DE1901517A1 - Reagens zur Bestimmung von Polysaccharide hydrolysierenden Endohydrolasen und Verfahren zur Bestimmung von Endohydrolasen - Google Patents
Reagens zur Bestimmung von Polysaccharide hydrolysierenden Endohydrolasen und Verfahren zur Bestimmung von EndohydrolasenInfo
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Description
DR. JUR. DIPL-CHEM. WALTER BEIk
ALFRED HOEPPENER tf. Jan
DR. JUR. DIPL-CHEM. H.-J. WOLFP
DR. JUR. HANS CHR. BEIL
Unsere Nr. 15328
Pharmacia AB·
Uppsala / Schweden
Uppsala / Schweden
Reagens zur Bestimmung von Polysaccharide hydrolysierenden Endohydrolasen und Verfahren zur Bestimmung von Endohydrolasen.
Bs ist außerordentlich wichtig, die sogenannten Endo hydrolasen, die den Abbau der Polysaccharide bewirken, auf einfache
und zuverlässige Weise bestimmen zu können. Ein beson ders wichtiges Beispiel in dieser Hinsicht ist die Bestimmung
des Enzyms a-Amylase, das Stärke und Glykogen hydrolysiert.
Die Bestimmungen der a-Amylase werden in großer Anzahl vorgenommen,
z.B. in der Medizin bei Urin- und Serumuntersuchungen für diagnostische Zwecke.
Die Routineverfahren haben bisher wesentliche Nachteile
aufgezeigt, und man kann nicht sagen, daß sie völlig zufrie denstellend
sind. Die Bestimmung der a-Amylase ist auch in der Industrie von Bedeutung. In ähnlicher Weise ist es auch
wesentlich, daß man andere Endohydrolasen, die andere Poly saccharide,
z.B. Dextran, hydrolysieren, einfach und zuver lässig bestimmen kann.
009829/1669
Die vorliegende Erfindung betrifft ein einfaches und zuverlässiges
Verfahren zur Bestimmung von Endohydrolasen, die .Polysaccharide in -wässrigen Proben abhauen, sowie Reagentien ·
zur Durchführung der Bestimmungen.
Der Ausdruck "Polysaccharide" bezieht sich in der vor liegenden Beschreibung und in den Ansprüchen sowohl auf na türliche
als auch auf synthetische Polysaccharide, die die strukturellen Eigenschaften der natürlichen Polysaccharide
aufweisen, wobei sie infolge dieser Eigenschaften durch die in Frage kommende Endohydrolase abgebaut werden können. Bei spiele
für derartige Polysaccharide sind Stärken, wie Amylose oder Amylopektin oder deren Dextrine, Dextran, Levan, Mannan,
Galaktan oder deren Derivate, usw.. Bei dem Hydrolysations Vorgang
baut die Endohydrolase glykosidische Bindungen in dem Polysaccharid oder in dessen abbaubaren Derivaten ab.
Das Verfahren zur Bestimmung ist hauptsächlich dadurch
gekennzeichnet, daß man die Probe mit einem Reagens in Be rührung
bringt, das aus einem wasserunlöslichen, jedoch hydrophilen, quellbaren, enzymatisch hydrolysierbaren, dreidimensionalen
Netzwerk von Molekülen des Polysaeöharids oder dessen
enzymatisch hydrolysierbaren Derivaten besteht, wobei die Moleküle
durch Brücken mit kovalenten Bindungen vernetzt sind, und in dem Netzwerk ferner bestimmbare Gruppen oder Atome vor handen
sind, die durch k oval en te Bindungen aneinander gebunden sind, wobei das Enzym mit dem Reagens unter Freisetzung von
wasserlöslichen Fragmenten des Reagens, die die bestimmbaren Gruppen oder Atome enthalten, reagiert, nach Einwirkung des·
Enzyms auf das Reagens innerhalb eines bestimmten Zeitraums die nicht gelöste Substanz des Reagens von der Flüssigkeit,
in der sioh die wasserlöslichen Fragmente des darin gelösten Reagens befinden, trennt und dann die bestimmbaren Gruppen
oder Atome in der Flüssigkeit oder in dem nicht gelösten Re agens
als MaJ der Enzymaktivität bestimmt.
009829/1669
Ein Reagens zur Durchführung der Bestimmung ist haupt sächlich dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem wasserun löslichen,
jedoch hydrophilen, quellbaren, enzymatisch hydrolysierbaren dreidimensionalen Netzwerk von Molekülen des Polysaccharide
oder dessen enzymatisch hydrolysierbaren Deriva ten besteht, wobei die Moleküle durch Brücken mit kovalenten
Bindungen vernetzt sind, wobei in dem Netz gleichfalls be stimmbare Gruppen oder Atome vorhanden sind, welche durch ko valente
Bindungen aneinander gebunden sind.
Unter dem Ausdruck "bestimmbare Gruppen oder Atome" werden in der nachfolgenden Beschreibung und in den Ansprüchen
!farbstoff produzierende Gruppen, fluoreszierende Gruppen oder radioaktive Isotope oder Gruppen verstanden, die radioaktive
Isotope enthalten. Vorzugsweise werden jedoch aus praktischen Gründen die Farbstoff produzierenden Gruppen ausgewählt, da
es verhältnismäßig einfach ist, Farbmessungen selbst in her kömmlichen
(routine) Laboratorien vorzunehmen. Wird jedoch ein besonders hoher Empfindlichkeitsgrad gefordert, kann es
ratsam sein, fluoreszierende Gruppen oder vorzugsweise radioaktive Isotope oder Gruppen, die radioaktive Isotope enthalten,
zu verwenden.
Das zur Bestimmung verwendete Reagens kann nach ver schiedenen Verfahren hergestellt werden. Beispielsweise ist
es möglich, mit Hilfe von bifunktionellen Brückenbildnern
Moleküle des Polysaccharide oder dessen Derivate, die durch die in Frage kommende Endohydrolase hydrolysiert werden können,
mittels kovalenter Bindungen zu einem dreidimensionalen Netz
zu vernetzen, woraufhin die bestimmbaren Gruppen oder Atome durch kovalente Bindungen an das Netzwerk gebunden werden.
Es ist auch möglich, zuerst die bestimmbaren Gruppen oder Atome durch kovalente Bindungen mit den Molekülen des Poly saccharide
oder dessen enzymatisch hydrolysierbaren Derivaten zu verknüpfen und dann die Vernetzung mit Hilfe von bifunktionellen
Brückenbildnern zu bewirken. Es ist ferner möglich,
009829/1569
die Vernetzung und Einführung der bestimmbaren Gruppen in der
gleichen Stufe, z.B. durch Verwendung von bifunktionellen Brückenbildnern, die auch die bestimmbaren G-ruppen oder Atome,
z.B. bifunktioneile reaktionsfähige, Farbstoff produzierende
Substanzen, enthalten.
Es gibt natürlich viele Arten von bifunktionellen Substanzen,
die als bifunktioneile Brückenbildner verwendet werden
können. Beispiele für solche Brückenbildner sind Diepoxyde und die entsprechenden Halohydrine und Diisocyanate (z.B.
Hexamethylendiisocyanat) und Dithioisocyanate. Solche Brückenbildner können beispielsweise mit Hydroxyl- oder Aminogruppen
in dem Polysaccharid oder in dessen Derivaten, die durch die Endohydrolase hydrolysiert werden können, reagieren, worauf hin
die Moleküle durch Brücken mit kovalenten Bindungen ver netzt werden.
Beispiele für solche bifunktionellen Epoxyde und Halohydrine sind Dichiοrhydrin, Epichlorhydrin, Epibromhydrin,
1,2-Äthandioldiglycidyläther, 1,4-Butandioldiglycidyläther,
Glycerin-diglyvidyläther, Bis-/" 2,3-epoxypropyl_7-äther
und 1,2-3,4-Diepoxybutan. Diese Verbindungen setzen sich beispielsweise
mit Hydroxylgruppen und Aminogruppen in Gegen wart einer alkalischen Substanz um. Wenn beispielsweise die
Umsetzung mit Hydroxylgruppen im Polysaccharid stattfindet, dann handelt es eich um eine Brücke vom Typ - 0 - A - 0 - ,
bei der A eine Hydroxylgruppen enthaltende Alkylenbrücke bedeutet,
die gegebenenfalls durch ein oder mehrere Sauerstoff atome unterbrochen sein kann. Das vernetzte Polymere ist Un löslich,
aber in Wasser quellbar. Beispiele für A in der vorstehenden Brücke sind:
. OH(OH). OH2- oder
OH(OH). OH2.0.0H2. OH(OH). OH2- oder -OHg.OH( OH).OH2.0.0H2.0H2.0.OH2.OH(OH).CH2- oder
OH(OH). OH2.0.0H2. OH(OH). OH2- oder -OHg.OH( OH).OH2.0.0H2.0H2.0.OH2.OH(OH).CH2- oder
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-CH2.GH(OH).CH2.0.(CH2)4.O.CH2-GH(OH).CH2- oder
-CH2.CH(OH).CH2.0.CH2.GH2.0.CH2.CH2.0.CH2.CH(OH).CH2- oder
-CH2.CH(OH).CH2.0.CH2.CH(OH).CH2.0.CH2.CH(OH).CH2- oder
-CH2-CH(OH)-CH(OH)-Ch2- oder
-CH2.OH(OH).CH2.0.0H2.CH(0H).CH2.0.(CH2J2.0.CH2.CH(OH).OH2.0.0H2.
-CH(OH)-CH2- oder
-CH2.CH(OH).CH2.0.CH2.CH(OH).CH2.0.(CHg)4.0.CH2.CH(OH).CH2.0.OH2.
.CH(OH)-GH2-.
Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß es verschiedene Arten von Brücken zwischen den Molekülen des
Polysaccharids in dem Reagens gibt, das ausgewählt werden kann. Bei einer besonderen Ausführungsform sind die Moleküle des
Polysaccharids mittels aliphatischer Brücken mit kovalenten
Bindungen vernetzt, wobei in den Brücken die Anzahl der Kohlenstoffatome zwischen 2 und 20 (beispielsweise zwischen 3
und 20), vorzugsweise 3 und 15, z.B. zwischen 3 und 10, liegt.
Es ist besonders zweckmäßig, Brücken auszuwählen, die Hydroxylgruppen enthaltende Alkylengruppen mit 3 bis 20 Kohlenstoffatomen,
vorzugsweise 3 bis 15 Kohlenstoffatomen, wie z.B. 3 bis 10 Kohlenstoffatomen, enthalten, wobei die Gruppen gegebenenfalls
durch ein oder mehrere Sauerstoffatome unter brochen sein können. Solche Hydroxylgruppen enthaltende Brücken
machen das Netzwerk hydrophiler, bewirken ein besseres Quellen in Wasser und verbessern die Eigenschaften des Netzwerkes.
Die bestimmbaren (indicatable) Gruppen oder Atome können nach verschiedenen Verfahren eingeführt werden. Wenn es beispielsweise
erwünscht ist, gefärbte Gruppen einzuführen, dann ist es verhältnismäßig einfach, eine Umsetzung mit reaktionsfähigen
Farbstoff bildenden Substanzen zu bewirken, die sich beispielsweise mit Hydroxylgruppen oder Aminogruppen in dem
Polysaooharid oder dessen Derivat umsetzen, z.B. Farbstoff
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bildende Substanzen, die sich mit Baumwolle oder Wolle um -. 'setzen, wobei die Substanzen an das Polysaccharid oder das
Polysaccharidderivat durch kovalente Bindungen gebunden werden. In Abhängigkeit von der Verwendung wird als zweck mäßigste
Farbe beispielsweise ein Blau oder Rot ausgewählt. Beispiele für solche reaktionsfähigen, Farbstoff produzierenden
Substanzen sind Cibacronscharlach 2 G- (Procion Scarlet H3GS), Cibacronblau 3 G (Procion Blue HBS). Die Struktur formein
dieser Substanzen werden in einem Artikel von J. Panchartek et. al. in Coll. Czech. Chem. Gommun., Band 25
(19.60), Seiten 2783 -2799 beschrieben. Die Einführung von fluoreszierenden Gruppen kann beispielsweise mit Fluores ceinderivaten,
z.B. Fluoresceinisothiocyanat, bewirkt wer den. Es gibt ferner eine Anzahl von Möglichkeiten, bei denen
radioaktive G-ruppen oder Gruppen, die radioaktive Iso tope
enthalten, verwendet werden können. Ein Beispiel be steht in der Einführung einer ein radioaktives Jodisotop,
z.B. ^I, enthaltenden Gruppe. Es ist ferner möglich, zuerst
eine Gruppe ohne Isotope und dann in die Gruppe ein radioaktives Isotop einzuführen. Dies kann beispielsweise dadurch
erzielt werden, daß man zuerst eine Allylgruppe, z.B. mit Hilfe von Allylbromid, einführt und dann ein radioaktives
Jodisotop an die Doppelbindung anlagert.
Der G-rad der Substitution mit Bezug auf die bestimm baren
Gruppen oder Atome und vernetzenden Brücken in den Polysaccharidmolekülen wird so reguliert, daß die Menge der
vorhandenen, bestimmbaren Gruppen und Atome für das Be stimmungsverfahren
ausreicht, und daß das dreidimensionale-Netzwerk in ausreichender Weise zusammenhält. Der Grad der
Substitution wird jedoch nicht so gewählt, daß der Abbau der Polysaccharidmoleküle in dem Netzwerk durch die in Frage
kommende Endohydrolase hier und dort verhindert wird. Ein geeigneter
Substitutionsgrad mit Bezug auf die bestimmbaren Gruppen und vernetzenden Brüoken für das jeweilige Polyeaocharid
und die in Frage kommende Endohydrolase kann durch Ver -
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suche vom Fachmann verhältnismäßig einfach bestimmt werden.
Palis das Reagens die Form von Teilchen haben soll, kann
das bei der vorstehend beschriebenen Synthese des Reagens erhaltene G-elprodukt zu der entsprechenden Korngröße gemahlen
werden. Die Synthese des gelförmigen Reagens kann auch als Perlpolymerisationsverfahren duroh Emulgieren des Reak tionsgemischs
in einer inerten Flüssigkeit, mit der das Reaktionsgemisch nicht mischbar ist, bewirkt werden, wobei
unmittelbar kleine kugelförmige Teilchen erhalten werden. Das erhaltene granuläre Material kann in geeigneter Weise
gesiebt und die Fraktionen mit der entsprechenden Größe können dann isoliert werden.
Eine wesentliche Bedingung der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß die Polysaccharidmoleküle, die mit den kovalent
gebundenen* bestimmbaren Gruppen oder Atomen (z.B. Farbstoff bildenden Gruppen) verknüpft sind, durch Brücken
mit kovalenten Bindungen verbunden sind. Auf diese Weise ist es für die bestimmbaren Gruppen oder Atome unmöglich,
den Abbau in anderer Weise vorzunehmen als durch die Hydrolyse der entsprechenden Bindungen in den Polysaocharidmolekülen
des Netzwerkes, nämlich durch die Endohydrolases. Es ist ferner von Bedeutung, daß das zwar in Wasser unlösliche
Reagens leicht duroh die in Frage kommende Endohydrolase gebunden werden kann. Diese Bedingung kann dadurch erfüllt
werden, daß dad Reagens aus einem hydrophilen, in Wasser quellbartn, dreidimensionalen lockeren Netzwerk besteht,
das duroh Brücken alt kovalenten Bindungen verbunden ist.
Die bestimmbaren Gruppen oder Atome, 2.B. die leicht meßbaren, Farbstoff erzeugenden Gruppen, maohen die Bestimmung
verhältnismäßig leicht, ferner macht die Kombination der vorstehend beschriebenen Kennzeichen ein besondere empfind lichee
und zuverlässiges Bestimmungsverfahren möglich, das einfach durchgeführt werden kann und für Routinearbeiten
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außerordentlich geeignet ist.
Wenn die Endohydrolase auf das Reagens einwirkt, werden
die Polysaceharidketten abgebaut und wasserlösliche Frag mente
des Reagens mit daran angeordneten bestimmbaren Gruppen oder Atomen freigesetzt. Diese Fragmente werden gelöst und
können leicht von dem nicht gelösten Reagens» z.B. durch einfaches Abfiltrieren oder Zentrifugieren getrennt werden. Die
Bestimmung wird zweckmäßigerweise dadurch bewirkt, daß man die die in Frage kommende Hydrolase enthaltende wässrige Probe
mit einer entsprechenden Menge des Reagens in Berührung bringt und die Probe bei einer für das in Frage kommende Enzym
geeigneten Temperatur eine vorbestimmte Zeitspanne, unter Rühren auf das Reagens einwirken läßt. Natürlich wird die
Hydrolyse durch das Enzym bei einem pH-Wert, der für das in Frage kommende Enzym geeignet ist, und in einer entsprechenden
salzhaltigen Umgebung bewirkt. Nachdem das Enzym während des bestimmten Zeitraums auf das Reagens eingewirkt hat,
wird die weitere enzymatische Hydrolyse auf herkömmliche Weise unterbrochen. Beispielsweise ist es möglich, die weitere
Hydrolyse des Reagens durch z.B. Erhitzen oder Kühlen des Systems, Änderung des pH-Werts oder durch Zusatz eines geeigneten
Inhibitors zu verhindern. Es ist auch möglich, das Reagens einfach von der Probelösung zu trennen, falls die dazu
benötigte Zeit im Vergleich zu der Reaktionszeit kurz ist. Nach der Abtrennung des Reagens aus der Probelösung werden
die bestimmbaren Gruppen oder Atome in der Flüssigkeit oder in dem ungelösten Reagens als Maß der Enzymaktivität er mittelt.
In dieser Hinsicht ist es am einfachsten, wenn die bestimmbaren Gruppen Farbstoff produzierende Gruppen sind und
der Farbstoff in der Flüssigkeit als Maß der Enzymaktivität bestimmt wird.
Das Reagens wird vorzugsweise in feinteiliger Form ver
wendet, wobei die kleinen Teilchen so ausgewählt werden, daß
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eine große Kontaktoberfläche erzielt wird, obgleich die Teilchen nicht zu klein sein sollten, da dadurch die Trennung
der nicht gelösten Substanz und der Flüssigkeit schwierig wird. Durch Suspentieren der Teilchen unter Rühren in einer geeigneten
flüssigkeit ist es möglich, die Teströhrchen so zu füllen, daß sie das gleiche Volumen der erzielten Suspension
aufweisen, so daß das Reagens in jedes Reagensglas in der gleichen Menge mit ausreichender Genauigkeit, eingefüllt werden
kann. Fehler, die. durch Veränderungen der in die Test röhrchen eingeführten Substanzmenge entstehen, können da durch
reduziert werden, daß man für das Enzym eine über schüssige Menge des Substrates verwendet.
Das Reagens, das beispielsweise in feinteiliger Form
vorliegt, kann mit einem inerten Material, beispielsweise in Form einer Trägersubstanz, gemischt werden. Es kann beispielsweise
mit einer Papiermasse gemischt werden, so daß ein Papier erhalten wird, das aus einer Mischung mit dem Reagens besteht,
wobei das Papier in für die Analyse geeignete Probestücke geschnitten werden kann.
Das Verfahren ist besonders von Bedeutung zur Bestimmung von Endohydrolasen, die Stärken und Glykogen abbauen,
z.B. wenn eine große Anzahl von oc-Amylase-Bestimmungen
für medizinische Routineuntersuchungen und für industrielle Zwecke vorgenommen werden. Die derzeitigen Routineverfahren
aur Bestimmung der oc-Amylase sind nioht völlig zufrieden stellend,
und daher entspricht das erfindungsgemäße Verfahren einem besondere wichtigen Erfordernis. Das Verfahren kann auch
zur Bestimmung von anderen Sndohydrolasen, z.B. für Endo -hydrolasen, die Dextran abbauen, angewendet werden.
BIe Menge der bestimmbaren Gruppen oder Atome in den
wasserlöslichen fragments, die freigesetzt und gelöst werden, ist abhängig von der Knzymaktivität in der Prob« und vom Zeitraum, innerhalb welchem das Bnsym auf das Reagens einwirkt,
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-sowie von anderen Faktoren, die für enzymatisehe Verfahren
von Bedeutung sind, z.B. Temperatur und pH-Wert, und in be-' stimmten Fällen, z.B. im Fall der a-Amylase, vom Salzgehalt
der Probe. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Bestimmung bei einer Temperatur und einem pH-Wert
vorgenommen, die für das in Frage kommende Enzym geeig net sind, wobei nach Möglichkeit auch eine geeignete salz haltige'Umgebung
vorhanden sein soll.
Eine geeignete Reaktionszeit der vorzunehmenden Be Stimmung kann so eingestellt werden, daß die Menge der bestimmbaren
Gruppen oder Atome in der Lösung nur eine Funk tion der Enzymaktivität der Probe darstellt. Natürlich ist
es auch möglich, die Menge der bestimmbaren Gruppen oder Atome in der Lösung bei unterschiedlichen Zeiträumen zu messen,
z.B. wenn eine bestimmte Substanzmenge in der Lösung erhalten wird. Gewünschtenfalls können Vergleichstabellen oder
Darstellungen verwendet werden, um die erhaltenen Werte in andere Einheiten für die in Frage kommende Enzymaktivität umzuwandeln.
Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
50 g Stärke (löslich, pro analysi) wurden in 200 ecm
Wasser gelöst. Bei 200C wurden 10 ecm einer 10 m NaOH-Lösung
zugesetzt und dann wurde unter Rühren langsam tropfenweise mit 4 oom 1,4-Butandiol-diglyoidyläther versetzt.
Bas Reaktionsgemisch wurde dann ohne Rühren 2 Tage bei 20 C
aufbewahrt. Das erhaltene Gel wurde dann zu kleinen Teilchen gemahlen und mit Wasser gewaschen.
10 g Cibacronblau 3 G-A wurden in 200 ecm Wasser gelöst
und dann in der Farbstoff lösung die Gelteilchen sus -
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pendiert. 15 g NaCl wurden zugesetzt. Nach 2 Stunden -wurde
bei 20°0 unter Rühren mit 10 ecm 10 m NaOH-Lösung versetzt.
Das Reaktionsgemisch wurde dann ohne Rühren 20 Stunden bei 2O0C aufbewahrt. Anschließend wurden die Teilchen gründlich
mit "Wasser gewaschen, dann getrocknet und weiter in einer Kugelmühle bis zu einer durchschnittlichen Teilchengröße von
etwa 40 Mikron gemahlen. Die Teilchen sind in Wasser unlös lieh,
aber quellbar.
Es wurde das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 angewandt, jedoch wurden 3 ecm 1,4-Butandiol-diglycidyläther
verwendet.
Beispiel 3 :
Es wurde das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 angewandt, jedoch wurden 5 ecm 1,4-Butandiol-diglycidyläther
verwendet.
Beispi el
Es wurde das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 angewandt, jedoch wurden 8 g Cibacronblau 3 G-A verwendet.
Es wurde das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 angewandt,
jedoch wurden 10 g Cibacronscharlach 2 G anstelle von Cibaoronblau 3 φ-Α verwendet.
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50 g Stärke (löslich, p.a.) wurden in 200 ecm Wasser gelöst
und bei 200C mit 10 g Cibacronblau 3 G-A und 15 g NaGl
versetzt. Nachdem sich der Farbstoff gelöst hatte, wurden 10 ecm m NaOH in das System eingerührt. Das Reaktionsge misch
wurde anschließend 20 Stunden bei 2O0C aufbewahrt
und dann tropfenweise unter Rühren mit 5 ecm 1,4-Butandioldiglycidyläther
versetzt. Das erhaltene Gel wurde dann gemahlen und gründlich mit Wasser gewaschen. Die Teilchen
wurden nun getrocknet und weiter in einer Kugelmühle bis zu einer durchschnittlichen Teilchengröße von 40 Mikron ge mahlen.
Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 6 wurde ange wandt, jedoch wurden 8 g Cibacronblau 3 G-A und 4 ecm 1,4-Butandiol-diglycidyläther
verwendet.
Beispiel 8:
Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 6 wurde ange wandt, jedoch wurden 10 g Cibacronscharlach 2 G anstelle
von Cibacronblau 3 G-A verwendet.
Beispiel 9:
Es wurde das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 ange wandt,
jedoch wurde dieses Mal Dextran mit einem Molekulargewicht (Mw ) von 460.000 anstelle von stärke verwendet.
!Off. ■ " ORIGINAL INSPECTED
•£f*-~ ■■■»'. -.1V ■ · ■'· ■
Beispiel. 10;
Es wurde das gleiche Verfahren wie in Beispiel 6 angewandt, jedoch wurde dieses Mal Dextran mit einem Molekulargewicht
von Mn = 460.000 anstelle von Stärke verwendet.
Be i |,ρ; j. e 1 11?
Die Reagentien der Beispiele 1 bis 8 wurden mit einer
cL -Amyläse untersucht, die aus der Bauchspeicheldrüse, dem
Blutplasma, Urin, Speichel, Malz und Bacillus subtilus stammte. In diesen Fällen wurde die Freisetzung des Farbstoffs
in geeigneter Weise bei 620 nm für die blaue Farbe und 510 nm
für die rote Farbe gemessen. Ein geeigneter Puffer für die Verwendung bei den Bestimmungen ist ein 0,02 m Natriumphosphatpuffer
mit einem pH-Wert von 7*0, der gleichfalls NaCl (z.B. 0,01 M) enthält. 0,02 % NaN-, können gleichfalls dem
Puffer zugesetzt werden, um das Wachstum von Mikroorganismen zu verhindern. Die Bestimmung wurde vorzugsweise so vorgenommen,
daß die gewünschte Quantität des Reagens in einem Reagensglas mit einem geeigneten Volumen der Pufferlösung
versetzt wurde, woraufhin die wässrige Probe, die die ^. -Amylase
enthielt, zugesetzt wurde. Das Reagensglas und sein Inhalt wurden bei einer geeigneten Temperatur während des beabsichtigten
Zeitraums in einem Thermostaten geschüttelt, woraufhin eine Weitere enzymatische Hydrolyse, beispielsweise
durch Erhitzen oder Kühlen des Systems oder Verändern des pH-Werts oder durch Zusatz von geeigneten Enzyminhibitoren auf
bekannte Weise oder durch Abtrennen der Teilchen von der Flüssigkeit verhindert wurde.
Die Farbmessung wurde zweckmäßigerweise bei der Flüssigkeit
vorgenommen, die durch Zentrifugieren oder Filtrieren von den TeHohen getrennt wurde.
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Die Freisetzung des Farbstoffs "bei den Reagentien der
Beispiele 1 bis 8 unter dem Einfluß der vorstehend angeführten oc-Amylasen wurde bei verschiedenen Temperaturen, beispielsweise
20° bis 6O0O, bei verschiedenen pH-Werten und verschiedenen
Natriumchloridkonzentrationen als Punktion von Zeit und Quantität des Enzyms untersucht. Es wurden auch Tests mit unterschiedlichen
Reagensmengen vorgenommen.
Als Ergebnis wurde eimittelt, daß die Bestimmungen
zweckmäßigerweise in dem vorgenannten Puffer mit einem pH-Wert von 7,0 , bei beispielsweise 37°C (obgleich höhere Temperaturen
bis zu 47°C in einigen Fällen gewählt werden können) vorgenommen werden. Gewünschtenfalls können die Bestimmungen
ο .
jedoch auch bei Raumtemperatur (20 C) oder darunter durchgeführt
werden, obgleich eine lange Reaktionszeit dann natürlich erforderlich ist. Aus praktischen Gründen wurde gefunden,
daß im Fall von normalen Routinebestimmungen der oc-Amylase
die Bedingungen zweckmäßigerweise so gewählt sein soll ten, daß die Menge des Reagens bei 5 bis 10 mg und das VoIu men
des vorstehend genannten Puffers bei 1 bis 2 ecm liegt ,
wobei das Volumen der Inzymprobe bei 0,01 bis 0,1 ecm liegen
soll, obgleich natürlich auch andere Mengen gewählt werden können.
Bei den Untersuchungen wurde ermittelt, daß die Freisetzung
des Farbstoffs in den anfänglichen Stufen im wesentlichen eine rektilineare Funktion der Zeit ist. Es wurde ferner
gefunden, daß die Freisetzung des Farbstoffs eine Funktion der Enzymaktivität der Probe ist, wobei ein höherer Grad
der Farbstoff-Freisetzung nach einem bestimmten Zeitraum natürlich
einem höheren Grad der Enzymaktivität der Probe entspricht und zuverlässige Kurven oder Tabellen für das Verhältnis «wischen dem freigesetzten Farbstoff und der Enzymaktivi-
tät können für das in Frage kommende Reagens leicht aufge -stellt werden·
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Zur Erläuterung der Empfindlichkeit des Verfahrens wird darauf hingewiesen, daß 0,04-yttg kristalline α-Amylase
des Bacillus subtilis aus 1 mg des nach Beispiel 6 verwendeten Reagens nach 10 Minuten "bei 470G eine Farbstoffmenge
freisetzten, die ausreichte, um das Meßverfahren zu "bewirken. (ODgpO etwa gleich 1 "bei den in Frage kommenden Testbedingungen)
.
Reine ß-Amylase, ein Exoenzym, sollte aus diesem Reagens keinen Farbstoff freisetzen. Bei der Untersuchung mit
reiner ß-Amylase des Bacillus subtilis fand keine Frei setzung des Farbstoffs statt.
Tests, die mit dem vorstehend beschriebenen Reagens und einer Anzahl von anderen Reagentien, die mit verschiedenen
Mengen der reaktionsfähigen Farbstoff bildenden Substanzen und 1,4-Butandiol-diglycidyläther und anderen Brückenbildnern,
wie z.B. 1,2-Äthandiol-diglycidyläther und Epichlorhydrin
unter verschiedenen Bedingungen hergestellt worden waren, zeigten die Nützlichkeit der Reagentien bei der
Bestimmung der α-Amylase. Beispielsweise wurde gefunden, daß
die in den Beispielen 1 und 2 beschriebenen Reagentien sehr vorteilhaft waren in Bezug auf. den Substitutionsgrad der
Farbstoff bildenden G-ruppen und vernetzenden Brücken und sich besonders für die Bestimmungen der α-Amylase eignen.
Beispiel 12:
Um die Freisetzung von wasserlöslichen Fragmente, die Farbstoff bildende Gruppen enthalten, als eine Funktion der
Reaktionszeit weiter zu erläutern, wurden in der nachfolgenden Tabelle 1 die angewendeten Reaktionszeiten und ent sprechenden
ODg2Q nm""^er'fce angeführt. Bei dem Test wurden
a-Amylaee von B. subtilis (0,08/^g /ecm) und das Reagens des
Beispiele 6 (5 mg/ecm) verwendet. Die Temperatur betrug
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60 C Die Pufferlösung war die in Beispiel 11 beschriebene
Lösung mit einem pH-Wert von 7,0.
Tabelle 1: | 0D620 nm | |
Reaktionszeit, Min. | 1,16 2,82 4,22 6,22 |
|
2 5 7 10 |
||
Wie aus der Tabelle ersichtlich ist, nimmt die Menge des Farbstoffs in der Lösung mit der Reaktionszeit zu.
Beispiel 13 :
In der nachfolgenden Tabelle 2 wurden die eines Tests mit oc-Amylase von B. subtilis angegeben. Die Enzymmenge
schwankt zwischen 0,04 und 0,40 ztg/ccm. Die Menge
des Reagens (nach Beispiel 6) betrug 7 mg/ccm. Die Temperatur betrug 47°C und die Reaktionszeit 10 Minuten. Bei der
Pufferlösung handelte es sich um die Lösung nach Beispiel 11 mit einem pH-Wert von 7,0.
Tabelle 2 : | 0D620 nm | |
Enzym, μ g/ccm | 2,27 6,80 10,00 |
|
0,04
0,16 0,40 |
||
009829/1569
Wie aus der Tabelle ersichtlich ist, steigt die Menge
des Farbstoffs in der Lösung bei konstanter Reaktionszeit mit zunehmenden Mengen des Enzyms.
Beispiel 14:
Die Reagentien der Beispiele 9 und 10 sowie andere Reagentien mit unterschiedlichen Mengen an Brückenbildnern
und reaktionsfähigen, Farbstoff bildenden Substanzen im Verhältnis zu den Dextranpolymeren wurden mi~b Endodextranase
von verschiedenen Mikroorganismen nach dem für die a-Amylase
in den Beispielen 11, 12 und 13 beschriebenen Verfahren untersucht.
Auch in diesem lall wurde eine Freisetzung von gefärbten
Fragmenten in gleicher Weise erhalten wie bei der Einwirkung von a-Amylase auf das vorstehend beschriebene
Reagens für die a-Amylase.
Ο0982Θ/1589
Claims (13)
- Patentansprüche;Reagens zur Bestimmung von Polysaccharide hydrolysierenden Endohydrolasen, dadurch gekennzeichnet, daß es
aus einem wasserunlöslichen, aber hydrophilen, quellbaren,
enzymatisch hydrolysierbaren, dreidimensionalen Netzwerk
von Molekülen des Polysaccharide oder dessen enzymatisch
hydrolysierbaren Derivaten, bei dem die Moleküle durch
Brücken mit kovalenten Bindungen vernetzt sind und in dem
Netz kovalent gebundene, bestimmbare Gruppen oder Atome vor- ^ handen sind, besteht. - 2. Reagens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Reagens in Teilchenform vorliegt. - 3. Reagens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das Polysaccharid als Stärke, z.B. Amylose oder Amylopektin oder deren Dextrine vorliegt.
- 4. Reagens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die bestimmbaren Gruppen Farbstoff bildende Gruppen sind.
- 5. Reagens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die bestimmbaren Gruppen fluoreszierende Gruppen sind,
- 6. Reagens nach einem der Anspruch· 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß die bestimmbaren Gruppen oder Atome radio aktive Isotope oder Gruppen, die radioaktive Isotope enthalten, sind.009929/1619
- 7. Reagens nach, einem der Ansprüche 1 "bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Polysaccharidmoleküle in dem Reagens durch aliphatisch^ Brücken mit kovalenten Bindungen vernetzt sind, wobei die Brücken 2 bis 20, vorzugsweise 3 bis 15 Kohlenstoff atome, enthalten.
- 8. Reagens nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Polysaccharidmoleküle in dem Reagens durch Hydroxylgruppen enthaltende. Alkylenbrücken mit 3 bis 20, vorzugsweise 3 bis 15 Kohlenstoffatomen, vernetzt sind, wobei die Brücken gegebenenfalls durch ein oder mehrere Sauerstoffatome unterbrochen sind.
- 9. Reagens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Reagens mit Papiermasse unter Er-*- zielung von das Reagens enthaltendem Papier gemischt wird.
- 10. Verfahren zur Bestimmung von Endohydrolasen, die Polysaccharide in wässrigen Proben hydrolysieren, dadurch gekennzeichnet, daß man die Probe mit einem Reagens nach einem der Ansprüche 1-9 in Berührung bringt, so daß eine Umsetzung zwischen dem Enzym und dem Reagens unter Freisetzung von wasserlöslichen Fragmenten des Reagens, die die bestimmbaren Gruppen oder Atome enthalten, stattfindet, nach der Ein wirkung des Enzyms auf das Reagens innerhalb eines bestimm ten Zeitraums die ungelöste Substanz des Reagens von der die wasserlöslichen Fragmenten des Reagens enthaltenden Flüssigkeit abtrennt und dann die bestimmbaren G-ruppen oder Atome in der Flüssigkeit oder in dem ungelösten Reagens als Maß der Enzymaktivität bestimmt.
- 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man als Polysaccharid Stärke oder deren Dextrine oder deren enzymatisch hydrolysierbaren Derivate verwendet.009829/1569
- 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß man die Bestimmung in Gegenwart eines Puffers mit einem für das in Frage kommende Enzym zweckmäßigen pH-Wert vornimmt.
- 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10-12, da durch gekennzeichnet, daß man die Bestimmung quantitativ vornimmt.Für Pharmacia ABRechtsanwalt009829/1569
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