DE2224131C - Process for obtaining the enzyme cholesterol oxidase, which oxidizes cholesterol with O deep 2 to cholestenone and H deep 2 O deep 2 - Google Patents
Process for obtaining the enzyme cholesterol oxidase, which oxidizes cholesterol with O deep 2 to cholestenone and H deep 2 O deep 2Info
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Description
'S'S
aktiven Mittels, aber mit Ultraschall durchgeführten fällung mit Salzen wie Ammonsulfat oder organischenactive agent, but ultrasound precipitation with salts such as ammonium sulfate or organic
Extraktion. Solventien wie Methanol u. dgl. Es kann auch zweck-Extraction. Solvents such as methanol and the like. It can also be useful
Besonders gute Ergebnisse werden erhalten, wenn mäßig sein, vor der Austauscherchromatographie das der Mikroorganismus vor dem Aufschluß und vor der Enzym aus der Lösung auszufällen, um die Lösungs-Extraktion in Gegenwart des oberflächenaktiven Mit- 5 mittelmenge zu erniedrigen. Für die Wiederauflösung tels einer "Waschung mit einem Butanol-Wasser-Ge- einer ausgefällten Cholesterinoxydase wird vorzugsmisch unterzogen wird. Überraschenderweise führt weise ein Puffer verwendet, welcher eine geringe Menge diese Waschung mit einer Butanol-Wasser-Emulsion eines oberflächenaktiven Mittels enthält. Es wurde nämnicht zur erwarteten Zasammenballung oder Denatu- lieh beobachtet, daß gelegentlich die Wiederauflösung rierung des Enzyms an Grenzflächen, obwohl eine sol- ίο des gefällten Enzyms große Schwierigkeiten bereitet, die ehe Maßnahme bei üblichen nicht zur Zusammenbai- jedoch bei Gegenwart des oberflächenaktiven Mittels lung neigenden Enzymen bereits zu Grenzflächenanrei- nicht auftreten.Particularly good results are obtained if the exchange chromatography is moderate the microorganism is precipitated out of the solution before the digestion and before the enzyme in order to perform the solution extraction in the presence of the surface-active agent to lower the amount of agent. For the redissolution by means of a "washing with a butanol-water gel", a precipitated cholesterol oxidase is preferably mixed is subjected. Surprisingly, a buffer that uses a small amount wisely performs this washing with a butanol-water emulsion contains a surfactant. It didn't work out to the expected agglomeration or denaturation observed that occasional dissolution ration of the enzyme at interfaces, although a sol- ίο the precipitated enzyme causes great difficulties before action in the usual not for assembly but in the presence of the surface-active agent enzymes with a tendency to interface enrichment do not occur.
cherungen und zu einer starken Beeinträchtigung der Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sichwith the method according to the invention can be
Aktivität führen kann. Im Rahmen des errindungsge- eine etwa 3000fache Anreicherung des EnzymsActivity. In the course of the errindungsge- an approximately 3000-fold enrichment of the enzyme
mäßen Verfahrens läßt sich jedoch durch diest Wa- 15 durchführen. Eine weitere Reinigung nach üblichenHowever, a moderate method can be carried out by this Wa- 15. Another cleaning according to the usual
schung vorab eine weitere erhebliche Anreicherung er- biochemischen Feinreinigungsmethoden ist möglich,A further considerable enrichment of biochemical fine cleaning methods is possible beforehand,
zielen. Die Butanol-Wasser-Waschung kann dabei in Soweit das Enzym dabei gefällt oder an Oberflächenaim. The butanol-water washing can be done in so far as the enzyme is precipitated or on surfaces
einem oder mehreren Schritten durchgeführt werden. adsorbiert oder gebunden wird, sollen derartigecarried out in one or more steps. is adsorbed or bound, should such
Die Wirksamkeit der erfindungsgemäCen Verfahrens- Methoden in Gegenwart eines oberflächenaktivenThe effectiveness of the method methods according to the invention in the presence of a surface-active one
schritte läßt sich zahlenmäßig durch Vergleich mit ao Mittels durchgeführt werden.steps can be carried out numerically by comparison with ao means.
einem gewöhnlichen Ultraschallaufschluß demonstrie- Das beim erfindungsgemäCen Verfahren nach dera conventional ultrasound digestion demonstrates the method according to the invention according to the
ren. So lassen sich durch Ultraschallaufschluß einer Anionenaustauscherelution erhaltene EnzympräparatRen. Enzyme preparations obtained by ultrasound digestion of an anion exchange elution can thus be obtained
bestimmten Menge des Mikroorganismus mit 0,05 M läßt sich direkt für die quantitative Cholcsterinbestim-certain amount of the microorganism with 0.05 M can be used directly for the quantitative determination of cholesterol
Phosphatpuffer pH 7,0 30 Einheiten Cholesterinoxy- mung gemäß der oben angegebenen Reaktionsglei-Phosphate buffer pH 7.0 30 units of cholesterol oxygenation according to the reaction equation given above
dase mit einer spezifischen Aktivität von 0,01 erhalten. 35 chung einsetzen.obtained with a specific activity of 0.01. 35 insert.
Wird hingegen der Aufschluß des Organismus mit dem Dk Aktivität des Enzyms und damit die Wirksamgleichen Puffer, dem etwa 0,5% nichtionogenes ober- keit des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde verflächenaktives Mittel zugesetzt wurde, durchgeführt, folgt, indem das gemäß obiger Gleichung gebildete so erhält man eine Gesamtaktivität von 60 Einheiten H8O1, nach bekannten Methoden der H2O2-Bestimmung und eine spezifische Aktivität von 1,0. Dies entspricht 30 gemessen wurde.If, on the other hand, the digestion of the organism is carried out with the Dk activity of the enzyme and thus the equally effective buffer to which about 0.5% nonionic surface-active agent has been added in the process according to the invention, the result obtained according to the above equation is obtained a total activity of 60 units of H 8 O 1 , according to known methods of H 2 O 2 determination and a specific activity of 1.0. This corresponds to 30 was measured.
einer Verdoppelung der Ausbeute und einer lOOfachen Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindunga doubling of the yield and a 100-fold The following examples illustrate the invention
Anreicherung. Wird das letztgenannte Verfahren wie- weiter.Enrichment. Will the latter procedure continue.
derholt, vor dem Aufschluß aber eine Waschung mit Beispiel 1
Butanol-Wasser-Gemisch durchgeführt, so erhält manrepeated, but before the digestion a washing with Example 1
Carried out butanol-water mixture, so one obtains
60 Einheiten Enzym mit einer spezifischen Aktivität von 35 40 ml einer Suspension von Nocardia erythropolis60 units of enzyme with a specific activity of 35 40 ml of a suspension of Nocardia erythropolis
3,0, also insgesamt 300fache Anreicherung. ATCC 4277 (etwa 10 g Trockengewicht) werden mit3.0, so a total of 300-fold enrichment. ATCC 4277 (about 10 g dry weight) are with
Der erfindungsgemäß erhaltene Extrakt, welcher die 40 ml n-Butanol versetzt und einige Minuten bei Raum-Cholesterinoxydase gelöst enthält, wird anschließend temperatur gerührt. Die Mischung wird zentrifugiert über einen Anionenaustauscher gereinigt. Es hat sich und sowohl das Butanol als auch die überständige herausgestellt, daß es dabei jedoch nicht möglich ist, 40 wäßrige Phase abgegossen. Der Niederschlag wird erdie üblichen Methoden einer derartigen Reinigung an- neut mit 40 ml Wasser versetzt und nach Herstellen zuwenden. Es stellte sich nämlich heraus, daß das. En- einer homogenen Suspension der Zellen wieder mit zym vom Austauscher nicht mehr eluiert v/erden 40 ml n-Butanol versetzt, einige Minuten bei Raumkonnte. Selbst unter Anwendung hoher lonenkonzen- temperatur gerührt und zentrifugiert. Der Niedertrationen konnte das Enzym nicht mehr wiedergewon- 43 schlag wird in 40 m! 0,01 molarem Phosphatpuffer, nen werden. Desgleichen gelang es auch mit Lösungen pH = 7,0, suspendiert, dem 0,3 % eines nichtionogenen oberflächenaktiver Mittel nicht mehr, das Enzym zu- oberflächenaktiven Mittels (Alkylarylpolyäthylenglyrückzugewinnen. col) zugesetzt sind, und bei Raumtemperatur 30 Minu-The extract obtained according to the invention, which adds 40 ml of n-butanol and a few minutes for room cholesterol oxidase contains dissolved, is then stirred at temperature. The mixture is centrifuged Purified via an anion exchanger. It's got itself and both the butanol and the supernatural found that it is not possible to pour off 40 aqueous phase. The precipitation will he the 40 ml of water are added again to the usual methods of such cleaning and after preparation turn to. It turned out that the end of a homogeneous suspension of the cells again with enzyme no longer eluted from the exchanger, 40 ml of n-butanol were added, a few minutes at room temperature. Stirred and centrifuged even using a high ion concentration temperature. The lower rations the enzyme could no longer be recovered- 43 will hit in 40 m! 0.01 molar phosphate buffer, will be. It was also possible with solutions pH = 7.0, suspended, the 0.3% of a non-ionic Surfactants no longer have to recover the enzyme to surfactant (alkylaryl polyethylene glycol. col) are added, and at room temperature for 30 minutes
Uberraschenderweise konnte jedoch mit einer Korn- ten gerührt. Anschließend wird zentrifugiert und derSurprisingly, however, it was possible to stir with a grain. Then it is centrifuged and the
bination von Puffer und nichtionogenem oberflächen- 50 Niederschlag verworfen. Der Extrakt enthält etwaThe combination of buffer and non-ionic surface precipitate is discarded. The extract contains about
aktivem Mittel von relativ geringer Konzentration das 120 Einheiten Cholesterinoxydase mit einer spezifi-active agent of relatively low concentration containing 120 units of cholesterol oxidase with a specific
Enzym praktisch vollständig wieder vom Austauscher sehen Aktivität von 3 Einheiten/mg Protein,See enzyme almost completely from exchanger again activity of 3 units / mg protein,
heruntergewaschen werden. Dieser Extrakt wird mit festem Ammonsulfat bis zuto be washed down. This extract is made up to with solid ammonium sulfate
Als Austauscher eignen sich von den Anionenaus- einer Konzentration von 1,3 M an Ammonsulfat bei tauschern insbesondere die schwachbasischen Sorten. 5,5 00C versetzt. Anschließend wird die Suspension zen-Bevorzugt werden Austauscher, die eineDiäthylainino- trifugiert, wobei der Niederschlag sich auf Grund äthanolgruppe tragen. Andere Austauscher mit ver- eines offensichtlich lipophilen Anteils auf der Obergleichbarer Basizität eignen sich jedoch ebenfalls gut. fläche der Lösung sammelt. Der zusammengebackeneOf the anions with a concentration of 1.3 M in ammonium sulphate, the weakly basic types are particularly suitable as exchangers. 5.5 0 0 C offset. Then the suspension is zen-Preference is given to exchangers which are subjected to a diethylamine in which the precipitate is due to the ethanol group. However, other exchangers with an obviously lipophilic component on the comparable basicity are also suitable. surface of the solution collects. The caked
Die Elution vom Austauscher wird vorzugsweise mit Niederschlag wird filtriert, mit 0,01molarem Phos-The elution from the exchanger is preferably filtered with precipitate, with 0.01 molar phosphorus
einer 0,01 bis 0,2molaren Pufferlösung des oben ange- <>o phatpuffer, pH = 7, gelöst und anschließend gegena 0.01 to 0.2 molar buffer solution of the above phate buffer, pH = 7, dissolved and then against
gebenen pH-Wertbereichs durchgeführt. Die Konzen- denselben Puffer bei 00C erschöpfend dialysiert.given pH range. The concentration dialyzed the same buffer at 0 0 C exhaustively.
tration des oberflächenaktiven Mittels liegt dann vor- Die dialysierte Lösung wird auf eine mit 0,01 mola-Tration of the surface-active agent is then available- The dialyzed solution is reduced to a 0.01 mol
zugsweise im Bereich von 0,05 bis 2%. Besonders be- rem Phosphatpuffer, pH = 7, äquilibrierte Säule einespreferably in the range from 0.05 to 2%. Especially for phosphate buffer, pH = 7, equilibrated column of a
vorzugt wird die Verwendung von 0,03- bis 0,lmolarem handelsüblichen Anionenaustauschers mit Diäthyl-It is preferred to use 0.03 to 0.1 molar commercially available anion exchanger with diethyl
Phosphatpuffer mit einem Gehalt von 0,2 bis 0,7% (»5 aminoäthanolgruppen auf Dextranbasis gezogen. Da-Phosphate buffer with a content of 0.2 to 0.7% (»5 aminoethanol groups drawn on a dextran basis.
oberflächenaktivem nichtionogenem Mittel. bei wird das Enzym adsorbiert. Nach Waschen dernonionic surfactant. at the enzyme is adsorbed. After washing the
Aus dem so erhaltenen Eluat läßt sich das Enzym in Säule mit demselben Puffer wird nacheinander mit LöFrom the eluate obtained in this way, the enzyme can be in a column with the same buffer is successively with Lö
üblicher Weise isolieren, beispielsweise durch Aus- sungen von0,5,% 2% und 5% des obigen oberflächen.isolate in the usual way, for example by dissolving 0.5%, 2% and 5% of the above surface area.
aktiven Mittels in Wasser gewaschen. Dabei werden große Mengen an Verunreinigungen eluiert. Anschließend wird nacheinander mit 0,01 M Phosphatpuffer, pH = 7,0,05 M Phosphatpuffe.% pH = 7,0,2 M Phosphatpuffer, pH = 7 und 0,5 M Phosphatpuffer, pH=7, gewaschen. Anschließend wird erneut mit 0,05molarem Phosphatpuffer, pH = 7, gewaschen und anschließend das gewünschte Enzym mit 0,05molarem Phosphatpuffer, dem 0,5 % nichtionogenes oberflächenaktives Mittel zugesetzt sind, eluiert. Im Eluat finden sich etwa 80 % der an der Säule adsorbierten enzymatischen Aktivität der Cholesterinoxydase mit einer spezifischen Aktivität von 25 bis 30 E/mg Protein.active agent washed in water. Large amounts of impurities are eluted in the process. Subsequently is successively with 0.01 M phosphate buffer, pH = 7.0.05 M phosphate buffer.% pH = 7.0.2 M phosphate buffer, pH = 7 and 0.5 M phosphate buffer, pH = 7, washed. Then again with 0.05 molar Phosphate buffer, pH = 7, washed and then the desired enzyme with 0.05 molar Phosphate buffer to which 0.5% nonionic surfactant has been added eluted. Find in the eluate about 80% of the enzymatic activity of cholesterol oxidase adsorbed on the column with a specific activity of 25 to 30 U / mg protein.
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch wurde die Waschung mit Butauol-Wasser weggelassen. Man erhielt so einen Extrakt für die Ammonsulfatf ällung, welcher etwa 120 Einheiten Cholesterinoxydase mit einer spezifischen Aktivität von 1 Ein-The procedure of Example 1 was repeated, but the butylene-water wash was omitted. This gave an extract for ammonium sulfate precipitation which contained about 120 units of cholesterol oxidase with a specific activity of 1
heit/mg Protein enthielt. Die weitere Aufarbeitung in der beschriebenen Weise führte zu einem Produkt mit einer spezifischen Aktivität von 8 bis 10 E/mg Protein.unit / mg protein. The further processing in the manner described resulted in a product with a specific activity of 8 to 10 U / mg protein.
Beispiel 3 (Vergleichsbeispiel)Example 3 (comparative example)
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch erfolgte die Elution des Austauschers mit einer wäßrigen Lösung, die 5% des gleichen oberflächenaktiven Mittels gelöst enthielt. Es konnte keinerlei Enzymaktivität wieder eluiert werden. Das Enzym zog irreversibel am Austauscher auf.The procedure of Example 1 was repeated, but the exchanger was eluted with a aqueous solution containing 5% of the same surfactant dissolved. It couldn't Enzyme activity to be eluted again. The enzyme was irreversibly absorbed by the exchanger.
Beispiel 4 (nachgereicht)Example 4 (submitted later)
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt unter Verwendung von Nocardia erythropolis NCIB 9158, Nocardia erythropolis ATCC17 895 und Nocardia formica ATCC14 811 als Mikroorganismen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle zusammengefaßt.The procedure of Example 1 was repeated using Nocardia erythropolis NCIB 9158, Nocardia erythropolis ATCC17 895 and Nocardia formica ATCC 14 811 as microorganisms. The results obtained are summarized in the table below.
%yield
%
NCIB 9158Nocardia erythropic.
NCIB 9158
Austauscher-EIuatextract
Exchanger EIuat
110190
110
202.1
20th
60100
60
ATCC 17 895Nocardia erythropic.
ATCC 17 895
Austauscher-Eluatextract
Exchanger eluate
2442
24
2,20.41
2.2
58100
58
ATCC 14 811Nocardia formica
ATCC 14 811
Austauscher-Eluatextract
Exchanger eluate
81120
81
131.6
13th
65100
65
') E/g TM = Einheiten pro g Trockenmasse.
!) sA = spezifische Aktivität.') U / g DM = units per g dry matter.
! ) sA = specific activity.
1 E ist diejenige Aktivität, bei der 1 Mikromol H8O2 pro Minute unter folgenden Bedingungen gebildet wird:1 E is the activity at which 1 micromole of H 8 O 2 is formed per minute under the following conditions:
2,31 ml Kaliumphosphat-Puffer (0,05 Μ,ρΗ 7,0),2.31 ml potassium phosphate buffer (0.05 Μ, ρΗ 7.0),
enthaltend 1 mg/ml 2,2'-Azinodi-[äthyl-containing 1 mg / ml 2,2'-azinodi- [ethyl
benzthiazolinsulfonsäure(6)]-benzthiazoline sulfonic acid (6)] -
Ammonsalz,Ammonium salt,
0,05 ml Cholesterin-Lösung, 3,7 mg/ml in tertiärem Butanol,
0,6 ml tertiäres Butanol,
0,02 ml Peroxydase (9 E),
0,02 ml Bakterienextrakt,
T = 37°C.0.05 ml cholesterol solution, 3.7 mg / ml in tertiary butanol,
0.6 ml tertiary butanol,
0.02 ml peroxidase (9 U),
0.02 ml bacterial extract,
T = 37 ° C.
Claims (1)
1. verfahren zur Gewinnung des Enzyms Cholesterinoxydase, welches Cholesterin gemäß der Glei- 5 oxydiert, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß ein chung Cholesterin umsetzender Mikroorganismus durch Zer-Chclesterin + O 2 -> Cholestenone + H 1 Oj
1. A method for obtaining the enzyme cholesterol oxidase, which oxidizes cholesterol according to the equation 5, which is characterized in that a chung cholesterol-converting microorganism by decomposition
Family
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