KR101329361B1 - Method for the spectrometric assay of lipoxygenase in reversed micellar system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 신규의 리폭시제나아제(lipoxygenase) 활성 측정 방법에 관한 것으로, 흡광도 측정시 공액디엔(conjugated diene)의 검출을 간섭하는 계면활성제를 에탄올을 이용하여 효과적으로 제거할 수 있기 때문에, 조효액으로부터 리폭시제나아제의 활성을 오차없이 정확하게 측정할 수 있다. The present invention relates to a novel method for measuring lipoxygenase activity, and since the surfactant which interferes with the detection of conjugated diene in absorbance measurement can be effectively removed using ethanol, The activity of lipoxygenase can be measured accurately and without error.
Description
본 발명은 신규의 리폭시제나아제(lipoxygenase) 활성 측정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 역미셀계 내에서 효소반응을 유도하고, 반응 종료 후 에탄올을 이용하여 계면활성제를 제거함으로써 정확하게 리폭시제나아제의 활성을 측정할 수 있는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a novel method for measuring lipoxygenase activity, and more particularly, by inducing an enzyme reaction in a reverse micelle system and removing the surfactant by using ethanol after the reaction is completed. It relates to a method capable of measuring the activity of an agent.
리폭시제나아제(lipoxygenase, linoleate:oxygen oxidoreductase, EC 1.13.11.12)는 1928년 보흔(Bohn)과 헤아스(Heas)가 대두에서 카로틴을 파괴하는 효소인 카로틴 옥시다아제(carotene oxidase)의 존재를 발표하였을 때 처음으로 알려졌으며, 1932년에는 대두에 포함된 불포화 지방질을 산화시키는 효소로 규명되었다. 이로부터 이 효소는 리폭시제나아제라고 명명되었으며, 1940년대에는 카로틴 옥시다아제와 리포옥시제나아제는 같은 효소라는 것이 증명되었다. Lipoxygenase (linoleate: oxygen oxidoreductase, EC 1.13.11.12) announced in 1928 the presence of carotene oxidase, an enzyme that Bohn and Heas destroy carotene in soybeans. It was first known, and in 1932 it was identified as an enzyme that oxidizes the unsaturated fats contained in soybeans. This enzyme was named lipoxygenase, and in the 1940's it was proved that carotene oxidase and lipooxygenase were the same enzymes.
리폭시제나아제는 일중항 산소(singlet oxygen) 존재 하에서 시스, 시스-1,4 펜타디엔(cis, cis-1,4 pentadiene, -CH=CH-CH2-CH=CH-) 구조를 갖는 불포화지방산에만 작용하는 기질 특이성을 갖는 산화효소로서, 다양한 식물체 내에 존재하며, 특히 콩과 식물 중 대두에 존재하는 리폭시제나아제는 가질 활성이 높은 것으로 알려져 있다. Lipoxygenase is unsaturated with cis , cis- 1,4 pentadiene ( cis , cis -1,4 pentadiene, -CH = CH-CH 2 -CH = CH-) structures in the presence of singlet oxygen. As an oxidase having a substrate specificity that acts only on fatty acids, it is present in various plants, and particularly, lipoxygenase, which is present in soybeans in legumes, is known to have high activity.
한편, 리폭시제나아제는 식품에서 필수지방산을 산화시켜 이미·이취를 발생시키며, 이 효소에 의하여 생성된 자유 라디칼은 비타민 및 단백질을 파괴시킨다. 특히, 두류와 옥수수 등의 비가열 냉동식품에서 심각한 문제를 야기하는데, 이것은 리폭시제나아제의 활성이 낮은 온도에서도 유지되는 것을 의미한다. On the other hand, lipoxygenase oxidizes essential fatty acids in foods to produce odor and odor, and free radicals produced by this enzyme destroy vitamins and proteins. In particular, it causes serious problems in unheated frozen foods such as soybeans and corn, which means that the activity of lipoxygenase is maintained even at low temperatures.
따라서, 식품의 품질 저하 요인인 리폭시제나아제의 활성을 억제 또는 파괴하기 위한 방법을 연구할 필요성이 있는데, 리폭시제나아제 활성 억제 방법을 확립하기 위해서는 무엇보다 리폭시제나아제 효소의 정확한 활성 분석이 선행되어야만 한다. Therefore, there is a need to study a method for inhibiting or destroying the activity of lipoxygenase, which is a factor of reducing the quality of food. This must be preceded.
리폭시제나아제의 활성 분석법은 크게 두 가지로 분류할 수 있는데, 하나는 리폭시제나아제 반응의 생성물인 공액디엔(conjugated diene)을 234 nm의 UV 선을 이용하여 정량분석하는 분광분석법(spectrophotometric method)이고, 다른 하나는 리폭시제나아제 반응에서 소모되는 O2를 산소 전극(oxygen electrode)을 이용하여 정량하는 O2-소모 방법(O2-consuming method)이다. The activity analysis of lipoxygenase can be broadly classified into two types. One is the spectrophotometric method in which the conjugated diene, a product of the lipoxygenase reaction, is quantified using 234 nm UV rays. ) and the other is re-epoxy agent and O 2 to the O 2 is consumed in the kinase reaction quantified using an oxygen electrode (oxygen electrode) - the consumption method (O 2 -consuming method).
전자의 분석법은 유화계에서 반응을 유도하고, 반응액 그대로 공액디엔(conjugated diene)을 정량하므로, 시료에 UV-흡수 가능 수용성 물질이 존재하는 경우, 예컨대 조효소액 등에는 직접 적용할 수 없다는 단점이 있다. The former method induces a reaction in the emulsification system and quantifies the conjugated diene as it is. Therefore, when the UV-absorbable water-soluble substance is present in the sample, it cannot be directly applied to coenzyme solution. have.
또한, 후자의 분석법은 리폭시제나아제 기작 외에 O2를 소모하는 다양한 반응이 유도될 수 있으므로, 순수 분리·정제된 효소의 활성분석에만 국한되어 사용될 수밖에 없는 단점이 있다. In addition, the latter assay may induce various reactions that consume O 2 in addition to the mechanism of lipoxygenase, and thus has a disadvantage in that it is limited to the activity analysis of purely purified and purified enzymes.
다양한 농산물의 리폭시제나아제 활성을 신속하게 스크리닝하기 위해서는 오랜 시간과 많은 비용이 요구되는 분리·정제 과정을 거치치 않고, 농산물 유래 조효소액 수준에서 직접 효소의 활성을 측정할 수 있는 분석법이 요구되기 때문에, 상기의 두 가지 방법 중 그나마 리폭시제나아제 반응의 생성물인 공액리놀레산을 UV 선을 이용하여 정량분석하는 분광분석법이 유리한데, 상기에서 살펴본 바와 같이 리폭시제나아제 효소의 활성을 조효소액 수준에서 직접 측정하는데에는 많은 어려움이 따르고 있다. Rapid screening of lipoxygenase activity of various agricultural products requires an assay that can directly measure the activity of enzymes at the level of crude enzyme-derived liquids without going through long time and costly separation and purification processes. Therefore, a spectroscopic method of quantitatively analyzing the conjugated linoleic acid, which is a product of the lipoxygenase reaction, by using UV rays is preferable, as described above. There is a lot of difficulty in measuring it directly.
분광분석법에서는 물과 지방질로만 이루어진 이상계(two phase system)와 물, 지방질 및 계면활성제로 구성된 유화계(emulsion system)가 이용되어 왔으나, 서로 다른 용매 사이의 적은 계면적 문제 및 층 분리 문제 등이 지적되어 왔다. 이에 이러한 문제점을 역미셀계를 이용하여 해결하고자 하는 노력이 많이 이루어져 왔다. Spectroscopy has used a two-phase system consisting of water and lipids and an emulsion system consisting of water, fats and surfactants, but pointed out a small interfacial problem and layer separation between different solvents. Has been. Therefore, a lot of efforts have been made to solve this problem using a reverse micelle system.
역미셀계(Reversed micellar system)란 비극성 용매 내에서 게면활성제의 소수성 부분이 외부로 향하고, 친수성 부분이 내부로 향하도록 배열되어 안정화된 수 nm 크기의 수용성 입자가 분포된 계(system)로서, 친수성 물질을 함유한 수용액과 역미셀 형성에 적합한 계면활성제를 함유한 비극성 용매를 혼합하면 친수성 물질들은 역미셀의 수용액 내부로 쉽게 침투되어 변성이 일어나지 않는 상태로 존재한다. (도 1).Reversed micellar system is a system in which water-soluble particles of several nm size are stabilized by arranging the hydrophobic portion of the surfactant to the outside and the hydrophilic portion to the inside in a nonpolar solvent. When an aqueous solution containing a substance and a nonpolar solvent containing a surfactant suitable for forming a reverse micelle are mixed, the hydrophilic substances are easily penetrated into the aqueous solution of the reverse micelle and are present in a state where no denaturation occurs. (FIG. 1).
역미셀계는 나노 사이즈의 방울(nano-sized droplet)을 형성함으로써 반응표면적이 커지기 때문에 유화계에 대비하여 신속한 반응을 유도할 수 있으며, 리폭시제나아제 반응 종료 후, 생성물인 공액 디엔(conjugated diene)이 잔류하는 용매 층(solvent layer)에는 234 nm를 흡광하는 수용성 물질이 존재하지 않으므로, 조효소액 수준에서 리폭시제나아제 활성분석이 가능하다는 장점이 있다. The reverse micelle system can induce a rapid reaction compared to the emulsion system by forming a nano-sized droplet, thereby increasing the reaction surface area, and after the completion of the lipoxygenase reaction, the conjugated diene (conjugated diene) Since there is no water-absorbing material absorbing 234 nm in the solvent layer in which) remains, the lipoxygenase activity can be analyzed at the crude enzyme level.
하지만, 역미셀계를 이용한 리폭시제나아제 활성분석법에도 해결해야 하는 문제점이 존재하는데, 역미셀계를 형성하기 위해 첨가하는 대표적 계면활성제인 소듐 디옥틸 설포숙시네이트(sodium dioctyl sulfosuccinate, aerosol-OT, AOT)가 반응 산물인 공액리놀렌산과 동일한 흡광도인 234 nm에서 강력하게 흡광하기 때문에 흡광도 측정시 오류를 발생시킨다는 것이다.
However, there is a problem that needs to be solved in lipoxygenase activity assay using reverse micelles. Sodium dioctyl sulfosuccinate, aerosol-OT, a representative surfactant added to form reverse micelles , AOT) absorbs strongly at 234 nm, the same absorbance as the reaction product conjugated linolenic acid, causing errors in absorbance measurement.
상기의 문제점을 극복하기 위해 본 발명은 역미셀 형성을 위해 첨가한 계면활성제를 효소 반응 종료 후 제거할 수 있는 방법을 개발함으로써, 조효액으로부터 리폭시제나아제의 활성을 정확하게 측정할 수 있는 새로운 방법을 제공하고자 한다.
In order to overcome the above problems, the present invention develops a method for removing the surfactant added for reverse micelle formation after the end of the enzymatic reaction, thereby enabling a new method for accurately measuring the activity of lipoxygenase from the preparation. To provide.
본 발명은 기질인 알파-리놀레산(α-linoleic acid), 계면활성제 및 리폭시제나아제(lipoxygenase)를 함유하는 샘플을 비극성 용매에 혼합하여 역미셀(reverse micelle) 형성 및 효소 반응을 유도하는 단계 (a); 상기 단계 (a)의 효소 반응 후, 반응액에 30~90%(v/v) 에탄올을 추가로 첨가하여 혼합하고, 원심분리하는 단계 (b); 및 상기 단계 (b)의 원심분리 후, 상층액을 채취하여 흡광도를 측정하는 단계(c); 를 포함하는 리폭시제나아제의 활성 측정 방법을 제공한다. The present invention comprises the steps of inducing reverse micelle formation and enzymatic reaction by mixing a sample containing a substrate alpha-linoleic acid, a surfactant and a lipoxygenase in a non-polar solvent ( a); After the enzymatic reaction of step (a), adding and mixing 30-90% (v / v) ethanol to the reaction solution, followed by centrifugation; And after centrifugation of step (b), taking a supernatant to measure the absorbance (c); It provides a method for measuring the activity of lipoxygenase comprising a.
이하, 본 발명의 리폭시제나아제 활성 측정 방법을 각 단계별로 세분화해서 설명하고자 한다.
Hereinafter, the lipoxygenase activity measuring method of the present invention will be described in detail by each step.
단계 (a): Step (a): 역미셀Reverse micelle (( reversereverse micellemicelle ) 형성 반응 및 효소 반응 유도 단계 ) Formation reaction and enzymatic reaction induction step
본 단계는 기질인 알파-리놀레산(α-linoleic acid), 계면활성제 및 리폭시제나아제(lipoxygenase)를 함유하는 샘플을 비극성 용매에 혼합하여 역미셀(reverse micelle) 형성 및 효소 반응을 유도하는 단계이다. In this step, a sample containing alpha-linoleic acid, a surfactant, and lipoxygenase as a substrate is mixed with a nonpolar solvent to induce reverse micelle formation and enzymatic reaction. .
통상적으로 극성(수용성)을 띄는 리폭시제나아제(lipoxygenase)를 함유하는 시료를 계면활성제와 함께 비극성 용매에 첨가하고 혼합시킨 후, 강하게 교반하면 역미셀이 형성된다. 형성된 역미셀에 기질인 알파-리놀레산(α-linoleic acid)을 첨가함으로써, 리폭시제나아제-촉매 반응은 개시된다.Typically, a sample containing polar (water-soluble) lipoxygenase is added to a nonpolar solvent with a surfactant and mixed, followed by vigorous stirring to form reverse micelles. By adding alpha-linoleic acid as a substrate to the formed reverse micelles, the lipoxygenase-catalytic reaction is initiated.
따라서, 바람직하게는 먼저 리폭시제나아제(lipoxygenase)를 함유하는 시료 및 계면활성제를 비극성 용매에 먼저 첨가한 후, 혼합시켜 역미셀을 형성시키고, 나중에 기질인 알파-리놀레산(α-linoleic acid)을 첨가하여 효소 반응을 유도하는 것이 좋다. Therefore, preferably, a sample containing a lipoxygenase and a surfactant are first added to a nonpolar solvent, and then mixed to form reverse micelles, and later a substrate, alpha-linoleic acid, is added. It is preferable to induce the enzymatic reaction by addition.
본 단계에서 사용되는 리폭시제나아제(lipoxygenase)를 함유하는 샘플은 리폭시제나아제(lipoxygenase)를 함유하는 식물로부터 유래할 수 있는데, 일종의 조효소액(crude enzyme)이라 할 수 있다. The sample containing lipoxygenase used in this step may be derived from a plant containing lipoxygenase, which is a kind of crude enzyme.
본 단계에서 사용되는 비극성 용매로는 사이클로헥산(cyclohexane), n-헵탄(heptane), n-헥산(hexane), 헥사데칸(hexadecane)을 포함하는 다양한 비극성 용매가 사용될 수 있는데, 이소옥탄(isooctane)을 사용하는 것이 바람직하다. 이소옥탄을 비극성 용매로 사용하였을 때, 다른 비극성 용매에 비해 리폭시제나아제의 활성이 상대적으로 높게 나타났다. 이는 시료(조효소액) 내에 존재하는 리폭시제나아제의 검출 감도가 높고, 그 활성 측정이 정확할 수 있음을 의미한다. As the nonpolar solvent used in this step, various nonpolar solvents including cyclohexane, n -heptane, n -hexane, and hexadecane may be used. Isooctane may be used. It is preferable to use. When isooctane was used as a nonpolar solvent, the activity of lipoxygenase was relatively higher than that of other nonpolar solvents. This means that the detection sensitivity of the lipoxygenase present in the sample (coenzyme solution) is high and the activity measurement can be accurate.
한편, 본 단계에서 사용되는 계면활성제는 일례로 소듐 디옥틸 설포숙시네이트(sodium dioctyl sulfosuccinate, AOT)일 수 있다. 소듐 디옥틸 설포숙시네이트는 상업 명칭인 'aerosol-OT(AOT)'로 더 잘 알려진 화합물로서, 역미셀 형성에 있어 가장 대표적으로 사용되는 계면활성제이다. Meanwhile, the surfactant used in this step may be, for example, sodium dioctyl sulfosuccinate (AOT). Sodium dioctyl sulfosuccinate is a compound better known by the commercial name 'aerosol-OT (AOT)' and is the most representative surfactant used for reverse micelle formation.
한편, 본 단계에서 혼합은 일례로, 볼텍스 믹서(vortex mixer)를 사용하여 수행할 수 있다. 역미셀은 통상적으로 1분 정도 혼합하면 형성된다. 형성된 역미셀은 직경이 1~2 nm 정도이며, 역미셀계가 형성됨으로써 혼합액은 투명해진다.
On the other hand, in this step, mixing can be carried out, for example, using a vortex mixer. The reverse micelle is usually formed by mixing for about 1 minute. The formed reversed micelles have a diameter of about 1 to 2 nm and a reversed micelle system is formed, so that the mixture becomes transparent.
단계 (b): 반응액에 30~90%(v/v) 에탄올을 추가로 첨가하여 혼합하고, 원심분리하는 단계Step (b): add 30-90% (v / v) ethanol to the reaction mixture, mix and centrifuge
본 단계는 상기 단계 (a)의 효소 반응 후, 반응액에 30~90%(v/v) 에탄올을 추가로 첨가하여 혼합하고, 원심분리하는 단계이다. In this step, after the enzymatic reaction of step (a), 30 to 90% (v / v) ethanol is further added to the reaction mixture, mixed, and centrifuged.
상기 단계 (a)에서 사용된 계면활성제를 본 단계에 의해 제거할 수 있다. 본 발명에서는 역미셀 형성을 위해 계면활성제의 사용이 필수적인데, 계면활성제가 효소 반응의 생성물인 공액 디엔(conjugated diene)과 흡광 파장이 유사하면, 흡광도 측정시 간섭을 일으켜 정확한 활성 측정에 방해가 될 수 있다. The surfactant used in step (a) can be removed by this step. In the present invention, the use of a surfactant is essential for the formation of reverse micelles. If the surfactant has a similar absorption wavelength with a conjugated diene, which is a product of an enzymatic reaction, it may cause interference in absorbance measurement and interfere with accurate activity measurement. Can be.
따라서, 정확한 활성 측정을 위해서는 계면활성제의 제거가 필수적인데, 본 발명에서와 같이 30~90%(v/v) 에탄올을 사용할 경우 계면활성제가 효과적으로 제거됨이 확인되었다. 이때, 에탄올 농도에 따라 반응산물인 공액디엔(conjugated diene)이 이소옥탄층에 잔류하는 양이 달라질 수 있음이 확인되었다.Therefore, the removal of the surfactant is essential for accurate activity measurement, it was confirmed that the surfactant is effectively removed when using 30 ~ 90% (v / v) ethanol as in the present invention. At this time, it was confirmed that the amount of conjugated diene (conjugated diene) remaining in the isooctane layer may vary depending on the ethanol concentration.
한편, 본 단계 (b)에서, 혼합은 일례로 볼텍스 믹서(vortex mixer)를 사용하여 수행할 수 있다. On the other hand, in this step (b), the mixing may be performed using a vortex mixer, for example.
한편, 본 단계 (b)는 바람직하게 에탄올 첨가 전에 반응액에 단계 (a)의 비극성 용매를 추가로 첨가하여 혼합시키는 과정을 더 포함할 수도 있다. 이는 일종의 희석단계인데, 하기 단계의 원심분리시 층분리가 용이하고, 흡광도 측정이 용이하게 하기 위함이다.
On the other hand, the step (b) may preferably further comprise the step of adding the non-polar solvent of step (a) to the reaction solution before the addition of ethanol and mixing. This is a kind of dilution step, in order to facilitate separation of the layer during centrifugation in the following step and to facilitate the measurement of the absorbance.
단계 (c): 원심분리 후, Step (c): after centrifugation, 상층액을The supernatant 채취하여 흡광도를 측정하는 단계 Collecting and measuring absorbance
본 단계는 상기 단계 (b)의 원심분리 후, 상층액을 채취하여 흡광도를 측정하는 단계이다. 이때, 흡광도는 234 nm에서 측정할 수 있다. 원심분리를 하면 상층부에 비극성 용매층이 분리되어 형성되는데, 이를 수집하여 흡광도를 측정하는 것이다.This step is a step of measuring the absorbance by taking the supernatant after centrifugation of step (b). At this time, the absorbance can be measured at 234 nm. Centrifugation separates the non-polar solvent layer formed on the upper layer, and collects it to measure absorbance.
흡광도는 통상의 흡광도 측정기를 이용하여 측정할 수 있는데, 흡광도를 통해 반응 생성물인 공액리놀레산의 양을 측정하면, 공액리놀레산의 흡광도와 효소 역가 간의 표준 곡선을 통해, 효소(리폭시제나아제)의 활성을 측정할 수 있다.
Absorbance can be measured using a conventional absorbance meter. When the amount of conjugated linoleic acid that is a reaction product is measured by absorbance, the activity of the enzyme (lipoxygenase) is determined through a standard curve between the absorbance of the conjugated linoleic acid and the enzyme titer. Can be measured.
본 발명은 흡광도 측정시 공액리놀레산의 검출을 간섭하는 계면활성제를 효과적으로 제거할 수 있기 때문에, 조효액으로부터 리폭시제나아제의 활성을 정확하게 측정할 수 있는 효과가 발휘된다.
Since the present invention can effectively remove the surfactant that interferes with the detection of conjugated linoleic acid in absorbance measurement, the effect of accurately measuring the activity of lipoxygenase from the crude solution is exerted.
도 1은 본 발명에서 생성된 역미셀의 모식도이다.
도 2는 계면활성제인 AOT가 농도 의존적으로 234 nm의 파장에서 강하게 흡광함을 보여주는 그래프이다.
도 3은 에탄올 첨가 농도의 변화에 따라 이소옥탄 층 및 에탄올 층에 존재하는 반응산물인 공액디엔(conjugated diene)의 잔존량을 보여주는 그래프이다. ●: 이소옥탄 층, ○: 에탄올 층.
도 4는 30% 에탄올 처리 유무에 따른 AOT의 흡광도 변화를 보여주는 그래프이다. ●: 대조군, ○: 30% 에탄올 처리군.
도 5는 역미셀계에 있어, R-값([H2O]/[AOT])이 리폭시제나아제의 활성에 미치는 영향을 보여주는 그래프이다.
도 6은 콩 유래 리폭시제나아제 표준시약(type 1-B)으로부터 효소농도를 0.18~0.72 μg/mL로 설정한 표준효소액을 제조한 후, 리폭시제나아제 농도에 따른 초기반응속도(활성)를 측정한 결과이다. ●: 0.18 μg/mL, ○: 0.36 μg/mL, ▼: 0.54 μg/mL, △: 0.72 μg/mL.1 is a schematic diagram of reverse micelles produced in the present invention.
FIG. 2 is a graph showing that AOT, a surfactant, strongly absorbs at a wavelength of 234 nm.
3 is a graph showing the residual amount of conjugated diene (conjugated diene) which is a reaction product present in the isooctane layer and the ethanol layer according to the change in the concentration of ethanol. ●: isooctane layer, ○: ethanol layer.
Figure 4 is a graph showing the change in absorbance of AOT with or without 30% ethanol treatment. ●: control group, ○: 30% ethanol treated group.
5 is a graph showing the effect of R-value ([H 2 O] / [AOT]) on the activity of lipoxygenase in the reverse micelle system.
Figure 6 is prepared from the soybean-derived lipoxygenase standard reagent (type 1-B) standard enzyme solution with the enzyme concentration set to 0.18 ~ 0.72 μg / mL, the initial reaction rate (activity) according to the lipoxygenase concentration Is the result of measurement. ●: 0.18 μg / mL, ○: 0.36 μg / mL, ▼: 0.54 μg / mL, Δ: 0.72 μg / mL.
이하, 본 발명의 내용을 하기 실시예 및 실험예를 통해 더욱 상세히 설명하고자 한다. 다만, 본 발명의 권리범위가 하기 실시예 및 실험예에만 한정되는 것은 아니고, 그와 등가의 기술적 사상의 변형까지를 포함한다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following Examples and Experimental Examples. However, the scope of the present invention is not limited to the following Examples and Experimental Examples, but includes modifications of equivalent technical ideas.
실시예Example 1: 에탄올 첨가에 의한 계면활성제 1: Surfactant by Ethanol Addition AOTAOT 의 제거Removal of
계면활성제로 AOT를 사용하여 제조한 역미셀계를 이용하여 리폭시제나아제 활성분석법을 개발하기 위해서는 효소 반응 종료 후 분석시료로부터 계면활성제인 AOT를 제거하는 과정이 필요하다. 계면활성제인 AOT가 반응 생성물인 공액디엔(conjugated diene)과 동일한 흡광도인 234 nm에서 강력하게 흡광하기 때문이다(도 2).In order to develop a lipoxygenase activity assay using a reverse micelle system prepared using AOT as a surfactant, a process of removing AOT, which is a surfactant, from an assay sample after completion of an enzyme reaction is required. This is because AOT, a surfactant, absorbs strongly at 234 nm, which has the same absorbance as conjugated diene, a reaction product (FIG. 2).
계면활성제 제거를 위해 분석시료에 첨가하는 용매의 조건으로는 먼저, 분석시료와 층 분리가 가능하고, 다음으로는 분석시료로부터 리폭시제나아제 반응 생성물인 공액디엔을 추출하지 않는 특성을 지녀야 한다. 이러한 조건을 충족하는 용매의 선정을 위한 예비실험 결과를 토대로, 다양한 농도의 에탄올(ethanol) 첨가에 의한 공액디엔의 추출 여부를 확인하였다(도 3). Conditions for the solvent to be added to the analytical sample for removing the surfactant, first, the separation of the analyte and the sample, and then have to have the characteristics that do not extract the conjugated diene, a lipoxygenase reaction product from the analyte. Based on the results of preliminary experiments for the selection of a solvent that meets these conditions, it was confirmed whether the conjugated diene was extracted by the addition of various concentrations of ethanol (FIG. 3).
먼저, 에탄올 원액(99.5%)은 분석시료인 이소옥탄(isooctane) 층과 분리되지 않는 까닭으로, 실험군에서 제외하였다. 다음으로 30% 미만의 농도에서는 도 3에 나타난 바와 같이 대조군(blank test, absorbance 0.78)와 오차범위 내에서 동일 수준의 흡광도를 나타내어 분석시료로부터 공액디엔을 추출하지 않는 것으로 판단하였다. 그러나, 20% 이하의 농도에서는 분석시료의 불투명도가 증가함에 따라, 정량분석의 오차범위가 증가하는 양상을 나타냈다. First, the ethanol stock solution (99.5%) was excluded from the experimental group because it was not separated from the isooctane layer. Next, at a concentration of less than 30%, as shown in FIG. 3, the control group (blank test, absorbance 0.78) showed the same level of absorbance within the error range, and it was determined that the conjugated diene was not extracted from the analytical sample. At concentrations below 20%, however, as the opacity of the analyte increased, the error range of the quantitative analysis increased.
따라서, 하기에서는 30% 에탄올 첨가를 실험 조건으로 설정하고, 30% 에탄올 첨가에 의해 분석시료로부터 계면활성제인 AOT 제거능를 검증하고자 하였다. 분석시료의 AOT 농도를 15 mM까지 2.5 mM 간격으로 증가시켜 실험군을 설정하고, 이를 대상으로 30% 에탄올 처리 유무에 따른 흡광도 변화를 관찰하여 도 4에 나타내었다. Therefore, in the following, 30% ethanol addition was set as experimental conditions, and 30% ethanol addition was performed to verify the ability of removing AOT, which is a surfactant, from the analyte. The experimental group was set up by increasing the AOT concentration of the analytical sample to 2.5 mM intervals up to 15 mM, and the absorbance change according to the presence or absence of 30% ethanol treatment was observed in FIG. 4.
실험 결과, 대조군(●)에서는 AOT 농도가 증가함에 따라 유의적으로 흡광도가 증가하는 것으로 나타난 반면, 30% 에탄올 처리(○) 경우, 실험된 모든 AOT 농도에서 이소옥탄 층으로부터 AOT를 효과적으로 제거함을 확인하였다(도 4).
As a result, the control group (●) showed a significant increase in absorbance with increasing AOT concentration, whereas 30% ethanol treatment (○) effectively removed AOT from the isooctane layer at all tested AOT concentrations. (FIG. 4).
실시예Example 2: 2: 역미셀계를Reverse micelle system 이용한 Used 리폭시제나아제Lipoxygenase 활성분석법의 반응조건 설정 Establishment of reaction condition of activity assay
역미셀계를 형성하는 비극성 용매의 종류가 리폭시제나아제의 활성에 미치는 영향을 확인하고자 하였다. 예비실험 결과를 토대로 선정된 5종의 유기용매를 대상으로 콩 유래 리폭시제나아제 표준시약(type 1-B)을 이용하여 상대적 활성도를 비교하였다. The purpose of this study was to determine the effect of the type of nonpolar solvent forming the reverse micelle system on the activity of lipoxygenase. Based on the preliminary test results, relative activities were compared for five organic solvents selected using soy-derived lipoxygenase standard reagent (type 1-B).
실험 결과, 비활성도(specific activity)는 이소옥탄 > 사이클로헥산 > n-헵탄 > n-헥산 > 헥사데칸 순으로 나타났다. 비활성도가 가장 높은 이소옥탄에 대비하여 다른 4종의 유기용매 모두 40% 이하 수준으로 상대적 활성이 급격히 감소하는 것으로 나타나, 이소옥탄을 최적의 유기용매로 선정하였다(표 1). Experimental results showed that the specific activity was in the order of isooctane>cyclohexane> n -heptane> n -hexane> hexadecane. Compared to the highest inertness of isooctane, all four other organic solvents showed a rapid decrease in relative activity to 40% or less, and isooctane was selected as an optimal organic solvent (Table 1).
한편, R-값([H2O]/[AOT])은 역미셀계 형성에 큰 영향을 주는 요소인데, 하기 실험에서는 리폭시제나아제 활성분석을 위한 최적의 R-값을 탐색하고자 하였다. On the other hand, the R-value ([H 2 O] / [AOT]) is a factor that greatly affects the formation of reverse micelles, the following experiment was to find the optimal R-value for lipoxygenase activity analysis.
AOT의 농도를 100 mM로 고정한 조건에서, 수분첨가량을 조절함으로써 R-값을 30까지 5 간격으로 설정하여 역미셀계를 형성한 후, 효소의 비활성도를 측정하였다(도 5). Under the condition that the concentration of AOT was fixed at 100 mM, the R-value was set at 5 intervals up to 30 by adjusting the amount of water added to form a reverse micelle system, and then the enzyme inactivity was measured (FIG. 5).
R-값이 5에서 10으로 증가함에 따라 급격히 증가한 비활성도는 R-값이 20 이상으로 증가할수록 점차 감소하는 것으로 나타났으며, 0.315 μmol/min·mg protein의 비활성도를 나타낸 R-값=10의 반응조건이 최적인 것으로 나타났다.
As the R-value increased from 5 to 10, the rapidly increased specific activity decreased gradually as the R-value increased to 20 or more. The R-value representing the specific activity of 0.315 μmol / min.mg protein = 10 The reaction condition of was found to be optimal.
실시예Example 3: 3: 역미셀계를Reverse micelle system 이용한 Used 리폭시제나아제Lipoxygenase 활성분석법의 검증 Validation of Activity Assay
본 실시예에서는 본 발명에서 개발된 리폭시제나아제 활성분석법을 검증하고자 하였다. 콩 유래 리폭시제나아제 표준시약(type 1-B)으로부터 효소농도를 0.18~0.72 μg/mL로 설정하여 표준효소액을 제조한 후, 리폭시제나아제 농도에 따른 효소의 초기반응속도(활성)를 측정하였다. In this example, it was intended to verify the lipoxygenase activity assay developed in the present invention. After preparing the standard enzyme solution from the soybean-derived lipoxygenase standard reagent (type 1-B), the enzyme concentration was set to 0.18-0.72 μg / mL, and the initial reaction rate (activity) of the enzyme was determined according to the lipoxygenase concentration. Measured.
실험은 하기에 기술한 방법에 의해 수행되었다.The experiment was performed by the method described below.
① 100 mM의 AOT을 이소옥탄에 녹여 스탁 용액(stock solution)을 제조하고, 스탁 용액 5.0 mL을 10 mL 스크류-캡 바이얼(vial)에 넣었다. ① 100 mM AOT was dissolved in isooctane to prepare a stock solution, and 5.0 mL of the stock solution was placed in a 10 mL screw-cap vial.
② R 값=10이 되도록 콩 유래 리폭시제나아제 타입 1-B를 포함하는 포스페이트 버퍼(phosphate buffer, pH 7.0) 90 μL를 상기 바이얼에 첨가하였다. ② 90 μL of phosphate buffer (pH 7.0) containing soybean-derived lipoxygenase type 1-B was added to the vial such that R value = 10.
③ 60초간 격렬하게 혼합하여 투명한 역미셀계를 형성하고, 하기의 효소반응을 위해 용액을 25℃에서 800 rpm으로 교반하였다. ③ vigorously mixed for 60 seconds to form a transparent reverse micelle system, and the solution was stirred at 800 rpm at 25 ° C. for the following enzymatic reaction.
④ 알파-리놀레산(25 μmol)을 첨가하여 효소반응을 개시시키고, 교반을 계속하면서 효소반응을 유지시켰다. 효소 반응 진행 중 일정 간격으로 200μL의 반응액을 수집하였다. (4) Alpha-linoleic acid (25 μmol) was added to initiate the enzyme reaction, and the enzyme reaction was maintained while stirring was continued. 200 μL of the reaction solution was collected at regular intervals during the enzyme reaction.
⑤ 수집된 샘플들을 1.8 mL의 이소옥탄을 포함하는 바이얼에 넣고, 30초 동안 혼합함으로써, 희석하였다. ⑤ The collected samples were placed in a vial containing 1.8 mL of isooctane and mixed for 30 seconds to dilute.
⑥ 30% 에탄올 2.0 mL을 첨가하고, 60초 동안 격렬하게 혼합시키고, 층분리가 되도록 5,000×g의 속도로 10분간 원심분리하였다. ⑥ 2.0 mL of 30% ethanol was added, mixed vigorously for 60 seconds, and centrifuged for 10 minutes at a rate of 5,000 × g for layer separation.
⑦ 상층액(이소옥탄 층)을 수집하여 234 nm에서 흡광도를 측정하였다.
⑦ The supernatant (isooctane layer) was collected and the absorbance was measured at 234 nm.
실험 결과, 리폭시제나아제 농도가 각각 0.18, 0.36, 0.54 및 0.72 μg/mL인 시료의 초기반응속도는 각각 0.046, 0.114, 0.197 및 0.268 μmol/min인 것으로 나타났다(도 6). As a result, initial reaction rates of the samples having lipoxygenase concentrations of 0.18, 0.36, 0.54 and 0.72 μg / mL were 0.046, 0.114, 0.197 and 0.268 μmol / min, respectively (FIG. 6).
결정계수(coefficient of determination)가 상대적으로 낮은 0.968로 나타난 0.18 μg/mL 시료를 제외하면, 효소농도에 따른 초기반응속도가 전반적으로 유의적인 상관관계를 나타냈다. Except for 0.18 μg / mL, which showed a relatively low coefficient of determination of 0.968, the initial reaction rate was significantly correlated with enzyme concentration.
이와 같은 결과는 본 발명으로부터 확립된 역미셀계를 이용한 리폭시제나아제 활성분석법이 조효소액 수준에서 신속·정확하게 리폭시제나아제 활성을 측정할 수 있음을 의미하는데, 이는 곧 본 발명이 조효소액 수준에서 리폭시제나아제의 스크리닝에 효과적으로 적용될 수 있음을 의미한다. These results indicate that the lipoxygenase activity assay using the reverse micelle system established from the present invention can measure lipoxygenase activity at the coenzyme level quickly and accurately. This means that it can be effectively applied to the screening of lipoxygenase.
Claims (9)
상기 단계 (a)의 효소 반응 후, 반응액에 30%(v/v) 에탄올을 추가로 첨가하여 혼합하고, 원심분리하는 단계 (b); 및
상기 단계 (b)의 원심분리 후, 상층액을 채취하여 흡광도를 측정하는 단계(c); 를 포함하는 리폭시제나아제의 활성 측정 방법.
Mixing a sample containing the substrate alpha -linoleic acid, a surfactant and a lipoxygenase in a nonpolar solvent to induce reverse micelle formation and enzymatic reaction;
After the enzymatic reaction of step (a), further adding 30% (v / v) ethanol to the reaction mixture, mixing and centrifuging (b); And
After centrifugation of step (b), taking a supernatant to measure the absorbance (c); Method for measuring the activity of lipoxygenase comprising a.
상기 단계 (a)는,
리폭시제나아제(lipoxygenase)를 함유하는 샘플 및 계면활성제를 비극성 용매에 먼저 첨가한 후, 혼합시켜 역미셀을 형성시킨 후, 나중에 기질인 알파-리놀레산(α-linoleic acid)을 첨가하여 효소 반응을 유도하는 것을 특징으로 리폭시제나아제의 활성 측정 방법.
The method of claim 1,
The step (a)
Samples and surfactants containing lipoxygenase are first added to a nonpolar solvent, followed by mixing to form reverse micelles, followed by the addition of the substrate, alpha-linoleic acid, to undergo enzymatic reaction. Induction method for measuring the activity of lipoxygenase.
상기 비극성 용매는,
이소옥탄(isooctane)인 것을 특징으로 하는 리폭시제나아제의 활성 측정 방법.
The method of claim 1,
The non-
A method for measuring activity of lipoxygenase, characterized in that it is isooctane.
상기 계면활성제는,
소듐 디옥틸 설포숙시네이트(sodium dioctyl sulfosuccinate, AOT)인 것을 특징으로 하는 리폭시제나아제의 활성 측정 방법.
The method of claim 1,
The surfactant is,
A method for measuring the activity of lipoxygenase, characterized in that it is sodium dioctyl sulfosuccinate (AOT).
상기 단계 (a)의 혼합은,
볼텍스 믹서(vortex mixer)를 통해 수행하는 것을 특징으로 하는 리폭시제나아제의 활성 측정 방법.
The method of claim 1,
Mixing of the step (a),
Method for measuring the activity of lipoxygenase, characterized in that carried out through a vortex mixer.
상기 단계 (b)의 혼합은,
볼텍스 믹서(vortex mixer)를 통해 수행하는 것을 특징으로 하는 리폭시제나아제의 활성 측정 방법.
The method of claim 1,
Mixing of the step (b),
Method for measuring the activity of lipoxygenase, characterized in that carried out through a vortex mixer.
리폭시제나아제(lipoxygenase)를 함유하는 샘플은,
리폭시제나아제(lipoxygenase)를 함유하는 식물로부터 유래한 것을 특징으로 하는 리폭시제나아제의 활성 측정 방법.
The method of claim 1,
Samples containing lipoxygenase,
A method for measuring activity of lipoxygenase, which is derived from a plant containing lipoxygenase.
상기 단계 (c)의 흡광도는,
234 nm에서 측정하는 것을 특징으로 하는 리폭시제나아제의 활성 측정 방법.
The method of claim 1,
The absorbance of step (c) is
Method for measuring the activity of lipoxygenase, characterized in that measured at 234 nm.
상기 단계 (b)는,
에탄올 첨가 전에, 반응액에 단계 (a)의 비극성 용매를 추가로 첨가하여 혼합시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리폭시제나아제의 활성 측정 방법.The method of claim 1,
The step (b)
The method of measuring the activity of lipoxygenase further comprising the step of adding and mixing the nonpolar solvent of step (a) to the reaction solution before the addition of ethanol.
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Eur J Biochem., Vol. 238, No. 2, Pages 549-553 (1996.06.01.) * |
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