[发明专利]以DNA作为元件的生物传感器

说明书

技术领域

本发明涉及利用与分析物特异性结合的传感蛋白、和由该传感蛋白特异性识别的核酸来检测和/或定量被测试样中的分析物的方法等。

背景技术

目前，据报道，铅、镉或砷等有害金属化合物导致了土壤、地下水或地表水等的污染，在世界各地成为很大的问题。作为在环境中有害金属污染的分析中使用的方法，已知有火焰原子吸收光谱法(AAS)、无焰原子吸收光谱法(FLAA)、电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)等。但是，这些仪器分析法为了进行分析，需要对试样进行预处理，存在不仅无法应对现场的快速分析、而且操作成本高的缺点。

正在加紧进行可弥补这种仪器分析法的缺点的、有害金属的简易检测法的开发。作为这样的简易检测法之一，使用可识别检测对象物质的、来源于生物的酶、抗体、受体等被测分子作为传感元件的生物传感器受到关注。生物传感器中，检测反应基于生物化学反应或结合的特异性，因此可列举：能够进行高灵敏度测定、测定和检测快速且简便、操作成本低、传感器自身较小因而移动性优异等优点。另外，通过利用酶反应、抗原抗体反应、配体在受体上的结合等生物化学反应，具有能够进行与特定物质的特异性高的分析的特征，因此以少量试样即可进行分析，也可以实现传感系统的微小化。

在各种生物传感器的研究中，利用微生物细胞的生物传感器由于培养容易、基因操作容易，因而能够广泛地选择检测对象物质或报告基因，用途的扩大受到期待。重组微生物生物传感器利用了包含宿主细胞、对特定物质产生应答而促进下游基因转录的诱导型启动子以及启动子下游的报告基因这三个要素，并根据情况组合有用于检测报告物所发出的信号的装置的系统。该系统的情况下，常用作报告物的有来源于细菌或萤火虫的荧光素酶(参见非专利文献1～3)、来源于维多利亚水母的GFP(参见非专利文献2和4)、来源于大肠杆菌的LacZ(参见非专利文献2和5)等。

本发明人已经开发出了以类胡萝卜素合成系酶CrtA作为报告物、以海洋光合细菌嗜硫小红卵菌(Rhodovulum sulfidophilum)作为宿主的砷应答生物传感器(非专利文献6)。嗜硫小红卵菌具有作为类胡萝卜素合成系之一的球形烯途径，本来是蓄积其终产物球形烯酮(スフエロイデノン)而呈红色的细菌。但是，该传感器由于使用了破坏crtA而得到的crtA缺陷株，该crtA编码催化球形烯途径的最终阶段的球形烯单加氧酶(CrtA)，因而蓄积作为球形烯酮的前体的球形烯而呈黄色。因此，通过向嗜硫小红卵菌的菌体内导入以crtA作为报告基因、且在其上游插入有砷诱导型启动子的质粒，则在砷存在下CrtA活性恢复，产生由黄色向红色的色调变化。以这样的色调变化为指标，能够判断砷的存在。

此外，本发明人着眼于能够在厌氧条件下培养的淡水性红色细菌沼泽红假单胞菌、和沼泽红假单胞菌所具有的螺菌黄素途径中由八氢番茄红素脱氢酶(CrtI)催化的从八氢番茄红素到番茄红素的脱氢反应，通过向沼泽红假单胞菌的菌体内导入在来源于大肠杆菌的砷诱导型操纵子/启动子区域的下游插入有报告基因crtI的质粒，并在砷存在下使CrtI活性恢复，开发出了不需要振荡培养器的砷应答生物传感器(专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特愿2007-340804

非专利文献

非专利文献1：Wilson T，Hastings JW(1998)Bioluminescence AnnuRev Cell Dev Biol 14：197-230

非专利文献2：Stocker J，BalluchD，Gsell M，Harms H，Feliciano J，DaunertS，MalikKA，van der Meer JR(2003)Environ Sci Technol 37：4743-4750

非专利文献3：Trang PT，Berg M，Viet PH，van MuiN，van derMeerJR(2005)Environ Sci Technol 39：7625-7630

非专利文献4：Tsien RY(1998)Ann Rev Biochem 67：509-544

非专利文献5：Silhavy TJ，Beckwith JR(1985)Microbiol Rev49：398-418

非专利文献6：Fujimoto et al.，(2006)Appl Microbiol Biotechnol73(2)：332-338

发明内容