DE2225797C3 - - Google Patents
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Description
20
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von durch H2-, C14-, S35- oder P32-lsotope markierten
organischen Verbindungen durch enzymatische Um- 2s setzung der Ausgangsverbinduiigen, von denen eine
eines der obengenannten Isotope enthält.
Markierte Atome enthaltende organische Verbindungen sind bekanntlich von großer Bedeutung für
die Untersuchung von chemischen Reaktionen und für analytische Zwecke, da die markierten Atome
während des Verlaufs der Umsetzung leicht verfolgt werden können, sowie auf dem pharmakologischen
und medizinischen Gebiet für die Diagnose und Behandlung von bestimmten Erkrankungen.
Die zur Herstellung von markierten organischen Verbindungen bisher angewendeten Verfahren umfassen
schwierig und umständlich durchzuführende Stufen und komplizierte Reinigungsmethoden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von durch H2-, C1*-, S35- oder P32-Isotope
markierten organischen Verbindungen anzugeben, bei dem die vorstehend geschilderten Nachteile nicht
auftreten, das insbesondere technisch einfach durchfuhrbar ist.
Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe dadurch gelöst werden kann, daß man die markierten Ausgangsverbindungen
mit einem bekannten synthesespezifischen Enzym oder Enzymgemisch in Kontakt bringt, das von einem faserigen Cellulosetriacetat
umhüllt ist.
Gegenstand der Erfindung ist demzufolge ein Verfahren zur Herstellung von durch H2-, C14-, S35- oder
!^-Isotope markierten organischen Verbindungen durch enzymatische Umsetzung der Ausgangsverbindüngen,
von denen eine eines der obengenannten Isotope enthält, das dadurch gekennzeichnet ist,
daß man ein bekanntes synthesespezifisches Enzym oder Enzymgemisch verwendet, das von einem faserigen
Cellulosetriacetat umhüllt ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat gegenüber den bisher bekannten vergleichbaren Verfahren den Vorteil,
daß es technisch einfach durchführbar ist und daß das darin verwendete Enzym oder Enzymgemisch
nach Durchführung der Umsetzung leicht zurückge-Wonnen und praktisch unbegrenzt lange wiederverwendet
werden kann, ohne daß ein wesentlicher Aktivitätsverlust auftritt.
Bei den erfindungsgemäß verwendbaren Faserstrukxuren
handelt es sich um solche, wie sie in der italienischen Patentschrift 836462 beschrieben sind,
die in der Weise hergestellt werden, daß die das Enzym umhüllenden Cellulosetriacetatfasern aus Lösungen
nergestellt werden, in denen das Enzym oder Enzymgemisch in Form von sehr kleinen Tröpfchen
emulgiert ist
Bei dem erfindongsgemäß verwendbaren Enzym,
das von der Cellulosetriacetatfaser umhüllt ist, kann es
sich um ein mehr oder weniger gereinigtes Präparat aus irgendeiner mikrobiologischen Quelle, aus tierischen
Organen, Pflanzen od. dgL handeln, das für die
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfaorens synthesespezifisch ist
Das erfindungsgemäß verwendete, von Cellulosetriacetat
umhüllte Enzym oder Enzymgemisch hat eine ungewöhnlich lange Lebensdauer und diffundiert
nicht in die Reaktionsmischung, so daß keine Probleme bezüglich der Rückgewinnung des Enzyms
und keine Verunreinigung des gewünschten Endprodukts durch das Enzym auftreten.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.
Beispiel 1
Herstellung von i-Tryptophan-p-C14
Herstellung von i-Tryptophan-p-C14
In einem Reaktor wurden 10 g Cellulosetriacetat unter Rühren in 101 g Methylenchlorid gelöst. Getrennt
davon wurde eine enzymatische Lösung hergestellt, die ein zur Synthese von Tryptophan befähigtes
Enzym enthielt, das durch Extraktion und Reinigung von E. coli-Zellen in einem Glycerin-Phosphat-Puffer
(pH 7,0, 0,1 M) + EDTA (10~2 M) (Volumenverhältnis
20:80) erhalten wurde. 20 g der obengenannten enzymatischen Lösung wurden zu der Polymerisatlösung
zugegeben, und die beiden Phasen wurden durch 30minutiges starkes Rühren bei 00C emulgiert.
Die Emulsion wurde in eine bei 6O0C gehaltene
kleine Spinndüse gegossen und unter einem Stickstoffdruck versponnen. Der Faden wurde bei Raumtemperatur
in Toluol koaguliert und dann auf eine Spule aufgewickelt. Zur Entfernung des Toluole
wurde er einige Stunden lang unter Vakuum bei 00C
getrocknet. Die Faser umhüllte pro Gramm 2070 Enzymeinheiten (eine Enzymeinheit ist die Enzymmenge,
die innerhalb von 30 Minuten bei 37° C 0,1 μΜ 1-Tryptophan liefert; EDTA = Äthylendiamintetraessigsäure).
Die so erhaltene Faser, die in einem 0,01-M-Phosphatpuffer
(pH 1,0 bei 4° C) aufbewahrt wurde, wies nach 3 Monaten noch die gleiche unveränderte Aktivität
auf.
Die von der Faser umhüllten Enzymeinheiten wurden dazu verwendet, Tryptophan zu synthetisieren,
wobei man von dem nach »Methods in Enzymology«, Bd. IV, S. 692 (1957), erhaltenen DL-Serin-0-C14 und
Indol ausging und einige Präparate von 1-Tryptophan-zi-C1*
herstellte; diese wurden durch Adsorbieren an einem Ionenaustauscherharz (H+) aus dem
Reaktionsgemisch isoliert, in dem das Serin mit wäßriger 0,2-M-NH4Cl-Lösung, danach das 1-Tryptophan-/?-C14
durch wäßrige 0,2n-NH3-Lösung, eluiert wurde.
Beispiel 2
Herstellung von L-Cystein-S35
Herstellung von L-Cystein-S35
Nach dem Verfahren des Beispiels 1 wurde eine 2070 Enzymeinheiten pro Gramm umhüllende Faser
hergestellt, die zur Synthese von Cystein befähigt und aus dicken Neurosporen nach dem Verfahren
von Wieberg und Garner in »J. Biol. Chem.«,
242, Nr. 1, 12, 1967, erhalten worden ist
Eine Probe dieser Faser wurde bei 37° C mit einer Natriumpyrophosphatpuflerlöswjg (0,1 M, pH 8,2),
die L-Serin (32 μΜ), Na2S35 (64mMol) und Pyridoxalphosphat
(0,16 mMol) enthielt, in Kontakt gebracht Das nach Beendigung der Umsetzung erhaltene
L-Cystein-S35 wurde abgetrennt und gereinigt
Gleichzeitige Herstellung von mit P32 markiertem Glukose-6-phosphat und Adenosindiphosphat
Es wurde die folgende Umsetzung durchgeführt, die durch das Enzym Esokinase katalysiert wurde:
HOCH2
HOi
OH
HO — P32 — OCH2
OH + ATP32
HO
OH
Der das Enzym Esokinase aus Hefe (Boehringer Katalog Nr. 15431 EHAA, Aktivität 140 Einheiten
U/mg) umhüllende Faden wurde nach Beispie! 1 hergestellt
1 g des so erhaltenen Fadens, der pro Gramm 280 Einheiten enthielt, wurde bei 25° C in 25 ml
eines Tris-hydroxymethylaminoraethanol-HCl - Puffers
(0,04 M, pH 8,0) eingetaucht, in dem 18 mg Glukose, 60 mg ATP32 (hergestellt nach »Methods
in Enzymology«, Bd. IV, S. 853 [1957]) und 20 mg MgCl2 · 6H2O gelöst waren. Nach Beendigung der
Umsetzung wurden die Produkte durch Säulenchromatographie
extrahiert und gereinigt
Die enzymatische Faser wurde ohne merkliche Aktivitätsabnahme immer wieder verwendet Durch
Verwendung des gleichen umhüllten Enzyms ist es auch möglich, (mit P32 markierte) Phosphorsäureester
einiger anderer Hexosen, wie z. B. von Fruktose oder Mannose, herzustellen.
Herstellung des hydrierten Nikotinamidadenindinucleotids (NADH), das durch Deuterium stereospezifisch markiert ist
Es wurde die folgende Umsetzung durchgeführt, die durch Alkoholdehydrogenase katalysiert wurde (»Methods
in Enzymology«, Bd. IV, S. 840, 1957):
CH3CD2OH +
. R
CH3CDO +
+ H+
Der das Enzym Alkoholdehydrogenase aus Hefe (Boehringer Katalog Nr. 15418 EAAD, Aktivität
200 Einheiten U/mg) umhüllende Faden wurde nach Beispiel 1 hergestellt 1 g des so erhaltenen Fadens,
der pro Gramm 400 Einheiten enthielt, wurde in 25 ml Tri-(hydroxymethyl)aminoäthan (0,5 M) gebracht,
die 400 mg NAD+ enthielten. Es wurde 1,1-Dideuteriumäthylalkohol in Portionen zugegeben,
und die Umsetzung wurde unter Rühren bei 25° C durchgeführt. Nach Beendigung der Umsetzung
wurde das markierte Produkt extrahiert und kristallisiert.Es sei darauf hingewiesen, daß es mit Hilfe desverwendeten
Enzyms möglich ist, eine der beiden stereospezifischen Formen des Deuterat-Coenzyms NADD
(die A'Form oder die B-Form, die sich hinsichtlich der Stellung des Deuteriumatoms im Hinblick auf
die Ringebene des hydrierten Nikotinamids voneinander unterscheiden) herzustellen.
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung von durch H2-, ~CW-, S3*- oder P3MsOtODe markierten organischen
Verbindungen durch enzymatische Umsetzung der Ausgangsverbindungen, von denen eine eines
der obengenannten Isotope enthält, dadurch
gekennzeichnet, daß man ein bekanntes synthesespezifisches Enzym oder Enzymgemisch
verwendet, das von einem laserigen Cellulosetriacetat
umhüllt ist
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man als Ausgangsverbindungen ein Gemisch aus DL-Serin-0-C und Indol oder L-Serin
und Na2S35 oder Glukose und ATP32 oder NAD+
und 1,1-Di-Deuteriumäthylalkohol verwendet
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