JPH10114794A - ルシフェリンの再生に係わる蛋白質 - Google Patents

ルシフェリンの再生に係わる蛋白質

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JPH10114794A JP9219375A JP21937597A JPH10114794A JP H10114794 A JPH10114794 A JP H10114794A JP 9219375 A JP9219375 A JP 9219375A JP 21937597 A JP21937597 A JP 21937597A JP H10114794 A JPH10114794 A JP H10114794A
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 オキシルシフェリンとD−システインに
作用してルシフェリンを再生する能力を有する蛋白質。 【効果】 本発明によれば、オキシルシフェリンとD−
システインに作用してルシフェリンを再生する能力を有
する蛋白質が提供され、該蛋白質をルシフェリン−ルシ
フェラーゼ反応系に添加すれば、発光を持続させること
ができ、また使用するルシフェラーゼ及びルシフェリン
の使用量が軽減される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ルシフェリンの再
生に係わる蛋白質に関する。
【0002】
【従来の技術】生物発光は、酵素ルシフェラーゼが発光
基質であるルシフェリンの酸化を触媒する反応であり、
反応生成物としてオキシルシフェリンを生成する。この
オキシルシフェリンは、ルシフェラーゼの反応を阻害す
る物質として知られており、そのためルシフェリン−ル
シフェラーゼ反応は反応直後のフラッシュ発光の後、急
激に発光が減少することが知られている。
【0003】従来、オキシルシフェリンに作用し、発光
基質であるルシフェリンを再生させる蛋白質は、単離、
精製されてないのが実状である。このような蛋白質を見
出し、ルシフェリン−ルシフェラーゼ反応系に添加すれ
ば、発光持続性の向上が期待でき、また使用するルシフ
ェラーゼ、ルシフェリンの使用量の軽減等につながる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、オキシルシ
フェリンとD−システインに作用してルシフェリンを再
生する能力を有する蛋白質を提供することを目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は、上
記課題について鋭意検討した結果、甲虫類生体内にオキ
シルシフェリンとD−システインに作用してルシフェリ
ンを再生する能力を有する蛋白質が存在することを見出
し、該蛋白質を単離、精製することに成功した。
【0006】すなわち、本発明は、以下の発明を提供す
るものである。 (1)オキシルシフェリンとD−システインに作用して
ルシフェリンを再生する能力を有する蛋白質。 (2)発光能力を有する生体からの抽出物をクロマトグ
ラフ処理工程を含む精製工程により精製して得られる、
オキシルシフェリンとD−システインに作用してルシフ
ェリンを再生する能力を有する蛋白質。
【0007】(3)発光能力を有する生体が、甲虫類で
あることを特徴とする請求項2記載の蛋白質。 (4)発光能力を有する生体が、ホタルであることを特
徴とする請求項2記載の蛋白質。 (5)発光能力を有する生体が、北米産ホタルであるこ
とを特徴とする請求項2記載の蛋白質。
【0008】(6)発光能力を有する生体が、日本産ホ
タルであることを特徴とする請求項2記載の蛋白質。 (7)発光能力を有する生体が、ゲンジボタルであるこ
とを特徴とする請求項2記載の蛋白質。 (8)発光能力を有する生体が、ヘイケボタルであるこ
とを特徴とする請求項2記載の蛋白質。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本蛋白質を製造する方法としては、如何なる方法
でもよく、例えば、以下の方法が挙げられる。本蛋白質
の製造のもととなるものは、本蛋白質を含有するもので
あれば如何なるものでも良く、例えば、ホタルをはじめ
とする甲虫類及び一般に市販されているホタルの粗酵素
抽出液、さらには遺伝子組み換えの手法を用いて生産さ
せた組み換え体等が挙げられる。
【0010】次いで、本蛋白質を含有するものを、緩衝
液中で粉砕、溶菌もしくは溶解させる。緩衝液として
は、本蛋白質を失活させるものでなければ、如何なるも
のでも良く、例えばトリス緩衝液、リン酸緩衝液、グリ
シルグリシン緩衝液等が挙げられる。
【0011】粉砕方法としては、乳鉢及び乳棒を用いる
方法、ホモゲナイザー、ワーニングブレンダー、フレン
チプレス等を用いる方法、溶菌方法としては、リゾチー
ム処理を施す方法等が挙げられる。
【0012】次いで、粉砕物、溶菌物及び溶解物等よ
り、通常の遠心分離あるいは濾過処理により残さを除去
して、粗酵素液を得るか、これに必要により硫安沈澱
法、アルコール沈澱法、アセトン沈澱法等を適宜選択し
て実施することにより粗酵素粉末を得る。
【0013】上記粗酵素液もしくは粗酵素粉末よりさら
に精製酵素標品を得るには、例えば、セファデックス、
ウルトロゲルもしくはバイオゲル等を用いるゲル濾過
法、イオン交換体を用いる吸着溶出法、ポリアクリルア
ミドゲル等を用いる電気泳動法、ヒドロキシアパタイト
を用いる吸着溶出法、蔗糖密度勾配遠心等の沈降法、等
電点の違いによる分離法、アフィニティクロマト法、分
子ふるい膜もしくは中空糸膜等を用いる分画法等を適宜
選択して実施することにより、精製された蛋白質標品を
得ることが出来る。
【0014】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に
説明する。 〔実施例1〕25mMトリス(ヒドロキシメチル)アミ
ノメタン−塩酸緩衝液に、100mM塩化ナトリウム、
1mMジチオスレイトール及び1mMエチレンジアミン
4酢酸2ナトリウムを添加し、さらにグリセロールを1
0%(W/V)となる如く添加して得た緩衝液A(pH
7.0)200mlを用い、ホタル発光器抽出物(fire
fly lantern extract;SIGMA社製)4gを溶解さ
せた。
【0015】このようにして得た溶液を、常法により硫
酸アンモニウムを用いて塩析し、40〜60%飽和で生
成した沈澱を20mlの緩衝液Aに溶解させた。次い
で、この溶液を、緩衝液Aで平衡化したウルトロゲル
(Ultrogel)AcA34(IBF社製)カラム中に通過
させてゲル濾過クロマトグラフィーを行い活性画分を得
た。
【0016】このようにして得られた画分を、5mMト
リス(ヒドロキシメチル)アミノメタン−塩酸緩衝液に
1mMジチオスレイトール及び1mMエチレンジアミン
4酢酸2ナトリウムを添加し、更に5%(W/V)グリ
セロール及び1mM塩化ナトリウムを添加した緩衝液B
(pH6.5)で透析した。
【0017】得られた溶液を、緩衝液Bで平衡化させた
S−セファロース FF(S-Sepharose FF;ファルマシ
ア バイオテク社製)カラムに吸着させ、1〜100m
Mまで塩化ナトリウムによるリニアグラジエント溶出を
行い、活性画分を得た。
【0018】このようにして得られた活性画分を、緩衝
液C(緩衝液Bと同じ組成のpH8.0の溶液)で透析
後、緩衝液Cで平衡化させたイオン交換HPLCカラム
(東ソー社製、TSKgel SuperQ-5PW)に吸着させ、1〜
100mMまで塩化ナトリウムによるリニアグラジエン
ト溶出を行い、活性画分を得た。
【0019】このようにして得られた活性画分を、緩衝
液Aで平衡化させたゲル濾過HPLCカラム(東ソー社
製、TSKgel G3000SWXL)に通過させて、純化させること
に成功した。なお、ゲル濾過の通過画分を、Laemmli 法
(Laemmli, U.K.: Nature, 227, 680, (1970))により、
SDS−PAGEに供したところ、本純化蛋白質の分子
量は、約40,000であった。
【0020】さらに本蛋白質の反応至適pH、反応至適
温度は、夫々pH7〜8及び温度35〜50℃であっ
た。また、本蛋白質は、50℃、30分の熱処理後にお
いても、80%以上の残存活性を保持していた。
【0021】〔実施例2〕緩衝液A15mlに、ゲンジボ
タル(西武百貨店より購入)の発光器 200 匹分を添加
し、ヒスコトロン〔(株)日音医理科機器製作所製〕を
用いて破砕したものを、12,000 r.p.m.で20分間遠心
処理し、上清14mlを得た。このようにして得た粗酵素
溶液を常法により硫酸アンモニウムを用いて塩析し、3
0〜60%飽和で生成した沈澱を、12,000 r.p.m.で1
0分間遠心分離処理し、その沈澱を20 ml の緩衝液A
に溶解させて溶液を得た。
【0022】次いで、この溶液を、緩衝液Aで平衡化し
たウルトロゲル(Ultrogel)AcA34(IBF社製)
カラム中に通過させてゲル濾過クロマトグラフィーを行
い活性画分を得た。このようにして得られた画分を、緩
衝液B(pH6.5)で透析後、緩衝液Bで平衡化させ
たS−セファロース FF(S-Sepharose FF;ファルマ
シア バイオテク社製)カラムに吸着させ、1〜100
mMまで塩化ナトリウムによるリニアグラジエント溶出
を行い、活性画分を得た。
【0023】このようにして得られた活性画分を、緩衝
液C(緩衝液Bと同じ組成のpH8.0の溶液)で透析
後、緩衝液Cで平衡化させたイオン交換HPLCカラム
(東ソー社製、TSKgel SuperQ-5PW)に吸着させ、1〜
100mMまで塩化ナトリウムによるリニアグラジエン
ト溶出を行い、活性画分を得た。
【0024】このようにして得られた活性画分を、緩衝
液Aで平衡化させたゲル濾過HPLCカラム(東ソー社
製、TSKgel G3000SWXL)に通過させて、純化させること
に成功した。なお、本蛋白質の反応至適pH、反応至適
温度は、夫々pH7〜8及び温度35〜50℃であっ
た。また、本蛋白質は、50℃、30分の熱処理後にお
いても、80%以上の残存活性を保持していた。
【0025】〔実施例3〕緩衝液A15mlに、ヘイケボ
タル(西武百貨店より購入)の発光器 300匹分を添加
し、ヒスコトロン〔(株)日音医理科機器製作所製〕を
用いて破砕したものを、12,000 r.p.m.で20分間遠心
処理し、上清13mlを得た。このようにして得られた粗
酵素液は、実施例2と同様の操作により純化させること
に成功した。
【0026】なお、本蛋白質の反応至適pH、反応至適
温度は、夫々pH8〜9及び温度50〜70℃であっ
た。また、本蛋白質は、50℃、30分の熱処理後にお
いても、80%以上の残存活性を、60℃、30分の熱
処理後においても60%以上の残存活性を保持してい
た。
【0027】〔実施例4〕実施例1により精製した蛋白
質のルシフェリン−ルシフェラーゼ反応に及ぼす影響を
調べた。0.5μg/ml アメリカボタルルシフェラ
ーゼ 10μl、1mM ルシフェリン 40μl、10m
M D−システイン 40μl、活性測定用緩衝液[25
mMグリシルグリシン+5.4mM硫酸マグネシウム、
(pH7.8)]300μlを加えたものに、実施例1
により精製した蛋白質10 μlを添加した。この溶液
中に、10mMATPを100μl注入し、発光量を1
0秒間隔で1分間測定した結果を表1に示した。なお、
蛋白質の代わりに活性測定用緩衝液10μlを添加した
ものを、コントロールとし、比較した。その結果、本蛋
白質を添加することにより、発光持続性が向上すること
が判明した。
【0028】
【表1】
【0029】なお、実施例2及び3により精製した蛋白
質においても、同様の効果が確認できた。 活性測定法 活性測定用緩衝液[25mMグリシルグリシン+5.4
mM硫酸マグネシウム、(pH7.8)]8.5ml
に、0.01mM D−システイン1ml及び1mMオ
キシルシフェリン0.5mlを添加し、基質混合液を作
成した。
【0030】上記混合液100μlに、測定サンプル1
0μlを加え、37℃で4時間反応させた。この反応液
10μlを活性測定用緩衝液200μlに添加した後、
ATP、ルシフェラーゼ混合液(10mMATP溶液
に、ルシフェラーゼを0.5mg/mlとなるよう添加
した溶液)を100μl注入し、発光量を5秒間積算し
た。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、オキシルシフェリンと
D−システインに作用してルシフェリンを再生する能力
を有する蛋白質が提供され、該蛋白質をルシフェリン−
ルシフェラーゼ反応系に添加すれば、発光を持続させる
ことができ、また使用するルシフェラーゼ及びルシフェ
リンの使用量が軽減される。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 オキシルシフェリンとD−システインに
    作用してルシフェリンを再生する能力を有する蛋白質。
  2. 【請求項2】 発光能力を有する生体からの抽出物をク
    ロマトグラフ処理工程を含む精製工程により精製して得
    られる、オキシルシフェリンとD−システインに作用し
    てルシフェリンを再生する能力を有する蛋白質。
  3. 【請求項3】 発光能力を有する生体が、甲虫類である
    ことを特徴とする請求項2記載の蛋白質。
  4. 【請求項4】 発光能力を有する生体が、ホタルである
    ことを特徴とする請求項2記載の蛋白質。
  5. 【請求項5】 発光能力を有する生体が、北米産ホタル
    であることを特徴とする請求項2記載の蛋白質。
  6. 【請求項6】 発光能力を有する生体が、日本産ホタル
    であることを特徴とする請求項2記載の蛋白質。
  7. 【請求項7】 発光能力を有する生体が、ゲンジボタル
    であることを特徴とする請求項2記載の蛋白質。
  8. 【請求項8】 発光能力を有する生体が、ヘイケボタル
    であることを特徴とする請求項2記載の蛋白質。
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