【発明の詳細な説明】
脂質溶解性酵素の活性の蛍光測定
明細書
蛍光測定原理に基づく方法が、動物、野菜および微生物起源のリパーゼ(真菌
および細菌リパーゼ)ならびに血清中で検出可能なリパーゼ{リポタンパク質リ
パーゼ(LPL)、肝リパーゼ(HL)、膵リパーゼ(PL)}の活性を測定す
るために、開発された。本目的のため、アシルまたはアルキル鎖がそのオメガ末
端に蛍光団を有しおよび別のアシルまたはアルキル鎖が蛍光クエンチャーを有す
る蛍光源性トリグリセリドアナログ類を合成した(式IおよびII参照)。第三の
置換基は脂肪族炭化水素残基である。前記活性測定のため、蛍光源性脂質を、リ
ポゾーム、小胞、ミセルまたはエマルジョンの形態で両親媒性物質で可溶化する
。前記蛍光源性基質はまた、そのまま水性溶媒に分配するかまたは有機溶媒に溶
解させ前記酵素に供してもよい。本発明は、初めて、蛍光源性トリグリセリドと
適切なタンパク質との水性媒体中における適切な複合体をリパーゼ分析のための
新規基質可溶化形態として記載している。脂質溶解性酵素によって誘発された蛍
光源性基質の加水分解の結果、蛍光団置換およびクエンチャー置換炭化水素鎖が
空間的に離されることになり、従って蛍光が増大することになる。
式1
蛍光源性脂質とアルブミンの水性媒体中における複合体形成と、蛍光測定リパ
ーゼ分析用固体「水溶性」基質を生成するその後の凍結乾燥とが、本発明の必須
部分を形成する。この提案方法は、例えば、医学的診断におけるリパーゼ分析、
バイオテクノロジーによる酵素産生、有機化学に使用するリパーゼの品質検査、
食品中におけるリパーゼまたはリパーゼ阻害剤の検出ならびに生体材料の酵素ス
クリーニングのためなど、数多くの実用的用途に適している。この蛍光源性脂質
の立体異性体がそれぞれ調製され、リパーゼ測定のために種々の基質形態で(上
記参照)使用された。種々のリパーゼは、蛍光源性基質に対して極めて異なる立
体特異性を示した。したがって、記載の方法は、天然酵素混合物(例えば、血清
)中リパーゼの識別用ならびに(遺伝子技術で)改変された酵素のスクリーニン
グ用に適している。先行技術
下記のリパーゼ活性測定方法が公知である(Lipases、Borgstr
om&Brockman、1984)。
1)放射線測定方法(Clin.Chem.30、748(1984))
2)滴定方法(Methods in Enzymology、Vol.71、
619−627(1981))
3)分光分析法: a)光測定
b)蛍光測定
ad1)放射線測定方法は、未反応出発化合物を分離した後、放射能標識脂肪酸
のトリグリセリドからの放出を測定する非連続的方法である。放射能を適用する
ことと再現性が乏しいために、これらの方法は非常に労力を要しかつ時間を要す
るものである。
ad2)脂肪酸のトリグリセリドからの放出は、塩基滴定によって測定される。
しかし、正確な測定値を得るために多量の酵素ならびに基質を使用しなければな
らない。この方法は、極めて干渉を受けやすい。特に、この方法は、実際には、
ある”基質形態”の場合、例えば基質が洗浄剤で可溶化されているかまたは有機
溶媒中に溶解している時などは、適用できない。
ad3a)この場合、それらの(グリセロール)エステルからの発色性カルボン
酸の形成が、測光法で(および蛍光測定法)で測定される(Boehringe
r Mannheim GmbH、欧州特許0207252B1)。これらの方
法の感受性は余り高くない。それに対して、蛍光測定方法はより感受性が高く、
基質はもっとさまざまである。
ad3b)下記の原理に基づく公知の蛍光法(3aも参照)が、記載されている
(KSV−Chemicals、Oy Valimotie 7、欧州特許00
37583B1)。トリピレンアシル置換トリグリセリド(Biochemic
a et Biophysica Acta、963(1988)340−34
8)が、両親媒性物質の存在下、分子内または分子間エクサイマー蛍光を示す基
質であることが記載されている。ピレンアシル鎖を加水分解で切断すると、エク
サイマー蛍光を犠牲にしてピレンモノマー蛍光が増大する。もうひとつの概念も
同様に構築される。標識基質は蛍光脂肪酸(例えばピレン酪酸)を含有し、その
蛍光はその分子内で隣接するクエンチャー脂肪酸(例えばブロモヘキサノン酸)
によって抑制される。基質切断の結果、脱クエンチングが起こり、従って、蛍光
が増大することになる。両方法とも、もし蛍光団(エクサイマー法)または蛍光
団およびクエンチャー(臭素は数十分の1nmの距離まで効果を示す)の両者が
近接している場合にのみ、機能する。下記にも示したように、これは、ほとんど
の場合に当てはまるというわけではない。我々は、チェコスロバキア連邦プラハ
で1993年10月18日から21日に行われた第3回蛍光分光分析法および応
用会議(Third Conference on Methods and
Applications of Fluorescence Spectro
scopy in Prague/Czech Republic of Oc
t 18−21、1993)(”異なるモデル膜におけるピレン標識アルキルジ
アシルグリセロールの蛍光に及ぼす高次構造の効果(Conformation
al effects on the fluorescence of py
rene−labeled alkyldiacyl glycerols i
n different model membranes)”、ピアレビュー
論文、Plenum Press、印刷中)で、ジピレンアシルグリセロールが
アルブミン存在下および有機溶媒中でミセル、エマルジョン中で”望ましくない
”構造を示すことおよび小胞中で分子内エクサイマー蛍光を有するに過ぎないこ
とを報告した。もしブロモアシル置換ピレントリグリセリドをミセル、エマルジ
ョン、アルブミン中および有機溶媒中で使用すると、同様の理由からブロモアシ
ルおよびピレンアシル残基が隣接することが必要であるのにそれが得られないで
あろうし、所望のクエンチング効果も得られない。過去に公知の基質は、濃縮お
よび純粋な酵素の活性測定のためにせいぜい小胞中で使用できるだけである。し
か
し、アポリポタンパク質およびアルブミンとのピレントリグリセリドの会合が血
清分析の場合に起こり、従って、その結果、上述の問題が生じる。したがって、
同一分子内に蛍光団とクエンチャーを含有しかつクエンチング効果がその高次構
造に依存しないかまたはほとんど依存しない基質が必要とされている。このよう
なクエンチングは、磁気エネルギー移動(RET)によって実行できる(クエン
チャーの吸収スペクトルが、蛍光団の放出スペクトルと重なり合う)(Prin
ciples of Fluorescence Spectroscopy(
蛍光分光分析の原理)、J.R.Lakowicz、Plenum Press
、1983)。この場合エステル加水分解による直接の妨害が酵素によって起こ
ることは全くないので、この場合、蛍光団およびクエンチャーが疎水性側鎖のオ
メガ末端に結合することが重要である。
蛍光団の脂肪酸エステル(例えば、メチルウンベリフェロン;Analyti
c Sciences、1991年2月、第7巻、15−18)も、発色性トリ
グリセリドに加えて記載されており、それは、その未変性状態では、ほとんど蛍
光を発せず加水分解切断後はより強力に蛍光を発する(Biochemica
et Biophysica Acta、1006(1989)84−88)。
一般に、極めて多量の基質がその際必要となり、そのことが天然の生体物質を分
析する際にアーチファクトを生じることになる。
過去に公知の方法は全て、親油性基質の可溶化のために洗浄性を必要とする。
このことは、その天然の生体環境をしばしば破壊することになる(例えば、リポ
タンパク質の可溶化およびヒト血清中におけるタンパク質の変性)(Human
Serum Lipoproteins、Fruchart&Shepher
d、de Gruyter、1989)。
本発明は、新規蛍光源性リパーゼ基質(リパーゼアナログ)の化学合成を述べ
る。その光測定信号は脂質基質の高次構造に依存しておらず、従って、基質形態
にも依存していない。さらに、新規基質形態が前記基質の可溶化のために述べら
れ、それは、多目的に生体および人工的環境におけるリパーゼ活性を測定するた
めに使用できる。詳細な説明
蛍光測定に使用される物質は、下記の構造
式1
を有する化合物である。記載の構造の化合物はsn−グリセロールに由来し、式
中、X、Y、Zは0であってもよい。残基R1,2,3の少なくとも1個はアシルま
たはアルキル基で、そのオメガ末端において蛍光残基を含有し、さらに少なくと
も1個のR1,2,3は、それぞれ、アシル残基およびアルキル残基であり、それは
オメガ末端において結合型の発色団を含有しかつ共鳴エネルギー移動(RET)
によって蛍光団の蛍光を消滅させる。クエンチャーまたは蛍光団を含有する前記
炭化水素鎖の少なくとも1個は、それぞれ、グリセロールおよびプロパン骨格の
好適には1級アルコール官能基にアシルまたはチオエステル結合によって結合し
ていなければならない。1個の残基R1,2,3は、脂肪族炭化水素であってもよい
。しかし、X、YまたはZはまた、S、NHまたはCH2であってもよい。
蛍光団置換側鎖R1,2,3は、下記のようなものであってもよい。
I.好適には、0乃至6個の二重結合を有する鎖長C2−C20のアシルまたはア
ルキル鎖のオメガ末端に結合したピレン。
II.ピレンの代わり、下記の蛍光団のひとつを使用することも可能である。ペリ
レン、アンスリル、アンスラニロイル、サリシロイル、テトラセン、アントラセ
ン、フェナンスレン、ナフタレン、クマロン、クマリン、アクリジン、アミノナ
フトールスルホン酸、フェニルオキサジアゾール、ジフェニルオキサゾール、ア
ロキサジン、スチルベン、ジベンゾピロン、フルオレン、フルオレノン、p−キ
ノン、メチルウンベリフェロン、トリニトロフェニルアミン・フェナジン・フェ
ニルインドール、キノリン、ジフェニルアセチレン、ベンゾチオフェン、シアノ
チオカルボニル、1、3、5、7−デカテトラエン、ローダミン、ジフェニルヘ
キサトリエン、ダンシル、7−ニトロベンズ−2−オキサ−1,3−ジアゾール
(NBD)、ベンゾカルバゾン、ジベンゾフラン、パリナリン酸、4,4−ジフ
ルオロ−4−ボラ−3a、4a−ジアザ−5−インダセン。
クエンチャー置換側鎖R1,2,3は、下記のようなものであってもよい。
I.ピレンが蛍光団である場合、好適には、0乃至6個の二重結合を有する鎖長
C2−C20のアシルまたはアルキル鎖のオメガ末端に結合したトリニトロフェニ
ルアミン。
II.トリニトロフェニルアミンの代わりに、吸収スペクトル(アクセプター)が
測定蛍光団の放出スペクトル(ドナー)と重なり合う全ての発色性または蛍光源
性化合物を使用することも可能である。蛍光団の適切な組み合わせは全て、適切
なドナーとアクセプターとの組合せとして使用してもよい(上記II項参照)。
下記の構造で示される1−O−ヘキサデシル−2−ピレンデカノイル−3−ト
リニトロフェニルアミノドデカノイル−sn−グリセロールは、記載の化合物型
の例として作用する。
式II
蛍光源性アルキルジアシルグリセロールの出発化合物は、1−O−アルキルグ
リセロールであり、それは、公知の方法によれば(Hermetter&Pal
tauf、Etherlipids;Biochemical and Bio
medical Aspects(H.Mangold&F.Paltauf編
著、Academic Press、1983、p.389参照)、1−O−ア
ルキル−2−アシル−3−O−トリチルグリセロール(アシル化説明;F.Pa
ltauf&A.Hermetter、Methods in Enzymol
ogy197、1991、134)に変換される。その中で、この2−アシル基
は、蛍光団またはクエンチャーを保持してもよい。リン脂質の合成で先に記載さ
れておりかつ本文で初めてトリグリセリド合成のために説明する方法(Chem
.Phys.Lipids、50、1989、57−62)によれば、トリチル
基は、別のアシル残基によって置換され、それは、その2位に関して相補性にク
エンチャーまたは蛍光団を有している。この方法は、また、対応するジアルキル
アシルおよびトリアシルグリセロールを、置換1、2−ジアルキル−3−O−ト
リチル、1−アシル−2−O−アルキル−3−O−トリチルおよび1、2−ジア
シル−3−O−トリチルグリセロールから調製するためにも適用でき、前記出発
物質の側鎖1個は蛍光団またはクエンチャーを含有し、および、アシル残基1個
がトリチル交換によって導入され、それに関して相補性に、クエンチャーまたは
蛍光団を含有している。また、1−アシル−2−アシルアミノ−3−O−トリチ
ル−1、3−プロパンジオールから対応する1、3−ジアシル−2−アシルアミ
ノ−プロパンジオールを調製することも可能であり、それは、本方法によるトリ
チル基交換によって蛍光団置換およびクエンチャー置換アシル残基を含有してい
る。
リパーゼの蛍光測定のため、この新規基質を水性環境中にすなわちリン脂質小
胞中に、洗浄剤ミセルおよびエマルジョン中に従来のあらゆる方法によって配分
する(Lipases、Borstrom&Brockman編著、Elsev
ier、1984)か、または、有機溶媒中に溶解させることも可能である。
新規可溶化(基質)形態をここで説明するが、所定のモル分率で好適にはウシ
血清アルブミン(BSA)である適切なタンパク質と複合体を形成させることで
基質を水相中に配分する。この目的のため、既にBSAを含有している所定pH
の水性緩衝液中に脂質アナログのエタノール溶液を入れる。このようにして得ら
れた基質形態(脂質−タンパク質複合体)は、生体環境および人工的環境の両方
で使用することができる。特に、ヒト血清のような感受性の生体系の天然組成物
が破壊されないことおよびこれらの試料のリパーゼ活性がそれらの未変性成分(
タンパク質、リポタンパク質)の存在下で起こりうることを強調せねばなるまい
。使用した複合体となったタンパク質は、通常、脂質結合タンパク質であり、特
に下記の物質である。BSA、HSA(ヒト血清アルブミン)、カゼイン、ラ
クトアルブミン、卵アルブミン、水溶性アポリポタンパク質ならびに上述のタン
パク質の改変形態(メチル化、カルボキシル化、アセチル化タンパク質ならびに
化学または遺伝的方法で改変されたタンパク質)。脂質を全く含まないタンパク
質および市販のタンパク質(部分的にのみ脱脂)も両者ともに、研究した。調製
した複合体は、1/1モル分率の脂質およびタンパク質の会合物を示している。
前記水溶性脂質タンパク質複合体は、凍結乾燥器で凍結乾燥でき固体粉末とし
て単離できる。これらの調製物は、水性媒体中に再溶解後、リパーゼ活性測定に
適している。脂質タンパク質複合体の凍結乾燥は、緩衝液または無機質塩ならび
に低分子もしくは好適には炭水化物である高分子添加剤の非存在または存在下で
実施できる。凍結乾燥は、10ミリモルのN−(2−ヒドロキシエチル)ピペラ
ジン−N’−(2−エタンスルホン酸)/NaOH(HEPES−NaOH)、
pH7.4およびグリコーゲンまたはPBS(H2O1リットル中2g KCl
、2g KH2PO4、80g NaClおよび21.6g Na2HPO4・H2
O)および澱粉の溶液から好適には行われる。リパーゼ測定のため、凍結乾燥を
緩衝塩溶液から行った時には凍結乾燥培養物を好適には蒸留水中に再溶解するか
または水性緩衝液中に再溶解させる。それらは、両者ともに、好適にはHEPE
S−NaOHまたはリン酸塩またはTris−HCl、pH7.4を含有してい
る。
前記複合体調製のため、好適にはエタノール中における式IまたはIIに対応す
る蛍光源性トリグリセリドの溶液を、好適にはアルブミンであるタンパク質の緩
衝液または無機質塩含有水溶液中に、好適には20乃至37℃の間の温度で撹拌
しながら入れる。エタノール−水比率は、1/100v/v未満である。この調
製物は、リパーゼ測定のために直ぐに使用でき、または好ましくは、約20時間
の平衡相経過後に使用できる。リパーゼまたはリパーゼ含有調製物を添加した後
、蛍光強度の時間依存性増大によってリパーゼ活性を連続的に測定できる(第1
図)。試料中のリパーゼは、脂質アナログを切断し、蛍光団とクエンチャーが空
間的に離れているために加水分解の程度に直線的に応じて蛍光が増大することに
なる。未変性基質中における蛍光団の当初の低強度は、1個の分子に蛍光団とク
エンチャーが一緒に存在していることによって、実現される。したがって、測定
の都度
この基準値が基質中における蛍光団のクエンチングに対しておよび従って被験物
質の品質および未変性度に対しての重要な参考となる。
また、リパーゼ測定は終点法でも実施でき、その蛍光強度増大が一定インキュ
ベーション期間後に簡単に読みとれる。蛍光測定それ自体は、蛍光スペクトロメ
ーター、蛍光顕微鏡または蛍光プレートリーダーによって連続的または非連続的
に実施できる。蛍光源性基質のリパーゼ誘発切断は、未消光ピレン置換トリグリ
セリドを用いて作成される検量線(第2図)を利用し蛍光強度の増大から定量的
に計算できる。時間依存性蛍光強度から得られた基質変換は、シリカゲル薄層ク
ロマトグラフィ(溶出液 石油エーテル/クロロホルム/氷酢酸 96/4/1
)およびクロロホルム/メタノール 2/1溶出による分離を実行した後、蛍光
測定法で測定した蛍光切断生成物の増大に対応する。被験混合物中における蛍光
強度とリパーゼの量または活性との間に直線的関係がある(第3図)。この直線
性は、一般に、動物および微生物のリパーゼで観察された。特に、研究したのは
、ヒト血清中、牛乳中、ヒト母乳中のリポタンパク質リパーゼ;濃縮純粋リポタ
ンパク質リパーゼ;コリパーゼ存在下および非存在下における膵リパーゼ;肝リ
パーゼ;ならびにPseudomonas種、Chromobacteri−u m viscosum、Candida rugosa,Rhizopus a rrhizus、Geotrichum candidum
由来リパーゼである
。
本発明は、リパーゼ分析の下記の重要な領域で実際に使用することができる。
1)医療診断
ヒト血清中におけるリパーゼ活性測定は、脂質代謝障害(高脂血症、脂肪症)の
ような病的例ならびにまた酵素が血清中に放出される臓器病巣を起こす破壊的プ
ロセスの検査に重要であり、それは(酵素の血清中への放出は)、その中で全く
発生しないかまたはその中では非常に低濃度でのみ発生する(例えば、肝および
膵の腫瘍または炎症性経過またはアルコール中毒例におけるこれらの臓器の病巣
中)。
2)微生物および植物中におけるリパーゼのスクリーニングならびに化学的およ
び遺伝子技術で改変された酵素。
3)式IおよびIIの物質の立体異性体は、天然ならびに化学的および遺伝子技術
で改変されたリパーゼの異なる立体特異性をスクリーニングするために使用でき
る。例えば、化合物IIのsn−1アシル異性体は、そのsn−3異性体よりも約
25倍速くリポタンパク質リパーゼによって変換される。血清中で検出可能な膵
リパーゼのようなその他のリパーゼは、それほどの立体優先性を示さない。した
がって、血清の総リパーゼ活性におけるリポタンパク質リパーゼ部分は、立体優
先性を測定しその度合いで求めることができる。
4)天然ならびに遺伝子技術でおよびバイオテクノロジーで産生され、カラムク
ロマトグラフィ、HPLC、ゲル電気泳動、限外ろ過等のような種々の方法で生
成されたリパーゼの単離および精製の場合の活性スクリーニング。電気泳動分離
後、酵素検出をゲル上で直接行う。
5)食品からのリパーゼおよびリパーゼ阻害剤の測定。
本発明によれば、リパーゼ、特にリポタンパク質リパーゼ、肝および膵リパー
ゼの活性測定用キットも同様に提供され、それは、陽性対照としてのリパーゼ、
特にリポタンパク質リパーゼ、肝および/または膵リパーゼ、および請求項1乃
至15のいずれか1項に記載の1種以上の化合物ならびに従来の賦形薬から構成
される。
下記の実施例は、本発明をさらに詳細に説明する。
実施例 1
1−O−ヘキサデシル−2−ピレンデカノイル−3−(2’、4’、6’−トリ
ニトロフェニルアミノドデカノイル)−sn−グリセロール
1−O−ヘキサデシル−sn−グリセロールをそのsn−3位においてトリチル
化し(Hermetter&Paltauf、Etherlipids;Bio
chemical and Biomedical Aspects(H.Ma
ngold&F.Paltauf編著)、Academic Press、19
83、389頁参照)、さらに、生成したアルキルトリチルグリセロールをまだ
遊離のsn−2 OH基のピレンデカノン酸でエステル化し、1−O−ヘキサデ
シル−2−ピレンデカノイル−3−O−トリチル−sn−グリセロールとする(
アシル化説明;F.Paltauf&A.Hermetter、Method
s in Enzymology 197、1991、134)。生成した1−
O−ヘキサデシル−2−ピレンデカノイル−3−O−トリチル−sn−グリセロ
ール、150mg(109.5μモル)、および280mg(335μモル)の
トリニトロフェニルアミノドデカノン酸無水物および塩化メチレン2ml中50
0μlの三フッ化ホウ素のエーテル溶液(50%)の溶液を、0℃で30分間お
よび室温でさらに2時間撹拌した。反応混合物を撹拌しながらNaHCO3を添
加し中性とする。粗生成物の有機溶媒溶液を分離し、N2流中で1mlまで濃縮
する。その後、石油エーテル10mlを添加する。沈殿物を捨て、その上清をシ
リカゲルカラムにのせる。このカラムを石油エーテル/酢酸 9/1(v/v)
で溶出し、生成物86.3mg(79.9μモル)を得る(収率73%)が、そ
れは、薄層クロマトグラフィに関してシリカゲル上で均一である。
TLC:Rf=0.79(石油エーテル/クロロホルム 1:4)。
実施例2
1−(2’、4’、6’−トリニトロフェニルアミノドデカノイル)−2−ピレ
ンデカノイル−3−O−ヘキサデシル−sn−グリセロール
実施例1と同様の調製:最初に1−O−トリチル−2−ピレンデカノイル−3
−O−ヘキサデシル−sn−グリセロールを3−O−ヘキサデシル−sn−グリ
セロールから得た。1−トリニトロフェニル−アミノドデカノイル−2−ピレン
デカノイル−3−O−ヘキサデシル−sn−グリセロール(212.7mg)1
97、1μモル、収率60%)は、カラムクロマトグラフィ後、後者の化合物(
300mg、328.4μモル)から得られた。
TLC:Rf=0.79(石油エーテル/クロロホルム 1:4)。
実施例3
1−O−ドデシル−2−ピレンデカノイル−3−(2’、4’、6’−トリニト
ロフェニル−アミノドデカノイル)−sn−グリセロール
実施例1と同様に調製:1−O−ドデシル−2−ピレンデカノイル−3−(2
’、4’、6’−トリニトロフェニルアミノドデカノイル)−sn−グリセロー
ル
が72.9mg(71.2μモル、収率69%)が、100mg(103.2μ
モル)の1−O−ドデシル−2−ピレンデカノイル−3−O−トリチル−sn−
グリセロールから得られた。
TLC:Rf=0.75(石油エーテル/クロロホルム 1:4)。
実施例4
1−(2’、4’、6’−トリニトロフェニルアミノドデカノイル)−2−ピレ
ンデカノイル−3−O−ドデシル−sn−グリセロール
実施例1と同様に調製:1−(2’、4’、6’−トリニトロフェニルアミノ
ドデカノイル)−2−ピレンデカノイル−3−O−ドデシル−sn−グリセロー
ルが、100mg(103.2μモル)の1−O−トリチル−2−ピレンデカノ
イル−3−O−ドデシル−sn−グリセロールから得られた。
TLC:Rf=0.75(石油エーテル/クロロホルム 1:4)。
実施例5
1−O−テトラデシル−2−O−ピレンデシル−3−(2’、4’、6’−トリ
ニトロフェニルアミノヘキサノイル)−sn−グリセロール
1−O−テトラデシル−sn−グリセロールは、塩化トリチルによって1−O
−テトラデシル−3−O−トリチル−sn−グリセロールに変換される(Her
metter&Paltauf、Etherlipids;Biochemi−
cal and Biomedical Aspects(H.Mangold
&F.Paltauf 編著)、Academic Press、1983、3
89頁参照)。ピレンヘキサノールおよびメシルクロリドから得られた(Her
metter&Paltauf、Etherlipids、Biochemic
al and Biomedical Aspects(H.Mangold&
F.Paltauf、編著)、Academic Press1983、389
頁参照))ピレンヘキシルメシレートによる後者の物質のアルキル化は、1−O
−テトラデシル−2−O−ピレンデシル−3−O−トリチル−sn−グリセロー
ルを供与する。このジアルキルトリチル−グリセロール(250mg)286.
9μモル)は、三フッ化ホウ素エーテル溶液(50%)の存在下−実施例1の方
法と同様に−トリニトロフェニルアミノヘキサノン酸無水物(573.7mg、
860.7μモル)によって最終生成物に変換された(191.4mg、200
.8μモル、収率70%)。
TLC:Rf=0.85(石油エーテル/クロロホルム 1:4)。
実施例6
1−(2’、4’、6’−トリニトロフェニルアミノヘキサノイル)−2−O−
ピレンデシル−3−O−テトラデシル−sn−グリセロール
実施例5と同様に調製:1−トリニトロフェニルアミノヘキサノイル−2−O
−ピレンデシル−3−O−テトラデシル−sn−グリセロール 148.8mg
(156.1μモル、収率68%)が、200mg(229.5μモル)の1−
O−トリチル−2−O−ピレンデシル−3−O−テトラデシル−sn−グリセロ
ールから得られた。
TLC:Rf=0.85(石油エーテル/クロロホルム 1:4)。
実施例7
1−オレイル−2−ピレンドデカノイル−3−(2’、4’、6’−トリニトロ
フェニルアミノドデカノイル)−グリセロールラセミ体
実施例1の方法と同様に、1−オレイル−グリセロールラセミ体は、1−オレ
イル−3−O−トリチルグリセロールの調製に役立ち、それは、ピレンドデカノ
ン酸無水物によって1−オレイル−2−ピレンドデカノイル−3−O−トリチル
−グリセロールラセミ体に変換される。三フッ化ホウ素エーテル溶液(50%)
存在下、このジアシルトリチルグリセロール(200mg、209.8μモル)
のトリニトロフェニルアミノドデカノン酸無水物(525.5mg、629.4
μモル)による変換は、1−オレイル−2−ピレンドデカノイル−3−(2’、
4’、6’−トリニトロフェニルアミノドデカノイル)−グリセロールラセミ体
(122.1mg、109.1μモル、収率52%)を供与する。
TLC:Rf=0.75(石油エーテル/クロロホルム 1:4)。
実施例8
1−(2’、4’、6’−トリニトロフェニルアミノドデカノイル)−2−ピレ
ンドデカノイル−3−オレイル−sn−グリセロール
実施例7の方法と同様に、3−オレイル−sn−グリセロールは、最初に、オ
レイルトリチル−sn−グリセロールによって1−O−トリチル−2−ピレンド
デカノイル−3−オレイル−sn−グリセロールに変換され、トリニトロフェニ
ルアミノドデカノン酸無水物とともに、三フッ化ホウ素エーテル溶液存在下、最
終生成物を生成する(収率50%)。
TLC:Rf=0.75(石油エーテル/クロロホルム 1:4)。
実施例9
1−オレイル−2−ピレンドデカノイル−3−(2’、4’、6’−トリニトロ
フェニルアミノドデカノイル)−sn−グリセロール
実施例8の方法と同様に、1−オレイル−2−ピレンドデカノイル−3−O−
トリチル−sn−グリセロールは、最終生成物に変換される(収率56%)。T
LC:Rf=0.75(石油エーテル/クロロホルム 1:4)。
実施例10
1−ピレンデカノイル−2−O−ヘキサデシル−3−(2’、4’、6’−トリ
ニトロフェニルアミノドデカノイル)−グリセロールラセミ体
2−O−ヘキサデシルグリセロール((Hermetter&Paltauf
in Etherlipids;Biochemical and Biom−
edical Aspects(H.Mangold&F.Paltauf編著
)、Academic Press、1983、389頁参照))(100mg
、315μモル)は、ジメチルアミノピリジン(85.5mg、100μモル)
および5mlのCHCl3中ジシクロヘキシルカルボジイミド(75mg、35
0μモル)存在下ピレンデカノン酸によってアシル化された(アシル化説明;F
.Paltauf&A.Hermetter、Methods in Enzy
m
ology 197、1991、134)。生成した1−ピレンデカノイル−2
−O−ヘキサデシル−グリセロールラセミ体は、シリカゲルクロマトグラフィを
行った(石油エーテルおよびエーテルによる勾配溶出)。純粋な生成物が、収率
87%(146mg)で得られた。シリカゲルTLC;Rf=0.40(クロロ
ホルム/アセトン/氷酢酸 96:4:1)。このアシルアルキルグリセロール
(146mg、188μモル)をその後トリニトロフェニルアミノドデカノン酸
(100mg;230μモル)によって、52mgのジメチルアミノピリジン(
423μモル)およびクロロホルム5ml中42mgのジシクロヘキシルカルボ
ジイミド(200μモル)存在下、アシル化した。生成した1−ピレンデカノイ
ル−2−O−ヘキサデシル−3−(2’、4’、6’−トリニトロフェニルアミ
ノドデカノイル)−グリセロールラセミ体をシリカゲルで精製した(石油エーテ
ルおよびエーテルによる勾配溶出(シリカゲル、クロロホルム/アセトン/氷酢
酸 96:4:1)(137mg、収率68%)。
TLC;Rf=0.80
実施例11
1−テトラデカノオイルアミノ−2−ピレンデカノイル−3−(2’、4’、6
’−トリニトロフェニルアミノドデカノイル)−プロパンジオール
この合成は、1−テトラデカノイルアミノ−3−O−シリチルプロパンジオー
ルラセミ体に基づいており、これは、文献(R.Dijkman、N.Dekk
er、およびG.H.Haas、Biochem.Biophys.Acta、
1043、1990、67−74)に記載された説明にしたがって調製した。アシルトリチル
プロピンジオールをピレンデカノイル酸によりエステル化し、1−テトラデカノ
イノルアミノ−2−ピレンデカノイル−3−O−トリチルプロパンジオールラセ
ミ体を得た(アルキルシリチルグリセロールのアシル化に用いたのに同様の方法
を適応した。Hermtter & Paltauf in Etherlip
ids;Biochemical and Biomedical Aspec
ts(H.Mangold & F.Paltauf編著)、Academic
Press、1983、389頁参照)。実施例1に記載した方法と同様に、トリニ
トロフェニルアミノドデカノイル酸無水物によりトリチル基の交換により、15
3.3mg(177.6μモル、62%の収率)の最終生成物をこの化合物(2
00mg、286.5μモル)から得た。
TLC;Rf=0.70(石油エーテル/クロロホルム 1:4)
実施例12
エタノール30μl中9ナノモル(9μg)の1−O−ヘキサデシル−2−ピ
レンデカノイル−3−(2’、4’、6’−トリニトロフェニルアミノドデカノ
イル)−sn−グリセロール(実施例1)溶液を可能な限り細いジェットで9m
lの10mM Tri/HCl pH7.4中9ナノモル(0.6mg)のウシ
血清アルブミン(BSA)の溶液中に室温でハミルトン(Hamilton)シ
リンジによって撹拌しながら注入する。このようにして得られたBSAトリグリ
セリド複合体溶液の3mlを、40μlのリパーゼ試料(リポタンパク質リパー
ゼ)と混合する。その後、380nmにおける時間依存性蛍光強度増大によって
、37℃において、蛍光測定計によってこの反応を観察する(励起342nm;
スリット幅;励起10nm放出10nm)。試料のリパーゼ活性を反応基質ピコ
モル(pmoles)/被験容量/単位時間(ここでは2.1ピコモル/ml/
分)で、蛍光強度の傾き(第1図)およびアルブミン水溶液中における公知濃度
のヘキサデシルピレンデカノイルトリチルグリセロール(HPTG)について得
られた検量線(第2図)によって求める。求めたリパーゼ活性は、使用した酵素
量(μg)と直線関係である(第3図)。
実施例13
実施例12に記載の通り、1μgの(牛乳由来)リポタンパク質リパーゼ活性
を、BSAおよび1−(2’、4’、6’−トリニトロフェニルアミノドデカノ
イル)−2−ピレンデカノイル−3−O−ヘキサデシル−sn−グリセロール(
実施例2)のアルブミン−基質複合体で測定し、52.3ピコモル/ml/分を
得た。
実施例14
実施例12に記載の通り、1μgの(牛乳由来)リポタンパク質リパーゼ活性
を、BSAおよび1−O−ドデシル−2−ピレンデカノイル−3−(2’、4’
、6’−トリニトロフェニルアミノドデカノイル)−sn−グリセロール(実施
例3)のアルブミン−基質複合体で測定し、6ピコモル/ml/分を得た。
実施例15
実施例12に記載の通り、1μgの(牛乳由来)リポタンパク質リパーゼ活性
を、BSAおよび1−(2’、4’、6’−トリニトロフェニルアミノドデカノ
イル)−2−ピレンデカノイル−3−O−ドデシル−sn−グリセロール(実施
例4)のアルブミン−トリグリセリド複合体で測定し、150ピコモル/ml/
分を得た。
実施例16
種々の複合体化タンパク質をリポタンパク質リパーゼの蛍光源性基質のために
使用し、第1表に記載の結果が得られた。タンパク質および1−O−ヘキサデシ
ル−2−ピレンデカノイル−3−(2’、4’、6’−トリニトロフェニルアミ
ノドデカノイル)−sn−グリセロールの複合体を、前記表に記載のタンパク質
を使用し、実施例12に従って調製した。
記載のタンパク質は、購入した(BSA;Boehringer Mannh
eim GmbH;その他はSigmaから)。
リポタンパク質リパーゼ活性は、実施例12に記載の説明に従い測定した。
実施例17
種々のリパーゼについて、酵素濃度に直線的に依存する活性を、1−O−ドデ
シル−2−ピレンデカノイル−3−(2’、4’、6’−トリニトロフェニルア
ミノドデカノイル)−sn−グリセロールおよびBSAの複合体によって、測定
した。前記複合体の調製、活性測定ならびに評価は、実施例12に記載の通り実
施した。ブタ肝由来エステラーゼおよびブタ膵由来ホスホリパーゼA2(両者と
もにBoehringer Mannheimから)によって、活性は全く観察
されなかった。
下記のリパーゼは、顕著な活性を示した;ブタの膵リパーゼ(PL)(Boe
hringer Mannheim GmbHから)、ヒト血清および牛乳由来
ならびにヒト血清および母乳由来リポタンパク質リパーゼ(LPL);Crom obacterium viscosum、Candida rugosa、R hizopus arrhizus、Pseudomonas
種(長瀬生化学社
、日本)、Geotrichum candidum由来の微生物リパーゼ。
実施例18
リポタンパク質リパーゼのリパーゼ活性に及ぼす塩および洗浄剤の影響を、測
定した。
使用した複合体:実施例17に記載の通り調製および配合。
使用したリポタンパク質リパーゼ:牛乳由来LPL。
結果を第2表に示した。
実施例19
実施例13に記載の通り、ヒト血漿各20μlの活性を正脂血症ドナーのヘパ
リン添加前後(60U/kg体重;25分後血液採取)において実施した。
ヘパリン添加前血清リパーゼ活性 わずかの活性乃至無活性
ヘパリン添加後血清リパーゼ活性 60ピコモル/ml/分。
実施例20
実施例12において水性媒体中で得られかつ蛍光源性基質とウシ血清アルブミ
ンからなる複合体を、−75℃で凍結後凍結乾燥する。
実施例21
実施例20に記載の通り、凍結乾燥培養物を、アルブミンおよび蛍光源性基質
から調製し、水性媒体として10mM HEPES、pH7.4(pHはNaO
Hによって調節)3ml中のグリコーゲン25mgを用いた。
実施例22
実施例20に記載の通り、凍結乾燥培養物を、アルブミンおよび蛍光源性基質
から調製し、水性媒体として3mlの10mM Na−リン酸塩緩衝液、pH7
.4中のサッカロース25mgを用いた。
実施例23
実施例20に記載の通り、凍結乾燥培養物を、アルブミンおよび蛍光源性基質
から調製し、水性媒体として3mlのPBS(H2O1リットル中、KCl 2
g、KH2PO4 2g、NaCl 80gおよびNA2HPO4・H2O 21.
6g)、pH7.4中の澱粉25mgを用いた。
実施例24
実施例20乃至23で調製した凍結乾燥培養物を、9mlのH2Odist(蒸留
水)に溶解した。アリコット各3mlを、実施例11に記載のようにLPL活性
測定に用いた。結果を第3表に示した。
Detailed Description of the Invention
Fluorescence measurement of the activity of lipolytic enzymes
Specification
Methods based on the principle of fluorescence measurement include lipases (fungi) of animal, vegetable and microbial origin.
And bacterial lipase) and lipase detectable in serum {lipoprotein lipase
The activity of the lipase (LPL), liver lipase (HL), pancreatic lipase (PL)} is measured.
Developed for. For this purpose, the acyl or alkyl chain has its omega end.
Has a fluorophore at the end and another acyl or alkyl chain has a fluorescence quencher
Fluorogenic triglyceride analogs were synthesized (see Formulas I and II). Third
The substituent is an aliphatic hydrocarbon residue. To measure the activity, a fluorescent lipid was
Solubilized with amphiphiles in the form of liposomes, vesicles, micelles or emulsions
. The fluorogenic substrate may also be distributed as such in an aqueous solvent or dissolved in an organic solvent.
You may make it decompose | disassemble and it may use for the said enzyme. The present invention, for the first time, with fluorogenic triglycerides
For the appropriate complex in aqueous medium with the appropriate protein for lipase analysis
It is described as a novel substrate solubilized form. Firefly induced by a lipolytic enzyme
As a result of hydrolysis of the light-source substrate, fluorophore-substituted and quencher-substituted hydrocarbon chains are
They will be spatially separated and will therefore increase fluorescence.
Formula 1
Complex formation of fluorogenic lipid and albumin in aqueous medium and fluorescence measurement lipase
Subsequent freeze-drying to produce a solid “water-soluble” substrate for enzyme analysis is essential to the invention.
Forming part. This proposed method, for example, lipase analysis in medical diagnosis,
Enzyme production by biotechnology, quality inspection of lipase used in organic chemistry,
Detection of lipases or lipase inhibitors in foods and enzyme of biomaterials
Suitable for many practical applications, such as for cleaning. This fluorescent lipid
Each of the stereoisomers of is prepared in various substrate forms for lipase measurement (above
Used). Different lipases are quite different for fluorogenic substrates.
It showed body specificity. Therefore, the described method is used to analyze natural enzyme mixtures (eg, serum
) Screnin, an enzyme for identification of medium lipase and modified (by genetic engineering)
Suitable for use inPrior art
The following methods for measuring lipase activity are known (Lipases, Borgstr.
om & Blockman, 1984).
1) Radiation measurement method (Clin. Chem. 30, 748 (1984))
2) Titration method (Methods in Enzymology, Vol. 71,
619-627 (1981)).
3) Spectroscopic analysis method: a) Optical measurement
b) Fluorescence measurement
ad1) The radiation measurement method is as follows.
Is a non-continuous method of measuring the release of triglycerides from triglycerides. Apply radioactivity
Due to the lack of reproducibility and reproducibility, these methods are very laborious and time consuming.
Things.
ad2) Release of fatty acids from triglycerides is measured by base titration.
However, large amounts of enzyme and substrate must be used to obtain accurate measurements.
No. This method is extremely susceptible to interference. In particular, this method actually
In some "substrate forms", for example, the substrate is solubilized with detergent or is organic.
It is not applicable when it is dissolved in a solvent.
ad3a) in this case chromogenic carvone from their (glycerol) ester
Acid formation is measured photometrically (and fluorometrically) (Boehringe
r Mannheim GmbH, European Patent 0207252B1). These people
The sensitivity of the law is not very high. In contrast, the fluorescence measurement method is more sensitive,
The substrates are more diverse.
ad3b) A known fluorescence method (see also 3a) based on the following principles has been described:
(KSV-Chemicals, Oy Valimotie 7, European Patent 00
37583B1). Tripyrene Acyl Substituted Triglyceride (Biochemic
a et Biophysica Acta, 963 (1988) 340-34.
8) is a group showing intramolecular or intermolecular excimer fluorescence in the presence of an amphipathic substance
It is described as being quality. When the pyrene acyl chain is cleaved by hydrolysis,
The pyrene monomer fluorescence increases at the expense of cymer fluorescence. Another concept
Constructed similarly. The labeled substrate contains a fluorescent fatty acid (eg pyrene butyric acid)
Fluorescence is due to adjacent quencher fatty acids in the molecule (eg bromohexanoic acid)
Is suppressed by. De-quenching occurs as a result of substrate cleavage and therefore fluorescence
Will increase. In both methods, if the fluorophore (excimer method) or fluorescence
Both the group and the quencher (bromine is effective up to a distance of tens of nanometers)
Only works if in close proximity. As shown below, this is mostly
This is not the case. We are Czech Republic Slovakia Prague
3rd Fluorescence Spectroscopy and Reactions, October 18-21, 1993,
Conferences (Third Conference on Methods and
Applications of Fluorescence Spectroscopy
copy in Prague / Czech Replica of Of Oc
t 18-21, 1993) ("pyrene-labeled alkyldiynes in different model membranes.
Effect of higher-order structure on fluorescence of acylglycerol (Conformation
al effects on the fluoresence of py
Rene-labeled alkyl diacyl glycerols i
n different model membranes ””, peer review
In a paper, Plenum Press, printing)
"Undesired in the presence of albumin and in organic solvents in micelles and emulsions"
"Showing structure and having only intramolecular excimer fluorescence in vesicles
And reported. If bromoacyl-substituted pyrene triglyceride is a micelle, emulsion
For the same reason, bromo reed
Le and pyrene acyl residues are required to be adjacent but not available
Well, the desired quenching effect cannot be obtained. Known substrates in the past are concentrated and
And can be used at best in vesicles for measuring the activity of pure enzymes. I
Or
However, the association of pyrene triglyceride with apolipoprotein and albumin
This occurs in the case of liquid crystal analysis and thus results in the problems mentioned above. Therefore,
It contains a fluorophore and a quencher in the same molecule and its quenching effect is of higher order.
There is a need for a structure-independent or almost independent substrate. like this
Quenching can be performed by magnetic energy transfer (RET) (quenching
The absorption spectrum of char overlaps with the emission spectrum of the fluorophore) (Prin
couples of Fluorescence Spectroscopy (
Principle of fluorescence spectroscopic analysis), J. R. Lakowicz, Plenum Press
, 1983). In this case, the direct inhibition by ester hydrolysis is caused by the enzyme.
In this case, the fluorophore and quencher have hydrophobic side-chain residues.
It is important to attach to the mega end.
Fluorophore fatty acid esters (eg, methylumbelliferone; Analyti)
c Sciences, February 1991, Vol. 7, 15-18),
Listed in addition to glycerides, it is almost non-fluorescent in its native state.
It does not emit light and emits more intense fluorescence after hydrolysis cleavage (Biochemica
et Biophysica Acta, 1006 (1989) 84-88).
In general, very large amounts of substrate are then required, which is a natural biomaterial component.
Artifacts will occur during analysis.
All previously known methods require detergency for the solubilization of lipophilic substrates.
This often results in the destruction of its natural biological environment (eg lipoproteins).
Protein solubilization and denaturation of proteins in human serum) (Human
Serum Lipoproteins, Fruchart & Shepher
d, de Gruyter, 1989).
The present invention describes the chemical synthesis of a novel fluorogenic lipase substrate (lipase analog).
You. Its photometric signal does not depend on the higher order structure of the lipid substrate and therefore the substrate morphology
Also does not depend on. Furthermore, a novel substrate form has been described for solubilization of said substrate.
It is versatile to measure lipase activity in biological and artificial environments.
Can be used forDetailed description
The substance used for fluorescence measurement has the following structure
Formula 1
Is a compound having Compounds of the described structure are derived from sn-glycerol and have the formula
Inside, X, Y, and Z may be 0. Residue R1,2,3At least one of
Or an alkyl group containing a fluorescent residue at its omega terminus and at least
Also 1 R1,2,3Are respectively acyl and alkyl residues, which are
Resonant energy transfer (RET) containing bound chromophore at the omega end
Extinguishes the fluorescence of the fluorophore. The above containing a quencher or fluorophore
At least one of the hydrocarbon chains has glycerol and propane backbones, respectively.
Preferably attached to a primary alcohol functional group by an acyl or thioester bond
Must be. One residue R1,2,3May be an aliphatic hydrocarbon
. However, X, Y or Z can also be S, NH or CH2It may be.
Fluorophore-substituted side chain R1,2,3May be as follows:
I. Suitably a chain length C having 0 to 6 double bonds2-C20Acyl or a
Pyrene attached to the omega end of the rutile chain.
II. Instead of pyrene, it is also possible to use one of the fluorophores below. Peri
Len, anthryl, anthraniloyl, salicyloyl, tetracene, anthrace
, Phenanthrene, naphthalene, coumarone, coumarin, acridine, aminona
Futholsulphonic acid, phenyl oxadiazole, diphenyl oxazole,
Loxazine, stilbene, dibenzopyrone, fluorene, fluorenone, p-ki
Non, methyl umbelliferone, trinitrophenylamine / phenazine / fe
Nylindole, quinoline, diphenylacetylene, benzothiophene, cyano
Thiocarbonyl, 1,3,5,7-decatetraene, rhodamine, diphenyl
Xatriene, dansyl, 7-nitrobenz-2-oxa-1,3-diazole
(NBD), benzocarbazone, dibenzofuran, parinaric acid, 4,4-diph
Luoro-4-bora-3a, 4a-diaza-5-indacene.
Quencher substitution side chain R1,2,3May be as follows:
I. When pyrene is a fluorophore, it preferably has a chain length of 0 to 6 double bonds.
C2-C20Attached to the omega terminus of an acyl or alkyl chain of
Luamine.
II. Instead of trinitrophenylamine, the absorption spectrum (acceptor)
All chromogenic or fluorescent sources that overlap the emission spectrum (donor) of the measured fluorophore
It is also possible to use sex compounds. All suitable combinations of fluorophores
It may also be used as a combination of various donors and acceptors (see Section II above).
1-O-hexadecyl-2-pyrenedecanoyl-3-to represented by the following structure
Linitrophenylamino dodecanoyl-sn-Glycerol is the described compound type
Acts as an example of.
Formula II
The starting compound for the fluorogenic alkyldiacylglycerol is a 1-O-alkyl group.
Lyserolol, which according to known methods (Hermetter & Pal
tauf, Etherlipids; Biochemical and Bio
medical Aspects (H. Mangold & F. Paltaf)
Written by Academic Press, 1983, p. 389), 1-O-a
Ruquil-2-acyl-3-O-tritylglycerol (acylation description; F.Pa
ltauf & A. Hermetter, Methods in Enzymol
No. 197, 1991, 134). Among them, this 2-acyl group
May carry a fluorophore or quencher. Described above in the synthesis of phospholipids
Methods described and described for the first time in the text for the synthesis of triglycerides (Chem
. Phys. Lipids, 50, 1989, 57-62).
The group is replaced by another acyl residue, which is complementary to its 2-position.
Has an encher or fluorophore. This method also provides the corresponding dialkyl
Acyl and triacylglycerols are substituted with substituted 1,2-dialkyl-3-O-to
Lityl, 1-acyl-2-O-alkyl-3-O-trityl and 1,2-dia
It is also applicable to prepare from sil-3-O-tritylglycerol, said starting
One side chain of the substance contains a fluorophore or quencher and one acyl residue
Is introduced by a trityl exchange, in which complementarity, quencher or
Contains a fluorophore. In addition, 1-acyl-2-acylamino-3-O-triti
The corresponding 1,3-diacyl-2-acylamimine from ru-1,3-propanediol
It is also possible to prepare no-propanediol, which is the
Containing fluorophore-substituted and quencher-substituted acyl residues by chill group exchange
You.
For the measurement of lipase fluorescence, this novel substrate was used in an aqueous environment,
Into the cells, into the detergent micelles and emulsions by all conventional methods
Yes (edited by Lipases, Borstrom & Brockman, Elsev)
ier, 1984) or dissolved in an organic solvent.
The novel solubilized (substrate) morphology is described here, but is preferably bovine at a given mole fraction.
By forming a complex with the appropriate protein, which is serum albumin (BSA)
Partition the substrate into the aqueous phase. For this purpose, a predetermined pH that already contains BSA
A solution of the lipid analog in ethanol is placed in the aqueous buffer of. Obtained this way
The substrate morphology (lipid-protein complex) is generated in both biological and artificial environments.
Can be used with In particular, natural compositions of sensitive biological systems such as human serum
Are not destroyed and the lipase activity of these samples depends on their native components (
Protein, lipoprotein) must be emphasized
. The complexed protein used is usually a lipid-binding protein,
The following substances are BSA, HSA (human serum albumin), casein, LA
Ctoalbumin, ovalbumin, water-soluble apolipoprotein and the above-mentioned tannins
Modified forms of proteins (methylated, carboxylated, acetylated proteins and
Proteins modified by chemical or genetic methods). Protein without any lipid
Both quality and commercial proteins (only partially defatted) were also studied. Preparation
The resulting complexes show a 1/1 molar fraction of lipid and protein associations.
The water-soluble lipid-protein complex can be freeze-dried in a freeze dryer to give a solid powder.
Can be isolated. These preparations were used for lipase activity measurement after re-dissolving in aqueous medium.
Are suitable. Freeze-drying of lipid-protein complexes should be performed with buffer or mineral salts and
In the absence or presence of low molecular weight or preferably polymeric additives, which are carbohydrates
Can be implemented. Lyophilization was performed with 10 mM N- (2-hydroxyethyl) pipera.
Gin-N '-(2-ethanesulfonic acid) / NaOH (HEPES-NaOH),
pH 7.4 and glycogen or PBS (H22g KCl in 1 liter of O
2g KH2POFour, 80 g NaCl and 21.6 g Na2HPOFour・ H2
It is preferably carried out from a solution of O) and starch. Freeze drying for lipase measurement
Is the lyophilized culture preferably redissolved in distilled water when made from a buffered salt solution?
Or redissolve in aqueous buffer. Both are preferably HEPE
Contains S-NaOH or Phosphate or Tris-HCl, pH 7.4
You.
For the preparation of said complex, it preferably corresponds to formula I or II in ethanol.
The solution of the fluorescent triglyceride is
Stir in a buffer or an aqueous solution containing an inorganic salt, preferably at a temperature between 20 and 37 ° C.
Put while. The ethanol-water ratio is less than 1/100 v / v. This tone
The product can be used immediately for lipase measurement, or preferably for about 20 hours.
It can be used after the equilibrium phase of. After adding lipase or lipase-containing preparation
, Lipase activity can be measured continuously by the time-dependent increase in fluorescence intensity (1st
Figure). Lipase in the sample cleaves the lipid analog, leaving the fluorophore and quencher empty.
Due to the distant distance, the fluorescence increases linearly with the degree of hydrolysis.
Become. The initial low intensity of the fluorophore in the native substrate is due to the fluorophore and the
It is realized by the existence of the venture together. Therefore, the measurement
Each time
This reference value is for quenching of the fluorophore in the substrate and thus the test article.
It is an important reference for quality and nativeness.
The lipase measurement can also be performed by the end point method, and the increase in the fluorescence intensity is constant.
Easy to read after the basation period. The fluorescence measurement itself is
Monitor, continuous or discontinuous by fluorescence microscope or fluorescence plate reader
Can be carried out. The lipase-induced cleavage of the fluorogenic substrate results in unquenched pyrene-substituted triglycerides.
Quantitative from the increase in fluorescence intensity using a calibration curve (Fig. 2) created using ceride
Can be calculated to Substrate conversion obtained from time-dependent fluorescence intensity
Romanography (eluent petroleum ether / chloroform / glacial acetic acid 96/4/1
) And chloroform / methanol 2/1 elution followed by fluorescence
Corresponds to the increase in fluorescent cleavage products measured by the assay. Fluorescence in the test mixture
There is a linear relationship between intensity and amount or activity of lipase (Figure 3). This straight line
Sex was generally observed with animal and microbial lipases. Especially, I studied
, Lipoprotein lipase in human serum, milk, human milk; concentrated pure lipota
Protein lipase; pancreatic lipase in the presence and absence of colipase; liver lipase
Pase; andPseudomonasseed,Chromobacteri−u m viscosum, Candida rugosa, Rhizopus a rrhizus, Geotrichum candidum
Derived lipase
.
The invention can be used in practice in the following important areas of lipase analysis:
1) Medical diagnosis
Measurement of lipase activity in human serum is performed for lipid metabolism disorders (hyperlipidemia, steatosis).
As well as destructive processes that cause organ foci in which the enzyme is released into the serum.
It is important for the examination of the process, which is the release of the enzyme in the serum,
It does not occur or only occurs at very low concentrations therein (eg liver and
Tumors of the pancreas or lesions of these organs in cases of inflammatory process or alcoholism
During).
2) Screening and chemical analysis of lipase in microorganisms and plants
And enzymes modified by genetic technology.
3) Stereoisomers of substances of formulas I and II can be obtained by natural and chemical and genetic techniques
Can be used to screen for different stereospecificities of lipases modified with
You. For example, the sn-1 acyl isomer of Compound II is about more than its sn-3 isomer.
It is converted 25 times faster by lipoprotein lipase. Pancreas detectable in serum
Other lipases, such as lipase, do not show so much steric preference. did
Therefore, the lipoprotein lipase portion in the total lipase activity of serum is sterically dominant.
The anteriority can be measured and the degree can be determined.
4) Natural and genetically and biotechnologically produced,
Live by a variety of methods such as chromatography, HPLC, gel electrophoresis, ultrafiltration, etc.
Activity screening in the case of isolation and purification of the lipase produced. Electrophoretic separation
Later, enzyme detection is performed directly on the gel.
5) Measurement of lipase and lipase inhibitors from foods.
According to the invention lipases, in particular lipoprotein lipases, liver and pancreatic lipases
Also provided is a kit for measuring the activity of ze, which contains lipase as a positive control,
In particular, lipoprotein lipase, liver and / or pancreatic lipase, and claim 1.
Consisting of one or more compounds according to any one of items 1 to 15 and conventional excipients
Is done.
The following examples explain the invention in more detail.
Example 1
1-O-hexadecyl-2-pyrenedecanoyl-3- (2 ', 4', 6'-tri
Nitrophenylamino dodecanoyl)-sn-Glycerol
1-O-hexadecyl-sn-Glycerolsn-Trityl in 3rd place
(Hermitter & Paltaf, Etherlipids; Bio
chemical and Biomedical Aspects (H. Ma
ngold & F. Edited by Paltau), Academic Press, 19
83, page 389), and the alkyltrityl glycerol produced still
Freesn-Esterified with -2OH group pyrenedecanoic acid to give 1-O-hexadecane
Syl-2-pyrenedecanoyl-3-O-trityl-sn-Glycerol (
Acylation description; F. Paltaf & A. Hermetter, Method
in Enzymology 197, 1991, 134). Generated 1-
O-hexadecyl-2-pyrenedecanoyl-3-O-trityl-sn-Glycero
Of 150 mg (109.5 μmol) and 280 mg (335 μmol)
50 in 2 ml of trinitrophenylamino dodecanoic anhydride and methylene chloride
A solution of 0 μl of boron trifluoride in ether (50%) was kept at 0 ° C. for 30 minutes.
And stirred at room temperature for a further 2 hours. NaHCO 3 while stirring the reaction mixtureThreeWith
Add neutral. The organic solvent solution of the crude product is separated and2Concentrate to 1 ml in the flow
I do. Then 10 ml of petroleum ether are added. Discard the precipitate and discard the supernatant.
Place on the Rica gel column. Petroleum ether / acetic acid 9/1 (v / v)
The product was eluted with to obtain 86.3 mg (79.9 μmol) of the product (yield 73%).
It is homogeneous on silica gel for thin layer chromatography.
TLC: Rf = 0.79 (petroleum ether / chloroform 1: 4).
Example 2
1- (2 ', 4', 6'-trinitrophenylaminododecanoyl) -2-pyre
Ndecanoyl-3-O-hexadecyl-sn-Glycerol
Preparation as in Example 1: First 1-O-trityl-2-pyrenedecanoyl-3
-O-hexadecyl-sn-Glycerol to 3-O-hexadecyl-sn−Guri
Obtained from cerol. 1-trinitrophenyl-aminododecanoyl-2-pyrene
Decanoyl-3-O-hexadecyl-sn-Glycerol (212.7 mg) 1
97, 1 μmol, yield 60%) was the latter compound (
300 mg, 328.4 μmol).
TLC: Rf = 0.79 (petroleum ether / chloroform 1: 4).
Example 3
1-O-dodecyl-2-pyrenedecanoyl-3- (2 ', 4', 6'-trinito
Rophenyl-aminododecanoyl)-sn-Glycerol
Prepared as in Example 1: 1-O-dodecyl-2-pyrenedecanoyl-3- (2
', 4', 6'-trinitrophenylaminododecanoyl)-sn-Grisero
Le
Is 72.9 mg (71.2 μmol, yield 69%) is 100 mg (103.2 μmol)
Mol) of 1-O-dodecyl-2-pyrenedecanoyl-3-O-trityl-sn−
Obtained from glycerol.
TLC: Rf = 0.75 (petroleum ether / chloroform 1: 4).
Example 4
1- (2 ', 4', 6'-trinitrophenylaminododecanoyl) -2-pyre
Ndecanoyl-3-O-dodecyl-sn-Glycerol
Prepared as in Example 1: 1- (2 ', 4', 6'-trinitrophenylamino
Dodecanoyl) -2-pyrenedecanoyl-3-O-dodecyl-sn-Grisero
Is 100 mg (103.2 μmol) of 1-O-trityl-2-pyrenedecano.
Ile-3-O-dodecyl-sn-Obtained from glycerol.
TLC: Rf = 0.75 (petroleum ether / chloroform 1: 4).
Example 5
1-O-tetradecyl-2-O-pyrenedecyl-3- (2 ', 4', 6'-tri
Nitrophenylaminohexanoyl)-sn-Glycerol
1-O-tetradecyl-sn-Glycerol is 1-O with trityl chloride
-Tetradecyl-3-O-trityl-sn-Converted to glycerol (Her
metter & Paltauf, Etherlipids; Biochemi-
cal and Biomedical Aspects (H. Mangold
& F. Edited by Paltaf), Academic Press, 1983, 3
(See page 89). Obtained from pyrenehexanol and mesyl chloride (Her
metter & Paltauf, Etherlipids, Biochemical
al and Biomedical Aspects (H. Mangold &
F. Paltaf, edited), Academic Press 1983, 389.
See page)) Alkylation of the latter substance with pyrenehexyl mesylate is 1-O
-Tetradecyl-2-O-pyrenedecyl-3-O-trityl-sn-Grisero
Will be provided. This dialkyltrityl-glycerol (250 mg) 286.
9 μmol) in the presence of a boron trifluoride ether solution (50%)-Example 1
In the same manner as in the method, -trinitrophenylaminohexanoic anhydride (573.7 mg,
860.7 μmol) converted to the final product (191.4 mg, 200
. 8 μmol, yield 70%).
TLC: Rf = 0.85 (petroleum ether / chloroform 1: 4).
Example 6
1- (2 ', 4', 6'-trinitrophenylaminohexanoyl) -2-O-
Pyrenedecyl-3-O-tetradecyl-sn-Glycerol
Prepared as in Example 5: 1-trinitrophenylaminohexanoyl-2-O
-Pyrenedecyl-3-O-tetradecyl-sn-Glycerol 148.8 mg
(156.1 μmol, yield 68%) is 200 mg (229.5 μmol) of 1-
O-Trityl-2-O-pyrenedecyl-3-O-tetradecyl-sn-Glycero
Obtained from
TLC: Rf = 0.85 (petroleum ether / chloroform 1: 4).
Example 7
1-oleyl-2-pyrendodecanoyl-3- (2 ', 4', 6'-trinitro
Phenylaminododecanoyl) -glycerol racemate
Similar to the method of Example 1, 1-oleyl-glycerol racemate was converted to 1-oleyl.
Useful for the preparation of yl-3-O-tritylglycerol, which is pyrendodecano
1-oleyl-2-pyrenedodecanoyl-3-O-trityl by acid anhydride
-Converted to racemic glycerol. Boron trifluoride ether solution (50%)
In the presence of this diacyltrityl glycerol (200 mg, 209.8 μmol)
Trinitrophenylaminododecanonic anhydride (525.5 mg, 629.4)
μmol) conversion is 1-oleyl-2-pyrendodecanoyl-3- (2 ',
4 ', 6'-trinitrophenylaminododecanoyl) -glycerol racemate
(122.1 mg, 109.1 μmol, yield 52%) is donated.
TLC: Rf = 0.75 (petroleum ether / chloroform 1: 4).
Example 8
1- (2 ', 4', 6'-trinitrophenylaminododecanoyl) -2-pyre
N-decanoyl-3-oleyl-sn-Glycerol
Similar to the method of Example 7, 3-oleyl-sn-Glycerol is
Rail Trityl-sn1-O-trityl-2-pyrendone with glycerol
Decanoyl-3-oleyl-sn-Converted to glycerol, trinitropheny
In the presence of boron trifluoride ether solution together with luaminododecanonic anhydride,
A final product is produced (yield 50%).
TLC: Rf = 0.75 (petroleum ether / chloroform 1: 4).
Example 9
1-oleyl-2-pyrendodecanoyl-3- (2 ', 4', 6'-trinitro
Phenylaminododecanoyl) -sn-glycerol
Similar to the method of Example 8, 1-oleyl-2-pyrendodecanoyl-3-O-
Trityl-sn-Glycerol is converted to the final product (yield 56%). T
LC: Rf = 0.75 (petroleum ether / chloroform 1: 4).
Example 10
1-pyrenedecanoyl-2-O-hexadecyl-3- (2 ', 4', 6'-tri
Nitrophenylaminododecanoyl) -glycerol racemate
2-O-hexadecylglycerol ((Hermetter & Paltaf
in Etherlipids; Biochemical and Biom-
edited by H. Mangold & F. Paltauf
), Academic Press, 1983, p. 389))) (100 mg
315 μmol) is dimethylaminopyridine (85.5 mg, 100 μmol)
And 5 ml CHClThreeMedium dicyclohexylcarbodiimide (75 mg, 35
Acylated by pyrenedecanoic acid in the presence of 0 μmol) (acylation description; F
. Paltaf & A. Hermetter, Methods in Enzy
m
197, 1991, 134). 1-pyrenedecanoyl-2 produced
-O-hexadecyl-glycerol racemate was subjected to silica gel chromatography.
Done (gradient elution with petroleum ether and ether). Pure product yields
Obtained in 87% (146 mg). Silica gel TLC; Rf = 0.40 (chloro
Form / acetone / glacial acetic acid 96: 4: 1). This acylalkyl glycerol
(146 mg, 188 μmol) then trinitrophenylaminododecanonic acid
(100 mg; 230 μmol) gives 52 mg of dimethylaminopyridine (
423 μmol) and 42 mg of dicyclohexylcarbo in 5 ml of chloroform.
Acylation was performed in the presence of diimide (200 μmol). Generated 1-pyrenedecanoy
Le-2-O-hexadecyl-3- (2 ', 4', 6'-trinitrophenylami
Nododecanoyl) -glycerol racemate was purified on silica gel (petroleum ether
Elution with silica gel and ether (silica gel, chloroform / acetone / ice vinegar)
Acid 96: 4: 1) (137 mg, 68% yield).
TLC; Rf = 0.80
Example 11
1-tetradecanooylamino-2-pyrenedecanoyl-3- (2 ', 4', 6
'-Trinitrophenylaminododecanoyl) -propanediol
This synthesis is based on 1-tetradecanoylamino-3-O-cylytylpropanedio
It is based on the racemic form, which is described in the literature (R. Dijkman, N. Dekk.
er, and G.E. H. Haas, Biochem. Biophys. Acta,
1043, 1990, 67-74). Acyl trityl
Esterification of propynediol with pyrenedecanoyl acid to give 1-tetradecanoic acid
Inoramino-2-pyrenedecanoyl-3-O-tritylpropanediol racemic
A mi body was obtained (similar method used for acylation of alkyl cylytyl glycerol)
Adapted. Hermtter & Paltaf in Etherlip
ids; Biochemical and Biomedical Aspec
ts (edited by H. Mangold & F. Paltauf), Academic
Press, 1983, p. 389). Similar to the method described in Example 1, Trini
By exchanging the trityl group with trophenylaminododecanoyl anhydride, 15
3.3 mg (177.6 μmol, 62% yield) of the final product was added to this compound (2
00 mg, 286.5 μmol).
TLC; Rf = 0.70 (petroleum ether / chloroform 1: 4)
Example 12
9 nanomoles (9 μg) of 1-O-hexadecyl-2-pi in 30 μl of ethanol
Rendecanoyl-3- (2 ', 4', 6'-trinitrophenylaminododecano
Yl) -sn-glycerol (Example 1) solution with a jet as thin as possible
9 nanomolar (0.6 mg) bovine in 10 mM Tri / HCl pH 7.4
Hamilton Silane at room temperature in a solution of serum albumin (BSA)
Pour with stirring by fringe. BSA Trigly obtained in this way
3 ml of the celide complex solution was added to 40 μl of a lipase sample (lipoprotein lipase).
Mix). Then, by increasing the time-dependent fluorescence intensity at 380 nm
The reaction is observed by fluorometer at 37 ° C. (excitation 342 nm;
Slit width; excitation 10 nm emission 10 nm). The lipase activity of the sample was
Moles (pmoles) / test volume / unit time (here 2.1 picomoles / ml /
Min), the slope of the fluorescence intensity (Fig. 1) and the known concentration in the albumin aqueous solution.
Of hexadecylpyrenedecanoyltritylglycerol (HPTG)
It is determined by the obtained calibration curve (Fig. 2). The calculated lipase activity is the enzyme used
It has a linear relationship with the amount (μg) (FIG. 3).
Example 13
As described in Example 12, 1 μg (milk-derived) lipoprotein lipase activity
With BSA and 1- (2 ', 4', 6'-trinitrophenylaminododecano
Yl) -2-pyrenedecanoyl-3-O-hexadecyl-sn-Glycerol (
52.3 pmol / ml / min measured with albumin-substrate complex of Example 2)
Obtained.
Example 14
As described in Example 12, 1 μg (milk-derived) lipoprotein lipase activity
With BSA and 1-O-dodecyl-2-pyrenedecanoyl-3- (2 ', 4'.
, 6'-trinitrophenylaminododecanoyl)-sn-Glycerol (implemented
The albumin-substrate complex of Example 3) was measured to obtain 6 picomoles / ml / min.
Example 15
As described in Example 12, 1 μg (milk-derived) lipoprotein lipase activity
With BSA and 1- (2 ', 4', 6'-trinitrophenylaminododecano
Yl) -2-pyrenedecanoyl-3-O-dodecyl-sn-Glycerol (implemented
Measured with the albumin-triglyceride complex of Example 4), 150 pmol / ml /
Got a minute.
Example 16
Various complexed proteins for fluorogenic substrates of lipoprotein lipase
It was used and the results shown in Table 1 were obtained. Protein and 1-O-hexadeci
Le-2-pyrenedecanoyl-3- (2 ', 4', 6'-trinitrophenylami
Nododecanoyl)-sn-Glycerol complex with the proteins listed in the table above
Was prepared according to Example 12.
The described proteins were purchased (BSA; Boehringer Mannh
eim GmbH; others from Sigma).
Lipoprotein lipase activity was measured as described in Example 12.
Example 17
For various lipases, the activity that depends linearly on the enzyme concentration is shown as 1-O-dodecane.
Syl-2-pyrenedecanoyl-3- (2 ', 4', 6'-trinitrophenyla
Minododecanoyl)-sn-Determined by glycerol and BSA complex
did. Preparation of the complex, measurement of activity and evaluation were carried out as described in Example 12.
gave. Esterase from porcine liver and phospholipase A from porcine pancreas2(With both
By Boehringer Mannheim), no activity observed
Was not done.
The following lipases showed significant activity; porcine pancreatic lipase (PL) (Boe
from human mannheim GmbH), human serum and milk
And human serum and breast milk derived lipoprotein lipase (LPL);Crom oberium viscosum, Candida rugosa, R hizopus arrhizus, Pseudomonas
Species (Nagase Biochemical Co., Ltd.
,Japan),Geotrichum candidumDerived microbial lipase.
Example 18
The effect of salt and detergent on the lipase activity of lipoprotein lipase was measured.
Specified.
Complexes used: Prepared and compounded as described in Example 17.
Lipoprotein lipase used: LPL derived from milk.
The results are shown in Table 2.
Example 19
As described in Example 13, the activity of 20 μl each of human plasma was measured with
The measurement was performed before and after the addition of phosphorus (60 U / kg body weight; blood collection after 25 minutes).
Serum lipase activity before heparin addition Slight or no activity
Serum lipase activity after addition of heparin 60 pmol / ml / min.
Example 20
Calf serum albumin obtained in Example 12 in aqueous medium and with a fluorogenic substrate
The complex consisting of benzene is frozen at -75 ° C and then freeze-dried.
Example 21
The lyophilized culture was treated with albumin and a fluorogenic substrate as described in Example 20.
From 10 mM HEPES, pH 7.4 (pH is NaO
25 mg of glycogen in 3 ml was used.
Example 22
The lyophilized culture was treated with albumin and a fluorogenic substrate as described in Example 20.
Prepared from 3 ml of 10 mM Na-phosphate buffer, pH 7 as an aqueous medium.
. 25 mg of sucrose in 4 was used.
Example 23
The lyophilized culture was treated with albumin and a fluorogenic substrate as described in Example 20.
Prepared from 3 ml of PBS (H2KCl 2 in 1 liter of O
g, KH2POFour 2 g, NaCl 80 g and NA2HPOFour・ H2O 21.
6 g), 25 mg of starch in pH 7.4 was used.
Example 24
Lyophilized cultures prepared in Examples 20-23 were treated with 9 ml H 22Odist(distillation
Dissolved in water). Aliquots of 3 ml each were subjected to LPL activity as described in Example 11.
Used for measurement. The results are shown in Table 3.
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フロントページの続き
(72)発明者 パルタオフ,フリッツ
オーストリー国 エイ―8042 グラッツ
セント ペーテル フプストラーセ 29ビ
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Continuation of front page
(72) Inventor Partaof, Fritz
Country of Austria A-8042 Gratz
St. Peter Hupstrace 29 Bi
ー / ▲ III ▼