DD274050A1 - METHOD FOR ISOLATING AND CLEANING DEHYDROGENASES - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Isolierung und Reinigung von Dehydrogenasen. Ziel der Erfindung ist die oekonomisch und technologisch vorteilhafte Gewinnung insbesondere von LDH und MDH aus rohen, enzymhaltigen Loesungen im grossen Massstab. Die Erfindung hat die Aufgabe, vorzugsweise LDH und MDH mit einem chromatographischen Reinigungsschritt in einer Qualitaet zur Verfuegung zu stellen, die fuer den Einsatz als Hilfsenzym im jeweiligen optischen Test zur Bestimmung der Alaninaminotransferase (EC 2.6.1.2.) und Aspartataminotransferase (EC 2.6.1.1.) im Serum geeignet ist. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dass die Enzyme aus der rohen Loesung an ein makroporoeses Massenadsorberharz in einer Mischionenbeladung absorbiert und differenziert eluiert werden. Die Eluatzusammensetzung bezueglich genannter Dehydrogenasen ist durch differenziertes Waschen des beladenen Absorbens in Grenzen steuerbar. Bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Isolierung von Dehydrogenasen im 100 l-Massstab in der pharmazeutischen Industrie.The invention relates to a process for the isolation and purification of dehydrogenases. The aim of the invention is the economically and technologically advantageous recovery in particular of LDH and MDH from crude, enzyme-containing solutions on a large scale. The object of the invention is preferably to provide LDH and MDH with a chromatographic purification step in a quality which is suitable for use as auxiliary enzyme in the respective optical assay for the determination of alanine aminotransferase (EC 2.6.1.2.) And aspartate aminotransferase (EC 2.6.1.1 .) is suitable in serum. The object is achieved in that the enzymes are absorbed from the crude solution to a macroporous Massenadsorberharz in a mixed-ion loading and differentiated eluted. The eluate composition with respect to said dehydrogenases is controllable by differentiated washing of the loaded absorbent within limits. The preferred field of application of the invention is the isolation of dehydrogenases on a 100-liter scale in the pharmaceutical industry.
Description
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Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Isolierung und Reinigung von Dehydrogenasen, insbesondere von Lactat'dehydrogenase (LDH) und Malatdehydrogenape (MDH), aus rohen, enzymhaltigen Lösungen, besonders vorteilhaft anwendbar im großen Maßstab.The invention relates to a process for the isolation and purification of dehydrogenases, in particular lactate dehydrogenase (LDH) and malate dehydrogenape (MDH), from crude, enzyme-containing solutions, particularly advantageously applicable on a large scale.
Zur Isolierung und Reinigung von Enzymen, darunter auch Dehydrogenasen aus rohen Lösungen, wie z. B. Zeil- oder Gewebeextrakten, wird in klassischer Weise so vorgegangen, daß die Enzyme durch Aussalzung angereichert werden und nach Abtrennung und Dialyse durch lonenaustauscherchromatographie und durch Affinitätschromatographie gereinigt werden (Paoli, C; Bardelli, F.; Ital. J. Biochem. 1985,34 HJ, 11-18).For the isolation and purification of enzymes, including dehydrogenases from crude solutions such. B. cell or tissue extracts, is carried out in a classical manner so that the enzymes are enriched by salting out and purified after separation and dialysis by ion exchange chromatography and by affinity chromatography (Paoli, C., Bardelli, F., Ital J. Biochem 1985 , 34 HJ, 11-18).
Als Ionenaustauscher finden bevorzugt funktionalisierte Zellulose, Agarose bzw. Sepharose oder vernetzte Derivate davon Anwendung. Dabei ist es durchaus möglich, die Zielenzyme direkt aus der rohen Lösung ökonomisch günstig mit guter Reinheit zu isolieren (DD-PS 152359).Functionalized cellulose, agarose or sepharose or crosslinked derivatives thereof are preferably used as ion exchangers. It is quite possible to isolate the target enzymes directly from the crude solution economically favorable with good purity (DD-PS 152359).
Der Einsatz solcher Ionenaustauscher in Chromatographiesäulen großen Maßstabs garantiert aber selbst bei Verwendung granulierten Materials o.g. Austauscher kein mechanisch ausreichend stabiles Chromatographiebett mit gleichbleibend guten Durchströmungseigenschaften. Darüber hinaus sind nach diesem Verfahren zwei Chromatographieschritte erforderlich. Die Enzymisolierung, ausgehend von der rohen Lösung, durch Affinitätschromatographie garantiert zwar hohe Reinigungseffekte, jedoch sind Affinitätsgel sowie Elutionsmittel kostenlimitierend (Pettit, S. M.; Nealon, D. A.; Henderson, A. R.; Clin. Chem. 27 [1981188-9; Konecny, P.; Smrz, M.; Borak, J.; Slovakova, S.; J. of Chromatographie 398 [1987] 387-390). Für die Isolierung und Reinigung von Enzymen allgemein und von Dehydrogenasen wie LDH und MDH speziell sind weiterhin synthetische Austauscherharze bekannt (JP-PS 70598; US-PS 4560-661), die charakterisiert sind als stark basische Anionenaustauscherharze mit hochporösem Typ mit massebezogenen Oberflächen Ao/m > 5mVg trockenen Harzes und massebezogenen Porenvolumina V/m > 0,2cm3/g trockenen Harzes. Sie bestehen aus einer Styren-Divinylbenzen-Polyermatrix, in die quaternäre Aminogruppen eingefügt sind. Der Einsatz dieser Harze erfolgt, indem sie in Kontakt mit der rohen enzymhaltigen Lösung gebracht und dann ggf. mit Wasser oder Pufferlösung gewaschen werden, um Verunreinigungen zu entfernen. Anschließend werden die adsorbierten Enzyme mit Pufferlösung vom Harz eluiert, die aktiven, eniymhaltigen Fraktionen des Eluates gesammelt und nach bekannten biochemischen Methoden weiterverarbeitet. Die speziellen Vorteile dieser Lösung liegen in der Erhöhung der spezifischen Aktivität, der Möglichkeit der Entfernung von Fremdaktivitäten, der Anwendbarkeit auf rohe Enzymlösungen, der hohen und stabilen Durchflußrate auch im technischen Maßstab und der großen Adsorplionskapazität. Von Nachteil ist, daß die Methode die Anwendung teurer Spezialharze mit den besagten hohen Werten für Oberfläche und Porosität voraussetzt. Angesichts der beschränkten Verfügbarkeit derartiger Harze und ihres hohen Preises ist eine Mehrfachverwendung der Harze aus ökonomischen Gründen angeraten und somit eine Regenerierung erforderlich.However, the use of such ion exchangers in large-scale chromatography columns does not guarantee a mechanically sufficiently stable chromatography bed with consistently good flow properties even when using granulated material or exchangers. In addition, this process requires two chromatography steps. Although enzyme isolation from the crude solution by affinity chromatography guarantees high purification effects, affinity gel and eluant are cost-limiting (Pettit, SM, Nealon, DA, Henderson, AR; Clin Chem 27 [1981188-9, Konecny, P .; Smrz, M., Borak, J., Slovakova, S .; J. of Chromatography 398 [1987] 387-390). For the isolation and purification of enzymes in general and of dehydrogenases such as LDH and MDH especially synthetic exchange resins are known (JP-PS 70598, US-PS 4560-661), which are characterized as strongly basic anion exchange resins with highly porous type with mass-related surfaces Ao / m> 5mVg dry resin and mass pore volumes V / m> 0.2cm 3 / g dry resin. They consist of a styrene-divinylbenzene polymer matrix, in which quaternary amino groups are inserted. The use of these resins is accomplished by placing them in contact with the crude enzyme-containing solution and then optionally washing with water or buffer solution to remove impurities. Subsequently, the adsorbed enzymes are eluted with buffer solution from the resin, the active enyme-containing fractions of the eluate collected and further processed by known biochemical methods. The special advantages of this solution are the increase in specific activity, the possibility of removal of foreign activities, the applicability to crude enzyme solutions, the high and stable flow rate also on an industrial scale and the large adsorptive capacity. The disadvantage is that the method requires the use of expensive specialty resins with the said high surface and porosity values. In view of the limited availability of such resins and their high price, multiple use of the resins is advised for economic reasons and thus requires regeneration.
Diese ist arbeitsaufwendig und erfordert den Einsatz beträchtlicher Mengen an Regenerierchemikalien, deren Rückstände zudem eine potentielle Belastung der Umwek darstellen.This is labor-intensive and requires the use of considerable amounts of regeneration chemicals, the residues of which also represent a potential burden on the Umwek.
Ziel der Erfindung ist die ökonomisch und technologisch vorteilhafte Gewinnung von Dehydrogenasen- insbesondere LDH und MDH- aus rohen, enzymhaltigen Lösungen im großen Maßstab in einer Qualität, die den Anforderungen der klinischen Diagnostik genügt.The aim of the invention is the economically and technologically advantageous recovery of dehydrogenases - especially LDH and MDH - from crude, enzyme-containing solutions on a large scale in a quality that meets the requirements of clinical diagnostics.
entwickeln.develop.
und Mehrfachanwendung des Harzes erforderlich ist, verbunden mit beträchtlichem Arbeits- und Materialaufwand und einerpotentiellen Umweltbelastung.and multiple use of the resin is required, associated with considerable labor and material costs and a potential environmental impact.
biochemischer Methoden gereinigte Enzyme gewonnen werden können (z.B. LDH und MDH), die den Einsatzbedingungen derklinischen Diagnostik zur Transaminasenbestimmung im optischen Test genügen.biochemical methods purified enzymes (e.g., LDH and MDH) that meet the conditions of clinical diagnosis for transaminase determination in the optical test.
prinzipiellen Verfahrensweise und durch einfach zu realisierende Änderungen weniger Verfahrensparameter dieprinciple procedure and easy to implement changes less process parameters the
auch bei mehrtätiger Lagerung des beladenen Adsorbens zu gewährleisten.to ensure even with mehrtätiger storage of the loaded adsorbent.
trockenen Harzes und einem massebezogenen Porenvolumen von 0,05-O,2cm3/g trockenen Harzes behandelt, das Adsorberharzin Abhängigkeit vom überwiegend gewünschten Enzym differenziert mit unterschiedlich konzentrierter Pufferlösung wäschtund anschließend die Enzyme mit Pufferlösung höherer lonenstärke eluiert und ggf. mit Ammoniumsulfat fraktioniert.treated dry resin and a mass-pore volume of 0.05-O, 2cm 3 / g of dry resin, the adsorber resin, depending on the predominantly desired enzyme differentiated washed with differently concentrated buffer solution and then the enzymes eluted with buffer solution of higher ionic strength and optionally fractionated with ammonium sulfate.
geringer lonenstärke bei 2-80C gewaschen.low ionic strength at 2-8 0 C washed.
bei 20-250C und liefert eine MDH-Fraktion, in welcher das Verhältnis von noch enthaltener LDH-Aktivität zur gleichzeitig proat 20-25 0 C and provides an MDH fraction in which the ratio of still contained LDH activity to simultaneously pro
0,2 beträgt. Die Elution kann bei kühler Lagerung der beladenen Säule bei 2-8°C zu einem späteren Zeitpunkt erfolgen. Nach5 Tagen sind noch keine Aktivitätsverluste gegenüber einer sofortigen Elution nachweisbar.0.2. Elution may occur at 2-8 ° C at a later time when the loaded column is stored in a cool place. After 5 days, no activity losses compared to an immediate elution are detectable.
pH = 5,3 ausgefällt werden. Nach Kristallisation des Enzyms resultiert eine gereinigte LDH mit einer spezifischen Aktivität von3,3-3,7mmol/s g und niedriger ALAT- und ASAT-Fremdaktivität.pH = 5.3 are precipitated. Upon crystallization of the enzyme, a purified LDH results with a specific activity of 3.3-3.7 mmol / s g and low ALAT and ASAT foreign activity.
oberflächenbezogenen Volumenstrom von 30cm/h bei 2-80C eine wie nachstehend beschriebene Säule.surface-related volume flow of 30 cm / h at 2-8 0 C a column as described below.
suspendiert. Aus dem mischionenbelegten Adsorbens wird eine Säule (0 5cm; h - 75cm) gepäck, diese mit 31 destilliertemsuspended. From the mixed-ion adsorbent a column (0 5 cm, h - 75 cm) luggage, this with 31 distilled
enthält, vorfahren.contains, ancestors.
gesammelt. Es wird auf diese Weise ein Eluat mit einer LDH-Aktivität von 6,7-7,5mmol/s und einer spezifischen Aktivität von0,7-0,8mmol/s · g erhalten (Fremdaktivitätsanteile, LDH-Aktivität « 1 :MDH 0,2; AIAT, ASAT2 · 1O-4).collected. In this way, an eluate having an LDH activity of 6.7-7.5 mmol / s and a specific activity of 0.7-0.8 mmol / s · g was obtained (foreign activity levels, LDH activity «1: MDH 0, 2, AIAT, ASAT2 x 10 -4 ).
ausgefällt werden. Nach Lösen des Enzyms und Kristallisation werden 1,7-2,5mmol/s LDH mit einer spezifischen Aktivität von3,3-3,7 mmol/s · g und folgende Fremdaktivitätsanteile erhalten (LDH-Aktivität = 1)be precipitated. After dissolution of the enzyme and crystallization, 1.7-2.5 mmol / s LDH with a specific activity of 3.3-3.7 mmol / s · g and the following foreign activity components are obtained (LDH activity = 1)
Durch weitere Ammoniumsulfatfraktionierung (2,56-2,87mol/l; O0C; pH = 5,3) und Kristallisation können darüber hinaus 500 μηιοΙ/s MDH mit einer spezifischen Aktivität von 3,3 mmol/s · g und Frsmdaktivitatsonteilen (MDH = 1)fürASATvon1 · 10"4 und für LDH von 1 · 10~3 isoliert werden.By further ammonium sulfate fractionation (2.56-2.87 mol / l, O 0 C, pH = 5.3) and crystallization, 500 μηιοΙ / s of MDH with a specific activity of 3.3 mmol / s · g and Frsmdaktivitatsonteilen ( MDH = 1) fürASATvon1 x 10 "4 and for LDH be isolated from 1 x 10-3.
Belspie' 2Belspie '2
21 eines, wie unter Beispiel 1 beschrieben, hergestellten Extraktes aus Rinderherzmuskelgewebe werden auf eine vorbereitete21 of a prepared as described in Example 1, extract of bovine heart muscle tissue are prepared
pH --6,0, V/A = 30 cm/h; 2-80C). Anschließend wird mit 11 destilliertem Wasser und 21 K-Phosphatpuffer IOmmol/1 bei pH = 5,5gewaschen (V/A = 60cm/h; 4"C).pH - 6.0, V / A = 30 cm / h; 2-8 0 C). Then it is washed with 11 distilled water and 21 K phosphate buffer 10 mmol / l at pH = 5.5 (V / A = 60 cm / h, 4 "C).
erhält 0,6-0,85mmol/s MDH mit den unter Beispiel 1 genannten Qualitätsmerkmalen.obtains 0.6-0.85 mmol / s MDH with the quality features mentioned under Example 1.
geeignet.suitable.
einerseits die Nutzung des beschriebenen Chromatographiereg ;mes in Maßstäben von 1001 roher Lösung und darüber hinaus.on the one hand, the use of the chromatography described ; in scales of 1001 crude solution and beyond.
arbeitsaufwendige Regenerierschritte und damit verbundene anfallende Abwässer werden vermieden.laborious regeneration steps and associated wastewater are avoided.
günstige Weise in einer Chromatographieanlage aus einer rohen Lösung mit einer Reinheit zu gewinnen, die für den Einsatz alsfavorable way to win in a chromatographic plant from a crude solution with a purity suitable for use as
der begrenzten Unterbrechung des Verfahrens.the limited interruption of the procedure.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DD31792888A DD274050A1 (en) | 1988-07-14 | 1988-07-14 | METHOD FOR ISOLATING AND CLEANING DEHYDROGENASES |
Applications Claiming Priority (1)
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DD274050A1 true DD274050A1 (en) | 1989-12-06 |
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ID=5600946
Family Applications (1)
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DD31792888A DD274050A1 (en) | 1988-07-14 | 1988-07-14 | METHOD FOR ISOLATING AND CLEANING DEHYDROGENASES |
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DD (1) | DD274050A1 (en) |
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1988
- 1988-07-14 DD DD31792888A patent/DD274050A1/en not_active IP Right Cessation
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