JP7333547B2 - Amino acid quantification method and amino acid quantification kit - Google Patents

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Description

本発明は、アミノ酸定量方法及びアミノ酸定量用キット等に関する。 The present invention relates to an amino acid quantification method, an amino acid quantification kit, and the like.

L-アミノ酸(L-AA)は、生体内のタンパク質の構成成分として重要な役割を担っており、その種類は20種類である。L-アミノ酸の機能性に関し多くの研究がなされ、L-アミノ酸は、医薬品、加工食品、健康食品など様々な産業で使用されている。例えば、食品中の遊離のL-アミノ酸は、味、加熱後の香り、保存性、摂取後の生体調節機能等に関係しており、食品科学や栄養科学分野における重要な要素として注目されている。また、近年、疾病により血液中のL-アミノ酸濃度が変化することが見いだされ、血液中のアミノ酸濃度を測定することで、肺がん、胃がん、大腸がんなどのがん診断を可能とするバイオマーカーとしても活用されている。その為、アミノ酸定量技術は、アミノ酸を使用する製品開発、品質管理、診断などの様々な分野で必要不可欠な技術となっている。 L-amino acids (L-AA) play an important role as constituents of proteins in vivo, and there are 20 types of them. Many studies have been made on the functionality of L-amino acids, and L-amino acids are used in various industries such as pharmaceuticals, processed foods, and health foods. For example, free L-amino acids in food are related to taste, aroma after heating, preservability, bioregulatory function after ingestion, etc., and are attracting attention as an important factor in the fields of food science and nutritional science. . In recent years, it has been found that the L-amino acid concentration in the blood changes depending on the disease, and by measuring the amino acid concentration in the blood, it is a biomarker that enables cancer diagnosis such as lung cancer, stomach cancer, and colon cancer. It is also used as Therefore, amino acid quantification technology has become an indispensable technology in various fields such as product development, quality control, and diagnosis using amino acids.

L-アミノ酸のアミノ酸定量技術として、アミノ酸を液体クロマトグラフィーで分離し、ニンヒドリンや蛍光誘導体化剤オルトフタルアルデヒドによる呈色反応で検出する方法が知られている(非特許文献1)。しかし、該方法は、1検体の分析時間が2時間程度必要なため分析時間がかかり、多数の検体を測定するには不向きであるという問題点があった。 As an amino acid quantification technique for L-amino acids, a method is known in which amino acids are separated by liquid chromatography and detected by color reaction with ninhydrin or a fluorescent derivatizing agent, orthophthalaldehyde (Non-Patent Document 1). However, this method has the problem that it takes about 2 hours to analyze one specimen, and thus it is not suitable for measuring a large number of specimens.

別のアミノ酸定量技術として、L-アミノ酸に作用する酵素を利用するアミノ酸の測定方法が知られている(特許文献1)。しかし、該方法は目的基質とするアミノ酸に対する選択性が低く、目的以外のアミノ酸にも反応する、また、20種類のアミノ酸に対応する酵素がないという問題点があった。 As another amino acid quantification technique, a method for measuring amino acids using an enzyme acting on L-amino acids is known (Patent Document 1). However, this method has problems in that it has low selectivity for amino acids as target substrates, reacts with amino acids other than target amino acids, and there is no enzyme corresponding to 20 types of amino acids.

アミノアシルtRNA合成酵素(AARS)は、生体内のタンパク質合成に係る酵素であり、以下の反応式1及び2に従って、アミノアシルtRNAを産生する。20種類のL-アミノ酸(L-AA)に対し特異的な20種類のAARSが存在する。その為、標的とするアミノ酸及び転移RNA(tRNA)に対する選択性が極めて高い酵素であるとされている。

Figure 0007333547000001
Aminoacyl-tRNA synthetase (AARS) is an enzyme involved in protein synthesis in vivo, and produces aminoacyl-tRNA according to reaction schemes 1 and 2 below. There are 20 AARS specific for 20 L-amino acids (L-AA). Therefore, it is considered to be an enzyme with extremely high selectivity for target amino acids and transfer RNA (tRNA).
Figure 0007333547000001

AARSの内、グルタミン酸に作用するグルタミルtRNA合成酵素、グルタミンに作用するグルタミニルtRNA合成酵素及びアルギニンに作用するアルギニルtRNA合成酵素の3種類のAARSについては、以下の反応式3~5に従って、tRNAとAARSが予め会合し、活性化されなければAARS反応が起こらないことが報告されている(非特許文献2)。

Figure 0007333547000002
Among the AARS, glutamyl-tRNA synthetase that acts on glutamic acid, glutaminyl-tRNA synthetase that acts on glutamine, and arginyl-tRNA synthetase that acts on arginine are three types of AARS. It has been reported that the AARS reaction does not occur unless is pre-associated and activated (Non-Patent Document 2).
Figure 0007333547000002

当該反応では、ピロリン酸(PPi)が産生されると共に、AARSにアデノシン三リン酸(ATP)、L-アミノ酸(L-AA)及びtRNAが1分子ずつ作用することで、アミノアシルアデニル酸(アミノアシルAMP)-AARS-tRNA複合体という反応中間体を形成する。該複合体に於いて、アミノアシルAMPは、通常、AARSに強く結合しているため、tRNA又は求核剤(アミン類)を加えて複合体を分解しない限り上記のAARS反応は進まないとされている(特許文献2、非特許文献3~4)。 In the reaction, pyrophosphate (PPi) is produced, and adenosine triphosphate (ATP), L-amino acid (L-AA), and tRNA act on AARS one molecule each to produce aminoacyl adenylic acid (aminoacyl AMP )-AARS-tRNA complex. In the complex, aminoacyl AMP is usually strongly bound to AARS, so the above AARS reaction does not proceed unless tRNA or a nucleophilic agent (amines) is added to decompose the complex. (Patent Document 2, Non-Patent Documents 3-4).

このようなAARSが関与する反応(AARS反応)については、非特許文献5や非特許文献6のように放射線ラベルを使用した方法で確認されており、本方法を利用したL-アミノ酸の定量技術がこれまで開発されてきた。例えば、非特許文献7では、反応式1と反応式2のAARS反応に基づき、放射線ラベルをした測定対象アミノ酸を用い、ATP、tRNAとAARSを作用させ、産生したアミノアシルtRNAをビーズに吸着させ、その放射線量を測定することで測定対象アミノ酸を測定する方法が記載されている。しかしながら、該方法では、放射線ラベルした測定対象アミノ酸が不可欠であり、放射線ラベルをした測定対象アミノ酸が取り扱える施設や設備が必要である。また、ビーズの吸着、分離などの煩雑な操作も必要である。さらに反応式1と2のAARS反応に基づくため、AARSが1分子のアミノ酸とATPと反応し、1分子のアミノアシルtRNAを産生するため、試料中のtRNAと同量かそれ以下のピロリン酸しか産生されない。従って、該方法では、微量な反応産物であるアミノアシルtRNAを検出する必要があり、放射線ラベルをした測定対象アミノ酸が必要不可欠だとされている(特許文献2の段落番号0012)。 Such reactions involving AARS (AARS reactions) have been confirmed by methods using radiolabels, as in Non-Patent Documents 5 and 6, and L-amino acid quantification techniques using this method. has been developed so far. For example, in Non-Patent Document 7, based on the AARS reaction of Reaction Schemes 1 and 2, a radiolabeled amino acid to be measured is used, ATP, tRNA and AARS are allowed to act, and the produced aminoacyl-tRNA is adsorbed to beads, A method for measuring an amino acid to be measured by measuring the radiation dose is described. However, in this method, a radiolabeled amino acid to be measured is indispensable, and facilities and equipment capable of handling the radiolabeled amino acid to be measured are required. In addition, complicated operations such as adsorption and separation of beads are required. Furthermore, since it is based on the AARS reactions of Reaction Schemes 1 and 2, AARS reacts with one molecule of amino acid and ATP to produce one molecule of aminoacyl-tRNA, so that pyrophosphate is produced in an amount equal to or less than that of tRNA in the sample. not. Therefore, in this method, it is necessary to detect a minute amount of the reaction product, aminoacyl-tRNA, and it is said that a radiolabeled amino acid to be measured is essential (Patent Document 2, paragraph 0012).

また、例えば、以下の反応式6で示される反応に基づくアミノ酸の分析方法が特許文献3に記載されている。

Figure 0007333547000003
Further, for example, Patent Document 3 describes an amino acid analysis method based on the reaction shown in Reaction Formula 6 below.
Figure 0007333547000003

該方法に於いては、AARSがATP及びL-アミノ酸と結合する際に生じるピロリン酸を指標とすることによりL-アミノ酸を分析する(特許文献3、非特許文献8、9、10)。しかしながら、反応式6からも分かるように、当該方法は、tRNAを添加せず反応させる方法であり、tRNAとAARSが予め会合し、活性化されなければならないAARSでは、反応が起こらない方法である。 In this method, L-amino acids are analyzed using pyrophosphate produced when AARS binds to ATP and L-amino acids as an index (Patent Document 3, Non-Patent Documents 8, 9, 10). However, as can be seen from reaction formula 6, this method is a method of reacting without adding tRNA, and is a method in which tRNA and AARS are pre-associated with AARS, which must be activated, so that no reaction occurs. .

更に、tRNAを添加せず、反応式1と2のAARS反応に基づいてL-アミノ酸を定量する方法が、特許文献2及び特許文献4に記載されている。即ち、前述の通りアミノアシルAMPは、通常、AARSに強く結合してアミノアシルAMP-AARS複合体を形成している。そこで、該方法では、アミノアシルAMP-AARS複合体分解試薬としてヒドロキシルアミンなどのアミン類(求核剤)を添加することで、AARSを再び反応可能な状態とし、その結果、少量のAARSでL-アミノ酸を定量することを特徴とする。しかしながら、特許文献2及び特許文献4に記載の該複合体分解試薬が複合体のL-アミノ酸と反応して化合物が産生される(例えば、特許文献2の段落番号0037に示されるように、該複合体分解試薬としてヒドロキシルアミンを使用した場合は、「アミノ酸ヒドロキサム酸」が産生される)ため、L-アミノ酸は再利用することが出来ず、その結果、試料中のL-アミノ酸と同等量の産生物であるピロリン酸しか得られない(特許文献2の段落番号0023)。 Furthermore, Patent Documents 2 and 4 describe methods for quantifying L-amino acids based on the AARS reactions of Reaction Schemes 1 and 2 without adding tRNA. That is, as described above, aminoacyl AMP normally binds strongly to AARS to form an aminoacyl AMP-AARS complex. Therefore, in this method, by adding an amine (nucleophilic agent) such as hydroxylamine as an aminoacyl AMP-AARS complex decomposing reagent, AARS is again made to be in a state capable of reacting, and as a result, a small amount of AARS can It is characterized by quantifying amino acids. However, the complex-dissolving reagent described in Patent Documents 2 and 4 reacts with the L-amino acid of the complex to produce a compound (for example, as shown in paragraph 0037 of Patent Document 2, the When hydroxylamine is used as a decomplexing reagent, "amino acid hydroxamic acid" is produced), so L-amino acids cannot be reused, and as a result, the same amount of L-amino acids in the sample Only pyrophosphate, which is a product, can be obtained (Paragraph No. 0023 of Patent Document 2).

また、該方法はtRNAを添加せず反応させる方法であり、tRNAとAARSが予め会合し、活性化されなければならないAARSでは、反応が起こらない。因みに、特許文献2では、tRNAとAARSが予め会合し、活性化されなければならないAARSについては、tRNAを添加すれば良いとしており、添加するtRNAは、測定対象のアミノ酸と同等に高いモル濃度にする必要がなく、AARSと同等に低いモル濃度添加すれば十分であることが記載されている(特許文献2の段落番号0012)。また、反応式1と2のAARS反応に基づく該方法において、tRNAを使用する場合、アミノアシルtRNAを構成するtRNAは再利用することが出来ず、その結果、試料中のtRNA量に反応が制限されることとなり、tRNAと同等量の産生物であるピロリン酸しか得られない。以上のことから、反応式1と2のAARS反応に基づく該方法は、tRNAやL-アミノ酸の再利用をしないため、tRNA又はL-アミノ酸と同等量のピロリン酸しか得ることができない、また、AARS反応で生じたピロリン酸を多段階の酵素反応により検出しているため、煩雑であるとともに、血中の夾雑物やその他の外部要因により各酵素が影響を受けやすいことが懸念される。 In addition, this method is a method of reacting without adding tRNA, and reaction does not occur with AARS, which must be pre-associated with tRNA and AARS and activated. Incidentally, in Patent Document 2, tRNA and AARS must associate in advance and activate AARS, so it is sufficient to add tRNA. It is described that it is sufficient to add a low molar concentration equivalent to AARS (Paragraph No. 0012 of Patent Document 2). In addition, when tRNA is used in the method based on the AARS reaction of Reaction Schemes 1 and 2, the tRNA that constitutes the aminoacyl-tRNA cannot be reused, and as a result, the amount of tRNA in the sample limits the reaction. As a result, only pyrophosphate, which is a product equivalent to tRNA, can be obtained. From the above, since the method based on the AARS reactions of Reaction Schemes 1 and 2 does not reuse tRNA or L-amino acids, it is possible to obtain pyrophosphate in an amount equivalent to tRNA or L-amino acids. Since the pyrophosphate generated in the AARS reaction is detected by multistep enzymatic reactions, it is complicated and there is concern that each enzyme is susceptible to contaminants in the blood and other external factors.

実際に、特許文献2には、こうして予めtRNAと会合されたAARSから形成されるアミノアシルAMP-AARS-tRNA複合体にヒドロキシルアミンなどのアミン類(求核剤)を作用させた場合に、該複合体からAA、並びに、AARS、AARS-tRNA複合体及びtRNAからなる群から選択される少なくとも一種以上の化合物が遊離されて、これらが再び反応可能な状態となり、その結果、L-アミノ酸が定量出来ることは何ら記載ないし示唆されていないし、また、そのような事実を示した実施例は開示されていない。 In fact, in Patent Document 2, when an aminoacyl AMP-AARS-tRNA complex formed from AARS pre-associated with tRNA is reacted with an amine (nucleophilic agent) such as hydroxylamine, the complex AA and at least one or more compounds selected from the group consisting of AARS, AARS-tRNA complex, and tRNA are released from the body, and these are again in a state capable of reacting, and as a result, L-amino acids can be quantified. This fact is not described or suggested at all, nor is any embodiment showing such a fact disclosed.

一方、別のAARS反応としては、例えば、以下の反応式7と8の反応が知られている。当該反応では、AARSにATP及びL-アミノ酸が1分子ずつ作用することで、アミノアシルAMP-AARS複合体を形成する。次いで該複合体にATP、GTP等を作用させることによって、医薬品や医薬品原料として期待されているジアデノシン四リン酸(Ap4A)等のジアデノシンポリリン酸(ApnA)及びアデノシングアノシンテトラリン酸(Ap4G)等が合成・製造されている(特許文献5、特許文献6、非特許文献11、非特許文献12)。

Figure 0007333547000004
On the other hand, as another AARS reaction, for example, reactions represented by reaction formulas 7 and 8 below are known. In this reaction, one molecule each of ATP and L-amino acid acts on AARS to form an aminoacyl AMP-AARS complex. Then, by allowing ATP, GTP, etc. to act on the complex, diadenosine polyphosphate (ApnA) such as diadenosine tetraphosphate (Ap4A) and adenosine anosine tetraphosphate (Ap4G), etc., which are expected as pharmaceuticals and drug raw materials is synthesized and manufactured (Patent Document 5, Patent Document 6, Non-Patent Document 11, Non-Patent Document 12).
Figure 0007333547000004

当該反応の反応式7は、ピロリン酸の存在下では逆反応が促進され、アミノアシルAMP-AARS複合体からアミノ酸、AARS及びATPが産生される。その為、当該反応を進めるためには、逆反応を生じなくさせる必要があり、上記の公知文献に記載の技術では、反応式7で産生される不必要なピロリン酸を分解するため、ピロリン酸を分解する無機ピロホスファターゼが使用されている。更に、これら公知文献に記載された技術は、あくまで、ApnA及びAp4G等の合成・製造に関するものであって、アミノ酸の定量に関する技術的課題を解決することを目的とするものではない。実際に、これら公知文献には、上記の反応式7と8のAARS反応を活用したアミノ酸の定量については何ら言及されておらず、反応式8に於いて生じるアミノ酸及びAARSの再利用に関しても一切触れられていない。 In Reaction Scheme 7 of the reaction, the reverse reaction is promoted in the presence of pyrophosphate to produce amino acids, AARS and ATP from the aminoacyl AMP-AARS complex. Therefore, in order to proceed with the reaction, it is necessary to prevent the reverse reaction from occurring. Inorganic pyrophosphatase is used to degrade Furthermore, the techniques described in these publications relate only to synthesis and production of ApnA, Ap4G, etc., and are not intended to solve technical problems related to quantification of amino acids. In fact, these known documents do not mention the quantification of amino acids utilizing the AARS reactions of the above reaction schemes 7 and 8, and there is no mention of the reuse of the amino acids and AARS generated in reaction scheme 8. not touched.

また、反応式7と8のAARS反応に基づいた、L体及びD体のアミノ酸を定量する方法が、特許文献7に記載されている。この方法では、一度形成させたアミノアシルAMP-AARS複合体からAARS及びアミノ酸を遊離させ、それらを再度、アミノアシルAMP-AARS複合体の形成に利用することによって、最終的に、測定対象であるピロリン酸等の反応産生物を、試料中に含まれるアミノ酸より多くのモル数まで産生させることを特徴とする。しかしながら、該発明は、tRNAとAARSが予め会合し、活性化されなければならないAARSに関して何ら触れられていない。更に、特許文献7には、アミノアシルAMP-AARS-tRNA複合体から、AA、並びに、AARS、AARS-tRNA複合体及びtRNAからなる群から選択される少なくとも一種以上の化合物が遊離され、これらが再利用できる可能性については記載ないし示唆されていない。 Further, a method for quantifying L- and D-amino acids based on the AARS reactions of Reaction Schemes 7 and 8 is described in Patent Document 7. In this method, the AARS and amino acids are released from the once-formed aminoacyl AMP-AARS conjugate, and these are again used to form the aminoacyl AMP-AARS conjugate, thereby finally obtaining pyrophosphate, which is the object of measurement. It is characterized in that the reaction product such as is produced up to the number of moles greater than the number of moles of amino acids contained in the sample. However, the invention makes no mention of AARS, in which tRNA and AARS must be pre-associated and activated. Furthermore, in Patent Document 7, AA and at least one or more compounds selected from the group consisting of AARS, AARS-tRNA complex and tRNA are released from the aminoacyl AMP-AARS-tRNA complex, and these are regenerated. No mention or suggestion of availability.

特開2013-146264号公報JP 2013-146264 A 特許5305208号明細書Patent No. 5305208 特開2011-50357号公報JP 2011-50357 A WO2013118894A1WO2013118894A1 特開2000-69990号公報JP-A-2000-69990 特許3135649号明細書Patent No. 3135649 WO2017170469A1WO2017170469A1

“化学と生物”、(日本)、2015年、Vol.53、p.192-197"Chemistry and Biology", (Japan), 2015, Vol.53, p. 192-197 Structure、14, 1791-1799, 2006Structure, 14, 1791-1799, 2006 “ヴォート 生化学(下)”、(日本)、第3版、1024-1029"Vought Biochemistry (Part 2)", (Japan), 3rd edition, 1024-1029 J.Biol.Chem., 241, 839-845, 1966J. Biol. Chem., 241, 839-845, 1966 J.Biol.Chem., 240, 432-438, 1965J. Biol. Chem., 240, 432-438, 1965 Eur. J. Biochem., 70, 137-145, 1976Eur. J. Biochem., 70, 137-145, 1976 Analytical Biochem., 363, 246-254, 2007Analytical Biochem., 363, 246-254, 2007 Analytical Biochem., 443, 22-26, 2013Analytical Biochem., 443, 22-26, 2013 Appl. Biochem. Biotechnol., 174, 2527-2536, 2014Appl. Biochem. Biotechnol., 174, 2527-2536, 2014 J.Chem.Chem.Eng.6,397-400,2012J. Chem. Chem. Eng. 6,397-400,2012 “東京医科大学雑誌”、(日本)、1993年、Vol.51、p.469-480"Tokyo Medical University Journal", (Japan), 1993, Vol.51, p. 469-480 Agric. Biol. Chem., 53, 615-623, 1989Agric. Biol. Chem., 53, 615-623, 1989

本発明は、上記のアミノ酸定量法に関する従来技術に於ける様々な問題点を解決し、AARSを用いて、測定対象のアミノ酸を選択的且つ簡便、高感度に定量する方法及びアミノ酸定量用キットを提供することを目的とする。 The present invention solves various problems in the prior art related to the above amino acid quantification method, and provides a method and a kit for amino acid quantification that selectively, easily, and highly sensitively quantifies an amino acid to be measured using AARS. intended to provide

発明者らは、種々の検討を行った結果、AARSを用いて試料中のアミノ酸(L体及びD体)、特に、グルタミン酸、グルタミン及びアルギニンの量を定量する方法に於いて、図1に示すように、試料中のアミノ酸(AA)に対応するアミノアシルtRNA合成酵素(AARS)及び転移RNA(tRNA)を反応させて、AARSとtRNAから成る複合体(AARS-tRNA複合体)を形成させ、このAARS-tRNA複合体とアミノ酸及びATPと反応させてアミノアシルAMP-AARS-tRNA複合体を形成させ、次いで、一度形成させたアミノアシルAMP-AARS-tRNA複合体(該複合体から生成され得るAARS及びアミノアシルtRNAも含む)とアミノ酸再生試薬(ヌクレオチド又は、アルカリ性化合物)を反応させることによって、該複合体から、AA、並びに、AARS、AARS-tRNA複合体及びtRNAからなる群から選択される少なくとも一種以上の化合物を遊離させ、それらを再度、アミノアシルAMP-AARS-tRNA複合体の形成に利用することによって、最終的に、測定対象であるピロリン酸等の反応産生物が、反応液中に含まれるtRNA及び/又はアミノ酸より多くのモル数まで産生され得ることを見出し、本発明を完成させた。 As a result of various studies, the inventors have found a method for quantifying the amount of amino acids (L-form and D-form) in a sample using AARS, particularly glutamic acid, glutamine and arginine, as shown in FIG. As described above, aminoacyl-tRNA synthetase (AARS) and transfer RNA (tRNA) corresponding to amino acids (AA) in a sample are reacted to form a complex (AARS-tRNA complex) composed of AARS and tRNA. The AARS-tRNA complex is reacted with amino acids and ATP to form an aminoacyl AMP-AARS-tRNA complex, and then the once-formed aminoacyl AMP-AARS-tRNA complex (AARS and aminoacyl tRNA) and an amino acid regeneration reagent (nucleotide or alkaline compound) are reacted to obtain at least one selected from the group consisting of AA, AARS, AARS-tRNA complex and tRNA from the complex. By liberating the compounds and using them again to form an aminoacyl AMP-AARS-tRNA complex, the reaction product such as pyrophosphate to be measured is finally converted into tRNA and / Or, they found that they can be produced up to a larger number of moles than amino acids, and completed the present invention.

本発明は、以下の[1]~[7]の態様に関する。
[1]以下の各工程を含む工程(I):
(工程I-1)試料中のアミノ酸(AA)に対応するアミノアシルtRNA合成酵素(AARS)及び転移RNA(tRNA)を反応させて、AARSとtRNAから成る複合体(AARS-tRNA複合体)を形成させる反応(反応1)を含む工程;
(工程I-2)二価陽イオンの存在下、該AA、該AAに対応するAARS-tRNA複合体、及び、アデノシン三リン酸(ATP)を反応させて、アミノアシルアデニル酸(アミノアシルAMP)とAARS-tRNA複合体から成る複合体(アミノアシルAMP-AARS-tRNA複合体)を形成させる反応(反応2)を含む工程;
(工程I-3)反応2及び/又は反応4で形成されたアミノアシルAMP-AARS-tRNA複合体(該複合体から生成され得るAARS及びアミノアシルtRNAも含む)にアミノ酸再生試薬を作用させて、AA、並びに、AARS、AARS-tRNA複合体及びtRNAからなる群から選択される少なくとも一種以上の化合物を遊離させる反応(反応3)を含む工程;
(工程I-4)反応3で遊離されたAA、並びに、AARS、AARS-tRNA複合体及びtRNAからなる群から選択される少なくとも一種以上の化合物を反応1及び/又は反応2において再利用することによってアミノアシルAMP-AARS-tRNA複合体反応を形成させる反応(反応4)を含む工程;及び、
(工程I-5)工程I-3及び工程I-4を繰り返す工程、並びに、工程(I)で生じた反応産生物の量を測定し、該反応産生物の測定量に基づきアミノ酸の量を決定することを含む工程(II)、
を含む、試料中のアミノ酸定量方法。
[2]工程(I)で用いるアミノ酸再生試薬が、ヌクレオチド及びアルカリ性化合物であることを特徴とする、態様[1]に記載のアミノ酸定量方法。
[3]工程(I)で用いるtRNAが、AARSのモル数の0.25倍以上であることを特徴とする、態様[1]に記載のアミノ酸定量方法。
[4]吸光度法により吸光度変化を測定することによって、工程(I)で生じた反応産生物の量を測定する、態様[1]~[3]に記載のアミノ酸定量方法。
[5]工程(I)で生じる反応産生物として、ピロリン酸又は水素イオンの少なくとも何れか1つを測定する、態様[1]~[4]の何れか一項に記載のアミノ酸定量方法。
[6]工程(I)で生じた反応産生物のモル数が反応液中に含まれるtRNA及び/又はアミノ酸のモル数より多いことを特徴とする、態様[1]~[5]のいずれか一項に記載のアミノ酸定量方法。
[7]態様[1]~[6]に記載のアミノ酸定量法を実施するためのアミノ酸定量用キットであって、ATP、アミノ酸再生試薬、並びに、該アミノ酸に対応するAARS及びtRNAを含む、アミノ酸定量用キット。
The present invention relates to the following aspects [1] to [7].
[1] Step (I) including the following steps:
(Step I-1) Aminoacyl-tRNA synthetase (AARS) corresponding to an amino acid (AA) in a sample and transfer RNA (tRNA) are reacted to form a complex composed of AARS and tRNA (AARS-tRNA complex) A step comprising a reaction (Reaction 1) to cause;
(Step I-2) reacting the AA, the AARS-tRNA complex corresponding to the AA, and adenosine triphosphate (ATP) in the presence of a divalent cation to form aminoacyl adenylic acid (aminoacyl AMP); a step comprising a reaction (reaction 2) to form a complex consisting of an AARS-tRNA complex (aminoacyl AMP-AARS-tRNA complex);
(Step I-3) The aminoacyl AMP-AARS-tRNA complex formed in Reaction 2 and/or Reaction 4 (including AARS and aminoacyl-tRNA that can be produced from the complex) is allowed to act with an amino acid regeneration reagent to and a reaction (reaction 3) for releasing at least one or more compounds selected from the group consisting of AARS, AARS-tRNA complexes and tRNA;
(Step I-4) Reusing the AA released in Reaction 3 and at least one or more compounds selected from the group consisting of AARS, AARS-tRNA complex and tRNA in Reaction 1 and/or Reaction 2 forming an aminoacyl AMP-AARS-tRNA complex reaction (reaction 4); and
(Step I-5) repeating steps I-3 and I-4, measuring the amount of the reaction product produced in step (I), and determining the amount of amino acid based on the measured amount of the reaction product; step (II) comprising determining
A method for quantifying amino acids in a sample, comprising:
[2] The method for quantifying amino acids according to aspect [1], wherein the amino acid regeneration reagent used in step (I) is a nucleotide and an alkaline compound.
[3] The method for quantifying amino acids according to aspect [1], wherein the amount of tRNA used in step (I) is 0.25 or more times the number of moles of AARS.
[4] The method for quantifying amino acids according to aspects [1] to [3], wherein the amount of the reaction product produced in step (I) is measured by measuring absorbance change by an absorbance method.
[5] The method for quantifying amino acids according to any one of aspects [1] to [4], wherein at least one of pyrophosphate and hydrogen ions is measured as the reaction product generated in step (I).
[6] Any one of aspects [1] to [5], wherein the number of moles of the reaction product produced in step (I) is greater than the number of moles of tRNA and/or amino acid contained in the reaction solution. The method for quantifying amino acids according to item 1.
[7] An amino acid quantification kit for performing the amino acid quantification method according to aspects [1] to [6], comprising ATP, an amino acid regeneration reagent, and AARS and tRNA corresponding to the amino acid. Quantitative kit.

本発明に係るアミノ酸定量方法に於いては、試料中のアミノ酸に対応するAARS及びtRNAと反応させて、AARSとtRNAから成る複合体(AARS-tRNA複合体)を形成させ、二価陽イオンの存在下、該AARS-tRNA複合体、該アミノ酸及びATPを反応させて、アミノアシルAMP-AARS-tRNA複合体を形成させる。次いで、一度形成させたアミノアシルAMP-AARS-tRNA複合体(該複合体から生成され得るAARS及びアミノアシルtRNAも含む)とアミノ酸再生試薬(ヌクレオチド又はアルカリ性化合物)を反応させて、AA、並びに、AARS、AARS-tRNA複合体及びtRNAからなる群から選択される少なくとも一種以上の化合物を遊離させ、それらをアミノアシルAMP-AARS-tRNA複合体の形成に繰り返し利用することによって、測定対象であるピロリン酸等の反応産生物を、反応液中に含まれるtRNA及び/又はアミノ酸より多くのモル数まで産生させることができる。その結果、従来技術のような放射線ラベルをした測定対象アミノ酸は不必要となる。また、従来技術に比べてより簡便な手段でこれら反応産生物を測定する場合であっても、従来技術の多段階酵素反応を用いた蛍光法などによる高感度分析のアミノ酸定量法のアミノ酸定量範囲と同等の範囲での定量が可能であり、このような高感度分析は不必要となる。従って、本発明によって、グルタミン酸、グルタミン、及び、アルギニンを特異的且つ簡便、高感度に定量する方法及びその定量用キットを提供することが可能となる。 In the method for quantifying amino acids according to the present invention, AARS and tRNA corresponding to amino acids in a sample are reacted to form a complex (AARS-tRNA complex) composed of AARS and tRNA, and divalent cations are produced. In the presence, the AARS-tRNA complex, the amino acid and ATP react to form an aminoacyl AMP-AARS-tRNA complex. Next, the once-formed aminoacyl AMP-AARS-tRNA complex (including AARS and aminoacyl-tRNA that can be produced from the complex) is reacted with an amino acid regeneration reagent (nucleotide or alkaline compound) to produce AA, AARS, By liberating at least one or more compounds selected from the group consisting of AARS-tRNA complexes and tRNAs and repeatedly using them to form aminoacyl AMP-AARS-tRNA complexes, pyrophosphate, etc. to be measured Reaction products can be produced up to more moles than the tRNA and/or amino acids contained in the reaction. As a result, radiolabeled amino acids to be measured as in the prior art are no longer necessary. In addition, even if these reaction products are measured by a simpler means than the conventional technology, the amino acid quantification range of the amino acid quantification method of high-sensitivity analysis by fluorescence method using multi-step enzymatic reaction of the conventional technology can be quantified in a range equivalent to , and such high-sensitivity analysis becomes unnecessary. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a method and kit for quantifying glutamic acid, glutamine, and arginine specifically, simply, and with high sensitivity.

本発明方法に含まれると考えられる反応工程を示す図である。FIG. 2 shows the reaction steps considered to be involved in the method of the invention. tRNAを用いた各種AARS反応により生じるピロリン酸産生量を示す図である。FIG. 4 shows the amount of pyrophosphate produced by various AARS reactions using tRNA. tRNA混合品を用いた各種AARS反応により生じるピロリン酸産生量を示す図である。FIG. 3 shows the amount of pyrophosphate produced by various AARS reactions using tRNA mixtures. ArgRSにおけるtRNAの各種濃度によるピロリン酸産生量を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the amount of pyrophosphate produced at various concentrations of tRNA in ArgRS. GluRSにおけるtRNAの各種濃度によるピロリン酸産生量を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the amount of pyrophosphate produced at various concentrations of tRNA in GluRS. GlnRSにおけるtRNAの各種濃度によるピロリン酸産生量を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the amount of pyrophosphate produced by various concentrations of tRNA in GlnRS. ArgRSにおけるtRNA混合品の各種濃度によるピロリン酸産生量を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing pyrophosphate production at various concentrations of tRNA mixtures in ArgRS. GlnRSにおけるtRNA混合品の各種濃度によるピロリン酸産生量を示す図である。FIG. 10 shows the amount of pyrophosphate produced at various concentrations of tRNA mixtures in GlnRS. 本発明と公知文献(非特許文献6、特許文献2)のAARS反応におけるピロリン酸産生量を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the amount of pyrophosphate produced in the AARS reaction of the present invention and known documents (Non-Patent Document 6, Patent Document 2). 各種ATP濃度により生じるピロリン酸産生量を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing pyrophosphate production amounts caused by various ATP concentrations. 各種二価イオン濃度により生じるピロリン酸産生量を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing pyrophosphate production amounts caused by various divalent ion concentrations. 各反応温度によるピロリン酸産生量を示す図である。It is a figure which shows the pyrophosphate production amount by each reaction temperature. 各pHによるピロリン酸産生量を示す図である。It is a figure which shows the pyrophosphate production amount by each pH. モリブデンブルー法によるピロリン酸測定におけるアミノ酸検量線を示す図である。FIG. 4 shows an amino acid calibration curve in pyrophosphate measurement by the molybdenum blue method.

本発明方法の反応1では、試料中のアミノ酸(AA)に対応するAARS及び該AARSに対応する転移RNA(tRNA)を反応させて、AARSとtRNAから成るAARS-tRNA複合体を形成させる。本発明方法に使用するAARSは、グルタミン酸に特異的に作用するグルタミルtRNA合成酵素(GluRS)、グルタミンに特異的に作用するグルタミニルtRNA合成酵素(GlnRS)、アルギニンに特異的に作用するアルギニルtRNA合成酵素(ArgRS)などアミノ酸に対し特異的に作用するAARSを用いる。また、本発明に使用するAARSは、ウシ、ラット、マウスなどの動物由来、Lupin Seed、Phaseolus aurusなどの植物由来、Escherchia属、Thermus属、Thermotoga属、Saccharomyces属などの微生物由来など、生物由来のAARSであれば、いずれのAARSでも良く、特に取扱及び生産性の面の観点から、微生物由来のAARSが好ましい。また、組換え型AARSでも良く、合成したAARSでも良い。可溶性酵素が好ましいが、不溶性酵素に界面活性剤を組み合わせても良く、可溶化タンパクとの融合又は膜結合部分の削除等により不溶性酵素を可溶化させた酵素でも良い。AARSの公知のアミノ酸配列を利用でき、組換え型のAARSは、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%又は95%以上の同一性を有する配列を有し、AARS活性を有するタンパク質を使用しても良い。 In reaction 1 of the method of the present invention, an AARS corresponding to an amino acid (AA) in a sample and a transfer RNA (tRNA) corresponding to the AARS are reacted to form an AARS-tRNA complex consisting of the AARS and tRNA. The AARS used in the method of the present invention are glutamyl-tRNA synthetase (GluRS) that specifically acts on glutamic acid, glutaminyl-tRNA synthetase (GlnRS) that specifically acts on glutamine, and arginyl-tRNA synthetase that specifically acts on arginine. An AARS that specifically acts on amino acids such as (ArgRS) is used. In addition, the AARS used in the present invention is derived from animals such as bovine, rat, and mouse, from plants such as Lupin Seed and Phaseolus aurus, and from microorganisms such as Escherchia, Thermus, Thermotoga, and Saccharomyces. Any AARS may be used as long as it is AARS, and microorganism-derived AARS is particularly preferable from the viewpoint of handling and productivity. Alternatively, it may be a recombinant AARS or a synthetic AARS. Soluble enzymes are preferred, but surfactants may be combined with insoluble enzymes, and enzymes obtained by solubilizing insoluble enzymes by fusion with solubilizing proteins or deletion of membrane-binding portions may be used. Known amino acid sequences of AARS are available, and recombinant AARS have sequences with greater than 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90% or 95% identity. , proteins with AARS activity may be used.

本発明に使用するAARSとしては、当業者に公知の任意の方法・手段、例えば、AARSを含む対象物に加水し、粉砕機、超音波破砕機などで粉砕後、破砕した破砕物を遠心分離、濾過などで固形物を取り除いた抽出物、さらに当該抽出物をカラムクロマトグラフィーなどにより精製、単離したAARSなどを用いることができる。即ち、本発明の主な技術的特徴は、AARSを用いるアミノ酸定量方法に於いて、形成されたアミノアシルAMP-AARS-tRNA複合体中から、AA、並びに、AARS、AARS-tRNA複合体及びtRNAからなる群から選択される少なくとも一種以上の化合物を遊離させて、それらをアミノアシルAMP-AARS-tRNA複合体の形成に繰り返し利用することによって、測定対象であるピロリン酸等の反応産生物を、反応液中に含まれるtRNA及び/又はアミノ酸より多くのモル数まで産生させることであり、AARSの調製方法は何ら限定されるものではない。 The AARS used in the present invention can be any method or means known to those skilled in the art, for example, adding water to an object containing AARS, crushing it with a crusher, ultrasonic crusher, etc., and then centrifuging the crushed product. , an extract from which solid matter has been removed by filtration or the like, and AARS obtained by purifying and isolating the extract by column chromatography or the like can be used. That is, the main technical feature of the present invention is that, in an amino acid quantification method using AARS, AA from the formed aminoacyl AMP-AARS-tRNA complex, and from AARS, AARS-tRNA complex and tRNA By liberating at least one or more compounds selected from the group consisting of and repeatedly using them to form an aminoacyl AMP-AARS-tRNA complex, the reaction product such as pyrophosphate to be measured is converted into the reaction solution. The method of preparing AARS is not limited in any way, as it is to produce more moles than the tRNA and/or amino acids contained therein.

当該反応に使用される反応液中のAARS濃度は、試料の種類、推定される試料中のアミノ酸濃度、ATP濃度、及び、反応時間・温度等の各種反応条件に応じて、当業者が適宜決められる。工程(I)の反応2における逆反応を出来るだけ抑えるためには、試料中のアミノ酸濃度が低濃度と予想される場合は、AARS濃度を高濃度とすることが好ましく、逆に試料中のアミノ酸濃度が高濃度と予想される場合は、AARS濃度は低濃度で良い。また、AARS濃度を高濃度することによって反応を短時間に完了させることが出来、逆に反応時間が長時間でも良い場合は、AARS濃度は低濃度で良い。例えば、Escherchia属、Thermus属、Thermotoga属などの微生物由来のAARSの濃度は、0.1μM以上、より好ましくは0.25μM以上、さらに好ましくは1.0μM以上、特に好ましくは3.0μM以上、最も好ましくは5.0μM以上とすることができる。いずれにしても、本発明方法では、AARSが繰り返し使用されるので、予想される試料中のアミノ酸量に対して、過剰量のAARSを添加する必要はない、という利点を有する。従って、AARS濃度の上限は、経済性なども考慮して当業者が適宜設定することが出来る。 The AARS concentration in the reaction solution used for the reaction can be appropriately determined by a person skilled in the art according to the type of sample, the estimated amino acid concentration in the sample, the ATP concentration, and various reaction conditions such as reaction time and temperature. be done. In order to suppress the reverse reaction in reaction 2 of step (I) as much as possible, when the amino acid concentration in the sample is expected to be low, it is preferable to increase the AARS concentration. If the concentration is expected to be high, the AARS concentration may be low. Further, by increasing the AARS concentration, the reaction can be completed in a short time. Conversely, if a long reaction time is acceptable, the AARS concentration may be low. For example, the concentration of AARS derived from microorganisms such as Escherchia, Thermus, and Thermotoga is 0.1 μM or higher, more preferably 0.25 μM or higher, even more preferably 1.0 μM or higher, particularly preferably 3.0 μM or higher, and most preferably 3.0 μM or higher. Preferably, it can be 5.0 μM or more. In any case, the method of the present invention has the advantage that the AARS is used repeatedly, so there is no need to add an excess amount of AARS relative to the expected amount of amino acids in the sample. Therefore, the upper limit of the AARS concentration can be appropriately set by those skilled in the art in consideration of economic efficiency and the like.

また、本発明方法の反応1ではAARSと共にtRNAを用いる。本発明に使用するtRNAは、各アミノ酸に対し特異的に作用するAARSに対応するtRNAを用いる。例えば、グルタミン酸に特異的に作用するGluRSに対応するtRNA、グルタミンに特異的に作用するGlnRSに対応するtRNA、アルギニンに特異的に作用するArgRSに対応するtRNAが挙げられる。また、本発明に使用するtRNAは、ウシ、ラット、マウスなどの動物由来、Lupin Seed、Phaseolus aurusなどの植物由来、Escherchia属、Thermus属、Thermotoga属、Saccharomyces属などの微生物由来など、生物由来のtRNAであれば、いずれのtRNAでも良く、特に取扱及び生産性の面の観点から、微生物由来のtRNAが好ましい。また、合成したtRNAでも良い。tRNAの公知の塩基配列を利用でき、合成したtRNAは、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%又は95%以上の同一性を有する配列を有し、AARSに結合、AARS反応を引き起こすtRNAであれば良い。 Also, in Reaction 1 of the method of the present invention, tRNA is used together with AARS. The tRNA used in the present invention is a tRNA corresponding to AARS that specifically acts on each amino acid. Examples thereof include tRNA corresponding to GluRS that specifically acts on glutamic acid, tRNA corresponding to GlnRS that specifically acts on glutamine, and tRNA corresponding to ArgRS that specifically acts on arginine. In addition, the tRNA used in the present invention is derived from organisms such as animal-derived bovine, rat, mouse and the like, plant-derived such as Lupin Seed and Phaseolus aurus, and microorganism-derived such as Escherchia, Thermus, Thermotoga and Saccharomyces. Any tRNA may be used as long as it is tRNA, and microorganism-derived tRNA is particularly preferable from the viewpoint of handling and productivity. Alternatively, a synthesized tRNA may be used. A known nucleotide sequence of tRNA can be used, and the synthesized tRNA has a sequence identity of 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90% or 95% or more, and the AARS Any tRNA that binds to and causes an AARS reaction may be used.

本発明に使用するtRNAとしては、当業者に公知の任意の方法・手段、例えば、tRNAを含む対象物を抽出用緩衝液とフェノールとの混合液に混ぜ、超音波ホモジナイザーなどで粉砕後、破砕した破砕物を遠心分離、濾過などで取得したtRNA、さらに当該tRNAをカラムクロマトグラフィーなどにより精製、単離したtRNAなどを用いることができる。即ち、本発明の主な技術的特徴は、AARSを用いるアミノ酸定量方法に於いて、形成されたアミノアシルAMP-AARS-tRNA複合体中から、AA、並びに、AARS、AARS-tRNA複合体及びtRNAからなる群から選択される少なくとも一種以上の化合物を遊離させて、それらをアミノアシルAMP-AARS-tRNA複合体の形成に繰り返し利用することによって、測定対象であるピロリン酸等の反応産生物を、反応液中に含まれるtRNA及び/又はアミノ酸より多くのモル数まで産生させることであり、tRNAの調製方法は何ら限定されるものではない。更に、以下の実施例に於いて「tRNA混合物」と示されるような、各アミノ酸に対応する複数の種類のtRNAが任意の割合で混在する混合物を本発明の方法に於ける「tRNA」として使用することも可能である。 As the tRNA used in the present invention, any method or means known to those skilled in the art can be used, for example, a subject containing tRNA is mixed with a mixture of an extraction buffer and phenol, pulverized with an ultrasonic homogenizer or the like, and then pulverized. tRNA obtained by centrifugation, filtration, or the like of the disrupted product, and further purified and isolated tRNA by column chromatography or the like can be used. That is, the main technical feature of the present invention is that, in an amino acid quantification method using AARS, AA from the formed aminoacyl AMP-AARS-tRNA complex, and from AARS, AARS-tRNA complex and tRNA By liberating at least one or more compounds selected from the group consisting of and repeatedly using them to form an aminoacyl AMP-AARS-tRNA complex, the reaction product such as pyrophosphate to be measured is converted into the reaction solution. The method of preparing tRNA is not limited at all, as it is to produce more moles than the tRNA and/or amino acids contained therein. Furthermore, a mixture in which multiple types of tRNAs corresponding to each amino acid are mixed in an arbitrary ratio, as shown in the following examples as a "tRNA mixture", is used as the "tRNA" in the method of the present invention. It is also possible to

当該反応に使用される反応液中のtRNAの濃度は、試料の種類、予想される試料中のアミノ酸濃度、AARS濃度、ヌクレオチド濃度、及び、反応時間・温度等の各種反応条件に応じて、当業者が適宜決められる。例えばtRNA濃度は、0.01μM以上、より好ましくは0.1μM以上、さらに好ましくは0.5μM以上、特に好ましくは1.0μM以上、最も好ましくは2.0μM以上とすることができる。又、tRNA混合品の場合には、tRNA全体の濃度は、1μM以上、より好ましくは5μM以上、さらに好ましくは10μM以上、特に好ましくは50μM以上、最も好ましくは100μM以上とすることができる。尚、tRNAの濃度は、平均分子量25,000により算出した。tRNA濃度の上限は、経済性なども考慮して当業者が適宜設定することが出来る。また、反応条件に依存するが、測定対象であるピロリン酸等の反応産生物を試料中に含まれるアミノ酸より多くのモル数まで産生させるために、tRNAのモル数がAARSのモル数の0.25倍以上、より好ましくは、0.5倍以上、更に好ましくは、1倍以上であることが望ましい。更に、反応条件に依存するが、測定対象であるピロリン酸等の反応産生物を試料中に含まれるtRNAより多くのモル数まで産生させるために、tRNAのモル数がAARSのモル数の0.1倍以上、より好ましくは、0.25倍以上、更に好ましくは、0.5倍以上であることが望ましい。 The concentration of tRNA in the reaction mixture used in the reaction will vary depending on the type of sample, expected amino acid concentration, AARS concentration, nucleotide concentration, and various reaction conditions such as reaction time and temperature. determined by the contractor as appropriate. For example, the tRNA concentration can be 0.01 μM or higher, more preferably 0.1 μM or higher, even more preferably 0.5 μM or higher, particularly preferably 1.0 μM or higher, and most preferably 2.0 μM or higher. In the case of a tRNA mixture, the concentration of the total tRNA can be 1 μM or higher, more preferably 5 μM or higher, still more preferably 10 μM or higher, particularly preferably 50 μM or higher, and most preferably 100 μM or higher. The concentration of tRNA was calculated based on the average molecular weight of 25,000. The upper limit of the tRNA concentration can be appropriately set by those skilled in the art in consideration of economic efficiency and the like. In addition, although it depends on the reaction conditions, in order to produce reaction products such as pyrophosphate to be measured in more moles than amino acids contained in the sample, the number of moles of tRNA should be 0.5 times the number of moles of AARS. It is desirable to be 25 times or more, more preferably 0.5 times or more, still more preferably 1 time or more. Furthermore, although it depends on the reaction conditions, in order to produce reaction products such as pyrophosphate to be measured up to a larger number of moles than tRNA contained in the sample, the number of moles of tRNA should be adjusted to 0.5 moles of AARS. It is desirably 1 time or more, more preferably 0.25 times or more, still more preferably 0.5 times or more.

本発明方法の反応2では、二価陽イオンの存在下、試料中のアミノ酸(AA)、該AAに対応するAARS-tRNA複合体、及び、アデノシン三リン酸(ATP)を反応させて、アミノアシルAMP-AARS-tRNA複合体を形成させる。
本発明に使用する試料に特に制限はなく、例えば、血液、生鮮食品、加工食品及び飲料などがあげられる。各試料中のアミノ酸濃度は、各アミノ酸により異なる。例えば、血液中のグルタミン酸は11~44nmol/mL、グルタミンは488~733nmol/mLである。生鮮食品中の遊離アミノ酸含量は、例えば、ニンニクでは、アルギニンは136mg/100gなどである。トマトでは、グルタミンは94mg/100gである。乾燥シイタケでは、グルタミン酸は386mg/100gである。加工食品や飲料中の遊離アミノ酸含量は、例えば、醤油では、グルタミン酸は782mg/100gである。煎茶では、アルギニンは314mg/100g、グルタミン酸は258mg/100gである。これら各試料中の予想されるアミノ酸濃度によって、適宜、希釈調製し、本発明の試料として使用できる。
In Reaction 2 of the method of the present invention, an amino acid (AA) in a sample, an AARS-tRNA complex corresponding to the AA, and adenosine triphosphate (ATP) are reacted in the presence of a divalent cation to obtain an aminoacyl AMP-AARS-tRNA complexes are formed.
Samples used in the present invention are not particularly limited, and examples thereof include blood, fresh foods, processed foods and beverages. The amino acid concentration in each sample is different for each amino acid. For example, blood glutamic acid is 11-44 nmol/mL and glutamine is 488-733 nmol/mL. The content of free amino acids in fresh food, for example, in garlic is 136 mg/100 g for arginine. In tomatoes, glutamine is 94 mg/100 g. In dried shiitake, glutamic acid is 386 mg/100 g. The content of free amino acids in processed foods and beverages, for example, in soy sauce, is 782 mg/100 g of glutamic acid. Sencha contains 314 mg/100 g of arginine and 258 mg/100 g of glutamic acid. Depending on the expected amino acid concentration in each of these samples, appropriate dilutions can be prepared and used as the samples of the present invention.

本発明に使用するATPは、ナトリウム塩、リチウム塩などが使用できる。当該反応に使用される反応液中のATPの濃度は、試料の種類、予想される試料中のアミノ酸濃度、AARS濃度、ヌクレオチド濃度、及び、反応時間・温度等の各種反応条件に応じて、当業者が適宜決められるが、予想される試料中のアミノ酸濃度に対して過剰となるように添加するのが好ましい。例えば試料が血液の場合、ATP濃度は、0.01mM以上、より好ましくは0.1mM以上、さらに好ましくは1.0mM以上、特に好ましくは5.0mM以上、最も好ましくは10.0mM以上とすることができる。ATP濃度の上限は、経済性なども考慮して当業者が適宜設定することが出来る。 ATP used in the present invention may be sodium salt, lithium salt, or the like. The concentration of ATP in the reaction solution used in the reaction depends on various reaction conditions such as the type of sample, expected amino acid concentration, AARS concentration, nucleotide concentration, and reaction time and temperature in the sample. The manufacturer can appropriately determine the amount, but it is preferable to add the amino acid in an excess amount relative to the expected amino acid concentration in the sample. For example, when the sample is blood, the ATP concentration should be 0.01 mM or higher, more preferably 0.1 mM or higher, still more preferably 1.0 mM or higher, particularly preferably 5.0 mM or higher, and most preferably 10.0 mM or higher. can be done. The upper limit of the ATP concentration can be appropriately set by those skilled in the art in consideration of economic efficiency and the like.

また、本発明に使用する二価イオンは、マグネシウム、マンガン、コバルト、カルシウムなどが使用できる。二価イオンは、各AARSにより要求性が異なるため、使用するAARSに適した二価イオンを適宜使用すれば良いが、AARS共通に要求性のあるマグネシウムやマンガンの使用がより好ましい。さらには二価イオンと同様な作用をするスペルミン、スペルミジン、プトレッシンなどのポリアミンも使用できる。当該反応に使用される反応液中の二価イオンの濃度は、適宜決められるが、ATP濃度に対して同等以上に添加するのが好ましい。例えば、Escherchia属、Thermus属、Thermotoga属などの微生物由来のAARSにおけるATP:二価陽イオンの比率は、少なくとも1:1、より好ましくは少なくとも1:3、さらに好ましくは少なくとも1:5、特に好ましくは少なくとも1:7、最も好ましくは少なくとも1:10とすることができる。 Divalent ions used in the present invention can be magnesium, manganese, cobalt, calcium and the like. Since each AARS has different requirements for divalent ions, divalent ions suitable for the AARS to be used may be appropriately used, but it is more preferable to use magnesium and manganese, which are required in common by AARS. Furthermore, polyamines such as spermine, spermidine, and putrescine, which act similarly to divalent ions, can also be used. The concentration of divalent ions in the reaction solution used in the reaction can be appropriately determined, but it is preferable to add the divalent ions in an amount equal to or higher than the ATP concentration. For example, the ATP: divalent cation ratio in AARS from microorganisms such as Escherchia, Thermus, Thermotoga is at least 1:1, more preferably at least 1:3, even more preferably at least 1:5, particularly preferably can be at least 1:7, most preferably at least 1:10.

続いて、本発明方法の反応3では、反応2及び/又は反応4で形成させたアミノアシルAMP-AARS-tRNA複合体、並びに、反応条件等によって該複合体から生成され得るアミノアシルtRNA、に対しアミノ酸再生試薬を作用させ、該複合体を分解し該複合体からAA、並びに、AARS、AARS-tRNA複合体及びtRNAからなる群から選択される少なくとも一種以上の化合物を遊離させる。当該反応のアミノ酸再生試薬としては、例えば、ATP、アデノシン二リン酸(ADP)、アデノシン一リン酸(AMP)及びグアノシン三リン酸(GTP)などのヌクレオチドや、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム及び緩衝剤などの水酸化物イオン(アルカリ性水溶液)を発生するアルカリ性化合物を使用できる。また、アルカリ性化合物は、反応の場(反応系)をpH7以上にできれば良い。例えば、Escherchia属、Thermus属及びThermotoga属のAARSの場合では、好ましくはpH7.0以上、より好ましくはpH7.5以上、さらに好ましくは、pH8.0以上であることが好ましい。尚、反応pHは、当業者に公知の任意の緩衝剤などを使用して調整することが出来る。当該反応に使用される反応液中のアミノ酸再生試薬の濃度は、試料の種類、予想される試料中のアミノ酸濃度、AARS濃度、ATP濃度、tRNA濃度及び、反応時間・温度等の各種反応条件に応じて、当業者が適宜決められるが、反応2で使用するATPと当該反応に使用するアミノ酸再生試薬の総量は試料中のアミノ酸濃度に対して過剰に添加するのが好ましい。例えば、試料が血液の場合、ヌクレオチド濃度は、0.01mM以上、より好ましくは0.1mM以上、さらに好ましくは1.0mM以上、特に好ましくは5.0mM以上、最も好ましくは10.0mM以上とすることができる。従って、本発明方法では、AARSを再び反応可能な状態とさせるために、特許文献2に記載されているようなアミン類等のアミノアシルAMP-AARS複合体分解試薬を添加する必要がなく、更に、遊離したアミノ酸が該試薬と反応することがないので、遊離したアミノ酸をアミノアシルAMP-AARS-tRNA複合体の形成に再び利用することができる。 Subsequently, in Reaction 3 of the method of the present invention, the aminoacyl AMP-AARS-tRNA complex formed in Reaction 2 and/or Reaction 4, and the aminoacyl tRNA that can be produced from the complex depending on the reaction conditions, etc. A regeneration reagent is allowed to act to decompose the complex to release AA and at least one or more compounds selected from the group consisting of AARS, AARS-tRNA complex and tRNA from the complex. Examples of amino acid regeneration reagents for the reaction include nucleotides such as ATP, adenosine diphosphate (ADP), adenosine monophosphate (AMP) and guanosine triphosphate (GTP), sodium hydroxide, potassium hydroxide, carbonate Alkaline compounds that generate hydroxide ions (aqueous alkaline solutions) such as sodium and buffers can be used. Further, the alkaline compound should be able to make the reaction field (reaction system) pH 7 or higher. For example, in the case of AARS of the genus Escherchia, Thermus and Thermotoga, the pH is preferably 7.0 or higher, more preferably 7.5 or higher, and still more preferably 8.0 or higher. Incidentally, the reaction pH can be adjusted using any buffer known to those skilled in the art. The concentration of the amino acid regeneration reagent in the reaction solution used in the reaction depends on various reaction conditions such as the type of sample, the expected amino acid concentration in the sample, the AARS concentration, the ATP concentration, the tRNA concentration, and the reaction time and temperature. Depending on the situation, the total amount of ATP used in Reaction 2 and the amino acid regeneration reagent used in the reaction should preferably be added in excess with respect to the concentration of amino acids in the sample. For example, when the sample is blood, the nucleotide concentration is 0.01 mM or higher, more preferably 0.1 mM or higher, still more preferably 1.0 mM or higher, particularly preferably 5.0 mM or higher, and most preferably 10.0 mM or higher. be able to. Therefore, in the method of the present invention, there is no need to add an aminoacyl AMP-AARS complex degrading reagent such as amines as described in Patent Document 2 in order to restore the AARS to a state capable of reacting. Since the released amino acid does not react with the reagent, the released amino acid can be reused to form the aminoacyl AMP-AARS-tRNA complex.

本発明方法の反応4では、反応3で遊離したAA、並びに、AARS、AARS-tRNA複合体及びtRNAからなる群から選択される少なくとも一種以上の化合物を反応1及び/又反応2において再び使用することによってアミノアシルAMP-AARS-tRNA複合体反応を形成させる。更に、本発明方法の工程(I)において、当業者に公知の任意の方法によって、反応2又は4で生じたピロリン酸及び反応系中のAMPにホスホエノールピルビン酸とピルビン酸ジキナーゼとを反応させることによって産生されるATPを、アミノアシルAMP-AARS-tRNA複合体形成及び該複合体からのAA、並びに、AARS、AARS-tRNA複合体及びtRNAからなる群から選択される少なくとも一種以上の化合物の遊離に再利用すること、及び/又は、反応3でヌクレオチドから生成されるAp4Aに対しAp4Aピロホスホヒドラーゼを作用させることによって産生されるADPを、反応3におけるヌクレオチドとして再利用することもできる。 In Reaction 4 of the method of the present invention, the AA liberated in Reaction 3 and at least one compound selected from the group consisting of AARS, AARS-tRNA complex and tRNA are used again in Reaction 1 and/or Reaction 2. to form an aminoacyl AMP-AARS-tRNA complex reaction. Furthermore, in step (I) of the method of the present invention, the pyrophosphate generated in Reaction 2 or 4 and AMP in the reaction system are reacted with phosphoenolpyruvate and pyruvate dikinase by any method known to those skilled in the art. ATP produced by the formation of an aminoacyl AMP-AARS-tRNA complex, AA from the complex, and release of at least one or more compounds selected from the group consisting of AARS, AARS-tRNA complexes and tRNA and/or ADP produced by allowing Ap4A pyrophosphohydrolase to act on Ap4A produced from nucleotides in Reaction 3 can be reused as nucleotides in Reaction 3.

その結果、前述のATPなどのヌクレオチド及び該アミノ酸に対応するAARSの組成等の反応条件において、工程(I)に於ける反応の結果、ピロリン酸及び/又は水素イオン等の夫々の反応産生物の各々について、反応液中に含まれているtRNAや測定対象のアミノ酸のモル数より多いモル数の分子が産生され得る。その結果、本発明方法では、従来技術より低濃度である1μM程度の極めて低いアミノ酸濃度から定量可能となる。従って、この点は従来技術と比較して本発明の顕著な効果といえる。 As a result, under the reaction conditions such as the composition of nucleotides such as ATP and the AARS corresponding to the amino acids, the reaction in step (I) results in the production of respective reaction products such as pyrophosphate and/or hydrogen ions. For each, more moles of molecules can be produced than the moles of tRNA or amino acid to be measured contained in the reaction solution. As a result, the method of the present invention enables quantification from extremely low amino acid concentrations of about 1 μM, which are lower than those of the prior art. Therefore, this point can be said to be a remarkable effect of the present invention as compared with the prior art.

しかしながら、当該反応条件下で産生されるピロリン酸等の反応産生物が、反応液中のtRNAやアミノ酸のモル数以下の量であっても、該反応産生物に基づきアミノ酸の定量が可能であれば、ピロリン酸等の反応産生物が当該アミノ酸のモル数以上に産生される必要はない。従って、本発明の工程(I)に於いて産生されるピロリン酸や水素イオンの量は、工程(II)に於ける該反応産生物の適当な測定方法によってアミノ酸の定量が可能となる限り、特に限定されない。従って、本発明方法の(工程I-5)に於ける、反応3(工程I-3)及び反応4(工程I-4)の繰り返しの回数に特に制限はない。 However, even if the amount of reaction products such as pyrophosphate produced under the reaction conditions is less than the number of moles of tRNA and amino acids in the reaction solution, it is possible to quantify amino acids based on the reaction products. For example, reaction products such as pyrophosphate need not be produced in amounts greater than or equal to the number of moles of the amino acid. Therefore, the amounts of pyrophosphate and hydrogen ions produced in step (I) of the present invention are as long as amino acids can be quantified by an appropriate method for measuring the reaction product in step (II). It is not particularly limited. Therefore, the number of repetitions of reaction 3 (step I-3) and reaction 4 (step I-4) in (step I-5) of the method of the present invention is not particularly limited.

本発明方法の工程(I)における反応温度は、各反応が生じるような任意の温度で良い。例えば、Escherchia属のAARSの場合、10~60℃、好ましくは、40~50℃Thermus属及びThermotoga属のAARSの場合では、10~95℃、好ましくは、40~70℃が適している。また、当該反応時間も試料中のアミノ酸とAARS反応が生じるような任意の時間で良いが、好ましくは1~90分程度、より好ましくは5~70分程度、さらに好ましくは、10~60分程度であることが望ましい。 The reaction temperature in step (I) of the process of the present invention may be any temperature at which each reaction occurs. For example, AARS of the genus Escherchia is 10 to 60°C, preferably 40 to 50°C, and AARS of the genus Thermus and Thermotoga is 10 to 95°C, preferably 40 to 70°C. In addition, the reaction time may be any time during which the amino acids in the sample react with the AARS, preferably about 1 to 90 minutes, more preferably about 5 to 70 minutes, still more preferably about 10 to 60 minutes. is desirable.

本発明方法の工程(I)に含まれる各工程で使用する試薬・酵素等の各反応成分は、AARS反応が生じる添加方法である限り、当業者に公知の任意の手段・手順等で反応系に添加することができる。例えば、各成分を反応開始前に一度に反応系に予め添加するか、又は、AARS又はアミノ酸を最後に添加し反応させても良い。 Reaction components such as reagents and enzymes used in each step included in step (I) of the method of the present invention can be added to the reaction system by any means, procedures, etc. known to those skilled in the art, as long as the addition method causes the AARS reaction. can be added to For example, each component may be added to the reaction system at once before starting the reaction, or the AARS or amino acid may be added last and allowed to react.

本発明方法の工程(II)では、工程(I)で生じたピロリン酸及び水素イオン等の各反応産生物の夫々の量を測定し、該反応産生物の測定量に基づきアミノ酸の量を決定する。工程(II)は、測定方法等に応じて、工程(I)に於ける試料中のアミノ酸とAARSとの反応を当業者に公知の任意の方法・手段で停止させた後、あるいは、工程(I)に於ける反応が進行中の任意の段階で適宜、実施することが出来る。 In step (II) of the method of the present invention, the amount of each reaction product such as pyrophosphate and hydrogen ion produced in step (I) is measured, and the amount of amino acid is determined based on the measured amount of the reaction product. do. Step (II) is performed after stopping the reaction between the amino acid in the sample and AARS in step (I) by any method or means known to those skilled in the art, or after step ( It can be suitably carried out at any stage during the reaction in I).

本発明の工程(I)で生じたピロリン酸の量の測定には、当業者に公知の任意の方法・手段、例えば、モリブデン酸とピロリン酸を反応させ産生した青色の錯体の吸光度を測定するモリブデンブルー法、ヒポキサンチン-グアニンホスホリボシルトランスフェラーゼ、キサンチンオキシダーゼ又はキサンチンデヒドロゲナーゼを組みわせる方法などが使用できる。また、本発明の工程(I)で生じたピロリン酸を無機ピロホスファターゼなどで2分子のリン酸とし、そのリン酸を測定することで、より高感度の測定ができる。例えば、ルミノールと無機ピロホスファターゼ、ピルビン酸オキシダーゼ及びペルオキシダーゼを組み合わせ産生物の発光を測定する方法などのピロリン酸を測定できる酵素法などが使用できる。さらに酵素反応などで酸化還元反応を起こし、その酸化還元反応に由来する電流値を検出する多電極電位計測計により電位変化を測定する測定方法などを使用することができる。また、当該反応で産生された水素イオンの測定には、水素イオンを検出するガラス電極やイオン感応性電界効果トランジスタにより電位変化を測定する測定方法などを使用することができる。当該反応で産生されたアデノシン一リン酸(AMP)の測定には、アデノシン一リン酸を検出する発光を利用したAMPセンサで測定するなどを使用することができる。本発明の工程(I)で生じたピロリン酸、水素イオン、AMPなどは、反応溶液から分離し、測定することができる。反応溶液からのピロリン酸、水素イオン、AMPなどの分離方法としては、測定に影響の無い方法であれば特に限定されないが、例えば、酸処理による除タンパク質、ペーパークロマトグラフィー分離、マイクロ流体デバイスでの分離などが挙げられる。本発明の主な技術的特徴は、AARSを用いるアミノ酸定量方法に於いて、形成されたアミノアシルAMP-AARS-tRNA複合体中からAA、並びに、AARS、AARS-tRNA複合体及びtRNAからなる群から選択される少なくとも一種以上の化合物を遊離させて、これら化合物を、再度、該複合体の形成に繰り返し利用することにより、測定対象であるピロリン酸等の反応産生物を、反応液中に含まれるtRNA及び/又はアミノ酸より多くのモル数まで産生させることであり、反応産生物の量の測定方法は何ら限定されるものではない。 The amount of pyrophosphate produced in step (I) of the present invention can be measured by any method or means known to those skilled in the art, for example, by measuring the absorbance of a blue complex produced by reacting molybdic acid and pyrophosphate. The molybdenum blue method, a method combining hypoxanthine-guanine phosphoribosyltransferase, xanthine oxidase or xanthine dehydrogenase can be used. Further, the pyrophosphate produced in the step (I) of the present invention is treated with inorganic pyrophosphatase or the like to convert it into two molecules of phosphoric acid, and the resulting phosphoric acid is measured, whereby a more sensitive measurement can be performed. For example, an enzymatic method that can measure pyrophosphate, such as a method that combines luminol with inorganic pyrophosphatase, pyruvate oxidase, and peroxidase and measures the luminescence of the product can be used. Furthermore, a measurement method of causing an oxidation-reduction reaction by an enzyme reaction or the like and measuring a potential change by a multi-electrode potential measuring instrument that detects a current value derived from the oxidation-reduction reaction can be used. In addition, for the measurement of the hydrogen ions produced in the reaction, it is possible to use, for example, a measurement method of measuring a potential change using a glass electrode or an ion-sensitive field effect transistor that detects hydrogen ions. Adenosine monophosphate (AMP) produced in the reaction can be measured using an AMP sensor that uses luminescence that detects adenosine monophosphate. Pyrophosphate, hydrogen ions, AMP, etc. generated in step (I) of the present invention can be separated from the reaction solution and measured. The method for separating pyrophosphate, hydrogen ions, AMP, etc. from the reaction solution is not particularly limited as long as it is a method that does not affect the measurement. separation and the like. The main technical features of the present invention are, in the amino acid quantification method using AARS, AA from the formed aminoacyl AMP-AARS-tRNA complex, and from the group consisting of AARS, AARS-tRNA complex and tRNA By liberating at least one or more selected compounds and repeatedly using these compounds to form the complex, the reaction product such as pyrophosphate to be measured is included in the reaction solution. The method of measuring the amount of the reaction product is not limited at all, as it is to produce more moles than tRNA and/or amino acids.

本発明は、上記の本発明方法を実施するための、試料中のアミノ酸定量に必要な前述の各成分を含む、アミノ酸定量用キットを提供する。当該キットは、安定化剤又は緩衝剤等の当業者に公知の他の任意成分を適宜含有させ、前記酵素等試薬成分の安定性を高めても良い。測定に影響の無い成分であれば特に限定されないが、例えば、牛血清アルブミン(BSA)、卵白アルブミン、糖類、糖アルコール類、カルボキシル基含有化合物、酸化防止剤、界面活性剤、又は酵素と作用性のないアミノ酸類等を例示できる。また、当該キットの一例として前述のピロリン酸や水素イオンを測定するためのキットを挙げることが出来る。
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明の技術的範囲は以下の実施例に
よって限定されるものではない。
The present invention provides an amino acid quantification kit for carrying out the above-described method of the present invention, which contains the aforementioned components necessary for quantifying amino acids in a sample. The kit may appropriately contain other optional components known to those skilled in the art, such as stabilizers or buffers, to enhance the stability of reagent components such as enzymes. Although there are no particular limitations as long as it is a component that does not affect the measurement, for example, bovine serum albumin (BSA), ovalbumin, sugars, sugar alcohols, carboxyl group-containing compounds, antioxidants, surfactants, or enzymes and activity can be exemplified by amino acids without Further, as an example of the kit, the aforementioned kit for measuring pyrophosphate and hydrogen ions can be mentioned.
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the technical scope of the present invention is not limited by the following examples.

(大腸菌由来のAARSの調製)
大腸菌K12株由来の変異株(NBRC3992)のAARS配列をもつプラスミド(pET28b)を大腸菌BL21(DE3)pLys株に遺伝子導入し、発現株として用いた。各発現株について、選択マーカーとしてカナマイシン、クロラムフェニコールを含むLB培地で37℃培養し、OD600が約0.6に到達後、IPTGを終濃度1mMとなるように添加し、IPTGを添加して25℃で一晩誘導培養を行った。培養終了後、集菌を行い、得られた菌体を超音波破砕し、無細胞抽出液を調製した。さらに遠心分離を行い、得られた上清の一部を用いて電気泳動法により目的酵素の発現を確認した。次いで残りの上清をHisタグカラム(商品名:TALON superflow、GEヘルスケア製)により夾雑タンパクを除去することにより、ArgRS(配列番号1)、GluRS(配列番号2)、GlnRS(配列番号3)を得た。
(Preparation of AARS derived from E. coli)
A plasmid (pET28b) having an AARS sequence of a mutant strain (NBRC3992) derived from E. coli K12 strain was introduced into E. coli BL21(DE3) pLys strain and used as an expression strain. Each expression strain was cultured at 37°C in LB medium containing kanamycin and chloramphenicol as selection markers, and after OD600 reached about 0.6, IPTG was added to a final concentration of 1 mM. Induction culture was performed overnight at 25°C. After the culture was completed, the cells were collected, and the obtained cells were sonicated to prepare a cell-free extract. After further centrifugation, expression of the target enzyme was confirmed by electrophoresis using a portion of the resulting supernatant. Next, the remaining supernatant was treated with a His-tag column (trade name: TALON superflow, manufactured by GE Healthcare) to remove contaminant proteins, resulting in ArgRS (SEQ ID NO: 1), GluRS (SEQ ID NO: 2), and GlnRS (SEQ ID NO: 3). Obtained.

(大腸菌由来のtRNAの調製)
大腸菌K12株由来のtRNA遺伝子配列をコードするオリゴヌクレオチドから、In vitroでtRNAを転写した。電気泳動法により、目的tRNAの転写を確認した後、ゲルろ過カラムを用いて、未反応NTP、塩などを除去した。次いで、イオン交換体カラムを用いて、目的tRNA以外の核酸断片を除去することにより、アルギニン、グルタミン酸及びグルタミンの各アミノ酸に夫々対応するtRNA(配列番号4~6)を調製した。
(Preparation of tRNA derived from E. coli)
tRNA was transcribed in vitro from an oligonucleotide encoding the tRNA gene sequence from E. coli strain K12. After confirming transcription of the target tRNA by electrophoresis, unreacted NTPs, salts and the like were removed using a gel filtration column. Next, by removing nucleic acid fragments other than the target tRNA using an ion exchanger column, tRNAs (SEQ ID NOS: 4 to 6) corresponding to amino acids of arginine, glutamic acid and glutamine, respectively, were prepared.

(大腸菌由来のtRNA混合品の調製)
大腸菌由来tRNA数十種類の混合品(商品名:tRNA,from E.coli MRE600,100mg、Roche製)をNucleaseフリー水に溶解させることにより、tRNA混合品を調製した。
(Preparation of E. coli-derived tRNA mixture)
A tRNA mixture was prepared by dissolving a mixture of dozens of E. coli-derived tRNAs (trade name: tRNA, from E. coli MRE600, 100 mg, manufactured by Roche) in nuclease-free water.

(tRNAを用いた各種AARS反応により生じるピロリン酸の産生量:本発明方法の工程(I))
200mM HEPES-KOH(pH8.0)、10mM ATP、100mM MgCl、50μM L-グルタミン酸、2.0μM GluRS、及び18μM tRNAを含む反応溶液を150μL調製し、40℃、60分間処理した。反応後、トリクロロ酢酸を終濃度4%となるように30μL添加し、反応を停止した。反応停止後、遠心分離で沈殿を除去し、実施品1(本発明品)を調製した。
(Amount of pyrophosphate produced by various AARS reactions using tRNA: Step (I) of the method of the present invention)
150 μL of reaction solution containing 200 mM HEPES-KOH (pH 8.0), 10 mM ATP, 100 mM MgCl 2 , 50 μM L-glutamic acid, 2.0 μM GluRS and 18 μM tRNA was prepared and treated at 40° C. for 60 minutes. After the reaction, 30 μL of trichloroacetic acid was added to a final concentration of 4% to terminate the reaction. After the reaction was stopped, the precipitate was removed by centrifugation to prepare Working Product 1 (the product of the present invention).

200mM HEPES-KOH(pH8.0)、12.5mM ATP、12.5mM MnCl、50μM L-アルギニン、2.5μM ArgRS、及び10μM tRNAを含む反応溶液を150μL調製し、50℃、60分間処理した。反応後、トリクロロ酢酸を終濃度4%となるように30μL添加し、反応を停止した。反応停止後、遠心分離で沈殿を除去し、実施品2(本発明品)を調製した。150 μL of a reaction solution containing 200 mM HEPES-KOH (pH 8.0), 12.5 mM ATP, 12.5 mM MnCl 2 , 50 μM L-arginine, 2.5 μM ArgRS, and 10 μM tRNA was prepared and treated at 50° C. for 60 minutes. . After the reaction, 30 μL of trichloroacetic acid was added to a final concentration of 4% to terminate the reaction. After the reaction was terminated, the precipitate was removed by centrifugation to prepare a working product 2 (product of the present invention).

200mM HEPES-KOH(pH8.0)、3mM ATP、30mM MgCl、50μM L-グルタミン、2.0μM GlnRS、及び8.2μM tRNAを含む反応溶液を150μL調製し、40℃、60分間処理した。反応後、トリクロロ酢酸を終濃度4%となるように30μL添加し、反応を停止した。反応停止後、遠心分離で沈殿を除去し、実施品3(本発明品)を調製した。150 μL of reaction solution containing 200 mM HEPES-KOH (pH 8.0), 3 mM ATP, 30 mM MgCl 2 , 50 μM L-glutamine, 2.0 μM GlnRS and 8.2 μM tRNA was prepared and treated at 40° C. for 60 minutes. After the reaction, 30 μL of trichloroacetic acid was added to a final concentration of 4% to terminate the reaction. After stopping the reaction, the precipitate was removed by centrifugation to prepare Working Product 3 (product of the present invention).

(モリブデンブルー法によるピロリン酸の測定:本発明方法の工程(II))
実施例4、5、6で調製した実施品1~3の反応溶液150μLに1Mメルカプトエタノール15μL、発色液(2.5%モリブデン酸アンモニウム/5N硫酸)60μLを混合し、室温で20分間静置した後、580nmの吸光度を測定した。なお、基質アミノ酸の代わりに水を添加したサンプルの吸光値を、ブランクとして各サンプルの吸光値から差し引いた値から、反応溶液中のピロリン酸量を求めた。その結果、図2に示す通り、GluRS、ArgRS及びGlnRSにおいて単に、反応液中のtRNA分子又は/及び各基質アミノ酸が一回きり酵素反応に使用された(再利用されない)場合に産生されるピロリン酸量の理論値より多くのピロリン酸が産生されていた。
(Measurement of pyrophosphate by molybdenum blue method: step (II) of the method of the present invention)
150 μL of the reaction solution of Examples 1 to 3 prepared in Examples 4, 5, and 6, 15 μL of 1 M mercaptoethanol, and 60 μL of a coloring solution (2.5% ammonium molybdate/5N sulfuric acid) were mixed and allowed to stand at room temperature for 20 minutes. After that, absorbance at 580 nm was measured. The amount of pyrophosphate in the reaction solution was determined from the value obtained by subtracting the absorbance value of the sample to which water was added instead of the substrate amino acid as a blank from the absorbance value of each sample. As a result, as shown in FIG. 2, in GluRS, ArgRS and GlnRS, pyrroline produced only when the tRNA molecule and/or each substrate amino acid in the reaction solution was used (not reused) in the enzymatic reaction only once. More pyrophosphate was produced than the theoretical amount of acid.

(tRNA混合品を用いた各種AARS反応により生じるピロリン酸の産生量:本発明方法の工程(I))
200mM HEPES-KOH(pH8.0)、25mM ATP、250mM MgCl、20μM L-グルタミン酸、5.0μM GluRS、及び600μM tRNA混合品を含む反応溶液を150μL調製し、40℃、60分間処理した。反応後、トリクロロ酢酸を終濃度4%となるように30μL添加し、反応を停止した。反応停止後、遠心分離で沈殿を除去し、実施品4(本発明品)を調製した。
(Amount of pyrophosphate produced by various AARS reactions using tRNA mixtures: step (I) of the method of the present invention)
150 μL of reaction solution containing 200 mM HEPES-KOH (pH 8.0), 25 mM ATP, 250 mM MgCl 2 , 20 μM L-glutamic acid, 5.0 μM GluRS, and 600 μM tRNA mixture was prepared and treated at 40° C. for 60 minutes. After the reaction, 30 μL of trichloroacetic acid was added to a final concentration of 4% to terminate the reaction. After stopping the reaction, the precipitate was removed by centrifugation to prepare Working Product 4 (the product of the present invention).

200mM HEPES-KOH(pH8.0)、12.5mM ATP、125mM MgCl、20μM L-アルギニン、2.5μM ArgRS、及び400μM tRNA混合品を含む反応溶液を150μL調製し、50℃、60分間処理した。反応後、トリクロロ酢酸を終濃度4%となるように30μL添加し、反応を停止した。反応停止後、遠心分離で沈殿を除去し、実施品5(本発明品)を調製した。150 μL of reaction solution containing 200 mM HEPES-KOH (pH 8.0), 12.5 mM ATP, 125 mM MgCl 2 , 20 μM L-arginine, 2.5 μM ArgRS, and 400 μM tRNA mixture was prepared and treated at 50° C. for 60 minutes. . After the reaction, 30 μL of trichloroacetic acid was added to a final concentration of 4% to terminate the reaction. After stopping the reaction, the precipitate was removed by centrifugation to prepare Working Product 5 (the product of the present invention).

200mM HEPES-KOH(pH8.0)、3mM ATP、30mM MgCl、20μM L-グルタミン、2.0μM GlnRS、及び320μM tRNA混合品を含む反応溶液を150μL調製し、40℃、60分間処理した。反応後、トリクロロ酢酸を終濃度4%となるように30μL添加し、反応を停止した。反応停止後、遠心分離で沈殿を除去し、実施品6(本発明品)を調製した。150 μL of a reaction solution containing a mixture of 200 mM HEPES-KOH (pH 8.0), 3 mM ATP, 30 mM MgCl 2 , 20 μM L-glutamine, 2.0 μM GlnRS and 320 μM tRNA was prepared and treated at 40° C. for 60 minutes. After the reaction, 30 μL of trichloroacetic acid was added to a final concentration of 4% to terminate the reaction. After stopping the reaction, the precipitate was removed by centrifugation to prepare Working Product 6 (product of the present invention).

(モリブデンブルー法によるピロリン酸の測定:本発明方法の工程(II))
実施例8、9、10で調製した実施品4~6のピロリン酸を実施例7に記載のモリブデンブルー法により測定した。その結果、図3に示す通り、GluRS、ArgRS及びGlnRSにおいて単に、反応液中の各基質アミノ酸が一回きり酵素反応に使用された(再利用されない)場合に産生されるピロリン酸量の理論値より多くのピロリン酸が産生されていた。
(Measurement of pyrophosphate by molybdenum blue method: step (II) of the method of the present invention)
The pyrophosphate of Examples 4-6 prepared in Examples 8, 9 and 10 was measured by the molybdenum blue method described in Example 7. As a result, as shown in FIG. 3, in GluRS, ArgRS and GlnRS, the theoretical value of the amount of pyrophosphate produced when each substrate amino acid in the reaction solution was used (not reused) in the enzymatic reaction only once More pyrophosphate was produced.

(各種tRNA濃度によるピロリン酸の産生量:本発明方法の工程(I))
200mM HEPES-KOH(pH8.0)、12.5mM ATP、12.5mM MnCl、20μM L-アルギニン、及び2.5μM ArgRSを含む反応溶液に、夫々、0μM tRNA、0.25μM tRNA、0.63μM tRNA、1.25μM tRNA、1.88μM tRNA、2.5μM tRNA、又は、5.0μM tRNAを添加した各反応溶液を150μL調製し、50℃、60分間処理した。反応後、トリクロロ酢酸を終濃度4%となるように30μL添加し、反応を停止した。反応停止後、遠心分離で沈殿を除去し、実施品(本発明品)7、8、9、10、11、12、及び13を調製した。
(Amount of Pyrophosphate Produced at Various tRNA Concentrations: Step (I) of the Method of the Present Invention)
0 μM tRNA, 0.25 μM tRNA, 0.63 μM tRNA, 0.63 μM 150 μL of each reaction solution containing tRNA, 1.25 μM tRNA, 1.88 μM tRNA, 2.5 μM tRNA, or 5.0 μM tRNA was prepared and treated at 50° C. for 60 minutes. After the reaction, 30 μL of trichloroacetic acid was added to a final concentration of 4% to terminate the reaction. After stopping the reaction, the precipitate was removed by centrifugation, and working products (products of the present invention) 7, 8, 9, 10, 11, 12, and 13 were prepared.

200mM HEPES-KOH(pH8.0)、10mM ATP、100mM MgCl、50μM L-グルタミン酸、及び2.0μM GluRSを含む反応溶液に、夫々、0μM tRNA、6μM tRNA、12μM tRNA、又は、18μM tRNAを添加した各反応溶液を150μL調製し、40℃、60分間処理した。反応後、トリクロロ酢酸を終濃度4%となるように30μL添加し、反応を停止した。反応停止後、遠心分離で沈殿を除去し、実施品(本発明品)14、15、16、及び17を調製した。0 μM tRNA, 6 μM tRNA, 12 μM tRNA, or 18 μM tRNA was added to a reaction solution containing 200 mM HEPES-KOH (pH 8.0), 10 mM ATP, 100 mM MgCl 2 , 50 μM L-glutamic acid, and 2.0 μM GluRS, respectively. 150 μL of each reaction solution was prepared and treated at 40° C. for 60 minutes. After the reaction, 30 μL of trichloroacetic acid was added to a final concentration of 4% to terminate the reaction. After stopping the reaction, the precipitate was removed by centrifugation, and working products (products of the present invention) 14, 15, 16 and 17 were prepared.

200mM HEPES-KOH(pH8.0)、3mM ATP、30mM MgCl、50μM L-グルタミン、及び2.0μM GlnRSを含む反応溶液に、夫々、0μM tRNA、4μM tRNA、8μM tRNA、又は、16μM tRNAを添加した各反応溶液を150μL調製し、40℃、60分間処理した。反応後、トリクロロ酢酸を終濃度4%となるように30μL添加し、反応を停止した。反応停止後、遠心分離で沈殿を除去し、実施品(本発明品)18、19、20、及び21を調製した。0 μM tRNA, 4 μM tRNA, 8 μM tRNA, or 16 μM tRNA was added to a reaction solution containing 200 mM HEPES-KOH (pH 8.0), 3 mM ATP, 30 mM MgCl 2 , 50 μM L-glutamine, and 2.0 μM GlnRS, respectively. 150 μL of each reaction solution was prepared and treated at 40° C. for 60 minutes. After the reaction, 30 μL of trichloroacetic acid was added to a final concentration of 4% to terminate the reaction. After stopping the reaction, the precipitate was removed by centrifugation, and working products (products of the present invention) 18, 19, 20, and 21 were prepared.

200mM HEPES-KOH(pH8.0)、12.5mM ATP、125mM MgCl、20μM L-アルギニン、及び2.5μM ArgRSを含む反応溶液に、夫々、0μM tRNA混合品、100μM tRNA混合品、200μM tRNA混合品、又は、400μM tRNA混合品を添加した各反応溶液を150μL調製し、50℃、60分間処理した。反応後、トリクロロ酢酸を終濃度4%となるように30μL添加し、反応を停止した。反応停止後、遠心分離で沈殿を除去し、実施品(本発明品)22、23、24、及び25を調製した。A reaction solution containing 200 mM HEPES-KOH (pH 8.0), 12.5 mM ATP, 125 mM MgCl 2 , 20 μM L-arginine, and 2.5 μM ArgRS was added with 0 μM tRNA mixture, 100 μM tRNA mixture, and 200 μM tRNA mixture, respectively. 150 μL of each reaction solution to which the product or 400 μM tRNA mixture was added was prepared and treated at 50° C. for 60 minutes. After the reaction, 30 μL of trichloroacetic acid was added to a final concentration of 4% to terminate the reaction. After stopping the reaction, the precipitate was removed by centrifugation, and working products (products of the present invention) 22, 23, 24, and 25 were prepared.

200mM HEPES-KOH(pH8.0)、3mM ATP、30mM MgCl、20μM L-グルタミン、及び2.0μM GlnRSを含む反応溶液に、夫々、0μM tRNA混合品、160μM tRNA混合品、240μM tRNA混合品、又は、320μM tRNA混合品を添加した各反応溶液を150μL調製し、40℃、60分間処理した。反応後、トリクロロ酢酸を終濃度4%となるように30μL添加し、反応を停止した。反応停止後、遠心分離で沈殿を除去し、実施品(本発明品)26、27、28、及び29を調製した。0 μM tRNA mixture, 160 μM tRNA mixture, 240 μM tRNA mixture, Alternatively, 150 μL of each reaction solution to which 320 μM tRNA mixture was added was prepared and treated at 40° C. for 60 minutes. After the reaction, 30 μL of trichloroacetic acid was added to a final concentration of 4% to terminate the reaction. After stopping the reaction, the precipitate was removed by centrifugation, and working products (products of the present invention) 26, 27, 28, and 29 were prepared.

(モリブデンブルー法によるピロリン酸の測定:本発明方法の工程(II))
実施例12、13、14、15、16で調製した実施品7~29のピロリン酸を実施例7に記載のモリブデンブルー法により測定した。その結果、図4、5、6、7、8に示す通り、ArgRS、GluRS及びGlnRSにおいてtRNA濃度の増加と共にピロリン酸の増加が認められた。tRNAが無添加の場合、ArgRS、GluRS及びGlnRSのいずれにおいてもピロリン酸の増加が認められなかったことから、これらのAARS反応には、tRNAが必須であることが分かった。また、単に、反応液中のtRNA又は/及び各基質アミノ酸の全てが酵素反応に一回きり使用された(再利用されない)場合に産生されるピロリン酸量の理論値より多くのピロリン酸が産生されていた。
(Measurement of pyrophosphate by molybdenum blue method: step (II) of the method of the present invention)
The pyrophosphate of Examples 7-29 prepared in Examples 12, 13, 14, 15 and 16 was determined by the molybdenum blue method described in Example 7. As a result, as shown in FIGS. 4, 5, 6, 7 and 8, pyrophosphate increased with increasing tRNA concentration in ArgRS, GluRS and GlnRS. In the absence of tRNA, no increase in pyrophosphate was observed in any of ArgRS, GluRS and GlnRS, indicating that tRNA is essential for these AARS reactions. In addition, more pyrophosphate is produced than the theoretical value of the amount of pyrophosphate produced simply when all of the tRNA and/or each substrate amino acid in the reaction solution is used once (not reused) in the enzyme reaction. It had been.

[比較例1]
(本発明と公知文献記載のAARS反応におけるピロリン酸の産生量の比較)
非特許文献6記載の反応に於いて、測定対象として放射線ラベルをしない通常のアミノ酸を使用したこと以外は、該文献に記載の条件に従い、100mM HEPES-KOH(pH7.4)、2mM ATP、10mM MgCl、20μM L-アルギニン、15.4μM ArgRS、及び2μM tRNAを含む反応溶液を150μL調製し、37℃、60分間処理した。反応後、トリクロロ酢酸を終濃度4%となるように30μL添加し、反応を停止した。反応停止後、遠心分離で沈殿を除去し、比較品1を調製した。
[Comparative Example 1]
(Comparison of the amount of pyrophosphate produced in the AARS reaction described in the present invention and known literature)
100 mM HEPES-KOH (pH 7.4), 2 mM ATP, 10 mM 150 μL of reaction solution containing MgCl 2 , 20 μM L-arginine, 15.4 μM ArgRS and 2 μM tRNA was prepared and treated at 37° C. for 60 minutes. After the reaction, 30 μL of trichloroacetic acid was added to a final concentration of 4% to terminate the reaction. After stopping the reaction, the precipitate was removed by centrifugation to prepare a comparative product 1.

[比較例2]
特許文献2記載の反応条件に従い、20mM HEPES-KOH(pH8.0)、0.5mM ATP、5mM MgCl、20μM L-アルギニン、1.0μM ArgRS、及び400mM ヒドロキシアミンを含む反応溶液を150μL調製し、50℃、60分間処理した。反応後、トリクロロ酢酸を終濃度4%となるように30μL添加し、反応を停止した。反応停止後、遠心分離で沈殿を除去し、比較品2を調製した。
[Comparative Example 2]
150 μL of a reaction solution containing 20 mM HEPES-KOH (pH 8.0), 0.5 mM ATP, 5 mM MgCl 2 , 20 μM L-arginine, 1.0 μM ArgRS, and 400 mM hydroxylamine was prepared according to the reaction conditions described in Patent Document 2. , 50° C., 60 minutes. After the reaction, 30 μL of trichloroacetic acid was added to a final concentration of 4% to terminate the reaction. After stopping the reaction, the precipitate was removed by centrifugation to prepare a comparative product 2.

200mM HEPES-KOH(pH8.0)、12.5mM ATP、12.5mM MnCl、20μM L-アルギニン、2.5μM ArgRS、及び10μM tRNAを含む反応溶液を150μL調製し、50℃、60分間処理した。反応後、トリクロロ酢酸を終濃度4%となるように30μL添加し、反応を停止した。反応停止後、遠心分離で沈殿を除去し、実施品30(本発明品)を調製した。150 μL of a reaction solution containing 200 mM HEPES-KOH (pH 8.0), 12.5 mM ATP, 12.5 mM MnCl 2 , 20 μM L-arginine, 2.5 μM ArgRS, and 10 μM tRNA was prepared and treated at 50° C. for 60 minutes. . After the reaction, 30 μL of trichloroacetic acid was added to a final concentration of 4% to terminate the reaction. After stopping the reaction, the precipitate was removed by centrifugation to prepare Working Product 30 (product of the present invention).

(モリブデンブルー法によるピロリン酸の測定:本発明方法の工程(II))
比較例1、比較例2及び実施例18で調製した比較品1、比較品2及び実施品30のピロリン酸を実施例7に記載のモリブデンブルー法により測定した。その結果、図9に示す通り、本発明の方法では、添加したtRNA及びアミノ酸の全てが一回きり反応に使用された(再利用されない)場合に産生されると推測されるピロリン酸量である理論値より多くのピロリン酸が産生されていた。一方、比較品1の産生したピロリン酸は、tRNAの理論値に近く、アミノ酸の理論値以下であった。また、比較品2では、ピロリン酸は、全く産生されなかった。
(Measurement of pyrophosphate by molybdenum blue method: step (II) of the method of the present invention)
The pyrophosphates of comparative products 1, 2 and 30 prepared in Comparative Examples 1 and 2 and Example 18 were measured by the molybdenum blue method described in Example 7. As a result, as shown in FIG. 9, in the method of the present invention, the amount of pyrophosphate estimated to be produced when all of the added tRNA and amino acids were used (not reused) in a one-time reaction. More pyrophosphate was produced than the theoretical value. On the other hand, the amount of pyrophosphate produced by Comparative Product 1 was close to the theoretical value of tRNA and less than the theoretical value of amino acids. Moreover, in the comparative product 2, pyrophosphate was not produced at all.

(各種ATP濃度によるピロリン酸の産生量:本発明方法の工程(I))
200mM HEPES-KOH(pH8.0)、1.25mM ATP、1.25mM MnCl、50μM L-アルギニン、2.5μM ArgRS、及び10.0μM tRNAを含む反応溶液、200mM HEPES-KOH(pH8.0)、6.25mM ATP、6.25mM MnCl、50μM L-アルギニン、2.5μM ArgRS、及び10.0μM tRNAを含む反応溶液、又は、200mM HEPES-KOH(pH8.0)、12.5mM ATP、12.5mM MnCl、50μM L-アルギニン、2.5μM ArgRS、及び10.0μM tRNAを含む反応溶液を150μL調製し、50℃、60分間処理した。反応後、トリクロロ酢酸を終濃度4%となるように30μL添加し、反応を停止した。反応停止後、遠心分離で沈殿を除去し、実施品(本発明品)31、32、及び33を調製した。
(Amount of Pyrophosphate Produced at Various ATP Concentrations: Step (I) of the Method of the Present Invention)
Reaction solution containing 200 mM HEPES-KOH (pH 8.0), 1.25 mM ATP, 1.25 mM MnCl 2 , 50 μM L-arginine, 2.5 μM ArgRS, and 10.0 μM tRNA, 200 mM HEPES-KOH (pH 8.0) , 6.25 mM ATP, 6.25 mM MnCl 2 , 50 μM L-arginine, 2.5 μM ArgRS, and 10.0 μM tRNA, or 200 mM HEPES-KOH (pH 8.0), 12.5 mM ATP, 12 150 μL of reaction solution containing 5 mM MnCl 2 , 50 μM L-arginine, 2.5 μM ArgRS and 10.0 μM tRNA was prepared and treated at 50° C. for 60 minutes. After the reaction, 30 μL of trichloroacetic acid was added to a final concentration of 4% to terminate the reaction. After stopping the reaction, the precipitate was removed by centrifugation to prepare working products (products of the present invention) 31, 32, and 33.

200mM HEPES-KOH(pH8.0)、1.25mM ATP、12.5mM MgCl、20μM L-グルタミン酸、5.0μM GluRS、及び600μM tRNA混合品を含む反応溶液、200mM HEPES-KOH(pH8.0)、2.5mM ATP、25mM MgCl、20μM L-グルタミン酸、5.0μM GluRS、及び600μM tRNA混合品を含む反応溶液、200mM HEPES-KOH(pH8.0)、5mM ATP、50mM MgCl、20μM L-グルタミン酸、5.0μM GluRS、及び600μM tRNA混合品を含む反応溶液、又は、200mM HEPES-KOH(pH8.0)、10mM ATP、100mM MgCl、20μM L-グルタミン酸、5.0μM GluRS、及び600μM tRNA混合品を含む反応溶液を150μL調製し、40℃、60分間処理した。反応後、トリクロロ酢酸を終濃度4%となるように30μL添加し、反応を停止した。反応停止後、遠心分離で沈殿を除去し、実施品(本発明品)34、35、36、及び37を調製した。Reaction solution containing 200 mM HEPES-KOH (pH 8.0), 1.25 mM ATP, 12.5 mM MgCl 2 , 20 μM L-glutamic acid, 5.0 μM GluRS, and 600 μM tRNA mix, 200 mM HEPES-KOH (pH 8.0) , 2.5 mM ATP, 25 mM MgCl 2 , 20 μM L-glutamic acid, 5.0 μM GluRS, and 600 μM tRNA mixture, 200 mM HEPES-KOH (pH 8.0), 5 mM ATP, 50 mM MgCl 2 , 20 μM L- Reaction solutions containing glutamate, 5.0 μM GluRS, and 600 μM tRNA mix, or 200 mM HEPES-KOH (pH 8.0), 10 mM ATP, 100 mM MgCl 2 , 20 μM L-glutamate, 5.0 μM GluRS, and 600 μM tRNA mix. 150 μL of reaction solution containing the product was prepared and treated at 40° C. for 60 minutes. After the reaction, 30 μL of trichloroacetic acid was added to a final concentration of 4% to terminate the reaction. After stopping the reaction, the precipitate was removed by centrifugation, and working products (products of the present invention) 34, 35, 36, and 37 were prepared.

(モリブデンブルー法によるピロリン酸の測定:本発明方法の工程(II))
実施例20、21で調製した実施品31~37のピロリン酸を実施例7に記載のモリブデンブルー法により測定した。その結果、図10に示す通り、ArgRS及びGluRSにおいてATP濃度の増加と共にピロリン酸の増加が認められた。また、tRNA又は/及び各基質アミノ酸の全てが一回きり酵素反応に使用された(再利用されない)場合に産生されるピロリン酸量の理論値より多くのピロリン酸が産生されていた。
(Measurement of pyrophosphate by molybdenum blue method: step (II) of the method of the present invention)
Pyrophosphate of Examples 31 to 37 prepared in Examples 20 and 21 was measured by the molybdenum blue method described in Example 7. As a result, as shown in FIG. 10, pyrophosphate increased with an increase in ATP concentration in ArgRS and GluRS. In addition, more pyrophosphate was produced than the theoretical amount of pyrophosphate produced when tRNA and/or all of the substrate amino acids were used (not reused) in the enzymatic reaction only once.

(各種二価イオン濃度によるピロリン酸産生量:本発明方法の工程(I))
200mM HEPES-KOH(pH8.0)、12.5mM ATP、18.75mM MgCl、20μM L-アルギニン、2.5μM ArgRS、及び400μM tRNA混合品を含む反応溶液、200mM HEPES-KOH(pH8.0)、12.5mM ATP、31.25mM MgCl、20μM L-アルギニン、2.5μM ArgRS、及び400μM tRNA混合品を含む反応溶液、200mM HEPES-KOH(pH8.0)、12.5mM ATP、62.5mM MgCl、20μM L-アルギニン、2.5μM ArgRS、及び400μM tRNA混合品を含む反応溶液、又は、200mM HEPES-KOH(pH8.0)、12.5mM ATP、93.75mM MgCl、20μM L-アルギニン、2.5μM ArgRS、及び400μM tRNA混合品を含む反応溶液を150μL調製し、50℃、60分間処理した。反応後、トリクロロ酢酸を終濃度4%となるように30μL添加し、反応を停止した。反応停止後、遠心分離で沈殿を除去し、実施品(本発明品)38、39、40、及び41を調製した。
(Pyrophosphate production amount by various divalent ion concentrations: step (I) of the method of the present invention)
Reaction solution containing 200 mM HEPES-KOH (pH 8.0), 12.5 mM ATP, 18.75 mM MgCl 2 , 20 μM L-arginine, 2.5 μM ArgRS, and 400 μM tRNA mix, 200 mM HEPES-KOH (pH 8.0) , 12.5 mM ATP, 31.25 mM MgCl 2 , 20 μM L-arginine, 2.5 μM ArgRS, and 400 μM tRNA mixture, 200 mM HEPES-KOH (pH 8.0), 12.5 mM ATP, 62.5 mM Reaction solutions containing MgCl 2 , 20 μM L-arginine, 2.5 μM ArgRS, and 400 μM tRNA mix or 200 mM HEPES-KOH (pH 8.0), 12.5 mM ATP, 93.75 mM MgCl 2 , 20 μM L-arginine , 2.5 μM ArgRS, and 400 μM tRNA mixture (150 μL) was prepared and treated at 50° C. for 60 minutes. After the reaction, 30 μL of trichloroacetic acid was added to a final concentration of 4% to terminate the reaction. After stopping the reaction, the precipitate was removed by centrifugation, and working products (products of the present invention) 38, 39, 40, and 41 were prepared.

200mM HEPES-KOH(pH8.0)、25mM ATP、37.5mM MgCl、20μM L-グルタミン酸、5.0μM GluRS、及び600μM tRNA混合品を含む反応溶液、200mM HEPES-KOH(pH8.0)、25mM ATP、125mM MgCl、20μM L-グルタミン酸、5.0μM GluRS、及び600μM tRNA混合品を含む反応溶液、200mM HEPES-KOH(pH8.0)、25mM ATP、187.5mM MgCl、20μM L-グルタミン酸、5.0μM GluRS、及び600μM tRNA混合品を含む反応溶液、又は、200mM HEPES-KOH(pH8.0)、25mM ATP、250mM MgCl、20μM L-グルタミン酸、5.0μM GluRS、及び600μM tRNA混合品を含む反応溶液を150μL調製し、40℃、60分間処理した。反応後、トリクロロ酢酸を終濃度4%となるように30μL添加し、反応を停止した。反応停止後、遠心分離で沈殿を除去し、実施品(本発明品)42、43、44、及び45を調製した。Reaction solution containing 200 mM HEPES-KOH (pH 8.0), 25 mM ATP, 37.5 mM MgCl 2 , 20 μM L-glutamic acid, 5.0 μM GluRS, and 600 μM tRNA mix, 200 mM HEPES-KOH (pH 8.0), 25 mM Reaction solution containing ATP, 125 mM MgCl 2 , 20 μM L-glutamate, 5.0 μM GluRS, and 600 μM tRNA mixture, 200 mM HEPES-KOH (pH 8.0), 25 mM ATP, 187.5 mM MgCl 2 , 20 μM L-glutamate, Reaction solutions containing 5.0 μM GluRS and 600 μM tRNA mixture, or 200 mM HEPES-KOH (pH 8.0), 25 mM ATP, 250 mM MgCl 2 , 20 μM L-glutamic acid, 5.0 μM GluRS, and 600 μM tRNA mixture. 150 μL of the reaction solution containing was prepared and treated at 40° C. for 60 minutes. After the reaction, 30 μL of trichloroacetic acid was added to a final concentration of 4% to terminate the reaction. After stopping the reaction, the precipitate was removed by centrifugation, and working products (products of the present invention) 42, 43, 44, and 45 were prepared.

(モリブデンブルー法によるピロリン酸の測定:本発明方法の工程(II))
実施例23、24で調製した実施品38~45のピロリン酸を実施例7に記載のモリブデンブルー法により測定した。その結果、図11に示す通り、ArgRS及びGluRS共に、ATP:二価イオン比率が、1:1.5~1:10において、各基質アミノ酸の全てが一回きり酵素反応に使用された(再利用されない)場合に産生されるピロリン酸量の理論値より多くのピロリン酸が産生されていた。
(Measurement of pyrophosphate by molybdenum blue method: step (II) of the method of the present invention)
The pyrophosphate of Examples 38-45 prepared in Examples 23 and 24 was measured by the molybdenum blue method described in Example 7. As a result, as shown in FIG. 11, for both ArgRS and GluRS, at ATP: divalent ion ratios of 1:1.5 to 1:10, all of each substrate amino acid was used in a single enzymatic reaction (repeated). more pyrophosphate was produced than the theoretical amount of pyrophosphate produced in the case of non-utilization.

(各反応温度によるピロリン酸産生量:本発明方法の工程(I))
200mM HEPES-KOH(pH8.0)、12.5mM ATP、12.5mM MnCl、20μM L-アルギニン、2.5μM ArgRS、及び2.5μM tRNAを含む反応溶液を150μL調製し、20、又は30、又は40、又は50℃で60分間処理した。反応後、トリクロロ酢酸を終濃度4%となるように30μL添加し、反応を停止した。その結果、図12に示す通り、20~50℃の広い範囲において、良好なピロリン酸の産生が認められた。また、tRNA又は/各基質アミノ酸の全てが一回きり酵素反応に使用された(再利用されない)場合に産生されるピロリン酸量の理論値より多くのピロリン酸が産生されていた。
(Pyrophosphate production amount at each reaction temperature: step (I) of the method of the present invention)
150 μL of a reaction solution containing 200 mM HEPES-KOH (pH 8.0), 12.5 mM ATP, 12.5 mM MnCl 2 , 20 μM L-arginine, 2.5 μM ArgRS, and 2.5 μM tRNA was prepared, and 20 or 30, or 40 or 50° C. for 60 minutes. After the reaction, 30 μL of trichloroacetic acid was added to a final concentration of 4% to terminate the reaction. As a result, as shown in FIG. 12, good pyrophosphate production was observed over a wide range of 20 to 50.degree. In addition, more pyrophosphate was produced than the theoretical amount of pyrophosphate produced when all of the tRNA and/or each substrate amino acid were used (not reused) in the enzymatic reaction only once.

200mM HEPES-KOH(pH8.0)、25mM ATP、250mM MgCl、20μM L-グルタミン酸、5.0μM GluRS、及び600μM tRNA混合品を含む反応溶液を150μL調製し、30、又は40、又は50℃で60分間処理した。反応後、トリクロロ酢酸を終濃度4%となるように30μL添加し、反応を停止した。その結果、図12に示す通り、30~50℃の広い範囲において、良好なピロリン酸の産生が認められた。また、各基質アミノ酸の全てが一回きり酵素反応に使用された(再利用されない)場合に産生されるピロリン酸量の理論値より多くのピロリン酸が産生されていた。150 μL of reaction solution containing 200 mM HEPES-KOH (pH 8.0), 25 mM ATP, 250 mM MgCl 2 , 20 μM L-glutamic acid, 5.0 μM GluRS, and 600 μM tRNA mixture was prepared and incubated at 30, 40, or 50°C. Treated for 60 minutes. After the reaction, 30 μL of trichloroacetic acid was added to a final concentration of 4% to terminate the reaction. As a result, as shown in FIG. 12, good pyrophosphate production was observed over a wide range of 30 to 50.degree. In addition, more pyrophosphate was produced than the theoretical amount of pyrophosphate produced when all of the substrate amino acids were used in the enzymatic reaction only once (not reused).

(各pHによるピロリン酸産生量:本発明方法の工程(I))
200mM MES-KOH(pH6.0)、12.5mM ATP、125mM MgCl、20μM L-アルギニン、2.5μM ArgRS、及び400μM tRNA混合品を含む反応溶液、200mM HEPES-KOH(pH7.0)、12.5mM ATP、125mM MgCl、20μM L-アルギニン、2.5μM ArgRS、及び400μM tRNA混合品を含む反応溶液、200mM HEPES-KOH(pH8.0)、12.5mM ATP、125mM MgCl、20μM L-アルギニン、2.5μM ArgRS、及び400μM tRNA混合品を含む反応溶液、又は、200mM CHES-KOH(pH9.0)、12.5mM ATP、125mM MgCl、20μM L-アルギニン、2.5μM ArgRS、及び400μM tRNA混合品を含む反応溶液を150μL調製し、50℃、60分間処理した。反応後、トリクロロ酢酸を終濃度4%となるように30μL添加し、反応を停止した。その結果、図13に示す通り、pH7~8において、各基質アミノ酸の全てが一回きり酵素反応に使用された(再利用されない)場合に産生されるピロリン酸量の理論値より多くのピロリン酸が産生されていた。
(Pyrophosphate production amount at each pH: step (I) of the method of the present invention)
Reaction solution containing 200 mM MES-KOH (pH 6.0), 12.5 mM ATP, 125 mM MgCl 2 , 20 μM L-arginine, 2.5 μM ArgRS, and 400 μM tRNA mix, 200 mM HEPES-KOH (pH 7.0), 12 Reaction solution containing 5 mM ATP, 125 mM MgCl 2 , 20 μM L-arginine, 2.5 μM ArgRS, and 400 μM tRNA mixture, 200 mM HEPES-KOH (pH 8.0), 12.5 mM ATP, 125 mM MgCl 2 , 20 μM L- Reaction solutions containing Arginine, 2.5 μM ArgRS, and 400 μM tRNA mix or 200 mM CHES-KOH (pH 9.0), 12.5 mM ATP, 125 mM MgCl 2 , 20 μM L-Arginine, 2.5 μM ArgRS, and 400 μM 150 μL of reaction solution containing the tRNA mixture was prepared and treated at 50° C. for 60 minutes. After the reaction, 30 μL of trichloroacetic acid was added to a final concentration of 4% to terminate the reaction. As a result, as shown in FIG. 13, at pH 7 to 8, more pyrophosphate than the theoretical value of the amount of pyrophosphate produced when all of the substrate amino acids were used (not reused) in the enzymatic reaction only once. was produced.

200mM MES-KOH(pH6.0)、25mM ATP、250mM MgCl、20μM L-グルタミン酸、5.0μM GluRS、及び600μM tRNA混合品を含む反応溶液、200mM HEPES-KOH(pH7.0)、25mM ATP、250mM MgCl、20μM L-グルタミン酸、5.0μM GluRS、及び600μM tRNA混合品を含む反応溶液、200mM HEPES-KOH(pH8.0)、25mM ATP、250mM MgCl、20μM L-グルタミン酸、5.0μM GluRS、及び600μM tRNA混合品を含む反応溶液、又は、200mM CHES-KOH(pH9.0)、25mM ATP、250mM MgCl、20μM L-グルタミン酸、5.0μM GluRS、及び600μM tRNA混合品を含む反応溶液を150μL調製し、40℃、60分間処理した。反応後、トリクロロ酢酸を終濃度4%となるように30μL添加し、反応を停止した。その結果、図13に示す通り、pH7~9において、各基質アミノ酸の全てが一回きり酵素反応に使用された(再利用されない)場合に産生されるピロリン酸量の理論値より多くのピロリン酸が産生されていた。Reaction solution containing 200 mM MES-KOH (pH 6.0), 25 mM ATP, 250 mM MgCl 2 , 20 μM L-glutamic acid, 5.0 μM GluRS, and 600 μM tRNA mix, 200 mM HEPES-KOH (pH 7.0), 25 mM ATP, Reaction solution containing 250 mM MgCl 2 , 20 μM L-glutamate, 5.0 μM GluRS, and 600 μM tRNA mixture, 200 mM HEPES-KOH (pH 8.0), 25 mM ATP, 250 mM MgCl 2 , 20 μM L-glutamate, 5.0 μM GluRS , and a reaction solution containing 600 μM tRNA mixture, or a reaction solution containing 200 mM CHES-KOH (pH 9.0), 25 mM ATP, 250 mM MgCl 2 , 20 μM L-glutamic acid, 5.0 μM GluRS, and 600 μM tRNA mixture. 150 μL was prepared and treated at 40° C. for 60 minutes. After the reaction, 30 μL of trichloroacetic acid was added to a final concentration of 4% to terminate the reaction. As a result, as shown in FIG. 13, at pH 7 to 9, pyrophosphate more than the theoretical value of the amount of pyrophosphate produced when all of the substrate amino acids were used (not reused) in the enzymatic reaction only once. was produced.

(tRNAを用いたモリブデンブルー法によるピロリン酸測定におけるアルギニンの検量線)
200mM HEPES-KOH(pH8.0)、12.5mM ATP、12.5mM MnCl、0、10、20、又は30μM L-アルギニン、2.5μM ArgRS、及び10μM tRNAを含む反応溶液150μLを調製し、50℃、60分間反応させた。反応後、トリクロロ酢酸を終濃度4%となるように30μL添加し、反応を停止した。反応停止後、遠心分離で沈殿を除去し、上清中のピロリン酸を実施例7に記載のモリブデンブルー法により測定した。その結果、図14に示すように、添加したアミノ酸が全て反応に使用された場合に産生されると推測されるピロリン酸量の理論値より多くのピロリン酸が産生されていた。また、0~30μM のアミノ酸濃度範囲においてアミノ酸濃度とピロリン酸量に相関関係(R=0.96)が認められ、L-アルギニンの定量が可能であることが示された。
(Standard curve of arginine in pyrophosphate measurement by molybdenum blue method using tRNA)
Prepare 150 μL of reaction solution containing 200 mM HEPES-KOH (pH 8.0), 12.5 mM ATP, 12.5 mM MnCl 2 , 0, 10, 20, or 30 μM L-arginine, 2.5 μM ArgRS, and 10 μM tRNA, The mixture was reacted at 50°C for 60 minutes. After the reaction, 30 μL of trichloroacetic acid was added to a final concentration of 4% to terminate the reaction. After stopping the reaction, the precipitate was removed by centrifugation, and pyrophosphate in the supernatant was measured by the molybdenum blue method described in Example 7. As a result, as shown in FIG. 14, more pyrophosphate was produced than the theoretical amount of pyrophosphate that would be produced if all the added amino acids were used in the reaction. Moreover, a correlation (R=0.96) was observed between the amino acid concentration and the amount of pyrophosphate in the amino acid concentration range of 0 to 30 μM, indicating that L-arginine can be quantified.

(tRNAを用いたモリブデンブルー法によるピロリン酸測定におけるグルタミンの検量線)
200mM HEPES-KOH(pH8.0)、3mM ATP、30mM MgCl、0、5、10、20、又は30μM L-グルタミン、2μM GlnRS、及び16μM tRNAを含む反応溶液150μLを調製し、40℃、60分間反応させた。反応後、トリクロロ酢酸を終濃度4%となるように30μL添加し、反応を停止した。反応停止後、遠心分離で沈殿を除去し、上清中のピロリン酸を実施例7に記載のモリブデンブルー法により測定した。その結果、図14に示すように、添加したアミノ酸が全て反応に使用された場合に産生されると推測されるピロリン酸量の理論値より多くのピロリン酸が産生されていた。また、0~30μM のアミノ酸濃度範囲においてアミノ酸濃度とピロリン酸量に相関関係(R=0.99)が認められ、L-グルタミンの定量が可能であることが示された。
(Standard curve of glutamine in pyrophosphate measurement by molybdenum blue method using tRNA)
150 μL of a reaction solution containing 200 mM HEPES-KOH (pH 8.0), 3 mM ATP, 30 mM MgCl 2 , 0, 5, 10, 20, or 30 μM L-glutamine, 2 μM GlnRS, and 16 μM tRNA was prepared, heated at 40° C., 60° C. reacted for a minute. After the reaction, 30 μL of trichloroacetic acid was added to a final concentration of 4% to terminate the reaction. After stopping the reaction, the precipitate was removed by centrifugation, and pyrophosphate in the supernatant was measured by the molybdenum blue method described in Example 7. As a result, as shown in FIG. 14, more pyrophosphate was produced than the theoretical amount of pyrophosphate that would be produced if all the added amino acids were used in the reaction. Moreover, a correlation (R=0.99) was observed between the amino acid concentration and the amount of pyrophosphate in the amino acid concentration range of 0 to 30 μM, indicating that L-glutamine can be quantified.

(tRNA混合品を用いたモリブデンブルー法によるピロリン酸測定におけるアルギニンの検量線)
200mM HEPES-KOH(pH8.0)、12.5mM ATP、125mM MgCl、0、5、10、又は20μM L-アルギニン、2.5μM ArgRS、及び400μM tRNA混合品を含む反応溶液150μLを調製し、50℃、60分間反応させた。反応後、トリクロロ酢酸を終濃度4%となるように30μL添加し、反応を停止した。反応停止後、遠心分離で沈殿を除去し、上清中のピロリン酸を実施例7に記載のモリブデンブルー法により測定した。その結果、図14に示すように、添加したアミノ酸が全て反応に使用された場合に産生されると推測されるピロリン酸量の理論値より多くのピロリン酸が産生されていた。また、0~20μM のアミノ酸濃度範囲においてアミノ酸濃度とピロリン酸量に相関関係(R=0.99)が認められ、L-アルギニンの定量が可能であることが示された。
(Arginine calibration curve in pyrophosphate measurement by molybdenum blue method using tRNA mixture)
Prepare 150 μL reaction solution containing 200 mM HEPES-KOH (pH 8.0), 12.5 mM ATP, 125 mM MgCl 2 , 0, 5, 10, or 20 μM L-arginine, 2.5 μM ArgRS, and 400 μM tRNA mixture; The mixture was reacted at 50°C for 60 minutes. After the reaction, 30 μL of trichloroacetic acid was added to a final concentration of 4% to terminate the reaction. After stopping the reaction, the precipitate was removed by centrifugation, and pyrophosphate in the supernatant was measured by the molybdenum blue method described in Example 7. As a result, as shown in FIG. 14, more pyrophosphate was produced than the theoretical amount of pyrophosphate that would be produced if all the added amino acids were used in the reaction. Moreover, a correlation (R=0.99) was observed between the amino acid concentration and the amount of pyrophosphate in the amino acid concentration range of 0 to 20 μM, indicating that L-arginine can be quantified.

(tRNA混合品を用いたモリブデンブルー法によるピロリン酸測定におけるグルタミン酸の検量線)
200mM HEPES-KOH(pH8.0)、25mM ATP、250mM MgCl、0、5、10、又は20μM L-グルタミン酸、5.0μM GluRS、及び600μM tRNA混合品を含む反応溶液150μLを調製し、40℃、60分間反応させた。反応後、トリクロロ酢酸を終濃度4%となるように30μL添加し、反応を停止した。反応停止後、遠心分離で沈殿を除去し、上清中のピロリン酸を実施例7に記載のモリブデンブルー法により測定した。その結果、図14に示すように、添加したアミノ酸が全て反応に使用された場合に産生されると推測されるピロリン酸量の理論値より多くのピロリン酸が産生されていた。また、0~20μM のアミノ酸濃度範囲においてアミノ酸濃度とピロリン酸量に相関関係(R=0.99)が認められ、L-グルタミン酸の定量が可能であることが示された。
(Standard curve of glutamic acid in pyrophosphate measurement by molybdenum blue method using tRNA mixture)
Prepare 150 μL of reaction solution containing 200 mM HEPES-KOH (pH 8.0), 25 mM ATP, 250 mM MgCl 2 , 0, 5, 10, or 20 μM L-glutamic acid, 5.0 μM GluRS, and 600 μM tRNA mixture, at 40° C. , reacted for 60 minutes. After the reaction, 30 μL of trichloroacetic acid was added to a final concentration of 4% to terminate the reaction. After stopping the reaction, the precipitate was removed by centrifugation, and pyrophosphate in the supernatant was measured by the molybdenum blue method described in Example 7. As a result, as shown in FIG. 14, more pyrophosphate was produced than the theoretical amount of pyrophosphate that would be produced if all the added amino acids were used in the reaction. Moreover, a correlation (R=0.99) was observed between the amino acid concentration and the amount of pyrophosphate in the amino acid concentration range of 0 to 20 μM, indicating that L-glutamic acid can be quantified.

以上の結果から、本発明方法におけるAARS反応では、AARS、tRNA及びアミノ酸を繰り返し反応に使用することで、産生されるピロリン酸を増幅できることが示された。実施例4~11に示されるように、ArgRS、GluRS及びGlnRSのいずれにおいても当該反応で産生されるピロリン酸を反応液中のtRNA及び/又はアミノ酸のモル数より多く産生させることができた。実施例12~17に示されるように、tRNA濃度によってピロリン酸の産生量は変化することが分かった。また、tRNAが無添加の場合、ArgRS、GluRS及びGlnRSのいずれにおいてもピロリン酸の増加が認められなかったことから、これらのAARS反応には、tRNAが必須であることが分かった。比較例1及び比較例2に示されるように、従来のAARS反応では、産生されるピロリン酸量が、反応液中のtRNA及び/又はアミノ酸の分子数以下であったが、本発明の方法では、反応液中のtRNA及び/又はアミノ酸の分子数以上のピロリン酸が産生されることが分かった。実施例20~25に示されるように、ATP濃度やマグネシウム濃度によって、ピロリン酸の産生量が変化することが分かった。また、実施例26~29に示されるように、酵素反応温度及びpHによって、ピロリン酸の産生量は変化し、30~50℃、pH7~9で好適にピロリン酸が産生することが分かった。さらに、実施例30~33に示されるように、アミノ酸濃度に依存して直線的にピロリン酸が増加する、即ちアミノ酸濃度とピロリン酸量に相関関係があることが分かり、本発明のAARS反応により産生したピロリン酸について、簡便な方法であるモリブデンブルー法による各種アミノ酸の定量が可能であることが確認された。 From the above results, it was shown that the AARS reaction in the method of the present invention can amplify the pyrophosphate produced by repeatedly using AARS, tRNA and amino acids in the reaction. As shown in Examples 4 to 11, all of ArgRS, GluRS and GlnRS were able to produce more pyrophosphate in the reaction than the number of moles of tRNA and/or amino acids in the reaction solution. As shown in Examples 12 to 17, it was found that the amount of pyrophosphate produced varies depending on the tRNA concentration. In addition, when no tRNA was added, no increase in pyrophosphate was observed in any of ArgRS, GluRS and GlnRS, indicating that tRNA is essential for these AARS reactions. As shown in Comparative Examples 1 and 2, in the conventional AARS reaction, the amount of pyrophosphate produced was less than the number of tRNA and/or amino acid molecules in the reaction solution. , it was found that more pyrophosphate was produced than the number of tRNA and/or amino acid molecules in the reaction solution. As shown in Examples 20 to 25, it was found that the amount of pyrophosphate produced varies depending on the ATP concentration and magnesium concentration. In addition, as shown in Examples 26-29, it was found that the amount of pyrophosphate produced varies depending on the enzyme reaction temperature and pH, and pyrophosphate is produced favorably at 30-50°C and pH 7-9. Furthermore, as shown in Examples 30 to 33, it was found that pyrophosphate increased linearly depending on the amino acid concentration, that is, there was a correlation between the amino acid concentration and the amount of pyrophosphate. It was confirmed that it was possible to quantify various amino acids from the produced pyrophosphate using the molybdenum blue method, which is a simple method.

従来のtRNAの会合を必要とするAARSを用いたアミノ酸定量法では、微量な反応産物を検出する必要があり、放射線ラベルをした測定対象アミノ酸や高感度分析が必要不可欠であった。これに対して、本発明に係るアミノ酸定量方法によれば、測定対象であるピロリン酸等の反応産生物を、反応液中に含まれるtRNA及び/又はアミノ酸より多くのモル数まで産生させることができる。その結果、従来技術のような放射線ラベルをした測定対象アミノ酸は不必要である。また、従来技術に比べてより簡便な手段でこれら反応産生物を測定する場合であっても、従来技術の多段階酵素反応を用いた蛍光法などによる高感度分析のアミノ酸定量法のアミノ酸定量範囲と同等の範囲での定量が可能であり、このような高感度分析は不必要である。従って、本発明によって、AARSを用いてアミノ酸を特異的且つ簡便、高感度に定量する方法及びアミノ酸定量用キットを提供することが可能となった。 In the conventional amino acid quantification method using AARS, which requires association of tRNA, it is necessary to detect trace amounts of reaction products, and radiolabeled target amino acids and highly sensitive analysis are essential. In contrast, according to the method for quantifying amino acids according to the present invention, it is possible to produce reaction products such as pyrophosphate, which are the objects to be measured, to a larger number of moles than tRNA and/or amino acids contained in the reaction solution. can. As a result, radiolabeled amino acids to be measured as in the prior art are unnecessary. In addition, even if these reaction products are measured by a simpler means than the conventional technology, the amino acid quantification range of the amino acid quantification method of high-sensitivity analysis by fluorescence method using multi-step enzymatic reaction of the conventional technology can be quantified in a range equivalent to , and such high-sensitivity analysis is unnecessary. Therefore, according to the present invention, it has become possible to provide a method for quantifying amino acids specifically, easily, and with high sensitivity using AARS, and a kit for amino acid quantification.

Claims (6)

以下の各工程を含む工程(I):
(工程I-1)試料中のアミノ酸(AA)に対応するアミノアシルtRNA合成酵素(AARS)及び転移RNA(tRNA)を反応させて、AARSとtRNAから成る複合体(AARS-tRNA複合体)を形成させる反応(反応1)を含む工程;
(工程I-2)二価陽イオンの存在下、該AA、該AAに対応するAARS-tRNA複合体、及び、アデノシン三リン酸(ATP)を反応させて、アミノアシルアデニル酸(アミノアシルAMP)とAARS-tRNA複合体から成る複合体(アミノアシルAMP-AARS-tRNA複合体)を形成させる反応(反応2)を含む工程;
(工程I-3)反応2及び/又は反応4で形成されたアミノアシルAMP-AARS-tRNA複合体(該複合体から生成され得るAARS及びアミノアシルtRNAも含む)にアミノ酸再生試薬を作用させて、AA、並びに、AARS、AARS-tRNA複合体及びtRNAからなる群から選択される少なくとも一種以上の化合物を遊離させる反応(反応3)を含む工程;
(工程I-4)反応3で遊離されたAA、並びに、AARS、AARS-tRNA複合体及びtRNAからなる群から選択される少なくとも一種以上の化合物を反応1及び/又は反応2において再利用することによってアミノアシルAMP-AARS-tRNA複合体反応を形成させる反応(反応4)を含む工程;及び、
(工程I-5)工程I-3及び工程I-4を繰り返す工程、並びに、工程(I)で生じた反応産生物の量を測定し、該反応産生物の測定量に基づきアミノ酸の量を決定することを含む工程(II)、
を含む、試料中のアミノ酸定量方法であって、
前記工程(I)で用いるアミノ酸再生試薬が、ヌクレオチド及びアルカリ性化合物であることを特徴とするアミノ酸定量方法。
Step (I) comprising the following steps:
(Step I-1) Aminoacyl-tRNA synthetase (AARS) corresponding to an amino acid (AA) in a sample and transfer RNA (tRNA) are reacted to form a complex consisting of AARS and tRNA (AARS-tRNA complex). A step comprising a reaction (Reaction 1) to cause;
(Step I-2) reacting the AA, the AARS-tRNA complex corresponding to the AA, and adenosine triphosphate (ATP) in the presence of a divalent cation to form aminoacyl adenylic acid (aminoacyl AMP); a step comprising a reaction (reaction 2) to form a complex consisting of an AARS-tRNA complex (aminoacyl AMP-AARS-tRNA complex);
(Step I-3) The aminoacyl AMP-AARS-tRNA complex formed in Reaction 2 and/or Reaction 4 (including AARS and aminoacyl-tRNA that can be produced from the complex) is allowed to act with an amino acid renaturing reagent to obtain AA. , and a step comprising a reaction (reaction 3) for releasing at least one compound selected from the group consisting of AARS, AARS-tRNA complexes and tRNA;
(Step I-4) Reusing the AA released in Reaction 3 and at least one compound selected from the group consisting of AARS, AARS-tRNA complex and tRNA in Reaction 1 and/or Reaction 2 forming an aminoacyl AMP-AARS-tRNA complex reaction (reaction 4); and
(Step I-5) repeating steps I-3 and I-4, measuring the amount of the reaction product produced in step (I), and determining the amount of amino acid based on the measured amount of the reaction product; step (II) comprising determining
A method for quantifying amino acids in a sample comprising
A method for quantifying amino acids , wherein the amino acid regeneration reagent used in the step (I) is a nucleotide and an alkaline compound .
工程(I)で用いるtRNAが、AARSのモル数の0.25倍以上であることを特徴とする、請求項1に記載のアミノ酸定量方法。 2. The method for quantifying amino acids according to claim 1, wherein the amount of tRNA used in step (I) is 0.25 times or more the molar amount of AARS. 吸光度法により吸光度変化を測定することによって、工程(I)で生じた反応産生物の量を測定する、請求項1又は2に記載のアミノ酸定量方法。 3. The method for quantifying amino acids according to claim 1 or 2 , wherein the amount of the reaction product produced in step (I) is measured by measuring absorbance change by an absorbance method. 工程(I)で生じる反応産生物として、ピロリン酸又は水素イオンの少なくとも何れか1つを測定する、請求項1~のいずれか一項に記載のアミノ酸定量方法。 4. The method for quantifying amino acids according to any one of claims 1 to 3 , wherein at least one of pyrophosphate and hydrogen ions is measured as the reaction product generated in step (I). 工程(I)で生じた反応産生物のモル数が反応液中に含まれるtRNA及び/又はアミノ酸のモル数より多いことを特徴とする、請求項1~のいずれか一項に記載のアミノ酸定量方法。 The amino acid according to any one of claims 1 to 4 , wherein the number of moles of the reaction product produced in step (I) is greater than the number of moles of tRNA and/or amino acid contained in the reaction solution. Quantification method. 請求項1~5のいずれか一項に記載のアミノ酸定量法を実施するためのアミノ酸定量用キットであって、ATP、アミノ酸再生試薬、並びに、該アミノ酸に対応するAARS及びtRNAを含む、アミノ酸定量用キット。

An amino acid quantification kit for performing the amino acid quantification method according to any one of claims 1 to 5 , comprising ATP, an amino acid regeneration reagent, and AARS and tRNA corresponding to the amino acid. Kit for.

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