Development of Polyamine Sensor by Enzymatic Method Creating by Printout with Home Printer

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K14905
• Research Institution: Ishikawa Prefectural University
• Principal Investigator: 栗原 新 石川県立大学, 生物資源環境学部, 寄附講座准教授 (20630966)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 加納 健司 京都大学, 農学研究科, 教授 (10152828) ; 川原 圭博 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 准教授 (80401248)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: ポリアミン

Outline of Annual Research Achievements

ポリアミンは、１分子中にアミノ基を二つ以上含む脂肪族化合物であり、ほぼすべての生物に見出される生理活性アミンである。近年、ポリアミンを摂取することで、オートファジーの誘導、ヒストンのアセチル化の促進、血管および腸管における炎症抑制が起こり、これらの作用を通じて、動物の認知力が向上することや寿命が伸長することが報告されている。細菌はポリアミンを自ら生産し、特定の生育条件でこれを放出するが、尿路感染症菌Proteus mirabilisでは、細胞外のポリアミンが細菌細胞間におけるコミュニケーションツールとして用いられることが報告されている。大腸腸管内腔に多量に存在するポリアミンは腸内細菌が生産・放出したものであることが報告されており、この濃度を適正に保つことはヒトの健康増進に寄与すると考えられる。こうした中で、実験室および一般家庭において簡便なポリアミン定量法が求められているが、現在、ポリアミンは主にHPLCによって定量されているために、操作が煩雑な上に費用・時間を必要とする。
そこで本研究では、ポリアミンの一つであるプトレッシンの糞便中および培養上清中の濃度を、酵素法にて簡便に測定することを目指して、電気化学的測定系を用いたバイオセンサーの開発を目指してで研究を行った。
Rhodococcus erythropolis由来プトレッシンオキシダーゼを精製し、直接電子移動系を用いたメディエーターを必要としないプトレッシンセンサーを試作した。また、R. erythropolis由来プトレッシンオキシダーゼ、ホースラディッシュ由来ペルオキシダーゼ、発色試薬であるTOPSと4-アミノアンチピリンを組み合わせることで、糞便抽出液や細菌の培養上清といったクルードなサンプルのプトレッシン濃度を安定して定量できる比色定量法を開発した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

ほぼ計画通り進展しており、論文も投稿中である。さらに研究の過程でプトレッシンの比色定量法についての成果も派生した。

Strategy for Future Research Activity

糞便中のプトレッシン濃度を電気化学的に測定するバイオセンサーについては、酸素存在下での電気化学的測定を実現したが、糞便中に酸素は含まれていないと場合は、酸素以外の基質（メディエーター）を利用可能なプトレッシンオキシダーゼの探索が必要である。したがって、糞便中の酸素濃度を測定する予定である。
直接電子移動系を用いたメディエーターを必要としないプトレッシンセンサーに関しては現在論文投稿中である。論文受理後にプリントアウト型バイオセンサーに応用する予定である。
比色定量法については培養上清を用いた比色定量法を確立したために、尿路感染症菌Proteus mirabilisのプトレッシンエクスポーターのスクリーニングに用いる予定である。

Causes of Carryover

当初計画通り使用する予定であったが、一部翌年度に繰り越した。

Expenditure Plan for Carryover Budget

適切に使用する予定であるが、研究計画が順調に進行したうえで残金があった場合は返納する予定である。