RU2420594C2 - Agent for adenosine-5'-triphosphate - Google Patents

Agent for adenosine-5'-triphosphate Download PDF

Info

Publication number
RU2420594C2
RU2420594C2 RU2009118840/10A RU2009118840A RU2420594C2 RU 2420594 C2 RU2420594 C2 RU 2420594C2 RU 2009118840/10 A RU2009118840/10 A RU 2009118840/10A RU 2009118840 A RU2009118840 A RU 2009118840A RU 2420594 C2 RU2420594 C2 RU 2420594C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
luciferase
gis
reagent
plasmid
mutant
Prior art date
Application number
RU2009118840/10A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009118840A (en
Inventor
Наталья Николаевна Угарова (RU)
Наталья Николаевна Угарова
Михаил Иванович Кокшаров (RU)
Михаил Иванович Кокшаров
Галина Юрьевна Ломакина (RU)
Галина Юрьевна Ломакина
Original Assignee
Наталья Николаевна Угарова
Михаил Иванович Кокшаров
Галина Юрьевна Ломакина
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Наталья Николаевна Угарова, Михаил Иванович Кокшаров, Галина Юрьевна Ломакина filed Critical Наталья Николаевна Угарова
Priority to RU2009118840/10A priority Critical patent/RU2420594C2/en
Priority to PCT/RU2010/000254 priority patent/WO2010134850A1/en
Publication of RU2009118840A publication Critical patent/RU2009118840A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2420594C2 publication Critical patent/RU2420594C2/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/66Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving luciferase
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/0004Oxidoreductases (1.)
    • C12N9/0069Oxidoreductases (1.) acting on single donors with incorporation of molecular oxygen, i.e. oxygenases (1.13)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y113/00Oxidoreductases acting on single donors with incorporation of molecular oxygen (oxygenases) (1.13)
    • C12Y113/12Oxidoreductases acting on single donors with incorporation of molecular oxygen (oxygenases) (1.13) with incorporation of one atom of oxygen (internal monooxygenases or internal mixed function oxidases)(1.13.12)
    • C12Y113/12007Photinus-luciferin 4-monooxygenase (ATP-hydrolysing) (1.13.12.7), i.e. firefly-luciferase

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: agent contains mutant luciferase of glowworms Luciola mingrelica (SEQ ID No:2), recovered from recombinant cells E.coli transformed by plasmid pETL7, luciferin, magnesium sulphate, tris-(oxymethyl)-aminomethane, acetic acid, sodium ethylene aminotetraacetate, dithiotreitol, bovine serum albumin, sucrose and water.
EFFECT: higher sensitivity of ATP test, lower enzyme consumption.
2 cl, 3 dwg, 1 tbl, 4 ex

Description

Настоящее изобретение относится к области биохимии, а именно к составу реагента для количественного определения аденозин-5'-трифосфата (АТФ) на основе фермента - люциферазы светляков.The present invention relates to the field of biochemistry, and in particular to the composition of the reagent for the quantitative determination of adenosine 5'-triphosphate (ATP) based on the enzyme firefly luciferase.

Интенсивность биолюминесценции, которая возникает в реакции люциферина, кислорода и АТФ, катализируемой люциферазой светляков, пропорциональна концентрации АТФ. При работе с растворами АТФ в широком интервале концентраций (нескольких порядков) градуировочную зависимость представляют в логарифмических координатах. Зависимость логарифма интенсивности биолюминесценции от логарифма концентрации АТФ описывается линейным уравнением:The intensity of bioluminescence that occurs in the reaction of luciferin, oxygen, and ATP catalyzed by firefly luciferase is proportional to the concentration of ATP. When working with ATP solutions in a wide range of concentrations (several orders of magnitude), the calibration dependence is presented in logarithmic coordinates. The dependence of the logarithm of the intensity of bioluminescence on the logarithm of the concentration of ATP is described by the linear equation:

lg(I, усл.ед.)=α+b·lg[AТФ, моль/л],log (I, arb.) = α + b · log [ATP, mol / l],

где [АТФ, моль/л] - концентрация АТФ в кювете люминометра,where [ATP, mol / l] is the concentration of ATP in the luminometer cuvette,

(I, усл.ед.) - интенсивность биолюминесценции в условных единицах, регистрируемая на люминометре,(I, conventional units) - the intensity of bioluminescence in arbitrary units, recorded on a luminometer,

α и b - коэффициенты уравнения (1).α and b are the coefficients of equation (1).

Данная реакция широко используется в аналитических целях для определения АТФ, а именно в медицинской диагностике, в контроле микробных загрязнений различных продуктов и окружающей среды. На основе этого метода разработаны методики «быстрой микробиологии» для контроля микробиологической чистоты продуктов питания, пищевого сырья, лекарств, косметических товаров, технологических материалов, воды и других напитков, для оценки стерильности оборудования и материалов в особо чистых помещениях (Угарова Н.Н., 1993, Прикладная биохимия и микробиология, т.29, №2, с.180-191).This reaction is widely used for analytical purposes to determine ATP, namely in medical diagnostics, in the control of microbial contamination of various products and the environment. Based on this method, “fast microbiology” methods have been developed to control the microbiological purity of food, food raw materials, medicines, cosmetic products, technological materials, water and other drinks, to assess the sterility of equipment and materials in especially clean rooms (Ugarova N.N. 1993, Applied Biochemistry and Microbiology, vol. 29, No. 2, pp. 180-191).

Наиболее близким к заявляемому является Патент РФ №2268944, 2004 (Угарова Н.Н., Малошенок Л.Г. «Реагент для определения аденозин-5'-трифосфата»), принятый за прототип, в котором предложен реагент для определения аденозин-5'-трифосфата, включающий растворимую люциферазу, выделенную из рекомбинантных клеток E.coli, содержащих плазмиду pLR с нативным геном люциферазы светляков Luciola mingrelica с удельной активностью 20-100 Е/мл (10-50 Е/мг белка), сульфат магния, смесь трис-(оксиметил)-аминометана и уксусной кислоты в качестве буферной смеси, смесь этилендиаминтетраацетата натрия, дитиотреитола, бычьего сывороточного альбумина и трегалозы в качестве стабилизаторов и воду, при следующем соотношении компонентов, мас.%:Closest to the claimed patent of the Russian Federation No. 2268944, 2004 (Ugarova N.N., Maloshenok L.G. "Reagent for determination of adenosine-5'-triphosphate"), adopted as a prototype, in which a reagent for determining adenosine-5 'is proposed triphosphate, including soluble luciferase isolated from recombinant E. coli cells containing the plasmid pLR with the native firefly luciferase gene Luciola mingrelica with specific activity of 20-100 U / ml (10-50 U / mg protein), magnesium sulfate, tris (oxymethyl) -aminomethane and acetic acid as a buffer mixture, a mixture of ethylenediaminetetra sodium cetate, dithiothreitol, bovine serum albumin and trehalose as stabilizers and water, in the following ratio, wt.%:

ЛюциферазаLuciferase 0,001-0,010.001-0.01 ЛюциферинLuciferin 0,014-0,0280.014-0.028 Сульфат магнияMagnesium sulfate 0,5-0,750.5-0.75 Трис-(оксиметил)-аминометанTris- (hydroxymethyl) -aminomethane 2,4-4,82.4-4.8 Уксусная кислотаAcetic acid 0,1-0,20.1-0.2 Этилендиаминтетраацетат натрияEthylene diamine tetraacetate sodium 0,15-0,220.15-0.22 ДитиотреитолDithiothreitol 0,04-0,080.04-0.08 Бычий сывороточный альбуминBovine Serum Albumin 2-52-5 D-(+)-трегалозаD - (+) - trehalose 10-2010-20 ВодаWater ОстальноеRest

Недостатком прототипа является недостаточно высокая каталитическая активность нативной рекомбинантной люциферазы светляков L. mingrelica, которая используется для получения АТФ-реагента. Недостатком прототипа является также невысокий выход активного фермента при наращивании биомассы в штамме Е. coli LE392, трансформированном плазмидой pLR, кодирующей нативную люциферазу светляков Luciola mingrelica, - 40-60 мг люциферазы с 1 л культуральной среды. Существенным недостатком прототипа является длительность процесса многостадийной очистки фермента с помощью ионо-обменной и распределительной хроматографии, которая составляет более трех суток и позволяет получать разбавленные растворы фермента с концентрацией не выше 1-2 мг/мл и удельной активностью 20-100 Е/мл (10-50 Е/мг белка). Существенным недостатком прототипа является невысокая термостабильность нативной рекомбинантной люциферазы, что приводит к заметному уменьшению активности люциферазы в процессе выделения и длительной очистки фермента. Кроме того, использование в качестве одного из стабилизаторов трегалозы значительно увеличивает стоимость целевого продукта.The disadvantage of the prototype is the insufficiently high catalytic activity of the native recombinant firefly luciferase L. mingrelica, which is used to obtain the ATP reagent. The disadvantage of the prototype is also the low yield of the active enzyme during biomass growth in E. coli strain LE392, transformed with the pLR plasmid encoding the native firefly luciferase Luciola mingrelica, 40-60 mg of luciferase with 1 l of culture medium. A significant disadvantage of the prototype is the length of the process of multi-stage purification of the enzyme using ion exchange and distribution chromatography, which is more than three days and allows you to get diluted solutions of the enzyme with a concentration of not more than 1-2 mg / ml and specific activity of 20-100 U / ml (10 -50 U / mg protein). A significant disadvantage of the prototype is the low thermal stability of the native recombinant luciferase, which leads to a noticeable decrease in luciferase activity in the process of isolation and long-term purification of the enzyme. In addition, the use of trehalose as one of the stabilizers significantly increases the cost of the target product.

Задачей настоящего изобретения является повышение чувствительности определения АТФ, снижение расхода фермента за счет увеличения удельной активности реагента и повышения термостабильности люциферазы. Задачей настоящего изобретения является также снижение себестоимости реагента за счет использования вместо трегалозы более доступного стабилизатора - сахарозы, а также за счет повышения производительности процесса получения реагента путем увеличения выхода активного фермента при наращивании биомассы и повышения концентрации люциферазы в получаемом препарате фермента и, наконец, за счет снижения трудоемкости и длительности процесса очистки фермента.The objective of the present invention is to increase the sensitivity of the determination of ATP, reduce the consumption of the enzyme by increasing the specific activity of the reagent and increasing the thermal stability of luciferase. The objective of the present invention is also to reduce the cost of the reagent by using instead of trehalose a more affordable stabilizer, sucrose, as well as by increasing the productivity of the process of producing the reagent by increasing the yield of the active enzyme during biomass growth and increasing the concentration of luciferase in the resulting enzyme preparation and, finally, by reduce the complexity and duration of the enzyme purification process.

Для решения поставленной задачи предлагается реагент для определения АТФ, включающий мутантную термостабильную люциферазу светляков Luciola mingrelica с удельной активностью 3000-6000 Е/мл (200 Е/мг белка), выделенную из рекомбинантных клеток E.coli, трансформированных плазмидой pETL7 с мутантным геном люциферазы светляков Luciola mingrelica, люциферин, сульфат магния, смесь трис-(оксиметил)-аминометана и уксусной кислоты в качестве буферной смеси, смесь этилендиаминтетраацетата натрия, дитиотреитола, бычьего сывороточного альбумина и сахарозы в качестве стабилизатора и воду.To solve this problem, a reagent for determining ATP is proposed, including mutant thermostable firefly luciferase Luciola mingrelica with a specific activity of 3000-6000 U / ml (200 U / mg protein) isolated from recombinant E. coli cells transformed with pETL7 plasmid with the mutant firefly luciferase gene Luciola mingrelica, luciferin, magnesium sulfate, a mixture of tris (oxymethyl) aminomethane and acetic acid as a buffer mixture, a mixture of sodium ethylenediaminetetraacetate, dithiothreitol, bovine serum albumin and sucrose as a stabilizer congestion and water.

В отличие от состава, принятого за прототип, предлагаемый реагент содержит менее концентрированный буферный раствор и меньшую концентрацию ряда других компонентов (этилендиаминтетраацетат натрия, дитиотреитол и бычий сывороточный альбумин), а также вместо трегалозы содержит сахарозу. Использование менее концентрированного раствора и сахарозы для приготовления реагента существенно снижает себестоимость реагента, что является дополнительным преимуществом предлагаемого изобретения.Unlike the composition adopted for the prototype, the proposed reagent contains a less concentrated buffer solution and a lower concentration of a number of other components (sodium ethylenediaminetetraacetate, dithiothreitol and bovine serum albumin), and also contains sucrose instead of trehalose. The use of a less concentrated solution and sucrose for the preparation of the reagent significantly reduces the cost of the reagent, which is an additional advantage of the invention.

В отличие от состава, принятого за прототип, предлагаемый реагент включает мутантную люциферазу светляков Luciola mingrelica (SEQ ID No:2), выделенную из рекомбинантных клеток E.coli, трансформированных плазмидой pETL7 с мутантным геном люциферазы светляков Luciola mingrelica, кодирующим (по сравнению с исходным ферментом, SEQ ID No:1) аминокислотную последовательность фермента с восемью заменами (Сер118Цис, Цис146Сер, Лиз156Арг, Арг211Лей, Тре213Сер, Ала217 Вал, Глу356Лиз, Сер364Цис), дополнительной последовательностью Мет-Ала-Сер-Лиз на N-конце и дополнительной последовательностью Сер-Глу-Про-Вал-Глу-Гис-Гис-Гис-Гис-Гис-Гис на С-конце вместо последовательности Ала-Лиз-Мет. Получение плазмиды pETL7 проводят методом случайного мутагенеза плазмиды pLR3 (Кокшаров М.И., Угарова Н.Н., 2008, Биохимия, т.73, с, 1071-1080) с помощью полимгразной цепной реакции пониженной точности (Cirino Р.С., Мауеr К., Umeno D., 2003, Methods Mol Biol, v.231, p.3-9), как описано в примере 1. Получение штамма E.coli, трасформированного плазмидой pETL7, наращивание биомассы клеток, выделение и очистку люциферазы методом металло-хелатной хроматографии проводят, как описано в примере 2. В результате получают раствор высокоочищенной мутантной люциферазы светляков Luciola mingrelica с концентрацией активного фермента 15-30 мг/мл, удельной активностью 3000-6000 Е/мл (200 Е/мг белка), термостабильность которого превышает термостабильность исходного фермента в 65 раз при 42°С. Данный препарат люциферазы используют для приготовления реагента.Unlike the composition adopted for the prototype, the proposed reagent includes mutant firefly Luciola mingrelica firefly luciferase (SEQ ID No: 2) isolated from recombinant E. coli cells transformed with pETL7 plasmid with the mutant Luciola mingrelica firefly luciferase gene encoding (compared to the original enzyme, SEQ ID No: 1) the amino acid sequence of the enzyme with eight substitutions (Ser118Cis, Cis146Ser, Lys156Arg, Arg211Ley, Tre213Ser, Ala217 Val, Glu356Liz, Ser364Cis), an additional sequence of Met-Ala-Ser-Lys at the N-terminus and an additional sequence yu Ser-Glu-Pro-Val-Glu-Gis-Gis-Gis-Gis-Gis-Gis-Gis at the C-terminus instead of the Ala-Liz-Met sequence. The preparation of plasmid pETL7 is carried out by the method of random mutagenesis of plasmid pLR3 (Koksharov M.I., Ugarova N.N., 2008, Biochemistry, vol. 73, s, 1071-1080) using a polygrase chain reaction of reduced accuracy (Cirino R.S., Mauer K., Umeno D., 2003, Methods Mol Biol, v.231, p.3-9), as described in Example 1. Obtaining E. coli strain transformed with pETL7 plasmid, increasing cell biomass, isolation and purification of luciferase by metal chelate chromatography is carried out as described in example 2. The result is a solution of highly purified mutant firefly luciferase Luciola mingrelica with a concentrate tion of active enzyme of 15-30 mg / ml, a specific activity of 3000-6000 U / ml (200 U / mg protein), which exceeds the thermal stability of parent enzyme thermostability 65 times at 42 ° C. This luciferase preparation is used to prepare the reagent.

Согласно изобретению реагент для определения аденозин-5'-трифосфата (АТФ) содержит растворимую рекомбинантную мутантную, высокоочищенную, высокоактивную и высокостабильную люциферазу Luciola mingrelica, выделенную из рекомбинантных клеток E.coli, содержащих плазмиду с мутантным геном люциферазы светляков, люциферин, сульфат магния, смесь трис-(оксиметил)-аминометана и уксусной кислоты в качестве буферной смеси, смесь этиленаминотетраацетата натрия, дитиотреитола, бычьего сывороточного альбумина и сахарозы в качестве стабилизаторов и воду, при следующем соотношении компонентов, мас.%:According to the invention, the reagent for determining adenosine 5'-triphosphate (ATP) contains a soluble recombinant mutant, highly purified, highly active and highly stable luciferase Luciola mingrelica, isolated from recombinant E. coli cells containing a plasmid with a mutant firefly luciferase gene, firefly sulphate, mixture tris- (oxymethyl) -aminomethane and acetic acid as a buffer mixture, a mixture of sodium ethyleneaminotetraacetate, dithiothreitol, bovine serum albumin and sucrose as stabilizers and water, with eduyuschem component ratio, wt.%:

ЛюциферазаLuciferase 0,003-0,0060.003-0.006 Люциферин Luciferin 0,014-0,0280.014-0.028 Трис-(оксиметил)-аминометанTris- (hydroxymethyl) -aminomethane 0,605-1,2100.605-1.210 Сульфат магнияMagnesium sulfate 0,246-0,4920.246-0.492 Уксусная кислотаAcetic acid 0,10-0,200.10-0.20 Этилендиаминтетраацетат натрияEthylene diamine tetraacetate sodium 0,038-0,0760.038-0.076 ДитиотреитолDithiothreitol 0,008-0,0160.008-0.016 Бычий сывороточный альбуминBovine Serum Albumin 0,5-1,00.5-1.0 СахарозаSucrose 9,0-18,09.0-18.0 ВодаWater ОстальноеRest

Повышение активности реагента для определения АТФ с помощью предлагаемого реагента достигается за счет увеличения удельной активности мутантной люциферазы, используемой для получения реагента. В случае прототипа удельная активность люциферазы составляет 10-50 Е/мг белка, а активность реагента составляет 0,5-5,0 Е/мл. С использованием по данному изобретению мутантной люциферазы с удельной активностью 200 Е/мг получают реагент с активностью 6,0-12,0 Е/мл. Для реагента по данному изобретению чувствительность определения АТФ повышается в ~ 10 раз: предел определения снижается от ~10-12 М АТФ (по прототипу) до ~10-13 М АТФ (по данному изобретению). При этом сокращается расход фермента: по прототипу реагент содержит до 0.01 мас.% люциферазы, а предлагаемый реагент содержит до 0,006 мас.% люциферазы. Повышение термостабильности люциферазы достигается за счет использования плазмиды pETL7 с мутантным геном люциферазы светляков Luciola mingrelica, кодирующим восемь замен в аминокислотной последовательности фермента, введение которых приводит к повышению стабильности люциферазы при 42°С в 65 раз.The increase in the activity of the reagent for determining ATP using the proposed reagent is achieved by increasing the specific activity of mutant luciferase used to obtain the reagent. In the case of the prototype, the specific activity of luciferase is 10-50 U / mg protein, and the activity of the reagent is 0.5-5.0 U / ml. Using the mutant luciferase according to the invention with a specific activity of 200 U / mg, a reagent with an activity of 6.0-12.0 U / ml is obtained. For the reagent according to this invention, the sensitivity of the determination of ATP increases by ~ 10 times: the limit of determination decreases from ~ 10 -12 M ATP (according to the prototype) to ~ 10 -13 M ATP (according to this invention). This reduces the consumption of the enzyme: according to the prototype, the reagent contains up to 0.01 wt.% Luciferase, and the proposed reagent contains up to 0.006 wt.% Luciferase. The increased thermal stability of luciferase is achieved by using the plasmid pETL7 with the mutant firefly luciferase gene Luciola mingrelica, which encodes eight substitutions in the amino acid sequence of the enzyme, the introduction of which leads to a 65-fold increase in luciferase stability at 42 ° C.

Увеличение выхода активного фермента достигается за счет использования плазмиды pETL7 и клеток Е. coli BL21(DE3)CodonPlus для наращивания биомассы, что позволяет получать до 230 мг активной люциферазы с 1 л культуральной среды, в то время как по прототипу выход активной люциферазы не превышает 60 мг/л. Снижение трудоемкости и сокращение длительности процесса очистки фермента достигается за счет использования плазмиды pETL7, кодирующей фермент с шестигистидиновой последовательностью на С-конце. Это позволяет проводить быструю очистку фермента с помощью металло-хелатной хроматографии и тем самым сокращать длительность очистки с трех суток (по прототипу) до 4-х часов по данному изобретению и получать раствор фермента с концентрацией 15-30 мг/мл (3000-6000 Е/мл).The increase in the yield of the active enzyme is achieved by using the plasmid pETL7 and E. coli BL21 (DE3) CodonPlus cells to increase biomass, which allows to obtain up to 230 mg of active luciferase from 1 l of culture medium, while the prototype yield of active luciferase does not exceed 60 mg / l Reducing the complexity and reducing the duration of the enzyme purification process is achieved by using the plasmid pETL7 encoding an enzyme with a six-histidine sequence at the C-terminus. This allows you to quickly clean the enzyme using metal chelate chromatography and thereby reduce the cleaning time from three days (according to the prototype) to 4 hours according to this invention and to obtain an enzyme solution with a concentration of 15-30 mg / ml (3000-6000 E / ml).

Реагент для определения АТФ получают добавлением концентрированного раствора высокоочищенной мутантной люциферазы к трис-ацетатному буферному раствору, рН 7,8, содержащему люциферин, сульфат магния, этилендиаминтетраацетат натрия, дитиотреитол, бычий сывороточный альбумин и сахарозу. После тщательного перемешивания раствор фильтруют через стерильный фильтр в стерильную колбу, разливают в стерильные флаконы, замораживают, лиофилизуют, герметически закрывают под вакуумом и хранят до использования в холодильнике. Перед использованием в каждый флакон добавляют определенный объем деионизованной стерильной воды, получая реагент для измерения концентрации АТФ с активностью фермента 6,0-12,0 Е/мл.ATP reagent is obtained by adding a concentrated solution of highly purified mutant luciferase to a Tris-acetate buffer solution, pH 7.8, containing luciferin, magnesium sulfate, sodium ethylenediaminetetraacetate, dithiothreitol, bovine serum albumin and sucrose. After thorough mixing, the solution is filtered through a sterile filter into a sterile flask, poured into sterile vials, frozen, lyophilized, hermetically sealed under vacuum and stored in a refrigerator until use. Before use, a certain volume of deionized sterile water is added to each vial to obtain a reagent for measuring ATP concentration with an enzyme activity of 6.0-12.0 U / ml.

Изобретение поясняется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.

Пример 1. Получение плазмиды pETL7Example 1. Obtaining plasmids pETL7

Плазмиду pETL7, содержащую ген мутантной термостабильной люциферазы светляков Luciola mingrelica, получают случайным мутагенезом гена люциферазы с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР) пониженной точности. В качестве исходной используют плазмиду pLR3 (фиг.1), содержащую ген люциферазы светляков L. mingrelica с точечной заменой Сер118Цис. Плазмида pLR3 была описана ранее (Кокшаров М.И., Угарова Н.Н., 2008, Биохимия, т.73, с.1071-1080). Затем мутантный ген люциферазы из мутантной плазмиды pLR3 (фиг.2) клонируют в плазмиду рЕТ23b (фиг.3).Plasmid pETL7, containing the mutant thermostable firefly luciferase luciferase Luciola mingrelica gene, is obtained by random mutagenesis of the luciferase gene using low precision polymerase chain reaction (PCR). As the source, plasmid pLR3 is used (Fig. 1) containing the firefly luciferase gene L. mingrelica with the point substitution Ser118Cis. Plasmid pLR3 was previously described (Koksharov M.I., Ugarova N.N., 2008, Biochemistry, vol. 73, p. 1071-1080). Then, the mutant luciferase gene from the mutant plasmid pLR3 (FIG. 2) is cloned into the plasmid pET23b (FIG. 3).

1а. Получение плазмиды pLR3 с мутантным геном термостабильной люциферазы светляков L. mingrelica. Плазмиду pLR3 (фиг.1) выделяют из клеток Е. coli (штамм XL1-blue) с помощью набора реактивов фирмы Кайджен и используют в экспериментах по случайному мутагенезу участков гена NheI-Bg1II (1-1180 пар оснований) и XhoI-Bg1II (395-1180 пар оснований), который проводят в четыре цикла.1a. Obtaining plasmid pLR3 with the mutant gene of thermostable firefly luciferase L. mingrelica. Plasmid pLR3 (Fig. 1) was isolated from E. coli cells (strain XL1-blue) using a Kijen reagent kit and used in experiments on random mutagenesis of portions of the NheI-Bg1II gene (1-1180 base pairs) and XhoI-Bg1II (395 -1180 base pairs), which is carried out in four cycles.

В первом цикле проводят амплификацию участка гена люциферазы между сайтами рестрикции NheI-AatII (~1800 пар оснований), используя прямой праймер NheI (ATTATAGGAGGCTAGCAAAATGG) и обратный праймер AatII (TGCCACCTGACGTCTAA). При проведении ПЦР 50 мкл реакционной смеси содержат 10 мМ Tris-HCl, рН 8.3, 50 мМ КСl, 7 мМ MgCl2, 0,15 мМ MnCl2, 0,2 мМ dATP, 0,2 мМ dGTP, 1 мМ dCTP, 1 мМ dTTP, 20 пмоль каждого праймера, ~2 фмоль плазмиды pLR3, 2,5 ед. Taq ДНК-полимеразы. ПЦР проводят на амплификаторе Терцик («ДНК-технология», Россия) при следующем температурном режиме: инкубирование 1 мин при 95°С, далее 25 циклов инкубирования смеси: 1 мин при 94°С, 1 мин при 53°С и 1 мин при 72°С и, наконец, инкубирование 10 мин при 72°С. Продукт амплификации выделяют из геля с помощью набора реактивов фирмы Кайджен, вырезают фрагмент по сайтам NheI-Bg1II, выделяют его из геля и лигируют в порезанную по этим же сайтам плазмиду pLR3, получая смесь плазмид, содержащих мутантные гены люциферазы. Штамм Е. coli XL1blue трансформируют полученной смесью плазмид, и клетки рассеивают на чашки со средой LB с ампициллином. Чашки с колониями трансформированных клеток инкубируют в течение ночи при 37°С и регистрируют биолюминесценцию колоний in vivo по методу, описанному в работе (Wood K.V., DeLuca M., 1987, Anal. Biochem.. v.16, p.501-507); чашки заливают раствором 1 мМ люциферина в 0,1 М Na-цитратном буфере (рН 5,0), встряхивают в темноте и фотографируют. Отбирают наиболее яркую колонию, экспрессирующую наиболее стабильный мутантный фермент 1ТМ1, которую используют в следующем цикле мутагенеза.In the first cycle, the luciferase gene region is amplified between the NheI-AatII restriction sites (~ 1800 base pairs) using the NheI forward primer (ATTATAGGAGGCTAGCAAAATGG) and the AatII reverse primer (TGCCACCTGACGTCTAA). During PCR, 50 μl of the reaction mixture contains 10 mM Tris-HCl, pH 8.3, 50 mM KCl, 7 mM MgCl 2 , 0.15 mM MnCl 2 , 0.2 mM dATP, 0.2 mM dGTP, 1 mM dCTP, 1 mM dTTP, 20 pmol of each primer, ~ 2 pmol of plasmid pLR3, 2.5 units Taq DNA polymerase. PCR is performed on a Tertsik thermocycler (DNA-technology, Russia) at the following temperature conditions: incubation for 1 min at 95 ° C, then 25 incubation cycles of the mixture: 1 min at 94 ° C, 1 min at 53 ° C and 1 min at 72 ° C and finally incubation for 10 min at 72 ° C. The amplification product is isolated from the gel using a kit of reagents from Kijen, a fragment is cut out at the NheI-Bg1II sites, it is isolated from the gel and ligated into the plasmid pLR3 cut at the same sites to obtain a mixture of plasmids containing mutant luciferase genes. The E. coli strain XL1blue was transformed with the resulting plasmid mixture, and the cells were scattered into plates with LB medium with ampicillin. Plates with transformed cell colonies are incubated overnight at 37 ° C and the bioluminescence of the colonies is recorded in vivo according to the method described in (Wood KV, DeLuca M., 1987, Anal. Biochem .. v.16, p.501-507) ; the dishes are poured with a solution of 1 mM luciferin in 0.1 M Na-citrate buffer (pH 5.0), shaken in the dark and photographed. The brightest colony expressing the most stable mutant enzyme 1TM1, which is used in the next mutagenesis cycle, is selected.

Во втором-четвертом циклах проводят случайный мутагенез участка гена XhoI-Bg1II. С помощью ПЦР амплифицируют участок XhoI-Af1II (-1240 пар оснований), используя в качестве прямого праймера XhoI (GTATTCAGCTCGAGAAAAGGCTTACC) и в качестве обратного праймера Af1 II (GCTTGTGGTTTCTTAAGAATTTCTCTAATTAC). Реакционная смесь имеет тот же состав, что указан для первого цикла мутагенеза, за исключением концентрации Мn2+, которая составляет 0,25 мМ. Из амплифицированного фрагмента вырезают участок XhoI-Bg1II (395-1180 пар оснований) и клонируют его в плазмиду pLR3 (фиг.2).In the second and fourth cycles, random mutagenesis of the XhoI-Bg1II gene region is performed. PCR amplifies the XhoI-Af1II region (-1240 base pairs) using XhoI as a forward primer (GTATTCAGCTCGAGAAAAGGCTTACC) and Af1 II reverse primer (GCTTGTGGTTTCTTAAGAATTTCTCTAATTAC). The reaction mixture has the same composition as indicated for the first mutagenesis cycle, with the exception of the concentration of Mn 2+ , which is 0.25 mm. A section of XhoI-Bg1II (395-1180 base pairs) was excised from the amplified fragment and cloned into the plasmid pLR3 (Fig. 2).

Чашки с колониями трансформированных клеток инкубируют в течение ночи при 37°С, затем в течение 40 мин - при повышенной температуре для инактивации in vivo недостаточно стабильных форм люциферазы (во втором и третьем цикле - при 50°С, в четвертом - при 55°С). В каждом последующем цикле в качестве исходной матрицы используют наиболее стабильный мутант, полученный в предыдущем цикле. После 4-го цикла получают мутант 4TS, колонии которого сохраняют заметное свечение даже после инкубирования в течение 20 мин при 60°С. Секвенированием полученного мутантного гена 4TS устанавливают наличие восьми мутаций, кодирующих следующие аминокислотные замены: Сер118Цис, Цис146Сер, Лиз156Арг, Арг211Лей, Тре213Сер, Ала217Вал, Глу356Лиз, Сер364Цис.Cups with colonies of transformed cells are incubated overnight at 37 ° C, then for 40 min at elevated temperature to inactivate in vivo insufficiently stable forms of luciferase (in the second and third cycles at 50 ° C, in the fourth at 55 ° C ) In each subsequent cycle, the most stable mutant obtained in the previous cycle is used as the initial matrix. After the 4th cycle, a 4TS mutant is obtained, the colonies of which retain a noticeable glow even after incubation for 20 min at 60 ° C. By sequencing the obtained 4TS mutant gene, the presence of eight mutations coding for the following amino acid substitutions is established: Ser118Cis, Cis146Cer, Lys156Arg, Arg211Ley, Tre213Ser, Ala217Val, Glu356Liz, Ser364Cis.

1б. Конструирование плазмиды pETL7 (фиг.3). С помощью ПЦР получают фрагмент ДНК, в котором изменены три последние аминокислотные остатки люциферазы и без разрыва рамки считывания добавлен сайт рестриктазы SaiI. Реакционная смесь в ПЦР (50 мкл) содержит 60 мМ Tris-HCl, рН 8.5, 1,5 мМ MgCb, 25 мМ КСl, 10 мМ β-меркаптоэтанол, 0,1% Тритон Х-100, 0,1 мМ dATP, 0.1 мМ dGTP, 0,1 мМ dCTP, 0,1 мМ dTTP, 20 пмоль обратного мутагенного праймера CtermHT (GTGGTCGACTGGGCCCGFTTGTGGTTTCTTFFGAATTTC) и 20 пмоль прямого праймера XhoI (GTATTCAGCTCGAGAAAAGGCTTACC), ~50 нг плазмиды pLR3, содержащей мутантный ген 4TS, 1,25 ед. TaqSE ДНК-полимеразы. Полимеразную цепную реакцию проводят на амплификаторе Терцик («ДНК-технология», Россия) при следующем температурном режиме: инкубирование 1 мин при 95°С, далее 25 циклов инкубирования смеси: 1 мин при 94°С, 1 мин при 47°С и 2 мин при 72°С и, наконец, инкубирование 10 мин при 72°С.1b. Construction of the plasmid pETL7 (figure 3). Using PCR, a DNA fragment is obtained in which the last three amino acid residues of luciferase are altered and the SaiI restriction site is added without breaking the reading frame. The reaction mixture in PCR (50 μl) contains 60 mm Tris-HCl, pH 8.5, 1.5 mm MgCb, 25 mm KCl, 10 mm β-mercaptoethanol, 0.1% Triton X-100, 0.1 mm dATP, 0.1 mM dGTP, 0.1 mM dCTP, 0.1 mM dTTP, 20 pmol reverse mutagenic primer CtermHT (GTGGTCGACTGGGCCCGFTTGTGGTTTCTTFFGAATTTC) and 20 pmol forward XhoI primer (GTATTCAGCTCGAGAAAAGGCmtntg, 4 μg, 5 μg TTC TaqSE DNA polymerase. The polymerase chain reaction is carried out on a Tertsik thermocycler (DNA-technology, Russia) at the following temperature conditions: incubation for 1 min at 95 ° C, then 25 incubation cycles of the mixture: 1 min at 94 ° C, 1 min at 47 ° C and 2 min at 72 ° C and finally incubation for 10 min at 72 ° C.

Полученный фрагмент гена люциферазы XhoI-SalI, кодирующий последовательность СерГлиПроВалГлуГисГисГисГисГисГис на С-конце фермента, очищают с помощью электрофореза и выделяют из геля. Рестрикцией фрагмента гена XhoI-SalI по сайту BamHI получают фрагмент BamHI-SalI, который кодирует люциферазу с 225-го аминокислотного остатка до конца. Полученный фрагмент очищают с помощью электрофореза и затем выделяют из геля. В вектор рЕТ23b, разрезанный по сайтам NheI и XhoI, лигируют фрагмент NheI-BamHI, вырезанный из плазмиды pLR3, который кодирует 1-225 аминокислотные остатки люциферазы, и фрагмент BamHI-SalI, описанный выше. Липкие концы сайтов SaiI и XhoI совместимы, и после лигирования оба сайта исчезают.The obtained fragment of the XhoI-SalI luciferase gene encoding the sequence SerGlyProValGluGisGisGisGisGisGisGis at the C-terminus of the enzyme is purified by electrophoresis and isolated from the gel. By restricting the XhoI-SalI gene fragment from the BamHI site, a BamHI-SalI fragment is obtained that encodes luciferase from the 225th amino acid residue to the end. The resulting fragment was purified by electrophoresis and then isolated from the gel. The pET23b vector, cut at the NheI and XhoI sites, ligates the NheI-BamHI fragment cut from the plasmid pLR3, which encodes 1-225 amino acid residues of luciferase, and the BamHI-SalI fragment described above. The sticky ends of the SaiI and XhoI sites are compatible, and after ligation both sites disappear.

Получение компетентных клеток Е. coli BL21(DE3)CodonPlus и трансформацию клеток Е. coli BL21(DE3)CodonPlus плазмидой pETL7, проводят по известным методикам. описанным в (Д.Гловер. Клонирование ДНК. Методы. 1988, М., Мир).The preparation of competent E. coli BL21 (DE3) CodonPlus cells and transformation of E. coli BL21 (DE3) CodonPlus cells with the plasmid pETL7 is carried out according to known methods. described in (D. Glover. Cloning of DNA. Methods. 1988, M., World).

Пример 2. Приготовление высокоочищенной термостабильной мутантной люциферазы L.mingrelicaExample 2. The preparation of highly purified thermostable mutant luciferase L.mingrelica

Термостабильную мутантную люциферазу получают культивированием клеток Е. coli BL21(DE3)CodonPlus, содержащих плазмиду pETL7 с мутантным геном люциферазы светляков L mingrelica. Клетки выращивают в 200 мл среды, содержащей 1% бакто-триптон, 0,5% дрожжевой экстракт, рН 7.0, 0,5% глицерин, 0,05% глюкозу, 0,2% моногидрат лактозы, 0,1 мг/мл ампициллин, при инкубировании на качалке ~2 ч при 37°С, 180 об/мин до А600=0,2-0,8, затем 14-16 ч при 23°С до А600=5÷8. Клетки осаждают центрифугированием (5500 g, 10 мин, 4°С). Осадок ресуспендируют в 20 мл 20 мМ натрий-фосфатного буфера, рН 7,5, содержащего 0,5 М NaCl, 20 мМ имидазол, 0,5% Тритон Х-100. Клетки разрушают на ультразвуковом диспергаторе. Клеточные стенки и ДНК осаждают центрифугированием (39100 g, 30 мин, 4°) и отбрасывают. Надосадочный раствор (~20 мл) при 4°С наносят на Ni-IDA колонку объемом 1 мл («Амершам», США), промывают 20-40 мл 20 мМ натрий-фосфатного буферного раствора, содержащего 0,5 М NaCl, рН 7,5 и 20 мМ имидазол. Фермент элюируют тем же буферным раствором, содержащим 300 мМ имидазол. В полученный раствор люциферазы (2-4 мл) добавляют 0,5 М этилендиаминтетраацетат натрия, рН 8,0, до концентрации 2 мМ, 1 М дитиотреитол в 10 мМ Na-ацетатном буфере, рН 5,2 до концентрации 1 мМ. В результате получают раствор высокоочищенной термостабильной рекомбинантной люциферазы в 20 мМ натрий-фосфатном буферном растворе, содержащем 0,5 М NaCl, рН 7,5, 0,3 М имидазол, 2 мМ этилендиаминтетраацетат натрия, 1 мМ дитиотреитол, с активностью 3000-6000 Е/мл (200 Е/мг белка). Выход активного фермента составляет около 230 мг на 1 л культуральной среды. Концентрация люциферазы в полученном растворе составляет 15-30 мг/мл.Thermostable mutant luciferase is obtained by culturing E. coli BL21 (DE3) CodonPlus cells containing the plasmid pETL7 with the mutant firefly luciferase gene L mingrelica. Cells are grown in 200 ml of medium containing 1% bacto-tryptone, 0.5% yeast extract, pH 7.0, 0.5% glycerin, 0.05% glucose, 0.2% lactose monohydrate, 0.1 mg / ml ampicillin when incubating on a rocking chair for ~ 2 hours at 37 ° C, 180 rpm to A 600 = 0.2-0.8, then 14-16 hours at 23 ° C to A 600 = 5 ÷ 8. Cells are pelleted by centrifugation (5500 g, 10 min, 4 ° C). The precipitate was resuspended in 20 ml of 20 mm sodium phosphate buffer, pH 7.5, containing 0.5 M NaCl, 20 mm imidazole, 0.5% Triton X-100. Cells are destroyed on an ultrasonic disperser. Cell walls and DNA are pelleted by centrifugation (39100 g, 30 min, 4 °) and discarded. The supernatant solution (~ 20 ml) at 4 ° C is applied to a 1 ml Ni-IDA column (Amersham, USA), washed with 20-40 ml of 20 mM sodium phosphate buffer solution containing 0.5 M NaCl, pH 7 , 5 and 20 mM imidazole. The enzyme is eluted with the same buffer solution containing 300 mM imidazole. To the resulting luciferase solution (2-4 ml) was added 0.5 M sodium ethylenediaminetetraacetate, pH 8.0, to a concentration of 2 mM, 1 M dithiothreitol in 10 mM Na-acetate buffer, pH 5.2 to a concentration of 1 mM. The result is a solution of highly purified thermostable recombinant luciferase in 20 mm sodium phosphate buffer solution containing 0.5 M NaCl, pH 7.5, 0.3 M imidazole, 2 mm ethylene diamine tetraacetate, 1 mm dithiothreitol, with an activity of 3000-6000 E / ml (200 U / mg protein). The yield of the active enzyme is about 230 mg per 1 liter of culture medium. The luciferase concentration in the resulting solution is 15-30 mg / ml.

Пример 3. Приготовление реагента для определения АТФ на основе высокоочищенной термостабильной мутантной люциферазыExample 3. The preparation of the reagent for the determination of ATP based on highly purified thermostable mutant luciferase

а. 0,1 мл концентрированного раствора люциферазы, полученной, как описано в примере 2, в 20 мМ натрий-фосфатном буферном растворе, содержащем 0,5 М NaCl. рН 7,5, 0,3 М имидазол, 2 мМ этилендиаминтетраацетат натрия, 1 мМ дитиотреитол с активностью 3000 Е/мл, добавляют к 49,9 мл 0,05 М трис-(оксиметил)-аминометанацетатного буферного раствора, рН 7,8, содержащего 0,5 мМ люциферин, 10 мМ сульфат магния, 1 мМ этилендиаминтетраацетат натрия, 0,5 мМ дитиотреитол, 5 мг/мл бычий сывороточный альбумин, 90 мг/мл сахарозу, тщательно перемешивают, фильтруют в стерильных условиях (под ламинаром) через стерильный фильтр в стерильную колбу, разливают в стерильные флаконы по 2,0 мл, замораживают лиофилизуют, герметически закрывают под вакуумом и хранят до использования в холодильнике. Перед использованием в каждый флакон добавляют 2,0 мл деионизованной стерильной воды и получают реагент для измерения концентрации АТФ с активностью 6 Е/мл, при следующем соотношении компонентов, мас.%:but. 0.1 ml of a concentrated solution of luciferase, obtained as described in example 2, in 20 mm sodium phosphate buffer solution containing 0.5 M NaCl. pH 7.5, 0.3 M imidazole, 2 mM sodium ethylenediaminetetraacetate, 1 mM dithiothreitol with an activity of 3000 U / ml, is added to 49.9 ml of 0.05 M Tris- (hydroxymethyl) -aminomethane acetate solution, pH 7.8 containing 0.5 mm luciferin, 10 mm magnesium sulfate, 1 mm sodium ethylenediaminetetraacetate, 0.5 mm dithiothreitol, 5 mg / ml bovine serum albumin, 90 mg / ml sucrose, mix thoroughly, filtered under sterile conditions (under the laminar) through sterile filter into a sterile flask, pour into 2.0 ml sterile vials, freeze lyophilized, seal hermetically under vacuum, and stored prior to use in the refrigerator. Before use, 2.0 ml of deionized sterile water is added to each bottle and a reagent for measuring ATP concentration with an activity of 6 U / ml is obtained, in the following ratio, wt.%:

ЛюциферазаLuciferase 0,0030.003 ЛюциферинLuciferin 0,0140.014 Трис-(оксиметил)-аминометанTris- (hydroxymethyl) -aminomethane 0,6050.605 Сульфат магнияMagnesium sulfate 0,2460.246 Уксусная кислотаAcetic acid 0,100.10 Этилендиаминтетраацетат натрияEthylene diamine tetraacetate sodium 0,0380,038 ДитиотреитолDithiothreitol 0,0080.008 Бычий сывороточный альбуминBovine Serum Albumin 0,50.5 СахарозаSucrose 9,09.0 ВодаWater ОстальноеRest

б. Все операции проводят, как описано в примере 3а, но используют концентрированный раствор люциферазы с активностью 6000 Е/мл и 49,9 мл 0,1 М трис-(оксиметил)-аминометанацетатного буферного раствора, рН 7,8, содержащего 1,0 мМ люциферин, 20 мМ сульфат магния, 2 мМ этилендиаминтетраацетат натрия, 1 мМ дитиотреитол, 10 мг/мл бычий сывороточный альбумин, 180 мг/мл сахарозы. Получают реагент для измерения концентрации АТФ с активностью 12,0 Е/мл, при следующем соотношении компонентов, мас.%:b. All operations are carried out as described in example 3a, but using a concentrated luciferase solution with an activity of 6000 U / ml and 49.9 ml of 0.1 M Tris (oxymethyl) aminomethane acetate solution, pH 7.8, containing 1.0 mmol luciferin, 20 mM magnesium sulfate, 2 mM sodium ethylenediaminetetraacetate, 1 mM dithiothreitol, 10 mg / ml bovine serum albumin, 180 mg / ml sucrose. Get the reagent for measuring the concentration of ATP with an activity of 12.0 U / ml, in the following ratio of components, wt.%:

ЛюциферазаLuciferase 0,0060.006 ЛюциферинLuciferin 0,0280,028 Трис-(оксиметил)-аминометанTris- (hydroxymethyl) -aminomethane 1,2101,210 Сульфат магнияMagnesium sulfate 0,4920.492 Уксусная кислотаAcetic acid 0,200.20 Этилендиаминтетраацетат натрияEthylene diamine tetraacetate sodium 0,0760,076 ДитиотреитолDithiothreitol 0,0160.016 Бычий сывороточный альбумин Bovine Serum Albumin 1,01,0 СахарозаSucrose 18,018.0 ВодаWater ОстальноеRest

Пример 4. Методика определения АТФExample 4. The method for determining ATP

0,05 мл реагента, полученного, как описано в примере 3, вводят в цилиндрическую микрокювету объемом 0,2 мл и диаметром 7 мм. Кювету помещают в кюветное отделение люминометра ЛЮМ-1 и регистрируют фоновый сигнал, который, как правило, равен или менее 50 усл.ед. Затем вводят 0,05 мл раствора АТФ с известной концентрацией. Раствор быстро перемешивают и регистрируют интенсивность биолюминесценции (I). Разность между измеренной интенсивностью биолюминесценции (I) и фоновым сигналом является величиной, которая характеризует интенсивность биолюминесценции измеряемого раствФора АТФ и пропорциональна концентрации АТФ в кювете люминометра. Процедуру повторяют для растворов с различными концентрациями АТФ. Результаты измерений с использованием реагентов, полученных по примеру 3а-3б, показаны в таблице.0.05 ml of the reagent obtained as described in example 3, is introduced into a cylindrical microcuvette with a volume of 0.2 ml and a diameter of 7 mm The cuvette is placed in the cuvette compartment of the LUM-1 luminometer and a background signal is recorded, which, as a rule, is equal to or less than 50 conventional units. Then, 0.05 ml of a known ATP solution is added. The solution is rapidly mixed and the intensity of bioluminescence (I) is recorded. The difference between the measured bioluminescence intensity (I) and the background signal is a value that characterizes the bioluminescence intensity of the measured ATPF solution and is proportional to the ATP concentration in the luminometer cuvette. The procedure is repeated for solutions with different concentrations of ATP. The measurement results using the reagents obtained in example 3A-3B are shown in the table.

Зависимость логарифма интенсивности биолюминесценции от логарифма концентрации АТФ описывается уравнением (1). Для реагента, получаемого по примеру 3а, эта зависимость описывается уравнением:The dependence of the logarithm of the bioluminescence intensity on the logarithm of the ATP concentration is described by equation (1). For the reagent obtained in example 3A, this dependence is described by the equation:

Igf[I, усл.ед.]=13,494+0,9307·lg[AТФ, моль/л]Igf [I, conv.] = 13,494 + 0,9307 · lg [ATP, mol / l]

с величиной R2=0,9946.with a value of R 2 = 0.9946.

Для реагента, получаемого по примеру 3б, эта зависимость описывается уравнением:For the reagent obtained in example 3b, this dependence is described by the equation:

Ig[I, усл.ед.]=13,259+0,8983·lg[ATФ, моль/л]Ig [I, conv.] = 13,259 + 0,8983 · log [ATP, mol / l]

с величиной R2=0,9943.with a value of R 2 = 0.9943.

Концентрацию АТФ в неизвестном образце определяют по интенсивности биолюминесценции, регистрируемой для неизвестного образца, как описано выше. Численное значение концентрации АТФ находят, используя уравнение (1). Сравнение уравнений (1), полученных для реагентов, приготовленных по примеру 3а и 3б, показывает, что величины коэффициентов в обоих уравнениях в пределах ошибки измерений совпадают. Предел обнаружения АТФ с использованием реагента, полученного по примеру 3а, составляет 9,6·10-14 М, а при работе с использованием реагента, полученного по примеру 3б, составляет 8,2·10-14 М. Следовательно, несмотря на различие в составе реагентов и в активности люциферазы, используемой для их получения, оба реагента позволяют определять концентрацию АТФ в интервале от 10-13 до 5×10-9 моль/л.The concentration of ATP in an unknown sample is determined by the intensity of bioluminescence recorded for an unknown sample, as described above. The numerical value of the ATP concentration is found using equation (1). A comparison of equations (1) obtained for the reagents prepared according to example 3a and 3b shows that the coefficients in both equations coincide within the measurement error. The detection limit of ATP using the reagent obtained in example 3a is 9.6 · 10 -14 M, and when using the reagent obtained in example 3b, it is 8.2 · 10 -14 M. Therefore, despite the difference in the composition of the reagents and in the activity of luciferase used to obtain them, both reagents allow you to determine the concentration of ATP in the range from 10 -13 to 5 × 10 -9 mol / L.

Таблица 1Table 1 Результаты измерения концентрации АТФ с использованием реагента, полученного по примерам 3а-3бThe results of measuring the concentration of ATP using the reagent obtained in examples 3a-3b Концентрация АТФ в кювете, моль/лThe concentration of ATP in the cell, mol / l Интенсивность биолюминесценции, (I), усл.ед. (с вычетом фона)The intensity of bioluminescence, (I), conventional units (minus background) Реагент по примеру 3аThe reagent according to example 3A Реагент по примеру 3бThe reagent according to example 3b 5×10-9 5 × 10 -9 694988694988 846484846484 2,5×10-9 2.5 × 10 -9 359988359988 369984369984 5×10-10 5 × 10 -10 7538875388 8498484984 2,5×10-10 2.5 × 10 -10 3578835788 3838438384 5×10-11 5 × 10 -11 60286028 85848584 2,5×10-11 2.5 × 10 -11 36883688 40844084 5×10-12 5 × 10 -12 10881088 16841684 2,5×10-12 2.5 × 10 -12 430430 547547 5×10-13 5 × 10 -13 202202 230230 2,5×10-13 2.5 × 10 -13 6161 122122 Фоновый сигналBackground signal 1212 1616

Claims (2)

1. Реагент для определения аденозин-5'-трифосфата, включающий люциферазу, выделенную из рекомбинантных клеток E.coli, содержащих плазмиду с геном люциферазы светляков, люциферин, сульфат магния, трис-(оксиметил)-аминометан, уксусную кислоту, этилендиаминтетраацетат натрия, дитиотреитол, бычий сывороточный альбумин и воду, отличающийся тем, что он содержит сахарозу в качестве стабилизатора и мутантную люциферазу светляков Luciola mingrelica (SEQ ID No:2), выделенную из рекомбинантных клеток E.coli, трансформированных плазмидой pETL7 с мутантным геном люциферазы светляков Luciola mingrelica, кодирующим (по сравнению с исходным ферментом, SEQ ID No:1) аминокислотную последовательность фермента с восемью заменами (Сер118Цис, Цис146Сер, Лиз156Арг, Арг211Лей, Тре213Сер, Ала217Вал, Глу356Лиз, Сер364Цис), дополнительной последовательностью Мет-Ала-Сер-Лиз на N-конце и дополнительной последовательностью Сер-Глу-Про-Вал-Глу-Гис-Гис-Гис-Гис-Гис-Гис на С-конце вместо последовательности Ала-Лиз-Мет при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Люцифераза 0,003-0,006 Люциферин 0,014-0,028 Трис-(оксиметил)-аминометан 0,605-1,210 Сульфат магния 0,246-0,492 Уксусная кислота 0,10-0,20 Этилендиаминтетраацетат натрия 0,038-0,076 Дитиотреитол 0,008-0,016 Бычий сывороточный альбумин 0,5-1,0 Сахароза 9,0-18,0 Вода Остальное
1. Reagent for the determination of adenosine 5'-triphosphate, including luciferase isolated from recombinant E. coli cells containing a plasmid with the firefly luciferase gene, luciferin, magnesium sulfate, tris (oxymethyl) aminomethane, acetic acid, ethylenediaminetetra tetraacetate bovine serum albumin and water, characterized in that it contains sucrose as a stabilizer and mutant firefly luciferase Luciola mingrelica (SEQ ID No: 2) isolated from recombinant E. coli cells transformed with pETL7 plasmid with the mutant luciferase gene Fireflies Luciola mingrelica, encoding (in comparison with the initial enzyme, SEQ ID No: 1) the amino acid sequence of the enzyme with eight substitutions (Ser118Cis, Cis146Ser, Lys156Arg, Arg211Ley, Tre213Ser, Ala217Val, Glu356Liz, Serla-Seris-64Cis) Lys at the N-terminus and an additional sequence of Ser-Glu-Pro-Val-Glu-Gis-Gis-Gis-Gis-Gis-Gis at the C-end instead of the Ala-Liz-Met sequence in the following ratio of components, wt.%:
Luciferase 0.003-0.006 Luciferin 0.014-0.028 Tris- (hydroxymethyl) -aminomethane 0.605-1.210 Magnesium sulfate 0.246-0.492 Acetic acid 0.10-0.20 Ethylene diamine tetraacetate sodium 0.038-0.076 Dithiothreitol 0.008-0.016 Bovine Serum Albumin 0.5-1.0 Sucrose 9.0-18.0 Water Rest
2. Реагент для определения аденозин-5'-трифосфата по п.1, отличающийся тем, что он содержит мутантную люциферазу светляков Luciola mingrelica с удельной активностью 3000-6000 Е/мл (200 Е/мл белка). 2. The reagent for determining adenosine 5'-triphosphate according to claim 1, characterized in that it contains mutant firefly luciferase Luciola mingrelica with a specific activity of 3000-6000 U / ml (200 U / ml protein).
RU2009118840/10A 2009-05-20 2009-05-20 Agent for adenosine-5'-triphosphate RU2420594C2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009118840/10A RU2420594C2 (en) 2009-05-20 2009-05-20 Agent for adenosine-5'-triphosphate
PCT/RU2010/000254 WO2010134850A1 (en) 2009-05-20 2010-05-20 Reagent for determining adenosine-5'-triphosphate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009118840/10A RU2420594C2 (en) 2009-05-20 2009-05-20 Agent for adenosine-5'-triphosphate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009118840A RU2009118840A (en) 2010-11-27
RU2420594C2 true RU2420594C2 (en) 2011-06-10

Family

ID=43126361

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009118840/10A RU2420594C2 (en) 2009-05-20 2009-05-20 Agent for adenosine-5'-triphosphate

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2420594C2 (en)
WO (1) WO2010134850A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2654672C1 (en) * 2017-06-21 2018-05-21 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" Complex of reagents for the adenosine-5'-triphosphate quantitative analysis
RU2731415C2 (en) * 2018-12-17 2020-09-02 Общество с ограниченной ответственностью "ИБМХ-ЭкоБиоФарм" (ООО "ИБМХ-ЭкоБиоФарм") Method of producing alpha-fetoprotein immobilized on pet microparticles

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110607347A (en) * 2019-10-30 2019-12-24 浙江东鸿生物科技有限公司 ATP fluorescence detection reagent

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2164241C2 (en) * 1999-04-22 2001-03-20 Дементьева Екатерина Игоревна Reagent for adenosine 5'-triphosphate assay
RU2268944C2 (en) * 2004-02-11 2006-01-27 Наталья Николаевна Угарова Reagent for determination of adenosine 5'-triphosphate
JP4999341B2 (en) * 2005-09-06 2012-08-15 株式会社バイオエネックス Mutant firefly luciferase, gene, recombinant vector, transformant, and method for producing mutant firefly luciferase

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2654672C1 (en) * 2017-06-21 2018-05-21 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" Complex of reagents for the adenosine-5'-triphosphate quantitative analysis
RU2731415C2 (en) * 2018-12-17 2020-09-02 Общество с ограниченной ответственностью "ИБМХ-ЭкоБиоФарм" (ООО "ИБМХ-ЭкоБиоФарм") Method of producing alpha-fetoprotein immobilized on pet microparticles

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010134850A1 (en) 2010-11-25
RU2009118840A (en) 2010-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4275715B2 (en) Improved ATP detection method
JP2007330270A6 (en) Improved ATP detection method
CN113061591B (en) Novel firefly luciferase mutant, preparation method and application thereof
CA2891285C (en) Novel glucose oxidases derived from aspergillus niger
NO322134B1 (en) Protein with luciferase activity, DNA, vector, cell, test kit and assay method.
JP6493316B2 (en) Mutant beetle luciferase, gene, recombinant vector, transformant, and method for producing mutant beetle luciferase
JPH11239493A (en) Luciferase and measurement of atp in cell by using the same
Ma et al. Enhancement of polymerase activity of the large fragment in DNA polymerase I from Geobacillus stearothermophilus by site-directed mutagenesis at the active site
RU2420594C2 (en) Agent for adenosine-5'-triphosphate
JP2022133274A (en) Flavin-binding glucose dehydrogenase variant
US20030232418A1 (en) Modified pyrroloquinoline quinone (PQQ) dependent glucose dehydrogenase with superior substrate specificity and stability
JP5188771B2 (en) Mutant firefly luciferase
US7479383B2 (en) Modified pyrroloquinoline quinone (PQQ) dependent glucose dehydrogenase excellent in substrate specificity
ES2791302T3 (en) Diagnostic and analytical methods using apyrase from Shigella flexneri
JP6934720B2 (en) Flavin-bound glucose dehydrogenase with improved substrate specificity
KR20180105772A (en) Mutant Gaussia luciferase with enhanced bioluminescence intensity
CN116287106A (en) Method and reagent for enhancing firefly luciferase ATP bioluminescence detection performance
CN105331590B (en) Soluble pyrroloquinoline quinone dependent glucose dehydrogenase mutant with improved glucose specificity, polynucleotide and application thereof
RU2268944C2 (en) Reagent for determination of adenosine 5'-triphosphate
Zhang et al. RecQ helicase-catalyzed DNA unwinding detected by fluorescence resonance energy transfer
Kleineidam et al. Elucidation of the role of functional amino acid residues of the small sialidase from Clostridium perfringens by site-directed mutagenesis
RU2268943C2 (en) Reagent for determination of adenosine 5'-triphosphate
CN116814568B (en) Firefly luciferase mutant, protein, nucleic acid, recombinant vector, recombinant bacterium, reagent composition and preparation method
RU2210594C2 (en) Mutant luciferase (variants), dna encoding indicated luciferase and vector for expression of indicated protein
Koksharov et al. Increased thermal stability of luciferase of lighting beetles Luciola mingrelica by random mutagenesis

Legal Events

Date Code Title Description
FA92 Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted)

Effective date: 20101125

FZ9A Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal)

Effective date: 20101213

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190521