KR20070050023A - 만노스의 정량법 - Google Patents
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Abstract
(과제) 정확 그리고 간편하게 다수의 검체처리가 가능한 만노스의 정량법 및 정량용 시약을 제공한다.
(해결수단) 시료중의 만노스에, 전자수용체의 존재하에, 만노스에 대하여 탈수소에 의한 산화능을 갖는 효소를 작용시켜, 생성된 전자수용체의 환원체를 정량한다. 상기 효소는 효소번호 EC 클라스 1.1.1.119로 분류되는 글루코스 디히드로게나제인 것이 바람직하고, 글루코노박터 속에 속하는 미생물 유래의 알도헥소스 디히드로게나제인 것이 보다 바람직하다. 또 시료로서는 혈액, 혈청, 혈장, 골수액, 뇨로부터 선택되는 일종인 생체시료 및 그 생체시료를 측정하기 쉽도록 처리한 처리액인 것이 바람직하다.
만노스, 만노스 탈수소효소, 글루코스 디히드로게나제, 알도헥소스 디히드로게나제
Description
도 1은 전자수용체를 함유하는 제 1 시약과, 알도헥소스 디히드로게나제를 함유하는 제 2 시약을 사용하여, 각종농도의 만노스 용액을 측정한 결과를 도시하는 도표이다.
도 2는 전자수용체 및 글루코스 소거제를 함유하는 제 1 시약과 알도헥소스 디히드로게나제를 함유하는 제 2 시약을 사용하여 각종 농도의 만노스 용액을 측정한 결과를 도시하는 도표이다.
도 3은 전자수용체 및 글루코스 소거제를 함유하는 제 1 시약과 알도헥소스 디히드로게나제를 함유하는 제 2 시약을 사용하여, 일정 농도의 만노스를 함유하는 용액에 글루코스 농도를 변화시켜서 첨가한 용액을 측정한 결과를 도시하는 도표이다.
본 발명은 효소법에 의한 정확 그리고 간편한 만노스의 정량법 및 정량용 시약에 관한 것이다.
(종래의 기술)
헥소스의 일종인 만노스는 사람 혈액중에도 미량 존재하여 있고, 그의 공급경로는 음식물유래로부터의 흡수는 없고, 주로 글루코스 대사계로부터인 것이 알려져 있다. 만노스의 혈중 농도는, 통상 0.5mg/dl 정도로 미량이지만, 혈당 컨트롤 불량의 당뇨병(Clinica. Climica Acta 251; 1996 pp 91-103)이나 진균감염증 (J. Cin. Microbiol. 21(6); 1985 pp 972-979)의 환자에서 상승하는 것이 알려져 있고, 이들 질환의 진단에 유용한 것이 시사되고 있다.
종래, 만노스의 측정법으로서는, 가스크로마토그래피법(Clin. Chem 25; 1979; pp 1384-1387), 액체 크로마토그래피법 (일본 비뇨회지 80: 1989 pp 1816-1823), 효소법(Clin. Chem 30(2); 1984 pp 293-294)등이 알려져 있다.
예를 들면, 효소법은, 시료중에 글루코스가 포함되어 있으면 정확히 정량할 수 없기 때문에 글루코스를 제거할 필요가 있고, 소오야마 등(Clin. Chem 30; 1984 pp 293-294)의 방법은, 글루코스 옥시다제와 카탈라제를 사용하여 미리 시료중의 글루코스를 제거하고 있다. 그리고 아데노신 삼인산 (이하, ATP라함)의 존재하에서, 만노스에 헥소키나제를 작용시켜 만노스 6-인산으로 변환하고, 계속하여 만노스 6-인산 이소메라제를 작용시켜 프룩토스 6-인산으로 변환한 후, 더욱더 글루코스 6-인산 이소메라제를 작용시켜 글루코스 6-인산으로 하고, 최후로 보효소산화형 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드 (이하, NAD라함)의 존재하에서, 글루코스 6-인산 디히드로게나제를 작용시켜 생긴 환원형 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드 (이하, NADH 라함)의 흡광도(340nm)를 분광광도계로 측정함으로써 만노스를 정량하고 있다.
또, 상기 효소법의 개량으로서 Pitkanen 등에 의하여, 글루코스나 프룩토스가 공급하는 시료에, ATP 및 산화형 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드 인산 (이하 NADP 라함) 존재하에서, 헥소키나제, 글루코스 6-인산 이소메라제를 작용시켜, 글루코스나 프룩토스를 글루코스 6-인산으로 변환시켜, 다시 글루코스 6-인산 디히드로게나제를 첨가하여 글루코스 6-인산을 글루콘산 6-인산으로 변환하고, 이때 생기는 환원형 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드 인산(이하, NADPH 라함)을 염산산성하에 분해함으로써 글루코스 등에 의한 영향을 제거한 후, 상기 방법과 동일하게 하여, ATP 및 NADP 존재하에서, 만노스에 헥소키나제, 만노스 6-인산 이소메라제, 글루코스 6-인산 이소메라제, 글루코스 6-인산 디히드로게나제를 작용시켜 생긴 NADPH의 흡광도(340nm)를 측정하는 만노스의 정량방법이 보고되어 있다 (Eur. J. Clin. Chem. Clin. Biochem 35(10); 1997 pp 761-766).
(발명이 해결하려고 하는 과제)
그러나 상술한 효소법은, 여러종류의 효소반응을 조합한 복잡한 효소 공액계 (enzyme conjugated system)를 개입함으로써, 모든효소의 조건의 최적화를 행하는 것은 곤란하고, 또, 고가의 효소를 다수 조합하여 사용하기 때문에 비용면에서도 문제가 있었다. 더욱더, 생체시료 유래의 성분이나 협잡물의 영향을 받기 쉬운 결점이 있었다.
한편, 가스크로마토그래프법이나 액체크로마토그래프법은, 유도체화나 형광등의 표지화 등의 번잡한 조작이 필요하고, 그위에 특수한 장치를 필요로 하므로 다수의 검체처리에는 적합하지 않았다.
따라서 본 발명의 목적은, 정확하고 그리고 간편하여 다수의 검체처리가 가능한 만노스의 정량법 및 정량용 시약을 제공하는 것에 있다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 하나는 시료 중의 만노스에 전자수용체의 존재하에, 만노스에 대하여 탈수소에 의한 산화능을 갖는 효소를 작용시켜, 생성된 전자수용체의 환원체를 정량하는 것을 특징으로 하는 만노스의 정량법을 제공하는 것이다.
상기 정량법에 있어서, 상기 시료가 만노스 외에 글루코스를 함유하는 경우에는, 상기 시료중의 글루코스를 글루코스 소거제에 의하여 상기 효소와 반응하지 않는 구조로 변화시킨 후, 상기 효소를 작용시키는 것이 바람직하다.
또 상기 정량법에 있어서는, 상기 효소가 효소번호 EC 클라스 1.1.1.119로 분류되는 글루코스 디히드로게나제인 것이 바람직하고, 글루코노박터 속에 속하는 미생물 유래의 알도헥소스 디히드로게나제인 것이 보다 바람직하다. 또 시료로서는 혈액, 혈청, 혈장, 골수액 및 뇨로 이루어지는 군에서 선택된 1종의 생체시료, 또는 그 생체시료로부터 조제된 시료인 것이 바람직하다.
본 발명의 또 하나는, 전자수용체의 존재하에 만노스에 대하여 탈수소에 의한 산화능을 갖는 효소와, 그 효소가 이용할 수 있는 상기 전자수용체를 포함하는 것을 특징으로 하는 만노스의 정량용 시약을 제공하는 것이다.
상기 시약은, 더욱더 글루코스 소거제를 포함하는 것이 바람직하다. 또, 상 기 효소가 효소번호 EC 클라스 1.1.1.119로 분류되는 글루코스 디히드로게나제인 것이 바람직하고, 글루코노박터 속에 속하는 미생물 유래의 알도헥소스 디히드로게나제인 것이 보다 바람직하다. 또, 상기 글루코스 소거제가 글루코스 6-위치 인산화효소와 아데노신 삼인산을 함유하는 것이 바람직하다. 더욱더, 상기 전자수용체가, 보효소 NADP인 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 복잡한 효소 공액계를 개입하는 일없이 만노스에 직접 작용하여 탈수소에 의한 산화능을 갖는 효소를 사용하기 때문에, 간편하게 만노스를 정량할 수 있고, 다수의 검체처리가 가능하다. 또 글루코스 소거제를 사용한 경우에는, 시료중의 글루코스의 영향을 받기 어렵기 때문에, 정확히 만노스를 정량할 수가 있다.
(발명의 실시형태)
본 발명에 있어서 시료(검체)로서는, 만노스의 농도를 측정하고 싶은 것이면 특히 제한은 없지만, 혈액, 혈청, 혈장, 골수액, 뇨 등의 생체시료, 또는 이들의 생체시료로부터 조제된 시료, 예를 들면 만노스를 측정하기 쉽도록 각종 방법으로 전처리한 시료 등이 바람직하게 사용된다. 이와 같은 전처리로서는, 예를 들면 글루코스가 공존하는 시료에 있어서, 글루코스를 미리 제거하는 등의 처리를 들 수 있다.
본 발명에서 사용되는 효소로서는, 전자수용체의 존재하에, 만노스에 대하여 탈수소에 의한 산화능을 갖는 효소 (이하 「만노스 탈수소효소」라함)이면 좋고, 특히 제한은 없지만, 바람직하게는, 효소번호 EC 클라스 1.1.1.119로 분류되는 효소를 들 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면 OKAMOTO의 문헌 (J. Biochem. 53(5) 1963 pp 348-353)에 기재된 Acetobacter suboxydans로부터 얻어지는 NADP 의존성 글루코스 디히드로게나제, AVIGAD 등의 문헌 (J. Biol. Chem. 243(8) 1968 pp 1936-1941)에 기재된 Gluconobacter cerinus로부터 얻어지는 NADP 의존성 알도헥소스 디히드로게나제, DAHMS 등의 문헌(J. Biol. Chem. 247(7) 1972 pp 2222-2227)에 기재된 NAD 의존성 알도헥소스 디히드로게나제 등을 들 수 있다.
상기 효소는 글루코노박터 속에 속하는 미생물 유래의 알도헥소스 디히드로게나제인 것이 특히 바람직하다. 글루코노박터속에 속하는 미생물로서는, 예를 들면, 글루코노박터·아사이 (G. asaii) IFO 3276, 글루코노박터·세리누스(G. cerinus) IFO 3267, 글루코노박터·프라테오리(G. frateurii) IFO 3264, 글루코노박터·옥시단스(G. Oxydans) IFO 14819 등을 들 수 있고, 이들의 미생물을 배양하여 균체를 회수하고, 이 균체를 초음파처리 등에 의하여 파쇄하여 얻어지는 파쇄액을, 필요에 따라 황산암모늄 분획, 이온교환 크로마토그래피, 소수크로마토그래피, 히드록시 아파타이트 겔, 겔여과 등의 컬럼크로마토그래피를 복합하여 정제함으로서 효소를 얻을 수가 있다.
더욱이, 만노스 탈수소효소의 사용농도는, 특히 한정되지 않지만, 0.1∼100단위/ℓ, 특히 1∼10단위/ℓ의 범위로 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 전자수용체로서는, NAD와 NADP 등의 보효소, 산소, 페나딘메토설페이트, 디클로로페놀 인도페놀, 페리시안(ferricyanide)화합물, 테트라졸 륨염 등을, 1종 또는 2종 이상 적당히 선택하여 사용할 수가 있고, 특히 보효소 NADP가 바람직하다. 전자수용체의 사용농도는 0.1∼10mmol/ℓ, 특히 0.5∼2mmol/ℓ의 범위가 바람직하다.
또, 전자수용체의 환원체를 정량하기 위하여, 전자수용체가 환원됨으로써 발색하는 발색제를 병용하여도 좋다. 이와 같은 발색제는, 사용하는 전자수용체에 따라 적당히 선택하면 좋지만, 예를 들면 보효소 NADP의 환원체인 NADPH를 정량하기 위하여, 전자운반체로서 페나진 메토설페이트나 디아포라제(diaphorase)와 테트라졸륨염을 공존시켜, 생성되는 포르마잔색소를 비색정량하는 방법을 들 수 있다.
더욱더, 본 발명에서 사용하는 만노스 탈수소효소는, 만노스 이외에 글루코스에도 작용을 나타내기 때문에 특히 혈청이나 혈장 등의 생체시료 중의 만노스를 측정하는 경우에는 글루코스의 영향을 적지 않게 받게 된다. 따라서 생체시료에 대한 측정 정밀도를 보다 높히기 위하여는, 글루코스 소거제를 병용하는 것이 바람직하다. 이 글루코스 소거제로서는, 글루코스 6-위치 인산화효소와 ATP를 함유하는 것이 바람직하게 사용된다.
상기 글루코스 6-위치 인산화효소로서는, 글루코키나제, 헥소키나제 등을 들 수 있고, EC 2.7.1.2, EC 2.7.1.1로 분류되는 것이면 특히 제한은 없고 시판의 것을 사용할 수 있지만, 바람직하게는 글루코스에 특이성이 높은 글루코키나제가 사용된다. 그들의 사용량은, 시료중의 글루코스량에 따라 다르지만, 대략 0.1∼50u/㎖이다. 또 글루코스의 인산화에 필요한 ATP량은, 시료중의 글루코스량에 따라 다르지만, 대략 1∼20mM이다. 더욱더, 글루코스 인산화반응을 촉진하는 것으로서 통 상, 무기, 유기염류로서 마그네슘 이온을 5∼50mM정도 함유시킨다. 글루코스 소거를 위한 글루코스 인산화반응은 pH 6∼10의 완충액중, 20∼50℃, 바람직하게는 25∼37℃에서, 첨가직후로부터 10분 정도 행해진다.
본 발명에 있어서 사용할 수 있는 완충액으로서는 pH 6∼10의 인산완충액, 글리신 완충액, 트리스염산 완충액, 굳(Good's) 완충액, 붕산완충액 등, 통상 사용되는 것이면 어느것도 사용가능하다.
본 발명의 만노스 정량용 시약은, 글루코스 소거제와, 정량용 효소를 따로 따로 조합시켜도 좋다. 보다 구체적으로는, 전자수용체와 글루코스 소거제를 포함하는 제 1 시약과 만노스 탈수소효소를 포함하는 제 2 시약의 2시약으로 구성하는 것이 바람직하다.
생체시료에 상기 만노스 정량용시약을 첨가하여 반응을 행하게 한후, 반응액중에서 환원된 전자수용체의 측정은, 예를 들면, 전자수용체의 환원체에 특유한 흡수파장에 있어서 흡광도를 측정하거나, 전자수용체의 환원체에 의하여 발색하는 발색제의 발색강도를 측정하는 등에 의하여 행할수가 있다.
(실시예)
이하, 실시예를 들어서 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
효소제조예 (글루코노박터·아사이 유래 알도헥소스 디히드로게나제의 제조)
글루코노박터·아사이 (IFO 3276)를 효모엑기스 0.5%, 프룩토스 1%로 이루어지는 배지에 식균하고, 28℃에서 24시간 진탕 배양하고, 원심분리하여 균체를 얻었 다. 이 균체를 20mM 인산완충액(pH 7)에 현탁하고, 빙냉하에서 초음파 파쇄장치에 의하여 처리하고, 파쇄액을 원심분리하여 균체 찌꺼기를 제거하고, 조잡한 효소액을 얻었다.
이 조잡한 효소액에 황산 암모늄 분말을 30% 포화되도록 가하여 용해시켜, 석출한 단백질을 원심분리에 의하여 제거하였다. 얻어진 상청액을 Butyl Toyopearl 컬럼을 통하여 효소를 흡착시켜, 황산암모늄을 30∼0% 포화량 포함하는 20mM 인산완충액(pH 7)으로 효소를 용출하였다.
각 용출획분의 효소활성을 측정하여 활성획분을 회수하고, 그 활성획분을 20mM 인산완충액 (pH 7)으로 투석하여 탈염한 후, 이것을 DEAE Toyopearl 컬럼에 통하여 효소를 흡착시켜 0∼0.25M의 NaCl을 포함하는 20mM 인산완충액 (pH 7)으로 효소를 용출하였다.
각 용출획분의 효소활성을 측정하여 활성획분을 회수하고, 그 활성획분을 20mM 인산완충액(pH 7)으로 투석하여 탈염한 후, 이것을 다시 히드록시 아파타이트 컬럼에 통하여 효소를 흡착시켜 20∼150mM 인산완충액 (pH 7)으로 효소를 용출시켜, 각 용출획분의 효소활성을 측정하여 활성획분을 회수하고, 이것을 정제효소액으로 하였다.
실시예 1
상기 효소제조예로 얻어진 알도 헥소스 디히드로게나제와, 전자수용체로서 보효소 NADP를 사용하여 이하에 나타내는 제 1 시약 및 제 2 시약으로 이루어지는 정량용 시약을 작성하였다.
·제 1 시약 (pH 8.5):
125mM 트리스 염산 완충액
1.25mM NADP
0.75mM WST-1 (주식회사 도진화학연구소 제)
1.25% Tween 20 (Polyoxyethylene (20) Sorbitan Monolaurate)
6.25u/㎖ 디아포라제
·제 2 시약 (pH 7.0)
20mM 인산완충액
23u/㎖ 알도헥소스 디히드로게나제
그리고 이 시약을 사용하여, 이하에 가리키는 바와 같이 하여 각종 농도(0∼50㎍/㎖)의 만노스 용액을 측정하였다.
각 농도의 만노스 용액 각 8㎕에 대하여, 제 1 시약 256㎕를 첨가하여 37℃에서 5분 반응시켜, 뒤이어 제2시약 56㎕를 첨가하여 같은 37℃에서 5분 반응시킨후, 주파장 450nm, 부파장 700nm의 2파장으로 하고, 2포인트 분석으로 흡광도를 측정하였다. 이들의 조작은, 일본히다지 7150형 자동분석장치에 의하여 행하였다. 그 결과를 도 1에 도시한다.
도 1로부터 만노스 농도 0∼50㎍/㎖까지, 직선적인 발색흡광도가 얻어지고, 저농도역에서의 정확한 만노스의 정량이 가능한 것을 알 수 있다.
실시예 2 (글루코스 소거제를 조합한 시약계에서의 만노스의 정량)
상기 효소제조예에서 얻어진 알도헥소스 디히드로게나제와 전자수용체로서 보효소 NADP와 글루코스 소거제로서의 글루코키나제 및 ATP를 사용하여 이하에 나타내는 제 1 시약 및 제 2 시약으로 이루어지는 정량용시약을 작성하였다.
·제 1 시약 (pH 8.5)
125mM 트리스 염산 완충액
1.25mM NADP
0.75mM WST-1 (주식회사 도진화학연구소 제)
1.25% Tween 20 (polyoxyethylene (20) Sorbitan Monolaurate)
6.25u/㎖ 디아포라제
12.5u/㎖ 글루코키나제
10mM ATP
2mM 아세트산 마그네슘
·제 2 시약 (pH 7.0):
20mM 인산완충액
23u/㎖ 알도헥소스 디히드로게나제
그리고, 우선, 실시예 1과 동일하게 하여, 이 시약을 각종 농도(0∼50㎍/㎖)의 만노스 용액과 반응시켜, 반응액의 흡광도를 측정하였다. 이 결과를 도 2에 도시한다.
뒤이어, 상기 시약을 일정농도 (약 10㎍/㎖)의 만노스와, 각종 농도(0∼1,000㎎/㎗)의 글루코스를 함유하는 용액과 반응시켜, 반응액의 흡광도를 측정하였다. 이 결과를 도 3에 도시한다.
도 2로부터 만노스 농도 0∼50㎍/㎖까지, 직선적인 발색흡광도가 얻어지고, 글루코스 소거제를 조합한 시약계에 있어서도 정확한 만노스의 정량이 가능한 것을 알 수 있다.
또, 도 3으로부터 시료중의 글루코스 농도가 0∼1,000㎎/㎗까지 변화하더라도 만노스 농도에 따른 일정한 흡광도가 얻어지는 것을 알 수 있다. 이 사실로부터 글루코스를 고농도로 함유하는 시료에 있어서도, 시료중의 만노스를 정확히 정량할 수 있음을 알 수 있다.
실시예 3
5종류의 혈청(혈청 1∼5) 9용량에 대하여, 100㎍/㎖의 만노스 수용액을 1용량의 비율로 첨가하여 조제한 시료, 및 대조로서 만노스 수용액 대신에 정제수를 첨가한 시료에 대하여 실시예 2의 시약을 사용하여 만노스를 측정하였다. 그 측정치를 실시예 2에서 얻어진 검량선(도 2)를 사용하여 만노스의 정량을 행하고, 첨가한 만노스 이론량(10㎍/㎖)의 회수량을 산출하였다. 그 결과를 표 1에 표시한다.
만노스 수용액 첨가(①) (㎍/㎖) | 정제수(②) (㎍/㎖) | ①-② (㎍/㎖) | |
혈청 1 | 15.4 | 5.6 | 9.8 |
혈청 2 | 15.4 | 6.1 | 9.2 |
혈청 3 | 16.9 | 7.3 | 9.6 |
혈청 4 | 19.5 | 9.9 | 9.6 |
혈청 5 | 13.9 | 4.4 | 9.5 |
표 1로부터 첨가한 만노스 이론량 (10㎍/㎖)에 대하여, 첨가회수율은 양호하고, 혈청중의 정확한 만노스의 정량이 가능한 것을 알 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 만노스를 포함하는 시료에 전자수용체를 첨가하고, 여기에 만노스 탈수소효소를 작용시킴으로써, 만노스 탈수효소가 만노스에 직접 작용하여 만노스를 산화함과 동시에 전자수용체를 직접 환원하므로 생성된 전자수용체의 환원체를 측정함으로써, 고감도이고 게다가 정확한 만노스의 정량이 가능하게 된다. 또 반응계가 간단하기 때문에, 각종 자동분석장치에의 적용도 용이하고, 다수의 검체처리에도 적합하다.
또, 글루코스 소거제를 병용하여 시료중에 공존하는 글루코스를 감소시킴으로써 글루코스의 영향은 거의 무시할 수 있는 수준으로 되기 때문에, 혈청이나 혈장 등의 생체시료에 있어서도, 간단한 조작으로 높은 측정 정밀도를 얻을 수가 있다.
Claims (6)
- 글루코스 소거제에 의해서, 만노스와 글루코스를 함유하는 시료 중의 글루코스를 만노스에 대하여 탈수소에 의한 산화능을 가진 효소와 반응하지 않는 구조로 변화시킨 후, 상기 시료 중의 만노스에, 전자수용체의 존재하에서, 상기 효소를 작용시켜, 해당 시료 중의 만노스의 수소 원자를 상기 전자수용체에 수용시켜 전달함으로써 해당 만노스를 산화시킴과 함께 해당 전자수용체를 환원시키고, 생성된 전자수용체의 환원체를 정량하는 것을 특징으로 하는 만노스의 정량법.
- 제1항에 있어서, 상기 효소가 효소번호 EC 1.1.1.119로 분류되는 글루코스 디히드로게나제인 것을 특징으로 하는 만노스의 정량법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 효소가 글루코노박터 속에 속하는 미생물 유래의 알도헥소스 디히드로게나제인 것을 특징으로 하는 만노스의 정량법.
- 제1항에 있어서, 상기 글루코스 소거제가 글루코스 6-위치 인산화효소와 아데노신 삼인산을 함유하는 것임을 특징으로 하는 만노스의 정량법.
- 제1항에 있어서, 상기 전자수용체가 보효소산화형 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드 인산인 것을 특징으로 하는 만노스의 정량법.
- 제1항에 있어서, 상기 시료가 혈액, 혈청, 혈장, 골수액 및 뇨로 이루어지는 군에서 선택된 1종의 생체시료, 또는 그 생체시료로부터 조제된 시료인 것을 특징으로 하는 만노스의 정량법.
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