JPH05260995A - 酵素的測定法 - Google Patents

酵素的測定法

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JPH05260995A
JPH05260995A JP6074392A JP6074392A JPH05260995A JP H05260995 A JPH05260995 A JP H05260995A JP 6074392 A JP6074392 A JP 6074392A JP 6074392 A JP6074392 A JP 6074392A JP H05260995 A JPH05260995 A JP H05260995A
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adenine dinucleotide
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(N
AD)またはその環元型(NADH)の酵素的サイクリ
ングを用いたシグナル増幅系において、酵素的サイクリ
ングの触媒としてザイモモナス属由来のアルコール脱水
素酵素(ADH)を用いることを特徴とする。 【効果】 酵素的サイクリングを促進するADH活性が
経時的に低下することがなく、シグナル増幅反応が長時
間持続するため、ADH少量で従来方法と同等のNAD
またはNADH検出感度が得られる。また、ADH量が
同量の場合は、従来方法に比べはるかに優れた検出感度
が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、生体成分や各種食品
成分等の分析に有用な酵素的測定法に関するものであ
る。さらに詳しくは、この発明は、ニコチンアミドアデ
ニンジヌクレオチド(以下、NADと略記する)または
その環元型(以下、NADHと略記する)の酸化還元サ
イクリングに伴うシグナル増幅系を用いた酵素的測定法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】NADおよびその環元型であるNADH
は生体含量の最も多い補酵素であり、水素原子の授受を
介して可逆的に変化することにより多くの脱水素酵素の
酸化還元反応に関与している。これらのNADおよびN
ADHは、それぞれ260nmおよび340nm付近に
吸収極大を有するため、従来より、その吸光度変化が種
々の酵素活性の測定に応用されてきているが、これとは
別に、NADまたはNADHを高感度に検出する測定法
として、酵素的サイクリングによるシグナル増幅系が知
られている(C.Bernofsky他、Analytical Biochemistry
、第52巻、第452〜458頁、1973年:C.H.S
elf他、Clinical Acta 、第148巻、第119〜12
4頁、1985年)。
【0003】この測定法は、NADまたはNADHの酸
化環元反応に伴って発色するシグナルを、その反応の繰
り返し(酵素的サイクリング)によって増幅させ、NA
DまたはNADHの存在を高感度に検出するというもの
である。すなわち、以下にその反応式を示したように、
NADは、アルコール脱水素酵素(以下、ADHと略記
する)とその基質であるエタノール存在下で、ADHに
よるエタノールからアセトアルデヒドへの酸化反応に補
酵素として作用し、その際にNADHへと還元する。さ
らにこのNADHは、テトラゾリウム系色素とその環元
酵素ジアホラーゼ存在下で再びNADへと酸化するが、
同時にテトラゾリウム系色素が環元されてホルマザンが
生じ、発色シグナルが得られる。NADは、このような
条件下で酸化還元を繰り返すため、シグナル強度は徐々
に大きくなる。NADHが検体中に存在する場合も同じ
原理で発色し、その強度を増幅させる。
【0004】
【化1】
【0005】このような系によるNADまたはNADH
の検出は、ホスファターゼの活性測定(C.H.Self他、前
記文献)およびNADシンセターゼの活性測定(美崎英
夫、BIO INDUSTRY、第7巻、第775−787頁、19
90年)等に応用されており、特にアルカリホスファタ
ーゼの測定では、比色法にもかかわらず蛍光法や発色法
と同等の検出感度が得られることから、免疫測定法の分
野において、非常にすぐれた方法として位置づけられて
いる(石川他編、“免疫測定法 第3版”第58−60
頁、医学書院刊)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来、このような酵素
的サイクリングを用いた測定系においては、ADHとし
て、パン酵母由来のものが用いられてきた。しかしなが
ら、このパン酵母由来ADHは、その活性持続時間が短
いために、NADまたはNADHを繰り返し酸化環元し
て十分な発色シグナルを得るには多量のADHを測定試
薬中に添加しなければならなかった。
【0007】この発明は、以上の通りの事情に鑑みてな
されたものであり、従来の測定方法の欠点を解消し、N
ADまたはNADHをさらに高感度に検出することので
きる新しい酵素的測定法を提供することを目的としてい
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するたものとして、ニコチンアミドアデニンジヌ
クレオチドまたはその還元型の酵素的サイクリングを用
いたシグナル増幅系において、酵素的サイクリングの触
媒としてザイモモナス属由来アルコール脱水素酵素を用
いることを特徴とする酵素的測定法を提供する。
【0009】以下、この発明の構成および好ましい態様
についてさらに詳しく説明する。この発明の酵素的測定
法におけるNADおよびNADHの検出は、これらのい
ずれか一方を含有する検体と、ADH、ジアホラーゼ、
アルコール、テトラゾリウム系色素、界面活性剤、緩衝
液等を混合して測定溶液とし、テトラゾリウム系色素の
環元によって生じるホルマザンの吸光度変化を測定すれ
ばよい。
【0010】この発明において測定溶液中に添加するA
DHはザイモモナス属由来のものを使用するが、なかで
もザイモモナスモビリス由来のADHが特に好ましい。
微生物であるザイモモナスは(財)醗酵研究所やアメリ
カンタイプカルチャーコレクション(ATCC)などか
ら入手できる。入手したザイモモナスを培養してADH
を精製することによりADHを得ることができる。ザイ
モモナスの培養は一般のバクテリアと同様の方法で、ま
た精製は、一般的なタンパク質と同様の方法で行うこと
ができるが、好ましくはヨーロピアンジャーナル オブ
バイオケミストリー 154巻119〜124頁(1
986年)記載の方法で行う。またADHの精製につつ
いても同文献記載の方法で行えばよい。測定中のADH
濃度は、0.01〜1000単位/ml、より好ましく
は0.1〜100単位/mlである。なおADHの活性
1単位とはpH8,30°Cで1分間当たりエタノール
を1μmol酸化する酵素量と定義されるものである。
【0011】測定溶液中のADH以外の上記成分につい
ては、従来方法と同様のものを用いることができる。す
なわち、緩衝液としては、たとえばリン酸緩衝液、ジエ
タノール緩衝液等、中性〜アルカリ性付近に緩衝作用を
有するものを使用することができ、そのpHは5.0〜
11.0、より好ましくは7.0〜10.0程度とす
る。また、このときの測定溶液中の緩衝液濃度は、10
00mM以下、より好ましくは50〜500mM程度で
ある。
【0012】テトラゾリウム系色素としては、p−ヨー
ドニトロテトラゾリウムバイオレット(以下、INTと
略記する)、ニトロブル−テトラゾリウム、2,6−ジ
クロロフェノールインドフェノール等を例示することが
でき、その測定溶液中の濃度は0.1〜10mM、より
好ましくは0.5〜2mM程度とする。ジアホラーゼに
ついては、その由来に特段の制限はないが、安定性に富
む例えばバチルスステアロサーモフィラス由来のものが
好ましく、その測定溶液中の濃度は0.01〜1000
単位/ml、より好ましくは0.1〜100単位/ml
程度とする。なお、この場合のジアホラーゼ活性1単位
とは、pH8.0、30℃で1分間あたりINTを1μ
mol環元する酵素量である。
【0013】界面活性剤としては、非イオン性界面活性
剤またはイオン性界面活性剤を用いることができ、なか
でもトライトン系界面活性剤が好ましく、さらにはトラ
イトンX−100がより好ましい。また、その測定溶液
中の濃度は0.001w/v%以上、より好ましくは
0.02〜1w/v%程度とする。この発明の測定法に
おいては、吸光度の測定開始時点で、測定溶液中にNA
DまたはNADHと、上記各成分が存在すればよく、そ
れらの混合順序に特段の制限はない。
【0014】この発明の測定法は具体的には例えば以下
のように行なうことができる。すなわち、酵素活性の発
現する温度約20〜40℃において、NADまたはNA
DHを含む検体200μlに上記濃度のADH、テトラ
ゾリウム系色素、ジアホラーゼおよび界面活性剤を含む
緩衝液400μlを加え、比色定量を行なう。比色定量
法としては、たとえば、吸光度変化を経時的に測定する
レートアッセイ法、あるいは酵素的サイクリングを一定
時間行なった後、酸を加え反応を停止させて吸光度を測
定するエンドポイントアッセイ法等が挙げられる。いず
れの方法でも、市販の分光光度計を用いて吸光度測定が
できる。
【0015】以下、実施例を示してこの発明をさらに詳
細かつ具体的に説明するが、この発明は以下の実施例に
限定されるものではない。
【0016】
【実施例】参考例1 ザイモモナスモビリスATCC29191を下記の培地
を用い30°C、pH5.0で培養した。 培地組成 15% グルコース 0.5 % 酵母エキス 0.05 % リン酸二水素カリウム 0.05 % 硫酸マグネシウム7水和物 0.001 % パントテン酸カルシウム 0.00002 % ビチオン 培養終了後遠心分離により菌体を回収した。この菌体7
0gに0.5mM硫酸鉄(II)アンモニウム、10mM
アスコルビン酸、0.1%ノニデットP−400.00
02%DNaseI、0.02%リゾチームを含む30
mMリン酸一水素二カリウム溶液400mlを添加し、
懸濁させて30°Cで2hインキュベートした。この懸
濁液から遠心分離により上清を得た。この上清を、30
mM塩化ナトリウム、2mM塩化マグネシウム、0.5
mM硫酸鉄(II)アンモニウム、10mMアスコルビン酸
を含むMesによりpH6.5に調整した。これをブル
ーセファロースCL−6B(ファルマシア社)カラム
(径3.0cm×15cm)に供し、400mlの同緩
衡液で洗浄し、1mMニコチンアデニンジヌクレオチド
(酸化型)で溶出を行ない、そのADH活性画分を回収
し、濃縮、透析して、ADHを調製した。実施例1 (1) 測定溶液の調製 以下の組成からなる測定溶液を調製した。
【0017】 リン酸ナトリウム緩衝液(pH8.0) 250mM INT 1mM エタノール 4% トライトンX−100 0.1% ジアホラーゼ(バチルスステアロサーモフィラス由来、 生化学工業社より入手) 3単位/ml ADH(参考例1で調製した ザイモモナスモビリス由来) 1.6単位/ml なお、比較例1として、ADHをパン酵母由来(ジクマ
社より入手)のものとする以外は、上記と同一組成から
なる測定溶液を調製した。
【0018】(2) 測定方法 室温で、96穴マイクロタイタープレート(コーニング
社製)にそれぞれ測定溶液を100μl添加し、これに
1μMNADを10μl加えた後、マイクロタイタープ
レート自動分析装置バイオメック−1000(ベックマ
ン社製)を用いて0、5、15、25分と経時的に49
0nmにおける1分間当りの吸光度増加(△A490 )を
測定した。また、これらの吸光度測定値から、各々時間
0分の場合を100としたサイクリング率(%)を算出
した。
【0019】(3) 結果 この測定結果は、表1および図1に示した通りである。
これらの表1および図1から明らかなように、パン酵母
由来ADHを用いた比較例1では、吸光度およびサイク
リング率が時間経過とともに急激に減少するのに対し、
ザイモモナスモビリス由来ADHを用いるこの発明の方
法(実施例1)では、吸光度およびサイクリング率が時
間によらずほぼ一定であり、従来方法(比較例1)に比
べて、経時時間5分では2.5倍以上、25分では8倍
以上もの検出感度を有することが実証された。
【0020】
【表1】
【0021】参考例2 アルカリホスファターゼ(仔牛小腸由来、ベーリンガー
マンハイム社製)2mgにN−スクシニミジル4−(N
−マレイミドメチル)シクロヘキサン−1−カルボキシ
レート(ジーベンケミカル社製)3mgをpH7.0、
30℃で10分間反応させ、アルカリホスファターゼに
マレイミド基を導入した。ついで、これに抗癌胎児性抗
原抗体(以下、抗CEA抗体と記載する)Fab′(抗
体をペプシン消化し、その後環元して調製したもの)1
mgをpH6で混合し、マレイミド基とチオール基とを
架橋してアルカリホスファターゼ標識抗CEA抗体を調
製した。実施例2 この発明の測定法を用いて、アルカリホスファターゼを
検出した。
【0022】参考例2で調製したアルカリホスファター
ゼ標識抗CEA抗体50μlを、0、1.25、2.
5、5.0、10.0、20.0ng/mlの濃度で、
抗CEA抗体固定化マイクロタイタープレート(メディ
ックス社製)の各ウェルに添加し、室温で2時間静置
し、抗原抗体反応を行った。次いで、0.2%ツウィー
ン20、0.2%牛血清アルブミン、0.15M塩化ナ
トリウムを含む20mMトリス−塩酸緩衝液(pH7.
2)でプレートを洗浄し、1mMNADP、1mM塩化
マグネシウムを含む0.5Mジエタノールアミン(pH
9.8)50μlを各ウェルに加え、室温で正確に10
分間反応させた後、実施例1と同様の測定溶液を100
μl添加し、室温で10分間反応させ、1N塩酸50μ
lを加えて反応を停止させて、各々の吸光度(△
490 )をマイクロタイタープレート自動分析装置バイ
オメック−1000(ベックマン社製)を用いて測定し
た。なお、比較例2として、比較例1と同様の測定溶液
を用いた場合の各吸光度を上記と同様の手続で測定し
た。
【0023】これらの測定結果は表2および図2に示し
たとおりである。これらの結果から明らかなように、ホ
スファターゼ検出系において、この発明の方法(実施例
2)は従来方法(比較例2)に比べ約4倍のシグナルが
得られ、優れた検出感度を有することが明らかになっ
た。
【0024】
【表2】
【0025】
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明の測
定法においては、酵素的サイクリングを促進するADH
活性が経時的に低下することがなく、シグナル増幅反応
が長時間持続するため、ADH少量で従来方法と同等の
NADまたはNADH検出感度が得られる。また、AD
H量が同量の場合は、従来方法に比べはるかに優れた検
出感度が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の方法(●)と従来方法(○)との各
々におけるサイクリング率の経時的変化を示した相関図
である。
【図2】この発明の方法(●)と従来方法(○)との各
々における、CEA濃度毎の吸光度(A490 )を示した
相関図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド
    またはその環元型の酵素的サイクリングを用いたシグナ
    ル増幅系において、酵素的サイクリングの触媒としてザ
    イモモナス属由来アルコール脱水素酵素を用いることを
    特徴とする酵素的測定法。
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EP97112456A EP0806482A3 (en) 1992-03-17 1993-03-17 A method for enzymatic analysis and reagent therefor
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8853590B2 (en) 2002-10-22 2014-10-07 Samsung Display Co., Ltd. Device for irradiating a laser beam

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