Sensitive and selective quantification of trace D-amino acids in vivo using intermolecular crosslinked enzyme electrodes

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K05292
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 28050:Nano/micro-systems-related
• Research Institution: Tokai University
• Principal Investigator: Yamaguchi Hiroshi 東海大学, 農学部, 教授 (00466236)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: D-アミノ酸 / 固定化酵素 / D-アミノ酸酸化酵素 / 酵素電極 / 生体分子検出 / 比色反応

Outline of Final Research Achievements

Recently, various free D-amino acids exist in living organisms, and physiological functions different from L-amino acids have been found. However, since the content of D-amino acids in vivo is lower than that of L-amino acids, there are problems in quantitative analysis, and the physiological role has not yet been clarified. In this study, we developed (1) highly sensitive, (2) highly selective, (3) reusable, and (4) inexpensive enzyme electrodes by developing the intermolecular crosslinking technology of the applicants, and fabricating a biosensor using the enzyme electrode, with the aim of establishing a highly sensitive, highly selective, and inexpensive quantitative analysis technology for trace free D-amino acids in vivo.

Free Research Field

タンパク質・ペプチド化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年、D-アミノ酸が統合失調症や慢性腎障害などの疾患バイオマーカーとして、D-アミノ酸酸化酵素による老化関連疾患との関係が報告され、注目されている。しかし脳内のD-セリン以外のD-アミノ酸は生体内含量がL-アミノ酸と比較して低い。従来の定量分析では多段回操作による精製が必要であること、高価な分析機器が必要であることなどの理由から、D-アミノ酸の生理的役割には未解明の部分が多く残されている。その為、申請者らの酵素固定化技術を発展させ酵素電極を作製し、電気化学的手法と組み合わせることで、生体内微量D-アミノ酸の定量分析が高感度かつ安価に行えれば、その生理的役割に関する研究が進展すると考える。