DE2264646A1 - Gewinnung von cholesterinoxydase - Google Patents

Gewinnung von cholesterinoxydase

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DE2264646A1
DE2264646A1 DE19722264646 DE2264646A DE2264646A1 DE 2264646 A1 DE2264646 A1 DE 2264646A1 DE 19722264646 DE19722264646 DE 19722264646 DE 2264646 A DE2264646 A DE 2264646A DE 2264646 A1 DE2264646 A1 DE 2264646A1
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cholesteroloxidase
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Boehringer Mannheim GmbH
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/0004Oxidoreductases (1.)
    • C12N9/0006Oxidoreductases (1.) acting on CH-OH groups as donors (1.1)

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Description

  • Gewinnung von Cholesterinoxydase Ausscheidung aus Patent . ... ... (Patentanmeldung P 22 24 133.4) Zusatz zu Patent . ... , (Patent-3.-,meldurlg P 22 24 133*4) Die Erfindung betrifft die Gewinnung von Cholesterinoxydase durch Verwendung bestimmter Mikroorganismen.
  • Es ist bekannt, daß Mikroorganismen Steroide umsetzen und Steroide als alleinige Kohlenstoffquelle verwerten können. Es ist auch bekannt, daß zahlreiche Mikroorganismen Cholesterin in Cholestenon überführen können (J.Bakteriol. 47, 487 bis 493 (1944)). Es wurde angenommen, daß der Abbau des Cholesterins durch koordinierte Einwirkung einer Vielzahl von Organismen erfolgt. Bekannt ist auch, daß auf Glycerin als Sohlenstoffquelle gewachsenes Mycobacterium cholesterolicum Cholesterin in Cholestenon überführt. Wurde dieser Mikroorganismus auf Cholesterin wachsen gelassen, so wurde anstelle von Cholestenon überwiegend Oholestendion gebildet (J.Biol.Chem. 206, 511 bis 523 (1954)). Eine Aufklärung des Reaktionsmechanismus scheiterte daran, daß kein lösliches Enzymsystem aufgefunden werden konnte, welches den Cholesterinabbau durchzuführen vermochte.
  • Aufgabe der Erfindung ist die Auffindung von Mikroorganismen, aus welchen ein lösliches Cholesterin abbauendes Enzym gewonnen werden kann.
  • Gelöst wird diese Aufgabe erfindungegemäß durch die Verwendung von Proactinomycetes erythropolis NCIB 9158 (NBC 9158) zur Gewinnung von Cholesterinoxydase, welche die Oxydation von Cholesterin gemäß der Reaktionsgleichung Cholesterin + 02 --, Cholestenon + H202 katalysiert.
  • Aus der DT-OS 2 021 465 ist bereite ein Verfahren zur Gewinnung von Sterindehydrase aus Mikroorganismen vom Genus Brevibacterium bekannt. Dieses Enzym ist keine Oxydase, die mit Sauerstoff als Akzeptor unter Bildung von H202 reagiert. Außerdem dehydriert es nicht nur die OH-Gruppe in 3ß-Stellung des Cholesterins, sondern auch die 3ß-Hydroxy- und 17ß-Hydroxygruppen anderer Sterine, so daß es schon aus diesem Grunde nicht zur spezifischen Bestimmung des Cholesterins geeignet wäre.
  • Die erfindungsgemäß gewonnene Cholesterinoxydase dagegen ist spezifisch für Cholesterin und reagiert nicht mit 17ß>Hydroxygruppen.
  • Cholesterinoxydase ist ein neues Enzym, welches in löslicher Form aus den genannten Mikroorganismen isoliert werden kann.
  • Es handelt sich um eine Oxidoreduktase mit °2 als Akzeptor.
  • Die Umsetzung verläuft unter Bildung von H202 stöchiometrisch.
  • Die Aktivität des Enzyms läßt sich leicht bestimmen in Ausnützung der obigen Reaktion, beispielsweise indem das unter festgelegten Bedingungen gebildete H202 bestimmt wird. Das Enzym ist spezifisch und kann andere Steroide nicht oxydieren.
  • Aufgrund dieser Eigenschaften eignet sich das Enzym für eine spezifische Bestimmungsmethode für Cholesterin. Eine derartige Bestimmungsmethode fehlte bisher.
  • Bei der Züchtung der erwähnter Mikroorganismen auf Cholesterin ale einziger Kohlenstoffquelle besteht das Problem, daß Cholesterin nur sehr wenig wasserlöslich ist und sich infolge dessen an den Permenterwänden absetzt. Hierdurch wird bewirkt, daß die sich vermehrenden Mikroorganismen adsorbiert und eingeschlossen werden und so aus der Kulturlösung austreten. Ein Zusatz von Lösungsvermittlern wie Alkoholen oder Ketonen hat den Nachteil, daß diese Substanzen vom Mikroorganismus als Kohlenstoffquelle bevorzugt werden und damit der Gehalt an Oholesterinoxydase stark verringert wird. Ein Zusatz von Emulgatoren führte zu einer Wachstumshemmung.
  • Diese Schwierigkeit wurde erfindungsgemäß überwunden, indem die Mikroorganismen auf einem peptonhaltigen Mineralsalzmedium wachsen gelassen wurden und, sobald die logarithmische Wachstumsphase erreicht war, eine wässrige Emulsion zugesetzt wurde, die durch Naßvermahlung einer wässrigen (?holesterinsuspension und anschließende Hitzesterilisation hergestellt worden war. Es gelang so, eine hundertprozentige Ausnutzung des Cholesterins innerhalb einer eintägigen Kulturdauer bei einer Ausbeute von 1 bis 2 g reiner Zelltrockensubstanz zu erzielen. Die Emulsion wurde dabei der Kulturbrühe in solcher Menge zugesetzt, daß insgesamt 1 bis 20 g Cholesterin Je 1 im Verlauf des Wachstums zugegeben wurden. Die Zugabe erfolgt zweckmäßig portionsweise im Maße des Mikroorganismenwachstiltiis. Eine kleine Menge Cholesterin wird der Wachstumsbrühe vorzugsweise bereits bei Beginn des Wachstums, also vor Erreichung der logarithmischen Wachstumsphase zugesetzt.
  • Als Nährboden hat sich eine wässrige Lösung mit einem Gehalt pon etwa 0,1 bis 2 Gew.-% Pepton, 0,01 bis 0,2 Ge,- .2EP04.
  • 0,05 bis 1 Gew.-% NH4H2PO4, 0,05 bis 0,1 Gew.-% Magnesiumsulfatheptahydrat, die Eisenchlorid und Calciumchlorid in Spuren enthielt und einen pH-Wert zwischen 6 und 9 aufwies, bewährt.
  • Die anfängliche Cholesterinzugabe liegt zweckmäßig zwischen 0,01 und 0,1 %.
  • Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung weiter.
  • Beispiel 1 2 1 eines Nährbodens, bestehend aus 0,5 Gew.-% Pepton aus Kasein (tryptisch), 0,05 Gew.-% K2HPO4, 0,2 Gew.-% NH4H2PO4, 0,02 Gew.-% Magnesiumsulfatheptahydrat, Eisenchlorid und Calciumchlorid in Spuren in Leitungswasser und durch KOH auf pH 7,5 eingestellt, werden in einem Schüttelkolben mit 200 ml einer gut bewachsenen Vorkultur von Proactinomyces erythropolis NCIB 9158 (NBC 9158) beimpft und auf einem Magnetrührer kräftig belüftet. Mit Beginn der logarithmischen Wachstumsphase, erkennbar an der auftretenden Urübungszunahme, wird schubweise durch Naßvermahlung bereitete, sterilisierte Cholesterinsuspeneion im Verlauf der weiteren Züchtung derart zugegeben, daß innerhalb von 20 Stunden insgesamt eine Menge von 10 g Cholesterin in den Kolben eingebracht wird. 5 Stunden nach der letzten Zugabe wird die Zellmasse durch Zentrifugation abgeerntet. Man erhält 4 g Bakterientrockenmasse. Nach Aufschluß mit Ultraschall ergeben sich 3 U/g Cholesterinoxydase. Dabei entspricht 1 U der Bildung von 1 pMol H202/min - Oxydation von 1 SMol Cholesterin/min unter folgenden Testbedingungen: 2,31 ml P04-Puffer, 0,05 M, pH 7,0 (+ 2,2-Azlnbenzthiazolonsulfonsaures-Ammonium 2 ml, c = 50 mg/ml auf 100 ml Puffer) 0,05 ml Cholesterinlösung, c = 3,7 mg/ml, in t-Butanol 0,6 ml t-Butanol, 0,02 ml POD, c = 1, 0,02 ml Bakterienextrakt.
  • Beispiel 2 In einem geeigneten Kulturgefäß werden 60 1 des in Beispiel 1 beschriebenen Mediums mit 0,5 1 gut bewachsener Vorkultur von P. erythropolis NCIB 9158 (NBo 9158) bei kräftiger Burchl£-tung kultiviert. Hierbei werden gleich von Beginn an 0,05 % Cholesterin zugesetzt. Man erhält dabei eine Bakterienmasse von 40 g. Aus der Bakterienmasse werden durch Ultraschallaufschluß 7,1 U/g Cholesterinoxydase erhalten.
  • Nach etwa 25 Stunden wird begonnen, frischen Nährboden dem gulturgefäß zuzuführen und in gleichem Maße bewachsene Kulturlösung dem Kulturgefäß zu entnehmen. Die Verdünnungsrate (Fließgeschwindigkeit pro Arbeitsvolumen) beträgt hierbei 0,04. Gleichzeitig wird dem Fermenter Cholesterinsuspension derart zugeführt, daß pro Stunde etwa 3 g Cholesterin zugegeben werden. Man erhält so in kontlnuierlicher Züchtung eine Ausbeute von 1,2 bis 1,5 g/l Bakterientrockenmasse mit einer spezifischen Aktivität von 7,1 U/g.
  • Das obige Beispiel zeigt, daß die erfindungsgemäß verwendeten Mikroorganismen auch im kontinuierlichen Züchtungsverfahren für die Gewinnung von Cholesterinoxydase geeignet sind.

Claims (3)

Patentansprüche
1. Verwendung von Proactinomycetes erythropolis NCIB 9158 (NBC 9158) zur Gewinnung von Cholesterinoxydase, welche die Oxydation von Cholesterin gemäß der Reaktionsgleichung Cholesterin + 02 1 Cholestenon + H2°2 katalysiert.
2. Verwendung eines Mikroorganismus gemäß Anspruch 1, der auf Cholesterin als einziger Kohlenstoffquelle gezüchtet wurde, indem dem auf einem peptonhaltigen Mineralsalzmedium gewachsenen Mikroorganismus eine durch Naßvermahlung einer wässrigen Cholsterinsuspension und anschließende Hitze sterilisation hergestellte Emulsion zugesetzt wird, sobald die logarithmische Wachstumsphase erreicht ist, für den Zweck von Anspruch 1.
3. Verwendung eines Mikroorganismus gemäß Anspruch 2, dem Je 1 Kulturbrühe insgesamt 1 bis 20 g Cholesterin zugesetzt wurden für den Zweck von Anspruch 1.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2292766A2 (fr) * 1974-11-29 1976-06-25 Boehringer Mannheim Gmbh Utilisation de souches de micro-organismes determinees pour la preparation de cholesterol-oxydase, capable d'oxyder le cholesterol a l'aide d'oxygene en cholestenone et eau oxygenee

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2292766A2 (fr) * 1974-11-29 1976-06-25 Boehringer Mannheim Gmbh Utilisation de souches de micro-organismes determinees pour la preparation de cholesterol-oxydase, capable d'oxyder le cholesterol a l'aide d'oxygene en cholestenone et eau oxygenee

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