JP6702192B2 - Glucose dehydrogenase preparation - Google Patents
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Description
本発明は、フラビンアデニンジヌクレオチド依存型グルコースデヒドロゲナーゼを含む組成物およびその利用に関する。 The present invention relates to a composition containing flavin adenine dinucleotide-dependent glucose dehydrogenase and its use.
血中グルコース濃度の測定は、糖尿病患者が適当な血糖コントロールを行うにあたって必要不可欠である。日常的に血糖値をチェックするために使われるのは簡易型自己血糖測定器（グルコースセンサ）または測定キット等であり、例えば、グルコースオキシダーゼ（以下ＧＯＤとも記載）もしくはグルコースデヒドロゲナーゼ（以下ＧＤＨとも記載）などの酵素を利用したものが知られている。ＧＯＤは血糖測定用酵素として古くから用いられているが、溶存酸素が測定値に影響を与えることから、近年ではＧＤＨを用いたものが主流となってきている。ＧＤＨを原料としたグルコースセンサは、ＧＤＨの以下の反応を利用して血液中のグルコース濃度を測定するものである。
Ｄ−グルコース ＋ 電子受容体（酸化型） →
Ｄ−グルコノ−δ−ラクトン ＋ 電子受容体（還元型）
すなわち、グルコースを酸化することによって生じる電子の流れを測定することにより、グルコースの定量を可能にしている。これまでに血糖測定に用いられているＧＤＨとしては、反応に要する補酵素の違いから、ニコチンアミド依存型、ピロロキノリンキノン（以下ＰＱＱとも記載）依存型、フラビンアデニンジヌクレオチド（以下ＦＡＤとも記載）依存型の３種類などが知られている。ニコチンアミド依存型としてはバチルス属由来のものが市販されているが、補酵素を含んだホロ酵素の状態で精製することができないため、センサを作製するにあたって補酵素となるニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（以下ＮＡＤとも記載）などを加えなければならない。この煩雑さ及び補酵素となるＮＡＤ等が高価であることが問題点として挙げられる。一方、ＰＱＱ依存型ＧＤＨはホロ酵素での提供が可能であり、また比活性が高くグルコースに対する十分な応答シグナルを得られるという利点がある一方で、基質特異性の厳密さに欠け、マルトース等のグルコース以外の糖類にも反応してしまう点が問題視されている。これらの問題点をクリアしうるものとして、フラビンアデニンジヌクレオチド依存型ＧＤＨ（以下ＦＡＤ−ＧＤＨとも記載）が浸透しつつある。Measurement of blood glucose concentration is indispensable for diabetic patients to perform appropriate blood glucose control. It is a simple self-monitoring blood glucose meter (glucose sensor) or a measuring kit that is used to check the blood glucose level on a daily basis. For example, glucose oxidase (hereinafter also referred to as GOD) or glucose dehydrogenase (hereinafter also referred to as GDH) Those using enzymes such as are known. GOD has been used as an enzyme for measuring blood glucose for a long time, but since dissolved oxygen influences the measured value, in recent years, those using GDH have become the mainstream. The glucose sensor using GDH as a raw material measures the glucose concentration in blood by utilizing the following reactions of GDH.
D-glucose + electron acceptor (oxidized type) →
D-glucono-δ-lactone + electron acceptor (reduced type)
That is, glucose can be quantified by measuring the flow of electrons generated by oxidizing glucose. As GDH used so far for blood glucose measurement, nicotinamide-dependent type, pyrroloquinoline quinone (hereinafter also referred to as PQQ) dependent type, flavin adenine dinucleotide (hereinafter also referred to as FAD), depending on the difference in coenzyme required for the reaction. Three types of dependent types are known. As a nicotinamide-dependent type, those derived from the genus Bacillus are commercially available, but since it cannot be purified in the state of a holoenzyme containing coenzyme, nicotinamide adenine dinucleotide (coenzyme used as a coenzyme when producing a sensor ( (Hereinafter also referred to as NAD), etc. must be added. The problem is that this complexity and the cost of NAD and the like, which are coenzymes, are expensive. On the other hand, PQQ-dependent GDH has the advantage that it can be provided by a holoenzyme and has a high specific activity and a sufficient response signal to glucose can be obtained. It is regarded as a problem that it reacts with sugars other than glucose. Flavin adenine dinucleotide-dependent GDH (hereinafter also referred to as FAD-GDH) is becoming widespread as a solution to these problems.
またさらに、アスペルギルス属由来ＧＤＨ（特許文献１、２および７）やペニシリウム属由来ＧＤＨ（特許文献３）などに見られる、キシロース作用性を解消したケカビ科糸状菌由来ＦＡＤ−ＧＤＨも近年見出され、特許出願がなされている（特許文献４〜６）。また、これらのＧＤＨを適当な宿主ベクター系で組み換え生産したり、また、これらのＧＤＨのアミノ酸配列を一部改変して基質特異性や安定性などを向上させたりすることも行われている。こうしたＧＤＨを使用した血糖センサも鋭意検討・開発されているものと推察される。 Furthermore, FAD-GDH derived from filamentous fungi of the genus Fungi which has eliminated the xylose activity, which is found in GDH derived from the genus Aspergillus (Patent Documents 1, 2 and 7) and GDH derived from the genus Penicillium (Patent Document 3), has been recently found. Patent applications have been filed (Patent Documents 4 to 6). In addition, these GDHs have been recombinantly produced in an appropriate host vector system, or the amino acid sequences of these GDHs have been partially modified to improve the substrate specificity and stability. It is speculated that a blood glucose sensor using such a GDH has been studied and developed earnestly.
上記のように、血中グルコース濃度を測定するためにＦＡＤ−ＧＤＨなど種々のＧＤＨが開発され、これらのＧＤＨを用いたグルコースセンサが製造されている。しかし、これらのセンサには、使用しているＧＤＨの理化学的特性からは予測できない問題点が生ずる場合がある。本発明の目的は、このような問題点を解消することにより、グルコースセンサへの適用性をより高めたＧＤＨを提供することである。 As described above, various GDHs such as FAD-GDH have been developed to measure the blood glucose concentration, and glucose sensors using these GDHs have been manufactured. However, these sensors may have problems that cannot be predicted from the physicochemical properties of the GDH used. An object of the present invention is to provide a GDH that has improved applicability to a glucose sensor by solving such problems.
本発明者らは、ＦＡＤ−ＧＤＨを用いてグルコースセンサの特性を種々検討した。その結果、重要な問題点として、実際のサンプル中のグルコース濃度よりも高い測定値が算出される場合があること、あるいは、ブランクアップを生ずる場合があることを見出した。 The present inventors investigated various characteristics of the glucose sensor using FAD-GDH. As a result, they have found that an important problem is that a measured value higher than the glucose concentration in the actual sample may be calculated, or blank-up may occur.
本発明者らは、さらに、その原因について検討した。
ＧＤＨ製剤はその由来生物もしくは宿主生物より精製して得られるため、前記生物に固有の蛋白質を少量ながら含んでいる場合がある。そのような場合において、ＧＤＨの精製が十分でない場合には前記蛋白質がＧＤＨ製剤に持ち込まれる可能性があるが、前記蛋白質として例えばオリゴ糖加水分解酵素（マルトースなど、グルコースをその構造の一部に含む物質に働いてグルコースを生産する可能性がある酵素）がＧＤＨ製剤に一定量存在した場合、たとえばサンプル中に存在するマルトースなどのオリゴ糖が分解されてグルコースが産生し、これがＦＡＤ−ＧＤＨの酸化を受けることで、実際のサンプル中のグルコース濃度よりも高い測定値が算出される可能性があると考えられた。
また、グルコースセンサにおいて、ＧＤＨ製剤には種々の目的で添加物（たとえばマルトースなどのオリゴ糖）が添加されている場合がある。そのような場合において、前記加水分解酵素がＧＤＨ製剤に微量なりとも存在すれば、長期保存中に前記オリゴ糖が分解されてグルコースが産生し、これがＦＡＤ−ＧＤＨの酸化を受けることで、グルコース測定キットやグルコースセンサのブランクアップを招く可能性があると考えられた。The present inventors further investigated the cause.
Since the GDH preparation is obtained by purification from the organism from which it is derived or the host organism, it may contain a small amount of a protein specific to the organism. In such a case, if the purification of GDH is not sufficient, the protein may be introduced into the GDH preparation, but as the protein, for example, oligosaccharide hydrolase (such as maltose, glucose is used as a part of its structure). When a certain amount of an enzyme (which may act on a substance containing to produce glucose) is present in the GDH preparation, oligosaccharides such as maltose present in the sample are decomposed to produce glucose, which produces FAD-GDH. It was considered that the measurement value higher than the glucose concentration in the actual sample may be calculated by undergoing the oxidation.
Further, in the glucose sensor, an additive (eg, oligosaccharide such as maltose) may be added to the GDH preparation for various purposes. In such a case, if the hydrolase is present in the GDH preparation even in a trace amount, the oligosaccharide is decomposed during the long-term storage to produce glucose, which undergoes oxidation of FAD-GDH to measure glucose. It was thought that this could lead to blanking up of kits and glucose sensors.
しかしながら、そのような観点からより正確性の高いグルコース測定用酵素、グルコース定量用キットまたはグルコースセンサを提供するための方法についてこれまで開示された例がなかった。本発明者らは、測定に悪影響を与える可能性のある前記夾雑蛋白質を製造の過程で取り除くことは極めて重要であり、それによってグルコース測定方法における前記糖類の影響を低減させることができると考え、上記考察に基づいてさらに鋭意検討を重ねた結果、精製純度を高めて各種オリゴ糖加水分解酵素を除いたＦＡＤ−ＧＤＨを作製することにより、偽高値やブランクアップの危険性を回避しうることを見出し、本発明を完成するに至った。 However, from such a point of view, there has been no disclosed example of a method for providing a more accurate enzyme for measuring glucose, a kit for measuring glucose, or a glucose sensor. The present inventors believe that it is extremely important to remove the contaminating proteins that may adversely affect the measurement in the process of production, thereby reducing the influence of the saccharides in the glucose measurement method, As a result of further diligent studies based on the above consideration, it is possible to avoid the risk of false high value and blank-up by producing FAD-GDH in which purification purity is increased and various oligosaccharide hydrolases are removed. Heading out, the present invention has been completed.
すなわち、本発明は以下のような構成からなる。
項１．
以下の（１）に示す特性を有する、フラビンアデニンジヌクレオチド依存型グルコースデヒドロゲナーゼを含む組成物。
（１）４０ｍｍｏｌ／ＬのＰＩＰＥＳ、５０ｍＭのマルトースおよび１ｍｍｏｌ／Ｌのフェリシアン化カリウムを含む反応液（ｐＨ６．５）２．９ｍＬを３７℃で５分予備加温し、前記反応液に１５０００Ｕ／ｍＬの前記グルコースデヒドロゲナーゼを０．１ｍＬ添加して３７℃で５分間インキュベーションする間に４０５ｎｍの吸光度を記録し、その初期直線部分から４０５ｎｍの吸光度の１分あたりの減少度を算出した際、吸光度減少が１分あたり２０ｍＡｂｓ未満である。
項２．
項１に記載の組成物を含む、グルコース測定用センサ。
項３．
項１に記載の組成物を用いる、グルコース測定方法。
項４．
項２に記載のグルコース測定用センサを用いる、グルコース測定方法。That is, the present invention has the following configurations.
Item 1.
A composition comprising flavin adenine dinucleotide-dependent glucose dehydrogenase, which has the following characteristics (1).
(1) 2.9 mL of a reaction solution (pH 6.5) containing 40 mmol/L PIPES, 50 mM maltose and 1 mmol/L potassium ferricyanide was preheated at 37° C. for 5 minutes, and the reaction solution was heated to 15,000 U/mL. When 0.1 mL of the glucose dehydrogenase was added and the absorbance at 405 nm was recorded during incubation at 37° C. for 5 minutes, the degree of decrease in absorbance at 405 nm per minute was calculated from the initial linear portion. It is less than 20 mAbs per minute.
Item 2.
A sensor for measuring glucose, which comprises the composition according to Item 1.
Item 3.
A method for measuring glucose, which uses the composition according to Item 1.
Item 4.
A glucose measuring method using the glucose measuring sensor according to Item 2.
本発明により、サンプルへのオリゴ糖の混入や、添加物としてのオリゴ糖添加の影響を受けないグルコースデヒドロゲナーゼを提供することが可能となる。 According to the present invention, it becomes possible to provide a glucose dehydrogenase that is not affected by the mixing of oligosaccharides in a sample or the addition of oligosaccharides as additives.
本発明の実施形態の一つは、ＦＡＤ−ＧＤＨを含む組成物であって、グルコースをその構造の一部に含む物質に働いてグルコースを生産する可能性がある酵素のコンタミネーション率が極めて低い組成物である。 One of the embodiments of the present invention is a composition containing FAD-GDH, which has an extremely low contamination rate of an enzyme which may act on a substance containing glucose as a part of its structure to produce glucose. It is a composition.
前記コンタミネーション率は、以下のようにして評価することができる。
（１）４０ｍｍｏｌ／ＬのＰＩＰＥＳ、５０ｍＭのマルトースおよび１ｍｍｏｌ／Ｌのフェリシアン化カリウムを含む反応液（ｐＨ６．５）２．９ｍＬを３７℃で５分予備加温する。
（２）前記反応液に１５０００Ｕ／ｍＬの前記グルコースデヒドロゲナーゼを０．１ｍＬ添加して３７℃で５分間インキュベーションする間に４０５ｎｍの吸光度を記録し、その初期直線部分から４０５ｎｍの吸光度の１分あたりの減少度を算出する。The contamination rate can be evaluated as follows.
(1) 2.9 mL of a reaction solution (pH 6.5) containing 40 mmol/L PIPES, 50 mM maltose, and 1 mmol/L potassium ferricyanide is preheated at 37° C. for 5 minutes.
(2) 0.1 mL of the glucose dehydrogenase (15000 U/mL) was added to the reaction solution, and the absorbance at 405 nm was recorded during the incubation at 37° C. for 5 minutes. From the initial linear portion, the absorbance at 405 nm per minute was recorded. Calculate the degree of decrease.
本発明の組成物において、ＦＡＤ−ＧＤＨの「グルコースをその構造の一部に含む物質に働いてグルコースを生産する可能性がある酵素」のコンタミネーション率は、前記評価方法で算出された吸光度減少が１分あたり２０ｍＡｂｓ未満である。前記コンタミネーション率は、好ましくは１０ｍＡｂｓ未満であり、さらに好ましくは２ｍＡｂｓ未満である。 In the composition of the present invention, the contamination rate of “an enzyme that may act on a substance containing glucose as a part of its structure to produce glucose” of FAD-GDH is the absorbance decrease calculated by the above evaluation method. Is less than 20 mAbs per minute. The contamination rate is preferably less than 10 mAbs, more preferably less than 2 mAbs.
ここで、前記の４０５ｎｍの吸光度減少は、マルトースが加水分解されて生じるグルコースがグルコースデヒドロゲナーゼによって酸化されてグルコノラクトンとなる際に、並行してフェリシアン化カリウムが還元されてフェロシアン化カリウムとなることによって起こる。前記吸光度減少の算出は、具体的には、後述の「マルトース加水分解活性測定方法」で表される方法で実施する。以下、この方法で４０５ｎｍの吸光度減少を算出することを「本発明の試験」とも呼ぶ。本発明の試験における吸光度減少が小さいほど、被験組成物においてマルトース分解活性が低いことを意味する。 Here, the decrease in the absorbance at 405 nm is caused by the fact that potassium ferricyanide is reduced in parallel to potassium ferrocyanide when glucose produced by hydrolysis of maltose is oxidized by glucose dehydrogenase and becomes gluconolactone. .. Specifically, the calculation of the decrease in absorbance is carried out by the method represented by the “method for measuring maltose hydrolysis activity” described later. Hereinafter, calculating the decrease in absorbance at 405 nm by this method is also referred to as the "test of the present invention". The smaller the decrease in absorbance in the test of the present invention, the lower the maltose degrading activity in the test composition.
前記試験における吸光度減少の程度は、また、前記組成物における「グルコースをその構造の一部に含む物質に働いてグルコースを生産する可能性がある酵素」の含有量を反映する。すなわち、前記試験における吸光度減少が小さいほど、前記組成物はＦＡＤ−ＧＤＨに対する前記酵素の含有割合が低い組成物であることを意味する。 The extent of the decrease in absorbance in the test also reflects the content of "an enzyme that may act on a substance containing glucose as a part of its structure to produce glucose" in the composition. That is, the smaller the decrease in absorbance in the test, the lower the content of the enzyme in FAD-GDH.
本発明における「グルコースをその構造の一部に含む物質に働いてグルコースを生産する可能性がある酵素」としては特に限定されない。たとえば、グルコアミラーゼ、α−グルコシダーゼおよびマルターゼからなる群から選ばれる１つ以上の酵素が挙げられる。中でも典型的なものとしてはグルコアミラーゼ、α−グルコシダーゼが挙げられる。 The “enzyme that may act on a substance containing glucose as a part of its structure to produce glucose” in the present invention is not particularly limited. Examples include one or more enzymes selected from the group consisting of glucoamylase, α-glucosidase and maltase. Among them, typical ones include glucoamylase and α-glucosidase.
前記酵素の混入原因としては、例えば、ＦＡＤ−ＧＤＨの由来生物および／またはＦＡＤ−ＧＤＨを生産する際の宿主生物に含まれる可能性が考えられる。そのような由来生物および／または宿主生物としては、ＦＡＤ−ＧＤＨを生産することが可能である限り特に限定されない。たとえば、大腸菌、枯草菌等の原核細胞や、パン酵母、ビール酵母などの酵母、麹菌、ケカビなどのカビ、昆虫細胞、哺乳動物細胞等の真核細胞等を使用することができる。酵母としては、サッカロミセス属（サッカロミセス・セレビシエなど）、シゾサッカロミセス属（シゾサッカロミセス・ポンベなど）、キャンデイダ属（キャンデイダ・ウチリスなど）、ピキア属（ピキア・パストリスなど）、クリプトコッカス属などが例示できる。麹菌としては、アスペルギルス（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）属に属する種々の菌が挙げられ、アスペルギルス・オリゼ、アスペルギルス・ニガー、アスペルギルス・テレウスなどが例示できる。ケカビとしては、ムコール（Ｍｕｃｏｒ）属に属する種々の菌が挙げられ、ムコール・ヒマリス、ムコール・プライニなどが例示できる。その他の糸状菌としては、トリコデルマ（Ｔｒｉｃｏｄｅｒｍａ）属に属する種々の菌が挙げられ、トリコデルマ・リーセイなどが例示できる。
大腸菌が宿主生物の場合、エシェリヒア・コリＣ６００、エシェリヒア・コリＨＢ１０１、エシェリヒア・コリＤＨ５α等が、酵母が宿主生物の場合は、サッカロミセス・セレビシエ、シゾサッカロミセス・ポンベ、キャンデイダ・ウチリス、ピキア・パストリス、クリプトコッカス・エスピー Ｓ−２株（ＦＥＲＭ ＢＰ−１０９６１）、クリプトコッカス・エスピー Ｓ−２ Ｄ−１１株（ＦＥＲＭ ＢＰ−１１４８２）等が、糸状菌が宿主生物である場合は、Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｏｒｙｚａｅ、Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｎｉｇｅｒ、Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｔｅｒｒｅｕｓ、Ｍｕｃｏｒ ｈｉｅｍａｌｉｓ、Ｍｕｃｏｒ ｐｒａｉｎｉｉ、Ｔｒｉｃｏｄｅｒｍａ ｒｅｅｓｅｉ等を、それぞれ例示できる。It is considered that the cause of contamination with the enzyme may be contained in the organism from which FAD-GDH is derived and/or the host organism in producing FAD-GDH, for example. The origin organism and/or host organism is not particularly limited as long as FAD-GDH can be produced. For example, prokaryotic cells such as Escherichia coli and Bacillus subtilis, yeasts such as baker's yeast and brewer's yeast, fungi such as Aspergillus and mold, eukaryotic cells such as insect cells and mammalian cells can be used. Examples of yeast include Saccharomyces (Saccharomyces cerevisiae, etc.), Schizosaccharomyces (Schizosaccharomyces pombe, etc.), Candida genus (Candida utilis, etc.), Pichia genus (Pichia pastoris, etc.), Cryptococcus, etc. . Examples of Aspergillus oryzae include various bacteria belonging to the genus Aspergillus, and Aspergillus oryzae, Aspergillus niger, Aspergillus terreus and the like can be illustrated. Examples of the molds include various fungi belonging to the genus Mucor, and examples thereof include Mucor himalis and Mucor prini. Examples of other filamentous fungi include various fungi belonging to the genus Trichoderma, and Trichoderma reesei can be exemplified.
When Escherichia coli is the host organism, Escherichia coli C600, Escherichia coli HB101, Escherichia coli DH5α, etc. are used. When yeast is the host organism, Saccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces ponbe, Candida utilis, Pichia pastoris, When the filamentous fungus is a host organism such as Cryptococcus sp. S-2 strain (FERM BP-10961) and Cryptococcus sp. S-2 D-11 strain (FERM BP-11482), Aspergillus oryzae, Aspergillus nigerus, Aspergillus. Examples thereof include terreus, Mucor hemalis, Mucor plainii, and Trichoderma reesei.
中でもオリゴ糖分解酵素を多量に生産することが知られているという観点から、Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｏｒｙｚａｅ、Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｎｉｇｅｒ、Ｍｕｃｏｒ ｈｉｅｍａｌｉｓが好ましい。 Among them, Aspergillus oryzae, Aspergillus niger, and Mucor hemalis are preferable because they are known to produce a large amount of oligosaccharide-degrading enzymes.
前記「グルコースをその構造の一部に含む物質」は、前記「グルコースをその構造の一部に含む物質に働いてグルコースを生産する可能性がある酵素」により分解されグルコースを生成するものであれば特に限定されない。たとえば、マルトース、マルトトリオース、マルトテトラオース、マルトペンタオース、マルトヘキサオース、マルトヘプタオース、マルトオクタオース、マルトノナオース、イソマルトース、イソマルトトリオース、イソマルトテトラオース、イソマルトペンタオース、イソマルトヘキサオース、イソマルトヘプタオース、デキストリン、デキストラン、αシクロデキストリン、βシクロデキストリン、アミロペクチン、アミロース、グリコーゲン、スクロース、ラクトース、メレジトース、α−Ｄ−メリビオース、セロビオース、マルチトール、ラクチトール、プルラン、スターチ、ペクチンおよびパノースからなる群から選ばれる１つ以上のオリゴ糖や糖アルコールが挙げられる。 The "substance containing glucose as a part of its structure" may be one which is decomposed by the "enzyme which may act on a substance containing glucose as a part of its structure to produce glucose" to produce glucose. There is no particular limitation. For example, maltose, maltotriose, maltotetraose, maltopentaose, maltohexaose, maltoheptaose, maltooctaose, maltononaose, isomaltose, isomaltotriose, isomalttetraose, isomaltopenose, Isomaltohexaose, isomaltheptaose, dextrin, dextran, α-cyclodextrin, β-cyclodextrin, amylopectin, amylose, glycogen, sucrose, lactose, melezitose, α-D-melibiose, cellobiose, maltitol, lactitol, pullulan, starch , One or more oligosaccharides and sugar alcohols selected from the group consisting of pectin and panose.
前記の群で示される糖類は、グルコアミラーゼ、αグルコシダーゼにより分解されグルコースを生成する。 The saccharides shown in the above group are decomposed by glucoamylase and α-glucosidase to produce glucose.
前記の試験方法を採用することにより、長期保存後にグルコース測定に用いる際（例えばセンサやキットへの使用時）に、偽高値の発生が抑制されている、または、ブランクが上昇することが抑制されているＦＡＤ−ＧＤＨの品質管理が初めて可能になり、そのようなＦＡＤ−ＧＤＨを安定的に供給することができるようになった。すなわち本発明は、そのようなＦＡＤ−ＧＤＨの製造方法および／または品質管理方法を提供する。 By adopting the above test method, when used for glucose measurement after long-term storage (for example, when used in a sensor or a kit), the occurrence of false high values is suppressed, or the rise of blanks is suppressed. For the first time, the quality control of FAD-GDH has become possible, and it has become possible to stably supply such FAD-GDH. That is, the present invention provides a method for producing such FAD-GDH and/or a quality control method.
本発明に用いるＦＡＤ−ＧＤＨは、公知の各種ＦＡＤ−ＧＤＨが使用可能であり特に限定されないが、マルトースに対する作用性を実質的に有しないとされているＦＡＤ−ＧＤＨが好ましい。このようなＦＡＤ−ＧＤＨとしては、たとえば糸状菌に由来するものが挙げられる。糸状菌由来のものとしては、たとえばアスペルギルス属由来、ペニシリウム属由来、トリコデルマ属由来、コレトトリカム属由来、ムコール属由来のＦＡＤ−ＧＤＨが好適に例示される。 As the FAD-GDH used in the present invention, various known FAD-GDHs can be used and are not particularly limited, but FAD-GDH which is said to have substantially no action on maltose is preferable. Examples of such FAD-GDH include those derived from filamentous fungi. Suitable examples of filamentous fungi include FAD-GDH derived from Aspergillus, Penicillium, Trichoderma, Choletotricum and Mucor.
そのようなＦＡＤ−ＧＤＨとしてさらに具体的には、以下の（ａ）に示す群のうちいずれかに由来するもの、または、それらの改変体であってグルコースデヒドロゲナーゼ活性を維持している改変体が挙げられる。
（ａ）Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｏｒｙｚａｅ（アスペルギルス・オリゼ）、Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｔｅｒｒｅｕｓ（アスペルギルス・テレウス）、Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ ｌｉｌａｃｉｎｏｅｃｈｉｎｕｌａｔｕｍ（ペニシリウム・リラシノエキヌラタム）、Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ ｉｔａｌｉｃｕｍ（ペニシリウム・イタリカム）、Ｍｕｃｏｒ ｈｉｅｍａｌｉｓ（ムコール・ヒマリス）、Ｍｕｃｏｒ ＲＤ０５６８６０、Ｍｕｃｏｒ ｓｕｂｔｉｌｉｓｓｉｍｕｓ ＮＢＲＣ６３３８、ムコール・プライニ（Ｍｕｃｏｒ ｐｒａｉｎｉｉ）、ムコール・ジャバニカス（Ｍｕｃｏｒ ｊａｖａｎｉｃｕｓ）、ムコール・シルシネロイデス・エフ・シルシネロイデス（Ｍｕｃｏｒ ｃｉｒｃｉｎｅｌｌｏｉｄｅｓ ｆ．ｃｉｒｃｉｎｅｌｌｏｉｄｅｓ）コレトトリカム（Ｃｏｌｌｅｔｏｔｒｉｃｈｕｍ）属（その有性世代であるグロメレラ（Ｇｌｏｍｅｒｅｌｌａ）属を含む）、アースリニウム（Ａｒｔｈｒｉｎｉｕｍ）属（その有性世代であるアピオスポラ（Ａｐｉｏｓｐｏｒａ）属を含む）、タラロマイセス（Ｔａｌａｒｏｍｙｃｅｓ）属More specifically, as such FAD-GDH, those derived from any of the groups shown in (a) below, or modified versions thereof that maintain glucose dehydrogenase activity are Can be mentioned.
(A) Aspergillus oryzae (Aspergillus oryzae), Aspergillus terreus (Aspergillus terreus), Penicillium lilacinoechinulatum (Penicillium licorium muriculium ricillium muricarium ricillium licoricea, licenium, taeniculium) Mucor subtilissimus NBRC 6338, Mucor priniii, Mucor javanicus, and Mucor cillecole culetrecoides ellicoides elaecotricle olecules (Cuculina cylecules). Genus), Arthrinium genus (including its sexual generation, Apiospora genus), and Talaromyces genus.
本明細書において、ＦＡＤ−ＧＤＨの活性は、後述の「ＦＡＤ−ＧＤＨ活性測定方法」で表される方法で定義される。 In the present specification, the activity of FAD-GDH is defined by the method represented by "FAD-GDH activity measuring method" described later.
上述のＦＡＤ−ＧＤＨを得る方法、または、ＦＡＤ−ＧＤＨを含み、かつ、前記試験における４０５ｎｍの吸光度減少が１分あたり２０ｍＡｂｓ未満である組成物を得る方法としては、特に限定されるものではないが、例えば各種クロマトグラフィーにより、ＧＤＨと加水分解活性を示す画分とを分離する方法が挙げられる。利用可能なクロマトグラフィーとしては、たとえばイオン交換クロマトグラフィー、ゲルろ過クロマトグラフィー、疎水性クロマトグラフィー等が挙げられ、これらの中で、疎水クロマトグラフィーが好適な例として挙げられる。疎水クロマトグラフィーを行うに際して好適な樹脂としてはＰｈｅｎｙｌ基を標識してなる樹脂（例えばフェニルセファロース。Ｐｈｅｎｙｌ ｓｅｐｈａｒｏｓｅ ６ Ｆａｓｔ Ｆｌｏｗ ＨｉｇｈＳｕｂ（ＧＥヘルスケア製）などが市販されている。）が挙げられる。この際、フラクション分画を行って、各フラクションのＧＤＨ活性および加水分解酵素測定を後述の方法に従って実施し、加水分解酵素活性の小さいかもしくは検出されないＧＤＨ画分を集めることにより、本発明のＧＤＨが製造可能である。例えば、フェニルセファロースを充填したカラムを用い、硫酸アンモニウム濃度を低下させるグラジエントをかけることにより得られたピークのうち、最初の１／４のみをプールすればよい。Ｐｈｅｎｙｌ基を標識してなる樹脂であって疎水クロマトグラフィーを行うに際して好適な別の樹脂としては、ＳＯＵＲＣＥ １５ＰＨＥ（ＧＥヘルスケア製）が挙げられる。 The method for obtaining the above-mentioned FAD-GDH or the method for obtaining a composition containing FAD-GDH and having an absorbance decrease at 405 nm in the test of less than 20 mAbs per minute is not particularly limited. For example, a method of separating GDH and a fraction showing hydrolytic activity by various kinds of chromatography can be mentioned. Examples of applicable chromatography include ion exchange chromatography, gel filtration chromatography, hydrophobic chromatography and the like, and of these, hydrophobic chromatography is a preferable example. As a suitable resin for performing hydrophobic chromatography, a resin having a Phenyl group labeled (for example, phenyl sepharose, Phenyl sepharose 6 Fast Flow HighSub (manufactured by GE Healthcare) and the like are commercially available). At this time, fractionation was performed, GDH activity and hydrolase measurement of each fraction were carried out according to the methods described below, and GDH fractions of the present invention were collected by collecting GDH fractions with little or no hydrolase activity. Can be manufactured. For example, using a column packed with phenyl sepharose, only the first ¼ of the peaks obtained by applying a gradient to reduce the ammonium sulfate concentration may be pooled. Another resin suitable for performing hydrophobic chromatography, which is a resin labeled with a Phenyl group, is SOURCE 15PHE (manufactured by GE Healthcare).
また、アフィニティークロマトグラフィーを利用する方法も例示される。たとえば、任意の宿主を所望のＧＤＨをコードする遺伝子を含んでなるベクター等で形質転換してなる細胞を用いてＧＤＨを産生させる際にあっては、該ＧＤＨ遺伝子のＮ末もしくはＣ末部分にヒスチジンタグをコードした配列とし、産生した組換えＧＤＨをニッケルカラムに特異的に吸着させ、イミダゾールの濃度勾配によって溶出する操作を行うことで、ニッケルカラムと親和性を有しないオリゴ糖加水分解酵素を分離除去することが可能である。好ましくは、このような操作を２回以上繰り返すことにより、さらなる除去効果が望まれる。あるいは、タグとしてグルタチオン−Ｓ−トランスフェラーゼ（ＧＳＴ）、マルトース結合タンパク質（ＭＢＰ）、ＨＡ、ＦＬＡＧペプチドなどを用いてアフィニティー精製することもでき、同様にオリゴ糖加水分解活性を除去する効果が期待される。 In addition, a method utilizing affinity chromatography is also exemplified. For example, when GDH is produced using cells obtained by transforming an arbitrary host with a vector containing a gene encoding a desired GDH, the GDH gene may be produced at the N-terminal or C-terminal part. By using a sequence encoding a histidine tag, the produced recombinant GDH is specifically adsorbed on a nickel column, and an elution is carried out with a concentration gradient of imidazole, whereby an oligosaccharide hydrolase having no affinity with the nickel column is obtained. It can be separated and removed. Preferably, further removal effect is desired by repeating such an operation twice or more. Alternatively, affinity purification can be performed using glutathione-S-transferase (GST), maltose binding protein (MBP), HA, FLAG peptide or the like as a tag, and the effect of removing oligosaccharide hydrolysis activity is expected in the same manner. .
本発明の組成物は、ＦＡＤ−ＧＤＨを含むこと、および、本発明の試験における４０５ｎｍの吸光度減少が１分当たり２０ｍＡｂｓ未満であることの２つの属性を備えていれば、その他の組成は特に限定されない。例えば、本発明の組成物はグルコースセンサに適用することができるので、センサへの適用を踏まえて種々の物質を含有させることができる。 The composition of the present invention includes FAD-GDH, and other properties are particularly limited as long as the composition has two attributes, that is, the decrease in absorbance at 405 nm in the test of the present invention is less than 20 mAbs per minute. Not done. For example, since the composition of the present invention can be applied to a glucose sensor, various substances can be contained in consideration of application to the sensor.
そのような物質として、メディエータが挙げられる。例えば、キノン類、シトクロム類、ビオロゲン類、フェナジン類、フェノキサジン類、フェノチアジン類、フェリシアン化物、フェレドキシン類、フェロセンおよびその誘導体等が例示されるがこれらに限定されない宇。より具体的には、ベンゾキノン／ハイドロキノン、フェリシアン／フェロシアン化物（カリウムもしくはナトリウム塩）、フェリシニウム／フェロセンなどが挙げられる。フェナジンメトサルフェート、１−メトキシ−５−メチルフェナジウムメチルサルフェイト、２，６−ジクロロフェノールインドフェノールなどを用いてもよい。その他にも、オスミウム、コバルト、ルテニウムなどの金属錯体を用いることも可能である。さらには、フェレドキシン、チトクロム、チオレドキシン等の生体物質を用いることも可能である。 Examples of such substances include mediators. Examples thereof include, but are not limited to, quinones, cytochromes, viologens, phenazines, phenoxazines, phenothiazines, ferricyanides, ferredoxins, ferrocene and derivatives thereof. More specifically, benzoquinone/hydroquinone, ferricyan/ferrocyanide (potassium or sodium salt), ferricinium/ferrocene and the like can be mentioned. Phenazine methosulfate, 1-methoxy-5-methylphenadium methylsulfate, 2,6-dichlorophenol indophenol and the like may be used. Besides, it is also possible to use a metal complex such as osmium, cobalt, or ruthenium. Furthermore, biological substances such as ferredoxin, cytochrome, and thioredoxin can also be used.
水溶性の低い化合物をメディエータとして用いる場合、溶解させるために有機溶媒を用いると、酵素自体の安定性を損なったり、酵素活性を失活させたりする可能性がある。そこで、水溶性を高めるために、前記メディエータをポリエチレングリコール（ＰＥＧ）のような親水性高分子で修飾して使用してもよい。反応系におけるメディエータ（またはその修飾物）の濃度は、１ｍＭ〜１Ｍ程度の範囲が好ましく、５〜５００ｍＭがより好ましく、１０〜３００ｍＭが更に好ましい。 When a compound having low water solubility is used as a mediator, the use of an organic solvent for dissolution may impair the stability of the enzyme itself or deactivate the enzyme activity. Therefore, in order to increase the water solubility, the mediator may be modified with a hydrophilic polymer such as polyethylene glycol (PEG) before use. The concentration of the mediator (or its modified product) in the reaction system is preferably in the range of about 1 mM to 1 M, more preferably 5 to 500 mM, further preferably 10 to 300 mM.
本発明の組成物中には、ｐＨの変動を緩和するための各種緩衝剤を含んでいてもよい。緩衝剤としては特に限定されないが、好ましくはｐＨ５．０〜９．０の範囲で設定されるｐＨ条件において緩衝能を有する物質であればよく、リン酸塩の他、フマル酸・マレイン酸・グルタル酸・フタル酸・クエン酸等の各種有機酸、ＭＯＰＳ、ＰＩＰＥＳ、ＨＥＰＥＳ、ＭＥＳ、ＴＥＳなどのＧＯＯＤの緩衝剤が例示されうるが、これらに限定されない。 The composition of the present invention may contain various buffering agents for reducing fluctuations in pH. The buffering agent is not particularly limited, but preferably a substance having a buffering ability under the pH condition set in the range of pH 5.0 to 9.0, and in addition to phosphate, fumaric acid/maleic acid/glutar. Examples thereof include various organic acids such as acid, phthalic acid, and citric acid, and GOOD buffers such as MOPS, PIPES, HEPES, MES, and TES, but are not limited thereto.
本発明の組成物中には、ＦＡＤ−ＧＤＨの保存安定性を高める等の目的で、ウシ血清アルブミン、卵白アルブミン、セリシン等のタンパク質、グルコース以外の糖類、アミノ酸、カルシウム・マグネシウム・亜鉛・マンガン等の金属塩、ＥＤＴＡに代表されるキレート剤、または、ＴｒｉｔｏｎＸ−１００・デオキシコール酸・コール酸・Ｔｗｅｅｎ２０・Ｂｒｉｊ３５・エマルゲン等の各種界面活性剤等を適宜含んでもよい。 In the composition of the present invention, for the purpose of enhancing the storage stability of FAD-GDH, proteins such as bovine serum albumin, ovalbumin, sericin, sugars other than glucose, amino acids, calcium/magnesium/zinc/manganese, etc. Or a chelating agent typified by EDTA, or various surfactants such as Triton X-100, deoxycholic acid, cholic acid, Tween 20, Brij 35, and emulgen.
本発明の組成物は、ＦＡＤ−ＧＤＨを含むこと、および、本発明の試験における４０５ｎｍの吸光度減少が１分当たり２０ｍＡｂｓ未満であることの２つの属性を備えていれば、ＦＡＤ−ＧＤＨの他に実質的に何も添加しなくても良い。
例えば、ＦＡＤ−ＧＤＨとして流通している製品の中には、製造者が、その純度を、費用対効果等の観点から、「グルコース測定に支障をきたさないと考える範囲内で多少の不純物の含有を許容する程度」に留めている場合がある。このような製品は、「ＦＡＤ−ＧＤＨ」として流通していても、本明細書で言う「ＦＡＤ−ＧＤＨを含む組成物」に含まれる。In addition to FAD-GDH, the composition of the present invention has the two attributes of containing FAD-GDH and having an absorbance decrease of 405 nm in the test of the present invention of less than 20 mAbs per minute. Substantially nothing may be added.
For example, in the products distributed as FAD-GDH, the manufacturer "contains some impurities within a range that is considered to not hinder glucose measurement, from the viewpoint of cost efficiency and the like." May be limited to "tolerance". Such a product is included in the “composition containing FAD-GDH” in the present specification even if it is distributed as “FAD-GDH”.
また、本発明の別の実施形態として、前記組成物を含むグルコース測定用センサ、または、前記組成物または前記グルコース測定用センサを用いてグルコースを測定する方法、が挙げられる。ＦＡＤ−ＧＤＨを用いるグルコース測定の原理、および、グルコース測定用センサの構造・動作原理・製造方法・使用方法等については既に当該技術分野において確立されている。よって、当業者であればそれらの知見を本発明に適用してグルコース測定用センサを作製することや、前記組成物または前記グルコース測定用センサを用いてグルコースを測定することが可能であり、その実施態様は特に制限されない。 Further, as another embodiment of the present invention, there is a sensor for measuring glucose containing the composition, or a method for measuring glucose using the composition or the sensor for measuring glucose. The principle of glucose measurement using FAD-GDH, and the structure, operating principle, manufacturing method, usage method, etc. of a glucose measurement sensor have already been established in the relevant technical field. Therefore, those skilled in the art can apply those findings to the present invention to produce a glucose measuring sensor, and measure glucose using the composition or the glucose measuring sensor, The embodiment is not particularly limited.
本発明のグルコース測定用センサは、比色式であってもよく、また電気化学式であってもよい。また該グルコース測定用センサにはグルコースに応答して得られたシグナル強度から血糖値を算出するための演算装置並びに算出された血糖値を表示するためのディスプレイを具備していてもよい。さらに該グルコース測定用センサは、反応層上に検体となる血液もしくは血液の希釈液を滴下するタイプであってもよいが、被検者の皮膚を窄孔し血液を採取するための針及び／または血液を移送させる流路を具備するかまたは装着可能であってもよい。反応層を備えるセンサであればグルコースデヒドロゲナーゼは反応層に含まれることが好ましい。比色式センサの場合はさらに吸光度を測定するための光源ランプおよび光度計を具備していてもよい。電気化学式センサの場合は作用極と対極を有しているかこれら電極上にＧＤＨおよび電子受容体を保持したチップを装着できるタイプであってもよい。電極としては、カーボン電極、金電極、銀電極、白金電極などを用い、この電極上にＧＤＨを固定化する。固定化方法としては、架橋試薬を用いる方法、高分子マトリックス中に封入する方法、透析膜で被覆する方法、光架橋性ポリマー、導電性ポリマー、酸化還元ポリマーなどを用いる方法があり、電子受容体とともにポリマー中に固定あるいは電極上に吸着固定してもよく、またこれらを組み合わせて用いてもよい。典型的には、グルタルアルデヒドを用いてＧＤＨをカーボン電極上に固定化した後、アミン基を有する試薬で処理してグルタルアルデヒドをブロッキングする。 The glucose measuring sensor of the present invention may be a colorimetric type or an electrochemical type. Further, the glucose measuring sensor may be provided with an arithmetic unit for calculating the blood glucose level from the signal intensity obtained in response to glucose and a display for displaying the calculated blood glucose level. Further, the glucose measuring sensor may be of a type in which a sample blood or a diluted solution of blood is dropped on the reaction layer, but a needle and/or a needle for collecting blood by puncturing the skin of the subject. Alternatively, it may be provided with or attachable to a channel for transferring blood. If the sensor has a reaction layer, glucose dehydrogenase is preferably contained in the reaction layer. The colorimetric sensor may further include a light source lamp and a photometer for measuring absorbance. In the case of an electrochemical sensor, it may be of a type having a working electrode and a counter electrode or a type in which a chip holding GDH and an electron acceptor can be mounted on these electrodes. A carbon electrode, a gold electrode, a silver electrode, a platinum electrode, or the like is used as an electrode, and GDH is immobilized on this electrode. As the immobilization method, there are a method using a crosslinking reagent, a method of encapsulating in a polymer matrix, a method of coating with a dialysis membrane, a method of using a photocrosslinkable polymer, a conductive polymer, a redox polymer, etc., and an electron acceptor. Alternatively, they may be fixed in the polymer or adsorbed and fixed on the electrode, or they may be used in combination. Typically, GDH is immobilized on a carbon electrode using glutaraldehyde and then treated with a reagent having an amine group to block glutaraldehyde.
本発明のセンサによるグルコース濃度の測定は、比色式グルコースセンサの場合にあっては例えば以下のようにして行うことができる。すなわちＦＡＤ依存型ＧＤＨ、電子受容体、を少なくとも含む液状もしくは固体状の組成物を保持させておく。ここで、必要に応じてｐＨ緩衝剤、発色試薬を組成物中に含有させる。ここにグルコースを含む試料を加え、一定時間反応させる。この間、還元により退色する電子受容体もしくは電子受容体より電子を受け取ることで重合し生成する色素の最大吸収波長に相当する吸光度をモニタリングする。レート法であれば吸光度の時間あたりの変化率から、エンドポイント法であれば試料中のグルコースがすべて酸化された時点までの吸光度変化より、あらかじめ標準濃度のグルコース溶液により作製したキャリブレーションカーブを元に試料中のグルコース濃度を算出することができる。この方法において使用できるメディエータ及び発色試薬としては、たとえば２，６−ジクロロフェノールインドフェノール（ＤＣＰＩＰ）を電子受容体として添加し、６００ｎｍにおける吸光度の減少をモニタリングすることでグルコースの定量が可能である。また、電子受容体としてフェナジンメトサルフェート（ＰＭＳ）を、さらに発色試薬としてニトロテトラゾリウムブルー（ＮＴＢ）を加え、５７０ｎｍ吸光度を測定することにより生成するジホルマザンの量を決定し、グルコース濃度を算出することが可能である。いうまでもなく使用する電子受容体および発色試薬はこれらに限定されない。
なお、メディエータについては、種々の官能基による修飾体を用いるなどして、酵素とともに電極上に固定化させて用いてもよい。In the case of the colorimetric glucose sensor, the measurement of the glucose concentration by the sensor of the present invention can be performed as follows, for example. That is, a liquid or solid composition containing at least FAD-dependent GDH and an electron acceptor is held. Here, a pH buffer and a color-developing reagent are included in the composition as needed. A sample containing glucose is added here, and the mixture is reacted for a certain period of time. During this time, the absorbance corresponding to the maximum absorption wavelength of the dye that is polymerized and produced by receiving an electron from the electron acceptor that fades due to reduction or the electron acceptor is monitored. If the rate method is used, the rate of change in absorbance over time is used.If the endpoint method is used, the change in absorbance up to the point when all the glucose in the sample is oxidized is used to calculate a calibration curve prepared in advance using a standard glucose solution. The glucose concentration in the sample can be calculated. As the mediator and color-developing reagent that can be used in this method, for example, 2,6-dichlorophenolindophenol (DCPIP) is added as an electron acceptor, and glucose can be quantified by monitoring the decrease in absorbance at 600 nm. Further, phenazine methosulfate (PMS) as an electron acceptor and nitrotetrazolium blue (NTB) as a color-developing reagent were added, and the amount of diformazan produced by measuring the absorbance at 570 nm was determined to calculate the glucose concentration. It is possible. Needless to say, the electron acceptor and the coloring reagent used are not limited to these.
The mediator may be immobilized on the electrode together with the enzyme, for example, by using modified products with various functional groups.
また、本発明のセンサによるグルコース濃度の測定は、電気化学式センサの場合にあっては以下のようにして行うことができる。グルコースセンサ上の電極に接続された反応層にＦＡＤ依存型ＧＤＨ、電子受容体を含む液状もしくは固体状の組成物を保持させておく。この組成物にはさらにｐＨ緩衝剤等を含んでいてもよい。ここにグルコースを含む試料を加えて反応させ、さらに電極に一定の電圧を印加する。電流をモニタリングし、電圧印加開始から一定時間に蓄積される電流を積算するかあるいは電圧印加開始から一定時間を経過したある時点での電流値を測定する。この値を元に、標準濃度のグルコース溶液により作製したキャリブレーションカーブに従い試料中のグルコース濃度を計算することができる。 Further, the measurement of glucose concentration by the sensor of the present invention can be carried out as follows in the case of an electrochemical sensor. A liquid or solid composition containing FAD-dependent GDH and an electron acceptor is held in the reaction layer connected to the electrode on the glucose sensor. This composition may further contain a pH buffering agent and the like. A sample containing glucose is added to this to react, and a constant voltage is applied to the electrodes. The current is monitored, and the current accumulated for a certain time from the start of voltage application is integrated, or the current value at a certain time point after a certain time has elapsed from the start of voltage application is measured. Based on this value, the glucose concentration in the sample can be calculated according to the calibration curve prepared with the glucose solution having the standard concentration.
本発明の別の実施形態として、オリゴ糖加水分解酵素の含有量の極めて低いＧＤＨを用いて、グルコース測定方法におけるオリゴ糖の影響を低減させる方法が挙げられる。前記形態においては、前記ＧＤＨを用いたグルコース測定用センサを用いてグルコースを測定する方法におけるオリゴ糖の影響を低減させる方法であってもよい。 Another embodiment of the present invention is a method of reducing the influence of oligosaccharides in the glucose measurement method by using GDH having an extremely low content of oligosaccharide hydrolase. The form may be a method of reducing the influence of oligosaccharides in the method of measuring glucose using the glucose measuring sensor using GDH.
ＦＡＤ−ＧＤＨ活性測定方法
本明細書において、ＦＡＤ−ＧＤＨ活性測定は特に断りのない限り、以下の方法に従って行われる。
反応液（０．１ｍｏｌ／Ｌ ＨＥＰＥＳ、２００ｍｍｏｌ／Ｌ Ｄ−グルコース、０．５５ｍｍｏｌ／Ｌ ＤＣＰＩＰ、ｐＨ６．５）２．９ｍＬを石英セルにいれ、３７℃で５分間予備加温する。そしてＧＤＨ溶液０．１ｍＬを加えて混和し、３７℃で５分反応させ、この間７００ｎｍ吸光度を測定する。吸光度変化の直線部分から１分間あたりの吸光度の減少度（ΔＯＤＴＥＳＴ）を算出する。盲検は、ＧＤＨ溶液の代わりに緩衝液を加えて混和し、同様に３７℃５分インキュベートして７００ｎｍ吸光度を記録し、その初期直線部分から１分間あたりの吸光度の減少度（ΔＯＤＢＬＡＮＫ）を算出する。これらの値を以下の式に当てはめて活性値（Ｕ／ｍＬ）を算出する。なおここでは、基質存在下で１分間に１マイクロモルのＤＣＰＩＰを還元する酵素量を１Ｕと定義する。
ＧＤＨ活性（Ｕ／ｍＬ）＝［（ΔＯＤＴＥＳＴ−ΔＯＤＢＬＡＮＫ）×３．０×希釈倍率 ］／（４．５×１．０×０．１）
なお、ここで
３．０ ：ＧＤＨ溶液混和後の容量（ｍＬ）
４．５ ：ＤＣＰＩＰのミリモル分子吸光係数（ｃｍ２／マイクロモル）
１．０ ：光路長（ｃｍ）
０．１ ：添加するＧＤＨ溶液の液量（ｍＬ）
である。 FAD-GDH activity measurement method In the present specification, FAD-GDH activity measurement is performed according to the following method, unless otherwise specified.
2.9 mL of the reaction solution (0.1 mol/L HEPES, 200 mmol/L D-glucose, 0.55 mmol/L DCPIP, pH 6.5) is put into a quartz cell and preheated at 37° C. for 5 minutes. Then, 0.1 mL of GDH solution is added and mixed, and the mixture is reacted at 37° C. for 5 minutes, and the absorbance at 700 nm is measured during this period. From the linear portion of the change in absorbance, the degree of decrease in absorbance per minute (ΔOD TEST ) is calculated. In the blind test, a buffer solution was added in place of the GDH solution and mixed, and the mixture was similarly incubated at 37° C. for 5 minutes and the 700 nm absorbance was recorded. From the initial linear portion, the degree of decrease in absorbance per minute (ΔOD BLANK ) was calculated. calculate. The activity value (U/mL) is calculated by applying these values to the following formula. Here, the amount of enzyme that reduces 1 μmol of DCPIP in 1 minute in the presence of the substrate is defined as 1U.
GDH activity (U/mL)=[(ΔOD TEST −ΔOD BLANK )×3.0×dilution factor ]/(4.5×1.0×0.1)
Here, 3.0: volume after mixing with GDH solution (mL)
4.5: millimolar molecular extinction coefficient of DCPIP (cm 2 /micromol)
1.0: Optical path length (cm)
0.1: Volume of GDH solution to be added (mL)
Is.
マルトース加水分解活性測定方法
本発明に規定するマルトース加水分解活性は、特に断りのない限り以下のとおり測定される。
反応液（４０ｍｍｏｌ／Ｌ ＰＩＰＥＳ、１ｍｍｏｌ／Ｌ フェリシアン化カリウム、５０ｍＭ マルトース、ｐＨ６．５）２．９ｍｌを石英セルにいれ、３７℃で５分間予備加温する。そこに１５０００Ｕ／ｍｌのＦＡＤ−ＧＤＨ０．１ｍＬを加えて混和し（最終的なＧＤＨ濃度：５００Ｕ／ｍｌ）、３７℃で５分反応させ、この間４０５ｎｍの吸光度を測定して１分間あたりの吸光度の減少度を算出する（ΔＯＤＴＥＳＴ）。盲検は、ＧＤＨ溶液の代わりに緩衝液を加えて混和し、同様に３７℃５分インキュベートして４０５ｎｍの吸光度を記録し、その初期直線部分から１分間あたりの吸光度の減少度を算出する（ΔＯＤＢＬＡＮＫ）。ΔＯＤＴＥＳＴよりΔＯＤＢＬＡＮＫを差し引いた数値を、オリゴ糖加水分解に起因する吸光度減少度として評価する。 Method for measuring maltose hydrolysis activity Maltose hydrolysis activity defined in the present invention is measured as follows unless otherwise specified.
2.9 ml of the reaction solution (40 mmol/L PIPES, 1 mmol/L potassium ferricyanide, 50 mM maltose, pH 6.5) is put into a quartz cell and preheated at 37° C. for 5 minutes. FAD-GDH 0.1 mL of 15000 U/ml was added thereto and mixed (final GDH concentration: 500 U/ml) and reacted at 37° C. for 5 minutes, during which the absorbance at 405 nm was measured to determine the absorbance per minute. The degree of decrease is calculated (ΔOD TEST ). In the blind test, a buffer solution was added instead of the GDH solution and mixed, and similarly incubated at 37° C. for 5 minutes, the absorbance at 405 nm was recorded, and the degree of decrease in absorbance per minute was calculated from the initial linear portion ( ΔOD BLANK ). The value obtained by subtracting ΔOD BLANK from ΔOD TEST is evaluated as the degree of decrease in absorbance due to oligosaccharide hydrolysis.
以下、本発明を具体的に実施例として示すが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be specifically shown as examples, but the present invention is not limited to the following examples.
＜実施例１＞
ＦＡＤ依存型グルコースデヒドロゲナーゼの組換え発現
アスペルギルス・オリゼ由来ＦＡＤ依存型ＧＤＨを、特許文献７に記載のとおり麹菌宿主で組換え発現を行った。すなわち、アスペルギルス・オリゼ由来ＧＤＨ遺伝子を、ＡｍｙＢプロモーター、ＡｍｙＢターミネーター、アスペルギルスニドランス由来ｓＣ遺伝子を含むｐＵＳＡプラスミド（非特許文献１）のＳｍａＩサイトに平滑化の上連結し、組換えプラスミドを構築した。また、前記組換えプラスミドを用いて非特許文献５に記載の方法に従い、アスペルギルス・オリゼＮＳ４株を形質転換して形質転換体を得た。この形質転換体を、１０Ｌ容ジャーファーメンターを用いて、（１．５％ 大豆ペプトン、１％ マルトエキス、０．１％ ＭｇＳＯ４ ・７Ｈ２０、２％ グルコース、２％ マルトース（ｐＨ６．５））の組成からなる培地にて、培養温度３０℃で５０時間通気攪拌培養した。培養菌体をろ過した後、硫酸アンモニウムを飽和量溶解させて狭雑タンパク質を沈殿させ、遠心分離でＧＤＨ粗抽出液を得た。<Example 1>
Recombinant expression of FAD-dependent glucose dehydrogenase Aspergillus oryzae-derived FAD-dependent GDH was recombinantly expressed in a koji mold host as described in Patent Document 7. That is, the Aspergillus oryzae-derived GDH gene was blunt-ligated to the SmaI site of the pUSA plasmid (Non-patent Document 1) containing the AmyB promoter, the AmyB terminator, and the Aspergillus nidulans-derived sC gene to construct a recombinant plasmid. In addition, the above recombinant plasmid was used to transform Aspergillus oryzae NS4 strain according to the method described in Non-Patent Document 5 to obtain a transformant. The transformant, using a 10L jar fermenter, (1.5% soy peptone, 1% malt extract, 0.1% MgSO 4 · 7H 2 0,2% glucose, 2% maltose (pH 6.5 )) The medium having the composition of) was subjected to aeration and stirring culture at a culture temperature of 30° C. for 50 hours. After culturing the cultured cells, ammonium sulfate was dissolved in a saturated amount to precipitate contaminating proteins, and a GDH crude extract was obtained by centrifugation.
＜実施例２＞
フェニルセファロースを用いたＦＡＤ依存型グルコースデヒドロゲナーゼの精製
Ｐｈｅｎｙｌ ｓｅｐｈａｒｏｓｅ ６ Ｆａｓｔ Ｆｌｏｗ ＨｉｇｈＳｕｂ（ＧＥヘルスケア製）を充填したカラムに、まず０．５飽和の硫酸アンモニウムを溶解させた５０ｍＭリン酸カリウムバッファー（ｐＨ７．５）を通液して緩衝化し、ここに実施例１で得られたＧＤＨ粗抽出液を通液し、ＧＤＨを含む蛋白質を吸着させた。さらに緩衝化に用いたバッファーを通液して未吸着の蛋白質を洗浄したのち、硫酸アンモニウム濃度をゼロになるまでグラジエントをかけて吸着した蛋白質を溶出させた。溶出液をフラクション分画し、各フラクションのＧＤＨ活性とオリゴ糖分解活性を測定した。但し、ここでのオリゴ糖加水分解酵素活性測定は、ＧＤＨ濃度１５００Ｕ／ｍｌの溶液を使用し、１０分間の吸光度減少の積算値（ΔｍＡｂｓ／１０分）に希釈倍率を乗じた値とした。結果を図１に示す。ＧＤＨ活性とオリゴ糖分解活性のピークは別のフラクションにあるものの、ほとんどのフラクションで両方の活性を示しており、これらを分けてプールすることは困難であった。このクロマトグラフィーでＧＤＨ活性を有する全画分をプールしたもの（ＧＤＨ１）、ＧＤＨのピークの前半部分をプールしたもの（ＧＤＨ２）、ＧＤＨのピークの最初の１／４のみをプールしたもの（ＧＤＨ３）についてそれぞれ調製した。<Example 2>
Purification of FAD-dependent glucose dehydrogenase using phenyl sepharose A column filled with Phenyl sepharose 6 Fast Flow HighSub (manufactured by GE Healthcare) was first dissolved in 50 mM potassium phosphate buffer (pH 7.5) having 0.5 saturated ammonium sulfate dissolved therein. ) Was passed through to buffer the solution, and the GDH crude extract solution obtained in Example 1 was passed through the solution to adsorb GDH-containing protein. Further, after passing through the buffer used for buffering to wash the unadsorbed protein, a gradient was applied until the ammonium sulfate concentration became zero to elute the adsorbed protein. The eluate was fractionated, and the GDH activity and oligosaccharide degrading activity of each fraction were measured. However, for the oligosaccharide hydrolase activity measurement here, a solution having a GDH concentration of 1500 U/ml was used, and a value obtained by multiplying the integrated value of the decrease in absorbance for 10 minutes (ΔmAbs/10 minutes) by the dilution rate was used. The results are shown in Figure 1. Although the peaks of GDH activity and oligosaccharide degrading activity are in different fractions, most of the fractions show both activities, and it was difficult to pool these separately. All the fractions having GDH activity in this chromatography were pooled (GDH1), the first half of GDH peak was pooled (GDH2), and only the first 1/4 of the GDH peak was pooled (GDH3). Were prepared respectively.
また、同様の方法でＰｈｅｎｙｌ ｓｅｐｈａｒｏｓｅ ６ Ｆａｓｔ Ｆｌｏｗ ＨｉｇｈＳｕｂ に換えてＳＯＵＲＣＥ １５ＰＨＥ（ＧＥヘルスケア製）を用いてクロマトフラフィーを行ったところ、図２のとおりとなり、ＧＤＨ活性とオリゴ糖分解活性の画分をより分離することが可能となった。このクロマトグラフィーを行い、オリゴ糖分解活性の検出されなかった画分のみを集めてＧＤＨ４とした。これらＧＤＨ１〜４は、それぞれ２０ｍＭリン酸カリウムバッファー（ｐＨ６．０）を用いてバッファー置換を行ったのち、同バッファーで緩衝化したＤＥＡＥ ｓｅｐｈａｒｏｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｌｏｗに通液することで夾雑蛋白質を吸着させて除き、凍結乾燥を行って精製ＧＤＨ１、精製ＧＤＨ２、精製ＧＤＨ３、精製ＧＤＨ４とした。 Moreover, when the chromatographic method was performed using SOURCE 15PHE (manufactured by GE Healthcare) in place of the Phenyl sepharose 6 Fast Flow HighSub by the same method, the results were as shown in FIG. It became possible to separate more. This chromatography was performed and only the fractions in which oligosaccharide-degrading activity was not detected were collected and designated as GDH4. Each of these GDH1 to 4 was subjected to buffer displacement using 20 mM potassium phosphate buffer (pH 6.0), and then passed through DEAE sepharose Fast Flow buffered with the same buffer to adsorb and remove contaminant proteins. Lyophilization was performed to obtain purified GDH1, purified GDH2, purified GDH3, and purified GDH4.
＜実施例３＞
精製ＧＤＨ中のオリゴ糖分解活性の測定
実施例２で得られたそれぞれの精製ＧＤＨについて、上述のマルトース加水分解活性測定方法に従ってＧＤＨ５００Ｕ／ｍｌあたりのマルトース加水分解活性を測定した。結果を表１に示す。なお、精製ＧＤＨ１および精製ＧＤＨ２は比較例、精製ＧＤＨ３および精製ＧＤＨ４は実施例である。<Example 3>
Measurement of oligosaccharide degrading activity in purified GDH With respect to each purified GDH obtained in Example 2, maltose hydrolyzing activity per 500 U/ml of GDH was measured according to the method for measuring maltose hydrolyzing activity described above. The results are shown in Table 1. The purified GDH1 and purified GDH2 are comparative examples, and the purified GDH3 and purified GDH4 are examples.
表１からわかるとおり、精製ＧＤＨ１、２、３、４の順にマルトース加水分解活性が低くなっていっていることが確認された。比較例である精製ＧＤＨ１および精製ＧＤＨ２は、いずれも本発明の試験における４０５ｎｍの吸光度減少が１分あたり２０ｍＡｂｓを超えた。 As can be seen from Table 1, it was confirmed that the maltose hydrolysis activity became lower in the order of purified GDH1, 2, 3, and 4. In each of the purified GDH1 and the purified GDH2, which are comparative examples, the decrease in absorbance at 405 nm in the test of the present invention exceeded 20 mAbs per minute.
＜実施例４＞
各種精製ＧＤＨを用いたグルコース定量用組成物の作成とブランクアップ検証
まず、グルコース測定用試薬として、以下の組成からなる溶液（ｐＨ＝７．５）を作製した（対照組成）。
１ｍＭ クエン酸
５ｍＭ マルチトール
５０ｍＭ フェリシアン化カリウム
５００Ｕ／ｍｌ ＦＡＤ依存型ＧＤＨ（実施例１〜２で作製したもの）
０．２５％ カルボキシメチルセルロース
上記溶液を作製直後のもの、２５℃で１時間、６時間、１６時間、２４時間置いたものについて、それぞれ５μＬを３電極を具備するディスポーサブルチップ（ＤＥＰ−ＣＨＩＰ、バイオデバイステクノロジーズ社製）の作用極・対極・参照極上に滴下し、５０℃１０分の加温処理を行うことでセンサチップとした。このセンサチップを専用ソケットを介してポテンショ／ガルバノスタットに接続し、電極上の組成物に生理食塩水５μＬを添加して＋０．３Ｖの電圧を印加して電流値をモニタリングした。結果を図３に示す。<Example 4>
Preparation of glucose quantification composition using various purified GDH and blank-up verification First, as a glucose measurement reagent, a solution (pH=7.5) having the following composition was prepared (control composition).
1 mM citric acid 5 mM maltitol 50 mM potassium ferricyanide 500 U/ml FAD-dependent GDH (produced in Examples 1 and 2)
0.25% Carboxymethyl Cellulose Disposable chip (DEP-CHIP, biodevice) equipped with 3 electrodes of 5 μL for each of the above-mentioned solution immediately after preparation and the one left at 25° C. for 1 hour, 6 hours, 16 hours, and 24 hours. (Manufactured by Technologies Co., Ltd.) was dropped on the working electrode, the counter electrode, and the reference electrode, and heated at 50° C. for 10 minutes to obtain a sensor chip. The sensor chip was connected to a potentio/galvanostat via a dedicated socket, 5 μL of physiological saline was added to the composition on the electrode, and a voltage of +0.3 V was applied to monitor the current value. Results are shown in FIG.
図３に示すとおり、実施例である精製ＧＤＨ３および精製ＧＤＨ４を用いた組成物にマルチトールを添加して保存した場合、ブランクアップを低減することが可能となることが見出された。精製ＧＤＨ３を用いた場合は２４時間保存後のブランク電流値は３μＡ以下に抑えられた。精製ＧＤＨ４を用いた場合は２４時間保存後のブランク電流値は１．５μＡ以下に抑えられた。マルチトールはマルトース骨格を有する糖アルコールであり、マルトース加水分解活性を除去することで組成中のマルチトールの加水分解に起因すると推定されるブランクアップを低減することが可能となることが見出された。
すなわち、本発明の実施例である精製ＧＤＨ３および精製ＧＤＨ４を用いた組成物（製剤）を提供することにより、センサ組成中やサンプル中に含まれるマルチトールの影響を低減しうることが明らかとなった。As shown in FIG. 3, it was found that it was possible to reduce blank-up when maltitol was added to the composition using the purified GDH3 and purified GDH4 as the examples and the composition was stored. When purified GDH3 was used, the blank current value after storage for 24 hours was suppressed to 3 μA or less. When purified GDH4 was used, the blank current value after storage for 24 hours was suppressed to 1.5 μA or less. Maltitol is a sugar alcohol having a maltose skeleton, and it has been found that removal of maltose hydrolysis activity makes it possible to reduce the blank-up estimated to be due to the hydrolysis of maltitol in the composition. It was
That is, it has been clarified that the effect of maltitol contained in the sensor composition or the sample can be reduced by providing the composition (formulation) using the purified GDH3 and the purified GDH4, which are the examples of the present invention. It was
本発明は、血糖値測定用試薬、血糖センサ並びにグルコース濃度定量キットとしての供給が可能である。
The present invention can be supplied as a blood glucose measuring reagent, a blood glucose sensor, and a glucose concentration quantitative kit.
Claims (9)
（１）４０ｍｍｏｌ／ＬのＰＩＰＥＳ、５０ｍＭのマルトースおよび１ｍｍｏｌ／Ｌのフェリシアン化カリウムを含む反応液（ｐＨ６．５）２．９ｍＬを３７℃で５分予備加温し、前記反応液に１５０００Ｕ／ｍＬの前記グルコースデヒドロゲナーゼを０．１ｍＬ添加して３７℃で５分間インキュベーションする間に４０５ｎｍの吸光度を記録し、その初期直線部分から４０５ｎｍの吸光度の１分あたりの減少度から、グルコースデヒドロゲナーゼ溶液の代わりに４０ｍｍｏｌ／ＬのＰＩＰＥＳ緩衝液（ｐＨ６．５）を盲検として得られた吸光度の１分あたりの減少度を差し引くことにより算出される吸光度減少が１分あたり２０ｍＡｂｓ未満である
（２）以下の（ａ）〜（ｅ）の組成からなる溶液（ｐＨ７．５）を、２５℃で２４時間置いた溶液を用いて作製した電極に＋０．３Ｖの電圧を印加した場合の電流値が３μＡ以下である
（ａ）１ｍＭ クエン酸
（ｂ）５ｍＭ マルチトール
（ｃ）５０ｍＭ フェリシアン化カリウム
（ｄ）５００Ｕ／ｍｌ フラビンアデニンジヌクレオチド依存型グルコースデヒドロゲナーゼ
（ｅ）０．２５％ カルボキシメチルセルロース A composition comprising a flavin adenine dinucleotide-dependent glucose dehydrogenase, a ferricyanide or a ferrocyanide, and a buffer, which have the characteristics shown in the following (1) and (2) and are derived from a microorganism of the genus Aspergillus.
(1) 2.9 mL of a reaction solution (pH 6.5) containing 40 mmol/L PIPES, 50 mM maltose and 1 mmol/L potassium ferricyanide was preheated at 37° C. for 5 minutes, and 15,000 U/mL was added to the reaction solution. Absorbance at 405 nm was recorded during the incubation at 37° C. for 5 minutes by adding 0.1 mL of the glucose dehydrogenase, and from the initial linear portion, the degree of decrease in the absorbance at 405 nm per minute was 40 mmol instead of the glucose dehydrogenase solution. of / L PIPE S absorbance decrease is calculated buffer (pH 6.5) by subtracting the degree of reduction per minute absorbance obtained as blinded is less than 20mAbs per minute (2) below ( The current value is 3 μA or less when a voltage of +0.3 V is applied to an electrode prepared by using a solution (pH 7.5) having the composition of a) to (e) at 25° C. for 24 hours. (A) 1 mM citric acid (b) 5 mM maltitol (c) 50 mM potassium ferricyanide (d) 500 U/ml flavin adenine dinucleotide-dependent glucose dehydrogenase (e) 0.25% carboxymethyl cellulose
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