JPH1099097A - Measurement of activity of enzyme - Google Patents

Measurement of activity of enzyme

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JPH1099097A
JPH1099097A JP25446996A JP25446996A JPH1099097A JP H1099097 A JPH1099097 A JP H1099097A JP 25446996 A JP25446996 A JP 25446996A JP 25446996 A JP25446996 A JP 25446996A JP H1099097 A JPH1099097 A JP H1099097A
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enzyme
substrate
solid phase
measuring
activity
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JP25446996A
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Shigehiro Fukuda
滋弘 福田
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Sysmex Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for measuring the activity of an enzyme, improved in specificity by using a synthetic substrate having the same partial structure as that of a natural substrate. SOLUTION: This method for measuring the activity of an enzyme comprises binding a substrate component having a chemical structure capable of being cleaved with an enzyme of measurement target and emitting fluorescent light also in a state not cleaved with the enzyme to a solid phase, and subsequently measuring fluorescent light depolarization factors before and after the breakage of the substrate component with the enzyme.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、酵素活性の測定方
法に関する。さらに詳しくは酵素による切断によって遊
離する蛍光色素の蛍光偏光解消度を測定することでその
酵素の活性を定性あるいは定量することに関する。
[0001] The present invention relates to a method for measuring enzyme activity. More specifically, the present invention relates to qualitatively or quantitatively measuring the activity of the enzyme by measuring the degree of depolarization of a fluorescent dye released by cleavage by the enzyme.

【0002】[0002]

【従来の技術】生体成分の多くは何らかの生理活性を有
しており、その多くは化学反応の触媒とその阻害活性で
ある。生体成分が関与する化学反応には加水分解が多
く、その代表的な例が酵素とその阻害剤である。生体内
の反応は酵素がその多くを受け持っており、阻害剤との
拮抗作用によって生体は維持されている。この図式の典
型的なものとして、血液の凝固、線溶系が挙げられる。
血液の凝固反応には数多くのプロテアーゼとその阻害剤
が関係しており、これらの因子を測定することは臨床上
非常に重要である。
2. Description of the Related Art Many biological components have some physiological activity, and most of them are catalysts for chemical reactions and their inhibitory activities. Many chemical reactions involving biological components are hydrolyzed, and typical examples are enzymes and their inhibitors. Enzymes are responsible for much of the reactions in the living body, and the living body is maintained by antagonism with inhibitors. Typical examples of this scheme include blood coagulation and fibrinolytic systems.
Many proteases and their inhibitors are involved in the blood coagulation reaction, and measuring these factors is of great clinical importance.

【0003】従来、凝固反応全体は血漿を使用した凝固
時間測定法を用いて測定されてきたが、個々の因子に関
しては合成基質を用いる測定法や免疫的測定が行われて
いる。このうち合成基質法では凝固因子のプロテアーゼ
活性を利用して、因子が作用することによって遊離して
くる色素や蛍光物質を検出する。すなわち、活性型因子
は、酵素として天然基質と同様に合成基質を作用特異的
に加水分解し、合成基質から色素や蛍光物質を遊離させ
る。これを検出、定量することにより因子の酵素活性を
測定することができる。
Hitherto, the entire coagulation reaction has been measured using a coagulation time measuring method using plasma, but for each factor, a measuring method using a synthetic substrate or an immunological measurement has been performed. Among them, the synthetic substrate method utilizes a protease activity of a coagulation factor to detect a dye or a fluorescent substance released by the action of the factor. In other words, the active factor hydrolyzes a synthetic substrate as an enzyme in the same manner as a natural substrate, thereby releasing a dye or a fluorescent substance from the synthetic substrate. By detecting and quantifying this, the enzyme activity of the factor can be measured.

【0004】従来利用されている合成基質には1954
年S.Sherry等の合成したTAMe(J.B.C., 20
8:95-105, 1954)に始まり、Blombackらによっ
て合成された数個のアミノ酸に色素を結合させたものが
挙げられる。例えば、Bz−Phe−Val−Arg−
pNA(Thromb. Research, 1:267-278, 1972)やTo
s−G1y−Pro−Arg−pNA(特開昭52−3
492号)、H−D−Phe−Pip−Arg‐pNA
(特開昭52−24590号)等が報告されている。こ
れらはトロンビンの測定に使用され、酵素反応を受けて
パラニトロアニリン(pNA)を遊離して黄色の発色が
得られるので、これを405nmで比色することにより
凝固線溶能力を酵素活性で表すことができる。
[0004] Conventionally used synthetic substrates include 1954
Year S. Synthesized TAMe such as Sherry (JBC, 20
8: 95-105, 1954) and several amino acids synthesized by Bromback et al. For example, Bz-Phe-Val-Arg-
pNA (Thromb. Research, 1: 267-278, 1972) and To
s-Gly-Pro-Arg-pNA (JP-A-52-3)
No. 492), HD-Phe-Pip-Arg-pNA
(JP-A-52-24590). These are used for the measurement of thrombin, and are subjected to an enzymatic reaction to release paranitroaniline (pNA), whereby a yellow color is obtained. By colorimetrically measuring the color at 405 nm, the coagulation / fibrinolytic ability is represented by the enzyme activity. be able to.

【0005】また岩永等は遊離すると蛍光を発するアミ
ノメチルクマリン(AMS)を結合した蛍光性ペプチド
基質を開発した(J. Biochem., 82:1495-1498, 197
7)。
Also, Iwanaga et al. Have developed a fluorescent peptide substrate to which aminomethyl coumarin (AMS), which emits fluorescence when released, is bound (J. Biochem., 82: 1495-1498, 197).
7).

【0006】このようにして凝固因子の活性は合成基質
によって測定が可能となってはきたが、現在でも全てが
満足いく試薬とはなっていない。まず第1に、これらの
合成基質は基質状態では発色も蛍光もなく、測定対象で
ある酵素によって加水分解されて、色素や蛍光色素が遊
離して初めて発色したり蛍光を生じる点である。この現
象はどのような場合にでも生じるものではなく、ある特
定の物質を色素や蛍光色素のある特定の部位に結合する
ことによって生じる現象である。このことが新規な合成
基質の開発を困難にしている原因の1つである。どのよ
うな物質にでも結合することができれば合成基質の利用
範囲はもっと広がるのではあるが、それは容易なことで
はない。
As described above, the activity of coagulation factors has been made measurable by using a synthetic substrate, but not all reagents are presently satisfactory. First, these synthetic substrates have no color or fluorescence in the substrate state, and are hydrolyzed by the enzyme to be measured to produce color or emit fluorescence only when the dye or fluorescent dye is released. This phenomenon does not occur in any case, but occurs when a specific substance is bonded to a specific site of a dye or a fluorescent dye. This is one of the factors that makes the development of new synthetic substrates difficult. The ability to bind to any substance broadens the use of synthetic substrates, but it is not easy.

【0007】また発色を利用するということは、検体の
着色や濁りにも影響されるということを示しているし、
蛍光に関しても検体の影響を全く受けないわけではな
い。
[0007] The use of color development indicates that the specimen is also affected by coloring and turbidity.
The fluorescence is not completely unaffected by the sample.

【0008】また新規な合成基質の開発が困難なのは、
酵素の切断部分がペプチドと色素や蛍光色素との間でな
ければならない点にある。前述したようにこれらの合成
基質は色素がペプチドと結合している場合は発色しない
構造になっている。そのことはすなわち酵素が色素自体
を遊離するように働かなければならないということを示
している。酵素の本来の基質はタンパク質、あるいはペ
プチドであるので、その切断部分はペプチドとペプチド
の間である。しかしながらこれら合成基質で切断される
のはペプチドと色素の間である。
[0008] The difficulty in developing new synthetic substrates is that
The point is that the cleavage portion of the enzyme must be between the peptide and the dye or fluorescent dye. As described above, these synthetic substrates have a structure that does not develop color when a dye is bound to a peptide. That indicates that the enzyme must act to release the dye itself. Since the original substrate of the enzyme is a protein or peptide, the cleavage part is between the peptides. However, cleavage between these synthetic substrates is between the peptide and the dye.

【0009】このことは合成基質では天然とは異なる場
所を酵素が切るようにしむける必要があるということで
あり、このことが合成基質を作る上での困難となってお
り、またできた合成基質の特異性が低い原因ともなって
いる。
This means that it is necessary for the synthetic substrate to allow the enzyme to cut a place different from the natural site, which makes it difficult to produce the synthetic substrate. Is also a cause of low specificity.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】これらの問題を解決す
べく、本発明者等は鋭意研究を行った結果、天然の基質
と全く同じ構造を有する合成基質でありながら、そこに
酵素が働くことにより大きなシグナルの変化が得られ、
これによって酵素活性を測定できるような測定原理を見
いだし、本発明を完成した。
SUMMARY OF THE INVENTION To solve these problems, the present inventors have conducted intensive studies, and as a result, it has been found that an enzyme acts on a synthetic substrate having exactly the same structure as a natural substrate. Gives a larger signal change,
As a result, the inventors have found a measurement principle capable of measuring enzyme activity, and have completed the present invention.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、測
定対象とする酵素による切断が可能な化学構造を有し、
さらに前記酵素が切断しない状態においても蛍光を発す
る基質成分を固相と結合し、酵素による切断の前後にお
ける蛍光偏光解消度を測定することによって前記酵素の
活性を測定することを特徴とする酵素活性測定方法を提
供する。
That is, the present invention has a chemical structure capable of being cleaved by an enzyme to be measured,
Further, the enzyme activity is characterized in that a substrate component that emits fluorescence even when the enzyme is not cleaved is bound to a solid phase, and the activity of the enzyme is measured by measuring the degree of depolarization of fluorescence before and after cleavage by the enzyme. Provide a measurement method.

【0012】本発明では、前記基質成分が、酵素により
切断されると、蛍光を発する第1の断片と、前記固相を
含む第2の断片とに分かれる。
In the present invention, when the substrate component is cleaved by an enzyme, the substrate component is separated into a first fragment that emits fluorescence and a second fragment containing the solid phase.

【0013】本発明の測定原理をペプチドと蛍光色素か
らなる基質成分を用いて行う方法において説明する。
The principle of the measurement of the present invention will be described with reference to a method performed using a substrate component consisting of a peptide and a fluorescent dye.

【0014】測定対象とする酵素が認識し切断しうるア
ミノ酸配列を含むペプチドと、その先端に結合した蛍光
色素からなる基質成分を固相上に構築する。そこに検体
を反応させる。すると検体中の測定対象とする酵素が固
相上の基質成分に働き、特定認識部位においてペプチド
を切断し、蛍光を発する第1の断片と、固相を含む第2
の断片とに分かれる。このとき切断された蛍光を発する
第1の断片は遊離状態となる。固相に結合していたとき
には蛍光色素の運動性は小さく、遊離した後の運動性は
大きい。この両者はその蛍光色素の蛍光偏光解消度を測
定することによって容易に鑑別可能である。したがって
検体を添加する前の蛍光色素の蛍光偏光解消度と、検体
を一定時間反応させた後の蛍光偏光解消度とを測定する
ことによって、検体中の測定対象とする酵素の活性を知
ることができる。
A peptide containing an amino acid sequence that can be recognized and cleaved by an enzyme to be measured, and a substrate component consisting of a fluorescent dye bound to the tip thereof are constructed on a solid phase. The sample is reacted there. Then, the enzyme to be measured in the sample acts on the substrate component on the solid phase, cleaves the peptide at the specific recognition site, and emits a first fragment emitting fluorescence and a second fragment containing the solid phase.
Divided into fragments. At this time, the cleaved first fragment that emits fluorescence is in a free state. When bound to a solid phase, the motility of the fluorescent dye is small and the motility after release is high. Both can be easily distinguished by measuring the degree of depolarization of the fluorescent dye. Therefore, by measuring the degree of depolarization of the fluorescent dye before adding the sample and the degree of depolarization of the fluorescent dye after reacting the sample for a certain period of time, it is possible to know the activity of the enzyme to be measured in the sample. it can.

【0015】蛍光偏光解消度測定法は、切断後の蛍光を
発する第1の断片は溶液中で遊離状態であるので、溶液
中に送られかつ蛍光色素を励起する偏光が、入射と発光
との間に起こる断片の旋回によって発光時には偏光解消
されることに基づく。この場合、偏光解消度は断片の旋
回率に逆比例する。蛍光色素を先端にもつ基質成分が固
相に結合されている状態では、全体の運動は極めて限定
されており、偏光が蛍光色素に入射する時点から発光さ
れる時点まで偏光解消されずに溶液から出ていく。
In the fluorescence depolarization measurement method, since the first fragment that emits fluorescence after cleavage is in a free state in a solution, the polarized light that is sent into the solution and excites the fluorescent dye is different between the incident light and the emitted light. This is based on the fact that depolarization occurs during light emission due to the rotation of fragments occurring between them. In this case, the degree of depolarization is inversely proportional to the turning rate of the fragment. In the state where the substrate component having the fluorescent dye at the tip is bound to the solid phase, the overall movement is extremely limited, and the polarized light is not depolarized from the solution until it is emitted from the time when the fluorescent dye is incident on the fluorescent dye. to go out.

【0016】この方法の利点は蛍光偏光解消度という検
体の影響をほとんど受けない検出法を利用するというこ
とと、蛍光色素は固相上でも遊離状態でも蛍光を発して
いることが必要なので、酵素の切断部位を蛍光色素から
離した部分に置くことができる。このことにより、基質
成分の構造は天然基質と切断部分が全く同じになるよう
に作ることができるので、従来の合成基質よりも高い基
質特異性を有することができる。また、従来の方法では
つくれなかった酵素に対する基質成分をも作ることがで
きるようになった。
The advantages of this method are that it uses a fluorescence depolarization detection method that is hardly affected by the sample and that the fluorescent dye must emit fluorescence both on a solid phase and in a free state. Can be placed in a portion away from the fluorescent dye. This allows the structure of the substrate component to be made so that the cleavage site is exactly the same as that of the natural substrate, and thus has higher substrate specificity than conventional synthetic substrates. In addition, it has become possible to produce substrate components for enzymes that could not be produced by conventional methods.

【0017】固相としては蛍光色素の蛍光偏光解消度が
遊離のものと大きく異なるものであればどのようなもの
を使用してもかまわない。一般的に使用されているマイ
クロプレートや試験管、ラテックスなどの粒子や赤血球
などの細胞も使用できる。
As the solid phase, any solid phase may be used as long as the degree of depolarization of the fluorescent dye is significantly different from that of the free dye. Commonly used microplates, test tubes, particles such as latex, and cells such as red blood cells can also be used.

【0018】また固相として水溶性高分子を用いること
もできる。この場合には、水溶性高分子に結合した状態
と遊離状態における蛍光色素の蛍光偏光解消度に大きな
差のあることが必要である。すなわち、基質成分が酵素
によって切断されて、蛍光を発する第1の断片と、水溶
性高分子を含む第2の断片に分かれるが、第2の断片が
第1の断片よりも分子量が100倍以上大きなものであ
ることが好ましい。水溶性高分子としては例えばデキス
トランやポリエチレングリコールなどが挙げられる。ま
た遊離状態との分子量差が十分あるならば、蛋白質など
も固相として利用可能である。
Further, a water-soluble polymer can be used as the solid phase. In this case, it is necessary that there is a large difference between the degree of depolarization of the fluorescent dye in the state bound to the water-soluble polymer and the state in the free state. In other words, the substrate component is cleaved by the enzyme to separate into a first fragment that emits fluorescence and a second fragment containing a water-soluble polymer, and the second fragment has a molecular weight 100 times or more that of the first fragment. Preferably, it is large. Examples of the water-soluble polymer include dextran and polyethylene glycol. If there is a sufficient difference in molecular weight from the free state, proteins and the like can also be used as a solid phase.

【0019】本発明で使用する基質成分は測定対象とす
る酵素によって異なる。測定対象とする酵素がタンパク
質あるいはペプチドの分解酵素かその阻害剤であれば、
基質成分としては切断部位を含むペプチドと蛍光色素か
らなる。測定対象とする酵素が糖鎖を切断する酵素であ
れば、合成基質は切断部位を含む糖鎖と蛍光色素からな
る。
The substrate component used in the present invention differs depending on the enzyme to be measured. If the enzyme to be measured is a protein or peptide degrading enzyme or its inhibitor,
The substrate component consists of a peptide containing a cleavage site and a fluorescent dye. If the enzyme to be measured is an enzyme that cleaves a sugar chain, the synthetic substrate consists of a sugar chain containing a cleavage site and a fluorescent dye.

【0020】本発明で使用できる酵素としては、基質特
異性が厳密であるタンパク質分解酵素であればどのよう
なものでもよい。特に臨床的に測定意義の高い酵素とし
ては、凝固、線溶系の各因子およびその阻害剤を挙げる
ことができる。凝固因子の多くはプロテアーゼまたはそ
の阻害剤であるので、本発明の方法を各因子の測定に使
用可能である。現在合成基質法によって測定されている
因子には、トロンビン、第Xa因子、血漿カリクレイ
ン、プラスミン、ウロキナーゼ、組織カリクレイン等が
あり、これらは全てプロテアーゼであり、本発明の方法
を用いてこれらの酵素およびその阻害剤の活性を測定す
ることができる。
As the enzyme which can be used in the present invention, any enzyme can be used as long as it has a strict substrate specificity. In particular, enzymes that are clinically highly significant include coagulation and fibrinolytic factors and inhibitors thereof. Since many of the coagulation factors are proteases or inhibitors thereof, the method of the present invention can be used to measure each factor. Factors currently measured by the synthetic substrate method include thrombin, factor Xa, plasma kallikrein, plasmin, urokinase, tissue kallikrein, etc., all of which are proteases, and these enzymes and The activity of the inhibitor can be measured.

【0021】蛍光色素の選択は、その蛍光寿命が蛍光偏
光解消度に大きく影響を与えるので重要である。例えば
FITC(フルオレセインイソオチオシアネート)やR
ITC(テトラメチルローダミンイソチオシアネート)
等を使用することにより、大きな量子収率で大きなシグ
ナルを得ることができる。また、これらの蛍光色素には
ペプチドに容易に標識しうる誘導体が存在しており、そ
の誘導体で標識しても蛍光特性に大きな変化のないこと
から良好な測定が可能である。特にFITCが好まし
い。
The choice of the fluorescent dye is important because its fluorescence lifetime greatly affects the degree of fluorescence depolarization. For example, FITC (fluorescein isothiocyanate) and R
ITC (tetramethylrhodamine isothiocyanate)
By using such a method, a large signal can be obtained with a large quantum yield. In addition, these fluorescent dyes have a derivative that can be easily labeled to the peptide, and even if the derivative is labeled with the derivative, there is no significant change in the fluorescence characteristics, so that good measurement is possible. Particularly, FITC is preferable.

【0022】もし使用する固相によってFITCでは良
好な蛍光偏光解消度の差が得られない場合には、他の蛍
光寿命の異なる蛍光色素を使用する必要がでてくる。蛍
光寿命がFITCより長い物質としては、希土類錯体を
挙げることができ、例えば、Eu3+−(BCPDA)n
(式中、nは2または3;BCPDAは4,7-ビス(クロ
ロスルフォニル)-1,10-フェナントロリン-2,9-ジカルボ
ン酸)、あるいは特開平2−88969号、特開平1−
127957号、特開昭64−47952号、特表平6
−510296号等に記載のものを使用できる。
If a good difference in the degree of fluorescence depolarization cannot be obtained with FITC depending on the solid phase used, it is necessary to use another fluorescent dye having a different fluorescence lifetime. As a substance having a fluorescence lifetime longer than that of FITC, a rare earth complex can be exemplified. For example, Eu 3+ -(BCPDA) n
(Wherein n is 2 or 3; BCPDA is 4,7-bis (chlorosulfonyl) -1,10-phenanthroline-2,9-dicarboxylic acid), or JP-A-2-88969, JP-A-1-
No. 127957, JP-A-64-47952, JP-T-Hei-6
No. 510296 can be used.

【0023】このような基質成分は、当業者に公知の方
法を用いて調製ができる。例えば、合成基質がペプチド
と蛍光色素からなる場合には、ペプチド鎖は例えば固相
合成法(Merrifield, J. Am. Chem. Soc. 85:2149, 196
3)、フラグメント縮合または溶液合成法等によって合
成できる。最も簡便には固相法による全自動合成機によ
って合成できる。固相法としては例えばFmoc法を用
いることができ、この方法ではFmocで保護したアミ
ノ酸を樹脂に結合させ、その後Fmoc基の脱保護と洗
浄を行い、次のFmoc保護アミノ酸の縮合と脱保護、
洗浄という操作を繰り返してペプチド鎖を逐次合成す
る。
Such a substrate component can be prepared by a method known to those skilled in the art. For example, when the synthetic substrate is composed of a peptide and a fluorescent dye, the peptide chain can be synthesized by, for example, a solid phase synthesis method (Merrifield, J. Am. Chem. Soc. 85: 2149, 196).
3), can be synthesized by fragment condensation or solution synthesis. Most simply, it can be synthesized by a fully automatic synthesizer using a solid phase method. As the solid phase method, for example, the Fmoc method can be used. In this method, an amino acid protected with Fmoc is bound to a resin, followed by deprotection and washing of the Fmoc group, and subsequent condensation and deprotection of the Fmoc-protected amino acid.
By repeating the washing operation, peptide chains are sequentially synthesized.

【0024】このときペプチド鎖中に測定対象とする酵
素の切断部位を含むように設計する。ペプチドの長さに
限定はないが、特定の測定対象とする酵素に十分な特異
性を示す長さが必要である。短すぎると、良く似た構造
を認識する他の酵素によっても分解される可能性が生じ
る。例えば、測定対象とする酵素がトロンビンである場
合について説明する。トロンビンはフィブリノーゲンを
分解してフィブリンとフィブリノペプチドA、Bにす
る。よって天然基質であるフィブリノーゲンの切断部位
のアミノ酸構造を模した合成基質を作る必要がある。フ
ィブリノーゲンのアミノ酸構造および切断部位は以下の
通りである。
At this time, the peptide chain is designed to include a cleavage site of the enzyme to be measured. The length of the peptide is not limited, but a length that shows sufficient specificity for the specific enzyme to be measured is required. If it is too short, it can be degraded by other enzymes that recognize similar structures. For example, a case where the enzyme to be measured is thrombin will be described. Thrombin breaks down fibrinogen to fibrin and fibrinopeptides A and B. Therefore, it is necessary to create a synthetic substrate that mimics the amino acid structure of the cleavage site of fibrinogen, which is a natural substrate. The amino acid structure and cleavage site of fibrinogen are as follows.

【0025】[0025]

【化1】 すなわち矢印で示した2カ所の切断部位が存在する。今
回本発明者はこの天然基質に近い以下の構造: FITC−G1y−Pro−Arg−Val−Val− の基質を合成した。これはArgとValの間で分解さ
れるフィブリノーゲンと同じ構造を有する。
Embedded image That is, there are two cleavage sites indicated by arrows. This time, the present inventor synthesized a substrate of the following structure close to the natural substrate: FITC-G1y-Pro-Arg-Val-Val-. It has the same structure as fibrinogen, which is degraded between Arg and Val.

【0026】ペプチド鎖と蛍光色素との結合は公知の方
法を用いて行うことができる。結合は両成分を直接結合
してもよいし、あるいはスペーサを介してもよい。ただ
し、蛍光色素がペプチド中の酵素による認識機能を妨害
しないように結合することが必要であり、従ってペプチ
ド鎖の両端の一方に結合することが好ましい。
The binding between the peptide chain and the fluorescent dye can be performed using a known method. The linkage may be by directly linking the two components or by way of a spacer. However, it is necessary for the fluorescent dye to bind so as not to interfere with the recognition function of the enzyme in the peptide, and therefore it is preferable to bind to one of both ends of the peptide chain.

【0027】固相表面への基質成分の結合方法には既知
の方法が使用可能である。固相表面の基と基質成分の基
を結合すればよい。基質成分がペプチドを含む場合はそ
のアミノ基、あるいはカルボキシル基が使用可能であ
る。
Known methods can be used for binding the substrate component to the surface of the solid phase. What is necessary is just to couple the group of the solid phase surface to the group of the substrate component. When the substrate component contains a peptide, its amino group or carboxyl group can be used.

【0028】水溶性高分子と基質成分との結合も同様に
行うことができる。水溶性高分子としてはアミノ基やカ
ルボキシル基等の官能基を有する必要があるが、その官
能基と合成ペプチドのC末端、あるいはN末端をカルボ
ジイミドやグルタルアルデヒドを使用して結合すること
ができる。あるいは、各種の2価性の試薬を利用して、
アミノ基とチオール基、カルボキシル基とチオール基、
水酸基とアミノ基等を結合することが可能であるが、カ
ルボジイミドを使用する方法が最も一般的であると考え
られる。
The binding between the water-soluble polymer and the substrate component can be performed in the same manner. The water-soluble polymer must have a functional group such as an amino group or a carboxyl group, and the functional group can be bonded to the C-terminal or N-terminal of the synthetic peptide using carbodiimide or glutaraldehyde. Alternatively, using various bivalent reagents,
Amino and thiol groups, carboxyl and thiol groups,
Although it is possible to bond a hydroxyl group to an amino group, a method using carbodiimide is considered to be the most common.

【0029】蛍光解消度の測定は公知の装置を用いて行
うことができ、例えばJIMCOMAC−II、IBF−
129等の装置を使用することができる。蛍光偏光解消
度の測定装置の概略を図1に示す。FITCを蛍光色素
として用いる場合には、蛍光励起波長485nm、偏光
の受光波長525nm、装置の励起側、受光側の波長フ
ィルターの分光バンド幅はともに半値幅10nm、反応
用セルは37℃に加温、保持して測定を行うことが好ま
しい。本発明の方法を用いて酵素反応を測定するには、
測定する酵素反応に適した溶液を使用する。例えばトロ
ンビンの測定をする場合には、15mMイミダゾール、
0.135M NaCl、9mM HCl、pH7.4
やヘパリン緩衝液等を用いることができる。酵素活性は
経時的な蛍光偏光度(P)値の減少として定量できる。
なお、以下の実施例では蛍光偏光解消度を1/Pとして
表示している。
The degree of fluorescence extinction can be measured using a known device, for example, JIMCOMAC-II, IBF-
129 etc. can be used. FIG. 1 shows a schematic diagram of an apparatus for measuring the degree of fluorescence depolarization. When FITC is used as a fluorescent dye, the fluorescence excitation wavelength is 485 nm, the polarized light receiving wavelength is 525 nm, the spectral bandwidths of the wavelength filters on the excitation side and the light receiving side of the apparatus are both 10 nm, and the reaction cell is heated to 37 ° C. It is preferable to carry out the measurement while holding. To measure an enzymatic reaction using the method of the present invention,
Use a solution appropriate for the enzyme reaction to be measured. For example, when measuring thrombin, 15 mM imidazole,
0.135 M NaCl, 9 mM HCl, pH 7.4
And heparin buffer. Enzyme activity can be quantified as a decrease in fluorescence polarization (P) value over time.
In the following examples, the degree of depolarization of fluorescence is indicated as 1 / P.

【0030】蛍光偏光解消度による測定の利点として以
下の点が挙げられる:1)沈殿や遠心分離操作を要せず
に反応混合物をそのまま測定できるので操作が簡単であ
る、2)ラジオイムノアッセイや酵素抗体法に比べて測
定が迅速であり、秒単位〜数分以内で測定可能である、
3)ラジオアイソトープに匹敵する感度で測定が可能で
ある、4)基質成分の安定性が高く、保存後の再現性も
高い、5)放射能を使用しないので安全である、6)短
時間にデータが得られるので、同一試料の経時的測定が
できる。
The advantages of the measurement based on the degree of fluorescence depolarization are as follows: 1) The reaction mixture can be measured as it is without the need for precipitation or centrifugation, so that the operation is simple. 2) Radioimmunoassay or enzyme The measurement is quicker than the antibody method, and it can be measured in seconds to minutes.
3) Measurement is possible with sensitivity comparable to radioisotopes. 4) High stability of substrate components and high reproducibility after storage. 5) Safe because no radioactivity is used. 6) Short time. Since data is obtained, the same sample can be measured over time.

【0031】さらに本発明の方法では、蛍光色素は固相
上でも遊離状態でも蛍光を発していることが必要なの
で、酵素の切断部位を蛍光色素から離した部分に置くこ
とができる。このことにより、基質成分の構造は天然基
質と切断部分が全く同じになるように作ることができる
ので、従来の合成基質よりも高い基質特異性を有するこ
とができる。また、従来の方法ではつくれなかった酵素
に対する基質成分をも作ることができるようになった。
Further, in the method of the present invention, the fluorescent dye needs to emit fluorescence both on a solid phase and in a free state, so that the cleavage site of the enzyme can be placed at a position separated from the fluorescent dye. This allows the structure of the substrate component to be made so that the cleavage site is exactly the same as that of the natural substrate, and thus has higher substrate specificity than conventional synthetic substrates. In addition, it has become possible to produce substrate components for enzymes that could not be produced by conventional methods.

【0032】[0032]

【実施例】 実施例1:トロンビンの活性測定法基質成分の作製 以下の構造: FITC−G1y−Pro−Arg−Val−Val− の基質成分を作製した。基質はアミノ酸合成で作製し、
合成は外部の機関に委託した。固相に結合させるため、
立体障害ができる恐れがあったので、C末側にはポリL
ysを5残基つけて合成を行った。
EXAMPLES Example 1 Method for Measuring Thrombin Activity Preparation of Substrate Component A substrate component of the following structure: FITC-G1y-Pro-Arg-Val-Val- was prepared. The substrate is made by amino acid synthesis,
Synthesis was outsourced to an external organization. To bind to the solid phase,
There was a risk of steric hindrance.
Synthesis was performed with 5 residues of ys.

【0033】固相への基質成分の結合 固相には粒径0.75μmのラテックス粒子を使用し
た。ラテックスとしては表面にアミノ基を有するポリス
チレンラテツクス(ポリサイエンス社のポリビーズアミ
ノミクロスフェアー)を使用した。
Binding of Substrate Component to Solid Phase Latex particles having a particle size of 0.75 μm were used as the solid phase. As the latex, polystyrene latex having an amino group on the surface (polybeads amino microspheres manufactured by Polyscience) was used.

【0034】ラテックスへの合成基質の結合は水溶性カ
ルボジイミド(EDC)を使用して行った。方法は定法
に準じた。
The binding of the synthetic substrate to the latex was performed using water-soluble carbodiimide (EDC). The method followed the usual method.

【0035】2.5%(w/v)のラテックス粒子1m
lに対してEDCを100μg添加する。このとき溶液
には50mMリン酸緩衝液が含まれpHは7になってい
る。溶液を撹拌しながら室温で3時間反応させた後、1
2000rpmの遠心処理を行い、上清を除去した後、
10μg/mlの基質成分溶液lmlを加える。室温で
3時間反応後同様の遠心処理を行い上清を除去する。沈
殿の粒子を0.1Mトリス緩衝液(pH 7)に分散
し、4℃で1日保存した後もう1度遠心し、1%のBS
Aを含む50mMトリス緩衝液に分散させて基質成分結
合ラテツクスとした。
1 m of 2.5% (w / v) latex particles
Add 100 μg of EDC per l. At this time, the solution contained 50 mM phosphate buffer and had a pH of 7. After reacting the solution at room temperature for 3 hours while stirring, 1
After performing centrifugation at 2000 rpm and removing the supernatant,
Add 1 ml of 10 μg / ml substrate component solution. After the reaction at room temperature for 3 hours, the same centrifugation treatment is performed and the supernatant is removed. The particles of the precipitate were dispersed in 0.1 M Tris buffer (pH 7), stored at 4 ° C. for 1 day, and then centrifuged again to remove 1% of BS.
A was dispersed in 50 mM Tris buffer containing A to obtain a substrate component binding latex.

【0036】上記のように調製した基質成分結合ラテツ
クスは蛍光強度を測定し、測定に都合の良い濃度になる
まで希釈をした。
The substrate component binding latex prepared as described above was measured for fluorescence intensity, and diluted to a concentration convenient for measurement.

【0037】トロンビン活性の側定 トロンビンの活性測定には以下の成分を含む第一化学薬
品のテストチームATIIIオートTMのキットを使用し
た: ・トロンビン剤:トロンビン(ウシ由来)(分量:70nk
at/50ml用バイアル) ・トロンビン溶解液:ヘパリンナトリウム(分量:100I
U/50ml用バイアル) ・基質剤:H−D−フェニルアラニル−L−ピペコリル
−L−アルギニル−p−ニトロアニリド・二塩酸塩(S
−2238)(M.W.=625.6)(分量:20mg/1
4ml用バイアル) ・基質溶解液:界面活性剤 基質剤は基質溶解液で溶解し、蛍光基質結合ラテックス
は基質溶解液で100倍に希釈した。
Determination of thrombin activity The thrombin activity was measured using a kit of Test Team ATIII Auto of Daiichi Kagaku containing the following components: Thrombin agent: thrombin (from bovine) (quantity: 70 nk)
vial for at / 50ml) ・ Thrombin solution: sodium heparin (quantity: 100I)
U / 50ml vial) ・ Substrate: HD-phenylalanyl-L-pipecolyl-L-arginyl-p-nitroanilide dihydrochloride (S
-2238) (MW = 625.6) (quantity: 20 mg / 1
4 ml vial)-Substrate solution: surfactant The substrate was dissolved in the substrate solution, and the fluorescent substrate-bound latex was diluted 100-fold with the substrate solution.

【0038】上記のキットのトロンビン試薬を使用して
今回調製した基質成分の評価を行うことにした。対照と
してこのキット付属の合成基質を使用して比較を行っ
た。
The substrate component prepared this time was evaluated using the thrombin reagent of the above kit. A comparison was made using the synthetic substrate provided with this kit as a control.

【0039】トロンビン液140μlと基質溶液40μ
lを混合し、37℃で5分間反応させた後、キットの基
質の場合は415nmの吸光度(エンドポイント法によ
る)を測定し、蛍光基質結合ラテックスの方は5分間の
反応時間における蛍光偏光解消度の変化を測定した。
140 μl of thrombin solution and 40 μl of substrate solution
After reacting at 37 ° C. for 5 minutes, absorbance at 415 nm (by the end point method) is measured in the case of the kit substrate, and the fluorescence depolarization of the fluorescent substrate-bound latex is performed in a reaction time of 5 minutes. The change in degree was measured.

【0040】蛍光偏光解消度の変化は自作の蛍光偏光解
消度測定機で測定を行った。トロンビン液はキットに含
まれるトロンビン剤をトロンビン溶解液で10倍の濃度
に溶解し、同じ溶解液で倍々に希釈したときの吸光度の
変化と蛍光偏光解消度を測定した。
The change in the degree of depolarization of fluorescence was measured using a self-made fluorescence depolarization measuring instrument. The thrombin solution was prepared by dissolving the thrombin agent included in the kit to a concentration 10 times with a thrombin solution, and measuring the change in absorbance and the degree of fluorescence depolarization when diluted twice with the same solution.

【0041】得られた結果を以下の表1に示す。表1 トロンビン濃度(nkat/ml) 吸光度(415nm) 蛍光偏光解消度 0 0.045 0.012 1.37 x 10-2 0.095 0.230 2.73 x 10-2 0.153 0.478 5.47 x 10-2 0.272 0.952 1.09 x 10-1 0.525 1.430 2.19 x 10-1 0.964 1.583 4.38 x 10-1 1.899 1.604 8.75 x 10-1 3.046 1.611 The results obtained are shown in Table 1 below. Table 1 Thrombin concentration (nkat / ml) Absorbance (415 nm) Depolarization of fluorescence 0 0.045 0.012 1.37 x 10 -2 0.095 0.230 2.73 x 10 -2 0.153 0.478 5.47 x 10 -2 0.272 0.952 1.09 x 10 -1 0.525 1.430 2.19 x 10 -1 0.964 1.583 4.38 x 10 -1 1.899 1.604 8.75 x 10 -1 3.046 1.611

【0042】いずれの方法においても添加したトロンビ
ンの量に応じてシグナルの変化が見られることから、ト
ロンビンが測定できていることが確認された。また、ト
ロンビン活性と吸光度の関係、およびトロンビン活性と
相対蛍光偏光解消度の関係を図2に示す。従来の合成基
質よりもトロンビンを高感度で検出できることが示され
た。
In any of the methods, a change in signal was observed in accordance with the amount of thrombin added, confirming that thrombin could be measured. FIG. 2 shows the relationship between the thrombin activity and the absorbance, and the relationship between the thrombin activity and the relative fluorescence depolarization degree. It was shown that thrombin could be detected with higher sensitivity than conventional synthetic substrates.

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

【図1】本発明で使用する蛍光偏光解消度測定装置の概
略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of a fluorescence depolarization degree measuring device used in the present invention.

【図2】(A)は、対照合成基質を用いた場合のトロン
ビンと吸光度の関係を示し、(B)は、本発明の基質成
分を用いた場合のトロンビンと相対蛍光偏光解消度の関
係を示す。
FIG. 2 (A) shows the relationship between thrombin and absorbance when a control synthetic substrate is used, and (B) shows the relationship between thrombin and relative fluorescence depolarization when a substrate component of the present invention is used. Show.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 測定対象とする酵素による切断が可能な
化学構造を有し、さらに前記酵素が切断しない状態にお
いても蛍光を発する基質成分を固相と結合し、酵素によ
る切断の前後における蛍光偏光解消度を測定することに
よって前記酵素の活性を測定することを特徴とする酵素
活性測定方法。
1. A fluorescent component which has a chemical structure capable of being cleaved by an enzyme to be measured and which emits fluorescence even in a state where the enzyme is not cleaved, to a solid phase, and before and after cleavage by the enzyme. A method for measuring enzyme activity, comprising measuring the activity of the enzyme by measuring the degree of dissolution.
【請求項2】 前記基質成分が、酵素により切断される
と、蛍光を発する第1の断片と、前記固相を含む第2の
断片とに分かれるものである請求項1記載の方法。
2. The method according to claim 1, wherein the substrate component is separated into a first fragment that emits fluorescence when cleaved by an enzyme and a second fragment containing the solid phase.
【請求項3】 前記基質成分がペプチドと蛍光色素から
なる請求項1または2記載の方法。
3. The method according to claim 1, wherein the substrate component comprises a peptide and a fluorescent dye.
【請求項4】 前記固相が水溶性高分子であり、前記基
質成分が酵素により切断されると、蛍光を発する第1の
断片と、前記水溶性高分子を含む第2の断片とに分か
れ、第2の断片は、第1の断片よりも分子量が100倍
以上大きなものである請求項1記載の方法。
4. The solid phase is a water-soluble polymer, and when the substrate component is cleaved by an enzyme, the solid phase is divided into a first fragment that emits fluorescence and a second fragment containing the water-soluble polymer. The method of claim 1, wherein the second fragment has a molecular weight at least 100 times greater than the first fragment.
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