JPH0847399A - Method for measuring bioluminescence - Google Patents

Method for measuring bioluminescence

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JPH0847399A
JPH0847399A JP20808094A JP20808094A JPH0847399A JP H0847399 A JPH0847399 A JP H0847399A JP 20808094 A JP20808094 A JP 20808094A JP 20808094 A JP20808094 A JP 20808094A JP H0847399 A JPH0847399 A JP H0847399A
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JP
Japan
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luciferase
compound
bioluminescence
reaction
measuring
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Application number
JP20808094A
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Japanese (ja)
Inventor
Satoru Hase
哲 長谷
Hiroshi Okuma
博 大熊
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Eiken Chemical Co Ltd
Original Assignee
Eiken Chemical Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0847399A publication Critical patent/JPH0847399A/en
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Abstract

PURPOSE:To enhance luminescence intensity and to measure bioluminescence by the use of an inexpensive substance having excellent stability by treating a luminescent substrate with luciferase in the presence of both a polyphosphoric acid compound (salt) and a sulfhydryl compound and measuring luminescence. CONSTITUTION:In a method for treating a luciferase substrate with luciferase and measuring emitted bioluminescence, a luciferase substrate such as luciferin is mixed with adenosine triphosphate (ATP) and luciferase in the presence of both a polyphosphoric acid, e.g. an inorganic polyphosphoric acid such as tripolyphosphoric acid, metaphosphoric acid or pyrophosphoric acid or an organic polyphosphoric acid compound such as cytidine 5'-triphosphate (CTP) or cytidine 5'-diphosphate (CDP) or its salt and a sulfhydryl compound such as dithiothreitol and beta-mercaptoethanol or glutathione. Emitted bioluminescence is enhanced and emission time is sustained. Enzyme immunoassay or DNA probe assay is used to measure bioluminescence.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ルシフェラーゼを利用
した生物発光反応に関するものである。ルシフェラーゼ
(LUCIFERASE)は生物発光を触媒するオキシゲナーゼの総
称であり、発光酵素ともいわれている。この酵素は酸素
分子によるルシフェリンの酸化を触媒し、この時の化学
変化に伴いルシフェリンが発光する。この反応機構は種
によって異なることが知られている。このうちホタルか
ら分離されたルシフェラーゼによる生物発光反応がよく
研究されている。ホタルルシフェラーゼ(EC.1.13.12.7)
はアデノシン3リン酸(以下ATPと省略する)とホタ
ルルシフェリンに代表されるルシフェラーゼ基質に作用
し、アデノシン1リン酸(以下AMPと省略する)とオ
キシルシフェリンを生成すると同時に発光(式中にLE
で示した)を生じる(化1)。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a bioluminescence reaction utilizing luciferase. Luciferase
(LUCIFERASE) is a generic term for oxygenases that catalyze bioluminescence, and is also called luminescent enzyme. This enzyme catalyzes the oxidation of luciferin by oxygen molecules, and luciferin emits light as the chemical change occurs. This reaction mechanism is known to differ depending on the species. Of these, the bioluminescence reaction by luciferase isolated from firefly is well studied. Firefly luciferase (EC.1.13.12.7)
Acts on adenosine triphosphate (hereinafter abbreviated as ATP) and a luciferase substrate typified by firefly luciferin to generate adenosine monophosphate (hereinafter abbreviated as AMP) and oxyluciferin, and at the same time emits light (LE in the formula).
(Indicated by 1) is generated (chemical formula 1).

【0002】[0002]

【化1】 Embedded image

【0003】このホタルルシフェラーゼによる生物発光
反応は、マグネシウムイオンを要求する。反応を更に細
かく見ると、まずATPとルシフェリンからAMP−ル
シフェリン(ルシフェニルアデニレート)とピロリン酸
が生成し、ついでこのAMP−ルシフェリンの酸化反応
により発光が起きる。この反応は、ピロリン酸やアミン
類等により阻害を受けるとされている(共立出版発行
「化学大辞典」)。種の異なるホタルの間でも、ルシフ
ェラーゼのアミノ酸構造は非常によく似ており、また以
下に述べるように同一のルシフェリンも基質となること
からその反応機構もほぼ同一と考えられている(G.Wien
hausen and M.DeLuca,Photochemistry and Photobiolog
y,42,609-611;1985)。なおルシフェラーゼの基質とな
るルシフェリンは、ルシフェラーゼの触媒活性によって
酸化され発光を生じる物質の総称で、由来によって大き
く構造が違っている(MERCK &Co.Inc.発行、THE MERCK
INDEX,10th)。したがって、例えば異なる種のホタルで
も同じ種類のルシフェリンが基質となるが、生物が異な
る場合は基質とはなり得ず、ある発光生物のルシフェリ
ンは近縁の種のルシフェラーゼに対してのみ基質として
機能できる。このようなルシフェリン−ルシフェラーゼ
系の生物発光としては、ホタル(Photinus pyralis)やコ
メツキムシ(Click beetle;Pyrophorus plagiophthalam
us)、そしてこれら以外に発光細菌(Photobacterium ph
otoreum, Vibrio harveyiなど)、ウミホタル(Vargula h
ilgendorfii)、およびウミシイタケ(Renilla reniformi
s)が知られている。発光細菌由来のルシフェラーゼ(EC.
1.14.14.3)はホタルルシフェラーゼとは還元型フラビン
モノヌクレオチド(FMNH2)の化学エネルギーを利
用する点で異なる。一方、ウミホタル、ウミシイタケの
ルシフェラーゼはホタルルシフェラーゼとは異なる単純
な反応であり、ルシフェリンまたはセレンテラジン、酸
素のみを基質とする。
The bioluminescence reaction by this firefly luciferase requires magnesium ion. Looking at the reaction in more detail, first, AMP-luciferin (luciferyl adenylate) and pyrophosphate are produced from ATP and luciferin, and then luminescence occurs due to the oxidation reaction of AMP-luciferin. This reaction is said to be inhibited by pyrophosphate, amines, etc. (Kyoritsu Publishing's "Chemical Dictionary"). The amino acid structure of luciferase is very similar among fireflies of different species, and since the same luciferin also serves as a substrate as described below, its reaction mechanism is considered to be almost the same (G.Wien
hausen and M. DeLuca, Photochemistry and Photobiolog
y, 42,609-611; 1985). Luciferin, which is a substrate for luciferase, is a generic term for substances that emit light when oxidized by the catalytic activity of luciferase, and their structures differ greatly depending on their origin (MERCK & Co. Inc., THE MERCK
INDEX, 10th). Thus, for example, the same type of luciferin can be used as a substrate even in fireflies of different species, but cannot be a substrate when the organisms are different, and the luciferin of a luminescent organism can function as a substrate only for luciferases of closely related species. . Such bioluminescence of the luciferin-luciferase system includes firefly (Photinus pyralis) and click beetle (Click beetle; Pyrophorus plagiophthalam).
us), and other than these, luminescent bacteria (Photobacterium ph
otoreum, Vibrio harveyi, etc., Cypridina (Vargula h)
ilgendorfii), and Renilla reniformi
s) is known. Luciferase (EC.
1.14.14.3) differs from firefly luciferase in that it utilizes the chemical energy of reduced flavin mononucleotide (FMNH2). On the other hand, Cypridina and Renilla luciferase are simple reactions different from firefly luciferase and use only luciferin or coelenterazine and oxygen as substrates.

【0004】ルシフェラーゼによる生物発光反応は、ペ
ルオキシダーゼ(以下、PODと省略する)を使った化
学発光に比べて感度の点で有利なため分析技術としては
非常に有用性が高い。しかしホタル等の生物材料から抽
出したルシフェラーゼは、高価であること、また安定性
にも問題が有ったため普及の妨げとなっていた。近年に
なってアミノ酸配列を変異させた安定性に優れるルシフ
ェラーゼ(特開平5−244942)が報告され、遺伝
子組換え技術により多量にかつ安定的にルシフェラーゼ
を供給できるようになってきた。
The bioluminescence reaction by luciferase is very useful as an analytical technique because it is advantageous in terms of sensitivity as compared with chemiluminescence using peroxidase (hereinafter abbreviated as POD). However, luciferase extracted from biomaterials such as fireflies is expensive and has a problem in stability, which has hindered its spread. In recent years, a luciferase having a highly stable amino acid sequence that has been mutated (Japanese Patent Laid-Open No. 5-244942) has been reported, and it has become possible to stably supply a large amount of luciferase by gene recombination technology.

【0005】このような取り扱い易いルシフェラーゼに
より、従来は実用化が困難であった様々な分野に生物発
光反応の応用が可能になることが予想される。ルシフェ
ラーゼのもっとも代表的な利用分野が分析用試薬として
の利用である。分析用試薬としての具体的な例として、
第1にルシフェラーゼを標識物質として用いた各種結合
分析系が挙げられる。結合分析系には、抗原抗体反応を
利用した免疫学的測定法、相補的核酸の親和性を利用し
た核酸ハイブリダイゼーションアッセイ法、その他にア
ビジン−ビオチン、ホルモン−ホルモン受容体、糖−レ
クチンというような特異的な親和性を備えた物質同士の
結合を利用した分析系等が知られている。これらの結合
分析系においてルシフェラーゼを標識物質として利用す
れば、最終的に結合した(またはしなかった)物質の量
を追跡することが可能になる。ルシフェラーゼを標識物
質として利用する技術は、POD標識に比べて高い感度
を容易に実現できる可能性がある。具体的には、ホタル
ルシフェラーゼをハプテンやビオチン等の低分子に直接
標識し、酵素免疫測定法に応用した例が報告されてい
る。(Wannlund J.et al.Biochem.Biophys.Res.Commun.
(1980)96,440-446、Eur.Patent Appl.141581,1985)。高
分子の抗原や抗体あるいはDNAに直接標識した報告は
されていないが、これはホタルルシフェラーゼが現在行
われている標識法では活性を失い易いためと考えられ
る。この点を解決するため、安定なATP産生酵素を標
識酵素として用い、ホタルルシフェラーゼを発光試薬と
した分析法が開発されており、甲状腺刺激ホルモン、ヒ
ト絨毛性性腺刺激ホルモン、17−αヒドロキシプロゲ
ステロンの生物発光酵素免疫測定法に応用されている
(臨床検査、38,190-195、1993)。他にもウミシイタケの
ルシフェラーゼを標識酵素とした分析法が報告されてい
る。既に組み換え体およびビオチン化ルシフェラーゼも
市販されており、酵素免疫測定法、DNAプローブアッ
セイに利用されている(Stults N.L.et al.In:Biolumin
escence and Chemiluminescence:Current Status, West
Sussex, pp533-536,1991)。ルシフェラーゼによる生物
発光反応には、この他にルシフェラーゼやATPそのも
のを検出する用途が考えられる。たとえば、ルシフェラ
ーゼ遺伝子を指標とする外来遺伝子のスクリーニング
や、遺伝子変異の分析にあたってはルシフェラーゼ活性
の追跡が必要となる。
It is expected that such an easy-to-handle luciferase will enable the application of the bioluminescence reaction to various fields which have been difficult to put into practical use in the past. The most typical application field of luciferase is as a reagent for analysis. As a specific example of an analytical reagent,
First, there are various binding analysis systems using luciferase as a labeling substance. Binding assay systems include immunoassays that use the antigen-antibody reaction, nucleic acid hybridization assays that use the affinity of complementary nucleic acids, and avidin-biotin, hormone-hormone receptors, and sugar-lectins. Analytical systems and the like that utilize the binding of substances with specific affinity are known. The use of luciferase as a labeling substance in these binding analysis systems makes it possible to trace the amount of the substance finally bound (or not bound). The technique of using luciferase as a labeling substance can easily achieve higher sensitivity than POD labeling. Specifically, it has been reported that firefly luciferase is directly labeled on a low molecule such as hapten or biotin and applied to an enzyme immunoassay. (Wannlund J. et al. Biochem. Biophys.Res.Commun.
(1980) 96,440-446, Eur. Patent Appl. 141581, 1985). Although it has not been reported that a high molecular weight antigen, antibody or DNA is directly labeled, it is considered that this is because the activity of the firefly luciferase is easily lost in the labeling method currently used. In order to solve this point, an analysis method using a stable ATP-producing enzyme as a labeling enzyme and firefly luciferase as a luminescent reagent has been developed, and thyroid stimulating hormone, human chorionic gonadotropin, and 17-α hydroxyprogesterone Applied to bioluminescent enzyme immunoassay
(Clinical examination, 38,190-195, 1993). In addition, an assay method using Renilla luciferase as a labeling enzyme has been reported. Recombinant and biotinylated luciferase are already commercially available and used for enzyme immunoassay and DNA probe assay (Stults N et al. In: Biolumine.
escence and Chemiluminescence: Current Status, West
Sussex, pp533-536, 1991). In addition to this, the bioluminescence reaction by luciferase may be used for detecting luciferase or ATP itself. For example, it is necessary to trace luciferase activity in screening foreign genes using the luciferase gene as an index and in analyzing gene mutations.

【0006】ホタルルシフェラーゼを用いたATPの検
出は、細胞数の測定や、酵素反応生成物としてのATP
を指標とする酵素反応の追跡や、ATPそのものを標識
として用いた結合分析系に利用されている。即ち、水、
食品、化粧品などに含まれる微生物数の間接的な測定法
や、血球・精子などの細胞組織の活性測定法、薬物等の
ストレスの影響度測定への応用が報告されている。更に
ルシフェラーゼによる生物発光反応は、分析用試薬以外
にも応用が考えられる。たとえば電気や燃料を必要とし
ない発光体への応用が挙げられる。既に化学発光反応を
利用した携帯用の発光体が商品化されているが、生物発
光反応を同じように携帯用の発光体として実用化すれば
有用である。
[0006] Detection of ATP using firefly luciferase is carried out by measuring the number of cells or by using ATP as an enzymatic reaction product.
It is used for the tracking of enzyme reaction using as an index, and for the binding analysis system using ATP itself as a label. That is, water,
It has been reported to be applied to an indirect method for measuring the number of microorganisms contained in foods, cosmetics, etc., a method for measuring the activity of cell tissues such as blood cells and spermatozoa, and a degree of influence of stress such as drugs. Further, the bioluminescence reaction by luciferase can be applied to other than the analytical reagent. For example, it can be applied to a luminous body that does not require electricity or fuel. Although a portable luminescent material utilizing a chemiluminescent reaction has already been commercialized, it would be useful if the bioluminescent reaction was similarly put to practical use as a portable luminescent material.

【0007】[0007]

【従来技術の問題点】ルシフェラーゼによる生物発光反
応を実用化するときに大きな障害となっていたのが酵素
の安定性である。しかし酵素の安定性については先に述
べたとおり遺伝子組換え技術により解消されつつある。
[Problems of the prior art] The stability of the enzyme has been a major obstacle to the practical application of the bioluminescence reaction by luciferase. However, the stability of the enzyme is being solved by gene recombination technology as described above.

【0008】次に問題となるのが、ルシフェラーゼによ
る生物発光が短時間の内に消失するという特徴である。
ルシフェラーゼによる生物発光反応は、生体外では非常
に強力な反面、わずか数秒の内に消失してしまう。その
ため生物発光反応を分析に利用する場合には、感度と精
度を維持するために反応時間の厳密な制御と、瞬間的な
発光を捉えるためにオートインジェクション機能を備え
たルミノメーターが要求されていた。発光を長い時間に
わたって安定化する技術として、反応系にコエンザイム
A(以下CoAと省略する)を添加する方法が提案され
た(特表平6−500921)。CoAの添加によって
発光時間が数分以上にわたって安定的に継続するように
なり、更に発光強度そのものも10倍以上に増強される
ので、結果として10-2 0M以下という微量のルシフェラ
ーゼを簡便に測定できるようになった。しかしCoAは
構造上SH基を持つため、酸化されやすく安定性に問題
が有る。また市販されているCoAは、酵母等から抽出
されたものなので高価であり、そのうえATPなどが混
入している可能性も指摘されている。ATPの混入は、
ATPを測定対象とする場合にバックグランドの上昇に
つながるので好ましくない。このような背景から、Co
Aに代る発光増強作用を持つ物質の提供が待たれてい
る。
The second problem is that bioluminescence due to luciferase disappears within a short period of time.
The bioluminescence reaction by luciferase is very strong in vitro, but disappears within a few seconds. Therefore, when using bioluminescence reaction for analysis, a luminometer equipped with strict control of reaction time to maintain sensitivity and accuracy and auto-injection function to capture instantaneous luminescence was required. . As a technique for stabilizing luminescence over a long period of time, a method of adding coenzyme A (hereinafter abbreviated as CoA) to the reaction system has been proposed (Table 6-500921). CoA emission time by the addition of stably come to continue for more than a few minutes, yet the emission intensity itself is also enhanced 10 times or more, simply measuring luciferase traces of resulting 10 -2 0 M or less I can do it now. However, since CoA has an SH group in its structure, it is easily oxidized and has a problem in stability. It is also pointed out that commercially available CoA is expensive because it is extracted from yeast and the like, and that ATP and the like may be mixed. The mixing of ATP is
When ATP is used as a measurement target, it leads to an increase in background, which is not preferable. Against this background, Co
The provision of a substance having a luminescence-enhancing effect in place of A is awaited.

【0009】CoAのようなスルフヒドリル化合物の他
に、ピロリン酸を利用する方法も報告されている(Arch.
Biochem.Biophys.46,399-416;1955)。先に述べたよう
に、ピロリン酸はホタルルシフェラーゼによる生物発光
反応に対して阻害的に作用することが知られている。し
かしこの報告においては、生物発光反応がある程度進行
して発光強度が低下してきた時点でピロリン酸を反応液
に供給するという特殊な条件のもとであれば、一時的に
強い発光が生じる現象が観察されている。これらのリン
酸化合物をATPの添加前に加えると、ATPを加えて
反応を開始させても初期発光量が低下することから、ピ
ロリン酸等による発光の増大は反応途中でしか期待でき
ず初期発光を含めた発光の増幅には利用できないと考え
られていた。いずれにせよ、生物発光反応を反応開始直
後から高い水準に維持する技術としては不十分なもので
あった。
In addition to sulfhydryl compounds such as CoA, a method utilizing pyrophosphate has been reported (Arch.
Biochem. Biophys. 46,399-416; 1955). As described above, pyrophosphate is known to inhibit the bioluminescence reaction by firefly luciferase. However, in this report, under the special condition that pyrophosphoric acid is supplied to the reaction solution at the time when the bioluminescence reaction proceeds to some extent and the luminescence intensity decreases, a phenomenon in which a strong luminescence is temporarily generated occurs. Has been observed. If these phosphoric acid compounds are added before the addition of ATP, the initial luminescence amount will decrease even if the reaction is started by adding ATP. Therefore, an increase in luminescence due to pyrophosphoric acid, etc. can be expected only during the reaction, and the initial luminescence can be expected. It was thought that it could not be used for amplification of luminescence including. In any case, it was not sufficient as a technique for maintaining the bioluminescence reaction at a high level immediately after the initiation of the reaction.

【0010】更に公開特許公報昭55−13893にお
いては、ピロリン酸とともに拮抗阻害剤として働くD−
ルシフェリン誘導体(L−ルシフェリン等)を添加し
て、発光反応を安定化することが示されている。この報
告では10-4M以下、特に10- 6Mのピロリン酸と拮抗的
阻害剤の併用効果により、発光強度そのものの低下と引
き換えに安定した発光レベルを実現している。作用機序
としては、競合的な阻害反応によって発光反応の急激な
進行を抑制させる結果、安定な発光が得られるとしてい
る。しかしこの反応では発光レベルの安定化は期待でき
るが、発光強度そのものを強めるものではないためルシ
フェラーゼを用いた高感度測定系の実現は困難である。
Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 55-13893, D- which acts as a competitive inhibitor together with pyrophosphate
It has been shown that a luciferin derivative (L-luciferin etc.) is added to stabilize the luminescence reaction. 10 -4 M or less in this report, in particular 10 - by 6 M of the combined effect of pyrophosphate and competitive inhibitor, has achieved a stable emission level in exchange for reduction of the emission intensity itself. As a mechanism of action, it is said that stable luminescence can be obtained as a result of suppressing abrupt progress of luminescence reaction by competitive inhibition reaction. However, although this reaction can be expected to stabilize the luminescence level, it does not enhance the luminescence intensity itself, so it is difficult to realize a highly sensitive measurement system using luciferase.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、CoAのよ
うな高価で安定性に問題の有る物質を使わず、ルシフェ
ラーゼによる生物発光の発光時間を十分な発光強度を維
持しながら延長する技術の提供を課題としている。更に
本発明は、CoAを越える性能を持つ生物発光の増強物
質の提供を課題とするものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention provides a technique for extending the luminescence time of bioluminescence by luciferase while maintaining a sufficient luminescence intensity without using an expensive substance having stability problems such as CoA. Offering is an issue. Another object of the present invention is to provide a bioluminescence enhancing substance having a performance exceeding CoA.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の課題は以下の手
段により解決される。すなわち第1に本発明は、ルシフ
ェラーゼ基質にルシフェラーゼを作用させ、発生する生
物発光を測定する方法において、ポリリン酸化合物また
はその塩、およびスルフヒドリル化合物の共存下で生物
発光反応を行う生物発光の測定方法を提供する。
The object of the present invention is solved by the following means. That is, firstly, the present invention is a method for measuring bioluminescence generated by allowing luciferase to act on a luciferase substrate, which comprises performing a bioluminescence reaction in the presence of a polyphosphate compound or a salt thereof and a sulfhydryl compound. I will provide a.

【0013】本発明では、ルシフェラーゼによる生物発
光反応をポリリン酸化合物またはその塩(以下、塩も含
め単にポリリン酸化合物と表記する:「特徴1」)、お
よびスルフヒドリル化合物(以下SH化合物と省略す
る:「特徴2」)の存在下で行うことが特徴となってい
る。
In the present invention, the bioluminescence reaction by luciferase is a polyphosphoric acid compound or a salt thereof (hereinafter, simply referred to as a polyphosphoric acid compound including a salt: "feature 1") and a sulfhydryl compound (hereinafter abbreviated as SH compound: The feature is that it is performed in the presence of "feature 2".

【0014】特徴1:ポリリン酸化合物 ポリリン酸化合物は、反応の場に少なくともおよそ10
-6M以上、好ましくは10-6−10-2Mとなるように添加
する。ポリリン酸化合物による発光時間の持続作用と発
光の増強効果は、濃度に依存して大きくなるので、あま
りにも低い濃度では十分な効果を得られない場合が有
る。また逆に濃度が高すぎる場合には、使用するルシフ
ェラーゼや反応条件によっては阻害的な作用の原因とな
る。特に実用的な濃度範囲としては、10-5−10-3M
を挙げることができる。この濃度範囲は、他の反応条件
の変動によって発光反応増強効果が影響を受けることの
無い十分な濃度であり、同時に不必要な添加によって反
応阻害が現れる可能性の低い安全な範囲でもある。本発
明において有効なポリリン酸化合物には、トリポリリン
酸、メタリン酸、ヘキサメタリン酸、およびピロリン酸
のような無機ピロリン酸化合物を挙げられる。これらの
化合物は、塩の形で用いても良い。塩の種類にはナトリ
ウム、カリウム、鉄等が知られている。中でも、トリポ
リリン酸とピロリン酸の効果が優れており、好ましいポ
リリン酸化合物として示すことができる。一方塩の種類
に着目した場合、たとえばピロリン酸ではカリウム塩が
特に発光強度の増強効果と発光時間の延長効果に優れて
いる。本発明のポリリン酸化合物は、発光を計測してい
る時に反応液中に存在していれば良い。したがって必ず
しも反応開始時点から存在する必要はなく、その他の成
分によって発光反応が進行しつつあるときに添加し、発
光計測を開始するという使い方も可能である。しかし、
あらかじめ共存させることを避けた方が良い成分以外は
できるだけ同時に加えるようにした方が試薬組成が単純
化され、測定操作、反応時間の管理等も容易なので有利
である。たとえばピロリン酸の場合、あらかじめルシフ
ェラーゼと共存すると酵素活性の低下につながるおそれ
が有るため反応前に両者の接触を避けるようにしたほう
が好ましいが、ルシフェラーゼや基質やATP等と共存
させるのであれば支障は無い。
Characteristic 1: Polyphosphoric acid compound The polyphosphoric acid compound is present in the reaction at least about 10 times.
-6 M or more, preferably 10 -6 -10 -2 M is added. The effect of sustaining the luminescence time and the effect of enhancing luminescence by the polyphosphoric acid compound become large depending on the concentration, and therefore a sufficient effect may not be obtained at a too low concentration. On the contrary, if the concentration is too high, it may cause an inhibitory action depending on the luciferase used and the reaction conditions. A particularly practical concentration range is 10 -5 -10 -3 M
Can be mentioned. This concentration range is a sufficient range in which the effect of enhancing the luminescence reaction is not affected by fluctuations in other reaction conditions, and is also a safe range in which reaction inhibition is unlikely to occur due to unnecessary addition. Polyphosphoric acid compounds useful in the present invention include inorganic pyrophosphoric acid compounds such as tripolyphosphoric acid, metaphosphoric acid, hexametaphosphoric acid, and pyrophosphoric acid. These compounds may be used in the form of salts. Known salt types include sodium, potassium and iron. Among them, the effects of tripolyphosphoric acid and pyrophosphoric acid are excellent and can be shown as preferable polyphosphoric acid compounds. On the other hand, when attention is paid to the type of salt, for example, in pyrophosphoric acid, potassium salt is particularly excellent in the effect of enhancing the emission intensity and the effect of extending the emission time. The polyphosphoric acid compound of the present invention may be present in the reaction solution when measuring luminescence. Therefore, it does not always have to exist from the start of the reaction, and it can be added when the luminescence reaction is progressing due to other components to start luminescence measurement. But,
It is advantageous to avoid coexistence in advance, so that it is advantageous to add components other than the components at the same time as much as possible, because the reagent composition is simplified and the measurement operation and reaction time management are easy. For example, in the case of pyrophosphate, coexistence with luciferase may lead to a decrease in enzyme activity in advance, so it is preferable to avoid contact between the two before the reaction. There is no.

【0015】特徴2:SH化合物 SH化合物には、ジチオスレイトール(以下DTTと省
略する)、ジチオエリトルトール、βメルカプトエタノ
ール、2−メルカプトプロパノール、3−メルカプトプ
ロパノール、2,3−ジチオプロパノール、グルタチオ
ン、およびCoA等が利用できる。本発明においては、
これらの化合物を反応液中で0.1−200mM、好まし
くは8−100mMとなるように添加する。なおこの濃度
範囲はポリリン酸化合物で例示した濃度範囲と同じよう
に本発明の効果を確実に得ることができ、しかも悪影響
の現れる可能性の低い、より実用的な濃度範囲であるこ
とは言うまでもない。本発明のSH化合物は、発光を計
測している時に反応液中に存在していれば良い。したが
って必ずしも反応開始時点から存在する必要はなく、そ
の他の成分によって発光反応が進行しつつあるときに添
加し、発光計測を開始するという使い方も可能である。
ただしSH化合物の発光強度を維持するという効果を十
分に生かすためには、できるだけ発光強度が高いレベル
にあるときに作用させるのが効果的である。したがっ
て、好ましくはたとえばあらかじめルシフェラーゼや基
質類と共存させておいて、SH化合物存在下で発光反応
を開始できる構成とする。また必要な成分はできるだけ
同時に加えるようにした方が、試薬組成が単純化され、
測定操作、反応時間の管理等も容易なので有利である。
特にDTT等のSH化合物では、酵素に対する保護作用
が期待できるのでルシフェラーゼとの共存により保存性
の向上をもたらすものと思われる。もちろんこれらのS
H化合物は基質類と共存させることにも問題は無い。
Characteristic 2: SH compound The SH compound includes dithiothreitol (hereinafter abbreviated as DTT), dithioerythritol, β-mercaptoethanol, 2-mercaptopropanol, 3-mercaptopropanol, 2,3-dithiopropanol, Glutathione, CoA, etc. can be used. In the present invention,
These compounds are added to the reaction solution at 0.1-200 mM, preferably 8-100 mM. It is needless to say that this concentration range is a more practical concentration range in which the effects of the present invention can be surely obtained in the same manner as the concentration range exemplified for the polyphosphoric acid compound, and the possibility of adverse effects is low. . The SH compound of the present invention only needs to be present in the reaction solution when measuring luminescence. Therefore, it does not always have to exist from the start of the reaction, and it can be added when the luminescence reaction is progressing due to other components to start luminescence measurement.
However, in order to fully utilize the effect of maintaining the emission intensity of the SH compound, it is effective to act when the emission intensity is as high as possible. Therefore, preferably, for example, it is made to coexist with luciferase and substrates in advance so that the luminescence reaction can be started in the presence of the SH compound. In addition, it is easier to add the necessary components at the same time, which simplifies the reagent composition.
This is advantageous because it is easy to perform measurement operations and control of reaction time.
In particular, SH compounds such as DTT can be expected to have a protective action against the enzyme, and therefore coexistence with luciferase seems to bring about the improvement of storage stability. Of course these S
There is no problem in allowing the H compound to coexist with the substrates.

【0016】本発明における生物発光反応とは、各種ル
シフェラーゼによって触媒される発光反応を意味する。
ホタルルシフェラーゼは本発明における代表的なルシフ
ェラーゼである。ルシフェラーゼには、この他に発光細
菌、ウミホタル、ウミシイタケに由来するものが知られ
ている。ルシフェラーゼによる生物発光反応の利用につ
いては、前述したように分析用試薬としての利用がある
が、それ以外に次のような利用法もある。
The bioluminescence reaction in the present invention means a luminescence reaction catalyzed by various luciferases.
Firefly luciferase is a typical luciferase of the present invention. In addition to these, luciferases derived from luminescent bacteria, Cypridina and Renilla are known. Regarding the utilization of the bioluminescence reaction by luciferase, there is utilization as a reagent for analysis as described above, but there are also the following utilizations.

【0017】すなわち、レポーター遺伝子としての利用
である。ホタルルシフェラーゼについては既に遺伝子が
単離され、その塩基配列も決定されているため(T.Masu
da et al.Gene 77,265-270;1989)、このルシフェラー
ゼ遺伝子をレポーター遺伝子として使用し、種々の遺伝
子の作用機序、細胞内の代謝機構を明らかにすることが
できる(Alam,J., and Cook,J.L.Anal.Biochem.188,245
-254;1990)。ルシフェラーゼは次のような特徴を持っ
ているので、レポーター遺伝子として非常に優れている
といわれている。 (1)活性測定の感度が極めて高く、迅速・簡便でかつ安
価であること(de Wet,J.R. et al.Mol.Cell.Biology,
7,725-737;1987)、(2)各種の発光反応の中で最も高い
量子効率を持つこと(Seliger,H.H. and McElroy,W.D.A
rcheves of Biochem. and Biophys.88,136-141;196
0)、(3)ルシフェラーゼは分子量62,000の単一ポ
リペプチドでかつ、酵素発現のために特別な翻訳後修飾
を必要としないためmRNAの翻訳後直ちにレポーター
遺伝子として機能すること(de Wet,J.R. et al. Proc.
Natl.Acad.Sci.USA 82,7870-7873;1985) 更にプロモーターやエンハンサーの転写活性解析のよう
な遺伝子発現の解析(Williams,T.M. et al.Anal.Bioch
em.176,28-32;1989)、細胞中のmRNAの構造、作用
機序の解明(J.Callis et al.Genes and Development,
1,1183-1200;1987)、遺伝子調節機能を持つ蛋白質の構
造と作用機序(M.L.Waterman et al.Mol.Endorc.,2,14-
21;1988)、トランスジェニック植物・動物における器
官特異的な発現様式の解析(Ow,D, et al.Science 234,
856-859;1986)、ウイルスや細胞のマーカー(Rodrigue
tz, D.,Proc.Natl.Acad.Sci,USA 86,1287-1291;1989)
への利用と非常に広い範囲への応用が可能である。
That is, it is used as a reporter gene. The gene for firefly luciferase has already been isolated and its nucleotide sequence has been determined (T.Masu
Da et al. Gene 77,265-270; 1989), this luciferase gene can be used as a reporter gene to clarify the mechanism of action of various genes and intracellular metabolic mechanism (Alam, J., and Cook). , JLAnal.Biochem.188,245
-254; 1990). Luciferase has the following characteristics and is said to be extremely excellent as a reporter gene. (1) The sensitivity of activity measurement is extremely high, which is quick, convenient, and inexpensive (de Wet, JR et al. Mol. Cell. Biology,
7,725-737; 1987), (2) Highest quantum efficiency among various luminescence reactions (Seliger, HH and McElroy, WDA
rcheves of Biochem. and Biophys. 88,136-141; 196
0), (3) Luciferase functions as a reporter gene immediately after translation of mRNA since it is a single polypeptide having a molecular weight of 62,000 and does not require special post-translational modification for enzyme expression (de Wet, JR et al. Proc.
Natl.Acad.Sci.USA 82,7870-7873; 1985) Further analysis of gene expression such as transcriptional activity analysis of promoters and enhancers (Williams, TM et al. Anal.Bioch
em.176, 28-32; 1989), elucidation of structure and mechanism of action of mRNA in cells (J. Callis et al. Genes and Development,
1,1183-1200; 1987), structure and mechanism of action of proteins with gene regulatory functions (MLWaterman et al. Mol. Endorc., 2,14-
21; 1988), analysis of organ-specific expression patterns in transgenic plants / animals (Ow, D, et al. Science 234,
856-859; 1986), markers for viruses and cells (Rodrigue
tz, D., Proc.Natl.Acad.Sci, USA 86,1287-1291; 1989)
It can be used for a wide range of applications.

【0018】ホタルルシフェラーゼの中では、アメリカ
ホタル(Photinus pyralis)由来のものが最も研究が進
んでいる。ゲンジボタル、ヘイケボタル、コメツキムシ
などはアメリカホタルとそのアミノ酸一次構造は異なる
が、ATPとホタルルシフェリンを基質とした発光を行
う点で同一であり反応機構が類似している。したがっ
て、種の異なるホタルに由来するルシフェラーゼによっ
て触媒される生物発光反応に対しても、本発明の方法を
応用することができる。これらのルシフェラーゼの多く
は、既に構造が決定されており遺伝子組換えによって得
られたものが知られている。また一部のアミノ酸を置換
して、安定性や発光波長を改変した変異体も知られてい
る。本発明においては、天然の酵素と同様のルシフェラ
ーゼ基質を基質として利用できる限り、これらの組換え
体であっても天然のものと同様に利用することが可能で
ある。特にアミノ酸の置換により安定性を改善したルシ
フェラーゼは、試薬成分の保存性を向上させるのみなら
ず測定感度の向上にも貢献するので好ましいルシフェラ
ーゼとして例示することができる。この種のルシフェラ
ーゼには、ゲンジボタルもしくはヘイケボタルのルシフ
ェラーゼを耐熱性としたもの(特開平5−24494
2)が知られている。
Among firefly luciferases, those from American firefly (Photinus pyralis) are the most studied. Genji firefly, Heike firefly, click beetle and the like have different amino acid primary structures from American firefly, but they are the same in that they emit light using ATP and firefly luciferin as substrates, and their reaction mechanisms are similar. Therefore, the method of the present invention can be applied to the bioluminescence reaction catalyzed by luciferase derived from different species of firefly. The structures of many of these luciferases have already been determined, and those obtained by gene recombination are known. Also known are mutants in which a part of amino acids are substituted to modify stability and emission wavelength. In the present invention, as long as a luciferase substrate similar to a natural enzyme can be used as a substrate, these recombinants can be used similarly to the natural one. In particular, luciferase whose stability is improved by substituting amino acids contributes not only to improving the storage stability of the reagent components but also to improving the measurement sensitivity, and thus can be exemplified as a preferred luciferase. In this type of luciferase, a luciferase of Genji firefly or Heike firefly is thermostable (Japanese Patent Laid-Open No. 24494/1993).
2) is known.

【0019】一方、本発明におけるルシフェラーゼ基質
についても、反応系を構成するルシフェラーゼの基質と
なるものであれば特に構造や由来は限定されない。ルシ
フェリンは生物発光において反応の基質となって光を発
する物質の総称で発光素ともいわれるものである。ルシ
フェラーゼ存在下で酸素分子によって酸化されるときの
自由エネルギーで励起され、可視光を発して基底状態に
戻る。この時、一分子のルシフェリンの酸化によって一
個の光子が放出される。たとえば、ホタルのルシフェリ
ンは化学的には4,5-Dihydro-2-[6-hydroxy-2-benzothiz
olyl]-4-thiazocarboxylic acidであることが知られて
いる。これ以外に、4−メチル−D−ルシフェリン(Mi
ller,J.L. et al.(1990) J.Clin.Chem.Clin.Biochem.,2
8,471-474)、D−ルシフェニル−L−メチオニン(特
表昭63−501571)のようなD−ルシフェリン誘
導体や、アミノルシフェリン誘導体(特表平01−50
2431)等も利用することができる ルシフェリンとルシフェラーゼは、その構造(あるいは
アミノ酸配列)の変異により、発光波長が変化する場合
の有ることは先に述べた。この特徴を生かして、感度を
得やすい発光波長となるように両者の組合せを選択する
と良い。また結合分析方法における標識酵素としてルシ
フェラーゼを利用する時には、項目によって発光波長の
違うルシフェラーゼを組み合せれば多項目同時測定が可
能となる。
On the other hand, the luciferase substrate of the present invention is not particularly limited in structure and origin as long as it serves as a substrate for the luciferase constituting the reaction system. Luciferin is a generic term for substances that emit light as substrates of reactions in bioluminescence, and is also called luminescent element. It is excited by free energy when it is oxidized by molecular oxygen in the presence of luciferase, emits visible light, and returns to the ground state. At this time, one photon is emitted by the oxidation of one molecule of luciferin. For example, firefly luciferin is chemically 4,5-Dihydro-2- [6-hydroxy-2-benzothiz
It is known to be olyl] -4-thiazocarboxylic acid. In addition to this, 4-methyl-D-luciferin (Mi
ller, JL et al. (1990) J.Clin.Chem.Clin.Biochem., 2
8,471-474), D-luciferin derivatives such as D-lucyphenyl-L-methionine (Table 63-501571) and aminoluciferin derivatives (Table 01-50).
As described above, luciferin and luciferase, which can also be used for H.2431, etc., may change the emission wavelength depending on the mutation of the structure (or amino acid sequence). Taking advantage of this feature, it is preferable to select a combination of the two so that the emission wavelength can be easily obtained. When luciferase is used as a labeling enzyme in the binding analysis method, multi-item simultaneous measurement can be performed by combining luciferases having different emission wavelengths depending on the items.

【0020】本発明をルシフェラーゼ活性の測定に用い
る場合、ポリリン酸化合物とSH化合物以外の成分、す
なわちルシフェラーゼ基質は、公知の利用形態にしたが
って用いる。これらの基質は、ルシフェラーゼに対して
十分な濃度で供給する。具体的には、ルシフェラーゼを
含む反応液中0.1−1mM程度の濃度とする。基質の濃
度は、ルシフェラーゼの由来と比活性、あるいは予め存
在が予想される酵素活性値にも左右されるため、実験的
に最適な条件を与える濃度を選択すると良い。ルシフェ
ラーゼ基質の他に、利用するルシフェラーゼによっては
補酵素や金属イオン等を要求するものが有る。したがっ
て酵素に合わせて活性発現に必要な成分を組み合わせな
ければならない。たとえばホタルから抽出されるルシフ
ェラーゼは、発光反応にATPやマグネシウムイオンを
要求する。ATPは、反応液中0.1−1.0mM程度、
またマグネシウムイオンは2−15mMとなるように添加
すれば良い。本発明の生物発光測定方法は、利用するル
シフェラーゼに好適な温度とpHのもとで行う。たとえ
ばアメリカホタルのルシフェラーゼを用いる場合であれ
ば、温度は20−30℃、pHは6−8という条件を示
すことができる。このような基本的な反応条件が、酵素
の変更や、あるいはアミノ酸配列を改変した組み換え体
の利用により適宜変更可能であることは言うまでもな
い。更に酵素安定化剤として牛血清アルブミンを0.0
1−5mg/ml添加するとよい。ゲンジボタル、ヘイケボ
タルの場合も同様の条件が使用でき、更に耐熱性とした
ルシフェラーゼを用いる場合にはより高温での反応も可
能である。
When the present invention is used for measuring luciferase activity, the components other than the polyphosphate compound and the SH compound, that is, the luciferase substrate, is used according to a known application form. These substrates are provided in sufficient concentration for luciferase. Specifically, the concentration is about 0.1-1 mM in the reaction solution containing luciferase. Since the concentration of the substrate depends on the origin and specific activity of luciferase, or the enzyme activity value expected to exist in advance, it is advisable to select the concentration that gives the optimum conditions experimentally. In addition to luciferase substrates, some luciferases require coenzymes or metal ions depending on the luciferases used. Therefore, it is necessary to combine the components required for activity expression in accordance with the enzyme. For example, luciferase extracted from fireflies requires ATP and magnesium ions for the luminescence reaction. ATP is about 0.1-1.0 mM in the reaction solution,
Further, magnesium ion may be added so as to have a concentration of 2-15 mM. The bioluminescence measuring method of the present invention is carried out at a temperature and pH suitable for the luciferase used. For example, when using American firefly luciferase, the temperature can be 20 to 30 ° C. and the pH can be 6 to 8. It goes without saying that such basic reaction conditions can be changed as appropriate by changing the enzyme or using a recombinant having a modified amino acid sequence. Furthermore, as an enzyme stabilizer, bovine serum albumin is added to 0.0
It is recommended to add 1-5 mg / ml. The same conditions can be used in the case of Genji firefly and Heike firefly, and the reaction at a higher temperature is also possible in the case of using luciferase having thermostability.

【0021】本発明における生物発光は、公知の方法に
よって検出することができる。具体的には市販のルミノ
メーターにより定量的に発光強度を計数する、あるいは
感光材料により可視的に検出する方法等が一般に知られ
ている。本発明においては発光が高いレベルでしかも安
定して持続するので、これまでの生物発光測定に要求さ
れていたような厳しい時間管理は必ずしも必要としな
い。実施例で確認したとおり、本発明における発光反応
ではポリリン酸化合物とSH化合物という条件がそろっ
たときに強力で安定な発光を生じるので、発光強度の測
定はこの条件がそろった後であれば任意の時間帯で行う
ことができる。したがって発光反応が継続している間の
一定の時間帯で発光強度を追跡すれば良い。このとき発
光強度をできるだけ長い時間にわたって積算するように
すれば感度の向上を期待できるので有利である。
The bioluminescence in the present invention can be detected by a known method. Specifically, a method of quantitatively counting the emission intensity with a commercially available luminometer, or a method of visually detecting with a light-sensitive material is generally known. In the present invention, since the luminescence is maintained at a high level and stably, it is not always necessary to perform the strict time management required for the bioluminescence measurement up to now. As confirmed in the examples, in the luminescence reaction of the present invention, strong and stable luminescence is produced when the conditions of the polyphosphoric acid compound and the SH compound are aligned, and therefore the emission intensity can be measured after these conditions are aligned. It can be done in the time zone. Therefore, the luminescence intensity may be traced at a constant time period while the luminescence reaction continues. At this time, it is advantageous to integrate the emission intensities over as long a time as possible because improvement in sensitivity can be expected.

【0022】発光測定の具体的なタイミングとして、た
とえば次のような例を挙げることができる。最も基本的
なタイミングのひとつに、ルシフェラーゼに発光反応の
ために必要な他の成分を同時に加え、その直後から発光
を追跡する場合が有る。この例では試薬成分をひとまと
めにできるので簡便な測定が可能となり、また発光開始
直後から測定を行うため計数時間を長く取れるので感度
の点でも有利である。もちろん発光反応開始直後とはい
え厳密なものではなく、本発明においては多少のタイム
ラグは実際の測定結果になんら影響を与えない。発光反
応をポリリン酸とSH化合物の存在下で開始するには、
反応に必須の成分の少なくともひとつとともにポリリン
酸を加えるという構成とすれば良い。具体的には、たと
えばATPを要求するホタルルシフェラーゼの場合、ル
シフェラーゼ+ルシフェリンに対してATP+ポリリン
酸を加えることで発光反応を開始する、という構成とす
ることができる。この場合SH化合物は任意の成分に加
えておけば良い。この他にも、ルシフェラーゼに基本的
な基質類を加えて構成した従来の発光反応系に、ポリリ
ン酸化合物とSH化合物を後から添加し、このときに増
強される発光を追跡する方法を採用することもできる。
この方法では反応を構成する試薬が1種類増えることに
なるが、一般に市販されている生物発光反応試薬をその
まま利用できるという点では手軽な方法である。
The following examples can be given as specific timings of the light emission measurement. One of the most basic timings is to simultaneously add other components necessary for the luminescence reaction to luciferase and trace the luminescence immediately after that. In this example, since the reagent components can be collected together, simple measurement is possible, and since the measurement is performed immediately after the start of light emission, a long counting time can be taken, which is also advantageous in terms of sensitivity. Of course, it is not exact even after the start of the luminescence reaction, and in the present invention, some time lag does not have any influence on the actual measurement result. To start the luminescent reaction in the presence of polyphosphoric acid and an SH compound,
It suffices to add polyphosphoric acid together with at least one of the components essential for the reaction. Specifically, for example, in the case of firefly luciferase which requires ATP, the luminescence reaction can be started by adding ATP + polyphosphate to luciferase + luciferin. In this case, the SH compound may be added to any component. In addition to this, a method in which a polyphosphate compound and an SH compound are added later to a conventional luminescence reaction system configured by adding basic substrates to luciferase and the luminescence that is enhanced at this time is traced is adopted. You can also
In this method, the number of reagents constituting the reaction is increased by one, but it is a simple method in that commercially available bioluminescent reaction reagents can be used as they are.

【0023】本発明による生物発光の測定方法は、ルシ
フェラーゼ活性の測定に利用することができる。ルシフ
ェラーゼには、遺伝子マーカーとして、また標識酵素と
して活性測定の意義が有る。特に標識酵素としてのルシ
フェラーゼ活性を測定するときには、より高い感度と精
度が要求される。被標識物質には、免疫学的活性物質、
核酸、および特異結合リガンド等が例示できる。更に具
体的には、免疫学的活性物質として抗体、抗原、ハプテ
ンが、また核酸としてはDNAとRNAが、特異結合リ
ガンドとしてはアビジンに対するビオチン、ホルモンに
対するホルモン受容体、糖に対するレクチンやホウ酸化
合物というような組み合わせが知られている。ルシフェ
ラーゼを標識酵素とする分析系には、様々な応用形態が
存在する。たとえば免疫検定に採用されている反応原理
として、次のような例を示すことができる。
The method for measuring bioluminescence according to the present invention can be used for measuring luciferase activity. Luciferase has the significance of activity measurement as a gene marker and a labeling enzyme. Particularly, when measuring luciferase activity as a labeling enzyme, higher sensitivity and accuracy are required. The substance to be labeled is an immunologically active substance,
Examples include nucleic acids and specific binding ligands. More specifically, antibodies, antigens, and haptens as immunologically active substances, DNA and RNA as nucleic acids, biotin for avidin as a specific binding ligand, hormone receptors for hormones, lectins and boric acid compounds for sugars. Such combinations are known. There are various application forms of the assay system using luciferase as a labeling enzyme. For example, the following example can be shown as a reaction principle adopted in an immunoassay.

【0024】反応原理1:競合法 抗体に対してルシフェラーゼ標識抗原と検体中の被分析
抗原とを競合的に反応させる。この場合、抗体は固相化
されていてもよいし、あるいは第2抗体を使ってB/F
分離されるものであってもかまわない。抗体と結合する
ルシフェラーゼ標識抗原の量は、被分析抗原の量と逆比
例の関係を示す。競合法の原理を応用した結合阻止反応
法と呼ばれる原理も知られている。この原理では、抗体
に対してまず被測定抗原を結合させ、次いで標識抗原を
反応させる。競合法の場合と同じように標識抗原の結合
量は被測定抗原の量に逆比例する。なお、いずれの原理
においても抗原と抗体の関係を入れ換えれば抗体の分析
が可能である。
Reaction Principle 1: Competitive Method The luciferase-labeled antigen and the analyte antigen in the sample are reacted competitively with the antibody. In this case, the antibody may be immobilized, or a second antibody may be used for B / F.
It may be separated. The amount of luciferase-labeled antigen that binds to the antibody shows an inverse relationship with the amount of the analyte antigen. A principle called a binding inhibition reaction method, which is an application of the principle of the competitive method, is also known. According to this principle, the antigen to be measured is first bound to the antibody, and then the labeled antigen is reacted. As in the competitive method, the amount of labeled antigen bound is inversely proportional to the amount of antigen to be measured. In any of the principles, antibody analysis can be performed by exchanging the relationship between antigen and antibody.

【0025】反応原理2:サンドイッチ法 固相抗体と反応した被測定抗原に対してルシフェラーゼ
標識抗体を反応させる。被測定抗原が、少なくとも2つ
の結合サイトを持つことが条件となる。最終的に[固相
抗体]+[被測定抗原]+[ルシフェラーゼ標識抗体]
というサンドイッチ状の複合体が形成され、結合したル
シフェラーゼ標識抗体の量は被測定抗原の量と比例関係
にある。サンドイッチ法では、固相抗体とルシフェラー
ゼ標識抗体を抗原と同時に反応させる1ステップ法、固
相抗体かルシフェラーゼ標識抗体のいずれかと反応後に
もう一方との反応を行わせる2ステップ法、更に固相抗
体と被測定抗原を反応させ洗浄した後にルシフェラーゼ
標識抗体を接触させる方法等が知られている。サンドイ
ッチ法には抗原の測定の他、固相化した抗原に対して被
測定抗体を反応させ、これをルシフェラーゼ標識した抗
体を認識する抗体により検出する方法も含まれる。反応
原理を問わずいずれの場合であっても、なんらかの手段
により結合した(または、しなかった)ルシフェラーゼ
標識成分を分離し、ルシフェラーゼ活性を測定すること
によって分析は完了する。このルシフェラーゼ活性の測
定にあたり、本発明による生物発光の測定方法を応用す
ることができる。
Reaction Principle 2: Sandwich Method The luciferase-labeled antibody is reacted with the antigen to be measured which has reacted with the solid phase antibody. The condition is that the antigen to be measured has at least two binding sites. Finally [solid phase antibody] + [measured antigen] + [luciferase labeled antibody]
The sandwich-like complex is formed, and the amount of bound luciferase-labeled antibody is proportional to the amount of the antigen to be measured. In the sandwich method, a one-step method in which a solid phase antibody and a luciferase-labeled antibody are simultaneously reacted with an antigen, a two-step method in which a solid phase antibody or a luciferase-labeled antibody is reacted with the other, and then a solid phase antibody is used. A method is known in which a luciferase-labeled antibody is brought into contact after reacting with an antigen to be measured and washing. The sandwich method includes not only the measurement of an antigen but also a method of reacting an antibody to be measured with a solid-phased antigen and detecting the antibody with an antibody that recognizes a luciferase-labeled antibody. In any case regardless of the reaction principle, the analysis is completed by separating the luciferase-labeled component bound (or not bound) by some means and measuring the luciferase activity. In measuring the luciferase activity, the method for measuring bioluminescence according to the present invention can be applied.

【0026】これらの反応原理による免疫学的な測定に
おいて、ルシフェラーゼで標識が可能な物質は抗原、抗
体、あるいはそれらの活性断片を含むものである。すな
わち、抗原の抗原決定基を含むドメイン・ペプチド、あ
るいはF(ab’)2、Fab’、Fab、Facb等
の抗体の抗原結合部位であってもよい。また抗体にはモ
ノクローナル抗体を用いることもできる。ルシフェラー
ゼのような酵素蛋白と免疫学的活性物質との結合につい
ては、多くの方法が知られている。(臨床病理、臨時増
刊・特集第53号、P39-42,1983等) なお説明の都合上抗原−抗体反応を例としたが、本発明
がその他の各種結合分析系に応用できることは言うまで
もない。すなわち抗原−抗体反応を相補的な配列を持つ
核酸の親和性を利用したハイブリダイゼーションアッセ
イに置き換えれば、核酸の分析にも応用することができ
る。核酸分子の酵素による標識方法も公知である。核酸
にはルシフェラーゼを直接的に導入することもできる
し、アビジン−ビオチン反応や、抗原−抗体反応により
間接的に結合させることも可能である。
In the immunological measurement based on these reaction principles, the substance which can be labeled with luciferase contains an antigen, an antibody, or an active fragment thereof. That is, it may be a domain peptide containing an antigenic determinant of an antigen, or an antigen-binding site of an antibody such as F (ab ') 2, Fab', Fab or Facb. A monoclonal antibody can also be used as the antibody. Many methods are known for binding an enzyme protein such as luciferase to an immunologically active substance. (Clinical pathology, Extra edition, Special issue No. 53, P39-42, 1983, etc.) For convenience of explanation, the antigen-antibody reaction was taken as an example, but it goes without saying that the present invention can be applied to other various binding assay systems. That is, if the antigen-antibody reaction is replaced with a hybridization assay utilizing the affinity of a nucleic acid having a complementary sequence, it can be applied to the analysis of nucleic acid. Enzyme labeling methods for nucleic acid molecules are also known. Luciferase can be directly introduced into the nucleic acid, or can be indirectly bound by avidin-biotin reaction or an antigen-antibody reaction.

【0027】第2に本発明は、先に述べた本発明による
生物発光の測定方法を実施することが可能な試薬を提供
する。このような試薬としては、ルシフェラーゼ、ルシ
フェラーゼ基質、ポリリン酸化合物、およびSH化合物
とを含む生物発光測定用試薬が有る。この他に本発明に
基づく試薬として、ルシフェラーゼ基質、ポリリン酸化
合物、およびSH化合物とを含む生物発光反応によるル
シフェラーゼ活性測定用試薬を示すことができる。本発
明に基づく試薬としては、ホタルルシフェラーゼが発光
反応にATPを要求することを利用した、ATP測定用
試薬を示すこともできる。本発明によるATP測定用試
薬は、ホタルルシフェラーゼ、ルシフェラーゼ基質、ポ
リリン酸化合物、およびSH化合物とで構成される。こ
れらの試薬における各成分の使用量は、最終的な反応液
中で必要十分な濃度を得られるように設定する。本発明
による生物発光測定用試薬、ルシフェラーゼ活性、ある
いはATP測定用試薬は、必要な成分を溶解した溶液状
態で供給しても良いし、あるいは公知の方法によって凍
結乾燥して供給することもできる。いずれの場合であっ
ても、保存中に発光反応が進行しないようにルシフェラ
ーゼと、ルシフェラーゼ以外の成分とが接触しないよう
にしておくことは言うまでもない。ポリリン酸化合物の
なかでもピロリン酸はホタルルシフェラーゼとあらかじ
め共存させない方が好ましいが、その他のポリリン酸化
合物ではルシフェラーゼとの共存が可能な場合も有る。
またSH化合物についてはルシフェラーゼとの共存が可
能であり、更に基質類についてはポリリン酸化合物とS
H試薬のいずれの成分を加えておいても問題を生じな
い。全ての試薬を乾燥状態で流通させるのであれば、た
とえルシフェラーゼと基質類が共存していても保存中に
発光反応が進行するおそれは無い。したがって、たとえ
ば必要なすべての試薬を反応容器に充填し、試料を添加
するだけで発光反応が開始するという簡便な商品形態が
考えられる。
Secondly, the present invention provides a reagent capable of carrying out the method for measuring bioluminescence according to the present invention described above. Examples of such a reagent include a bioluminescence measuring reagent containing luciferase, a luciferase substrate, a polyphosphate compound, and an SH compound. In addition to this, as the reagent according to the present invention, a reagent for measuring luciferase activity by a bioluminescence reaction containing a luciferase substrate, a polyphosphate compound, and an SH compound can be shown. As the reagent based on the present invention, a reagent for measuring ATP, which utilizes the fact that firefly luciferase requires ATP for the luminescence reaction, can be shown. The reagent for measuring ATP according to the present invention comprises firefly luciferase, a luciferase substrate, a polyphosphate compound, and an SH compound. The amount of each component used in these reagents is set so that a necessary and sufficient concentration can be obtained in the final reaction solution. The reagent for measuring bioluminescence, the luciferase activity or the reagent for measuring ATP according to the present invention may be supplied in a solution state in which necessary components are dissolved, or may be lyophilized and supplied by a known method. In any case, it goes without saying that the luciferase and the components other than the luciferase are kept out of contact with each other so that the luminescence reaction does not proceed during storage. Of the polyphosphate compounds, pyrophosphate is preferably not allowed to coexist with firefly luciferase in advance, but other polyphosphate compounds may be able to coexist with luciferase.
In addition, SH compounds can coexist with luciferase, and regarding substrates, polyphosphate compounds and S
No problem occurs even if any component of the H reagent is added. If all reagents are distributed in a dry state, there is no possibility that the luminescence reaction will proceed during storage even if luciferase and the substrates coexist. Therefore, for example, a simple commercial form in which a reaction container is filled with all necessary reagents and a luminescence reaction is started only by adding a sample is considered.

【0028】これらの試薬類には、先に述べた好ましい
反応条件を与える付加的な成分をあらかじめ添加してお
いても良い。具体的には、ルシフェラーゼの活性発現に
必要なATPのような基質、マグネシウムイオンのよう
な補因子、反応に好適なpHを与える緩衝剤、必要な塩
濃度を提供する塩類等を挙げることができる。またルシ
フェラーゼや基質類の保存安定性を高めるために、公知
の安定剤を添加しても良い。緩衝剤の例としては、トリ
シン、グリシルグリシン、トリス−酢酸、トリス等を好
適なpHのもとで利用することができる。また安定剤と
しては、シュークロースやガラクトース等の糖、エチレ
ングリコール、グリセロール等の多価アルコール、ウシ
血清アルブミン等の不活性蛋白、EDTAのようなキレ
ート剤が知られている。糖類や不活性蛋白は、凍結乾燥
を行う時の賦形剤としても機能する。本発明によるルシ
フェラーゼ活性測定用試薬は、先に述べたルシフェラー
ゼを標識酵素として利用する各種の結合分析方法に利用
することができる。この種の結合分析方法に応用するの
であれば、必要な試薬類を標準試料と組み合せてキット
化しておくと便利である。
These reagents may be preliminarily added with additional components which give the above-mentioned preferable reaction conditions. Specific examples include substrates such as ATP necessary for luciferase activity expression, cofactors such as magnesium ions, buffers that provide a pH suitable for the reaction, salts that provide the required salt concentration, and the like. . Further, a known stabilizer may be added to enhance the storage stability of luciferase and substrates. As an example of the buffer, tricine, glycylglycine, tris-acetic acid, tris, etc. can be used under a suitable pH. As stabilizers, sugars such as sucrose and galactose, polyhydric alcohols such as ethylene glycol and glycerol, inactive proteins such as bovine serum albumin, and chelating agents such as EDTA are known. Sugars and inactive proteins also function as excipients during freeze-drying. The reagent for measuring luciferase activity according to the present invention can be used in various binding analysis methods using luciferase described above as a labeling enzyme. For application to this type of binding analysis method, it is convenient to combine necessary reagents with a standard sample into a kit.

【0029】第3に本発明は、ルシフェラーゼ基質にル
シフェラーゼを作用させ、発生する生物発光を測定する
方法において、生物発光反応をポリリン酸化合物、およ
びSH化合物の存在下で行う生物発光の増強方法を提供
する。本発明による生物発光の増強方法とは、公知の方
法で得られる発光強度をポリリン酸化合物とSH化合物
の添加により少なくとも2倍以上強化する方法を意味す
る。生物発光に限らず発光強度は一般に単位時間当りの
発光回数を計数した結果で表示される(単位CPM;Count
Per Minute)が、本発明の生物発光増強方法ではこの数
値を10倍以上増強することも可能である。
Thirdly, the present invention provides a method for enhancing bioluminescence, which comprises performing a bioluminescence reaction in the presence of a polyphosphate compound and an SH compound in a method of measuring the bioluminescence generated by allowing luciferase to act on a luciferase substrate. provide. The method for enhancing bioluminescence according to the present invention means a method for enhancing the luminescence intensity obtained by a known method by at least 2 times or more by adding a polyphosphoric acid compound and an SH compound. Not only bioluminescence but luminescence intensity is generally displayed as a result of counting the number of luminescence per unit time (unit: CPM; Count).
Per Minute), it is possible to increase this value 10 times or more in the bioluminescence enhancing method of the present invention.

【0030】第4に本発明は、ポリリン酸化合物、およ
びSH化合物を含むことを特徴とする、ルシフェラー
ゼ、およびルシフェラーゼ基質による生物発光の増強剤
を提供する。
Fourthly, the present invention provides a luciferase and a luciferase substrate-enhancing agent for bioluminescence, which comprises a polyphosphate compound and an SH compound.

【0031】第5に本発明は、ルシフェラーゼ基質にル
シフェラーゼを作用させ、発生する生物発光を測定する
方法において、生物発光反応をポリリン酸化合物、およ
びSH化合物の存在下で行う生物発光の発光時間延長方
法を提供する。本発明による生物発光の発光時間の延長
方法とは、公知の方法で得られる発光時間をポリリン酸
化合物とSH化合物の添加により少なくとも2倍以上
(60秒以上)延長する方法を意味する。生物発光によ
る発光は一般に数秒程度で急速に減衰する。この発光の
減衰を抑制し長い時間にわたって強い発光強度を持続さ
せるのが、本発明の発光時間の延長方法である。
Fifth, the present invention provides a method for measuring the bioluminescence generated by allowing luciferase to act on a luciferase substrate, wherein the bioluminescence reaction is carried out in the presence of a polyphosphate compound and an SH compound to extend the luminescence time of bioluminescence. Provide a way. The method of extending the luminescence time of bioluminescence according to the present invention means a method of extending the luminescence time obtained by a known method by at least double (60 seconds or more) by adding a polyphosphoric acid compound and an SH compound. The light emitted by bioluminescence generally decays rapidly within a few seconds. The method of extending the light emission time of the present invention suppresses the decay of the light emission and maintains the strong light emission intensity for a long time.

【0032】第6に本発明は、ポリリン酸化合物、およ
びSH化合物を含むことを特徴とする、ルシフェラー
ゼ、およびルシフェラーゼ基質による生物発光の発光時
間延長剤を提供する。本発明の生物発光の増強方法、増
強剤、発光時間の延長方法、そして発光時間の延長剤
は、ルシフェラーゼとルシフェラーゼ基質によって進行
する生物発光反応であれば、幅広い反応に応用すること
ができる。このような生物発光反応の例としては、これ
までに述べてきた標識酵素を用いる各種結合分析反応、
ルシフェラーゼやATPそのものを検出対象とする分析
方法、そして分析方法以外の用途である携帯用発光体等
を例示できる。
Sixth, the present invention provides a luciferase, and a luminescence time extender for bioluminescence by a luciferase substrate, which comprises a polyphosphate compound and an SH compound. INDUSTRIAL APPLICABILITY The bioluminescence enhancing method, the enhancing agent, the method for prolonging the luminescence time, and the agent for prolonging the luminescence time of the present invention can be applied to a wide range of reactions as long as it is a bioluminescence reaction that proceeds by luciferase and a luciferase substrate. Examples of such bioluminescence reaction include various binding analysis reactions using the labeling enzymes described above,
Examples thereof include luciferase and ATP themselves, which are detection methods, and portable light emitters, which are applications other than analysis methods.

【0033】第7に本発明は、ポリリン酸化合物、およ
びSH化合物の存在下でルシフェラーゼ基質にルシフェ
ラーゼを作用させ、生物発光反応を行う方法、並びにポ
リリン酸化合物、およびSH化合物、ルシフェラーゼ基
質、およびルシフェラーゼとで構成される生物発光反応
組成物を提供する。本発明の生物発光反応を行う方法、
あるいは生物発光反応組成物は、先に述べた携帯用発光
体としての用途に有用である。発光反応を任意のタイミ
ングで開始させるために、ルシフェラーゼと基質類とは
あらかじめ区画された容器に充填しておくのが好まし
い。この容器の区画を外部からの圧力によって破ること
ができるようにしておけば、外部から圧力を加えるだけ
で発光反応が開始する簡便な発光体とすることができ
る。あるいはルシフェラーゼを固定化した粒子や膜と、
基質類を含む溶液という構成にしておけば、基質類を含
む溶液を交換するだけでルシフェラーゼを繰り返し発光
反応に利用することができるので経済的である。本発明
による生物発光反応組成物は、ルシフェラーゼやルシフ
ェリンの組合せにより様々な波長の発光を得ることがで
きるので、この特徴を利用すれば発光色を選択すること
が可能となる。
Seventh, the present invention relates to a method for allowing a luciferase substrate to act on a luciferase substrate in the presence of a polyphosphate compound and an SH compound to carry out a bioluminescence reaction, and a polyphosphate compound, an SH compound, a luciferase substrate, and a luciferase. A bioluminescent reaction composition comprising: A method of performing a bioluminescent reaction of the present invention,
Alternatively, the bioluminescent reaction composition is useful for use as the previously mentioned portable light emitter. In order to start the luminescence reaction at an arbitrary timing, it is preferable that the luciferase and the substrates are filled in a pre-partitioned container. If the compartment of this container is made to be rupturable by pressure from the outside, a simple luminescent material can be obtained in which the luminescent reaction starts only by applying pressure from the outside. Or with particles or membranes with luciferase immobilized,
If the solution containing the substrates is used, the luciferase can be repeatedly used in the luminescence reaction only by exchanging the solution containing the substrates, which is economical. Since the bioluminescence reaction composition according to the present invention can obtain luminescence of various wavelengths by combining luciferase and luciferin, it is possible to select the luminescence color by utilizing this feature.

【0034】[0034]

【作用】本発明のポリリン酸化合物は、SH化合物との
組合せによって、式1に示した生物発光反応において、
発光強度を増強する作用と、発光時間を延長する作用を
持っている。ポリリン酸化合物のうちピロリン酸は、A
TPとホタルルシフェリンを基質とする発光反応の反応
生成物の一つである。したがって従来の生物発光反応も
厳密にいえばピロリン酸の存在下で進行していたと言え
る。しかしこれまでに報告された生物発光反応では、非
常に短い発光時間と必ずしも十分とは言えない発光強度
しか得られていなかった。その理由は、試料中に最初か
ら共存しているピロリン酸や、あるいは発光反応生成物
として反応液中に蓄積するピロリン酸の量が極めて微量
であったためと考えられる。このような状態で存在する
ピロリン酸は本発明を構成するものではない。また本発
明のような優れた効果をもたらすものでもない。本発明
におけるポリリン酸化合物は、あくまでも反応系に人為
的に、しかも通常存在が予想される濃度を越える量で添
加したものを意味する。
The polyphosphoric acid compound of the present invention, in combination with the SH compound, can be used in the bioluminescent reaction shown in Formula 1
It has the effect of increasing the emission intensity and the effect of extending the emission time. Among the polyphosphoric acid compounds, pyrophosphoric acid is A
It is one of the reaction products of the luminescence reaction using TP and firefly luciferin as substrates. Therefore, strictly speaking, it can be said that the conventional bioluminescence reaction also proceeded in the presence of pyrophosphate. However, in the bioluminescence reactions reported so far, only a very short luminescence time and not enough luminescence intensity were obtained. It is considered that the reason is that the amount of pyrophosphoric acid existing in the sample from the beginning or the amount of pyrophosphoric acid accumulated in the reaction solution as a luminescent reaction product was extremely small. The pyrophosphoric acid existing in such a state does not constitute the present invention. Moreover, it does not bring about the excellent effects of the present invention. The polyphosphoric acid compound in the present invention means a compound which is artificially added to the reaction system in an amount exceeding the concentration normally expected to exist.

【0035】ポリリン酸化合物の作用機序は不明である
が、本発明者らはポリリン酸化合物をSH化合物ととも
に人為的に発光反応の場に供給することで生物発光の発
光強度の増強と発光時間の延長というまったく新規な作
用が得られることを確認し、本発明にいたったものであ
る。酵素反応の平衡状態を考慮すれば、反応生成物であ
るピロリン酸はむしろ反応系から除去すべきものであ
る。反応生成物の除去によって、反応平衡を傾ける、す
なわち生成物阻害を除くことができる可能性が有るため
である。実際に先に照会した先行技術文献でも、ホタル
ルシフェラーゼの反応においてはピロリン酸が阻害的に
作用することが記載されている。したがってピロリン酸
のようなポリリン酸化合物の添加により発光強度の増強
と発光時間の延長という作用が得られることは、予想の
域を大きく越えるものといわざるをえない。
Although the mechanism of action of the polyphosphate compound is unknown, the present inventors artificially supplied the polyphosphate compound together with the SH compound to the field of the luminescence reaction to enhance the luminescence intensity of bioluminescence and the luminescence time. It was confirmed that a completely new effect of prolongation of the above can be obtained and the present invention has been completed. Considering the equilibrium state of the enzymatic reaction, the reaction product, pyrophosphoric acid, should rather be removed from the reaction system. This is because removal of the reaction product may possibly shift the reaction equilibrium, that is, eliminate product inhibition. The prior art documents actually referred to above also describe that pyrophosphate acts as an inhibitor in the reaction of firefly luciferase. Therefore, it must be said that the addition of a polyphosphoric acid compound such as pyrophosphoric acid has the effect of enhancing the emission intensity and extending the emission time, which is far beyond the expected range.

【0036】なおポリリン酸化合物に関しては、生物発
光増強機構について先の文献の中で次のように説明され
ている。すなわち、ピロリン酸等のポリリン酸化合物は
いずれもATPの代わりの発光試薬とはならない。生物
発光反応は「ATP−ルシフェリン−ルシフェラーゼ−
Mg++」の複合体を経由して発光に至るが、同時に不活
性体も生じ発光反応が抑制される(ATPのほぼ97%
が反応に利用されなくなっていると言う)。この状態で
ポリリン酸化合物を添加すると、不活性化状態が活性型
へと変換し発光が一時的に増加すると説明されている。
また先に紹介したCoAの発光増強作用については、C
oAがオキシルシフェリンの生成による発光の減衰を抑
制するためと説明されている。硫黄原子を欠いたデチオ
CoAは発光反応そのものには影響せず、CoAの競合
阻害剤として働く。このことから、デチオCoAおよび
CoAはルシフェラーゼの同一部位に結合するが、チオ
ール基を欠失しているデチオCoAは発光増強には寄与
しないと考えられる。CoAの活性発現にはシステアミ
ンの末端のチオール基が有効であるので、CoAの効果
はピロリン酸などの化合物の作用とは異なるものと考え
られる。
Regarding the polyphosphoric acid compound, the bioluminescence enhancing mechanism is described as follows in the above-mentioned literature. That is, none of the polyphosphoric acid compounds such as pyrophosphoric acid serves as a luminescent reagent in place of ATP. The bioluminescence reaction is "ATP-luciferin-luciferase-
It emits light through the complex of "Mg ++ ", but at the same time, an inactive substance is generated and the luminescence reaction is suppressed (almost 97% of ATP).
Is no longer used in the reaction). It is described that when a polyphosphoric acid compound is added in this state, the inactivated state is converted into the activated state and the luminescence is temporarily increased.
Regarding the luminescence enhancing effect of CoA introduced above, C
It is explained that oA suppresses the decay of luminescence due to the production of oxyluciferin. Dethio CoA lacking a sulfur atom does not affect the luminescence reaction itself and acts as a competitive inhibitor of CoA. From this, it is considered that dethio CoA and CoA bind to the same site of luciferase, but dethio CoA lacking a thiol group does not contribute to luminescence enhancement. Since the thiol group at the terminal of cysteamine is effective for the activity expression of CoA, the effect of CoA is considered to be different from the effect of compounds such as pyrophosphate.

【0037】一方、本発明の第2の特徴となっているS
H化合物は、酵素反応の場において酵素保護剤として利
用されることの多い成分である。しかし本発明において
ポリリン酸化合物との組合せで実現する効果の大きさ
は、実施例に示したように従来の利用目的から予想でき
る範囲をはるかに越えている。また酵素保護剤として利
用する場合の一般的な濃度は、たとえばDTTでは5mM
以下が好ましいとされている。5mMを越えるとルシフェ
ラーゼを阻害する場合が有る。CoAを利用する場合に
は更に高い濃度のSH化合物を利用することが示されて
いるが、例示されている濃度は30−80mMである。こ
れに対して本発明におけるSH化合物は8−100mMが
好ましい濃度範囲である。このような至適濃度の違いと
本発明による効果の大きさを考え合せると、本発明にお
けるSH化合物の作用機序は、従来のCoA共存下での
SH化合物とは異なっていると考えられる。このよう
に、本発明で利用するポリリン酸化合物とSH化合物の
作用機序は、従来の生物発光増強剤とは異なっているも
のと予測できる。
On the other hand, S which is the second feature of the present invention
The H compound is a component often used as an enzyme protective agent in the field of enzyme reaction. However, the magnitude of the effect realized by the combination with the polyphosphoric acid compound in the present invention is far beyond the range expected from the conventional purpose of use, as shown in the examples. The general concentration when used as an enzyme protector is, for example, 5 mM for DTT.
The following are considered preferable. If it exceeds 5 mM, luciferase may be inhibited. Higher concentrations of SH compounds have been shown to be utilized when utilizing CoA, but the exemplified concentrations are 30-80 mM. On the other hand, the SH compound in the present invention has a preferable concentration range of 8-100 mM. Considering the difference in the optimum concentration and the magnitude of the effect of the present invention, it is considered that the action mechanism of the SH compound of the present invention is different from that of the conventional SH compound in the presence of CoA. As described above, the mechanism of action of the polyphosphate compound and the SH compound used in the present invention can be expected to be different from the conventional bioluminescence enhancer.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明によって、安定性や経済性に問題
を残すCoA等を利用することなく、生物発光の増強と
発光時間の延長という2つの新規な効果を得ることがで
きる。本発明で利用するピロリン酸等のポリリン酸化合
物は、CoAに比べて安定性に優れており、しかも安価
な合成品が市販されているので経済的にも非常に有利で
ある。
Industrial Applicability According to the present invention, it is possible to obtain two novel effects of enhancing bioluminescence and extending luminescence time without utilizing CoA or the like which has a problem in stability and economy. The polyphosphoric acid compound such as pyrophosphoric acid used in the present invention is excellent in stability as compared with CoA, and since a cheap synthetic product is commercially available, it is economically very advantageous.

【0039】また本発明によって得られる生物発光の増
強効果は、CoAによる増強効果をはるかに上回ってい
る。具体的には、ルシフェラーゼの検出感度で比較した
場合にCoAを用いた従来法が10-22M程度が限界であ
るのに対して、本発明の好ましい実施態様においては更
に5倍以上高い検出感度を示し、本発明による増強効果
の優れていることが明らかである。更に発光時間の延長
効果について比較してみても、CoAを利用した従来法
に遜色はなくCoAに代えて利用することが可能であ
る。本発明は、生物発光反応における発光強度を安価で
取扱いの容易な安定な成分により増強するとともに、安
定した強度の発光を長時間にわたって維持することを可
能にする。本発明によって生物発光の様々な分野におけ
る実用化が大きく前進するものと期待できる。
The enhancing effect of bioluminescence obtained by the present invention far exceeds the enhancing effect of CoA. Specifically, when compared with the detection sensitivity of luciferase, the conventional method using CoA has a limit of about 10 −22 M, whereas in a preferred embodiment of the present invention, the detection sensitivity is further 5 times higher. It is clear that the enhancing effect according to the present invention is excellent. Further, comparing the effect of extending the light emission time, the conventional method using CoA is comparable to the conventional method and can be used instead of CoA. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention makes it possible to enhance the luminescence intensity in a bioluminescence reaction with a stable component that is inexpensive and easy to handle, and to maintain luminescence with a stable intensity for a long time. It is expected that the present invention will greatly advance the practical application of bioluminescence in various fields.

【0040】本発明によれば、生物発光反応における発
光強度が増強されるのみならず、発光強度が減衰しにく
くなるので各種測定方法に応用した場合に著しい感度の
向上を期待できる。すなわち、従来は初期発光量のみを
定量していたため検出感度に限界が有った。ところが本
発明を利用すれば、長時間にわたって安定した強い発光
が得られ全発光量を積算することにより非常に高い感度
を実現することが可能である。また本発明によれば強い
発光が長時間にわたって継続するので、反応時間の厳密
な管理をしなくても十分な感度を維持することができる
ようになる。この効果によって、従来は特殊な機器を必
要としていた生物発光の測定方法が一般的なルミノメー
ターで追跡できるようになり、結果として生物発光反応
の普及を助けるものである。つづいて実施例に基づき本
発明を更に詳細に説明する。
According to the present invention, not only the luminescence intensity in the bioluminescence reaction is enhanced but also the luminescence intensity is less likely to be attenuated. Therefore, when applied to various measuring methods, a remarkable improvement in sensitivity can be expected. That is, conventionally, only the initial luminescence amount was quantified, so that the detection sensitivity was limited. However, if the present invention is utilized, stable and strong light emission can be obtained over a long period of time, and a very high sensitivity can be realized by integrating the total amount of light emission. Further, according to the present invention, strong light emission continues for a long time, so that sufficient sensitivity can be maintained without strict control of the reaction time. Due to this effect, the method for measuring bioluminescence, which conventionally required a special device, can be traced by a general luminometer, and as a result, the bioluminescence reaction can be popularized. Next, the present invention will be described in more detail based on examples.

【0041】[0041]

【実施例】【Example】

1.ポリリン酸化合物を発光反応の途中で添加した場合
の効果(SH化合物無しの場合) 先行技術に有る、発光反応の途中でピロリン酸等の無機
ポリリン酸塩を添加した場合の効果について追試を行っ
た。ルシフェリン−ルシフェラーゼ反応において、発光
反応の途中にピロリン酸を添加すると発光量が増大する
ことが報告されているが、これらの報告は1950年代
のもので調製されたルシフェリンやルシフェラーゼは部
分精製されたものを用いた結果であった。そこで、先ず
この現象が高度に精製されたルシフェラーゼおよびルシ
フェリンを用いた場合にも再現されるのかどうかについ
ての確認実験を行った。実験に用いた各試薬を次に示
す。
1. Effect of adding polyphosphoric acid compound in the middle of luminescence reaction (without SH compound) An additional test was conducted on the effect of adding an inorganic polyphosphate such as pyrophosphoric acid in the middle of luminescence reaction in the prior art. . In the luciferin-luciferase reaction, it has been reported that the amount of luminescence increases when pyrophosphate is added during the luminescence reaction, but these reports indicate that luciferin and luciferase prepared in the 1950s are partially purified. It was the result of using. Therefore, first, a confirmation experiment was conducted to determine whether or not this phenomenon was reproduced even when highly purified luciferase and luciferin were used. The reagents used in the experiment are shown below.

【0042】・ルシフェラーゼ:ベーリンガーマンハイ
ム製 From Photinus pyralis, Cat.No.634409 ・ルシフェリン:ベーリンガーマンハイム製 D-(-)-Liciferin (Photinus pyralis Luciferin), Cat.
No.411400 ・ATP:ベーリンガーマンハイム製 以下に示す組成のルシフェラーゼ溶液100μlと基質
溶液100μlとを25℃で混合し、発光反応開始後1
20秒のときに最終濃度で5μM−50mMとなるように
ピロリン酸を添加した。発光強度はルミネセンスリーダ
ー(BLR−201:アロカ製)により、15秒おきに
測定した。なおピロリン酸水溶液等の添加によるpHの
変動は観察されなかった。 ルシフェラーゼ溶液:640ng/ml Luciferase in buffe
r A buffer A:20mM Tricine(pH7.75),1mg/ml BS
A,8mM MgSO4,0.13mM EDTA 基質溶液:470μM ルシフェリン,530μM ATP,
10μM−100mM ピロリン酸 in buffer A 結果は図1に示すとおりである。5μM−0.5mMのピ
ロリン酸を添加すると発光量が増加することが確認でき
た。また、5mM以上添加すると逆に発光量が低下するこ
とがわかった。
Luciferin: Boehringer Mannheim From Photinus pyralis, Cat. No. 634409 Luciferin: Boehringer Mannheim D-(-)-Liciferin (Photinus pyralis Luciferin), Cat.
No.411400 ・ ATP: manufactured by Boehringer Mannheim 100 μl of a luciferase solution having the composition shown below and 100 μl of a substrate solution were mixed at 25 ° C., and 1
Pyrophosphate was added to a final concentration of 5 μM-50 mM at 20 seconds. Luminescence intensity was measured every 15 seconds with a luminescence reader (BLR-201: manufactured by Aloka). No change in pH was observed due to the addition of a pyrophosphoric acid aqueous solution or the like. Luciferase solution: 640ng / ml Luciferase in buffe
r A buffer A: 20 mM Tricine (pH 7.75), 1 mg / ml BS
A, 8 mM MgSO4, 0.13 mM EDTA substrate solution: 470 μM luciferin, 530 μM ATP,
10 µM-100 mM pyrophosphate in buffer A The results are shown in Fig. 1. It was confirmed that the amount of luminescence increased when 5 μM-0.5 mM pyrophosphoric acid was added. It was also found that the amount of luminescence decreases conversely when 5 mM or more is added.

【0043】2.ポリリン酸化合物を添加するタイミン
グについて 1)の結果から、ATP存在下で反応後ピロリン酸等を
加えると一時的に強い発光が起こることが確認できた。
しかし、これらのリン酸化合物をATPの添加前に加え
た場合、ATPを加えて反応を開始させても初期発光量
が激減する(W.D.McElroy et al.(1955) Arch.Bioche
m.Biophys.,46, 399-416 )ことから、ピロリン酸など
による発光の増大は反応途中でしか起こせず初期発光を
含めた発光の増幅には利用できないと考えられていた。
そこでポリリン酸化合物を反応系に添加するタイミング
を変えて、発光反応に与える影響を観察した。ポリリン
酸化合物を添加するタイミングは、(1)ピロリン酸をル
シフェラーゼ溶液に加える、(2)基質溶液に加える、お
よび(3)これらの溶液とは別にピロリン酸溶液を用意し
ておいてこれを添加する、という3種類について検討し
た。その結果、(1)のルシフェラーゼとピロリン酸が発
光反応開始前に接触してしまうケースを除いて、発光量
を増加させかつポリリン酸化合物による阻害効果を避け
られることが確認された。したがって次のようなタイミ
ングAあるいはBでポリリン酸化合物を利用すれば良い
ことが明らかとなった。 タイミングA:「ルシフェラーゼ溶液にATPを予め添
加した溶液」に「ルシフェリン+ポリリン酸化合物」を
加える、 タイミングB:「ルシフェラーゼ溶液」に「ルシフェリ
ン+ATP+ポリリン酸化合物溶液」を加えて反応を開
始させる。
2. Regarding the timing of adding the polyphosphoric acid compound From the result of 1), it was confirmed that strong phosphorescence temporarily occurs when pyrophosphoric acid or the like is added after the reaction in the presence of ATP.
However, when these phosphate compounds are added before the addition of ATP, the initial luminescence amount is drastically reduced even if the reaction is started by adding ATP (WDMcElroy et al. (1955) Arch. Bioche
m.Biophys., 46, 399-416), it was thought that the increase in luminescence due to pyrophosphate, etc. occurred only during the reaction and could not be used for amplification of luminescence including initial luminescence.
Therefore, the timing of adding the polyphosphoric acid compound to the reaction system was changed and the effect on the luminescence reaction was observed. The timing of adding the polyphosphate compound is (1) adding pyrophosphate to the luciferase solution, (2) adding to the substrate solution, and (3) preparing a pyrophosphate solution separately from these solutions and adding this. We examined three types: yes. As a result, it was confirmed that the amount of luminescence can be increased and the inhibitory effect of the polyphosphate compound can be avoided except for the case (1) where luciferase and pyrophosphate contact each other before the initiation of the luminescence reaction. Therefore, it became clear that the polyphosphoric acid compound should be used at the following timing A or B. Timing A: Add "luciferin + polyphosphate compound" to "solution of luciferase solution added with ATP in advance". Timing B: Add "luciferin + ATP + polyphosphate compound solution" to "luciferase solution" to start the reaction.

【0044】3.ポリリン酸化合物とSH化合物と組み
合わせた場合の効果 1や2の結果では、ポリリン酸化合物により初期発光量
は増加するものの、この強い初期発光の後速やかに発光
強度は減衰した(図1)。そこでこの発光の減衰が、S
H化合物の添加によって抑制できるかどうかを調べた。
操作は次のとおりである。DTTを33.3mM含むルシ
フェラーゼ溶液と、同じく33.3mMDTTと0.2mM
ピロリン酸カリウムを含む基質溶液(反応液中でのピロ
リン酸カリウムの最終濃度は0.1mMとなる)の各10
0μlを混合し、25℃での発光反応を1と同じルミノ
メーターで追跡した。結果は図2〜図5に示した。発光
増強成分を含まない場合には初期発光強度が低い上にほ
とんど瞬間的に発光強度が低下するのに対して、ピロリ
ン酸カリウムを添加した場合には初期発光強度が増強さ
れ(図3)、あるいはDTTを添加した場合には発光強
度の維持効果が確認された(図4)。そしてピロリン酸
カリウムとDTTを組合せた本発明による結果(図5)
においては、初期発光強度の増強とともに、発光強度が
高い水準で維持されていることが確認された。
3. Effects of combining a polyphosphoric acid compound and an SH compound In the results 1 and 2, although the initial luminescence amount was increased by the polyphosphoric acid compound, the luminescence intensity rapidly decreased after the strong initial luminescence (FIG. 1). Therefore, the decay of this emission is S
It was investigated whether it could be suppressed by the addition of the H compound.
The operation is as follows. Luciferase solution containing 33.3 mM DTT and 33.3 mM DTT and 0.2 mM
Each of 10 substrate solutions containing potassium pyrophosphate (final concentration of potassium pyrophosphate in the reaction solution is 0.1 mM)
0 μl was mixed and the luminescence reaction at 25 ° C. was followed by the same luminometer as in 1. The results are shown in FIGS. When the luminescence enhancing component is not contained, the initial luminescence intensity is low and the luminescence intensity is almost instantaneously decreased, whereas when potassium pyrophosphate is added, the initial luminescence intensity is enhanced (Fig. 3). Alternatively, when DTT was added, the effect of maintaining the emission intensity was confirmed (Fig. 4). And the result according to the present invention of combining potassium pyrophosphate and DTT (FIG. 5)
In Example 1, it was confirmed that the initial emission intensity was enhanced and the emission intensity was maintained at a high level.

【0045】4.本発明におけるポリリン酸化合物の至
適濃度 本発明におけるピロリン酸の至適濃度を求めた。ルシフ
ェラーゼ溶液および基質溶液のDTT濃度を33.3mM
とし、基質溶液のピロリン酸濃度を0.02−22mM
(反応液中でのピロリン酸の最終濃度は0.01−11
mMとなる)に変える他は3と同じ条件で生物発光反応を
行い、発光強度に与えるピロリン酸濃度の影響を調査し
た。結果を図6に示した。反応液中でのピロリン酸の最
終濃度が10-4M程度存在する場合に最も初期発光量が
増大することがわかった。
4. Optimal Concentration of Polyphosphate Compound in the Present Invention The optimal concentration of pyrophosphoric acid in the present invention was determined. Adjust the DTT concentration of the luciferase solution and substrate solution to 33.3 mM
And the pyrophosphate concentration of the substrate solution is 0.02-22 mM
(The final concentration of pyrophosphate in the reaction solution is 0.01-11.
The bioluminescence reaction was performed under the same conditions as in 3 except that the concentration was changed to mM), and the effect of the pyrophosphate concentration on the luminescence intensity was investigated. The results are shown in Fig. 6. It was found that the initial amount of luminescence increased most when the final concentration of pyrophosphoric acid in the reaction solution was about 10 -4 M.

【0046】5.本発明におけるSH化合物の至適濃度 本発明におけるSH化合物の至適濃度を求めた。ルシフ
ェラーゼ溶液と基質溶液のDTT濃度を4.2−33.
3mMとし、ピロリン酸濃度を0.2mM(反応液中でのピ
ロリン酸の最終濃度は0.1mMとなる)とする他は3と
同じ条件で生物発光反応を行い、発光強度に与えるSH
化合物濃度の影響を調査した。結果を図7に示した。反
応液中に最終濃度8−33mM程度のDTTが存在する場
合に、発光強度が高い水準で長い時間にわたって維持さ
れることがわかった。
5. Optimal concentration of SH compound in the present invention The optimal concentration of SH compound in the present invention was determined. Set the DTT concentrations of the luciferase solution and the substrate solution to 4.2-33.
SH which gives bioluminescence reaction under the same conditions as 3 except that the concentration of pyrophosphate is 0.2 mM (the final concentration of pyrophosphate in the reaction solution is 0.1 mM) is 3 mM.
The effect of compound concentration was investigated. The results are shown in Fig. 7. It was found that the emission intensity was maintained at a high level for a long time when DTT having a final concentration of about 8-33 mM was present in the reaction solution.

【0047】6.ピロリン酸カリウム、トリポリリン酸
等のポリリン酸化合物の影響 これまでの実験ではポリリン酸化合物としてピロリン酸
を使用した。本実施例では、3におけるピロリン酸を各
種ポリリン酸化合物に置き換えることによってピロリン
酸塩、トリポリリン酸の効果について検討した。その結
果、反応液中に最終濃度0.1mMピロリン酸カリウム塩
を添加した場合には、0.1mMピロリン酸を添加した場
合の1.3倍の発光量を得ることが出来た。また、0.
1mMトリポリリン酸を加えた場合には、ピロリン酸を添
加した場合の1.7倍の発光量を得ることが出来た。こ
の結果からピロリン酸のみならずトリポリリン酸等のポ
リリン酸化合物やその塩も発光強度の増強に有用である
ことが確認された。
6. Effect of polyphosphoric acid compounds such as potassium pyrophosphate and tripolyphosphoric acid Pyrophosphoric acid was used as the polyphosphoric acid compound in the experiments so far. In this example, the effects of pyrophosphate and tripolyphosphate were examined by replacing pyrophosphate in 3 with various polyphosphate compounds. As a result, when the final concentration of 0.1 mM potassium pyrophosphate was added to the reaction solution, it was possible to obtain 1.3 times as much luminescence amount as when 0.1 mM pyrophosphate was added. Also, 0.
When 1 mM tripolyphosphoric acid was added, it was possible to obtain 1.7 times as much luminescence amount as when pyrophosphoric acid was added. From these results, it was confirmed that not only pyrophosphoric acid but also polyphosphoric acid compounds such as tripolyphosphoric acid and salts thereof are useful for enhancing the emission intensity.

【0048】7.ルシフェラーゼ活性の検出 本発明による生物発光測定方法の、ルシフェラーゼ活性
検出への応用を試みた。ルシフェラーゼ溶液と基質溶液
のDTT濃度を16.6mMとし、また基質溶液のピロリ
ン酸濃度を0.2mM(反応液中でのピロリン酸の最終濃
度は0.1mM)とする他は3と同じ操作により発光強度
を測定した。比較対照として、増強剤を含まない無添加
区と、従来の増強技術である1mMCoA+33.3mMD
TT(共に最終濃度)を応用した区を設けて結果を比較
した。 結果を表1(表中にはピロリン酸をPPiと略
した)、ならびに図8に示した。本発明で得られた発光
強度は無添加の場合の30倍に及び、更に公知の増強剤
であるCoA+DTTと比較しても7倍という極めて強
い発光を示した。また図8に示したように本発明の発光
増強技術は単に増強するばかりではなく、高度な定量性
を維持していることも確認された。増強効果が定量的な
のでルシフェラーゼ活性の定量を高い感度と精度で行う
ことができた。
7. Detection of Luciferase Activity The application of the bioluminescence measuring method according to the present invention to the detection of luciferase activity was tried. By the same procedure as 3 except that the DTT concentration of the luciferase solution and the substrate solution is set to 16.6 mM, and the pyrophosphate concentration of the substrate solution is set to 0.2 mM (the final concentration of pyrophosphate in the reaction solution is 0.1 mM). The emission intensity was measured. As a comparative control, an additive-free section containing no enhancer and 1 mM CoA + 33.3 mMD, which is the conventional enhancement technology.
The results were compared by setting a section to which TT (both final concentrations) was applied. The results are shown in Table 1 (pyrophosphate is abbreviated as PPi in the table) and FIG. The luminescence intensity obtained by the present invention was 30 times as high as that without addition, and was 7 times as strong as that of the known enhancer CoA + DTT. Further, as shown in FIG. 8, it was confirmed that the luminescence enhancement technique of the present invention not only simply enhances, but also maintains a high degree of quantification. Since the enhancing effect was quantitative, the luciferase activity could be quantified with high sensitivity and accuracy.

【0049】[0049]

【表1】 [Table 1]

【0050】8.ATPの検出 本発明による生物発光測定方法の、ATP活性検出への
応用を試みた。ルシフェラーゼ溶液と基質溶液のDTT
濃度を16.6mMに、基質溶液のピロリン酸カリウム濃
度を0.2mM(反応液中でのピロリン酸の最終濃度は
0.1mM)に、そしてATP濃度を0.0001−10
0nMとする他は同じ操作により発光強度を測定した。比
較対照として、増強剤を含まない無添加区を設けて結果
を比較した。結果を図9に示した。本発明によれば低濃
度から高濃度にいたる広い範囲でATPの定量が可能で
あることが確認された。特に高濃度域においては、従来
の無添加の場合に比べてより高い濃度まで測定範囲の中
に含んでおり、本発明が測定範囲の拡大に貢献している
ことが明らかである。また低濃度域においては本発明の
標準曲線の傾きが大きく、感度の向上をもたらしてい
る。更にこの実験でも単なる発光強度の増強ではなく、
高度な定量性を維持しつつ発光強度を増強していること
から、本発明がATPの生物発光反応による測定に有用
であることが明らかである。
8. Detection of ATP The application of the bioluminescence measuring method according to the present invention to the detection of ATP activity was tried. DTT of luciferase solution and substrate solution
The concentration of the substrate solution was 16.6 mM, the concentration of potassium pyrophosphate was 0.2 mM (the final concentration of pyrophosphate in the reaction solution was 0.1 mM), and the ATP concentration was 0.0001-10.
The emission intensity was measured by the same operation except that the concentration was 0 nM. As a comparative control, a non-added section containing no enhancer was provided to compare the results. The results are shown in Fig. 9. According to the present invention, it was confirmed that ATP can be quantified in a wide range from low concentration to high concentration. Especially in the high concentration range, even higher concentration is included in the measurement range as compared with the conventional case of no addition, and it is clear that the present invention contributes to the expansion of the measurement range. Further, in the low concentration range, the slope of the standard curve of the present invention is large, resulting in improvement in sensitivity. Furthermore, in this experiment, not just the enhancement of the emission intensity,
Since the luminescence intensity is enhanced while maintaining a high degree of quantification, it is clear that the present invention is useful for measurement of ATP by bioluminescence reaction.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】発光反応開始後にピロリン酸を添加したときの
発光強度の変化を示すグラフ。縦軸は発光強度(KCPM)、
横軸は時間(秒)を示す。
FIG. 1 is a graph showing changes in luminescence intensity when pyrophosphoric acid is added after the initiation of luminescence reaction. The vertical axis is the emission intensity (KCPM),
The horizontal axis represents time (seconds).

【図2】発光増強成分の無い条件下で生物発光反応を開
始したときの発光強度の変化を示すグラフ。縦軸は発光
強度(KCPM)、横軸は時間(秒)を示す。
FIG. 2 is a graph showing a change in luminescence intensity when a bioluminescence reaction is started under a condition without a luminescence enhancing component. The vertical axis represents emission intensity (KCPM) and the horizontal axis represents time (seconds).

【図3】ピロリン酸存在下で生物発光反応を開始したと
きの発光強度の変化を示すグラフ。縦軸は発光強度(KCP
M)、横軸は時間(秒)を示す。
FIG. 3 is a graph showing changes in luminescence intensity when a bioluminescence reaction is started in the presence of pyrophosphate. The vertical axis shows the emission intensity (KCP
M), the horizontal axis represents time (seconds).

【図4】DTT存在下で生物発光反応を開始したときの
発光強度の変化を示すグラフ。縦軸は発光強度(KCPM)、
横軸は時間(秒)を示す。
FIG. 4 is a graph showing changes in luminescence intensity when a bioluminescence reaction is started in the presence of DTT. The vertical axis is the emission intensity (KCPM),
The horizontal axis represents time (seconds).

【図5】ピロリン酸とDTTの両者の存在下で生物発光
反応を開始したときの発光強度の変化を示すグラフ。縦
軸は発光強度(KCPM)、横軸は時間(秒)を示す。
FIG. 5 is a graph showing changes in luminescence intensity when a bioluminescence reaction is initiated in the presence of both pyrophosphate and DTT. The vertical axis represents emission intensity (KCPM) and the horizontal axis represents time (seconds).

【図6】発光強度に与えるピロリン酸濃度の影響を示す
グラフ。縦軸は発光強度(KCPM)、横軸は時間(秒)を示
す。
FIG. 6 is a graph showing the effect of pyrophosphate concentration on the emission intensity. The vertical axis represents emission intensity (KCPM) and the horizontal axis represents time (seconds).

【図7】発光強度に与えるDTT濃度の影響を示すグラ
フ。縦軸は発光強度(KCPM)、横軸は時間(秒)を示す。
FIG. 7 is a graph showing the influence of DTT concentration on the emission intensity. The vertical axis represents emission intensity (KCPM) and the horizontal axis represents time (seconds).

【図8】本発明におけるルシフェラーゼ濃度の変化に伴
う発光強度の変化を示すグラフ。縦軸は発光強度(KCP
M)、横軸はルシフェラーゼ濃度(amol/tube)を示す。
FIG. 8 is a graph showing changes in luminescence intensity with changes in luciferase concentration in the present invention. The vertical axis shows the emission intensity (KCP
M), the horizontal axis shows the luciferase concentration (amol / tube).

【図9】本発明におけるATP濃度の変化に伴う発光強
度の変化を示すグラフ。縦軸は発光強度(KCPM)、横軸は
ATP濃度(nmol/tube)を示す。
FIG. 9 is a graph showing changes in emission intensity with changes in ATP concentration in the present invention. The vertical axis represents emission intensity (KCPM) and the horizontal axis represents ATP concentration (nmol / tube).

Claims (24)

【整理番号】 P−000304 【特許請求の範囲】[Reference number] P-000304 [Claims] 【請求項1】ルシフェラーゼ基質にルシフェラーゼを作
用させ、発生する生物発光を測定する方法において、ポ
リリン酸化合物またはその塩、およびスルフヒドリル化
合物の共存下で生物発光反応を行う生物発光の測定方法
1. A method for measuring bioluminescence generated by allowing luciferase to act on a luciferase substrate, which comprises performing a bioluminescence reaction in the presence of a polyphosphate compound or a salt thereof and a sulfhydryl compound.
【請求項2】ルシフェラーゼがホタルに由来するもので
あり、ルシフェラーゼ基質としてホタルルシフェラーゼ
基質またはその誘導体を用いるとともに、基質としてア
デノシン3リン酸を添加する請求項1の生物発光の測定
方法
2. The method for measuring bioluminescence according to claim 1, wherein the luciferase is derived from firefly, and the firefly luciferase substrate or its derivative is used as the luciferase substrate, and adenosine triphosphate is added as the substrate.
【請求項3】ホタルルシフェラーゼが遺伝子組換えによ
って得られたもの、または一部のアミノ酸を置換して耐
熱性としたものである請求項2の生物発光の測定方法
3. The method for measuring bioluminescence according to claim 2, wherein the firefly luciferase is obtained by gene recombination or is made thermostable by substituting a part of amino acids.
【請求項4】ポリリン酸化合物を10-6−10-2M存在
させる請求項1の生物発光の測定方法
4. The method for measuring bioluminescence according to claim 1, wherein the polyphosphate compound is present at 10 −6 −10 −2 M.
【請求項5】ポリリン酸化合物を10-5−10-3M存在
させる請求項4の生物発光の測定方法
5. The method for measuring bioluminescence according to claim 4, wherein the polyphosphate compound is present at 10 −5 −10 −3 M.
【請求項6】ポリリン酸化合物が無機ポリリン酸化合物
である請求項1の生物発光の測定方法
6. The method for measuring bioluminescence according to claim 1, wherein the polyphosphate compound is an inorganic polyphosphate compound.
【請求項7】無機ポリリン酸化合物が、トリポリリン
酸、メタリン酸、ヘキサメタリン酸、ピロリン酸、およ
びこれらの塩で構成される群から選択される請求項6の
生物発光の測定方法
7. The method for measuring bioluminescence according to claim 6, wherein the inorganic polyphosphoric acid compound is selected from the group consisting of tripolyphosphoric acid, metaphosphoric acid, hexametaphosphoric acid, pyrophosphoric acid, and salts thereof.
【請求項8】ポリリン酸化合物が有機ポリリン酸化合物
である請求項1の生物発光の測定方法
8. The method for measuring bioluminescence according to claim 1, wherein the polyphosphate compound is an organic polyphosphate compound.
【請求項9】有機ポリリン酸化合物が、シチジン5’−
3リン酸(CTP)、シチジン5’−2リン酸(CD
P)、デオキシシチジン5’−3リン酸(dCTP)、
デオキシシチジン5’−2リン酸(dCDP)、ジデオ
キシシチジン5’−3リン酸(ddCTP)、シチジン
5’−3リン酸あるいはシチジン5’−2リン酸の過ヨ
ウ素酸酸化物、シチジン5’−3リン酸あるいはシチジ
ン5’−2リン酸のエテノ誘導体、およびこれらの塩で
構成される群から選択される請求項8の生物発光の測定
方法
9. The organic polyphosphate compound is cytidine 5'-
Triphosphate (CTP), cytidine 5'-2 phosphate (CD
P), deoxycytidine 5′-3 phosphate (dCTP),
Deoxycytidine 5'-2 phosphate (dCDP), dideoxycytidine 5'-3 phosphate (ddCTP), cytidine 5'-3 phosphate or cytidine 5'-2 phosphate periodate, cytidine 5'- The method for measuring bioluminescence according to claim 8, which is selected from the group consisting of an etheno derivative of triphosphate or cytidine 5'-2 phosphate, and salts thereof.
【請求項10】ポリリン酸化合物が、生物発光反応を開
始するまでルシフェラーゼと接触しないことを特徴とす
る請求項1の生物発光の測定方法
10. The method for measuring bioluminescence according to claim 1, wherein the polyphosphate compound is not contacted with luciferase until the bioluminescence reaction is started.
【請求項11】ポリリン酸化合物を、ルシフェラーゼ基
質、アデノシン3リン酸とともにルシフェラーゼに添加
する請求項1の生物発光の測定方法
11. The method for measuring bioluminescence according to claim 1, wherein the polyphosphate compound is added to the luciferase together with the luciferase substrate and adenosine triphosphate.
【請求項12】スルフヒドリル化合物が、ジチオスレイ
トール、ジチオエリトルトール、βメルカプトエタノー
ル、2−メルカプトプロパノール、3−メルカプトプロ
パノール、2,3−ジチオプロパノール、グルタチオ
ン、およびコエンザイムAで構成される群から選択され
る請求項1の生物発光の測定方法
12. A sulfhydryl compound is selected from the group consisting of dithiothreitol, dithioerythritol, β-mercaptoethanol, 2-mercaptopropanol, 3-mercaptopropanol, 2,3-dithiopropanol, glutathione, and coenzyme A. The method for measuring bioluminescence according to claim 1, which is selected.
【請求項13】スルフヒドリル化合物が、ジチオスレイ
トールである請求項12の生物発光の測定方法
13. The method for measuring bioluminescence according to claim 12, wherein the sulfhydryl compound is dithiothreitol.
【請求項14】スルフヒドリル化合物を0.1−200
mM存在させる請求項1の生物発光の測定方法
14. A sulfhydryl compound is added to 0.1-200.
The method for measuring bioluminescence according to claim 1, wherein mM is present.
【請求項15】スルフヒドリル化合物を8−100mM存
在させる請求項14の生物発光の測定方法
15. The method for measuring bioluminescence according to claim 14, wherein the sulfhydryl compound is present at 8-100 mM.
【請求項16】ルシフェラーゼが、標識酵素である請求
項1の生物発光の測定方法
16. The method for measuring bioluminescence according to claim 1, wherein the luciferase is a labeling enzyme.
【請求項17】被標識物質が、免疫学的活性物質、核
酸、および特異結合リガンドで構成される群から選択さ
れる請求項16の生物発光の測定方法
17. The method for measuring bioluminescence according to claim 16, wherein the substance to be labeled is selected from the group consisting of immunologically active substances, nucleic acids, and specific binding ligands.
【請求項18】ルシフェラーゼ、ルシフェラーゼ基質、
ポリリン酸化合物またはその塩、およびスルフヒドリル
化合物を含む生物発光測定用試薬
18. A luciferase, a luciferase substrate,
Reagent for bioluminescence measurement containing polyphosphoric acid compound or salt thereof, and sulfhydryl compound
【請求項19】ルシフェラーゼ基質、ポリリン酸化合物
またはその塩、およびスルフヒドリル化合物とを含む生
物発光反応によるホタルルシフェラーゼの活性測定用試
19. A reagent for measuring the activity of firefly luciferase by a bioluminescence reaction containing a luciferase substrate, a polyphosphate compound or a salt thereof, and a sulfhydryl compound.
【請求項20】ホタルルシフェラーゼ、ルシフェラーゼ
基質、ポリリン酸化合物またはその塩、およびスルフヒ
ドリル化合物とを含む生物発光によるアデノシン3リン
酸測定用試薬
20. A reagent for measuring adenosine triphosphate by bioluminescence, which comprises a firefly luciferase, a luciferase substrate, a polyphosphate compound or a salt thereof, and a sulfhydryl compound.
【請求項21】ルシフェラーゼ基質にルシフェラーゼを
作用させることによって生成する生物発光を増強する方
法であって、生物発光反応をポリリン酸化合物またはそ
の塩、およびスルフヒドリル化合物の存在下で行う生物
発光の増強方法
21. A method for enhancing bioluminescence produced by acting luciferase on a luciferase substrate, which comprises performing a bioluminescence reaction in the presence of a polyphosphate compound or a salt thereof and a sulfhydryl compound.
【請求項22】ポリリン酸化合物、およびスルフヒドリ
ル化合物とを含むことを特徴とする、ルシフェラーゼ、
およびルシフェラーゼ基質による生物発光の増強剤
22. A luciferase, comprising a polyphosphate compound and a sulfhydryl compound.
And bioluminescence enhancers by luciferase substrates
【請求項23】ポリリン酸化合物またはその塩、および
スルフヒドリル化合物の存在下でルシフェラーゼ基質に
ルシフェラーゼを作用させ、生物発光反応を行う方法で
あって、各成分を実質的に同時に接触させることにより
発光を増強し、かつ発光時間を延長することを特徴とす
る生物発光反応を行う方法
23. A method for carrying out a bioluminescence reaction by allowing a luciferase to act on a luciferase substrate in the presence of a polyphosphoric acid compound or a salt thereof and a sulfhydryl compound, the method comprising contacting each component substantially at the same time to generate luminescence. Method for conducting bioluminescence reaction characterized by enhancing and prolonging luminescence time
【請求項24】ポリリン酸化合物またはその塩、スルフ
ヒドリル化合物、ルシフェラーゼ基質、およびルシフェ
ラーゼとで構成される生物発光反応組成物
24. A bioluminescent reaction composition comprising a polyphosphate compound or a salt thereof, a sulfhydryl compound, a luciferase substrate, and a luciferase.
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