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Modification of substrate specificity of L-arginine oxidase for detection of L-citrulline.

L-シトルリン検出のためのL-アルギニン酸化酵素の基質特異性改変 (機械翻訳の邦題)

AMB Express2023Yamamoto K, Masakari Y, Araki Y, et al.
研究デザインその他の原著論文
対象未確定

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研究デザイン
その他の原著論文
対象
未確定
出版年
2023
出典
doi.org
抄録の表示
表示あり
出版状態
有効な記録
状態確認日
2026/08/17
収集日
2026/08/03
鮮度
確認期限内
確認段階
自動処理
記録状態
公開

日本語要約(機械生成)

シトルリンは各種疾患のバイオマーカーとして有望であるが、その酵素的検出法は未確立である。本研究では、Pseudomonas sp. TPU 7192由来L-アルギニン酸化酵素(ArgOX)に変異を導入し、L-シトルリン特異的酵素の開発を試みた。野生型ArgOXはL-アルギニンに対する酸化活性と比較してL-シトルリンに対する活性比は1.2%であったが、脱水素酵素活性では49.5%に向上した。構造情報に基づきE486残基に変異を導入した結果、ArgOX/E486QはL-シトルリンに対する特異的脱水素酵素活性が野生型の3.8倍となり、Cit/Arg比は150%に達した。また、10〜500 μMのL-シトルリン濃度範囲で直線的な応答を示し、ヒト血液中のシトルリン検出への適合性が示された。これにより、ArgOX/E486Qは脱水素酵素系の酵素センサーとして利用可能である。

この要約は公開抄録のみを根拠にAIが機械的に生成したものです。正確な内容は原文を確認してください。

抄録

Enzymatic detection of citrulline, a potential biomarker for various diseases, is beneficial. However, determining citrulline levels requires expensive instrumental analyses and complicated colorimetric assays. Although L-amino acid oxidase/dehydrogenase is widely used to detect L-amino acids, an L-citrulline-specific oxidase/dehydrogenase has not been reported. Therefore, in this study, we aimed to develop an L-citrulline-specific enzyme by introducing a mutation into L-arginine oxidase (ArgOX) derived from Pseudomonas sp. TPU 7192 to provide a simple enzymatic L-citrulline detection system. The ratio of the oxidase activity against L-arginine to that against L-citrulline (Cit/Arg) was 1.2%, indicating that ArgOX could recognize L-citrulline as a substrate. In the dehydrogenase assay, the specific dehydrogenase activity towards L-arginine was considerably lower than the specific oxidase activity. However, the specific dehydrogenase activity towards L-citrulline was only slightly lower than the oxidase activity, resulting in improved substrate specificity with a Cit/Arg ratio of 49.5%. To enhance the substrate specificity of ArgOX, we performed site-directed mutagenesis using structure-based engineering. The 3D model structure indicated that E486 interacted with the L-arginine side chain. By introducing the E486 mutation, the specific dehydrogenase activity of ArgOX/E486Q for L-citrulline was 3.25 ± 0.50 U/mg, which was 3.8-fold higher than that of ArgOX. The Cit/Arg ratio of ArgOX/E486Q was 150%, which was higher than that of ArgOX. Using ArgOX/E486Q, linear relationships were observed within the range of 10-500 μM L-citrulline, demonstrating its suitability for detecting citrulline in human blood. Consequently, ArgOX/E486Q can be adapted as an enzymatic sensor in the dehydrogenase system.

DOI 10.1186/s13568-023-01636-6

PMID 38044351

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