕をはじめとする種々の原核細胞、サッカロマイセス属細菌〔例、サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)〕、ピヒア属細菌〔例、ピヒア・スティピティス(Pichia stipitis)〕、アスペルギルス属細菌〔例、アスペルギルス・オリゼ(Aspergillus oryzae)〕をはじめとする種々の真核細胞を用いることができる。宿主としては、所定の遺伝子を欠損する株を用いてもよい。形質転換体としては、例えば、細胞質中に発現ベクターを保有する形質転換体、およびゲノム上に目的遺伝子が導入された形質転換体が挙げられる。 The host cell containing an expression unit containing a polynucleotide encoding histidine decarboxylase is not particularly limited as long as it can express histidine decarboxylase. The host cell may be homologous or heterologous to the histidine decarboxylase and the polynucleotide encoding it, but is preferably heterologous. The host cell may also be homologous or heterologous to the promoter, but is preferably heterologous. Host cells include, for example, animal cells, plant cells, insect cells, and microorganisms, with microorganisms being preferred. Examples of the microorganisms include Escherichia bacteria such as Escherichia coli, Corynebacterium bacteria [eg, Corynebacterium glutamicum], and Bacillus bacteria [eg, Bacillus subtilis. )] And other prokaryotic cells, Saccharomyces cerevisiae [eg, Saccharomyces cerevisiae], Pichia bacterium [eg, Pichia stippitis], Aspergillus bacterium [eg, Aspergillus (Aspirillus oryzae)] and various other eukaryotic cells can be used. As the host, a strain lacking a predetermined gene may be used. Examples of the transformant include a transformant having an expression vector in the cytoplasm and a transformant having a target gene introduced into the genome.

遺伝子が組込まれた発現ベクターの宿主への導入(形質転換)は従来公知の方法を用いて行うことができる。例えば、カルシウム処理された菌体を用いるコンピテント細胞法や、エレクトロポレーション法等が挙げられる。また、プラスミドベクター以外にもファージベクターを用いて、菌体内に感染させ導入する方法によってもよい。 The introduction (transformation) of the expression vector into which the gene is incorporated into the host can be performed by using a conventionally known method. For example, a competent cell method using calcium-treated cells, an electroporation method, and the like can be mentioned. In addition to the plasmid vector, a phage vector may be used to infect and introduce the cells into the cells.

[ヒスタミン酸化酵素をコードするポリヌクレオチド]
ヒスタミン酸化酵素をコードするポリヌクレオチドとしては例えば、上記した(D)~(F)のタンパク質をコードするポリヌクレオチドが挙げられ、以下に述べるポリヌクレオチドが好ましい。
[Polynucleotide encoding histamine oxidase]
Examples of the polynucleotide encoding histamine oxidase include the polynucleotides encoding the proteins (D) to (F) described above, and the polynucleotides described below are preferable.

ヒスタミン酸化酵素をコードするポリヌクレオチドの例としては、(e)配列番号6で表される塩基配列を含むポリヌクレオチドが挙げられる。配列番号6の塩基配列は、配列番号8のアミノ酸配列をコードする。配列番号6の塩基配列は、cDNAに対応する。なぜならば、(e)のポリヌクレオチドは、原核生物であるアルスロバクター・クリスタロポエテスに由来するためである。したがって、(e)のポリヌクレオチド、ならびに後述する(f)~(h)のポリヌクレオチドは、天然に生じるポリヌクレオチドではない。 Examples of the polynucleotide encoding histamine oxidase include (e) a polynucleotide containing the base sequence represented by SEQ ID NO: 6. The base sequence of SEQ ID NO: 6 encodes the amino acid sequence of SEQ ID NO: 8. The base sequence of SEQ ID NO: 6 corresponds to cDNA. This is because the polynucleotide (e) is derived from the prokaryote Arthrobacter crystallopoetes. Therefore, the polynucleotide (e) and the polynucleotides (f) to (h) described later are not naturally occurring polynucleotides.

ヒスタミン酸化酵素をコードするポリヌクレオチドのさらにまた他の例としては、縮重ポリヌクレオチドが挙げられ、以下の(f)のポリヌクレオチドが好ましい:
(f)(e)のポリヌクレオチドの縮重変異体を含むポリヌクレオチド。
(f)のポリヌクレオチドとしては、配列番号7で表される塩基配列を含むポリヌクレオチドが挙げられる。配列番号7で表される塩基配列は、配列番号6で表される塩基配列の縮重変異体であり、配列番号6におけるコドンが大腸菌での発現を考慮して改変された塩基配列である。
Yet another example of the polynucleotide encoding histamine oxidase is degenerate polynucleotide, the polynucleotide of (f) below being preferred:
(F) A polynucleotide containing a degenerate variant of the polynucleotide of (e).
Examples of the polynucleotide (f) include a polynucleotide containing the base sequence represented by SEQ ID NO: 7. The base sequence represented by SEQ ID NO: 7 is a degenerate variant of the base sequence represented by SEQ ID NO: 6, and the codon in SEQ ID NO: 6 is a base sequence modified in consideration of expression in Escherichia coli.

ヒスタミン酸化酵素をコードするポリヌクレオチドの他の例としては、配列番号6で表されるポリヌクレオチドまたはその縮重変異体の相同ポリヌクレオチドが挙げられ、以下の(g)のポリヌクレオチドが好ましい:
(g)配列番号6で表される塩基配列またはその縮重変異体(好ましくは配列番号7で表される塩基配列)と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつヒスチジン脱炭酸酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド。
塩基配列との同一性%の例および好ましい例は、ヒスチジン脱炭酸酵素について既に述べたものと同様である。
Other examples of the polynucleotide encoding histamine oxidase include the polynucleotide represented by SEQ ID NO: 6 or the homologous polynucleotide of a degenerate variant thereof, and the polynucleotide of (g) below is preferable:
(G) A nucleotide sequence having 90% or more identity with the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 6 or a degenerate variant thereof (preferably the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 7), and histidine decarboxylase. A polynucleotide encoding an active protein.
Examples of% identity with the base sequence and preferred examples are the same as those already described for histidine decarboxylase.

ヒスタミン酸化酵素をコードするポリヌクレオチドのさらに他の例としては、配列番号6で表されるポリヌクレオチドまたはその縮重変異体のアナログポリヌクレオチドが挙げられ、以下の(h)のポリヌクレオチドが好ましい:
(h)配列番号6で表される塩基配列またはその縮重変異体(好ましくは配列番号7で表される塩基配列)と相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつヒスタミン酸化酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド。
Still other examples of the polynucleotide encoding histamine oxidase include the polynucleotide represented by SEQ ID NO: 6 or the analog polynucleotide of a degenerate variant thereof, and the polynucleotide of (h) below is preferable:
(H) Hybridization under stringent conditions with a polynucleotide having a base sequence complementary to the base sequence represented by SEQ ID NO: 6 or a degenerate variant thereof (preferably the base sequence represented by SEQ ID NO: 7). And a polynucleotide encoding a protein with histamine oxidase activity.

ヒスタミン酸化酵素をコードするポリヌクレオチドを含む発現単位とは、当該ポリヌクレオチドおよびそれに作動可能に連結されたプロモーター(例、同種プロモーター、異種プロモーター)を含む、当該ポリヌクレオチドによりコードされるタンパク質の発現を可能にする単位をいう。ヒスタミン酸化酵素をコードするポリヌクレオチドを含む発現単位を含む宿主細胞としては、例えば、ヒスタミン酸化酵素をコードするポリヌクレオチドを含む発現ベクターを含む宿主細胞が挙げられる。 An expression unit containing a polynucleotide encoding a histamine oxidase is an expression of a protein encoded by the polynucleotide, including the polynucleotide and a promoter operably linked to it (eg, homologous promoter, heterologous promoter). A unit that enables. Examples of the host cell containing an expression unit containing a polynucleotide encoding a histamine oxidase include a host cell containing an expression vector containing a polynucleotide encoding a histamine oxidase.

発現ベクターは、ヒスタミン酸化酵素をコードするポリヌクレオチドを含んでいればよく、例えば、宿主においてタンパク質を発現させる細胞系ベクター、およびタンパク質翻訳系を利用する無細胞系ベクターが挙げられる。発現ベクターの例および好ましい例は、ヒスチジン脱炭酸酵素について既に述べたものと同様である。 The expression vector may contain a polynucleotide encoding a histamine oxidase, and examples thereof include a cell-based vector that expresses a protein in a host and a cell-free vector that utilizes a protein translation system. Examples of expression vectors and preferred examples are similar to those already described for histidine decarboxylase.

ヒスタミン酸化酵素をコードするポリヌクレオチドを含む発現単位を含む宿主細胞は、ヒスタミン酸化酵素を発現できる限り特に限定されない。宿主細胞は、ヒスタミン酸化酵素およびこれをコードするポリヌクレオチドに対して同種であっても異種であってもよいが、異種であることが好ましい。宿主細胞はまた、上記プロモーターに対して同種であっても異種であってもよいが、異種であることが好ましい。宿主細胞、形質転換体、発現ベクターの宿主への導入(形質転換)の例および好ましい例は、ヒスチジン脱炭酸酵素の説明について既に述べたものと同様である。 The host cell containing an expression unit containing a polynucleotide encoding histamine oxidase is not particularly limited as long as it can express histamine oxidase. The host cell may be homologous or heterologous to the histamine oxidase and the polynucleotide encoding it, but is preferably heterologous. The host cell may also be homologous or heterologous to the promoter, but is preferably heterologous. Examples and preferred examples of introduction (transformation) of host cells, transformants, expression vectors into the host are similar to those already described for the description of histidine decarboxylase.

本発明において、被検試料は、ヒスチジンを含有すると疑われる試料である限り特に限定されず、例えば、生体由来試料(例、血液、尿、唾液、涙など)、食品(例、栄養ドリンク、アミノ酸飲料など)が挙げられる。被検試料中のヒスチジンは、低濃度(例、1μM以上1mM未満等の1mM未満の濃度)であっても、高濃度(例、1mM以上1M未満等の1mM以上の濃度)であってもよい。 In the present invention, the test sample is not particularly limited as long as it is a sample suspected to contain histidine, for example, a biological sample (eg, blood, urine, saliva, tears, etc.), a food (eg, nutritional drink, amino acid, etc.). Beverages, etc.). The histidine in the test sample may be low concentration (eg, concentration less than 1 mM such as 1 μM or more and less than 1 mM) or high concentration (eg, concentration 1 mM or more such as 1 mM or more and less than 1 M). ..

被検試料が生体由来試料の場合、被検試料が採集される被検者は特に限定されないが、クローン病、潰瘍性大腸炎等の炎症性腸疾患、ヒスチジン血症、心臓悪液質、がん等のヒスチジンがバイオマーカーとなり得る疾患に罹患しているかの確認を要望する被検者であることが好ましい。これにより、罹患しているか否か、罹患リスクを正確に、短時間で、簡便に、かつ安価に分析することができる。疾患が潰瘍性大腸炎の場合、潰瘍性大腸炎の寛解期にある被検者であることが好ましい。これにより、潰瘍性大腸炎の再燃リスクを評価することができる。 When the test sample is a bio-derived sample, the subject from which the test sample is collected is not particularly limited, but Crohn's disease, inflammatory bowel disease such as ulcerative colitis, histidineemia, and cardiac cachexia are present. It is preferable that the subject requests confirmation of whether or not histidine such as ulcer is suffering from a disease that can be a biomarker. This makes it possible to accurately analyze the risk of morbidity, whether or not it is morbid, in a short time, easily and inexpensively. If the disease is ulcerative colitis, the subject is preferably in remission of ulcerative colitis. This makes it possible to evaluate the risk of relapse of ulcerative colitis.

ヒスチジンの測定における検出対象は、被検試料中のヒスチジンを測定できる限り特に限定されず、生成する4-イミダゾリルアセトアルデヒド、還元型電子供与体、およびアンモニア、過酸化水素等の副生物のいずれでもよい。あるいは、他の反応と共役させて、共役反応の生成物を検出してもよい。 The detection target in the measurement of histidine is not particularly limited as long as the histidine in the test sample can be measured, and may be any of 4-imidazolyl acetaldehyde produced, a reduced electron donor, and by-products such as ammonia and hydrogen peroxide. .. Alternatively, it may be conjugated with another reaction to detect the product of the conjugate reaction.

4-イミダゾリルアセトアルデヒド生成酵素がヒスタミン脱水素酵素である場合、ヒスチジン測定の際の反応および共役反応としては、例えば、以下の反応が挙げられる。 When the 4-imidazolyl acetaldehyde-producing enzyme is a histamine dehydrogenase, examples of the reaction and the conjugated reaction in the measurement of histidine include the following reactions.

ヒスチジン脱炭酸酵素により触媒される反応
ヒスチジン→ヒスタミン+CO2
Reaction catalyzed by histidine decarboxylase Histidine → histamine + CO 2

ヒスタミン脱水素酵素により触媒される反応
ヒスタミン+酸化型電子供与体→4-イミダゾリルアセトアルデヒド+NH2+還元型電子供与体1-PMSH2
Reaction catalyzed by histamine dehydrogenase Histamine + oxidized electron donor → 4-imidazolyl acetaldehyde + NH 2 + reduced electron donor 1-PMSH 2

共役反応
還元型電子供与体+テトラゾリウム塩(WST-8)→酸化型電子供与体+WST-8(赤色)
Conjugated reaction Reduced electron donor + tetrazolium salt (WST-8) → oxidized electron donor + WST-8 (red)

電子供与体としては、1-メトキシフェナジンメトスルフェート(1-メトキシPMS)〔酸化型〕/1-PMSH2〔還元型〕が挙げられる。 Examples of the electron donor include 1-methoxyphenazinemethsulfate (1-methoxyPMS) [oxidized form] / 1-PMSH 2 [reduced form].

上記共役反応を利用する場合、ヒスチジンの測定は、ヒスチジン脱炭酸酵素およびヒスタミン脱水素酵素に加えて、電子供与体およびテトラゾリウム塩を用いて行うことができる。具体的には、水溶液(例、緩衝液)中において、被検試料をヒスチジン脱炭酸酵素との酵素反応に供し、続いて、電子供与体およびテトラゾリウム塩、ならびにヒスタミン脱水素酵素を混合して酵素反応に供し、最後に、生成したWST-8(赤色)の吸光度(約470nm)を検出することにより、ヒスチジンが測定される。測定は、定性的または定量的に行うことができる。測定は、例えば、全ての基質が反応するまで測定を行うエンドポイント法に基づいて行われてもよいし、レート法(初速度法)に基づいて行われてもよい。なお、酸化反応において必要とされる酸素量は微量であるため、反応系中の溶存酸素により必要な酸素量が賄えることから、通常、反応系中へ酸素や酸素を含む気体を強制的に供給する必要はない。 When utilizing the above-mentioned conjugated reaction, the measurement of histidine can be carried out using an electron donor and a tetrazolium salt in addition to histidine decarboxylase and histamine dehydrogenase. Specifically, the test sample is subjected to an enzymatic reaction with histidine decarboxylase in an aqueous solution (eg, buffer), and then an electron donor, a tetrazolium salt, and a histamine dehydrogenase are mixed to form an enzyme. Histidine is measured by subjecting to the reaction and finally detecting the absorbance (about 470 nm) of the produced WST-8 (red). The measurements can be made qualitatively or quantitatively. The measurement may be performed, for example, based on the endpoint method in which the measurement is performed until all the substrates have reacted, or may be performed based on the rate method (initial velocity method). Since the amount of oxygen required in the oxidation reaction is very small, the required amount of oxygen can be covered by the dissolved oxygen in the reaction system. Therefore, normally, oxygen or a gas containing oxygen is forcibly supplied into the reaction system. do not have to.

4-イミダゾリルアセトアルデヒド生成酵素がヒスタミン酸化酵素である場合、ヒスチジン測定の際の反応および共役反応としては、例えば、以下の反応が挙げられる。 When the 4-imidazolyl acetaldehyde-producing enzyme is a histamine oxidase, examples of the reaction and the conjugated reaction at the time of measuring histidine include the following reactions.

ヒスチジン脱炭酸酵素により触媒される反応
ヒスチジン→ヒスタミン+CO2
Reaction catalyzed by histidine decarboxylase Histidine → histamine + CO 2

ヒスタミン酸化酵素により触媒される反応
ヒスタミン+H2O+O2→4-イミダゾリルアセトアルデヒド+NH3+H22
Reaction catalyzed by histamine oxidase Histamine + H 2 O + O 2 → 4-imidazolyl acetaldehyde + NH 3 + H 2 O 2

共役反応(ペルオキシダーゼにより触媒される反応)
2H22+4-アミノアンチピリン+フェノール→キノンイミン色素+4H2
Conjugated reaction (reaction catalyzed by peroxidase)
2H 2 O 2 + 4-aminoantipyrine + phenol → quinoneimine dye + 4H 2 O

上記共役反応を利用する場合、ヒスチジンの測定は、ヒスチジン脱炭酸酵素およびヒスタミン酸化酵素に加えて、4-アミノアンチピリンおよびフェノール、ならびにペルオキシダーゼを用いて行うことができる。具体的には、水溶液(例、緩衝液)中において、被検試料をヒスチジン脱炭酸酵素との酵素反応に供し、続いて、4-アミノアンチピリン(4-aminoantipyrine)およびフェノール、ならびにペルオキシダーゼと混合して得られる混合試料を酵素反応に供し、最後に、生成したキノンイミン色素(quinoneimine dye)の吸光度(約500nm)を検出することにより、ヒスチジンが測定される。測定は、定性的または定量的に行うことができる。測定は、例えば、全ての基質が反応するまで測定を行うエンドポイント法に基づいて行われてもよいし、レート法(初速度法)に基づいて行われてもよい。なお、酸化反応において必要とされる酸素量は微量であるため、反応系中の溶存酸素により必要な酸素量が賄えることから、通常、反応系中へ酸素や酸素を含む気体を強制的に供給する必要はない。 When utilizing the above-mentioned conjugated reaction, the measurement of histidine can be performed using 4-aminoantipyrine and phenol, and peroxidase in addition to histidine decarboxylase and histamine oxidase. Specifically, the test sample is subjected to an enzymatic reaction with histidine decarboxylase in an aqueous solution (eg, buffer), and subsequently mixed with 4-aminoantipyrine, phenol, and peroxidase. Histidine is measured by subjecting the resulting mixed sample to an enzymatic reaction and finally detecting the absorbance (about 500 nm) of the produced quinoneimine dye. The measurements can be made qualitatively or quantitatively. The measurement may be performed, for example, based on the endpoint method in which the measurement is performed until all the substrates have reacted, or may be performed based on the rate method (initial velocity method). Since the amount of oxygen required in the oxidation reaction is very small, the required amount of oxygen can be covered by the dissolved oxygen in the reaction system. Therefore, normally, oxygen or a gas containing oxygen is forcibly supplied into the reaction system. do not have to.

また、ヒスタミン酸化酵素は過酸化水素電極に用いることができる。斯かる過酸化水素電極を用いることで、被検試料中のヒスタミンの量を特異的に評価することができる。 In addition, histamine oxidase can be used for a hydrogen peroxide electrode. By using such a hydrogen peroxide electrode, the amount of histamine in the test sample can be specifically evaluated.

ヒスチジン脱炭酸酵素および4-イミダゾリルアセトアルデヒド生成酵素は、ヒスタミン測定用キットに含めることができる。ヒスタミン測定キットは、他の試薬、例えば反応用緩衝液、緩衝塩、過酸化水素検出試薬、アンモニア検出試薬および4-イミダゾリルアセトアルデヒド検出試薬の少なくとも一つをさらに含むことができる。 Histidine decarboxylase and 4-imidazolyl acetaldehyde-producing enzyme can be included in the kit for measuring histamine. The histamine measurement kit can further include at least one of other reagents such as reaction buffer, buffer salt, hydrogen peroxide detection reagent, ammonia detection reagent and 4-imidazolyl acetaldehyde detection reagent.

反応用緩衝液または緩衝塩は、反応液中のpHを目的の酵素反応に適した値に維持するために利用できる。 The reaction buffer or buffer salt can be used to maintain the pH in the reaction solution at a value suitable for the desired enzymatic reaction.

4-イミダゾリルアセトアルデヒド生成酵素がヒスタミン酸化酵素である場合、過酸化水素検出用試薬は、過酸化水素の検出を例えば発色や蛍光などによって行う場合に利用できる。斯かる試薬としては例えば、ペルオキシダーゼとその基質となり得る発色剤の組み合わせが挙げられ、具体的には、例えば西洋わさびペルオキシダーゼと4―アミノアンチピリンおよびフェノールの組み合わせなどが挙げられるが、この組み合わせに限定されない。 When the 4-imidazolyl acetaldehyde-producing enzyme is a histamine oxidase, the hydrogen peroxide detection reagent can be used when hydrogen peroxide is detected, for example, by color development or fluorescence. Examples of such a reagent include a combination of peroxidase and a color-developing agent that can be a substrate thereof, and specific examples thereof include, but are not limited to, a combination of horseradish peroxidase and 4-aminoantipyrine and phenol. ..

アンモニア検出試薬としては、例えばフェノールと次亜塩素酸を組み合わせたインドフェノール法などが挙げられる。 Examples of the ammonia detection reagent include the indophenol method in which phenol and hypochlorous acid are combined.

4-イミダゾリルアセトアルデヒド検出試薬としては、例えば1-メトキシPMS等の電子供与体が挙げられる。 Examples of the 4-imidazolyl acetaldehyde detection reagent include electron donors such as 1-methoxy PMS.

ヒスチジン脱炭酸酵素および4-イミダゾリルアセトアルデヒド生成酵素は、デバイスと共に、ヒスチジン測定用検出系の構成要素とすることができる。各酵素は、使用の際にデバイス中に供給され得るマイクロデバイスとは独立したユニットとして存在していてもよいが、予めデバイスに、注入、固定または配置されていてもよい。好ましくは、各酵素は、予めデバイスに注入、固定または配置された形態で提供される。各酵素のデバイスへの固定または配置は、直接的または間接的に行われる。デバイスとしては、例えば、流路を備えるマイクロ流路チップ等のマイクロデバイスを好適に用いることができる。 Histidine decarboxylase and 4-imidazolyl acetaldehyde-producing enzyme, together with the device, can be components of the detection system for histidine measurement. Each enzyme may exist as a unit independent of the microdevice that may be supplied into the device during use, but may be pre-injected, immobilized or placed in the device. Preferably, each enzyme is provided in a pre-injected, immobilized or placed form into the device. Immobilization or placement of each enzyme on the device is done directly or indirectly. As the device, for example, a microdevice such as a microchannel chip provided with a channel can be preferably used.

ヒスチジン測定用検出系は、他の構成要素を含んでいてもよい。他の構成要素としては例えば、反応用緩衝液または緩衝塩、過酸化水素検出試薬、アンモニア検出試薬および4-イミダゾリルアセトアルデヒド検出試薬の少なくとも一つが挙げられる。ヒスチジン測定用検出系では、上記他の構成要素の全部がデバイス中に収容された形態で提供されてもよい。あるいは、上記他の構成要素の一部がデバイス中に収容された形態で提供され、残りのものがデバイス中に収容されない形態(例、異なる容器に収容された形態)で提供されてもよい。この場合、デバイス中に収容されない要素は、標的物質の測定の際に、デバイス中に注入されることにより使用されてもよい。 The histidine measurement detection system may include other components. Other components include, for example, at least one of a reaction buffer or buffer, a hydrogen peroxide detection reagent, an ammonia detection reagent and a 4-imidazolyl acetaldehyde detection reagent. In the histidine measurement detection system, all of the above other components may be provided in the form of being housed in the device. Alternatively, some of the other components may be provided in a form housed in the device and the rest may be provided in a form not housed in the device (eg, in a form housed in a different container). In this case, the elements not contained in the device may be used by being injected into the device during the measurement of the target substance.

デバイスとしては、例えば、1)試料と(c)の構成要素とを混合して混合液を調製するための第1区域、および調製された混合液を、ヒスチジン脱炭酸酵素および4-イミダゾリルアセトアルデヒド生成酵素と接触させて、ヒスチジンを検出するための第2区域を備えるデバイス(混合および検出の各工程が異なる区域中で行われるデバイス);2)試料と(c)の構成要素とヒスチジン脱炭酸酵素および4-イミダゾリルアセトアルデヒド生成酵素とを混合して、両酵素によりヒスチジンを検出するための区域を備えるデバイス(混合および検出の各工程が同一区域中で行われるデバイス);ならびに3)試料と(c)の構成要素と(および必要に応じて両酵素と)の混合を可能にする流路、および両酸化酵素によりヒスチジンを検出するための区域を備えるデバイス(デバイスの注入口に試料を注入すると、流路を介して送液されて試料等が自動的に混合され、得られた混合液中のヒスタミンが検出区域中で自動検出されるデバイス)が挙げられる。自動化の観点からは、3)のデバイス、特にマイクロ流路デバイスの形態である3)のデバイスが好ましい。3)のデバイスでは、ヒスチジン脱炭酸酵素および4-イミダゾリルアセトアルデヒド生成酵素は、流路を流れる送液中に提供されても、検出区域に固定または配置された形態で提供されてもよいが、好ましくは検出区域に固定または配置された形態で提供される。 The device includes, for example, 1) a first area for mixing a sample and a component of (c) to prepare a mixed solution, and the prepared mixed solution using histidine decarboxylase and 4-imidazolyl acetaldehyde production. A device provided with a second area for detecting histidine in contact with an enzyme (device in which each step of mixing and detection is performed in different areas); 2) a sample and a component of (c) and histidine decarboxylase. And a device comprising a zone for detecting histidine by both enzymes by mixing with 4-imidazolyl acetaldehyde-producing enzyme (device in which each step of mixing and detection is performed in the same zone); and 3) sample and (c). A device with a flow path that allows mixing of the components of) and (and optionally both enzymes), and an area for detecting histidine by the amphoteric enzyme (when the sample is injected into the device inlet), A device in which a sample or the like is automatically mixed by being sent through a flow path and histidine in the obtained mixed solution is automatically detected in the detection area). From the viewpoint of automation, the device of 3), particularly the device of 3) in the form of a microchannel device is preferable. In the device of 3), the histidine decarboxylase and 4-imidazolyl acetaldehyde-producing enzyme may be provided in the liquid feed flowing through the flow path, or may be provided in a fixed or placed form in the detection area, which is preferable. Is provided in a fixed or placed form in the detection area.

ヒスチジン脱炭酸酵素および4-イミダゾリルアセトアルデヒド生成酵素は、ヒスチジン測定用酵素センサーとして利用することもできる。ヒスチジン測定用酵素センサーは例えば、検出用電極、および検出用電極に固定または配置されたヒスチジン脱炭酸酵素および4-イミダゾリルアセトアルデヒド生成酵素を含む。両酵素は、電極に直接または間接的に固定または配置される。 Histidine decarboxylase and 4-imidazolyl acetaldehyde-producing enzyme can also be used as an enzyme sensor for measuring histidine. Enzyme sensors for measuring histidine include, for example, a detection electrode, and histidine decarboxylase and 4-imidazolyl acetaldehyde-producing enzyme immobilized or placed on the detection electrode. Both enzymes are fixed or placed directly or indirectly on the electrodes.

ヒスタミン酸化酵素の場合の検出用電極としては例えば、過酸化水素検出用電極が挙げられ、より具体的には例えば、酵素式過酸化水素検出用電極や隔膜式過酸化水素検出用電極が挙げられる。これにより、ヒスタミン酸化酵素活性によりヒスタミンが酸化された際に生じる過酸化水素を検出することで、被検物質中のヒスチジンの測定が可能となる。それ以外の構成は、公知のセンサーで採用されている構成をそのまま、あるいは適宜改変して利用することができる。 Examples of the detection electrode in the case of histamine oxidase include a hydrogen peroxide detection electrode, and more specifically, for example, an enzymatic hydrogen peroxide detection electrode and a diaphragm type hydrogen peroxide detection electrode. .. This makes it possible to measure histidine in a test substance by detecting hydrogen peroxide generated when histamine is oxidized by histamine oxidase activity. For other configurations, the configurations adopted by known sensors can be used as they are or modified as appropriate.

本発明は、被検者のクローン病、潰瘍性大腸炎等の炎症性腸疾患、ヒスチジン血症、心臓悪液質、がん等の疾患への罹患の予測、診断に利用することができる。炎症性腸疾患、心臓悪液質、生活習慣病、がんの患者ではヒスチジン量が低下し、ヒスチジン血症の患者ではヒスチジン量が増大する。そのため、例えば、上記測定方法において測定された被検試料中のヒスチジンの量を基準量(健常者の基準量など)と比較し、被検試料中のヒスチジンの量が基準量よりも低ければ、被検者は炎症性腸疾患または心臓悪液質に罹患していると判定することができる。上記測定方法において測定された被検試料中のヒスチジンの量を基準量(健常者の基準量など)と比較し、被検試料中のヒスチジンの量が基準量よりも高ければ、被検者はヒスチジン血症に罹患していると判定することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for predicting and diagnosing a subject's disease such as Crohn's disease, inflammatory bowel disease such as ulcerative colitis, histidineemia, cardiac cachexia, and cancer. Histidine levels are reduced in patients with inflammatory bowel disease, cardiac cachexia, lifestyle-related diseases, and cancer, and increased in patients with histidineemia. Therefore, for example, the amount of histidine in the test sample measured by the above measurement method is compared with the reference amount (reference amount of a healthy person, etc.), and if the amount of histidine in the test sample is lower than the reference amount, The subject can be determined to have inflammatory bowel disease or cardiac malaise. The amount of histidine in the test sample measured by the above measurement method is compared with the standard amount (standard amount of a healthy person, etc.), and if the amount of histidine in the test sample is higher than the standard amount, the subject It can be determined that the patient has histidineemia.

また、被検者が潰瘍性大腸炎の寛解期にある場合には、潰瘍性大腸炎の再燃リスクの評価に利用することができる。例えば、被検者が潰瘍性大腸炎の寛解期にあることが明らかな場合、上記測定方法において測定された被検試料中のヒスチジンの量を基準量(潰瘍性大腸炎の寛解期にあり再燃を生じなかった被検者に基づく基準量、健常者の基準量など)と比較し、被検試料中のヒスチジンの量が基準量より少ない場合には潰瘍性大腸炎への再燃リスクが高く、多い場合にはリスクが低いという基準と比較することにより、被検者の潰瘍性大腸炎の再燃リスクを判定することができる。 In addition, when the subject is in remission of ulcerative colitis, it can be used to evaluate the risk of relapse of ulcerative colitis. For example, if it is clear that the subject is in remission of ulcerative colitis, the amount of histidine in the test sample measured by the above measurement method is used as a reference amount (relapse in remission of ulcerative colitis). When the amount of histidine in the test sample is less than the standard amount, the risk of relapse to ulcerative colitis is high compared to the standard amount based on the subject who did not develop ulcerative colitis, the standard amount of healthy subjects, etc.). The risk of relapse of ulcerative colitis in a subject can be determined by comparing it with the criterion that the risk is low when the number is high.

以下の実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 The present invention will be described in detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to the following examples.

〔実施例1〕HisDCの発現と精製
大腸菌を用いたHisDCの組替え発現系を以下のようにして構築した。まず、組換え発現用のプラスミドを構築した。フォトバクテリウム・フォスフォリウム由来のヒスチジン脱炭酸酵素(HisDC)を大腸菌で効率的に発現させるため、HisDCのアミノ酸配列(配列番号3)からGEMETXYを用いて一般的なコドン頻度に基づきコドン最適化HisDC(配列番号2)を取得した。コドン最適化HisDC(配列番号2)をDNAプライマー1(配列番号4:5’TATCGAAGGTCGTCATATGACCACCC3’)およびDNAプライマー(配列番号5:5’TTTGTTAGCAGCCGGATCCTTAGGC3’)を用いて、標準的なPCR法に従って目的遺伝子を増幅した。続いて、NDEI(タカラバイオ株式会社)とHindIII(タカラバイオ株式会社)を用いてpET16b(メルク株式会社)を制限酵素消化し、FastGene Plasmid Mini Kit(日本ジェネティクス株式会社)を用いて除タンパク質および不要なDNA断片を除去した。得られた産物から、標準的な方法に従ってライゲーション産物を得て、大腸菌XL-10 goldの形質転換体を取得した。大腸菌XL-10-goldの形質転換体からプラスミドを抽出し、標準的なDNA配列の解析法を用いて、プラスミドへの目的遺伝子の挿入を確認した。以降、目的遺伝子が挿入されたプラスミドをpET16b-HisDC、pET16b-HisDCによるBL21(DE3)の形質転換体をpET16b-HisDC-BL21(DE3)と、それぞれ呼ぶ。
[Example 1] Expression and purification of HisDC A recombinant expression system of HisDC using Escherichia coli was constructed as follows. First, a plasmid for recombinant expression was constructed. Codon optimization based on general codon frequency using GEMETXY from the amino acid sequence of HisDC (SEQ ID NO: 3) to efficiently express histidine decarboxylase (HisDC) derived from photobacterium phosphorium in Escherichia coli. HisDC (SEQ ID NO: 2) was obtained. Codon-optimized HisDC (SEQ ID NO: 2) is amplified with DNA primer 1 (SEQ ID NO: 4: 5'TATCGAAGGTCGTCATATGACCACCC3') and DNA primer (SEQ ID NO: 5: 5'TTTGTTAGCAGCCGGATCCTTAGGC3') according to standard PCR methods. did. Subsequently, pET16b (Merck Co., Ltd.) was digested with restriction enzymes using NDEI (Takara Bio Inc.) and HindIII (Takara Bio Inc.), and deproteinized and deproteinized using FastGene Plasmamid Mini Kit (Nippon Genetics Co., Ltd.). Unwanted DNA fragments were removed. From the obtained product, a ligation product was obtained according to a standard method, and a transformant of Escherichia coli XL-10 gold was obtained. A plasmid was extracted from a transformant of Escherichia coli XL-10-gold, and the insertion of the target gene into the plasmid was confirmed using a standard DNA sequence analysis method. Hereinafter, the plasmid into which the target gene is inserted is referred to as pET16b-HisDC, and the transformant of BL21 (DE3) by pET16b-HisDC is referred to as pET16b-HisDC-BL21 (DE3), respectively.

HisDCの調製は、下記のようにして行った。まず、pET16b-HisDC-BL21(DE3)のグリセロールストックから100μg/mlアンピシリンを含むLBプレートへ植菌し、37℃で一晩、静置培養した。100μg/mlアンピシリンを含むLB液体培地50mlを250ml容量のフラスコに入れ、LBプレート上のシングルコロニーを植菌し、37℃で一晩培養した。100μg/mlアンピシリンを含むLB液体培地2Lに前培養液20mlを添加し、37℃でOD600の値が0.6程度になるまで旋回振盪にて培養した。25℃の下30分間静置し、IPTGを終濃度0.1mMとなるように添加し、25℃で旋回振盪にて一晩培養した後に50mlチューブに集菌した。 The HisDC was prepared as follows. First, the glycerol stock of pET16b-HisDC-BL21 (DE3) was inoculated into an LB plate containing 100 μg / ml ampicillin and statically cultured at 37 ° C. overnight. 50 ml of LB liquid medium containing 100 μg / ml ampicillin was placed in a 250 ml volume flask, single colonies on the LB plate were inoculated and cultured at 37 ° C. overnight. 20 ml of the preculture solution was added to 2 L of LB liquid medium containing 100 μg / ml ampicillin, and the cells were cultured by shaking at 37 ° C. until the value of OD600 became about 0.6. The cells were allowed to stand at 25 ° C. for 30 minutes, IPTG was added to a final concentration of 0.1 mM, and the cells were cultured overnight at 25 ° C. with swirling and shaking, and then collected in a 50 ml tube.

破砕用バッファー(50mM Tris-HCl,500mM NaCl,75mM imidazole,0.2μM PLP pH8.0)にて菌体を懸濁し、超音波破砕機(INSONATOR,久保田商事株式会社)を用いて破砕した。この破砕液を15000×gで30分間遠心し上清を回収した後、Ni Sepharose 6 Fast Flow(GEヘルスケア・ジャパン株式会社)を用いて精製を行った。洗浄バッファーは(50mM Tris-HCl,500mM NaCl,75mM imidazole,0.2μM PLP,pH8.0)、溶出バッファーは(50mM Tris-HCl,500mM NaCl,500mM imidazole,0.2μM PLP,pH8.0)をそれぞれ使用した。溶出画分を回収し、AKTA Explorer 10SとHi prep 26/10 desaltingを用いて50mM Tris-HCl,pH8.0に溶液交換した。AKTA Explorer 10SとResource Q 6mLを用いて陰イオン交換カラムによる精製を4℃にて実施した。平衡化には50mM Tris-HCl,pH8.0を用いて、溶出には50mM Tris-HCl,1M NaCl,pH8.0を用いて、NaCl濃度グラジエントで溶出した。 The cells were suspended in a crushing buffer (50 mM Tris-HCl, 500 mM NaCl, 75 mM imidazole, 0.2 μM PLP pH 8.0) and crushed using an ultrasonic crusher (INSONATOR, Kubota Shoji Co., Ltd.). This crushed solution was centrifuged at 15,000 × g for 30 minutes to collect the supernatant, and then purified using Ni Sepharose 6 Fast Flow (GE Healthcare Japan Co., Ltd.). The wash buffer is (50 mM Tris-HCl, 500 mM NaCl, 75 mM imidazole, 0.2 μM PLP, pH 8.0) and the elution buffer is (50 mM Tris-HCl, 500 mM NaCl, 500 mM imidazole, 0.2 μM PLP, pH 8.0). I used each. The elution fraction was collected and the solution was exchanged with 50 mM Tris-HCl, pH 8.0 using AKTA Explorer 10S and Hi prep 26/10 desalting. Purification with an anion exchange column was performed at 4 ° C. using AKTA Explorer 10S and 6 mL of Resource Q. 50 mM Tris-HCl, pH 8.0 was used for equilibration, and 50 mM Tris-HCl, 1M NaCl, pH 8.0 was used for elution, and elution was performed with a NaCl concentration gradient.

〔実施例2〕活性確認
実施例1で調製したHisDCの活性評価は下記手順にて行った。HisDCを0.2mg/mlとなるように調製し、5μLのHisDCに対して0.2Mリン酸ナトリウム緩衝液,pH6.5を25μL、超純水10μL、各濃度ヒスチジン溶液10μLを加え混合した溶液を25℃、60分間インキュベートした。この溶液50μLに対してヒスタミン脱水素酵素(チェックカラーヒスタミン、キッコーマンバイオケミファ社)を50μL、検出溶液50μLを加えた溶液を96穴マイクロプレートに入れて波長470nmにおける吸光度の経時変化をマイクロプレートリーダー(SpectraMax M2e、MOLECULAR DEVICES社)で測定した。図1は各濃度のヒスチジン溶液に対する検量線を示す。
[Example 2] Activity confirmation The activity of HisDC prepared in Example 1 was evaluated by the following procedure. HisDC was adjusted to 0.2 mg / ml, and 0.2 M sodium phosphate buffer, pH 6.5 was added to 25 μL, ultrapure water was added to 10 μL, and each concentration of histidine solution was added to 10 μL to 5 μL of HisDC. Was incubated at 25 ° C. for 60 minutes. A solution containing 50 μL of histamine dehydrogenase (Checkcolor histamine, Kikkoman Biochemifa) and 50 μL of the detection solution was placed in a 96-well microplate with 50 μL of this solution, and the change in absorbance at a wavelength of 470 nm over time was measured by a microplate reader (microplate reader). Measured with SpectraMax M2e, MOLECULAR DEVICES). FIG. 1 shows a calibration curve for each concentration of histidine solution.

また、5μLのHisDCに対して0.2Mリン酸ナトリウム緩衝液,pH6.5を75μL、超純水15μL、各濃度histidine溶液5μL、ヒスタミン脱水素酵素を25μL、検出溶液25μLを加え混合した溶液を96穴マイクロプレートに入れて波長470nmにおける吸光度の経時変化をマイクロプレートリーダーで測定した。図2は各濃度のヒスチジン溶液に対する検量線を示す。 Further, to 5 μL of HisDC, 0.2 M sodium phosphate buffer, pH 6.5 of 75 μL, ultrapure water of 15 μL, each concentration histide solution 5 μL, histamine dehydrogenase 25 μL, and detection solution 25 μL were added and mixed. It was placed in a 96-well microplate and the change over time in absorbance at a wavelength of 470 nm was measured with a microplate reader. FIG. 2 shows a calibration curve for each concentration of histidine solution.

〔実施例3〕ヒスタミン酸化酵素の発現と精製
大腸菌を用いたヒスタミン酸化酵素の組替え発現系を以下のようにして構築した。まず、組換え発現用のプラスミドを構築した。アルスロバクター・クリスタロポエテス(Arthrobacter crystallopoietes)由来のヒスタミン酸化酵素(HOX)を大腸菌で効率的に発現させるため、HOXのアミノ酸配列(配列番号8)からGEMETXYを用いて一般的なコドン頻度に基づきコドン最適化HOX(配列番号7)を取得した。コドン最適化HOX(配列番号7)をDNAプライマー3(配列番号9:5’ATCGAGGGAAGGATTTCACATATGGCAGAATATCTGCTGCCTGGCAC3’)およびDNAプライマー4(配列番号10:5’ATTACCTGCAGGGAATTCGGATCCTTAATTCGGACAACGGC3’)を用いて、標準的なPCR法に従って目的遺伝子を増幅した。続いて、NDEI(タカラバイオ株式会社)とHindIII(タカラバイオ株式会社)を用いてpMAL-c5X(NEW ENGLAND BioLabs株式会社)を制限酵素消化し、FastGene Plasmid Mini Kit(日本ジェネティクス株式会社)を用いて除タンパク質および不要なDNA断片を除去した。得られた産物から、標準的な方法に従ってライゲーション産物を得て、大腸菌XL-10 goldの形質転換体を取得した。大腸菌XL-10-goldの形質転換体からプラスミドを抽出し、標準的なDNA配列の解析法を用いて、プラスミドへの目的遺伝子の挿入を確認した。以降、目的遺伝子が挿入されたプラスミドをpMAL-c5X-HOX、pMAL-c5X-HOXによるBL21(DE3)の形質転換体をpMAL-c5X-HOX-BL21(DE3)と、それぞれ呼ぶ。
[Example 3] Expression and purification of histamine oxidase A recombinant expression system of histamine oxidase using Escherichia coli was constructed as follows. First, a plasmid for recombinant expression was constructed. In order to efficiently express histamine oxidase (HOX) derived from Arthrobacter crystallopoies in Escherichia coli, the amino acid sequence of HOX (SEQ ID NO: 8) is based on the general codon frequency using GEMETXY. A codon-optimized HOX (SEQ ID NO: 7) was obtained. Codon-optimized HOX (SEQ ID NO: 7) using DNA primer 3 (SEQ ID NO: 9: 5'ATCGAGGGAAGGATTTCACATATGGCAGAATATCTGCTGCCTGGCAC3') and DNA primer 4 (SEQ ID NO: 10: 5'ATTACCTGCAGGGAATTCGGATCCTTAATTCGGACAACGGC3') according to standard PCR methods. Amplified. Subsequently, pMAL-c5X (NEW ENGLAND BioLabs Co., Ltd.) was digested with restriction enzymes using DNAI (Takara Bio Co., Ltd.) and HindIII (Takara Bio Co., Ltd.), and FastGene Plasmamid Mini Kit (Japan Genetics Co., Ltd.) was used. The protein was removed and unnecessary DNA fragments were removed. From the obtained product, a ligation product was obtained according to a standard method, and a transformant of Escherichia coli XL-10 gold was obtained. A plasmid was extracted from a transformant of Escherichia coli XL-10-gold, and the insertion of the target gene into the plasmid was confirmed using a standard DNA sequence analysis method. Hereinafter, the plasmid into which the target gene is inserted is referred to as pMAL-c5X-HOX, and the transformant of BL21 (DE3) by pMAL-c5X-HOX is referred to as pMAL-c5X-HOX-BL21 (DE3), respectively.

ヒスタミン酸化酵素の調製は、下記のようにして行った。まず、pMAL-c5X-HOX-BL21(DE3)のグリセロールストックから100μg/mlアンピシリンを含むLBプレートへ植菌し、37℃で一晩、静置培養した。100μg/mlアンピシリンを含むLB液体培地50mlを250ml容量のフラスコに入れ、LBプレート上のシングルコロニーを植菌し、37℃で一晩培養した。100μg/mlアンピシリンを含むLB液体培地2Lに前培養液20mlを添加し、37℃でOD600の値が0.6程度になるまで旋回振盪にて培養した。16℃の下30分間静置し、IPTGを終濃度0.5mMとなるように添加し、16℃で旋回振盪にて一晩培養した後に50mlチューブに集菌した。 The histamine oxidase was prepared as follows. First, the glycerol stock of pMAL-c5X-HOX-BL21 (DE3) was inoculated into an LB plate containing 100 μg / ml ampicillin, and cultured at 37 ° C. overnight. 50 ml of LB liquid medium containing 100 μg / ml ampicillin was placed in a 250 ml volume flask, single colonies on the LB plate were inoculated and cultured at 37 ° C. overnight. 20 ml of the preculture solution was added to 2 L of LB liquid medium containing 100 μg / ml ampicillin, and the cells were cultured by shaking at 37 ° C. until the value of OD600 became about 0.6. The cells were allowed to stand at 16 ° C. for 30 minutes, IPTG was added to a final concentration of 0.5 mM, and the cells were cultured overnight at 16 ° C. with swirling and shaking, and then collected in a 50 ml tube.

破砕用バッファー(50mM リン酸ナトリウム,500mM NaCl pH7.0)にて菌体を懸濁し、超音波破砕機(INSONATOR,久保田商事株式会社)を用いて破砕した。この破砕液を15000×gで30分間遠心し上清を回収した後、Ni Sepharose 6 Fast Flow(GEヘルスケア・ジャパン株式会社)を用いて精製を行った。洗浄バッファーは(50mM リン酸ナトリウム,500mM NaCl pH7.0)、溶出バッファーは(50mM リン酸ナトリウム,500mM NaCl,10mM マルトース pH7.0)をそれぞれ使用した。溶出画分を回収し、最終濃度0.1mMとなるように硫酸銅を添加して30分間4℃でインキュベートした。AKTA Explorer 10SとHi prep 26/10 desaltingを用いて50mM リン酸ナトリウム,500mM NaCl pH7.0に溶液交換した。 The cells were suspended in a crushing buffer (50 mM sodium phosphate, 500 mM NaCl pH 7.0) and crushed using an ultrasonic crusher (INSONATOR, Kubota Shoji Co., Ltd.). This crushed solution was centrifuged at 15,000 × g for 30 minutes to collect the supernatant, and then purified using Ni Sepharose 6 Fast Flow (GE Healthcare Japan Co., Ltd.). The wash buffer was (50 mM sodium phosphate, 500 mM NaCl pH 7.0) and the elution buffer was (50 mM sodium phosphate, 500 mM NaCl, 10 mM maltoth pH 7.0). The eluted fraction was collected, copper sulfate was added to a final concentration of 0.1 mM, and the mixture was incubated at 4 ° C. for 30 minutes. The solution was changed to 50 mM sodium phosphate and 500 mM NaCl pH 7.0 using AKTA Explorer 10S and Hi prep 26/10 desalting.

〔実施例4〕基質特異性
実施例1で調製したHisDCの基質特異性を下記手順にて行った。HisDCを0.2mg/mlとなるように調製し、5μLのHisDCに対して0.2Mリン酸ナトリウム緩衝液,pH6.5を25μL、超純水10μL、各濃度ヒスチジン溶液10μLを加え混合した溶液を25℃、60分間インキュベートした。この溶液50μLに対してヒスタミン脱水素酵素(チェックカラーヒスタミン、キッコーマンバイオケミファ社)を50μL、検出溶液50μLを加えた溶液を96穴マイクロプレートに入れて波長470nm、800nmにおける吸光度の経時変化をマイクロプレートリーダー(SpectraMax M2e、MOLECULAR DEVICES社)で測定した。図3に各アミノ酸溶液に対する比活性を示す。
[Example 4] Substrate specificity The substrate specificity of HisDC prepared in Example 1 was carried out by the following procedure. HisDC was adjusted to 0.2 mg / ml, and 0.2 M sodium phosphate buffer, pH 6.5 was added to 25 μL, ultrapure water was added to 10 μL, and 10 μL of each concentration histidine solution was added to 5 μL of HisDC and mixed. Was incubated at 25 ° C. for 60 minutes. A solution containing 50 μL of histamine dehydrogenase (Checkcolor histamine, Kikkoman Biochemifa) and 50 μL of the detection solution was placed in a 96-well microplate with 50 μL of this solution, and the change over time in absorbance at wavelengths of 470 nm and 800 nm was measured on the microplate. It was measured with a reader (SpectraMax M2e, MOLECULAR DEVICES). FIG. 3 shows the specific activity for each amino acid solution.

〔実施例5〕血漿中Hisの定量測定(1)
実施例1で調製したHisDCを用いてヒト血漿中のHisの定量測定を行った。HisDCを0.6mg/mlとなるように調製し、5μLのHisDCに対して0.2Mリン酸ナトリウム緩衝液,pH6.5を25μL、7.5% Tween20 5μL、超純水5μL、各濃度ヒスチジン溶液10μLもしくはヒト血漿を加え混合した溶液を25℃、15分間インキュベートした。96穴マイクロプレートにこの溶液50μLに対してヒスタミン脱水素酵素(チェックカラーヒスタミン、キッコーマンバイオケミファ社)を50μL、検出溶液50μLを加えた。ヒスタミン脱水素酵素を加え混合する前および混合後一定時間の470nmおよび800nmにおける吸光度(Abs 470nm(前)、Abs 470nm(後)、Abs 800nm(前)、Abs 800nm(後))をマイクロプレートリーダー(SpectraMax M2e、MOLECULAR DEVICES社)にて測定した。
[Example 5] Quantitative measurement of plasma His (1)
Quantitative measurement of His in human plasma was performed using the HisDC prepared in Example 1. HisDC was prepared to be 0.6 mg / ml, 0.2 M sodium phosphate buffer, pH 6.5 was 25 μL, 7.5% Tween20 5 μL, ultrapure water 5 μL, and each concentration histidine was adjusted to 5 μL of HisDC. 10 μL of the solution or human plasma was added and the mixed solution was incubated at 25 ° C. for 15 minutes. To a 96-well microplate, 50 μL of histamine dehydrogenase (Checkcolor histamine, Kikkoman Biochemifa) and 50 μL of the detection solution were added to 50 μL of this solution. Microplate reader (Abs 470 nm (before), Abs 470 nm (after), Abs 800 nm (before), Abs 800 nm (after)) at 470 nm and 800 nm before and after mixing with histamine dehydrogenase. It was measured by SpectraMax M2e, MOLECULAR DEVICES).

反応前後の各測定ポイントにおける吸光度の値を用いて、酵素液添加の前後における吸光度の変化量(ΔAbs)は、(Abs 470nm(後)-Abs 800nm(後))-(Abs 470nm(前)-Abs 800nm(前))×100/150として求めた。各値から未反応の溶液の吸光度をブランクとして差引した後、検体としてHis水溶液を用いた際のΔAbsとHis濃度との関係から検量線を作成し、検体としてヒト血漿を用いた際のΔAbsから、ヒト血漿中のHis濃度を求めた。検量線は、各His濃度において3回実験を行った際の平均値を用いて作成し、同一ロットのヒト血漿を3回測定して、LC-MSによる分析値(73.5μM)と比較した。結果を図4として示す。 Using the absorbance values at each measurement point before and after the reaction, the amount of change in absorbance (ΔAbs) before and after the addition of the enzyme solution was (Abs 470 nm (after) -Abs 800 nm (after))-(Abs 470 nm (before)-). Abs 800 nm (front)) × 100/150. After subtracting the absorbance of the unreacted solution from each value as a blank, a calibration curve was created from the relationship between ΔAbs and His concentration when the His aqueous solution was used as the sample, and from ΔAbs when human plasma was used as the sample. , His concentration in human plasma was determined. A calibration curve was prepared using the average value obtained from three experiments at each His concentration, and human plasma of the same lot was measured three times and compared with the analysis value (73.5 μM) by LC-MS. .. The results are shown in FIG.

〔実施例6〕血漿中Hisの定量測定(2)
実施例1で調製したHisDCおよび実施例3で調製したHOXを用いてヒト血漿中のHisの定量測定を行った。HisDCを0.6mg/mlとなるように調製し、15μLのHisDCに対して0.2Mリン酸ナトリウム緩衝液,pH6.5を75μL、超純水10μL、各濃度ヒスチジン溶液50μLもしくはヒト血漿を加え混合した溶液を25℃、60分間インキュベートした。96穴マイクロプレートにこの溶液40μLに対して、4.0mg/mlとなるように調製したHOXを20μL、1M HEPES pH7.5を20μL、100mM TOOSを2μL、0.1M 4-アミノアンチピリンを2μL、1500U/mlペルオキシダーゼを2μL、超純水を114μL加えた。HOXを加え混合する前および混合後一定時間の555nmおよび800nmにおける吸光度(Abs 555nm(前)、Abs 555nm(後)、Abs 800nm(前)、Abs 800nm(後))をマイクロプレートリーダー(SpectraMax M2e、MOLECULAR DEVICES社)にて測定した。
[Example 6] Quantitative measurement of plasma His (2)
Quantitative measurement of His in human plasma was performed using HisDC prepared in Example 1 and HOX prepared in Example 3. Prepare HisDC to 0.6 mg / ml, add 0.2 M sodium phosphate buffer, pH 6.5 to 75 μL, ultrapure water 10 μL, each concentration histidine solution 50 μL or human plasma to 15 μL of HisDC. The mixed solution was incubated at 25 ° C. for 60 minutes. 20 μL of HOX prepared to be 4.0 mg / ml, 20 μL of 1M HEPES pH 7.5, 2 μL of 100 mM TOOS, and 2 μL of 0.1M 4-aminoantipyrine in a 96-well microplate with respect to 40 μL of this solution. 2 μL of 1500 U / ml peroxidase and 114 μL of ultrapure water were added. Microplate reader (SpectraMax M2e, Abs 555 nm (before), Abs 555 nm (after), Abs 800 nm (before), Abs 800 nm (after)) at 555 nm and 800 nm before and after mixing by adding HOX. It was measured by MOLECULAR DEVICES).

反応前後の各測定ポイントにおける吸光度の値を用いて、酵素液添加の前後における吸光度の変化量(ΔAbs)は、(Abs 555nm(後)-Abs 800nm(後))-(Abs 555nm(前)-Abs 800nm(前))として求めた。各値から未反応の溶液の吸光度をブランクとして差引した後、検体としてHis水溶液を用いた際のΔAbsとHis濃度との関係から検量線を作成し、検体としてヒト血漿を用いた際のΔAbsから、ヒト血漿中のHis濃度を求めた。検量線は、各His濃度において3回実験を行った際の平均値を用いて作成し、同一ロットのヒト血漿を3回測定して、LC-MSによる分析値(74.9μM)と比較した。検量線を図5に、定量結果を図6として示す。 Using the absorbance values at each measurement point before and after the reaction, the amount of change in absorbance (ΔAbs) before and after the addition of the enzyme solution was (Abs 555 nm (after) -Abs 800 nm (after))-(Abs 555 nm (before)-). It was determined as Abs 800 nm (front). After subtracting the absorbance of the unreacted solution from each value as a blank, a calibration curve was created from the relationship between ΔAbs and His concentration when the His aqueous solution was used as the sample, and from ΔAbs when human plasma was used as the sample. , His concentration in human plasma was determined. A calibration curve was prepared using the average value obtained from three experiments at each His concentration, and human plasma of the same lot was measured three times and compared with the analysis value (74.9 μM) by LC-MS. .. The calibration curve is shown in FIG. 5, and the quantitative result is shown in FIG.

本発明は、ヒスチジンの迅速かつ高感度な測定に有用であり、またヒスチジンの特異的な測定に有用である。本発明は、例えば生体研究、健康栄養、医療、食品製造など広範な分野において有用である。 The present invention is useful for rapid and sensitive measurement of histidine, and is also useful for specific measurement of histidine. The present invention is useful in a wide range of fields such as biological research, health nutrition, medical care, and food manufacturing.

Claims (18)

ヒスチジン脱炭酸酵素および4-イミダゾリルアセトアルデヒド生成酵素を用い、
ヒスチジン脱炭酸酵素が、以下の(A)、(B)および(C)からなる群より選ばれる1または2以上のタンパク質:
(A)配列番号3で表されるアミノ酸配列を含むタンパク質;
(B)配列番号3で表されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつヒスチジン脱炭酸酵素活性を有するタンパク質;
(C)配列番号3で表されるアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつヒスチジン脱炭酸酵素活性を有するタンパク質
であり、
4-イミダゾリルアセトアルデヒド生成酵素が、ヒスタミン脱水素酵素およびヒスタミン酸化酵素からなる群より選ばれる少なくとも1つであ
被検試料にヒスチジン脱炭酸酵素を作用させ、前記ヒスチジン脱炭酸酵素の失活を行わずに、続いて4-イミダゾリルアセトアルデヒド生成酵素を作用させる、
被検試料中のヒスチジンの測定方法。
Using histidine decarboxylase and 4-imidazolyl acetaldehyde-producing enzyme,
Histidine decarboxylase is one or more proteins selected from the group consisting of (A), (B) and (C) below:
(A) A protein containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3;
(B) A protein containing an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3 and having histidine decarboxylase activity;
(C) A protein containing an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, added or inserted in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3 and having histidine decarboxylase activity.
4-imidazolyl acetaldehyde-producing enzyme is at least one selected from the group consisting of histamine dehydrogenase and histamine oxidase.
Histidine decarboxylase is allowed to act on the test sample, and 4-imidazolyl acetaldehyde-producing enzyme is subsequently allowed to act on the test sample without inactivating the histidine decarboxylase.
A method for measuring histidine in a test sample.
ヒスチジン脱炭酸酵素がフォトバクテリウム属細菌に由来する、請求項に記載の方法。 The method according to claim 1 , wherein the histidine decarboxylase is derived from a bacterium belonging to the genus Photobacterium. フォトバクテリウム属細菌がフォトバクテリウム・フォスフォリウムである、請求項に記載の方法。 The method according to claim 2 , wherein the bacterium belonging to the genus Photobacterium is Photobacterium phosphorium. ヒスチジン脱炭酸酵素が形質転換体により産生される、請求項1~のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 3 , wherein the histidine decarboxylase is produced by the transformant. 形質転換体は、以下の(a)、(b)、および(c)からなる群より選ばれる1または2以上のポリヌクレオチドを含む発現単位を含む宿主細胞である、請求項に記載の方法。
(a)配列番号1で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(b)配列番号1で表される塩基配列の縮重変異体を含むポリヌクレオチド;および
(c)配列番号1で表される塩基配列またはその縮重変異体と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつヒスチジン脱炭酸酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド
The fourth aspect of claim 4 , wherein the transformant is a host cell containing an expression unit containing one or more polynucleotides selected from the group consisting of the following (a), (b), and (c ) ). Method.
(A) A polynucleotide containing the base sequence represented by SEQ ID NO: 1;
(B) A polynucleotide containing a degenerate variant of the base sequence represented by SEQ ID NO: 1; and
(C) A polynucleotide comprising a base sequence having 90% or more identity with the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 or a demultiplexed variant thereof, and encoding a protein having histidine decarboxylase activity .
ヒスタミン酸化酵素が、以下の(D)、(E)および(F)からなる群より選ばれる1または2以上のタンパク質である、請求項1~のいずれか1項に記載の方法。
(D)配列番号8で表されるアミノ酸配列を含むタンパク質;
(E)配列番号8で表されるアミノ酸配列と90%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつヒスタミン酸化酵素活性を有するタンパク質;
(F)配列番号8で表されるアミノ酸配列において1個もしくは数個のアミノ酸が欠失、置換、付加もしくは挿入されているアミノ酸配列を含み、かつヒスタミン酸化酵素活性を有するタンパク質。
The method according to any one of claims 1 to 5 , wherein the histamine oxidase is one or more proteins selected from the group consisting of the following (D), (E) and (F).
(D) A protein containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8;
(E) A protein containing an amino acid sequence having 90% or more identity with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8 and having histamine oxidase activity;
(F) A protein containing an amino acid sequence in which one or several amino acids are deleted, substituted, added or inserted in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8 and having histamine oxidase activity.
ヒスタミン酸化酵素がアルスロバクター属細菌に由来する、請求項1~のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 6 , wherein the histamine oxidase is derived from a bacterium belonging to the genus Arthrobacter. アルスロバクター属細菌がアルスロバクター・クリスタロポエテスである、請求項に記載の方法。 The method of claim 7 , wherein the Arthrobacter bacterium is Arthrobacter crystallopoetes. ヒスタミン酸化酵素が形質転換体により産生される、請求項1~のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 8 , wherein the histamine oxidase is produced by the transformant. 形質転換体は、以下の(e)、(f)、および(gからなる群より選ばれる1または2以上のポリヌクレオチドを含む発現単位を含む宿主細胞である、請求項に記載の方法。
(e)配列番号6で表される塩基配列を含むポリヌクレオチド;
(f)配列番号6で表される塩基配列の縮重変異体を含むポリヌクレオチド;および
(g)配列番号6で表される塩基配列またはその縮重変異体と90%以上の同一性を有する塩基配列を含み、かつヒスタミン酸化酵素活性を有するタンパク質をコードするポリヌクレオチド
The method of claim 9 , wherein the transformant is a host cell comprising an expression unit comprising one or more polynucleotides selected from the group consisting of (e), (f), and (g ) below. ..
(E) A polynucleotide containing the base sequence represented by SEQ ID NO: 6;
(F) A polynucleotide containing a degenerate variant of the base sequence represented by SEQ ID NO: 6; and
(G) A polynucleotide comprising a base sequence having 90% or more identity with the base sequence represented by SEQ ID NO: 6 or a degenerate variant thereof, and encoding a protein having histamine oxidase activity .
ヒスチジン脱炭酸酵素および4-イミダゾリルアセトアルデヒド生成酵素を作用させた後の被検試料中の4-イミダゾリルアセトアルデヒド、還元型電子供与体、アンモニアおよび過酸化水素からなる群より選ばれる少なくとも1つを測定する、請求項1~10のいずれか1項に記載の方法。 At least one selected from the group consisting of 4-imidazolyl acetaldehyde, reduced electron donor, ammonia and hydrogen peroxide in the test sample after the action of histidine decarboxylase and 4-imidazolyl acetaldehyde-producing enzyme is measured. , The method according to any one of claims 1 to 10 . ヒスチジン脱炭酸酵素および4-イミダゾリルアセトアルデヒド生成酵素を含む、請求項1~10のいずれか1項に記載の方法を実施するための、ヒスチジン測定用キット。 A kit for measuring histidine for carrying out the method according to any one of claims 1 to 10 , which comprises a histidine decarboxylase and a 4-imidazolyl acetaldehyde-producing enzyme. 反応用緩衝液または緩衝塩、4-イミダゾリルアセトアルデヒド検出試薬、過酸化水素検出試薬、アンモニア検出試薬および還元型電子供与体試薬の少なくとも一つをさらに含む、請求項12に記載のキット。 The kit according to claim 12 , further comprising at least one of a reaction buffer or buffer, a 4-imidazolyl acetaldehyde detection reagent, a hydrogen hydrogen detection reagent, an ammonia detection reagent and a reduced electron donor reagent. デバイス、ヒスチジン脱炭酸酵素および4-イミダゾリルアセトアルデヒド生成酵素を含む、請求項1~10のいずれか1項に記載の方法による、ヒスチジン測定用検出系。 The detection system for measuring histidine by the method according to any one of claims 1 to 10 , which comprises a device, a histidine decarboxylase and a 4-imidazolyl acetaldehyde-producing enzyme. 反応用緩衝液または緩衝塩、4-イミダゾリルアセトアルデヒド検出試薬、過酸化水素検出試薬、アンモニア検出試薬および還元型電子供与体検出試薬の少なくとも一つをさらに含み、かつデバイスがマイクロ流路チップである、請求項14に記載の検出系。 Further comprising at least one of a reaction buffer or buffer, 4-imidazolyl acetaldehyde detection reagent, hydrogen hydrogen detection reagent, ammonia detection reagent and reduced electron donor detection reagent, and the device is a microchannel chip. The detection system according to claim 14 . 検出用電極、および検出用電極に固定または配置された、ヒスチジン脱炭酸酵素および4-イミダゾリルアセトアルデヒド生成酵素を含む、請求項1~10のいずれか1項に記載の方法を実施するための、ヒスチジン測定用酵素センサー。 The method according to any one of claims 1 to 10, comprising a detection electrode and a histidine decarboxylase and 4-imidazolyl acetaldehyde-producing enzyme immobilized or placed on the detection electrode. Enzyme sensor for measurement. 請求項1~11のいずれか1項に記載の方法により被検試料中のヒスチジンの量を測定し、前記ヒスチジンの量が基準量よりも低ければ被験者は潰瘍性大腸炎または心臓悪液質、生活習慣病またはがん罹患リスクが高い予測し、被検試料中のヒスチジンの量が基準量よりも高ければ被検者はヒスチジン血症罹患リスクが高い予測する、潰瘍性大腸炎、心臓悪液質、生活習慣病、がんまたはヒスチジン血症の罹患リスクの予測方法。 The amount of histidine in the test sample is measured by the method according to any one of claims 1 to 11 , and if the amount of histidine is lower than the reference amount, the subject is ulcerative colitis or cardiac illness. Predicting a high risk of developing a lifestyle-related disease or cancer , and predicting that a subject is at a high risk of developing histidineemia if the amount of histidine in the test sample is higher than the standard amount, ulcerative colitis , How to predict the risk of developing heart disease, lifestyle-related diseases, cancer or histidineemia. 請求項1~11のいずれか1項に記載の方法により潰瘍性大腸炎の寛解期にある被検者の被検試料中のヒスチジンの量を測定し、前記ヒスチジンの量が基準量よりも低ければ被験者は炎症性腸疾患の再燃リスクが高いと予測し、被検試料中のヒスチジンの量が基準量よりも高ければ被検者は再燃リスクが低いと予測する、潰瘍性大腸炎の罹患リスクの予測方法。 The amount of histidine in the test sample of the subject in the remission stage of ulcerative colitis is measured by the method according to any one of claims 1 to 11 , and the amount of histidine is lower than the reference amount. For example, the subject predicts that the risk of relapse of inflammatory bowel disease is high, and if the amount of histidine in the test sample is higher than the reference amount, the subject predicts that the risk of relapse is low. Prediction method.
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