WO2011021657A1 - 生体試料中のl-リジンの定量法 - Google Patents
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- C12Q1/26—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving oxidoreductase
Definitions
- the present invention relates to a method for measuring L-lysine content by converting L-lysine in a biological sample into a quantifiable product using L-lysine ⁇ -oxidase and quantifying the product. It is.
- L-lysine is one of the protein-constituting amino acids, but is an essential amino acid that cannot be produced in the body. Concentrations of amino acids containing L-lysine maintain homeostasis in vivo, but blood levels vary greatly due to inborn errors of metabolism and visceral diseases. In addition to L-lysine, the in vivo amino acid concentration can be a useful means for detecting diseases. For this reason, these diseases can be detected by measuring the blood concentration of one or more amino acids (Patent Document 1, Non-Patent Document 1, and Non-Patent Document 2). However, Patent Document 1, Non-Patent Document 1, and Non-Patent Document 2 do not describe the measurement of blood concentration of L-lysine.
- amino acid quantification methods Many methods using an enzyme are known as amino acid quantification methods, and the method using an enzyme has an advantage that it can be carried out inexpensively and easily as compared with an instrumental analysis method.
- the enzyme for quantification for example, dehydrogenase or oxidase is often used.
- oxidase hydrogen peroxide produced by allowing oxidase to act on amino acids is detected with peroxidase and quantified.
- any of the colorimetric method, the fluorescence method, and the electrode method can be used.
- a method using an enzyme is also known as a method for quantifying L-lysine.
- L-lysine ⁇ -oxidase [EC. 1. 4. 3. 14] has been used for quantification with oxidase (Patent Document 2). Since L-lysine ⁇ -oxidase derived from Tricoderma viride has higher specificity for L-lysine than other L-amino acid oxidases and is commercially available, it is used as an element for enzyme sensors and the like.
- Non-patent document 3 Non-patent document 4
- Non-patent document 5 Non-patent document 6).
- Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Documents 1 to 11 are specifically incorporated herein by reference.
- L-lysine ⁇ -oxidase shows activity with weakness against a plurality of amino acids during quantification (Patent Document 2). Therefore, when a sample containing many kinds of amino acids such as plasma is quantified using L-lysine ⁇ -oxidase, it tends to be overestimated (see Example FIG. 2 described later).
- Non-patent Document 7 L-lysine ⁇ -oxidase having higher specificity than L-lysine ⁇ -oxidase and a method for quantifying L-lysine using this enzyme have been reported (Non-patent Document 7).
- this L-lysine ⁇ -oxidase is derived from seawater fish mucus, and no enzyme production by culture has been reported. At present, it is difficult to use L-lysine quantitative methods using this enzyme.
- an object of the present invention is to provide an enzymatic quantification method capable of specifically quantifying L-lysine in a biological sample even when other amino acids coexist.
- Another object of the present invention is to provide a measurement kit that can be used when carrying out the above enzymatic quantification method.
- an object of the present invention is to provide an enzyme sensor that can be used in the enzymatic quantification method.
- L-lysine ⁇ -oxidase As a result of various studies by the present inventors, it was found that by using L-lysine ⁇ -oxidase as an enzyme that acts on L-lysine, a detectable product is quantitatively generated from L-lysine. ⁇ -oxidase has been found that even when other amino acids coexist with L-lysine, it reacts specifically with L-lysine and a detectable product is produced in proportion to the amount of L-lysine present. The present invention has been completed.
- the present invention is as follows.
- a method for measuring L-lysine contained in the biological sample which comprises reacting a specimen containing the biological sample with L-lysine ⁇ -oxidase and quantifying the resulting product.
- [5] The method for measuring L-lysine according to [3], wherein hydrogen peroxide is measured by a current detection type sensor using a hydrogen peroxide electrode.
- [6] The method for measuring L-lysine according to [1] or [2], wherein the product is ammonia.
- [7] The method for measuring L-lysine according to [6], wherein ammonia is measured using an ammonia detector.
- [8] The method for measuring L-lysine according to [1] or [2], wherein the product is L-lysine deamination product 2-aminoadipic acid 6-semialdehyde.
- L-lysine ⁇ -oxidase acts on the amino group at the ⁇ position of L-lysine, so that it does not act on other amino acids and is contained in a sample containing many kinds of amino acids.
- L-lysine can be specifically quantified.
- the present invention is particularly effective for biological samples such as plasma, serum or urine, and not only can L-lysine be quantified by a color development method or a fluorescence method by coupling with an enzyme such as peroxidase, but also an electrode.
- an enzyme such as peroxidase, but also an electrode.
- a type enzyme sensor can also be provided.
- FIG. 1 shows the results of SDS-PAGE at each purification step of L-lysine ⁇ -oxidase.
- FIG. 2 shows a calibration curve for L-lysine quantification using L-lysine ⁇ -oxidase.
- FIG. 3 shows a comparison result of the enzymatic method using L-lysine ⁇ -oxidase and L-lysine ⁇ -oxidase and L-lysine quantification using an ultrafast amino acid analysis system.
- the method for measuring L-lysine of the present invention comprises reacting a specimen containing a biological sample with L-lysine ⁇ -oxidase and quantifying the resulting product.
- the biological sample to be measured according to the present invention may be any sample as long as it may contain L-lysine.
- the biological sample can be appropriately selected depending on which product produced by allowing L-lysine ⁇ -oxidase to act on the biological sample to measure the concentration of L-lysine in the biological sample.
- the product is quantified using a color former or a fluorescent agent, it is preferably a colorless aqueous solution that does not contain protein.
- serum that has been subjected to deproteinization treatment by ultrafiltration or the like is used. And plasma.
- the L-lysine ⁇ -oxidase used in the present invention was first reported as an antibacterial protein secreted by Marinomonas mediterranea (Non-patent Document 8). Furthermore, it was subsequently revealed that the corresponding protein is an oxidase using L-lysine as a substrate (Non-patent Document 9). Furthermore, it was confirmed that hydrogen peroxide generated by the reaction was the true antibacterial activity reported in Non-Patent Document 4, and was reported as L-lysine ⁇ -oxidase (Non-Patent Document 10). However, there have been no examples of using this enzyme for quantification of L-lysine.
- L-lysine ⁇ -oxidase used in the present invention is not limited to those produced from a specific species, and is excessively associated with oxidative deamination of the amino group at the ⁇ position of L-lysine. It means an enzyme that produces hydrogen oxide.
- L-lysine ⁇ -oxidase include L-lysine ⁇ -oxidase produced by the above-mentioned Marinomonas Mediterranea.
- Another example is L-lysine ⁇ -oxidase produced by Pseudoalteromonas tunicate described in Non-Patent Document 11.
- an enzyme or protein obtained by expressing this L-lysine ⁇ -oxidase gene or a protein gene having the same activity as this L-lysine ⁇ -oxidase in a host such as Escherichia coli is also used in the present invention.
- a host such as Escherichia coli
- -Included in lysine ⁇ -oxidase Information on the genes of L-lysine ⁇ -oxidase or homologs of L-lysine ⁇ -oxidase can be obtained based on the gene accession numbers shown in Table 1 below, but the present invention is limited to these genes. It is not limited.
- a host such as BL21 or JM109 is prepared. Examples include a method of transforming into a strain and culturing. Other known methods other than these can also be used as appropriate.
- reaction formula A The oxidation reaction of L-lysine by L-lysine ⁇ -oxidase is shown in the following reaction formula A (upper), and the oxidation reaction of L-lysine by L-lysine ⁇ -oxidase is shown in the following reaction formula B (lower).
- the L-lysine ⁇ -oxidase used in the present invention means an enzyme that catalyzes the reaction shown in the above reaction formula B, and is not limited by its origin or amino acid sequence difference.
- the hydrogen peroxide can be quantified by a known method such as a method using a peroxidase reaction.
- the peroxidase which can be used should just be an enzyme which can be utilized for the fixed_quantity
- quantitative_assay of hydrogen peroxide for example, a horseradish origin peroxidase is mentioned.
- a color former in the case of employing the color development method, any colorant that can serve as a substrate for the peroxidase to be used may be used.
- the reaction for the determination of hydrogen peroxide using horseradish peroxidase is as follows.
- a color former such as 4-aminoantipyrine and a fluorescent agent can be appropriately selected depending on the type of peroxidase used.
- the hydrogen peroxide as the product can also be measured using a current detection type sensor using a hydrogen peroxide electrode.
- the hydrogen peroxide electrode include a sensor that uses as a electrode a film in which peroxidase is immobilized on glutaraldehyde together with BSA (bovine serum albumin) and carbon paste containing ferrocene.
- BSA bovine serum albumin
- ammonia can be measured using an ammonia detector.
- a detection reagent such as indophenol (such as indophenol blue method) or o-phthalic aldehyde
- An enzymatic method using glutamate dehydrogenase can also be used.
- the principle of the indophenol blue method is to measure the absorbance of indophenol blue produced when ammonia nitrogen reacts with hypochlorite to produce monochloramine, and when monochloramine and phenol react as shown in [Chemical Formula 3]. By doing so, ammonia nitrogen is quantified.
- the method using o-phthalic aldehyde is a method for measuring a fluorescent substance produced by reaction from ammonia and o-phthalic aldehyde as shown in [Chemical Formula 4]. Further, the method using L-glutamate dehydrogenase is carried out by utilizing the fact that NADH is converted to NAD + as glutamate is produced from 2-oxoglutarate and ammonia by the activity of glutamate dehydrogenase as shown in [Chem. 5]. Is the method.
- the aldehyde group is quantified by, for example, measuring the decrease or increase of NAD (P) H using alcohol dehydrogenase or aldehyde dehydrogenase.
- P NAD
- a method is mentioned.
- the reaction formula of the method for measuring the aldehyde group generated by the deamination reaction using aldehyde dehydrogenase is shown below.
- the reaction for causing L-lysine ⁇ -oxidase to act on a specimen containing a biological sample and the reaction for quantifying the resulting product are generally carried out within the range of 4 to 80 ° C. where the enzyme reaction is possible. It is determined appropriately in consideration of the optimum temperature. In the case of using the above-mentioned Marinomonas Mediterranea enzyme and horseradish peroxidase, it is preferable to carry out the reaction at 15 ° C. to 40 ° C. near normal temperature.
- the pH of the reaction solution may be any pH within the range allowed by the stability and solubility of the enzyme and other reagents used when quantifying L-lysine ⁇ -oxidase and products.
- reaction for causing L-lysine ⁇ -oxidase to act and the reaction for quantifying the produced product can be performed simultaneously (in parallel) or sequentially in the same reaction vessel. .
- the present invention also includes a kit for measuring L-lysine containing the following reagents.
- L-lysine ⁇ -oxidase (2) Reagent for product detection produced by L-lysine ⁇ -oxidase
- the L-lysine ⁇ -oxidase may be a natural enzyme or an enzyme produced by a gene recombination technique.
- the natural enzyme can be prepared, for example, by collecting L-lysine ⁇ -oxidase from the above-mentioned culture of Marinomonas Mediterranea and purifying it if necessary.
- the enzyme produced by the gene recombination technique is a gene obtained on the basis of the information shown in Table 1 or a homologue thereof, or a variant thereof, in which the expressed protein is introduced with a gene having L-lysine ⁇ -oxidase activity. It can be prepared by culturing a transformant, for example, E. coli by a conventional method, collecting L-lysine ⁇ -oxidase from the obtained microbial cell, and purifying it if necessary.
- the product detection reagent produced by L-lysine ⁇ -oxidase in (2) can be appropriately determined according to the product to be detected.
- the product detection reagent can include peroxidase and a color developing agent for peroxidase.
- the product detection reagent may contain an ammonia detection agent.
- the product detection reagent includes enzymes and coenzymes that act on aldehyde groups, such as alcohol dehydrogenase and NAD (P) H or aldehyde dehydrogenase. And NAD (P) + .
- the measurement kit of the present invention may further contain a reaction buffer in addition to the above (1) and (2).
- a reaction buffer There are no particular limitations on the reaction buffer, and when an enzyme is used for the quantification of L-lysine ⁇ -oxidase and product, it is appropriately determined in consideration of the optimum pH under the condition that the enzyme reaction is not inhibited. .
- the present invention relates to an enzyme sensor using L-lysine ⁇ -oxidase.
- This sensor can be used as an amino acid sensor for L-lysine measurement.
- the enzyme sensor of the present invention contains at least L-lysine ⁇ -oxidase, and further comprises an enzyme used for quantitative reaction of a product produced from L-lysine ⁇ -oxidase such as peroxidase, aldehyde dehydrogenase, alcohol dehydrogenase or the like. It can also be included. Furthermore, the enzyme sensor of the present invention can contain proteins that contribute to detection, such as electron transfer proteins and diaphorase, in addition to the enzymes described above. The L-lysine ⁇ -oxidase and other enzymes can be immobilized directly or indirectly on the electrode, or can be added separately to the test solution or the like.
- the enzyme sensor of the present invention uses an enzyme used for quantitative reaction of L-lysine ⁇ -oxidase and the above-mentioned product, and further uses a configuration employed in a known enzyme sensor as it is or after being appropriately modified. be able to.
- the enzyme sensor in the present invention is a combination of a basic structure of a known enzyme electrode and L-lysine ⁇ -oxidase, and directly or indirectly contains L-lysine ⁇ -oxidase and the aforementioned enzyme for quantifying the product.
- An electrode-type enzyme sensor using an immobilized enzyme electrode can be used.
- an electrochemical mediator that facilitates the transfer of electrons between the enzyme and the electrode may be present in the vicinity of the electrode of the enzyme electrode.
- the electrochemical mediator include ferrocene or ferrocene methanol, potassium ferricyanide, phenazine methosulfate, and the like. Specific examples of the electrode type enzyme sensor are shown below.
- Electrode type enzyme sensor (Example 1) Enzyme electrode: Peroxidase and L-lysine ⁇ -oxidase immobilized on carbon electrode
- Electrode type enzyme sensor (Example 2) Enzyme electrode: Peroxidase and L-lysine ⁇ -oxidase immobilized on carbon electrode Electrochemical mediator: 3,3 ′, 5,5′-tetramethylbenzidine
- Electrode type enzyme sensor (Example 3) Enzyme electrode: L-lysine ⁇ -oxidase, diaphorase, aldehyde dehydrogenase immobilized on gold electrode Electrochemical mediator: Ferrocene methanol * NAD + added to sample
- Reaction reagent B (3 mL) 2 mg horseradish peroxidase (Wako), 30 mg 4-aminoantipyrine Adjust to 3 mL with deionized water
- Reagent for measuring L-lysine oxidase activity (10 doses) Reaction reagent A 1 mL Reaction reagent B 20 ⁇ L Substrate solution 0.5 mL
- FIG. 1 shows SDS-PAGE of the purified enzyme. As can be seen from FIG. 1, the protein was purified by SDS-PAGE as a single protein by the above-described three-step purification procedure.
- L-lysine ⁇ -oxidase showed activity in addition to L-lysine, L-ornithine, L-phenylalanine, L-leucine L-histidine, L-tyrosine, and L-arginine. .
- L-lysine ⁇ -oxidase only 3.4% of the activity of L-lysine was detected with L-ornithine, and L-lysine ⁇ -oxidase was more effective than L-lysine ⁇ -oxidase. It was found to have high substrate specificity.
- Patent document 2 is a measurement result by an oxygen electrode.
- Derivatization conditions Add 70 ⁇ L of borate buffer to 10 ⁇ L of sample in total recovery vial, mix, add 20 ⁇ L of AccQ-Tag Ultra reagent, stir at room temperature for 1 minute, then warm at 55 ° C. for 10 minutes. A derivatized sample was used.
- the L-lysine ⁇ -oxidase method according to the present invention showed a value close to that of the ultrafast amino acid analysis system in any sample compared to the enzymatic method using L-lysine ⁇ -oxidase. Therefore, it was found that L-lysine ⁇ -oxidase can be quantified more accurately than L-lysine ⁇ -oxidase.
- L-lysine hyperlysineemia is known as one of the inborn errors of amino acid metabolism, and the present invention is promising as a mass screening method.
- L-lysine is an essential amino acid and tends to be deficient even when incorporated as food. Since it has a great influence on the metabolic system, it is expected to be used as an L-lysine measurement kit for metabolism studies in animal experiments or for foods. It can also be used in combination with other amino acid quantification enzymes for disease detection by the “amino index” calculated from the concentration of a plurality of amino acids.
- an enzyme sensor can be constructed and commercialized as a small enzyme sensor.
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Abstract
本発明は、生体試料中のL-リジンを、他のアミノ酸が共存する場合であっても特異的に定量可能である酵素的定量法、この酵素的定量法を実施する際に利用できる測定用のキット及び酵素センサーを提供する。本発明は、生体試料を含有する検体に、L-リジンε-オキシダーゼを作用させ、生じた生成物を定量することを含む、前記生体試料に含有されるL-リジンの測定方法、L-リジンε-オキシダーゼを用いる酵素センサーに関する。以下の試薬を含むL-リジンの測定用キットに関する。 (1)L-リジンε-オキシダーゼ (2)L-リジンε-オキシダーゼにより生成する生成物検出用試薬
Description
本出願は、2009年8月21日出願の日本特願2009-191525号の優先権を主張し、それらの全記載は、ここに特に開示として援用される。
本発明は、生体試料中のL-リジンをL-リジン ε-オキシダーゼを用いて定量可能な生成物に変換し、この生成物を定量することでL-リジンの含有量を測定する方法に関するものである。
アミノ酸は、タンパク質の構成単位であるとともに、エネルギー源、栄養素、代謝系の中間体としても重要である。L-リジンは、タンパク質構成アミノ酸の1つであるが、体内で生産できない必須アミノ酸である。L-リジンを含むアミノ酸の濃度は、生体内では、恒常性が維持されているが、先天性代謝異常や内臓疾患により、血中濃度が大きく変動する。L-リジンに限らず、生体内のアミノ酸濃度は疾病を検出する有用な手段となり得る。このため、1種類もしくは多種類のアミノ酸の血中濃度を測定することにより、これらの疾病を検出することが可能となる(特許文献1、非特許文献1、非特許文献2)。但し、特許文献1、非特許文献1、非特許文献2には、L-リジンの血中濃度測定に関する記載はない。
アミノ酸の定量法として酵素を用いる方法が多数知られており、酵素を用いる方法は、機器分析的手法と比べ安価で簡易的に行うことができるという利点がある。定量用酵素としては、例えば、デヒドロゲナーゼまたはオキシダーゼが多く用いられる。オキシダーゼを用いる場合、アミノ酸にオキシダーゼを作用させることで生産される過酸化水素をペルオキシダーゼで検出し、定量する。この検出及び定量には、比色法、蛍光法、電極法のいずれの方法も利用可能である。
L-リジンの定量法としても酵素を用いる方法が知られている。例えば、オキシダーゼによる定量には、L-リジン α-オキシダーゼ[EC. 1. 4. 3. 14]が用いられてきた(特許文献2)。トリコデルマ ビリデ(Tricoderma viride)由来のL-リジンα-オキシダーゼは、他のL-アミノ酸オキシダーゼと比べ、L-リジンに対する特異性が高く、市販もされていることから、酵素センサーなどの素子として利用されてきた(非特許文献3、非特許文献4、非特許文献5、非特許文献6)。
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特許文献1及び2並びに非特許文献1~11の全記載は、ここに特に開示として援用される。
しかし、L-リジン α-オキシダーゼは、定量の際、複数のアミノ酸に対して弱いながら活性を示す(特許文献2)。そのため、血漿のような多種類のアミノ酸を含有する試料をL-リジン α-オキシダーゼを用いて定量した場合、過剰評価になる傾向がある(後述の実施例図2参照)。
また、最近、上記L-リジン α-オキシダーゼより特異性の高いL-リジンα-オキシダーゼ及びこの酵素を用いたL-リジンの定量法が報告された(非特許文献7)。しかし、このL-リジンα-オキシダーゼは、海水魚の粘液由来であり、培養による酵素生産は報告されておらず、現状ではこの酵素を用いるL-リジンの定量法の汎用は困難である。
L-リジンのオキシダーゼによる定量法は有用な方法であると考えられるが、上述のように、現在まで利用されている酵素では、基質特異性の面から十分な性能を有していなかった。
そこで、本発明は、生体試料中のL-リジンを、他のアミノ酸が共存する場合であっても特異的に定量可能である酵素的定量法を提供することを目的とする。
さらに本発明は、上記酵素的定量法を実施する際に利用できる測定用のキットを提供することも目的とする。
加えて本発明は、上記酵素的定量法に利用できる酵素センサーを提供することも目的とする。
本発明者らが種々検討した結果、L-リジンに作用させる酵素としてL-リジンε-オキシダーゼを用いることで、検出可能な生成物がL-リジンから定量的に生じること、さらにはL-リジンε-オキシダーゼは、L-リジンに他のアミノ酸が共存しても、L-リジンに特異的に反応して、検出可能な生成物がL-リジンの存在量に比例して生成することを見出して本発明を完成した。
本発明は、以下に示す通りである。
[1]
生体試料を含有する検体に、L-リジンε-オキシダーゼを作用させ、生じた生成物を定量することを含む、前記生体試料に含有されるL-リジンの測定方法。
[2]
L-リジンε-オキシダーゼがマリノモナス メディテラネア(Marinomonas mediterranea)由来の酵素である[1]に記載のL-リジンの測定方法。
[3]
前記生成物が過酸化水素である[1]または[2]に記載のL-リジンの測定方法。
[4]
過酸化水素を、ペルオキシダーゼ反応を用いて測定する[3]に記載のL-リジンの測定方法。
[5]
過酸化水素を、過酸化水素電極を用いた電流検出型センサーにより測定する[3]に記載のL-リジンの測定方法。
[6]
前記生成物がアンモニアである[1]または[2]に記載のL-リジンの測定方法。
[7]
アンモニアを、アンモニア検出薬を用いて測定する[6]に記載のL-リジンの測定方法。
[8]
前記生成物がL-リジンの脱アミノ化生成物2-アミノアジピン酸 6-セミアルデヒドである[1]または[2]に記載のL-リジンの測定方法。
[9]
L-リジンの2-アミノアジピン酸 6-セミアルデヒドを、アルデヒドデヒドロゲナーゼまたはアルコールデヒドロゲナーゼを用いて測定する[8]に記載のL-リジンの測定方法。
[10]
生体試料が血漿、血清、または尿である[1]~[9]のいずれかに記載のL-リジンの測定方法。
[11]
以下の試薬を含むL-リジンの測定用キット。
(1)L-リジンε-オキシダーゼ
(2)L-リジンε-オキシダーゼにより生成する生成物検出用試薬
[12]
生成物検出用試薬がペルオキシダーゼ及びペルオキシダーゼ用発色剤を含む[11]に記載の測定用キット。
[13]
生成物検出用試薬がアンモニア検出薬を含む[11]に記載の測定用キット。
[14]
生成物検出用試薬がアルコールデヒドロゲナーゼを含む[11]に記載の測定用キット。
[15]
反応用緩衝液をさらに含む[11]~[14]のいずれかに記載の測定用キット。
[16]
L-リジンε-オキシダーゼを用いることを特徴とする酵素センサー。
[17]
L-リジンε-オキシダーゼから生成される生成物の定量反応に用いられる酵素をさらに用いる[16]に記載の酵素センサー。
[18]
電気化学メディエーターをさらに用いる[16]または[17]に記載の酵素センサー。
[19]
L-リジン測定用である[16]~[18]のいずれかに記載のセンサー。
[1]
生体試料を含有する検体に、L-リジンε-オキシダーゼを作用させ、生じた生成物を定量することを含む、前記生体試料に含有されるL-リジンの測定方法。
[2]
L-リジンε-オキシダーゼがマリノモナス メディテラネア(Marinomonas mediterranea)由来の酵素である[1]に記載のL-リジンの測定方法。
[3]
前記生成物が過酸化水素である[1]または[2]に記載のL-リジンの測定方法。
[4]
過酸化水素を、ペルオキシダーゼ反応を用いて測定する[3]に記載のL-リジンの測定方法。
[5]
過酸化水素を、過酸化水素電極を用いた電流検出型センサーにより測定する[3]に記載のL-リジンの測定方法。
[6]
前記生成物がアンモニアである[1]または[2]に記載のL-リジンの測定方法。
[7]
アンモニアを、アンモニア検出薬を用いて測定する[6]に記載のL-リジンの測定方法。
[8]
前記生成物がL-リジンの脱アミノ化生成物2-アミノアジピン酸 6-セミアルデヒドである[1]または[2]に記載のL-リジンの測定方法。
[9]
L-リジンの2-アミノアジピン酸 6-セミアルデヒドを、アルデヒドデヒドロゲナーゼまたはアルコールデヒドロゲナーゼを用いて測定する[8]に記載のL-リジンの測定方法。
[10]
生体試料が血漿、血清、または尿である[1]~[9]のいずれかに記載のL-リジンの測定方法。
[11]
以下の試薬を含むL-リジンの測定用キット。
(1)L-リジンε-オキシダーゼ
(2)L-リジンε-オキシダーゼにより生成する生成物検出用試薬
[12]
生成物検出用試薬がペルオキシダーゼ及びペルオキシダーゼ用発色剤を含む[11]に記載の測定用キット。
[13]
生成物検出用試薬がアンモニア検出薬を含む[11]に記載の測定用キット。
[14]
生成物検出用試薬がアルコールデヒドロゲナーゼを含む[11]に記載の測定用キット。
[15]
反応用緩衝液をさらに含む[11]~[14]のいずれかに記載の測定用キット。
[16]
L-リジンε-オキシダーゼを用いることを特徴とする酵素センサー。
[17]
L-リジンε-オキシダーゼから生成される生成物の定量反応に用いられる酵素をさらに用いる[16]に記載の酵素センサー。
[18]
電気化学メディエーターをさらに用いる[16]または[17]に記載の酵素センサー。
[19]
L-リジン測定用である[16]~[18]のいずれかに記載のセンサー。
上記のように、本発明によれば、L-リジンε-オキシダーゼがL-リジンのε位のアミノ基に作用するため、他のアミノ酸に作用することなく多種類のアミノ酸を含む試料中であっても、特異的にL-リジンのみを定量することができる。
また、本発明は、血漿、血清または尿のような生体試料に対し特に有効であり、ペルオキシダーゼ等の酵素とカップリングさせることにより発色法や蛍光法でL-リジンを定量できるのみならず、電極型酵素センサーを提供することもできる。
<L-リジンの測定方法>
本発明のL-リジンの測定方法は、生体試料を含有する検体に、L-リジンε-オキシダーゼを作用させ、生じた生成物を定量することを含むものである。
本発明のL-リジンの測定方法は、生体試料を含有する検体に、L-リジンε-オキシダーゼを作用させ、生じた生成物を定量することを含むものである。
本発明の測定対象となる生体試料は、L-リジンを含む可能性のある試料であれば、如何なるものでもよい。生体試料にL-リジンε-オキシダーゼを作用させて生じる、どの生成物を定量することで生体試料中のL-リジンの濃度を測定するのかにより、生体試料は適宜選択することができる。例えば、発色剤や蛍光剤を利用して上記生成物を定量する場合には、タンパク質を含まず、無色の水溶液であることが好ましく、例えば、限外濾過等で除タンパク質処理を行った、血清及び血漿が挙げられる。
本発明において用いるL-リジンε-オキシダーゼは、マリノモナス メディテラネア(Marinomonas mediterranea)が分泌する抗細菌タンパク質としてはじめて報告されたものである(非特許文献8)。さらに、その後、該当タンパク質がL-リジンを基質とするオキシダーゼであることが明らかとなった(非特許文献9)。さらに、その後に、反応により生じる過酸化水素が非特許文献4で報告されていた抗細菌活性の正体であることが確かめられ、L-リジンε-オキシダーゼとして報告された(非特許文献10)。しかし、本酵素をL-リジンの定量に用いることを報告した例は、これまでになかった。
本発明で用いるL-リジンε-オキシダーゼは、特定の種より生産されるものに限られるものではなく、特異的にL-リジンのε位のアミノ基を酸化的脱アミノ化するのに伴い過酸化水素を生産する酵素を意味する。L-リジン ε-オキシダーゼとしては、例えば、上記マリノモナス メディテラネア(Marinomonas mediterranea)が生産するL-リジンε-オキシダーゼを挙げることができる。あるいは、非特許文献11に記載のシュードアルテロモナス ツニカタ(Pseudoalteromonas tunicate)が生産するL-リジンε-オキシダーゼも挙げることができる。
さらに、このL-リジン ε-オキシダーゼの遺伝子、またはこのL-リジンε-オキシダーゼと同様の活性を有するタンパク質の遺伝子を大腸菌などの宿主において発現させて得られる酵素またはタンパク質も、本発明で用いるL-リジンε-オキシダーゼに含まれる。L-リジンε-オキシダーゼの遺伝子またはL-リジンε-オキシダーゼのホモログ体の遺伝子の情報は、以下の表1に記載の遺伝子アクセッションナンバーに基づいて入手できるが、本発明はこれらの遺伝子にのみ限られるものではない。
また、異種発現による生産法としては、例えば、上記該当菌株よりそれぞれのゲノムDNAから該当する遺伝子をPCRにて増幅しpETもしくはpUCなどに組み込みのプラスミドベクターを構築したのち、BL21、JM109などの宿主菌株に形質転換し、培養する方法が挙げられる。これら以外の公知の方法も適宜用いることができる。
L-リジンα-オキシダーゼによるL-リジンの酸化反応を以下の反応式A(上段)に示し、L-リジンε-オキシダーゼによるL-リジンの酸化反応を以下の反応式B(下段)に示す。
本発明で用いるL-リジン ε-オキシダーゼとは、上記反応式Bに示す反応を触媒する酵素を意味し、従って、その由来やアミノ酸配列の違いで限定されることはない。
L-リジン ε-オキシダーゼによるL-リジンの酸化反応においては、反応式Bに示すように、生成物として過酸化水素(H2O2)、アンモニア(NH3)及びL-リジンの脱アミノ化生成物である2-アミノアジピン酸 6-セミアルデヒドが得られる。
定量に用いられる生成物が過酸化水素である場合、過酸化水素は、例えば、ペルオキシダーゼ反応を用いて測定する方法等の公知の方法で定量することができる。ペルオキシダーゼ反応を用いて測定する場合、使用可能なペルオキシダーゼは、過酸化水素の定量に利用可能な酵素であればよく、例えば、西洋わさび由来ペルオキシダーゼが挙げられる。また、発色法を採用した場合の発色剤としては、使用するペルオキシダーゼの基質となり得るものであれば良く、西洋わさび由来ペルオキシダーゼを用いる場合には、4-アミノアンチピリン:フェノールなどが挙げられる。西洋ワサビペルオキシダーゼを用いる過酸化水素の定量のための反応は以下に示す通りである。
4-アミノアンチピリン等の発色剤や蛍光剤は、使用されるペルオキシダーゼの種類によって適宜選択することが可能である。
上記生成物である過酸化水素は、過酸化水素電極を用いた電流検出型センサーを用いて測定することもできる。過酸化水素電極としては、例えば、ペルオキシダーゼをBSA(牛血清アルブミン)とともにグルタルアルデヒドに固定化した膜とフェロセンをカーボンペーストに含有させたものを電極として用いるセンサーを挙げることができる。
定量に用いられる生成物がアンモニアである場合、アンモニアはアンモニア検出薬を用いて測定することができる。例えば、遊離するアンモニウムイオンをインドフェノール(インドフェノール青法等)やo-フタル酸アルデヒド等の検出試薬を用いて定量する方法が挙げられる。また、グルタミン酸デヒドロゲナーゼを用いる酵素法も利用できる。インドフェノール青法の原理は、アンモニア窒素が次亜塩素酸塩と反応しモノクロラミンを生成し、さらにモノクロラミンとフェノールとが[化3]のように反応して生ずるインドフェノール青の吸光度を測定することでアンモニア窒素を定量するものである。o-フタル酸アルデヒドを用いる方法は、アンモニアとo-フタル酸アルデヒドから[化4]のように反応して生じる蛍光物質を測定する方法である。また、L-グルタミン酸デヒドロゲナーゼを用いる方法は、[化5]のようにグルタミン酸デヒドロゲナーゼの活性により2-オキソグルタル酸とアンモニアからグルタミン酸が生じるのに伴いNADHがNAD+に変換されることを利用して行う方法である。
定量に用いられる生成物が2-アミノアジピン酸 6-セミアルデヒドである場合、そのアルデヒド基の定量法としては、例えばアルコールデヒドロゲナーゼやアルデヒドデヒドロゲナーゼを用いてNAD(P)Hの減少もしくは増加を測定する方法が挙げられる。以下に脱アミノ化反応により生じるアルデヒド基を、アルデヒドデヒドロゲナーゼを用いて測定する方法の反応式を示す。
生体試料を含有する検体に対し、L-リジンε-オキシダーゼを作用させる反応、及び生じた生成物を定量する反応は、一般的に酵素反応が可能な4~80℃の範囲で、その酵素の至適温度を考慮して適宜決定される。上述のマリノモナス メディテラネア由来の酵素および西洋わさび由来ペルオキシダーゼを用いる場合、好ましくは、常温付近で15℃~40℃で実施することが望ましい。また、反応液のpHは、L-リジンε-オキシダーゼ及び生成物の定量に酵素を用いる場合には、使用する酵素及びその他の試薬の安定性、可溶性が許す範囲においていずれのpHでも可能であるが、好ましくはその酵素の至適pH付近で行うことが望ましい。特に上述のマリノモナス メディテラネア由来の酵素および西洋わさび由来ペルオキシダーゼを用いる場合は、中性付近(pH6~8)が望ましい。
また、L-リジンε-オキシダーゼを作用させる反応、及び生じた生成物を定量する反応は、同一の反応容器内で、同時(並行して)実施することもできるし、逐次実施することもできる。
本発明は、以下の試薬を含むL-リジンの測定用キットも包含する。
(1)L-リジンε-オキシダーゼ
(2)L-リジンε-オキシダーゼにより生成する生成物検出用試薬
(1)L-リジンε-オキシダーゼ
(2)L-リジンε-オキシダーゼにより生成する生成物検出用試薬
(1)のL-リジンε-オキシダーゼは、天然型の酵素であっても、遺伝子組換技術により生産された酵素であってもよい。天然型の酵素は、例えば、前述のマリノモナス メディテラネア(Marinomonas mediterranea)の培養物よりL-リジンε-オキシダーゼを採取し、必要により精製することで調製できる。遺伝子組換技術により生産された酵素は、表1に示す情報に基づいて入手した遺伝子若しくはそのホモログ、またはその改変体であって発現タンパク質がL-リジンε-オキシダーゼ活性を有する遺伝子を導入した形質転換体、例えば、大腸菌を常法により培養し、得られた菌体からL-リジンε-オキシダーゼを採取し、必要により精製することで調製できる。
(2)のL-リジンε-オキシダーゼにより生成する生成物検出用試薬は、検出対象となる生成物に応じて適宜決定できる。例えば、検出対象となる生成物が過酸化水素の場合は、生成物検出用試薬は、ペルオキシダーゼ及びペルオキシダーゼ用発色剤を含むものであることができる。検出対象となる生成物がアンモニアの場合は、生成物検出用試薬は、アンモニア検出薬を含むものであることができる。検出対象となる生成物が2-アミノアジピン酸 6-セミアルデヒドの場合は、生成物検出用試薬は、アルデヒド基に作用する酵素および補酵素、例えばアルコールデヒドロゲナーゼとNAD(P)Hまたは、アルデヒドデヒドロゲナーゼとNAD(P)+を含むものであることができる。
本発明の測定用キットは、上記(1)及び(2)に加えて、反応用緩衝液をさらに含むものであることができる。反応用緩衝液は特に制限はなく、L-リジンε-オキシダーゼ及び生成物の定量に酵素を用いる場合にはその酵素の反応を阻害しないことを条件に至適pHを考慮して適宜決定される。
<酵素センサー>
本発明は、L-リジンε-オキシダーゼを用いることを特徴とする酵素センサーに関する。このセンサーは、L-リジン測定用アミノ酸センサーとして利用できる。
本発明は、L-リジンε-オキシダーゼを用いることを特徴とする酵素センサーに関する。このセンサーは、L-リジン測定用アミノ酸センサーとして利用できる。
本発明の酵素センサーは、少なくともL-リジンε-オキシダーゼを含むものであり、ペルオキシダーゼあるいはアルデヒドデヒドロゲナーゼ、アルコールデヒドロゲナーゼなどのL-リジンε-オキシダーゼから生成される生成物の定量反応に用いられる酵素をさらに含むものであることもできる。さらに、本発明の酵素センサーは、上記酵素以外に、電子伝達タンパク質やジアホラーゼなど検出に寄与するタンパク質を含むことができる。上記L-リジンε-オキシダーゼ及びその他の酵素は、電極に直接または間接的に固定化するか、または別途、試験対象液等に添加することもできる。本発明の酵素センサーは、L-リジンε-オキシダーゼおよび上記の生成物の定量反応に用いる酵素を用い、その上で、公知の酵素センサーで採用されている構成をそのまままたは適宜改変して利用することができる。
本発明における酵素センサーは、公知の酵素電極の基本的な構成にL-リジンε-オキシダーゼを組み合わせた物であり、直接もしくは間接的にL-リジンε-オキシダーゼおよび前述の生成物定量用酵素を固定化した酵素電極を用いる電極型酵素センサーであることができる。さらに、この酵素電極の電極付近に酵素と電極の間の電子の授受を容易にする電気化学メディエーターを存在させたものであることもできる。電気化学メディエーターとしては、例えば、フェロセンまたはフェロセンメタノール、フェリシアン化カリウム、フェナジンメトサルフェートなどを挙げることができる。電極型酵素センサーの具体例を以下に示す。
電極型酵素センサー(例1)
酵素電極:カーボン電極上にペルオキシダーゼ、L-リジンε-オキシダーゼを固定化
酵素電極:カーボン電極上にペルオキシダーゼ、L-リジンε-オキシダーゼを固定化
電極型酵素センサー(例2)
酵素電極:カーボン電極上にペルオキシダーゼ、L-リジンε-オキシダーゼを固定化
電気化学メディエーター:3,3’,5,5’-テトラメチルベンジジン
酵素電極:カーボン電極上にペルオキシダーゼ、L-リジンε-オキシダーゼを固定化
電気化学メディエーター:3,3’,5,5’-テトラメチルベンジジン
電極型酵素センサー(例3)
酵素電極:金電極上にL-リジンε-オキシダーゼ、ジアホラーゼ、アルデヒドデヒドロゲナーゼを固定化
電気化学メディエーター:フェロセンメタノール
*試料中にNAD+を添加
酵素電極:金電極上にL-リジンε-オキシダーゼ、ジアホラーゼ、アルデヒドデヒドロゲナーゼを固定化
電気化学メディエーター:フェロセンメタノール
*試料中にNAD+を添加
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが本発明はこれに限定されるものではない。
1.L-リジンε-オキシダーゼの調製例
(1)L-リジンオキシダーゼ活性測定用試薬の調製
反応試薬A(20 mL)
0.6 mL 1M リン酸カリウムバッファー(pH7.0)
50 mg フェノール
脱イオン水で20 mLに調整
(1)L-リジンオキシダーゼ活性測定用試薬の調製
反応試薬A(20 mL)
0.6 mL 1M リン酸カリウムバッファー(pH7.0)
50 mg フェノール
脱イオン水で20 mLに調整
反応試薬B(3 mL)
2 mg 西洋わさび由来ペルオキシダーゼ(Wako),
30 mg 4-アミノアンチピリン
脱イオン水で3 mL に調整
2 mg 西洋わさび由来ペルオキシダーゼ(Wako),
30 mg 4-アミノアンチピリン
脱イオン水で3 mL に調整
基質溶液
0.1M L-リジン塩酸塩
0.1M L-リジン塩酸塩
L-リジンオキシダーゼ活性測定試薬 (10回分)
反応試薬A 1 mL
反応試薬B 20 μL
基質溶液 0.5 mL
反応試薬A 1 mL
反応試薬B 20 μL
基質溶液 0.5 mL
(2)L-リジンオキシダーゼ活性測定
上述のL-リジンオキシダーゼ活性測定試薬 0.15 mLを96ウェルマイクロプレートに加え、最終容量が0.2 mLとなるように脱イオン水を加えた後、適量(50μL以下)の酵素サンプルの添加により反応を開始した。活性の測定は、TECAN Infinite M200を用いて、500 nmの吸光度を測定し行った。
上述のL-リジンオキシダーゼ活性測定試薬 0.15 mLを96ウェルマイクロプレートに加え、最終容量が0.2 mLとなるように脱イオン水を加えた後、適量(50μL以下)の酵素サンプルの添加により反応を開始した。活性の測定は、TECAN Infinite M200を用いて、500 nmの吸光度を測定し行った。
(3)Marinomonas mediterranea 培養上清の調製
Marinomonas mediterranea NBRC 103028T は、NBRCより入手したものを使用した。前培養として5 mLのMarine broth 2216 (Difco)を含む試験管で25℃、200 rpmで12時間培養後、500 mLのMarine brothを含む2 Lのバッフル付き三角フラスコに殖菌し、25℃、150 rpmで48時間培養した。培養後、5000xg, 10分間遠心分離し、培養上清を得た。
Marinomonas mediterranea NBRC 103028T は、NBRCより入手したものを使用した。前培養として5 mLのMarine broth 2216 (Difco)を含む試験管で25℃、200 rpmで12時間培養後、500 mLのMarine brothを含む2 Lのバッフル付き三角フラスコに殖菌し、25℃、150 rpmで48時間培養した。培養後、5000xg, 10分間遠心分離し、培養上清を得た。
(4)L-リジンε-オキシダーゼの精製
培養上清を、冷却済みの脱イオン水で3倍に希釈し50 mM リン酸カリウムバッファー(KPB)(pH7.0)で平衡化したDEAE-sephacel (GEヘルスケア)を充てんしたカラムに添加した。0.1、0.2、0.3 MのNaClを含む50 mM KPB (pH7.0)で順次溶出を行い、上記活性測定法により検出した活性画分(0.3 M溶出)を集め50 mM KPB(pH 7.0)に透析した。続いて同じく50 mM KPB (pH 7.0)で平衡化したDEAE-sephacelを充てんしたカラムに透析したサンプルを添加し、NaCl濃度0~0.35 Mまでのリニアグラジェント溶出を行い、活性画分を分取した。再度、透析後50 mM KPB (pH7.0)で平衡化したMonoQに添加し、0~0.5 Mのリニアグラジェント溶出を行い活性画分を同様の緩衝液に透析した。最終的に精製酵素として比活性36.9 U/mg proteinを得た。図1に精製酵素のSDS-PAGEを示す。図1から明らかなように、上記3段階の精製操作によりSDS-PAGE的に単一なタンパク質として精製された。
培養上清を、冷却済みの脱イオン水で3倍に希釈し50 mM リン酸カリウムバッファー(KPB)(pH7.0)で平衡化したDEAE-sephacel (GEヘルスケア)を充てんしたカラムに添加した。0.1、0.2、0.3 MのNaClを含む50 mM KPB (pH7.0)で順次溶出を行い、上記活性測定法により検出した活性画分(0.3 M溶出)を集め50 mM KPB(pH 7.0)に透析した。続いて同じく50 mM KPB (pH 7.0)で平衡化したDEAE-sephacelを充てんしたカラムに透析したサンプルを添加し、NaCl濃度0~0.35 Mまでのリニアグラジェント溶出を行い、活性画分を分取した。再度、透析後50 mM KPB (pH7.0)で平衡化したMonoQに添加し、0~0.5 Mのリニアグラジェント溶出を行い活性画分を同様の緩衝液に透析した。最終的に精製酵素として比活性36.9 U/mg proteinを得た。図1に精製酵素のSDS-PAGEを示す。図1から明らかなように、上記3段階の精製操作によりSDS-PAGE的に単一なタンパク質として精製された。
2.L-リジンε-オキシダーゼとL-リジン α-オキシダーゼのアミノ酸に対する基質特異性の比較
上述の活性測定における基質溶液を、20種すべてのタンパク質構成アミノ酸およびL-オルニチンでそれぞれ作成し、上述の精製酵素および市販のL-リジンα-キシダーゼ(YAMASA)で基質特異性の比較を行った結果を表2に示す。
上述の活性測定における基質溶液を、20種すべてのタンパク質構成アミノ酸およびL-オルニチンでそれぞれ作成し、上述の精製酵素および市販のL-リジンα-キシダーゼ(YAMASA)で基質特異性の比較を行った結果を表2に示す。
表2から明らかなように、L-リジンα-オキシダーゼでは、L-リジンの他、L-オルニチン、L-フェニルアラニン、L-ロイシンL-ヒスチジン、L-チロシン、L-アルギニンで活性がみられた。それに対し、L-リジンε-オキシダーゼでは、L-オルニチンでのみL-リジンの3.4%の活性が検出されたのみであり、L-リジンε-オキシダーゼがL-リジンα-オキシダーゼよりも、高い基質特異性を有していることが分かった。
3.L-リジン定量反応
(1)L-リジン 定量反応試薬の調製
定量反応試薬(10回分)
反応試薬A(上記) 0.1 mL
反応試薬B(上記) 50 μL
L-リジンε-オキシダーゼ 1 U
脱イオン水を加え1.5 mLに調整
(1)L-リジン 定量反応試薬の調製
定量反応試薬(10回分)
反応試薬A(上記) 0.1 mL
反応試薬B(上記) 50 μL
L-リジンε-オキシダーゼ 1 U
脱イオン水を加え1.5 mLに調整
(2)L-リジン定量法
試料溶液 50μLを96ウェルマイクロプレートに添加し、上記定量反応試薬、150μLを加えた後、30℃で20分間振蕩した。反応終了後直ちにTECAN Infinite M200を用いて、500 nmの吸光度を測定した。
試料溶液 50μLを96ウェルマイクロプレートに添加し、上記定量反応試薬、150μLを加えた後、30℃で20分間振蕩した。反応終了後直ちにTECAN Infinite M200を用いて、500 nmの吸光度を測定した。
(3)L-リジンの検量線の作成
前述の定量法に則り0, 50, 100, 200, 300, 500μMのリジン塩酸塩水溶液を標準試料として用いて検量線を作成した。作成した検量線を図2に示す。
図2で明らかなように本定量法では、0~500μMの範囲で、直線的な吸光度の増加がみられた。得られた直線の関係は、y = 0.8585x + 0.0455(R2 = 0.9999)[ここでのyは500 nmの吸光度、xは、L-リジン濃度、Rは、相関係数を示す]であって正確なL-リジン定量が可能であることが分かった。
前述の定量法に則り0, 50, 100, 200, 300, 500μMのリジン塩酸塩水溶液を標準試料として用いて検量線を作成した。作成した検量線を図2に示す。
図2で明らかなように本定量法では、0~500μMの範囲で、直線的な吸光度の増加がみられた。得られた直線の関係は、y = 0.8585x + 0.0455(R2 = 0.9999)[ここでのyは500 nmの吸光度、xは、L-リジン濃度、Rは、相関係数を示す]であって正確なL-リジン定量が可能であることが分かった。
(4)L-リジン ε-オキシダーゼによるL-リジン定量に対するL-オルニチンの影響
100μMおよび500μMの L-オルニチンと150μMのL-リジン塩酸塩を含む試料溶液について、前述の検量線を用いてL-リジンの定量を行った結果を表3に示す。
表3から明らかなようにL-オルニチンは、L-リジン ε-オキシダーゼを用いた定量には、影響を与えないことが分かった。
100μMおよび500μMの L-オルニチンと150μMのL-リジン塩酸塩を含む試料溶液について、前述の検量線を用いてL-リジンの定量を行った結果を表3に示す。
表3から明らかなようにL-オルニチンは、L-リジン ε-オキシダーゼを用いた定量には、影響を与えないことが分かった。
4.ヒト血清および血漿中のL-lysine 定量における超高速アミノ酸分析システムとの比較
(1)定量用ヒト血清およびヒト血漿の前処理
血清及び血漿試料は、コージンバイオよりそれぞれ3本づつ(pool 1、個体別 2)を購入し-20℃で保管した。使用時には、流水で解凍後、測定の前処理として13,600 rpm 10分遠心分離後、上清を回収し変性タンパク質等の浮遊物を沈殿として除去した。タンパク質の除去は、Microcon YM-10 (Millipore)により行った。
(1)定量用ヒト血清およびヒト血漿の前処理
血清及び血漿試料は、コージンバイオよりそれぞれ3本づつ(pool 1、個体別 2)を購入し-20℃で保管した。使用時には、流水で解凍後、測定の前処理として13,600 rpm 10分遠心分離後、上清を回収し変性タンパク質等の浮遊物を沈殿として除去した。タンパク質の除去は、Microcon YM-10 (Millipore)により行った。
(2)ヒト血清及び血漿の超高速アミノ酸分析システムによるL-リジンの定量
L-リジン定量の比較対象として、超高速アミノ酸分析システムを用いたプレカラム誘導体化法による定量を行った。前述の前処理済み血清及び血漿試料0.01 mLをWaters AccQ-Tag Ultra derivatization kitを用いて誘導化し、超高速アミノ酸分析システム[Waters Acquity ultra performance LC (UPLC)]を用いて分析を行った。誘導体化条件を以下に示す。
L-リジン定量の比較対象として、超高速アミノ酸分析システムを用いたプレカラム誘導体化法による定量を行った。前述の前処理済み血清及び血漿試料0.01 mLをWaters AccQ-Tag Ultra derivatization kitを用いて誘導化し、超高速アミノ酸分析システム[Waters Acquity ultra performance LC (UPLC)]を用いて分析を行った。誘導体化条件を以下に示す。
誘導体化条件
トータルリカバリーバイアルに試料10μLに対し70μLのホウ酸塩緩衝液を加え混和後20μLのAccQ-Tag Ultra試薬を加え攪拌後室温で1分静置したのち、55℃で10分間加温し誘導体化試料とした。
トータルリカバリーバイアルに試料10μLに対し70μLのホウ酸塩緩衝液を加え混和後20μLのAccQ-Tag Ultra試薬を加え攪拌後室温で1分静置したのち、55℃で10分間加温し誘導体化試料とした。
分析条件
注入量 :1μL
検出 :蛍光検出器
移動相 :A: 10% AccQ-Tag Ultra 溶離濃縮液A
B: AccQ-Tag Ultra 溶離濃縮液B(原液)
分析温度 :60℃
メソッド :FLR_Cell_Cult_Seq07
注入量 :1μL
検出 :蛍光検出器
移動相 :A: 10% AccQ-Tag Ultra 溶離濃縮液A
B: AccQ-Tag Ultra 溶離濃縮液B(原液)
分析温度 :60℃
メソッド :FLR_Cell_Cult_Seq07
標準試料として、Amino Acid Standard H (Thermo)によりリテンションタイムの設定を行い、上記酵素法と同じL-リジン塩酸塩溶液を用いて検量線を作成した。
(3)ヒト血漿及び血清中のL-リジン定量のL-リジンα-オキシダーゼとL-リジンε-オキシダーゼを用いた酵素法および超高速アミノ酸分析システムとの比較
各定量法による結果を図3に示す。血漿の結果が上部、血清の結果が下部である。図中の「α-オキシダーゼ」が、L-リジンα-オキシダーゼ用いた酵素法の結果、「ε-オキシダーゼ」がL-リジンε-オキシダーゼを用いた酵素法の結果、「アミノ酸分析」が超高速アミノ酸分析システムを用いた結果である。図3が示すとおり、いずれの試料においてもL-リジンα-オキシダーゼを用いた酵素法に比べ本発明によるL-リジンε-オキシダーゼによる方法は、超高速アミノ酸分析システムと近い値を示した。したがってL-リジンε-オキシダーゼは、L-リジンα-オキシダーゼに比べ、正確な定量が可能であることが分かった。
各定量法による結果を図3に示す。血漿の結果が上部、血清の結果が下部である。図中の「α-オキシダーゼ」が、L-リジンα-オキシダーゼ用いた酵素法の結果、「ε-オキシダーゼ」がL-リジンε-オキシダーゼを用いた酵素法の結果、「アミノ酸分析」が超高速アミノ酸分析システムを用いた結果である。図3が示すとおり、いずれの試料においてもL-リジンα-オキシダーゼを用いた酵素法に比べ本発明によるL-リジンε-オキシダーゼによる方法は、超高速アミノ酸分析システムと近い値を示した。したがってL-リジンε-オキシダーゼは、L-リジンα-オキシダーゼに比べ、正確な定量が可能であることが分かった。
L-リジンに関しては、先天性アミノ酸代謝異常の一つとして高リジン血症が知られており、マススクリーニングの方法として本発明は有望である。また、L-リジンは、必須アミノ酸であり食物として取り込む場合でも不足しがちである。代謝系に与える影響も大きいことから動物実験等における代謝研究用あるいは食品等のL-リジン測定キットとしても需要が期待される。また、複数のアミノ酸の濃度より算出される「アミノインデックス」による疾病検出にも他のアミノ酸定量用酵素と組み合わせて使用することが可能である。これらの利用法に関し、実施例で示す発色法以外に蛍光法、電極法などでの測定、酵素センサーとして構築し、小型酵素センサーとして事業化可能である。
Claims (19)
- 生体試料を含有する検体に、L-リジンε-オキシダーゼを作用させ、生じた生成物を定量することを含む、前記生体試料に含有されるL-リジンの測定方法。
- L-リジンε-オキシダーゼがマリノモナス メディテラネア(Marinomonas mediterranea)由来の酵素である請求項1に記載のL-リジンの測定方法。
- 前記生成物が過酸化水素である請求項1または2に記載のL-リジンの測定方法。
- 過酸化水素を、ペルオキシダーゼ反応を用いて測定する請求項3に記載のL-リジンの測定方法。
- 過酸化水素を、過酸化水素電極を用いた電流検出型センサーにより測定する請求項3に記載のL-リジンの測定方法。
- 前記生成物がアンモニアである請求項1または2に記載のL-リジンの測定方法。
- アンモニアを、アンモニア検出薬を用いて測定する請求項6に記載のL-リジンの測定方法。
- 前記生成物がL-リジンの脱アミノ化生成物2-アミノアジピン酸 6-セミアルデヒドである請求項1または2に記載のL-リジンの測定方法。
- L-リジンの2-アミノアジピン酸 6-セミアルデヒドを、アルデヒドデヒドロゲナーゼまたはアルコールデヒドロゲナーゼを用いて測定する請求項8に記載のL-リジンの測定方法。
- 生体試料が血漿、血清、または尿である請求項1~9のいずれかに記載のL-リジンの測定方法。
- 以下の試薬を含むL-リジンの測定用キット。
(1)L-リジンε-オキシダーゼ
(2)L-リジンε-オキシダーゼにより生成する生成物検出用試薬 - 生成物検出用試薬がペルオキシダーゼ及びペルオキシダーゼ用発色剤を含む請求項11に記載の測定用キット。
- 生成物検出用試薬がアンモニア検出薬を含む請求項11に記載の測定用キット。
- 生成物検出用試薬がアルコールデヒドロゲナーゼを含む請求項11に記載の測定用キット。
- 反応用緩衝液をさらに含む請求項11~14のいずれかに記載の測定用キット。
- L-リジンε-オキシダーゼを用いることを特徴とする酵素センサー。
- L-リジンε-オキシダーゼから生成される生成物の定量反応に用いられる酵素をさらに用いる請求項16に記載の酵素センサー。
- 電気化学メディエーターをさらに用いる請求項16または17に記載の酵素センサー。
- L-リジン測定用である請求項16~18のいずれかに記載のセンサー。
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US20140335553A1 (en) * | 2012-01-30 | 2014-11-13 | Ajinomoto Co., Inc. | Novel L-Amino Acid Oxidase, Method for Measuring L-Lysin, Kit and Enzyme Sensor |
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US9181574B2 (en) * | 2012-01-30 | 2015-11-10 | Ajinomoto Co., Inc. | L-amino acid oxidase, method for measuring L-lysine, kit and enzyme sensor |
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