DE2612726B2 - Stabilisierte Urease - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine gegen Aktivitätsverlust stabilisierte Urease.
Das Enzym Urease spaltet Harnstoff unter Bildung von Kohlensäure und Ammoniak. Es ist in relativ niedrig
gereinigter Form im Handel erhältlich. In rohem Zustand ist: die Urease ausreichend lagerstabil, in
gereinigtem Zustand nimmt die Stabilität stark ab und bereits bei einer spezifischen Aktivität von ca. 25 bis
U/mg wird die Stabilität unbefriedigend. Obwohl ein Bedarf an einem höher gereinigten Enzym besteht,
insbesondere für für die klinische Harnstoffbestimmung, konnte dies bisher infolge der ungenügenden Stabilität
nicht als stabiles Handelspräparat herausgebracht werden. Handelsübliche Urease mit einer spezifischen
Aktivität von ca. 100 U/mg verliert bei halbjähriger Lagerung im Kühlraum bereits ca. 50% ihrer Aktivität
Lagerung bei Zimmertemperatur oder in gelöster Form führt zu einem noch sehr viel rascheren Aktivitätsverlust.
Es wurde bereits versucht, die Stabilität des gereinigten Enzyms durch Variation des Puffer-pH-Wertes,
eier Ionenstärke und der Art des Puffers (Maleat, Citrat, EDTA, Phosphat) oder durch Zusatz von
sulfhydrylgruppenhaltigen Verbindungen wie Cystein s und Mercaptoäthanol zu erhöhen. Alle diese Versuche
waren erfolglos.
Lediglich mit 2fach kristallisiertem Rinderplasmaalbumin konnte eine gewisse Verlängerung der Halbwertzeit
des gereinigten Enzyms erzielt werden, die jedoch ίο unzureichend war (vgl. K. L. Lynn, Biochim. Bisphys.
Acta,146[1967]216).
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Schwierigkeit zu beseitigen und eine stabilisierte Urease zu schaffen, die
auch in hochgereinigter Form ausreichend lagerstabil ist, um handelsfähig zu sein.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch
eine stabilisierte Urease, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie als Stabilisierungsmittel ein Gemisch von
Glutathion, Äthylendiamintetraessigsäure (EDTA) und Citrat enthält.
Überraschenderweise ist das Gemisch der genannten
drei Substanzen in der Lage, auch hochgereinigte Urease sehr gut zu stabilisieren, obwohl es bekannt ist,
daß die Einzelbestandteile dieses Gemisches keine Stabilisierungswirkung entfalten.
Vorzugsweise enthält erfindungsgemäß stabilisierte Urease die Bestandteile Urease, Glutathion, EDTA und
Citrat im Gewichtsverhältnis
1 :0,5-5:0,5-3:0,5-3.
Präparate in diesem bevorzugten Zusammensetzungsbereich weisen insbesondere im bevorzugten Aktivitätsbereich von ca. 50 bis 300 U/mg hervorragende
Stabilität auf und besitzen beispielsweise nach Lyophili-
:>5 sation und 12wöchiger Lagerung bei 33° C noch 100%
der Ausgangsaktivität vor Lyophilisierung. Ohne Stabilisierungsmittel tritt bereits bei der Lyophilisierung
ein Aktivitätsverlust zwischen 30 und 80% auf.
Auch mit erfindungsgemäß stabilisierten Ureasepräparaten außerhalb des bevorzugten Bereiches lassen
sich noch sehr gute Stabilisierungseffekte erzielen.
Vorzugsweise enthält das erfindungsgemäß stabilisierte Enzympräparat eine Urease, die zur Reinigung
vor Zusatz der Stabilisatormischung mit einem Dextran behandelt wurde. Bei dieser Dextranbehandlung gelingt
es, die Aktivität des Enzyms etwa zu verdoppeln. Gleichzeitig scheint eine instabilisierende Verunreinigung
durch Dextranbehandlung entfernt zu werden, so daß Ureasepräparate, die der Dextranbehandlung zuvor
unterworfen wurden, sich durch besonders hohe Stabilität nach Zusatz des Stabilisatorgemisches auszeichnen.
Die Behandlung mit dem Dextran kann durch einfaches Einführen des Dextrans in eine Enzymiösung
oder aber nach den Methoden der Säulenchromatographie erfolgen. Besonders günstig wird als Dextran ein
vernetztes Produkt mit Molekularsiebeigenschaften verwendet, da hier gleichzeitig eine Entsalzung der
Urease neben der Anreicherung und Entfernung einer störenden Verunreinigung erreicht wird. Geeignete
vernetzte oder unvernetzte Dextranpräparate sind handelsüblich.
Erfindungsgemäß stabilisierte Urease eignet sich besonders zur Verwendung beim Nachweis von
Harnstoff. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist daher ein Reagenz zum Nachweis von Harnstoff,
welche durch einen Gehalt einer erfindungsgemäß stabilisierten Urease zusammen mit einem System zum
Nachweis von Ammoniak gekennzeichnet ist.
Es sind zahlreiche Systeme zum Nachweis von Ammoniak bekannt und diese können für das
erfindungsgemäße Reagenz verwendet werden, soweit sie keine Bestandteile enthalten, welche die durch die
Urease katalysierte Reaktion oder die Urease selbst stören. Ein derartiges System zum Nachweis von
Ammoniak kann aus einer pH-Indikatorsubstanz, wie z. B. Bromthymolblau bestehen, die den bei der
Ammoniakbildung ansteigenden pH-Wert durch Farbänderung oder dergl. anzeigt. Ein derartiges System
eignet sich beispielsweise für Testpapiere bzw. Testfilme zum Nachweis von Harnstoff im Blut oder Serum.
Erfindungsgemäß stabilisierte Urease ist so beständig, daß sie sich zur Imprägnierung von Papier, Film oder
ähnlichem Trägermaterial oder zur Herstellung von reaktionsfähigen Schichten zusammen mit einem
Bindemittel auf derartigen Trägern eignet. Wenn ein derartiger Träger oder eine derartige Schicht zusätzlich
den pH-Indikator enthält, so läßt sich durch einfachen Farbumschlag Harnstoff bestimmen.
Ein anderes bevorzugtes System zur Ammoniakbestimmung im Rahmen des erfindungsgemäßen Reagenz
besteht aus Glutamatdehydrogenase (GIDH), NADH und Puffer sowie gegebenenfalls Stabilisierungsmitteln
für GlDH oder/und NADH. Beispiele für derartige Stabilisierungsmittel sind organische Sulfhydrylverbindungen
bzw. ADP.
Ein anderes geeignetes Nachweissystem bedient sich der Indolphenolreaktion nach B e r t h e 1 ο t. Das
System besteht aus Phenol oder Salicylsäure zusammen mit Nitroprussid-Natrium und Natriumhypochlorit.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung weiter:
Eine handelsübliche Urease mit einer spezifischen Aktivität von ca. 100 U/mg wurde in Wasser gelöst, über
vernetztes Dextrangel gegeben und anschließend lyophilisiert. Das lyophilisierte Präparat wurde dann
einem Stabilitätsversuch durch Lagerung bei 330C unterworfen.
In einem zweiten Ansatz wurde der oben beschriebene Versuch wiederholt, dem mit dem vernetzten
Dextran behandelten Enzym wurden jedoch Glutathion, Citrat und EDTA im Gewichtsverhältnis 1:1:1:1
zugesetzt. Dann wurde die Lyophilisierung und Lagerung wie im ersten Versuch wiederholt.
Beim ersten Versuch ohne Stabilisierungsmittelzusatz betrug die Aktivitätsausbeute nach der Lyophilisation
20%. Nach 6wöchiger Lagerung bei 33° C betrug die gemessene Restaktivität weniger als 1 %.
Im zweiten Versuch mit erfindungsgemäßem Stabilisierungsmittel betrug die Aktivität nach der Lyophilisation
100%, nach 6wöchiger Lagerung bei 33° C immer noch 100%. Bei Fortsetzung der Lagerung unter den
angegebenen Bedingungen auf 3 Monate wurden erneut 100% der Ausgangsaktivität vor der Lyophilisation
gemessen.
Handelsübliche Urease mit einer spezifischen Aktivität von ca. 100 U/mg wurde in Wasser gelöst, mit
Glutathion, Citrat und EDTA im Gewichtsverhältnis 1:1:1:1 versetzt und ohne Dextranbehandlung
lyophilisiert. Im Lyophilisat wurden 100% der Ausgangsaktivität gefunden. Das Lyophilisat wurde dann
einer Lagerung bei 33°C unterzogen. Nach 6wöchiger ίο Lagerung betrug die Aktivität noch 95% des Ausgangswertes.
Aus Aus handelsüblicher käuflicher Urease wurde durch mehrfache Kristallisation und Behandlung mit
Dextran eine Urease mit einer spezifischen Aktivität von ca. 1500 U/mg gewonnen. Das erhaltene Präparat
wurde mit Glutathion, Citrat und EDTA im Gewichtsverhältnis 1 :3 :3 :3 versetzt. Die Beständigkeit
bei der Lagerung bei 33° C entsprach der der Urease von 100 U/mg.
Testfilm zum Nachweis von Harnstoff im Blut bzw. Serum Bestandteil:
Polyvinylacetatpropionatdispersion
(Propiofan 7Ü D) 45,0 g
(Propiofan 7Ü D) 45,0 g
l,93%ige Lösung von Natriumalginat
in in Wasser 10,0 g
in in Wasser 10,0 g
Dioctylnatriumsulfosuccinat 0,5 g
Stabilisierte Urease gelöst in
10 ml Wasser 10 000 U
Bromthymolblau, gelöst in
J5 5 ml Methanol *) 0,25 g
J5 5 ml Methanol *) 0,25 g
5 ml Wasser
Dinatriumhydrogenphosphat 0,9 g
*) Stabilisiert mit Glutathion, Citrat u. EDTA 1:1:1:1.
Die Bestandteile werden gut gemischt und mit 1 n-HCI
auf pH 6,0 eingestellt. Die Masse wird in einer Schichtdicke von 250 μ auf PVC-Folie ausgestrichen
und 60 min bei 60° C getrocknet. Auftropfen von hamstoffhaltigem Blut bzw. Serum und Abwischen
desselben nach 90 see. liefert folgende Reaktionsfarben:
20 mg% Harnstoff — gelb
60 mg% Harnstoff — gelbgrün
100 mg% Harnstoff — grün
200 mg% Harnstoff - dunkelgrün
60 mg% Harnstoff — gelbgrün
100 mg% Harnstoff — grün
200 mg% Harnstoff - dunkelgrün
Nach 3tägiger Belastung bei 60° reagiert dieser Testfilm praktisch unverändert.
Ein Testfilm gleicher Zusammensetzung und Herstellung, der aber anstelle der erfindungsgemäß stabilisierten
Urease eine unstabilisierte Urease gleicher Aktivität enthält, zeigt anfänglich praktisch die gleichen Reaktionsfarben,
reagiert jedoch nach 3tägiger Belastung bei 60° nicht mehr ausreichend.
Claims (9)
- Patentansprüche:t. Stabilisierte Urease, dadurch gekennzeichnet, daß sie a.'s Stabilisierungsmittel ein Gemisch von Glutathion, Äthylendiamintetraessigsäure und Citrat enthält.
- 2. Urease nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Urease, Glutathion, Äthylendiamintetraessigsäure und Citrat im Gewichtsverhältnis1 :0,5-5: 0,5-3:0,5-3enthält
- 3. Urease nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie vor Zusatz der Stabilisatormischung mit einem Dextran behandelt wurde.
- 4. Urease nach einem der Ansprüche 1—3 als lyophilisiertes Präparat oder Lösung in Glycerin/ Wasser-Gemisch.
- 5. Reagenz zum Nachweis von Harnstoff, dadurch gekennzeichnet, daß es. stabilisierte Urease nach Anspruch 1 bis 4 und ein System zum Nachweis von Ammoniak, gegebenenfalls zusammen mit Bindemittel, Träger, Puffersubstanzen oder/und Stabilisator für das Ammoniaknachweissystem enthält.
- 6. Reagenz nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Trägerpapier oder Trägerfilm besteht, welcher mit der stabilisierten Urease und dem System zum Nachweis von Ammoniak imprägniert oder in Form einer Bindemittel enthaltenden Schicht überzogen ist.
- 7. Reagenz nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das System zur Bestimmung von Harnstoff aus einem oder mehreren Indikatoren und gegebenenfalls Netzmittel und Puffer enthält.
- 8. Reagenz nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das System zur Bestimmung von Ammoniak aus Glutaminsäuredehydrogenase, Alphaketoglutarat, NADH, ADP und Puffer besteht.
- 9. Reagenz nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das System zur Bestimmung von Ammoniak aus Phenol oder Salicylsäure, Nitroprussidnatrium und Natriumhypochlorit besteht.
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